JP2000230421A - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification device for internal combustion engine

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JP2000230421A
JP2000230421A JP11031031A JP3103199A JP2000230421A JP 2000230421 A JP2000230421 A JP 2000230421A JP 11031031 A JP11031031 A JP 11031031A JP 3103199 A JP3103199 A JP 3103199A JP 2000230421 A JP2000230421 A JP 2000230421A
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JP
Japan
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nox
fuel ratio
catalyst
exhaust gas
sensor
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JP11031031A
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Japanese (ja)
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Yasuki Tamura
保樹 田村
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Mitsubishi Motors Corp
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関の排気浄化装置において、NOx 放
出制御の開始時期を精度良く判定して排気ガス特性や燃
費の悪化を抑制する。 【解決手段】 吸蔵型NOx触媒24の上流側に流入す
る排気ガス中の酸素濃度を検出する#1O2 センサ26
を配設する一方、下流側に放出される排気ガス中の酸素
濃度を検出する#2O2 センサ27を配設し、#1O2
センサ26の出力値D1から#2O2 センサ27の出力
値D2を減算して出力値ΔDを求め、この出力差ΔDに
基づいて吸蔵されたNOxの放出開始時期を判定する。
(57) Abstract: In an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, a start timing of NOx release control is accurately determined to suppress deterioration of exhaust gas characteristics and fuel efficiency. A detects the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the upstream side of the occlusion-type NOx catalyst 24 # 1O 2 sensor 26
While disposed, and disposed #. 2O 2 sensor 27 for detecting oxygen concentration in exhaust gas discharged to the downstream side, # 1O 2
From the output value D1 of the sensor 26 by subtracting the output value D2 of #. 2O 2 sensor 27 obtains the output value [Delta] D, determines emission start timing of the NOx stored on the basis of the output difference [Delta] D.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、排気通路に吸蔵型
NOx触媒を有する内燃機関の排気浄化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine having a storage NOx catalyst in an exhaust passage.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、内燃機関をリーン空燃比で運転し
て燃費の向上を図るようにした希薄燃焼内燃機関が実用
化されている。この希薄燃焼内燃機関では、リーン空燃
比で運転すると、三元触媒がその浄化特性から排ガス中
のNOx(窒素酸化物)を充分に浄化できないという問
題があり、最近では、リーン空燃比で運転中に排ガス中
のNOxを吸蔵し、理論空燃比(ストイキオ)またはリ
ッチ空燃比で運転中に吸蔵されたNOxを放出還元する
吸蔵型NOx触媒が採用されてきている。
2. Description of the Related Art In recent years, a lean-burn internal combustion engine has been put to practical use in which the internal combustion engine is operated at a lean air-fuel ratio to improve fuel efficiency. This lean-burn internal combustion engine has a problem that, when operated at a lean air-fuel ratio, the three-way catalyst cannot sufficiently purify NOx (nitrogen oxide) in exhaust gas due to its purification characteristics. An NOx storage catalyst has been employed which stores NOx in exhaust gas and releases and reduces NOx stored during operation at a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio.

【0003】この吸蔵型NOx触媒は、内燃機関の酸素
の過剰状態で排ガス中のNOxを硝酸塩(X−NO3
として付着させて吸蔵し、吸蔵したNOxを一酸化炭素
(CO)の過剰状態で放出して窒素(N2 )に還元させ
る特性(同時に炭酸塩X−CO3 が生成される)を有し
た触媒である。従って、実際には、リーン空燃比運転が
所定時間継続すると、空燃比を理論空燃比またはリッチ
空燃比に制御するようなリッチ空燃比運転に定期的に切
換え(これをリッチスパイクという)、これによってC
Oの多い還元雰囲気を生成し、吸蔵したNOx を放出し
て浄化還元(NOx パージ)することで吸蔵型NOx 触
媒の再生を図ることができる。このような技術は、例え
ば、特許第2586738号公報等に開示されている。
[0003] The occlusion-type NOx catalyst, the nitrate of the NOx in the exhaust gas in an excess oxygen state of the internal combustion engine (X-NO 3)
A catalyst having the property of releasing stored NOx in an excess state of carbon monoxide (CO) and reducing it to nitrogen (N 2 ) (carbonate X-CO 3 is generated at the same time) It is. Therefore, in practice, when the lean air-fuel ratio operation continues for a predetermined time, the air-fuel ratio is periodically switched to a rich air-fuel ratio operation in which the air-fuel ratio is controlled to a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio (this is referred to as a rich spike). C
By generating a reducing atmosphere rich in O and releasing the stored NOx and purifying and reducing (NOx purging), the storage-type NOx catalyst can be regenerated. Such a technique is disclosed in, for example, Japanese Patent No. 25876738.

【0004】ところで、このようなリッチスパイクを実
施する場合、吸蔵型NOx触媒におけるNOx の吸蔵量
に応じたリッチスパイクの開始時期や運転期間、リッチ
空燃比度合を設定する必要がある。例えば、特開平10
−121944号公報に開示された「NOx トラップの
状態を診断する方法」にあっては、リーン空燃比運転時
の継続時間によって吸蔵型NOx 触媒の堆積NOx 量を
推定し、リーン空燃比運転時の継続時間が所定時間を経
過するとリッチスパイクを開始し、推定された堆積NO
x 量に応じて予め所定時間及び所定のリッチ空燃比に設
定されるようになっている。
When performing such a rich spike, it is necessary to set a rich spike start timing, an operation period, and a rich air-fuel ratio degree according to the amount of NOx stored in the storage NOx catalyst. For example, JP
According to the "method of diagnosing the state of the NOx trap" disclosed in Japanese Patent Publication No. When the duration time exceeds a predetermined time, rich spikes are started, and the estimated deposition NO
A predetermined time and a predetermined rich air-fuel ratio are set in advance in accordance with the x amount.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、実際には、
吸蔵型NOx 触媒に堆積するNOx 量は、吸蔵型NOx
触媒の温度や排気ガスの流量などに影響し、内燃機関の
運転条件、あるいは触媒の劣化状態によって変化する。
そのため、上述したように、リッチスパイクの開始時期
をリーン空燃比運転時の継続時間に応じて設定すると、
実際に吸蔵型NOx 触媒に堆積したNOx 量に対応しな
い時期にリッチスパイクを開始する虞がある。即ち、リ
ッチスパイクの開始時期が早いと、不要なリッチ空燃比
運転が実施されることとなって燃費の悪化等の要因とな
る。一方、リッチスパイクの開始時期が遅れると、排気
ガス中のNOxを十分に吸蔵することができずに排気ガ
ス特性の悪化等の要因となる。
However, in practice,
The amount of NOx deposited on the storage NOx catalyst depends on the storage NOx.
It affects the temperature of the catalyst, the flow rate of the exhaust gas, and the like, and changes depending on the operating conditions of the internal combustion engine or the state of deterioration of the catalyst.
Therefore, as described above, if the start time of the rich spike is set according to the duration during the lean air-fuel ratio operation,
There is a risk that a rich spike may be started at a time that does not correspond to the amount of NOx actually deposited on the storage NOx catalyst. That is, if the start time of the rich spike is early, an unnecessary rich air-fuel ratio operation is performed, which causes deterioration of fuel efficiency and the like. On the other hand, if the start time of the rich spike is delayed, NOx in the exhaust gas cannot be occluded sufficiently, which causes factors such as deterioration of the exhaust gas characteristics.

