JP2005090388A - Exhaust emission purification controller for internal combustion engine - Google Patents

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Akikazu Sakai
亮和 酒井
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Nissan Motor Co Ltd
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve treatment performance of rich spike control for reducing and treating NOx deposited in catalyst in an internal combustion engine. <P>SOLUTION: Basic rich spike control time RSNOWTB is calculated in accordance with engine load, and deviation DRSNOWT of rich spike control time RSNOWTnow measured by determining end by an air-fuel ratio detection value on the downstream side of NOx trap catalyst this time and the basic rich spike control time is calculated. A rich level at rich spike control time is learned and changed to maintain constant rich spike control time based on the deviation DRSNOWT. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化技術に関する。   The present invention relates to an exhaust purification technology for an internal combustion engine.

従来、流入する排気の空燃比がリーンの時にＮＯｘ（窒素酸化物）をトラップし、該空燃比がリッチの時にトラップしたＮＯｘを脱離、浄化するＮＯｘトラップ触媒を備えた内燃機関において、リーン空燃比で運転した後、前記ＮＯｘトラップ触媒にトラップされたＮＯｘを還元処理するため一時的に空燃比をリッチ化するリッチスパイク制御を行うようにしている（特許文献１参照）。
特許２８３６５２３４号 2. Description of the Related Art Conventionally, in an internal combustion engine equipped with a NOx trap catalyst that traps NOx (nitrogen oxide) when the air-fuel ratio of inflowing exhaust gas is lean and desorbs and purifies NOx trapped when the air-fuel ratio is rich, an After operating at the fuel ratio, rich spike control is performed to temporarily enrich the air-fuel ratio in order to reduce the NOx trapped by the NOx trap catalyst (see Patent Document 1).
Japanese Patent No. 28365234

ところで、触媒、特にＮＯｘトラップ触媒の新品時は、触媒のＯＳＣ（酸素蓄積能力：ＮＯｘ蓄積能力と相関する）が大きいため、リッチ化によるＣＯ排出感度は小さく、リッチスパイク制御におけるリッチレベルを大きくすることで、十分にＮＯｘを還元処理することができ、ＮＯｘ，ＣＯともに規制値以下に留めることができる[図１２（Ａ）参照]。しかし、触媒が劣化してＯＳＣ能力が小さくなると、新品時のリッチレベルでリッチスパイク制御を行うとＣＯ排出量が増大して規制値を超えてしまう[同図（Ｂ）参照]。触媒劣化時に合わせてリッチレベルを設定するとＮＯｘ排出量が増大する。   By the way, when the catalyst, particularly the NOx trap catalyst is new, the catalyst has a large OSC (oxygen storage capacity: correlates with NOx storage capacity), so the CO emission sensitivity due to enrichment is small, and the rich level in rich spike control is increased. Thus, NOx can be sufficiently reduced, and both NOx and CO can be kept below the regulation value [see FIG. 12 (A)]. However, if the catalyst deteriorates and the OSC capability decreases, if the rich spike control is performed at the rich level at the time of a new article, the CO emission amount increases and exceeds the regulation value [see FIG. If the rich level is set in accordance with the deterioration of the catalyst, the NOx emission amount increases.

新品時と劣化時とでＮＯｘ、ＣＯの排出量を共に規制値以下にしようとすると、図示ｘのようにリッチレベルは狭められ、触媒製品や装着される機関の種類、バラツキによってこの範囲はさらに狭められることになって、将来規制が厳しくなると両立が困難になる。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、触媒の劣化に応じたリッチスパイク制御を行うことにより新品時から劣化時まで良好な排気浄化性能を確保できるようにした内燃機関の排気浄化制御装置を提供することを目的とする。 If the NOx and CO emissions are both below the regulation values when new and deteriorated, the rich level will be narrowed as shown in the figure x, and this range will be further increased depending on the catalyst product, the type of engine installed, and variations. If the regulations become stricter in the future, it becomes difficult to achieve compatibility.
The present invention has been made by paying attention to such a conventional problem, and is capable of ensuring good exhaust purification performance from the time of a new product to the time of deterioration by performing rich spike control according to catalyst deterioration. An object of the present invention is to provide an exhaust purification control device for an engine.

このため本発明は、リッチスパイク制御を開始してから前記触媒下流で検出された空燃比が所定値以上にリッチ化されるまでのリッチスパイク制御時間を計測し、該計測したリッチスパイク制御時間に基づいて、リッチスパイク制御毎の空燃比のリッチレベルを変更する構成とした。   Therefore, the present invention measures the rich spike control time from the start of rich spike control until the air-fuel ratio detected downstream of the catalyst is enriched to a predetermined value or more, and the measured rich spike control time is measured. Based on this, the rich level of the air-fuel ratio for each rich spike control is changed.

このようにすれば、リッチスパイク制御時間によって触媒の劣化劣化等により変化するＯＳＣ量を高精度に検出しつつリッチレベルを変更することで、触媒の新品時から劣化時まで良好な排気浄化性能を確保できる。   In this way, by changing the rich level while accurately detecting the amount of OSC that changes due to deterioration and deterioration of the catalyst according to the rich spike control time, good exhaust purification performance can be obtained from when the catalyst is new to when it is deteriorated. It can be secured.

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明にかかる排気浄化制御装置の一実施形態のシステム構成を示す。
内燃機関１は、スロットルチャンバ２で流量を調整された空気が吸入され、該吸入空気とインジェクタ３から噴射された燃料とが混合して混合気が形成される。図では、インジェクタ３は燃焼室に燃料を噴射するものを示したが、吸気ポートに燃料を噴射するものとしてもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a system configuration of an embodiment of an exhaust purification control apparatus according to the present invention.
In the internal combustion engine 1, the air whose flow rate is adjusted in the throttle chamber 2 is sucked, and the sucked air and the fuel injected from the injector 3 are mixed to form an air-fuel mixture. Although the injector 3 injects fuel into the combustion chamber in the figure, the fuel may be injected into the intake port.

燃焼室内の混合気は、点火プラグ４による火花点火によって着火燃焼し、燃焼排気は排気通路５へ排出され、上流側触媒としての三元触媒６、ＮＯｘトラップ触媒７を経て浄化された後、大気中に放出される。前記三元触媒６は、主として始動時に空燃比リッチ運転されるときに機関から排出されるＨＣ、ＣＯを酸化除去するための排気浄化触媒であり、早期に活性温度に到達することができるように、機関本体近傍に設置される。一方、ＮＯｘトラップ触媒は、排気空燃比がリーンのとき流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気空燃比が理論空燃比（ストイキ）またはリッチのときトラップしたＮＯｘを脱離浄化して三元触媒層で還元処理する機能を有した触媒であり、車体床下等に設置される。なお、前記三元触媒６はＨＣ、ＣＯを酸化除去するため酸素蓄積能力を有するが、ＮＯｘトラップ触媒７はＮＯｘトラップのためさらに大きな酸素蓄積能力を有する。   The air-fuel mixture in the combustion chamber is ignited and burned by spark ignition by the spark plug 4, and the combustion exhaust is discharged to the exhaust passage 5, purified through the three-way catalyst 6 and the NOx trap catalyst 7 as upstream catalysts, Released into. The three-way catalyst 6 is an exhaust purification catalyst for oxidizing and removing HC and CO discharged from the engine mainly when the air-fuel ratio rich operation is performed at the start, so that the activation temperature can be reached early. Installed near the engine body. On the other hand, the NOx trap catalyst traps NOx in exhaust gas flowing in when the exhaust air-fuel ratio is lean, and desorbs and purifies the trapped NOx when the exhaust air-fuel ratio is stoichiometric or rich. It is a catalyst having a function of performing a reduction treatment in a layer, and is installed under a vehicle body floor or the like. The three-way catalyst 6 has an oxygen storage capacity for oxidizing and removing HC and CO, but the NOx trap catalyst 7 has a larger oxygen storage capacity for a NOx trap.

