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JP2008002359A - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification device for internal combustion engine Download PDF

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JP2008002359A
JP2008002359A JP2006172765A JP2006172765A JP2008002359A JP 2008002359 A JP2008002359 A JP 2008002359A JP 2006172765 A JP2006172765 A JP 2006172765A JP 2006172765 A JP2006172765 A JP 2006172765A JP 2008002359 A JP2008002359 A JP 2008002359A
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JP
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sox
exhaust gas
exhaust
hydrogen peroxide
air
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JP2006172765A
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Takamitsu Asanuma
孝充 浅沼
Shinya Hirota
信也 広田
Kotaro Hayashi
孝太郎 林
Kohei Yoshida
耕平 吉田
Atsushi Hayashi
篤史 林
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device of an internal combustion engine having SOx trap material and adopting a measure against SOx flowed out from the SOx trap material. <P>SOLUTION: The exhaust emission control device has the SOx trap material 11 for trapping SOx in an exhaust passage of the internal combustion engine. The exhaust emission control device is provided separately from the SOx trap material with SOx trap means 26, 28, 51, 54 which have a function of trapping SOx flowing out from the SOx trap material when it is judged that a SOx effluence condition that an amount of SOx flowing out from the SOx trap material becomes larger than a predetermined amount is met. <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.

特許文献1に内燃機関の排気浄化装置が記載されている。この排気浄化装置では、流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときにはNOx(窒素酸化物)を吸収し、流入する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吸放出能力を有するNOx吸収剤が排気通路内に配置されている。また、この排気浄化装置では、流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときにSOx(硫黄酸化物)を吸収するSOx吸収能力を有するSOx吸収剤がNOx吸収剤上流の排気通路内に配置されている。この排気浄化装置によれば、NOx吸収剤のNOx吸放出能力が高く維持される。すなわち、NOx吸収剤は、流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときにSOxをも吸収してしまい、この場合、NOx吸収剤のNOx吸放出能力が低下してしまう。しかしながら、特許文献1に記載された排気浄化装置では、NOx吸収剤上流にSOx吸収剤が配置されており、このSOx吸収剤によってSOxが排気ガスから除去されることになる。このため、NOx吸収剤に流入するSOxは極めて少なく、NOx吸収剤のNOx吸放出能力が高く維持されるのである。   Patent Document 1 describes an exhaust purification device for an internal combustion engine. This exhaust purification device absorbs NOx (nitrogen oxide) when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and has a NOx absorption / release capability for releasing the absorbed NOx when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases. The NOx absorbent which has is arrange | positioned in the exhaust passage. Further, in this exhaust purification device, an SOx absorbent having SOx absorption capability for absorbing SOx (sulfur oxide) when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean is disposed in the exhaust passage upstream of the NOx absorbent. ing. According to this exhaust purification device, the NOx absorption / release capability of the NOx absorbent is maintained high. That is, the NOx absorbent also absorbs SOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and in this case, the NOx absorption / release capacity of the NOx absorbent is reduced. However, in the exhaust emission control device described in Patent Document 1, the SOx absorbent is disposed upstream of the NOx absorbent, and SOx is removed from the exhaust gas by the SOx absorbent. For this reason, the SOx flowing into the NOx absorbent is extremely small, and the NOx absorbent capacity of the NOx absorbent is maintained high.

特開平6−173652号公報JP-A-6-173652 特開2005−133610号公報JP 2005-133610 A 特開2003−65039号公報JP 2003-65039 A 特開2002−172329号公報JP 2002-172329 A

ところで、排気ガス中のSOx濃度が想定していた濃度よりも非常に高かったり、SOx吸収剤のSOx吸収能力が低下したりした場合、SOx吸収剤において吸収されずにSOx吸収剤から流出してくるSOxの量が多くなる可能性がある。この場合、SOx吸収剤から流出したSOxは、NOx吸収剤に吸収されることになるので、NOx吸収剤のNOx吸放出能力が低下してしまうし、NOx吸収剤に吸収されずにNOx吸収剤から流出してしまうことも考えられる。   By the way, when the SOx concentration in the exhaust gas is much higher than the assumed concentration or the SOx absorbent capacity of the SOx absorbent is reduced, the SOx absorbent is not absorbed and flows out of the SOx absorbent. The amount of coming SOx may increase. In this case, since the SOx flowing out from the SOx absorbent is absorbed by the NOx absorbent, the NOx absorbent capacity of the NOx absorbent is reduced, and the NOx absorbent is not absorbed by the NOx absorbent. It is also possible that it will leak out of.

また、SOx吸収剤は、SOxを吸収することを本来果たすべき機能とするものであるので、SOx吸収剤下流にNOx吸収剤が配置されていない場合であっても、SOx吸収剤から流出したSOxに何ら処置を施さないのは好ましいことではない。そして、このことは、一般的に、排気ガス中のSOxを捕獲して排気ガスからSOxを除去するためのいわゆるSOx捕獲材が排気通路に配置されている場合にも当てはまる。   Further, since the SOx absorbent has a function to fulfill the function of absorbing SOx, the SOx that has flowed out of the SOx absorbent even when the NOx absorbent is not disposed downstream of the SOx absorbent. It is not preferable not to perform any treatment. This is generally true even when a so-called SOx trapping material for capturing SOx in the exhaust gas and removing SOx from the exhaust gas is disposed in the exhaust passage.

そこで、本発明の目的は、SOx捕獲材を備えた内燃機関の排気浄化装置において、SOx捕獲材から流出したSOxに処置を施すことにある。   Therefore, an object of the present invention is to treat SOx that has flowed out of the SOx trapping material in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that includes the SOx trapping material.

上記課題を解決するために、1番目の発明では、内燃機関の排気通路内にSOxを捕獲するSOx捕獲材を備えた排気浄化装置において、前記SOx捕獲材から流出するSOxの量が予め定められた量よりも多くなるSOx流出条件が成立したと判断されたときに前記SOx捕獲材から流出するSOxを捕獲する機能を発揮するSOx捕獲手段を前記SOx捕獲材とは別に具備する。   In order to solve the above-mentioned problem, in the first invention, in the exhaust purification device provided with the SOx trapping material for trapping SOx in the exhaust passage of the internal combustion engine, the amount of SOx flowing out from the SOx trapping material is predetermined. In addition to the SOx trapping material, SOx trapping means is provided that exhibits a function of trapping SOx flowing out from the SOx trapping material when it is determined that a SOx outflow condition greater than the above amount is satisfied.

2番目の発明では、1番目の発明において、前記SOx捕獲手段が前記SOx捕獲材下流の排気通路から分岐した分岐通路と、該分岐通路内に配置され、SOxを捕獲するSOx捕獲材と、排気ガスを前記分岐通路内に流入させるか否かを制御する排気ガス流制御弁とを有し、前記SOx流出条件が成立したと判断されたときに前記SOx捕獲手段が前記排気ガス流制御弁を制御して排気ガスを前記分岐通路内に流入させる。   According to a second invention, in the first invention, the SOx trapping means is branched from the exhaust passage downstream of the SOx trapping material, the SOx trapping material disposed in the branch passage and capturing SOx, and the exhaust An exhaust gas flow control valve that controls whether or not gas flows into the branch passage, and when it is determined that the SOx outflow condition is satisfied, the SOx trapping means controls the exhaust gas flow control valve. The exhaust gas is controlled to flow into the branch passage.

3番目の発明では、2番目の発明において、前記SOx捕獲手段が前記分岐通路内に配置されたSOx捕獲材に空気を供給する空気供給装置を有し、前記排気通路内に配置されたSOx捕獲材に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比であるときに前記SOx流出条件が成立したと判断し、該SOx流出条件が成立したと判断されたときに前記SOx捕獲手段が前記排気ガス流制御弁を制御して排気ガスを前記分岐通路内に流入させると共に前記空気供給装置から前記分岐通路内に配置されているSOx捕獲材に空気を供給する。   In a third aspect, in the second aspect, the SOx trapping means has an air supply device for supplying air to the SOx trapping material disposed in the branch passage, and the SOx trap disposed in the exhaust passage. When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the material is a rich air-fuel ratio, it is determined that the SOx outflow condition is satisfied, and when it is determined that the SOx outflow condition is satisfied, the SOx trapping means detects the exhaust gas flow. The control valve is controlled to allow exhaust gas to flow into the branch passage and to supply air from the air supply device to the SOx trapping material disposed in the branch passage.

4番目の発明では、1番目の発明において、前記SOx捕獲手段が排気ガスを収容することができる容積空間と、前記SOx捕獲材下流の排気通路から分岐して前記容積空間まで延びる分岐通路と、排気ガスを該分岐通路内に流入させるか否かを制御する排気ガス流制御弁とを有し、前記SOx流出条件が成立したと判断されたときに前記SOx捕獲手段が前記排気ガス流制御弁を制御して排気ガスを前記分岐通路内に流入させる。   According to a fourth invention, in the first invention, a volume space in which the SOx trap means can store exhaust gas, a branch passage that branches from the exhaust passage downstream of the SOx trap and extends to the volume space, An exhaust gas flow control valve that controls whether or not exhaust gas is allowed to flow into the branch passage, and when the SOx outflow condition is determined to be satisfied, the SOx trapping means controls the exhaust gas flow control valve. To control the exhaust gas to flow into the branch passage.

