JP2004011524A

JP2004011524A - Exhaust emission control device of internal combustion engine

Info

Publication number: JP2004011524A
Application number: JP2002165915A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Shibagaki; 柴垣　信之
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-06
Also published as: JP3966082B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent any wasteful fuel consumption by suppressing degradation of exhaust emission of an internal combustion engine attributable to impairment of a catalyst reaction of a NOx occlusion reducing catalyst by HC. <P>SOLUTION: If it is discriminated HC harm is possible ("YES" in S308), the air-fuel ratio of exhaust is set to be a theoretical air-fuel ratio (S310) prior to execution of rich spike processing (S316-S322). A thick HC layer covering a surface of the NOx occlusion reducing catalyst is lost by advancement of oxidation, and the catalyst activity to reduce NOx is restored. Thereafter, NOx is reliably reduced and purified by HC and CO if rich spike processing is performed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＮＯｘ吸蔵還元型触媒を内燃機関の排気通路に備えてリッチスパイク処理によりＮＯｘの還元を実行する内燃機関の排気浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の排気浄化システムとして、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を用いたシステムが知られている（特開２０００−１６１１０５）。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、成層燃焼あるいはリーン燃焼といった理論空燃比よりも低燃料濃度の燃焼中は、排気空燃比はリーン状態であるので、ＨＣ（炭化水素）やＣＯの酸化は可能であるがＮＯｘの還元ができないため排気中のＮＯｘを吸蔵して外部に排出しないようにしている。そして理論空燃比よりも高燃料濃度の燃焼により排気空燃比がリッチ状態となるとＮＯｘの還元が可能となることから、吸蔵しているＮＯｘを放出して白金系触媒によりＮＯｘを排気中のＨＣやＣＯにて還元浄化している。
【０００３】
このようなＮＯｘ吸蔵還元型触媒を用いた排気浄化システムでは、上述したごとく成層燃焼あるいはリーン燃焼により排気空燃比をリーンとしている際に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるＮＯｘ吸蔵量が増加して所定量に到達すると、リッチスパイク処理を実行して高濃度の燃料を内燃機関に供給している。このリッチスパイク処理により、排気中には大量のＨＣやＣＯ等の未燃ガスが排出され、これらの未燃ガスが還元剤としてＮＯｘ吸蔵還元型触媒に作用することにより、前述したごとく吸蔵されているＮＯｘが迅速に還元されて消滅する。したがって再度ＮＯｘ吸蔵還元型触媒はＮＯｘを吸蔵することが可能となる。
【０００４】
そして、上述した開示技術では、空燃比を高燃料濃度にするリッチスパイク処理時には、空燃比の大きな変化を抑制することで失火を防止し、アイドル時のような低回転低負荷時においても安定した機関運転ができるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしアイドル時のような低回転低負荷時での成層燃焼あるいはリーン燃焼においては、排気中に大量のＨＣが含まれる状態が生じ、このことによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒がＨＣにより被毒されることがある。
【０００６】
すなわち、白金系触媒の表面に高濃度のＨＣが接触することでＨＣ層が形成し始めると、排気中の酸素によりＨＣを酸化する触媒反応速度が低下して更にＨＣの蓄積を生じてＨＣ層が厚くなるという悪循環が発生すると考えられる。そして、このことにより理論空燃比よりも低燃料濃度の燃焼によって排気中に大量に酸素が存在していても、一旦厚いＨＣ層が形成されると酸化によるＨＣの除去が進まず、厚いＨＣ層が維持されると考えられる。
【０００７】
このように白金系触媒の表面がＨＣ層により厚く覆われた状態では、リッチスパイク処理を実行しても、リッチ雰囲気により放出されたＮＯｘが、厚いＨＣ層により白金系触媒に接触するのが阻止されて、十分に還元浄化できない事態を招く。このことにより、排気エミッションを悪化させるおそれがあり、リッチスパイクのための燃料も浪費することになる。
【０００８】
本発明はＨＣによるＮＯｘ吸蔵還元型触媒の触媒反応阻害に起因する内燃機関の排気エミッションの悪化を抑制し燃料浪費を防止することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置は、排気空燃比がリーンの時に排気中のＮＯｘを吸蔵するとともに排気空燃比がリッチの時に吸蔵されていたＮＯｘを還元するＮＯｘ吸蔵還元型触媒を内燃機関の排気通路に備え、排気空燃比を一時的にリッチにするリッチスパイク処理により前記ＮＯｘの還元を実行する内燃機関の排気浄化装置であって、排気空燃比がリーンの時に前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が炭化水素による被毒のおそれがあるか否かを判定する被毒判定手段と、前記リッチスパイク処理の実行開始時に前記被毒判定手段にて被毒のおそれがあると判定されている場合には、予め排気空燃比を一時的に理論空燃比とした後に前記リッチスパイク処理を実行する空燃比制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
空燃比制御手段は、被毒判定手段にて炭化水素被毒のおそれがあると判定されている場合には、リッチスパイク処理の実行に先立って排気空燃比を一時的に理論空燃比とする。このように内燃機関にて理論空燃比での燃焼をさせることにより、混合気の燃焼が良好となり排気中の炭化水素量が減少し、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒へは炭化水素、ＣＯ、ＮＯｘ及び未反応酸素がバランス良く供給される。そして排気は理論空燃比状態であるため、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒においては三元触媒としての機能が十分に作用し、酸化還元反応が促進される状態となる。
【００１１】
このような状態ではＮＯｘ吸蔵還元型触媒の表面を覆っている厚い炭化水素層は酸化が進み次第に消失して行く。したがってＮＯｘを還元剤にて還元するための触媒活性を回復させることができる。
【００１２】
このように空燃比制御手段は、ＮＯｘを還元する触媒活性を回復させた後にリッチスパイク処理を実行するので、リッチ雰囲気によりＮＯｘ吸蔵還元型触媒から放出されるＮＯｘは還元剤としての炭化水素やＣＯにより確実に還元浄化される。このため、還元剤としての炭化水素やＣＯ、更にリッチ雰囲気によりＮＯｘ吸蔵還元型触媒から放出されるＮＯｘが大量にＮＯｘ吸蔵還元型触媒下流に放出されることはない。
【００１３】
尚、排気空燃比を理論空燃比状態とする期間の存在によりリッチスパイク処理が遅れることになるが、この期間は排気空燃比が理論空燃比状態であり、リーン状態を継続しているわけではないのでＮＯｘ排出は悪化することはない。
【００１４】
このようにして炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元型触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を抑制でき燃料浪費を防止することができる。
請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１において、前記被毒判定手段は、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に流入する排気の炭化水素濃度を求めて、排気空燃比がリーンの時に前記炭化水素濃度が高濃度判定値以上の場合に、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が炭化水素による被毒のおそれがあると判定することを特徴とする。
【００１５】
排気空燃比がリーンの時にＮＯｘ吸蔵還元型触媒に流入する排気の炭化水素濃度が高濃度判定値以上の場合には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒において酸化できない炭化水素がＮＯｘ吸蔵還元型触媒を覆って被毒するおそれがあると判定できる。このような状況を被毒判定手段が判定すると、前述したごとく空燃比制御手段が予め排気空燃比を一時的に理論空燃比とした後にリッチスパイク処理を実行するようにしている。このことにより炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元型触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を確実に抑制でき燃料浪費を確実に防止することができる。
【００１６】
請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置では、請求項２において、前記被毒判定手段にて高濃度判定値以上の炭化水素濃度であると判定されている場合に、前記空燃比制御手段は、前記リッチスパイク処理におけるリッチ度合を低くすることを特徴とする。
【００１７】
このように被毒判定手段にて高濃度判定値以上の炭化水素濃度であると判定されている状況では、リッチスパイク処理のために必要な燃料増量を実行していても実際には排気中における炭化水素濃度が必要以上に高まる。このことにより還元剤としての炭化水素やＣＯの一部はＮＯｘ吸蔵還元型触媒から放出されるＮＯｘの還元浄化に用いられず、浄化されることなくＮＯｘ吸蔵還元型触媒下流に放出され、排気エミッションの悪化をもたらすおそれがある。
【００１８】
このため被毒判定手段にて前記高濃度判定値以上の炭化水素濃度であると判定されている場合には、リッチスパイク処理のリッチ度合を低くすることにより、還元剤としての炭化水素やＣＯを確実にＮＯｘの酸素と反応させて排気を浄化できるようにしている。このことによりリッチスパイク処理時の排気エミッションの悪化を効果的に抑制でき燃料浪費を効果的に防止することができる。
【００１９】
請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置では、請求項３において、前記空燃比制御手段は、前記リッチスパイク処理におけるリッチ度合の低下は、内燃機関の運転状態に応じて設定することを特徴とする。
【００２０】
尚、内燃機関の運転状態に応じて排気中の炭化水素濃度が変化するので、リッチスパイク処理におけるリッチ度合の低下を、内燃機関の運転状態に応じて設定することにより、より適切にリッチスパイク処理時の排気エミッションの悪化を抑制でき燃料浪費を一層効果的に防止することができる。
【００２１】
請求項５に記載の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記空燃比制御手段は、予め行う排気空燃比を理論空燃比とする期間の終了を、排気のガス量に応じて判断することを特徴とする。
【００２２】
排気を理論空燃比とすることによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒の表面を覆っている炭化水素を酸化して消失する期間は、排気により供給される未反応酸素量に主に依存する。このためリッチスパイク処理に先立って行われる排気空燃比を理論空燃比とする期間の終了は、排気のガス量に応じて適切に判断することができる。このことにより確実にＮＯｘ吸蔵還元型触媒の表面を覆っている炭化水素を消失させることができるので、リッチスパイク処理時の排気エミッションの悪化を効果的に抑制し、燃料浪費を効果的に防止することができる。
【００２３】
請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記空燃比制御手段は、予め行う排気空燃比を理論空燃比とする期間は、内燃機関の運転状態に応じて設定することを特徴とする。
【００２４】
排気を理論空燃比とすることによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒の表面を覆っている炭化水素を酸化して消失する期間は、排気により供給される未反応酸素量に依存する。この未反応酸素量は内燃機関の運転状態により異なるため、排気空燃比を理論空燃比とする期間は、内燃機関の運転状態に応じて適切に設定することができる。このことにより確実にＮＯｘ吸蔵還元型触媒の表面を覆っている炭化水素を消失させることができるので、リッチスパイク処理時の排気エミッションの悪化を効果的に抑制し、燃料浪費を効果的に防止することができる。
【００２５】
