JP5768607B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物を吸着して排気を浄化するNOxトラップ触媒を備えた排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device including a NOx trap catalyst that adsorbs nitrogen oxides contained in exhaust gas of an internal combustion engine and purifies the exhaust gas.

従来より、内燃機関の排気に含まれる窒素酸化物(以下、NOxという)を浄化するための触媒として、NOxトラップ触媒(吸蔵型NOx触媒、吸蔵還元型NOx触媒とも呼ばれる)を備えた排気浄化装置が知られている。このNOxトラップ触媒は、酸素過剰な雰囲気(酸化雰囲気又はリーンともいう)においてNOxを硝酸塩として触媒の担体表面上に吸着し、酸素濃度が低い雰囲気(還元雰囲気又はリッチともいう)において吸着したNOxを放出して還元する機能を有する。   Conventionally, an exhaust gas purification apparatus provided with a NOx trap catalyst (also referred to as an occlusion type NOx catalyst or an occlusion reduction type NOx catalyst) as a catalyst for purifying nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx) contained in the exhaust gas of an internal combustion engine. It has been known. This NOx trap catalyst adsorbs NOx as nitrate on the catalyst support surface in an oxygen-excess atmosphere (also referred to as oxidizing atmosphere or lean), and adsorbs NOx adsorbed in an atmosphere having a low oxygen concentration (also referred to as reducing atmosphere or rich). It has the function of releasing and reducing.

NOxトラップ触媒を備えた排気浄化装置は、NOxトラップ触媒に吸着されたNOxの量(以下、NOx吸着量という)が飽和状態に近づくと、NOxトラップ触媒の周辺雰囲気をリッチにして、NOxトラップ触媒に燃料等の不完全燃焼により生じる一酸化炭素(CO)等の還元剤を供給し、NOxトラップ触媒に吸着された硝酸塩と排気中のCO等の還元剤とを反応させる。これにより、NOxトラップ触媒からNOxを放出させるとともに、放出されたNOxを還元して無害な窒素(N2)にした上で大気中に排出する。 When the amount of NOx adsorbed on the NOx trap catalyst (hereinafter referred to as NOx adsorption amount) approaches a saturated state, the exhaust purification device equipped with the NOx trap catalyst makes the ambient atmosphere of the NOx trap catalyst rich and the NOx trap catalyst. Is supplied with a reducing agent such as carbon monoxide (CO) generated by incomplete combustion of fuel or the like, and the nitrate adsorbed on the NOx trap catalyst reacts with a reducing agent such as CO in the exhaust. Thus, NOx is released from the NOx trap catalyst, and the released NOx is reduced to harmless nitrogen (N 2 ) and discharged into the atmosphere.

ところで、NOxトラップ触媒は、一般に排気中に含まれている硫黄成分(サルファ,以下、単にSとも表現する)も吸着する性質を有している。NOxトラップ触媒に吸着された硫黄成分は硝酸塩よりも化学的安定性が高いため、NOxトラップ触媒からNOxを放出させるためにNOxトラップ触媒の周辺雰囲気をリッチにしたとしても、僅かな量しか放出されない。そのため、NOxトラップ触媒に残留する硫黄成分は時間とともに増加してしまい、NOxトラップ触媒の本来の機能であるNOxを吸着するという能力(性能)が低下してしまう。   By the way, the NOx trap catalyst generally has a property of adsorbing a sulfur component (sulfur, hereinafter also simply referred to as S) contained in exhaust gas. Since the sulfur component adsorbed on the NOx trap catalyst has higher chemical stability than nitrate, only a small amount is released even if the ambient atmosphere of the NOx trap catalyst is made rich in order to release NOx from the NOx trap catalyst. . Therefore, the sulfur component remaining in the NOx trap catalyst increases with time, and the ability (performance) of adsorbing NOx, which is the original function of the NOx trap catalyst, is reduced.

したがって、NOxトラップ触媒の本来の機能を低下させないために、NOxトラップ触媒に吸着された硫黄成分を定期的に放出する、いわゆるS脱離処理(以下、Sパージともいう)を実行する技術が知られている。例えば特許文献1の排気浄化装置では、内燃機関の膨張行程に追加燃料を噴射するなどして、NOx触媒を昇温させて高温にするとともに、大量のCOを還元剤としてNOx触媒に供給する。これにより、NOx触媒に吸着された硫黄成分とCOとを反応させて、NOx触媒から硫黄成分を放出させる制御(Sパージ運転)を行っている。   Therefore, a technique for performing a so-called S desorption process (hereinafter also referred to as S purge) in which the sulfur component adsorbed on the NOx trap catalyst is periodically released in order not to deteriorate the original function of the NOx trap catalyst is known. It has been. For example, in the exhaust emission control device of Patent Document 1, additional fuel is injected during the expansion stroke of the internal combustion engine to raise the temperature of the NOx catalyst to a high temperature and supply a large amount of CO as a reducing agent to the NOx catalyst. As a result, the sulfur component adsorbed on the NOx catalyst and CO are reacted to release the sulfur component from the NOx catalyst (S purge operation).

ところで、Sパージを実施するには、NOxの放出処理時よりもNOxトラップ触媒を高温にする必要があり、これに対処すべくNOxの放出処理よりも多くの燃料を噴射させる(すなわち、空燃比をよりリッチにさせる)必要があるため、燃費の悪化が懸念される。そのため、NOxトラップ触媒に吸着された硫黄成分を素早く放出して燃費悪化を抑制することが好ましい。この硫黄成分の放出速度(以下、S放出速度という)を向上させるためには、少なくともNOxトラップ触媒の下流側の空燃比を定常的にリッチにしておくことが望まれている。   By the way, in order to perform the S purge, the NOx trap catalyst needs to be heated to a higher temperature than during the NOx release process, and more fuel is injected than the NOx release process to cope with this (that is, the air-fuel ratio). Therefore, there is a concern about deterioration of fuel consumption. Therefore, it is preferable to quickly release the sulfur component adsorbed on the NOx trap catalyst to suppress deterioration of fuel consumption. In order to improve the release rate of the sulfur component (hereinafter referred to as S release rate), it is desired that the air-fuel ratio on the downstream side of at least the NOx trap catalyst is constantly made rich.

また、S放出速度は、NOxトラップ触媒に吸着されている硫黄成分の量が多いSパージ開始時は速く、Sパージが進行して吸着された硫黄成分の量が少なくなるほど遅くなることが知られている。このS放出速度を向上させる技術として、例えば特許文献2には、SOx被毒回復制御(Sパージ運転)中において、吸蔵還元型NOx触媒から放出されるSOxの放出速度の低下度合いを推定し、低下度合いが大きくなるに従ってNOx触媒をより高温側の目標温度まで昇温させる排気浄化システムが開示されている。このシステムによれば、SOx放出速度の低下度合いが増大しても、触媒床温をより高温側の目標温度まで上昇させることによってNOx触媒におけるSOxの還元反応を高め、SOxの離脱速度(すなわちS放出速度)が低下することを抑制し、短期間でSOx被毒回復制御が完了できるとされている。   In addition, it is known that the S release rate is faster at the start of the S purge when the amount of sulfur component adsorbed on the NOx trap catalyst is large, and becomes slower as the amount of sulfur component adsorbed as the S purge progresses. ing. As a technique for improving the S release rate, for example, Patent Document 2 estimates the degree of decrease in the release rate of SOx released from the NOx storage reduction catalyst during SOx poisoning recovery control (S purge operation). An exhaust purification system that raises the temperature of the NOx catalyst to a higher temperature target temperature as the degree of decrease increases is disclosed. According to this system, even if the degree of decrease in the SOx release rate increases, the catalyst bed temperature is increased to a higher target temperature to enhance the SOx reduction reaction in the NOx catalyst, and the SOx release rate (ie, Sx It is said that the SOx poisoning recovery control can be completed in a short period of time by suppressing a decrease in the release rate.

特開平11−229864号公報JP 11-229864 A 特開2009−68481号公報JP 2009-68481 A

しかしながら、NOxトラップ触媒の下流側の空燃比を定常的にリッチとすると、NOxトラップ触媒から放出される硫黄成分の大部分は硫化水素(H2S)として大気中に放出されることになる。このH2Sは、健康に直接影響を与えない僅かな量(レベル)であっても、人間の敏感な嗅覚ではH2S独特の臭気を感じ取ることがある。そのため、放出されるH2Sの量(すなわち、H2S濃度)はできるだけ抑えることが望まれている。 However, if the air-fuel ratio downstream of the NOx trap catalyst is constantly rich, most of the sulfur component released from the NOx trap catalyst is released into the atmosphere as hydrogen sulfide (H 2 S). Even if this H 2 S is a slight amount (level) that does not directly affect health, a human's sensitive olfaction may sense a odor peculiar to H 2 S. Therefore, it is desired to suppress the amount of released H 2 S (that is, H 2 S concentration) as much as possible.

本件はこのような課題に鑑み案出されたもので、NOxトラップ触媒を備えた排気浄化装置において、S脱離処理時におけるH2S濃度を低減させ、臭気を抑制することができるようにした、内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的の一つとする。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
This case has been devised in view of such problems, and in an exhaust purification device equipped with a NOx trap catalyst, the H 2 S concentration during the S desorption treatment can be reduced and odor can be suppressed. Another object of the present invention is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine.
The present invention is not limited to this purpose, and is a function and effect derived from each configuration shown in the embodiments for carrying out the invention described later, and other effects of the present invention are to obtain a function and effect that cannot be obtained by conventional techniques. Can be positioned.

(1)ここで開示する内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気の空燃比がリーンである酸化雰囲気において前記排気中の窒素酸化物及び硫黄成分を吸着するNOxトラップ触媒と、前記NOxトラップ触媒に流入する排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるリッチ継続時間と前記空燃比が理論空燃比よりもリーンであるリーン継続時間とを周期的に繰り返すように前記空燃比を制御する空燃比制御手段と、前記空燃比がリッチである還元雰囲気において前記NOxトラップ触媒に吸着された前記硫黄成分を前記NOxトラップ触媒から脱離させるS脱離処理を実行するS脱離処理実行手段と、前記NOxトラップ触媒から前記硫黄成分が脱離されるときの放出速度を推定するS放出速度推定手段と、前記S放出速度推定手段により推定された前記放出速度が第一所定速度以上の場合に、制限条件が成立したと判定する判定手段と、を備える。
前記S脱離処理実行手段は、前記S脱離処理の実行中に前記制限条件が成立したら、前記空燃比制御手段による前記空燃比制御によって、前記NOxトラップ触媒の出口側の空燃比を平均的に常時リッチ状態となるように前記リッチ継続時間における理論空燃比に対するリッチ度合いを制御するとともに、前記NOxトラップ触媒のうち排気上流側となる前方温度と排気下流側となる後方温度とを前記NOxトラップ触媒から前記硫黄成分が脱離し始める温度であるS脱離開始温度を挟んで上下に前記周期的に変化させ、前記前方温度と前記後方温度とを所定の位相のずれを持ってスイングさせることにより、前記硫黄成分が脱離する前記NOxトラップ触媒の領域を制限することを特徴としている。なお、ここでいう領域とは空間的な領域を意味する。また、前記判定手段が前記第一所定速度と比較する前記放出速度は、通常の前記S脱離処理時の放出速度である。
(1) An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine disclosed herein is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, and adsorbs nitrogen oxides and sulfur components in the exhaust gas in an oxidizing atmosphere where the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean. A rich duration time in which the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx trap catalyst is richer than the stoichiometric air-fuel ratio and a lean duration time in which the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio are periodically repeated. An air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio, and an S desorption process for desorbing the sulfur component adsorbed on the NOx trap catalyst from the NOx trap catalyst in a reducing atmosphere where the air-fuel ratio is rich S a desorption process execution means, and S release speed estimating means for estimating a release speed at which the sulfur component from the NOx trap catalyst is desorbed, release the S If the release speed estimated by the speed estimating means is equal to or higher than the first predetermined speed, a determining means and limit condition is satisfied, Ru comprising a.
The S desorption process execution means, said When the restriction condition is satisfied S during the execution of the desorption process, by the air-fuel ratio control by the air-fuel ratio control means, the average air-fuel ratio at the outlet side of the NOx trap catalyst The rich degree with respect to the stoichiometric air-fuel ratio in the rich duration time is controlled so that the rich state is always in a rich state, and the front temperature on the exhaust upstream side and the rear temperature on the exhaust downstream side of the NOx trap catalyst are controlled by the NOx trap. By periodically changing the S desorption start temperature, which is the temperature at which the sulfur component begins to desorb from the catalyst, vertically, and swinging the front temperature and the rear temperature with a predetermined phase shift It is characterized by limiting the area of the NOx trap catalyst in which the sulfur component is desorbed. In addition, the area | region here means a spatial area | region. In addition, the release speed that the determination means compares with the first predetermined speed is a normal release speed during the S desorption process.

(2)前記NOxトラップ触媒に吸着された前記硫黄成分の量を推定する吸着S量推定手段を備えることが好ましい。この場合、前記S放出速度推定手段は、前記吸着S量推定手段により推定した前記硫黄成分の量に基づいて前記放出速度を推定することが好ましい。 (2) It is preferable to provide an adsorption S amount estimation means for estimating the amount of the sulfur component adsorbed on the NOx trap catalyst . In this case, the S release speed estimating means, said a Turkey be estimated before Kiho out speed based on the amount of the sulfur component was estimated by adsorption S amount estimating means is preferred.

