JP6955449B2 - Exhaust gas purification device - Google Patents

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本発明は、エンジンから排出された排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purifying device that purifies exhaust gas discharged from an engine.

エンジンから排出された排気ガスが通る排気路には、排気ガスから窒素酸化物(NOx)を除去するNOx吸蔵還元触媒(LNT:Lean NOx Trap)が設けられることがある。NOx吸蔵還元触媒は、NOxだけでなく、排気ガスに含まれる硫黄成分も吸着する性質を有しており、NOx吸蔵還元触媒に残留する硫黄成分は、時間とともに増加する。残留する硫黄成分が増加すると、NOx吸蔵還元触媒の浄化性能が低下する。このため、NOx吸蔵還元触媒を有する排気ガス浄化装置では、NOx吸蔵還元触媒の浄化性能を回復させるために、NOx吸蔵還元触媒から硫黄成分を脱離させる硫黄脱離処理(Sパージ)が行われる。硫黄脱離処理に関しては、例えば、特許文献1に開示されている。 A NOx storage reduction catalyst (LNT: Lean NOx Trap) that removes nitrogen oxides (NOx) from the exhaust gas may be provided in the exhaust passage through which the exhaust gas discharged from the engine passes. The NOx storage reduction catalyst has a property of adsorbing not only NOx but also the sulfur component contained in the exhaust gas, and the sulfur component remaining in the NOx storage reduction catalyst increases with time. When the residual sulfur component increases, the purification performance of the NOx storage reduction catalyst deteriorates. Therefore, in the exhaust gas purification device having a NOx storage reduction catalyst, a sulfur desorption treatment (S purge) for desorbing a sulfur component from the NOx storage reduction catalyst is performed in order to restore the purification performance of the NOx storage reduction catalyst. .. The sulfur desorption treatment is disclosed in, for example, Patent Document 1.

特開2013−53583号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-53583

硫黄脱離処理では、NOx吸蔵還元触媒内の雰囲気をリッチ雰囲気にする必要がある。しかし、硫黄脱離処理を開始してエンジンにおける燃焼をリーン燃焼からリッチ燃焼に切り替えても、NOx吸蔵還元触媒に吸蔵されている酸素を消費してからでないと、NOx吸蔵還元触媒内の雰囲気がリッチ雰囲気にならない。また、排気路の上流側のNOx吸蔵還元触媒内がリッチ雰囲気に遷移しているが、排気路の下流側のNOx吸蔵還元触媒内では、リッチ燃焼における排気ガスが十分に到達しておらず、リーン雰囲気に維持されていることがある。このような場合、NOx吸蔵還元触媒において、上流側で脱離された硫黄成分が下流側で再び付着される再付着が生じる。このような再付着が生じる時間が長いと、早期に硫黄脱離処理を完了することができず、硫黄脱離処理の効率がよくない。 In the sulfur desorption treatment, it is necessary to make the atmosphere in the NOx storage reduction catalyst a rich atmosphere. However, even if the sulfur desorption treatment is started and the combustion in the engine is switched from lean combustion to rich combustion, the atmosphere inside the NOx storage reduction catalyst must be consumed after the oxygen stored in the NOx storage reduction catalyst is consumed. It doesn't create a rich atmosphere. Further, the NOx storage reduction catalyst on the upstream side of the exhaust passage has transitioned to a rich atmosphere, but the exhaust gas in rich combustion has not sufficiently reached the NOx storage reduction catalyst on the downstream side of the exhaust passage. It may be maintained in a lean atmosphere. In such a case, in the NOx storage reduction catalyst, reattachment occurs in which the sulfur component desorbed on the upstream side is reattached on the downstream side. If such reattachment occurs for a long time, the sulfur desorption treatment cannot be completed at an early stage, and the efficiency of the sulfur desorption treatment is not good.

本発明は、NOx吸蔵還元触媒の硫黄脱離処理を効率的に行うことが可能な排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device capable of efficiently performing a sulfur desorption treatment of a NOx storage reduction catalyst.

上記課題を解決するために、本発明の排気ガス浄化装置は、エンジンから排出された排気ガスが通過する排気路に設けられ、OSC材を含むNOx吸蔵還元触媒と、NOx吸蔵還元触媒の硫黄脱離処理の開始条件が成立した場合、排気路におけるNOx吸蔵還元触媒の上流側の空燃比である対象空燃比をリッチな第1空燃比に制御した後、対象空燃比の切り替え条件の成立にしたがって、対象空燃比を理論空燃比と第1空燃比との間の第2空燃比に切り替え制御する空燃比制御部と、を備える。 In order to solve the above problems, the exhaust gas purification device of the present invention is provided in the exhaust passage through which the exhaust gas discharged from the engine passes, and the NOx storage reduction catalyst containing the OSC material and the sulfur removal of the NOx storage reduction catalyst are provided. When the release treatment start condition is satisfied, the target air-fuel ratio, which is the air-fuel ratio on the upstream side of the NOx storage reduction catalyst in the exhaust passage, is controlled to the rich first air-fuel ratio, and then according to the establishment of the target air-fuel ratio switching condition. The air-fuel ratio control unit is provided for switching and controlling the target air-fuel ratio to the second air-fuel ratio between the theoretical air-fuel ratio and the first air-fuel ratio.

排気路におけるNOx吸蔵還元触媒の下流側の空燃比を検出する空燃比センサを備え、空燃比制御部は、空燃比センサによって検出された空燃比に基づいて、対象空燃比を第1空燃比から第2空燃比に切り替えてもよい。 It is equipped with an air-fuel ratio sensor that detects the air-fuel ratio on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst in the exhaust passage, and the air-fuel ratio control unit sets the target air-fuel ratio from the first air-fuel ratio based on the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor. You may switch to the second air-fuel ratio.

NOx吸蔵還元触媒は、排気路において直列に複数設けられており、空燃比センサは、排気路における最も下流側のNOx吸蔵還元触媒の下流側に設けられてもよい。 A plurality of NOx storage reduction catalysts are provided in series in the exhaust passage, and the air-fuel ratio sensor may be provided on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst on the most downstream side in the exhaust passage.

空燃比制御部は、排気ガス浄化装置が適用される車両の走行距離に応じて、第1空燃比に維持する時間を制御してもよい。 The air-fuel ratio control unit may control the time for maintaining the first air-fuel ratio according to the mileage of the vehicle to which the exhaust gas purification device is applied.

空燃比制御部は、NOx吸蔵還元触媒の硫黄被毒時間に応じて、第2空燃比に維持する時間を制御してもよい。 The air-fuel ratio control unit may control the time for maintaining the second air-fuel ratio according to the sulfur poisoning time of the NOx storage reduction catalyst.

空燃比制御部は、NOx吸蔵還元触媒の温度に応じて、第2空燃比の値を制御してもよい。 The air-fuel ratio control unit may control the value of the second air-fuel ratio according to the temperature of the NOx storage reduction catalyst.

本発明によれば、NOx吸蔵還元触媒の硫黄脱離処理を効率的に行うことが可能となる。 According to the present invention, the sulfur desorption treatment of the NOx storage reduction catalyst can be efficiently performed.

本実施形態による排気ガス浄化装置を含むエンジンシステムの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the engine system including the exhaust gas purification device by this embodiment. 排気ガス浄化装置における硫黄脱離処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the sulfur desorption processing in an exhaust gas purification apparatus. 比較例の硫黄脱離処理の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the operation of the sulfur desorption treatment of the comparative example. 本実施形態による排気ガス浄化装置における硫黄脱離処理の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the operation of the sulfur desorption treatment in the exhaust gas purification apparatus by this embodiment. 排気ガス浄化装置が適用される車両の走行距離と第1空燃比の時間との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the mileage of a vehicle to which an exhaust gas purification device is applied, and the time of the first air-fuel ratio. 硫黄被毒時間と第2空燃比の時間との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the sulfur poisoning time and the time of the second air-fuel ratio. 他の変形例による排気ガス浄化装置を含むエンジンシステムの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the engine system including the exhaust gas purification device by another modification. 2段目のNOx吸蔵還元触媒の温度と第2空燃比の値との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the temperature of the NOx storage reduction catalyst of the 2nd stage, and the value of the 2nd air-fuel ratio.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, other specific numerical values, etc. shown in the embodiment are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are designated by the same reference numerals to omit duplicate description, and elements not directly related to the present invention are not shown. do.

図1は、本実施形態による排気ガス浄化装置200を含むエンジンシステム100の構成を示す概略図である。なお、図1中、信号の流れを破線の矢印で示す。以下では、本実施形態に関係する構成や処理について詳細に説明し、本実施形態と無関係の構成や処理については説明を省略する。 FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of an engine system 100 including an exhaust gas purification device 200 according to the present embodiment. In FIG. 1, the signal flow is indicated by a broken line arrow. Hereinafter, the configurations and processes related to the present embodiment will be described in detail, and the configurations and processes unrelated to the present embodiment will be omitted.

エンジンシステム100には、ECU(Engine Control Unit)110およびエンジン120が設けられている。ECU110は、中央処理装置(CPU)、プログラム等が格納されたROM、ワークエリアとしてのRAM等を含むマイクロコンピュータから構成される。ECU110は、エンジン120全体を統括制御する。 The engine system 100 is provided with an ECU (Engine Control Unit) 110 and an engine 120. The ECU 110 is composed of a central processing unit (CPU), a ROM in which programs and the like are stored, and a microcomputer including a RAM as a work area and the like. The ECU 110 controls the entire engine 120 in an integrated manner.