請求項７に記載の内燃機関の排気浄化装置では、請求項１〜６のいずれかにおいて、前記排気通路において前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の上流側には三元触媒を備えるとともに、前記被毒判定手段は、前記三元触媒の炭化水素浄化率に関する情報に基づいて、排気空燃比がリーンの時に前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が炭化水素による被毒のおそれがあるか否かを判定することを特徴とする。
【００２６】
尚、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の上流側に三元触媒が存在する場合には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒へ流れ込む炭化水素量は三元触媒による炭化水素の浄化程度に影響される。
【００２７】
したがって被毒判定手段は、三元触媒の炭化水素浄化率に関する情報に基づくことで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が炭化水素による被毒のおそれがあるか否かを正確に判定することができる。このため排気空燃比を理論空燃比にするか否かが適切に判断できるので、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元型触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を確実に抑制し、燃料浪費を確実に防止することができる。
【００２８】
請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置では、請求項７において、前記三元触媒の炭化水素浄化率に関する情報とは、前記三元触媒に流入する排気の空燃比であることを特徴とする。
【００２９】
三元触媒に流入する排気の空燃比により三元触媒での炭化水素の浄化状態が変化し、三元触媒からＮＯｘ吸蔵還元型触媒へ供給される排気中の炭化水素量も変化する。このため、三元触媒に流入する排気の空燃比に基づくことでＮＯｘ吸蔵還元型触媒の炭化水素被毒のおそれを判定できる。したがって排気空燃比を理論空燃比にするか否かが適切に判断できるので、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元型触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を確実に抑制し、燃料浪費を確実に防止することができる。
【００３０】
請求項９に記載の内燃機関の排気浄化装置では、請求項７において、前記三元触媒の炭化水素浄化率に関する情報とは、前記三元触媒の床温であることを特徴とする。
【００３１】
三元触媒の炭化水素浄化能力は床温により変化するので、三元触媒の床温により三元触媒からＮＯｘ吸蔵還元型触媒へ供給される排気中の炭化水素量も変化する。このため三元触媒の床温に基づくことでＮＯｘ吸蔵還元型触媒の炭化水素被毒のおそれを判定できる。したがって排気空燃比を理論空燃比にするか否かが適切に判断できるので、炭化水素によるＮＯｘ吸蔵還元型触媒の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を確実に抑制し、燃料浪費を確実に防止することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は、車両に搭載された筒内噴射型ガソリンエンジン（以下「エンジン」と略す）２及びその電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称す）４の概略構成を示している。エンジン２の各気筒には燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射バルブ６と、この噴射された燃料に点火する点火プラグ８とがそれぞれ設けられている。燃焼室に吸気バルブ（図示略）を介して接続された吸気経路１０の途中にはモータによって開度が調節されるスロットルバルブ１２が設けられている。このスロットルバルブ１２の開度（スロットル開度ＴＡ）により各気筒へ供給される吸入空気量ＧＡ（ｍｇ／ｓｅｃ）が調整される。スロットル開度ＴＡはスロットル開度センサ１４により検出され、吸入空気量ＧＡは吸入空気量センサ１６により検出されて、ＥＣＵ４に読み込まれている。
【００３３】
燃焼室に排気バルブ（図示略）を介して接続された排気経路１８の途中には上流側に三元触媒としてのスタートキャタリスト２０が、下流側にＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２が設けられている。
【００３４】
スタートキャタリスト２０の上流側には排気成分から空燃比を検出する空燃比センサ２４が設けられている。そしてスタートキャタリスト２０とＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２との間には排気成分中の酸素を検出する第１酸素センサ２６が、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の下流には排気成分中の酸素を検出する第２酸素センサ２８が設けられている。
【００３５】
ＥＣＵ４はデジタルコンピュータを中心として構成されているエンジン制御回路である。このＥＣＵ４は、スロットル開度センサ１４、吸入空気量センサ１６、空燃比センサ２４、２つの酸素センサ２６，２８以外に、アクセルペダル３０の踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣＰ）を検出するアクセル開度センサ３２から信号を入力している。また、クランク軸（図示略）の回転からエンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ３４、エンジン２の冷却水温ＴＨＷを検出する冷却水温センサ３６などからもそれぞれ信号を入力している。尚、このようなセンサ以外にも、図示省略しているが、車速センサなどのエンジン制御に必要なセンサが設けられている。
【００３６】
ＥＣＵ４は、上述した各種センサからの検出内容に基づいて、エンジン２の燃料噴射時期、燃料噴射量、点火時期及びスロットル開度ＴＡ等を適宜制御する。このことにより、例えば燃焼形態については運転状態に応じて成層燃焼と均質燃焼との間で切り替えがなされている。本実施の形態１では、冷間時などの状態を除いた通常運転時においては、エンジン回転数ＮＥと負荷率ｅｋｌｑとのマップに基づいて、前記燃焼形態が決定されている。具体的にはアイドル運転領域を含む低エンジン回転数ＮＥでかつ低負荷率ｅｋｌｑの領域にて成層燃焼が選択され、これ以外では均質燃焼が選択される。ここで負荷率ｅｋｌｑは、最大機関負荷に対する現在の負荷の割合を示すものとして、例えばアクセル開度ＡＣＣＰとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとするマップから求められる値である。
【００３７】
均質燃焼が選択された場合には、吸入空気量ＧＡに対応して理論空燃比となる燃料量（一時的には理論空燃比よりも燃料が濃いリッチとすることもある）が吸気行程にて噴射されて、燃焼室では理論空燃比（場合によりリッチ）での均質燃焼がなされる。この場合には排気空燃比は理論空燃比（場合によりリッチ）となる。
【００３８】
成層燃焼が選択された場合には、スロットルバルブ１２が開き気味となり負荷率ｅｋｌｑに応じて理論空燃比よりも少ない燃料量が圧縮行程にて噴射され、燃焼室ではリーンでの成層燃焼がなされる。この場合には排気空燃比はリーンとなる。
【００３９】
次に本実施の形態において、ＥＣＵ４により実行されるＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２に対する処理の内、リッチスパイク設定処理について説明する。図２にリッチスパイク設定処理を示す。本処理は一定時間周期で繰り返し実行される処理である。
【００４０】
本処理が開始されると、まずエンジン運転状態が前述した成層燃焼領域に該当することにより成層燃焼要求がなされている時か否かが判定される（Ｓ１００）。ここで成層燃焼要求時でなければ（Ｓ１００で「ＮＯ」）、すなわち前記均質燃焼要求時であれば、このまま一旦本処理を終了する。
【００４１】
一方、成層燃焼要求時で有れば（Ｓ１００で「ＹＥＳ」）、次にリッチスパイク実行フラグＦｒｓが「ＯＦＦ」か否かが判定される（Ｓ１０２）。リッチスパイク実行フラグＦｒｓはリッチスパイク開始を要求するフラグであり、ＥＣＵ４の電源オン時の初期設定ではＦｒｓ＝「ＯＦＦ」に設定されている。ここでＦｒｓ＝「ＯＦＦ」であれば（Ｓ１０２で「ＹＥＳ」）、次にＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２のＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔが所定値Ｎ（リッチスパイクを実行する基準量）以上か否かが判定される（Ｓ１０４）。このＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔは、図示していない別個の処理にて、エンジン２の運転状態に応じてＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２に流入する排気中に含まれるＮＯｘ量と還元剤量とを繰り返し求めて、ＮＯｘ量を積算するとともに還元剤により還元されるＮＯｘ量を差し引くことにより継続的に算出されている。
【００４２】
ｅｑｎｏｘｃｎｔ＜Ｎであれば（Ｓ１０４で「ＮＯ」）、リッチスパイクにて還元するタイミングではないことから、このまま一旦本処理を終了する。
特に成層燃焼が継続することでＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２にＮＯｘが継続的に供給されることでｅｑｎｏｘｃｎｔ≧Ｎとなると（Ｓ１０４で「ＹＥＳ」）、リッチスパイク実行フラグＦｒｓは「ＯＮ」に設定される（Ｓ１０６）。そして次にＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２への流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌが高濃度判定値Ｄｈｃ以上か否かが判定される（Ｓ１０８）。
【００４３】
流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌはＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２へ流入するＨＣの濃度を表し、後述するごとく推定される値である。又、高濃度判定値Ｄｈｃは、次のようにして設定されている。すなわち図３のグラフに示すごとくＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２への流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌが５０００ｐｐｍ以下の場合には、リッチ時のＮＯｘ還元率は１００％でＮＯｘは完全に浄化される。しかし流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌが５０００ｐｐｍを越えるとＨＣがＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２を覆い始めることでＮＯｘ還元率は低下し、約６０００ｐｐｍにてＮＯｘ還元率は０％となる。そして更に流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌが上昇すると吸蔵されいていたＮＯｘの放出量が加わってＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２から下流に排出されるＮＯｘ量が増加してしまう。したがって本実施の形態ではＨＣがＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２を覆い始めるタイミングを判定するために高濃度判定値Ｄｈｃは５０００ｐｐｍに設定する。
【００４４】
上述したごとく、ｔｈｃｃｌ≧Ｄｈｃである場合は（Ｓ１０８で「ＹＥＳ」）、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２がＨＣにより覆われているあるいは覆われ始めていると推測されることから、理論空燃比燃焼実行フラグＦｓｔに「ＯＮ」が設定される（Ｓ１１０）。次にＨＣ消費トータルガス量Ｇｓｔに初期値が設定される（Ｓ１１２）。この初期値はＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２を覆っているＨＣを消費するために必要な理論空燃比での排気のガス量であり、予め実験で求められてＥＣＵ４のＲＯＭ内に記憶されている値である。尚、初期値は一定値であっても良いが、直前のステップＳ１０８にて判定した流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌの値に基づいて、流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌの値が大きいほど前記初期値を大きく設定しても良い。
【００４５】
次にリッチスパイク補正フラグＦｋｒｓが「ＯＮ」に設定される（Ｓ１１４）。こうして一旦、リッチスパイク設定処理を終了する。
次の制御周期では、リッチスパイク実行フラグＦｒｓが「ＯＮ」に設定されているので（Ｓ１０２で「ＮＯ」）、リッチスパイク設定処理では実質的な処理はなされない。
【００４６】
一方、ｔｈｃｃｌ＜Ｄｈｃでは（Ｓ１０８で「ＮＯ」）、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２がＨＣにより覆われていないと推測されることから、理論空燃比燃焼実行フラグＦｓｔに「ＯＦＦ」が設定される（Ｓ１１６）。次にリッチスパイク補正フラグＦｋｒｓが「ＯＦＦ」に設定される（Ｓ１１８）。こうして一旦、リッチスパイク設定処理を終了する。
【００４７】