前記三元触媒６上流側、三元触媒６とＮＯｘトラップ触媒７との間およびＮＯｘトラップ触媒７下流側の排気通路５には、それぞれ酸素濃度に基づいて排気空燃比を検出する第１空燃比センサ８、第２空燃比センサ９および第３空燃比センサ１０が備えられる。これら空燃比センサ理論空燃比を検出可能なストイキセンサであってもよいし、排気空燃比を広域に検出可能な広域空燃比センサであってもよい。   A first air-fuel ratio is detected in the exhaust passage 5 upstream of the three-way catalyst 6, between the three-way catalyst 6 and the NOx trap catalyst 7, and downstream of the NOx trap catalyst 7 based on the oxygen concentration. A sensor 8, a second air-fuel ratio sensor 9, and a third air-fuel ratio sensor 10 are provided. These air-fuel ratio sensors may be stoichiometric sensors capable of detecting the theoretical air-fuel ratio, or may be wide-area air-fuel ratio sensors capable of detecting the exhaust air-fuel ratio in a wide area.

この他のセンサ類として、吸入空気量を検出するエアフローメータ１１、クランク角位置や機関回転速度を検出するためのクランク角センサ１２、機関冷却水温度を検出する水温センサ１３が備えられ、これらセンサ類で検出された信号は、ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）１４に入力され、該ＥＣＵ１４は、前記検出信号に基づいて本発明に係る空燃比制御その他エンジン制御を行う。   As other sensors, an air flow meter 11 for detecting the intake air amount, a crank angle sensor 12 for detecting the crank angle position and the engine rotational speed, and a water temperature sensor 13 for detecting the engine cooling water temperature are provided. The signal detected in the class is input to an ECU (Engine Control Unit) 14, which performs air-fuel ratio control and other engine control according to the present invention based on the detection signal.

図２は、同上システムによるリッチスパイク制御の全体フローを示す。
ステップ１０１では、現在の運転状態がリーン運転中か否かを判断する。
リーン運転中と判定された場合、ステップ１０２へ進み、リッチスパイク制御要求があるか否かを、リッチスパイク制御要求発生時にセットされるフラグＦＲＳＹＫの値に基づいて判断し、ＦＲＳＹＫ＝１であればリッチスパイク制御要求ありと判断し、ステップ１０３へ進む。リッチスパイク制御要求は、リーン運転中のＮＯｘトラップ触媒下流の空燃比が所定の空燃比となった時や、後述するリッチレベルに相関づけて予め記憶されたＯＳＣと同じだけの酸素蓄積が推定された時など、従来より知られた方法でリッチスパイク要否を判断した結果要求されるものである。 FIG. 2 shows an overall flow of rich spike control by the system.
In step 101, it is determined whether or not the current operation state is a lean operation.
When it is determined that the lean operation is being performed, the process proceeds to step 102, where it is determined whether or not there is a rich spike control request based on the value of the flag FRSYK that is set when the rich spike control request is generated, and if FRSYK = 1. It is determined that the rich spike control is requested, and the process proceeds to step 103. The rich spike control request is estimated to be the same amount of oxygen accumulation as the OSC stored in advance when the air-fuel ratio downstream of the NOx trap catalyst during the lean operation becomes a predetermined air-fuel ratio or in correlation with the rich level described later. This is required as a result of determining whether or not a rich spike is necessary by a conventionally known method.

ステップ１０３では、リッチスパイク制御を実行する。このリッチスパイク制御は、リッチスパイク制御開始時に、三元触媒９に蓄積された酸素分（ＮＯｘを含む）を消費すると共に、ＮＯｘトラップ触媒１０にトラップされたＮＯｘを浄化する制御である。
ステップ１０４では、リッチスパイク制御の終了判定を行い、終了すべきと判定されたときにリッチスパイク制御を終了する。この終了判定については、後で詳述する。 In step 103, rich spike control is executed. The rich spike control is a control that consumes oxygen (including NOx) accumulated in the three-way catalyst 9 at the start of the rich spike control and purifies NOx trapped in the NOx trap catalyst 10.
In step 104, the end of the rich spike control is determined. When it is determined that the rich spike control should be ended, the rich spike control is ended. This end determination will be described in detail later.

ステップ１０５では、リッチレベルを更新する設定を行う。すなわち、前記リッチスパイク制御に要した時間に基づいて、現状でのリッチスパイク制御時の要求リッチレベルを算出し、次回リッチスパイク制御時に反映させるリッチレベルの算出及びバックアップを行う。このリッチレベル更新設定についても後で詳述する。
以下に、上記各制御の詳細をフローチャートに基づいて説明する。 In step 105, the setting for updating the rich level is performed. That is, based on the time required for the rich spike control, the required rich level for the current rich spike control is calculated, and the rich level is calculated and backed up for the next rich spike control. This rich level update setting will also be described in detail later.
Below, the detail of said each control is demonstrated based on a flowchart.

図３は、前記図２のステップ１０３で実行されるリッチスパイク制御（燃料噴射量制御）のフローを示す。
ステップ２０１では、リッチスパイク制御を実行中であることを示すフラグＦＲＳＮＯＷを１にセットする。
ステップ２０２では機関運転状態（機関回転速度ＲＰＭ、機関負荷Ｔ、吸入空気量Ｑ）の読み込みを行う。 FIG. 3 shows a flow of rich spike control (fuel injection amount control) executed in step 103 of FIG.
In step 201, a flag FRSNOW indicating that rich spike control is being executed is set to 1.
In step 202, the engine operating state (engine speed RPM, engine load T, intake air amount Q) is read.

ステップ２０３では、上記機関運転状態に基づいて基本燃料噴射量ＴＰＢＡＳＥを算出する。
ステップ２０４では、後述するリッチスパイク制御時間に応じたリッチレベルの学習が収束しているか否かを、フラグＦＲＳＬＲＮが１か否かで判断する。
ステップ２０４でＦＲＳＬＲＮ≠１でリッチレベル学習が収束していないと判定されたときは、ステップ２０５へ進んだ後、ステップ２０７へ進む。 In step 203, a basic fuel injection amount TPBASE is calculated based on the engine operating state.
In step 204, it is determined whether or not the rich level learning corresponding to the rich spike control time described later has converged based on whether or not the flag FRSLRN is “1”.
If it is determined in step 204 that FRSLRN ≠ 1 and the rich level learning has not converged, the process proceeds to step 205 and then proceeds to step 207.