(3)前記S脱離処理実行手段は、前記領域が制限されているときに所定の制限解除条件が成立したら前記領域の制限を解除してS脱離処理を実行することが好ましい。
(4)前記判定手段は、前記S放出速度推定手段により推定された前記放出速度が第二所定速度未満の場合に前記制限解除条件が成立したと判定することが好ましい。なお、前記判定手段が前記第二所定速度と比較する前記放出速度は、前記領域が制限された前記S脱離処理時の放出速度である。
(3) Preferably, the S desorption processing execution means executes the S desorption processing by releasing the restriction of the area when a predetermined restriction release condition is satisfied when the area is restricted.
(4) Preferably, the determination unit determines that the restriction release condition is satisfied when the release rate estimated by the S release rate estimation unit is less than a second predetermined rate. The release speed that the determination means compares with the second predetermined speed is the release speed during the S desorption process in which the region is limited.

)前記S脱離実行手段が、前記所定の位相を逆位相とし、前記S脱離開始温度において前記位相が反転するようにスイングさせることにより、前記硫黄成分が脱離する前記領域を制限することが好ましい。
)前記空燃比制御手段が、前記リッチ継続時間における前記リッチ度合いを制御し、前記リッチ継続時間と前記リーン継続時間とを略同じにすることが好ましい。
)前記NOxトラップ触媒が前記排気通路に直列に2つ配置されることが好ましい。
( 5 ) The S desorption execution means limits the region from which the sulfur component is desorbed by setting the predetermined phase as an opposite phase and swinging so that the phase is reversed at the S desorption start temperature. It is preferable to do.
(6) the air-fuel ratio control means, said controls the richness of the rich duration, it is preferred to substantially the same and the lean duration time and the rich time duration.
( 7 ) It is preferable that two NOx trap catalysts are arranged in series in the exhaust passage.

開示の内燃機関の排気浄化装置によれば、NOxトラップ触媒から硫黄成分を脱離させるS脱離処理の実行中に所定の制限条件が成立したら、NOxトラップ触媒から硫黄成分が脱離される領域(空間的領域)を制限するため、NOxトラップ触媒に吸着された硫黄成分がNOxトラップ触媒全体から一気に放出されることを防ぐことができる。つまり、単位時間当たりにNOxトラップ触媒から放出される硫黄成分の量を減らすことができるので、大気中に放出される単位時間当たりのH2Sの放出量を減らすことができる。言い換えると、大気中に放出されるH2S濃度の最大値(すなわち、H2S濃度のピークの値)を下げることができる。これにより、H2Sの臭気を抑制することができる。 According to the disclosed exhaust purification device for an internal combustion engine, when a predetermined restriction condition is satisfied during execution of the S desorption process for desorbing the sulfur component from the NOx trap catalyst, the region in which the sulfur component is desorbed from the NOx trap catalyst ( Therefore, the sulfur component adsorbed on the NOx trap catalyst can be prevented from being released from the entire NOx trap catalyst. That is, since the amount of sulfur component released from the NOx trap catalyst per unit time can be reduced, the amount of H 2 S released per unit time released into the atmosphere can be reduced. In other words, the maximum value of the H 2 S concentration released into the atmosphere (that is, the peak value of the H 2 S concentration) can be lowered. Thus, it is possible to suppress the odor of H 2 S.

一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置を示す模式的な全体構成図である。1 is a schematic overall configuration diagram showing an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment. NOxトラップ触媒に吸着された硫黄成分の量(吸着S量)とS脱離処理時に硫黄成分が放出される速度(S放出速度)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the quantity (S adsorption amount) of the sulfur component adsorbed by the NOx trap catalyst and the rate (S release rate) at which the sulfur component is released during the S desorption process. S脱離処理時を説明するグラフであり、(a)が空燃比制御により変化する排気の空燃比の状態、(b)が空燃比制御に伴って変化するNOxトラップ触媒の温度状態、(c)がS脱離処理時のS放出速度の変化を示す。FIG. 6 is a graph for explaining an S desorption process, in which (a) is an air-fuel ratio state of exhaust gas that is changed by air-fuel ratio control, (b) is a temperature state of a NOx trap catalyst that is changed by air-fuel ratio control; ) Shows the change in the S release rate during the S desorption process. S脱離処理の制御内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control content of S desorption process.

以下、図面により実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described in the following embodiment.

[1.装置構成]
本実施形態の排気浄化装置は、車両に搭載されたディーゼルエンジン(内燃機関)1に適用される。図1には、エンジン1に設けられる複数のシリンダ2のうちの一つを示すが、他のシリンダ2も同様の構成である。エンジン1のシリンダ2内には、上下方向に往復摺動するピストン3が設けられる。ピストン3は、コネクティングロッド4を介してクランクシャフト5に接続される。ピストン3は、その頂面に燃焼室となるキャビティ3aが形成されている。
[1. Device configuration]
The exhaust purification device of this embodiment is applied to a diesel engine (internal combustion engine) 1 mounted on a vehicle. FIG. 1 shows one of a plurality of cylinders 2 provided in the engine 1, but the other cylinders 2 have the same configuration. A piston 3 that reciprocates vertically is provided in the cylinder 2 of the engine 1. The piston 3 is connected to the crankshaft 5 via the connecting rod 4. The piston 3 is formed with a cavity 3a serving as a combustion chamber on the top surface.

シリンダ2上部のシリンダヘッド6には、燃料噴射用のインジェクタ7が設けられる。インジェクタ7は、その先端部がシリンダ2の筒内空間に突出して設けられ、シリンダ2内に直接燃料を噴射する。インジェクタ7から噴射される燃料の噴射方向は、ピストン3のキャビティ3aに向かう方向に設定される。また、インジェクタ7の基端部には燃料配管7aが接続され、この燃料配管7aから加圧された燃料がインジェクタ7に供給される。   The cylinder head 6 above the cylinder 2 is provided with an injector 7 for fuel injection. The injector 7 has a tip projecting from the in-cylinder space of the cylinder 2 and directly injects fuel into the cylinder 2. The injection direction of the fuel injected from the injector 7 is set to a direction toward the cavity 3 a of the piston 3. A fuel pipe 7 a is connected to the base end portion of the injector 7, and pressurized fuel is supplied from the fuel pipe 7 a to the injector 7.

シリンダヘッド6には、シリンダ2の筒内空間と連通する吸気ポート8及び排気ポート9が設けられ、これらの各ポート8,9を開閉するための吸気弁10及び排気弁11が設けられる。吸気ポート8には、図示しないエアクリーナやスロットルバルブ等を備えた吸気通路12が接続され、排気ポート9には排気通路13が接続される。この排気通路13には、排気通路13内に燃料を添加する燃料添加装置14が設けられ、燃料添加装置14の下流側に排気を浄化するための排気浄化装置20が介装される。また、排気通路13には、排気通路13を流通する排気の温度を検出する温度センサ15と、排気の空燃比を検出する空燃比センサ16と、排気の流量を検出する流量センサ17とが設けられる。   The cylinder head 6 is provided with an intake port 8 and an exhaust port 9 communicating with the in-cylinder space of the cylinder 2, and an intake valve 10 and an exhaust valve 11 for opening and closing these ports 8 and 9 are provided. An intake passage 12 having an air cleaner and a throttle valve (not shown) is connected to the intake port 8, and an exhaust passage 13 is connected to the exhaust port 9. The exhaust passage 13 is provided with a fuel addition device 14 for adding fuel into the exhaust passage 13, and an exhaust purification device 20 for purifying the exhaust is disposed downstream of the fuel addition device 14. The exhaust passage 13 is provided with a temperature sensor 15 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 13, an air-fuel ratio sensor 16 for detecting the air-fuel ratio of the exhaust, and a flow rate sensor 17 for detecting the flow rate of the exhaust. It is done.

排気浄化装置20は、排気上流側から順に配置された、前段酸化触媒21,フィルタ22,NOxトラップ触媒23及び後段酸化触媒24から構成される。ここでは、排気通路13に介装された三つのケース内にそれぞれ、前段酸化触媒21及びフィルタ22、NOxトラップ触媒23、後段酸化触媒24が収容される。
前段酸化触媒21は、排気中の成分に対する酸化能を持った酸化触媒であり、金属,セラミックス等からなるハニカム状の担体に触媒物質を担持したものである。
The exhaust purification device 20 includes a front-stage oxidation catalyst 21, a filter 22, a NOx trap catalyst 23, and a rear-stage oxidation catalyst 24, which are arranged in order from the exhaust upstream side. Here, the front-stage oxidation catalyst 21, the filter 22, the NOx trap catalyst 23, and the rear-stage oxidation catalyst 24 are accommodated in the three cases interposed in the exhaust passage 13, respectively.
The pre-stage oxidation catalyst 21 is an oxidation catalyst having an oxidizing ability with respect to components in exhaust gas, and is a catalyst in which a catalyst material is supported on a honeycomb-shaped carrier made of metal, ceramics or the like.

フィルタ22は、排気中に含まれる粒子状物質(Particulate Matter、以下、PMと略称する)を捕集する多孔質フィルタ(例えば、セラミックフィルタ)である。なお、PMとは、炭素からなる黒煙(すす)の周囲に燃え残った燃料や潤滑油の成分,硫黄化合物等が付着した粒子状の物質である。フィルタ22の内部は、多孔質の壁体によって排気の流通方向に沿って複数に分割されている。この壁体には、PMの微粒子に見合った大きさの多数の細孔が形成され、排気が壁体の近傍や内部を通過する際に壁体内,壁体表面にPMが捕集される。フィルタ22では、捕集したPMを連続的に酸化させて除去し、排気を浄化する再生制御が実施される。   The filter 22 is a porous filter (for example, a ceramic filter) that collects particulate matter (hereinafter abbreviated as PM) contained in the exhaust gas. In addition, PM is a particulate material in which fuel, lubricant components, sulfur compounds, and the like that remain unburned around carbon black smoke (soot) are attached. The inside of the filter 22 is divided into a plurality along the flow direction of the exhaust by a porous wall. A large number of pores having a size commensurate with the particulates of PM are formed in the wall, and PM is collected on the wall and on the surface of the wall when exhaust passes near or inside the wall. The filter 22 performs regeneration control for purifying exhaust gas by continuously oxidizing and removing the collected PM.

NOxトラップ触媒23は、酸素過剰な酸化雰囲気(排気の空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態)において窒素酸化物(以下、NOxという)を硝酸塩として触媒の担体表面上に吸着し、酸素濃度が低い還元雰囲気(排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチな状態)において吸着したNOxを放出して還元する機能を有する。NOxトラップ触媒23は吸着できるNOxの量(すなわち、最大量)が決まっており、NOxトラップ触媒23に吸着されたNOxの量がこの最大量(すなわち、飽和状態)に近づくと、吸着されたNOxを放出し還元浄化する制御(以下、この制御をNOxパージという)が実施される。   The NOx trap catalyst 23 adsorbs nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx) as nitrates on the catalyst support surface in an oxygen-excess oxidizing atmosphere (a state where the exhaust air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio). Has a function of releasing and reducing adsorbed NOx in a reducing atmosphere where the air-fuel ratio of the exhaust gas is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. The amount of NOx that can be adsorbed by the NOx trap catalyst 23 (ie, the maximum amount) is determined, and when the amount of NOx adsorbed by the NOx trap catalyst 23 approaches this maximum amount (ie, saturated state), the adsorbed NOx Is controlled to reduce and purify (hereinafter, this control is referred to as NOx purge).

NOxパージは、NOxトラップ触媒23の周辺雰囲気を酸素濃度が低い還元雰囲気(リッチ)にし、一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)等の還元剤をNOxトラップ触媒23に供給することで実施される。ここでは、NOxトラップ触媒23の上流側に設けられた燃料添加装置14から排気通路13に燃料を添加することによって、空燃比のリッチ化や還元剤の供給を行う。NOxパージの実施によって、NOxトラップ触媒23からNOxを放出させるとともに、放出されたNOxを還元して無害な窒素(N2)に変換して排気を浄化する。 The NOx purge is performed by making the ambient atmosphere of the NOx trap catalyst 23 a reducing atmosphere (rich) with a low oxygen concentration and supplying a reducing agent such as carbon monoxide (CO) or hydrocarbon (HC) to the NOx trap catalyst 23. Is done. Here, the fuel is added to the exhaust passage 13 from the fuel addition device 14 provided on the upstream side of the NOx trap catalyst 23 to enrich the air-fuel ratio and supply the reducing agent. By performing the NOx purge, NOx is released from the NOx trap catalyst 23, and the released NOx is reduced and converted into harmless nitrogen (N 2 ) to purify the exhaust gas.

なお、図1に示す排気浄化装置20では、同一性能を有する同一形状のNOxトラップ触媒23が排気通路13に直列に2つ配置されている。以下、排気上流側に配置されたNOxトラップ触媒23を前段NOxトラップ触媒23Fといい、排気下流側に配置されたNOxトラップ触媒23を後段NOxトラップ触媒23Rという。また、両者を特に区別しない場合は、単にNOxトラップ触媒23という。   In the exhaust purification apparatus 20 shown in FIG. 1, two identically shaped NOx trap catalysts 23 having the same performance are arranged in series in the exhaust passage 13. Hereinafter, the NOx trap catalyst 23 disposed on the exhaust upstream side is referred to as a front-stage NOx trap catalyst 23F, and the NOx trap catalyst 23 disposed on the exhaust downstream side is referred to as a rear-stage NOx trap catalyst 23R. Further, when the two are not particularly distinguished, they are simply referred to as NOx trap catalyst 23.