ここで流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌの算出処理を図４に基づいて説明する。本処理は一定時間周期で繰り返し実行される。本処理が開始されると、まずマップＭｔｈｃｉｎにより、負荷率ｅｋｌｑ及びエンジン回転数ＮＥに基づいてスタートキャタリスト２０の流入側ＨＣ濃度ｔｈｃｉｎを求める（Ｓ２１０）。このマップＭｔｈｃｉｎは、予め実験により負荷率ｅｋｌｑ及びエンジン回転数ＮＥをパラメータとしてエンジン２の燃焼室から排出される排気中のＨＣ濃度を求めて設定したものである。次にスタートキャタリスト２０の流入側の空燃比ＡＦｓｃを、空燃比センサ２４の出力から検出する（Ｓ２１２）。
【００４８】
そしてスタートキャタリスト２０の床温ｅｓｃｔｅｍｐａｖｅを検出する（Ｓ２１４）。このスタートキャタリスト２０の床温ｅｓｃｔｅｍｐａｖｅは、ＥＣＵ４にて別途行われる床温推定処理によりエンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとから推定されている。この床温推定処理としては、例えばエンジン２の安定運転時のエンジン回転数ＮＥと吸入空気量ＧＡとから求められる排気温として触媒床温を推定できる。そしてエンジン２の過渡時においては吸入空気量ＧＡによる時定数に基づいて排気温に追随するように触媒床温を繰り替えし算出することで、床温ｅｓｃｔｅｍｐａｖｅを求める。尚、このように推定する代わりにスタートキャタリスト２０内に温度センサを設けて、直接、床温を測定しても良い。
【００４９】
次にスタートキャタリスト２０のＨＣ浄化率ｒｅｄｈｃ（％）が、マップＭｒｅｄｈｃから、スタートキャタリスト２０の流入側の空燃比ＡＦｓｃ及びスタートキャタリスト２０の床温ｅｓｃｔｅｍｐａｖｅに基づいて求められる（Ｓ２１６）。このマップＭｒｅｄｈｃは、予め実験により空燃比ＡＦｓｃ及び床温ｅｓｃｔｅｍｐａｖｅをパラメータとしてスタートキャタリスト２０におけるＨＣの酸化による浄化状態を測定して設定したものである。
【００５０】
次に次式１に示すごとく、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の流入側のＨＣ濃度ｔｈｃｃｌが算出される（Ｓ２１８）。
【００５１】
【数１】
ｔｈｃｃｌ　←　ｔｈｃｉｎ　×　ｒｅｄｈｃ／１００　　…　［式１］
こうしてＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２に対する流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌが推定されて、一旦本処理を終了する。
【００５２】
次にリッチスパイク設定処理（図２）にて設定されたリッチスパイク実行フラグＦｒｓ、理論空燃比燃焼実行フラグＦｓｔ、ＨＣ消費トータルガス量Ｇｓｔ及びリッチスパイク補正フラグＦｋｒｓを用いてなされる燃料噴射制御処理（図５）及びＨＣ除去完了判定処理（図６）について説明する。
【００５３】
燃料噴射制御処理（図５）は一定クランク角（４気筒エンジンでは１８０°、６気筒エンジンでは１２０°）毎に実行される処理である。本処理が開始されると、まず成層燃焼要求時か否かが判定される（Ｓ３００）。この判定は前記リッチスパイク設定処理（図２）のステップＳ１００にて説明したごとくである。
【００５４】
成層燃焼要求時でなければ（Ｓ３００で「ＮＯ」）、均質燃焼が設定される（Ｓ３０２）。この設定により、吸気行程にて、吸入空気量ＧＡに対応して理論空燃比（場合によりリッチ）となる燃料量が燃焼室に噴射される。このことにより理論空燃比（場合によりリッチ）での均質燃焼がなされる。
【００５５】
成層燃焼要求時であれば（Ｓ３００で「ＹＥＳ」）、リッチスパイク実行フラグＦｒｓが「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ３０４）。Ｆｒｓ＝「ＯＦＦ」であれば（Ｓ３０４で「ＮＯ」）、リッチスパイクは実行しないので、成層燃焼が設定される（Ｓ３０６）。この設定により、圧縮行程にて、負荷率ｅｋｌｑに応じた理論空燃比よりも少ない燃料量が燃焼室に噴射される。このことでリーンでの成層燃焼がなされる。
【００５６】
一方、Ｆｒｓ＝「ＯＮ」であれば（Ｓ３０４で「ＹＥＳ」）、次に理論空燃比燃焼実行フラグＦｓｔが「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ３０８）。ここでリッチスパイク設定処理（図２）のステップＳ１０８にて流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌ≧Ｄｈｃと判定されることで、Ｆｓｔ＝「ＯＮ」に設定されていれば（Ｓ３０８で「ＹＥＳ」）、目標空燃比ＡＦｔに理論空燃比が設定される（Ｓ３１０）。そして目標空燃比ＡＦｔが達成されるように、吸入空気量センサ１６により検出されている吸入空気量ＧＡと、空燃比センサ２４による空燃比フィードバック制御による補正値とに基づいて燃料量Ｑを算出し、この燃料量Ｑを吸気行程にて燃焼室内に噴射するように設定する（Ｓ３１２）。このことにより理論空燃比での均質燃焼が実行される。
【００５７】
この理論空燃比での均質燃焼は、理論空燃比燃焼実行フラグＦｓｔが、ＨＣ除去完了判定処理（図６）により「ＯＦＦ」に設定されるまで継続する。
ＨＣ除去完了判定処理（図６）について説明する。本処理は燃料噴射制御処理（図５）と同じサイクルで繰り返し実行される。本処理が開始されると、まずＦｓｔ＝「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ４００）。リッチスパイク設定処理（図２）のステップＳ１１０が実行されていることによりＦｓｔ＝「ＯＮ」であれば（Ｓ４００で「ＹＥＳ」）、次にエンジン２の運転状態に基づいて、制御周期毎にＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２に流入するガス量ｄｇａｓを算出する（Ｓ４０２）。すなわち理論空燃比で均質燃焼された排気のガス量ｄｇａｓが、エンジン回転数ＮＥと負荷率ｅｋｌｑとに基づいて設定される。
【００５８】
次にこのガス量ｄｇａｓをトータルガス量Ｔｇａｓに積算する（Ｓ４０４）。このことによりトータルガス量ＴｇａｓはＦｓｔ＝「ＯＮ」が継続している時に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２を通過した排気のガス量を表す。
【００５９】
そしてトータルガス量Ｔｇａｓがリッチスパイク設定処理（図２）のステップＳ１１２にて設定したＨＣ消費トータルガス量Ｇｓｔ以上か否かが判定される（Ｓ４０６）。Ｔｇａｓ＜Ｇｓｔであれば（Ｓ４０６で「ＮＯ」）、まだＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２を覆っているＨＣは完全に除去されていないと推定されるので、このまま一旦ＨＣ除去完了判定処理（図６）を終了する。
【００６０】
トータルガス量Ｔｇａｓが次第に増加してＴｇａｓ≧Ｇｓｔとなれば（Ｓ４０６で「ＹＥＳ」）、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２を覆っているＨＣは、理論空燃比の雰囲気下で酸化されて完全に除去されたと推定できる。このため理論空燃比燃焼実行フラグＦｓｔに「ＯＦＦ」を設定する（Ｓ４０８）。こうしてＨＣ除去完了判定処理（図６）を一旦終了する。
【００６１】
次の制御周期では、Ｆｓｔ＝「ＯＦＦ」であるので（Ｓ４００で「ＮＯ」）、トータルガス量Ｔｇａｓには「０」が設定されて（Ｓ４１０）、一旦終了する。以後、Ｆｓｔ＝「ＯＦＦ」である限り（Ｓ４００で「ＮＯ」）、この状態が継続する。
【００６２】
そして燃料噴射制御処理（図５）の説明に戻り、ＨＣ除去完了判定処理（図６）にてＦｓｔ＝「ＯＦＦ」とされたことにより（Ｓ３０８で「ＮＯ」）、次にＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の出口側に設けられている第２酸素センサ２８の出力がリーン状態であるか否かが判定される（Ｓ３１４）。まだ実際にはリッチスパイク処理は開始していないので、第２酸素センサ２８の出力はリーン状態を示している（Ｓ３１４で「ＹＥＳ」）。したがってエンジン２の運転状態に応じてリッチスパイク用空燃比ＡＦｒｓが設定される（Ｓ３１６）。
【００６３】
次にリッチスパイク補正フラグＦｋｒｓが「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ３１８）。すなわち今回のリッチスパイク処理を開始する際に、ｔｈｃｃｌ≧Ｄｈｃ（図２：Ｓ１０８で「ＹＥＳ」）であったか否かが判定される。ここでＦｋｒｓ＝「ＯＮ」であれば（Ｓ３１８で「ＹＥＳ」）、次にエンジン２の運転状態に応じてリッチスパイク補正係数Ｋｒｓ（＞１．０）の設定がなされる（Ｓ３２０）。ここではエンジン回転数ＮＥが低いほどリッチスパイク補正係数Ｋｒｓを大きくし、負荷率ｅｋｌｑが低いほどリッチスパイク補正係数Ｋｒｓを大きくする。
【００６４】
そして次式２のごとく目標空燃比ＡＦｔが設定される（Ｓ３２２）。
【００６５】
【数２】
ＡＦｔ　←　ＡＦｒｓ　×　Ｋｒｓ　　…　［式２］
すなわち、低エンジン回転数であるほど、あるいは低負荷率ｅｋｌｑであるほど、目標空燃比ＡＦｔはリッチスパイク用空燃比ＡＦｒｓよりもリーン側へ補正されて、空燃比のリッチ度合が小さくされる。これは、ｔｈｃｃｌ≧Ｄｈｃと判定された運転状態では、リッチスパイク時においても排気中のＨＣ濃度が高まり還元剤としての能力が高まるため、これを考慮してリッチスパイク時の燃料濃度を抑制するためである。
【００６６】
このように設定された目標空燃比ＡＦｔが達成されるように前述したごとく燃料量Ｑを算出し、この燃料量を吸気行程にて燃焼室内に噴射するように設定する（Ｓ３１２）。このことによりリッチスパイク処理が実行される。
【００６７】
リッチスパイク処理によりＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２における実際のＮＯｘ吸蔵量が「０」となると第２酸素センサ２８の出力がリーンからリッチ側への変化を始める（Ｓ３１４で「ＮＯ」）。このためリッチスパイク実行フラグＦｒｓに「ＯＦＦ」を設定し（Ｓ３２４）、リッチスパイク補正フラグＦｋｒｓに「ＯＦＦ」を設定し（Ｓ３２６）、成層燃焼が設定されて（Ｓ３０６）、本処理を一旦終了する。尚、この時の第２酸素センサ２８がリッチ側に出力変化が生じたタイミングで、前述したＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔの計算処理においては、ｅｑｎｏｘｃｎｔ＝「０」に設定する。
【００６８】
次の制御周期では、ステップＳ３００で「ＹＥＳ」と判定された後、Ｆｒｓ＝「ＯＦＦ」であるので（Ｓ３０４で「ＮＯ」）、成層燃焼が設定される（Ｓ３０６）。
【００６９】
尚、今回のリッチスパイク処理を開始する際に、ｔｈｃｃｌ＜Ｄｈｃ（図２：Ｓ１０８で「ＮＯ」）であった場合には、Ｆｓｔ＝「ＯＦＦ」（図２：Ｓ１１６）であるため、最初からステップＳ３０８で「ＮＯ」と判定されるので、リッチスパイク処理直前の理論空燃比での均質燃焼（Ｓ３１０）は実行されない。更に、Ｆｋｒｓ＝「ＯＦＦ」（図２：Ｓ１１８）であるのでステップＳ３１８にて「ＮＯ」と判定されて、通常のリッチスパイク用の空燃比ＡＦｒｓでリッチスパイク処理が実行され（Ｓ３２８）、リッチスパイク時の燃料濃度が低減されることはない。
【００７０】
本実施の形態による処理の一例を図７に示す。図７（Ａ）はリッチスパイク開始時（ｔ０）においてｔｈｃｃｌ≧Ｄｈｃであった場合を示している。この場合には、リッチスパイク処理（ｔ１〜ｔ２）の直前に、理論空燃比での均質燃焼が実行される（ｔ０〜ｔ１）。そしてリッチスパイク処理（ｔ１〜ｔ２）では、通常のリッチスパイク用空燃比ＡＦｒｓよりも空燃比が大きくされる。
【００７１】
図７（Ｂ）はリッチスパイク開始時（ｔ１０）においてｔｈｃｃｌ＜Ｄｈｃであった場合を示している。この場合には、リッチスパイク処理（ｔ１０〜ｔ１１）の直前に理論空燃比での均質燃焼はなされず、リッチスパイク処理（ｔ１０〜ｔ１１）は直ちに通常のリッチスパイク用空燃比ＡＦｒｓにて実行される。
【００７２】
上述した構成において、リッチスパイク設定処理（図２）のステップＳ１０８及びＮＯｘ吸蔵還元型触媒の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌ算出処理（図４）が被毒判定手段としての処理に相当する。リッチスパイク設定処理（図２）のステップＳ１１０〜Ｓ１１４、ＨＣ除去完了判定処理（図６）及び燃料噴射制御処理（図５）のステップＳ３０８，Ｓ３１０，Ｓ３１６〜Ｓ３２２が空燃比制御手段としての処理に相当する。
【００７３】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌ≧高濃度判定値Ｄｈｃであることにより、ＨＣ被毒のおそれがあると判定されている場合には（図２：Ｓ１０８で「ＹＥＳ」）、リッチスパイク処理（図５：Ｓ３１６〜Ｓ３２２）の実行に先立って排気空燃比を理論空燃比（図５：Ｓ３１０）とする。このようにしてリッチスパイク処理前に理論空燃比での燃焼がなされるので、混合気の燃焼が良好となり排気中のＨＣ量が減少し、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２へはＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ及び未反応酸素がバランス良く供給される。そして排気は理論空燃比状態であるため、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２においては三元触媒としての機能が十分に作用し、酸化還元反応が促進される状態となる。
【００７４】
このような排気状態ではＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の表面を覆っている厚いＨＣ層は酸化が進み次第に消失して行く。したがってＮＯｘを還元剤にて還元するための触媒活性を回復させることができるので、この後に、リッチスパイク処理を実行すると、リッチ雰囲気によりＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２から放出されるＮＯｘは還元剤としてのＨＣやＣＯにより確実に還元浄化される。このため、還元剤としてのＨＣやＣＯ、更にリッチ雰囲気によりＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２から放出されるＮＯｘが大量にＮＯｘ吸蔵還元型触媒下流に放出されることはない。
