JP2005264808A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for suppressing erroneous determination when the oxygen concentration in exhaust gas changes due to a cause other than oxygen storage capacity in determining the degradation of oxygen storage capacity in an exhaust emission control device for an internal combustion engine. <P>SOLUTION: When the quantity of particulate matter estimated to deposit on a particulate filter is so much that there is a possibility of erroneously determining the degradation of oxygen storage capacity of a catalyst with oxygen storage capacity, the oxygen storage quantity of the catalyst with oxygen storage capacity and the quantity of a reducing agent required for its emission are corrected on the basis of the temperature of the filter, and the degradation of oxygen storage capacity is determined using the correction value. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

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

内燃機関の排気通路に三元触媒（本明細書においては、単に「触媒」と云うこともある。）設けることにより、内燃機関の排気を浄化することができる。この触媒は、酸素を貯蔵する機能（Ｏ2ストレージ機能）を有していて、流入する排気の空燃比がリッチである場合には貯蔵している酸素によりＨＣ,ＣＯ等の未燃成分を酸化するとともに、流入する排気の空燃比がリーンである場合には窒素酸化物（ＮＯx）を還元して同ＮＯxから奪った酸素を内部に貯蔵する。これにより、三元触媒は、排気の空燃比が理論空燃比以外の場合でも、未燃成分やＮＯxを浄化することができる。従って、三元触媒が貯蔵し得る酸素量（以下、「酸素吸蔵量」という。）の最大値（以下、「最大酸素吸蔵量」と称呼する。）が大きいほど、三元触媒の浄化能力は高くなる。 By providing a three-way catalyst (sometimes referred to simply as “catalyst” in the present specification) in the exhaust passage of the internal combustion engine, the exhaust gas of the internal combustion engine can be purified. This catalyst has a function of storing oxygen (O 2 storage function). When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in is rich, unburned components such as HC and CO are oxidized by the stored oxygen. At the same time, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, nitrogen oxide (NOx) is reduced and oxygen taken from the NOx is stored inside. Thereby, the three-way catalyst can purify unburned components and NOx even when the air-fuel ratio of the exhaust gas is other than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, the larger the maximum amount of oxygen that can be stored by the three-way catalyst (hereinafter referred to as “oxygen storage amount”) (hereinafter referred to as “maximum oxygen storage amount”), the greater the purification capacity of the three-way catalyst. Get higher.

一方、触媒は被毒、或いは触媒に加わる熱により劣化し、触媒の劣化が進行するほど最大酸素吸蔵量は低下する。従って、触媒の最大酸素吸蔵量が推定できれば、この推定した最大酸素吸蔵量に基づいて該触媒が劣化したか否かを判定することができる。   On the other hand, the catalyst deteriorates due to poisoning or heat applied to the catalyst, and the maximum oxygen storage amount decreases as the catalyst progresses. Therefore, if the maximum oxygen storage amount of the catalyst can be estimated, it can be determined whether or not the catalyst has deteriorated based on the estimated maximum oxygen storage amount.

そして、酸素吸蔵能力を有した触媒にリッチ空燃比の排気を流入させ、該触媒よりも下流側の空燃比の変化から該触媒の酸素吸蔵能力の低下を判定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−３０１７１７号公報 Further, a technique is known in which exhaust of a rich air-fuel ratio is caused to flow into a catalyst having an oxygen storage capacity, and a decrease in the oxygen storage capacity of the catalyst is determined from a change in the air-fuel ratio downstream of the catalyst (for example, , See Patent Document 1).
JP 2003-301717 A

ところで、粒子状物質が多く排出されるディーゼル機関では、排気通路に該粒子状物質を捕集するためのパティキュレートフィルタを備えていることがある。さらに、触媒を担持したパティキュレートフィルタは、燃料等の供給により温度を上昇させることで、粒子状物質を酸化除去することができる。   By the way, a diesel engine in which a large amount of particulate matter is discharged may include a particulate filter for collecting the particulate matter in an exhaust passage. Furthermore, the particulate filter carrying the catalyst can oxidize and remove the particulate matter by raising the temperature by supplying fuel or the like.

しかし、粒子状物質の酸化の際に還元剤と酸素とが反応するため、パティキュレートフィルタよりも下流に設けられた空燃比センサの検出値が変化する。これにより、酸素吸蔵能力の低下を空燃比センサの検出値から判定することが困難となる。   However, since the reducing agent and oxygen react when oxidizing the particulate matter, the detection value of the air-fuel ratio sensor provided downstream of the particulate filter changes. This makes it difficult to determine a decrease in oxygen storage capacity from the detection value of the air-fuel ratio sensor.

一方、パティキュレートフィルタに担持された触媒に硫黄被毒が発生すると、吸蔵できるＮＯxの量および吸蔵したＮＯxの放出に要する還元剤量が減少する。このため、従来の触媒の酸素およびＮＯxの吸蔵能力の低下を判定する技術によれば、酸素およびＮＯxの吸蔵能力が低下していると判定される。しかし、硫黄被毒は回復させることが可能であり触媒の劣化とは異なる。したがって、硫黄被毒により生じる、吸蔵可能な酸素およびＮＯxの量並びに吸蔵したＮＯxの放出に要する還元剤量の減少は、本来判定すべき酸素およびＮＯxの吸蔵能力の低下とは異なる。   On the other hand, when sulfur poisoning occurs in the catalyst supported on the particulate filter, the amount of NOx that can be stored and the amount of reducing agent that is required to release the stored NOx decrease. For this reason, according to the conventional technology for determining the decrease in the oxygen and NOx storage capacity of the catalyst, it is determined that the oxygen and NOx storage capacity is decreased. However, sulfur poisoning can be recovered and is different from catalyst degradation. Therefore, the reduction in the amount of oxygen and NOx that can be stored and the amount of reducing agent required to release the stored NOx caused by sulfur poisoning is different from the decrease in the ability to store oxygen and NOx that should be determined.

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の排気浄化装置において、酸素吸蔵能力の低下を判定する際に酸素吸蔵能力以外の原因により排気中の酸素濃度が変化した場合の誤判定を抑制することができる技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and in an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, when determining a decrease in oxygen storage capacity, the oxygen concentration in the exhaust gas is caused by a cause other than oxygen storage capacity. It aims at providing the technique which can suppress the misjudgment at the time of changing.

上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用した。すなわち、
内燃機関の排気通路に設けられ酸素吸蔵能力を有する成分を担持したパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタよりも下流の排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記パティキュレートフィルタよりも上流の排気中へ還元剤を添加する還元剤添加手段と、
前記還元剤添加手段による還元剤の添加が行われているときの前記空燃比検出手段により得られる排気の空燃比の変化から前記酸素吸蔵能力を有する成分の酸素吸蔵量および／または吸蔵していた酸素の放出に要した還元剤量を推定する吸蔵量推定手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量を推定する粒子状物質堆積量推定手段と、
前記パティキュレートフィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段と、
前記粒子状物質堆積量推定手段により推定される粒子状物質の堆積量および前記フィルタ温度検出手段により検出されるパティキュレートフィルタの温度に基づいて、前記吸蔵量推定手段により推定される酸素量および／または還元剤量を補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された酸素量および／または還元剤量に基づいて前記酸素吸蔵能力を有する成分の酸素吸蔵能力の劣化判定を行う吸蔵能力劣化判定手段と、
を具備する。 In order to achieve the above object, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention employs the following means. That is,
A particulate filter provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and carrying a component having an oxygen storage capacity;
Air-fuel ratio detection means for detecting the air-fuel ratio of the exhaust downstream of the particulate filter;
Reducing agent addition means for adding a reducing agent into the exhaust gas upstream of the particulate filter;
Oxygen occlusion amount and / or occlusion of the component having the oxygen occlusion ability was obtained from the change in the air-fuel ratio of the exhaust gas obtained by the air-fuel ratio detection means when the reducing agent addition was performed by the reducing agent addition means. Occlusion amount estimation means for estimating the amount of reducing agent required to release oxygen;
Particulate matter accumulation amount estimation means for estimating the amount of particulate matter deposited on the particulate filter;
Filter temperature detecting means for detecting the temperature of the particulate filter;
Based on the particulate matter accumulation amount estimated by the particulate matter accumulation amount estimation means and the particulate filter temperature detected by the filter temperature detection means, the oxygen amount estimated by the occlusion amount estimation means and / or Or correction means for correcting the amount of reducing agent;
Occlusion capacity deterioration determining means for determining deterioration of oxygen storage capacity of the component having oxygen storage capacity based on the oxygen amount and / or reducing agent amount corrected by the correcting means;
It comprises.