NOxトラップ触媒23の下流側に配置された後段酸化触媒24は、前段酸化触媒21と同様、排気中の成分に対する酸化能を持った酸化触媒であり、金属,セラミックス等からなるハニカム状の担体に触媒物質を担持したものである。
温度センサ15,空燃比センサ16及び流量センサ17は、いずれもフィルタ22の下流側であってNOxトラップ触媒23の上流側に設けられ、NOxトラップ触媒23に流入する排気の温度,空燃比及び流量をそれぞれ検出する。これらセンサ15,16,17で検出された情報は、ECU30へ送信される。
The rear-stage oxidation catalyst 24 arranged on the downstream side of the NOx trap catalyst 23 is an oxidation catalyst having the ability to oxidize components in the exhaust, like the front-stage oxidation catalyst 21, and is formed on a honeycomb-shaped carrier made of metal, ceramics, or the like. A catalyst material is supported.
The temperature sensor 15, air-fuel ratio sensor 16, and flow rate sensor 17 are all provided downstream of the filter 22 and upstream of the NOx trap catalyst 23, and the temperature, air-fuel ratio, and flow rate of the exhaust gas flowing into the NOx trap catalyst 23. Are detected respectively. Information detected by these sensors 15, 16, and 17 is transmitted to the ECU 30.

ECU(電子制御装置)30は、各種演算処理を実行するCPU、その制御に必要なプログラムやデータの記憶されたROM、CPUでの演算結果等が一時的に記憶されるRAM、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等を備えている。ECU30の入力側には、温度センサ15,空燃比センサ16及び流量センサ17が接続され、出力側には燃料添加装置14が接続される。ECU30は、上記した再生制御やNOxパージ等の様々な制御を実施するものであるが、ここでは特に以下のSパージを実行する。   The ECU (electronic control unit) 30 includes a CPU that executes various arithmetic processes, a ROM that stores programs and data necessary for the control, a RAM that temporarily stores arithmetic results in the CPU, and an external interface. It has an input / output port for inputting and outputting signals. A temperature sensor 15, an air-fuel ratio sensor 16, and a flow rate sensor 17 are connected to the input side of the ECU 30, and a fuel addition device 14 is connected to the output side. The ECU 30 performs various controls such as the above-described regeneration control and NOx purge. In particular, the ECU 30 performs the following S purge.

Sパージとは、NOxトラップ触媒23に吸着された硫黄成分を定期的に放出する、いわゆるS脱離処理のことである。NOxトラップ触媒23は、排気中のNOxだけでなく、一般に排気に含まれている硫黄成分(サルファ,以下、単にSとも表現する)も吸着する。NOxトラップ触媒23は、上記したように触媒の担体表面上に吸着できるNOxの量が決まっているため、硫黄成分が吸着されることにより吸着できるNOxの量が減少してしまう。さらに硫黄成分は、上記のNOxパージでは僅かな量しか放出されないため時間とともに増加し、これによりNOxトラップ触媒23の本来の機能であるNOxを吸着する能力が低下してしまう。これを防ぐために実施されるのがSパージである。   The S purge is a so-called S desorption process in which the sulfur component adsorbed on the NOx trap catalyst 23 is periodically released. The NOx trap catalyst 23 adsorbs not only NOx in the exhaust gas but also a sulfur component (sulfur, hereinafter simply referred to as S) generally contained in the exhaust gas. Since the amount of NOx that can be adsorbed on the surface of the catalyst carrier is determined as described above, the amount of NOx that can be adsorbed decreases when the NOx trap catalyst 23 adsorbs the sulfur component. Furthermore, since only a small amount of the sulfur component is released by the above-described NOx purge, the sulfur component increases with time, and this reduces the ability of the NOx trap catalyst 23 to adsorb NOx, which is the original function. In order to prevent this, S purge is performed.

[2.制御構成]
次に、本実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置の制御構成について、図1,図2及び図3(a)〜(c)を用いて説明する。
ECU30は、上記のSパージを実行するために、吸着S量推定部31としての機能要素と、S放出速度推定部32としての機能要素と、判定部33としての機能要素と、空燃比制御部34としての機能要素と、Sパージ実行部35としての機能要素とを有している。
[2. Control configuration]
Next, a control configuration of the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3 (a) to 3 (c).
In order to perform the above-described S purge, the ECU 30 functions as an adsorption S amount estimation unit 31, a function element as an S release rate estimation unit 32, a function element as a determination unit 33, and an air-fuel ratio control unit. 34 and a functional element as the S purge execution unit 35.

吸着S量推定部(吸着S量推定手段)31は、NOxトラップ触媒23に吸着された硫黄成分の量(以下、吸着S量という)SADを推定するものである。吸着S量SADは、エンジン1から排出される硫黄成分の量に依存し、エンジン1から排出される硫黄成分の量は、エンジン1において使用される燃料の量と燃料の種類とに依存する。そのため、吸着S量推定部31は、例えば前回のSパージの終了後から使用された燃料量Fを積算し、以下の式(1)に示すように、この積算使用燃料量ΣFに燃料の種類に応じた係数kを乗算することで吸着S量SADを推定する。係数kは、燃料の種類(例えば、日本で使用される燃料か、アメリカで使用される燃料か等)によって異なる値である。これは、使用される燃料の種類によって排出される硫黄成分の量が異なるからである。 The adsorption S amount estimation unit (adsorption S amount estimation means) 31 estimates the amount of sulfur component adsorbed by the NOx trap catalyst 23 (hereinafter referred to as adsorption S amount) SAD . The adsorption S amount S AD depends on the amount of sulfur component discharged from the engine 1, and the amount of sulfur component discharged from the engine 1 depends on the amount of fuel used in the engine 1 and the type of fuel. . Therefore, the adsorption S amount estimation unit 31 integrates, for example, the fuel amount F that has been used since the end of the previous S purge, and, as shown in the following equation (1), the type of fuel is added to this accumulated used fuel amount ΣF. The adsorption S amount S AD is estimated by multiplying by a coefficient k corresponding to. The coefficient k is a value that varies depending on the type of fuel (for example, fuel used in Japan or fuel used in the United States). This is because the amount of sulfur component discharged varies depending on the type of fuel used.

また、吸着S量推定部31は、Sパージ実行中では、上記した積算使用燃料量ΣFに係数kを乗算して推定した吸着S量SADから、後述のS放出速度推定部32により推定されるS放出速度VにSパージ時間tSPを乗算して求めた放出S量SEX(=V×tSP)を減算する。これにより、Sパージ実行中にNOxトラップ触媒23に吸着されている硫黄成分の量を推定する。以下、Sパージ実行中の吸着S量を残留吸着S量SREと呼ぶ。 Further, during the execution of S purge, the adsorption S amount estimation unit 31 is estimated by the later-described S release rate estimation unit 32 from the adsorption S amount S AD estimated by multiplying the above-described accumulated fuel consumption ΣF by the coefficient k. The release S amount S EX (= V × t SP ) obtained by multiplying the S release speed V by the S purge time t SP is subtracted. Thereby, the amount of the sulfur component adsorbed by the NOx trap catalyst 23 during the execution of the S purge is estimated. Hereinafter, the adsorption S amount during execution of the S purge is referred to as a residual adsorption S amount S RE .

以上の吸着S量SAD及び残留吸着S量SREの推定手法を式で表すと、以下の式(1)及び(2)となる。
S=SAD=ΣF×k ・・・(1)
S=SRE=SAD−V×tSP ・・・(2)
これら推定された吸着S量SAD及び残留吸着S量SREの情報は、S放出速度推定部32及び判定部33に伝達される。なお、以下、吸着S量SAD及び残留吸着S量SREとを特に区別しない場合は、単に吸着S量という。
The estimation methods for the adsorption S amount S AD and the residual adsorption S amount S RE are expressed by the following equations (1) and (2).
S = S AD = ΣF × k (1)
S = S RE = S AD −V × t SP (2)
Information on the estimated adsorption S amount S AD and residual adsorption S amount S RE is transmitted to the S release speed estimation unit 32 and the determination unit 33. Hereinafter, the adsorption S amount S AD and the residual adsorption S amount S RE are simply referred to as the adsorption S amount unless otherwise distinguished.

S放出速度推定部(S放出速度推定手段)32は、吸着S量に基づいてNOxトラップ触媒23から硫黄成分が放出(脱離)されるときの放出速度(以下、S放出速度という)Vを推定するものである。S放出速度Vは、吸着S量と排気の空燃比(A/F)と温度と流量とに依存するが、ここでは吸着S量に着目してS放出速度Vを推定する。NOxトラップ触媒23に流入する排気の条件(すなわち、排気の空燃比,温度及び流量)が一定ならば、図2に示すように吸着S量が多いほどS放出速度Vが大きくなる。そのため、様々な排気の条件に対応させた図2に示すようなマップを予め複数記憶しておき、複数のマップの中から温度センサ15,空燃比センサ16及び流量センサ17によって検出された値に対応するマップを選択する。このマップに、吸着S量推定部31で推定された吸着S量を適用することでS放出速度Vを推定する。   The S release rate estimation unit (S release rate estimation means) 32 calculates a release rate (hereinafter referred to as S release rate) V when the sulfur component is released (desorbed) from the NOx trap catalyst 23 based on the adsorbed S amount. To be estimated. The S release speed V depends on the amount of adsorbed S, the air-fuel ratio (A / F) of exhaust gas, the temperature, and the flow rate. Here, the S release speed V is estimated by paying attention to the amount of adsorbed S. If the conditions of the exhaust gas flowing into the NOx trap catalyst 23 (that is, the air-fuel ratio, temperature, and flow rate of the exhaust gas) are constant, the S release rate V increases as the adsorption S amount increases as shown in FIG. Therefore, a plurality of maps as shown in FIG. 2 corresponding to various exhaust conditions are stored in advance, and values detected by the temperature sensor 15, the air-fuel ratio sensor 16 and the flow rate sensor 17 from the plurality of maps are stored. Select the corresponding map. The S release rate V is estimated by applying the adsorption S amount estimated by the adsorption S amount estimation unit 31 to this map.

なお、図2において、実線は後述の制限Sパージを実施した場合の吸着S量に対するS放出速度VSLを示し、一点鎖線は通常のSパージを実施した場合の吸着S量に対するS放出速度VSを示す。図2に示すように、S放出速度Vは、吸着S量が同じ場合、通常のSパージよりも制限Sパージを実施するほうが小さい。以下、通常のSパージ時の放出速度をS放出速度VS、制限Sパージ時の放出速度を制限S放出速度VSLと表し、これらを特に区別しない場合はS放出速度Vという。推定されたS放出速度Vは、判定部33へ伝達される。 In FIG. 2, the solid line indicates the S release speed VSL with respect to the adsorption S amount when the below-described limited S purge is performed, and the alternate long and short dash line indicates the S release speed V with respect to the adsorption S amount when the normal S purge is performed. S is shown. As shown in FIG. 2, the S release rate V is smaller when the limited S purge is performed than the normal S purge when the adsorption S amount is the same. Hereinafter, the release rate during normal S purge is referred to as S release rate V S , and the release rate during limited S purge is referred to as limited S release rate V SL, and these are referred to as S release rate V unless otherwise distinguished. The estimated S release rate V is transmitted to the determination unit 33.

判定部(判定手段)33は、Sパージが必要であるか否かの判定と、Sパージ開始条件が成立したか否かの判定と、Sパージを実行する際に制限制御が必要であるか否かの判定と、制限制御を解除するか否かの判定とを実施するものである。以下、これらの判定について説明する。   The determination unit (determination unit) 33 determines whether or not S purge is necessary, determines whether or not the S purge start condition is satisfied, and whether restriction control is necessary when executing the S purge. The determination of whether or not and the determination of whether or not to release the restriction control are performed. Hereinafter, these determinations will be described.

判定部33は、まず、吸着S量推定部31で推定された吸着S量SADに基づいて、Sパージが必要であるか否かを判定する。判定部33は、吸着S量推定部31で推定された吸着S量SADと予め設定された所定値STHとを比較し、吸着S量SADが所定値STH以上の場合にSパージが必要であると判定し、吸着S量SADが所定値STH未満の場合にSパージが必要でないと判定する。すなわち、以下の(3)が成立した場合はSパージが必要であると判定する。なお、この判定に用いられる所定値STHは、例えば予め実験等によりNOxトラップ触媒23のNOx浄化性能が低下する程度に硫黄成分が蓄積したと考えられる吸着S量である。
(3)吸着S量SAD≧所定値STH
The determination unit 33 first determines whether or not S purge is necessary based on the adsorption S amount S AD estimated by the adsorption S amount estimation unit 31. The determination unit 33 compares the adsorption S amount S AD estimated by the adsorption S amount estimation unit 31 with a predetermined value S TH set in advance, and when the adsorption S amount S AD is equal to or larger than the predetermined value S TH , the S purge is performed. If the adsorption S amount S AD is less than the predetermined value S TH , it is determined that the S purge is not necessary. That is, when the following (3) is established, it is determined that S purge is necessary. Note that the predetermined value S TH used for this determination is the amount of adsorption S that is thought to have accumulated sulfur components to such an extent that the NOx purification performance of the NOx trap catalyst 23 is reduced by, for example, experiments in advance.
(3) Adsorption S amount S AD ≧ predetermined value S TH

判定部33は、上記の(3)が成立したら、Sパージを開始できるか否か、言い換えると、Sパージを実施することができるか否か(すなわち、Sパージ開始条件が成立したか否か)を判定する。このSパージ開始条件は、例えば車両が高速道路等の道路を高速で走行中や郊外等を安定して走行中に、排気が高温で安定していることである。なお、上記の(3)が成立した場合であっても、Sパージ開始条件が成立しない場合は、Sパージは実行されない。   The determination unit 33 determines whether or not the S purge can be started when the above (3) is satisfied, in other words, whether or not the S purge can be performed (that is, whether or not the S purge start condition is satisfied). ). The S purge start condition is, for example, that the exhaust gas is stable at a high temperature while the vehicle is traveling on a road such as an expressway at a high speed or traveling stably in a suburb. Even if the above (3) is satisfied, if the S purge start condition is not satisfied, the S purge is not executed.