【００７５】
尚、排気空燃比を理論空燃比状態とする期間の存在によりリッチスパイク処理が遅れることになるが、この期間は排気空燃比が理論空燃比状態であり、リーン状態を継続しているわけではないのでＮＯｘ排出は悪化することはない。
【００７６】
このようにしてＨＣによるＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を抑制でき燃料浪費を防止することができる。
（ロ）．ｔｈｃｃｌ≧Ｄｈｃであると判定されている状況では、リッチスパイク処理のために必要な燃料増量を実行していても、実際には排気中におけるＨＣ濃度が必要以上に高くなる。このことにより還元剤としての炭化水素やＣＯの一部はＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２から放出されるＮＯｘの還元浄化に用いられず、浄化されることなくＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の下流に放出され、排気エミッションの悪化をもたらすおそれがある。このため、ｔｈｃｃｌ≧Ｄｈｃであると判定されている場合には（図５：Ｓ３１８で「ＹＥＳ」）、リッチスパイク処理のリッチ度合をエンジン運転状態に応じて低くしている（図５：Ｓ３２０，Ｓ３２２）。このことにより還元剤としてのＨＣやＣＯを確実にＮＯｘの酸素と反応させて排気を浄化できるようになり、リッチスパイク処理時の排気エミッションの悪化を効果的に抑制でき燃料浪費を効果的に防止することができる。
【００７７】
（ハ）．排気を理論空燃比とすることによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の表面を覆っているＨＣを酸化して消失する期間は、排気により供給される未反応酸素量に主に依存する。このためＨＣ除去完了判定処理（図６）では、排気空燃比を理論空燃比とする期間の終了は、排気のガス量に応じて判断している。このことにより確実にＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の表面を覆っているＨＣを消失させることができるので、リッチスパイク処理時の排気エミッションの悪化を効果的に抑制し、燃料浪費を効果的に防止することができる。
【００７８】
（ニ）．本実施の形態ではＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の上流側に三元触媒からなるスタートキャタリスト２０が存在する。このためＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２へ流れ込むＨＣ量はスタートキャタリスト２０によるＨＣの浄化程度に影響される。したがってＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌ算出処理（図４）にて、スタートキャタリスト２０のＨＣ浄化率ｒｅｄｈｃに基づいて流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌを算出することで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２がＨＣによる被毒のおそれがあるか否かを正確に判断できるようになる。尚、このＨＣ浄化率ｒｅｄｈｃにはスタートキャタリストに流入する排気の空燃比ＡＦｓｃとスタートキャタリスト２０の床温ｅｓｃｔｅｍｐａｖｅとが反映されている。
【００７９】
このため排気空燃比を理論空燃比にするか否かが適切に判断できるので、ＨＣによるＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の触媒反応阻害に起因する排気エミッションの悪化を確実に抑制し、燃料浪費を確実に防止することができる。
【００８０】
［実施の形態２］
本実施の形態では、前記図２のステップＳ１１２の代わりに図８に示すごとくのステップＳ１１３の処理がなされ、前記図６の代わりに、図９に示すＨＣ除去完了判定処理が実行される。他の構成は前記実施の形態１と同じである。
【００８１】
ステップＳ１１３では、理論空燃比での均質燃焼時間Ｔｓｔが、エンジン２の運転状態に基づいて設定される。この均質燃焼時間Ｔｓｔは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２を覆っているＨＣが、理論空燃比の排気により完全に除去されるまでの時間を表している。この均質燃焼時間Ｔｓｔはエンジン回転数ＮＥが低くなれば長くなり、負荷率ｅｋｌｑが低くなれば長くなるように形成されたマップにより設定される。
【００８２】
ＨＣ除去完了判定処理（図９）について説明する。本処理は一定時間周期で繰り返し実行される。本処理が開始されると、まずＦｓｔ＝「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ５００）。Ｆｓｔ＝「ＯＦＦ」の状態で有れば（Ｓ５００で「ＮＯ」）、タイマーカウンタＴｃに「０」を設定して（Ｓ５０２）、このまま本処理を一旦終了する。
【００８３】
一方、リッチスパイク設定処理（図２）のステップＳ１１０の実行によりＦｓｔ＝「ＯＮ」とされると（Ｓ５００で「ＹＥＳ」）、次にタイマーカウンタＴｃが前記ステップＳ１１３にて算出した均質燃焼時間Ｔｓｔより小さい値であるか否かが判定される（Ｓ５０４）。初期においてはＴｃ＜Ｔｓｔであるので（Ｓ５０４で「ＹＥＳ」）、タイマーカウンタＴｃをインクリメントして（Ｓ５０６）、本処理を一旦終了する。以後、Ｔｃ＜Ｔｓｔである限りは（Ｓ５０４で「ＹＥＳ」）、タイマーカウンタＴｃのインクリメント（Ｓ５０６）が繰り返されるのみであり、Ｆｓｔ＝「ＯＮ」のままである。このため、燃料噴射制御処理（図５）ではステップＳ３０８にて「ＹＥＳ」と判定される状態が継続し、理論空燃比での均質燃焼状態が継続する（Ｓ３１０，Ｓ３１２）。
【００８４】
タイマーカウンタＴｃのインクリメント（Ｓ５０６）により、Ｔｃ≧Ｔｓｔとなると（Ｓ５０４で「ＮＯ」）、Ｆｓｔ＝「ＯＦＦ」に設定される（Ｓ５０８）。こうして一旦本処理を終了する。次の制御周期ではステップＳ５００にて「ＮＯ」と判定されるので、タイマーカウンタＴｃに「０」を設定することになる（Ｓ５０２）。
【００８５】
このようにしてステップＳ１１３にて設定された均質燃焼時間Ｔｓｔが経過した後に、理論空燃比燃焼実行フラグＦｓｔが「ＯＮ」から「ＯＦＦ」に切り替わるので、燃料噴射制御処理（図５）ではステップＳ３０８にて「ＮＯ」と判定されて理論空燃比での均質燃焼が終了する。そして前述したごとくのリッチスパイク処理（Ｓ３１６〜３２２）が実行されることになる。
【００８６】
上述した構成において、リッチスパイク設定処理（図２）のステップＳ１１０，Ｓ１１３，Ｓ１１４、ＨＣ除去完了判定処理（図９）及び燃料噴射制御処理（図５）のステップＳ３０８，Ｓ３１０，Ｓ３１６〜Ｓ３２２が空燃比制御手段としての処理に相当する。
【００８７】
以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１の（イ）、（ロ）、（ニ）の効果を生じる。
（ロ）．排気を理論空燃比とすることによりＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の表面を覆っているＨＣを酸化して消失する期間は、排気により供給される未反応酸素量に依存するが、この未反応酸素量はエンジン２の運転状態により異なる。このため理論空燃比での均質燃焼時間Ｔｓｔをエンジン２の運転状態に応じて設定することにより確実にＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２の表面を覆っているＨＣを消失させることができる。このためリッチスパイク処理時の排気エミッションの悪化を効果的に抑制し、燃料浪費を効果的に防止することができる。
【００８８】
［その他の実施の形態］
（ａ）．図１において、排気経路１８にスタートキャタリスト２０と第１酸素センサ２６とを設けない構成を採用しても良い。この場合には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌ算出処理（図４）では、ステップＳ２１０にてスタートキャタリスト流入側ＨＣ濃度ｔｈｃｉｎを算出したと同じマップＭｔｈｃｉｎにより、負荷率ｅｋｌｑ及びエンジン回転数ＮＥに基づいて流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌを算出する。ステップＳ２１２〜Ｓ２１８は実行しない。
【００８９】
このことによっても同様な効果により、リッチスパイク処理時の排気エミッションの悪化を効果的に抑制し、燃料浪費を効果的に防止することができる。
（ｂ）．燃料噴射制御処理（図５）のステップＳ３１４では、第２酸素センサ２８の出力変化によりリッチスパイク処理の終了を判定した。これ以外に常にＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔを排気の成分状態から計算しておき、リッチスパイク処理によりｅｑｎｏｘｃｎｔ＝０に戻ったタイミングで、ステップＳ３１４にて「ＮＯ」と判定してリッチスパイク処理を終了しても良い。
【００９０】
又、リッチスパイク処理の開始時に、エンジン２の運転状態とリッチスパイク時の空燃比とにより、ＮＯｘ吸蔵量ｅｑｎｏｘｃｎｔ分を還元するに必要な時間を算出して、この時間が経過した時点で、ステップＳ３１４にて「ＮＯ」と判定してリッチスパイク処理を終了しても良い。
【００９１】
（ｃ）．前記実施の形態１，２においてはＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２へ流入するＨＣの濃度ｔｈｃｃｌを求めて高濃度判定値Ｄｈｃと比較し、リッチスパイク処理前に理論空燃比での燃焼を実行するか否かを判断した。この代わりに、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒２２へ流入するＨＣの流量を求めて判定値と比較して、リッチスパイク処理前に理論空燃比での燃焼を実行するか否かを判断しても良い。
【００９２】
（ｄ）．前記各実施の形態においては、筒内噴射型エンジンの成層燃焼時の例であったが、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射型エンジンにて成層燃焼の代わりにリーンでの均質燃焼を実行するシステムにも適用できる。又、筒内噴射型エンジンにおいてもリーンでの均質燃焼を実行する場合にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１としてのエンジン及びＥＣＵの概略構成図。
【図２】実施の形態１のＥＣＵが実行するリッチスパイク設定処理のフローチャート。
【図３】ＮＯｘ吸蔵還元型触媒におけるリッチ時ＮＯｘ還元率と流入ＨＣ濃度との関係を示すグラフ。
【図４】実施の形態１のＥＣＵが実行するＮＯｘ吸蔵還元型触媒の流入ＨＣ濃度ｔｈｃｃｌ算出処理のフローチャート。
【図５】同じく燃料噴射制御処理のフローチャート。
【図６】同じくＨＣ除去完了判定処理のフローチャート。
【図７】実施の形態１の処理の一例を示すタイミングチャート。
【図８】実施の形態２のリッチスパイク設定処理の一部のフローチャート。
【図９】同じくＨＣ除去完了判定処理のフローチャート。
【符号の説明】
２…エンジン、４…ＥＣＵ、６…燃料噴射バルブ、８…点火プラグ、１０…吸気経路、１２…スロットルバルブ、１４…スロットル開度センサ、１６…吸入空気量センサ、１８…排気経路、２０…スタートキャタリスト、２２…ＮＯｘ吸蔵還元型触媒、２４…空燃比センサ、２６…第１酸素センサ、２８…第２酸素センサ、３０…アクセルペダル、３２…アクセル開度センサ、３４…エンジン回転数センサ、３６…冷却水温センサ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that includes a NOx storage-reduction catalyst in an exhaust passage of the internal combustion engine and performs NOx reduction by rich spike processing.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As an exhaust gas purification system for an internal combustion engine, a system using a NOx storage reduction catalyst has been known (JP-A-2000-161105). The NOx storage reduction catalyst can oxidize HC (hydrocarbon) and CO during combustion with a lower fuel concentration than the stoichiometric air-fuel ratio, such as stratified combustion or lean combustion, because the exhaust air-fuel ratio is in a lean state. Since NOx cannot be reduced, NOx in the exhaust gas is occluded and is not discharged to the outside. When the exhaust air-fuel ratio becomes rich due to combustion with a fuel concentration higher than the stoichiometric air-fuel ratio, NOx can be reduced. Therefore, the stored NOx is released, and the platinum-based catalyst removes NOx from the exhaust gas. Purification by reduction with CO.