エンジン120は、例えば、燃料であるガソリンと空気との混合気を燃焼させてピストンおよびクランクシャフトを作動させるガソリンエンジンである。エンジン120の排気ポートには、排気マニホールド(図示略)が接続され、排気マニホールドの集合部には、排気路130が接続される。排気路130には、エンジン120から排出された排気ガスが流れる。以下では、排気路130における排気ガスの流れに沿って、エンジン120に近い方を上流と呼び、エンジン120から遠い方を下流と呼ぶ。 The engine 120 is, for example, a gasoline engine that operates a piston and a crankshaft by burning an air-fuel mixture of gasoline and air as fuel. An exhaust manifold (not shown) is connected to the exhaust port of the engine 120, and an exhaust passage 130 is connected to the gathering portion of the exhaust manifold. Exhaust gas discharged from the engine 120 flows through the exhaust passage 130. Hereinafter, along the flow of exhaust gas in the exhaust passage 130, the one closer to the engine 120 is referred to as an upstream, and the one far from the engine 120 is referred to as a downstream.

エンジンシステム100には、エンジン120から排出される排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置200が設けられている。以下、排気ガス浄化装置200の具体的な構成について詳述する。 The engine system 100 is provided with an exhaust gas purifying device 200 that purifies the exhaust gas discharged from the engine 120. Hereinafter, the specific configuration of the exhaust gas purification device 200 will be described in detail.

排気ガス浄化装置200は、三元触媒(TWC:Three-Way Catalyst)210、2つのNOx吸蔵還元触媒(LNT)220A、220B、空燃比センサ230を含んで構成される。また、ECU110は、ROMに格納されたプログラムを実行することで、排気ガス浄化装置200を構成する空燃比制御部310としても機能する。 The exhaust gas purification device 200 includes a three-way catalyst (TWC) 210, two NOx storage reduction catalysts (LNT) 220A and 220B, and an air-fuel ratio sensor 230. The ECU 110 also functions as an air-fuel ratio control unit 310 that constitutes the exhaust gas purification device 200 by executing a program stored in the ROM.

排気路130には、三元触媒210、NOx吸蔵還元触媒220A、NOx吸蔵還元触媒220B、空燃比センサ230が上流から下流にかけて順に設けられている。以下では、上流側のNOx吸蔵還元触媒220Aを1段目のNOx吸蔵還元触媒と呼ぶことがあり、下流側のNOx吸蔵還元触媒220Bを2段目のNOx吸蔵還元触媒220Bと呼ぶことがある。 The exhaust passage 130 is provided with a three-way catalyst 210, a NOx storage reduction catalyst 220A, a NOx storage reduction catalyst 220B, and an air-fuel ratio sensor 230 in this order from upstream to downstream. Hereinafter, the NOx storage reduction catalyst 220A on the upstream side may be referred to as a first-stage NOx storage reduction catalyst 220B, and the NOx storage reduction catalyst 220B on the downstream side may be referred to as a second-stage NOx storage reduction catalyst 220B.

三元触媒210は、例えば、プラチナ(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)が担持された担体で構成される。三元触媒210は、エンジン120がストイキ(理論空燃比)燃焼を行っている場合に、エンジン120から排出された排気ガスに含まれる炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)を浄化(酸化還元)する。 The three-way catalyst 210 is composed of, for example, a carrier carrying platinum (Pt), palladium (Pd), and rhodium (Rh). The three-way catalyst 210 contains hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides contained in the exhaust gas discharged from the engine 120 when the engine 120 is performing stoichiometric (theoretical air-fuel ratio) combustion. Purifies (oxidation-reduction) (NOx).

NOx吸蔵還元触媒220A、220Bは、例えば、プラチナ(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、バリウム(Ba)、カリウム(K)が担持された担体で構成される。ここで、エンジン120がリーン燃焼を行うと、NOx吸蔵還元触媒220A、220B内の雰囲気がリーン雰囲気になる。また、エンジン120がリーン燃焼を行っている場合、エンジン120から排出される排気ガスに含まれるNOx(窒素酸化物)が、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bに多く到達する。NOx吸蔵還元触媒220A、220Bは、NOx吸蔵還元触媒220A、220B内の雰囲気がリーン雰囲気の場合、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bに到達したNOx(窒素酸化物)を一旦吸蔵する。なお、リーンは、理論空燃比を基準として、空気に対する燃料の割合が少ない空燃比を示す。 The NOx storage reduction catalysts 220A and 220B are composed of carriers carrying, for example, platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), barium (Ba), and potassium (K). Here, when the engine 120 performs lean combustion, the atmosphere in the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B becomes a lean atmosphere. Further, when the engine 120 is performing lean combustion, a large amount of NOx (nitrogen oxide) contained in the exhaust gas discharged from the engine 120 reaches the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B. When the atmosphere inside the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B is a lean atmosphere, the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B temporarily store NOx (nitrogen oxide) that has reached the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B. Lean indicates an air-fuel ratio in which the ratio of fuel to air is small, based on the stoichiometric air-fuel ratio.

また、エンジン120がリッチ燃焼を行うと、NOx吸蔵還元触媒220A、220B内の雰囲気がリッチ雰囲気になる。NOx吸蔵還元触媒220A、220Bは、NOx吸蔵還元触媒220A、220B内の雰囲気がリッチ雰囲気の場合、吸蔵したNOxを浄化(還元)する。なお、リッチは、理論空燃比を基準として、空気に対する燃料の割合が多い空燃比を示す。 Further, when the engine 120 performs rich combustion, the atmosphere in the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B becomes a rich atmosphere. The NOx storage reduction catalysts 220A and 220B purify (reduce) the stored NOx when the atmosphere inside the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B is rich. Rich indicates the air-fuel ratio in which the ratio of fuel to air is large, based on the stoichiometric air-fuel ratio.

また、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bは、担体がセリアなどのOSC(Oxygen Storage Capacity:酸素吸蔵放出能)材を含んで構成されている。このため、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bは、リーン雰囲気で酸素を吸蔵し、リッチ雰囲気で酸素を放出する性能であるOSCを有する。 Further, the NOx storage and reduction catalysts 220A and 220B are configured such that the carrier contains an OSC (Oxygen Storage Capacity: oxygen storage and release capacity) material such as ceria. Therefore, the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B have OSC having the ability to occlude oxygen in a lean atmosphere and release oxygen in a rich atmosphere.

空燃比センサ230は、2段目のNOx吸蔵還元触媒220Bの下流側における排気ガスの空燃比を検出する。空燃比センサ230によって検出された空燃比を示す信号は、ECU110に送信される。以下、空燃比センサ230によって検出された空燃比を、検出空燃比と呼ぶことがある。 The air-fuel ratio sensor 230 detects the air-fuel ratio of the exhaust gas on the downstream side of the second-stage NOx storage reduction catalyst 220B. The signal indicating the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 230 is transmitted to the ECU 110. Hereinafter, the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 230 may be referred to as a detected air-fuel ratio.

空燃比制御部310は、エンジン120で燃焼される混合気の空燃比を制御する。つまり、空燃比制御部310は、エンジン120の燃焼室に供給する燃料の量と空気の量とを制御する。エンジン120で燃焼される混合気の空燃比は、エンジン120の排気ポートから排出されて三元触媒210に流入する排気ガスの空燃比と同一である。このため、空燃比制御部310は、結果として、排気路130における三元触媒210の上流側の排気ガスの空燃比を制御する。以下、排気路130における三元触媒210の上流側の排気ガスの空燃比を、対象空燃比と呼ぶことがある。 The air-fuel ratio control unit 310 controls the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned by the engine 120. That is, the air-fuel ratio control unit 310 controls the amount of fuel and the amount of air supplied to the combustion chamber of the engine 120. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned by the engine 120 is the same as the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the exhaust port of the engine 120 and flowing into the three-way catalyst 210. Therefore, the air-fuel ratio control unit 310, as a result, controls the air-fuel ratio of the exhaust gas on the upstream side of the three-way catalyst 210 in the exhaust passage 130. Hereinafter, the air-fuel ratio of the exhaust gas on the upstream side of the three-way catalyst 210 in the exhaust passage 130 may be referred to as a target air-fuel ratio.

ここで、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bは、NOxの吸蔵だけでなく、排気ガスに含まれる硫黄成分も吸着する性質を有する。また、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bに残留する硫黄成分は、時間とともに増加する。NOx吸蔵還元触媒220A、220Bに残留する硫黄成分が増加すると、NOx吸蔵還元触媒220A、220BにおけるNOxを吸蔵可能な範囲が、その硫黄成分によって減少する。これにより、NOx吸蔵還元触媒220A、220BにおけるNOxの浄化性能が低下する。 Here, the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B have a property of adsorbing not only the storage of NOx but also the sulfur component contained in the exhaust gas. Further, the sulfur component remaining in the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B increases with time. When the sulfur component remaining in the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B increases, the range in which NOx can be stored in the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B decreases depending on the sulfur component. As a result, the NOx purification performance of the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B deteriorates.

そこで、本実施形態による排気ガス浄化装置200では、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bから硫黄成分を脱離させる硫黄脱離処理が行われる。硫黄脱離処理では、硫黄成分が例えば二酸化硫黄(SO)や硫化水素(HS)として脱離される。空燃比制御部310は、この硫黄脱離処理の開始に応じて、対象空燃比をリッチな第1空燃比に制御した後、検出空燃比に基づいて、対象空燃比を理論空燃比と第1空燃比との間の第2空燃比に切り替え制御する。以下では、硫黄脱離処理について具体的に説明する。 Therefore, in the exhaust gas purification device 200 according to the present embodiment, a sulfur desorption treatment for desorbing a sulfur component from the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B is performed. In the sulfur desorption treatment, the sulfur component is desorbed as, for example, sulfur dioxide (SO 2 ) or hydrogen sulfide (H 2 S). The air-fuel ratio control unit 310 controls the target air-fuel ratio to a rich first air-fuel ratio according to the start of the sulfur desorption treatment, and then sets the target air-fuel ratio to the theoretical air-fuel ratio and the first air-fuel ratio based on the detected air-fuel ratio. It is controlled by switching to the second air-fuel ratio between the air-fuel ratio and the air-fuel ratio. Hereinafter, the sulfur desorption treatment will be specifically described.