本発明の最大の特徴は、パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量が所定量以上の場合には、空燃比検出手段による検出値が変化する虞があるため、吸蔵量推定手段による推定値を補正することにより、酸素吸蔵能力の劣化判定精度を向上させることにある。   The greatest feature of the present invention is that the amount detected by the air-fuel ratio detection means may change when the amount of particulate matter deposited on the particulate filter is greater than or equal to a predetermined amount. By correcting the estimated value, the accuracy of determining the deterioration of the oxygen storage capacity is improved.

ここで、パティキュレートフィルタに還元剤を供給すると、酸素吸蔵能力を有する成分から酸素が放出される。そして、この酸素の放出が行われている間は空燃比検出手段により検出される空燃比はストイキ近傍で一定となる。このストイキ近傍となっている間に放出された酸素の量若しくはストイキ近傍よりもリッチ側となるまでにパティキュレートフィルタに添加された還元剤量に基づいて酸素吸蔵能力の低下の度合いを判定することができる。   Here, when a reducing agent is supplied to the particulate filter, oxygen is released from a component having oxygen storage capacity. While the oxygen is being released, the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detecting means is constant near the stoichiometric range. Determining the degree of decrease in oxygen storage capacity based on the amount of oxygen released while being in the vicinity of the stoichiometry or the amount of reducing agent added to the particulate filter until it becomes richer than the vicinity of the stoichiometry. Can do.

しかし、パティキュレートフィルタに粒子状物質が多く堆積している場合には、還元剤の添加により放出された酸素および排気中に含まれる酸素により粒子状物質が酸化される。この粒子状物質の酸化のために排気中の酸素が消費され、パティキュレートフィルタ下流の空燃比がリッチ側へ変化する。そして、この変化は、酸素吸蔵能力の劣化のために生じたのか、あるいは粒子状物質の酸化のために生じたのか区別することは困難である。   However, when a large amount of particulate matter is accumulated on the particulate filter, the particulate matter is oxidized by oxygen released by the addition of the reducing agent and oxygen contained in the exhaust gas. Oxygen in the exhaust is consumed for the oxidation of the particulate matter, and the air-fuel ratio downstream of the particulate filter changes to the rich side. It is difficult to distinguish whether this change has occurred due to deterioration of the oxygen storage capacity or due to oxidation of the particulate matter.

そこで、本発明においては、吸蔵量推定手段による推定値を粒子状物質の堆積量およびパティキュレートフィルタの温度に基づいて補正する。ここで、パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど該パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質は酸化されやすくなる。したがって、パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど、吸蔵量推定手段による推定値の変化量が大きくなるので、吸蔵量推定手段による推定値を補正する値は大きくなる。   Therefore, in the present invention, the estimated value by the occlusion amount estimation means is corrected based on the amount of particulate matter deposited and the temperature of the particulate filter. Here, the higher the temperature of the particulate filter, the more easily the particulate matter deposited on the particulate filter is oxidized. Therefore, the higher the temperature of the particulate filter, the larger the amount of change in the estimated value by the occlusion amount estimating means, so the value for correcting the estimated value by the occlusion amount estimating means becomes larger.

本発明においては、前記パティキュレートフィルタは、ＮＯxを吸蔵する能力を有する成分をさらに担持し、前記吸蔵量推定手段は、前記還元剤添加手段による還元剤の添加が
行われているときの前記空燃比検出手段により得られる排気の空燃比の変化から前記パティキュレートフィルタに担持された成分の酸素吸蔵量およびＮＯx吸蔵量、並びに／または吸蔵していた酸素およびＮＯxの放出に要した還元剤量を推定し、前記補正手段は、前記粒子状物質堆積量推定手段により推定される粒子状物質の堆積量および前記フィルタ温度検出手段により検出されるパティキュレートフィルタの温度に基づいて、前記吸蔵量推定手段により推定される酸素吸蔵量およびＮＯx吸蔵量並びに／または還元剤量を補正し、前記吸蔵能力劣化判定手段は、前記補正手段により補正された酸素吸蔵量およびＮＯx吸蔵量並びに／または還元剤量に基づいて前記パティキュレートフィルタに担持された成分の酸素吸蔵能力およびＮＯx吸蔵能力の劣化判定を行うことができる。 In the present invention, the particulate filter further carries a component having the ability to occlude NOx, and the occlusion amount estimation means is the empty when the reducing agent is added by the reducing agent addition means. From the change in the air-fuel ratio of the exhaust gas obtained by the fuel ratio detection means, the oxygen storage amount and NOx storage amount of the component carried on the particulate filter, and / or the amount of reducing agent required for releasing the stored oxygen and NOx are obtained. And the correction unit is configured to calculate the occlusion amount estimation unit based on the particulate matter deposition amount estimated by the particulate matter deposition amount estimation unit and the temperature of the particulate filter detected by the filter temperature detection unit. The oxygen storage amount and NOx storage amount and / or the reducing agent amount estimated by Based on the oxygen storage amount and NOx storage amount and / or the reducing agent amount corrected by the correcting means, it is possible to determine the deterioration of the oxygen storage capability and NOx storage capability of the components carried on the particulate filter.

前記パティキュレートフィルタに還元剤を供給すると、該パティキュレートフィルタに担持された成分から酸素およびＮＯxの放出が行われる。そして、この酸素およびＮＯxの放出が行われている間は空燃比検出手段により検出される空燃比はストイキ近傍で一定となる。このストイキ近傍となっている間に放出された酸素およびＮＯxの量、若しくはストイキ近傍よりもリッチ側となるまでにパティキュレートフィルタに添加された還元剤量に基づいて酸素およびＮＯxの吸蔵能力の低下の度合いを判定することができる。   When a reducing agent is supplied to the particulate filter, oxygen and NOx are released from the components carried on the particulate filter. While the oxygen and NOx are being released, the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detecting means is constant near the stoichiometry. Decrease in storage capacity of oxygen and NOx based on the amount of oxygen and NOx released while in the vicinity of the stoichiometry, or the amount of reducing agent added to the particulate filter until it becomes richer than the vicinity of the stoichiometry Can be determined.

しかし、パティキュレートフィルタに粒子状物質が多く堆積している場合には、前記したように粒子状物質が酸化され排気中の酸素が消費されるので、パティキュレートフィルタ下流の空燃比がリッチ側へ変化する。そして、この変化は、酸素およびＮＯxの吸蔵能力の劣化のために生じたのか、あるいは粒子状物質の酸化のために生じたのか区別することは困難である。   However, when a large amount of particulate matter is accumulated on the particulate filter, the particulate matter is oxidized and oxygen in the exhaust gas is consumed as described above, so the air-fuel ratio downstream of the particulate filter becomes richer. Change. It is difficult to distinguish whether this change has occurred due to the deterioration of the storage capacity of oxygen and NOx or because of the oxidation of particulate matter.

そこで、本発明においては、吸蔵量推定手段による酸素吸蔵量およびＮＯx吸蔵量並びに／または還元剤量の推定値を粒子状物質の堆積量に基づいて補正する。また、パティキュレートフィルタの温度が高くなるほど該パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質は酸化されやすくなる。したがって、本発明においては、パティキュレートフィルタの温度をも考慮して前記補正を行う。   Therefore, in the present invention, the estimated values of the oxygen storage amount and NOx storage amount and / or the reducing agent amount by the storage amount estimation means are corrected based on the amount of particulate matter deposited. Further, as the temperature of the particulate filter increases, the particulate matter deposited on the particulate filter is more likely to be oxidized. Therefore, in the present invention, the correction is performed in consideration of the temperature of the particulate filter.