判定部33は、上記(3)のSパージ開始条件が成立したと判定したら、Sパージを実行する際に制限制御が必要であるか否かを判定する。制限制御とは、単位時間当たりにNOxトラップ触媒23から放出される硫黄成分の量を制限する制御である。以下、この制御を制限Sパージという。すなわち、制限Sパージとは、硫黄成分が放出されるNOxトラップ触媒23の領域を制限する制御である。ここでいう領域とは空間的な領域(すなわち、場所)を意味する。言い換えれば、制限Sパージは、NOxトラップ触媒23から硫黄成分が放出される場所を制限し、部分的にNOxトラップ触媒23から硫黄成分を脱離するということである。制限Sパージを実行する具体的な制御については後述する。   If it is determined that the S purge start condition (3) is satisfied, the determination unit 33 determines whether or not restriction control is necessary when performing the S purge. The restriction control is control for restricting the amount of sulfur component released from the NOx trap catalyst 23 per unit time. Hereinafter, this control is referred to as a limited S purge. That is, the limited S purge is a control that limits the region of the NOx trap catalyst 23 from which the sulfur component is released. The area here means a spatial area (that is, a place). In other words, the limited S purge means that the location where the sulfur component is released from the NOx trap catalyst 23 is limited and the sulfur component is partially desorbed from the NOx trap catalyst 23. Specific control for executing the limited S purge will be described later.

判定部33は、S放出速度推定部32で推定された通常のSパージを実施した場合のS放出速度VSと予め設定された第一所定速度VTH1とを比較し、S放出速度VSが第一所定速度VTH1以上の場合に制限制御が必要であると判定し、S放出速度VSが第一所定速度VTH1未満の場合に制限制御が必要でない(すなわち、通常のSパージでよい)と判定する。すなわち、制限Sパージの開始条件(制限条件)は、以下の(4)の条件である。なお、この判定に用いられる第一所定速度VTH1は、例えば人間がH2S臭気を感じない程度のH2S濃度を予め実験等により求め、このH2S濃度から算出されたS放出速度である。
(4)S放出速度VS≧第一所定速度VTH1
The determination unit 33 compares the S release rate V S when the normal S purge estimated by the S release rate estimation unit 32 is performed with a preset first predetermined rate V TH1, and the S release rate V S. in There determines that it is necessary to limit the control in the case of the above first predetermined speed V TH1, S release rate V S is not required restriction control in the case of less than the first predetermined speed V TH1 (i.e., normal S purge Is good). That is, the restriction S purge start condition (restriction condition) is the following condition (4). Note that the first predetermined speed V TH1 used for this determination is, for example, an H 2 S concentration at which humans do not feel the H 2 S odor obtained by experiments in advance, and the S release speed calculated from this H 2 S concentration. It is.
(4) S release speed V S ≧ first predetermined speed V TH1

判定部33は、上記(4)の制限条件が成立して制限Sパージが実施されているときに、制限Sパージ(制限制御)を解除するか否かを判定する。制限制御の解除とは、制限Sパージを終了し、通常のSパージに切り替えることを意味する。判定部33は、吸着S量推定部31で推定された制限Sパージの実行中の残留吸着S量SREに基づき、S放出速度推定部32で推定された制限Sパージ実行中のS放出速度VSLと予め設定された第二所定速度VTH2とを比較し、制限S放出速度VSLが第二所定速度VTH2未満の場合に制限制御を解除すると判定し、制限S放出速度VSLが第二所定速度VTH2以上の場合に制限制御を解除しないと判定する。すなわち、制限Sパージの解除条件(制限解除条件)は、以下の(5)の条件である。なお、この判定に用いられる第二所定速度VTH2は、例えば第一所定速度VTH1よりも小さいS放出速度である。
(5)制限S放出速度VSL<第二所定速度VTH2
The determination unit 33 determines whether or not to release the restriction S purge (restriction control) when the restriction condition (4) is satisfied and the restriction S purge is performed. The release of the restriction control means that the restriction S purge is terminated and switched to the normal S purge. Based on the residual adsorption S amount S RE during execution of the limited S purge estimated by the adsorption S amount estimation unit 31, the determination unit 33 performs the S release rate during execution of the limited S purge estimated by the S release rate estimation unit 32. V SL is compared with a predetermined second predetermined speed V TH2, and it is determined that the restriction control is released when the limit S release speed V SL is less than the second predetermined speed V TH2 , and the limit S release speed V SL is It is determined that the restriction control is not released when the second predetermined speed V TH2 or more. That is, the restriction S purge release condition (restriction release condition) is the following condition (5). Note that the second predetermined speed V TH2 used for this determination is, for example, an S release speed smaller than the first predetermined speed V TH1 .
(5) Restricted S release speed V SL <second predetermined speed V TH2

空燃比制御部(空燃比制御手段)34は、NOxトラップ触媒23に流入する排気の空燃比(A/F)を制御するものである。一般に空燃比を制御するには空気量と燃料量とを制御すればよいが、ここでは出力に影響を与えず排気の空燃比のみを制御するために、燃料添加装置14から排気通路13内に添加される燃料添加量を制御する。この空燃比制御部34は、排気の空燃比を理論空燃比よりもリッチにする場合は燃料添加装置14から添加される燃料量を増加させ、空燃比を理論空燃比よりもリーンにする場合は燃料添加装置14から添加される燃料量を減少させる(又は添加される燃料量をゼロにさせる)。   The air-fuel ratio control unit (air-fuel ratio control means) 34 controls the air-fuel ratio (A / F) of the exhaust gas flowing into the NOx trap catalyst 23. In general, the air amount and the fuel amount may be controlled in order to control the air-fuel ratio, but here, in order to control only the air-fuel ratio of the exhaust gas without affecting the output, the fuel addition device 14 enters the exhaust passage 13. Control the amount of fuel added. The air-fuel ratio control unit 34 increases the amount of fuel added from the fuel addition device 14 when the exhaust air-fuel ratio is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and when the air-fuel ratio is made leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The amount of fuel added from the fuel addition device 14 is decreased (or the amount of fuel added is reduced to zero).

また、空燃比制御部34は、理論空燃比に対するリッチ度合い(リッチA/F)や空燃比がリッチであるリッチ継続時間の制御や、空燃比がリーンであるリーン継続時間の制御を行う。言い換えると、空燃比制御部34は、燃料添加装置14から添加される燃料量や燃料添加時間を制御する。   The air-fuel ratio control unit 34 controls the rich degree (rich A / F) with respect to the stoichiometric air-fuel ratio, the rich duration time when the air-fuel ratio is rich, and the lean duration time when the air-fuel ratio is lean. In other words, the air-fuel ratio control unit 34 controls the amount of fuel added from the fuel addition device 14 and the fuel addition time.

また、空燃比制御部34は、燃料添加装置14から添加される燃料量や燃料添加時間を制御することにより、排気の空燃比を制御するとともに排気の温度制御も行う。すなわち、空燃比制御部34は、排気の温度を上昇させる場合は燃料添加装置14から添加される燃料量を増加させて前段酸化触媒21で酸化反応(燃焼)させ、排気の温度を低下させる場合は燃料添加装置14から添加される燃料量をゼロにさせる。   The air-fuel ratio control unit 34 controls the amount of fuel added from the fuel addition device 14 and the fuel addition time, thereby controlling the air-fuel ratio of the exhaust and controlling the temperature of the exhaust. In other words, the air-fuel ratio control unit 34 increases the amount of fuel added from the fuel addition device 14 when increasing the temperature of the exhaust gas, causes the pre-oxidation catalyst 21 to oxidize (combust), and decreases the temperature of the exhaust gas. Causes the amount of fuel added from the fuel addition device 14 to be zero.

Sパージ実行部(S脱離処理実行手段)35は、Sパージ開始条件が成立したときの判定部33による判定結果に応じて、制限Sパージ又は通常のSパージを実行するものである。Sパージ実行部35は、判定部33によりSパージを実施可能であると判定されて制限制御が必要であると判定された場合(上記の制限条件(4)が成立した場合)は、制限制御を解除すると判定されるまで制限Sパージを実行する。また、Sパージ実行部35は、判定部33によりSパージを実施可能であると判定されたが制限制御は必要ないと判定された場合(上記の制限条件(4)が成立しない場合)、及び、制限制御を実施中に制限制御を解除すると判定された場合(上記の制限解除条件(5)が成立した場合)は、通常のSパージを実行する。   The S purge execution unit (S desorption process execution means) 35 executes a limited S purge or a normal S purge according to the determination result by the determination unit 33 when the S purge start condition is satisfied. When the determination unit 33 determines that the S purge can be performed and determines that the restriction control is necessary (when the restriction condition (4) is satisfied), the S purge execution unit 35 performs the restriction control. The limited S purge is executed until it is determined to cancel. The S purge execution unit 35 determines that the S purge can be performed by the determination unit 33 but determines that the restriction control is not necessary (when the restriction condition (4) is not satisfied), and When it is determined that the restriction control is released during the restriction control (when the restriction release condition (5) is satisfied), the normal S purge is executed.

Sパージを実行するためには、以下の(6)及び(7)をともに成立させる必要がある。
(6)NOxトラップ触媒23の周辺雰囲気がリッチ
(7)NOxトラップ触媒23の温度≧S脱離開始温度TSP
言い換えると、NOxトラップ触媒23において、この(6)及び(7)がともに成立している部分からは硫黄成分が放出され、少なくともいずれか一方の条件しか成立していない部分からは硫黄成分が放出されない。なお、ここでいうS脱離開始温度TSPとは、NOxトラップ触媒23の周辺雰囲気がリッチの場合にNOxトラップ触媒23から硫黄成分が脱離し始めるときの温度であり、触媒によって異なる。
In order to execute the S purge, it is necessary to establish both (6) and (7) below.
(6) The ambient atmosphere around the NOx trap catalyst 23 is rich. (7) Temperature of the NOx trap catalyst 23 ≧ S desorption start temperature T SP
In other words, in the NOx trap catalyst 23, the sulfur component is released from the portion where both (6) and (7) are satisfied, and the sulfur component is released from the portion where only at least one of the conditions is satisfied. Not. The S desorption start temperature T SP here is a temperature at which sulfur components start to be desorbed from the NOx trap catalyst 23 when the ambient atmosphere of the NOx trap catalyst 23 is rich, and differs depending on the catalyst.

Sパージ実行部35は、上記の(7)を利用して制限Sパージを実行する。すなわち、制限Sパージは、NOxトラップ触媒23の周辺雰囲気を常にリッチな状態に維持しながら、NOxトラップ触媒23において、S脱離開始温度TSP以上の部分とS脱離開始温度TSP未満の部分とを意図的に作る。これにより、NOxトラップ触媒23から硫黄成分が放出される領域を制限して、NOxトラップ触媒23全体で見たときに単位時間当たりに放出される硫黄成分の量を制限する(すなわち、減少させる)。制限Sパージは、Sパージ実行部35が空燃比制御部34に指令を出すことにより実行する。 The S purge execution unit 35 executes the limited S purge using the above (7). In other words, limiting S purge while maintaining the atmosphere around the NOx trapping catalytic converter 23 always rich state, the NOx trap catalyst 23, S desorption start point temperature T SP or more portions and S desorption start point temperature T SP of less than Make the part deliberately. Thus, the region where the sulfur component is released from the NOx trap catalyst 23 is limited, and the amount of the sulfur component released per unit time when viewed from the entire NOx trap catalyst 23 is limited (ie, reduced). . The limited S purge is executed when the S purge execution unit 35 issues a command to the air-fuel ratio control unit 34.

Sパージ実行部35から制限Sパージ実行の指令を受けた空燃比制御部34は、NOxトラップ触媒23において、S脱離開始温度TSP以上の部分とS脱離開始温度TSP未満の部分とを作るために、リッチ継続時間とリーン継続時間とを周期的に繰り返すように空燃比を制御する。さらに、空燃比制御部34は、NOxトラップ触媒23の周辺雰囲気を常にリッチな状態に維持するために、空燃比がリッチのときのリッチ度合いを制御する。すなわち、空燃比制御部34は、燃料添加装置14により燃料を添加する時間(リッチ継続時間)と、燃料を添加しない時間(リーン継続時間)とを周期的に交互に繰り返す(すなわち、空燃比を周期的にリッチとリーンとにスイングさせる)。そして、このように空燃比をスイングさせながら、NOxトラップ触媒23の周辺雰囲気が定常的にリッチとなるように、添加燃料量を制御して、リッチ継続時間におけるリッチ度合いを制御する。 Air-fuel ratio controller 34 from the S purge execution portion 35 receives an instruction of limiting the S purge execution, the NOx trap catalyst 23, and S desorption start point temperature T SP or more portions and S desorption start point temperature T SP below parts Therefore, the air-fuel ratio is controlled so as to periodically repeat the rich continuation time and the lean continuation time. Further, the air-fuel ratio control unit 34 controls the degree of rich when the air-fuel ratio is rich in order to keep the atmosphere around the NOx trap catalyst 23 always rich. In other words, the air-fuel ratio control unit 34 periodically and alternately repeats the time during which fuel is added by the fuel addition device 14 (rich continuation time) and the time when fuel is not added (lean continuation time) (that is, the air-fuel ratio is changed). Periodically swing between rich and lean). Then, while the air-fuel ratio is swung in this way, the amount of added fuel is controlled so that the atmosphere around the NOx trap catalyst 23 is constantly rich, and the rich degree in the rich duration time is controlled.