図2は、排気ガス浄化装置200における硫黄脱離処理の流れを示すフローチャートである。硫黄脱離処理は、所定時間間隔の割り込み処理として実行される。 FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the sulfur desorption treatment in the exhaust gas purification device 200. The sulfur desorption process is executed as an interrupt process at predetermined time intervals.

空燃比制御部310は、所定の割り込みタイミングになると、硫黄脱離処理の開始条件が成立したか否かを判断する(S110)。硫黄脱離処理の開始条件は、例えば、車両の走行距離が所定距離に達したか否かである。判断基準となる所定距離は、例えば、1000km毎に設定される。この場合、1000km毎に硫黄脱離処理が行われる。なお、所定距離の設定は、1000km毎に限らず、例えば、1万km毎などであってもよい。 When the predetermined interrupt timing is reached, the air-fuel ratio control unit 310 determines whether or not the start condition of the sulfur desorption process is satisfied (S110). The condition for starting the sulfur desorption treatment is, for example, whether or not the mileage of the vehicle has reached a predetermined distance. A predetermined distance as a judgment standard is set, for example, every 1000 km. In this case, the sulfur desorption treatment is performed every 1000 km. The setting of the predetermined distance is not limited to every 1000 km, and may be, for example, every 10,000 km.

開始条件が成立していない場合(S110におけるNO)、割り込み処理が終了となり、硫黄脱離処理は行われない。 If the start condition is not satisfied (NO in S110), the interrupt process ends and the sulfur desorption process is not performed.

開始条件が成立した場合(S110におけるYES)、空燃比制御部310は、硫黄脱離処理を開始し、対象空燃比をリッチな第1空燃比に制御する(S120)。この第1空燃比は、後述の第2空燃比よりも、さらに、リッチ側に偏った値となっている。第1空燃比は、実験やシミュレーションによって決定される。理論空燃比を基準の「1」とした場合、第1空燃比は、例えば、「0.9」以下が好ましく、具体的には、「0.85」程度となっている。なお、第1空燃比の値は、この例に限らず、例えば、「0.8」などであってもよい。また、空燃比は、理論空燃比を示す基準の「1」よりも値が小さいほど、リッチの度合いが大きい(すなわち、空気に対する燃料の割合がより多い)ことを示す。 When the start condition is satisfied (YES in S110), the air-fuel ratio control unit 310 starts the sulfur desorption treatment and controls the target air-fuel ratio to a rich first air-fuel ratio (S120). This first air-fuel ratio is a value that is more biased toward the rich side than the second air-fuel ratio described later. The first air-fuel ratio is determined by experiments and simulations. When the theoretical air-fuel ratio is set to "1" as a reference, the first air-fuel ratio is preferably, for example, "0.9" or less, and specifically, it is about "0.85". The value of the first air-fuel ratio is not limited to this example, and may be, for example, "0.8". Further, as the air-fuel ratio is smaller than the standard "1" indicating the stoichiometric air-fuel ratio, the degree of richness is large (that is, the ratio of fuel to air is larger).

硫黄脱離処理の開始前には、燃費を抑えるためにエンジン120においてリーン燃焼が行われている。このため、硫黄脱離処理の開始条件が成立したことに応じて、空燃比制御部310は、燃焼室に供給する燃料を増加させることでリッチ燃焼を行わせ、対象空燃比をリッチな第1空燃比に遷移させる。 Before the start of the sulfur desorption treatment, lean burning is performed in the engine 120 in order to suppress fuel consumption. Therefore, in response to the establishment of the start condition of the sulfur desorption treatment, the air-fuel ratio control unit 310 causes rich combustion by increasing the fuel supplied to the combustion chamber, and makes the target air-fuel ratio rich first. Transition to air-fuel ratio.

また、硫黄脱離処理の開始条件が成立した場合、ECU110は、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bの温度を所定温度以上に上げる処理を行う。NOx吸蔵還元触媒220A、220Bから硫黄成分を放出させるためには、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bを高温にする必要があるからである。所定温度は、硫黄成分を放出させることが可能な下限温度であり、例えば、NOx吸蔵還元触媒220A、220BからNOxを放出させるために必要な温度よりも高い。ECU110は、例えば、車両の走行負荷を上げることで、排気ガスの温度を上げ、排気ガスの熱によってNOx吸蔵還元触媒220A、220Bの温度を上げる。 Further, when the start condition of the sulfur desorption treatment is satisfied, the ECU 110 performs a process of raising the temperature of the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B to a predetermined temperature or higher. This is because it is necessary to raise the temperature of the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B in order to release the sulfur component from the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B. The predetermined temperature is a lower limit temperature at which the sulfur component can be released, and is higher than, for example, a temperature required for releasing NOx from the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B. The ECU 110 raises the temperature of the exhaust gas by increasing the traveling load of the vehicle, and raises the temperatures of the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B by the heat of the exhaust gas.

次に、空燃比制御部310は、対象空燃比を切り替えるための条件である切り替え条件が成立したか否かを判断する(S130)。本実施形態における切り替え条件は、検出空燃比が、リーンから理論空燃比を超えてリッチに遷移したか否かである。 Next, the air-fuel ratio control unit 310 determines whether or not the switching condition, which is a condition for switching the target air-fuel ratio, is satisfied (S130). The switching condition in the present embodiment is whether or not the detected air-fuel ratio has transitioned from lean to rich beyond the stoichiometric air-fuel ratio.

切り替え条件が成立していない場合(S130におけるNO)、すなわち、検出空燃比がリッチに遷移していない場合、空燃比制御部310は、第1空燃比の制御を維持し、切り替え条件が成立するまで待機する。 When the switching condition is not satisfied (NO in S130), that is, when the detected air-fuel ratio does not transition richly, the air-fuel ratio control unit 310 maintains the control of the first air-fuel ratio, and the switching condition is satisfied. Wait until.

切り替え条件が成立した場合(S130におけるYES)、すなわち、検出空燃比がリッチに遷移した場合、空燃比制御部310は、対象空燃比を第1空燃比から第2空燃比に切り替え制御する(S140)。第2空燃比は、理論空燃比と第1空燃比との間のリッチな空燃比である。第2空燃比は、実験やシミュレーションによって決定される。理論空燃比を基準の「1」とした場合、第2空燃比は、例えば、「1」から「0.9」の間が好ましく、具体的には、「0.95」程度となっている。なお、第2空燃比の値は、この例に限らない。また、第2空燃比は、従来の硫黄脱離処理における空燃比と同レベルであってもよい。 When the switching condition is satisfied (YES in S130), that is, when the detected air-fuel ratio transitions to rich, the air-fuel ratio control unit 310 switches and controls the target air-fuel ratio from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio (S140). ). The second air-fuel ratio is a rich air-fuel ratio between the theoretical air-fuel ratio and the first air-fuel ratio. The second air-fuel ratio is determined by experiments and simulations. When the theoretical air-fuel ratio is set to "1" as a reference, the second air-fuel ratio is preferably, for example, between "1" and "0.9", and specifically, it is about "0.95". .. The value of the second air-fuel ratio is not limited to this example. Further, the second air-fuel ratio may be at the same level as the air-fuel ratio in the conventional sulfur desorption treatment.

上述のように、切り替え後の第2空燃比は、切り替え前の第1空燃比よりもリッチの度合いが小さい。このため、切り替え条件が成立したことに応じて、空燃比制御部310は、第1空燃比に比べ、燃焼室に供給する燃料を減少させることで、第1空燃比よりも空気に対する燃料の割合を少なくする。なお、第2空燃比は、理論空燃比を基準として、空気に対する燃料の割合が多いことに変わりはない。このようにして、空燃比制御部310は、第1空燃比よりもリッチの度合いが小さなリッチ燃焼を行わせ、対象空燃比を第2空燃比に遷移させる。 As described above, the second air-fuel ratio after switching has a smaller degree of richness than the first air-fuel ratio before switching. Therefore, when the switching condition is satisfied, the air-fuel ratio control unit 310 reduces the fuel supplied to the combustion chamber as compared with the first air-fuel ratio, so that the ratio of fuel to air is higher than that of the first air-fuel ratio. To reduce. The second air-fuel ratio is still based on the theoretical air-fuel ratio, and the ratio of fuel to air is still large. In this way, the air-fuel ratio control unit 310 causes rich combustion having a degree of richness smaller than that of the first air-fuel ratio, and shifts the target air-fuel ratio to the second air-fuel ratio.

次に、空燃比制御部310は、硫黄脱離処理の終了条件が成立したか否かを判断する(S150)。本実施形態における終了条件は、検出空燃比が、第2空燃比に到達した時点を基準として、所定時間が経過したか否かである。この所定時間は、実験やシミュレーションによって決定され、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bから硫黄成分が十分に放出される時間に設定される。この所定時間は、例えば、30秒から600秒の間に設定されることが好ましく、140秒程度に設定されることが、より好ましい。なお、この所定時間は、この例に限らず、例えば、600秒を超えてもよい。 Next, the air-fuel ratio control unit 310 determines whether or not the end condition of the sulfur desorption treatment is satisfied (S150). The termination condition in the present embodiment is whether or not a predetermined time has elapsed based on the time when the detected air-fuel ratio reaches the second air-fuel ratio. This predetermined time is determined by experiments and simulations, and is set to a time during which the sulfur component is sufficiently released from the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B. This predetermined time is preferably set, for example, between 30 seconds and 600 seconds, and more preferably about 140 seconds. The predetermined time is not limited to this example, and may exceed, for example, 600 seconds.

終了条件が成立していない場合(S150におけるNO)、すなわち、所定時間が経過していない場合、空燃比制御部310は、第2空燃比の制御を維持し、終了条件が成立するまで(所定時間が経過するまで)待機する。 When the end condition is not satisfied (NO in S150), that is, when the predetermined time has not elapsed, the air-fuel ratio control unit 310 maintains the control of the second air-fuel ratio until the end condition is satisfied (predetermined). Wait (until time elapses).

