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JP2018096341A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents

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JP2018096341A
JP2018096341A JP2016244373A JP2016244373A JP2018096341A JP 2018096341 A JP2018096341 A JP 2018096341A JP 2016244373 A JP2016244373 A JP 2016244373A JP 2016244373 A JP2016244373 A JP 2016244373A JP 2018096341 A JP2018096341 A JP 2018096341A
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Japan
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exhaust
catalyst
air
fuel ratio
rich spike
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JP2016244373A
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Japanese (ja)
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剛 小渕
Go Kobuchi
剛 小渕
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

【課題】本発明は、第1NSR触媒、第2NSR触媒、バイパス通路、及び流路切替弁を備えた、内燃機関の排気浄化装置において、排気エミッションの悪化を好適に抑制し得ることを課題とする。
【解決手段】第1NSR触媒と第2NSR触媒との少なくとも一方に吸蔵されているNOを還元させるためのリッチスパイク処理が実行される場合において、第2NSR触媒のNO吸蔵量が所定の閾値以上であれば、内燃機関の排気が第1NSR触媒を迂回して第2NSR触媒へ流入するように、流路切換弁が制御される。また、前記リッチスパイク処理が実行される場合において、第2NSR触媒のNO吸蔵量が前記所定の閾値未満であれば、内燃機関の排気が第1NSR触媒を経由した後に第2NSR触媒を流れるように、流路切替弁が制御される。
【選択図】図4
It is an object of the present invention to suitably suppress deterioration of exhaust emission in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine including a first NSR catalyst, a second NSR catalyst, a bypass passage, and a flow path switching valve. .
In the case where A rich spike processing for reducing the NO X occluded in the at least one of the first 1NSR catalyst and the 2NSR catalyst is performed, NO X storage amount of the 2NSR catalyst is equal to or higher than a predetermined threshold value If so, the flow path switching valve is controlled so that the exhaust of the internal combustion engine bypasses the first NSR catalyst and flows into the second NSR catalyst. Further, in the above case where the rich spike control is executed, if it is less than the NO X storage amount is the predetermined threshold value of the 2NSR catalyst, to flow first 2NSR catalyst after the exhaust of the internal combustion engine via the first 1NSR catalyst The flow path switching valve is controlled.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に直列に配置された2つのNO吸蔵還元型触媒(NSR(NOX Storage Reduction)触媒)を具備する排気浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust purifying apparatus for an internal combustion engine, more particularly to an exhaust gas purifying apparatus comprising two of the NO X storage reduction catalyst arranged in series (NSR (NOX Storage Reduction) catalyst).

希薄燃焼運転される内燃機関の排気浄化装置として、NSR触媒と、該NSR触媒より下流に配置される三元触媒と、NSR触媒より上流の排気通路から分岐して、該NSR触媒より下流且つ三元触媒より上流の排気通路に合流するバイパス通路と、バイパス通路又はNSR触媒の何れか一方に排気が流れるように排気流路を切り替える流路切替弁と、を備えた排気浄化装置において、排気空燃比がリーン空燃比であるとき、並びに排気空燃比が理論空燃比以下且つ排気温度が所定温度未満であるときは、排気がNSR触媒を流れ、排気空燃比が理論空燃比以下且つ排気温度が所定温度以上であるときは、排気がバイパス通路を流れるように、流路切替弁を制御するものが知られている(例えば、特許文献1を参照)。   As an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that is operated with lean combustion, an NSR catalyst, a three-way catalyst arranged downstream of the NSR catalyst, and an exhaust passage upstream of the NSR catalyst are branched, and three downstream of the NSR catalyst. An exhaust purification apparatus comprising: a bypass passage that joins an exhaust passage upstream of the original catalyst; and a flow path switching valve that switches an exhaust flow path so that exhaust flows through either the bypass passage or the NSR catalyst. When the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio, and when the exhaust air-fuel ratio is less than the stoichiometric air-fuel ratio and the exhaust temperature is less than a predetermined temperature, the exhaust flows through the NSR catalyst, the exhaust air-fuel ratio is less than the stoichiometric air-fuel ratio, and the exhaust temperature is predetermined. A device that controls a flow path switching valve so that exhaust flows through a bypass passage when the temperature is higher than the temperature is known (see, for example, Patent Document 1).

特開平05−340236号公報JP 05-340236 A 特開2000−303825号公報JP 2000-303825 A

ここで、上記した三元触媒の代わりにNSR触媒を配置する構成が考えられる。すなわち、内燃機関の排気通路に配置される第1NSR触媒と、該第1NSR触媒より下流の排気通路に配置される第2NSR触媒と、第1NSR触媒より上流の排気通路から分岐して、該第1NSR触媒より下流且つ第2NSR触媒より上流の排気通路に合流するバイパス通路と、バイパス通路又は第1NSR触媒の何れか一方に排気が流れるように排気流路を切り替える流路切替弁と、を備えた排気浄化装置が考えられる。このような構成において、第1NSR触媒や第2NSR触媒に吸蔵されているNOの還元を目的としたリッチスパイク処理が実行される場合に、上記した従来技術のように、排気空燃比と排気温度とに基づいて流路切替弁が制御されると、排気エミッションの悪化を招く可能性がある。 Here, the structure which arrange | positions an NSR catalyst instead of the above-mentioned three-way catalyst can be considered. That is, the first NSR catalyst is branched from the first NSR catalyst disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine, the second NSR catalyst disposed in the exhaust passage downstream from the first NSR catalyst, and the exhaust passage upstream from the first NSR catalyst. Exhaust gas comprising a bypass passage that joins an exhaust passage downstream from the catalyst and upstream from the second NSR catalyst, and a flow path switching valve that switches the exhaust flow path so that the exhaust flows through either the bypass passage or the first NSR catalyst A purification device is conceivable. In such a configuration, when the reduction rich spike treatment for of the NO X which is stored in the 1NSR catalyst or the 2NSR catalyst is performed, as in the prior art described above, the exhaust gas air-fuel ratio and the exhaust temperature If the flow path switching valve is controlled based on the above, exhaust emission may be deteriorated.

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、第1NSR触媒、第2NSR触媒、バイパス通路、及び流路切替弁を備えた、内燃機関の排気浄化装置において、リッチスパイク処理実行時における排気エミッションの悪化を好適に抑制し得る技術の提供にある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a rich spike in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine including a first NSR catalyst, a second NSR catalyst, a bypass passage, and a flow path switching valve. An object of the present invention is to provide a technique capable of suitably suppressing deterioration of exhaust emission during processing.

