JP2000314309A - EXHAUST EMISSION CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND SOx POISONING DETERMINING METHOD THEREOF - Google Patents
EXHAUST EMISSION CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND SOx POISONING DETERMINING METHOD THEREOFInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気浄化
装置に係り、特に、排気浄化のために必要な吸蔵還元型
ＮＯx触媒のＳＯx被毒判定に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, and more particularly, to SOx poisoning determination of an NOx storage reduction catalyst required for purifying exhaust gas.
【０００２】[0002]
【従来の技術】希薄燃焼式内燃機関の排気浄化装置に関
連して、特許第２６０５５８０号が知られている。2. Description of the Related Art Japanese Patent No. 2605580 is known as an exhaust emission control device for a lean-burn internal combustion engine.
【０００３】この装置は、ＮＯx吸収材を機関排気通路
内に配置するとともに、ＳＯx吸収材をＮＯx吸収材の上
流側排気通路に配置し、ＳＯx吸収材とＮＯx吸収材との
間の排気通路からＮＯx吸収材をバイパスするバイパス
通路を分岐し、バイパス通路の分岐部にＮＯx吸収材と
バイパス通路のいずれか一方に排気ガスを流入させる切
換弁を配置し、ＮＯx吸収材からＮＯxを放出すべきとき
は、排気ガスがＮＯx吸収材に流入する位置に切換弁を
保持するとともにＳＯx吸収材に流入する排気ガス中の
酸素濃度を低下させ、ＳＯx吸収材からＳＯxを放出すべ
きときには排気ガスがバイパス通路に流入する位置に切
り換えるとともに、ＳＯx吸収材に流入する排気ガスの
空燃比をリッチにする。In this device, a NOx absorbent is disposed in an engine exhaust passage, an SOx absorbent is disposed in an exhaust passage upstream of the NOx absorbent, and an NOx absorbent is disposed in an exhaust passage between the SOx absorbent and the NOx absorbent. When the bypass passage that bypasses the NOx absorbent is branched, and a switching valve that causes exhaust gas to flow into one of the NOx absorbent and the bypass passage is disposed at a branch portion of the bypass passage, and NOx is to be released from the NOx absorbent. Is to maintain the switching valve at a position where the exhaust gas flows into the NOx absorbent, reduce the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the SOx absorbent, and to release the SOx from the SOx absorbent so that the exhaust gas passes through the bypass passage. And the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx absorbent is made rich.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般にＮＯ
x吸収材のＳＯx被毒判定のためには、ＳＯx被毒判定に
至るまでの走行時間、走行距離、あるいは燃料噴射量な
どからＳＯx被毒量を推定し、推定したＳＯx被毒量が所
定量を超えた時点でＳＯx被毒したものと見なすように
している。By the way, in general, NO
In order to determine the SOx poisoning of the x-absorbing material, the SOx poisoning amount is estimated from the traveling time, the travel distance, the fuel injection amount, etc., until the SOx poisoning determination is made, and the estimated SOx poisoning amount is determined by a predetermined amount. At this point, it is assumed that SOx poisoning has occurred.
【０００５】このようなＳＯx被毒判定手段を前記した
装置においてＮＯx吸収材のＳＯx被毒を判定するために
用いた場合、必ずしも正確なＳＯx被毒判定を行えない
おそれがある。When such SOx poisoning determining means is used to determine SOx poisoning of the NOx absorbent in the above-described apparatus, accurate SOx poisoning determination may not always be performed.
【０００６】すなわち、前記した従来の装置では、ＳＯ
x吸収材の再生の際にリッチな排気ガスを排出するが、
その際、切換弁でバイパス通路を選択してＮＯx吸収材
に排気ガスが流入するのを回避している。That is, in the above-described conventional apparatus, the SO
xEmission of rich exhaust gas during regeneration of absorbent material,
At this time, the bypass passage is selected by the switching valve to prevent the exhaust gas from flowing into the NOx absorbent.
【０００７】しかし、切換弁のもれにより、ＳＯxがＮ
Ｏx吸収材へと流れ、次第にＮＯx吸収材がＳＯx被毒す
ることがある。また、ＮＯx吸収材の再生のために一時
的に排気ガスの空燃比をリッチにするリッチ・スパイク
処理を行うことがあるが、その際、リッチな排気ガスが
ＳＯx吸収材を通過するときＳＯxを伴ってＮＯx吸収材
に流入することとなり、この結果ＮＯx吸収材がＳＯx被
毒することがある。However, due to leakage of the switching valve, SOx becomes N
It flows to the Ox absorbent, and the NOx absorbent may gradually poison the SOx. In some cases, a rich spike process for temporarily enriching the air-fuel ratio of the exhaust gas is performed to regenerate the NOx absorbent. At this time, when the rich exhaust gas passes through the SOx absorbent, the SOx is reduced. Accordingly, the NOx absorbent flows into the NOx absorbent, and as a result, the NOx absorbent may be poisoned by SOx.
【０００８】このように、ＳＯx吸収材（Ｓトラップ
材）を備えた排気浄化装置においては、従来の方法でＳ
Ｏx被毒を推定したのでは、その判定に正確性がなくな
る。[0008] As described above, in the exhaust gas purifying apparatus provided with the SOx absorbing material (S trap material), the conventional method is adopted.
Estimation of Ox poisoning makes the determination inaccurate.
【０００９】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
で、内燃機関の排気浄化装置において、ＮＯx吸収材に
おけるＳＯx被毒判定をより正確に行うことを課題とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a point, and it is an object of the present invention to more accurately determine SOx poisoning of a NOx absorbent in an exhaust gas purification device for an internal combustion engine.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため、以下の手段を採った。本発明では、希薄燃
焼可能な内燃機関の排気通路に設けられた吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒と、吸蔵還元型ＮＯx触媒の上流側でかつ内燃機
関の近傍に設けられたＳトラップ材と、吸蔵還元型ＮＯ
x触媒を迂回して、その上流側の排気ガスを前記吸蔵還
元型ＮＯx触媒の下流側へと案内するバイパス通路と、
バイパス通路と吸蔵還元型ＮＯx触媒への排気管路を切
り換える切換手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置
において、以下の手段を採用した。The present invention adopts the following means in order to solve the above-mentioned problems. According to the present invention, the storage reduction type N provided in the exhaust passage of the internal combustion engine capable of lean combustion
An Ox catalyst, an S trap material provided upstream of the NOx storage reduction catalyst and near the internal combustion engine, and a NOx storage reduction catalyst.
a bypass passage which bypasses the x catalyst and guides exhaust gas on the upstream side to the downstream side of the NOx storage reduction catalyst;
The following means is employed in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine including a bypass passage and a switching means for switching an exhaust pipe to the storage reduction type NOx catalyst.
【００１１】すなわち、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の下
流側に設けられ、吸蔵還元型ＮＯx触媒を経由した排気
ガスの空燃比を検出する空燃比センサと、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒にリッチな排気ガスが導入されたときの前記空
燃比センサの出力がリーンからリッチに推移する時間
（以下、出ガスリーン時間ということがある）を計測す
る出ガスリーン時間計測手段と、この出ガスリーン時間
計測手段により計測した吸蔵還元型ＮＯx触媒の出ガス
リーン時間が所定の時間より短いときに前記吸蔵還元型
ＮＯx触媒がＳＯx被毒していると判定するＳＯx被毒判
定手段と、を備えた。That is, an air-fuel ratio sensor is provided downstream of the NOx storage reduction catalyst and detects the air-fuel ratio of exhaust gas passing through the NOx storage reduction catalyst.
Outgas lean time measuring means for measuring a time when the output of the air-fuel ratio sensor changes from lean to rich when the rich exhaust gas is introduced into the Ox catalyst (hereinafter, sometimes referred to as "outgas lean time"); SOx poisoning determining means for determining that the NOx storage reduction catalyst is poisoned with SOx when the gas lean time of the NOx storage reduction catalyst measured by the gas lean time measuring means is shorter than a predetermined time. .
【００１２】吸蔵還元型ＮＯx触媒にリッチな排気ガス
を導入すると、吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯx
が放出されて還元されるため、酸素が放出され、吸蔵還
元型ＮＯx触媒の出ガスはリーンとなる。When rich exhaust gas is introduced into the NOx storage-reduction catalyst, the NOx stored in the NOx storage-reduction catalyst is reduced.
Is released and reduced, oxygen is released, and the outgas of the NOx storage reduction catalyst becomes lean.
【００１３】吸蔵還元型ＮＯx触媒が劣化していない場
合、出ガスの空燃比がリーンからリッチに推移する出ガ
スリーン時間は、吸蔵還元型ＮＯx触媒に導入されるリ
ッチな入りガスの入力時間に理論上一致する。あるい
は、吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵容量に応じて放出
されるＮＯx量の還元時間に一致する。When the NOx storage reduction catalyst has not deteriorated, the output gas lean time during which the air-fuel ratio of the output gas changes from lean to rich is theoretically determined by the input time of the rich incoming gas introduced into the NOx storage reduction catalyst. Matches above. Alternatively, it corresponds to the reduction time of the NOx amount released according to the NOx storage capacity of the storage reduction type NOx catalyst.
【００１４】すなわち、吸蔵還元型ＮＯx触媒が全く劣
化していない時にリッチな入りガスを入力したときの出
ガスリーン時間は、最大値を示すこととなる。そして、
この時間を基準して、出ガスリーン時間が短くなること
は、吸蔵還元型ＮＯx触媒の吸蔵還元能力が劣化してい
ることを意味する。That is, the outgas lean time when a rich incoming gas is input when the NOx storage reduction catalyst has not deteriorated at all has a maximum value. And
Shorter outgassing time with reference to this time means that the storage reduction ability of the storage reduction type NOx catalyst has deteriorated.
【００１５】そこで、吸蔵還元型ＮＯx触媒の出ガスリ
ーン時間を出ガスリーン時間計測手段で計測し、この出
ガスリーン時間が所定の時間（必ずしも先の最大値であ
る必要はない）より短くなったとき、ＳＯx被毒判定手
段は吸蔵還元型ＮＯx触媒がＳＯx被毒したと判定する。
特にＳトラップの後流に吸蔵還元型ＮＯX触媒をバイパ
スさせるバイパス通路を設けた構成では、高温ガスをバ
イパスさせることによって触媒の熱劣化を防止すること
ができるため、判定された劣化は、熱劣化ではなく、Ｓ
Ｏx被毒による劣化と判断して差し支えないといえる。Therefore, the outgas lean time of the NOx storage reduction catalyst is measured by the outgas lean time measuring means. When the outgas lean time becomes shorter than a predetermined time (not necessarily the maximum value), The SOx poisoning determining means determines that the NOx storage reduction catalyst has been poisoned by SOx.
Particularly in the configuration in which a bypass passage for bypassing the storage reduction NO X catalyst on the downstream of the S trap, it is possible to prevent thermal deterioration of the catalyst by bypassing the hot gas, it is determined to be degraded, heat Deterioration, not S
It can be said that there is no problem in determining deterioration due to Ox poisoning.
【００１６】このように、吸蔵還元型ＮＯx触媒の吸蔵
還元能力自体を出ガスリーン時間という形で評価するの
で、単に走行状態や燃料噴射量から経験則的に推定する
場合に比較してより正確なＳＯx被毒判定を行うことが
できる。As described above, since the occlusion reduction capacity of the occlusion reduction type NOx catalyst itself is evaluated in the form of the out-gas lean time, it is more accurate as compared with a case where it is empirically estimated from the running state and the fuel injection amount. SOx poisoning determination can be performed.