終了条件が成立した場合(S150におけるYES)、すなわち、所定時間が経過した場合、空燃比制御部310は、硫黄脱離処理を終了する。 When the end condition is satisfied (YES in S150), that is, when the predetermined time has elapsed, the air-fuel ratio control unit 310 ends the sulfur desorption treatment.

また、終了条件が成立した場合、ECU110は、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bの温度を上げる処理を終了する。 When the end condition is satisfied, the ECU 110 ends the process of raising the temperature of the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B.

図3は、比較例の硫黄脱離処理の動作を説明する説明図である。図3では、三元触媒210の上流側の排気ガスの空燃比(対象空燃比)を実線で示し、2段目のNOx吸蔵還元触媒220Bの下流側の排気ガスの空燃比(検出空燃比に相当する空燃比)を一点鎖線で示す。 FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating the operation of the sulfur desorption treatment of the comparative example. In FIG. 3, the air-fuel ratio (target air-fuel ratio) of the exhaust gas on the upstream side of the three-way catalyst 210 is shown by a solid line, and the air-fuel ratio of the exhaust gas on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst 220B in the second stage (in the detected air-fuel ratio). The equivalent air-fuel ratio) is indicated by a single point chain line.

図3に示すように、時刻T11において硫黄脱離処理が開始されるとする。硫黄脱離処理が開始される前、対象空燃比および2段目のNOx吸蔵還元触媒220Bの下流側の排気ガスの空燃比(検出空燃比に相当する空燃比)は、リーンとなっている。このとき、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bは、OSCを有するため、排気ガスに含まれる酸素を吸蔵する。 As shown in FIG. 3, it is assumed that the sulfur desorption treatment is started at time T11. Before the sulfur desorption treatment is started, the target air-fuel ratio and the air-fuel ratio of the exhaust gas on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst 220B in the second stage (the air-fuel ratio corresponding to the detected air-fuel ratio) are lean. At this time, since the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B have an OSC, they store oxygen contained in the exhaust gas.

時刻T11において硫黄脱離処理が開始されると、対象空燃比がリーンからリッチに遷移する。リッチの度合いは、例えば、「0.95」程度であり、第2空燃比と同程度である。これによって、2段目のNOx吸蔵還元触媒220Bの下流側の排気ガスの空燃比は、徐々に下がり、時刻T12において理論空燃比に到達する。 When the sulfur desorption treatment is started at time T11, the target air-fuel ratio transitions from lean to rich. The degree of richness is, for example, about "0.95", which is about the same as the second air-fuel ratio. As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst 220B in the second stage gradually decreases and reaches the theoretical air-fuel ratio at time T12.

その後、NOx吸蔵還元触媒220A、220B内の雰囲気が理論空燃比からリッチに遷移されると直ぐに、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bは、吸蔵していた酸素を放出する。具体的には、リッチ雰囲気では、理論空燃比に比べ、一酸化炭素(CO)や燃料を構成する炭化水素(HC)を多く含む排気ガスに満たされている。そして、リッチ雰囲気では、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bに吸蔵されていた酸素が、これら一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)と反応し二酸化炭素(CO)や水(HO)に変化して、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bから放出される。 After that, as soon as the atmosphere in the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B is changed from the stoichiometric air-fuel ratio to rich, the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B release the stored oxygen. Specifically, the rich atmosphere is filled with exhaust gas containing more carbon monoxide (CO) and hydrocarbons (HC) constituting the fuel than the stoichiometric air-fuel ratio. Then, in a rich atmosphere, the oxygen stored in the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B reacts with these carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC) to form carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O). Is released from the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B.

つまり、NOx吸蔵還元触媒220A、220B内の排気ガスにおいて、炭化水素(HC)、すなわち、燃料が減少し、二酸化炭素(CO)、すなわち、空気の量が増加することとなる。このため、NOx吸蔵還元触媒220A、220B内の雰囲気は、理論空燃比に戻る。これにより、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bが、吸蔵していた酸素をすべて放出するまで、NOx吸蔵還元触媒220A、220B内の雰囲気が、理論空燃比に維持される。その結果、NOx吸蔵還元触媒220Bの下流側の排気ガスの空燃比が、時刻T13まで理論空燃比に維持される。 That is, in the exhaust gas in the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B, the amount of hydrocarbon (HC), that is, fuel is reduced, and the amount of carbon dioxide (CO 2 ), that is, air is increased. Therefore, the atmosphere in the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B returns to the stoichiometric air-fuel ratio. As a result, the atmosphere in the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio until the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B release all the stored oxygen. As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst 220B is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio until time T13.

NOx吸蔵還元触媒220A、220Bが、吸蔵していた酸素をすべて放出した後、NOx吸蔵還元触媒220Bの下流側の排気ガスの空燃比は、理論空燃比から、徐々に下がり、時刻T14において対象空燃比と同レベルのリッチに到達する。NOx吸蔵還元触媒220Bの下流側の排気ガスの空燃比がリッチになると、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bから硫黄が脱離されることとなる。なお、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bの温度については、説明を省略する。 After the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B released all the stored oxygen, the air-fuel ratio of the exhaust gas on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst 220B gradually decreased from the stoichiometric air-fuel ratio, and the target air at time T14. Reach the same level of richness as the fuel ratio. When the air-fuel ratio of the exhaust gas on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst 220B becomes rich, sulfur is desorbed from the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B. The description of the temperatures of the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B will be omitted.

このように、比較例の硫黄脱離処理では、NOx吸蔵還元触媒220Bの下流側の排気ガスの空燃比が理論空燃比に維持される時間が長く、NOx吸蔵還元触媒220A、220B内の雰囲気がリッチ雰囲気になるまでに時間がかかっていた。また、複数のNOx吸蔵還元触媒220A、220Bが設けられている場合には、2段目のNOx吸蔵還元触媒220B内の雰囲気がリッチ雰囲気になるまでに時間がかかっていた。 As described above, in the sulfur desorption treatment of the comparative example, the air-fuel ratio of the exhaust gas on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst 220B is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio for a long time, and the atmosphere in the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B is changed. It took time to get a rich atmosphere. Further, when a plurality of NOx storage reduction catalysts 220A and 220B are provided, it takes time for the atmosphere in the second stage NOx storage reduction catalyst 220B to become a rich atmosphere.

また、OSC材を含むNOx吸蔵還元触媒220A、220Bには、脱離された硫黄成分が再びNOx吸蔵還元触媒220A、220Bに付着(吸蔵)される再付着が発生することがある。ここで、リーン燃焼からリッチ燃焼に切り替えられた後、排気路130の上流側(例えば、NOx吸蔵還元触媒220A)では、リッチ雰囲気に遷移されたが、排気路130の下流側(例えば、NOx吸蔵還元触媒220B)では、リッチ燃焼による排気ガスが十分に到達しておらず、リーン雰囲気が維持されていることがある。このような場合、上流側のNOx吸蔵還元触媒220Aでは、リッチ雰囲気であるため、OSC材に吸蔵されていた酸素が放出された後、硫黄成分が脱離される。一方、下流側のNOx吸蔵還元触媒220Bでは、リーン雰囲気であるため、OSC材に酸素が吸蔵されるとともに、上流側で脱離された硫黄成分が付着される。このような再付着は、下流側のNOx吸蔵還元触媒220Bがリッチ雰囲気に遷移されるまで生じる。 In addition, the desorbed sulfur component may reattach (occlude) to the NOx storage / reduction catalysts 220A and 220B again on the NOx storage / reduction catalysts 220A and 220B containing the OSC material. Here, after switching from lean combustion to rich combustion, the upstream side of the exhaust passage 130 (for example, NOx storage reduction catalyst 220A) transitioned to a rich atmosphere, but the downstream side of the exhaust passage 130 (for example, NOx storage). In the reduction catalyst 220B), the exhaust gas due to rich combustion does not reach sufficiently, and the lean atmosphere may be maintained. In such a case, since the NOx storage reduction catalyst 220A on the upstream side has a rich atmosphere, the sulfur component is desorbed after the oxygen stored in the OSC material is released. On the other hand, since the NOx storage reduction catalyst 220B on the downstream side has a lean atmosphere, oxygen is occluded in the OSC material and the sulfur component desorbed on the upstream side is attached. Such reattachment occurs until the NOx storage reduction catalyst 220B on the downstream side transitions to a rich atmosphere.

このように、硫黄成分の再付着が生じると、再付着した硫黄成分の脱離も重複して行われることとなる。比較例の硫黄脱離処理では、再付着が生じる時間が長いため、硫黄脱離処理の効率が低かった。 In this way, when the sulfur component is reattached, the reattached sulfur component is also detached in duplicate. In the sulfur desorption treatment of the comparative example, the efficiency of the sulfur desorption treatment was low because the reattachment took a long time.

図4は、本実施形態による排気ガス浄化装置200における硫黄脱離処理の動作を説明する説明図である。図4では、対象空燃比、つまり、三元触媒210の上流側の排気ガスの空燃比を実線で示し、検出空燃比、つまり、NOx吸蔵還元触媒220Bの下流側の排気ガスの空燃比を一点鎖線で示す。 FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating the operation of the sulfur desorption treatment in the exhaust gas purification device 200 according to the present embodiment. In FIG. 4, the target air-fuel ratio, that is, the air-fuel ratio of the exhaust gas on the upstream side of the three-way catalyst 210 is shown by a solid line, and the detected air-fuel ratio, that is, the air-fuel ratio of the exhaust gas on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst 220B is one point. Shown by a chain line.

図4に示すように、時刻T21において硫黄脱離処理が開始されるとする。硫黄脱離処理が開始される前、対象空燃比および検出空燃比は、リーンとなっている。 As shown in FIG. 4, it is assumed that the sulfur desorption treatment is started at time T21. Before the sulfur desorption treatment is started, the target air-fuel ratio and the detected air-fuel ratio are lean.