空燃比制御部34により空燃比がスイングされた場合、NOxトラップ触媒23に流入する排気の温度も空燃比のスイングに追従して上昇及び低下を周期的に繰り返す。これにより、NOxトラップ触媒23の温度も上昇及び低下を周期的に繰り返す。すなわち、排気の空燃比を制御することにより、NOxトラップ触媒23の温度が変化するため、NOxトラップ触媒23の温度が上記のS脱離開始温度TSPを挟んで上下に周期的に変化するように、予め空燃比制御部34による空燃比制御(リッチ継続時間とリーン継続時間との周期やリッチ度合い)を設定しておく。これにより、空燃比制御部34による空燃比制御が実施されれば、自動的に制限Sパージが実行される。 When the air-fuel ratio is swung by the air-fuel ratio controller 34, the temperature of the exhaust gas flowing into the NOx trap catalyst 23 also periodically rises and falls following the air-fuel ratio swing. As a result, the temperature of the NOx trap catalyst 23 also periodically rises and falls. That is, by controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas, the temperature of the NOx trap catalyst 23 changes, so that the temperature of the NOx trap catalyst 23 would change periodically in the vertical direction by sandwiching the S-desorption start point temperature T SP In addition, air-fuel ratio control (the cycle of rich duration and lean duration and the degree of richness) by the air-fuel ratio controller 34 is set in advance. Thus, if the air-fuel ratio control by the air-fuel ratio control unit 34 is performed, the limited S purge is automatically executed.

なお、ここでは、NOxトラップ触媒23は排気通路13に直列に2つ配置されているため、上流側の前段NOxトラップ触媒23Fの方が下流側の後段NOxトラップ触媒23Rよりも先に排気の温度変化の影響を受ける。つまり、排気の温度が上昇すると、前段NOxトラップ触媒23Fが先に温度上昇し、次いで後段NOxトラップ触媒23Rが温度上昇する。同様に、排気の温度が低下すると、前段NOxトラップ触媒23Fが先に温度低下し、次いで後段NOxトラップ触媒23Rが温度低下する。   Here, since the two NOx trap catalysts 23 are arranged in series in the exhaust passage 13, the upstream upstream NOx trap catalyst 23F has an exhaust temperature before the downstream downstream NOx trap catalyst 23R. Affected by change. That is, when the exhaust gas temperature rises, the temperature of the front NOx trap catalyst 23F rises first, and then the temperature of the rear NOx trap catalyst 23R rises. Similarly, when the temperature of the exhaust gas decreases, the temperature of the front NOx trap catalyst 23F decreases first, and then the temperature of the rear NOx trap catalyst 23R decreases.

Sパージ実行部35は、空燃比制御部34による空燃比のスイング制御により前段NOxトラップ触媒23Fの温度(以下、前方温度ともいう)TFと後段NOxトラップ触媒23Rの温度(以下、後方温度ともいう)TRとの間に温度のずれを生じさせる。すなわち、Sパージ実行部35は、空燃比制御部34による空燃比制御によって、NOxトラップ触媒23の前方温度TFと後方温度TRとがS脱離処理開始温度TSPを挟んで上下に周期的に変化し、さらに前方温度TFと後方温度TRとが所定の位相のずれを持ってスイングするように制御する。 The S purge execution unit 35 controls the temperature of the front NOx trap catalyst 23F (hereinafter also referred to as the front temperature) TF and the temperature of the rear NOx trap catalyst 23R (hereinafter referred to as the rear temperature) by the air / fuel ratio swing control by the air / fuel ratio control unit 34. A temperature shift is caused between T R and T R. That is, the S purge execution unit 35 performs a vertical cycle of the front temperature T F and the rear temperature T R of the NOx trap catalyst 23 with the S desorption process start temperature T SP interposed therebetween by the air / fuel ratio control by the air / fuel ratio control unit 34. to change, further it has a front temperature T F and the rear temperature T R is controlled so as to swing with a shift of the predetermined phase.

これにより、S脱離開始温度TSPを超えている部分ではSパージが実行され、S脱離開始温度TSP未満の部分ではSパージが実行されないこととなり、NOxトラップ触媒23全体で見ると、放出される硫黄成分の量が制限される(減少する)。なお、このとき、前段NOxトラップ触媒23Fと後段NOxトラップ触媒23Rとの位相のずれが逆位相になり、位相の反転がS脱離開始温度TSPになるように空燃比制御部34による空燃比制御を設定すれば、前段NOxトラップ触媒23Fから硫黄成分が放出されているときには後段NOxトラップ触媒23Rからは硫黄成分が放出されず、後段NOxトラップ触媒23Rから硫黄成分が放出されているときには前段NOxトラップ触媒23Fからは硫黄成分が放出されない。つまり、常に一定量の硫黄成分がNOxトラップ触媒23から放出されることとなる。 Thus, in the portion exceeding the S desorption start point temperature T SP runs the S purge, will not be executed S purge part of less than S desorption start point temperature T SP, when viewed in the entire NOx trap catalyst 23, The amount of sulfur component released is limited (decreased). At this time, the phase shift between the front stage NOx trap catalyst 23F and the rear stage NOx trap catalyst 23R is reversed phase, the air-fuel ratio by the air-fuel ratio control unit 34 as phase reversal becomes S desorption start point temperature T SP If the control is set, when the sulfur component is released from the front NOx trap catalyst 23F, the sulfur component is not released from the rear NOx trap catalyst 23R, and when the sulfur component is released from the rear NOx trap catalyst 23R. No sulfur component is released from the trap catalyst 23F. That is, a certain amount of sulfur component is always released from the NOx trap catalyst 23.

以上が制限Sパージについての制御内容である。これに対して、通常のSパージは、制限SパージではないSパージのことであり、NOxトラップ触媒23全体をSパージができる状態にして行うSパージのことである。Sパージ実行部35は、通常のSパージを実行する場合は、NOxトラップ触媒23全体において上記の(6)及び(7)をともに成立させて、NOxトラップ触媒23全体から硫黄成分を放出させる。Sパージ実行部35は、NOxトラップ触媒23から硫黄成分が放出され終わったら(すなわち、残留吸着S量SREがゼロになったら)、Sパージを終了する。すなわち、これがSパージ終了条件である。 The above is the control content for the limited S purge. On the other hand, the normal S purge is an S purge that is not a limited S purge, and is an S purge that is performed with the entire NOx trap catalyst 23 being in a state in which the S purge can be performed. When executing the normal S purge, the S purge execution unit 35 establishes both the above (6) and (7) in the entire NOx trap catalyst 23 and releases the sulfur component from the entire NOx trap catalyst 23. When the sulfur component has been released from the NOx trap catalyst 23 (that is, when the residual adsorption S amount S RE becomes zero), the S purge execution unit 35 ends the S purge. That is, this is the S purge end condition.

次に、図3(a)〜(c)を用いて、上記したSパージ実行部35による制御内容を説明する。図3(a)は、Sパージ実行部35からの指令に基づいて空燃比制御部34において行われる空燃比制御によって変化する空燃比(A/F)の状態を示すグラフであり、理論空燃比(ストイキ)に対して、空燃比が大きくなるほどリーン度合いが大きく、空燃比が小さくなるほどリッチ度合いが大きい。また、図3(a)中、実線がNOxトラップ触媒23に流入する排気の空燃比であり、一点鎖線がNOxトラップ触媒23の出口側の空燃比である。このNOxトラップ触媒23の出口側の空燃比は、NOxトラップ触媒23周辺の空燃比(周辺雰囲気)に対応する。   Next, the contents of control by the above-described S purge execution unit 35 will be described with reference to FIGS. FIG. 3A is a graph showing the state of the air-fuel ratio (A / F) that is changed by the air-fuel ratio control performed in the air-fuel ratio control unit 34 based on the command from the S purge execution unit 35, and the theoretical air-fuel ratio. In contrast to (stoichiometric), the lean degree increases as the air-fuel ratio increases, and the rich degree increases as the air-fuel ratio decreases. In FIG. 3A, the solid line represents the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx trap catalyst 23, and the alternate long and short dash line represents the air-fuel ratio on the outlet side of the NOx trap catalyst 23. The air-fuel ratio on the outlet side of the NOx trap catalyst 23 corresponds to the air-fuel ratio (ambient atmosphere) around the NOx trap catalyst 23.

図3(b)は、図3(a)に示す空燃比制御に伴って変化するNOxトラップ触媒23の温度状態を示すグラフであり、実線が前段NOxトラップ触媒23Fの温度TF、一点鎖線が後段NOxトラップ触媒23Rの温度TRである。また、図3(c)は、Sパージ時のS放出速度の変化を示すグラフであり、実線が本排気浄化装置によるS放出速度、一点鎖線が従来の排気浄化装置によるS放出速度である。また、図3(a)〜(c)の横軸の時間は全て対応している。 FIG. 3B is a graph showing the temperature state of the NOx trap catalyst 23 that changes with the air-fuel ratio control shown in FIG. 3A. The solid line indicates the temperature T F of the preceding NOx trap catalyst 23F, and the alternate long and short dash line indicates the temperature T R of the rear stage NOx trap catalyst 23R. FIG. 3C is a graph showing the change in the S release rate during the S purge, where the solid line is the S release rate by the present exhaust purification device, and the alternate long and short dash line is the S release rate by the conventional exhaust purification device. Moreover, all the time of the horizontal axis of Fig.3 (a)-(c) respond | corresponds.

図3(a)に示すように、時間t0において、判定部33により制限Sパージが必要であると判定されると、Sパージ実行部35は、空燃比制御部34に対して制限Sパージの空燃比制御を実施するように指令を出す。この指令を受けた空燃比制御部34は、まず空燃比をストイキよりもリッチにする。これにより、図3(b)に示すようにNOxトラップ触媒23の温度が上昇する。そして、前段NOxトラップ触媒23Fの温度(前方温度)TFが先にS脱離開始温度TSPに達し、S脱離開始温度TSPよりも高い温度となる。このときの時間(前方温度TFがS脱離開始温度TSPに達した時間)をt1とする。 As shown in FIG. 3A, when the determination unit 33 determines that the limited S purge is necessary at time t 0 , the S purge execution unit 35 causes the limited S purge to the air-fuel ratio control unit 34. A command is issued to execute the air-fuel ratio control. Receiving this command, the air-fuel ratio control unit 34 first makes the air-fuel ratio richer than stoichiometric. As a result, the temperature of the NOx trap catalyst 23 rises as shown in FIG. Then, the temperature of the pre-stage NOx trap catalyst 23F (front temperature) T F is earlier reached S desorption start temperature T SP, the temperature higher than the S desorption start temperature T SP. The time at this time (the time when the forward temperature T F reaches the S desorption start temperature T SP ) is defined as t 1 .

図3(a)に示すように、空燃比制御部34は、時間t1になったら(すなわち、前方温度TFがS脱離開始温度TSPに達したら)徐々に空燃比を大きくしていき、ストイキよりもリーンにする(リーン継続の開始)。これにより、上昇していた前方温度TFは徐々に低下し、S脱離開始温度TSPよりも低い温度になる。一方、後段NOxトラップ触媒23Rは、前段NOxトラップ触媒23Fに遅れて温度が上昇する。ここでは、図3(b)に示すように、前方温度TFが低下してS脱離開始温度TSPに達したときに、後段NOxトラップ触媒23Rの温度(後方温度)TRが上昇してS脱離開始温度TSPに達するようになっている。つまり、前方温度TFと後方温度TRとがS脱離開始温度TSPを境界に逆位相のずれを持つようになっている。 As shown in FIG. 3A, the air-fuel ratio control unit 34 gradually increases the air-fuel ratio when time t 1 is reached (that is, when the forward temperature TF reaches the S desorption start temperature T SP ). I will make it leaner than stoichiki (start of lean continuation). Thus, it rises and have forward temperature T F was gradually decreased, to a temperature lower than the S desorption start temperature T SP. On the other hand, the temperature of the rear NOx trap catalyst 23R rises behind the front NOx trap catalyst 23F. Here, as shown in FIG. 3 (b), upon reaching the front temperature T F is lowered S desorption start temperature T SP, the temperature of the rear stage NOx trap catalyst 23R (rear temperature) T R increases Thus, the S desorption start temperature T SP is reached. That is, the front temperature T F and the rear temperature T R have an opposite phase shift with the S desorption start temperature T SP as a boundary.

空燃比制御部34は、予め設定されたリーン継続時間(ストイキよりもリーンな状態の時間)の半分が終了したら、再び空燃比を小さくしていき、ストイキになった時点でリーン継続時間終了となり、さらに空燃比をストイキよりもリッチにする(リッチ継続の開始)。空燃比が再びストイキよりもリッチになると、前方温度TFは再び上昇してS脱離開始温度TSPに達し、S脱離開始温度TSPよりも高い温度となる。後段NOxトラップ触媒23Rは、前段NOxトラップ触媒23Fに遅れて温度が低下するため、前方温度TFが上昇し始めたときに後方温度TRは低下し始め、前方温度TFが上昇してS脱離開始温度TSPに達したときにS脱離開始温度TSPに達し、S脱離開始温度TSPよりも低くなる。 The air-fuel ratio control unit 34 reduces the air-fuel ratio again when half of the preset lean continuation time (a time leaner than the stoichiometric state) is finished, and when the stoichiometric condition is reached, the lean continuation time ends. Further, the air-fuel ratio is made richer than stoichiometric (start of rich continuation). When the air-fuel ratio becomes richer than the stoichiometric again, forward temperature T F is increased to reach the S desorption start point temperature T SP again, a higher temperature than S desorption start point temperature T SP. Subsequent NOx trap catalyst 23R, since temperature decreases with a delay upstream NOx trap catalyst 23F, the rear temperature T R when the front temperature T F began to rise begins to decrease, the front temperature T F is increased S When the desorption start temperature T SP is reached, the S desorption start temperature T SP is reached and becomes lower than the S desorption start temperature T SP .