【００１７】前記ＳＯx被毒判定手段によるＳＯx被毒判
定は、内燃機関の運転中に適宜繰り返し行われるが、前
回のＳＯx被毒したとの判定から今回のＳＯx被毒してい
るとの判定までのサイクルが所定のサイクルより小さい
時に、前記Ｓトラップ材もしくは切換え手段の異常であ
ると判定する異常判定手段を備えることが好適である。The SOx poisoning judgment by the SOx poisoning judging means is repeated as appropriate during the operation of the internal combustion engine. From the judgment of the previous SOx poisoning to the judgment of the current SOx poisoning. It is preferable to include an abnormality determination unit that determines that the S trap material or the switching unit is abnormal when the cycle of the above is smaller than the predetermined cycle.
【００１８】前回のＳＯx被毒したとの判定から今回の
ＳＯx被毒しているとの判定までのサイクルとは、前回
のＳＯx被毒したとの判定時から今回のＳＯx被毒してい
るとの判定時までの時間的なサイクルの他、前回のＳＯ
x被毒したとの判定時から今回のＳＯx被毒しているとの
判定時までの走行距離のサイクル等、両者間の間隔を示
す何らかのパラメータである。The cycle from the previous determination of SOx poisoning to the determination of SOx poisoning is defined as the cycle from the previous determination of SOx poisoning to the current SOx poisoning. In addition to the time cycle up to the determination of
It is some parameter indicating the interval between the two, such as the cycle of the traveling distance from the time of the determination that the vehicle has been poisoned to the time of the determination that the vehicle has been poisoned this time.
【００１９】このサイクルが短くなるということは、Ｓ
Ｏx被毒する確率が高くなるということを意味する。す
なわち、Ｓトラップ材の機能低下、切換弁の異常等であ
ると推定できるのである。The shortening of this cycle means that S
It means that the probability of Ox poisoning increases. That is, it can be estimated that the function of the S trap material is degraded, the switching valve is abnormal, or the like.
【００２０】本発明でいうＳトラップ材とは、ＳＯxを
吸収する排気浄化材であり、酸化触媒、三元触媒、ＮＯ
x触媒を利用できる。また、吸蔵還元型ＮＯx触媒は、例
えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウム
Ｋ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのよ
うなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのよ
うなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのよ
うな希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔの
ような貴金属とが担持されている。機関吸気通路及びＮ
Ｏx触媒上流での排気通路内に供給された空気及び燃料
（炭化水素）の比をＮＯx触媒への流入排気ガスの空燃
比と称するとき、このＮＯx触媒は、流入排気ガスの空
燃比がリーンのときはＮＯxを吸収し、流入排気ガス中
の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯxを放出する。The S trap material referred to in the present invention is an exhaust purification material that absorbs SOx, and includes an oxidation catalyst, a three-way catalyst,
x Catalyst available. The NOx storage reduction catalyst uses, for example, alumina as a carrier, and on the carrier, for example, an alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium Cs, an alkaline earth such as barium Ba and calcium Ca, and lanthanum. At least one selected from rare earths such as La and yttrium Y and a noble metal such as platinum Pt are supported. Engine intake passage and N
When the ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied into the exhaust passage upstream of the Ox catalyst is referred to as the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst, the NOx catalyst has a lean air-fuel ratio of the exhaust gas. At that time, NOx is absorbed, and when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, the absorbed NOx is released.
【００２１】本発明は、特にＳトラップ材やバイパス通
路、切換弁を備えた排気浄化装置のＳＯx被毒判定を対
象にしたが、これに限らず、Ｓトラップ材やバイパス通
路、切換弁を備えていない排気浄化装置のＳＯx被毒判
定にも利用することが可能である。先に述べたように、
本発明は吸蔵還元型ＮＯx触媒の吸蔵還元能力自体を出
ガスリーン時間という形で評価するので、より正確なＳ
Ｏx被毒判定を行うことができるからである。The present invention is particularly directed to the determination of SOx poisoning of an exhaust gas purification apparatus having an S trap material, a bypass passage, and a switching valve. However, the present invention is not limited to this. It can also be used for determination of SOx poisoning of an exhaust gas purification device that is not used. As mentioned earlier,
The present invention evaluates the storage reduction ability of the storage reduction type NOx catalyst itself in the form of gas lean time.
This is because the Ox poisoning determination can be performed.
【００２２】すなわち、本発明は、内燃機関の排気通路
に設けられた吸蔵還元型ＮＯx触媒の下流側に設けら
れ、吸蔵還元型ＮＯx触媒を経由した排気ガスの空燃比
を検出する空燃比センサと、吸蔵還元型ＮＯx触媒にリ
ッチな排気ガスが導入されたときの前記空燃比センサの
出力がリーンからリッチに推移する時間を計測する出ガ
スリーン時間計測手段と、この出ガスリーン時間計測手
段により計測した吸蔵還元型ＮＯx触媒の出ガス・リー
ン時間が所定の時間より短いときに前記吸蔵還元型ＮＯ
x触媒がＳＯx被毒していると判定するＳＯx被毒判定手
段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置として構成する
ことができる。That is, the present invention relates to an air-fuel ratio sensor provided downstream of an occlusion reduction type NOx catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, for detecting an air-fuel ratio of exhaust gas passing through the occlusion reduction type NOx catalyst. The output gas lean time measuring means for measuring the time when the output of the air-fuel ratio sensor changes from lean to rich when rich exhaust gas is introduced into the NOx storage reduction catalyst, and the output gas lean time measuring means. When the outgassing lean time of the NOx storage reduction catalyst is shorter than a predetermined time, the NOx storage reduction type
and an SOx poisoning determination unit that determines that the x catalyst is poisoned with SOx.
【００２３】本発明を方法的観点から見れば、内燃機関
の排気通路に設けられた吸蔵還元型ＮＯx触媒を経由し
た排気ガスの空燃比を検出し、前記ＮＯx触媒にリッチ
な排気ガスが導入されたときの前記空燃比センサの出力
がリーンからリッチに推移する時間を計測し、出ガスリ
ーン時間が所定の時間より短いときに前記吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒がＳＯx被毒していると判定することを特徴とす
る吸蔵還元型ＮＯx触媒のＳＯx被毒判定方法を提供す
る。In view of the present invention from a method viewpoint, the air-fuel ratio of the exhaust gas passing through the NOx storage reduction catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine is detected, and rich exhaust gas is introduced into the NOx catalyst. When the output of the air-fuel ratio sensor changes from lean to rich when the output gas lean time is shorter than a predetermined time, the storage-reduction type N
A method for determining SOx poisoning of a NOx storage reduction catalyst is characterized in that it is determined that the Ox catalyst is poisoned with SOx.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。図１に示した例は、希薄燃焼式の
内燃機関であり、ピストン１を有するシリンダ２のヘッ
ドに燃料噴射弁３、吸気バルブ４、排気バルブ５を備え
ている。そして、排気ポートから排気ガスを排出する排
気管６に、Ｓトラップ材としての三元触媒７と吸蔵還元
型ＮＯx触媒８を配置してある。また、吸蔵還元型ＮＯx
触媒８の上流側排気管６から分岐して、吸蔵還元型ＮＯ
x触媒８を迂回して排気ガスを吸蔵還元型ＮＯx触媒８の
下流側へと案内するバイパス通路６ａが設けられてい
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The example shown in FIG. 1 is a lean-burn internal combustion engine in which a cylinder 2 having a piston 1 is provided with a fuel injection valve 3, an intake valve 4, and an exhaust valve 5 on a head. A three-way catalyst 7 and an NOx storage reduction catalyst 8 as S trap materials are arranged in an exhaust pipe 6 for discharging exhaust gas from an exhaust port. In addition, the storage reduction type NOx
Branching from the exhaust pipe 6 on the upstream side of the catalyst 8, the storage reduction type NO
A bypass passage 6a is provided to bypass the x catalyst 8 and guide the exhaust gas to the downstream side of the NOx storage reduction catalyst 8.
【００２５】吸蔵還元型ＮＯx触媒８の上流側排気管６
のバイパス通路６ａへの分岐点には、吸蔵還元型ＮＯx
触媒８への排気流路と、バイパス通路６ａを介して吸蔵
還元型ＮＯx触媒８の下流側へと排気ガスを案内する排
気流路とを選択する切換手段としての切換弁２５が設け
られている。The exhaust pipe 6 on the upstream side of the NOx storage reduction catalyst 8
At the branch point to the bypass passage 6a, the storage-reduction type NOx
A switching valve 25 is provided as switching means for selecting an exhaust passage for the catalyst 8 and an exhaust passage for guiding exhaust gas to the downstream side of the NOx storage reduction catalyst 8 via the bypass passage 6a. .
【００２６】なお、排気管６の途中から排気ガスの一部
を吸気管９へと戻すＥＧＲ管１０が設けられている。ま
た、１１は電子制御スロットル、１２は燃料ポンプ、１
３はエンジン制御用コンピュータからなる制御装置（Ｅ
ＣＵと呼ぶ）である。また、１４、１５は空燃比センサ
としての酸素センサであり、排気ガスの空燃比を測定す
る空燃比センサとして機能する。酸素センサ１５は吸蔵
還元型ＮＯx触媒８からの出ガスの空燃比を測定するた
め、バイパス通路６ａと排気管６との合流点よりも上流
に配置される。１６はクランク角センサでありエンジン
回転数を検出する。また、図示しないが吸気管内を流れ
る吸気量を検出するエアフローメータが設けられてい
る。An EGR pipe 10 for returning a part of the exhaust gas to the intake pipe 9 from the middle of the exhaust pipe 6 is provided. 11 is an electronic control throttle, 12 is a fuel pump, 1
3 is a control device (E) comprising a computer for engine control.
CU). Further, oxygen sensors 14 and 15 function as air-fuel ratio sensors that measure the air-fuel ratio of exhaust gas. The oxygen sensor 15 is disposed upstream of the junction of the bypass passage 6a and the exhaust pipe 6 to measure the air-fuel ratio of the gas output from the NOx storage reduction catalyst 8. Reference numeral 16 denotes a crank angle sensor which detects the engine speed. Although not shown, an air flow meter for detecting the amount of intake air flowing through the intake pipe is provided.
【００２７】三元触媒７は、Ｓトラップ材として、図２
に示したように内燃機関の近傍である排気マニホールド
に設けられ、機関始動時等に発生するＳＯxを捕捉す
る。ＳＯx吸収材としての三元触媒７は、アルミナから
なる担体上に銅Ｃｕ、鉄Ｆｅ、マンガンＭｎ、ニッケル
Ｎｉのような遷移金属、ナトリウムＮａ、チタンＴｉお
よびリチウムＬｉから選ばれた少なくとも一つを担持し
た吸収材である。The three-way catalyst 7 is used as an S trap material as shown in FIG.
As shown in (1), the exhaust manifold is provided in the vicinity of the internal combustion engine, and captures SOx generated at the time of starting the engine. The three-way catalyst 7 as an SOx absorbent includes at least one selected from a transition metal such as copper Cu, iron Fe, manganese Mn and nickel Ni, sodium Na, titanium Ti and lithium Li on a support made of alumina. It is a supported absorber.
【００２８】このような三元触媒に流入する排気ガスの
空燃比がリーンのとき、排気ガス中に含まれるＳＯ2が
触媒の表面で酸化されつつ硫酸イオンＳＯ4 2-の形で触
媒内に吸収されやすくなる。この場合、触媒の担体上に
白金Ｐｔを担持させておくとＳＯ2がＳＯ3 2-の形で白金
Ｐｔ上に付着しやすくなり、斯くしてＳＯ2は硫酸イオ
ンＳＯ4 2-の形で触媒内に吸収されやすくなる。[0028] When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into such a three-way catalyst is lean, the SO 2 contained in the exhaust gas in the catalyst at the surface in oxidized while sulfate ion SO 4 2-in the form of the catalyst It becomes easy to be absorbed. In this case, if platinum Pt is supported on the support of the catalyst, SO 2 easily adheres to platinum Pt in the form of SO 3 2− , thus SO 2 is in the form of sulfate ion SO 4 2− . It becomes easy to be absorbed in the catalyst.