時刻T21において硫黄脱離処理が開始されると、対象空燃比がリーンから第1空燃比に遷移する。これによって、検出空燃比は、徐々に下がり、理論空燃比に到達する。なお、時刻T21において、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bの温度を所定温度以上にする処理も開始される。 When the sulfur desorption treatment is started at time T21, the target air-fuel ratio shifts from lean to the first air-fuel ratio. As a result, the detected air-fuel ratio gradually decreases and reaches the theoretical air-fuel ratio. At time T21, the process of raising the temperature of the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B to a predetermined temperature or higher is also started.

上述のように、第1空燃比は、第2空燃比に比べ、リッチの度合いが大きい。これにより、NOx吸蔵還元触媒220A、220B内の雰囲気が理論空燃比からリッチに遷移する際に、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bから酸素が多量に放出(還元)される。すなわち、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bに吸蔵されていた酸素が早期に消費される。したがって、本実施形態では、比較例の硫黄脱離処理(図3参照)に比べ、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bが、吸蔵していた酸素をすべて放出するまでにかかる時間を短くすることができる。その結果、NOx吸蔵還元触媒220A、220B内の雰囲気、換言すると、検出空燃比は、理論空燃比にほとんど維持されることなく、リッチに遷移する。ここでは、検出空燃比が、時刻T22において、理論空燃比からリッチに遷移される。検出空燃比がリッチのとき、NOx吸蔵還元触媒220A、220B内の雰囲気がリッチ雰囲気になっているため、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bから硫黄成分が放出される。 As described above, the first air-fuel ratio has a higher degree of richness than the second air-fuel ratio. As a result, when the atmosphere in the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B transitions from the stoichiometric air-fuel ratio to rich, a large amount of oxygen is released (reduced) from the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B. That is, the oxygen stored in the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B is consumed at an early stage. Therefore, in the present embodiment, the time required for the NOx occlusion reduction catalysts 220A and 220B to release all the stored oxygen can be shortened as compared with the sulfur desorption treatment of the comparative example (see FIG. 3). .. As a result, the atmosphere in the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B, in other words, the detected air-fuel ratio, transitions to rich without being maintained at the stoichiometric air-fuel ratio. Here, the detected air-fuel ratio is richly transitioned from the stoichiometric air-fuel ratio at time T22. When the detected air-fuel ratio is rich, the atmosphere inside the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B is rich, so that the sulfur component is released from the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B.

時刻T22において検出空燃比が理論空燃比を超えてリッチに遷移すると、対象空燃比が第2空燃比に遷移する。この際、検出空燃比は、徐々に下がり、時刻T23において第2空燃比に到達する。 When the detected air-fuel ratio exceeds the theoretical air-fuel ratio and transitions to a rich state at time T22, the target air-fuel ratio transitions to the second air-fuel ratio. At this time, the detected air-fuel ratio gradually decreases and reaches the second air-fuel ratio at time T23.

検出空燃比が第2空燃比に到達した時刻T23において、空燃比制御部310は、終了条件における所定時間のカウントを開始する。そして、所定時間が経過した時刻T24において、硫黄脱離処理が終了する。硫黄脱離処理の終了後、空燃比制御部310は、例えば、対象空燃比を通常のリーンに切り替える。 At the time T23 when the detected air-fuel ratio reaches the second air-fuel ratio, the air-fuel ratio control unit 310 starts counting the predetermined time under the end condition. Then, at the time T24 when the predetermined time has elapsed, the sulfur desorption treatment is completed. After the sulfur desorption treatment is completed, the air-fuel ratio control unit 310 switches, for example, the target air-fuel ratio to a normal lean.

以上のように、本実施形態による排気ガス浄化装置200は、対象空燃比を、第1空燃比および第2空燃比の2段階で制御する。そして、第1空燃比は、第2空燃比に比べ、リッチの度合いが大きい。このため、排気ガス浄化装置200では、NOx吸蔵還元触媒220A、220BにおけるOSC材の酸素を早期に消費させることができる。これにより、排気ガス浄化装置200では、NOx吸蔵還元触媒220A、220B内の雰囲気を早期にリッチに遷移させることができる。このため、排気ガス浄化装置200では、硫黄成分の再付着が生じる時間を短くすることができる。また、排気ガス浄化装置200では、硫黄脱離処理の開始から、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bの硫黄成分の脱離を早期に行うことができる。 As described above, the exhaust gas purification device 200 according to the present embodiment controls the target air-fuel ratio in two stages of the first air-fuel ratio and the second air-fuel ratio. The first air-fuel ratio has a higher degree of richness than the second air-fuel ratio. Therefore, in the exhaust gas purification device 200, the oxygen of the OSC material in the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B can be consumed at an early stage. As a result, in the exhaust gas purification device 200, the atmosphere in the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B can be changed to rich at an early stage. Therefore, in the exhaust gas purification device 200, the time during which the sulfur component is redeposited can be shortened. Further, in the exhaust gas purification device 200, the sulfur components of the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B can be desorbed at an early stage from the start of the sulfur desorption treatment.

したがって、本実施形態による排気ガス浄化装置200によれば、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bの硫黄脱離処理を効率的に行うことが可能となる。 Therefore, according to the exhaust gas purification device 200 according to the present embodiment, it is possible to efficiently perform the sulfur desorption treatment of the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B.

また、本実施形態による排気ガス浄化装置200では、NOx吸蔵還元触媒220Bの下流側の排気ガスの空燃比がリッチに遷移することに応じて、対象空燃比が第1空燃比から第2空燃比に切り替えられる。すなわち、本実施形態では、リッチの度合いが大きい第1空燃比の期間が短い。このため、本実施形態による排気ガス浄化装置200は、第1空燃比を維持する態様に比べ、燃料の消費を抑えることができ、燃費の低下を防止することが可能である。 Further, in the exhaust gas purification device 200 according to the present embodiment, the target air-fuel ratio is changed from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio according to the transition of the air-fuel ratio of the exhaust gas on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst 220B to rich. Can be switched to. That is, in the present embodiment, the period of the first air-fuel ratio with a large degree of richness is short. Therefore, the exhaust gas purification device 200 according to the present embodiment can suppress fuel consumption and prevent a decrease in fuel consumption as compared with the mode in which the first air-fuel ratio is maintained.

また、本実施形態による排気ガス浄化装置200では、NOx吸蔵還元触媒220Bの下流側に空燃比センサ230が設けられており、空燃比センサ230の検出結果に応じて第1空燃比から第2空燃比への切り替えが行われる。このため、本実施形態による排気ガス浄化装置200では、NOx吸蔵還元触媒220A、220B内の雰囲気がリッチになったことを確実に判断することができ、対象空燃比の切り替えを正確に行うことが可能となる。 Further, in the exhaust gas purification device 200 according to the present embodiment, the air-fuel ratio sensor 230 is provided on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst 220B, and the air-fuel ratio is from the first air to the second air according to the detection result of the air-fuel ratio sensor 230. Switching to the fuel ratio is performed. Therefore, in the exhaust gas purification device 200 according to the present embodiment, it is possible to reliably determine that the atmosphere in the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B has become rich, and it is possible to accurately switch the target air-fuel ratio. It will be possible.

以下に、本実施形態の変形例を示す。図5は、排気ガス浄化装置200が適用される車両の走行距離と第1空燃比の時間との関係の一例を示す図である。図5に示す変形例において、空燃比制御部310は、車両の走行距離に応じて、第1空燃比に維持する時間を制御する。 A modified example of this embodiment is shown below. FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship between the mileage of the vehicle to which the exhaust gas purification device 200 is applied and the time of the first air-fuel ratio. In the modified example shown in FIG. 5, the air-fuel ratio control unit 310 controls the time for maintaining the first air-fuel ratio according to the mileage of the vehicle.

例えば、ECU110には、図5に示すような走行距離と第1空燃比の時間とが関連付けられたテーブルである第1空燃比時間テーブルが記憶されている。また、空燃比制御部310は、硫黄脱離処理の開始条件の成立後、車両の走行距離を検出する距離センサの検出値(走行距離)を取得する。空燃比制御部310は、得られた走行距離と第1空燃比時間テーブルとに基づいて、第1空燃比に維持する時間を導出する。そして、空燃比制御部310は、対象空燃比を第1空燃比に切り替え、導出された時間が経過するまで、対象空燃比を第1空燃比に維持する。 For example, the ECU 110 stores a first air-fuel ratio time table, which is a table in which the mileage and the time of the first air-fuel ratio are related as shown in FIG. Further, the air-fuel ratio control unit 310 acquires a detection value (mileage) of the distance sensor that detects the mileage of the vehicle after the condition for starting the sulfur desorption process is satisfied. The air-fuel ratio control unit 310 derives the time for maintaining the first air-fuel ratio based on the obtained mileage and the first air-fuel ratio time table. Then, the air-fuel ratio control unit 310 switches the target air-fuel ratio to the first air-fuel ratio, and maintains the target air-fuel ratio at the first air-fuel ratio until the derived time elapses.

ここで、車両の走行距離が長くなることに応じて、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bに含まれるOSC材が劣化する。OSC材は、劣化すると、酸素を吸蔵および放出する能力が低下する。すなわち、車両の走行距離は、OSC材における酸素の吸蔵および放出能力に対応しており、車両の走行距離が長くなるほど、酸素の吸蔵および放出能力が低下する。また、第1空燃比の時間は、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bから酸素が放出される時間に対応しており、第1空燃比の時間が長くなるほど、放出される酸素の量を多くすることができる。 Here, the OSC material contained in the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B deteriorates as the mileage of the vehicle increases. As the OSC material deteriorates, its ability to occlude and release oxygen decreases. That is, the mileage of the vehicle corresponds to the oxygen storage and release capacity of the OSC material, and the longer the mileage of the vehicle, the lower the oxygen storage and release capacity. Further, the time of the first air-fuel ratio corresponds to the time when oxygen is released from the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B, and the longer the time of the first air-fuel ratio, the larger the amount of oxygen released. Can be done.