ステップ２０５では、リッチスパイク制御時用の燃料噴射量の補正値ＡＬＰＲＳをＡＬＰＲＳＤとする。この補正値ＡＬＰＲＳＤはリッチレベルに対し、過剰な補正を制限するように設定されるデフォルト値である。補正値ＡＬＰＲＳＤは固定値として与えてもよいし、機関運転状態に基づいて参照されるマップにより与えてもよい。
ステップ２０４でＦＲＳＬＲＮ＝１でリッチレベル学習が収束していると判定されたときは、ステップ２０６へ進んだ後、ステップ２０７へ進む。 In step 205, the fuel injection amount correction value ALPRS for rich spike control is set to ALPRSD. This correction value ALPRSD is a default value set so as to limit excessive correction to the rich level. The correction value ALPRSD may be given as a fixed value or may be given by a map that is referred to based on the engine operating state.
If it is determined in step 204 that FRSLRN = 1 and the rich level learning has converged, the process proceeds to step 206 and then proceeds to step 207.

ステップ２０６では、リッチレベル学習により算出された学習補正値ＡＬＰＲＳＬＲＮを、補正値ＡＬＰＲＳとする。
ステップ２０７では、次式のように前記基本燃料噴射量ＴＰＢＡＳＥに、上記のようにセットされた補正値ＡＬＰＲＳを乗じて、実燃料噴射量ＴＰＮＯＷを算出する。
ＴＰＮＯＷ＝ＴＰＢＡＳＥ×ＡＬＰＲＳ
図４は、前記図２のステップ１０４で実行されるリッチスパイク制御終了判定のフローを示す。 In step 206, the learning correction value ALPRSLRN calculated by rich level learning is set as the correction value ALPRS.
In step 207, the actual fuel injection amount TPNOW is calculated by multiplying the basic fuel injection amount TPBASE by the correction value ALPRS set as described above as shown in the following equation.
TPNOW = TPBASE x ALPRS
FIG. 4 shows a flow of rich spike control end determination executed in step 104 of FIG.

ステップ３０１では、前記第３空燃比センサ１０で検出されるＮＯｘトラップ触媒７下流の空燃比ＶＲＲ０２を読み込む。
ステップ３０２では、前記ＮＯｘトラップ触媒７下流の空燃比ＶＲＲ０２と、リッチスパイク制御終了判定用のスライスレベルＶＲＲ０２ＳＬとの大小を判断し、ＶＲＲ０２≧ＶＲＲ０２ＳＬとなったときに、ステップ３０３へ移行する。 In step 301, the air-fuel ratio VRR02 downstream of the NOx trap catalyst 7 detected by the third air-fuel ratio sensor 10 is read.
In step 302, it is determined whether the air-fuel ratio VRR02 downstream of the NOx trap catalyst 7 and the slice level VRR02SL for determining the rich spike control end, and when VRR02 ≧ VRR02SL, the routine proceeds to step 303.

ステップ３０３では前記リッチスパイク制御時用の燃料噴射量補正値ＡＬＰＲＳを１としてリッチ化を停止し、リッチスパイク制御を終了する。
ステップ３０４では、前記リッチスパイク制御中を示すフラグＦＲＳＮＯＷを０にリセットする。
ステップ３０５では、前記リッチスパイク制御要求を示すフラグＦＲＳＹＫを０にリセットする。 In step 303, the rich injection is stopped by setting the fuel injection amount correction value ALPRS for rich spike control to 1, and the rich spike control is ended.
In step 304, the flag FRSNOW indicating that the rich spike control is being performed is reset to zero.
In step 305, the flag FRSYK indicating the rich spike control request is reset to zero.

図５は、前記図２のステップ１０５で実行されるリッチレベル設定のフローを示す。
ステップ４０１では、現在の機関負荷（基本燃料噴射量ＴＰＢＡＳＥ、吸入空気量Ｑ等）に基づいて基本リッチスパイク制御時間ＲＳＮＯＷＴＢを算出する。図示のように、負荷が大きいときほど単位時間あたりのリッチ量（還元剤供給量）が大きくなるので、基本リッチスパイク制御時間ＲＳＮＯＷＴが短く設定されている。 FIG. 5 shows a rich level setting flow executed in step 105 of FIG.
In step 401, a basic rich spike control time RSNOWTB is calculated based on the current engine load (basic fuel injection amount TPBASE, intake air amount Q, etc.). As shown in the figure, since the rich amount (reducing agent supply amount) per unit time increases as the load increases, the basic rich spike control time RSNOWT is set shorter.

ステップ４０２では、今回のリッチスパイク制御時間ＲＳＮＯＷＴnowを算出する。ＲＳＮＯＷＴnowは、前記リッチスパイク制御中を示すフラグＦＲＳＮＯＷが１に維持されていた時間を積算したものである。
ステップ４０３では、前記今回のリッチスパイク制御時間ＲＳＮＯＷＴnowから前記基本リッチスパイク制御時間ＲＳＮＯＷＴＢを減算して偏差量ＤＲＳＮＯＷＴ（＝ＲＳＮＯＷＴｎｏｗ−ＲＳＮＯＷＴＢ）を算出する。 In step 402, the current rich spike control time RSNOWTnow is calculated. RSNOWTnow is obtained by integrating the time during which the flag FRSNOW indicating that the rich spike control is being performed is maintained at 1.
In step 403, the basic rich spike control time RSNOWTB is subtracted from the current rich spike control time RSNOWTnow to calculate a deviation amount DRSNOWT (= RSNOWTnow-RSNOWTTB).

ステップ４０４では算出されたＤＲＳＮＯＷＴに基づいて、リッチスパイク制御時燃料噴射量の学習補正値ＡＬＰＲＳＬＲＮを算出する。ＡＬＰＲＳＬＲＮの算出には、排気系のＯＳＣ量の変化（触媒の劣化状態の変化等）に基づくリッチスパイク要求時間の変化量とリッチスパイク制御時のリッチレベルの補正量との関係をモデル化した相関関数を用いて算出を行う。基本的には、触媒劣化によりＯＳＣ量が減少して偏差量ＤＲＳＮＯＷＴが減少する（＜０）にしたがって、リッチレベルを減少補正してリッチスパイク制御時間を長引かせて一定に維持するように学習補正値ＡＬＰＲＳＬＲＮが減少（＜１）するが、新品初期にはバラツキによって偏差量ＤＲＳＮＯＷＴが大きくなる（＞０）場合もあり、この場合は、リッチスパイク制御時間を短縮して一定に維持するように学習補正値ＡＬＰＲＳＬＲＮを増大する。   In step 404, a learning correction value ALPRSLRN for the fuel injection amount during rich spike control is calculated based on the calculated DRSNOWT. For calculating ALPRSLRN, a correlation that models the relationship between the amount of change in the rich spike request time based on the change in the OSC amount of the exhaust system (change in the deterioration state of the catalyst, etc.) and the rich level correction amount during rich spike control. Calculation is performed using a function. Basically, as the OSC amount decreases due to catalyst deterioration and the deviation amount DRSNOWT decreases (<0), the rich level is corrected to decrease, and the rich spike control time is prolonged and maintained to be constant. Although the value ALPRSLRN decreases (<1), the deviation amount DRSNOWT may increase (> 0) due to variations at the beginning of a new product. In this case, learning is performed so as to shorten the rich spike control time and keep it constant. The correction value ALPRSLRN is increased.