【００２９】ＳＯx吸収材としての三元触媒７に吸収さ
れたＳＯxはＮＯx触媒に吸収されたＮＯxに比較すると
安定しているので分解しずらく、ＮＯx放出温度よりも
高い所定の温度以上の高温にならないと十分に分解しな
い。そこで、その所定温度以上で排気ガスの空燃比をス
トイキあるいはリッチにして触媒からＳＯxの放出を行
う。The SOx absorbed by the three-way catalyst 7 as the SOx absorbent is more stable than the NOx absorbed by the NOx catalyst, so that it is difficult to decompose, and the SOx absorbed at a predetermined temperature higher than the NOx emission temperature is higher than a predetermined temperature. If it does not, it will not be fully disassembled. Therefore, at the predetermined temperature or higher, the air-fuel ratio of the exhaust gas is stoichiometric or rich, and SOx is released from the catalyst.
【００３０】次に、図示した内燃機関は、直列の４気筒
であり、第１と第４の気筒＃１，＃４が組となり、第２
と第３の気筒＃２、＃３が組となって、交互に駆動す
る。排気管はデュアル式であり、第１と第４の気筒＃
１，＃４に接続したマニホールドが第１の排気管に接続
し、第２と第３の気筒＃２、＃３に接続したマニホール
ドが第２の排気管に接続している。そして、第１と第４
の気筒＃１，＃４に接続したマニホールドと第１の排気
管との間に第１のＳトラップ材７が介装され、第２と第
３の気筒＃２、＃３に接続したマニホールドと第２の排
気管との間に第２のＳトラップ材７が介装されている。Next, the illustrated internal combustion engine is a series of four cylinders, the first and fourth cylinders # 1 and # 4 form a set,
And the third cylinders # 2 and # 3 form a set and are driven alternately. The exhaust pipe is dual type, and the first and fourth cylinders #
The manifolds connected to the first and # 4 are connected to the first exhaust pipe, and the manifolds connected to the second and third cylinders # 2 and # 3 are connected to the second exhaust pipe. And the first and fourth
A first S trap member 7 is interposed between the first exhaust pipe and the manifold connected to the cylinders # 1 and # 4, and the manifold connected to the second and third cylinders # 2 and # 3. The second S trap material 7 is interposed between the second exhaust pipe and the second exhaust pipe.
【００３１】また、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒８は、例
えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウム
Ｋ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのよ
うなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのよ
うなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのよ
うな希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔの
ような貴金属とが担持されている。機関吸気通路および
吸蔵還元型ＮＯx触媒８上流での排気通路内に供給され
た空気および燃料（炭化水素）の比を吸蔵還元型ＮＯx
触媒８への流入排気ガスの空燃比と称するとき、この吸
蔵還元型ＮＯx触媒８は、流入排気ガスの空燃比がリー
ンのときはＮＯxを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度
が低下すると吸収したＮＯxを放出する。The storage-reduction type NOx catalyst 8 uses, for example, alumina as a carrier, and on the carrier, for example, an alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium Cs, barium Ba, and calcium Ca. At least one selected from alkaline earths, rare earths such as lanthanum La and yttrium Y, and a noble metal such as platinum Pt are supported. The ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied to the engine intake passage and the exhaust passage upstream of the NOx storage reduction catalyst 8 is determined by the NOx storage reduction.
When referred to as the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 8, the NOx storage reduction catalyst 8 absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and absorbs NOx when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases. The released NOx is released.
【００３２】なお、吸蔵還元型ＮＯx触媒８上流の排気
通路内に燃料（炭化水素）あるいは空気が供給されない
場合、流入排気ガスの空燃比は燃焼室内に供給される混
合気の空燃比に一致し、従って、この場合には、吸蔵還
元型ＮＯx触媒８は燃焼室内に供給される混合気の空燃
比がリーンのときには、ＮＯxを吸収し、燃焼室内に供
給される混合気中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯ
xを放出・還元する。If no fuel (hydrocarbon) or air is supplied into the exhaust passage upstream of the NOx storage reduction catalyst 8, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas matches the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber. Therefore, in this case, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber is lean, the storage reduction type NOx catalyst 8 absorbs NOx, and the oxygen concentration in the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber decreases. Then the absorbed NO
Release and reduce x.
【００３３】吸蔵還元型ＮＯx触媒８でのＮＯx吸収・還
元は、図３に示したようなメカニズムで行われると考え
られている。このメカニズムは、担体上に白金Ｐｔおよ
びバリウムＢａを担持させた場合であるが、他の貴金
属，アルカリ金属，アルカリ土類，希土類を用いても同
様のメカニズムとなる。It is considered that NOx absorption / reduction in the NOx storage reduction catalyst 8 is performed by a mechanism as shown in FIG. This mechanism is a case where platinum Pt and barium Ba are supported on a carrier, but the same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths, and rare earths.
【００３４】まず、排気ガスがかなりリーンになると排
気ガス中の酸素濃度が大巾に増大するため、図３（Ａ）
に示すように酸素Ｏ2 がＯ2 -またはＯ2-の形で白金Ｐｔ
の表面に付着する。次に、排気ガスに含まれるＮＯは、
白金Ｐｔの表面上でＯ2 -またはＯ2-と反応し、ＮＯ2と
なる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２ＮＯ2）。First, when the exhaust gas becomes considerably lean, the oxygen concentration in the exhaust gas greatly increases.
Oxygen O 2 is O 2 as shown in - or platinum Pt in O 2- in the form
Adheres to the surface of Next, NO contained in the exhaust gas
O 2 on the surface of the platinum Pt - or reacts with O 2-, the NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2).
【００３５】その後、生成されたＮＯ2は、吸蔵還元型
ＮＯx触媒８のＮＯx吸収能力が飽和しない限り、白金Ｐ
ｔ上で酸化されながら触媒内に吸収されて酸化バリウム
ＢａＯと結合し、図３（Ａ）に示されるように硝酸イオ
ンＮＯ3 -の形で吸蔵還元型ＮＯx触媒８内に拡散する。
このようにしてＮＯxが吸蔵還元型ＮＯx触媒８内に吸収
される。Thereafter, the generated NO 2 is converted to platinum P as long as the NOx absorption capacity of the NOx storage reduction catalyst 8 is not saturated.
while being oxidized on t combined with absorbed by barium oxide BaO in the catalyst, the nitrate ions NO 3 as shown in FIG. 3 (A) - to spread in the form of a storage reduction in NOx catalyst 8.
In this way, NOx is absorbed in the NOx storage reduction catalyst 8.
【００３６】これに対し、排気ガス中の酸素濃度が低下
した場合は、ＮＯ2の生成量が低下し、前記反応とは逆
の反応によって、吸蔵還元型ＮＯx触媒８内の硝酸イオ
ンＮＯ3 -は、ＮＯ2またはＮＯの形で吸蔵還元型ＮＯx触
媒８から放出される。On the other hand, when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, the amount of generated NO 2 decreases, and the nitrate ion NO 3 − in the NOx storage reduction catalyst 8 is reduced by a reaction opposite to the above reaction. Is released from the NOx storage reduction catalyst 8 in the form of NO 2 or NO.
【００３７】つまり、ＮＯxは、排気ガス中の酸素濃度
が低下すると、吸蔵還元型ＮＯx触媒８から放出される
ことになる。図４に示されたように、流入排気ガスのリ
ーン度合いが低くなれば、流入排気ガス中の酸素濃度が
低下し、従って、流入排気ガスのリーン度合いを低くす
れば、たとえ流入排気ガスの空燃比がリーンであっても
吸蔵還元型ＮＯx触媒８からＮＯxが放出されることとな
る。That is, NOx is released from the NOx storage reduction catalyst 8 when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases. As shown in FIG. 4, when the lean degree of the inflowing exhaust gas decreases, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases. Therefore, when the lean degree of the inflowing exhaust gas decreases, even if the inflowing exhaust gas becomes empty, Even when the fuel ratio is lean, NOx is released from the NOx storage reduction catalyst 8.
【００３８】一方、このとき、燃焼室内に供給する混合
気がストイキあるいはリッチにされて、排気ガスの空燃
比がストイキあるいはリッチになると、図４に示すよう
に多量の未燃ＨＣ，ＣＯがエンジンから排出される。こ
れら未燃ＨＣ，ＣＯは、白金Ｐｔ上の酸素Ｏ2 -またはＯ
2-とすぐに反応して酸化される。On the other hand, at this time, when the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber is made stoichiometric or rich, and the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes stoichiometric or rich, a large amount of unburned HC and CO is produced as shown in FIG. Is discharged from These unburned HC and CO are converted to oxygen O 2 - or O 2 on platinum Pt.
2- Reacts immediately and is oxidized.
【００３９】また、流入排気ガスの空燃比がストイキあ
るいはリッチになると、排気ガス中の酸素濃度は極度に
低下するため、吸蔵還元型ＮＯx触媒８は、ＮＯ2または
ＮＯを放出する。このＮＯ2またはＮＯは、図３（Ｂ）
に示すように、未燃ＨＣ、ＣＯと反応して還元される。
このようにして白金Ｐｔ上のＮＯ2またはＮＯが存在し
なくなると、触媒から次から次へとＮＯ2またはＮＯが
放出される。従って、流入排気ガスの空燃比をリッチに
すると短時間の内に吸蔵還元型ＮＯx触媒８からＮＯxが
放出される。白金Ｐｔ上のＯ2 -またはＯ2-を消費しても
未燃ＨＣ，ＣＯが残っていれば、吸蔵還元型ＮＯx触媒
８から放出されたＮＯxも、エンジンから排出されたＮ
Ｏxも、この未燃ＨＣ，ＣＯによって還元される。When the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes stoichiometric or rich, the oxygen concentration in the exhaust gas extremely decreases, so that the NOx storage reduction catalyst 8 releases NO 2 or NO. This NO 2 or NO is shown in FIG.
As shown in (2), it is reduced by reacting with unburned HC and CO.
When NO 2 or NO on the platinum Pt disappears in this way, NO 2 or NO is released from the catalyst one after another. Therefore, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich, NOx is released from the NOx storage reduction catalyst 8 within a short time. Platinum Pt on the O 2 - or O 2- unburned be consumed HC, any remaining CO is, NOx released from the NOx storage reduction catalyst 8 is also emitted from the engine N
Ox is also reduced by the unburned HC and CO.
【００４０】従って、流入排気ガスの空燃比をリッチに
すれば短時間の内に吸蔵還元型ＮＯx触媒８に吸収され
ているＮＯxが放出され、しかも、この放出されたＮＯx
が還元されるために大気中にＮＯxが排出されるのを阻
止することができる。Accordingly, if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich, the NOx absorbed in the NOx storage reduction catalyst 8 is released within a short period of time, and the released NOx is released.
NOx can be prevented from being discharged into the atmosphere due to reduction of NOx.