【0006】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、NOx 放出制御の開始時期を精度良く判定して
排気ガス特性や燃費の悪化を抑制した内燃機関の排気浄
化装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve such a problem and to provide an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine in which the start timing of NOx release control is accurately determined to suppress deterioration of exhaust gas characteristics and fuel efficiency. With the goal.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の内燃機関の排気浄化装置では、内燃機関の
排気通路に排気空燃比がリーン空燃比であるときに排気
ガス中のNOxを吸蔵すると共にリッチ空燃比または理
論空燃比であるときに吸蔵されたNOxを放出して還元
する吸蔵型NOx触媒を設け、この吸蔵型NOx触媒に
流入するNOx濃度に相関する値を検出する第1検出手
段と、吸蔵型NOx触媒に吸蔵されるNOx濃度に相関
する値を検出する第2検出手段とを設け、放出判定手段
が第1検出手段と第2検出手段の出力に基づいて吸蔵さ
れたNOxを放出する時期を判定し、このとき、NOx
放出制御手段が排気空燃比をリッチ空燃比または理論空
燃比に変更するするようにしている。
According to the present invention, there is provided an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, wherein NOx in exhaust gas is contained in an exhaust passage of the internal combustion engine when the exhaust air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio. And a NOx catalyst that releases and reduces the stored NOx when the air-fuel ratio is the rich air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio, and detects a value correlated to the NOx concentration flowing into the storage NOx catalyst. 1 detecting means, and second detecting means for detecting a value correlated with the NOx concentration stored in the storing NOx catalyst, wherein the release determining means stores the NOx based on the outputs of the first detecting means and the second detecting means. The timing of releasing the released NOx is determined.
The release control means changes the exhaust air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio or a stoichiometric air-fuel ratio.

【0008】従って、第1及び第2検出手段にて検出さ
れるNOx濃度に相関する値から、吸蔵型NOx触媒に
吸蔵されたNOxの放出時期を判定することで、吸蔵型
NOx 触媒の堆積NOx 量を高精度に推定し、適正時期
にNOx放出制御を開始することができる。そのため、
NOx を吸蔵するリーン空燃比運転の運転期間やNOx
の放出に必要なリッチ空燃比運転の運転期間が極めて適
正なものとなり、NOx 放出制御の早期開始による燃費
の悪化やNOx 放出制御の開始遅れによる排気ガス特性
の悪化を防止できる。
Accordingly, the release time of the NOx stored in the storage NOx catalyst is determined from the value correlated with the NOx concentration detected by the first and second detection means, so that the accumulated NOx of the storage NOx catalyst is determined. The amount can be estimated with high accuracy, and the NOx release control can be started at an appropriate time. for that reason,
The operating period of lean air-fuel ratio operation that stores NOx and NOx
The operation period of the rich air-fuel ratio operation required for the emission of NO becomes extremely appropriate, and deterioration of fuel efficiency due to early start of NOx release control and deterioration of exhaust gas characteristics due to delay in start of NOx release control can be prevented.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0010】図1に本発明の一実施形態に係る内燃機関
の排気浄化装置の概略構成、図2にO2 センサの空燃比
に対する出力特性を表すグラフ、図3に本実施形態の排
気浄化装置によるNOx パージ制御のフローチャート、
図4にNOx パージ制御のタイムチャート、図5にO2
センサの出力値の差に対する目標空燃比を表すグラフを
示す。
FIG. 1 is a schematic configuration of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a graph showing an output characteristic of an O 2 sensor with respect to an air-fuel ratio, and FIG. Flow chart of NOx purge control by
NOx purge control time chart in FIG. 4, O 2 in FIG. 5
4 is a graph showing a target air-fuel ratio with respect to a difference between sensor output values.

【0011】本実施形態の内燃機関(以下、エンジンと
称する。)は、例えば、燃料噴射モード(運転モード)
を切換えることで、吸気行程での燃料噴射(吸気行程噴
射モード)または圧縮行程での燃料噴射(圧縮行程噴射
モード)を実施可能な筒内噴射型火花点火式直列4気筒
ガソリンエンジンである。そして、この筒内噴射型のエ
ンジン11は、容易にして理論空燃比(ストイキオ)で
の運転やリッチ空燃比での運転(リッチ空燃比運転)の
他、リーン空燃比での運転(リーン空燃比運転)が実現
可能となっており、特に圧縮行程噴射モードでは、超リ
ーン空燃比での運転が可能となっている。
The internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) of the present embodiment is, for example, in a fuel injection mode (operation mode).
The fuel injection in-cylinder ignition type in-line four-cylinder gasoline engine is capable of performing fuel injection during the intake stroke (intake stroke injection mode) or fuel injection during the compression stroke (compression stroke injection mode). The in-cylinder injection type engine 11 can be easily operated at a stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometric ratio), at a rich air-fuel ratio (rich air-fuel ratio operation), or at a lean air-fuel ratio (lean air-fuel ratio). Operation) can be realized, and in particular, in the compression stroke injection mode, operation at an ultra lean air-fuel ratio is possible.

【0012】本実施形態において、図1に示すように、
エンジン11のシリンダヘッド12には、各気筒毎に点
火プラグ13と共に電磁式の燃料噴射弁14が取付けら
れており、この燃料噴射弁14によって燃焼室15内に
燃料を直接噴射可能となっている。この燃料噴射弁14
には、図示しない燃料パイプを介して燃料タンクを擁し
た燃料供給装置(燃料ポンプ)が接続されており、燃料
タンク内の燃料が高燃圧で供給され、この燃料を燃料噴
射弁14から燃焼室15内に向けて所望の燃圧で噴射す
る。この際、燃料噴射量は燃料ポンプの燃料吐出圧と燃
料噴射弁14の開弁時間(燃料噴射時間)とから決定さ
れる。
In this embodiment, as shown in FIG.
An electromagnetic fuel injection valve 14 is attached to a cylinder head 12 of the engine 11 together with an ignition plug 13 for each cylinder, and the fuel injection valve 14 enables direct injection of fuel into a combustion chamber 15. . This fuel injection valve 14
Is connected to a fuel supply device (fuel pump) having a fuel tank via a fuel pipe (not shown). The fuel in the fuel tank is supplied at a high fuel pressure, and the fuel is supplied from a fuel injection valve 14 to a combustion chamber. The fuel is injected at a desired fuel pressure into the fuel cell 15. At this time, the fuel injection amount is determined from the fuel discharge pressure of the fuel pump and the valve opening time (fuel injection time) of the fuel injection valve 14.

【0013】シリンダヘッド12には、各気筒毎に略直
立方向に吸気ポートが形成されており、各吸気ポートと
連通するようにして吸気マニホールド16の一端がそれ
ぞれ接続されている。そして、吸気マニホールド16の
他端にはドライブバイワイヤ(DBW)方式の電動スロ
ットル弁17が接続されており、このスロットル弁17
にはスロットル開度θthを検出するスロットルポジショ
ンセンサ18が設けられている。また、シリンダヘッド
12には、各気筒毎に略水平方向に排気ポートが形成さ
れており、各排気ポートと連通するようにして排気マニ
ホールド19の一端がそれぞれ接続されている。
An intake port is formed in the cylinder head 12 in a substantially upright direction for each cylinder, and one end of an intake manifold 16 is connected to communicate with each intake port. A drive-by-wire (DBW) type electric throttle valve 17 is connected to the other end of the intake manifold 16.
Is provided with a throttle position sensor 18 for detecting the throttle opening θth. An exhaust port is formed in the cylinder head 12 in a substantially horizontal direction for each cylinder, and one end of an exhaust manifold 19 is connected to communicate with each exhaust port.

【0014】そして、エンジン11には、クランク角を
検出するクランク角センサ20が設けられており、この
クランク角センサ20はエンジン回転速度Neを検出可
能となっている。なお、上述した筒内噴射型エンジン1
1は既に公知のものであり、その構成の詳細については
ここでは説明を省略する。
The engine 11 is provided with a crank angle sensor 20 for detecting a crank angle, and the crank angle sensor 20 can detect an engine rotation speed Ne. The above-described in-cylinder injection engine 1
1 is already known, and the details of its configuration will not be described here.