[0003]
In the exhaust purification system using such a NOx storage reduction catalyst, as described above, when the exhaust air-fuel ratio is made lean by stratified combustion or lean combustion, the NOx storage amount in the NOx storage reduction catalyst increases to a predetermined amount. , The rich spike processing is executed to supply high-concentration fuel to the internal combustion engine. As a result of this rich spike treatment, a large amount of unburned gas such as HC and CO is discharged into the exhaust gas, and these unburned gases act as a reducing agent on the NOx storage reduction catalyst to be stored as described above. NOx is rapidly reduced and disappears. Therefore, the NOx storage reduction catalyst can store NOx again.
[0004]
In the above-described disclosed technology, during the rich spike processing for increasing the air-fuel ratio to a high fuel concentration, the misfire is prevented by suppressing a large change in the air-fuel ratio, and the air-fuel ratio is stabilized even at a low rotation and a low load such as an idle time. The engine can be operated.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in stratified combustion or lean combustion at low rotation speed and low load such as during idling, a state in which a large amount of HC is contained in the exhaust gas occurs, and this causes the NOx storage reduction catalyst to be poisoned by HC. There is.
[0006]
That is, when a high concentration of HC comes into contact with the surface of the platinum-based catalyst and the HC layer starts to form, the catalytic reaction rate of oxidizing HC by the oxygen in the exhaust gas is reduced, and the accumulation of HC is further caused. It is thought that a vicious cycle of thickening occurs. Thus, even if a large amount of oxygen is present in the exhaust gas due to combustion at a fuel concentration lower than the stoichiometric air-fuel ratio, once the thick HC layer is formed, the removal of HC by oxidation does not proceed, and the thick HC layer does not proceed. Is expected to be maintained.
[0007]
In the state where the surface of the platinum-based catalyst is thickly covered with the HC layer, NOx released by the rich atmosphere is prevented from coming into contact with the platinum-based catalyst by the thick HC layer even when the rich spike processing is performed. As a result, a situation in which reduction and purification cannot be performed sufficiently is caused. This can degrade exhaust emissions and waste fuel for rich spikes.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to suppress deterioration of exhaust emission of an internal combustion engine due to inhibition of catalytic reaction of a NOx storage reduction catalyst by HC, and to prevent fuel waste.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, the means for achieving the above object and the effects thereof will be described.
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect includes a NOx storage reduction catalyst that stores NOx in exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is lean and reduces NOx stored when the exhaust air-fuel ratio is rich. An exhaust purification device for an internal combustion engine, which is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and executes the NOx reduction by a rich spike process for temporarily enriching the exhaust air-fuel ratio, wherein the NOx storage reduction is performed when the exhaust air-fuel ratio is lean. Poison determination means for determining whether or not the type catalyst is likely to be poisoned by hydrocarbons, and at the start of execution of the rich spike processing, the poison determination means determines that there is a risk of poisoning. In this case, an air-fuel ratio control means for executing the rich spike processing after temporarily setting the exhaust air-fuel ratio to a stoichiometric air-fuel ratio in advance is provided.
[0010]
The air-fuel ratio control means temporarily sets the exhaust air-fuel ratio to a stoichiometric air-fuel ratio prior to execution of the rich spike processing when the poisoning determination means determines that there is a risk of hydrocarbon poisoning. By causing the combustion at the stoichiometric air-fuel ratio in the internal combustion engine in this way, the combustion of the air-fuel mixture becomes good, the amount of hydrocarbons in the exhaust gas decreases, and hydrocarbons, CO, NOx and Reactive oxygen is supplied in a well-balanced manner. Since the exhaust gas is in the stoichiometric air-fuel ratio state, the function of the NOx storage reduction catalyst as a three-way catalyst is sufficiently operated, and the oxidation-reduction reaction is promoted.
[0011]
In such a state, the thick hydrocarbon layer covering the surface of the NOx storage reduction catalyst gradually disappears as oxidation proceeds. Therefore, the catalyst activity for reducing NOx with the reducing agent can be recovered.
[0012]
As described above, the air-fuel ratio control means executes the rich spike processing after recovering the catalytic activity for reducing NOx, so that the NOx released from the NOx storage-reduction type catalyst due to the rich atmosphere is reduced to hydrocarbon or CO2 as a reducing agent. Is surely reduced and purified. For this reason, a large amount of hydrocarbons and CO as a reducing agent, and NOx released from the NOx storage reduction catalyst due to a rich atmosphere, are not released downstream of the NOx storage reduction catalyst.
[0013]
Note that the rich spike processing is delayed due to the existence of the period in which the exhaust air-fuel ratio is in the stoichiometric air-fuel ratio state. However, during this period, the exhaust air-fuel ratio is in the stoichiometric air-fuel ratio state, and the lean state is not maintained. Therefore, NOx emission does not deteriorate.
[0014]
In this manner, it is possible to suppress the deterioration of the exhaust emission caused by the inhibition of the catalytic reaction of the NOx occlusion reduction type catalyst due to the hydrocarbon, and to prevent the waste of fuel.
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the second aspect, in the first aspect, the poisoning determining unit obtains a hydrocarbon concentration of the exhaust flowing into the NOx storage reduction catalyst, and determines that the exhaust air-fuel ratio is lean. Sometimes, when the hydrocarbon concentration is equal to or higher than the high concentration determination value, it is determined that the NOx storage reduction catalyst may be poisoned by hydrocarbons.
[0015]
If the hydrocarbon concentration of the exhaust gas flowing into the NOx occlusion reduction type catalyst is higher than the high concentration determination value when the exhaust air-fuel ratio is lean, hydrocarbons that cannot be oxidized by the NOx occlusion reduction type catalyst cover the NOx occlusion reduction type catalyst. It can be determined that there is a risk of poisoning. When the poisoning judging means judges such a situation, the air-fuel ratio control means executes the rich spike processing after temporarily setting the exhaust air-fuel ratio temporarily to the stoichiometric air-fuel ratio as described above. As a result, deterioration of exhaust emissions due to inhibition of the catalytic reaction of the NOx storage reduction catalyst by hydrocarbons can be reliably suppressed, and fuel waste can be reliably prevented.
[0016]
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, when the poisoning determining means determines that the hydrocarbon concentration is equal to or higher than the high concentration determination value, the air-fuel ratio control means Is characterized in that the degree of richness in the rich spike processing is reduced.
[0017]
In this way, in the situation where the poisoning determination means determines that the hydrocarbon concentration is equal to or higher than the high concentration determination value, even if the fuel increase necessary for the rich spike processing is executed, the actual amount of the exhaust The hydrocarbon concentration increases more than necessary. As a result, some of the hydrocarbons and CO as the reducing agent are not used for the reduction and purification of NOx released from the NOx storage reduction catalyst, and are released downstream of the NOx storage reduction catalyst without purification, and the exhaust emission is reduced. There is a risk of worsening.
[0018]
For this reason, when the poisoning determination means determines that the hydrocarbon concentration is equal to or higher than the high concentration determination value, the degree of richness of the rich spike processing is reduced to reduce hydrocarbons and CO as reducing agents. Exhaust gas can be purified by reliably reacting with NOx oxygen. Thus, it is possible to effectively suppress the deterioration of the exhaust emission during the rich spike processing, and to effectively prevent the waste of fuel.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the third aspect, the air-fuel ratio control means sets a decrease in the rich degree in the rich spike processing according to an operating state of the internal combustion engine. And
[0020]
Since the hydrocarbon concentration in the exhaust gas changes according to the operation state of the internal combustion engine, the reduction of the rich degree in the rich spike processing is set in accordance with the operation state of the internal combustion engine, so that the rich spike processing is more appropriately performed. The deterioration of the exhaust emission at the time can be suppressed, and the fuel waste can be more effectively prevented.
[0021]
According to a fifth aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects, the air-fuel ratio control means determines whether the exhaust gas air-fuel ratio is set in advance to a stoichiometric air-fuel ratio by ending the exhaust gas. It is characterized by making a judgment according to the amount.
[0022]
The period during which the hydrocarbon covering the surface of the NOx storage reduction catalyst is oxidized and lost by setting the exhaust gas to the stoichiometric air-fuel ratio mainly depends on the amount of unreacted oxygen supplied by the exhaust gas. Therefore, the end of the period in which the exhaust air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio prior to the rich spike processing can be appropriately determined in accordance with the amount of exhaust gas. As a result, hydrocarbons covering the surface of the NOx occlusion reduction type catalyst can be reliably eliminated, so that deterioration of exhaust emissions during rich spike processing is effectively suppressed, and fuel waste is effectively prevented. be able to.
[0023]
According to a sixth aspect of the present invention, in the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects, the air-fuel ratio control unit may control the operating state of the internal combustion engine during a period in which the exhaust air-fuel ratio is set in advance to a stoichiometric air-fuel ratio. It is characterized by setting according to.
[0024]
The period during which the hydrocarbon covering the surface of the NOx storage reduction catalyst is oxidized and disappears by setting the exhaust gas to the stoichiometric air-fuel ratio depends on the amount of unreacted oxygen supplied by the exhaust gas. Since the amount of unreacted oxygen varies depending on the operation state of the internal combustion engine, the period during which the exhaust air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio can be appropriately set according to the operation state of the internal combustion engine. As a result, hydrocarbons covering the surface of the NOx occlusion reduction type catalyst can be reliably eliminated, so that deterioration of exhaust emissions during rich spike processing is effectively suppressed, and fuel waste is effectively prevented. be able to.
[0025]
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 7, in the exhaust gas passage according to any one of claims 1 to 6, a three-way catalyst is provided upstream of the NOx storage reduction catalyst in the exhaust passage, and the poisoning determination is performed. The means determines whether or not the NOx storage-reduction catalyst is likely to be poisoned by hydrocarbons when the exhaust air-fuel ratio is lean based on information on the hydrocarbon purification rate of the three-way catalyst. And
[0026]
When a three-way catalyst exists upstream of the NOx storage-reduction catalyst, the amount of hydrocarbon flowing into the NOx storage-reduction catalyst is affected by the degree of purification of the hydrocarbon by the three-way catalyst.
[0027]
Therefore, the poisoning determination means can accurately determine whether or not the NOx storage reduction catalyst is likely to be poisoned by hydrocarbons based on the information on the hydrocarbon purification rate of the three-way catalyst. For this reason, it is possible to appropriately determine whether or not to set the exhaust air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, it is possible to reliably suppress the deterioration of the exhaust emission caused by the inhibition of the catalytic reaction of the NOx storage reduction catalyst due to the hydrocarbon, and to reduce the fuel waste. Can be prevented.
[0028]
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the eighth aspect, in the seventh aspect, the information on the hydrocarbon purification rate of the three-way catalyst is an air-fuel ratio of exhaust flowing into the three-way catalyst. I do.
[0029]
The state of purification of hydrocarbons in the three-way catalyst changes depending on the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst, and the amount of hydrocarbons in the exhaust gas supplied from the three-way catalyst to the NOx storage reduction catalyst also changes. For this reason, based on the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst, the risk of hydrocarbon poisoning of the NOx storage reduction catalyst can be determined. Therefore, it is possible to appropriately determine whether to set the exhaust air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio, so that it is possible to reliably suppress deterioration of exhaust emissions due to inhibition of the catalytic reaction of the NOx storage reduction catalyst due to hydrocarbons, and to surely reduce fuel waste. Can be prevented.
[0030]
According to a ninth aspect of the present invention, in the seventh aspect, the information on the hydrocarbon purification rate of the three-way catalyst is the bed temperature of the three-way catalyst.