本発明においては、前記ＮＯxを吸蔵する能力を有する成分の硫黄被毒量を推定する硫黄被毒量推定手段をさらに備え、
前記補正手段は、前記硫黄被毒量推定手段により推定される硫黄被毒量と、前記粒子状物質堆積量推定手段により推定される粒子状物質の堆積量と、前記フィルタ温度検出手段により検出されるパティキュレートフィルタの温度と、に基づいて、前記吸蔵量推定手段により推定される酸素吸蔵量およびＮＯx吸蔵量並びに／または還元剤量を補正することができる。 In the present invention, further comprising a sulfur poisoning amount estimation means for estimating a sulfur poisoning amount of a component having the ability to occlude the NOx,
The correction means is detected by the sulfur poisoning amount estimated by the sulfur poisoning amount estimation means, the particulate matter accumulation amount estimated by the particulate matter accumulation amount estimation means, and the filter temperature detection means. The oxygen storage amount and NOx storage amount and / or the reducing agent amount estimated by the storage amount estimation means can be corrected based on the temperature of the particulate filter.

ここで、ＮＯx吸蔵能力を有する成分に硫黄被毒が生じると、該ＮＯx吸蔵能力を有する成分が吸蔵可能なＮＯxの量が減少する。このような場合には、還元剤の添加により放出されるＮＯx量が減少するので、酸素およびＮＯxの吸蔵能力の劣化判定を行うと酸素およびＮＯxの吸蔵能力が劣化していると判定されてしまう。   Here, when sulfur poisoning occurs in a component having NOx storage capacity, the amount of NOx that can be stored by the component having NOx storage capacity decreases. In such a case, the amount of NOx released by the addition of the reducing agent is reduced, and therefore, if the deterioration determination of the storage capacity of oxygen and NOx is performed, it is determined that the storage capacity of oxygen and NOx is deteriorated. .

そこで、補正手段は硫黄被毒量をも考慮して、吸蔵量推定手段により推定される酸素およびＮＯx量並びに／または還元剤量を補正する。これにより、酸素およびＮＯxの吸蔵能力の劣化判定の精度をより高めることができる。   Therefore, the correction means corrects the oxygen and NOx amounts and / or the reducing agent amount estimated by the occlusion amount estimation means in consideration of the sulfur poisoning amount. Thereby, the accuracy of the deterioration determination of the oxygen and NOx storage capacity can be further increased.

このようなことから、上記課題を達成するために本発明による内燃機関の排気浄化装置は、以下の手段を採用してもよい。すなわち、
内燃機関の排気通路に設けられ酸素およびＮＯxを吸蔵する能力を有する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒よりも下流の排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記排気浄化触媒よりも上流の排気中へ還元剤を添加する還元剤添加手段と、
前記還元剤添加手段により還元剤の添加が行われているときの前記空燃比検出手段により得られる排気の空燃比の変化から前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量およびＮＯx吸蔵量並びに／または吸蔵していた酸素およびＮＯxの放出に要した還元剤量を推定する吸蔵量推定手段と、
前記排気浄化触媒の硫黄被毒量を推定する硫黄被毒量推定手段と、
前記排気浄化触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
前記硫黄被毒量推定手段により推定される硫黄被毒量および前記触媒温度検出手段により検出される排気浄化触媒の温度に基づいて、前記吸蔵量推定手段により推定される酸素量およびＮＯx量並びに／または還元剤量を補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された酸素量およびＮＯx量並びに／または還元剤量に基づいて前記排気浄化触媒の酸素およびＮＯxの吸蔵能力の劣化判定を行う吸蔵能力劣化判定手段と、
を具備してもよい。 For this reason, in order to achieve the above object, the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention may employ the following means. That is,
An exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and capable of storing oxygen and NOx;
Air-fuel ratio detection means for detecting the air-fuel ratio of the exhaust downstream from the exhaust purification catalyst;
Reducing agent addition means for adding a reducing agent into the exhaust gas upstream of the exhaust purification catalyst;
From the change in the air-fuel ratio of the exhaust gas obtained by the air-fuel ratio detection means when the reducing agent is added by the reducing agent addition means, the oxygen storage amount and the NOx storage amount and / or the storage amount of the exhaust purification catalyst are stored. Occlusion amount estimation means for estimating the amount of reducing agent required for releasing oxygen and NOx;
A sulfur poisoning amount estimating means for estimating a sulfur poisoning amount of the exhaust purification catalyst;
Catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust purification catalyst;
Based on the sulfur poisoning amount estimated by the sulfur poisoning amount estimating means and the temperature of the exhaust purification catalyst detected by the catalyst temperature detecting means, the oxygen amount and NOx amount estimated by the storage amount estimating means, and / or Or correction means for correcting the amount of reducing agent;
Occlusion capacity deterioration determining means for determining deterioration of oxygen and NOx occlusion capacity of the exhaust purification catalyst based on the oxygen amount and NOx amount and / or reducing agent amount corrected by the correcting means;
You may comprise.

このようにすることで、排気浄化触媒の硫黄被毒に起因する劣化判定時の誤判定を抑制することができる。   By doing in this way, the erroneous determination at the time of the deterioration determination resulting from sulfur poisoning of the exhaust purification catalyst can be suppressed.

本発明によれば、内燃機関の排気浄化装置において、酸素吸蔵能力の低下を判定する際に酸素吸蔵能力以外の原因により排気中の酸素濃度が変化した場合の誤判定を抑制することができる。   According to the present invention, in the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, it is possible to suppress erroneous determination when the oxygen concentration in the exhaust gas changes due to a cause other than the oxygen storage capacity when determining the decrease in the oxygen storage capacity.

以下、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。   Hereinafter, specific embodiments of an exhaust emission control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関１とその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、水冷式の４サイクル・ディーゼルエンジンである。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine 1 to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to this embodiment is applied and an exhaust system thereof.
The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a water-cooled four-cycle diesel engine.

内燃機関１には、燃焼室へ通じる排気通路２が接続されている。この排気通路２は、下流にて大気へと通じている。
前記排気通路２の途中には、内燃機関１側から順に酸化触媒３及びパティキュレートフィルタ４が備えられている。 An exhaust passage 2 leading to the combustion chamber is connected to the internal combustion engine 1. This exhaust passage 2 communicates with the atmosphere downstream.
In the middle of the exhaust passage 2, an oxidation catalyst 3 and a particulate filter 4 are provided in order from the internal combustion engine 1 side.

パティキュレートフィルタ４（以下、フィルタ４という。）には、流入する排気の酸素濃度が高いときは排気中のＮＯxを吸蔵し、流入する排気の酸素濃度が低下し且つ還元剤が存在するときは吸蔵していたＮＯxを還元する機能を有する吸蔵還元型ＮＯx触媒（以下、ＮＯx触媒という。）を担持している。なお、酸化触媒３は、酸化能力を有する触媒であれば三元触媒、ＮＯx触媒等の他の種類の触媒であってもよい。また、フィルタ４に担持するのは酸素吸蔵能力を有する触媒であればよく、例えば三元触媒であってもよい。   The particulate filter 4 (hereinafter referred to as the filter 4) stores NOx in the exhaust when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas is high, and when the oxygen concentration of the inflowing exhaust gas decreases and a reducing agent is present. It stores an NOx storage reduction catalyst (hereinafter referred to as NOx catalyst) having a function of reducing the stored NOx. The oxidation catalyst 3 may be another type of catalyst such as a three-way catalyst or a NOx catalyst as long as the catalyst has oxidation ability. Moreover, what is necessary is just to be a catalyst which has oxygen storage capacity, and the filter 4 may carry | support, for example, a three way catalyst may be sufficient as it.

また、酸化触媒３よりも下流で且つフィルタ４よりも上流の排気通路２には、該排気通路２を流通する排気の空燃比を検出する第１空燃比センサ６が取り付けられている。また、フィルタ４よりも下流の排気通路２には、該排気通路２を流通する排気の空燃比を検出する第２空燃比センサ７、および該排気通路２を流通する排気の温度を検出する排気温度センサ８が取り付けられている。   A first air-fuel ratio sensor 6 for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 2 is attached to the exhaust passage 2 downstream of the oxidation catalyst 3 and upstream of the filter 4. Further, in the exhaust passage 2 downstream of the filter 4, a second air-fuel ratio sensor 7 that detects the air-fuel ratio of the exhaust that flows through the exhaust passage 2, and the exhaust that detects the temperature of the exhaust that flows through the exhaust passage 2. A temperature sensor 8 is attached.