本発明は、上記した課題を解決するために、以下のような手段を採用した。すなわち、本発明に係わる内燃機関の排気浄化装置は、希薄燃焼運転される内燃機関の排気通路に配置される触媒であって、排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中のNOを吸蔵し、排気の空燃比がリッチ空燃比であるときは吸蔵していたNOを脱離させて、その脱離したNOを排気中の未燃燃料成分によって還元させる第1NSR触媒と、前記第1NSR触媒より下流の前記排気通路に配置される触媒であって、排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中のNOを吸蔵し、排気の空燃比がリッチ空燃比であるときは吸蔵していたNOを脱離させて、その脱離したNOを排気中の未燃燃料成分によって還元させる第2NSR触媒と、前記第1NSR触媒より上流の前記排気通路から分岐して、前
記第1NSR触媒より下流且つ前記第2NSR触媒より上流の前記排気通路に合流するバイパス通路と、前記バイパス通路又は前記第1NSR触媒の何れか一方に排気が流れるように、排気流路を切り替える流路切替弁と、前記バイパス通路の分岐部より上流側の前記排気通路を流れる排気の空燃比をリッチ空燃比にすることで、前記第1NSR触媒と前記第2NSR触媒の少なくとも一方に吸蔵されているNOを還元させるためのリッチスパイク処理を実行するリッチスパイク処理手段と、前記リッチスパイク処理手段によるリッチスパイク処理の終了時をトリガとして前記第2NSR触媒より下流側へ流出するNO量を積算することで、積算NO排出量を演算する演算手段と、前記演算手段により算出された積算NO排出量が所定値以上になったときに、前記リッチスパイク処理が実行されるように、前記リッチスパイク処理手段を制御するリッチスパイク制御手段と、前記第2NSR触媒のNO吸蔵量を取得する取得手段と、前記リッチスパイク処理が実行されるときに、前記取得手段により取得されるNO吸蔵量が所定の閾値以上であれば排気が前記バイパス通路を流れるように前記流路切替弁を制御し、前記取得手段により取得されるNO吸蔵量が前記所定の閾値未満であれば排気が前記第1NSR触媒を流れるように前記流路切替弁を制御する流路制御手段と、を備えるようにした。
The present invention employs the following means in order to solve the above-described problems. That is, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is a catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine that is operated with lean combustion, and when the air-fuel ratio of the exhaust gas is a lean air-fuel ratio, NO X in the exhaust gas is exhausted. A first NSR catalyst that desorbs the stored NO X when the exhaust air-fuel ratio is a rich air-fuel ratio, and reduces the desorbed NO X by the unburned fuel component in the exhaust; The catalyst is disposed in the exhaust passage downstream of the first NSR catalyst, and stores NO X in the exhaust when the air-fuel ratio of the exhaust is a lean air-fuel ratio, and the air-fuel ratio of the exhaust is a rich air-fuel ratio and desorbed the NO X that has been occluded when a second 2NSR catalyst for reducing the desorbed NO X by unburned fuel components in exhaust gas, branches from the exhaust passage upstream of the first 1NSR catalyst The first NSR A bypass passage that joins the exhaust passage downstream from the medium and upstream from the second NSR catalyst, and a flow path switching valve that switches the exhaust passage so that exhaust flows through either the bypass passage or the first NSR catalyst , the air-fuel ratio of exhaust gas flowing through the upstream the exhaust passage of the branch portion of the bypass passage by the rich air-fuel ratio, reducing the NO X occluded in the at least one of the first 1NSR catalyst and the second 2NSR catalyst and rich spike processing means for executing the rich spike processing for, by integrating the amount of NO X flowing out to the downstream side of the first 2NSR catalyst as a trigger at the end of the rich spike action by the rich spike processing means, integrated calculating means for calculating the NO X emissions in the integrated NO X emissions calculated by the calculating means is equal to or higher than a predetermined value When Tsu, wherein as the rich spike control is executed, a rich spike controller that controls the rich spike processing unit, an acquisition unit for acquiring the NO X storage amount of the first 2NSR catalyst, the rich spike processing There when executed, NO X storage amount acquired by the acquisition means to control the flow path switching valve so that the exhaust equal to or greater than a predetermined threshold value flows through the bypass passage, acquired by the acquiring means that the NO X storage amount is so and a flow passage control unit for the exhaust is less than the predetermined threshold value to control the flow path switching valve so as to flow the first 1NSR catalyst.

本発明によれば、第1NSR触媒、第2NSR触媒、バイパス通路、及び流路切替弁を備えた、内燃機関の排気浄化装置において、リッチスパイク処理実行時における排気エミッションの悪化を好適に抑制することができる。   According to the present invention, in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that includes a first NSR catalyst, a second NSR catalyst, a bypass passage, and a flow path switching valve, it is preferable to suppress deterioration of exhaust emission when performing rich spike processing. Can do.

本発明を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the internal combustion engine to which this invention is applied, and its intake / exhaust system. 第2NO吸蔵量が所定の閾値未満である状態でリッチスパイク処理が実行される場合における、リッチスパイクフラグ、バイパスのon/off、第1NO吸蔵量、第2NO吸蔵量、機関排出HC量、第2NSR触媒排出HC量、及び第2NSR触媒排出NO量の経時変化を示す図である。When the first 2NO X storage amount rich spike treatment in a state which is less than the predetermined threshold value is performed, the rich spike flag, bypass on / off, the 1NO X storage amount, the 2NO X storage amount, engine emissions HC amount FIG. 6 is a graph showing changes with time of the second NSR catalyst exhaust HC amount and the second NSR catalyst exhaust NO X amount. 第2NO吸蔵量が所定の閾値以上である状態でリッチスパイク処理が実行される場合における、リッチスパイクフラグ、バイパスのon/off、第1NO吸蔵量、第2NO吸蔵量、機関排出HC量、第2NSR触媒排出HC量、及び第2NSR触媒排出NO量の経時変化を示す図である。When the first 2NO X storage amount rich spike treatment in a state equal to or greater than a predetermined threshold is performed, the rich spike flag, bypass on / off, the 1NO X storage amount, the 2NO X storage amount, engine emissions HC amount FIG. 6 is a graph showing changes with time of the second NSR catalyst exhaust HC amount and the second NSR catalyst exhaust NO X amount. リッチスパイク処理実行時における流路切換弁の制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure of the flow-path switching valve at the time of rich spike process execution.

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.

図1は、本発明に係る排気浄化装置を適用する内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、理論空燃比の混合気を燃焼させる運転(ストイキ運転)とリーン空燃比の混合気を燃焼させる運転(リーン運転)とを切り替え可能な火花点火式の内燃機関(ガソリンエンジン)であり、図示しない気筒内へ直接燃料を噴射する燃料噴射弁1aを備えている。なお、燃料噴射弁1aは、内燃機関1の吸気ポートへ燃料を噴射するように構成されてもよい。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which an exhaust gas purification apparatus according to the present invention is applied and its intake and exhaust system. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a spark ignition type internal combustion engine that can switch between an operation for burning a stoichiometric air-fuel mixture (stoichiometric operation) and an operation for burning a lean air-fuel mixture (lean operation) ( A fuel injection valve 1a that directly injects fuel into a cylinder (not shown). The fuel injection valve 1a may be configured to inject fuel into the intake port of the internal combustion engine 1.