[0031]
Since the hydrocarbon purifying ability of the three-way catalyst changes with the bed temperature, the amount of hydrocarbons in the exhaust gas supplied from the three-way catalyst to the NOx storage reduction catalyst also changes with the bed temperature of the three-way catalyst. For this reason, the possibility of hydrocarbon poisoning of the NOx storage reduction catalyst can be determined based on the bed temperature of the three-way catalyst. Therefore, it is possible to appropriately determine whether to set the exhaust air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio, so that it is possible to reliably suppress deterioration of exhaust emissions due to inhibition of the catalytic reaction of the NOx storage reduction catalyst due to hydrocarbons, and to surely reduce fuel waste. Can be prevented.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Embodiment 1]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a direct injection gasoline engine (hereinafter abbreviated as “engine”) 2 and an electronic control unit (hereinafter, referred to as “ECU”) 4 mounted on a vehicle. Each cylinder of the engine 2 is provided with a fuel injection valve 6 for directly injecting fuel into the combustion chamber and an ignition plug 8 for igniting the injected fuel. A throttle valve 12 whose opening is adjusted by a motor is provided in the middle of an intake path 10 connected to the combustion chamber via an intake valve (not shown). The intake air amount GA (mg / sec) supplied to each cylinder is adjusted by the opening of the throttle valve 12 (throttle opening TA). The throttle opening TA is detected by the throttle opening sensor 14, and the intake air amount GA is detected by the intake air amount sensor 16, and is read into the ECU 4.
[0033]
A start catalyst 20 as a three-way catalyst is provided on the upstream side in the middle of an exhaust path 18 connected to the combustion chamber via an exhaust valve (not shown), and a NOx storage reduction catalyst 22 is provided on the downstream side. .
[0034]
An air-fuel ratio sensor 24 that detects an air-fuel ratio from an exhaust component is provided upstream of the start catalyst 20. A first oxygen sensor 26 that detects oxygen in the exhaust component is provided between the start catalyst 20 and the NOx storage reduction catalyst 22, and detects oxygen in the exhaust component downstream of the NOx storage reduction catalyst 22. A second oxygen sensor 28 is provided.
[0035]
The ECU 4 is an engine control circuit mainly composed of a digital computer. The ECU 4 includes an accelerator opening sensor that detects the amount of depression of an accelerator pedal 30 (accelerator opening ACCP), in addition to the throttle opening sensor 14, the intake air amount sensor 16, the air-fuel ratio sensor 24, and the two oxygen sensors 26 and 28. 32 is input. Signals are also input from an engine speed sensor 34 for detecting an engine speed NE from the rotation of a crankshaft (not shown), a cooling water temperature sensor 36 for detecting a cooling water temperature THW of the engine 2, and the like. Although not shown, other sensors required for engine control, such as a vehicle speed sensor, are provided in addition to these sensors.
[0036]
The ECU 4 appropriately controls the fuel injection timing, the fuel injection amount, the ignition timing, the throttle opening TA, and the like of the engine 2 based on the detection contents from the various sensors described above. Thus, for example, the combustion mode is switched between stratified combustion and homogeneous combustion depending on the operation state. In the first embodiment, the combustion mode is determined based on a map of the engine speed NE and the load factor eklq during normal operation excluding a state such as a cold state. Specifically, stratified charge combustion is selected in a low engine speed NE and low load factor eklq region including the idling operation region, and in other cases, homogeneous combustion is selected. Here, the load factor eklq indicates the ratio of the current load to the maximum engine load, and is a value obtained from, for example, a map using the accelerator opening ACCP and the engine speed NE as parameters.
[0037]
When the homogeneous combustion is selected, the fuel amount that becomes the stoichiometric air-fuel ratio corresponding to the intake air amount GA (the fuel may be temporarily richer than the stoichiometric air-fuel ratio) during the intake stroke The fuel is injected and homogeneous combustion is performed in the combustion chamber at a stoichiometric air-fuel ratio (in some cases, rich). In this case, the exhaust air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio (or rich in some cases).
[0038]
When stratified combustion is selected, the throttle valve 12 tends to open, and a fuel amount smaller than the stoichiometric air-fuel ratio is injected in the compression stroke in accordance with the load factor eklq, and lean stratified combustion is performed in the combustion chamber. . In this case, the exhaust air-fuel ratio becomes lean.
[0039]
Next, in the present embodiment, among the processes for the NOx storage reduction catalyst 22 executed by the ECU 4, the rich spike setting process will be described. FIG. 2 shows the rich spike setting process. This process is a process that is repeatedly executed in a fixed time cycle.
[0040]
When the process is started, first, it is determined whether or not a stratified combustion request is made by determining that the engine operating state corresponds to the above-described stratified combustion region (S100). Here, if it is not a request for stratified combustion ("NO" in S100), that is, if it is a request for homogeneous combustion, this process is once ended as it is.
[0041]
On the other hand, if the request is for stratified combustion ("YES" in S100), then it is determined whether the rich spike execution flag Frs is "OFF" (S102). The rich spike execution flag Frs is a flag for requesting the start of the rich spike, and is initially set to Frs = OFF when the power of the ECU 4 is turned on. Here, if Frs = “OFF” (“YES” in S102), then it is determined whether the NOx storage amount eqnoxcnt of the NOx storage reduction catalyst 22 is equal to or more than a predetermined value N (a reference amount for executing a rich spike). Is performed (S104). The NOx storage amount eqnoxcnt is obtained by repeatedly calculating the NOx amount and the reducing agent amount contained in the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst 22 according to the operating state of the engine 2 in a separate process (not shown). , And is continuously calculated by integrating the NOx amount and subtracting the NOx amount reduced by the reducing agent.
[0042]
If eqnoxcnt <N ("NO" in S104), it is not the time to return by rich spikes, and thus this process is temporarily ended as it is.
In particular, when eqnoxcnt ≧ N is satisfied by NOx being continuously supplied to the NOx storage-reduction type catalyst 22 due to continuous stratified combustion (“YES” in S104), the rich spike execution flag Frs is set to “ON”. (S106). Then, it is determined whether or not the HC concentration thccl flowing into the NOx storage reduction catalyst 22 is equal to or higher than the high concentration determination value Dhc (S108).
[0043]
The inflow HC concentration thccl represents the concentration of HC flowing into the NOx storage reduction catalyst 22 and is a value estimated as described later. The high density determination value Dhc is set as follows. That is, as shown in the graph of FIG. 3, when the HC concentration thccl flowing into the NOx occlusion reduction type catalyst 22 is 5000 ppm or less, the NOx reduction rate in the rich state is 100% and NOx is completely purified. However, when the inflow HC concentration thccl exceeds 5000 ppm, the HC starts to cover the NOx occlusion reduction type catalyst 22, so that the NOx reduction rate decreases. At about 6000 ppm, the NOx reduction rate becomes 0%. When the inflow HC concentration thccl further increases, the amount of NOx that has been occluded is added, and the amount of NOx discharged downstream from the NOx occlusion-reduction catalyst 22 increases. Therefore, in the present embodiment, the high concentration determination value Dhc is set to 5000 ppm in order to determine the timing at which HC starts to cover the NOx storage reduction catalyst 22.
[0044]
As described above, when thccl ≧ Dhc (“YES” in S108), it is estimated that the NOx storage reduction catalyst 22 is covered with HC or is beginning to be covered with HC. “ON” is set to Fst (S110). Next, an initial value is set for the HC consumed total gas amount Gst (S112). This initial value is the amount of exhaust gas at the stoichiometric air-fuel ratio required to consume the HC covering the NOx storage reduction catalyst 22, and is a value obtained in advance by experiment and stored in the ROM of the ECU 4. It is. Note that the initial value may be a constant value. However, based on the value of the inflow HC concentration thccl determined in the immediately preceding step S108, the initial value may be set larger as the value of the inflow HC concentration thccl increases. good.
[0045]
Next, the rich spike correction flag Fkrs is set to “ON” (S114). Thus, the rich spike setting process is temporarily terminated.
In the next control cycle, since the rich spike execution flag Frs is set to "ON"("NO" in S102), no substantial processing is performed in the rich spike setting processing.
[0046]
On the other hand, if thccl <Dhc (“NO” in S108), it is estimated that the NOx storage reduction catalyst 22 is not covered with HC, so “OFF” is set in the stoichiometric air-fuel ratio combustion execution flag Fst ( S116). Next, the rich spike correction flag Fkrs is set to "OFF" (S118). Thus, the rich spike setting process is temporarily terminated.
[0047]
Here, the calculation process of the inflow HC concentration thccl will be described with reference to FIG. This processing is repeatedly executed in a fixed time cycle. When this process is started, first, the inflow side HC concentration thcin of the start catalyst 20 is obtained from the map Mthcin based on the load factor eklq and the engine speed NE (S210). The map Mthcin is set in advance by calculating the HC concentration in exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine 2 using the load factor eklq and the engine speed NE as parameters by experiments. Next, the air-fuel ratio AFsc on the inflow side of the start catalyst 20 is detected from the output of the air-fuel ratio sensor 24 (S212).
[0048]
Then, the bed temperature esctempave of the start catalyst 20 is detected (S214). The bed temperature esctempave of the start catalyst 20 is estimated from the engine speed NE and the intake air amount GA by a floor temperature estimation process separately performed by the ECU 4. In this bed temperature estimation process, for example, the catalyst bed temperature can be estimated as the exhaust gas temperature obtained from the engine speed NE and the intake air amount GA during stable operation of the engine 2. At the time of the transition of the engine 2, the catalyst bed temperature is repeated and calculated based on the time constant based on the intake air amount GA so as to follow the exhaust gas temperature, thereby obtaining the bed temperature esctempave. Instead of such estimation, a temperature sensor may be provided in the start catalyst 20 to directly measure the bed temperature.
[0049]
Next, the HC purification rate redhc (%) of the start catalyst 20 is obtained from the map Mredhc based on the air-fuel ratio AFsc on the inflow side of the start catalyst 20 and the bed temperature esctempave of the start catalyst 20 (S216). The map Mredhc is set in advance by measuring the purification state of the start catalyst 20 by oxidation of HC in the start catalyst 20 using the air-fuel ratio AFsc and the bed temperature escapetemp as parameters.
[0050]
Next, as shown in the following equation 1, the HC concentration thccl on the inflow side of the NOx storage reduction catalyst 22 is calculated (S218).
[0051]
(Equation 1)
thccl ← thcin × redhc / 100 ... [Equation 1]
In this way, the inflow HC concentration thccl to the NOx occlusion reduction type catalyst 22 is estimated, and this process is once ended.
[0052]
Next, a fuel injection control process performed using the rich spike execution flag Frs, the stoichiometric air-fuel ratio combustion execution flag Fst, the HC consumed total gas amount Gst, and the rich spike correction flag Fkrs set in the rich spike setting process (FIG. 2). (FIG. 5) and the HC removal completion determination processing (FIG. 6) will be described.
[0053]
The fuel injection control process (FIG. 5) is a process that is executed at a constant crank angle (180 ° for a four-cylinder engine, 120 ° for a six-cylinder engine). When the process is started, first, it is determined whether or not a stratified combustion request is made (S300). This determination is as described in step S100 of the rich spike setting process (FIG. 2).
[0054]
Unless a stratified combustion request is made ("NO" in S300), homogeneous combustion is set (S302). With this setting, in the intake stroke, a fuel amount corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio (rich in some cases) corresponding to the intake air amount GA is injected into the combustion chamber. As a result, homogeneous combustion is performed at a stoichiometric air-fuel ratio (rich in some cases).
[0055]
If stratified combustion is requested ("YES" in S300), it is determined whether or not rich spike execution flag Frs is "ON" (S304). If Frs = “OFF” (“NO” in S304), stratified charge combustion is set because no rich spike is executed (S306). With this setting, in the compression stroke, a fuel amount smaller than the stoichiometric air-fuel ratio corresponding to the load factor eklq is injected into the combustion chamber. This results in lean stratified combustion.