5番目の発明では、1番目の発明において、前記SOx捕獲手段が過酸化水素を供給する過酸化水素供給装置と、該過酸化水素供給装置から供給された過酸化水素とSOxとの反応により生成される硫酸を貯留する硫酸貯留室と、前記SOx捕獲材下流の排気通路から分岐して前記容積空間まで延びる分岐通路と、排気ガスを該分岐通路内に流入させるか否かを制御する排気ガス流制御弁とを有し、前記SOx流出条件が成立したと判断されたときに前記SOx捕獲手段が前記排気ガス流制御弁を制御して排気ガスを前記分岐通路内に流入させると共に該分岐通路内を流れる排気ガスに前記過酸化水素供給装置から過酸化水素を供給させる。   According to a fifth aspect, in the first aspect, the SOx trapping device generates hydrogen peroxide by supplying hydrogen peroxide, and the reaction between hydrogen peroxide supplied from the hydrogen peroxide supply apparatus and SOx. A sulfuric acid storage chamber for storing sulfuric acid, a branch passage extending from the exhaust passage downstream of the SOx trapping material and extending to the volume space, and an exhaust gas for controlling whether or not exhaust gas flows into the branch passage A flow control valve, and when it is determined that the SOx outflow condition is satisfied, the SOx trapping means controls the exhaust gas flow control valve to flow the exhaust gas into the branch passage, and the branch passage Hydrogen peroxide is supplied from the hydrogen peroxide supply device to the exhaust gas flowing inside.

6番目の発明では、1番目の発明において、前記SOx捕獲手段が前記SOx捕獲材下流の排気通路内に過酸化水素を供給する過酸化水素供給装置と、該過酸化水素供給装置から供給された過酸化水素とSOxとの反応により生成される硫酸を貯留する硫酸貯留室とを有し、前記SOx流出条件が成立したと判断されたときに前記SOx捕獲手段が前記過酸化水素供給装置から排気通路内に過酸化水素を供給させる。   According to a sixth aspect, in the first aspect, the SOx trapping means is supplied with a hydrogen peroxide supply device for supplying hydrogen peroxide into an exhaust passage downstream of the SOx trapping material, and supplied from the hydrogen peroxide supply device. A sulfuric acid storage chamber for storing sulfuric acid generated by the reaction between hydrogen peroxide and SOx, and when it is determined that the SOx outflow condition is satisfied, the SOx trapping means exhausts from the hydrogen peroxide supply device. Hydrogen peroxide is supplied into the passage.

7番目の発明では、1番目の発明において、前記SOx捕獲手段が前記SOx捕獲材下流の排気通路内に過酸化水素を供給する過酸化水素供給装置と、該過酸化水素供給装置から供給された過酸化水素とSOxとの反応により生成される硫酸を収容する容積空間とを有し、前記SOx流出条件が成立したと判断されたときに前記SOx捕獲手段が排気通路内に過酸化水素を供給させる。   According to a seventh aspect, in the first aspect, the SOx trapping means is supplied from a hydrogen peroxide supply device that supplies hydrogen peroxide into an exhaust passage downstream of the SOx capture material, and the hydrogen peroxide supply device. The SOx trapping means supplies hydrogen peroxide into the exhaust passage when it is determined that the SOx outflow condition is satisfied. Let

8番目の発明では、1〜7番目の発明のいずれか1つにおいて、排気通路内に配置された前記SOx捕獲材はその温度が一定温度よりも低く且つ流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比であるときに排気ガス中のSOxを該SOx捕獲材の表面近傍の領域に捕獲すると共に、その温度が前記一定温度よりも高く且つ流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比であるときには該SOx捕獲材の表面近傍に捕獲されているSOxを該SOx捕獲材の内部に拡散させるSOx捕獲材であり、該SOx捕獲材のSOx捕獲率が予め定められた率よりも低くなったときに該SOx捕獲材の温度を前記一定温度よりも高くすると共に該SOx捕獲材に流入する排気ガスの空燃比をリーン空燃比に維持する制御が実行される。   In an eighth invention, in any one of the first to seventh inventions, the SOx trap disposed in the exhaust passage has a temperature lower than a constant temperature and the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean. The SOx in the exhaust gas is captured in a region near the surface of the SOx trapping material when the fuel is at the fuel ratio, and when the temperature is higher than the predetermined temperature and the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is the lean air-fuel ratio, The SOx trapping material diffuses SOx trapped in the vicinity of the surface of the SOx trapping material into the SOx trapping material, and when the SOx trapping rate of the SOx trapping material becomes lower than a predetermined rate, Control is performed so that the temperature of the SOx trapping material is higher than the predetermined temperature and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx trapping material is maintained at a lean air-fuel ratio.

本発明によれば、排気通路に配置されたSOx捕獲材からSOxが流出したとしても、これらSOxがSOx捕獲手段によって捕獲される。   According to the present invention, even if SOx flows out from the SOx trap disposed in the exhaust passage, the SOx is captured by the SOx trapping means.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の第1実施形態の排気浄化装置を備えた圧縮着火式の内燃機関を示している。図1において、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電子制御式の燃料噴射弁、4は吸気マニホルド、5は排気マニホルドをそれぞれ示している。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、エアクリーナ8に連結される。吸気ダクト6内には、ステップモータにより駆動されるスロットル弁9が配置される。また、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冷却装置10が配置される。図1に示した内燃機関では、冷却水が冷却装置10内に導かれ、この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、SOx捕獲材(以下「メインSOx捕獲材」ともいう)11の入口に連結される。また、SOx捕獲材11の出口は、排気管13を介してNOx触媒12の入口に連結される。また、排気管13には、該排気管13内を流れる排気ガス中に、例えば、HC(炭化水素)からなる還元剤を供給する還元剤供給弁14が取り付けられる。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a compression ignition type internal combustion engine equipped with an exhaust emission control device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a combustion chamber of each cylinder, 3 is an electronically controlled fuel injection valve that injects fuel into each combustion chamber 2, 4 is an intake manifold, and 5 is an exhaust manifold. ing. The intake manifold 4 is connected to the outlet of the compressor 7 a of the exhaust turbocharger 7 through the intake duct 6, and the inlet of the compressor 7 a is connected to the air cleaner 8. A throttle valve 9 driven by a step motor is disposed in the intake duct 6. Around the intake duct 6, a cooling device 10 for cooling the intake air flowing through the intake duct 6 is disposed. In the internal combustion engine shown in FIG. 1, cooling water is guided into the cooling device 10 and the intake air is cooled by this 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 inlet of the SOx trapping material (hereinafter also referred to as “main SOx trapping material”) 11. Further, the outlet of the SOx trap 11 is connected to the inlet of the NOx catalyst 12 via the exhaust pipe 13. The exhaust pipe 13 is provided with a reducing agent supply valve 14 for supplying a reducing agent made of, for example, HC (hydrocarbon) into the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 13.

また、NOx触媒12の出口は、排気管24に連結される。排気管24からは、分岐管25が分岐し、該分岐管25の下流端は、SOx捕獲材(以下「バックアップSOx捕獲材」ともいう)26の入口に連結される。SOx捕獲材26の出口は、分岐管27を介して排気管24に連結される。また、分岐管25が排気管24から分岐する箇所には、排気ガスを分岐管25内に流入させるか否かを制御する排気ガス流制御弁28が取り付けられている。排気ガス流制御弁28が図1に示されている状態にあるとき、すなわち、分岐管25の入口を閉鎖しているときには、排気ガスは、分岐管25には流入せずに、そのまま、排気管24を通って下流へと流れる。一方、排気ガス流制御弁28が図2に示されている状態にあるとき、すなわち、排気管24の流路を閉鎖しているときには、排気ガスは、分岐管25に流入し、SOx捕獲材26を通り、分岐管27を介して排気管24に流入する。   Further, the outlet of the NOx catalyst 12 is connected to the exhaust pipe 24. A branch pipe 25 branches from the exhaust pipe 24, and a downstream end of the branch pipe 25 is connected to an inlet of a SOx trap (hereinafter also referred to as “backup SOx trap”) 26. The outlet of the SOx trap 26 is connected to the exhaust pipe 24 via the branch pipe 27. Further, an exhaust gas flow control valve 28 for controlling whether or not exhaust gas flows into the branch pipe 25 is attached to a location where the branch pipe 25 branches from the exhaust pipe 24. When the exhaust gas flow control valve 28 is in the state shown in FIG. 1, that is, when the inlet of the branch pipe 25 is closed, the exhaust gas does not flow into the branch pipe 25 and is exhausted as it is. It flows downstream through the tube 24. On the other hand, when the exhaust gas flow control valve 28 is in the state shown in FIG. 2, that is, when the flow path of the exhaust pipe 24 is closed, the exhaust gas flows into the branch pipe 25 and the SOx trapping material. 26 and flows into the exhaust pipe 24 via the branch pipe 27.

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」という)通路15を介して互いに連結され、EGR通路15内には、電子制御式のEGR制御弁16が配置される。また、EGR通路15周りには、該EGR通路15内を流れる排気ガス(以下「EGRガス」ともいう)を冷却する冷却装置17が配置される。図1に示した内燃機関では、冷却水が冷却装置17内に導かれ、この冷却水によってEGRガスが冷却される。一方、各燃料噴射弁3は、燃料供給管18を介してコモンレール19に連結される。コモンレール19内へは、電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ20から燃料が供給される。コモンレール19内に供給された燃料は、各燃料供給管18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 15, and an electronically controlled EGR control valve 16 is disposed in the EGR passage 15. Further, around the EGR passage 15, a cooling device 17 that cools the exhaust gas (hereinafter also referred to as “EGR gas”) flowing in the EGR passage 15 is disposed. In the internal combustion engine shown in FIG. 1, cooling water is guided into the cooling device 17, and the EGR gas is cooled by this cooling water. On the other hand, each fuel injection valve 3 is connected to a common rail 19 via a fuel supply pipe 18. Fuel is supplied into the common rail 19 from an electronically controlled fuel pump 20 with variable discharge amount. The fuel supplied into the common rail 19 is supplied to the fuel injection valve 3 through each fuel supply pipe 18.