ステップ４０４では、上記のようにして学習補正値ＡＬＰＲＳＬＲＮの算出を終了しバックアップ（更新）したことにより、リッチレベル学習収束フラグＦＲＳＬＲＮを１にセットして、本制御を終了する。
次に、上記実施形態の作用を説明する。
触媒の酸素蓄積量（ＮＯｘ蓄積量）が多いときはリッチスパイク制御によって蓄積された酸素を消費して終了するリッチスパイク制御時間が長引き、酸素蓄積量が少ないときはリッチスパイク制御時間が短くなる。そこで、リッチスパイク時間を計測し、計測されたリッチスパイク制御時間が、負荷に応じて設定された基本時間より長ければリッチレベルが小さすぎると判断してリッチレベルが増大補正され、基本時間より短ければリッチレベルが大きすぎると判断してリッチレベルが減少補正される。 In step 404, the calculation of the learning correction value ALPRSLRN is finished and backed up (updated) as described above, so that the rich level learning convergence flag FRSLRN is set to 1 and this control is finished.
Next, the operation of the above embodiment will be described.
When the oxygen accumulation amount (NOx accumulation amount) of the catalyst is large, the rich spike control time for ending by consuming oxygen accumulated by the rich spike control is prolonged, and when the oxygen accumulation amount is small, the rich spike control time is shortened. Therefore, the rich spike time is measured, and if the measured rich spike control time is longer than the basic time set according to the load, it is determined that the rich level is too small, and the rich level is corrected to increase, and is shorter than the basic time. If the rich level is too large, the rich level is corrected to decrease.

このようにすれば、触媒新品時にＯＳＣ能力が大きいときなどに、リッチスパイク制御時間が長引いたときには、このときのリッチレベルでは酸素蓄積量に対して還元剤供給量（ＨＣ濃度）が不足してＮＯｘ排出量が増大するが、リッチレベルを増大補正することにより、ＮＯｘを適量に供給された還元剤（ＨＣ）によってＮＯｘのままでの排出を抑制しつつ良好に還元処理できる。   In this way, when the rich spike control time is prolonged, such as when the OSC capacity is large when the catalyst is new, the reducing agent supply amount (HC concentration) is insufficient with respect to the oxygen accumulation amount at the rich level at this time. Although the NOx emission amount increases, by correcting the rich level to be increased, it is possible to perform a reduction process satisfactorily while suppressing the NOx emission with the reducing agent (HC) supplied with an appropriate amount of NOx.

また、触媒の劣化によりＯＳＣ能力が減少してリッチスパイク制御時間が短くなってくると、このときのリッチレベルでは酸素蓄積量に対して還元剤供給量（ＨＣ濃度）が過剰となってＣＯ，ＨＣ排出量が増大するが、リッチレベルを減少補正することにより、ＮＯｘを良好に還元処理しつつＣＯ，ＨＣ排出量も少なくできる。つまり、リッチスパイク制御時間を予め定めた設定値となるようにリッチレベルを決めることにより、触媒劣化に応じた単位時間当たりのＯＳＣ放出量に見合ったＣＯ，ＨＣ量を供給できるようにしたのが本発明である。   Further, when the OSC capability decreases due to catalyst deterioration and the rich spike control time becomes shorter, the reducing agent supply amount (HC concentration) becomes excessive with respect to the oxygen accumulation amount at the rich level at this time, and CO, Although the amount of HC emission increases, by correcting the decrease of the rich level, the amount of CO and HC emissions can be reduced while reducing NOx well. In other words, by determining the rich level so that the rich spike control time becomes a predetermined set value, it is possible to supply CO and HC amounts corresponding to the amount of OSC released per unit time according to catalyst deterioration. The present invention.

なお、従来、機関運転状態（例えばリーン運転時間）によって触媒のＯＳＣ量を推定し、推定したＯＳＣ量が多いときには、リッチスパイク制御時間を長くし、ＯＳＣ量が少ないときには、リッチスパイク制御時間を短くするようにしたものがある。しかしながら、リッチスパイク制御中の触媒の単位時間当たりのＯＳＣ放出特性は上記のように劣化度合いに応じて一定ではなく、その時点でのＯＳＣ能力が高いときほど単位時間当たりのＯＳＣ放出量は大きくなる。すなわち、新品初期に単位時間当たりのＯＳＣ放出量が大きく、劣化によってＯＳＣ能力が減少するにしたがって単位時間当たりのＯＳＣ放出量が減少する。したがって、ＯＳＣ能力が大きい新品時のときにリッチレベルを変更することなく、リッチスパイク制御時間を長引かせても単位時間当たりのＯＳＣ放出量が大きいことから、還元剤供給量が不足してＮＯｘ排出量を増大させ、また、リッチスパイク制御時間が長引くと共に、その分リーン運転時間が減少することによっても排気浄化性能が低下しかねない。一方ＯＳＣ能力が小さいときにリッチレベルを変更することなく、リッチスパイク制御時間を短くすると上述のようにＣＯ，ＨＣ排出量を増大させるのみならず、残存したＯＳＣに対し十分な還元剤を供給することができず、次回のトラップ能力が低下してやはりＮＯｘ排出量を増大させてしまうおそれがある。   Conventionally, the OSC amount of the catalyst is estimated based on the engine operating state (for example, lean operation time). When the estimated OSC amount is large, the rich spike control time is lengthened. When the OSC amount is small, the rich spike control time is shortened. There is something to do. However, the OSC release characteristic per unit time of the catalyst during the rich spike control is not constant according to the degree of deterioration as described above, and the OSC release amount per unit time increases as the OSC capability at that time increases. . That is, the amount of OSC released per unit time is large at the beginning of a new product, and the amount of OSC released per unit time decreases as the OSC capability decreases due to deterioration. Therefore, when the new OSC capability is large, the amount of OSC released per unit time is large even if the rich spike control time is extended without changing the rich level. The exhaust purification performance may be lowered by increasing the amount and prolonging the rich spike control time and reducing the lean operation time accordingly. On the other hand, if the rich spike control time is shortened without changing the rich level when the OSC capacity is small, not only the CO and HC emission amount is increased as described above, but also a sufficient reducing agent is supplied to the remaining OSC. This may result in a decrease in the next trapping capacity and an increase in the NOx emission amount.