【００４１】また、吸蔵還元型ＮＯx触媒８は還元触媒
の機能を有しているので、流入排気ガスの空燃比を理論
空燃比にしても吸蔵還元型ＮＯx触媒８から放出された
ＮＯxが還元される。しかし、流入排気ガスの空燃比を
理論空燃比にした場合、吸蔵還元型ＮＯx触媒８からは
ＮＯxが徐々にしか放出されないため、吸蔵還元型ＮＯx
触媒８に吸収されている全ＮＯxを放出するには長い時
間を要する。Since the NOx storage reduction catalyst 8 has the function of a reduction catalyst, the NOx released from the NOx storage reduction catalyst 8 is reduced even if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is set to the stoichiometric air-fuel ratio. You. However, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is set to the stoichiometric air-fuel ratio, the NOx storage-reduction type NOx catalyst 8 releases NOx only gradually.
It takes a long time to release all the NOx absorbed in the catalyst 8.
【００４２】流入排気ガスの空燃比をリーンの度合いを
低くすればたとえ流入排気ガスの空燃比がリーンであっ
たとしても、吸蔵還元型ＮＯx触媒８からＮＯxが放出さ
れる。従って、吸蔵還元型ＮＯx触媒８からＮＯxを放出
させるには、流入排気ガス中の酸素濃度を低下させれば
よいこととなる。If the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made lower, the NOx is released from the NOx storage reduction catalyst 8 even if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean. Therefore, in order to release NOx from the storage reduction type NOx catalyst 8, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas has to be reduced.
【００４３】また、排気管６には、吸蔵還元型ＮＯx触
媒８ａの上流側に触媒入ガス温度センサ１７が設けられ
るとともに、吸蔵還元型ＮＯx触媒８の下流側に触媒出
ガス温度センサ１８が設けられ、これらもまたそれぞれ
コンピュータからなる制御装置（ＥＣＵ）１３に電気的
に接続されている。The exhaust pipe 6 is provided with a catalyst inlet gas temperature sensor 17 on the upstream side of the storage reduction type NOx catalyst 8a, and a catalyst exit gas temperature sensor 18 on the downstream side of the storage reduction type NOx catalyst 8. These are also electrically connected to a control device (ECU) 13 including a computer.
【００４４】これらセンサ１７，１８や酸素センサ１
４，１５、クランク角センサ１６等からの情報により、
各触媒の状態ひいては内燃機関の運転状態が検出され
る。そして、これらセンサ等から入力されるデータから
内燃機関の運転状態を判定する運転状態判定手段２１が
前記制御装置（ＥＣＵ）１３のコンピュータ上に実現さ
れている。さらに、触媒入ガス温度センサ１７と触媒出
ガス温度センサ１８とで検出した触媒温度状況によって
触媒の温度状態を検出する。The sensors 17, 18 and the oxygen sensor 1
4, 15 and information from the crank angle sensor 16 etc.
The state of each catalyst and the operating state of the internal combustion engine are detected. An operating state determining means 21 for determining an operating state of the internal combustion engine from data input from these sensors and the like is implemented on a computer of the control device (ECU) 13. Further, the catalyst temperature state is detected based on the catalyst temperature state detected by the catalyst input gas temperature sensor 17 and the catalyst output gas temperature sensor 18.
【００４５】さらに、吸蔵還元型ＮＯx触媒８にリッチ
な排気ガスが導入されたときの前記酸素センサ１５の出
力がリーンからリッチに推移する時間を計測する出ガス
リーン時間計測手段２２が制御装置１３上に実現されて
いる。Further, when the rich exhaust gas is introduced into the NOx storage reduction catalyst 8, the output gas lean time measuring means 22 for measuring the time when the output of the oxygen sensor 15 changes from lean to rich is provided on the control device 13. Has been realized.
【００４６】また、吸蔵還元型ＮＯx触媒８がＳＯx被毒
しているか否かの判定を行うＳＯx被毒判定手段２３
や、排気ガスの空燃比をストイキあるいはリッチ状態と
することで吸蔵還元型ＮＯx触媒８のＳＯx被毒を再生す
るＳＯx被毒再生制御手段２４もまた制御装置（ＥＣ
Ｕ）１３上に実現されている。さらに、制御装置（ＥＣ
Ｕ）上には、燃料噴射弁等を制御して、内燃機関の燃焼
状態を制御する燃焼制御手段３０が実現されている。SOx poisoning determining means 23 for determining whether the NOx storage reduction catalyst 8 is poisoned with SOx.
Also, the SOx poisoning regeneration control means 24 that regenerates the SOx poisoning of the NOx storage reduction catalyst 8 by setting the air-fuel ratio of the exhaust gas to a stoichiometric or rich state is also provided by the control device (EC
U) 13. In addition, the control unit (EC
On U), a combustion control means 30 for controlling a fuel injection valve and the like to control a combustion state of the internal combustion engine is realized.
【００４７】出ガスリーン時間計測手段２２では、酸素
センサ１４で検出した吸蔵還元型ＮＯx触媒８への入り
ガスの空燃比がストイキあるいはリッチになった後、酸
素センサ１５で検出した吸蔵還元型ＮＯx触媒８の出ガ
スの空燃比が、リーンからリッチに推移する時間を計測
する。これを出ガスリーン時間というが、前記ＳＯx被
毒判定手段２３はこの時間が所定の時間より短いときに
前記吸蔵還元型ＮＯx触媒がＳＯx被毒していると判定す
る。出ガスリーン時間が短くなることは、ＮＯx触媒の
還元能力が劣化したからである。In the outgas lean time measuring means 22, after the air-fuel ratio of the gas entering the storage-reduction NOx catalyst 8 detected by the oxygen sensor 14 becomes stoichiometric or rich, the storage-reduction NOx catalyst detected by the oxygen sensor 15 is detected. The time when the air-fuel ratio of the output gas 8 changes from lean to rich is measured. This is referred to as a gas lean time, and the SOx poisoning determination means 23 determines that the NOx storage reduction catalyst is SOx poisoned when the time is shorter than a predetermined time. The reason why the outgassing lean time is shortened is that the reducing ability of the NOx catalyst has deteriorated.
【００４８】さらに、前記ＳＯx被毒判定手段２３によ
り行われた前回のＳＯx被毒したとの判定から今回のＳ
Ｏx被毒したとの判定までのサイクル（時間もしくは走
行距離）が所定より小さい時に、前記Ｓトラップ材７も
しくは切換手段としての切換弁２５の異常であると判定
する異常判定手段３１もまた制御装置１３上に実現され
ている。以下、本排気浄化装置による排気浄化制御例を
説明する。Further, from the determination that SOx poisoning was performed by the SOx
When the cycle (time or traveling distance) until the determination that Ox has been poisoned is smaller than a predetermined value, the abnormality determining means 31 that determines that the S trap material 7 or the switching valve 25 as the switching means is abnormal is also provided by the control device. 13 is realized. Hereinafter, an example of exhaust gas purification control by the present exhaust gas purification apparatus will be described.
【００４９】＜排気浄化処理＞内燃機関の運転により排
出される排気ガスは、Ｓトラップ材である三元触媒７を
通過した後、吸蔵還元型ＮＯx触媒８を通過し、図示し
ないマフラーを経由して大気に排出される。<Exhaust Gas Purification Processing> The exhaust gas discharged by the operation of the internal combustion engine passes through the three-way catalyst 7, which is an S trap, passes through the NOx storage reduction catalyst 8, and passes through a muffler (not shown). Is released to the atmosphere.
【００５０】内燃機関の始動時等に生じるＳＯxは、内
燃機関に近い三元触媒７に捕捉される。従って、この三
元触媒７で捕捉する限りＳＯxは下流側にある吸蔵還元
型ＮＯx触媒８にはＳＯxは流入しない。SOx generated at the time of starting the internal combustion engine or the like is captured by the three-way catalyst 7 near the internal combustion engine. Therefore, as long as the SOx is captured by the three-way catalyst 7, the SOx does not flow into the NOx storage reduction catalyst 8 on the downstream side.
【００５１】ＳＯx被毒した三元触媒７はＳＯx被毒再生
処理をする必要があるが、三元触媒７がＳＯx被毒した
か否かは、運転状態判定手段２１により判定される走行
状態、燃料噴射量などから経験的に推定される。The SOx-poisoned three-way catalyst 7 needs to be subjected to SOx poisoning regeneration processing. Whether or not the three-way catalyst 7 has been poisoned by SOx is determined by the operating state determining means 21. It is empirically estimated from the fuel injection amount and the like.
【００５２】三元触媒がＳＯx被毒した判定されたと
き、ＳＯx被毒再生制御手段２４が排気ガスの空燃比を
ストイキあるいはリッチにして三元触媒７を昇温し、Ｓ
Ｏxを放出せしめる。When it is determined that the three-way catalyst has been poisoned with SOx, the SOx poisoning regeneration control means 24 raises the temperature of the three-way catalyst 7 by setting the air-fuel ratio of the exhaust gas to stoichiometric or rich, and
Release Ox.
【００５３】三元触媒からＳＯxが放出されるとき、放
出されたＳＯxがそのまま下流側の吸蔵還元型ＮＯx触媒
８に捕捉されたのでは、Ｓトラップ材として三元触媒７
を吸蔵還元型ＮＯx触媒８の上流に設けた意味がない。
そこで、三元触媒７のＳＯx被毒再生処理時には切換弁
２５がバイパス通路６ａを選択することで、吸蔵還元型
ＮＯx触媒８を迂回してＳＯxを含む排気ガスを排出す
る。When SOx is released from the three-way catalyst, if the released SOx is directly captured by the NOx storage reduction catalyst 8 on the downstream side, the three-way catalyst 7 is used as an S trap material.
There is no point in providing the NOx upstream of the NOx storage reduction catalyst 8.
Therefore, during the SOx poisoning regeneration process of the three-way catalyst 7, the switching valve 25 selects the bypass passage 6a, thereby bypassing the storage reduction type NOx catalyst 8 and discharging the exhaust gas containing SOx.
【００５４】一方、前記吸蔵還元型ＮＯx触媒８では、
先に説明した原理で排気ガス中のＮＯxを吸蔵・還元作
用を行う。なお、ＮＯxの放出還元のために、排気ガス
の空燃比をストイキあるいはリッチに制御するいわゆる
リッチスパイク制御が周期的に行われる。On the other hand, in the NOx storage-reduction catalyst 8,
The NOx in the exhaust gas is stored and reduced according to the principle described above. Note that so-called rich spike control for controlling the air-fuel ratio of the exhaust gas to stoichiometric or rich is periodically performed for NOx release and reduction.
【００５５】＜吸蔵還元型ＮＯx触媒のＳＯx被毒再生処
理＞ＳＯxは先に説明したように、Ｓトラップ材７で捕
捉され、さらに、Ｓトラップ材７から放出されるときは
切換弁２５が開いてバイパス通路６ａから排出されるの
で、吸蔵還元型ＮＯx触媒８はＳＯx被毒しないこととな
るが、これはあくまでも原則であり、なお、ＳＯxが吸
蔵還元型ＮＯx触媒８に付着する可能性はある。<SOx Poisoning Regeneration Process of Storage-Reduction NOx Catalyst> As described above, SOx is captured by the S-trapping material 7, and when released from the S-trapping material 7, the switching valve 25 is opened. Since the exhaust gas is discharged from the bypass passage 6a, the NOx storage reduction catalyst 8 is not poisoned by SOx. However, this is only a principle, and there is a possibility that SOx may adhere to the NOx storage reduction catalyst 8. .
【００５６】たとえば、吸蔵還元型ＮＯx触媒８からＮ
Ｏxを放出還元するため、リッチスパイク制御を行うと
き、リッチな排気ガスがＳトラップ材である三元触媒７
をも通過するので、その際、三元触媒７がＳＯxの一部
を放出する。従って、その限りにおいてＳＯxが吸蔵還
元型ＮＯx触媒８に流入する。For example, the NOx storage reduction catalyst 8
When performing rich spike control to release and reduce Ox, rich exhaust gas is supplied to the three-way catalyst 7 serving as an S trap material.