ところで、内燃機関１が希薄燃焼運転されている場合は、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が飽和する前にＮＯx触媒に吸蔵されたＮＯxを還元させる必要がある。
そこで、本実施例では、酸化触媒３より上流の排気通路２を流通する排気中に還元剤たる燃料（軽油）を添加する燃料添加弁９を備えている。ここで、燃料添加弁９は、後述するＥＣＵ１０からの信号により開弁して燃料を噴射する。燃料添加弁９から排気通路２内へ噴射された燃料は、排気通路２の上流から流れてきた排気の空燃比をリッチにすると共に、ＮＯx触媒に吸蔵されていたＮＯxを還元する。ＮＯx還元時には、フィルタ４に流入する排気の空燃比を比較的に短い周期でスパイク的（短時間）にリッチとする、所謂リッチスパイク制御を実行する。 By the way, when the internal combustion engine 1 is operated in lean combustion, it is necessary to reduce the NOx stored in the NOx catalyst before the NOx storage capacity of the NOx catalyst is saturated.
Therefore, in this embodiment, a fuel addition valve 9 for adding fuel (light oil) as a reducing agent to the exhaust gas flowing through the exhaust passage 2 upstream from the oxidation catalyst 3 is provided. Here, the fuel addition valve 9 is opened by a signal from the ECU 10 described later to inject fuel. The fuel injected from the fuel addition valve 9 into the exhaust passage 2 enriches the air-fuel ratio of the exhaust flowing from the upstream of the exhaust passage 2 and reduces NOx stored in the NOx catalyst. During NOx reduction, so-called rich spike control is performed in which the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 4 is made rich in a spike (short time) with a relatively short cycle.

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１０が併設されている。このＥＣＵ１０は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。   The internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an ECU 10 that is an electronic control unit for controlling the internal combustion engine 1. The ECU 10 is a unit that controls the operation state of the internal combustion engine 1 in accordance with the operation conditions of the internal combustion engine 1 and the request of the driver.

ＥＣＵ１０には、前記したセンサ等が電気配線を介して接続され、該センサ等の出力信号が入力されるようになっている。
一方、ＥＣＵ１０には、燃料添加弁９が電気配線を介して接続され、燃料添加弁９はＥＣＵ１０により制御される。 The above-described sensor or the like is connected to the ECU 10 via an electrical wiring, and an output signal from the sensor or the like is input thereto.
On the other hand, the fuel addition valve 9 is connected to the ECU 10 via electric wiring, and the fuel addition valve 9 is controlled by the ECU 10.

ところで、ＮＯx触媒は、経年変化や熱により劣化することがある。この劣化は、ＮＯxおよび酸素の吸蔵能力に顕著に現れる。そして、ＮＯxの吸蔵能力が低下すると、排気中のＮＯxの一部がフィルタ４の下流へ流出する虞がある。これに対し、例えばフィルタ４のＮＯx吸蔵能力の低下を、フィルタ４前後の空燃比センサ６、７を用いて検出することができる。これにより、劣化の度合いに応じた燃料の添加を行うことが可能となる。また、運転者等にフィルタ４の交換を促すことも可能となる。   By the way, the NOx catalyst may deteriorate due to aging or heat. This deterioration appears remarkably in the NOx and oxygen storage capacity. If the NOx occlusion capacity is reduced, a part of the NOx in the exhaust gas may flow out downstream of the filter 4. In contrast, for example, a decrease in the NOx storage capacity of the filter 4 can be detected using the air-fuel ratio sensors 6 and 7 before and after the filter 4. Thereby, it becomes possible to add fuel according to the degree of deterioration. It is also possible to prompt the driver or the like to replace the filter 4.

ここで、ＮＯx触媒にＮＯxおよび酸素が吸蔵されている場合に、該ＮＯx触媒にリッチ空燃比の排気を供給すると、該ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯxおよび酸素が放出されるとともにＮＯxの還元が行われる。リッチスパイクによりリッチ空燃比の排気がフィルタ４に流入し、ＮＯx触媒からＮＯx及び酸素が放出されている間は、フィルタ４の下流の空燃比すなわち第２空燃比センサ７により検出される空燃比は第１空燃比センサ６により検出される空燃比よりもリーンな空燃比となり、ストイキ近傍になることが知られている。そして、ＮＯx触媒からのＮＯx及び酸素の放出が完了した後に、第２空燃比センサ７により検出される空燃比がリッチ空燃比に移行する。このように第２空燃比センサ７によりストイキが検出され、リッチ空燃比に移行するまでの時間は、ＮＯx触媒に吸蔵されているＮＯx及び酸素の量が多いほど長くなる。   Here, when NOx and oxygen are stored in the NOx catalyst, if the rich air-fuel ratio exhaust gas is supplied to the NOx catalyst, the NOx and oxygen stored in the NOx catalyst are released and NOx is reduced. Done. While the rich air-fuel ratio exhaust gas flows into the filter 4 due to the rich spike and NOx and oxygen are released from the NOx catalyst, the air-fuel ratio downstream of the filter 4, that is, the air-fuel ratio detected by the second air-fuel ratio sensor 7 is It is known that the air-fuel ratio is leaner than the air-fuel ratio detected by the first air-fuel ratio sensor 6 and is close to the stoichiometric range. Then, after the release of NOx and oxygen from the NOx catalyst is completed, the air-fuel ratio detected by the second air-fuel ratio sensor 7 shifts to the rich air-fuel ratio. As described above, the time from when the second air-fuel ratio sensor 7 detects the stoichiometric gas and shifts to the rich air-fuel ratio becomes longer as the amounts of NOx and oxygen stored in the NOx catalyst increase.

そして、ＮＯx触媒の劣化の度合いが大きくなるほど、該ＮＯx触媒が吸蔵できるＮＯx量および酸素量が減少する。従って、ＮＯx触媒の劣化の度合いが大きくなるほど、ＮＯx触媒に吸蔵されていたＮＯxを還元するため及び酸素を放出させるために必要となる燃料量が減少する。また、リッチスパイク時に第２空燃比センサ７によりストイキが検出された後リッチ空燃比に移行するまでの時間、すなわちストイキの継続時間が短くなる。これらから、ＮＯx触媒に吸蔵されていたＮＯxおよび酸素を還元もしくは放出させるために要した燃料量（以下、使用還元剤量という。）、並びにＮＯx触媒の酸素およびＮＯxの吸蔵量（以下、酸素・ＮＯx吸蔵量という。）、またはフィルタ４に流入する排気の空燃比およびストイキの継続時間に基づいて、ＮＯx触媒の劣化の度合いを判定することが可能となる。   As the degree of deterioration of the NOx catalyst increases, the amount of NOx and oxygen that can be stored by the NOx catalyst decreases. Therefore, as the degree of deterioration of the NOx catalyst increases, the amount of fuel required for reducing NOx stored in the NOx catalyst and for releasing oxygen decreases. In addition, the time until the shift to the rich air-fuel ratio after the stoichiometric detection is detected by the second air-fuel ratio sensor 7 during the rich spike, that is, the stoichiometric duration time is shortened. From these, the amount of fuel required to reduce or release NOx and oxygen stored in the NOx catalyst (hereinafter referred to as the amount of reducing agent used), and the amount of oxygen and NOx stored in the NOx catalyst (hereinafter referred to as oxygen and oxygen). It is possible to determine the degree of deterioration of the NOx catalyst based on the NOx occlusion amount) or the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the filter 4 and the stoichiometric duration.

ところで、フィルタ４に粒子状物質（以下、ＰＭという。）が堆積していると、ＮＯx触
媒の劣化判定時に行われるリッチスパイク制御時の温度上昇およびそのときにＮＯx触媒から放出される酸素によりＰＭの酸化量が増加する。そして、この酸化反応により、排気中の酸素濃度が変化し、第２空燃比センサ７による検出値がリッチ側へ変化する。これにより、ＮＯx触媒の劣化判定を正確に行うことが困難となる。 By the way, if particulate matter (hereinafter referred to as PM) is accumulated on the filter 4, the temperature rises during rich spike control performed at the time of determining the deterioration of the NOx catalyst, and oxygen released from the NOx catalyst at that time causes PM. The amount of oxidation increases. As a result of this oxidation reaction, the oxygen concentration in the exhaust gas changes, and the value detected by the second air-fuel ratio sensor 7 changes to the rich side. This makes it difficult to accurately determine the deterioration of the NOx catalyst.