電子制御ユニット30は、デジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35、および、出力ポート36を有する。メインSOx捕獲材11には、該SOx捕獲材11の温度を検出する温度センサ21が取り付けられる。一方、NOx触媒12には、該NOx触媒12の温度を検出する温度センサ22が取り付けられる。また、バックアップSOx捕獲材26には、該SOx捕獲材26の温度を検出する温度センサ29が取り付けられる。これら温度センサ21,22,28の出力信号は、それぞれ対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、NOx触媒12には、該NOx触媒12の前後差圧を検出する差圧センサ23が取り付ける。差圧センサ23の出力信号は、対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。   The electronic control unit 30 is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 31. A ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 33, a CPU (Microprocessor) 34, an input port 35, and An output port 36 is provided. A temperature sensor 21 that detects the temperature of the SOx trapping material 11 is attached to the main SOx trapping material 11. On the other hand, a temperature sensor 22 that detects the temperature of the NOx catalyst 12 is attached to the NOx catalyst 12. Further, a temperature sensor 29 that detects the temperature of the SOx trap 26 is attached to the backup SOx trap 26. The output signals of these temperature sensors 21, 22, and 28 are input to the input port 35 via the corresponding AD converters 37. Further, a differential pressure sensor 23 for detecting the differential pressure across the NOx catalyst 12 is attached to the NOx catalyst 12. The output signal of the differential pressure sensor 23 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37.

アクセルペダル40には、該アクセルペダル40の踏込量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続される。負荷センサ41の出力電圧は、対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。さらに、入力ポート35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42が接続される。一方、出力ポート36は、対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁3、スロットル弁9駆動用ステップモータ、還元剤供給弁14、EGR制御弁16、および、燃料ポンプ20に接続される。   Connected to the accelerator pedal 40 is a load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 40. The output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. Further, a crank angle sensor 42 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates by 15 °, for example, is connected to the input port 35. On the other hand, the output port 36 is connected to the fuel injection valve 3, the step motor for driving the throttle valve 9, the reducing agent supply valve 14, the EGR control valve 16, and the fuel pump 20 via the corresponding drive circuit 38.

NOx触媒12について説明する。NOx触媒12は、三次元網目構造のモノリス担体あるいはペレット状担体上に担持されているか、または、ハニカム構造をなすパティキュレートフィルタ上に担持されている。このように、NOx触媒12は、種々の担体上に担持させることができるものであるが、以下、NOx触媒12をパティキュレートフィルタ上に担持した場合について説明する。   The NOx catalyst 12 will be described. The NOx catalyst 12 is supported on a monolith support or pellet support having a three-dimensional network structure, or is supported on a particulate filter having a honeycomb structure. As described above, the NOx catalyst 12 can be supported on various carriers. Hereinafter, a case where the NOx catalyst 12 is supported on the particulate filter will be described.

図3(A)および(B)は、NOx触媒12を担持したパティキュレートフィルタ(以下「フィルタ」という)12aの構造を示している。なお、図3(A)は、フィルタ12aの正面図を示しており、図3(B)は、フィルタ12aの側面断面図を示している。図3(A)および(B)に示されているように、フィルタ12a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60,61を有する。これら排気流通路は、下流端が栓62によって閉塞された排気ガス流入通路60と、上流端が栓63によって閉塞された排気ガス流出通路61とによって構成される。なお、図3(A)において、ハッチングを付した部分は、栓63を示している。したがって、排気ガス流入通路60および排気ガス流出通路61は、薄肉の隔壁64を介して交互に配置される。言い換えると、排気ガス流入通路60および排気ガス流出通路61は、各排気ガス流入通路60が4つの排気ガス流出通路61によって包囲され、各排気ガス流出通路61が4つの排気ガス流入通路60によって包囲されるように配置される。そして、フィルタ12a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60内に流入した排気ガスは、図5(B)において矢印で示されているように、周囲の隔壁64を通って隣接する排気ガス流出通路61内に流出する。   3A and 3B show the structure of a particulate filter (hereinafter referred to as “filter”) 12a carrying a NOx catalyst 12. FIG. 3A shows a front view of the filter 12a, and FIG. 3B shows a side sectional view of the filter 12a. As shown in FIGS. 3A and 3B, the filter 12a has a honeycomb structure and has a plurality of exhaust flow passages 60 and 61 extending in parallel with each other. These exhaust flow passages are constituted by an exhaust gas inflow passage 60 whose downstream end is closed by a plug 62 and an exhaust gas outflow passage 61 whose upstream end is closed by a plug 63. In FIG. 3A, the hatched portion shows a plug 63. Therefore, the exhaust gas inflow passages 60 and the exhaust gas outflow passages 61 are alternately arranged via the thin partition walls 64. In other words, in the exhaust gas inflow passage 60 and the exhaust gas outflow passage 61, each exhaust gas inflow passage 60 is surrounded by four exhaust gas outflow passages 61, and each exhaust gas outflow passage 61 is surrounded by four exhaust gas inflow passages 60. To be arranged. The filter 12a is made of, for example, a porous material such as cordierite. Therefore, the exhaust gas flowing into the exhaust gas inflow passage 60 is indicated by an arrow in FIG. Then, the gas flows out into the adjacent exhaust gas outflow passage 61 through the surrounding partition wall 64.

ここで、こうしたフィルタ12aにNOx触媒12を担持させる場合、各排気ガス流入通路60および各排気ガス流出通路61の周壁面、すなわち、各隔壁64の両側表面上および隔壁64内の細孔内壁面上に、例えば、アルミナからなる触媒担体が担持される。図4は、こうした触媒担体45の表面部分の断面を図解的に示している。図4に示されているように、触媒担体45の表面上には、貴金属触媒46が分散して担持されており、さらに、触媒担体45の表面上には、NOx吸収剤47の層が形成されている。   Here, when the NOx catalyst 12 is supported on such a filter 12 a, the peripheral wall surfaces of the exhaust gas inflow passages 60 and the exhaust gas outflow passages 61, that is, on the both side surfaces of the partition walls 64 and the pore inner wall surfaces in the partition walls 64. On the top, for example, a catalyst carrier made of alumina is supported. FIG. 4 schematically shows a cross section of the surface portion of such a catalyst carrier 45. As shown in FIG. 4, a noble metal catalyst 46 is dispersedly supported on the surface of the catalyst carrier 45, and a layer of NOx absorbent 47 is formed on the surface of the catalyst carrier 45. Has been.

本発明の実施形態では、貴金属触媒46として、白金(Pt)が用いられており、NOx吸収剤47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択された少なくとも1つが用いられている。   In the embodiment of the present invention, platinum (Pt) is used as the noble metal catalyst 46, and examples of components constituting the NOx absorbent 47 include potassium (K), sodium (Na), and cesium (Cs). At least one selected from such alkali metals, alkaline earths such as barium (Ba) and calcium (Ca), and rare earths such as lanthanum (La) and yttrium (Y) is used.

内燃機関の吸気通路、燃焼室2およびNOx触媒12上流の排気通路内に供給された空気と燃料(炭化水素)との比を排気ガスの空燃比と称すると、NOx吸収剤47は、NOx触媒12に流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比であるときには、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吸放出能力を有する。すなわち、NOx吸収剤47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、NOx触媒12に流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比であるとき、すなわち、排気ガス中の酸素濃度が高いときには、排気ガス中のNOは、図4に示されているように、白金46上において酸化されてNOとなり、次いで、NOx吸収剤47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(NO3 -)の形でNOx吸収剤47内に拡散する。斯くして、NOxがNOx吸収剤47内に吸収される。排気ガス中の酸素濃度が高い限り、白金46の表面でNOが生成され、NOx吸収剤47のNOx吸収能力が飽和しない限り、NOがNOx吸収剤47内に吸収されて硝酸イオンが生成される。 When the ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied into the intake passage of the internal combustion engine, the combustion chamber 2 and the exhaust passage upstream of the NOx catalyst 12 is referred to as the air-fuel ratio of the exhaust gas, the NOx absorbent 47 is the NOx catalyst. When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas 12 is a lean air-fuel ratio, it has the ability to absorb and release NOx and to release the absorbed NOx when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases. That is, the case where barium (Ba) is used as an example of the component constituting the NOx absorbent 47 will be described as an example. When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 12 is a lean air-fuel ratio, that is, in the exhaust gas When the oxygen concentration of the exhaust gas is high, NO in the exhaust gas is oxidized on the platinum 46 to become NO 2 as shown in FIG. 4, and then is absorbed into the NOx absorbent 47 to be barium oxide (BaO). ) And the NOx absorbent 47 in the form of nitrate ions (NO 3 ). Thus, NOx is absorbed in the NOx absorbent 47. As long as the oxygen concentration in the exhaust gas is high, NO 2 is generated on the surface of the platinum 46, and as long as the NOx absorption capacity of the NOx absorbent 47 is not saturated, NO 2 is absorbed in the NOx absorbent 47 and nitrate ions are generated. Is done.

一方、還元剤供給弁14から還元剤を供給することによって排気ガスの空燃比をリッチ空燃比または理論空燃比にすると、排気ガス中の酸素濃度が低下するために、反応が逆方向に進み(NO3 -→NO)、斯くして、NOx吸収剤47内の硝酸イオンがNOの形でNOx吸収剤47から放出される。次いで、放出されたNOxは、排気ガス中の未燃HCやCOによって還元される。 On the other hand, if the air-fuel ratio of the exhaust gas is made rich or stoichiometric by supplying the reducing agent from the reducing agent supply valve 14, the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, so the reaction proceeds in the reverse direction ( NO 3 → NO 2 ), and thus nitrate ions in the NOx absorbent 47 are released from the NOx absorbent 47 in the form of NO 2 . Next, the released NOx is reduced by unburned HC and CO in the exhaust gas.