図5に示すように、第1空燃比時間テーブルは、車両の走行距離が長くなることに応じて、第1空燃比の時間が短くなるように設定されている。これにより、車両の走行距離が長いときに行われる硫黄脱離処理における第1空燃比の時間は、車両の走行距離が短いときに行われる硫黄脱離処理における第1空燃比の時間に比べ、短くなる。すなわち、車両の走行距離が短いときには、OSC材に多くの酸素が吸蔵されているので、第1空燃比の時間を長くすることで、吸蔵されている多くの酸素を放出することができる。また、車両の走行距離が長いときには、OSC材の劣化によりOSC材には少しの酸素しか吸蔵されていないので、第1空燃比の時間を短くすることで、酸素の放出が完了した後において第1空燃比の状態が余分に継続されることが防止される。 As shown in FIG. 5, the first air-fuel ratio time table is set so that the time of the first air-fuel ratio becomes shorter as the mileage of the vehicle increases. As a result, the time of the first air-fuel ratio in the sulfur desorption treatment performed when the mileage of the vehicle is long is compared with the time of the first air-fuel ratio in the sulfur desorption treatment performed when the mileage of the vehicle is short. It gets shorter. That is, when the mileage of the vehicle is short, a large amount of oxygen is occluded in the OSC material, so that a large amount of stored oxygen can be released by lengthening the time of the first air-fuel ratio. Further, when the mileage of the vehicle is long, only a small amount of oxygen is occluded in the OSC material due to deterioration of the OSC material. Therefore, by shortening the time of the first air-fuel ratio, the oxygen release is completed. It is prevented that the state of 1 air-fuel ratio is excessively continued.

したがって、この態様によれば、OSC材に吸蔵されている酸素の量に応じて、OSC材からの酸素の放出にかかる時間を適切な長さにすることができ、より効率よく硫黄脱離処理を行うことが可能となる。 Therefore, according to this aspect, the time required for the release of oxygen from the OSC material can be set to an appropriate length according to the amount of oxygen occluded in the OSC material, and the sulfur desorption treatment can be performed more efficiently. Can be done.

また、この態様によれば、リッチ燃焼とする第1空燃比の状態が余分に継続されないため、燃料が余分に消費されることを防止することができ、燃費が増加することを抑制することが可能となる。 Further, according to this aspect, since the state of the first air-fuel ratio for rich combustion is not continuously continued, it is possible to prevent the fuel from being consumed excessively and to suppress the increase in fuel consumption. It will be possible.

なお、車両の走行距離から第1空燃比の時間を導出する態様は、第1空燃比時間テーブルを用いた態様に限らない。例えば、車両の走行距離と第1空燃比の時間とが関連付けられた関係式を用いて第2空燃比の時間を導出してもよい。 The mode of deriving the time of the first air-fuel ratio from the mileage of the vehicle is not limited to the mode using the first air-fuel ratio time table. For example, the time of the second air-fuel ratio may be derived by using the relational expression in which the mileage of the vehicle and the time of the first air-fuel ratio are related.

図6は、硫黄被毒時間と第2空燃比の時間との関係の一例を示す図である。図6に示す変形例において、空燃比制御部310は、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bの硫黄被毒時間に応じて、第2空燃比に維持する時間を制御する。なお、硫黄成分がNOx吸蔵還元触媒220A、220Bなどに吸蔵されることを硫黄被毒と呼び、硫黄被毒されている時間を硫黄被毒時間と呼ぶ。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the relationship between the sulfur poisoning time and the time of the second air-fuel ratio. In the modified example shown in FIG. 6, the air-fuel ratio control unit 310 controls the time for maintaining the second air-fuel ratio according to the sulfur poisoning time of the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B. It should be noted that the sulfur component being occluded by the NOx storage reduction catalysts 220A, 220B and the like is called sulfur poisoning, and the time during which the sulfur is poisoned is called the sulfur poisoning time.

例えば、ECU110には、図6に示すような硫黄被毒時間と第2空燃比の時間とが関連付けられたテーブルである第2空燃比時間テーブルが記憶されている。また、空燃比制御部310は、前回の硫黄脱離処理時を起点とし、エンジン120が作動しているときの経過時間を累積した累積時間を計時している。この累積時間は、硫黄被毒時間に相当する。空燃比制御部310は、第2空燃比への切り替え条件の成立後、計時により得られた硫黄被毒時間と第2空燃比時間テーブルとに基づいて、第2空燃比に維持する時間を導出する。そして、空燃比制御部310は、対象空燃比を第2空燃比に切り替えた後、導出された時間が経過するまで、対象空燃比を第2空燃比に維持する。 For example, the ECU 110 stores a second air-fuel ratio time table, which is a table in which the sulfur poisoning time and the time of the second air-fuel ratio are related as shown in FIG. Further, the air-fuel ratio control unit 310 measures the cumulative time obtained by accumulating the elapsed time when the engine 120 is operating, starting from the time of the previous sulfur desorption treatment. This cumulative time corresponds to the sulfur poisoning time. After the condition for switching to the second air-fuel ratio is satisfied, the air-fuel ratio control unit 310 derives the time for maintaining the second air-fuel ratio based on the sulfur poisoning time obtained by timekeeping and the second air-fuel ratio time table. do. Then, after switching the target air-fuel ratio to the second air-fuel ratio, the air-fuel ratio control unit 310 maintains the target air-fuel ratio at the second air-fuel ratio until the derived time elapses.

ここで、硫黄被毒時間は、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bに蓄積されている硫黄成分の量に対応しており、硫黄被毒時間が長くなるほど、蓄積されている硫黄成分の量が多くなる。また、第2空燃比の時間は、NOx吸蔵還元触媒から硫黄成分が脱離される時間に対応しており、第2空燃比の時間が長くなるほど、脱離される硫黄成分の量を多くすることができる。 Here, the sulfur poisoning time corresponds to the amount of sulfur components accumulated in the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B, and the longer the sulfur poisoning time, the larger the amount of accumulated sulfur components. .. Further, the time of the second air-fuel ratio corresponds to the time when the sulfur component is desorbed from the NOx storage reduction catalyst, and the longer the time of the second air-fuel ratio, the larger the amount of the sulfur component desorbed can be. can.

図6に示すように、第2空燃比時間テーブルは、硫黄被毒時間が長くなることに応じて、第2空燃比の時間が長くなるように設定されている。これにより、硫黄被毒時間が長いときに行われる硫黄脱離処理における第2空燃比の時間は、硫黄被毒時間が短いときに行われる硫黄脱離処理における第2空燃比の時間に比べ、長くなる。すなわち、硫黄成分の蓄積量が多いときには、第2空燃比の時間が長くなることで多くの硫黄成分が脱離される。また、硫黄成分の蓄積量が少ないときには、第2空燃比の時間が短くなることで、硫黄成分の脱離が完了した後において硫黄脱離処理が余分に継続されることが防止される。 As shown in FIG. 6, the second air-fuel ratio time table is set so that the time of the second air-fuel ratio becomes longer as the sulfur poisoning time becomes longer. As a result, the time of the second air-fuel ratio in the sulfur desorption treatment performed when the sulfur poisoning time is long is compared with the time of the second air-fuel ratio in the sulfur desorption treatment performed when the sulfur poisoning time is short. become longer. That is, when the amount of accumulated sulfur component is large, a large amount of sulfur component is desorbed by lengthening the time of the second air-fuel ratio. Further, when the accumulated amount of the sulfur component is small, the time of the second air-fuel ratio is shortened, so that the sulfur desorption treatment is prevented from being excessively continued after the desorption of the sulfur component is completed.

したがって、この態様によれば、硫黄成分の蓄積量に応じて、硫黄脱離処理にかかる時間を適切な長さにすることができ、より効率よく硫黄脱離処理を行うことが可能となる。 Therefore, according to this aspect, the time required for the sulfur desorption treatment can be set to an appropriate length according to the accumulated amount of the sulfur component, and the sulfur desorption treatment can be performed more efficiently.

また、この態様によれば、リッチ燃焼とする第2空燃比の状態が余分に継続されないため、燃料が余分に消費されることを防止することができ、燃費が増加することを抑制することが可能となる。 Further, according to this aspect, since the state of the second air-fuel ratio for rich combustion is not continuously continued, it is possible to prevent the fuel from being consumed excessively and to suppress the increase in fuel consumption. It will be possible.

なお、硫黄被毒時間から第2空燃比の時間を導出する態様は、第2空燃比時間テーブルを用いた態様に限らない。例えば、硫黄被毒時間と第2空燃比の時間とが関連付けられた関係式を用いて第2空燃比の時間を導出してもよい。 The mode of deriving the time of the second air-fuel ratio from the sulfur poisoning time is not limited to the mode using the second air-fuel ratio time table. For example, the time of the second air-fuel ratio may be derived by using the relational expression in which the sulfur poisoning time and the time of the second air-fuel ratio are related.

図7は、他の変形例による排気ガス浄化装置202を含むエンジンシステム102の構成を示す概略図である。排気ガス浄化装置202は、空燃比センサ230が設けられておらず、温度センサ240を有する点において排気ガス浄化装置200と異なる。温度センサ240は、排気路130における2段目のNOx吸蔵還元触媒220Bの下流側に設けられている。温度センサ240は、2段目のNOx吸蔵還元触媒220Bの温度を検出する。空燃比制御部310は、温度センサ240による温度の検出結果を取得する。 FIG. 7 is a schematic view showing the configuration of the engine system 102 including the exhaust gas purification device 202 according to another modification. The exhaust gas purification device 202 is different from the exhaust gas purification device 200 in that the air-fuel ratio sensor 230 is not provided and the temperature sensor 240 is provided. The temperature sensor 240 is provided on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst 220B in the second stage in the exhaust passage 130. The temperature sensor 240 detects the temperature of the NOx storage reduction catalyst 220B in the second stage. The air-fuel ratio control unit 310 acquires the temperature detection result by the temperature sensor 240.

