JP2008128101A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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Kuniaki Niimi
国明 新美
Tomihisa Oda
富久 小田
Takanobu Ueda
貴宣 植田
Kenichi Tsujimoto
健一 辻本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To secure NOx absorption capacity of NOx absorbent irrespective of oxygen concentration in atmospheric air or altitude while preventing breakage of NOx absorbent. <P>SOLUTION: NOx storage reduction catalysts 26, 27 are arranged in an engine exhaust gas passage. A pair of exhaust branch pipes 22a, 22b branching off of an exhaust pipe 21 and merging after extending mutually in parallel are formed and a SOx trap catalyst 33 for temporally capturing SOx contained in exhaust gas is arranged in the first exhaust branch pipe 22a. Quantities of exhaust gas flowing through the first exhaust branch pipe and the second exhaust branch pipe are controlled by a first flow rate control valve 38a and a second flow rate control valve 38b. Atmospheric pressure representing oxygen concentration in atmospheric air is detected. Almost whole quantity of exhaust gas is made to bypass a SOx trap catalyst and flow in an NOx storage reduction catalyst when the atmospheric pressure is higher than a predetermined set pressure, and almost whole quantity of exhaust gas is made to flow in the NOx storage reduction catalyst after passing through the SOx trap catalyst when the atmospheric pressure is lower than the predetermined set pressure. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.

流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中のNOxを吸蔵し、流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸蔵しているNOxを放出するNOx吸蔵還元触媒を機関排気通路内に配置すると共にNOx吸蔵還元触媒上流の機関排気通路内に燃料添加装置を配置し、NOx吸蔵還元触媒からNOxを放出させるべきときには燃料添加装置から燃料を添加してNOx吸蔵還元触媒内に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチになるようにした内燃機関が公知である。この内燃機関ではリーン空燃比のもとで燃焼が行われているときに発生するNOxがNOx吸蔵還元触媒に吸蔵される。一方、NOx吸蔵還元触媒のNOx吸蔵能力が飽和に近づくと排気ガスの空燃比が一時的にリッチにされ、排気ガス中の酸素濃度が低下され、それによってNOx吸蔵還元触媒からNOxが放出され還元される。   An NOx occlusion reduction catalyst that stores NOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and releases the stored NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich is disposed in the engine exhaust passage. In addition, a fuel addition device is arranged in the engine exhaust passage upstream of the NOx storage reduction catalyst, and when NOx should be released from the NOx storage reduction catalyst, fuel is added from the fuel addition device and flows into the NOx storage reduction catalyst. An internal combustion engine in which the air-fuel ratio of the engine is temporarily rich is known. In this internal combustion engine, NOx generated when combustion is performed under a lean air-fuel ratio is stored in the NOx storage reduction catalyst. On the other hand, when the NOx occlusion capacity of the NOx occlusion reduction catalyst approaches saturation, the air-fuel ratio of the exhaust gas is temporarily made rich, and the oxygen concentration in the exhaust gas is lowered, whereby NOx is released from the NOx occlusion reduction catalyst and reduced. Is done.

ところで燃料及び潤滑油内にはイオウが含まれており、したがって排気ガス中にはSOxが含まれている。このSOxはNOxと共にNOx吸蔵還元触媒に吸蔵される。ところがこのSOxは排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけではNOx吸蔵触媒から放出されず、したがってNOx吸蔵還元触媒に吸蔵されているSOxの量が次第に増大していく。その結果吸蔵しうるNOx量が次第に減少してしまう。一方、NOx吸蔵還元触媒を例えば600℃のSOx放出温度以上まで昇温し維持しながらNOx吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすると、NOx吸蔵還元触媒からSOxが放出される。   By the way, sulfur is contained in the fuel and the lubricating oil, and therefore SOx is contained in the exhaust gas. This SOx is stored in the NOx storage reduction catalyst together with NOx. However, this SOx is not released from the NOx occlusion catalyst simply by making the air-fuel ratio of the exhaust gas rich, so the amount of SOx occluded in the NOx occlusion reduction catalyst gradually increases. As a result, the amount of NOx that can be stored gradually decreases. On the other hand, if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx occlusion reduction catalyst is made rich while raising the temperature of the NOx occlusion reduction catalyst to, for example, the SOx release temperature of 600 ° C. or higher, SOx is released from the NOx occlusion reduction catalyst.

そこで、NOx吸蔵還元触媒内に吸蔵されたSOx量が許容値を越えたときには、NOx吸蔵還元触媒をSOx放出温度以上まで昇温し維持しながらNOx吸蔵還元触媒に流入する排気ガスの空燃比をリッチにしてNOx吸蔵還元触媒からSOxを放出させるようにした内燃機関が公知である(特許文献1参照)。このようにNOx吸蔵還元触媒からSOxが放出されるとNOx吸蔵還元触媒のNOx吸蔵容量が増大される。   Therefore, when the amount of SOx stored in the NOx storage reduction catalyst exceeds the allowable value, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst is increased while maintaining the NOx storage reduction catalyst at a temperature higher than the SOx release temperature. An internal combustion engine that is rich and releases SOx from a NOx storage reduction catalyst is known (see Patent Document 1). Thus, when SOx is released from the NOx storage reduction catalyst, the NOx storage capacity of the NOx storage reduction catalyst is increased.

特開2003−155925号公報JP 2003-155925 A

ところで、標高ないし高度が高くなると大気中の酸素密度が低くなる。このため、車両が標高の高い高地を走行する場合には標高の低い平地を走行する場合に比べて、燃焼が不安定になるおそれがある。この場合、排気ガス再循環ガス量を減量補正すれば燃焼安定性を確保することができる。   By the way, as the altitude or altitude increases, the oxygen density in the atmosphere decreases. For this reason, when the vehicle travels on a high altitude with a high altitude, combustion may become unstable as compared with a case where the vehicle travels on a flat altitude with a low altitude. In this case, if the exhaust gas recirculation gas amount is corrected to decrease, combustion stability can be ensured.

ところが、再循環排気ガス量が減量補正されると減量補正されない場合に比べて、NOx吸蔵還元触媒内に流入する排気ガスの空燃比がより大きくすなわちリーンになるので、このときNOx吸蔵還元触媒内に流入する排気ガスの空燃比をリッチに切り換えるために添加燃料量を増量補正する必要がある。また、再循環排気ガス量が減量補正されると減量補正されない場合に比べて排気ガスの温度が低下するので、このときNOx吸蔵還元触媒をSOx放出温度以上まで昇温するために添加燃料量を増量補正する必要がある。すなわち、車両が高地を走行している場合にNOx吸蔵還元触媒からSOxを放出させるためにはNOx吸蔵還元触媒に多量の添加燃料を供給する必要があるのである。しかしながら、このような多量の添加燃料が大きなリーン空燃比のもとでNOx吸蔵還元触媒に供給されると、この多量の添加燃料がNOx吸蔵還元触媒で一気に酸化ないし燃焼してNOx吸蔵還元触媒が過熱され、その結果NOx吸蔵還元触媒が溶損するおそれがある。   However, when the amount of recirculated exhaust gas is corrected to be reduced, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx storage reduction catalyst becomes larger, that is, leaner than when the reduction correction is not performed. In order to switch the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas richly, it is necessary to correct the increase in the amount of added fuel. In addition, when the recirculated exhaust gas amount is corrected to be reduced, the exhaust gas temperature is decreased as compared with the case where the reduced amount is not corrected. At this time, the amount of added fuel is increased in order to raise the NOx storage reduction catalyst to the SOx release temperature or higher. It is necessary to correct the increase. That is, in order to release SOx from the NOx storage reduction catalyst when the vehicle is traveling on a high altitude, it is necessary to supply a large amount of added fuel to the NOx storage reduction catalyst. However, when such a large amount of added fuel is supplied to the NOx storage reduction catalyst under a large lean air-fuel ratio, the large amount of the added fuel is oxidized or burned at once by the NOx storage reduction catalyst, so that the NOx storage reduction catalyst becomes As a result, the NOx occlusion reduction catalyst may be melted.

なお、上述の特許文献1は機関高負荷運転時にSOx放出作用を行うとNOx吸蔵還元触媒が過熱されるおそれがあることを開示するに過ぎず、車両が高地を走行する場合については何ら考慮していない。   The above-mentioned Patent Document 1 merely discloses that the NOx occlusion reduction catalyst may be overheated if the SOx releasing action is performed during engine high load operation, and no consideration is given to the case where the vehicle travels on high altitude. Not.

本発明によれば、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中のNOxを吸収し、流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸収しているNOxを放出するNOx吸収剤を機関排気通路内に配置した内燃機関において、NOx吸収剤から吸収されたSOxを放出させる手段を具備し、大気中の酸素密度を検出し、大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも低いときにはNOx吸収剤からのSOx放出作用を禁止するようにしている。   According to the present invention, the NOx absorbent that absorbs NOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and releases the absorbed NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich is provided in the engine. The internal combustion engine disposed in the exhaust passage includes means for releasing SOx absorbed from the NOx absorbent, detects the oxygen density in the atmosphere, and the oxygen density in the atmosphere is lower than a predetermined set density Sometimes the SOx releasing action from the NOx absorbent is prohibited.

また、本発明によれば、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中のNOxを吸収し、流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸収しているNOxを放出するNOx吸収剤を機関排気通路内に配置した内燃機関において、NOx吸収剤上流の排気通路を分岐して互いに並列的に延びた後にNOx吸収剤上流で合流する一対の排気分岐通路を形成すると共に、排気ガス中に含まれるSOxを一時的に捕獲するためのSOxトラップ触媒を一方の排気分岐通路内に配置し、一方の排気分岐通路内及び他方の排気分岐通路内を流通する排気ガス量をそれぞれ制御する手段を具備し、大気中の酸素密度を検出し、大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも低いときには排気ガスのほぼ全量が一方の排気分岐通路内を流通するようにしている。   Further, according to the present invention, the NOx absorbent that absorbs NOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and releases the absorbed NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich. In the engine exhaust passage, the exhaust passage upstream of the NOx absorbent is branched to extend in parallel with each other, and then a pair of exhaust branch passages that merge upstream of the NOx absorbent are formed. An SOx trap catalyst for temporarily capturing SOx contained in the exhaust gas is disposed in one exhaust branch passage, and each controls the amount of exhaust gas flowing through one exhaust branch passage and the other exhaust branch passage And detecting the oxygen density in the atmosphere, and when the oxygen density in the atmosphere is lower than a preset density, almost the entire amount of exhaust gas passes through one of the exhaust branch passages. So that passing.