その点、本実施例では、フィルタ４にＰＭが堆積している場合には、ＰＭの堆積量およびフィルタ４の温度に基づいて、酸素・ＮＯx吸蔵量および使用還元剤量の補正を行う。
次に、本実施例による酸素・ＮＯx吸蔵量および使用還元剤量の補正を行うためのフローについて説明する。 In this regard, in this embodiment, when PM is deposited on the filter 4, the oxygen / NOx occlusion amount and the amount of reducing agent used are corrected based on the amount of PM deposited and the temperature of the filter 4.
Next, a flow for correcting the oxygen / NOx occlusion amount and the used reducing agent amount according to this embodiment will be described.

図２は、本実施例による酸素・ＮＯx吸蔵量および使用還元剤量の補正を行うためのフローを示したフローチャート図である。
ステップＳ１０１では、ＥＣＵ１０は、酸素・ＮＯx吸蔵量および使用還元剤量の算出中であるか否か判定する。 FIG. 2 is a flowchart showing a flow for correcting the oxygen / NOx occlusion amount and the used reducing agent amount according to this embodiment.
In step S101, the ECU 10 determines whether the oxygen / NOx occlusion amount and the used reducing agent amount are being calculated.

ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ１０９へ進む。
ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１０は、フィルタ４に堆積しているＰＭ量を推定する。フィルタ４に堆積しているＰＭの量は、例えば、フィルタ４前後の差圧を検出する差圧センサを排気通路２に取り付けて、該差圧センサの検出値に応じたＰＭ量を予め実験等により求めておき、これと比較することにより得ることができる。また、内燃機関１の運転状態（排気温度、燃料噴射量、機関回転数）に応じたＰＭ捕集量を予め実験等により求めてマップ化しておき、このマップにより得られるＰＭ捕集量を積算してＰＭの堆積量とすることもできる。更に、車両走行距離若しくは走行時間に応じてＰＭの堆積量を推定しても良い。 If an affirmative determination is made in step S101, the process proceeds to step S102, whereas if a negative determination is made, the process proceeds to step S109.
In step S102, the ECU 10 estimates the amount of PM accumulated on the filter 4. As for the amount of PM accumulated in the filter 4, for example, a differential pressure sensor for detecting the differential pressure before and after the filter 4 is attached to the exhaust passage 2, and the PM amount corresponding to the detected value of the differential pressure sensor is previously tested. This can be obtained by comparing with this. Further, the PM collection amount corresponding to the operation state (exhaust temperature, fuel injection amount, engine speed) of the internal combustion engine 1 is obtained in advance by experiments and mapped, and the PM collection amount obtained from this map is integrated. Thus, the amount of accumulated PM can also be obtained. Furthermore, the PM accumulation amount may be estimated according to the vehicle travel distance or travel time.

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１０は、ＰＭの酸化率を算出する。
ここで、図３は、フィルタ４の床温とＰＭの酸化率との関係を示した図である。ＰＭの酸化率とは、堆積していたＰＭのうち酸化除去されたＰＭの割合である。この温度は、例えば、フィルタ４に流入する排気の量、内燃機関１の気筒内への燃料噴射量、フィルタ４の下流の空燃比をストイキとするために使用還元剤量な燃料量、フィルタ４の熱容量等から得ることができる。このフィルタ４の床温を図３に代入してＰＭの酸化率を求めることができる。 In step S103, the ECU 10 calculates the oxidation rate of PM.
Here, FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the bed temperature of the filter 4 and the oxidation rate of PM. The PM oxidation rate is the proportion of PM that has been oxidized and removed from the accumulated PM. This temperature includes, for example, the amount of exhaust flowing into the filter 4, the amount of fuel injected into the cylinder of the internal combustion engine 1, the amount of fuel used as a reducing agent amount to make the air-fuel ratio downstream of the filter 4 stoichiometric, the filter 4 It can be obtained from the heat capacity of By substituting the bed temperature of the filter 4 in FIG. 3, the oxidation rate of PM can be obtained.

ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１０は、ＰＭが酸化除去された量を推定する。ステップＳ１０３で算出されたＰＭの酸化率をステップＳ１０２で推定されたＰＭ堆積量に乗じることにより、ＰＭの酸化量を得ることができる。   In step S104, the ECU 10 estimates the amount of PM removed by oxidation. The amount of PM oxidation can be obtained by multiplying the PM oxidation rate calculated in step S103 by the PM deposition amount estimated in step S102.

ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１０は、ＰＭの酸化除去された量を積算する。すなわち、酸化除去されたＰＭの全量を算出する。前回ルーチンで求められたＰＭの酸化除去された量にステップＳ１０４で得られたＰＭの酸化量を加えることにより積算される。ここで積算されたＰＭの酸化量を以下、積算ＰＭ酸化量という。   In step S105, the ECU 10 integrates the amount of PM removed by oxidation. That is, the total amount of PM removed by oxidation is calculated. Integration is performed by adding the oxidation amount of PM obtained in step S104 to the oxidation removal amount of PM obtained in the previous routine. The amount of PM oxidation accumulated here is hereinafter referred to as the accumulated PM oxidation amount.

ステップＳ１０６では、ＥＣＵ１０は、酸素・ＮＯx吸蔵量および使用還元剤量の算出が完了しかた否か判定する。
ステップＳ１０６で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１０７へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを一旦終了させる。 In step S106, the ECU 10 determines whether the calculation of the oxygen / NOx occlusion amount and the used reducing agent amount has been completed.
If an affirmative determination is made in step S106, the process proceeds to step S107. On the other hand, if a negative determination is made, this routine is temporarily terminated.

ステップＳ１０７では、ＥＣＵ１０は、積算ＰＭ酸化量を酸化するために要した酸素量であって、還元剤量に相当する量を還元剤補正量として算出する。
すなわち、酸素がＰＭの酸化に用いられると、燃料と反応する酸素が減少する。そのためフィルタ４の下流がストイキとなる期間が短くなり、使用還元剤量が見かけ上少なくなる。この見かけ上少なくなった分の還元剤を使用還元剤量に加える補正を行うことにより積算ＰＭ酸化量の影響を考慮した劣化判定を行うことができる。 In step S107, the ECU 10 calculates the amount of oxygen required to oxidize the integrated PM oxidation amount, which corresponds to the amount of reducing agent, as the reducing agent correction amount.
That is, when oxygen is used to oxidize PM, oxygen that reacts with fuel decreases. Therefore, the period during which the downstream side of the filter 4 is stoichiometric is shortened, and the amount of reducing agent used is apparently reduced. By performing correction for adding the apparently reduced amount of reducing agent to the amount of reducing agent used, it is possible to perform deterioration determination in consideration of the influence of the integrated PM oxidation amount.

ここで、図４は、積算ＰＭ酸化量と還元剤補正量との関係を示した図である。還元剤補正量とは、前記見かけ上少なくなった還元剤量である。この図に、積算ＰＭ酸化量を代入して還元剤補正量を得ることができる。   Here, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the integrated PM oxidation amount and the reducing agent correction amount. The reducing agent correction amount is the amount of reducing agent that apparently decreases. In this figure, the reducing agent correction amount can be obtained by substituting the integrated PM oxidation amount.

ステップＳ１０８では、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１０７で算出した還元剤補正量を使用還元剤量に加えて使用還元剤量を補正する。
ステップＳ１０９では、ＥＣＵ１０は、積算ＰＭ酸化量をクリアする。その後、本ルーチンを終了させる。 In step S108, the ECU 10 corrects the used reducing agent amount by adding the reducing agent correction amount calculated in step S107 to the used reducing agent amount.
In step S109, the ECU 10 clears the accumulated PM oxidation amount. Thereafter, this routine is terminated.

このようにして、使用還元剤量を補正することにより、ＮＯx触媒の劣化判定を行う際のＰＭの酸化による誤判定を抑制することができる。
なお、本実施例では、ＮＯx触媒の酸素およびＮＯxの吸蔵能力の劣化判定について説明したが、酸素吸蔵能力のみを有する触媒についての酸素吸蔵能力の劣化判定についても同様にして適用することができる。 In this way, by correcting the amount of reducing agent used, it is possible to suppress erroneous determination due to PM oxidation when determining deterioration of the NOx catalyst.
In the present embodiment, the deterioration determination of the oxygen and NOx storage capacity of the NOx catalyst has been described. However, the determination of the deterioration of the oxygen storage capacity of the catalyst having only the oxygen storage capacity can be similarly applied.