【0015】また、エンジン11の排気マニホールド1
9には排気管(排気通路)21が接続されており、この
排気管21には排気浄化触媒装置22を介して図示しな
いマフラーが接続されている。そして、この排気管21
における排気浄化触媒装置22の上流側の部分には排気
温度を検出する高温センサ23が設けられている。
The exhaust manifold 1 of the engine 11
An exhaust pipe (exhaust passage) 21 is connected to 9, and a muffler (not shown) is connected to the exhaust pipe 21 via an exhaust purification catalyst device 22. And this exhaust pipe 21
A high-temperature sensor 23 for detecting the exhaust gas temperature is provided on the upstream side of the exhaust gas purifying catalyst device 22 in FIG.

【0016】この排気浄化触媒装置22は、吸蔵型NO
x触媒24と三元触媒25との2つの触媒を有して構成
されており、三元触媒25の方が吸蔵型NOx触媒24
よりも下流側に配設されている。この吸蔵型NOx触媒
24は、酸化雰囲気においてNOxを一旦吸蔵させ、主
としてCOの存在する還元雰囲気中においてNOxを放
出してN2 (窒素)等に還元させる機能を持つものであ
る。詳しくは、吸蔵型NOx触媒24は、貴金属として
白金(Pt)、ロジウム(Rh)等を有した触媒として
構成されており、吸蔵材としてはバリウム(Ba)等の
アルカリ金属、アルカリ土類金属が採用されている。
This exhaust purifying catalyst device 22 is a storage type NO
x catalyst 24 and a three-way catalyst 25, and the three-way catalyst 25 is a storage-type NOx catalyst 24.
It is arranged further downstream than. The storage type NOx catalyst 24 has a function of temporarily storing NOx in an oxidizing atmosphere and releasing NOx mainly in a reducing atmosphere where CO is present to reduce it to N 2 (nitrogen) or the like. Specifically, the storage NOx catalyst 24 is configured as a catalyst having platinum (Pt), rhodium (Rh) or the like as a noble metal, and an alkali metal such as barium (Ba) or an alkaline earth metal as a storage material. Has been adopted.

【0017】また、吸蔵型NOx触媒24の上流に位置
して#1O2 センサ(第1検出手段)26が設けられて
おり、更に、吸蔵型NOx 触媒24の下流に位置して#
2O 2 センサ(第2検出手段)27が設けられている。
これら#1O2 センサ26及び#2O2 センサ27は、
排気中のNOx の濃度に相関する値としての酸素濃度を
検出するものである。これらO2 センサ26,27は、
酸素量が少ないときには大きな値をとり、逆に酸素量が
多いときには小さな値をとるように構成されている。つ
まり、O2 センサ26,27の出力特性は、図2に示す
ように、酸素が化合物COとなって存在するリッチ空燃
比雰囲気では大きく、ストイキオ雰囲気近傍では急勾配
で変化し、酸素過剰状態にあるリーン空燃比雰囲気では
小さくなるようにされている。従って、これら#1O2
センサ26及び#2O2 センサ27により吸蔵型NOx
触媒24の上流及び下流の酸素量を検出することで、こ
の吸蔵型NOx 触媒24の上流及び下流の空燃比をそれ
ぞれ良好に検出可能となっている。
Further, a position upstream of the storage type NOx catalyst 24 is provided.
And # 1OTwoProvided with a sensor (first detection means) 26
And furthermore, located downstream of the storage NOx catalyst 24 #
2O TwoA sensor (second detection means) 27 is provided.
These # 10TwoSensor 26 and # 2OTwoThe sensor 27
The oxygen concentration as a value correlated to the NOx concentration in the exhaust
It is to detect. These OTwoThe sensors 26 and 27
It takes a large value when the amount of oxygen is small, and conversely
It is configured to take a small value when it is large. One
Mari, OTwoThe output characteristics of the sensors 26 and 27 are shown in FIG.
As such, rich air fuel exists in which oxygen is present as compound CO.
Large in specific atmosphere, steep near stoichiometric atmosphere
And in a lean air-fuel ratio atmosphere with excess oxygen
It has been made smaller. Therefore, these # 10Two
Sensor 26 and # 2OTwoOxidation type NOx by sensor 27
By detecting the amount of oxygen upstream and downstream of the catalyst 24,
The air-fuel ratio upstream and downstream of the NOx storage catalyst 24
Each can be detected well.

【0018】更に、入出力装置、記憶装置(ROM、R
AM、不揮発性RAM等)、中央処理装置(CPU)、
タイマカウンタ等を有するECU(電子コントロールユ
ニット)28が設けられており、このECU28により
エンジン11を含めた本実施形態の排気浄化装置の総合
的な制御が行われる。即ち、ECU28の入力側には、
上述した高温センサ23やNOxセンサ26,27等の
各種センサ類が接続されており、これらセンサ類からの
検出情報が入力する。一方、ECU28の出力側には、
点火コイルを介して上述した点火プラグ13や燃料噴射
弁14等が接続されており、これら点火コイル、燃料噴
射弁14等には、各種センサ類からの検出情報に基づき
演算された燃料噴射量や点火時期等の最適値がそれぞれ
出力される。これにより、燃料噴射弁14から適正量の
燃料が適正なタイミングで噴射され、点火プラグ13に
よって適正なタイミングで点火が実施される。
Further, an input / output device and a storage device (ROM, R
AM, nonvolatile RAM, etc.), central processing unit (CPU),
An ECU (Electronic Control Unit) 28 having a timer counter and the like is provided, and the ECU 28 controls the exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment including the engine 11 comprehensively. That is, on the input side of the ECU 28,
Various sensors such as the high-temperature sensor 23 and the NOx sensors 26 and 27 described above are connected, and detection information from these sensors is input. On the other hand, on the output side of the ECU 28,
The above-described ignition plug 13, fuel injection valve 14, and the like are connected via an ignition coil. The ignition coil, the fuel injection valve 14, and the like are connected to a fuel injection amount calculated based on detection information from various sensors. The optimum values such as the ignition timing are output. As a result, an appropriate amount of fuel is injected from the fuel injection valve 14 at an appropriate timing, and ignition is performed by the spark plug 13 at an appropriate timing.

【0019】実際に、ECU28では、スロットルポジ
ションセンサ18からのスロットル開度情報θthとクラ
ンク角センサ20からのエンジン回転速度情報Neとに
基づいてエンジン負荷に対応する目標筒内圧、即ち目標
平均有効圧Peを求めるようにされており、更に、この
目標平均有効圧Peとエンジン回転速度情報Neとに応
じてマップ(図示せず)より燃料噴射モードを設定する
ようにされている。例えば、目標平均有効圧Peとエン
ジン回転速度Neとが共に小さいときには、燃料噴射モ
ードは圧縮行程噴射モードとされて燃料が圧縮行程で噴
射され、一方、目標平均有効圧Peが大きくなり、ある
いはエンジン回転速度Neが大きくなると燃料噴射モー
ドは吸気行程噴射モードとされ、燃料が吸気行程で噴射
される。
Actually, the ECU 28 determines the target in-cylinder pressure corresponding to the engine load, that is, the target average effective pressure based on the throttle opening information θth from the throttle position sensor 18 and the engine rotation speed information Ne from the crank angle sensor 20. Pe is determined, and the fuel injection mode is set from a map (not shown) according to the target average effective pressure Pe and the engine rotation speed information Ne. For example, when the target average effective pressure Pe and the engine rotation speed Ne are both low, the fuel injection mode is set to the compression stroke injection mode, and fuel is injected in the compression stroke, while the target average effective pressure Pe increases, or When the rotation speed Ne increases, the fuel injection mode is set to the intake stroke injection mode, and fuel is injected during the intake stroke.