内燃機関1は、排気通路2と接続されている。排気通路2には、排気の流れ方向における上流側から第1触媒ケーシング3と第2触媒ケーシング4とが配置されている。また、排気通路2には、第1触媒ケーシング3より上流側の部位から分岐して、第1触媒ケーシング3より下流且つ第2触媒ケーシング4より上流側の部位に合流するバイパス通路5が
設けられている。なお、以下では、排気通路2における、前記バイパス通路5の分岐部から第1触媒ケーシング3を経由して前記バイパス通路5との合流部に至る部位を、メイン通路20と称する。そして、前記排気通路2における前記バイパス通路5との合流部には、メイン通路20(第1NSR触媒)とバイパス通路5との何れか一方に配置が流れるように、排気流路を切り替えるための流路切替弁6が取り付けられている。なお、流路切替弁6は排気通路2における前記バイパス通路5の分岐部に取り付けられてもよい。
The internal combustion engine 1 is connected to the exhaust passage 2. A first catalyst casing 3 and a second catalyst casing 4 are arranged in the exhaust passage 2 from the upstream side in the exhaust flow direction. Further, the exhaust passage 2 is provided with a bypass passage 5 that branches from a portion upstream of the first catalyst casing 3 and merges with a portion downstream of the first catalyst casing 3 and upstream of the second catalyst casing 4. ing. Hereinafter, a portion of the exhaust passage 2 that extends from the branch portion of the bypass passage 5 to the joining portion with the bypass passage 5 via the first catalyst casing 3 is referred to as a main passage 20. In the exhaust passage 2, the flow for switching the exhaust flow path is arranged so that the arrangement flows in either the main passage 20 (first NSR catalyst) or the bypass passage 5 at the junction with the bypass passage 5. A path switching valve 6 is attached. The flow path switching valve 6 may be attached to a branch portion of the bypass passage 5 in the exhaust passage 2.

ここで、第1触媒ケーシング3と第2触媒ケーシング4とには、排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中のNOを吸蔵し、排気の空燃比がリッチ空燃比であるときは吸蔵していたNOを脱離させて、その脱離NOを排気中の未燃燃料成分(例えば、HC等)により還元させるためのNSR触媒がそれぞれ収容されている。なお、以下では、第1触媒ケーシング3に収容されるNSR触媒を第1NSR触媒と称し、第2触媒ケーシング4に収容されるNSR触媒を第2NSR触媒と称する。 Here, the first catalyst casing 3 in the second catalyst casing 4, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean air-fuel ratio occludes NO X in the exhaust gas, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is a rich air-fuel ratio Accommodates an NSR catalyst for desorbing the stored NO X and reducing the desorbed NO X by an unburned fuel component (for example, HC) in the exhaust gas. Hereinafter, the NSR catalyst accommodated in the first catalyst casing 3 is referred to as a first NSR catalyst, and the NSR catalyst accommodated in the second catalyst casing 4 is referred to as a second NSR catalyst.

このように構成される内燃機関1には、ECU(Electronic Control Unit)7が併設
される。ECU7は、CPU、ROM、バックRAM等から構成される電子制御ユニットである。ECU7は、第1NOセンサ8、第2NOセンサ9、排気温度センサ10、クランクポジションセンサ11、アクセルポジションセンサ12、エアフローメータ13等の各種センサと電気的に接続され、それら各種センサの出力信号を入力可能になっている。第1NOセンサ8は、バイパス通路5との合流部より下流の排気通路2における第2触媒ケーシング4より上流の部位に配置され、第2触媒ケーシング4へ流入する排気のNO濃度を測定する。第2NOセンサ9は、第2触媒ケーシング4より下流の排気通路2に配置され、第2触媒ケーシング4から流出する排気のNO濃度を測定する。排気温度センサ10は、第2触媒ケーシング4より下流の排気通路2に配置され、第2触媒ケーシング4から流出する排気の温度を測定する。クランクポジションセンサ11は、内燃機関1のクランクシャフトの回転位置を測定する。アクセルポジションセンサ12は、図示しないアクセルペダルの操作量(アクセル開度)を測定する。エアフローメータ13は、内燃機関1の吸気通路14に取り付けられて、該吸気通路14を流れる空気量(吸入空気量)を測定する。
The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU (Electronic Control Unit) 7. The ECU 7 is an electronic control unit including a CPU, a ROM, a back RAM, and the like. ECU7 is first 1NO X sensor 8, first 2NO X sensor 9, the exhaust gas temperature sensor 10, crank position sensor 11, an accelerator position sensor 12, the various sensors and electrical connection, such as an air flow meter 13, the output signals of various sensors Can be entered. The first NO X sensor 8 is disposed in a portion upstream of the second catalyst casing 4 in the exhaust passage 2 downstream from the junction with the bypass passage 5 and measures the NO X concentration of the exhaust flowing into the second catalyst casing 4. . The second NO X sensor 9 is disposed in the exhaust passage 2 downstream from the second catalyst casing 4 and measures the NO X concentration of the exhaust gas flowing out from the second catalyst casing 4. The exhaust temperature sensor 10 is disposed in the exhaust passage 2 downstream from the second catalyst casing 4 and measures the temperature of the exhaust gas flowing out from the second catalyst casing 4. The crank position sensor 11 measures the rotational position of the crankshaft of the internal combustion engine 1. The accelerator position sensor 12 measures an operation amount (accelerator opening) of an accelerator pedal (not shown). The air flow meter 13 is attached to the intake passage 14 of the internal combustion engine 1 and measures the amount of air flowing through the intake passage 14 (intake air amount).

ECU7は、燃料噴射弁1aや流路切替弁6等の各種機器と電気的に接続され、それら各種機器を電気的に制御可能になっている。例えば、ECU7は、クランクポジションセンサ11の出力信号から演算される機関回転速度と、エアフローメータ13の出力信号(吸入空気量)に基づいて演算される機関負荷率(全負荷時の吸入空気量に対する実際の吸入空気量の比率)とに基づいて、燃料噴射弁1aの目標燃料噴射量や目標噴射時期等を演算し、それら目標燃料噴射量や目標噴射時期に従って燃料噴射弁1aを制御する。その際、機関回転速度と機関負荷率とから定まる機関運転状態が低回転・低負荷率領域ににある場合は、混合気の空燃比がリーン空燃比となるように、目標燃料噴射量が決定されるものとする。機関運転状態が中回転・中負荷率領域、及び高回転・高負荷率領域にある場合は、目標空燃比が理論空燃比となるように、目標燃料噴射量が決定されるものとする。   The ECU 7 is electrically connected to various devices such as the fuel injection valve 1a and the flow path switching valve 6 so that these various devices can be electrically controlled. For example, the ECU 7 calculates the engine load factor (based on the intake air amount at full load) calculated based on the engine rotation speed calculated from the output signal of the crank position sensor 11 and the output signal (intake air amount) of the air flow meter 13. Based on the ratio of the actual intake air amount), the target fuel injection amount and target injection timing of the fuel injection valve 1a are calculated, and the fuel injection valve 1a is controlled according to the target fuel injection amount and target injection timing. At that time, if the engine operating state determined by the engine speed and the engine load factor is in the low rotation / low load factor region, the target fuel injection amount is determined so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes the lean air-fuel ratio. Shall be. When the engine operating state is in the medium rotation / medium load factor region and the high rotation / high load factor region, the target fuel injection amount is determined so that the target air / fuel ratio becomes the stoichiometric air / fuel ratio.