前記実施例においては、ＰＭの酸化量に基づいて使用還元剤量の補正を行うが、本実施例においては、ＮＯx触媒に吸蔵されたＳＯx量（以下、硫黄被毒量という。）に基づいて使用還元剤量の補正を行う。また、本実施例においては、ＮＯx触媒が劣化していると判定された場合には、被毒回復を実施し、その後もう一度ＮＯx触媒の劣化判定を行う。   In the embodiment, the amount of reducing agent used is corrected based on the amount of oxidation of PM. In this embodiment, the amount of SOx stored in the NOx catalyst (hereinafter referred to as sulfur poisoning amount) is used. Correct the amount of reducing agent used. Further, in this embodiment, when it is determined that the NOx catalyst is deteriorated, poisoning recovery is performed, and then the deterioration determination of the NOx catalyst is performed again.

ここで、ＮＯx触媒には燃料に含まれる硫黄分が燃焼して生成される硫黄酸化物（ＳＯx）もＮＯxと同じメカニズムで吸蔵される。このように吸蔵されたＳＯxはＮＯxよりも放出されにくく、ＮＯx触媒内に蓄積される。そして、ＳＯxが吸蔵されている分、ＮＯxを吸蔵できる量が減少し、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵力が低下する。これを硫黄被毒（ＳＯx被毒）といい、適宜の時期に硫黄被毒から回復させる被毒回復処理を施す使用還元剤量がある。この被毒回復処理は、ＮＯx触媒を高温（例えば６００乃至６５０℃程度）にしつつ燃料添加弁９からの燃料添加により酸素濃度を低下させた排気をＮＯx触媒に流通させて行われている。   Here, the NOx catalyst also stores sulfur oxides (SOx) generated by combustion of sulfur contained in the fuel by the same mechanism as NOx. The stored SOx is less likely to be released than NOx and accumulates in the NOx catalyst. As the SOx is occluded, the amount of NOx that can be occluded decreases, and the NOx occlusion power of the NOx catalyst decreases. This is called sulfur poisoning (SOx poisoning), and there is an amount of reducing agent used for performing poisoning recovery processing to recover from sulfur poisoning at an appropriate time. This poisoning recovery process is performed by circulating the exhaust gas in which the oxygen concentration is lowered by adding fuel from the fuel addition valve 9 to the NOx catalyst while keeping the NOx catalyst at a high temperature (for example, about 600 to 650 ° C.).

しかし、ＮＯx触媒に吸蔵されていたＮＯxの還元処理を行う際、ＮＯx触媒はＳＯxを放出できるほど高温にはならず、したがってＮＯxのみが放出される。このような場合、ＮＯxの還元に要する燃料量は減少するので、この燃料量に基づいて前記酸素・ＮＯx吸蔵量および使用還元剤量の算出を行うとＮＯx触媒の劣化の度合いが大きいと判定される。しかし、ＮＯx触媒の硫黄被毒は前記被毒回復処理により回復させることができるので、ＮＯx触媒の劣化とは異なるものである。したがって、硫黄被毒が生じているときに酸素・ＮＯx吸蔵量および使用還元剤量の算出を行うと、ＮＯx触媒の劣化判定において誤判定を誘発する虞がある。   However, when the NOx stored in the NOx catalyst is reduced, the NOx catalyst does not reach a temperature high enough to release SOx, and therefore only NOx is released. In such a case, the amount of fuel required for NOx reduction is reduced. Therefore, if the oxygen / NOx occlusion amount and the used reducing agent amount are calculated based on this fuel amount, it is determined that the degree of deterioration of the NOx catalyst is large. The However, the sulfur poisoning of the NOx catalyst can be recovered by the poisoning recovery process, which is different from the deterioration of the NOx catalyst. Accordingly, if the oxygen / NOx occlusion amount and the used reducing agent amount are calculated when sulfur poisoning occurs, there is a risk of causing an erroneous determination in the deterioration determination of the NOx catalyst.

その点、本実施例においては、硫黄被毒量に基づいて酸素・ＮＯx吸蔵量および使用還元剤量の算出を補正し、ＮＯx触媒の劣化判定を行う。また、本実施例においては、ＮＯx触媒が劣化していると判定された場合には、硫黄被毒による誤判定を考慮して、被毒回復処理の後、再度ＮＯx触媒の劣化判定を行う。   In this regard, in this embodiment, the calculation of the oxygen / NOx occlusion amount and the used reducing agent amount is corrected based on the sulfur poisoning amount, and the deterioration determination of the NOx catalyst is performed. In this embodiment, when it is determined that the NOx catalyst is deteriorated, the NOx catalyst deterioration determination is performed again after the poisoning recovery process in consideration of an erroneous determination due to sulfur poisoning.

次に、本実施例によるＮＯx触媒の劣化判定のフローについて説明する。
図５は、本実施例によるＮＯx触媒の劣化判定のフローを示したフローチャート図である。 Next, the flow for determining the deterioration of the NOx catalyst according to this embodiment will be described.
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of determining deterioration of the NOx catalyst according to this embodiment.

ステップＳ２０１では、ＥＣＵ１０は、酸素・ＮＯx吸蔵量および使用還元剤量の算出が完了しかた否か判定する。
ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には本ルーチンを終了させる。 In step S201, the ECU 10 determines whether the calculation of the oxygen / NOx occlusion amount and the used reducing agent amount has been completed.
If an affirmative determination is made in step S201, the process proceeds to step S202. On the other hand, if a negative determination is made, this routine is terminated.

ステップＳ２０２では、ＥＣＵ１０は、硫黄被毒量およびフィルタ４の床温に基づいて使用還元剤量の補正値を算出する。この補正値は、硫黄被毒による使用還元剤量の減少分に相当する。   In step S202, the ECU 10 calculates a correction value for the amount of reducing agent used based on the sulfur poisoning amount and the bed temperature of the filter 4. This correction value corresponds to a decrease in the amount of reducing agent used due to sulfur poisoning.

ここで、硫黄被毒量は燃料消費量やＮＯxセンサからの出力信号、車両の走行距離等により求めることができる。すなわち、燃料中の硫黄成分によりＮＯx触媒が被毒するので、燃料の消費量を積算してＥＣＵ１０に記憶させ、この燃料の消費量により硫黄被毒量を求めるようにしても良い。また、ＮＯx触媒の硫黄被毒が進行すると、ＮＯx触媒のＮＯx吸蔵能力が低下するため、ＮＯx触媒で吸蔵されずにＮＯx触媒の下流にすり抜けるＮＯx量が増加する。従って、ＮＯx触媒の下流にＮＯxセンサを設け、この出力信号に基づいて硫黄被毒量を求めても良い。更に、車両走行距離に応じてＳＯx吸蔵量が増加するとして、該車両の走行距離に基づいて硫黄被毒量を求めても良い。   Here, the sulfur poisoning amount can be obtained from the fuel consumption, the output signal from the NOx sensor, the travel distance of the vehicle, and the like. That is, since the NOx catalyst is poisoned by the sulfur component in the fuel, the fuel consumption amount may be accumulated and stored in the ECU 10, and the sulfur poisoning amount may be obtained from this fuel consumption amount. Further, as the sulfur poisoning of the NOx catalyst proceeds, the NOx occlusion capacity of the NOx catalyst decreases, so the amount of NOx that passes through the NOx catalyst without being occluded by the NOx catalyst increases. Therefore, a NOx sensor may be provided downstream of the NOx catalyst, and the sulfur poisoning amount may be obtained based on this output signal. Further, assuming that the SOx occlusion amount increases according to the vehicle travel distance, the sulfur poisoning amount may be obtained based on the travel distance of the vehicle.

また、フィルタ４の床温は、排気温度センサ８により得ることができる。そして、硫黄被毒量およびフィルタ４の床温と補正値との関係を予め実験等により求めてマップ化しておき、このマップに硫黄被毒量およびフィルタ４の床温を代入して使用還元剤量の補正値を得ることができる。   Further, the floor temperature of the filter 4 can be obtained by the exhaust temperature sensor 8. Then, the relationship between the sulfur poisoning amount and the bed temperature of the filter 4 and the correction value is obtained in advance by an experiment or the like and mapped, and the sulfur reducing amount and the bed temperature of the filter 4 are substituted into this map to use the reducing agent. An amount correction value can be obtained.