[0056]
On the other hand, if Frs = “ON” (“YES” in S304), it is next determined whether or not the stoichiometric air-fuel ratio combustion execution flag Fst is “ON” (S308). Here, if it is determined in step S108 of the rich spike setting process (FIG. 2) that the inflow HC concentration thccl ≧ Dhc, and Fst is set to “ON” (“YES” in S308), the target air-fuel ratio is set. The stoichiometric air-fuel ratio is set to AFt (S310). Then, the fuel amount Q is calculated based on the intake air amount GA detected by the intake air amount sensor 16 and the correction value by the air-fuel ratio feedback control by the air-fuel ratio sensor 24 so that the target air-fuel ratio AFt is achieved. The fuel amount Q is set to be injected into the combustion chamber during the intake stroke (S312). As a result, homogeneous combustion at the stoichiometric air-fuel ratio is performed.
[0057]
The homogeneous combustion at the stoichiometric air-fuel ratio continues until the stoichiometric air-fuel ratio combustion execution flag Fst is set to “OFF” by the HC removal completion determination process (FIG. 6).
The HC removal completion determination processing (FIG. 6) will be described. This process is repeatedly executed in the same cycle as the fuel injection control process (FIG. 5). When the process is started, first, it is determined whether or not Fst = "ON" (S400). If Fst = “ON” due to execution of step S110 of the rich spike setting process (FIG. 2) (“YES” in S400), then, based on the operating state of the engine 2, NOx is performed for each control cycle. The gas amount dgas flowing into the storage reduction catalyst 22 is calculated (S402). That is, the gas amount dgas of the exhaust gas homogeneously burned at the stoichiometric air-fuel ratio is set based on the engine speed NE and the load factor eklq.
[0058]
Next, this gas amount dgas is integrated with the total gas amount Tgas (S404). Thus, the total gas amount Tgas indicates the gas amount of the exhaust gas that has passed through the NOx storage reduction catalyst 22 when Fst = “ON” continues.
[0059]
Then, it is determined whether the total gas amount Tgas is equal to or larger than the HC-consumed total gas amount Gst set in step S112 of the rich spike setting process (FIG. 2) (S406). If Tgas <Gst ("NO" in S406), it is presumed that the HC covering the NOx storage reduction catalyst 22 has not been completely removed yet, so the HC removal completion determination processing is temporarily performed as it is (FIG. 6). To end.
[0060]
If the total gas amount Tgas gradually increases and Tgas ≧ Gst (“YES” in S406), the HC covering the NOx storage reduction catalyst 22 is oxidized and completely removed under an atmosphere having a stoichiometric air-fuel ratio. Can be estimated. Therefore, "OFF" is set to the stoichiometric air-fuel ratio combustion execution flag Fst (S408). Thus, the HC removal completion determination process (FIG. 6) is once ended.
[0061]
In the next control cycle, since Fst = “OFF” (“NO” in S400), “0” is set to the total gas amount Tgas (S410), and the process ends once. Thereafter, as long as Fst = “OFF” (“NO” in S400), this state continues.
[0062]
Returning to the description of the fuel injection control process (FIG. 5), Fst is set to “OFF” in the HC removal completion determination process (FIG. 6) (“NO” in S308), and then the NOx storage reduction catalyst It is determined whether the output of the second oxygen sensor 28 provided on the outlet side of the engine 22 is in a lean state (S314). Since the rich spike processing has not actually started yet, the output of the second oxygen sensor 28 indicates a lean state ("YES" in S314). Therefore, the rich spike air-fuel ratio AFrs is set according to the operating state of the engine 2 (S316).
[0063]
Next, it is determined whether the rich spike correction flag Fkrs is "ON" (S318). That is, when starting the current rich spike processing, it is determined whether or not thccl ≧ Dhc (FIG. 2: “YES” in S108). If Fkrs = “ON” (“YES” in S318), then a rich spike correction coefficient Krs (> 1.0) is set according to the operating state of the engine 2 (S320). Here, the rich spike correction coefficient Krs increases as the engine speed NE decreases, and the rich spike correction coefficient Krs increases as the load factor eklq decreases.
[0064]
Then, the target air-fuel ratio AFt is set as in the following Expression 2 (S322).
[0065]
(Equation 2)
AFt ← AFrs × Krs [Expression 2]
That is, the target air-fuel ratio AFt is corrected to be leaner than the rich spike air-fuel ratio AFrs, and the richness of the air-fuel ratio is reduced as the engine speed is lower or the load ratio eklq is lower. This is because, in the operating state where it is determined that thccl ≧ Dhc, the HC concentration in the exhaust gas increases even during a rich spike and the ability as a reducing agent increases, so that the fuel concentration during the rich spike is suppressed in consideration of this. It is.
[0066]
The fuel amount Q is calculated as described above so as to achieve the target air-fuel ratio AFt set in this way, and the fuel amount is set to be injected into the combustion chamber during the intake stroke (S312). As a result, the rich spike processing is executed.
[0067]
When the actual NOx storage amount in the NOx storage reduction catalyst 22 becomes "0" by the rich spike processing, the output of the second oxygen sensor 28 starts to change from lean to rich ("NO" in S314). Therefore, the rich spike execution flag Frs is set to “OFF” (S324), the rich spike correction flag Fkrs is set to “OFF” (S326), stratified combustion is set (S306), and the present process is temporarily ended. . At this time, at the timing when the output of the second oxygen sensor 28 changes to the rich side, eqnoxcnt is set to "0" in the above-described calculation processing of the NOx occlusion amount eqnoxcnt.
[0068]
In the next control cycle, after determining “YES” in step S300, since Frs = “OFF” (“NO” in S304), stratified combustion is set (S306).
[0069]
When thccl <Dhc (FIG. 2: “NO” in S108) at the time of starting the current rich spike processing, Fst = “OFF” (FIG. 2: S116), and therefore, from the beginning. Since “NO” is determined in the step S308, the homogeneous combustion at the stoichiometric air-fuel ratio immediately before the rich spike processing (S310) is not executed. Further, since Fkrs = “OFF” (FIG. 2: S118), “NO” is determined in the step S318, and the rich spike processing is executed with the normal rich spike air-fuel ratio AFrs (S328). The fuel concentration at the time is not reduced.
[0070]
FIG. 7 shows an example of a process according to the present embodiment. FIG. 7A shows a case where thccl ≧ Dhc at the start of the rich spike (t0). In this case, immediately before the rich spike processing (t1 to t2), homogeneous combustion at the stoichiometric air-fuel ratio is performed (t0 to t1). In the rich spike processing (t1 to t2), the air-fuel ratio is made larger than the normal rich-spike air-fuel ratio AFrs.
[0071]
FIG. 7B shows a case where thccl <Dhc at the start of the rich spike (t10). In this case, homogeneous combustion at the stoichiometric air-fuel ratio is not performed immediately before the rich spike processing (t10 to t11), and the rich spike processing (t10 to t11) is immediately executed at the normal rich spike air-fuel ratio AFrs. .
[0072]
In the configuration described above, step S108 of the rich spike setting process (FIG. 2) and the process of calculating the inflow HC concentration thccl of the NOx storage reduction catalyst (FIG. 4) correspond to the process as the poisoning determination means. Steps S110 to S114 of the rich spike setting process (FIG. 2), steps S308, S310, and S316 to S322 of the HC removal completion determination process (FIG. 6) and the fuel injection control process (FIG. 5) become processes as air-fuel ratio control means. Equivalent to.
[0073]
According to the first embodiment described above, the following effects can be obtained.
(I). If it is determined that HC poisoning is likely due to the inflow HC concentration thccl of the NOx occlusion reduction type catalyst ≧ high concentration determination value Dhc (FIG. 2: “YES” in S108), the rich spike processing is performed. Prior to execution of (FIG. 5: S316 to S322), the exhaust air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio (FIG. 5: S310). Since the combustion at the stoichiometric air-fuel ratio is performed before the rich spike processing in this manner, the combustion of the air-fuel mixture is improved, the amount of HC in the exhaust is reduced, and HC, CO, NOx and NOx are supplied to the NOx storage reduction catalyst 22. Unreacted oxygen is supplied in a well-balanced manner. Since the exhaust gas is in the stoichiometric air-fuel ratio state, the function of the NOx storage reduction catalyst 22 as a three-way catalyst is sufficiently operated, and the oxidation-reduction reaction is promoted.
[0074]
In such an exhaust state, the thick HC layer covering the surface of the NOx storage reduction catalyst 22 gradually disappears as oxidation proceeds. Therefore, since the catalytic activity for reducing NOx with the reducing agent can be recovered, if the rich spike processing is performed thereafter, the NOx released from the NOx storage reduction type catalyst 22 due to the rich atmosphere becomes the reducing agent. It is surely reduced and purified by HC and CO. For this reason, HC and CO as reducing agents and NOx released from the NOx storage reduction catalyst 22 in a rich atmosphere are not released in large quantities downstream of the NOx storage reduction catalyst.
[0075]
Note that the rich spike processing is delayed due to the existence of the period in which the exhaust air-fuel ratio is in the stoichiometric air-fuel ratio state. However, during this period, the exhaust air-fuel ratio is in the stoichiometric air-fuel ratio state, and the lean state is not maintained. Therefore, NOx emission does not deteriorate.
[0076]
In this way, it is possible to suppress the deterioration of the exhaust emission caused by the inhibition of the catalytic reaction of the NOx storage reduction catalyst 22 by HC, and to prevent the waste of fuel.
(B). In the situation where it is determined that thccl ≧ Dhc, the HC concentration in the exhaust actually becomes higher than necessary even if the fuel increase necessary for the rich spike processing is executed. As a result, some of the hydrocarbons and CO as the reducing agent are not used for the reduction and purification of the NOx released from the NOx storage reduction catalyst 22, and are discharged downstream of the NOx storage reduction catalyst 22 without purification. , The exhaust emission may be deteriorated. Therefore, when it is determined that thccl ≧ Dhc (FIG. 5: “YES” in S318), the rich degree of the rich spike processing is reduced according to the engine operating state (FIG. 5: S320, S320). S322). This makes it possible to purify exhaust gas by reliably reacting HC or CO as a reducing agent with oxygen of NOx, thereby effectively suppressing deterioration of exhaust emission during rich spike processing and effectively preventing fuel waste. can do.
[0077]
(C). The period during which the HC covering the surface of the NOx storage reduction catalyst 22 is oxidized and disappears by setting the exhaust gas to the stoichiometric air-fuel ratio mainly depends on the amount of unreacted oxygen supplied by the exhaust gas. Therefore, in the HC removal completion determination process (FIG. 6), the end of the period in which the exhaust air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio is determined according to the amount of exhaust gas. As a result, the HC covering the surface of the NOx occlusion reduction type catalyst 22 can be surely eliminated, so that the deterioration of the exhaust emission during the rich spike processing is effectively suppressed and the fuel waste is effectively prevented. be able to.
[0078]
(D). In the present embodiment, a start catalyst 20 composed of a three-way catalyst exists upstream of the NOx storage reduction catalyst 22. Therefore, the amount of HC flowing into the NOx storage reduction catalyst 22 is affected by the degree of HC purification by the start catalyst 20. Therefore, in the inflow HC concentration thccl of the NOx occlusion reduction type catalyst 22 (FIG. 4), the inflow HC concentration thccl is calculated based on the HC purification rate redhc of the start catalyst 20, so that the NOx occlusion reduction type catalyst 22 It becomes possible to accurately determine whether or not there is a risk of poisoning by HC. The HC purification rate redhc reflects the air-fuel ratio AFsc of the exhaust gas flowing into the start catalyst and the bed temperature esctempave of the start catalyst 20.