, The three-way catalyst 7 releases a part of SOx. Therefore, SOx flows into the NOx storage reduction catalyst 8 only as long as it is.
【００５７】また、ＳＯx被毒した三元触媒７のＳＯx被
毒再生処理を行う場合、切換弁２５がバイパス通路６ａ
を選択するが、切換弁２５からのもれで吸蔵還元型ＮＯ
x触媒にＳＯxを含む排気ガスが流入するおそれもある。When the SOx poisoning regeneration process is performed on the three-way catalyst 7 poisoned with SOx, the switching valve 25 is connected to the bypass passage 6a.
Is selected, but due to leakage from the switching valve 25, the storage reduction type NO
Exhaust gas containing SOx may flow into the x catalyst.
【００５８】そこで、吸蔵還元型ＮＯx触媒８について
もＳＯx被毒判定を行い、ＳＯx被毒していればＳＯx被
毒再生処理を行う必要がある。吸蔵還元型ＮＯx触媒８
からＮＯxを放出・還元するため、リッチな空燃比の排
気ガスを導入するとき、あわせてＳＯx被毒判定を行
う。Therefore, it is necessary to perform SOx poisoning determination for the NOx storage reduction catalyst 8 and to perform SOx poisoning regeneration processing if SOx poisoning has been performed. NOx storage reduction catalyst 8
When exhaust gas with a rich air-fuel ratio is introduced in order to release and reduce NOx, SOx poisoning determination is also performed.
【００５９】まず、図５に示したように、出ガスリーン
時間計測手段２２では、酸素センサ１４で検出した吸蔵
還元型ＮＯx触媒８への入りガスの空燃比がストイキあ
るいはリッチになった（ステップ１０）後、酸素センサ
１５で検出した吸蔵還元型ＮＯx触媒８の出ガスの空燃
比が、リーンからリッチに推移する時間を計測する。こ
れを出ガスリーン時間というが、前記ＳＯx被毒判定手
段２３はこの時間が所定の時間（閾値）より短いか否か
を判定し（ステップ１１）、短い場合に前記吸蔵還元型
ＮＯx触媒８がＳＯx被毒していると判定する（ステップ
１２）。ＳＯx被毒していると判定された場合は、次い
で、ＳＯx被毒再生制御が行われる（ステップ１３）。
一方、出ガスリーン時間が閾値より短くない場合、前記
吸蔵還元型ＮＯx触媒８はＳＯx被毒していないと判定さ
れ図５の処理が終了する。First, as shown in FIG. 5, in the outgas lean time measuring means 22, the air-fuel ratio of the gas entering the NOx storage reduction catalyst 8 detected by the oxygen sensor 14 becomes stoichiometric or rich (step 10). Then, the time when the air-fuel ratio of the gas output from the NOx storage reduction catalyst 8 detected by the oxygen sensor 15 changes from lean to rich is measured. This is referred to as an outgassing time. The SOx poisoning determining means 23 determines whether or not this time is shorter than a predetermined time (threshold) (step 11). It is determined that poisoning has occurred (step 12). If it is determined that SOx poisoning has occurred, then SOx poisoning regeneration control is performed (step 13).
On the other hand, if the outgassing lean time is not shorter than the threshold value, it is determined that the NOx storage reduction catalyst 8 is not poisoned with SOx, and the processing in FIG.
【００６０】なお、この処理は、リッチスパイク制御の
毎に行われる。ステップ１３での吸蔵還元型ＮＯx触媒
８のＳＯx被毒再生処理は、ＳＯx被毒再生制御手段２４
により排気ガスの空燃比をストイキあるいはリッチにし
て吸蔵還元型ＮＯx触媒８の温度を高温にし、ＳＯxを焼
失せしめる。This processing is performed every time the rich spike control is performed. The SOx poisoning regeneration processing of the NOx storage reduction catalyst 8 in step 13 is performed by the SOx poisoning regeneration control unit 24.
As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas is stoichiometric or rich, the temperature of the NOx storage reduction catalyst 8 is raised, and SOx is burned off.
【００６１】＜ＳＯx被毒再生制御の他の例＞図１に示
した内燃機関は、直列の４気筒であり、第１と第４の気
筒＃１，＃４が組となり、第２と第３の気筒＃２、＃３
が組となって、交互に駆動し、第１と第４の気筒＃１，
＃４に接続したマニホールドに第１のＳトラップ材が設
けられ、第２と第３の気筒＃２、＃３に接続したマニホ
ールドに第２のＳトラップ材が設けられていることは先
に説明した通りである。<Another Example of SOx Poisoning Regeneration Control> The internal combustion engine shown in FIG. 1 is a series of four cylinders, the first and fourth cylinders # 1 and # 4 form a set, and the second and Three cylinders # 2, # 3
Are driven alternately to form the first and fourth cylinders # 1, # 1
It is explained earlier that the first S trap material is provided on the manifold connected to # 4, and the second S trap material is provided on the manifold connected to the second and third cylinders # 2 and # 3. As you did.
【００６２】この構成の内燃機関で、前記ＳＯx被毒再
生制御手段２４は、前記内燃機関の各気筒の内、第１と
第４の気筒＃１，＃４につきストイキあるいはリッチ制
御するときは、第２と第３の気筒＃２、＃３についてリ
ーン制御し、第２と第３の気筒＃２，＃３につきストイ
キあるいはリッチ制御するときは、第１と第４の気筒＃
１、＃４についてリーン制御するようにしてもよい。In the internal combustion engine having this configuration, the SOx poisoning regeneration control means 24 performs stoichiometric or rich control on the first and fourth cylinders # 1 and # 4 among the cylinders of the internal combustion engine. When lean control is performed on the second and third cylinders # 2 and # 3 and stoichiometric or rich control is performed on the second and third cylinders # 2 and # 3, the first and fourth cylinders #
Lean control may be performed for # 1 and # 4.
【００６３】これにより、ＳＯx被毒再生制御を行う場
合、ストイキ・リッチ燃焼運転の気筒から排出される残
存酸素を含む空気と、リーン燃焼運転の気筒から排出さ
れる未燃炭化水素を含む燃料とが略同時に吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒８に供給され、この未燃炭化水素を含む燃料が
残存酸素存在の下に触媒の余熱により燃焼する。この燃
焼により発生する熱で触媒が加熱され、付着したＳＯx
等の浄化能力低下物質が燃焼除去される。Thus, when performing SOx poisoning regeneration control, the air containing residual oxygen discharged from the cylinder in the stoichiometric rich combustion operation and the fuel containing unburned hydrocarbons discharged from the cylinder in the lean combustion operation are used. Are almost simultaneously stored and reduced N
The unburned hydrocarbon-containing fuel supplied to the Ox catalyst 8 is burned by the residual heat of the catalyst in the presence of residual oxygen. The catalyst is heated by the heat generated by this combustion, and the attached SOx
And the like.
【００６４】＜ＳＯx被毒再生のための昇温制御例＞次
いで、ＳＯx被毒再生のための触媒の昇温制御例を説明
する。この例は、筒内噴射型内燃機関での制御例であ
り、筒内噴射型内燃機関では、図６に示したように、例
えば、層状燃焼（成層燃焼）時の空燃比が２５〜５０、
弱成層燃焼時の空燃比が２０〜３０、均質リーン燃焼時
の空燃比が１５〜２３、均質燃焼時の空燃比が１２〜１
５と設定される。<Example of Control of Temperature Elevation for SOx Poisoning Regeneration> Next, an example of control of temperature increase of the catalyst for SOx poisoning regeneration will be described. This example is a control example in the direct injection internal combustion engine. In the direct injection internal combustion engine, as shown in FIG. 6, for example, the air-fuel ratio during stratified combustion (stratified combustion) is 25 to 50,
The air-fuel ratio during weak stratified combustion is 20 to 30, the air-fuel ratio during homogeneous lean combustion is 15 to 23, and the air-fuel ratio during homogeneous combustion is 12 to 1.
5 is set.
【００６５】筒内噴射型内燃機関では、図示しないが、
機関運転用の主たる燃料噴射とは別に、追加燃料の副噴
射を行うことで、未燃焼燃料をＮＯx触媒に供給制御す
る副噴射燃料制御手段と、このときの主噴射を均質リー
ンに制御する手段と、を備えている そして、ＳＯx被毒判定手段２３により前記吸蔵還元型
ＮＯx触媒８がＳＯx被毒されていると判定されたとき、
副噴射燃料制御手段は、機関運転用の主たる燃料噴射と
は別に、追加燃料の副噴射を機関の膨張行程もしくは排
気行程で行い、未燃焼燃料を吸蔵還元型ＮＯx触媒に供
給制御する。このとき、主噴射を均質リーンに制御し、
主噴射と副噴射を行ったときの排気ガスのトータルの空
燃比をストイキまたはリッチに制御する。Although not shown in the cylinder injection type internal combustion engine,
Aside from the main fuel injection for the engine operation, a sub-injection fuel control means for controlling the supply of unburned fuel to the NOx catalyst by performing a sub-injection of additional fuel, and a means for controlling the main injection at this time to be homogeneous lean When the SOx poisoning determining means 23 determines that the NOx storage reduction catalyst 8 is poisoned with SOx,
The sub-injection fuel control means performs sub-injection of additional fuel during the expansion stroke or exhaust stroke of the engine, separately from the main fuel injection for engine operation, and controls the supply of unburned fuel to the NOx storage reduction catalyst. At this time, the main injection is controlled to be homogeneous lean,
The total air-fuel ratio of the exhaust gas when performing the main injection and the sub-injection is controlled to be stoichiometric or rich.
【００６６】＜第１の昇温制御例＞まず、制御装置１３
に、機関の運転状態を示す各種パラーメータが入力され
る。すなわち、エンジン回転数や触媒入りガス温度、触
媒出ガス温度等が入力されている。<First Example of Temperature Rise Control> First, the controller 13
Then, various parameters indicating the operating state of the engine are input. That is, the engine speed, the gas temperature with the catalyst, the gas temperature with the catalyst, and the like are input.
【００６７】図６に示したように、低負荷運転時、スパ
ークプラグ近傍にのみ可燃混合気を形成し、シリンダー
内全体では超希薄な空燃比（例えば５０：１）の成層燃
焼を実現する。成層燃焼を実現するため、圧縮行程で燃
料噴射弁から直接筒内へと噴射し、スパークプラグ周り
に混合気を形成する。As shown in FIG. 6, during low-load operation, a combustible mixture is formed only in the vicinity of the spark plug, and stratified combustion with an ultra-lean air-fuel ratio (for example, 50: 1) is realized in the entire cylinder. In order to realize stratified combustion, fuel is injected directly into the cylinder from the fuel injection valve during the compression stroke to form an air-fuel mixture around the spark plug.
【００６８】一方、加速時や登坂時などのような高負荷
運転時には、吸気行程で燃料を噴射し、均質な混合気を
生成し、高出力を実現する。成層燃焼と均質燃焼と間に
は、弱成層燃焼、均質リーン燃焼の領域を実現し、成層
燃焼と均質燃焼との間のトルクのつながりをスムーズに
する。弱成層燃焼は吸気行程と圧縮行程の２回に分けて
燃料を噴射し、空燃比２０〜３０の弱成層燃焼状態を生
成する。均質リーンは、圧縮行程において、均質燃焼時
より少ない量の燃料を噴射して空燃比を１５から２３と
する。On the other hand, at the time of high load operation such as acceleration or climbing a hill, fuel is injected during the intake stroke to generate a homogeneous air-fuel mixture and achieve high output. Between stratified combustion and homogeneous combustion, a region of weak stratified combustion and homogeneous lean combustion is realized, and the connection of torque between stratified combustion and homogeneous combustion is smoothed. Weak stratified combustion injects fuel in two stages, an intake stroke and a compression stroke, to generate a weak stratified combustion state having an air-fuel ratio of 20 to 30. In the homogeneous lean operation, a smaller amount of fuel is injected in the compression stroke than in the homogeneous combustion to make the air-fuel ratio 15 to 23.