図8は、2段目のNOx吸蔵還元触媒220Bの温度と第2空燃比の値との関係の一例を示す図である。図7および8に示す変形例において、空燃比制御部310は、排気路130における最も下流側に位置する2段目のNOx吸蔵還元触媒220Bの温度(温度センサ240により検出される温度)に応じて、第2空燃比の値を制御する。 FIG. 8 is a diagram showing an example of the relationship between the temperature of the NOx storage reduction catalyst 220B in the second stage and the value of the second air-fuel ratio. In the modified examples shown in FIGS. 7 and 8, the air-fuel ratio control unit 310 responds to the temperature (temperature detected by the temperature sensor 240) of the second-stage NOx storage reduction catalyst 220B located on the most downstream side in the exhaust passage 130. The value of the second air-fuel ratio is controlled.

例えば、ECU110には、図8に示すような2段目のNOx吸蔵還元触媒220Bの温度と第2空燃比の値とが関連付けられたテーブルである第2空燃比値テーブルが記憶されている。また、空燃比制御部310は、第2空燃比への切り替え条件の成立後、2段目のNOx吸蔵還元触媒220Bの温度を検出する温度センサの検出値(温度)を取得する。空燃比制御部310は、得られた2段目のNOx吸蔵還元触媒220Bの温度と第2空燃比値テーブルとに基づいて、第2空燃比の値を導出する。そして、空燃比制御部310は、対象空燃比を第2空燃比に制御する。 For example, the ECU 110 stores a second air-fuel ratio value table, which is a table in which the temperature of the second-stage NOx storage reduction catalyst 220B and the value of the second air-fuel ratio are associated with each other as shown in FIG. Further, the air-fuel ratio control unit 310 acquires the detection value (temperature) of the temperature sensor that detects the temperature of the NOx storage reduction catalyst 220B in the second stage after the condition for switching to the second air-fuel ratio is satisfied. The air-fuel ratio control unit 310 derives the value of the second air-fuel ratio based on the temperature of the obtained second-stage NOx storage reduction catalyst 220B and the second air-fuel ratio value table. Then, the air-fuel ratio control unit 310 controls the target air-fuel ratio to the second air-fuel ratio.

ここで、2段目のNOx吸蔵還元触媒220Bの温度は、脱離される硫黄成分の量に対応しており、温度が高くなるほど、脱離される硫黄成分の量が多くなる。また、第2空燃比の値は、脱離される硫黄成分の量に対応しており、NOx吸蔵還元触媒220Bがリッチ雰囲気になるほど、脱離される硫黄成分の量を多くすることができる。 Here, the temperature of the NOx storage reduction catalyst 220B in the second stage corresponds to the amount of the sulfur component to be desorbed, and the higher the temperature, the larger the amount of the sulfur component to be desorbed. Further, the value of the second air-fuel ratio corresponds to the amount of the sulfur component to be desorbed, and the richer the atmosphere of the NOx storage reduction catalyst 220B, the larger the amount of the sulfur component to be desorbed can be.

図8に示すように、第2空燃比値テーブルは、2段目のNOx吸蔵還元触媒220Bの温度が高くなることに応じて、第2空燃比の値が理論空燃比に近づき、2段目のNOx吸蔵還元触媒220Bの温度が低くなることに応じて、第1空燃比に近づくように、第2空燃比のリッチの度合いが設定されている。これにより、第2空燃比は、2段目のNOx吸蔵還元触媒220Bの温度が相対的に高いときには、リッチの度合いが小さくなり、2段目のNOx吸蔵還元触媒220Bの温度が相対的に低いときには、リッチの度合いが大きくなる。すなわち、2段目のNOx吸蔵還元触媒220Bの温度が相対的に高いときには、NOx吸蔵還元触媒220Bの温度に基づいて脱離される硫黄成分の量が多くなるため、リッチの度合いを小さくしても所定量の硫黄成分を脱離させることができる。また、リッチの度合いが大きいときには、リッチの度合いに基づいて脱離される硫黄成分の量が多くなるため、NOx吸蔵還元触媒220Bの温度が相対的に低くても所定量の硫黄成分を脱離させることができる。 As shown in FIG. 8, in the second air-fuel ratio table, the value of the second air-fuel ratio approaches the theoretical air-fuel ratio as the temperature of the NOx storage reduction catalyst 220B in the second stage increases, and the second stage The degree of richness of the second air-fuel ratio is set so as to approach the first air-fuel ratio as the temperature of the NOx storage reduction catalyst 220B decreases. As a result, when the temperature of the second stage NOx storage reduction catalyst 220B is relatively high, the degree of richness of the second air-fuel ratio becomes small, and the temperature of the second stage NOx storage reduction catalyst 220B is relatively low. Sometimes the degree of richness increases. That is, when the temperature of the NOx storage reduction catalyst 220B in the second stage is relatively high, the amount of sulfur components desorbed based on the temperature of the NOx storage reduction catalyst 220B increases, so even if the degree of richness is reduced. A predetermined amount of sulfur component can be desorbed. Further, when the degree of richness is large, the amount of sulfur components desorbed based on the degree of richness increases, so that a predetermined amount of sulfur components are desorbed even if the temperature of the NOx storage reduction catalyst 220B is relatively low. be able to.

したがって、この態様によれば、NOx吸蔵還元触媒220Bの温度が異なるとしても、所定量の硫黄成分を脱離させることができ、より効率よく硫黄脱離処理を行うことが可能となる。 Therefore, according to this aspect, even if the temperature of the NOx storage reduction catalyst 220B is different, a predetermined amount of sulfur component can be desorbed, and the sulfur desorption treatment can be performed more efficiently.

なお、排気路130の下流に行くほど排気ガスの温度が低下するため、2段目のNOx吸蔵還元触媒220Bの温度は、それよりも上流側のNOx吸蔵還元触媒220Aの温度よりも低い。このため、最も下流側のNOx吸蔵還元触媒220Bの温度に基づいて第2空燃比の値を制御することで、排気路130に設けられたNOx吸蔵還元触媒220A、220Bから脱離される硫黄成分の量を制御することができる。 Since the temperature of the exhaust gas decreases toward the downstream side of the exhaust passage 130, the temperature of the NOx storage reduction catalyst 220B in the second stage is lower than the temperature of the NOx storage reduction catalyst 220A on the upstream side. Therefore, by controlling the value of the second air-fuel ratio based on the temperature of the NOx storage reduction catalyst 220B on the most downstream side, the sulfur component desorbed from the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B provided in the exhaust passage 130 The amount can be controlled.

また、温度センサ240は、排気路130における2段目のNOx吸蔵還元触媒220Bの下流側に設けられていた。しかし、温度センサ240は、図7の破線で示すように、排気路130における1段目のNOx吸蔵還元触媒220Aの下流側に設けられ、1段目のNOx吸蔵還元触媒220Aの温度を検出してもよい。そして、空燃比制御部310は、温度センサ240によって検出された1段目のNOx吸蔵還元触媒220Aの温度に応じて、第2空燃比の値を制御してもよい。この場合、空燃比制御部310は、例えば、1段目のNOx吸蔵還元触媒220Aの温度と第2空燃比の値とが関連付けられたテーブルと、温度センサ240による1段目のNOx吸蔵還元触媒220Aの温度とに基づいて、第2空燃比の値を導出してもよい。 Further, the temperature sensor 240 was provided on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst 220B in the second stage in the exhaust passage 130. However, as shown by the broken line in FIG. 7, the temperature sensor 240 is provided on the downstream side of the first-stage NOx storage-reduction catalyst 220A in the exhaust passage 130, and detects the temperature of the first-stage NOx storage-reduction catalyst 220A. You may. Then, the air-fuel ratio control unit 310 may control the value of the second air-fuel ratio according to the temperature of the first-stage NOx storage reduction catalyst 220A detected by the temperature sensor 240. In this case, the air-fuel ratio control unit 310 uses, for example, a table in which the temperature of the first-stage NOx storage-reduction catalyst 220A and the value of the second air-fuel ratio are associated with each other, and the first-stage NOx storage-reduction catalyst by the temperature sensor 240. The value of the second air-fuel ratio may be derived based on the temperature of 220A.

また、温度センサ240により検出される温度から第2空燃比の値を導出する態様は、第2空燃比値テーブルを用いた態様に限らない。例えば、温度センサ240により検出される温度と第2空燃比の値とが関連付けられた関係式を用いて第2空燃比の値を導出してもよい。 Further, the mode of deriving the value of the second air-fuel ratio from the temperature detected by the temperature sensor 240 is not limited to the mode using the second air-fuel ratio value table. For example, the value of the second air-fuel ratio may be derived using a relational expression in which the temperature detected by the temperature sensor 240 and the value of the second air-fuel ratio are associated with each other.

また、排気ガス浄化装置202では、空燃比センサ230が設けられていなかった。しかし、排気ガス浄化装置202において、温度センサ240に加え、空燃比センサ230が設けられてもよい。 Further, in the exhaust gas purification device 202, the air-fuel ratio sensor 230 was not provided. However, in the exhaust gas purification device 202, an air-fuel ratio sensor 230 may be provided in addition to the temperature sensor 240.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such an embodiment. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modifications or modifications within the scope of the claims, and it is understood that these also naturally belong to the technical scope of the present invention. Will be done.