また、推定ＯＳＣ量に基づいてリッチレベルを変更する方式としても、機関運転状態に基づく推定ＯＳＣ量では触媒劣化によるＯＳＣ量の変化には対処できず良好な制御を維持できない。
これに対し、上記本発明にかかる制御では、触媒の劣化によって変化するＯＳＣ能力を、空燃比センサによって検出される触媒下流の空燃比に基づくリッチスパイク制御時間によって常に高精度に求めることができ、該リッチスパイク制御時間に基づいてリッチレベルを変更することにより、常にＯＳＣ量に見合った適正なリッチレベルとして排気浄化性能を良好に維持できる。具体的には、図１２（Ａ）に示す触媒新品時では、ＮＯｘ，ＣＯの排出を規制値以下とする最良のリッチレベルはＲＬnewと大きく、同図（Ｂ）に示す触媒劣化後は、同じく最良のリッチレベルはＲＬoldは小さい値にシフトしていく。 Further, even if the rich level is changed based on the estimated OSC amount, the estimated OSC amount based on the engine operating state cannot cope with the change in the OSC amount due to catalyst deterioration and cannot maintain good control.
On the other hand, in the control according to the present invention, the OSC ability that changes due to the deterioration of the catalyst can always be obtained with high accuracy by the rich spike control time based on the air-fuel ratio downstream of the catalyst detected by the air-fuel ratio sensor. By changing the rich level based on the rich spike control time, the exhaust purification performance can be maintained at a proper rich level consistent with the amount of OSC. Specifically, when the catalyst is new as shown in FIG. 12 (A), the best rich level at which NOx and CO emissions are below the regulation values is large as RLnew, and after the catalyst deterioration shown in FIG. At the best rich level, RLold shifts to a smaller value.

また、本実施形態のようにリッチスパイク制御時間を一定に維持するようにリッチレベルを補正することにより、以下の効果が得られる。すなわち、リッチスパイク制御時間が長引き、その分リーン運転が短縮されることを防止することにより、燃費や排気浄化性能の更なる悪化を防止できると共に、リッチスパイク制御時間が短すぎることを防止することにより、上記のようにＯＳＣ放出の遅い成分に対して還元剤を十分に与えてＮＯｘを十分に還元処理することができる。   Further, by correcting the rich level so as to maintain the rich spike control time constant as in the present embodiment, the following effects can be obtained. In other words, by prolonging the rich spike control time and preventing the lean operation from being shortened accordingly, it is possible to prevent further deterioration of fuel consumption and exhaust purification performance, and to prevent the rich spike control time from being too short. Thus, as described above, it is possible to sufficiently reduce the NOx by sufficiently supplying a reducing agent to the component having a slow release of OSC.

次に、第２の実施形態について説明する。
図６は、リッチスパイク制御の全体フローを示す。
ステップ１１０１、１１０２では、第１実施形態の図２のステップ１０１，１０２と同様に、リーン運転中の判定とリッチスパイク制御要求の判定を行い、リッチスパイク制御要求ありと判断し、ステップ１１０３へ進む。 Next, a second embodiment will be described.
FIG. 6 shows the overall flow of rich spike control.
In Steps 1101 and 1102, as in Steps 101 and 102 of FIG. 2 of the first embodiment, the determination during the lean operation and the determination of the rich spike control request are performed, it is determined that there is a rich spike control request, and the process proceeds to Step 1103. .

ステップ１１０３では、第１リッチスパイク制御を行う。この第１リッチスパイク制御は、リッチスパイク制御開始時に、三元触媒９に蓄積された酸素を消費するために空燃比をリッチ化する制御である。
次いで、ステップ１１０４では、リッチレベル切換判定制御、すなわち、前記第１リッチスパイク制御時の空燃比のリッチレベルから第２リッチスパイク制御時の空燃比のリッチレベルへ切り換えるタイミングを判定する制御を行う。 In step 1103, first rich spike control is performed. The first rich spike control is a control for enriching the air-fuel ratio in order to consume oxygen accumulated in the three-way catalyst 9 at the start of the rich spike control.
Next, at step 1104, rich level switching determination control, that is, control for determining the timing for switching from the rich level of the air-fuel ratio at the time of the first rich spike control to the rich level of the air-fuel ratio at the time of the second rich spike control is performed.

上記リッチレベル切換判定制御で判定されたリッチレベルの切換タイミングでステップ１１０５へ進み、第２リッチスパイク制御に切り換える。この第２リッチスパイク制御は、本来のＮＯｘトラップ触媒１０にトラップされたＮＯｘを浄化する制御である。
ステップ１１０６はリッチスパイク制御終了判定制御であり、第１，第２と続いたリッチスパイク制御の終了の判断を行い、リッチスパイク制御を終了する。 At the rich level switching timing determined in the rich level switching determination control, the process proceeds to step 1105 to switch to the second rich spike control. The second rich spike control is control for purifying NOx trapped in the original NOx trap catalyst 10.
Step 1106 is rich spike control end determination control, in which the end of the rich spike control following the first and second is determined, and the rich spike control is ended.

ステップ１１０７はリッチレベル設定制御であり、前記リッチスパイク制御に要した時間に基づいて、現状でのリッチスパイク制御時の要求リッチレベルを算出し、次回リッチスパイク制御時に反映させるリッチレベルの算出及びバックアップを行う。
以下に、上記各制御の詳細をフローチャートに基づいて説明する。
図７は、第１リッチスパイク制御のフローを示す。 Step 1107 is rich level setting control. Based on the time required for the rich spike control, the requested rich level for the current rich spike control is calculated, and the rich level is calculated and backed up for the next rich spike control. I do.
Below, the detail of said each control is demonstrated based on a flowchart.
FIG. 7 shows a flow of the first rich spike control.

ステップ１２０１では、リッチスパイク制御中であることを示すため、フラグＦＲＳＮＯＷを１にセットする。
ステップ１２０２では、機関運転状態（機関回転速度ＲＰＭ、機関負荷Ｔ、吸入空気量Ｑ）の読み込みを行う。
ステップ１２０３では、上記機関運転状態に基づいて基本燃料噴射量ＴＰＢＡＳＥを算出する。 In step 1201, a flag FRSNOW is set to 1 to indicate that rich spike control is being performed.
In step 1202, the engine operating state (engine rotational speed RPM, engine load T, intake air amount Q) is read.
In step 1203, a basic fuel injection amount TPBASE is calculated based on the engine operating state.

ステップ１２０４では、実際に噴射される燃料噴射量ＴＰＮＯＷの算出を行う。第１リッチスパイク制御実行時は、ステップ１２０３で算出されたＴＰＢＡＳＥに第１リッチスパイク制御時用の燃料噴射量補正値ＡＬＰＲＳ１を乗じてＴＰＮＯＷを算出する。ここで、ＡＬＰＲＳ１は第１リッチスパイク制御時のリッチレベル相当となるように補正する値に設定されている。ＡＬＰＲＳ１は固定値として与えてもよいし、機関運転状態に基づいて参照されるマップにより与えてもよい。   In step 1204, the fuel injection amount TPNOW that is actually injected is calculated. When the first rich spike control is executed, TPNOW is calculated by multiplying TPBASE calculated in step 1203 by the fuel injection amount correction value ALPRS1 for the first rich spike control. Here, ALPRS1 is set to a value to be corrected so as to correspond to the rich level during the first rich spike control. ALPRS1 may be given as a fixed value or may be given by a map referred to based on the engine operating state.

図８、図９には、リッチレベル切換判定制御のフローを示す。
図８は、リッチレベルの切換判定を三元触媒８の下流に配置された第２空燃比センサ９を用いて行う方法を示す。
ステップ１３０１では、第２空燃比センサ９により検出された三元触媒８下流の空燃比ＶＭＩＤ０２を読み込む。 8 and 9 show a flow of rich level switching determination control.
FIG. 8 shows a method of performing the rich level switching determination using the second air-fuel ratio sensor 9 disposed downstream of the three-way catalyst 8.
In step 1301, the air-fuel ratio VMID02 downstream of the three-way catalyst 8 detected by the second air-fuel ratio sensor 9 is read.