また、本発明によれば、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中のNOxを吸収し、流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸収しているNOxを放出するNOx吸収剤を機関排気通路内に配置した内燃機関において、NOx吸収剤上流の排気通路を分岐して互いに並列的に延びた後にNOx吸収剤上流で合流する一対の排気分岐通路を形成すると共に、排気ガス中に含まれるSOxを一時的に捕獲するためのSOxトラップ触媒を一方の排気分岐通路内に配置し、一方の排気分岐通路内及び他方の排気分岐通路内を流通する排気ガス量をそれぞれ制御する手段を具備し、大気中の酸素密度を検出し、該大気中の酸素密度が低いときには該大気中の酸素密度が高いときに比べて一方の排気分岐通路内を流通する排気ガス量が他方の排気分岐通路内を流通する排気ガス量よりも多くなるようにしている。   Further, according to the present invention, the NOx absorbent that absorbs NOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and releases the absorbed NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich. In the engine exhaust passage, the exhaust passage upstream of the NOx absorbent is branched to extend in parallel with each other, and then a pair of exhaust branch passages that merge upstream of the NOx absorbent are formed. An SOx trap catalyst for temporarily capturing SOx contained in the exhaust gas is disposed in one exhaust branch passage, and each controls the amount of exhaust gas flowing through one exhaust branch passage and the other exhaust branch passage Exhaust gas that detects the oxygen density in the atmosphere and circulates in one exhaust branch passage when the oxygen density in the atmosphere is low compared to when the oxygen density in the atmosphere is high There has been such that more than the exhaust gas amount that flows through the other exhaust branch passage.

NOx吸収剤が破損するのを阻止しつつ大気中の酸素密度ないし標高にかかわらずNOx吸収剤のNOx吸収容量を確保することができる。   The NOx absorption capacity of the NOx absorbent can be ensured regardless of the oxygen density or altitude in the atmosphere while preventing the NOx absorbent from being damaged.

図1は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。しかしながら本発明を火花点火式内燃機関に適用することもできる。   FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a compression ignition type internal combustion engine. However, the present invention can also be applied to a spark ignition type internal combustion engine.

図1を参照すると、1は機関本体、2は各気筒の燃焼室、3は各燃焼室2内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、4は吸気マニホルド、5は排気マニホルドをそれぞれ示す。吸気マニホルド4は吸気ダクト6を介して排気ターボチャージャ7のコンプレッサ7aの出口に連結され、コンプレッサ7aの入口はエアフローメータ8を介してエアクリーナ9に連結される。吸気ダクト6内には電気制御式スロットル弁10が配置され、更に吸気ダクト6周りには吸気ダクト6内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置11が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置11内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。一方、排気マニホルド5は排気ターボチャージャ7の排気タービン7bの入口に連結され、排気タービン7bの出口は排気後処理装置20に連結される。   Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a combustion chamber of each cylinder, 3 is an electronically controlled fuel injection valve for injecting fuel into each combustion chamber 2, 4 is an intake manifold, and 5 is an exhaust manifold. Respectively. The intake manifold 4 is connected to the outlet of the compressor 7 a of the exhaust turbocharger 7 via the intake duct 6, and the inlet of the compressor 7 a is connected to the air cleaner 9 via the air flow meter 8. An electrically controlled throttle valve 10 is arranged in the intake duct 6, and a cooling device 11 for cooling intake air flowing in the intake duct 6 is arranged around the intake duct 6. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 11, and the intake air is cooled by the engine cooling water. On the other hand, the exhaust manifold 5 is connected to the inlet of the exhaust turbine 7 b of the exhaust turbocharger 7, and the outlet of the exhaust turbine 7 b is connected to the exhaust aftertreatment device 20.

排気マニホルド5と吸気マニホルド4とは排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路12を介して互いに連結され、EGR通路12内には電気制御式EGR制御弁13が配置される。また、EGR通路12周りにはEGR通路12内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置14が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が冷却装置14内に導かれ、機関冷却水によってEGRガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁3は燃料供給管15を介してコモンレール16に連結される。このコモンレール16内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ17から燃料が供給され、コモンレール16内に供給された燃料は各燃料供給管15を介して燃料噴射弁3に供給される。   The exhaust manifold 5 and the intake manifold 4 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 12, and an electrically controlled EGR control valve 13 is disposed in the EGR passage 12. A cooling device 14 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 12 is disposed around the EGR passage 12. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 14, and the EGR gas is cooled by the engine cooling water. On the other hand, each fuel injection valve 3 is connected to a common rail 16 through a fuel supply pipe 15. Fuel is supplied into the common rail 16 from an electronically controlled fuel pump 17 with variable discharge amount, and the fuel supplied into the common rail 16 is supplied to the fuel injection valve 3 through each fuel supply pipe 15.

排気後処理装置20は排気タービン7bの出口に連結された排気管21を具備し、この排気管21は互いに並列的に延びる第1の排気分岐管22a及び第2の排気分岐管22bを介して排気管23に連結される。排気管23は触媒コンバータ24を介して排気管25に連結される。触媒コンバータ24内には第1のNOx吸蔵還元触媒26及び第2のNOx吸蔵還元触媒27が直列配置される。また、排気管23には燃料添加弁28が取り付けられる。この燃料添加弁28にはコモンレール16から燃料が供給され、燃料添加弁28から排気管23内に燃料が添加される。本発明による実施例ではこの燃料は軽油からなる。更に、第1のNOx吸蔵還元触媒26と第2のNOx吸蔵還元触媒27間の触媒コンバータ24には第1のNOx吸蔵還元触媒26から流出した排気ガスの温度を検出するための温度センサ29が取り付けられ、排気管25には第2のNOx吸蔵還元触媒27から流出した排気ガスの温度及び空燃比をそれぞれ検出するための温度センサ30及び空燃比センサ31が取り付けられる。温度センサ29で検出される排気ガスの温度は第1のNOx吸蔵還元触媒26の温度を表しており、温度センサ30で検出される排気ガスの温度は第2のNOx吸蔵還元触媒27の温度を表している。   The exhaust aftertreatment device 20 includes an exhaust pipe 21 connected to an outlet of the exhaust turbine 7b. The exhaust pipe 21 is connected to a first exhaust branch pipe 22a and a second exhaust branch pipe 22b that extend in parallel with each other. Connected to the exhaust pipe 23. The exhaust pipe 23 is connected to the exhaust pipe 25 via the catalytic converter 24. In the catalytic converter 24, a first NOx storage reduction catalyst 26 and a second NOx storage reduction catalyst 27 are arranged in series. A fuel addition valve 28 is attached to the exhaust pipe 23. Fuel is supplied to the fuel addition valve 28 from the common rail 16, and fuel is added from the fuel addition valve 28 into the exhaust pipe 23. In an embodiment according to the invention, this fuel consists of light oil. Furthermore, a temperature sensor 29 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing out from the first NOx storage reduction catalyst 26 is provided in the catalytic converter 24 between the first NOx storage reduction catalyst 26 and the second NOx storage reduction catalyst 27. A temperature sensor 30 and an air-fuel ratio sensor 31 for detecting the temperature and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the second NOx storage reduction catalyst 27 are attached to the exhaust pipe 25, respectively. The temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor 29 represents the temperature of the first NOx storage reduction catalyst 26, and the temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor 30 represents the temperature of the second NOx storage reduction catalyst 27. Represents.

第1の排気分岐管22a内には触媒コンバータ32が配置され、この触媒コンバータ32内にはSOxトラップ触媒33が収容されている。これに対し、第2の排気分岐管22b内にはSOxトラップ触媒は配置されない。SOxトラップ触媒33下流の第1の排気分岐管22a内にはSOxトラップ触媒33から流出した排気ガスの温度及び空燃比をそれぞれ検出するための温度センサ34及び空燃比センサ35が取り付けられる。温度センサ34で検出される排気ガスの温度はSOxトラップ触媒33の温度を表している。一方、SOxトラップ触媒33上流の第1の排気分岐通路22aには燃料添加弁36が取り付けられる。この燃料添加弁36にはコモンレール16から燃料が供給され、燃料添加弁36から第1の排気分岐通路22a内に燃料が添加される。第1の排気分岐管22a内及び第2の排気分岐管22b内には更に、それぞれ対応する駆動装置37a,37bによって駆動される第1の流量制御弁38a及び第2の流量制御弁38bがそれぞれ配置される。   A catalytic converter 32 is disposed in the first exhaust branch pipe 22a, and an SOx trap catalyst 33 is accommodated in the catalytic converter 32. On the other hand, no SOx trap catalyst is disposed in the second exhaust branch pipe 22b. A temperature sensor 34 and an air-fuel ratio sensor 35 for detecting the temperature and air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the SOx trap catalyst 33 are mounted in the first exhaust branch pipe 22a downstream of the SOx trap catalyst 33, respectively. The temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor 34 represents the temperature of the SOx trap catalyst 33. On the other hand, a fuel addition valve 36 is attached to the first exhaust branch passage 22 a upstream of the SOx trap catalyst 33. Fuel is supplied from the common rail 16 to the fuel addition valve 36, and fuel is added from the fuel addition valve 36 into the first exhaust branch passage 22a. In the first exhaust branch pipe 22a and the second exhaust branch pipe 22b, there are further provided a first flow control valve 38a and a second flow control valve 38b respectively driven by corresponding driving devices 37a and 37b. Be placed.

本発明による実施例では更に、大気中又は吸入空気中の酸素密度(大気単位体積当りに含まれる酸素分子個数)を検出するための酸素密度センサが設けられる。大気中の酸素密度は大気圧によって代表されるので、本発明による実施例では酸素密度センサを大気圧センサ39から構成している。なお、大気中の酸素密度は車両が位置する場所の高度ないし標高によっても代表されるので、酸素密度センサを高度計から構成し、車両が位置する場所の高度を検出するようにしてもよい。あるいは、車両が位置する場所の高度をナビゲーションシステムの地図情報に基づいて求めるようにすることもできる。   The embodiment according to the present invention further includes an oxygen density sensor for detecting the oxygen density (the number of oxygen molecules contained per unit air volume) in the atmosphere or in the intake air. Since the oxygen density in the atmosphere is represented by the atmospheric pressure, the oxygen density sensor is constituted by the atmospheric pressure sensor 39 in the embodiment according to the present invention. Note that the oxygen density in the atmosphere is also represented by the altitude or altitude of the place where the vehicle is located. Therefore, the oxygen density sensor may be composed of an altimeter to detect the altitude of the place where the vehicle is located. Alternatively, the altitude of the place where the vehicle is located can be obtained based on the map information of the navigation system.