このように、排気ガスの空燃比がリーン空燃比であるとき、すなわち、燃焼室2内の混合気の空燃比がリーン空燃比とされて燃焼が行われているときには、排気ガス中のNOxがNOx吸収剤47内に吸収される。しかしながら、燃焼室2内の混合気の空燃比がリーン空燃比とされて燃焼が継続して行われると、その間に、NOx吸収剤47のNOx吸収能力が飽和してしまい、斯くして、NOx吸収剤47がNOxを吸収できなくなってしまう。そこで、本発明の実施形態では、NOx吸収剤47のNOx吸収能力が飽和してしまう前に、還元剤供給弁14から還元剤を供給することによって排気ガスの空燃比を一時的にリッチ空燃比にし、それによって、NOx吸収剤47からNOxを放出させるようにしている。   Thus, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is a lean air-fuel ratio, that is, when combustion is performed with the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 2 being set to the lean air-fuel ratio, NOx in the exhaust gas is reduced. Absorbed in the NOx absorbent 47. However, if the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 2 is made to be a lean air-fuel ratio and combustion is continued, the NOx absorption capacity of the NOx absorbent 47 is saturated during that time, and therefore the NOx The absorbent 47 cannot absorb NOx. Therefore, in the embodiment of the present invention, the air-fuel ratio of the exhaust gas is temporarily made rich by supplying the reducing agent from the reducing agent supply valve 14 before the NOx absorption capacity of the NOx absorbent 47 is saturated. Thereby, NOx is released from the NOx absorbent 47.

ところで、排気ガス中には、SOx、すなわち、SOも含まれており、このSOがNOx触媒12に流入すると、このSOは、白金46において酸化されてSOとなる。次いで、このSOは、NOx吸収剤47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(SO4 2-)の形でNOx吸収剤47内に拡散し、安定した硫酸塩(BaSO)を生成する。そして、NOx吸収剤47が強い塩基性を有することからも、この硫酸塩は、安定していて分解されづらく、NOx触媒12に流入する排気ガスの空燃比を単にリッチ空燃比にしただけでは、硫酸塩は、分解されずにそのまま残る。したがって、時間が経過するにつれて、NOx吸収剤47内の硫酸塩の量が増大することになり、この場合、NOx吸収剤47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 this SO 2 flows into the NOx catalyst 12, this SO 2 is oxidized in the platinum 46 to become SO 3 . Next, this SO 3 is absorbed in the NOx absorbent 47 and bonded to the barium oxide (BaO), while diffusing into the NOx absorbent 47 in the form of sulfate ions (SO 4 2− ), and a stable sulfate. (BaSO 4 ) is generated. And since the NOx absorbent 47 has a strong basicity, this sulfate is stable and difficult to be decomposed. By simply setting the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 12 to a rich air-fuel ratio, The sulfate remains intact without being decomposed. Therefore, as time elapses, the amount of sulfate in the NOx absorbent 47 increases, and in this case, the amount of NOx that can be absorbed by the NOx absorbent 47 decreases.

この場合、NOx触媒12の温度を600℃以上の温度まで上昇させた上でNOx触媒12に流入する排気ガスの空燃比をリッチ空燃比にすれば、NOx吸収剤47からSOxが放出される。しかしながら、この場合、SOxは、少しずつしかNOx吸収剤47から放出されない。したがって、NOx吸収剤47から全てのSOxを放出させるためには、長時間に亘ってNOx吸収剤47に流入する排気ガスの空燃比をリッチ空燃比にしなければならず、この場合、多量の燃料または還元剤が必要になる。また、NOx吸収剤47から放出されたSOxは、大気中に排出されることになり、このことも好ましいことではない。   In this case, if the temperature of the NOx catalyst 12 is raised to a temperature of 600 ° C. or higher and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 12 is made rich, the SOx is released from the NOx absorbent 47. However, in this case, SOx is released from the NOx absorbent 47 little by little. Therefore, in order to release all SOx from the NOx absorbent 47, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx absorbent 47 must be made rich for a long time. In this case, a large amount of fuel is required. Or a reducing agent is needed. Further, the SOx released from the NOx absorbent 47 is discharged into the atmosphere, which is not preferable.

そこで、本発明の実施形態では、NOx触媒12上流にメインSOx捕獲材11を配置して、このSOx捕獲材11によって排気ガス中のSOxを捕獲し、それによって、NOx触媒12にSOxが流入しないようにしている。次に、このメインSOx捕獲材11について説明する。   Therefore, in the embodiment of the present invention, the main SOx trapping material 11 is arranged upstream of the NOx catalyst 12, and the SOx trapping material 11 captures SOx in the exhaust gas, so that SOx does not flow into the NOx catalyst 12. I am doing so. Next, the main SOx trapping material 11 will be described.

メインSOx捕獲材11は、例えば、ハニカム構造のモノリス触媒からなり、SOx捕獲材11の軸線方向に真っ直ぐに延びる多数の排気ガス流通孔を有する。このように、SOx捕獲材11をハニカム構造のモノリス触媒から形成した場合、各排気ガス流通孔の内周壁面上に、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50の表面部分の断面を図解的に示している。図5に示したように、触媒担体50の表面上には、コート層51が形成されており、このコート層51の表面上には、貴金属触媒52が分散して担持されている。   The main SOx trapping material 11 is made of, for example, a monolithic catalyst having a honeycomb structure, and has a large number of exhaust gas circulation holes extending straight in the axial direction of the SOx trapping material 11. Thus, when the SOx trapping material 11 is formed from a monolithic catalyst having a honeycomb structure, a catalyst carrier made of alumina, for example, is supported on the inner peripheral wall surface of each exhaust gas circulation hole. FIG. A cross section of the surface portion of the carrier 50 is shown schematically. As shown in FIG. 5, a coat layer 51 is formed on the surface of the catalyst carrier 50, and the noble metal catalyst 52 is dispersed and supported on the surface of the coat layer 51.

本発明の実施形態では、貴金属触媒52として、白金(Pt)が用いられており、コート層51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択された少なくとも1つが用いられている。すなわち、メインSOx捕獲材11のコート層51は、強塩基性を呈している。   In the embodiment of the present invention, platinum (Pt) is used as the noble metal catalyst 52, and examples of the component constituting the coat layer 51 include potassium (K), sodium (Na), and cesium (Cs). At least one selected from alkali metals, alkaline earths such as barium (Ba) and calcium (Ca), and rare earths such as lanthanum (La) and yttrium (Y) is used. That is, the coat layer 51 of the main SOx trapping material 11 exhibits strong basicity.

ところで、排気ガス中のSOx、すなわち、SOは、図5に示されているように、白金52において酸化され、次いで、コート層51内に捕獲される。すなわち、SOは、硫酸イオン(SO4 2-)の形でコート層51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51は、強塩基性を呈しており、したがって、図5に示されているように、排気ガス中のSOの一部は、コート層51内に直接捕獲される。 By the way, SOx in the exhaust gas, that is, SO 2 is oxidized in the platinum 52 and then trapped in the coat layer 51 as shown in FIG. That is, SO 2 diffuses into the coat layer 51 in the form of sulfate ions (SO 4 2− ) to form sulfate. As described above, the coat layer 51 has a strong basicity. Therefore, as shown in FIG. 5, a part of SO 2 in the exhaust gas is directly captured in the coat layer 51. Is done.

図5において、コート層51内における濃淡は、捕獲されたSOxの濃度を示している。図5から判るように、コート層51内におけるSOx濃度は、コート層51の表面近傍が最も高く、奥部に行くに従って次第に低くなっていく。コート層51の表面近傍におけるSOx濃度が高くなると、コート層51の表面の塩基性が弱まり、SOxの捕獲能力が弱まる。ここで、排気ガス中のSOxうちでメインSOx捕獲材11に捕獲されるSOxの割合をSOx捕獲率と称すると、コート層51の表面の塩基性が弱まれば、それに伴って、SOx捕獲率が低下することになる。   In FIG. 5, the shading in the coat layer 51 indicates the concentration of the captured SOx. As can be seen from FIG. 5, the SOx concentration in the coat layer 51 is highest near the surface of the coat layer 51 and gradually decreases toward the back. When the SOx concentration in the vicinity of the surface of the coat layer 51 is increased, the basicity of the surface of the coat layer 51 is weakened, and the SOx capturing ability is weakened. Here, the ratio of SOx trapped in the main SOx trapping material 11 in the SOx in the exhaust gas is referred to as the SOx trapping rate. If the basicity of the surface of the coat layer 51 is weakened, the SOx trapping rate is accordingly increased. Will drop.

図6に、SOx捕獲率の時間的変化を示した。図6に示されているように、SOx捕獲率は、初めは、100%に近いが、時間が経過すると、SOx捕獲率は、急速に低下する。そこで、本発明の実施形態では、図7に示されているように、SOx捕獲率が予め定められた率よりも低下したときに、メインSOx捕獲材11に流入する排気ガスの空燃比をリーン空燃比とした上でSOx捕獲材11の温度を一定温度まで上昇させる昇温制御を行い、それによって、SOx捕獲率を回復させるようにしている。   FIG. 6 shows the temporal change in the SOx capture rate. As shown in FIG. 6, the SOx capture rate is initially close to 100%, but as time passes, the SOx capture rate decreases rapidly. Therefore, in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, when the SOx trapping rate is lower than a predetermined rate, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the main SOx trapping material 11 is made lean. The temperature rise control is performed to raise the temperature of the SOx trapping material 11 to a constant temperature after the air-fuel ratio is set, thereby recovering the SOx trapping rate.

すなわち、メインSOx捕獲材11に流入する排気ガスの空燃比をリーン空燃比とした上でSOx捕獲材11の温度を一定温度まで上昇させると、コート層51内の表面近傍に集中的に存在するSOxは、コート層51内におけるSOx濃度が均一となるように、コート層51の奥部に向かって拡散していく。すなわち、コート層51内に生成されている硫酸塩は、コート層51内の表面近傍に集中している不安定な状態からコート層51内の全体に亘って均一に分散した安定した状態に変化する。コート層51内の表面近傍に存在するSOxがコート層51の奥部に向かって拡散すると、コート層51内の表面近傍のSOx濃度が低下し、斯くして、SOx捕獲材11の昇温制御が完了すると、図9に示したように、SOx捕獲率が回復する。   That is, if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the main SOx trapping material 11 is set to a lean air-fuel ratio and the temperature of the SOx trapping material 11 is raised to a certain temperature, it is concentrated near the surface in the coat layer 51. The SOx diffuses toward the back of the coat layer 51 so that the SOx concentration in the coat layer 51 is uniform. That is, the sulfate produced in the coat layer 51 changes from an unstable state concentrated near the surface in the coat layer 51 to a stable state uniformly dispersed throughout the coat layer 51. To do. When SOx existing in the vicinity of the surface in the coat layer 51 diffuses toward the inner part of the coat layer 51, the SOx concentration in the vicinity of the surface in the coat layer 51 decreases, and therefore, the temperature increase control of the SOx trap 11 is performed. When is completed, the SOx trapping rate is recovered as shown in FIG.