[0079]
For this reason, it is possible to appropriately determine whether or not to set the exhaust air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, it is possible to reliably suppress the deterioration of the exhaust emission due to the inhibition of the catalytic reaction of the NOx storage reduction catalyst 22 by HC, and to reduce the fuel waste. Can be prevented.
[0080]
[Embodiment 2]
In the present embodiment, the processing of step S113 as shown in FIG. 8 is performed instead of step S112 of FIG. 2, and the HC removal completion determination processing shown in FIG. 9 is executed instead of FIG. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0081]
In step S113, the homogeneous combustion time Tst at the stoichiometric air-fuel ratio is set based on the operating state of the engine 2. The homogeneous combustion time Tst represents a time until HC covering the NOx storage reduction catalyst 22 is completely removed by exhaust gas having a stoichiometric air-fuel ratio. The homogeneous combustion time Tst is set by a map formed to be longer when the engine speed NE is lower and longer when the load factor eklq is lower.
[0082]
The HC removal completion determination process (FIG. 9) will be described. This processing is repeatedly executed in a fixed time cycle. When the process is started, first, it is determined whether or not Fst = "ON" (S500). If Fst = “OFF” (“NO” in S500), “0” is set in the timer counter Tc (S502), and this process is temporarily ended as it is.
[0083]
On the other hand, if Fst is set to “ON” by executing step S110 of the rich spike setting process (FIG. 2) (“YES” in S500), then the timer counter Tc calculates the homogeneous combustion time Tst calculated in step S113. It is determined whether or not the value is smaller (S504). Since Tc <Tst in the initial stage (“YES” in S504), the timer counter Tc is incremented (S506), and this process is temporarily terminated. Thereafter, as long as Tc <Tst (“YES” in S504), only the increment of the timer counter Tc (S506) is repeated, and Fst = “ON”. Therefore, in the fuel injection control process (FIG. 5), the state determined as “YES” in step S308 continues, and the homogeneous combustion state at the stoichiometric air-fuel ratio continues (S310, S312).
[0084]
When Tc ≧ Tst by the increment of the timer counter Tc (S506) (“NO” in S504), Fst is set to “OFF” (S508). Thus, the present process is once ended. In the next control cycle, "NO" is determined in step S500, so "0" is set to the timer counter Tc (S502).
[0085]
After the homogeneous combustion time Tst set in step S113 has elapsed in this way, the stoichiometric air-fuel ratio combustion execution flag Fst switches from “ON” to “OFF”, so that in the fuel injection control process (FIG. 5), step S308 is performed. Is determined to be "NO", and the homogeneous combustion at the stoichiometric air-fuel ratio ends. Then, the rich spike processing (S316 to S322) is performed as described above.
[0086]
In the configuration described above, steps S110, S113, and S114 of the rich spike setting process (FIG. 2), HC removal completion determination process (FIG. 9), and steps S308, S310, and S316 to S322 of the fuel injection control process (FIG. 5) are empty. This corresponds to processing as fuel ratio control means.
[0087]
According to the second embodiment described above, the following effects can be obtained.
(I). The effects (a), (b), and (d) of the first embodiment are obtained.
(B). The period during which the HC covering the surface of the NOx storage reduction catalyst 22 is oxidized and lost by setting the exhaust gas to the stoichiometric air-fuel ratio depends on the amount of unreacted oxygen supplied by the exhaust gas. Varies depending on the operating state of the engine 2. Therefore, by setting the homogeneous combustion time Tst at the stoichiometric air-fuel ratio in accordance with the operating state of the engine 2, HC covering the surface of the NOx storage reduction catalyst 22 can be reliably eliminated. Therefore, it is possible to effectively suppress the deterioration of the exhaust emission during the rich spike processing, and to effectively prevent the waste of fuel.
[0088]
[Other embodiments]
(A). In FIG. 1, a configuration in which the start catalyst 20 and the first oxygen sensor 26 are not provided in the exhaust path 18 may be adopted. In this case, in the inflow HC concentration thccl of the NOx occlusion reduction type catalyst (FIG. 4), the load factor eklq and the engine speed are determined by using the same map Mthcin as that used to calculate the start catalyst inflow HC concentration thcin in step S210. The inflow HC concentration thccl is calculated based on the number NE. Steps S212 to S218 are not executed.
[0089]
With the same effect as above, it is possible to effectively suppress the deterioration of the exhaust emission during the rich spike processing, and effectively prevent the fuel consumption.
(B). In step S314 of the fuel injection control process (FIG. 5), the end of the rich spike process is determined based on the output change of the second oxygen sensor 28. In addition to this, the NOx storage amount eqnoxcnt is always calculated from the exhaust gas component state, and at the timing when eqnoxcnt returns to 0 by the rich spike processing, “NO” is determined in step S314 and the rich spike processing is terminated. Is also good.
[0090]
Further, at the start of the rich spike processing, a time required for reducing the NOx storage amount eqnoxcnt is calculated based on the operating state of the engine 2 and the air-fuel ratio at the time of the rich spike. It may be determined as “NO” in S314 and the rich spike processing may be ended.
[0091]
(C). In the first and second embodiments, the concentration thccl of HC flowing into the NOx storage reduction catalyst 22 is determined and compared with the high concentration determination value Dhc to determine whether to perform combustion at the stoichiometric air-fuel ratio before the rich spike processing. I decided. Instead, the flow rate of HC flowing into the NOx storage reduction catalyst 22 may be determined and compared with a determination value to determine whether or not to perform combustion at the stoichiometric air-fuel ratio before the rich spike processing.
[0092]
(D). In each of the above embodiments, the example is at the time of stratified combustion of the in-cylinder injection type engine. However, lean homogeneous combustion is executed instead of stratified combustion in the port injection type engine which injects fuel to the intake port. Applicable to systems. In addition, the present invention can be applied to a case where a lean homogeneous combustion is performed in a direct injection type engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine and an ECU according to a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart of a rich spike setting process executed by an ECU according to the first embodiment.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a rich NOx reduction rate and an inflow HC concentration in a NOx storage reduction catalyst.
FIG. 4 is a flowchart of a process of calculating the inflow HC concentration thccl of the NOx storage reduction catalyst executed by the ECU according to the first embodiment;
FIG. 5 is a flowchart of a fuel injection control process.
FIG. 6 is a flowchart of a HC removal completion determination process.
FIG. 7 is a timing chart illustrating an example of a process according to the first embodiment;
FIG. 8 is a flowchart of a part of a rich spike setting process according to the second embodiment.
FIG. 9 is a flowchart of HC removal completion determination processing.
[Explanation of symbols]
2 ... Engine, 4 ... ECU, 6 ... Fuel injection valve, 8 ... Spark plug, 10 ... Intake path, 12 ... Throttle valve, 14 ... Throttle opening sensor, 16 ... Intake air amount sensor, 18 ... Exhaust path, 20 ... Start catalyst, 22 NOx storage reduction catalyst, 24 air-fuel ratio sensor, 26 first oxygen sensor, 28 second oxygen sensor, 30 accelerator pedal, 32 accelerator opening sensor, 34 engine speed sensor , 36 ... Cooling water temperature sensor.

Claims

排気空燃比がリーンの時に排気中のＮＯｘを吸蔵するとともに排気空燃比がリッチの時に吸蔵されていたＮＯｘを還元するＮＯｘ吸蔵還元型触媒を内燃機関の排気通路に備え、排気空燃比を一時的にリッチにするリッチスパイク処理により前記ＮＯｘの還元を実行する内燃機関の排気浄化装置であって、
排気空燃比がリーンの時に前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が炭化水素による被毒のおそれがあるか否かを判定する被毒判定手段と、
前記リッチスパイク処理の実行開始時に前記被毒判定手段にて被毒のおそれがあると判定されている場合には、予め排気空燃比を一時的に理論空燃比とした後に前記リッチスパイク処理を実行する空燃比制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。When the exhaust air-fuel ratio is lean, NOx in the exhaust gas is stored, and when the exhaust air-fuel ratio is rich, a NOx storage-reduction catalyst that reduces the stored NOx is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine to temporarily reduce the exhaust air-fuel ratio. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine that executes the reduction of NOx by a rich spike process that makes the exhaust gas rich.
Poisoning determining means for determining whether or not the NOx storage reduction catalyst may be poisoned by hydrocarbons when the exhaust air-fuel ratio is lean;
If it is determined at the start of execution of the rich spike processing that there is a risk of poisoning by the poisoning determination means, the exhaust air / fuel ratio is temporarily set to a stoichiometric air / fuel ratio before the rich spike processing is performed. Air-fuel ratio control means,
An exhaust gas purification device for an internal combustion engine, comprising:

請求項１において、前記被毒判定手段は、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒に流入する排気の炭化水素濃度を求めて、排気空燃比がリーンの時に前記炭化水素濃度が高濃度判定値以上の場合に、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が炭化水素による被毒のおそれがあると判定することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。2. The poison determination unit according to claim 1, wherein the poison determination unit obtains a hydrocarbon concentration of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst, and determines the hydrocarbon concentration when the exhaust air-fuel ratio is lean and the hydrocarbon concentration is equal to or higher than a high concentration determination value. An exhaust purification device for an internal combustion engine, which determines that the NOx storage reduction catalyst may be poisoned by hydrocarbons.

請求項２において、前記被毒判定手段にて高濃度判定値以上の炭化水素濃度であると判定されている場合に、前記空燃比制御手段は、前記リッチスパイク処理におけるリッチ度合を低くすることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。3. The air-fuel ratio control unit according to claim 2, wherein, when the poisoning determination unit determines that the hydrocarbon concentration is equal to or higher than the high concentration determination value, the air-fuel ratio control unit reduces the rich degree in the rich spike processing. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine.

請求項３において、前記空燃比制御手段は、前記リッチスパイク処理におけるリッチ度合の低下は、内燃機関の運転状態に応じて設定することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。4. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the air-fuel ratio control means sets the reduction of the rich degree in the rich spike processing according to an operating state of the internal combustion engine.

請求項１〜４のいずれかにおいて、前記空燃比制御手段は、予め行う排気空燃比を理論空燃比とする期間の終了を、排気のガス量に応じて判断することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。5. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the air-fuel ratio control unit determines an end of a period in which the exhaust air-fuel ratio is set in advance to a stoichiometric air-fuel ratio in accordance with an exhaust gas amount. Exhaust gas purification device.

請求項１〜４のいずれかにおいて、前記空燃比制御手段は、予め行う排気空燃比を理論空燃比とする期間は、内燃機関の運転状態に応じて設定することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。The exhaust gas of an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the air-fuel ratio control means sets a period in which the exhaust air-fuel ratio is set in advance to a stoichiometric air-fuel ratio in accordance with an operation state of the internal combustion engine. Purification device.

請求項１〜６のいずれかにおいて、前記排気通路において前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の上流側には三元触媒を備えるとともに、前記被毒判定手段は、前記三元触媒の炭化水素浄化率に関する情報に基づいて、排気空燃比がリーンの時に前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒が炭化水素による被毒のおそれがあるか否かを判定することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。The exhaust gas passage according to any one of claims 1 to 6, further comprising a three-way catalyst upstream of the NOx storage reduction catalyst in the exhaust passage, wherein the poisoning determining means includes information on a hydrocarbon purification rate of the three-way catalyst. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine, which determines whether or not the NOx storage-reduction catalyst may be poisoned by hydrocarbons when the exhaust air-fuel ratio is lean based on the following equation:

請求項７において、前記三元触媒の炭化水素浄化率に関する情報とは、前記三元触媒に流入する排気の空燃比であることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 7, wherein the information on the hydrocarbon purification rate of the three-way catalyst is an air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the three-way catalyst.

請求項７において、前記三元触媒の炭化水素浄化率に関する情報とは、前記三元触媒の床温であることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 7, wherein the information on the hydrocarbon purification rate of the three-way catalyst is a bed temperature of the three-way catalyst.