ステップＳ２０３では、ＥＣＵ１０は、使用還元剤量にステップＳ２０２で得た補正値を加えて補正後の使用還元剤量を算出する。
ステップＳ２０４では、ＥＣＵ１０は、フィルタ４の床温に基づいて、ＮＯx触媒の劣化判定の際の基準となる値（以下、劣化判定値という。）を算出する。劣化判定値は、使用還元剤量がこれよりも多ければＮＯx触媒は劣化していないとすることができる値であり、ＮＯx触媒の温度により変化する値である。そして、劣化判定値とフィルタ４の床温との関係を予め実験等により求めマップ化しておき、このマップにフィルタ４の床温を代入することにより劣化判定値を得ることができる。 In step S203, the ECU 10 calculates the corrected use reducing agent amount by adding the correction value obtained in step S202 to the use reducing agent amount.
In step S204, the ECU 10 calculates a reference value (hereinafter referred to as a deterioration determination value) based on the NOx catalyst deterioration determination based on the bed temperature of the filter 4. The deterioration determination value is a value that can be regarded as indicating that the NOx catalyst has not deteriorated if the amount of reducing agent used is larger than this, and is a value that varies depending on the temperature of the NOx catalyst. Then, the relationship between the deterioration determination value and the bed temperature of the filter 4 is obtained in advance through experiments or the like and mapped, and the deterioration determination value can be obtained by substituting the bed temperature of the filter 4 into this map.

ステップＳ２０５では、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２０３で算出した補正後の使用還元剤量がステップＳ２０４で算出した劣化判定値よりも大きいか否か判定する。すなわち、ＮＯx触媒が劣化していないか否か判定する。   In step S205, the ECU 10 determines whether or not the corrected use reducing agent amount calculated in step S203 is larger than the deterioration determination value calculated in step S204. That is, it is determined whether or not the NOx catalyst has deteriorated.

ステップＳ２０５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０７へ進む。
ステップＳ２０６では、ＥＣＵ１０は、ＮＯx触媒は劣化しておらず正常であると判定する。その後、本ルーチンを終了させる。 If an affirmative determination is made in step S205, the process proceeds to step S206, whereas if a negative determination is made, the process proceeds to step S207.
In step S206, the ECU 10 determines that the NOx catalyst has not deteriorated and is normal. Thereafter, this routine is terminated.

ステップＳ２０７では、ＥＣＵ１０は、被毒回復処理を実施する。
ここで、ステップＳ２０２およびステップＳ２０３において、ＥＣＵ１０により硫黄被毒量が推定されているが、この硫黄被毒量の推定が誤っていることがある。そして、算出された硫黄被毒量が実際の被毒量よりも多い場合には、使用還元剤量の減少によりＮＯx触媒が劣化していないにも関わらず劣化していると判定されてしまう。そこで、ＮＯx触媒が劣化していると判定された場合には、本ステップにより被毒回復処理を行い、ＮＯx
触媒にＳＯxが吸蔵されていない状態で再度使用還元剤量を算出する。 In step S207, the ECU 10 performs poisoning recovery processing.
Here, in step S202 and step S203, the sulfur poisoning amount is estimated by the ECU 10, but the estimation of the sulfur poisoning amount may be incorrect. If the calculated sulfur poisoning amount is larger than the actual poisoning amount, it is determined that the NOx catalyst has deteriorated due to the decrease in the amount of reducing agent used, but the NOx catalyst has not deteriorated. Therefore, if it is determined that the NOx catalyst has deteriorated, poisoning recovery processing is performed in this step, and NOx
The amount of reducing agent used is calculated again in a state where SOx is not occluded in the catalyst.

ステップＳ２０８では、ＥＣＵ１０は、酸素・ＮＯx吸蔵量および使用還元剤量を算出する。本ステップでは、被毒回復処理の直後であるため、硫黄被毒量に基づく使用還元剤量の補正は行わない。   In step S208, the ECU 10 calculates an oxygen / NOx occlusion amount and a used reducing agent amount. In this step, since it is immediately after the poisoning recovery process, the amount of reducing agent used is not corrected based on the sulfur poisoning amount.

ステップＳ２０９では、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２０４と同様にして、フィルタ４の床温に基づいて劣化判定値を算出する。
ステップＳ２１０では、ＥＣＵ１０は、ステップＳ２０８で算出した使用還元剤量がステップＳ２０９で算出した劣化判定値よりも大きいか否か判定する。すなわち、ＮＯx触媒が劣化していないか否か判定する。 In step S209, the ECU 10 calculates a deterioration determination value based on the bed temperature of the filter 4 in the same manner as in step S204.
In step S210, the ECU 10 determines whether or not the used reducing agent amount calculated in step S208 is larger than the deterioration determination value calculated in step S209. That is, it is determined whether or not the NOx catalyst has deteriorated.

ステップＳ２１０で肯定判定がなされた場合にはステップＳ２０６へ進み、一方、否定判定がなされた場合にはステップＳ２１１へ進む。
ステップＳ２１１では、ＥＣＵ１０は、ＮＯx触媒が劣化していると判定する。その後、本ルーチンを終了させる。 If an affirmative determination is made in step S210, the process proceeds to step S206, whereas if a negative determination is made, the process proceeds to step S211.
In step S211, the ECU 10 determines that the NOx catalyst has deteriorated. Thereafter, this routine is terminated.

このようにして、ＮＯx触媒の硫黄被毒による使用還元剤量の変化を補正することにより、ＮＯx触媒の劣化判定の精度を向上させることができる。また、ＮＯx触媒が劣化していると判定された場合には、被毒回復処理を行い、その後に再度ＮＯx触媒の劣化判定を行うようにすることで、硫黄被毒の推定量と実際の量とが異なることによる誤判定を抑制することが可能となる。   In this way, by correcting the change in the amount of reducing agent used due to sulfur poisoning of the NOx catalyst, it is possible to improve the accuracy of determining the deterioration of the NOx catalyst. In addition, when it is determined that the NOx catalyst is deteriorated, the poisoning recovery process is performed, and then the deterioration determination of the NOx catalyst is performed again, so that the estimated amount and the actual amount of sulfur poisoning are determined. It is possible to suppress misjudgment due to the difference between.

なお、本実施例は、前記実施例１と組み合わせて用いることができる。すなわち、フィルタ４に堆積しているＰＭ量とＮＯx触媒の硫黄被毒量とに基づいてＮＯxおよび酸素の放出に要した還元剤量を補正し、この補正後の還元剤量に基づいてＮＯx触媒の劣化判定を行った結果、ＮＯx触媒が劣化していると判定された場合には、被毒回復処理を実施し、その後に再度ＮＯx触媒の劣化判定を行うようにしてもよい。   Note that this embodiment can be used in combination with the first embodiment. That is, the amount of reducing agent required to release NOx and oxygen is corrected based on the amount of PM deposited on the filter 4 and the sulfur poisoning amount of the NOx catalyst, and the NOx catalyst is corrected based on the corrected amount of reducing agent. As a result of performing the deterioration determination, if it is determined that the NOx catalyst is deteriorated, the poisoning recovery process may be performed, and then the deterioration determination of the NOx catalyst may be performed again.