例えば、上記実施形態では、排気路130に2個のNOx吸蔵還元触媒220A、220Bが設けられていた。しかし、排気路130に設けられるNOx吸蔵還元触媒の数は、2個に限らない。例えば、1個のNOx吸蔵還元触媒が排気路130に設けられてもよいし、3個以上のNOx吸蔵還元触媒が排気路130に設けられてもよい。 For example, in the above embodiment, two NOx storage reduction catalysts 220A and 220B are provided in the exhaust passage 130. However, the number of NOx storage reduction catalysts provided in the exhaust passage 130 is not limited to two. For example, one NOx storage reduction catalyst may be provided in the exhaust passage 130, or three or more NOx storage reduction catalysts may be provided in the exhaust passage 130.

また、NOx吸蔵還元触媒が1個である場合にも、硫黄成分の再付着が起こり得る。例えば、NOx吸蔵還元触媒の上流側部分がリッチ雰囲気となり、その下流側部分がリーン雰囲気となっている場合、NOx吸蔵還元触媒の上流側部分において脱離された硫黄成分が、NOx吸蔵還元触媒の下流側部分において再付着される。上記実施形態では、このような場合においても、硫黄脱離処理を効率よく行うことが可能となる。 Further, even when there is only one NOx storage reduction catalyst, reattachment of the sulfur component may occur. For example, when the upstream portion of the NOx storage reduction catalyst has a rich atmosphere and the downstream portion thereof has a lean atmosphere, the sulfur component desorbed in the upstream portion of the NOx storage reduction catalyst is the NOx storage reduction catalyst. It is reattached in the downstream part. In the above embodiment, even in such a case, the sulfur desorption treatment can be efficiently performed.

また、三元触媒210は、OSC材を含んで構成されることがある。上記実施形態では、三元触媒210のOSC材の酸素も早期に消費することができ、硫黄脱離処理を効率よく行うことが可能となる。 Further, the three-way catalyst 210 may be composed of an OSC material. In the above embodiment, oxygen in the OSC material of the three-way catalyst 210 can be consumed at an early stage, and the sulfur desorption treatment can be efficiently performed.

また、上記実施形態では、車両の走行距離を硫黄脱離処理の開始条件としていた。しかし、硫黄脱離処理の開始条件は、走行距離に限らない。例えば、硫黄脱離処理の開始条件は、所定速度以上の速度が所定時間以上継続しているか否か(すなわち、高速運転を行っているか否か)であってもよい。高速運転を行っている場合には、排気ガスの温度が高温となっているため、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bの温度が高温となり、NOx吸蔵還元触媒220A、220Bの温度を上げる処理を省略することができるからである。また、硫黄脱離処理は、走行距離と高速運転との両方を満たした場合に開始してもよい。 Further, in the above embodiment, the mileage of the vehicle is set as a start condition of the sulfur desorption treatment. However, the starting condition of the sulfur desorption treatment is not limited to the mileage. For example, the start condition of the sulfur desorption treatment may be whether or not a speed equal to or higher than a predetermined speed continues for a predetermined time or longer (that is, whether or not high-speed operation is performed). When the high-speed operation is performed, the temperature of the exhaust gas is high, so that the temperatures of the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B are high, and the process of raising the temperature of the NOx storage reduction catalysts 220A and 220B is omitted. Because it can be done. Further, the sulfur desorption treatment may be started when both the mileage and the high-speed operation are satisfied.

また、上記実施形態では、検出空燃比がリッチに遷移したことに応じて、第1空燃比から第2空燃比に切り替えられていた。しかし、第1空燃比から第2空燃比に切り替える切り替え条件は、この態様に限らない。例えば、切り替え条件は、硫黄脱離処理の開始(リーンから第1空燃比への切り替え)から所定時間が経過したか否かであってもよい。リーンからリッチに遷移するまでにかかる時間を実験やシミュレーションによって導出しておき、導出された時間を所定時間として設定すればよい。時間に応じて切り替える態様によれば、空燃比センサ230を省略することが可能となる。 Further, in the above embodiment, the first air-fuel ratio is switched to the second air-fuel ratio according to the transition of the detected air-fuel ratio to rich. However, the switching condition for switching from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio is not limited to this embodiment. For example, the switching condition may be whether or not a predetermined time has elapsed from the start of the sulfur desorption treatment (switching from lean to the first air-fuel ratio). The time required for the transition from lean to rich may be derived by experiments or simulations, and the derived time may be set as a predetermined time. According to the mode of switching according to the time, the air-fuel ratio sensor 230 can be omitted.

また、上記実施形態では、検出空燃比が第2空燃比に到達した時点を基準として所定時間が経過したことに応じて硫黄脱離処理を終了していた。しかし、硫黄脱離処理の終了条件は、この態様に限らない。例えば、空燃比制御部310は、第1空燃比から第2空燃比に切り替えた時点を基準として所定時間が経過したことに応じて硫黄脱離処理を終了してもよい。 Further, in the above embodiment, the sulfur desorption treatment is completed according to the elapse of a predetermined time with respect to the time when the detected air-fuel ratio reaches the second air-fuel ratio. However, the conditions for terminating the sulfur desorption treatment are not limited to this embodiment. For example, the air-fuel ratio control unit 310 may end the sulfur desorption treatment according to the elapse of a predetermined time with respect to the time when the first air-fuel ratio is switched to the second air-fuel ratio.

また、上記実施形態では、排気路130におけるエンジン120とNOx吸蔵還元触媒220Aとの間に、三元触媒210が設けられていた。しかし、排気路130に三元触媒210が設けられていなくてもよい。この場合、対象空燃比は、排気路130におけるNOx吸蔵還元触媒220Aの上流側の排気ガスの空燃比となる。 Further, in the above embodiment, the three-way catalyst 210 is provided between the engine 120 in the exhaust passage 130 and the NOx storage reduction catalyst 220A. However, the three-way catalyst 210 may not be provided in the exhaust passage 130. In this case, the target air-fuel ratio is the air-fuel ratio of the exhaust gas on the upstream side of the NOx storage reduction catalyst 220A in the exhaust passage 130.

本発明は、エンジンから排出された排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for an exhaust gas purifying device that purifies exhaust gas discharged from an engine.

120 エンジン
130 排気路
200、202 排気ガス浄化装置
220A、220B NOx吸蔵還元触媒
230 空燃比センサ
310 空燃比制御部
120 Engine 130 Exhaust passage 200, 202 Exhaust gas purification device 220A, 220B NOx storage reduction catalyst 230 Air-fuel ratio sensor 310 Air-fuel ratio control unit

Claims (6)

エンジンから排出された排気ガスが通過する排気路に設けられ、OSC材を含むNOx吸蔵還元触媒と、
前記NOx吸蔵還元触媒の硫黄脱離処理の開始条件が成立した場合、前記排気路における前記NOx吸蔵還元触媒の上流側の空燃比である対象空燃比をリッチな第1空燃比に制御した後、前記対象空燃比の切り替え条件の成立にしたがって、前記対象空燃比を理論空燃比と前記第1空燃比との間の第2空燃比に切り替え制御する空燃比制御部と、
を備える排気ガス浄化装置。
A NOx storage reduction catalyst containing OSC material, which is provided in the exhaust path through which the exhaust gas discharged from the engine passes,
When the conditions for starting the sulfur desorption treatment of the NOx storage reduction catalyst are satisfied, the target air-fuel ratio, which is the air-fuel ratio on the upstream side of the NOx storage-reduction catalyst in the exhaust passage, is controlled to a rich first air-fuel ratio. An air-fuel ratio control unit that switches and controls the target air-fuel ratio to a second air-fuel ratio between the theoretical air-fuel ratio and the first air-fuel ratio according to the establishment of the target air-fuel ratio switching condition.
Exhaust gas purification device equipped with.
前記排気路における前記NOx吸蔵還元触媒の下流側の空燃比を検出する空燃比センサを備え、
前記空燃比制御部は、前記空燃比センサによって検出された空燃比に基づいて、前記対象空燃比を前記第1空燃比から前記第2空燃比に切り替える請求項1に記載の排気ガス浄化装置。
The air-fuel ratio sensor for detecting the air-fuel ratio on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst in the exhaust passage is provided.
The exhaust gas purification device according to claim 1, wherein the air-fuel ratio control unit switches the target air-fuel ratio from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio based on the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor.
前記NOx吸蔵還元触媒は、前記排気路において直列に複数設けられており、
前記空燃比センサは、前記排気路における最も下流側の前記NOx吸蔵還元触媒の下流側に設けられる請求項2に記載の排気ガス浄化装置。
A plurality of the NOx storage reduction catalysts are provided in series in the exhaust passage.
The exhaust gas purification device according to claim 2, wherein the air-fuel ratio sensor is provided on the downstream side of the NOx storage reduction catalyst on the most downstream side in the exhaust passage.
前記空燃比制御部は、前記排気ガス浄化装置が適用される車両の走行距離に応じて、前記第1空燃比に維持する時間を制御する請求項1に記載の排気ガス浄化装置。 The exhaust gas purification device according to claim 1, wherein the air-fuel ratio control unit controls the time for maintaining the first air-fuel ratio according to the mileage of the vehicle to which the exhaust gas purification device is applied. 前記空燃比制御部は、前記NOx吸蔵還元触媒の硫黄被毒時間に応じて、前記第2空燃比に維持する時間を制御する請求項1から4のいずれか1項に記載の排気ガス浄化装置。 The exhaust gas purification device according to any one of claims 1 to 4, wherein the air-fuel ratio control unit controls the time for maintaining the second air-fuel ratio according to the sulfur poisoning time of the NOx storage reduction catalyst. .. 前記空燃比制御部は、前記NOx吸蔵還元触媒の温度に応じて、前記第2空燃比の値を制御する請求項1から5のいずれか1項に記載の排気ガス浄化装置。 The exhaust gas purification device according to any one of claims 1 to 5, wherein the air-fuel ratio control unit controls the value of the second air-fuel ratio according to the temperature of the NOx storage reduction catalyst.
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