【００６９】機関の運転により発生するＮＯxは吸蔵還
元型ＮＯx触媒８に吸収され、前記した原理により放出
・還元される。空燃比をリッチ側にして触媒を活性化す
るため、副噴射による追加燃料の噴射を行う。この追加
燃料の噴射により、触媒を活性化して吸収していたＮＯ
xを放出・還元する。The NOx generated by the operation of the engine is absorbed by the NOx storage reduction catalyst 8 and released and reduced according to the principle described above. In order to activate the catalyst by setting the air-fuel ratio to the rich side, additional fuel is injected by sub-injection. By this injection of the additional fuel, the catalyst was activated and absorbed.
Release and reduce x.
【００７０】なお、本例ではガソリンエンジンの例であ
るが、ディーゼルエンジンの場合は、燃焼室での燃焼が
ストイキよりもはるかにリーン域で行われるので、通常
の機関運転状態では吸蔵還元型ＮＯx触媒８に流入する
排気ガスの空燃比は非常にリーンであり、ＮＯxの吸収
は行われるものの、ＮＯxの放出が行われることは殆ど
ない。従って、このような追加燃料の噴射はディーゼル
エンジンにおいても重要な技術である。Although the present embodiment is an example of a gasoline engine, in the case of a diesel engine, combustion in a combustion chamber is performed in a much leaner region than in a stoichiometric state. The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst 8 is very lean, and although NOx is absorbed, NOx is hardly released. Therefore, such additional fuel injection is also an important technique in diesel engines.
【００７１】また、ＳＯx被毒判定手段２３で、吸蔵還
元型ＮＯx触媒８がＳＯxにより被毒されていると判定し
たとき、吸蔵還元型ＮＯx触媒の温度を上げて、空燃比
をストイキあるいはリッチにすることでＳＯx被毒再生
処理を行う。When the SOx poisoning determining means 23 determines that the NOx storage reduction catalyst 8 is poisoned by SOx, the temperature of the NOx storage reduction catalyst is raised to increase the air-fuel ratio to stoichiometric or rich. Thus, the SOx poisoning regeneration process is performed.
【００７２】ところで、成層燃焼状態にあるとき、その
燃焼形態で空燃比をリッチ側にすると、点火プラグ周り
の燃料が濃くなりすぎてスモークが発生し十分な燃焼が
できなくなる。そこで、成層燃焼のまま空燃比をストイ
キあるいはリッチにするには主噴射はそのままにして副
噴射による追加燃料を増やすことで対処しなければなら
ない。すると、副噴射での燃料量が多くなりすぎで、触
媒温度が高くなりすぎる。By the way, when the air-fuel ratio is set to the rich side in the stratified combustion state in the stratified combustion state, the fuel around the spark plug becomes too rich, smoke is generated, and sufficient combustion cannot be performed. Therefore, in order to make the air-fuel ratio stoichiometric or rich with stratified charge combustion, it is necessary to increase the additional fuel by sub-injection while keeping the main injection as it is. Then, the fuel amount in the sub-injection becomes too large, and the catalyst temperature becomes too high.
【００７３】そこで、主噴射の空燃比を均質リーンにし
て、副噴射をすることで、トータルの空燃比をストイキ
またはリッチにすることで、触媒温度を６００℃以上と
し、ＳＯx被毒した吸蔵還元型ＮＯx触媒８を再生する。Therefore, by making the air-fuel ratio of the main injection homogeneous and lean, and performing the sub-injection, the total air-fuel ratio is made stoichiometric or rich, the catalyst temperature is raised to 600 ° C. or higher, and the SOx-poisoned storage reduction is performed. The type NOx catalyst 8 is regenerated.
【００７４】この手順を図７のフローチャートで説明す
る。まず、機関の運転状態を読み込み（ステップ１０
１）、得られた情報から吸蔵還元型ＮＯx触媒がＳＯx被
毒しているか否かの判定を行う（ステップ１０２）、Ｓ
Ｏx被毒していなければ、そのままルーチンを終了し、
ＳＯx被毒していれば、今度は吸蔵還元型ＮＯx触媒が所
定の再生温度（６００℃）に達しているか否かを判定す
る（ステップ１０３）。所定の再生温度にすでに達して
いる場合、空燃比をストイキあるいはリッチにしてＳＯ
x被毒の再生制御を行う（ステップ１０４）。ここでの
ストイキあるいはリッチ化は主噴射のみで均質燃焼状態
にして行う。This procedure will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the operating state of the engine is read (step 10).
1) Based on the obtained information, it is determined whether or not the NOx storage reduction catalyst is poisoned with SOx (step 102).
If it is not Ox poisoning, the routine is terminated and
If so, it is determined whether the NOx storage reduction catalyst has reached a predetermined regeneration temperature (600 ° C.) (step 103). If the predetermined regeneration temperature has already been reached, the air-fuel ratio is set to stoichiometric or rich and SO
x Poisoning regeneration control is performed (step 104). The stoichiometry or enrichment is performed in the homogeneous combustion state only with the main injection.
【００７５】一方、所定の温度に達していない場合、主
噴射での燃料噴射状態を成層燃焼状態（空燃比３０）か
ら、均質リーン状態（空燃比１８）にし、また、副噴射
を同時に行い、トータルの空燃比をストイキ（１４．
５）にする。これにより、触媒温度が６００℃に達し、
吸蔵還元型ＮＯx触媒に吸着していたＳＯxを燃やし、除
去する。On the other hand, when the temperature has not reached the predetermined temperature, the fuel injection state in the main injection is changed from the stratified combustion state (air-fuel ratio 30) to the homogeneous lean state (air-fuel ratio 18), and the sub-injection is performed simultaneously. Set the total air-fuel ratio to stoichiometric (14.
5). Thereby, the catalyst temperature reaches 600 ° C.,
SOx adsorbed on the NOx storage reduction catalyst is burned and removed.
【００７６】この制御例における主噴射と副噴射との関
係、及び、それらによるトータル空燃比、触媒温度の上
昇を図８に示す。このように、主噴射による空燃比を均
質リーンである１８にして副噴射で追加燃料を補い、ト
ータル空燃比を１４．５のストイキにすることで、触媒
温度を触媒再生温度である６００℃に制御することがで
きる。FIG. 8 shows the relationship between the main injection and the sub-injection in this control example, and the rise in the total air-fuel ratio and the catalyst temperature due to them. In this way, by making the air-fuel ratio of the main injection 18 homogeneous and lean, supplementing the additional fuel with the sub-injection and making the total air-fuel ratio stoichiometric of 14.5, the catalyst temperature is reduced to the catalyst regeneration temperature of 600 ° C. Can be controlled.
【００７７】なお、副噴射は２回以上の数回に分けて行
ってもよい。The sub-injection may be performed in two or more times.
【００７８】＜第２の昇温制御例＞次に、第２の昇温制
御例を説明する。この例では、触媒温度が所定の再生温
度になるまで、主噴射と副噴射のトータルの空燃比を均
質リーンにして、触媒を６００℃以上に昇温する。そし
て、触媒温度が所定の再生温度になった後に、主噴射と
副噴射のトータルの空燃比をストイキまたはリッチにす
ることで、ＳＯx被毒した吸蔵還元型ＮＯx触媒を再生す
る。<Second Example of Temperature Increase Control> Next, a second example of temperature increase control will be described. In this example, until the catalyst temperature reaches a predetermined regeneration temperature, the total air-fuel ratio of the main injection and the sub-injection is made uniform and the catalyst is heated to 600 ° C. or more. Then, after the catalyst temperature reaches a predetermined regeneration temperature, the total air-fuel ratio of the main injection and the sub-injection is made stoichiometric or rich, thereby regenerating the SOx-poisoned NOx storage reduction catalyst.
【００７９】この手順を図９のフローチャートで説明す
る。まず、機関の運転状態を読み込み（ステップ２０
１）、得られた情報から吸蔵還元型ＮＯx触媒がＳＯx被
毒しているか否かの判定を行う（ステップ２０２）、Ｓ
Ｏx被毒していなければ、そのままルーチンを終了し、
ＳＯx被毒していれば、今度は吸蔵還元型ＮＯx触媒が所
定の再生温度（６００℃）に達しているか否かを判定す
る（ステップ２０３）。This procedure will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the operating state of the engine is read (step 20).
1) Based on the obtained information, it is determined whether or not the NOx storage reduction catalyst is poisoned with SOx (step 202).
If it is not Ox poisoning, the routine is terminated and
If so, it is determined whether the NOx storage reduction catalyst has reached a predetermined regeneration temperature (600 ° C.) (step 203).
【００８０】所定の温度に達していない場合、主噴射で
の燃料噴射状態を成層燃焼状態（空燃比３０）から、均
質リーン状態（空燃比１８）にし、また、副噴射を同時
に行い、トータルの空燃比を均質リーン（空燃比１６）
として、触媒温度を昇温する（ステップ２０４）。When the temperature has not reached the predetermined temperature, the fuel injection state in the main injection is changed from the stratified combustion state (air-fuel ratio 30) to the homogeneous lean state (air-fuel ratio 18), and the sub-injection is performed at the same time. A homogeneous lean air-fuel ratio (air-fuel ratio 16)
Then, the catalyst temperature is raised (step 204).
【００８１】これにより、触媒温度が６００℃に達した
ら、ステップ２０３で肯定判定されるので、主噴射を均
質リーン（空燃比１８）とするさらに副噴射量を増や
し、トータルでの空燃比をストイキあるいはリッチにし
てＳＯx被毒の再生制御を行う（ステップ２０５）。こ
の経緯を図１０に示す。Thus, when the catalyst temperature reaches 600 ° C., an affirmative determination is made in step 203, so that the main injection is made homogeneous lean (air-fuel ratio 18), the sub-injection amount is further increased, and the total air-fuel ratio is stoichiometric. Alternatively, the regeneration control for SOx poisoning is performed (step 205). This process is shown in FIG.
【００８２】図１０で特徴的な点は、触媒温度が６００
℃に達する前に、副噴射を少量行い、６００℃に達した
時点でさらに副噴射の量を多くしている点である。この
ように、予め昇温してから、ストイキあるいはリッチに
制御するので、ＳＯx被毒したＮＯx触媒の再生処理がよ
りスムーズに行われる。The characteristic point of FIG. 10 is that the catalyst temperature is 600
The point is that a small amount of sub-injection is performed before the temperature reaches ℃, and the amount of sub-injection is further increased when the temperature reaches 600 ° C. As described above, since the stoichiometric or rich control is performed after the temperature is raised in advance, the regeneration processing of the SOx-poisoned NOx catalyst is performed more smoothly.
【００８３】＜Ｓトラップ材、切換弁の異常診断＞前記
したようにＳトラップ材７を設けるとともに、Ｓトラッ
プ材７のＳＯx被毒再生制御時に切換弁２５でバイパス
通路６ａを選択するようにした装置では、リッチスパイ
ク処理や切換弁２５の漏れに起因してＮＯx触媒のＳＯx
被毒が進行するため、その劣化サイクルは長く、ＳＯx
被毒再生制御の頻度は非常に少ない。<Diagnosis of S trap material and switching valve abnormality> As described above, the S trap material 7 is provided, and the bypass valve 6a is selected by the switching valve 25 during SOx poisoning regeneration control of the S trap material 7. In the device, the SOx of the NOx catalyst is reduced due to the rich spike processing and the leakage of the switching valve 25.