実施例に係る内燃機関の排気浄化装置を適用する内燃機関とその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 which applies the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine which concerns on an Example, and its exhaust system. 実施例１による酸素・ＮＯx吸蔵量および使用還元剤量の補正を行うためのフローを示したフローチャート図である。FIG. 6 is a flowchart showing a flow for correcting the oxygen / NOx occlusion amount and the used reducing agent amount according to the first embodiment. フィルタの床温とＰＭの酸化率との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the bed temperature of a filter, and the oxidation rate of PM. 積算ＰＭ酸化量と還元剤補正量との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between integrated PM oxidation amount and a reducing agent correction amount. 実施例２によるＮＯx触媒の劣化判定のフローを示したフローチャート図である。FIG. 6 is a flowchart showing a flow for determining deterioration of a NOx catalyst according to a second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１ 内燃機関
２ 排気通路
３ 酸化触媒
４ パティキュレートフィルタ
６ 第１空燃比センサ
７ 第２空燃比センサ
８ 排気温度センサ
９ 燃料添加弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Exhaust passage 3 Oxidation catalyst 4 Particulate filter 6 1st air fuel ratio sensor 7 2nd air fuel ratio sensor 8 Exhaust temperature sensor 9 Fuel addition valve

Claims (4)

内燃機関の排気通路に設けられ酸素吸蔵能力を有する成分を担持したパティキュレートフィルタと、
前記パティキュレートフィルタよりも下流の排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記パティキュレートフィルタよりも上流の排気中へ還元剤を添加する還元剤添加手段と、
前記還元剤添加手段による還元剤の添加が行われているときの前記空燃比検出手段により得られる排気の空燃比の変化から前記酸素吸蔵能力を有する成分の酸素吸蔵量および／または吸蔵していた酸素の放出に要した還元剤量を推定する吸蔵量推定手段と、
前記パティキュレートフィルタに堆積している粒子状物質の量を推定する粒子状物質堆積量推定手段と、
前記パティキュレートフィルタの温度を検出するフィルタ温度検出手段と、
前記粒子状物質堆積量推定手段により推定される粒子状物質の堆積量および前記フィルタ温度検出手段により検出されるパティキュレートフィルタの温度に基づいて、前記吸蔵量推定手段により推定される酸素量および／または還元剤量を補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された酸素量および／または還元剤量に基づいて前記酸素吸蔵能力を有する成分の酸素吸蔵能力の劣化判定を行う吸蔵能力劣化判定手段と、
を具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 A particulate filter provided in an exhaust passage of an internal combustion engine and carrying a component having an oxygen storage capacity;
Air-fuel ratio detection means for detecting the air-fuel ratio of the exhaust downstream of the particulate filter;
Reducing agent addition means for adding a reducing agent into the exhaust gas upstream of the particulate filter;
Oxygen occlusion amount and / or occlusion of the component having the oxygen occlusion ability was obtained from the change in the air-fuel ratio of the exhaust gas obtained by the air-fuel ratio detection means when the reducing agent addition was performed by the reducing agent addition means. Occlusion amount estimation means for estimating the amount of reducing agent required to release oxygen;
Particulate matter accumulation amount estimation means for estimating the amount of particulate matter deposited on the particulate filter;
Filter temperature detecting means for detecting the temperature of the particulate filter;
Based on the particulate matter accumulation amount estimated by the particulate matter accumulation amount estimation means and the particulate filter temperature detected by the filter temperature detection means, the oxygen amount estimated by the occlusion amount estimation means and / or Or correction means for correcting the amount of reducing agent;
Occlusion capacity deterioration determining means for determining deterioration of oxygen storage capacity of the component having oxygen storage capacity based on the oxygen amount and / or reducing agent amount corrected by the correcting means;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising: 前記パティキュレートフィルタは、ＮＯxを吸蔵する能力を有する成分をさらに担持し、前記吸蔵量推定手段は、前記還元剤添加手段による還元剤の添加が行われているときの前記空燃比検出手段により得られる排気の空燃比の変化から前記パティキュレートフィルタに担持された成分の酸素吸蔵量およびＮＯx吸蔵量、並びに／または吸蔵していた酸素およびＮＯxの放出に要した還元剤量を推定し、前記補正手段は、前記粒子状物質堆積量推定手段により推定される粒子状物質の堆積量および前記フィルタ温度検出手段により検出されるパティキュレートフィルタの温度に基づいて、前記吸蔵量推定手段により推定される酸素吸蔵量およびＮＯx吸蔵量並びに／または還元剤量を補正し、前記吸蔵能力劣化判定手段は、前記補正手段により補正された酸素吸蔵量およびＮＯx吸蔵量並びに／または還元剤量に基づいて前記パティキュレートフィルタに担持された成分の酸素吸蔵能力およびＮＯx吸蔵能力の劣化判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The particulate filter further carries a component having the ability to occlude NOx, and the occlusion amount estimating means is obtained by the air-fuel ratio detecting means when the reducing agent is added by the reducing agent adding means. The oxygen storage amount and NOx storage amount of the component carried by the particulate filter and / or the reducing agent amount required for releasing the stored oxygen and NOx are estimated from the change in the air-fuel ratio of the exhaust gas to be corrected. The means is based on the particulate matter accumulation amount estimated by the particulate matter accumulation amount estimation means and the particulate filter temperature detected by the filter temperature detection means, and the oxygen estimated by the occlusion amount estimation means The storage amount and NOx storage amount and / or the reducing agent amount are corrected, and the storage capacity deterioration determining means is corrected by the correcting means. 2. The deterioration determination of the oxygen storage capacity and NOx storage capacity of the component carried on the particulate filter is performed based on the oxygen storage capacity and NOx storage capacity and / or the reducing agent quantity. Exhaust gas purification device for internal combustion engine. 前記ＮＯxを吸蔵する能力を有する成分の硫黄被毒量を推定する硫黄被毒量推定手段をさらに備え、
前記補正手段は、前記硫黄被毒量推定手段により推定される硫黄被毒量と、前記粒子状物質堆積量推定手段により推定される粒子状物質の堆積量と、前記フィルタ温度検出手段により検出されるパティキュレートフィルタの温度と、に基づいて、前記吸蔵量推定手段により推定される酸素吸蔵量およびＮＯx吸蔵量並びに／または還元剤量を補正することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。 A sulfur poisoning amount estimating means for estimating a sulfur poisoning amount of a component having the ability to occlude the NOx;
The correction means is detected by the sulfur poisoning amount estimated by the sulfur poisoning amount estimation means, the particulate matter accumulation amount estimated by the particulate matter accumulation amount estimation means, and the filter temperature detection means. The internal combustion engine according to claim 2, wherein the oxygen storage amount and the NOx storage amount and / or the reducing agent amount estimated by the storage amount estimation means are corrected based on the temperature of the particulate filter. Exhaust purification equipment. 内燃機関の排気通路に設けられ酸素およびＮＯxを吸蔵する能力を有する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒よりも下流の排気の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
前記排気浄化触媒よりも上流の排気中へ還元剤を添加する還元剤添加手段と、
前記還元剤添加手段により還元剤の添加が行われているときの前記空燃比検出手段により得られる排気の空燃比の変化から前記排気浄化触媒の酸素吸蔵量およびＮＯx吸蔵量並びに／または吸蔵していた酸素およびＮＯxの放出に要した還元剤量を推定する吸蔵量推定手段と、
前記排気浄化触媒の硫黄被毒量を推定する硫黄被毒量推定手段と、
前記排気浄化触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
前記硫黄被毒量推定手段により推定される硫黄被毒量および前記触媒温度検出手段により検出される排気浄化触媒の温度に基づいて、前記吸蔵量推定手段により推定される酸素量およびＮＯx量並びに／または還元剤量を補正する補正手段と、
前記補正手段により補正された酸素量およびＮＯx量並びに／または還元剤量に基づいて前記排気浄化触媒の酸素およびＮＯxの吸蔵能力の劣化判定を行う吸蔵能力劣化判定手段と、
を具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust purification catalyst provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and capable of storing oxygen and NOx;
Air-fuel ratio detection means for detecting the air-fuel ratio of the exhaust downstream from the exhaust purification catalyst;
Reducing agent addition means for adding a reducing agent into the exhaust gas upstream of the exhaust purification catalyst;
From the change in the air-fuel ratio of the exhaust gas obtained by the air-fuel ratio detection means when the reducing agent is added by the reducing agent addition means, the oxygen storage amount and the NOx storage amount and / or the storage amount of the exhaust purification catalyst are stored. Occlusion amount estimation means for estimating the amount of reducing agent required for releasing oxygen and NOx;
A sulfur poisoning amount estimating means for estimating a sulfur poisoning amount of the exhaust purification catalyst;
Catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust purification catalyst;
Based on the sulfur poisoning amount estimated by the sulfur poisoning amount estimating means and the temperature of the exhaust purification catalyst detected by the catalyst temperature detecting means, the oxygen amount and NOx amount estimated by the storage amount estimating means, and / or Or correction means for correcting the amount of reducing agent;
Occlusion capacity deterioration determining means for determining deterioration of oxygen and NOx occlusion capacity of the exhaust purification catalyst based on the oxygen amount and NOx amount and / or reducing agent amount corrected by the correcting means;
An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising:
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