【0020】そして、目標平均有効圧Peとエンジン回
転速度Neとから制御目標となる目標空燃比(目標A/
F)が設定され、適正量の燃料噴射量がこの目標A/F
に基づいて決定される。また、高温センサ23により検
出された排気温度情報からは触媒温度Tcat が推定され
る。詳しくは、高温センサ23と吸蔵型NOx触媒24
とが多少なりとも離れて配置されていることに起因する
誤差を補正するために、目標平均有効圧Peとエンジン
回転速度情報Neとに応じて温度差マップが予め実験等
により設定されており、触媒温度Tcat は、目標平均有
効圧Peとエンジン回転速度情報Neとが決まると一義
に推定されるようにされている。
The target air-fuel ratio (target A / A), which is the control target, is determined from the target average effective pressure Pe and the engine speed Ne.
F) is set, and the appropriate amount of fuel injection is set to the target A / F
Is determined based on The catalyst temperature Tcat is estimated from the exhaust gas temperature information detected by the high temperature sensor 23. Specifically, the high-temperature sensor 23 and the storage NOx catalyst 24
In order to correct an error caused by being arranged at least a little apart from each other, a temperature difference map is set in advance by an experiment or the like in accordance with the target average effective pressure Pe and the engine rotation speed information Ne. The catalyst temperature Tcat is uniquely estimated when the target average effective pressure Pe and the engine speed information Ne are determined.

【0021】以下、このように構成された本実施形態の
内燃機関の排気浄化装置の作用について説明する。
The operation of the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment having the above-described configuration will be described below.

【0022】排気浄化触媒装置22の吸蔵型NOx触媒
24では、リーンモードにおける超リーン燃焼運転時の
ような酸素濃度過剰雰囲気で、排気中のNOxから硝酸
塩が生成され、これによりNOxが吸蔵されて排気の浄
化が行われる。一方、三元触媒25では、酸素濃度が低
下した雰囲気で、吸蔵型NOx触媒24に吸蔵した硝酸
塩と排気中のCOとが反応して炭酸塩が生成されると共
にNOxが放出される。従って、吸蔵型NOx触媒24
へのNOxの吸蔵が進むと、空燃比のリッチ化あるいは
追加の燃料噴射を行うなどして酸素濃度を低下させて吸
蔵型NOx触媒24からNOxを放出させて機能を維持
する。
In the storage type NOx catalyst 24 of the exhaust purification catalyst device 22, nitrate is generated from NOx in exhaust gas in an atmosphere having an excessively high oxygen concentration as in the super-lean combustion operation in the lean mode, whereby NOx is stored. Exhaust gas purification is performed. On the other hand, in the three-way catalyst 25, the nitrate stored in the storage NOx catalyst 24 reacts with the CO in the exhaust gas in an atmosphere having a reduced oxygen concentration to generate carbonate and release NOx. Therefore, the storage NOx catalyst 24
As the NOx storage proceeds, the oxygen concentration is reduced by enriching the air-fuel ratio or performing additional fuel injection, and the NOx is released from the storage NOx catalyst 24 to maintain the function.

【0023】本実施形態の内燃機関の排気浄化装置で
は、吸蔵型NOx触媒24の上流にある#1O2 センサ
26の出力値と、吸蔵型NOx 触媒24の下流にある#
2O2センサ27の出力値との差からこの吸蔵型NOx
触媒24に吸蔵されたNOxを放出する時期を判定(放
出判定手段)し、この判定結果に基づいて吸蔵型NOx
触媒24に吸蔵されたNOx の放出に必要なパージ制御
(NOx放出制御手段)の期間の開始を決定している。
また、排気浄化装置では、各センサ26,27の出力値
の差に基づいてこのパージ制御の期間の終了を決定して
いる。
In the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment, the output value of the # 1O 2 sensor 26 upstream of the storage NOx catalyst 24 and the output value # of the storage NOx catalyst 24 downstream
From the difference with the output value of the 2O 2 sensor 27, this storage NOx
The timing of releasing the NOx stored in the catalyst 24 is determined (release determining means), and based on the determination result, the storage type NOx is determined.
The start of the period of the purge control (NOx release control means) necessary for releasing the NOx stored in the catalyst 24 is determined.
In the exhaust gas purifying apparatus, the end of the purge control period is determined based on the difference between the output values of the sensors 26 and 27.

【0024】ここで、本実施形態の排気浄化装置におけ
る吸蔵型NOx 触媒24のNOx パージ制御について、
図3のフローチャート及び図4のタイムチャートに基づ
いて説明する。
Here, the NOx purge control of the storage type NOx catalyst 24 in the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment will be described.
A description will be given based on the flowchart of FIG. 3 and the time chart of FIG.

【0025】図3のフローチャートに示すように、ステ
ップS11において、リーン運転が開始されると、ま
ず、ステップS12にて、吸蔵型NOx触媒24の上流
にある#1O2 センサ26の出力値D1と、下流にある
#2O2 センサ27の出力値D2とに基づいて、次式か
ら出力差ΔDを求める。 ΔD=D1−D2
As shown in the flowchart of FIG. 3, when the lean operation is started in step S11, first, in step S12, the output value D1 of the # 10 2 sensor 26 upstream of the storage NOx catalyst 24 is compared with the output value D1. , based on the output value D2 of #. 2O 2 sensor 27 downstream, obtaining the output difference ΔD from the following equation. ΔD = D1-D2

【0026】次に、ステップS13では、この出力差Δ
Dが所定値ΔD0(極小値または値0)より大きけれ
ば、ステップS14にて現在のリーン運転を継続する。
一方、出力差ΔDが所定値ΔD0以下であれば、ステッ
プS15以降でNOxパージ制御あるいはSパージ制御
を実行する。
Next, in step S13, the output difference Δ
If D is larger than the predetermined value ΔD0 (minimum value or value 0), the current lean operation is continued in step S14.
On the other hand, if the output difference ΔD is equal to or smaller than the predetermined value ΔD0, the NOx purge control or the S purge control is executed from step S15.

【0027】即ち、前述したように、リーン運転で酸素
濃度過剰雰囲気の排気ガスが吸蔵型NOx触媒24に流
入すると、この吸蔵型NOx触媒24では排気ガス中の
NOxから硝酸塩が生成されることでNOxが吸蔵され
るが、このとき、吸蔵されたNOxに応じたCOが排出
されることとなるため、吸蔵型NOx触媒24の下流側
ではリッチ雰囲気となる。従って、リーン運転が実行さ
れているときに、吸蔵型NOx触媒24の上流にある#
1O2 センサ26の出力値D1と、下流にある#2O2
センサ27の出力値D2との出力差ΔDがΔD0よりも
大きければ、この吸蔵型NOx触媒24の下流側がリッ
チ雰囲気であり、吸蔵型NOx触媒24は排気ガス中の
NOxをまだ十分に吸蔵可能であると推定でき、ステッ
プS14にて現在のリーン運転を継続する。
That is, as described above, when the exhaust gas in the oxygen-rich atmosphere flows into the storage NOx catalyst 24 in the lean operation, the storage NOx catalyst 24 generates nitrate from NOx in the exhaust gas. NOx is stored, but at this time, CO corresponding to the stored NOx is discharged, so that a downstream side of the storage NOx catalyst 24 has a rich atmosphere. Therefore, when the lean operation is being performed, the #
The output value D1 of the 1O 2 sensor 26 and the downstream # 2O 2
If the output difference ΔD from the output value D2 of the sensor 27 is larger than ΔD0, the downstream side of the storage type NOx catalyst 24 is rich, and the storage type NOx catalyst 24 can still sufficiently store NOx in the exhaust gas. It can be estimated that there is, and the current lean operation is continued in step S14.