また、ECU7は、エアフローメータ13の測定値及び燃料噴射量から演算される排気流量と、第2NOセンサ9により測定されるNO濃度と、をパラメータとして、第2触媒ケーシング4から単位時間あたりに流出するNO量を演算するとともに、そのNO量を積算して積算NO排出量を演算する(本発明に係わる「演算手段」に相当)。そして、積算NO排出量が所定値以上になったときに、ECU7は、第1NSR触媒と第2NSR触媒との少なくとも一方に吸蔵されているNOを還元すべく、リッチスパイク処理を実行する(本発明に係わる「リッチスパイク制御手段」に相当)。ここでいうリッチスパイク処理は、排気行程中の気筒の燃料噴射弁1aから燃料を供給することにより、排気の空燃比をリッチ空燃比にする処理である。なお、燃料噴射弁1aが吸気ポートへ燃
料を噴射するように構成される場合は、混合気の空燃比をリッチ空燃比に設定することにより、リッチスパイク処理が行われればよい。また、メイン通路20とバイパス通路5との分岐部より上流の排気通路2に燃料添加弁が取り付けられる構成においては、該燃料添加弁から排気中に燃料を添加することにより、リッチスパイク処理が行われてもよい。上記した種々の方法によってECU7がリッチスパイク処理を実行することにより、本発明に係わる「リッチスパイク処理手段」が実現される。なお、上記した積算NO排出量は、リッチスパイク処理が終了したときに“0”にリセットされるものとする。
Further, ECU 7 includes an exhaust flow rate which is calculated from the measured values and the fuel injection amount of the air flow meter 13, a NO X concentration measured by the 2NO X sensor 9, as parameters, a unit from the second catalyst casing 4 times The amount of NO X flowing out into the engine is calculated and the amount of NO X is integrated to calculate the integrated NO X discharge amount (corresponding to “calculation means” according to the present invention). When the accumulated NO X emission amount becomes equal to or greater than a predetermined value, the ECU 7 executes a rich spike process to reduce NO X stored in at least one of the first NSR catalyst and the second NSR catalyst ( Equivalent to "rich spike control means" according to the present invention). The rich spike process here is a process for changing the air-fuel ratio of the exhaust to a rich air-fuel ratio by supplying fuel from the fuel injection valve 1a of the cylinder in the exhaust stroke. In the case where the fuel injection valve 1a is configured to inject fuel into the intake port, the rich spike process may be performed by setting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to a rich air-fuel ratio. In the configuration in which the fuel addition valve is attached to the exhaust passage 2 upstream from the branch portion between the main passage 20 and the bypass passage 5, the rich spike processing is performed by adding fuel into the exhaust from the fuel addition valve. It may be broken. When the ECU 7 executes the rich spike processing by the various methods described above, the “rich spike processing means” according to the present invention is realized. It should be noted that the above-mentioned accumulated NO X emission amount is reset to “0” when the rich spike processing is completed.

さらに、ECU7は、内燃機関1がリーン運転されるときは、排気がメイン通路20を流れるように流路切替弁6を制御することで、排気中に含まれるNOを第1NSR触媒及び第2NSR触媒によって吸蔵させる。また、内燃機関1がストイキ運転されるときは、排気がバイパス通路5を流れるように流路切替弁6を制御することで、第1NSR触媒の熱劣化を抑制する。 Further, when the internal combustion engine 1 is in a lean operation, the ECU 7 controls the flow path switching valve 6 so that the exhaust flows through the main passage 20, thereby converting NO X contained in the exhaust into the first NSR catalyst and the second NSR. Occluded by catalyst. Further, when the internal combustion engine 1 is stoichiometrically operated, the flow path switching valve 6 is controlled so that the exhaust gas flows through the bypass passage 5, thereby suppressing the thermal deterioration of the first NSR catalyst.

本実施形態では、ECU7は、上記した各種制御に加え、リッチスパイク処理実行時における流路切替弁6の制御を行う。以下では、リッチスパイク処理の実行時における流路切替弁6の制御方法について述べる。   In the present embodiment, the ECU 7 controls the flow path switching valve 6 during execution of the rich spike process in addition to the various controls described above. Below, the control method of the flow-path switching valve 6 at the time of execution of rich spike processing is described.

ここで、前述したように、内燃機関1がリーン運転されるときは、排気がメイン通路20を流れるように流路切替弁6が制御される。その際、第1NSR触媒のNO吸蔵量が比較的少なければ、排気中のNOの略全量が第1NSR触媒に吸蔵される。しかしながら、第1NSR触媒のNO吸蔵量がある程度多くなると、排気中のNOの一部が該第1NSR触媒に吸蔵されずに、該NSR触媒をすり抜ける、所謂「破過」が発生する。このようなNO吸蔵能の破過が発生すると、第1NSR触媒をすり抜けたNOが第2NSR触媒に吸蔵される。 Here, as described above, when the internal combustion engine 1 is operated lean, the flow path switching valve 6 is controlled so that the exhaust flows through the main passage 20. At this time, if the NO X storage amount of the first NSR catalyst is relatively small, substantially the entire amount of NO X in the exhaust gas is stored in the first NSR catalyst. However, when the NO X storage amount of the first NSR catalyst increases to some extent, so-called “breakthrough” occurs in which a part of NO X in the exhaust gas is not stored in the first NSR catalyst but passes through the NSR catalyst. When such breakthrough of the NO X storage capacity occurs, NO X that has passed through the first NSR catalyst is stored in the second NSR catalyst.