電子制御ユニット40はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス41によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ランダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッサ)44、入力ポート45及び出力ポート46を具備する。エアフローメータ8、温度センサ29,30,34、及び空燃比センサ31,35の出力信号はそれぞれ対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。また、アクセルペダル49には要求トルクTQを表すアクセルペダル49の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ50が接続され、負荷センサ50の出力電圧は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。更に入力ポート45にはクランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ51が接続される。CPU44ではクランク角センサ51からの出力パルスに基づいて機関回転数Neが算出される。一方、出力ポート46は対応する駆動回路48を介して燃料噴射弁3、スロットル弁10駆動装置、EGR制御弁13、燃料ポンプ17、燃料添加弁28,36、及び流量制御弁駆動装置37a,37bに接続される。   The electronic control unit 40 is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 41. A ROM (read only memory) 42, a RAM (random access memory) 43, a CPU (microprocessor) 44, an input port 45 and an output port 46 are connected. It comprises. The output signals of the air flow meter 8, the temperature sensors 29, 30, 34 and the air-fuel ratio sensors 31, 35 are input to the input port 45 via the corresponding AD converters 47. The accelerator pedal 49 is connected to a load sensor 50 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 49 representing the required torque TQ. The output voltage of the load sensor 50 is input via a corresponding AD converter 47. Input to port 45. Further, a crank angle sensor 51 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, 15 ° is connected to the input port 45. The CPU 44 calculates the engine speed Ne based on the output pulse from the crank angle sensor 51. On the other hand, the output port 46 is connected to the fuel injection valve 3, the throttle valve 10 drive device, the EGR control valve 13, the fuel pump 17, the fuel addition valves 28 and 36, and the flow rate control valve drive devices 37a and 37b via corresponding drive circuits 48. Connected to.

EGR制御弁13の制御について簡単に説明しておく。本発明による実施例では基本開度DEGRBを補正係数KPaでもって補正することにより目標開度DEGRTが算出され(DEGRT=DEGRB・KPa)、EGR制御弁13の実際の開度がこの目標開度DEGRTに一致するようにEGR制御弁13が制御される。ここで、基本開度DEGRBは、大気圧Paが基準大気圧PaSのときに実際のEGRガス量を目標EGRガス量に一致させしたがって燃焼室2内に実際に送り込まれる酸素量を目標酸素量に一致させるのに必要なEGR制御弁13の開度である。基本開度DEGRBは機関運転状態例えば機関回転数Ne及び要求トルクTQに基づき定められており、例えば図2(A)に示されるマップの形であらかじめROM42内に記憶されている。ところで上述したように大気中の酸素密度は高度又は大気圧に応じて変動し、したがって燃焼室2内に送り込まれる酸素量も高度に応じて変動する。そこで本発明による実施例では、大気圧Paに応じて定まる補正係数KPaでもって基本開度DEGRBを補正するようにしている。この補正係数KPaは図2(B)に示されるように基準大気圧PaSに対する大気圧Paの比Pa/PaSが1.0のときに1.0となり、比Pa/PaSが1.0よりも小さくなると1.0よりも小さくなる。したがって、大気圧Paが基準大気圧PaSよりも低くなるとEGRガス量が減量補正され、大気圧Paが基準大気圧PaSよりも高くなるとEGRガス量が増量補正されることとなる。ここで、基準大気圧PaSは例えば約101パスカル(1気圧)に設定することができる。   The control of the EGR control valve 13 will be briefly described. In the embodiment according to the present invention, the target opening degree DEGRT is calculated by correcting the basic opening degree DEGRB with the correction coefficient KPa (DEGRT = DEGRB · KPa), and the actual opening degree of the EGR control valve 13 is the target opening degree DEGRT. The EGR control valve 13 is controlled so as to coincide with. Here, the basic opening degree DEGRB is such that when the atmospheric pressure Pa is the reference atmospheric pressure PaS, the actual EGR gas amount matches the target EGR gas amount, so that the oxygen amount actually fed into the combustion chamber 2 is the target oxygen amount. This is the opening degree of the EGR control valve 13 necessary for matching. The basic opening DEGRB is determined based on the engine operating state, for example, the engine speed Ne and the required torque TQ, and is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map shown in FIG. As described above, the oxygen density in the atmosphere varies according to altitude or atmospheric pressure, and therefore the amount of oxygen fed into the combustion chamber 2 also varies according to altitude. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the basic opening degree DEGRB is corrected with the correction coefficient KPa determined according to the atmospheric pressure Pa. As shown in FIG. 2B, the correction coefficient KPa is 1.0 when the ratio Pa / PaS of the atmospheric pressure Pa to the reference atmospheric pressure PaS is 1.0, and the ratio Pa / PaS is less than 1.0. When it becomes smaller, it becomes smaller than 1.0. Therefore, when the atmospheric pressure Pa becomes lower than the reference atmospheric pressure PaS, the EGR gas amount is corrected to decrease, and when the atmospheric pressure Pa becomes higher than the reference atmospheric pressure PaS, the EGR gas amount is corrected to increase. Here, the reference atmospheric pressure PaS can be set to about 101 Pascals (1 atm), for example.

第1の流量制御弁38a及び第2の流量制御弁38bは第1の排気分岐管22a及び第2の排気分岐管22b内をそれぞれ流通する排気ガス量を制御するためのものである。機関から排出された排気ガス全量に対する第1の排気分岐管22a内を流通する排気ガス量の割合を流量比RQEX1と称すると、本発明による実施例では図3に示されるように大気圧Paがあらかじめ定められた設定圧PaXよりも高くしたがって大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも高いときには流量比RQEX1がほぼゼロになるように第1の流量制御弁38aの開度及び第2の流量制御弁38bの開度が制御され、これに対し大気圧Paが設定圧PaXよりも低くしたがって大気中の酸素密度が設定密度よりも低いときには流量比RQEX1がほぼ1になるように第1の流量制御弁38aの開度及び第2の流量制御弁38bの開度が制御される。   The first flow control valve 38a and the second flow control valve 38b are for controlling the amount of exhaust gas flowing through the first exhaust branch pipe 22a and the second exhaust branch pipe 22b, respectively. When the ratio of the amount of exhaust gas flowing through the first exhaust branch pipe 22a to the total amount of exhaust gas discharged from the engine is referred to as a flow rate ratio RQEX1, in the embodiment according to the present invention, as shown in FIG. When the oxygen pressure in the atmosphere is higher than the predetermined set pressure PaX and therefore higher than the predetermined set density, the opening degree and the second flow rate of the first flow control valve 38a are set so that the flow rate ratio RQEX1 becomes substantially zero. When the atmospheric pressure Pa is lower than the set pressure PaX, and therefore the oxygen density in the atmosphere is lower than the set density, the first flow rate ratio RQEX1 is set to approximately 1. The opening of the second flow control valve 38a and the opening of the second flow control valve 38b are controlled.

すなわち、例えば車両が平地に位置するときのように大気圧Paが設定圧PaXよりも高いときには、図1に実線で示されるように第1の排気制御弁37aが閉弁され第2の排気制御弁37bが開弁される。その結果、機関から排出された排気ガスのほぼ全量が第2の排気分岐管22b内を流通しすなわちSOxトラップ触媒33内を迂回し、次いで第1のNOx吸蔵還元触媒26内及び第2のNOx吸蔵還元触媒27内に流入する。これに対し、車両が高地に位置するときのように大気圧Paが設定圧PaXよりも低いときには、図1に破線で示されるように第1の排気制御弁37aが開弁され第2の排気制御弁37bが閉弁される。その結果、機関から排出された排気ガスのほぼ全量が第1の排気分岐管22a内を流通しすなわちSOxトラップ触媒33内を通過し、次いで第1のNOx吸蔵還元触媒26内及び第2のNOx吸蔵還元触媒27内に流入する。   That is, for example, when the atmospheric pressure Pa is higher than the set pressure PaX as when the vehicle is located on a flat ground, the first exhaust control valve 37a is closed and the second exhaust control is performed as shown by the solid line in FIG. The valve 37b is opened. As a result, almost the entire amount of exhaust gas discharged from the engine flows through the second exhaust branch pipe 22b, that is, bypasses the SOx trap catalyst 33, and then the first NOx storage reduction catalyst 26 and the second NOx. It flows into the storage reduction catalyst 27. On the other hand, when the atmospheric pressure Pa is lower than the set pressure PaX as in the case where the vehicle is located at a high altitude, the first exhaust control valve 37a is opened and the second exhaust is performed as shown by the broken line in FIG. The control valve 37b is closed. As a result, almost the entire amount of exhaust gas discharged from the engine flows through the first exhaust branch pipe 22a, that is, passes through the SOx trap catalyst 33, and then in the first NOx storage reduction catalyst 26 and the second NOx. It flows into the storage reduction catalyst 27.

また、第2の流量制御弁38bを開弁しつつ第1の流量制御弁38aを全開と全閉間の中間開度にすると、流量比RQEX1をゼロと1の中間値にすることができる。この場合、排気ガスの一部が第1の排気分岐管22a内を流通してSOxトラップ触媒33内を通過し、残りの排気ガスが第2の排気分岐管22b内を流通してSOxトラップ触媒33を迂回する。   Further, when the first flow rate control valve 38a is set to an intermediate opening degree between fully open and fully closed while the second flow rate control valve 38b is opened, the flow rate ratio RQEX1 can be set to an intermediate value between zero and one. In this case, a part of the exhaust gas flows through the first exhaust branch pipe 22a and passes through the SOx trap catalyst 33, and the remaining exhaust gas flows through the second exhaust branch pipe 22b to pass through the SOx trap catalyst. Detour 33.

本発明による実施例では第1のNOx吸蔵還元触媒26は例えば図4に示されるようなハニカム構造をなすモノリス触媒60に担持されており、このモノリス触媒60は薄肉の隔壁61により互いに分離されてモノリス触媒60の軸線方向にまっすぐに延びる複数個の排気ガス流通路62を具備する。各隔壁61の両側表面上には例えばアルミナからなる触媒担体が担持されており、図5はこの触媒担体63の表面部分の断面を図解的に示している。図5に示されるようにこの触媒担体63の表面上には貴金属触媒64が分散して担持されており、触媒担体63の表面上には更にNOx吸収剤65の層が形成されている。   In the embodiment according to the present invention, the first NOx storage reduction catalyst 26 is supported on a monolith catalyst 60 having a honeycomb structure as shown in FIG. 4, for example, and the monolith catalyst 60 is separated from each other by a thin partition wall 61. A plurality of exhaust gas flow passages 62 extending straight in the axial direction of the monolith catalyst 60 are provided. A catalyst carrier made of alumina, for example, is supported on both surfaces of each partition wall 61, and FIG. 5 schematically shows a cross section of the surface portion of the catalyst carrier 63. As shown in FIG. 5, a noble metal catalyst 64 is dispersed and supported on the surface of the catalyst carrier 63, and a layer of NOx absorbent 65 is further formed on the surface of the catalyst carrier 63.