【0028】一方、各O2 センサ26,27の出力値D
1,D2の出力差ΔDがΔD0以下であれば、吸蔵型N
Ox触媒24の下流側はリーン雰囲気であり、吸蔵型N
Ox触媒24は排気ガス中のNOxをこれ以上吸蔵する
ことができないと推定でき、ステップS15に移行す
る。このステップS15では、リーン運転継続時間Tが
所定時間TS を上回っていればステップS16にてNO
xパージ制御を開始する。
On the other hand, the output value D of each O 2 sensor 26, 27
If the output difference ΔD between the first and the second D2 is equal to or less than ΔD0, the storage type N
The downstream side of the Ox catalyst 24 has a lean atmosphere, and the storage type N
Since it can be estimated that the Ox catalyst 24 cannot occlude NOx in the exhaust gas any more, the process proceeds to step S15. In this step S15, if the lean operation continuation time T exceeds the predetermined time T S , it is NO in step S16.
Start x purge control.

【0029】まず、ステップS17にて、NOx パージ
の開始に際し、目標A/Fを所定の初期値、即ち、初期
リッチ空燃比(例えば、値10)に設定する。これによ
り、図4(a)に示すように、吸蔵型NOx 触媒24に
吸蔵されたNOx が急速に放出されて還元除去され始め
る。次に、ステップS18では、#1O2 センサ26の
出力D1が所定値Ds(例えば、ストイキオに対応する
出力値(図2参照))以上になったか否かを判別する。
ここで、#1O2 センサ26の出力D1が所定値Dsを
越えていなければステップS17に戻って目標A/Fを
所定の初期値、即ち、初期リッチ空燃比(例えば、値1
0)のままに保持する。なお、この初期リッチ空燃比
(例えば、値10)は、NOx パージ制御において使用
される最もリッチ化度合の大きな値とされるのがよい。
First, in step S17, when starting the NOx purge, the target A / F is set to a predetermined initial value, that is, an initial rich air-fuel ratio (for example, value 10). As a result, as shown in FIG. 4A, the NOx stored in the storage NOx catalyst 24 is rapidly released and begins to be reduced and removed. Next, in step S18, the output D1 of # 1O 2 sensor 26 is a predetermined value Ds (e.g., output value corresponding to the stoichiometric (see FIG. 2)) to determine whether it is above.
Here, # 1O 2 output D1 is a predetermined initial value the target A / F returns to step S17 if not exceed the predetermined value Ds of the sensor 26, i.e., the initial rich air-fuel ratio (e.g., a value 1
0). Note that the initial rich air-fuel ratio (for example, value 10) is preferably set to a value having the largest degree of richness used in the NOx purge control.

【0030】このようにすれば、次にステップS19に
おいて、#1O2 センサ26の出力D1と#2O2 セン
サ27の出力D2とを用いて演算を行うのであるが、#
1O 2 センサ26及び#2O2 センサ27のNOx パー
ジの開始初期における応答遅れの要素が排除(マスキン
グ)され、正確な演算が可能とされる。一方、ステップ
S18にて、#1O2 センサ26の出力D1が所定値D
s以上となって、#1O2 センサ26や#2O2 センサ
27の応答遅れの要素が排除されたとみなされたら、ス
テップS19に移行する。
In this way, the next step is step S19.
# 1OTwoOutput D1 of sensor 26 and # 2OTwoSen
The operation is performed using the output D2 of the sensor 27.
10 TwoSensor 26 and # 2OTwoNOx par of sensor 27
The element of the response delay at the beginning of the
), And accurate calculation is made possible. Meanwhile, step
In S18, # 1OTwoThe output D1 of the sensor 26 is a predetermined value D
# 10TwoSensor 26 or # 2OTwoSensor
If the 27 response delay elements are deemed to have been eliminated,
The process moves to step S19.

【0031】このステップS19では、前述と同様に次
式により、#1O2 センサ26の出力D1と#2O2
ンサ27の出力D2との出力差ΔDを演算する。 ΔD=D1−D2 即ち、図4(b)には、#1O2 センサ26の出力D1
を一点鎖線で、#2O 2 センサ27の出力D2を実線で
示してあるが、これら出力D1と出力D2の差を演算
し、吸蔵型NOx 触媒24の上流側の排気中の酸素量と
下流側の排気中の酸素量との差、即ち、排気中の空燃比
の差を求めるようにする。
In step S19, the next step is performed as described above.
By the formula, # 1OTwoOutput D1 of sensor 26 and # 2OTwoC
The output difference ΔD from the output D2 of the sensor 27 is calculated. ΔD = D1−D2 That is, in FIG.TwoOutput D1 of sensor 26
By a dashed line, # 2O TwoThe output D2 of the sensor 27 is represented by a solid line.
As shown, the difference between these outputs D1 and D2 is calculated.
And the amount of oxygen in the exhaust gas on the upstream side of the storage NOx catalyst 24.
The difference from the amount of oxygen in the downstream exhaust, that is, the air-fuel ratio in the exhaust
Try to find the difference between

【0032】これにより、吸蔵型NOx 触媒24に吸蔵
されたNOx がNOx パージによって放出、還元される
とN2 とともにO2 (酸素)が発生するのであるが、こ
の還元により発生したO2 の量が適切に検出され、ひい
てはNOx の放出量が適切に検出可能とされる。空燃比
がリーン空燃比からリッチ空燃比とされるときには、酸
素量が急激するため、図4(b)に示すように、上述し
た理由に基づき、吸蔵型NOx 触媒24の上流側にある
#1O2 センサ26の出力D1は急勾配で大側に変化し
た後一定に保持される。一方、このとき、吸蔵型NOx
触媒24では、吸蔵されたNOx が初期リッチ空燃比
(例えば、値10)の下に発生する多量のCOにより放
出、還元されてO2 が多量に発生しており、故に吸蔵型
NOx 触媒24の下流側にある#2O2 センサ27の出
力D2は小さいままに保持される。つまり、出力D1が
所定値Ds以上となった時点では、同図(a)及び
(b)に示すように、差ΔD、即ち、NOx の放出量は
比較的大きなものとなっている。
[0032] Thus, released NOx stored in occlusion-type NOx catalyst 24 by NOx purge When reduced with N 2 is O 2 (oxygen) is being generated, the amount of O 2 generated by this reduction Is appropriately detected, and thus the amount of released NOx can be appropriately detected. When the air-fuel ratio is changed from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio, the amount of oxygen is abrupt. Therefore, as shown in FIG. The output D1 of the second sensor 26 is kept constant after changing to a large side with a steep gradient. On the other hand, at this time, the storage NOx
In the catalyst 24, NOx stored initial rich air-fuel ratio (e.g., the value 10) emitted by a large amount of CO which occurs under, is reduced and O 2 is a large amount of generation, therefore the occlusion-type NOx catalyst 24 the output D2 of the downstream side is #. 2O 2 sensor 27 is held at a small. That is, when the output D1 becomes equal to or more than the predetermined value Ds, the difference ΔD, that is, the NOx release amount is relatively large, as shown in FIGS.

【0033】そして、次のステップS20では、このよ
うに求めた出力差ΔDに基づいて最適な目標A/Fを演
算により決定する。実際には、例えば、図5に示すよう
に、出力差ΔDと目標A/Fとの関係を示すマップが予
め実験等により設定されており、目標A/Fは差ΔDに
応じてこのマップより求められる。同図によれば、出力
D1が所定値Ds以上となった時点では、上述したよう
に差ΔDは比較的大きいため、目標A/Fは初期リッチ
空燃比と同じ空燃比(例えば、値10)とされる。
Then, in the next step S20, an optimum target A / F is determined by calculation based on the output difference ΔD thus obtained. Actually, for example, as shown in FIG. 5, a map indicating the relationship between the output difference ΔD and the target A / F is set in advance by experiments or the like, and the target A / F is determined from this map in accordance with the difference ΔD. Desired. According to the figure, when the output D1 becomes equal to or more than the predetermined value Ds, the difference AD is relatively large as described above, and thus the target A / F is the same as the initial rich air-fuel ratio (for example, the value 10). It is said.