第2NSR触媒にNOが殆ど吸蔵されていない状態でリッチスパイク処理が実行される場合において、排気がバイパス通路5を流れるように流路切替弁6が制御されると、排気中に含まれる未燃燃料成分の一部が第2NSR触媒に吸蔵されていた極少量のNOを還元させるために消費される可能性があるものの、残りの大部分の未燃燃料成分が第2NSR触媒で消費されずに、該第2NSR触媒から流出する可能性がある。その結果、大気中に排出される未燃燃料成分の量が多くなる虞がある。 In the case where rich spike processing in a state where the NO X is not almost absorbed in the first 2NSR catalyst is performed, the exhaust flow path switching valve 6 is controlled to flow the bypass passage 5, Not included in the exhaust although part of the combusted fuel components can be consumed in order to reduce NO X in the amount of very small that was stored in the first 2NSR catalyst, unburned fuel component of the remaining majority are consumed at the 2NSR catalyst Without flowing out of the second NSR catalyst. As a result, there is a risk that the amount of unburned fuel components discharged into the atmosphere increases.

一方、第2NSR触媒にNOが吸蔵されている状態でリッチスパイク処理が実行される場合において、排気がメイン通路20を流れるように流路切替弁6が制御されると、排気中に含まれる未燃燃料成分の殆どが第1NSR触媒に吸蔵されていたNOの還元に消費されるため、第2NSR触媒に吸蔵されていたNOを還元することが困難となる可能性がある。さらに、排気中に含まれる未燃燃料成分が第1NSR触媒において消費されることで、第2NSR触媒に流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍の空燃比になるため、第2NSR触媒に吸蔵されていたNOが脱離して、その脱離NOが還元されることなく第2NSR触媒から流出する可能性もある。その結果、大気中に排出されるNO量が多くなる虞がある。 On the other hand, when the rich spike process is executed in a state where NO X is occluded in the second NSR catalyst, if the flow path switching valve 6 is controlled so that the exhaust flows through the main passage 20, it is included in the exhaust. because most unburned fuel component is consumed in the reduction of the NO X that was stored in the first 1NSR catalyst, it may be difficult to reduce the NO X that was stored in the first 2NSR catalyst. Further, since the unburned fuel component contained in the exhaust is consumed in the first NSR catalyst, the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the second NSR catalyst becomes an air-fuel ratio in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio, and is therefore stored in the second NSR catalyst. which was NO X is desorbed, possibly the elimination NO X flows out from the 2NSR catalyst without being reduced is. As a result, there is a possibility that the greater the amount of NO X discharged into the atmosphere.

本実施形態では、上記したような種々の実情を考慮して、リッチスパイク処理実行時における流路切替弁6の制御を行うようにした。先ず、リッチスパイク処理が実行されるときに、第2NSR触媒のNO吸蔵量(以下、「第2NO吸蔵量」と称する)が所定の閾値未満であれば、メイン通路20が導通され且つバイパス通路5が遮断されるように、流路切替弁6が制御されるようにした。ここで、第2NO吸蔵量が所定の閾値未満である状態でリッチスパイク処理が実行される場合における、リッチスパイクフラグの状態と、バイパス通路5の状態と、第1NSR触媒のNO吸蔵量(以下、「第1NO吸蔵量
」と称する)と、第2NO吸蔵量と、内燃機関1から排出されるHC量(以下、「機関排出HC量」と称する)と、第2NSR触媒から排出されるHC量(以下、「第2NSR触媒排出HC量」と称する)と、第2NSR触媒から排出されるNO量(以下、「第2NSR触媒排出NO量」と称する)と、の経時変化を図2に示す。ここでいうリッチスパイクフラグは、内燃機関1がリーン運転されている状態において、上記した積算NO排出量が所定値以上になったとき(リッチスパイク処理が開始されるとき)にonにされ、リッチスパイク処理が終了したときにoffにされるフラグである。また、ここでいう所定の閾値は、該所定の閾値未満のNOが還元されることなく大気中に排出されても、排気エミッションの悪化が許容範囲に収まると考えられる値である。なお、排気エミッションの悪化を可能な限り少なく抑えるという観点に立つと、前記所定の閾値を“0”に設定してもよい。
In the present embodiment, the flow path switching valve 6 is controlled when the rich spike process is executed in consideration of various situations as described above. First, when the rich spike operation is performed, NO X storage amount of the 2NSR catalyst (hereinafter, referred to as "the 2NO X storage amount") is less than the predetermined threshold value, and is conducting the main passage 20 bypassing The flow path switching valve 6 is controlled so that the passage 5 is blocked. Here, in the case where the 2NO X storage amount rich spike treatment in a state which is less than the predetermined threshold value is performed, the state of rich spike flag, a state of the bypass passage 5, NO X storage amount of the 1NSR catalyst ( hereinafter referred to as a "first 1NO X storage amount"), a first 2NO X storage amount, the amount of HC discharged from the internal combustion engine 1 (hereinafter referred to as) a "engine exhaust HC amount", is discharged from the 2NSR catalyst Over time (hereinafter referred to as “second NSR catalyst exhaust HC amount”) and NO X amount exhausted from the second NSR catalyst (hereinafter referred to as “second NSR catalyst exhaust NO X amount”). As shown in FIG. The term rich spike flag, in a state in which the engine 1 is lean operation, the accumulated NO X emissions above is the on when equal to or greater than a predetermined value (when the rich spike control is started), This flag is turned off when the rich spike processing is completed. The predetermined threshold value here is be discharged into the atmosphere without NO X less than the predetermined threshold value is reduced to a value deterioration of the exhaust emission is considered within an allowable range. Note that the predetermined threshold may be set to “0” from the viewpoint of suppressing the deterioration of exhaust emission as much as possible.

図2において、リッチスパイク処理を開始すべくリッチスパイクフラグがoffからonへ切り換えられると(図2中のt1)、ECU7は、バイパス通路5を遮断状態(バイパスをoff)に維持すべく、流路切替弁6を制御する。すなわち、ECU7は、メイン通路20が導通され且つバイパス通路5が遮断された状態を維持すべく、流路切替弁6制御する。   In FIG. 2, when the rich spike flag is switched from off to on to start the rich spike processing (t1 in FIG. 2), the ECU 7 flows to maintain the bypass passage 5 in the cutoff state (bypass off). The path switching valve 6 is controlled. That is, the ECU 7 controls the flow path switching valve 6 so as to maintain the state where the main passage 20 is conducted and the bypass passage 5 is shut off.