一方、第2のNOx吸蔵還元触媒27例えばパティキュレートフィルタに担持される。図6(A)及び(B)はパティキュレートフィルタ70の構造を示している。なお、図6(A)はパティキュレートフィルタ70の正面図を示しており、図6(B)はパティキュレートフィルタ70の側面断面図を示している。図6(A)及び(B)に示されるようにパティキュレートフィルタ70はハニカム構造をなしており、互いに平行をなして延びる複数個の排気流通路71,72を具備する。これら排気流通路は下流端が栓73により閉塞された排気ガス流入通路71と、上流端が栓74により閉塞された排気ガス流出通路72とにより構成される。なお、図6(A)においてハッチングを付した部分は栓74を示している。したがって排気ガス流入通路71及び排気ガス流出通路72は薄肉の隔壁75を介して交互に配置される。云い換えると排気ガス流入通路71及び排気ガス流出通路72は各排気ガス流入通路71が4つの排気ガス流出通路72によって包囲され、各排気ガス流出通路72が4つの排気ガス流入通路71によって包囲されるように配置される。パティキュレートフィルタ70は例えばコージェライトのような多孔質材料から形成されており、したがって排気ガス流入通路71,72内に流入した排気ガスは図6(B)において矢印で示されるように周囲の隔壁75内を通って隣接する排気ガス流出通路71,72内に流出する。本発明による実施例では各排気ガス流入通路71及び各排気ガス流出通路72の周壁面、すなわち各隔壁75の両側表面上及び隔壁75内の細孔内壁面上に触媒担体63が担持されており、この触媒担体63の表面上に貴金属触媒64が分散して担持されており、触媒担体63の表面上にNOx吸収剤65の層が形成されている。   On the other hand, it is carried on the second NOx storage reduction catalyst 27, for example, a particulate filter. 6A and 6B show the structure of the particulate filter 70. FIG. 6A shows a front view of the particulate filter 70, and FIG. 6B shows a side sectional view of the particulate filter 70. FIG. As shown in FIGS. 6A and 6B, the particulate filter 70 has a honeycomb structure and includes a plurality of exhaust flow passages 71 and 72 extending in parallel with each other. These exhaust flow passages include an exhaust gas inflow passage 71 whose downstream end is closed by a plug 73 and an exhaust gas outflow passage 72 whose upstream end is closed by a plug 74. In addition, the hatched part in FIG. Therefore, the exhaust gas inflow passages 71 and the exhaust gas outflow passages 72 are alternately arranged via the thin partition walls 75. In other words, each of the exhaust gas inflow passages 71 and the exhaust gas outflow passages 72 is surrounded by four exhaust gas outflow passages 72, and each exhaust gas outflow passage 72 is surrounded by four exhaust gas inflow passages 71. Arranged so that. The particulate filter 70 is formed of a porous material such as cordierite, for example. Therefore, the exhaust gas flowing into the exhaust gas inflow passages 71 and 72 is surrounded by surrounding partition walls as shown by arrows in FIG. It flows out into the adjacent exhaust gas outflow passages 71 and 72 through the inside of 75. In the embodiment according to the present invention, the catalyst carrier 63 is supported on the peripheral wall surfaces of the exhaust gas inflow passages 71 and the exhaust gas outflow passages 72, that is, on both side surfaces of the partition walls 75 and the inner wall surfaces of the pores in the partition walls 75. The noble metal catalyst 64 is dispersed and supported on the surface of the catalyst carrier 63, and a layer of NOx absorbent 65 is formed on the surface of the catalyst carrier 63.

本発明による実施例では貴金属触媒64として白金Ptが用いられており、NOx吸収剤65を構成する成分としては例えばカリウムK、ナトリウムNa、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンLa、イットリウムYのような希土類から選ばれた少なくとも一つが用いられている。   In the embodiment according to the present invention, platinum Pt is used as the noble metal catalyst 64, and the components constituting the NOx absorbent 65 are, for example, alkali metals such as potassium K, sodium Na, cesium Cs, barium Ba, and calcium Ca. At least one selected from rare earths such as alkaline earth, lanthanum La, and yttrium Y is used.

機関吸気通路、燃焼室2及びNOx吸収剤65上流の排気通路内に供給された空気及び燃料(炭化水素)の比を排気ガスの空燃比と称すると、NOx吸収剤65は排気ガスの空燃比がリーンのときにはNOxを吸収し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出するNOxの吸放出作用を行う。   If the ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied into the engine intake passage, the combustion chamber 2 and the exhaust passage upstream of the NOx absorbent 65 is called the air-fuel ratio of the exhaust gas, the NOx absorbent 65 is the air-fuel ratio of the exhaust gas. When NO is lean, NOx is absorbed, and when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, NOx is absorbed and released so that the absorbed NOx is released.

すなわち、NOx吸収剤65を構成する成分としてバリウムBaを用いた場合を例にとって説明すると、排気ガスの空燃比がリーンのとき、すなわち排気ガス中の酸素濃度が高いときには排気ガス中に含まれるNOは図5(A)に示されるように白金Pt64上において酸化されてNOとなり、次いでNOx吸収剤65内に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しながら硝酸イオンNO の形でNOx吸収剤65内に拡散する。このようにしてNOxがNOx吸収剤65内に吸収される。排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Pt64の表面でNOが生成され、NOx吸収剤65のNOx吸収能力が飽和しない限りNOがNOx吸収剤65内に吸収されて硝酸イオンNO が生成される。 That is, the case where barium Ba is used as a component constituting the NOx absorbent 65 will be described as an example. When the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, that is, when the oxygen concentration in the exhaust gas is high, the NO contained in the exhaust gas is oxidized and becomes NO 2, then the NOx absorbent 65 in the nitrate ions NO while being absorbed bonding with the barium oxide BaO to 3 on the platinum Pt64 as shown in FIG. 5 (a) - NOx absorbent in the form of It diffuses into 65. In this way, NOx is absorbed into the NOx absorbent 65. Exhaust oxygen concentration in the gas at the surface as far as the platinum Pt64 high, NO 2 is generated, as long as NO 2 to NOx absorbing capability of the NOx absorbent 65 is not saturated is absorbed in the NOx absorbent 65 nitrate ions NO 3 - is Generated.

これに対し、排気ガスの空燃比がリッチ又は理論空燃比にされると排気ガス中の酸化濃度が低下するために反応が逆方向(NO →NO)に進み、斯くして図5(B)に示されるようにNOx吸収剤65内の硝酸イオンNO がNOの形でNOx吸収剤65から放出される。次いで放出されたNOxは排気ガス中に含まれる未燃HC,COによって還元される。 On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich or stoichiometric, the oxidation concentration in the exhaust gas decreases, so that the reaction proceeds in the reverse direction (NO 3 → NO 2 ), and thus FIG. As shown in (B), nitrate ions NO 3 in the NOx absorbent 65 are released from the NOx absorbent 65 in the form of NO 2 . Next, the released NOx is reduced by unburned HC and CO contained in the exhaust gas.

なお、第1のNOx吸蔵還元触媒26をパティキュレートフィルタに担持することもできるし、第2のNOx吸蔵還元触媒27をモノリス触媒に担持することもできる。あるいは、第1のNOx吸蔵還元触媒26及び第2のNOx吸蔵還元触媒27の一方を省略することもできる。   The first NOx storage reduction catalyst 26 can be supported on the particulate filter, and the second NOx storage reduction catalyst 27 can be supported on the monolith catalyst. Alternatively, one of the first NOx storage reduction catalyst 26 and the second NOx storage reduction catalyst 27 can be omitted.

図1に示される内燃機関ではリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われ、したがって排気ガスの空燃比はリーンであるのでこのとき排気ガス中のNOxは第1のNOx吸蔵還元触媒26及び第2のNOx吸蔵還元触媒27内すなわちNOx吸収剤65内に吸収される。しかしながらリーン空燃比のもとでの燃焼が継続して行われるとその間にこれらNOx吸収剤65のNOx吸収能力が飽和してしまい、斯くしてNOx吸収剤65によりNOxを吸収できなくなってしまう。そこで本発明による実施例ではNOx吸収剤65の吸収能力が飽和する前に燃料添加弁28から燃料を添加することによって排気ガスの空燃比を一時的にリッチにし、それによってNOx吸収剤65からNOxを放出させるようにしている。   In the internal combustion engine shown in FIG. 1, combustion under a lean air-fuel ratio is continuously performed, and therefore the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean. At this time, NOx in the exhaust gas is the first NOx storage reduction catalyst. 26 and the second NOx storage reduction catalyst 27, that is, the NOx absorbent 65. However, if combustion under a lean air-fuel ratio is continuously performed, the NOx absorption capacity of these NOx absorbents 65 is saturated during that time, and therefore NOx cannot be absorbed by the NOx absorbent 65. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the air-fuel ratio of the exhaust gas is temporarily made rich by adding fuel from the fuel addition valve 28 before the absorption capacity of the NOx absorbent 65 is saturated, and thereby the NOx absorbent 65 to the NOx. To be released.

ところで排気ガス中にはSOxすなわちSOが含まれており、車両が例えば平地にある場合には排気ガスは第2の排気分岐管22bを介してNOx吸蔵還元触媒26,27内に流入する。ところが、SOがNOx吸蔵還元触媒26,27に流入するとこのSOは白金Pt64において酸化されてSOとなる。次いでこのSOはNOx吸収剤65内に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しながら、硫酸イオンSO 2−の形でNOx吸収剤65内に拡散し、安定した硫酸塩BaSOを生成する。しかしながらNOx吸収剤65が強い塩基性を有するためにこの硫酸塩BaSOは安定していて分解しづらく、排気ガスの空燃比を単にリッチにしただけでは硫酸塩BaSOは分解されずにそのまま残る。したがってNOx吸収剤65内には時間が経過するにつれて硫酸塩BaSOが増大することになり、斯くして時間が経過するにつれてNOx吸収剤65が吸収しうるNOx量が低下することになる。 By the way, the exhaust gas contains SOx, that is, SO 2. When the vehicle is on a flat ground, for example, the exhaust gas flows into the NOx storage reduction catalysts 26 and 27 through the second exhaust branch pipe 22b. However, when SO 2 flows into the NOx occlusion reduction catalysts 26 and 27, this SO 2 is oxidized at platinum Pt 64 to become SO 3 . Next, this SO 3 is absorbed in the NOx absorbent 65 and bonded to the barium oxide BaO, while diffusing into the NOx absorbent 65 in the form of sulfate ions SO 4 2− to produce stable sulfate BaSO 4 . However, since the NOx absorbent 65 has a strong basicity, this sulfate BaSO 4 is stable and difficult to decompose, and if the air-fuel ratio of the exhaust gas is simply made rich, the sulfate BaSO 4 remains as it is without being decomposed. . Therefore, the sulfate BaSO 4 increases in the NOx absorbent 65 as time elapses, and thus the amount of NOx that can be absorbed by the NOx absorbent 65 decreases as time elapses.