ステップ１３０２では前記三元触媒８下流の空燃比ＶＭＩＤ０２と、リッチレベル切換判定用のスライスレベルＶＭＩＤＳＬとの大小を比較し、ＶＭＩＤ０２≧ＶＭＩＤＳＬとなったときに、第１リッチスパイク制御により三元触媒６へ供給された還元剤の総量が、三元触媒６に蓄積された酸素を消費するに足る所定量に達したと判断し、第２リッチスパイク制御に切り換えるようにリッチレベルの切換を許可する。   In step 1302, the air-fuel ratio VMID02 downstream of the three-way catalyst 8 is compared with the slice level VMIDSL for rich level switching determination. When VMID02 ≧ VMIDSL, the three-way catalyst 6 is controlled by the first rich spike control. It is determined that the total amount of reducing agent supplied to has reached a predetermined amount sufficient to consume oxygen accumulated in the three-way catalyst 6, and switching of the rich level is permitted so as to switch to the second rich spike control.

図９は、第２空燃比センサ９を設けることなく、リッチレベルの切換判定を、三元触媒６のＯＳＣ量推定により行う方法を示す。
ステップ１４０１では、機関運転状態（機関回転速度ＲＰＭ、機関負荷Ｔ、吸入空気量Ｑ）の読み込みを行う。
ステップ１４０２では、上記機関運転状態に基づいて第１リッチスパイク制御中における三元触媒６の単位時間（本制御実行周期）当たりＯＳＣ減少量ＭＤＯＳＣＮＴＭを算出する。具体的には、高回転高負荷ほどリッチスパイク制御によって三元触媒６に供給される還元剤（ＨＣ，ＣＯ）の量が増大するので、この還元剤供給量に応じてＯＳＣ減少量ＭＤＯＳＣＮＴＭが減少する。 FIG. 9 shows a method of performing the rich level switching determination by estimating the OSC amount of the three-way catalyst 6 without providing the second air-fuel ratio sensor 9.
In step 1401, the engine operating state (engine speed RPM, engine load T, intake air amount Q) is read.
In step 1402, the OSC reduction amount MDOSCNTM per unit time (main control execution cycle) of the three-way catalyst 6 during the first rich spike control is calculated based on the engine operating state. Specifically, since the amount of reducing agent (HC, CO) supplied to the three-way catalyst 6 by rich spike control increases as the rotational speed increases, the OSC reduction amount MDOSCNTM decreases according to the reducing agent supply amount. To do.

ステップ１４０３では、リッチスパイク制御前の三元触媒６のＯＳＣ量ＯＳＣＣＮＴＭoldから、前記ＯＳＣ減少量ＭＤＯＳＣＮＴＭを減算して、リッチスパイク制御中の三元触媒６のＯＳＣ量を算出する。前記リッチスパイク制御前の三元触媒ＯＳＣ量ＯＳＣＣＮＴＭは、リーン運転中に機関運転状態に基づいて逐次算出されるＯＳＣ量を積算して算出される。   In step 1403, the OSC reduction amount MDOSCNTM is subtracted from the OSC amount OSCCNTMold of the three-way catalyst 6 before rich spike control to calculate the OSC amount of the three-way catalyst 6 during rich spike control. The three-way catalyst OSC amount OSCCNTM before the rich spike control is calculated by accumulating the OSC amounts sequentially calculated based on the engine operating state during the lean operation.

ステップ１４０４では、ステップ１４０３で算出した現在の三元触媒６のＯＳＣ量を、リッチレベル切換許可判定用のＯＳＣ量ＯＳＣＣＮＴＭＳＬと比較し、該ＯＳＣＣＮＴＭＳ以下に減少したと判定されるまではステップ１４０１へ戻って、リッチスパイク制御開始時空燃比による第１リッチスパイク制御を継続し、ＯＳＣＣＮＴＭＳ以下に減少したと判定されたときに第１リッチスパイク制御を終了し、（前記図６のステップ１１０５へ進んで）第２リッチスパイク制御に切り換える。   In step 1404, the current OSC amount of the three-way catalyst 6 calculated in step 1403 is compared with the OSC amount OSCCNTMSL for the rich level switching permission determination, and the process returns to step 1401 until it is determined that the OSCCNTMS has decreased below the OSCCNTMS. Then, the first rich spike control by the air-fuel ratio at the start of the rich spike control is continued, and the first rich spike control is terminated when it is determined that the rich spike control has decreased to OSCCNTMS or less (proceed to step 1105 in FIG. 6). Switch to 2 rich spike control.

上記両方式を比較すると、図８のように三元触媒６下流の空燃比を検出する方が三元触媒６のＯＳＣ量を高精度に検出してリッチレベル切換を行えるが、ＮＯｘトラップ触媒に比較すると三元触媒の最大ＯＳＣ量は小さく、劣化等による変化も小さいので、図９のようにＯＳＣ量を推定して切り換えても十分であり、第２空燃比センサ９を省略できる分コスト低下を図れる。   Comparing both the above methods, as shown in FIG. 8, detecting the air-fuel ratio downstream of the three-way catalyst 6 can detect the OSC amount of the three-way catalyst 6 with high accuracy and switch the rich level. In comparison, since the maximum OSC amount of the three-way catalyst is small and changes due to deterioration and the like are small, it is sufficient to estimate and switch the OSC amount as shown in FIG. 9, and the cost can be reduced by eliminating the second air-fuel ratio sensor 9 Can be planned.

図１０は、第２リッチスパイク制御フローを示す。本フローは、第１実施形態の図３でステップ２０１を除き（このステップは図７の第１リッチスパイク制御開始時にステップ１２０１で行っている）、同様であり、第２リッチスパイク時における燃料噴射量補正量ＡＬＰＲＳ２を、第１リッチスパイク時における燃料噴射量補正量ＡＬＰＲＳ１と区別した符号ＡＬＰＲＳ２を用いているだけである。   FIG. 10 shows a second rich spike control flow. This flow is the same except for step 201 in FIG. 3 of the first embodiment (this step is performed in step 1201 at the start of the first rich spike control in FIG. 7), and fuel injection at the time of the second rich spike The amount of correction ALPRS2 is only used as a symbol ALPRS2 that is distinguished from the amount of fuel injection correction ALPRS1 during the first rich spike.