空燃比制御部34は、予め設定されたリッチ継続時間(ストイキよりもリッチな状態の時間)の半分が終了したら、再び空燃比を大きくしていき、ストイキになった時点でリッチ継続時間終了となり、さらに空燃比をストイキよりもリーンにして上記したリーン継続を開始する。このように、Sパージ実行部35は、空燃比制御部34によってNOxトラップ触媒23に流入する排気の空燃比をリッチとリーンとを繰り返すようにスイングさせる。これによりNOxトラップ触媒23の前方温度(前段NOxトラップ触媒23Fの温度)TFと後方温度(後方NOxトラップ触媒23Rの温度)TRとが、S脱離開始温度TSPを挟んで逆位相のずれを持って上下にスイングされる。 The air-fuel ratio control unit 34 increases the air-fuel ratio again when half of the preset rich continuation time (the time in a state richer than the stoichiometric state) is finished, and when the stoichiometric condition is reached, the rich continuation time ends. Further, the above-described lean continuation is started by making the air-fuel ratio leaner than stoichiometric. As described above, the S purge execution unit 35 causes the air-fuel ratio control unit 34 to swing the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx trap catalyst 23 so as to repeat rich and lean. As a result, the front temperature of the NOx trap catalyst 23 (the temperature of the front NOx trap catalyst 23F) T F and the rear temperature (the temperature of the rear NOx trap catalyst 23R) T R are in opposite phases across the S desorption start temperature T SP . Swing up and down with a gap.

また、Sパージ実行部35は、空燃比制御部34によってNOxトラップ触媒23に流入する排気の空燃比をリッチとリーンとを繰り返すようにスイングさせるが、NOxトラップ触媒23の周辺雰囲気(すなわち、NOxトラップ触媒23の出口側の空燃比)は、図3(a)中に一点鎖線で示すように平均的に常時リッチ状態となるように、リッチ継続時間におけるリッチ度合いを制御している。すなわち、ストイキに対するリッチ度合いがリーン度合いよりも大きくなるように(リッチ側への振幅が大きくなるように)制御される。なお、ここでは、リッチ度合いを制御することにより、リッチ継続時間とリーン継続時間とが略同じに設定されている。   The S purge execution unit 35 swings the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx trap catalyst 23 by the air-fuel ratio control unit 34 so as to repeat rich and lean, but the ambient atmosphere of the NOx trap catalyst 23 (that is, NOx The air / fuel ratio on the outlet side of the trap catalyst 23) controls the degree of richness in the rich duration so that it is always in a rich state on average as shown by a one-dot chain line in FIG. That is, control is performed so that the rich degree with respect to stoichiometry is larger than the lean degree (so that the amplitude toward the rich side becomes large). Here, the rich duration and the lean duration are set to be substantially the same by controlling the rich degree.

このような制限SパージによってNOxトラップ触媒23から放出される硫黄成分は、図3(c)に実線で示すような速度で放出される。図3(c)中に実線で示すように、前方温度TFがS脱離開始温度TSPに達した時間t1から、NOxトラップ触媒23から硫黄成分が放出され始め、前方温度TFがS脱離開始温度TSP以上の状態では前段NOxトラップ触媒23Fから硫黄成分が放出される。 The sulfur component released from the NOx trap catalyst 23 by such limited S purge is released at a speed as shown by a solid line in FIG. As indicated by a solid line in FIG. 3C, from time t 1 when the front temperature T F reaches the S desorption start temperature T SP , sulfur components start to be released from the NOx trap catalyst 23, and the front temperature T F In a state where the temperature is equal to or higher than the S desorption start temperature T SP, the sulfur component is released from the front NOx trap catalyst 23F.

従来であれば、NOxトラップ触媒23全体から一気に硫黄成分が放出され始めるため、一点鎖線で示すようにS放出速度(すなわち、単位時間あたりに放出される硫黄成分の量)は急上昇し、短い時間で大量の硫黄成分が放出される。このため、H2Sが大量に生成されてH2S濃度が高くなり、H2S独特の臭気を感じてしまう。 Conventionally, since the sulfur component starts to be released from the entire NOx trap catalyst 23 at a stretch, the S release rate (that is, the amount of the sulfur component released per unit time) rapidly increases as shown by the alternate long and short dash line, and the time is short. A large amount of sulfur component is released. For this reason, a large amount of H 2 S is generated, the H 2 S concentration is increased, and a odor peculiar to H 2 S is felt.

これに対して、制限Sパージを行うと、NOxトラップ触媒23の周辺雰囲気は常にリッチな状態となっているが、制限Sパージ実行中は、前方温度TFと後方温度TRとが交互にS脱離開始温度TSPを超えるため、前段NOxトラップ触媒23Fと後段NOxトラップ触媒23Rとから交互に硫黄成分が放出される。言い換えると、NOxトラップ触媒23の温度がS脱離開始温度TSPを超えている部分と超えていない部分とに分かれているため、S脱離開始温度TSPを超えている部分からしか硫黄成分が放出されない。 On the other hand, when the limited S purge is performed, the atmosphere around the NOx trap catalyst 23 is always rich, but the forward temperature T F and the rear temperature T R alternate between the execution of the limited S purge. Since the S desorption start temperature T SP is exceeded, sulfur components are alternately released from the front NOx trap catalyst 23F and the rear NOx trap catalyst 23R. In other words, since the temperature of the NOx trap catalyst 23 is divided into a portion that exceeds the S desorption start temperature T SP and a portion that does not exceed the S desorption start temperature T SP , the sulfur component is only from the portion that exceeds the S desorption start temperature T SP. Is not released.

すなわち、上記した(6)は常に成立しているが、(7)が成立している部分と成立していない部分とがあるため、NOxトラップ触媒23全体で見ると、放出される硫黄成分の量が従来に比べて大幅に抑制される。なお、図3(c)中のVTH1は制限Sパージの開始条件(制限条件)で用いられる第一所定速度、VTH2は制限Sパージの解除条件(制限解除条件)で用いられる第二所定速度である。 That is, although the above (6) is always established, there are a portion where (7) is established and a portion where (7) is not established. The amount is greatly reduced compared to the conventional one. In FIG. 3C, V TH1 is a first predetermined speed used in the start condition (limit condition) of the limited S purge, and V TH2 is a second predetermined speed used in the limit S purge release condition (limit release condition). Speed.

制限SパージによりNOxトラップ触媒23から硫黄成分が放出され続けると、NOxトラップ触媒23に吸着している残留吸着S量SREが徐々に減少する。これにより、制限Sパージ中のS放出速度(制限S放出速度)VSLは徐々に低下し、第二所定速度VTH2よりも小さい速度になる。制限S放出速度VSLが低下して第二所定速度VTH2に達した時間をt2とする。つまり、時間t2において制限制御が解除され、制限Sパージから通常のSパージに移行する。 If the sulfur component is continuously released from the NOx trap catalyst 23 by the limited S purge, the residual adsorption S amount SRE adsorbed on the NOx trap catalyst 23 gradually decreases. Thus, S release rate (limit S release rate) V SL during limit S purge gradually decreases, it becomes smaller speed than the second predetermined speed V TH2. The time when the limit S release speed V SL decreases and reaches the second predetermined speed V TH2 is defined as t 2 . That is, the restriction control is released at time t 2 , and the restriction S purge shifts to the normal S purge.

Sパージ実行部35は、時間t2になると、空燃比制御部34に対して通常のSパージの空燃比制御を実施するように指令を出す。この指令を受けた空燃比制御部34は、図3(a)に示すように、空燃比のスイングをやめて常時リッチとする。これにより、図3(b)に示すように、前方温度TF及び後方温度TRが常にS脱離開始温度TSP以上の温度に保持される。つまり、NOxトラップ触媒23の周辺雰囲気が常にリッチ状態であり、且つ、NOxトラップ触媒23の温度がS脱離開始温度TSPよりも高いため、NOxトラップ触媒23全体(すなわち、前段NOxトラップ触媒23F及び後段NOxトラップ触媒23R)から残った硫黄成分が放出される。 At time t 2 , the S purge execution unit 35 issues a command to the air / fuel ratio control unit 34 to perform normal S purge air / fuel ratio control. Upon receiving this command, the air-fuel ratio control unit 34 stops the air-fuel ratio swing and always makes it rich as shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 3B, the front temperature T F and the rear temperature T R are always maintained at a temperature equal to or higher than the S desorption start temperature T SP . That is, since the ambient atmosphere of the NOx trap catalyst 23 is always in a rich state and the temperature of the NOx trap catalyst 23 is higher than the S desorption start temperature T SP, the entire NOx trap catalyst 23 (that is, the preceding NOx trap catalyst 23F). And the remaining sulfur component is released from the post-stage NOx trap catalyst 23R).

そして、図3(c)に示すように、残留吸着S量SREが徐々に減少することによりS放出速度も徐々に低下し、残留吸着S量SREがなくなったらS放出速度もゼロとなる。このときの時間t3がSパージ終了時間である。 Then, as shown in FIG. 3 (c), the residual adsorption S amount SRE gradually decreases, so that the S release rate also gradually decreases, and when the residual adsorption S amount SRE disappears, the S release rate becomes zero. . Time t 3 at this time is the S purge end time.

なお、図3(c)では、本排気浄化装置によるSパージと従来の手法によるSパージとの終了する時間が略同じになっている。これは、制限Sパージを用いた場合、制限Sパージ実行中の硫黄放出量(S放出速度)が制限されても、制限Sパージから通常のSパージに移行した後に全ての硫黄成分が素早く放出されるからである。つまり、制限SパージによってS放出速度のピーク値を低くしながら、Sパージを実行する時間は従来と略変わらないのである。   In FIG. 3 (c), the time for ending the S purge by the exhaust purification apparatus and the S purge by the conventional method is substantially the same. This is because when the limited S purge is used, even if the amount of sulfur released during the limited S purge (S release rate) is limited, all sulfur components are released quickly after the transition from the limited S purge to the normal S purge. Because it is done. That is, while the peak value of the S release rate is lowered by the limited S purge, the time for executing the S purge is substantially the same as the conventional time.

[3.フローチャート]
次に、図4を用いてECU30で実行されるSパージ制御(S脱離処理制御)の手順の例を説明する。このフローチャートは、所定の周期T(例えば、数[s]周期)で動作する。また、下記の各ステップは、コンピュータのハードウェアに割り当てられた各機能(手段)が、ソフトウェア(コンピュータプログラム)によって動作することによって実施される。
[3. flowchart]
Next, an example of the procedure of the S purge control (S desorption process control) executed by the ECU 30 will be described with reference to FIG. This flowchart operates at a predetermined cycle T (for example, a number [s] cycle). Each of the following steps is performed by each function (means) assigned to the hardware of the computer being operated by software (computer program).

本排気浄化装置は、ドライバによるイグニッションスイッチ(図示略)のオン操作が行われ、エンジン1が始動したら以下の制御フローをスタートする。なお、フローチャート中のフラグFは、Sパージ実行部35による制御モード(制御状態)を示し、フラグF=0はSパージが実施されていない状態、フラグF=1は制限Sパージ実行中、フラグF=2は通常のSパージ実行中を示す。なお、制御開始時はフラグFはF=0に設定されている。   In this exhaust purification apparatus, when an ignition switch (not shown) is turned on by a driver and the engine 1 is started, the following control flow is started. Note that a flag F in the flowchart indicates a control mode (control state) by the S purge execution unit 35, a flag F = 0 indicates a state in which S purge is not performed, a flag F = 1 indicates that a limited S purge is being performed, F = 2 indicates that the normal S purge is being executed. At the start of the control, the flag F is set to F = 0.

図4に示すように、ステップS10において、フラグFがF=0であるか否かが判定される。制御開始時はフラグFはF=0のためYESルートからステップS20へ進む。ステップS20では、温度センサ15,空燃比センサ16及び流量センサ17のそれぞれの検出値(センサ値)や、前回のSパージの終了後からの使用燃料量Fの積算値ΣFを取得する。ステップS30では、ステップS20で取得した積算値ΣFからNOxトラップ触媒23に吸着されている硫黄成分の量(吸着S量)SADが推定される。 As shown in FIG. 4, in step S10, it is determined whether or not the flag F is F = 0. Since the flag F is F = 0 at the start of control, the process proceeds from the YES route to step S20. In step S20, the detected values (sensor values) of the temperature sensor 15, the air-fuel ratio sensor 16, and the flow rate sensor 17, and the integrated value ΣF of the used fuel amount F after the end of the previous S purge are acquired. In step S30, the amount of sulfur component adsorbed on the NOx trap catalyst 23 (adsorption S amount) S AD is estimated from the integrated value ΣF acquired in step S20.

次いでステップS40において、ステップS30で推定した吸着S量SADが予め設定された所定値STH以上であるか否かが判定される。つまり、ステップS40の判定は上記の(3)のSパージが必要であるか否かの判定であり、判定部33によって判定される。吸着S量SADが所定値STH以上の場合はSパージが必要であると判定され、ステップS50へ進み、判定部33によりSパージを実施することができるか否か(Sパージ開始条件が成立したか否か)が判定される。ステップS40において吸着S量SADが所定値STH未満であると判定された場合及びステップS50においてSパージを実施できないと判定された場合は、いずれもリターンする。 Next, in step S40, it is determined whether or not the adsorption S amount S AD estimated in step S30 is greater than or equal to a predetermined value S TH set in advance. That is, the determination in step S40 is a determination as to whether or not the above-described (3) S purge is necessary, and is determined by the determination unit 33. When the adsorption S amount S AD is equal to or greater than the predetermined value S TH , it is determined that S purge is necessary, and the process proceeds to step S50 to determine whether or not the S purge can be performed by the determination unit 33 (the S purge start condition is Whether or not established) is determined. If it is determined in step S40 that the adsorption S amount S AD is less than the predetermined value S TH and if it is determined in step S50 that the S purge cannot be performed, the process returns.