【0034】次のステップS21では、出力差ΔDが所
定値ΔD0以下となったか否かを判別する。つまり、還
元により発生するO2 が極めて少なくなり、吸蔵NOx
量が殆ど還元され尽くしてもはやNOx パージを行う必
要がなくなったか否かを判別する。この時点では、差Δ
Dが比較的大きいため、ステップS19及びステップS
20の実行を繰り返し継続する。
In the next step S21, it is determined whether or not the output difference ΔD has become equal to or smaller than a predetermined value ΔD0. That is, the amount of O 2 generated by the reduction becomes extremely small, and the stored NOx
It is determined whether the amount has almost been reduced and it is no longer necessary to perform the NOx purge. At this point, the difference Δ
Since D is relatively large, steps S19 and S
Step 20 is repeated and continued.

【0035】そして、吸蔵型NOx 触媒24に吸蔵され
たNOx の放出、還元が進むと、還元により発生するO
2 が増加した後次第に少なくなり、吸蔵型NOx 触媒2
4の下流側の空燃比もリッチ空燃比側に遷移して#2O
2 センサ27の出力D2も大側に変化し始める。このよ
うに出力D2が大側に変化するようになると、図4
(b)に示すように、出力D1に対して差ΔDは徐々に
小さくなる。そして、差ΔDが、例えば、所定値ΔD1
まで小さくなると、図5のマップに基づいて目標A/F
は若干リッチ化度合の小さい空燃比(例えば、値12)
とされる(図4(c)参照)。つまり、NOx の放出、
還元がある程度進行したときには、もはや還元剤である
COはそれほど必要なく、故に、この場合には燃料供給
量を減らす等して目標A/Fをリッチ化度合の低い側に
変更する。これにより、余剰のCOが排出されることな
くなり、燃費の悪化等が好適に防止されることになる。
Then, as the release and reduction of NOx stored in the storage NOx catalyst 24 progresses, O generated by the reduction proceeds.
2 gradually increases and then decreases, and the storage NOx catalyst 2
4 also transitions to the rich air-fuel ratio side to # 2O
The output D2 of the second sensor 27 also starts to change to the large side. As described above, when the output D2 changes to the large side, FIG.
As shown in (b), the difference ΔD gradually decreases with respect to the output D1. The difference ΔD is, for example, a predetermined value ΔD1
When it becomes smaller, the target A / F based on the map of FIG.
Is the air-fuel ratio with a slightly smaller degree of enrichment (for example, value 12)
(See FIG. 4C). That is, NOx emission,
When the reduction has progressed to some extent, the reducing agent, CO, is no longer required so much. Therefore, in this case, the target A / F is changed to a side with a lower degree of enrichment by reducing the fuel supply amount or the like. As a result, surplus CO is not discharged, and deterioration of fuel efficiency and the like are suitably prevented.

【0036】ところで、#2O2 センサ27の出力D2
は、実際には、図4(b)に示すように、差ΔDが所定
値ΔD2とされた状態のまま暫くの間継続するのである
が、これは、吸蔵型NOx 触媒24に吸蔵されたNOx
がある程度放出されると、放出され難い一部のNOx の
みが残り、この放出され難いNOx は少しずつしか放出
されず、放出するのに時間がかかるためであり(図4
(a)参照)、この間は、この放出され難いNOx を完
全に放出すべく、目標A/Fは上記若干リッチ化度合の
小さい空燃比(例えば、値12)のままとする。
[0036] By the way, the output of # 2O 2 sensor 27 D2
Actually, as shown in FIG. 4 (b), the difference ΔD continues for a while while being kept at the predetermined value ΔD2. This is because the NOx stored in the storage NOx catalyst 24 is
When a certain amount of NOx is released, only a portion of the NOx that is difficult to release remains, and this difficult-to-release NOx is released little by little and takes time to release (FIG. 4).
(See (a).) During this time, the target A / F is kept at the air-fuel ratio (for example, the value 12) having a slightly smaller degree of enrichment in order to completely release the hardly released NOx.

【0037】そして、この放出され難いNOx が略完全
に放出、還元されたら、差ΔDは再び減少に向かうた
め、これに応じて、図6のマップに基づいて目標A/F
のリッチ化度合を徐々に小さく変化させるようにする。
これにより、排気中のCOが徐々に減少させられ、つま
り、還元剤であるCOが未だ放出されずに残っているN
Ox の還元に最低限必要な量に抑えられ、やはり余剰の
COが排出されることなく燃費の悪化等が極めて好適に
防止されることになる。
When the hardly released NOx is almost completely released and reduced, the difference ΔD starts decreasing again. Accordingly, the target A / F is set based on the map shown in FIG.
Is gradually reduced.
As a result, the CO in the exhaust gas is gradually reduced, that is, the N which remains as a reducing agent is not released.
The amount required for the reduction of Ox is suppressed to the minimum necessary amount, so that the excess CO is not discharged and the deterioration of the fuel efficiency can be prevented very suitably.

【0038】その後、ステップS21にて、出力差ΔD
が所定値ΔD0を下回ったら、吸蔵型NOx 触媒24に
吸蔵されたNOx は略完全に除去されたと判断でき、こ
の場合には、もはや還元剤であるCOは必要なく、この
NOx パージ制御を終了する。これにより、吸蔵型NO
x 触媒24に吸蔵されたNOx が過不足なく確実に除去
され、再び、リーン運転が開始される。
Thereafter, in step S21, the output difference ΔD
Is smaller than the predetermined value ΔD0, it can be determined that the NOx stored in the storage type NOx catalyst 24 has been almost completely removed. In this case, CO as the reducing agent is no longer necessary, and this NOx purge control is terminated. . Thereby, the storage NO
The NOx stored in the x catalyst 24 is reliably removed without excess or shortage, and the lean operation is started again.

【0039】なお、図4に示すように、差ΔDが所定値
ΔD0(極小値または値0)となったときには、目標A
/Fはストイキオ(値14.7)近傍のややリッチな空
燃比(例えば、値14.5)とされるが、これは、NO
x パージ終了まではリッチ空燃比を維持して吸蔵型NO
x 触媒24に新たにNOx を吸蔵させないようにするた
めであり、更に、このややリッチな空燃比(例えば、値
14.5)であれば、ストイキオに近いことからCOや
HCの発生をも確実に抑えることができるからである。
As shown in FIG. 4, when the difference ΔD becomes a predetermined value ΔD0 (minimum value or value 0), the target A
/ F is a slightly rich air-fuel ratio (for example, a value of 14.5) near stoichiometric (a value of 14.7).
x Storage-type NO while maintaining rich air-fuel ratio until the end of purge
This is to prevent NOx from being newly stored in the x-catalyst 24. Furthermore, if the air-fuel ratio is slightly rich (for example, a value of 14.5), the generation of CO and HC is ensured because the air-fuel ratio is close to stoichiometric. It is because it can be suppressed to.

【0040】また、ここでは、図4(c)に示すよう
に、NOx パージを終了した後、再び目標A/Fをリー
ン空燃比としているが、これはエンジン11の運転状態
に応じてたまたま燃料噴射モードがリーン空燃比に対応
したモードとされたためであり、ストイキオフィードバ
ックモードであれば目標A/Fはストイキオとされ、オ
ープンループモードであればリッチ空燃比とされる。
In this case, as shown in FIG. 4C, the target A / F is set to the lean air-fuel ratio again after the end of the NOx purge. This is because the injection mode is set to a mode corresponding to the lean air-fuel ratio. In the stoichiometric feedback mode, the target A / F is set to stoichiometric, and in the open loop mode, the target A / F is set to the rich air-fuel ratio.