リッチスパイクフラグのoffからonへの切り換えに伴って、リッチスパイク処理が開始されると、内燃機関1から排出される排気の空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へ移行するとともに、機関排出HC量が増加する。このような排気が第1NSR触媒に流入すると、第1NSR触媒に吸蔵されていたNOが排気中のHCによって還元されるため、第1NO吸蔵量が減少する。このように、リッチ空燃比の排気に含まれるHCが第1NSR触媒の吸蔵NOを還元するために消費されると、第1NSR触媒から排出される排気の空燃比が理論空燃比近傍の空燃比になる。このような理論空燃比近傍の排気が第2NSR触媒へ流入すると、第2NSR触媒に吸蔵されていたNOが脱離するものの、その脱離NOが還元されずに第2NSR触媒から排出される。しかしながら、リッチスパイク処理開始時における第2NO吸蔵量が前記所定の閾値未満であるため、第2NSR触媒排出NO量が極少量となる。また、上記した理論空燃比近傍の排気に含まれるHC量も極少量であるため、その排気に含まれるHCが第2NSR触媒で消費されなくとも、第2NSR触媒排出HC量が極少量となる。リッチスパイク処理の実行時における第2NSR触媒排出HC量、及び第2NSR触媒排出NO量が極少量になると、大気中に排出されるHC量及びNO量も極少量になる。よって、排気エミッションの悪化を抑制しつつ、リッチスパイク処理を実行することができる。なお、リッチスパイク処理は、第1NO吸蔵量が“0”になったときに終了され、それに伴ってリッチスパイクフラグもonからoffへ切り換えられる(図2中のt2)。 When the rich spike process is started as the rich spike flag is switched from off to on, the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine 1 shifts from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio, and the engine exhaust HC The amount increases. When such exhaust flows into the first NSR catalyst, the NO X stored in the first NSR catalyst is reduced by the HC in the exhaust, so the first NO X storage amount decreases. Thus, when the HC contained in the exhaust gas of a rich air-fuel ratio is consumed to reduce occluded NO X of the 1NSR catalyst, the air-fuel ratio of the air-fuel ratio is near the stoichiometric air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the 1NSR catalyst become. When such exhaust near the stoichiometric air-fuel ratio flows into the second NSR catalyst, the NO X stored in the second NSR catalyst is desorbed, but the desorbed NO X is discharged from the second NSR catalyst without being reduced. . However, since the 2NO X storage amount during the rich-spike treatment start is less than the predetermined threshold, the 2NSR catalyst discharge amount of NO X becomes extremely small amount. In addition, since the amount of HC contained in the exhaust gas near the stoichiometric air-fuel ratio is extremely small, even if the HC contained in the exhaust gas is not consumed by the second NSR catalyst, the second NSR catalyst exhaust HC amount is extremely small. When the second NSR catalyst exhaust HC amount and the second NSR catalyst exhaust NO X amount at the time of execution of the rich spike process are extremely small, the HC amount and NO X amount discharged into the atmosphere are also extremely small. Therefore, it is possible to execute the rich spike process while suppressing the deterioration of the exhaust emission. Note that the rich spike processing is terminated when the first NO X storage amount becomes “0”, and accordingly, the rich spike flag is switched from on to off (t2 in FIG. 2).

次に、リッチスパイク処理が実行されるときに、第2NO吸蔵量が前記所定の閾値以上であれば、メイン通路20が遮断され且つバイパス通路5が導通されるように、流路切替弁6が制御されるようにした。ここで、第2NO吸蔵量が所定の閾値以上である状態でリッチスパイク処理が実行される場合における、リッチスパイクフラグの状態と、バイパス通路5の状態と、第1NO吸蔵量と、第2NO吸蔵量と、機関排出HC量と、第2NSR触媒排出HC量と、第2NSR触媒排出NO量と、の経時変化を図3に示す。 Next, rich when the spike processing is executed, if the first 2NO X storage amount than the predetermined threshold value, as and bypass passage 5 main passage 20 is cut off is conducted, the flow switching valve 6 Was controlled. Here, in the case where the 2NO X storage amount rich spike treatment in a state equal to or greater than a predetermined threshold is performed, the state of rich spike flag, a state of the bypass passage 5, and the 1NO X storage amount, the 2NO FIG. 3 shows changes with time in the X storage amount, the engine exhaust HC amount, the second NSR catalyst exhaust HC amount, and the second NSR catalyst exhaust NO X amount.

図3において、リッチスパイクフラグがoffからonへ切り換えられると(図3中のt1)、ECU7は、バイパス通路5を遮断状態(バイパスをoff)から導通状態(バイパスをon)へ切り換えるべく、流路切替弁6を制御する。すなわち、ECU7は、メイン通路20が導通され且つバイパス通路5が遮断された状態から、メイン通路20が遮断され且つバイパス通路5が導通された状態へ切り換えるべく、流路切替弁6制御する。その場合、内燃機関1から排出されるリッチ空燃比の排気は、第1NSR触媒を迂回して
第2NSR触媒へ流入することになる。つまり、比較的多量のHCを含んだ排気が第2NSR触媒へ流入することになる。その結果、第1NSR触媒の吸蔵NOが還元されずに、第2NSR触媒の吸蔵NOが還元されることになる。それに伴い、第1NO吸蔵量が減少せずに、第2NO吸蔵量のみが減少する。また、上記したリッチ空燃比の排気に含まれるHCの大部分は、第2NSR触媒の吸蔵NOを還元するために消費されるため、第2NSR触媒排出HC量が極少量となる。また、第2NSR触媒の吸蔵NOが上記の如く還元されることで、第2NSR触媒排出NO量も極少量となる。その後、第2NO吸蔵量が“0”になると(図3中のt10)、ECU7は、バイパス通路5を導通状態(バイパスをon)から遮断状態(バイパスをoff)に切り換えるべく、流路切替弁6を制御する。つまり、ECU7は、第2NO吸蔵量が“0”になった後は、前述した図2と同様の方法によって、第1NSR触媒の吸蔵NOの還元を図ることで、大気中に排出されるHC量及びNO量を極少量に抑えるようにした。
In FIG. 3, when the rich spike flag is switched from off to on (t1 in FIG. 3), the ECU 7 switches the bypass passage 5 from the cutoff state (bypass off) to the conduction state (bypass on). The path switching valve 6 is controlled. That is, the ECU 7 controls the flow path switching valve 6 so as to switch from the state where the main passage 20 is turned on and the bypass passage 5 is turned off to the state where the main passage 20 is turned off and the bypass passage 5 is turned on. In that case, the rich air-fuel ratio exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 bypasses the first NSR catalyst and flows into the second NSR catalyst. That is, exhaust gas containing a relatively large amount of HC flows into the second NSR catalyst. As a result, storage NO X of the 1NSR catalyst without being reduced, so that the occluded NO X of the 2NSR catalyst is reduced. Along with this, the 1NO X storage amount without decreasing, only the 2NO X storage amount is decreased. Also, most of the HC contained in the exhaust gas of a rich air-fuel ratio described above, for consumption in order to reduce the occluded NO X of the 2NSR catalyst, the 2NSR catalytic exhaust HC amount becomes very small amounts. In addition, by absorbing NO X in the 2NSR catalyst is reduced as described above, the first 2NSR catalyst discharge amount of NO X is also a very small amount. Thereafter, when the first 2NO X storage amount becomes "0" (t10 in FIG. 3), ECU 7 is to switch to cut-off state the bypass passage 5 from a conductive state (on the bypass) (off bypass), the flow path switching The valve 6 is controlled. That, ECU 7 is once they become first 2NO X storage amount is "0", in the same manner as FIG. 2 described above, by achieving reduction in occluded NO X of the 1NSR catalyst, it is discharged into the atmosphere The amount of HC and the amount of NO X were suppressed to a very small amount.