また、ステップS50においてSパージ開始条件が成立したら、ステップS60へ進んでS放出速度VSが推定される。そして、SステップS70において、S放出速度VSが予め設定された第一所定速度VTH1以上であるか否かが判定される。すなわち、ステップS70の判定は上記の制限Sパージの開始条件(4)であり、判定部33によって判定される。S放出速度VSが第一所定速度VTH1以上の場合はステップS80へ進み、ステップS80においてフラグFがF=1に設定され、ステップS90においてSパージ実行部35により制限Sパージが実行される。一方、ステップS70においてS放出速度VSが第一所定速度VTH1未満であると判定された場合は、ステップS140へ進み、フラグFがF=2に設定されて、ステップS150へ進む。 If the S purge start condition is satisfied in step S50, the process proceeds to step S60, and the S release speed V S is estimated. In step S70, it is determined whether or not the S release speed V S is equal to or higher than a preset first predetermined speed V TH1 . That is, the determination in step S70 is the above-described restriction S purge start condition (4), which is determined by the determination unit 33. If the S release speed V S is equal to or higher than the first predetermined speed V TH1, the process proceeds to step S80, the flag F is set to F = 1 in step S80, and the limited S purge is executed by the S purge execution unit 35 in step S90. . On the other hand, if it is determined in step S70 that the S release speed V S is less than the first predetermined speed V TH1 , the process proceeds to step S140, the flag F is set to F = 2, and the process proceeds to step S150.

ステップS90において制限Sパージが実行されると、NOxトラップ触媒23から硫黄成分が徐々に放出される。ステップS100では、NOxトラップ触媒23に残っている硫黄成分の量(残留吸着S量)SREが推定される。なお、このときの残留吸着S量SREは、制限Sパージ開始直後(すなわち、ステップS100に最初に進んだとき)は、吸着S量SADがそのまま残留吸着S量SREとして推定され、次の制御周期からは前回の周期においてステップS110で推定された制限S放出速度VSLを用いて上記した式(2)を用いて推定される。 When the limited S purge is executed in step S90, the sulfur component is gradually released from the NOx trap catalyst 23. In step S100, the amount of sulfur component (residual adsorption S amount) SRE remaining in the NOx trap catalyst 23 is estimated. The residual adsorbed S amount S RE of this time, the limit S purge start immediately (i.e., first when it proceeds to step S100), the adsorption amount of S S AD is directly estimated as residual adsorption amount of S S RE, following from control cycle it is estimated using equation (2) described above using the restriction S release rate V SL estimated in step S110 in the previous cycle.

次いでステップS110では、残留吸着S量SREから制限S放出速度VSLが推定される。そして、ステップS120において、制限S放出速度VSLが予め設定された第二所定速度VTH2未満か否かが判定される。つまり、ステップS120の判定は上記の制限Sパージの解除条件(5)であり、判定部33により判定される。制限S放出速度VSLが第二所定速度VTH2未満の場合は、ステップS130へ進み、フラグFがF=2に設定され、制限制御が解除される。そして、ステップS150において通常のSパージが実行される。 Next, in step S110, the limit S release speed V SL is estimated from the residual adsorption S amount S RE . Then, in step S120, whether the second or lower than the predetermined speed V TH2 restriction S release rate V SL is set in advance. That is, the determination in step S120 is the restriction S purge release condition (5) described above, and is determined by the determination unit 33. When the limit S release speed V SL is less than the second predetermined speed V TH2 , the process proceeds to step S130, the flag F is set to F = 2, and the limit control is released. In step S150, a normal S purge is executed.

一方、ステップS120において、制限S放出速度VSLが第二所定速度VTH2以上であると判定された場合は、NOルートからリターンする。この場合、フラグFがF=1に設定されているため、ステップS10の判定によりNOルートからステップS180へ進み、フラグFがF=1であるか否かが判定され、この場合はフラグFがF=1のためYESルートからステップS90へ進み、制限Sパージが実行される。そして、ステップS120の判定により通常のSパージに移行するまで制限Sパージが実行される。 On the other hand, if it is determined in step S120 that the limited S release speed VSL is equal to or higher than the second predetermined speed VTH2 , the process returns from the NO route. In this case, since the flag F is set to F = 1, the determination in step S10 proceeds from the NO route to step S180, where it is determined whether or not the flag F is F = 1. Since F = 1, the process proceeds from the YES route to step S90, and the limited S purge is executed. Then, the limited S purge is executed until the normal S purge is shifted according to the determination in step S120.

また、ステップS150では通常のSパージが実行される。これにより、NOxトラップ触媒23から硫黄成分が徐々に放出されるため、ステップS160において残留吸着S量SREを推定し、ステップS170において硫黄成分がNOxトラップ触媒23から放出され終わったか否か(すなわち、Sパージ終了条件が成立したか否か)が判定される。Sパージ終了条件が成立したら制御フローを終了し、Sパージ終了条件が成立していなかったらリターンしてステップS10の判定へ進む。この場合は、ステップS10及びステップS180の判定で共にNOとなるため、ステップS150へ進んで通常のSパージが実行され、Sパージ終了条件が成立するまで繰り返される。 In step S150, normal S purge is executed. Thus, since the sulfur component is gradually released from the NOx trap catalyst 23, the residual adsorption S amount SRE is estimated in step S160, and whether or not the sulfur component has been released from the NOx trap catalyst 23 in step S170 (that is, , Whether or not the S purge end condition is satisfied) is determined. If the S purge end condition is satisfied, the control flow is ended. If the S purge end condition is not satisfied, the process returns and proceeds to the determination in step S10. In this case, both the determinations at step S10 and step S180 are NO, so the routine proceeds to step S150 where the normal S purge is executed and repeated until the S purge end condition is satisfied.

[4.効果]
したがって、本排気浄化装置によれば、NOxトラップ触媒23から硫黄成分を脱離させるS脱離処理(Sパージ)の実行中に上記した制限条件(4)が成立したら、NOxトラップ触媒23から硫黄成分が脱離される領域(すなわち、Sパージが実行される部分)を制限するため、NOxトラップ触媒23に吸着された硫黄成分がNOxトラップ触媒23全体から一気に放出されることを防ぐことができる。つまり、単位時間当たりにNOxトラップ触媒23から放出される硫黄成分の量を減らすことができるので、大気中に放出される単位時間当たりのH2Sの放出量を減らすことができる。言い換えると、大気中に放出されるH2S濃度の最大値(すなわち、H2S濃度のピーク値)を下げることができる。これにより、H2Sの臭気を抑制することができる。
[4. effect]
Therefore, according to the present exhaust purification apparatus, if the above-described restriction condition (4) is satisfied during the execution of the S desorption process (S purge) for desorbing the sulfur component from the NOx trap catalyst 23, the NOx trap catalyst 23 detects sulfur. Since the region where the components are desorbed (that is, the portion where the S purge is performed) is limited, it is possible to prevent the sulfur component adsorbed by the NOx trap catalyst 23 from being released from the entire NOx trap catalyst 23. That is, since the amount of the sulfur component released from the NOx trap catalyst 23 per unit time can be reduced, the amount of H 2 S released per unit time released into the atmosphere can be reduced. In other words, the maximum value of the H 2 S concentration released into the atmosphere (that is, the peak value of the H 2 S concentration) can be lowered. Thus, it is possible to suppress the odor of H 2 S.

また、NOxトラップ触媒23から放出されるS放出速度VSが所定速度(第一所定速度)VTH1以上の場合に制限条件が成立したと判定するため、硫黄成分が脱離する領域を制限してSパージを行うべきか否か(すなわち、制限Sパージを実行するか否か)の判断を適切に行うことができる。S放出速度VSが第一所定速度VTH1以上の場合(すなわち、大量の硫黄成分が一気に放出されてS放出速度のピーク値を下げる必要があると推定される場合)は、硫黄成分の脱離を制限して行うことにより、H2S臭気を確実に抑制することができる。 Moreover, for determining that S release rate V S released from the NOx trap catalyst 23 is limited conditions when a predetermined speed of the (first predetermined speed) V TH1 or more is satisfied, to limit the area where the sulfur component is desorbed Thus, it is possible to appropriately determine whether or not to perform S purge (that is, whether or not to perform limited S purge). When the S release rate V S is equal to or higher than the first predetermined rate V TH1 (that is, when it is estimated that a large amount of sulfur component is released at once and the peak value of the S release rate needs to be lowered), the sulfur component is removed. By limiting the separation, the H 2 S odor can be reliably suppressed.

また、制限Sパージ実行中(すなわち、領域制限中)に上記の制限解除条件(5)が成立したら、制限Sパージを解除して(領域制限を解除して)、通常のSパージを実行するため、素早くNOxトラップ触媒23から硫黄成分を放出することができる。つまり、S放出速度のピーク値を抑制しながら、Sパージを実行する時間は従来と略同じにすることができ、燃費悪化を抑制することができる。   Further, when the above-described restriction release condition (5) is satisfied during the restriction S purge execution (that is, during the area restriction), the restriction S purge is released (the area restriction is released), and the normal S purge is executed. Therefore, the sulfur component can be quickly released from the NOx trap catalyst 23. That is, while suppressing the peak value of the S release rate, the time for executing the S purge can be made substantially the same as the conventional time, and deterioration of fuel consumption can be suppressed.

また、推定したS放出速度(制限S放出速度)VSLが所定速度(第二所定速度)VTH2未満の場合に制限解除条件が成立したと判定するため、硫黄成分の脱離領域の制限を解除するべきか否か(制限Sパージから通常のSパージに移行するか否か)の判断を適切に行うことができる。制限S放出速度VSLが第二所定速度VTH2未満になったら通常のSパージに移行するため、早期にSパージを終了することができる。 In addition, when the estimated S release rate (restricted S release rate) V SL is less than the predetermined rate (second predetermined rate) V TH2 , it is determined that the restriction release condition is satisfied. It is possible to appropriately determine whether or not to cancel (whether or not to shift from the limited S purge to the normal S purge). When the limited S release speed V SL becomes less than the second predetermined speed V TH2 , the routine shifts to normal S purge, so that the S purge can be finished early.

また、空燃比制御部34によりリッチ継続時間とリーン継続時間とを周期的に繰り返されることによって、NOxトラップ触媒23の前方温度TFと後方温度TRとをS脱離開始温度TSPを挟んで周期的に変化させ、前方温度TFと後方温度TRとを所定の位相のずれを持ってスイングさせることによりS脱離領域を制限するため、NOxトラップ触媒23の前方と後方とで領域を制限し、H2S濃度のピーク値を低減させることができる。 Further, by repeated a rich duration and lean duration periodically by the air-fuel ratio control unit 34, a front temperature T F and the rear temperature T R of the NOx trap catalyst 23 across the S desorption start point temperature T SP In order to limit the S desorption region by swinging the front temperature T F and the rear temperature T R with a predetermined phase shift, thereby changing the region between the front and rear of the NOx trap catalyst 23. And the peak value of the H 2 S concentration can be reduced.

また、NOxトラップ触媒23前方温度TFと後方温度TRとがS脱離開始温度TSPを境に逆位相にスイングされるため、NOxトラップ触媒23全体でみると放出される硫黄成分の量がばらつかないようにすることができる。
また、空燃比制御部34が、リッチ継続時間におけるリッチ度合いを制御することによりNOxトラップ触媒23周辺の空燃比を常時リッチに維持し、リッチ継続時間とリーン継続時間とを略同じにすることにより、制御を簡素化することができる。
The amount of the sulfur component and NOx trap catalyst 23 forward temperature T F and the rear temperature T R is to be swing in opposite phase to the boundary of the S desorption start temperature T SP, is released view the entire NOx trap catalyst 23 It is possible to prevent variation.
In addition, the air-fuel ratio control unit 34 maintains the air-fuel ratio around the NOx trap catalyst 23 to be always rich by controlling the rich degree in the rich continuation time, and makes the rich continuation time and the lean continuation time substantially the same. , Control can be simplified.

また、ここでは2つのNOxトラップ触媒23(前段NOxトラップ触媒23F及び後段NOxトラップ触媒23R)が排気通路13に直列に配置(タンデム配置)されることにより、上流側のNOxトラップ触媒23Fの温度(前方温度)TFと下流側のNOxトラップ触媒23Rの温度(後方温度)TRとの位相のずれをはっきりと設定することができる。つまり、Sパージされる領域をより明確に区画することができ、制限Sパージをより正確に実行することができる。 In addition, here, the two NOx trap catalysts 23 (the front-stage NOx trap catalyst 23F and the rear-stage NOx trap catalyst 23R) are arranged in series (tandem arrangement) in the exhaust passage 13, whereby the temperature of the upstream NOx trap catalyst 23F ( The phase shift between the front temperature (T F ) and the temperature (rear temperature) T R of the downstream NOx trap catalyst 23R can be clearly set. That is, the area to be purged with S can be more clearly defined, and the limited S purge can be performed more accurately.

[5.変形例]
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
上記の実施形態では、制限Sパージの開始条件(制限条件)と解除条件(制限解除条件)とで異なる所定速度を用いて判定を行ったが、所定速度は同じであってもよい。すなわち、第一所定速度VTH1と第二所定速度VTH2とが同じ値であってもよい。この場合、制御構成が簡素化される。
[5. Modified example]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
In the above embodiment, the determination is performed using different predetermined speeds for the start condition (restriction condition) and the release condition (restriction release condition) of the limited S purge, but the predetermined speed may be the same. That is, the first predetermined speed V TH1 and the second predetermined speed V TH2 may be the same value. In this case, the control configuration is simplified.