Due to the progress of poisoning, its deterioration cycle is long and SOx
The frequency of poisoning regeneration control is very low.
【００８４】しかしながら、Ｓトラップ材７の異常や切
換弁２５の異常によりＳトラップ材７から放出されるＳ
Ｏxをバイパスできない場合、ＮＯx触媒のＳＯx被毒は
著しく進行し、ＳＯx被毒判定手段２３によるＳＯx被毒
したとの判定サイクルが短くなる。そこでこれを利用し
て、Ｓトラップ材７の異常や切換弁２５の異常を検出す
ることができる。However, S released from the S-trapping material 7 due to abnormality of the S-trapping material 7 or abnormality of the switching valve 25
If Ox cannot be bypassed, SOx poisoning of the NOx catalyst proceeds remarkably, and the cycle of determining that SOx poisoning has been performed by the SOx poisoning determining means 23 is shortened. Therefore, using this, it is possible to detect an abnormality of the S trap material 7 and an abnormality of the switching valve 25.
【００８５】吸蔵還元型ＮＯx触媒８のリッチスパイク
制御が行われる毎に、前記ＳＯx被毒判定手段２３によ
り、吸蔵還元型ＮＯx触媒８がＳＯx被毒しているか否か
が判定されるが、ＳＯx被毒していると判定された場
合、その時点（時間、あるいは走行距離）を記憶してお
き、次回にＳＯx被毒していると判定された時、前回に
ＳＯx被毒していると判定された時点から今回ＳＯx被毒
していると判定された時までのサイクル（時間もしくは
走行距離）を演算する。Each time the rich spike control of the NOx storage reduction catalyst 8 is performed, the SOx poisoning determining means 23 determines whether the NOx storage reduction catalyst 8 is poisoned with SOx. If it is determined that the vehicle is poisoned, the time (time or travel distance) is stored, and the next time it is determined that the vehicle is poisoned with SOx, it is determined that the vehicle is previously poisoned with SOx. A cycle (time or mileage) from the time when this is performed to the time when it is determined that SOx poisoning is performed this time is calculated.
【００８６】吸蔵還元型ＮＯx触媒８がＳＯx被毒する確
率は、機関の運転状況が変化するにせよ、平均的にみれ
ば、一定の率に保たれるはずである。従って、前回にＳ
Ｏx被毒していると判定された時点から今回ＳＯx被毒し
ていると判定された時までのサイクル（時間もしくは走
行距離）を測定したとき、何らかの異常がない限り、そ
のサイクルは所定のサイクルより小さくならないとみら
れる。The probability that the NOx storage reduction catalyst 8 is poisoned by SOx should be kept at a constant rate on average, even if the operating condition of the engine changes. Therefore, S
When a cycle (time or mileage) from the time when it is determined to be poisoned to the time when it is determined to be SOx poisoned is measured, the cycle is a predetermined cycle unless there is any abnormality. It will not be smaller.
【００８７】前記した異常判定手段３１は、前回にＳＯ
x被毒していると判定された時点から今回ＳＯx被毒して
いると判定された時までのサイクル（時間もしくは走行
距離）が所定のサイクルより小さい時に、前記Ｓトラッ
プ材もしくは切換弁２５の異常であると判定する。The abnormality determining means 31 determines whether the SO
x When the cycle (time or mileage) from the time when it is determined to be poisoned to the time when it is determined to be SOx poisoned this time is smaller than a predetermined cycle, the S trap material or the switching valve 25 It is determined to be abnormal.
【００８８】図２に示したような排気浄化装置におい
て、ＳＯx被毒する率が増えるということは、Ｓトラッ
プ材７がＳＯxを吸収しえなくなり、ＳＯxが吸蔵還元型
ＮＯx触媒に流入してしまう場合か、Ｓトラップ材７の
ＳＯx被毒再生処理時に、切換弁２５が作動せず、Ｓト
ラップ材７から放出されたＳＯxがバイパス通路６ａへ
と流れずに吸蔵還元型ＮＯx触媒に流入してしまう場合
を意味する。In the exhaust gas purification apparatus as shown in FIG. 2, the increase in the rate of SOx poisoning means that the S trap material 7 cannot absorb SOx, and SOx flows into the NOx storage reduction catalyst. During the SOx poisoning regeneration process of the S trap material 7, the switching valve 25 does not operate, and the SOx released from the S trap material 7 flows into the NOx storage reduction catalyst without flowing to the bypass passage 6a. Means that
【００８９】そこで、異常判定手段３１は、異常診断を
示しＳトラップ材７や切換弁２５の交換及び修理を促
す。従って、異常発見後は速やかにエミッション対策を
施すことができ、その意味で十分なエミッション保証を
与えることができる。Therefore, the abnormality determining means 31 indicates an abnormality diagnosis and prompts replacement and repair of the S trap material 7 and the switching valve 25. Therefore, the emission countermeasures can be taken immediately after the abnormality is found, and in that sense, a sufficient emission guarantee can be given.
【００９０】Ｓトラップ材や切換弁２５に事実上異常が
ないにも拘わらず、異常検出される場合、他の要因とし
て高ＳＯx含有燃料を使用していることが推測され、そ
の意味において、異常判定手段３１は高ＳＯx含有燃料
判定手段として使用することができる。If an abnormality is detected in spite of the fact that there is virtually no abnormality in the S-trapping material and the switching valve 25, it is presumed that a high SOx-containing fuel is used as another factor. The determining means 31 can be used as a high SOx-containing fuel determining means.
【００９１】さらに他の要因として、ＮＯx触媒８が熱
劣化したとの判断することもできる。このようなＳトラ
ップ材、切換弁２５の異常診断は図５におけるステップ
１２とステップ１３との間において実行することができ
る。これを、図１１のフローチャートに示す。図１１に
示したように、ステップ１２でＳＯx被毒していると判
定したとき、前回にＳＯx被毒していると判定された時
点から今回ＳＯx被毒していると判定された時までのサ
イクル（時間もしくは走行距離）を演算し、その値が所
定の閾値より大きいか否かを判定する（ステップ１２
１）。前記サイクルが閾値より大きい場合はそのままＳ
Ｏx被毒再生制御を行う（ステップ１３）。一方、前記
サイクルが閾値よりが小さい場合、「Ｓトラップ材７も
しくは切換弁２５の異常」、あるいは、「触媒８の熱劣
化」または「高ＳＯx含有燃料を使用している」である
と判定する（ステップ１２２）。As another factor, it can be determined that the NOx catalyst 8 has been thermally degraded. Such an abnormality diagnosis of the S trap material and the switching valve 25 can be executed between step 12 and step 13 in FIG. This is shown in the flowchart of FIG. As shown in FIG. 11, when it is determined in step 12 that SOx poisoning has been performed, the time from when the SOx poisoning was previously determined to when the SOx poisoning is determined this time is determined. A cycle (time or mileage) is calculated, and it is determined whether the value is greater than a predetermined threshold (step 12).
1). If the cycle is larger than the threshold, S
Ox poisoning regeneration control is performed (step 13). On the other hand, if the cycle is smaller than the threshold value, it is determined that "abnormality of the S trap material 7 or the switching valve 25", "thermal deterioration of the catalyst 8", or "use of high SOx-containing fuel". (Step 122).
【００９２】異常検出された場合、燃焼制御手段は内燃
機関の希薄燃焼制御を中止し、ＮＯx等を排出しないス
トイキ燃焼（均質燃焼）を行い（ステップ１２３）、エ
ミッション保証をする。If an abnormality is detected, the combustion control means stops lean combustion control of the internal combustion engine, performs stoichiometric combustion (homogenous combustion) without emission of NOx and the like (step 123), and guarantees emission.
【００９３】なお、前記閾値は、以下のように推定する
ことができる。まず、あらかじめ運転状態（エンジン回
転数、車速、燃焼形態など）からＳＯx被毒量を推定
し、この推定したＳＯx被毒量からＳＯx被毒サイクルを
予想し、これを閾値とする。The threshold value can be estimated as follows. First, the SOx poisoning amount is estimated in advance from the operating state (engine speed, vehicle speed, combustion mode, etc.), and the SOx poisoning cycle is predicted from the estimated SOx poisoning amount, and this is set as a threshold.
【００９４】[0094]
【発明の効果】本発明では、出ガスリーン時間計測手段
により、吸蔵還元型ＮＯx触媒からの出ガスの空燃比が
リーンからリッチに推移する時間を計測し、計測した出
ガスリーン時間が所定の時間より短いときに前記吸蔵還
元型ＮＯx触媒がＳＯx被毒しているとＳＯx被毒判定手
段により判定するようにしたので、吸蔵還元型ＮＯx触
媒の吸蔵還元能力自体が出ガスリーン時間という形で評
価でき、単に走行状態や燃料噴射量から経験則的に推定
する場合に比較してより正確なＳＯx被毒判定を行うこ
とができる。According to the present invention, the outgas lean time measuring means measures the time when the air-fuel ratio of the gas output from the NOx storage reduction catalyst changes from lean to rich, and the measured outgas lean time exceeds a predetermined time. Since the SOx poisoning determination means determines that the NOx storage reduction catalyst is poisoned with SOx when it is short, the occlusion reduction ability of the NOx storage reduction catalyst itself can be evaluated in the form of gas lean time, More accurate SOx poisoning determination can be performed as compared to a case where the estimation is empirically performed based on the running state or the fuel injection amount.
【００９５】さらに、希薄燃焼可能な内燃機関の排気通
路に設けられた吸蔵還元型ＮＯx触媒と、吸蔵還元型Ｎ
Ｏx触媒の上流側でかつ内燃機関の近傍に設けられたＳ
トラップ材と、吸蔵還元型ＮＯx触媒を迂回して、その
上流側の排気ガスを前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の下流側
へと案内するバイパス通路６ａと、バイパス通路６ａと
吸蔵還元型ＮＯx触媒への排気管路を切り換える切換手
段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、前記
ＳＯx被毒判定手段によるＳＯx被毒判定において、前回
のＳＯx被毒したとの判定から今回のＳＯx被毒している
との判定までのサイクルが所定のサイクルより小さい時
に、前記Ｓトラップ材もしくは切換手段の異常を異常判
定手段で検出することができる。Further, a NOx storage-reduction catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean combustion,
S provided upstream of the Ox catalyst and near the internal combustion engine
A bypass passage 6a for bypassing the trapping material and the storage reduction type NOx catalyst and guiding the exhaust gas on the upstream side to the downstream side of the storage reduction type NOx catalyst; In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine provided with a switching means for switching an exhaust pipe, the SOx poisoning determination by the SOx poisoning determination means performs the current SOx poisoning from the previous determination that SOx poisoning was performed. When the cycle up to the determination that there is an abnormality is smaller than the predetermined cycle, an abnormality of the S trap material or the switching unit can be detected by the abnormality determining unit.
【００９６】そして、前記異常判定手段が異常であると
判定した場合、燃焼制御手段は希薄燃焼制御を中止し、
均質燃焼制御とするので、異常を補修するまでの間のエ
ミッションの悪化を防止できる。If the abnormality determining means determines that there is an abnormality, the combustion control means stops the lean burn control,
Since the homogeneous combustion control is used, it is possible to prevent emission deterioration until the abnormality is repaired.
【図１】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施
形態の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to the present invention.
【図２】 本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の特徴
部分を示した概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a characteristic portion of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to the present invention.