図2、3に示した方法によって、リッチスパイク処理実行時における流路切替弁6の制御が行われると、大気中に排出されるHC量及びNO量を極少量に抑えつつ、第1NSR触媒およびまたは第2NSR触媒の吸蔵NOを還元させることができる。 By the method shown in FIGS. 2 and 3, the control flow path switching valve 6 during the rich spike control execution is carried out, while suppressing the very small amount of HC amount and the amount of NO X discharged into the atmosphere, the 1NSR catalyst and or occluded NO X of the 2NSR catalyst can be reduced.

以下、リッチスパイク処理の実行時における流路切替弁6の制御手順について、図4に沿って説明する。図4は、内燃機関1の運転期間中に繰り返し実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、予めECU7のROM等に記憶されているものとする。   Hereinafter, the control procedure of the flow path switching valve 6 during execution of the rich spike process will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a processing routine that is repeatedly executed during the operation period of the internal combustion engine 1. This processing routine is stored in advance in the ROM of the ECU 7 or the like.

図4の処理ルーチンでは、ECU7は、先ずS101の処理においてリッチスパイクフラグがonであるか否かを判別する。S101の処理において否定判定された場合は、リッチスパイク処理が実行されていないことになるため、ECU7は、S106の処理へ進み、流路切替弁6の通常制御を行う。ここでいう通常制御とは、前述したように、内燃機関1のリーン運転時はメイン通路20が導通されるように流路切替弁6を制御し、内燃機関1のストイキ運転時はバイパス通路5が導通されるように流路切替弁6を制御することを言う。S101の処理において肯定判定された場合は、リッチスパイク処理が実行されていることになるため、ECU7は、S102以降の処理を実行する。   In the processing routine of FIG. 4, the ECU 7 first determines whether or not the rich spike flag is on in the processing of S101. If a negative determination is made in the process of S101, the rich spike process has not been executed, so the ECU 7 proceeds to the process of S106 and performs normal control of the flow path switching valve 6. The normal control here means that, as described above, the flow path switching valve 6 is controlled so that the main passage 20 is conducted during the lean operation of the internal combustion engine 1, and the bypass passage 5 is used during the stoichiometric operation of the internal combustion engine 1. Is to control the flow path switching valve 6 so as to be conducted. When an affirmative determination is made in the process of S101, the rich spike process is being executed, and thus the ECU 7 executes the processes after S102.

S102の処理では、ECU7は、第2NSR触媒のNO吸蔵量である第2NO吸蔵量ΣNO2を取得する(本発明に係わる「取得手段」に相当)。第2NO吸蔵量ΣNO2は、別途演算されてバックアップRAM等に記憶されているものとする。その際、第2NO吸蔵量ΣNO2は、例えば、以下の方法によって演算される。先ず、第2NSR触媒へ流入する排気の空燃比がリーンであるときは、第1NOセンサ8の出力信号と排気流量とに基づいて演算される流入NO量から、第2NOセンサ9の出力信号と排気流量とに基づいて演算される流出NO量を減算することで、単位時間あたりのNO吸蔵量を求める。そして、ECU7は、単位時間あたりのNO吸蔵量を積算することで、第2NO吸蔵量ΣNO2を演算すればよい。一方、第2NSR触媒へ流入する排気の空燃比が理論空燃比以下であるときは、流入排気の空燃比、排気流量、第2NSR触媒の温度等をパラメータとして、単位時間あたりのNO脱離量を求める。そして、ECU7は、第2NO吸蔵量の前回値から、単位時間あたりのNO脱離量を減算することで、第2NO吸蔵量ΣNO2を演算すればよい。 In the process of S102, the ECU 7 acquires the second NO X storage amount ΣNO X 2 that is the NO X storage amount of the second NSR catalyst (corresponding to “acquiring means” according to the present invention). It is assumed that the second NO X storage amount ΣNO X 2 is separately calculated and stored in the backup RAM or the like. At that time, the second NO X storage amount ΣNO X 2 is calculated by the following method, for example. First, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the second NSR catalyst is lean, the output of the second NO X sensor 9 is calculated from the inflow NO X amount calculated based on the output signal of the first NO X sensor 8 and the exhaust gas flow rate. by subtracting the outflow amount of NO X is calculated on the basis of the signal and the exhaust flow rate, seek the NO X storage amount per unit time. Then, the ECU 7 may calculate the second NO X storage amount ΣNO X 2 by integrating the NO X storage amount per unit time. On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the second NSR catalyst is equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio, the NO X desorption amount per unit time using the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas, the exhaust flow rate, the temperature of the second NSR catalyst, etc. as parameters. Ask for. Then, ECU 7 from the previous value of the 2NO X storage amount, by subtracting the NO X desorption amount per unit time may be calculating the first 2NO X storage amount ΣNO X 2.

S103の処理では、ECU7は、前記S102の処理で取得された第2NO吸蔵量ΣNO2が所定の閾値α以上であるか否かを判別する。ここでいう所定の閾値αは、前述したように、該所定の閾値α未満のNOが第2NSR触媒で還元されずに大気中へ排出されても、排気エミッションの悪化が許容範囲に収まると考えられる値である。 In the process of S103, the ECU 7 includes a first 2NO X storage amount ΣNO X 2 obtained by the processing of the S102 it is determined whether or not a predetermined threshold value or more alpha. The predetermined threshold value α here is, as described above, when the deterioration of the exhaust emission is within the allowable range even if NO X less than the predetermined threshold value α is not reduced by the second NSR catalyst and discharged into the atmosphere. It is a possible value.

前記S103の処理において肯定判定された場合は、ECU7は、S104の処理へ進み、バイパス通路5が導通状態(バイパスをon)になるように流路切替弁6を制御する。この場合、前述した図3におけるt1〜t10の期間のように、内燃機関1から排出されるリッチ空燃比の排気が第1NSR触媒を迂回して第2NSR触媒へ流入することになる。その結果、第2NSR触媒排出HC量及び第2NSR触媒排出NO量を極少量に抑えつつ、第2NSR触媒の吸蔵NOを還元させることができる。 If an affirmative determination is made in the process of S103, the ECU 7 proceeds to the process of S104, and controls the flow path switching valve 6 so that the bypass passage 5 is in a conductive state (bypass is on). In this case, as in the period from t1 to t10 in FIG. 3 described above, the rich air-fuel ratio exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 bypasses the first NSR catalyst and flows into the second NSR catalyst. As a result, while suppressing the very small amount of the 2NSR catalytic exhaust HC amount and the 2NSR catalyst discharge amount of NO X can be reduced occlusion NO X of the 2NSR catalyst.