また、上記実施形態では、S放出速度VSを推定して、S放出速度VSに基づいて制限Sパージを実行するか否かを判定しているが、制限Sパージを実行するか否かの判定は、例えば吸着S量SADに基づいて行ってもよい。NOxトラップ触媒23に吸着されている硫黄成分の量が多いほど放出されるときの速度が大きくなるため、吸着S量SADがある判定閾値よりも多くなったら制限Sパージを実行するとしてもよい。この場合、S放出速度を推定する必要がないため、制御構成が簡素化される。 In the above embodiment, the S release speed V S is estimated and it is determined whether or not the limited S purge is executed based on the S release speed V S. This determination may be made based on, for example, the adsorption S amount S AD . As the amount of sulfur component adsorbed on the NOx trap catalyst 23 increases, the rate at which the NOx trap catalyst 23 is released increases. Therefore, when the adsorption S amount S AD exceeds a certain determination threshold value, the limited S purge may be executed. . In this case, since it is not necessary to estimate the S release rate, the control configuration is simplified.

また、吸着S量SADの推定は、上記の他に、例えば吸着S量とエンジン1の作動時間との関係を予め実験等により求めてマップ化しておき、エンジン1の作動時間を積算して、積算した作動時間をこのマップに適用することにより吸着S量を推定してもよい。また、例えば、吸着S量と走行距離との関係を予めマップ化しておき、前回Sパージを実施したときからの走行距離を取得してこのマップに適用することにより推定してもよい。また、マップではなく予め実験等により求めた数式を用いて推定してもよい。 Further, in addition to the above, the estimation of the adsorption S amount S AD is obtained by, for example, obtaining the relationship between the adsorption S amount and the operating time of the engine 1 in advance by experiments and mapping it, and integrating the operating time of the engine 1. The amount of adsorption S may be estimated by applying the accumulated operation time to this map. Further, for example, the relationship between the amount of adsorption S and the travel distance may be mapped in advance, and the travel distance from when the previous S purge was performed may be acquired and applied to this map. Moreover, you may estimate using the numerical formula previously calculated | required by experiment etc. instead of a map.

この他、吸着S量やS放出速度を検出できるセンサを設けた場合は、これらによって直接検出してもよい。この場合は、吸着S量推定部31やS放出速度推定部32を設ける必要はない。
また、上記の制限Sパージや通常のSパージを行う場合に、NOxトラップ触媒23を予めある程度昇温しておいてからSパージを実行するように構成してもよい。この場合、NOxトラップ触媒23がS脱離開始温度TSPに達するまでにかかる時間を短縮することができ、早期にSパージを開始することができる。
In addition, when a sensor capable of detecting the amount of adsorbed S and the S release rate is provided, it may be detected directly by these. In this case, it is not necessary to provide the adsorption S amount estimation unit 31 and the S release rate estimation unit 32.
Further, when performing the above-described limited S purge or normal S purge, the S purge may be executed after the NOx trap catalyst 23 has been heated to some extent in advance. In this case, it is possible to NOx trap catalyst 23 is able to reduce the time required to reach the S desorption start temperature T SP, starts S purge early.

また、制限Sパージから通常のSパージに移行せず、制限Sパージのみを実施するようにしてもよい。この場合、制限解除条件の判定等は不要である。
また、上記の実施形態では、NOxトラップ触媒23から硫黄成分が脱離する領域の制限を、排気の空燃比を制御することにより実施したが、NOxトラップ触媒23の温度条件を場所によって(すなわち、NOxトラップ触媒23において部分的に)変更することができるような構成であれば、領域制限は空燃比制御によるものに限られない。
Further, only the limited S purge may be performed without shifting from the limited S purge to the normal S purge. In this case, it is not necessary to determine the restriction release condition.
In the above embodiment, the region where the sulfur component is desorbed from the NOx trap catalyst 23 is controlled by controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas. However, the temperature condition of the NOx trap catalyst 23 varies depending on the location (that is, As long as the NOx trap catalyst 23 can be partially changed, the region limitation is not limited to that by air-fuel ratio control.

また、制限Sパージを実行するときに、リッチ継続時間とリーン継続時間とを異なるようにしてもよい。この場合、例えばリッチ度合いに応じてリッチ継続時間を制御することにより、NOxトラップ触媒23の周辺雰囲気を常時リッチにするようにしてもよい。
また、上記実施形態では、NOxトラップ触媒23が直列に2つ配置されているが、NOxトラップ触媒23は1つでもよい。この場合であっても、NOxトラップ触媒23の排気上流側となる前方温度と排気下流側となる後方温度とで温度差が生じ、上記した制限Sパージと同様の作用,効果を得ることができる。また、NOxトラップ触媒23は3つ以上配置されていてもよい。
Further, when executing the limited S purge, the rich continuation time and the lean continuation time may be different. In this case, for example, the ambient atmosphere of the NOx trap catalyst 23 may be always made rich by controlling the rich duration according to the rich degree.
Further, in the above embodiment, two NOx trap catalysts 23 are arranged in series, but one NOx trap catalyst 23 may be provided. Even in this case, a temperature difference occurs between the front temperature on the exhaust upstream side of the NOx trap catalyst 23 and the rear temperature on the exhaust downstream side, and the same operation and effect as the above-described limited S purge can be obtained. . Three or more NOx trap catalysts 23 may be arranged.

また、排気通路13に設けた燃料添加装置14の代わりに燃料噴射用のインジェクタ7を用いてもよい。
また、排気浄化装置20(前段酸化触媒21,フィルタ22,NOxトラップ触媒23及び後段酸化触媒24)は、排気通路13に上記の順に配置されていればよく、図1のような形状及び収納状態に限られない。
また、NOxトラップ触媒を有するものであればディーゼルエンジンに限られない。
Further, instead of the fuel addition device 14 provided in the exhaust passage 13, an injector 7 for fuel injection may be used.
Further, the exhaust purification device 20 (the front-stage oxidation catalyst 21, the filter 22, the NOx trap catalyst 23, and the rear-stage oxidation catalyst 24) may be arranged in the exhaust passage 13 in the order described above, and has the shape and storage state as shown in FIG. Not limited to.
Moreover, if it has a NOx trap catalyst, it will not be restricted to a diesel engine.

1 ディーゼルエンジン(内燃機関)
13 排気通路
14 燃料添加装置
15 温度センサ
16 空燃比センサ
17 流量センサ
20 排気浄化装置
21 前段酸化触媒
22 フィルタ
23 NOxトラップ触媒
24 後段酸化触媒
30 ECU(電子制御装置)
31 吸着S量推定部(吸着S量推定手段)
32 S放出速度推定部(S放出速度推定手段)
33 判定部(判定手段)
34 空燃比制御部(空燃比制御手段)
35 Sパージ実行部(S脱離処理実行手段)
1 Diesel engine (internal combustion engine)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Exhaust passage 14 Fuel addition apparatus 15 Temperature sensor 16 Air-fuel ratio sensor 17 Flow sensor 20 Exhaust purification apparatus 21 Pre-stage oxidation catalyst 22 Filter 23 NOx trap catalyst 24 Post-stage oxidation catalyst 30 ECU (electronic control unit)
31 Adsorption S amount estimation unit (adsorption S amount estimation means)
32 S release rate estimation unit (S release rate estimation means)
33 determination unit (determination means)
34 Air-fuel ratio control unit (air-fuel ratio control means)
35 S purge execution part (S desorption process execution means)

Claims (7)

内燃機関の排気通路に設けられ、排気の空燃比がリーンである酸化雰囲気において前記排気中の窒素酸化物及び硫黄成分を吸着するNOxトラップ触媒と、
前記NOxトラップ触媒に流入する排気の空燃比が理論空燃比よりもリッチであるリッチ継続時間と前記空燃比が理論空燃比よりもリーンであるリーン継続時間とを周期的に繰り返すように前記空燃比を制御する空燃比制御手段と、
前記空燃比がリッチである還元雰囲気において前記NOxトラップ触媒に吸着された前記硫黄成分を前記NOxトラップ触媒から脱離させるS脱離処理を実行するS脱離処理実行手段と
前記NOxトラップ触媒から前記硫黄成分が脱離されるときの放出速度を推定するS放出速度推定手段と、
前記S放出速度推定手段により推定された前記放出速度が第一所定速度以上の場合に、制限条件が成立したと判定する判定手段と、を備え、
前記S脱離処理実行手段は、前記S脱離処理の実行中に前記制限条件が成立したら、前記空燃比制御手段による前記空燃比制御によって、前記NOxトラップ触媒の出口側の空燃比を平均的に常時リッチ状態となるように前記リッチ継続時間における理論空燃比に対するリッチ度合いを制御するとともに、前記NOxトラップ触媒のうち排気上流側となる前方温度と排気下流側となる後方温度とを前記NOxトラップ触媒から前記硫黄成分が脱離し始める温度であるS脱離開始温度を挟んで上下に前記周期的に変化させ、前記前方温度と前記後方温度とを所定の位相のずれを持ってスイングさせることにより、前記硫黄成分が脱離する前記NOxトラップ触媒の領域を制限する
ことを特徴とする、内燃機関の排気浄化装置。
A NOx trap catalyst that is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and that adsorbs nitrogen oxides and sulfur components in the exhaust in an oxidizing atmosphere in which the air-fuel ratio of the exhaust is lean;
The air / fuel ratio so as to periodically repeat a rich duration in which the air / fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx trap catalyst is richer than the stoichiometric air / fuel ratio and a lean duration in which the air / fuel ratio is leaner than the stoichiometric air / fuel ratio. An air-fuel ratio control means for controlling
S desorption processing execution means for performing S desorption processing for desorbing the sulfur component adsorbed on the NOx trap catalyst from the NOx trap catalyst in a reducing atmosphere in which the air-fuel ratio is rich ;
S release rate estimating means for estimating a release rate when the sulfur component is desorbed from the NOx trap catalyst;
Determination means for determining that a limiting condition is satisfied when the release speed estimated by the S release speed estimation means is equal to or higher than a first predetermined speed , and
The S desorption process execution means, said When the restriction condition is satisfied S during the execution of the desorption process, by the air-fuel ratio control by the air-fuel ratio control means, the average air-fuel ratio at the outlet side of the NOx trap catalyst The rich degree with respect to the stoichiometric air-fuel ratio in the rich duration time is controlled so that the rich state is always in a rich state, and the front temperature on the exhaust upstream side and the rear temperature on the exhaust downstream side of the NOx trap catalyst are controlled by the NOx trap. By periodically changing the S desorption start temperature, which is the temperature at which the sulfur component begins to desorb from the catalyst, vertically, and swinging the front temperature and the rear temperature with a predetermined phase shift , and limits the area of the NOx trap catalyst, wherein the sulfur components are desorbed, exhaust purification device of an internal combustion engine.
前記NOxトラップ触媒に吸着された前記硫黄成分の量を推定する吸着S量推定手段を備え
前記S放出速度推定手段は、前記吸着S量推定手段により推定した前記硫黄成分の量に基づいて前記放出速度を推定す
とを特徴とする、請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。
An adsorption S amount estimating means for estimating the amount of the sulfur component adsorbed on the NOx trap catalyst;
The S release speed estimating means, estimate the pre SL release rate based on the amount of the sulfur component where the estimated by adsorption S amount estimating means
Characterized the this, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1.
前記S脱離処理実行手段は、前記領域が制限されているときに所定の制限解除条件が成立したら前記領域の制限を解除してS脱離処理を実行する
ことを特徴とする、請求項2記載の内燃機関の排気浄化装置。
The S desorption process executing means executes the S desorption process by canceling the restriction of the area when a predetermined restriction release condition is satisfied when the area is restricted. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine as described.
前記判定手段は、前記S放出速度推定手段により推定された放出速度が第二所定速度未満の場合に前記制限解除条件が成立したと判定する
ことを特徴とする、請求項3記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. The internal combustion engine according to claim 3, wherein the determination unit determines that the restriction release condition is satisfied when the release rate estimated by the S release rate estimation unit is less than a second predetermined rate. 5. Exhaust purification device.
前記S脱離実行手段が、前記所定の位相を逆位相とし、前記S脱離開始温度において前記位相が反転するようにスイングさせることにより、前記硫黄成分が脱離する前記領域を制限する
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
The S desorption execution means limits the region from which the sulfur component is desorbed by setting the predetermined phase as an opposite phase and swinging so that the phase is reversed at the S desorption start temperature. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the exhaust gas purification device is an internal combustion engine.
前記空燃比制御手段が、前記リッチ継続時間における前記リッチ度合いを制御し、前記リッチ継続時間と前記リーン継続時間とを略同じにする
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
The air-fuel ratio control means, said controls the richness of the rich duration, characterized by substantially the same and the rich continuation time and the lean duration claim 1 2. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to 1.
前記NOxトラップ触媒が前記排気通路に直列に2つ配置される
ことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
Wherein the NOx trap catalyst is disposed two in series in the exhaust passage, an exhaust purification system of an internal combustion engine according to any one of claims 1-6.
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JP6504339B2 (en) * 2014-12-08 2019-04-24 三菱自動車工業株式会社 Engine exhaust purification system
DE102014226669A1 (en) * 2014-12-19 2016-06-23 Robert Bosch Gmbh Exhaust after-treatment system for an internal combustion engine and method
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11229864A (en) * 1998-02-09 1999-08-24 Mitsubishi Motors Corp Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP4221125B2 (en) * 1999-09-01 2009-02-12 三菱自動車工業株式会社 Exhaust gas purification device for lean combustion internal combustion engine
JP2005291100A (en) * 2004-03-31 2005-10-20 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp Exhaust emission control device for engine
JP4135757B2 (en) * 2006-08-01 2008-08-20 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification system for internal combustion engine
JP2008223679A (en) * 2007-03-14 2008-09-25 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP4816606B2 (en) * 2007-09-18 2011-11-16 トヨタ自動車株式会社 Exhaust gas purification system for internal combustion engine

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