ところが、NOx吸収剤65の温度をNOx吸収剤65のSOx放出温度(例えば600℃以上)まで上昇させた状態でNOx吸収剤65に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするSOx放出作用を行うとNOx吸収剤65からSOxが放出される。そこで本発明による実施例ではNOx吸収剤65に吸収されたSOx量がその許容上限NULを越えたときにSOx放出作用を行い、NOx吸収剤65からSOxを放出させるようにしている。   However, the SOx releasing action of making the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx absorbent 65 rich while the temperature of the NOx absorbent 65 is raised to the SOx release temperature (for example, 600 ° C. or higher) of the NOx absorbent 65 is performed. SOx is released from the NOx absorbent 65. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the SOx releasing action is performed when the amount of SOx absorbed in the NOx absorbent 65 exceeds the allowable upper limit NUL, and SOx is released from the NOx absorbent 65.

すなわち、本発明による実施例ではNOx吸収剤65のSOx吸収量NSOxが許容上限NULを越える毎にNOx吸収剤65からのSOx放出作用が行われる。一方、NOx吸収剤65のSOx放出作用では例えばNOx吸収剤65に流入する排気ガスの空燃比をリーンに維持しながらNOx吸収剤65の温度がNOx吸収剤65のSOx放出温度まで上昇され、次いで燃料添加弁28から燃料を添加することによってNOx吸収剤65内に流入する排気ガスの空燃比がリッチに切り換えられる。NOx吸収剤65を昇温する方法としては、例えば燃料添加弁28から燃料を添加しこの燃料をNOx吸蔵還元触媒26,27で燃焼させる方法や、NOx吸収剤65内に流入する排気ガスを昇温させる方法がある。   That is, in the embodiment according to the present invention, the SOx releasing action from the NOx absorbent 65 is performed every time the SOx absorption amount NSOx of the NOx absorbent 65 exceeds the allowable upper limit NUL. On the other hand, in the SOx releasing action of the NOx absorbent 65, for example, the temperature of the NOx absorbent 65 is increased to the SOx release temperature of the NOx absorbent 65 while maintaining the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx absorbent 65 lean. By adding fuel from the fuel addition valve 28, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx absorbent 65 is switched to rich. As a method of raising the temperature of the NOx absorbent 65, for example, a fuel is added from the fuel addition valve 28 and this fuel is burned by the NOx storage reduction catalysts 26 and 27, or the exhaust gas flowing into the NOx absorbent 65 is increased. There is a way to warm.

ところが、図2を参照して上述したように、大気圧Paが低いときにはEGRガス量が減量補正される。その結果、NOx吸収剤65に流入する排気ガスの空燃比が大きくリーンになり、また、NOx吸収剤65に流入する排気ガスの温度が低下する。このため、NOx吸収剤65からのSOx放出作用を行うために多量の燃料を燃料添加弁28から添加する必要がある。しかしながら、このような多量の添加燃料が大きなリーン空燃比のもとでNOx吸収剤65に供給されると、この多量の添加燃料がNOx吸蔵還元触媒26,27で一気に燃焼してNOx吸蔵還元触媒26,27が過熱されるおそれがある。   However, as described above with reference to FIG. 2, when the atmospheric pressure Pa is low, the amount of EGR gas is corrected to decrease. As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas that flows into the NOx absorbent 65 becomes lean and the temperature of the exhaust gas that flows into the NOx absorbent 65 decreases. Therefore, it is necessary to add a large amount of fuel from the fuel addition valve 28 in order to perform the SOx releasing action from the NOx absorbent 65. However, when such a large amount of added fuel is supplied to the NOx absorbent 65 under a large lean air-fuel ratio, this large amount of added fuel burns at once in the NOx storage reduction catalysts 26 and 27, and the NOx storage reduction catalyst. 26 and 27 may be overheated.

そこで本発明による実施例では、大気圧Paが設定圧PaXよりも低くしたがって大気中の酸素密度が設定密度よりも低いときには、NOx吸収剤65からのSOx放出作用を禁止するようにしている。その結果、NOx吸蔵還元触媒26,27がSOx放出作用によって過熱されるのを阻止することができる。   Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the atmospheric pressure Pa is lower than the set pressure PaX, and therefore the oxygen density in the atmosphere is lower than the set density, the SOx releasing action from the NOx absorbent 65 is prohibited. As a result, the NOx occlusion reduction catalysts 26 and 27 can be prevented from being overheated by the SOx releasing action.

しかしながら、本発明による実施例では大気圧Paが設定圧PaXよりも低くても高くても、排気ガスの全量がNOx吸収剤65に送り込まれるので、この排気ガス中にSOxが含まれているとNOx吸収剤65のSOx吸収量が次第に増加し、NOx吸収剤65からのSOx放出作用が行われなければNOx吸収剤65がSOxで飽和してしまう。   However, in the embodiment according to the present invention, even if the atmospheric pressure Pa is lower or higher than the set pressure PaX, the entire amount of the exhaust gas is sent to the NOx absorbent 65, so that the exhaust gas contains SOx. The SOx absorption amount of the NOx absorbent 65 gradually increases, and if the SOx release action from the NOx absorbent 65 is not performed, the NOx absorbent 65 is saturated with SOx.

そこで本発明による実施例では、NOx吸収剤65上流の第1の排気分岐管22a内にSOxトラップ触媒33を配置し、大気圧Paが設定圧PaXよりも低いときには排気ガスのほぼ全量をSOxトラップ触媒33に導いて排気ガス中のSOxをSOxトラップ触媒33により捕獲し、それによってNOx吸蔵還元触媒26,27にSOxが流入しないようにしている。次にこのSOxトラップ触媒33について説明する。   Therefore, in the embodiment according to the present invention, the SOx trap catalyst 33 is disposed in the first exhaust branch pipe 22a upstream of the NOx absorbent 65, and when the atmospheric pressure Pa is lower than the set pressure PaX, almost the entire amount of exhaust gas is SOx trapped. The exhaust gas is led to the catalyst 33 and captured in the exhaust gas by the SOx trap catalyst 33, so that the SOx does not flow into the NOx storage reduction catalysts 26 and 27. Next, the SOx trap catalyst 33 will be described.

SOxトラップ触媒33は例えばハニカム構造をなすモノリス触媒に担持されており、このモノリス触媒は薄肉の隔壁により互いに分離されてモノリス触媒の軸線方向にまっすぐに延びる複数個の排気ガス流通路を具備する。各隔壁の両側表面上には例えばアルミナからなる触媒担体が担持されており、図7はこの触媒担体80の表面部分の断面を図解的に示している。図7に示されるように触媒担体80の表面上にはコート層81が形成されており、このコート層81の表面上には貴金属触媒82が分散して担持されている。   The SOx trap catalyst 33 is supported on a monolith catalyst having a honeycomb structure, for example, and the monolith catalyst is separated from each other by thin partition walls and includes a plurality of exhaust gas flow passages extending straight in the axial direction of the monolith catalyst. A catalyst carrier made of alumina, for example, is supported on both side surfaces of each partition wall, and FIG. 7 schematically shows a cross section of the surface portion of the catalyst carrier 80. As shown in FIG. 7, a coat layer 81 is formed on the surface of the catalyst carrier 80, and a noble metal catalyst 82 is dispersed and supported on the surface of the coat layer 81.

本発明による実施例では貴金属触媒82として白金が用いられており、コート層81を構成する成分としては例えばカリウムK、ナトリウムNa、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンLa、イットリウムYのような希土類から選ばれた少なくとも一つが用いられている。すなわち、SOxトラップ触媒33のコート層81は強塩基性を呈している。   In the embodiment according to the present invention, platinum is used as the noble metal catalyst 82, and the components constituting the coating layer 81 include alkali metals such as potassium K, sodium Na and cesium Cs, and alkali such as barium Ba and calcium Ca. At least one selected from earth, lanthanum La, and rare earth such as yttrium Y is used. That is, the coat layer 81 of the SOx trap catalyst 33 is strongly basic.

排気ガス中に含まれるSOx、すなわちSOは図7に示されるように白金Pt82において酸化され、次いでコート層81内に捕獲される。すなわち、SOは硫酸イオンSO 2−の形でコート層81内に拡散し、硫酸塩を形成する。なお、上述したようにコート層81は強塩基性を呈しており、したがって図7に示されるように排気ガス中に含まれるSOの一部は直接コート層81内に捕獲される。 SOx contained in the exhaust gas, that is, SO 2 is oxidized in platinum Pt 82 as shown in FIG. That is, SO 2 diffuses into the coat layer 81 in the form of sulfate ions SO 4 2− to form sulfate. As described above, the coat layer 81 has a strong basicity. Therefore, as shown in FIG. 7, a part of SO 2 contained in the exhaust gas is directly captured in the coat layer 81.

このように、本発明による実施例では大気圧Paが設定圧PaXよりも低いときに排気ガス中のSOxがNOx吸収剤65内にほとんど流入せず、NOx吸収剤65のSOx吸収量NSOxがほとんど増大しない。したがって、大気圧Paが設定圧PaXよりも低いときにSOx吸収量NSOxが許容上限NULを越えることがなく、NOx吸収剤65からのSOx放出作用は行われない。すなわち、NOx吸収剤65のSOx吸収量NSOxが許容上限NULを越えるのは大気圧Paが設定圧PaXよりも高いときに限られ、したがってNOx吸収剤65からのSOx放出作用が行われるのは大気圧Paが設定圧PaXよりも高いときに限られるということになる。   As described above, in the embodiment according to the present invention, when the atmospheric pressure Pa is lower than the set pressure PaX, SOx in the exhaust gas hardly flows into the NOx absorbent 65, and the SOx absorption amount NSOx of the NOx absorbent 65 is little. Does not increase. Therefore, when the atmospheric pressure Pa is lower than the set pressure PaX, the SOx absorption amount NSOx does not exceed the allowable upper limit NUL, and the SOx releasing action from the NOx absorbent 65 is not performed. That is, the SOx absorption amount NSOx of the NOx absorbent 65 exceeds the allowable upper limit NUL only when the atmospheric pressure Pa is higher than the set pressure PaX, and therefore, the SOx release action from the NOx absorbent 65 is largely performed. This means that it is limited when the atmospheric pressure Pa is higher than the set pressure PaX.