【図３】 吸蔵還元型ＮＯx触媒のＮＯx吸放出作用を説
明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the NOx absorbing / releasing action of a storage reduction type NOx catalyst.
【図４】 機関から排出される排気ガス中の未燃ＨＣ，
ＣＯおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。FIG. 4 shows unburned HC in exhaust gas discharged from the engine,
FIG. 3 is a diagram schematically showing the concentrations of CO and oxygen.
【図５】 ＳＯx被毒判定の一例を示したフローチャー
ト図である。FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of SOx poisoning determination.
【図６】 筒内噴射式内燃機関の燃焼状態領域を示すグ
ラフ図である。FIG. 6 is a graph showing a combustion state region of the direct injection internal combustion engine.
【図７】 ＳＯx被毒再生のための第１の昇温制御例を
示したフローチャート図である。FIG. 7 is a flowchart illustrating a first example of temperature increase control for SOx poisoning regeneration.
【図８】 第１の昇温制御例における空燃比の推移と触
媒温度との関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a transition of an air-fuel ratio and a catalyst temperature in a first temperature raising control example.
【図９】 ＳＯx被毒再生のための第２の昇温制御例を
示したフローチャート図である。FIG. 9 is a flowchart showing a second example of temperature increase control for SOx poisoning regeneration.
【図１０】 第２の昇温制御例における空燃比の推移と
触媒温度との関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a relationship between a transition of an air-fuel ratio and a catalyst temperature in a second temperature increase control example.
【図１１】 ＳＯx被毒判定した時に併せて異常検出を
行う場合の例を示したフローチャート図である。FIG. 11 is a flowchart illustrating an example in which an abnormality is detected together with the determination of SOx poisoning.
１・・・・ピストン ２・・・・シリンダ ３・・・・燃料噴射弁 ４・・・・吸気バルブ ５・・・・排気バルブ ６・・・・排気管 ６ａ・・・バイパス通路 ７・・・・Ｓトラップ材（三元触媒） ８・・・・第２の吸蔵還元型ＮＯx触媒 ９・・・・吸気管 １０・・・ＥＧＲ管 １１・・・電子制御スロットル １２・・・燃料ポンプ １３・・・制御装置（ＥＣＵ） １４・・・酸素センサ（空燃比センサ） １５・・・酸素センサ（空燃比センサ） １６・・・クランク角センサ １７・・・触媒入ガス温度センサ １８・・・触媒出ガス温度センサ ２１・・・運転状態判定手段 ２２・・・出ガスリーン時間計測手段 ２３・・・ＳＯx被毒判定手段 ２４・・・ＳＯx被毒再生制御手段 ２５・・・切換弁 ３０・・・燃焼制御手段 ３１・・・異常判定手段 1 ... piston 2 ... cylinder 3 ... fuel injection valve 4 ... intake valve 5 ... exhaust valve 6 ... exhaust pipe 6a ... bypass passage 7 ... S trap material (three-way catalyst) 8 Second NOx storage reduction catalyst 9 Intake pipe 10 EGR pipe 11 Electronically controlled throttle 12 Fuel pump 13 ... Control device (ECU) 14 ... Oxygen sensor (air-fuel ratio sensor) 15 ... Oxygen sensor (air-fuel ratio sensor) 16 ... Crank angle sensor 17 ... Catalyst gas temperature sensor 18 ... Catalyst outgas temperature sensor 21 ... Operation state determination means 22 ... Outgas lean time measurement means 23 ... SOx poisoning determination means 24 ... SOx poisoning regeneration control means 25 ... Switching valve 30 ...・ Combustion control means 31 ・ ・ ・ Abnormality judgment means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１Ｆ 3/28 ３０１ 41/04 ３０５Ａ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１ 45/00 ３１４Ｚ 41/04 ３０５ Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢＢ 45/00 ３１４ １０２Ｇ (72)発明者 浅沼 孝充 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 田中 俊明 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G084 AA04 BA09 BA15 CA03 CA04 DA10 DA25 DA27 EA04 EA07 EA11 EC01 EC03 FA05 FA27 FA29 FA33 FA38 3G091 AA02 AA11 AA12 AA13 AA17 AA18 AA24 AA28 AB02 AB03 AB04 AB06 AB08 AB13 BA04 BA11 BA14 BA21 BA33 BA34 CA12 CA13 CA18 CB02 CB03 CB06 DA01 DA02 DA03 DA04 DA08 DB10 EA01 EA17 EA18 EA30 EA31 EA34 EA38 EA39 FA01 FA13 FA14 FA17 FB10 FB11 FB12 GB01X GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X GB16X HA08 HA10 HA16 HA20 HA36 HA37 HA42 HB02 HB03 HB05 3G301 HA02 HA04 HA13 HA16 JA21 JA24 JB09 KA08 KA09 KA12 KB07 LB04 MA01 MA19 MA23 MA26 NA08 NB03 NB11 ND17 NE13 NE14 NE15 NE23 PA01Z PD03A PD12B PD12Z PE01Z PE03Z PF01Z 4D048 AA06 AB02 BA03X BA19X BA30X BA41X BC05 CC25 DA01 DA02 EA10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F01N 3/24 F02D 41/02 301F 3/28 301 41/04 305A F02D 41/02 301 45/00 314Z 41 / 04 305 B01D 53/36 ZABB 45/00 314 102G (72) Inventor Takamitsu Asanuma 1st Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Toshiaki Tanaka 1st Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota F-term (reference) in Automobile Co., Ltd. CA12 CA13 CA18 CB02 CB03 CB06 DA01 DA02 DA03 DA04 DA08 DB10 EA01 EA17 EA18 EA30 EA31 EA34 EA38 EA39 FA01 FA13 FA14 FA17 FB10 FB11 FB12 GB01X GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X GB16X HA08 HA10 HA16 HA20 HA36 HA37 HA42 HB02 HB03 HB05 3G301 HA02 HA04 HA13 HA16 JA21 JA24 JB09 KA08 KA09 KA12 KB07 NB04 NE01 NE13 NE13 NE13 NE13 NE13 NE14 PD03A PD12B PD12Z PE01Z PE03Z PF01Z 4D048 AA06 AB02 BA03X BA19X BA30X BA41X BC05 CC25 DA01 DA02 EA10
Claims (5)
元型ＮＯx触媒の下流側に設けられ、吸蔵還元型ＮＯx触
媒を経由した排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ
と、 吸蔵還元型ＮＯx触媒にリッチな排気ガスが導入された
ときの前記空燃比センサの出力がリーンからリッチに推
移する時間を計測する出ガスリーン時間計測手段と、 この出ガスリーン時間計測手段により計測した吸蔵還元
型ＮＯx触媒の出ガス・リーン時間が所定の時間より短
いときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒がＳＯx被毒している
と判定するＳＯx被毒判定手段と、 を備えた内燃機関の排気浄化装置。An air-fuel ratio sensor is provided downstream of an occlusion reduction type NOx catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, and detects an air-fuel ratio of exhaust gas passing through the occlusion reduction type NOx catalyst. Outgas lean time measuring means for measuring the time when the output of the air-fuel ratio sensor changes from lean to rich when rich exhaust gas is introduced into the NOx catalyst; and storage-reduction type NOx measured by the outgas lean time measuring means. SOx poisoning determining means for determining that the NOx storage reduction catalyst is poisoned with SOx when the outgassing / lean time of the catalyst is shorter than a predetermined time.
けられた吸蔵還元型ＮＯx触媒と、 吸蔵還元型ＮＯx触媒の上流側でかつ内燃機関の近傍に
設けられたＳトラップ材と、 吸蔵還元型ＮＯx触媒を迂回して、その上流側の排気ガ
スを前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の下流側へと案内するバ
イパス通路と、 バイパス通路と吸蔵還元型ＮＯx触媒への排気管路を切
り換える切換手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置
において、 前記吸蔵還元型ＮＯx触媒の下流側に設けられ、吸蔵還
元型ＮＯx触媒を経由した排気ガスの空燃比を検出する
空燃比センサと、 吸蔵還元型ＮＯx触媒にリッチな排気ガスが導入された
ときの前記空燃比センサの出力がリーンからリッチに推
移する時間を計測する出ガスリーン時間計測手段と、 この出ガスリーン時間計測手段により計測した吸蔵還元
型ＮＯx触媒の出ガスリーン時間が所定の時間より短い
ときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒がＳＯx被毒していると
判定するＳＯx被毒判定手段と、 を備えた希薄燃焼式内燃機関の排気浄化装置。2. An occlusion reduction type NOx catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean burn, an S trap material provided upstream of the occlusion reduction type NOx catalyst and near the internal combustion engine, and A bypass passage that bypasses the NOx catalyst and guides exhaust gas upstream of the NOx catalyst to the downstream side of the NOx storage reduction catalyst; and a switching unit that switches an exhaust pipe to the bypass passage and the NOx storage reduction catalyst. An air-fuel ratio sensor provided downstream of the storage-reduction NOx catalyst and configured to detect an air-fuel ratio of exhaust gas passing through the storage-reduction NOx catalyst. Outgas lean time measuring means for measuring the time when the output of the air-fuel ratio sensor changes from lean to rich when rich exhaust gas is introduced into the catalyst; A lean-burn internal combustion engine comprising: SOx poisoning determining means for determining that the NOx storage reduction catalyst is poisoned with SOx when the lean gas emission time of the storage reduction NOx catalyst measured is shorter than a predetermined time. Engine exhaust purification device.
前回のＳＯx被毒したとの判定から今回のＳＯx被毒した
との判定までのサイクルが所定のサイクルより小さい時
に、前記Ｓトラップ材もしくは切換手段の異常であると
判定する異常判定手段を備えたことを特徴とする請求項
２記載の希薄燃焼式内燃機関の排気浄化装置。3. When the cycle from the previous determination that SOx poisoning has been performed by the SOx poisoning determination unit to the determination that SOx poisoning has been performed this time is smaller than a predetermined cycle, the S trap material or 3. The exhaust gas purifying apparatus for a lean-burn internal combustion engine according to claim 2, further comprising abnormality determining means for determining that the switching means is abnormal.
定した場合、希薄燃焼制御を中止し、均質燃焼制御とす
る燃焼制御手段を備えたことを特徴とする請求項３記載
の希薄燃焼式内燃機関の排気浄化装置。4. The lean-burn internal combustion engine according to claim 3, further comprising a combustion control unit for stopping the lean-burn control when the abnormality determination unit determines that the lean-burn operation is abnormal, and performing a homogeneous-burn control. Engine exhaust purification device.
元型ＮＯx触媒を経由した排気ガスの空燃比を検出し、
前記ＮＯx触媒にリッチな排気ガスが導入されたときの
前記空燃比センサの出力がリーンからリッチに推移する
時間を計測し、出ガスリーン時間が所定の時間より短い
ときに前記吸蔵還元型ＮＯx触媒がＳＯx被毒していると
判定することを特徴とする吸蔵還元型ＮＯx触媒のＳＯx
被毒判定方法。5. An air-fuel ratio of exhaust gas passing through a NOx storage reduction catalyst provided in an exhaust passage of an internal combustion engine,
The time when the output of the air-fuel ratio sensor changes from lean to rich when rich exhaust gas is introduced into the NOx catalyst is measured, and when the output gas lean time is shorter than a predetermined time, the NOx storage reduction catalyst is activated. SOx of the NOx storage reduction catalyst, characterized in that it is determined that SOx is poisoned.
Poison determination method.
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Cited By (5)
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-
1999
- 1999-04-30 JP JP12494699A patent/JP3376954B2/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
| JP3376954B2 (en) | 2003-02-17 |
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