また、図１０のステップ１５０６で用いる学習補正値ＡＬＰＲＳＬＲＮの算出も第１実施形態の図５に示した方法で行われる。第１実施形態では三元触媒とＮＯｘトラップ触媒とを合わせて１つの触媒とみなして、リッチスパイク制御時間に基づくリッチレベル学習を行っているのに対し、第２実施形態ではＮＯｘトラップ触媒７のみに対してリッチレベル学習を行っており、ＮＯｘトラップ触媒７の劣化等による変化も含めたＯＳＣ量をリッチスパイク制御時間によって高精度に検出しつつ第２リッチスパイク制御におけるリッチレベルが適正値に変更される。なお、三元触媒６の最大ＯＳＣ量が大きい第１リッチスパイク制御中は、ＮＯｘトラップ触媒７への還元剤の供給がほとんど行われないと考えられる場合は、第２リッチスパイク制御時間のみを計測して（図７のステップ２０１でフラグＦＲＳＮＯＷを１にセットして時間計測を開始する機能を、図１０のフロー開始時にシフトして行うようにしてもよい。   Further, the learning correction value ALPRSLRN used in step 1506 of FIG. 10 is also calculated by the method shown in FIG. 5 of the first embodiment. In the first embodiment, the three-way catalyst and the NOx trap catalyst are regarded as one catalyst, and rich level learning is performed based on the rich spike control time, whereas in the second embodiment, only the NOx trap catalyst 7 is used. The rich level in the second rich spike control is changed to an appropriate value while the OSC amount including changes due to deterioration of the NOx trap catalyst 7 is detected with high accuracy by the rich spike control time. Is done. During the first rich spike control in which the maximum OSC amount of the three-way catalyst 6 is large, only the second rich spike control time is measured if it is considered that the reducing agent is hardly supplied to the NOx trap catalyst 7. (The function of starting the time measurement by setting the flag FRSNOW to 1 in step 201 in FIG. 7 may be shifted at the start of the flow in FIG. 10.

図１１は、リッチスパイク制御終了判定のフローを示す。このフローも第１実施形態の図４と同様、ステップ１６０１，１６０２でＮＯｘトラップ触媒７下流の空燃比ＶＲＲ０２が、ＶＲＲ０２≧ＶＲＲ０２ＳＬとなったときに、（第２）リッチスパイク制御終了と判定するが、ステップ１６０３で第１リッチスパイク制御時用の燃料噴射量補正値ＡＬＰＲＳ１及び第２リッチスパイク制御時用の燃料噴射量補正値ＡＬＰＲＳ２を共に１にセットしてリッチスパイク制御を終了させる。以下、ステップ１６０４でフラグＦＲＳＮＯＷを０にリセットし、ステップ１６０５でフラグＦＲＳＹＫを０にリセットすることは同様である。   FIG. 11 shows the flow of rich spike control end determination. As in FIG. 4 of the first embodiment, this flow is also determined to be the end of (second) rich spike control when the air-fuel ratio VRR02 downstream of the NOx trap catalyst 7 becomes VRR02 ≧ VRR02SL in steps 1601 and 1602. In step 1603, the fuel injection amount correction value ALPRS1 for the first rich spike control and the fuel injection amount correction value ALPRS2 for the second rich spike control are both set to 1, and the rich spike control is terminated. Thereafter, resetting the flag FRSNOW to 0 in step 1604 and resetting the flag FRSYK to 0 in step 1605 are the same.

図１３は、第２実施形態によるリッチスパイク制御時の様子を示す。
所定時間以上リーン運転を行い、リッチスパイク制御に移行する直前の状態では、三元触媒６，ＮＯｘトラップ触媒７共にリーン排気中の酸素分を吸着してＯＳＣ量が増大しているが、三元触媒６のＯＳＣ量ａに比較してＮＯｘトラップ触媒７のＯＳＣ量ｂは十分大きい。大きなリッチレベルで第１リッチスパイク制御を開始すると供給された還元剤（ＨＣ）は主として三元触媒６のＯＳＣを放出させつつ還元し、該還元処理によって三元触媒６のＯＳＣ量が０近くまで減少すると、三元触媒６下流の空燃比がリッチ化して第２リッチスパイク制御に切り換えられる。以降は還元剤によってＮＯｘトラップ触媒７にトラップされたＮＯｘが還元処理され、ＯＳＣ量が減少していき、ＮＯｘトラップ触媒７のＯＳＣ量が０近くに減少したときに、ＮＯｘトラップ触媒７下流の空燃比がリッチ化したことが検出されて第２リッチスパイク制御が終了される。そして、リッチスパイク制御時間（または第２リッチスパイク制御時間）に基づいて、次回のリッチレベルが、リッチスパイク制御時間一定に維持するように適正値に変更される。ここで、従来のように、リッチレベルを一定のままであると、触媒の劣化によってリッチスパイク制御開始時のＯＳＣ量が減少するため、制御の後半でリッチレベルが大きすぎてＣＯ排出量を増大させてしまうが、本発明ではリッチレベルを小さく変更することによってＣＯ排出量の増大を抑制できる。 FIG. 13 shows a state during rich spike control according to the second embodiment.
In a state immediately before the lean operation is performed for a predetermined time or more and the shift to the rich spike control is started, the three-way catalyst 6 and the NOx trap catalyst 7 both adsorb the oxygen content in the lean exhaust gas and the OSC amount increases. The OSC amount b of the NOx trap catalyst 7 is sufficiently larger than the OSC amount a of the catalyst 6. When the first rich spike control is started at a large rich level, the supplied reducing agent (HC) is reduced while mainly releasing the OSC of the three-way catalyst 6, and the amount of OSC of the three-way catalyst 6 is reduced to near 0 by the reduction treatment. When it decreases, the air-fuel ratio downstream of the three-way catalyst 6 is enriched and switched to the second rich spike control. Thereafter, the NOx trapped in the NOx trap catalyst 7 is reduced by the reducing agent, and the amount of OSC decreases. When the OSC amount of the NOx trap catalyst 7 decreases to near 0, the empty space downstream of the NOx trap catalyst 7 decreases. It is detected that the fuel ratio has become rich, and the second rich spike control is terminated. Then, based on the rich spike control time (or the second rich spike control time), the next rich level is changed to an appropriate value so as to keep the rich spike control time constant. Here, if the rich level remains constant as in the prior art, the OSC amount at the start of rich spike control decreases due to catalyst deterioration, so the rich level is too large in the second half of the control and the CO emission amount increases. However, in the present invention, an increase in the amount of CO emission can be suppressed by changing the rich level to be small.

本発明の実施形態のシステム構成を示す図The figure which shows the system configuration | structure of embodiment of this invention. 第1実施形態におけるリッチスパイク制御のメインフローを示すフローチャートThe flowchart which shows the main flow of the rich spike control in 1st Embodiment 同上メインフロー中のリッチスパイク制御（燃料噴射量制御）の詳細を示すフローチャートFlowchart showing details of rich spike control (fuel injection amount control) during main flow 同じくリッチスパイク制御終了判定のフローを示すフローチャートSimilarly, a flowchart showing the flow of rich spike control end determination 同じくリッチレベル設定のフローを示すフローチャートA flowchart showing the flow of rich level setting 第２実施形態におけるリッチスパイク制御のメインフローを示すフローチャートThe flowchart which shows the main flow of the rich spike control in 2nd Embodiment. 同上メインフロー中の第１リッチスパイク制御のフローを示すフローチャートThe flowchart which shows the flow of the 1st rich spike control in a main flow same as the above. 同じくリッチレベルの切換判定の一例を示すフローチャートSimilarly, a flowchart showing an example of rich level switching determination 同じくリッチレベルの切換判定の別の例を示すフローチャートSimilarly, a flowchart showing another example of rich level switching determination 同じく第２リッチスパイク制御フローを示すフローチャートThe flowchart which similarly shows the 2nd rich spike control flow 同じくリッチスパイク制御終了判定のフローを示すフローチャートSimilarly, a flowchart showing the flow of rich spike control end determination 触媒新品時と劣化時の特性を示す図。The figure which shows the characteristic at the time of a catalyst new article and deterioration. 第２実施形態のリッチスパイク制御時の様子を示すタイムチャートTime chart showing the state of rich spike control of the second embodiment