メインSOx捕獲材11の昇温制御を行ったときに、SOx捕獲材11の温度を略450℃程度にすれば、コート層51内の表面近傍に存在するSOxをコート層51の奥部に向かって拡散させることができ、SOx捕獲材11の温度を600℃程度まで上昇させると、コート層51内のSOx濃度をかなり均一化することができる。したがって、SOx11の昇温制御の実行時には、SOx捕獲材11に流入する排気ガスの空燃比をリーン空燃比とした上でSOx捕獲材11の温度を600℃程度まで昇温させることが好ましい。   When the temperature rise control of the main SOx trapping material 11 is performed, if the temperature of the SOx trapping material 11 is set to about 450 ° C., the SOx existing in the vicinity of the surface in the coat layer 51 is directed toward the back of the coat layer 51. When the temperature of the SOx trapping material 11 is raised to about 600 ° C., the SOx concentration in the coat layer 51 can be made fairly uniform. Therefore, when executing the temperature increase control of the SOx 11, it is preferable to raise the temperature of the SOx capture material 11 to about 600 ° C. while setting the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx capture material 11 to be a lean air-fuel ratio.

なお、このように、メインSOx捕獲材11を一定温度まで昇温させたときにSOx捕獲材11に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比になっていると、SOx捕獲材11からSOxが放出されてしまう。したがって、SOx捕獲材11を一定温度まで昇温させたときには、SOx捕獲材11に流入する排気ガスの空燃比をリッチ空燃比にしてはならない。また、コート層51内の表面近傍のSOx濃度が高くなると、SOx捕獲材11の温度が一定温度まで昇温されなくても、SOx捕獲材11に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比となると、SOx捕獲材11からSOxが放出されてしまう。そこで、本発明の実施形態では、SOx捕獲材11の温度がSOxを放出してしまう可能性のある温度以上であるときには、SOx捕獲材11に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比とならないようにしている。   In this way, if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx trapping material 11 when the temperature of the main SOx trapping material 11 is raised to a certain temperature is a rich air-fuel ratio, the SOx trapping material 11 releases SOx. It will be released. Therefore, when the temperature of the SOx trapping material 11 is raised to a certain temperature, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx trapping material 11 must not be a rich air-fuel ratio. Further, when the SOx concentration in the vicinity of the surface in the coat layer 51 becomes high, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx trapping material 11 becomes the rich air-fuel ratio even if the temperature of the SOx trapping material 11 is not raised to a certain temperature. Then, SOx is released from the SOx trapping material 11. Therefore, in the embodiment of the present invention, when the temperature of the SOx trapping material 11 is equal to or higher than the temperature at which SOx may be released, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx trapping material 11 does not become a rich air-fuel ratio. I am doing so.

また、バックアップSOx捕獲材26は、基本的には、メインSOx捕獲材11と同じものである。   Further, the backup SOx trapping material 26 is basically the same as the main SOx trapping material 11.

ところで、上述したように、メインSOx捕獲材11によって排気ガスからSOxが除去される。したがって、SOx捕獲材11のSOx捕獲率が高いときには、NOx触媒12に流入するSOxはなく或いはほとんどなく、NOx触媒12から下流へ流出するSOxはなく或いはほとんどない。したがって、このときには、排気ガス流制御弁28を図1に示された状態、すなわち、分岐管25の入口を閉鎖して排気管24の流路を開放した状態に維持していたとしても、排気管24から大気に流出するSOxはなく或いはほとんどない。したがって、通常、排気ガス流制御弁28は図1に示された状態に維持される。   By the way, as described above, SOx is removed from the exhaust gas by the main SOx trapping material 11. Therefore, when the SOx trapping rate of the SOx trapping material 11 is high, there is little or no SOx flowing into the NOx catalyst 12, and there is little or no SOx flowing downstream from the NOx catalyst 12. Therefore, at this time, even if the exhaust gas flow control valve 28 is maintained in the state shown in FIG. 1, that is, even if the inlet of the branch pipe 25 is closed and the flow path of the exhaust pipe 24 is kept open, There is little or no SOx outflowing from the tube 24 to the atmosphere. Therefore, the exhaust gas flow control valve 28 is normally maintained in the state shown in FIG.

しかしながら、メインSOx捕獲材11のSOx捕獲率が低くなったり、メインSOx捕獲材11が捕獲しきれないほど多くのSOxがSOx捕獲材11に流入したりすると、SOx捕獲材11からSOxが流出し、NOx触媒12を通過してNOx触媒から下流へ流出してしまう可能性がある。   However, if the SOx trapping rate of the main SOx trapping material 11 becomes low or so much SOx flows into the SOx trapping material 11 that the main SOx trapping material 11 cannot be trapped, the SOx traps out of the SOx trapping material 11. , The NOx catalyst 12 may flow out of the NOx catalyst downstream.

そこで、第1実施形態では、メインSOx捕獲材11から流出するSOx量が予め定められた量よりも多くなる条件(以下「SOx流出条件」という)が成立したと判断したときには、排気ガス流制御弁28が図1に示された状態から図2に示された状態、すなわち、排気管24の流路を閉鎖して分岐管25の入口を開放した状態に切り換えられる。これによれば、メインSOx捕獲材11から流出したSOxは、排気ガスと共に、分岐管25を介して、バックアップSOx捕獲材26に流入し、該バックアップSOx捕獲材26によって捕獲される。このため、バックアップSOx捕獲材26から流出するSOxはなく或いはほとんどない。そして、本発明の実施形態では、バックアップSOx捕獲材26から流出した排気ガスは分岐管27を介して排気管24に戻されるのであるが、バックアップSOx捕獲材26から流出するSOxがなく或いはほとんどないことから、SOxが排気管24から大気に流出することが抑制される。   Therefore, in the first embodiment, when it is determined that the condition that the amount of SOx flowing out from the main SOx trapping material 11 is larger than a predetermined amount (hereinafter referred to as “SOx outflow condition”) is satisfied, the exhaust gas flow control is performed. The valve 28 is switched from the state shown in FIG. 1 to the state shown in FIG. 2, that is, the state where the flow path of the exhaust pipe 24 is closed and the inlet of the branch pipe 25 is opened. According to this, the SOx flowing out from the main SOx capturing material 11 flows into the backup SOx capturing material 26 together with the exhaust gas via the branch pipe 25 and is captured by the backup SOx capturing material 26. For this reason, there is no or almost no SOx flowing out from the backup SOx capturing material 26. In the embodiment of the present invention, the exhaust gas flowing out from the backup SOx trap 26 is returned to the exhaust pipe 24 via the branch pipe 27, but there is no or almost no SOx flowing out from the backup SOx trap 26. For this reason, SOx is prevented from flowing out from the exhaust pipe 24 to the atmosphere.

なお、上述した実施形態において、例えば、燃料噴射弁3から噴射される燃料に含まれている硫黄成分の量(以下「燃料含有硫黄成分量」という)が予め定められた量よりも多いとき、或いは、メインSOx捕獲材11に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比であるとき、或いは、メインSOx捕獲材11下流の排気管13に排気ガス中のSOx濃度を検出するSOx濃度センサが配置されている場合において該SOx濃度センサによって検出される排気ガス中のSOx濃度が予め定められた濃度よりも高いときにSOx流出条件が成立したと判断される。また、燃料含有硫黄成分量が予め定められた量よりも多いときにSOx流出条件が成立したと判断する場合、例えば、燃料含有硫黄成分量が多いほど、NOx触媒12が最大限に保持可能なNOx量が早期に少なくなることから、NOx触媒12が最大限に保持可能なNOx量が予め定められた期間内で予め定められた量にまで低下したときに、燃料含有硫黄成分量が予め定められた量よりも多いと判断する。或いは、燃料含有硫黄成分量が多いほど、メインSOx捕獲材11から流出してくるSOx量が多くなることから、メインSOx捕獲材11から流出してくるSOx量が予め定められた量よりも多いときに、燃料含有硫黄成分量が予め定められた量よりも多いと判断するようにしてもよい。或いは、燃料含有硫黄成分量が予め定められた量よりも多い燃料を提供する地域を予め地図情報としていわゆるナビゲーションシステムに記憶しておき、この地図情報に基づいて、燃料含有硫黄成分量が予め定められた量よりも多い地域において燃料が提供されたときに、燃料含有硫黄成分量が予め定められた量よりも多いと判断するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, for example, when the amount of sulfur component contained in the fuel injected from the fuel injection valve 3 (hereinafter referred to as “fuel-containing sulfur component amount”) is larger than a predetermined amount, Alternatively, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the main SOx trapping material 11 is a rich air-fuel ratio, or an SOx concentration sensor that detects the SOx concentration in the exhaust gas is disposed in the exhaust pipe 13 downstream of the main SOx trapping material 11. In this case, it is determined that the SOx outflow condition is satisfied when the SOx concentration in the exhaust gas detected by the SOx concentration sensor is higher than a predetermined concentration. Further, when it is determined that the SOx outflow condition is satisfied when the fuel-containing sulfur component amount is larger than a predetermined amount, for example, the NOx catalyst 12 can be held to the maximum as the fuel-containing sulfur component amount increases. Since the NOx amount decreases early, when the NOx amount that the NOx catalyst 12 can hold to the maximum decreases to a predetermined amount within a predetermined period, the fuel-containing sulfur component amount is determined in advance. Judged to be greater than the amount given. Alternatively, as the amount of sulfur component containing fuel increases, the amount of SOx flowing out from the main SOx trapping material 11 increases, so that the amount of SOx flowing out from the main SOx trapping material 11 is larger than a predetermined amount. Sometimes, it may be determined that the fuel-containing sulfur component amount is larger than a predetermined amount. Alternatively, a region that provides fuel with a fuel-containing sulfur component amount larger than a predetermined amount is stored in advance in a so-called navigation system as map information, and the fuel-containing sulfur component amount is determined in advance based on this map information. When the fuel is provided in a region where the amount is greater than the determined amount, it may be determined that the fuel-containing sulfur component amount is greater than a predetermined amount.