【0041】一方、ステップS15にて、リーン運転継
続時間Tが所定時間TS 以下であればステップS22に
てSパージ制御を開始する。即ち、燃料や潤滑油内に含
まれるイオウ成分も排気ガス中に存在し、吸蔵型NOx
触媒24は、酸素濃度過剰雰囲気でNOxと共にSOx
も吸蔵する。つまり、イオウ成分は酸化されてSOxに
なり、このSOxの一部が吸蔵型NOx触媒24上でさ
らに元来NOx用の吸蔵剤と反応して硫酸塩となって吸
蔵型NOx触媒24に吸蔵する。また、吸蔵型NOx触
媒24は、酸素濃度が低下すると吸蔵されたSOxを放
出する機能を有している。つまり、酸素濃度が低下した
雰囲気では、吸蔵型NOx触媒24に吸蔵した硫酸塩の
一部と排気中のCOとが反応して炭酸塩が生成されると
共にSOxが離脱される。しかし、硫酸塩は硝酸塩より
も塩としての安定度が高く、酸素濃度が低下した雰囲気
になってもその一部しか分解されないため、吸蔵型NO
x触媒24に残留する硫酸塩の量は時間とともに増加す
る。これにより、吸蔵型NOx触媒24の吸蔵能力が時
間と共に低下し、吸蔵型NOx触媒24としての性能が
悪化(S被毒)することになる。このため、リーン運転
継続時間Tが所定時間TS 以下となり、吸蔵型NOx触
媒24のS被毒が進行したと判断された場合、本実施形
態では、触媒を所定温度(例えば、650℃)以上とな
るように昇温させ、且つ、空燃比を還元雰囲気にして吸
蔵したSOxを放出する(Sパージ運転)。
On the other hand, if the lean operation continuation time T is equal to or less than the predetermined time T S in step S15, the S purge control is started in step S22. That is, the sulfur component contained in the fuel and the lubricating oil also exists in the exhaust gas, and the storage NOx
The catalyst 24 is provided with SOx and NOx in an atmosphere having an excessive oxygen concentration.
Also occludes. That is, the sulfur component is oxidized into SOx, and a part of the SOx further reacts with the NOx storage agent on the storage NOx catalyst 24 to become a sulfate and is stored in the storage NOx catalyst 24. . Further, the storage NOx catalyst 24 has a function of releasing the stored SOx when the oxygen concentration decreases. That is, in an atmosphere in which the oxygen concentration is reduced, a part of the sulfate stored in the storage type NOx catalyst 24 reacts with CO in the exhaust to generate carbonate and release SOx. However, sulfate has a higher stability as a salt than nitrate, and only a part of it is decomposed even in an atmosphere having a reduced oxygen concentration.
The amount of sulfate remaining on x catalyst 24 increases with time. As a result, the storage capacity of the storage NOx catalyst 24 decreases with time, and the performance of the storage NOx catalyst 24 deteriorates (S poisoning). For this reason, when it is determined that the lean operation continuation time T is equal to or less than the predetermined time T S and the S poisoning of the storage NOx catalyst 24 has progressed, in the present embodiment, the catalyst is set to a predetermined temperature (for example, 650 ° C.) or higher. And the air-fuel ratio is reduced to a reducing atmosphere to release the stored SOx (S purge operation).

【0042】このように本実施形態の内燃機関の排気浄
化装置にあっては、吸蔵型NOx触媒24の上流側に流
入する排気ガス中の酸素濃度を検出する#1O2 センサ
26を配設する一方、下流側に放出される排気ガス中の
酸素濃度を検出する#2O2センサ27を配設し、リー
ン空燃比での運転中に#1O2 センサ26の出力値D1
から#2O2 センサ27の出力値D2を減算して出力差
ΔDを求め、この出力差ΔDに基づいて排気空燃比のリ
ッチ化による吸蔵型NOx触媒24のNOxパージ制御
を開始するようにしている。
[0042] In this manner, in the exhaust purification system of an internal combustion engine of the present embodiment, disposing the # 1O 2 sensor 26 for detecting oxygen concentration in exhaust gas flowing into the upstream side of the occlusion-type NOx catalyst 24 on the other hand, arranged to #. 2O 2 sensor 27 for detecting oxygen concentration in exhaust gas discharged to the downstream side, the output value D1 of # 1O 2 sensor 26 during operation of a lean air-fuel ratio
#. 2O 2 subtracts the output value D2 of the sensors 27 seeking output difference [Delta] D, and so as to start the NOx purge control of occlusion-type NOx catalyst 24 by enriching the exhaust air-fuel ratio based on the output difference [Delta] D from .

【0043】そのため、吸蔵型NOx 触媒24に吸蔵さ
れたNOx 量を高精度に推定し、適正時期にNOxパー
ジ制御を開始することができ、NOx を吸蔵するリーン
空燃比運転の運転期間やNOx の放出に必要なリッチ空
燃比運転の運転期間が極めて適正なものとなり、NOx
パージ制御の早期開始による燃費の悪化やNOx パージ
制御の開始遅れによる排気ガス特性の悪化を防止でき
る。
Therefore, the amount of NOx stored in the storage type NOx catalyst 24 can be estimated with high accuracy, the NOx purge control can be started at an appropriate time, and the operating period of the lean air-fuel ratio operation for storing NOx and the NOx amount can be reduced. The operation period of the rich air-fuel ratio operation required for release becomes extremely appropriate, and NOx
Deterioration of fuel efficiency due to early start of purge control and deterioration of exhaust gas characteristics due to delay in start of NOx purge control can be prevented.

【0044】なお、上述の実施形態において、第1検出
手段として吸蔵型NOx触媒24の上流に配設された#
1O2 センサ26としたが、これに限らず、エンジン1
1の運転状態に基づいて予め設定記憶されたマップの値
を用いてもよい。また、この第1、第2検出手段として
2 センサ26,27を用いて放出判定手段が吸蔵型N
Ox触媒24の上流及び下硫の酸素濃度差に基づいてN
Oxパージ開始時期を判定したが、空燃比センサ等を用
いて上流及び下流の空燃比(A/F)の差からNOx 放
出判定を行ってもよい。
In the above-described embodiment, # is provided as the first detecting means upstream of the storage NOx catalyst 24.
Although the 1O 2 sensor 26 is used, the invention is not limited to this.
A map value that is set and stored in advance based on the operating state of No. 1 may be used. In addition, the O 2 sensors 26 and 27 are used as the first and second detecting means, and the release determining means uses the storage type N.
Based on the oxygen concentration difference between the upstream and the bottom sulfur of the Ox catalyst 24, N
Although the Ox purge start timing is determined, the NOx release determination may be performed from the difference between the upstream and downstream air-fuel ratios (A / F) using an air-fuel ratio sensor or the like.

【0045】更に、各O2 センサ26,27の出力差Δ
Dに対する所定値ΔD0を固定値としたが、エンジン1
1の運転状態に基づいて予め設定記憶されたマップの値
としてもよい。
Further, the output difference Δ between the O 2 sensors 26 and 27
The predetermined value ΔD0 for D is a fixed value.
It may be a map value that is set and stored in advance based on the operating state of No. 1.

【0046】また、本実施形態では、第1、第2検出手
段としてO2 センサ26,27を用いているが、排気ガ
ス中のNOx 濃度を検出可能なNOx センサを用いてN
Oxセンサの出力値から吸蔵型NOx触媒24の吸蔵状
態として、例えば、排出されるNOx量(=吸蔵型NO
x触媒24に流入するNOx量−吸蔵されるNOx
量)、あるいは、吸蔵型NOx触媒24の吸蔵率(=吸
蔵型NOx触媒24に流入するNOx量/吸蔵されるN
Ox量)等を算出したNOx パージ開始時期を判定する
ようにしてもよい。なお、NOx センサは吸蔵型NOx
触媒24の上流または下流の一方のみに配設してもよ
い。
In the present embodiment, the O 2 sensors 26 and 27 are used as the first and second detecting means. However, the N 2 sensors 26 and 27 are used to detect NOx concentration in the exhaust gas.
Based on the output value of the Ox sensor, the occlusion state of the occlusion type NOx catalyst 24 is determined, for example, by the amount of NOx to be discharged (=
x NOx amount flowing into x catalyst 24-NOx stored
Amount) or the storage rate of the storage NOx catalyst 24 (= the amount of NOx flowing into the storage NOx catalyst 24 / N stored
It is also possible to determine the NOx purge start timing that has calculated the (Ox amount) and the like. The NOx sensor is a storage type NOx
It may be disposed only on the upstream or downstream side of the catalyst 24.