前記S103の処理において否定判定された場合は、ECU7は、S105の処理へ進み、バイパス通路5が遮断状態(バイパスをoff)になるように流路切替弁6を制御する。この場合、前述した図2におけるt1〜t2の期間、又は前述した図3におけるt10〜t2の期間のように、内燃機関1から排出されるリッチ空燃比の排気が第1NSR触媒へ流入することになる。その結果、第2NSR触媒排出HC量及び第2NSR触媒排出NO量を極少量に抑えつつ、第1NSR触媒の吸蔵NOを還元させることができる。 If a negative determination is made in the process of S103, the ECU 7 proceeds to the process of S105, and controls the flow path switching valve 6 so that the bypass passage 5 is in a shut-off state (bypass is turned off). In this case, the rich air-fuel ratio exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 flows into the first NSR catalyst during the period from t1 to t2 in FIG. 2 described above or the period from t10 to t2 in FIG. Become. As a result, while suppressing the very small amount of the 2NSR catalytic exhaust HC amount and the 2NSR catalyst discharge amount of NO X can be reduced occlusion NO X of the 1NSR catalyst.

ここで、ECU7が上記したS103〜S105の処理を実行することに因り、本発明に係わる「流路制御手段」が実現される。   Here, the “flow path control means” according to the present invention is realized by the ECU 7 executing the processes of S103 to S105 described above.

以上述べた手順によって、リッチスパイク処理実行時の流路切替弁6が制御されると、排気エミッションの悪化を許容範囲に収めつつ、リッチスパイク処理を行うことができる。   If the flow path switching valve 6 at the time of executing the rich spike process is controlled by the procedure described above, the rich spike process can be performed while keeping the exhaust emission deterioration within an allowable range.

1 内燃機関
1a 燃料噴射弁
2 排気通路
3 第1触媒ケーシング
4 第2触媒ケーシング
5 バイパス通路
6 流路切替弁
7 ECU
8 第1NOセンサ
9 第2NOセンサ
10 排気温度センサ
1 Internal combustion engine 1a Fuel injection valve 2 Exhaust passage 3 First catalyst casing 4 Second catalyst casing 5 Bypass passage 6 Flow path switching valve 7 ECU
8 The 1NO X sensor 9 first 2NO X sensor 10 exhaust gas temperature sensor

Claims (1)

希薄燃焼運転される内燃機関の排気通路に配置される触媒であって、排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中のNOを吸蔵し、排気の空燃比がリッチ空燃比であるときは吸蔵していたNOを脱離させて、その脱離したNOを排気中の未燃燃料成分によって還元させる第1NO吸蔵還元型触媒と、
前記第1NO吸蔵還元型触媒より下流の前記排気通路に配置される触媒であって、排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中のNOを吸蔵し、排気の空燃比がリッチ空燃比であるときは吸蔵していたNOを脱離させて、その脱離したNOを排気中の未燃燃料成分によって還元させる第2NO吸蔵還元型触媒と、
前記第1NO吸蔵還元型触媒より上流の前記排気通路から分岐して、前記第1NO吸蔵還元型触媒より下流且つ前記第2NO吸蔵還元型触媒より上流の前記排気通路に合流するバイパス通路と、
前記バイパス通路又は前記第1NO吸蔵還元型触媒の何れか一方に排気が流れるように、排気流路を切り替える流路切替弁と、
前記バイパス通路の分岐部より上流側の前記排気通路を流れる排気の空燃比をリッチ空燃比にすることで、前記第1NO吸蔵還元型触媒と前記第2NO吸蔵還元型触媒との少なくとも一方に吸蔵されているNOを還元させるためのリッチスパイク処理を実行するリッチスパイク処理手段と、
前記リッチスパイク処理手段によるリッチスパイク処理の終了時をトリガとして前記第2NO吸蔵還元型触媒より下流側へ流出するNO量を積算することで積算NO排出量を演算する演算手段と、
前記演算手段により算出された積算NO排出量が所定の閾値以上になったときに、前記リッチスパイク処理が実行されるように、前記リッチスパイク処理手段を制御するリッチスパイク制御手段と、
前記第2NO吸蔵還元型触媒のNO吸蔵量を取得する取得手段と、
前記リッチスパイク処理が実行されるときに、前記取得手段により取得されるNO吸蔵量が所定の閾値以上であれば排気が前記バイパス通路を流れるように前記流路切替弁を制御し、前記取得手段により取得されるNO吸蔵量が前記所定の閾値未満であれば排気が前記第1NO吸蔵還元型触媒を流れるように前記流路切替弁を制御する流路制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
A catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine that is operated with lean combustion, and when the air-fuel ratio of the exhaust gas is a lean air-fuel ratio, it stores NO X in the exhaust gas, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is a rich air-fuel ratio and desorbed the NO X that has been occluded when a first 1NO X storage reduction catalyst that reduces the desorbed NO X by unburned fuel components in exhaust gas,
A catalyst disposed in the exhaust passage downstream of the first 1NO X storage reduction catalyst, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean air-fuel ratio occludes NO X in the exhaust gas, the air-fuel ratio of the exhaust gas rich A second NO X storage reduction catalyst that desorbs the NO X stored when it is at the air-fuel ratio and reduces the desorbed NO X by the unburned fuel component in the exhaust;
Branched from the exhaust passage upstream of the first 1NO X storage reduction catalyst, the bypass passage merging into the exhaust passage upstream of the first 1NO X occluding and reducing catalyst downstream and the second 2NO X storage reduction catalyst ,
The bypass passage or as the exhaust to one second 1NO X either storage reduction catalyst flows, and a flow path switching valve for switching the exhaust passage,
By the air-fuel ratio of exhaust gas flowing through the upstream the exhaust passage of the branch portion of the bypass passage to the rich air-fuel ratio, at least one of said first 1NO X storage reduction catalyst and the second 2NO X storage reduction catalyst Rich spike processing means for performing rich spike processing for reducing the stored NO x ;
A calculating means for calculating a cumulative NO X emissions by accumulating the amount of NO X flowing to the downstream side of the first 2NO X storage reduction catalyst when it ends as a trigger of the rich spike action by the rich spike processing means,
Rich spike control means for controlling the rich spike processing means so that the rich spike processing is executed when the integrated NO X emission amount calculated by the calculating means is equal to or greater than a predetermined threshold;
Obtaining means for obtaining the NO X storage amount of the second NO X storage reduction catalyst;
Wherein when the rich spike operation is performed, NO X storage amount acquired by the acquisition means to control the flow path switching valve so that the exhaust equal to or greater than a predetermined threshold value flows through the bypass passage, the acquisition Flow path control means for controlling the flow path switching valve so that the exhaust flows through the first NO X storage reduction catalyst if the NO X storage amount acquired by the means is less than the predetermined threshold;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
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