また、上述したように、通常、排気ガスは、バックアップSOx捕獲材26には流入しない。このため、SOx流出条件が成立したと判断されたときには、SOx捕獲材26の温度が該SOx捕獲材26がSOxを捕獲する能力を発揮する温度(以下「活性温度」という)よりも低くなっている可能性がある。そして、SOx捕獲材26の温度が活性温度よりも低い場合には、SOx流出条件が成立したと判断されて排気ガスがSOx捕獲材26に流入したとしても、SOx捕獲材26はSOxを捕獲することができない。もちろん、SOx捕獲材26に排気ガスが流入して一定の時間が経過すれば、排気ガスの熱によってSOx捕獲材26の温度が上昇せしめられて活性温度に達するので、それ以降は、SOx捕獲材26はSOxを捕獲することができる。しかしながら、SOx捕獲材26から下流へ流出するSOxの量をできるだけ少なくするために、SOx流出条件が成立したと判断されたときに、SOx捕獲材26の温度が活性温度よりも低いときには、SOx捕獲材26をヒータ等によって加熱するようにしてもよい。   Further, as described above, normally, the exhaust gas does not flow into the backup SOx trap 26. Therefore, when it is determined that the SOx outflow condition is satisfied, the temperature of the SOx trap 26 is lower than the temperature at which the SOx trap 26 exhibits the ability to trap SOx (hereinafter referred to as “active temperature”). There is a possibility. When the temperature of the SOx trap 26 is lower than the activation temperature, even if it is determined that the SOx outflow condition is satisfied and the exhaust gas flows into the SOx trap 26, the SOx trap 26 captures SOx. I can't. Of course, if the exhaust gas flows into the SOx trap 26 and a certain period of time elapses, the temperature of the SOx trap 26 is increased by the heat of the exhaust gas and reaches the activation temperature. 26 can capture SOx. However, in order to minimize the amount of SOx flowing out from the SOx capturing material 26 as much as possible, when it is determined that the SOx outflow condition is satisfied, the SOx capturing material 26 is at a temperature lower than the activation temperature. The material 26 may be heated by a heater or the like.

また、バックアップSOx捕獲材26は、そこに流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比であるときにSOxを捕獲する。したがって、SOx流出条件が成立したと判断され、排気ガスがSOx捕獲材26に流入せしめられるときには、SOx捕獲材26に流入する排気ガスの空燃比が確実にリーン空燃比になっていることが好ましい。特に、メインSOx捕獲材11に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比であることからSOx流出条件が成立したと判断されたときには、バックアップSOx捕獲材26に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比となっているので、バックアップSOx捕獲材26に流入する排気ガスの空燃比をリーン空燃比とする必要がある。そこで、図9に示したように、分岐管25に空気を噴射する空気噴射装置50を取り付け、SOx流出条件が成立したと判断したとき、特に、メインSOx捕獲材11に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比であることからSOx流出条件が成立したと判断されたときに、空気噴射装置50から空気を噴射するようにしてもよい。これによれば、バックアップSOx捕獲材26に流入する排気ガスの空燃比がより確実にリーン空燃比となることから、バックアップSOx捕獲材26が十分にSOxを捕獲することができる。   Further, the backup SOx trap 26 captures SOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the backup SOx trap is a lean air-fuel ratio. Therefore, when it is determined that the SOx outflow condition is satisfied and the exhaust gas is allowed to flow into the SOx trapping material 26, it is preferable that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx trapping material 26 is surely a lean air-fuel ratio. . In particular, when it is determined that the SOx outflow condition is satisfied because the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the main SOx trapping material 11 is a rich air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the backup SOx trapping material 26 is rich. Since the air-fuel ratio is set, it is necessary to set the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the backup SOx trap 26 to the lean air-fuel ratio. Therefore, as shown in FIG. 9, when the air injection device 50 for injecting air is attached to the branch pipe 25 and it is determined that the SOx outflow condition is satisfied, in particular, the exhaust of exhaust gas flowing into the main SOx trapping material 11 is empty. The air injection device 50 may inject air when it is determined that the SOx outflow condition is satisfied because the fuel ratio is a rich air-fuel ratio. According to this, since the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the backup SOx trapping material 26 becomes a lean air-fuel ratio more reliably, the backup SOx trapping material 26 can sufficiently capture SOx.

図8は、第1実施形態の排気浄化装置を制御するルーチンの一例を示した図である。図8のルーチンでは、始めに、ステップ10において、メインSOx捕獲材11に捕獲されているSOxの量とNOx触媒12に保持されているSOxの量(以下「トータルSOx捕獲量」という)との合計ΣSOXが予め定められた量αよりも多い(ΣSOX>α)か否かが判別される。ここで、トータルSOx捕獲量は、例えば、燃焼室2から排出されるSOx量が燃料噴射弁3から噴射される燃料の量に比例することから燃料噴射弁3から噴射された燃料の量に基づいて算出される。また、ステップ10において、トータルSOx捕獲量を考慮するのは、トータルSOx捕獲量が比較的少ないときには、SOxは、メインSOx捕獲材11から流出しづらいからである。   FIG. 8 is a diagram showing an example of a routine for controlling the exhaust emission control device of the first embodiment. In the routine of FIG. 8, first, in step 10, the amount of SOx trapped in the main SOx trapping material 11 and the amount of SOx retained in the NOx catalyst 12 (hereinafter referred to as “total SOx trapped amount”) are calculated. It is determined whether or not the total ΣSOX is larger than a predetermined amount α (ΣSOX> α). Here, the total SOx trapping amount is based on the amount of fuel injected from the fuel injection valve 3 because the amount of SOx discharged from the combustion chamber 2 is proportional to the amount of fuel injected from the fuel injection valve 3, for example. Is calculated. In step 10, the total SOx trapping amount is taken into account because it is difficult for SOx to flow out of the main SOx trapping material 11 when the total SOx trapping amount is relatively small.

ステップ10において、ΣSOX>αであると判別されたときには、ステップ11に進んで、SOx流出条件が成立しているか否かが判別される。ここで、SOx流出条件が成立していると判別されたときには、ステップ12に進んで、排気ガス流制御弁の制御Iが実行される。すなわち、ここでは、排気ガス流制御弁28が図2に示された状態、すなわち、分岐管25の入口を開放して排気管24の流路を閉鎖した状態とされる。一方、ステップ11において、SOx流出条件が成立していないと判別されたときには、ステップ13に進んで、排気ガス流制御弁の制御IIが実行される。すなわち、ここでは、排気ガス流制御弁28が図1に示された状態、すなわち、分岐管25の入口を閉鎖して排気弁24の流路を開放した状態とされる。なお、ステップ10において、ΣSOX≦αと判断されたときにも、ステップ13に進んで、排気ガス流制御弁の制御IIが実行される。   When it is determined at step 10 that ΣSOX> α, the routine proceeds to step 11 where it is determined whether or not the SOx outflow condition is satisfied. Here, when it is determined that the SOx outflow condition is satisfied, the routine proceeds to step 12 where the control I of the exhaust gas flow control valve is executed. That is, here, the exhaust gas flow control valve 28 is in the state shown in FIG. 2, that is, the state in which the inlet of the branch pipe 25 is opened and the flow path of the exhaust pipe 24 is closed. On the other hand, when it is determined in step 11 that the SOx outflow condition is not satisfied, the routine proceeds to step 13 where the control II of the exhaust gas flow control valve is executed. That is, here, the exhaust gas flow control valve 28 is in the state shown in FIG. 1, that is, the state where the inlet of the branch pipe 25 is closed and the flow path of the exhaust valve 24 is opened. Even when it is determined at step 10 that ΣSOX ≦ α, the routine proceeds to step 13 where the control II of the exhaust gas flow control valve is executed.

次に、本発明の第2実施形態の排気浄化装置について説明する。図10に、第2実施形態の排気浄化装置を備えた圧縮着火式の内燃機関が示されている。第2実施形態では、排気管24から分岐した分岐管25は、一定の容積空間を備えたSOx捕獲容器51の入口に連結される。SOx捕獲容器51の出口は、分岐管27を介してメインSOx捕獲材11上流の排気管に連結される。また、第2実施形態では、分岐管27に該分岐管27を介してメインSOx捕獲材11上流の排気管に流入する排気ガスの量を制御する排気流量制御弁52が配置される。排気流量制御弁51は、通常、図10に示されているように、分岐管27を閉鎖した状態にある。   Next, an exhaust emission control device according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 shows a compression ignition type internal combustion engine provided with the exhaust emission control device of the second embodiment. In the second embodiment, the branch pipe 25 branched from the exhaust pipe 24 is connected to the inlet of the SOx trapping container 51 having a certain volume space. The outlet of the SOx trap 51 is connected to the exhaust pipe upstream of the main SOx trap 11 via the branch pipe 27. In the second embodiment, an exhaust flow rate control valve 52 that controls the amount of exhaust gas flowing into the exhaust pipe upstream of the main SOx trap 11 through the branch pipe 27 is disposed in the branch pipe 27. The exhaust flow control valve 51 is normally in a state in which the branch pipe 27 is closed as shown in FIG.