符号の説明Explanation of symbols

１ 内燃機関
３ 燃料噴射弁
５ 排気通路
６ 三元触媒
７ ＮＯｘトラップ触媒
９ 第２空燃比センサ
１０ 第３空燃比センサ
１２ クランク角センサ
１４ ＥＣＵ（エンジンコントロールユニット） 1 Internal combustion engine
3 Fuel injection valve
5 Exhaust passage
6 Three-way catalyst
7 NOx trap catalyst
9 Second air-fuel ratio sensor
10 Third air-fuel ratio sensor
12 Crank angle sensor
14 ECU (Engine Control Unit)

Claims (10)

内燃機関の排気通路に備えた排気浄化用の触媒に蓄積したＮＯｘを還元処理するため一時的に空燃比をリッチ化するリッチスパイク制御を行う内燃機関の排気浄化制御装置であって、
前記リッチスパイク制御を開始してから前記触媒下流で検出された空燃比が所定値以上にリッチ化されるまでのリッチスパイク制御時間を計測し、該計測したリッチスパイク制御時間に基づいて、リッチスパイク制御毎の空燃比のリッチレベルを変更することを特徴とする内燃機関の排気浄化制御装置。 An exhaust purification control device for an internal combustion engine that performs rich spike control for temporarily enriching an air-fuel ratio in order to reduce NOx accumulated in an exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine,
A rich spike control time is measured from the start of the rich spike control until the air-fuel ratio detected downstream of the catalyst is enriched to a predetermined value or more, and based on the measured rich spike control time, the rich spike control time is measured. An exhaust purification control apparatus for an internal combustion engine, wherein the rich level of the air-fuel ratio for each control is changed. 前記リッチスパイク制御中、空燃比のリッチレベルを一定に保つ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制御装置。   The exhaust purification control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the rich level of the air-fuel ratio is kept constant during the rich spike control. 前記リッチスパイク制御時間を設定値とするように、リッチスパイク制御毎の空燃比のリッチレベルを変更することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気浄化制御装置。   3. The exhaust gas purification control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the rich level of the air-fuel ratio for each rich spike control is changed so that the rich spike control time is a set value. 前記触媒が、ＮＯｘをトラップするＮＯｘトラップ触媒を含んでいることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化制御装置。   The exhaust purification control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the catalyst includes a NOx trap catalyst that traps NOx. 内燃機関の排気通路に、ＮＯｘをトラップするＮＯｘトラップ触媒を含む排気浄化用の触媒を備え、該触媒に蓄積したＮＯｘを還元処理するため一時的に空燃比をリッチ化するリッチスパイク制御を行う内燃機関の排気浄化制御装置であって、
空燃比のリッチレベルを一定に保ちつつ前記リッチスパイク制御を行うと共に、該リッチスパイク制御を開始してから前記ＮＯｘトラップ触媒下流で検出された空燃比が所定値以上にリッチ化されるまでのリッチスパイク制御時間を計測し、該計測したリッチスパイク制御時間が負荷に基づいて設定された設定時間となるようにリッチスパイク制御毎の空燃比のリッチレベルを変更することを特徴とする内燃機関の排気浄化制御装置。 An internal combustion engine having an exhaust gas purification catalyst including a NOx trap catalyst for trapping NOx in an exhaust passage of the internal combustion engine, and performing rich spike control for temporarily enriching the air-fuel ratio in order to reduce NOx accumulated in the catalyst An exhaust purification control device for an engine,
The rich spike control is performed while keeping the rich level of the air-fuel ratio constant, and the rich time from when the rich spike control is started until the air-fuel ratio detected downstream of the NOx trap catalyst is enriched to a predetermined value or more. Exhaust gas from an internal combustion engine that measures spike control time and changes the rich level of the air-fuel ratio for each rich spike control so that the measured rich spike control time becomes a set time set based on the load Purification control device. 前記リッチスパイク制御時間が前記設定時間より長かった場合に、次回のリッチスパイク制御におけるリッチ度合いを増大させ、短かった場合に、次回のリッチスパイク制御におけるリッチ度合いを減少させることで、リッチスパイク制御時間が前記設定値となるようにすることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の排気浄化制御装置。   When the rich spike control time is longer than the set time, the rich degree in the next rich spike control is increased, and when the rich spike control time is shorter, the rich degree in the next rich spike control is decreased. The exhaust gas purification control apparatus for an internal combustion engine according to claim 5, wherein is set to the set value. 前記リッチスパイク制御時間の設定時間が、負荷が大きいときほど短くなるように設定されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の内燃機関の排気浄化制御装置。   The exhaust purification control apparatus for an internal combustion engine according to claim 5 or 6, wherein the setting time of the rich spike control time is set to be shorter as the load is larger. 前記ＮＯｘトラップ触媒上流に排気浄化用の上流側触媒を備え、前記リッチレベルを一定に保つリッチスパイク制御の前に、後に続くリッチスパイク制御のリッチレベルよりもリッチレベルが大きなリッチスパイク制御が後に続くリッチスパイク制御に連続的に続くようにさらに付加されており、前記前側のリッチスパイク制御中に前記上流側触媒下流の空燃比が理論空燃比に対してリッチになることを推定して後側のリッチスパイク制御に移行することを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化制御装置。   An upstream side catalyst for exhaust purification is provided upstream of the NOx trap catalyst, and before the rich spike control that keeps the rich level constant, rich spike control that has a rich level larger than the rich level of the subsequent rich spike control follows. It is further added to continuously follow the rich spike control, and it is estimated that the air-fuel ratio downstream of the upstream catalyst becomes rich with respect to the stoichiometric air-fuel ratio during the front rich spike control. The exhaust purification control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 5 to 7, wherein the control is shifted to rich spike control. 前記上流側触媒下流で前記ＮＯｘトラップ触媒の上流に空燃比センサを配置し、該空燃比センサの出力が所定のリッチ空燃比を上回ったとき、前記上流側触媒下流の空燃比が理論空燃比に対してリッチになったと推定することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の排気浄化制御装置。   An air-fuel ratio sensor is arranged downstream of the upstream catalyst and upstream of the NOx trap catalyst, and when the output of the air-fuel ratio sensor exceeds a predetermined rich air-fuel ratio, the air-fuel ratio downstream of the upstream catalyst becomes the stoichiometric air-fuel ratio. 9. The exhaust gas purification control apparatus for an internal combustion engine according to claim 8, wherein the exhaust gas purification control apparatus estimates that the engine has become rich. 前記上流側触媒への酸素蓄積量を推定し、該酸素蓄積量が設定レベルを下回ったときに、前記排気浄化触媒下流の空燃比が理論空燃比に対してリッチになったと推定することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の排気浄化制御装置。   The amount of oxygen accumulated in the upstream catalyst is estimated, and when the amount of accumulated oxygen falls below a set level, it is estimated that the air-fuel ratio downstream of the exhaust purification catalyst becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio. An exhaust purification control apparatus for an internal combustion engine according to claim 8.
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