大気圧Paが設定圧PaXよりも低い限りSOxトラップ触媒33のSOx捕獲量SSOxは次第に増大し、SOxトラップ触媒33のSOx捕獲容量が次第に低下する。SOxトラップ触媒33の温度をSOxトラップ触媒33のSOx放出温度以上に維持しながらSOxトラップ触媒33に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするSOx放出作用を行えば、SOxトラップ触媒33から捕獲したSOxを放出させることができる。しかしながら、大気圧Paが設定圧PaXよりも低いときにSOxトラップ触媒33のSOx放出作用を行うと。NOx吸収剤65の場合と同様に、SOxトラップ触媒33が過熱されるおそれがある。   As long as the atmospheric pressure Pa is lower than the set pressure PaX, the SOx trapping amount SSOx of the SOx trap catalyst 33 gradually increases and the SOx trapping capacity of the SOx trap catalyst 33 gradually decreases. The SOx trap catalyst 33 is captured from the SOx trap catalyst 33 by performing an SOx release action that enriches the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx trap catalyst 33 while maintaining the temperature of the SOx trap catalyst 33 at or above the SOx trap catalyst 33 temperature. SOx can be released. However, if the SOx trap catalyst 33 performs the SOx releasing action when the atmospheric pressure Pa is lower than the set pressure PaX. As in the case of the NOx absorbent 65, the SOx trap catalyst 33 may be overheated.

そこで本発明による実施例では、大気圧Paが設定圧PaXよりも低いときにはSOxトラップ触媒33からのSOx放出作用を禁止し、大気圧Paが設定圧PaXよりも高いときにSOxトラップ触媒33からのSOx放出作用を行うようにしている。すなわち、SOxトラップ触媒33のSOx捕獲量SSOxがその許容上限SULを越えても大気圧Paが設定圧PaXよりも低い限りSOxトラップ触媒33からのSOx放出作用は行われず、次いで大気圧Paが設定圧PaXよりも低くなるとSOxトラップ触媒33からのSOx放出作用が行われる。このようにすると、SOxトラップ触媒33がSOx放出作用により過熱されるのを阻止できる。   Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the atmospheric pressure Pa is lower than the set pressure PaX, the SOx trap catalyst 33 is prohibited from releasing SOx, and when the atmospheric pressure Pa is higher than the set pressure PaX, the SOx trap catalyst 33 The SOx releasing action is performed. That is, even if the SOx trap amount SSOx of the SOx trap catalyst 33 exceeds the allowable upper limit SUL, the SOx trap catalyst 33 does not release the SOx as long as the atmospheric pressure Pa is lower than the set pressure PaX, and then the atmospheric pressure Pa is set. When the pressure is lower than PaX, SOx releasing action from the SOx trap catalyst 33 is performed. In this way, the SOx trap catalyst 33 can be prevented from being overheated by the SOx releasing action.

ところが、本発明による実施例では大気圧Paが設定圧PaXよりも高いときに第1の排気分岐管22a内すなわちSOxトラップ触媒33内に排気ガスがほとんど流れないようになっており、このときSOxトラップ触媒33からのSOx放出作用を行うために燃料添加弁36から燃料を添加してもこの添加燃料はSOxトラップ触媒33内に十分に拡散せず、SOxトラップ触媒33からSOxを十分に放出させることができない。そこで本発明による実施例では、SOxトラップ触媒33からのSOx放出作用を行うべきときには、流量比RQEX1が目標値、例えばわずかばかりの一定値rになるように第1の流量制御弁38a及び第2の流量制御弁38bの開度をそれぞれ制御した上で、燃料添加弁36から燃料を添加するようにしている。このようにすると、SOxトラップ触媒33内を流通する排気ガスでもって添加燃料をSOxトラップ触媒33全体に拡散させることができる。また、SOxトラップ触媒33内を流通する排気ガスがわずかばかりの量であるので、SOxトラップ触媒33をSOx放出温度まで昇温し又はSOxトラップ触媒33に流入する排気ガスの空燃比をリッチに切り換えるのに必要な添加燃料量を低減することができる。なお、流量比RQEX1をわずかばかりの一定値rにするために、例えば第2の流量制御弁38bを開弁しつつ第1の流量制御弁38bをわずかばかりの開度に制御することができる。   However, in the embodiment according to the present invention, when the atmospheric pressure Pa is higher than the set pressure PaX, the exhaust gas hardly flows into the first exhaust branch pipe 22a, that is, into the SOx trap catalyst 33. Even if fuel is added from the fuel addition valve 36 in order to perform the SOx releasing action from the trap catalyst 33, the added fuel does not sufficiently diffuse into the SOx trap catalyst 33, and SOx is sufficiently released from the SOx trap catalyst 33. I can't. Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the SOx trap catalyst 33 should perform the SOx releasing action, the first flow control valve 38a and the second flow control valve 38a and the second flow rate ratio RQEX1 are set to a target value, for example, a slight constant value r. The fuel is added from the fuel addition valve 36 after each opening degree of the flow rate control valve 38b is controlled. In this way, the added fuel can be diffused throughout the SOx trap catalyst 33 with the exhaust gas flowing through the SOx trap catalyst 33. Further, since only a small amount of exhaust gas flows through the SOx trap catalyst 33, the temperature of the SOx trap catalyst 33 is raised to the SOx release temperature, or the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx trap catalyst 33 is switched to rich. Therefore, it is possible to reduce the amount of added fuel necessary for this. In order to set the flow rate ratio RQEX1 to a slight constant value r, for example, the first flow control valve 38b can be controlled to a slight opening while the second flow control valve 38b is opened.

一方、大気圧Paが設定圧PaXよりも高いときには上述したように、排気ガスのほぼ全量が第2の排気分岐管22b内を流通してNOx吸収剤65内に流入し、したがって排気ガス中のSOxはSOxトラップ触媒33を迂回してNOx吸収剤65内に吸収される。すなわち、大気圧Paが設定圧PaXよりも高いときにSOxトラップ触媒33のSOx捕獲量SSOxがほとんど増大せず、その後に大気圧Paが設定圧PaXよりも低くなったときのためにSOxトラップ触媒のSOx捕獲容量を確保しておくことができる。   On the other hand, when the atmospheric pressure Pa is higher than the set pressure PaX, as described above, almost the entire amount of the exhaust gas flows through the second exhaust branch pipe 22b and flows into the NOx absorbent 65, and accordingly, in the exhaust gas. SOx bypasses the SOx trap catalyst 33 and is absorbed into the NOx absorbent 65. That is, when the atmospheric pressure Pa is higher than the set pressure PaX, the SOx trap amount SSOx of the SOx trap catalyst 33 hardly increases, and the SOx trap catalyst is used when the atmospheric pressure Pa becomes lower than the set pressure PaX after that. The SOx trapping capacity can be secured.

図8(A)及び(B)は大気圧Paが変化した場合のNOx吸収剤65のSOx吸収量NSOx及びSOxトラップ触媒33のSOx捕獲量SSOxの変化を表している。図8(A)に示される例では、大気圧Paが設定圧PaXよりも高いときには流量比RQEX1がゼロにされるので排気ガス中のSOxはSOxトラップ触媒33を迂回してNOx吸収剤65に流入し、したがってNOx吸収剤65のSOx吸収量NSOxが少しずつ増大し、SOxトラップ触媒33のSOx捕獲量SSOxはほぼ一定に維持される。次いで、Xで示されるように大気圧Paが設定圧PaXよりも低くなると流量比RQEX1が1にされるので排気ガス中のSOxはSOxトラップ触媒33に捕獲され、したがってNOx吸収剤65のSOx吸収量NSOxはほぼ一定に維持され、SOxトラップ触媒33のSOx捕獲量SSOxは少しずつ増大する。次いでYで示されるように大気圧Paが設定圧PaXよりも高くなると、NOx吸収剤65のSOx吸収量NSOxが再び増大し、次いでZで示されるように許容上限NULを越えるとNOx吸収剤65からのSOx放出作用が行われ、SOx吸収量NOxがゼロに戻される。   8A and 8B show changes in the SOx absorption amount NSOx of the NOx absorbent 65 and the SOx trap amount SSOx of the SOx trap catalyst 33 when the atmospheric pressure Pa changes. In the example shown in FIG. 8A, when the atmospheric pressure Pa is higher than the set pressure PaX, the flow rate ratio RQEX1 is made zero, so that SOx in the exhaust gas bypasses the SOx trap catalyst 33 and becomes the NOx absorbent 65. Therefore, the SOx absorption amount NSOx of the NOx absorbent 65 increases little by little, and the SOx trap amount SSOx of the SOx trap catalyst 33 is maintained almost constant. Next, as indicated by X, when the atmospheric pressure Pa becomes lower than the set pressure PaX, the flow rate ratio RQEX1 is set to 1, so that SOx in the exhaust gas is captured by the SOx trap catalyst 33, and therefore, the SOx absorption of the NOx absorbent 65 The amount NSOx is maintained substantially constant, and the SOx trap amount SSOx of the SOx trap catalyst 33 increases little by little. Next, when the atmospheric pressure Pa becomes higher than the set pressure PaX as indicated by Y, the SOx absorption amount NSOx of the NOx absorbent 65 increases again, and when the allowable upper limit NUL is exceeded as indicated by Z, the NOx absorbent 65 is increased. SOx releasing action is performed, and the SOx absorption amount NOx is returned to zero.

一方、図8(B)に示される例でも大気圧Paが設定圧PaXよりも高いときにはNOx吸収剤65のSOx吸収量NSOxが少しずつ増大し、SOxトラップ触媒33のSOx捕獲量SSOxはほぼ一定に維持される。次いで、Xで示されるように大気圧Paが設定圧PaXよりも低くなると、NOx吸収剤65のSOx吸収量NSOxはほぼ一定に維持され、SOxトラップ触媒33のSOx捕獲量SSOxは少しずつ増大する。次いでWで示されるようにSOx捕獲量SSOxが許容上限SULを越えてもSOxトラップ触媒33からのSOx放出作用は行われず、SOx捕獲量SSOxは増大し続ける。次いでYで示されるように大気圧Paが設定圧PaXよりも高くなると、SOxトラップ触媒33からのSOx放出作用が行われ、SOx捕獲量SSOxがゼロに戻され保持される。次いでVで示されるようにSOxトラップ触媒33からのSOx放出作用が完了するとNOx吸収剤65からのSOx放出作用が行われ、SOx吸収量NOxがゼロに戻される。   On the other hand, in the example shown in FIG. 8B, when the atmospheric pressure Pa is higher than the set pressure PaX, the SOx absorption amount NSOx of the NOx absorbent 65 increases little by little, and the SOx trap amount SSOx of the SOx trap catalyst 33 is almost constant. Maintained. Next, as indicated by X, when the atmospheric pressure Pa becomes lower than the set pressure PaX, the SOx absorption amount NSOx of the NOx absorbent 65 is maintained almost constant, and the SOx trap amount SSOx of the SOx trap catalyst 33 increases little by little. . Next, as indicated by W, even if the SOx trap amount SSOx exceeds the allowable upper limit SUL, the SOx trapping action from the SOx trap catalyst 33 is not performed, and the SOx trap amount SSOx continues to increase. Next, when the atmospheric pressure Pa becomes higher than the set pressure PaX as indicated by Y, the SOx releasing action from the SOx trap catalyst 33 is performed, and the SOx trapping amount SSOx is returned to zero and held. Next, as shown by V, when the SOx releasing action from the SOx trap catalyst 33 is completed, the SOx releasing action from the NOx absorbent 65 is performed, and the SOx absorption amount NOx is returned to zero.