第2実施形態では、SOx流出条件が成立していないと判断されている間は、排気ガス流制御弁28は、図10に示された状態、すなわち、分岐管25の入口を閉鎖して排気管24の流路を開放した状態に維持される。一方、SOx流出条件が成立したと判断されたときには、排気ガス流制御弁28は、図11に示された状態、すなわち、分岐管25の入口を開放して排気管24の流路を閉鎖した状態に切り換えられる。そして、このとき、排気ガス流量制御弁52は、図11に示されているように、分岐管27を閉鎖した状態に維持される。これによれば、メインSOx捕獲材11から流出したSOxは、排気ガスと共に、分岐管25を介してSOx捕獲容器51内に流入し、該SOx捕獲容器51内に捕集される。これによれば、SOxが排気管24から大気に流出することが抑制される。   In the second embodiment, while it is determined that the SOx outflow condition is not satisfied, the exhaust gas flow control valve 28 is in the state shown in FIG. 10, that is, the outlet of the branch pipe 25 is closed. The flow path of the tube 24 is kept open. On the other hand, when it is determined that the SOx outflow condition is satisfied, the exhaust gas flow control valve 28 closes the flow path of the exhaust pipe 24 by opening the inlet of the branch pipe 25 as shown in FIG. Switch to state. At this time, the exhaust gas flow rate control valve 52 is maintained in a state in which the branch pipe 27 is closed, as shown in FIG. According to this, the SOx flowing out from the main SOx capturing material 11 flows into the SOx capturing container 51 through the branch pipe 25 together with the exhaust gas, and is collected in the SOx capturing container 51. According to this, the outflow of SOx from the exhaust pipe 24 to the atmosphere is suppressed.

なお、第2実施形態では、SOx流出条件が成立していないと判断されたとき、すなわち、メインSOx捕獲材11がSOxを十分に捕獲することができるようになったときには、排気ガス流制御弁28が図10に示されている状態に戻されると共に、排気ガス流量制御弁52が開弁される。これによれば、SOx捕獲容器52内のSOxが排気ガスと共に分岐管27を介してメインSOx捕獲材11に流入し、該メインSOx捕獲材11によって捕獲される。   In the second embodiment, when it is determined that the SOx outflow condition is not satisfied, that is, when the main SOx trapping material 11 can sufficiently capture SOx, the exhaust gas flow control valve 28 is returned to the state shown in FIG. 10, and the exhaust gas flow control valve 52 is opened. According to this, the SOx in the SOx capture container 52 flows into the main SOx capture material 11 through the branch pipe 27 together with the exhaust gas, and is captured by the main SOx capture material 11.

次に、本発明の第3実施形態の排気浄化装置について説明する。図12に、第3実施形態の排気浄化装置を備えた圧縮着火式の内燃機関が示されている。第3実施形態では、排気管24から分岐した分岐管25は、SOx処理容器53の入口に連結される。SOx処理容器53の出口は、分岐管27を介して排気管24に連結される。SOx処理容器53には、ミスト状のH(過酸化水素)をSOx処理容器53内に供給するH供給装置54が取り付けられている。 Next, an exhaust emission control device according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 shows a compression ignition type internal combustion engine provided with the exhaust emission control device of the third embodiment. In the third embodiment, the branch pipe 25 branched from the exhaust pipe 24 is connected to the inlet of the SOx processing container 53. The outlet of the SOx processing container 53 is connected to the exhaust pipe 24 via the branch pipe 27. An H 2 O 2 supply device 54 that supplies mist-like H 2 O 2 (hydrogen peroxide) into the SOx processing container 53 is attached to the SOx processing container 53.

第3実施形態では、SOx流出条件が成立していないと判断されている間は、排気ガス流制御弁28は、図12に示された状態、すなわち、分岐管25の入口を閉鎖して排気管24の流路を開放した状態に維持される。一方、SOx流出条件が成立したと判断されたときには、排気ガス流制御弁28は、図12に示された状態から図13に示された状態、すなわち、分岐管25の入口を開放して排気管24の流路を閉鎖した状態に切り換えられる。そして、このとき、H供給装置54からSOx処理容器53内にミスト状のHが供給される。これによれば、メインSOx捕獲材11から流出したSOxは、排気ガスと共に、分岐管25を介してSOx処理装置53内に流入し、Hと反応して硫酸になる(SO+H→HSO)。そして、この硫酸は、SOx処理装置53に形成されている硫酸貯留室内に貯留される。斯くして、SOxが排気管24から大気に流出することが抑制される。 In the third embodiment, while it is determined that the SOx outflow condition is not satisfied, the exhaust gas flow control valve 28 is exhausted by closing the inlet of the branch pipe 25 as shown in FIG. The flow path of the tube 24 is kept open. On the other hand, when it is determined that the SOx outflow condition is satisfied, the exhaust gas flow control valve 28 opens the inlet of the branch pipe 25 from the state shown in FIG. 12 to the state shown in FIG. The flow path of the tube 24 is switched to a closed state. At this time, mist-like H 2 O 2 is supplied from the H 2 O 2 supply device 54 into the SOx processing container 53. According to this, the SOx flowing out from the main SOx trapping material 11 flows into the SOx processing device 53 through the branch pipe 25 together with the exhaust gas, and reacts with H 2 O 2 to become sulfuric acid (SO 2 + H 2 O 2 → H 2 SO 4 ). The sulfuric acid is stored in a sulfuric acid storage chamber formed in the SOx processing device 53. In this way, SOx is prevented from flowing out from the exhaust pipe 24 to the atmosphere.

なお、第1実施形態においてバックアップSOx捕獲材26内に捕獲されたSOxの量が該バックアップSOx捕獲材26が捕獲可能なSOx量の限界値に達したとき或いは限界値に近くなったとき、また、第3実施形態において、SOx処理容器53の硫酸貯留室内に貯留された硫酸の量が該硫酸貯留装置が貯留可能な硫酸量の限界値に達したとき或いは限界値に近くなったときに、警報装置を作動して、バックアップSOx捕獲材26内に捕獲されたSOxの量が限界値に達したこと或いは近くなったこと、または、SOx処理容器53内に貯留された硫酸の量が限界値に達したこと或いは近くなったことを車両の運転者等に知らせるようにしてもよい。   In the first embodiment, when the amount of SOx trapped in the backup SOx trapping material 26 reaches or approaches the limit value of the amount of SOx that can be captured by the backup SOx trapping material 26, or In the third embodiment, when the amount of sulfuric acid stored in the sulfuric acid storage chamber of the SOx treatment container 53 reaches or near the limit value of the sulfuric acid amount that can be stored by the sulfuric acid storage device, When the alarm device is activated, the amount of SOx trapped in the backup SOx trap 26 has reached or approached the limit value, or the amount of sulfuric acid stored in the SOx processing container 53 is the limit value. The vehicle driver or the like may be notified that the vehicle has reached or is approaching.

また、第3実施形態の排気浄化装置の別の一例として、図14に示した排気浄化装置を採用してもよい。図14に示した例では、SOx処理容器53が排気管24に直接取り付けられている。この例では、SOx流出条件が成立していないと判断されている間は、H供給装置54からミスト状のHを供給することはない。一方、SOx流出条件が成立したと判断されたときには、H供給装置54からミスト状のHをSOx処理容器53内に供給し、Hを排気ガス中のSOxと反応させて硫酸とする。これにより、SOxが排気管24から大気に流出することが抑制される。 Moreover, you may employ | adopt the exhaust gas purification apparatus shown in FIG. 14 as another example of the exhaust gas purification apparatus of 3rd Embodiment. In the example shown in FIG. 14, the SOx processing container 53 is directly attached to the exhaust pipe 24. In this example, while it is determined that the SOx outflow condition is not satisfied, mist-like H 2 O 2 is not supplied from the H 2 O 2 supply device 54. On the other hand, when the SOx flowing out condition is determined to be satisfied, then fed from the H 2 O 2 supply device 54 mist of H 2 O 2 into the SOx processing container 53, and SOx in the exhaust gas H 2 O 2 React to sulfuric acid. Thereby, it is suppressed that SOx flows out from the exhaust pipe 24 to the atmosphere.

本発明の第1実施形態の排気浄化装置を備えた圧縮着火式の内燃機関を示した図であり、ここでは、排気ガス流制御弁が分岐管の入口を閉鎖した状態にある。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a compression ignition type internal combustion engine equipped with an exhaust emission control device according to a first embodiment of the present invention, where an exhaust gas flow control valve is in a state of closing an inlet of a branch pipe. 図1と同様に第1実施形態の排気浄化装置を備えた圧縮着火式の内燃機関を示した図であるが、ここでは、排気ガス流制御弁が分岐管の入口を開放した状態にある。FIG. 2 is a view showing a compression ignition type internal combustion engine equipped with the exhaust purification device of the first embodiment as in FIG. 1, but here, the exhaust gas flow control valve is in a state where the inlet of the branch pipe is opened. パティキュレートフィルタの構造を示した図である。It is the figure which showed the structure of the particulate filter. NOx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 catalyst. SOx捕獲材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 SOx trapping material. SOx捕獲率を示した図である。It is the figure which showed the SOx capture rate. 昇温制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating temperature rising control. 第1実施形態の排気浄化装置を制御するルーチンの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the routine which controls the exhaust gas purification device of 1st Embodiment. 第1実施形態の排気浄化装置の別の例を示した図である。It is the figure which showed another example of the exhaust gas purification apparatus of 1st Embodiment. 第2実施形態の排気浄化装置を備えた圧縮着火式の内燃機関を示した図であり、ここでは、排気ガス流制御弁が分岐管の入口を閉鎖した状態にある。It is the figure which showed the compression ignition type internal combustion engine provided with the exhaust gas purification device of 2nd Embodiment, and is in the state which the exhaust gas flow control valve closed the inlet of the branch pipe here. 図10と同様に第2実施形態の排気浄化装置を備えた圧縮着火式の内燃機関を示した図であり、ここでは、排気ガス流制御弁が分岐管の入口を開放した状態にある。It is the figure which showed the compression ignition type internal combustion engine provided with the exhaust gas purification device of 2nd Embodiment similarly to FIG. 10, Here, the exhaust gas flow control valve exists in the state which opened the inlet_port | entrance of the branch pipe. 第3実施形態の排気浄化装置を備えた圧縮着火式の内燃機関を示した図であり、ここでは、排気ガス流制御弁が分岐管の入口を閉鎖した状態にある。It is the figure which showed the compression ignition type internal combustion engine provided with the exhaust gas purification device of 3rd Embodiment, and is in the state which the exhaust gas flow control valve closed the inlet of the branch pipe here. 図12と同様に第3実施形態の排気浄化装置を備えた圧縮着火式の内燃機関を示した図であり、ここでは、排気ガス流制御弁が分岐管の入口を開放した状態にある。FIG. 13 is a view showing a compression ignition type internal combustion engine equipped with an exhaust emission control device according to a third embodiment as in FIG. 12, in which an exhaust gas flow control valve is in a state where an inlet of a branch pipe is opened. 第3実施形態の排気浄化装置の別の例を示した図である。It is the figure which showed another example of the exhaust gas purification device of 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