【0047】また、上述した実施形態では、NOx パー
ジ時においてNOx の放出と還元とを併せて実施可能な
吸蔵型NOx 触媒24を用いるようにしたが、吸蔵型N
Ox触媒24をNOx の放出のみ実施可能な吸蔵型NOx
触媒とし、下流の三元触媒25で還元を行うような触
媒構成としてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the storage type NOx catalyst 24 capable of performing both the release and reduction of NOx at the time of purging NOx is used.
Oxidation type NOx that allows the Ox catalyst 24 to only release NOx
The catalyst may be configured such that the catalyst is reduced by the three-way catalyst 25 on the downstream side.

【0048】また、三元触媒25を用いずにNOx の放
出機能と還元機能とを併せ有した吸蔵型NOx 触媒24
のみを用いる構成としてもよい。また、NOx パージが
開始された後、#1O2 センサ26の出力D1が所定値
Ds以上となるまで出力D1、出力D2の差ΔDの演算
を行わず、#1O2 センサ26及び#2O2 センサ27
の応答遅れの要素を排除(マスキング)するようにした
が、単に初期リッチ空燃比を所定時間が経過するまで継
続するようにしてもよい。この場合、所定時間は、予め
エンジン11の運転条件等に応じて設定したマップから
求めてもよいし、予め設定した固定値であってもよい。
また、このようなマスキングを行わず、出力D1、出力
D2を一次遅れ補正等によって補正するようにしてもよ
い。
The storage type NOx catalyst 24 having both the function of releasing NOx and the function of reducing NOx without using the three-way catalyst 25.
It is good also as a structure using only. Further, after the NOx purge is started, # 1O 2 output until the output D1 of the sensor 26 is equal to or more than a predetermined value Ds D1, without calculation of the difference ΔD output D2, # 1O 2 sensor 26 and #. 2O 2 sensor 27
Although the element of the response delay is excluded (masking), the initial rich air-fuel ratio may be simply continued until a predetermined time elapses. In this case, the predetermined time may be obtained from a map set in advance according to the operating conditions of the engine 11, or may be a fixed value set in advance.
Further, the output D1 and the output D2 may be corrected by first-order lag correction or the like without performing such masking.

【0049】そして、上述の実施形態では、エンジン1
1を筒内噴射型火花点火式直列4気筒ガソリンエンジン
としたが、エンジン11は吸蔵型NOx触媒を有する吸
気管噴射型のリーンバーンエンジンであってもよい。
In the above embodiment, the engine 1
Although 1 is an in-cylinder injection spark ignition type in-line 4-cylinder gasoline engine, the engine 11 may be an intake pipe lean burn engine having a storage NOx catalyst.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように、本発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、吸
蔵型NOx 触媒の堆積NOx 量を高精度に推定し、適正
時期にNOx放出制御を開始することができ、その結
果、NOx を吸蔵するリーン空燃比運転の運転期間やN
Ox の放出に必要なリッチ空燃比運転の運転期間が極め
て適正なものとなり、NOx 放出制御の早期開始による
燃費の悪化やNOx 放出制御の開始遅れによる排気ガス
特性の悪化を防止することができる。
As described above in detail in the embodiment, according to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the amount of NOx deposited on the storage NOx catalyst is estimated with high accuracy, and the NOx release is performed at an appropriate time. The control can be started, and as a result, the operating period of the lean air-fuel ratio operation for storing NOx and N
The operation period of the rich air-fuel ratio operation required for the release of Ox becomes extremely appropriate, and it is possible to prevent deterioration of fuel efficiency due to early start of NOx release control and deterioration of exhaust gas characteristics due to delay of start of NOx release control.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化
装置の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.

【図2】O2 センサの空燃比に対する出力特性を表すグ
ラフである。
FIG. 2 is a graph showing an output characteristic of an O 2 sensor with respect to an air-fuel ratio.

【図3】本実施形態の排気浄化装置によるNOx パージ
制御のフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart of NOx purge control by the exhaust gas purification device of the present embodiment.

【図4】NOx パージ制御のタイムチャートである。FIG. 4 is a time chart of NOx purge control.

【図5】O2 センサの出力値の差に対する目標空燃比を
表すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a target air-fuel ratio with respect to a difference between output values of an O 2 sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 エンジン(内燃機関) 15 燃焼室 17 スロットル弁 21 排気管(排気通路) 22 排気浄化触媒装置 24 吸蔵型NOx触媒 25 三元触媒 26 #1O2 センサ(第1検出手段) 27 #2O2 センサ(第2検出手段) 28 電子コントロールユニット,ECU(放出判定手
段、NOx放出制御手段)
11 engine (internal combustion engine) 15 combustion chamber 17 throttle valve 21 exhaust pipe (exhaust passage) 22 exhaust purification catalyst device 24 occlusion-type NOx catalyst 25 three-way catalyst 26 # 1O 2 sensor (first detecting means) 27 #. 2O 2 sensor ( 2nd detection means) 28 electronic control unit, ECU (release determination means, NOx release control means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 41/04 305 F02D 41/04 305A Fターム(参考) 3G091 AA12 AA17 AA24 AA28 AB03 AB06 BA01 BA11 BA14 CB02 DA02 DB07 DC01 EA01 EA17 EA18 EA33 FC02 GB02Y GB03Y GB05W GB06W HA08 HA36 HA37 HA38 HA42 HA47 3G301 HA01 HA04 HA06 HA15 JA02 JA25 JA33 MA01 NA06 NA08 NC02 ND01 NE13 PD04Z PD09Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02D 41/04 305 F02D 41/04 305A F-term (Reference) 3G091 AA12 AA17 AA24 AA28 AB03 AB06 BA01 BA11 BA14 CB02 DA02 DB07 DC01 EA01 EA17 EA18 EA33 FC02 GB02Y GB03Y GB05W GB06W HA08 HA36 HA37 HA38 HA42 HA47 3G301 HA01 HA04 HA06 HA15 JA02 JA25 JA33 MA01 NA06 NA08 NC02 ND01 NE13 PD04Z PD09Z

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関の排気通路に設けられて排気空
燃比がリーン空燃比であるときに排気ガス中のNOxを
吸蔵すると共にリッチ空燃比または理論空燃比であると
きに吸蔵されたNOxを放出して還元する吸蔵型NOx
触媒と、該吸蔵型NOx触媒に流入するNOx濃度に相
関する値を検出する第1検出手段と、前記吸蔵型NOx
触媒に吸蔵されるNOx濃度に相関する値を検出する第
2検出手段と、前記第1検出手段の検出値と前記第2検
出手段の検出値との出力に基づいて前記吸蔵型NOx触
媒に吸蔵されたNOxを放出する時期を判定する放出判
定手段と、該放出判定手段によってNOxの放出時期が
判定されたときに排気空燃比をリッチ空燃比または理論
空燃比に変更するNOx放出制御手段とを具えたことを
特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
1. An exhaust passage provided in an internal combustion engine for storing NOx in exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio and for storing NOx when the exhaust air-fuel ratio is a rich air-fuel ratio or a stoichiometric air-fuel ratio. Storage NOx that releases and reduces
A catalyst, first detection means for detecting a value correlated with the NOx concentration flowing into the storage NOx catalyst, and the storage NOx
Second detection means for detecting a value correlated with the concentration of NOx stored in the catalyst, and occlusion in the storage-type NOx catalyst based on the output of the detection value of the first detection means and the detection value of the second detection means. Emission determination means for determining the timing of releasing the exhausted NOx, and NOx emission control means for changing the exhaust air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio or a stoichiometric air-fuel ratio when the release determination means determines the release timing of NOx. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine, comprising:
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