このように、NOx吸収剤65のSOx吸収量NSOxが許容上限NULを越えていなくてもNOx吸収剤65からのSOx放出作用が行われるのは次の理由による。すなわち、SOxトラップ触媒33からのSOx放出作用が行われているときにNOx吸収剤65内には、排気ガスの大部分が第2の排気分岐管22bを介して流入し、SOxトラップ触媒33から排出した排気ガスも流入する。この場合、NOx吸収剤65に流入する排気ガスの平均空燃比はリーンになっていると、SOxトラップ触媒33から放出された多量のSOxがNOx吸収剤65に吸収され、SOx吸収量NSOxが急激に増大する場合がある。そこで本発明による実施例では、SOxトラップ触媒33からのSOx放出作用が完了した後にNOx吸収剤65からのSOx放出作用を行うようにしている。   Thus, even if the SOx absorption amount NSOx of the NOx absorbent 65 does not exceed the allowable upper limit NUL, the SOx releasing action from the NOx absorbent 65 is performed for the following reason. That is, most of the exhaust gas flows into the NOx absorbent 65 through the second exhaust branch pipe 22b when the SOx releasing action from the SOx trap catalyst 33 is performed, and from the SOx trap catalyst 33. Exhaust exhaust gas also flows. In this case, if the average air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx absorbent 65 is lean, a large amount of SOx released from the SOx trap catalyst 33 is absorbed by the NOx absorbent 65, and the SOx absorption amount NSOx suddenly increases. May increase. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the SOx releasing action from the NOx absorbent 65 is performed after the SOx releasing action from the SOx trap catalyst 33 is completed.

したがって本発明による実施例では、大気中の酸素密度が設定密度よりも低いときにはNOx吸収剤65からのSOx放出作用及びSOxトラップ触媒からのSOx放出作用を禁止し、大気中の酸素密度が設定密度よりも高いときにNOx吸収剤からのSOx放出作用及びSOxトラップ触媒からのSOx放出作用を許容しているということになる。   Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the oxygen density in the atmosphere is lower than the set density, the SOx releasing action from the NOx absorbent 65 and the SOx releasing action from the SOx trap catalyst are prohibited, and the oxygen density in the atmosphere is set to the set density. When the temperature is higher than that, the SOx releasing action from the NOx absorbent and the SOx releasing action from the SOx trap catalyst are allowed.

図9に本発明による実施例の流量比制御ルーチンを示す。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。   FIG. 9 shows a flow rate control routine according to an embodiment of the present invention. This routine is executed by interruption every predetermined time.

図9を参照するとまず初めにステップ100では大気圧Paが設定圧PaXよりも低いか否かが判別される。Pa≧PaXのときには次いでステップ101に進み、SOxトラップ触媒33からのSOx放出作用を行うべきか否かが判別される。SOxトラップ触媒33からのSOx放出作用を行うべきでないときには次いでステップ102に進み、流量比RQEX1がゼロにされる。したがって、この場合には排気ガスのほぼ全量がSOxトラップ触媒33を迂回してNOx吸蔵還元触媒26,27内に流入する。これに対し、SOxトラップ触媒33からのSOx放出作用を行うべきときにはステップ101からステップ103に進み、流量比RQEX1が小さな一定値rにされる。したがって、この場合にはわずかばかりの量の排気ガスがSOxトラップ触媒33内に流入し、残りの大部分の排気ガスはSOxトラップ触媒33を迂回する。一方、Pa<PaXのときにはステップ100からステップ104に進み、流量比RQEX1が1にされる。したがって、この場合には排気ガスのほぼ全量がSOxトラップ触媒33を通過した後にNOx吸蔵還元触媒26,27内に流入する。   Referring to FIG. 9, first, at step 100, it is judged if the atmospheric pressure Pa is lower than the set pressure PaX. When Pa ≧ PaX, the routine proceeds to step 101 where it is determined whether or not the SOx trapping action from the SOx trap catalyst 33 should be performed. When the SOx trap catalyst 33 should not perform the SOx releasing action, the routine proceeds to step 102 where the flow rate ratio RQEX1 is made zero. Accordingly, in this case, almost the entire amount of exhaust gas bypasses the SOx trap catalyst 33 and flows into the NOx storage reduction catalysts 26 and 27. On the other hand, when the SOx trap catalyst 33 should perform the SOx releasing action, the routine proceeds from step 101 to step 103, where the flow rate ratio RQEX1 is set to a small constant value r. Accordingly, in this case, a slight amount of exhaust gas flows into the SOx trap catalyst 33, and most of the remaining exhaust gas bypasses the SOx trap catalyst 33. On the other hand, when Pa <PaX, the routine proceeds from step 100 to step 104 where the flow rate ratio RQEX1 is set to 1. Therefore, in this case, almost all of the exhaust gas passes through the SOx trap catalyst 33 and then flows into the NOx storage reduction catalysts 26 and 27.

図10に本発明による実施例のSOx放出制御ルーチンを示す。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。   FIG. 10 shows the SOx release control routine of the embodiment according to the present invention. This routine is executed by interruption every predetermined time.

図10を参照するとまず初めにステップ120では大気圧Paが設定圧PaXよりも低いか否かが判別される。Pa≧PaXのときには次いでステップ121に進み、SOxトラップ触媒33のSOx捕獲量SSOxが許容上限SULを越えているか否かが判別される。SSOx≦SULのときには次いでステップ122に進み、NOx吸収剤65のSOx吸収量NSOxが算出される。Pa≧PaXであって排気ガスのほぼ全量がSOxトラップ触媒33を迂回するときには例えば燃料噴射弁3から噴射された燃料量の積算値はNOx吸収剤65のSOx吸収量NSOxを表しており、本発明による実施例ではPa≧PaXであるときの燃料噴射量積算値を算出することによりNOx吸収剤65のSOx吸収量NSOxが算出される。続くステップ123ではSOx吸収量NSOxが許容上限NULを越えたか否かが判別される。NSOx≦NULのときには処理サイクルを終了し、NSOx>NULのときには次いでステップ124に進み、NOx吸収剤65からのSOx放出作用が行われる。続くステップ125ではNOx吸収剤65のSOx吸収量NSOxがゼロに戻される。   Referring to FIG. 10, first, at step 120, it is judged if the atmospheric pressure Pa is lower than the set pressure PaX. Next, when Pa ≧ PaX, the routine proceeds to step 121, where it is judged if the SOx trap amount SSOx of the SOx trap catalyst 33 exceeds the allowable upper limit SUL. When SSOx ≦ SUL, the routine proceeds to step 122 where the SOx absorption amount NSOx of the NOx absorbent 65 is calculated. When Pa ≧ PaX and almost the entire amount of exhaust gas bypasses the SOx trap catalyst 33, for example, the integrated value of the fuel amount injected from the fuel injection valve 3 represents the SOx absorption amount NSOx of the NOx absorbent 65. In the embodiment according to the invention, the SOx absorption amount NSOx of the NOx absorbent 65 is calculated by calculating the fuel injection amount integrated value when Pa ≧ PaX. In the following step 123, it is determined whether or not the SOx absorption amount NSOx exceeds the allowable upper limit NUL. When NSOx ≦ NUL, the processing cycle is terminated. When NSOx> NUL, the routine proceeds to step 124 where SOx releasing action from the NOx absorbent 65 is performed. In the following step 125, the SOx absorption amount NSOx of the NOx absorbent 65 is returned to zero.

これに対し、SSOx>SULのときにはステップ121からステップ126に進み、SOxトラップ触媒33からのSOx放出作用が行われる。続くステップ127ではSOxトラップ触媒33のSOx捕獲量SSOxがゼロに戻される。次いでステップ124及び125に進み、NOx吸収剤65からのSOx放出作用が行われ、SOx吸収量NSOxがゼロに戻される。   On the other hand, when SSOx> SUL, the routine proceeds from step 121 to step 126 where the SOx releasing action from the SOx trap catalyst 33 is performed. In the following step 127, the SOx trap amount SSOx of the SOx trap catalyst 33 is returned to zero. Next, the routine proceeds to steps 124 and 125, where the SOx releasing action from the NOx absorbent 65 is performed, and the SOx absorption amount NSOx is returned to zero.

一方、Pa<PaXのときにはステップ120からステップ128に進み、SOxトラップ触媒33のSOx捕獲量SSOxが算出される。Pa<PaXであって排気ガスのほぼ全量がSOxトラップ触媒33内に流入されるときには例えば燃料噴射弁3から噴射された燃料量の積算値はSOxトラップ触媒33のSOx捕獲量SSOxを表しており、本発明による実施例ではPa<PaXであるときの燃料噴射量積算値を算出することによりSOxトラップ触媒33のSOx捕獲量SSOxが算出される。   On the other hand, when Pa <PaX, the routine proceeds from step 120 to step 128, where the SOx trap amount SSOx of the SOx trap catalyst 33 is calculated. When Pa <PaX and almost the entire exhaust gas flows into the SOx trap catalyst 33, for example, the integrated value of the fuel amount injected from the fuel injection valve 3 represents the SOx trap amount SSOx of the SOx trap catalyst 33. In the embodiment according to the present invention, the SOx trap amount SSOx of the SOx trap catalyst 33 is calculated by calculating the fuel injection amount integrated value when Pa <PaX.

図11は流量比RQEX1の別の実施例を示している。図11に示される例では、大気圧Paが低くなるにつれて流量比RQEX1が大きくされる。したがって、大気圧Paが低くなるにつれてSOxトラップ触媒33内に流入する排気ガス量が増大され、SOxトラップ触媒33を迂回する排気ガス量が減少される。   FIG. 11 shows another embodiment of the flow rate ratio RQEX1. In the example shown in FIG. 11, the flow rate ratio RQEX1 is increased as the atmospheric pressure Pa decreases. Therefore, the amount of exhaust gas flowing into the SOx trap catalyst 33 increases as the atmospheric pressure Pa decreases, and the amount of exhaust gas that bypasses the SOx trap catalyst 33 decreases.