11 メインSOx捕獲材
12 NOx触媒
24 排気管
25,27 分岐管
26 バックアップSOx捕獲材
28 排気ガス流制御弁
50 空気噴射装置
51 SOx捕獲容器
53 SOx処理容器
54 H供給装置
11 main SOx trap member 12 NOx catalyst 24 an exhaust pipe 25, 27 branch pipe 26 back up SOx capturing material 28 exhaust gas flow control valve 50 an air injection device 51 SOx trap container 53 SOx processing vessel 54 H 2 O 2 supply device

Claims (8)

内燃機関の排気通路内にSOxを捕獲するSOx捕獲材を備えた排気浄化装置において、前記SOx捕獲材から流出するSOxの量が予め定められた量よりも多くなるSOx流出条件が成立したと判断されたときに前記SOx捕獲材から流出するSOxを捕獲する機能を発揮するSOx捕獲手段を前記SOx捕獲材とは別に具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。   In the exhaust emission control device provided with the SOx capturing material that captures SOx in the exhaust passage of the internal combustion engine, it is determined that the SOx outflow condition in which the amount of SOx flowing out from the SOx capturing material is larger than a predetermined amount is satisfied. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: a SOx capturing means that exhibits a function of capturing SOx flowing out of the SOx trapping material when being performed, separately from the SOx trapping material. 前記SOx捕獲手段が前記SOx捕獲材下流の排気通路から分岐した分岐通路と、該分岐通路内に配置され、SOxを捕獲するSOx捕獲材と、排気ガスを前記分岐通路内に流入させるか否かを制御する排気ガス流制御弁とを有し、前記SOx流出条件が成立したと判断されたときに前記SOx捕獲手段が前記排気ガス流制御弁を制御して排気ガスを前記分岐通路内に流入させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。   Whether the SOx trapping means is branched from the exhaust passage downstream of the SOx trap; the SOx trap that is disposed in the branch passage and captures SOx; and whether exhaust gas is allowed to flow into the branch passage An exhaust gas flow control valve for controlling the exhaust gas flow, and when it is determined that the SOx outflow condition is satisfied, the SOx capture means controls the exhaust gas flow control valve to flow the exhaust gas into the branch passage The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein 前記SOx捕獲手段が前記分岐通路内に配置されたSOx捕獲材に空気を供給する空気供給装置を有し、前記排気通路内に配置されたSOx捕獲材に流入する排気ガスの空燃比がリッチ空燃比であるときに前記SOx流出条件が成立したと判断し、該SOx流出条件が成立したと判断されたときに前記SOx捕獲手段が前記排気ガス流制御弁を制御して排気ガスを前記分岐通路内に流入させると共に前記空気供給装置から前記分岐通路内に配置されているSOx捕獲材に空気を供給することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The SOx trapping means has an air supply device for supplying air to the SOx trapping material disposed in the branch passage, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SOx trapping material disposed in the exhaust passage is rich. It is determined that the SOx outflow condition is satisfied when the fuel ratio is the fuel ratio, and when it is determined that the SOx outflow condition is satisfied, the SOx capturing means controls the exhaust gas flow control valve so that the exhaust gas is supplied to the branch passage. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the air is supplied into the SOx trapping material disposed in the branch passage from the air supply device. 前記SOx捕獲手段が排気ガスを収容することができる容積空間と、前記SOx捕獲材下流の排気通路から分岐して前記容積空間まで延びる分岐通路と、排気ガスを該分岐通路内に流入させるか否かを制御する排気ガス流制御弁とを有し、前記SOx流出条件が成立したと判断されたときに前記SOx捕獲手段が前記排気ガス流制御弁を制御して排気ガスを前記分岐通路内に流入させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。   A volume space in which the SOx capturing means can store exhaust gas, a branch passage that branches from the exhaust passage downstream of the SOx trapping material and extends to the volume space, and whether exhaust gas is allowed to flow into the branch passage An exhaust gas flow control valve for controlling the exhaust gas flow control valve, and when it is determined that the SOx outflow condition is satisfied, the SOx trapping means controls the exhaust gas flow control valve to cause the exhaust gas to enter the branch passage. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas purification apparatus is made to flow. 前記SOx捕獲手段が過酸化水素を供給する過酸化水素供給装置と、該過酸化水素供給装置から供給された過酸化水素とSOxとの反応により生成される硫酸を貯留する硫酸貯留室と、前記SOx捕獲材下流の排気通路から分岐して前記容積空間まで延びる分岐通路と、排気ガスを該分岐通路内に流入させるか否かを制御する排気ガス流制御弁とを有し、前記SOx流出条件が成立したと判断されたときに前記SOx捕獲手段が前記排気ガス流制御弁を制御して排気ガスを前記分岐通路内に流入させると共に該分岐通路内を流れる排気ガスに前記過酸化水素供給装置から過酸化水素を供給させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。   A hydrogen peroxide supply device for supplying hydrogen peroxide by the SOx trapping means; a sulfuric acid storage chamber for storing sulfuric acid produced by the reaction of hydrogen peroxide and SOx supplied from the hydrogen peroxide supply device; A branch passage that branches from the exhaust passage downstream of the SOx trapping material and extends to the volume space; and an exhaust gas flow control valve that controls whether or not exhaust gas flows into the branch passage. The SOx trapping means controls the exhaust gas flow control valve to cause the exhaust gas to flow into the branch passage and to supply the hydrogen peroxide to the exhaust gas flowing through the branch passage. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein hydrogen peroxide is supplied from the engine. 前記SOx捕獲手段が前記SOx捕獲材下流の排気通路内に過酸化水素を供給する過酸化水素供給装置と、該過酸化水素供給装置から供給された過酸化水素とSOxとの反応により生成される硫酸を貯留する硫酸貯留室とを有し、前記SOx流出条件が成立したと判断されたときに前記SOx捕獲手段が前記過酸化水素供給装置から排気通路内に過酸化水素を供給させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The SOx trapping means is generated by a hydrogen peroxide supply device that supplies hydrogen peroxide into the exhaust passage downstream of the SOx capture material, and a reaction between the hydrogen peroxide supplied from the hydrogen peroxide supply device and SOx. A sulfuric acid storage chamber for storing sulfuric acid, and when it is determined that the SOx outflow condition is satisfied, the SOx trapping means supplies hydrogen peroxide into the exhaust passage from the hydrogen peroxide supply device. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 1. 前記SOx捕獲手段が前記SOx捕獲材下流の排気通路内に過酸化水素を供給する過酸化水素供給装置と、該過酸化水素供給装置から供給された過酸化水素とSOxとの反応により生成される硫酸を収容する容積空間とを有し、前記SOx流出条件が成立したと判断されたときに前記SOx捕獲手段が排気通路内に過酸化水素を供給させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The SOx trapping means is generated by a hydrogen peroxide supply device that supplies hydrogen peroxide into the exhaust passage downstream of the SOx capture material, and a reaction between the hydrogen peroxide supplied from the hydrogen peroxide supply device and SOx. The volumetric space for containing sulfuric acid, and when it is determined that the SOx outflow condition is satisfied, the SOx trapping means supplies hydrogen peroxide into the exhaust passage. An exhaust purification device for an internal combustion engine. 排気通路内に配置された前記SOx捕獲材はその温度が一定温度よりも低く且つ流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比であるときに排気ガス中のSOxを該SOx捕獲材の表面近傍の領域に捕獲すると共に、その温度が前記一定温度よりも高く且つ流入する排気ガスの空燃比がリーン空燃比であるときには該SOx捕獲材の表面近傍に捕獲されているSOxを該SOx捕獲材の内部に拡散させるSOx捕獲材であり、該SOx捕獲材のSOx捕獲率が予め定められた率よりも低くなったときに該SOx捕獲材の温度を前記一定温度よりも高くすると共に該SOx捕獲材に流入する排気ガスの空燃比をリーン空燃比に維持する制御が実行されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の内燃機関の排気浄化装置。   When the temperature of the SOx trapping material disposed in the exhaust passage is lower than a certain temperature and the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is a lean air-fuel ratio, the SOx in the exhaust gas is converted to the vicinity of the surface of the SOx trapping material. The SOx trapped in the vicinity of the surface of the SOx trapping material when the temperature is higher than the constant temperature and the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is a lean air-fuel ratio. The SOx trapping material diffused into the SOx trapping material, and when the SOx trapping rate of the SOx trapping material becomes lower than a predetermined rate, the temperature of the SOx trapping material is made higher than the constant temperature and The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein control for maintaining the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas at a lean air-fuel ratio is executed.
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