図12は排気後処理装置20の別の実施例を示している。図12に示される例では第1の排気分岐管22a及び第2の排気分岐管22bの例えば上流側の合流部に単一の流量制御弁90が設けられる。なお、流量制御弁90を第1の排気分岐管22a及び第2の排気分岐管22bの下流側の合流部に設けることもできる。大気圧Paが設定圧PaXよりも高いときには流量制御弁90は図12に実線で示される位置に制御される。流量制御弁90がこの位置に制御されると、排気ガスのほぼ全量が第2の排気分岐管22b内に流入し、したがって流量比RQEX1はほぼゼロとなる。これに対し、大気圧Paが設定圧PaXよりも低いときには流量制御弁90は図12に破線で示される位置に制御される。流量制御弁90がこの位置に制御されると、排気ガスのほぼ全量が第1の排気分岐管22a内に流入し、したがって流量比RQEX1はほぼ1となる。更に、SOxトラップ触媒33からのSOx放出作用を行うべきときには流量制御弁90は図12に一点鎖線で示される中間位置に制御される。流量制御弁90がこの位置に制御されると、わずかばかりの量の排気ガスが第1の排気分岐管22a内に流入し、残りの大部分の排気ガスが第2の排気分岐管22b内に流入し、流量比RQEX1がわずかばかりの一定値rになる。   FIG. 12 shows another embodiment of the exhaust aftertreatment device 20. In the example shown in FIG. 12, a single flow control valve 90 is provided at, for example, the upstream junction of the first exhaust branch pipe 22a and the second exhaust branch pipe 22b. The flow control valve 90 can also be provided at the junction on the downstream side of the first exhaust branch pipe 22a and the second exhaust branch pipe 22b. When the atmospheric pressure Pa is higher than the set pressure PaX, the flow control valve 90 is controlled to the position shown by the solid line in FIG. When the flow control valve 90 is controlled to this position, almost the entire amount of exhaust gas flows into the second exhaust branch pipe 22b, and therefore the flow rate ratio RQEX1 becomes substantially zero. On the other hand, when the atmospheric pressure Pa is lower than the set pressure PaX, the flow control valve 90 is controlled to a position indicated by a broken line in FIG. When the flow rate control valve 90 is controlled to this position, almost the entire amount of exhaust gas flows into the first exhaust branch pipe 22a, and therefore the flow rate ratio RQEX1 becomes substantially 1. Further, when the SOx trapping action from the SOx trap catalyst 33 is to be performed, the flow control valve 90 is controlled to an intermediate position indicated by a one-dot chain line in FIG. When the flow control valve 90 is controlled to this position, a slight amount of exhaust gas flows into the first exhaust branch pipe 22a, and most of the remaining exhaust gas enters the second exhaust branch pipe 22b. The flow rate ratio RQEX1 becomes a slight constant value r.

圧縮着火式内燃機関の全体図である。1 is an overall view of a compression ignition type internal combustion engine. (A)EGR制御弁の基本開度DEGRBのマップを示す図、及び(B)補正係数KPaのマップを示す図である。(A) The figure which shows the map of the basic opening degree DEGRB of an EGR control valve, and (B) The figure which shows the map of the correction coefficient KPa. 流量比RQEX1のマップを示す図である。It is a figure which shows the map of flow volume ratio RQEX1. 第1のNOx吸蔵還元触媒の側面断面図である。It is side surface sectional drawing of a 1st NOx storage reduction catalyst. NOx吸蔵還元触媒の触媒担体の表面部分の断面図である。It is sectional drawing of the surface part of the catalyst support | carrier of a NOx storage reduction catalyst. 第2のNOx吸蔵還元触媒の正面図及び側面断面図である。It is the front view and side surface sectional drawing of a 2nd NOx storage reduction catalyst. SOxトラップ触媒の触媒担体の表面部分の断面図である。It is sectional drawing of the surface part of the catalyst support | carrier of a SOx trap catalyst. NOx吸収剤のSOx吸収量及びSOxトラップ触媒のSOx捕獲量の変化を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the change of the SOx absorption amount of a NOx absorbent and the SOx trapping amount of a SOx trap catalyst. 流量比制御を行うためのフローチャートである。It is a flowchart for performing flow rate ratio control. SOx放出制御を行うためのフローチャートである。It is a flowchart for performing SOx release control. 流量比RQEX1のマップの別の実施例を示す図である。It is a figure which shows another Example of the map of flow rate ratio RQEX1. 排気後処理装置の別の実施例を示す図である。It is a figure which shows another Example of an exhaust gas aftertreatment apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

5 排気マニホルド
20 排気後処理装置
21,23 排気管
22a 第1の排気分岐管
22b 第2の排気分岐管
26,27 NOx吸蔵還元触媒
28,36 燃料添加弁
33 SOxトラップ触媒
65 NOx吸収剤
5 Exhaust manifold 20 Exhaust aftertreatment device 21, 23 Exhaust pipe 22a First exhaust branch pipe 22b Second exhaust branch pipe 26, 27 NOx occlusion reduction catalyst 28, 36 Fuel addition valve 33 SOx trap catalyst 65 NOx absorbent

Claims (10)

流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中のNOxを吸収し、流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸収しているNOxを放出するNOx吸収剤を機関排気通路内に配置した内燃機関において、NOx吸収剤から吸収されたSOxを放出させる手段を具備し、大気中の酸素密度を検出し、大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも低いときにはNOx吸収剤からのSOx放出作用を禁止するようにした排気浄化装置。   A NOx absorbent that absorbs NOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and releases NOx that is absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich is disposed in the engine exhaust passage. The internal combustion engine includes means for releasing SOx absorbed from the NOx absorbent, detects the oxygen density in the atmosphere, and when the oxygen density in the atmosphere is lower than a predetermined set density, An exhaust purification device that prohibits SOx release action. 大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも高いときにNOx吸収剤からのSOx放出作用を許容するようにした請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the SOx releasing action from the NOx absorbent is allowed when the oxygen density in the atmosphere is higher than a predetermined set density. 流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中のNOxを吸収し、流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸収しているNOxを放出するNOx吸収剤を機関排気通路内に配置した内燃機関において、NOx吸収剤上流の排気通路を分岐して互いに並列的に延びた後にNOx吸収剤上流で合流する一対の排気分岐通路を形成すると共に、排気ガス中に含まれるSOxを一時的に捕獲するためのSOxトラップ触媒を一方の排気分岐通路内に配置し、一方の排気分岐通路内及び他方の排気分岐通路内を流通する排気ガス量をそれぞれ制御する手段を具備し、大気中の酸素密度を検出し、大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも低いときには排気ガスのほぼ全量が一方の排気分岐通路内を流通するようにした排気浄化装置。   A NOx absorbent that absorbs NOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and releases NOx that is absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich is disposed in the engine exhaust passage. In the internal combustion engine, a pair of exhaust branch passages are formed which branch the exhaust passage upstream of the NOx absorbent and extend in parallel to each other and then merge upstream of the NOx absorbent, and temporarily store SOx contained in the exhaust gas. An SOx trap catalyst for capturing is disposed in one exhaust branch passage, and includes means for controlling the amount of exhaust gas flowing in one exhaust branch passage and the other exhaust branch passage, respectively, and oxygen in the atmosphere. Exhaust gas whose density is detected so that almost all of the exhaust gas circulates in one exhaust branch passage when the oxygen density in the atmosphere is lower than a preset density. Apparatus. 大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも高いときには排気ガスのほぼ全量が他方の排気分岐通路内を流通するようにした請求項3に記載の内燃機関の排気浄化装置。   4. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein when the oxygen density in the atmosphere is higher than a predetermined set density, substantially all of the exhaust gas flows in the other exhaust branch passage. 流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中のNOxを吸収し、流入する排気ガスの空燃比がリッチになると吸収しているNOxを放出するNOx吸収剤を機関排気通路内に配置した内燃機関において、NOx吸収剤上流の排気通路を分岐して互いに並列的に延びた後にNOx吸収剤上流で合流する一対の排気分岐通路を形成すると共に、排気ガス中に含まれるSOxを一時的に捕獲するためのSOxトラップ触媒を一方の排気分岐通路内に配置し、一方の排気分岐通路内及び他方の排気分岐通路内を流通する排気ガス量をそれぞれ制御する手段を具備し、大気中の酸素密度を検出し、該大気中の酸素密度が低いときには該大気中の酸素密度が高いときに比べて一方の排気分岐通路内を流通する排気ガス量が他方の排気分岐通路内を流通する排気ガス量よりも多くなるようにした排気浄化装置。   A NOx absorbent that absorbs NOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and releases NOx that is absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich is disposed in the engine exhaust passage. In the internal combustion engine, a pair of exhaust branch passages are formed which branch the exhaust passage upstream of the NOx absorbent and extend in parallel to each other and then merge upstream of the NOx absorbent, and temporarily store SOx contained in the exhaust gas. An SOx trap catalyst for capturing is disposed in one exhaust branch passage, and includes means for controlling the amount of exhaust gas flowing in one exhaust branch passage and the other exhaust branch passage, respectively, and oxygen in the atmosphere. When the density of oxygen in the atmosphere is low and the oxygen density in the atmosphere is low, the amount of exhaust gas flowing through one exhaust branch passage is greater than that in the case where the oxygen density in the atmosphere is high. Exhaust purification apparatus that becomes larger than the amount of exhaust gas flowing through the. NOx吸収剤から吸収されたSOxを放出させる手段を具備し、大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも低いときにはNOx吸収剤からのSOx放出作用を禁止するようにした請求項3から5までの一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。   A means for releasing SOx absorbed from the NOx absorbent is provided, and the SOx releasing action from the NOx absorbent is prohibited when the oxygen density in the atmosphere is lower than a predetermined set density. 6. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to one of up to 5. 大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも高いときにNOx吸収剤からのSOx放出作用を許容するようにした請求項6に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 6, wherein when the oxygen density in the atmosphere is higher than a predetermined set density, the SOx releasing action from the NOx absorbent is allowed. SOxトラップ触媒から捕獲されたSOxを放出させる手段を具備し、大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも低いときにはSOxトラップ触媒からのSOx放出作用を禁止するようにした請求項3から5までの一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。   A means for releasing SOx trapped from the SOx trap catalyst is provided, and the SOx releasing action from the SOx trap catalyst is prohibited when the oxygen density in the atmosphere is lower than a preset density. 6. An exhaust emission control device for an internal combustion engine according to one of up to 5. 大気中の酸素密度があらかじめ定められた設定密度よりも高いときにSOxトラップ触媒からのSOx放出作用を許容するようにした請求項8に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 8, wherein the SOx releasing action from the SOx trap catalyst is allowed when the oxygen density in the atmosphere is higher than a predetermined set density. SOxトラップ触媒から捕獲されたSOxを放出すべきときには排気ガスが目標量だけ一方の排気分岐通路内を流通するようにした請求項9に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 9, wherein when the SOx trapped from the SOx trap catalyst is to be released, the exhaust gas flows through one exhaust branch passage by a target amount.
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JP2009293536A (en) * 2008-06-06 2009-12-17 Nissan Motor Co Ltd Exhaust emission control device for internal combustion engine

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