JP2007303300A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide excellent fuel economy performance and emission performance, in regard to a control device for an internal combustion engine capable of operating at a lean air fuel ratio. <P>SOLUTION: A storable section is discriminated based on estimated temperature of each section of an NOx catalyst. Number of sections necessary for storing NOx is calculated from an operation condition of the internal combustion engine (step 102). Lean air fuel ratio operation is performed if number of storable sections is number of necessary storable sections or more (step 108), and theoretical air fuel ratio operation is performed if number of storable sections is less than number of necessary storable sections (step 110). In rich spike, the number if necessary sections is defined as N and rich spike is completed at timing temperature rise of Nth section from the upstream side in the storable section reaches completion judgment temperature rise (step 118). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、リーン空燃比で運転可能な内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that can be operated at a lean air-fuel ratio.

理論空燃比より希薄なリーン空燃比で運転可能なリーンバーンエンジンが実用化されている。リーン空燃比で運転しているときは、排出ガスの中に多量の酸素が含まれているため、ＮＯｘを三元反応によって浄化することはできない。そこで、リーンバーンエンジンの排気通路に、ＮＯｘを吸蔵可能なＮＯｘ触媒を設け、リーン空燃比運転時にはＮＯｘをＮＯｘ触媒に一時的に吸蔵するようにしたシステムがある。   A lean burn engine that can be operated at a lean air-fuel ratio that is leaner than the theoretical air-fuel ratio has been put into practical use. When operating at a lean air-fuel ratio, NOx cannot be purified by a three-way reaction because the exhaust gas contains a large amount of oxygen. Therefore, there is a system in which a NOx catalyst capable of storing NOx is provided in the exhaust passage of the lean burn engine, and NOx is temporarily stored in the NOx catalyst during lean air-fuel ratio operation.

ＮＯｘ触媒は、その温度が、ある帯域（例えば３００℃〜５００℃）に入っていないと、効率良くＮＯｘを吸蔵することができないという特性を有している。このため、大気中へのＮＯｘの放出を防止する上では、ＮＯｘ触媒の温度が上記のような温度域（以下、「吸蔵可能温度域」と称する）に入っていない場合には、リーン空燃比運転を行わず、ＮＯｘを三元反応によって浄化できる理論空燃比運転を行うように制御することが望ましい。   The NOx catalyst has a characteristic that it cannot efficiently store NOx unless the temperature is within a certain zone (for example, 300 ° C. to 500 ° C.). For this reason, in order to prevent the release of NOx into the atmosphere, when the temperature of the NOx catalyst is not within the above temperature range (hereinafter referred to as the “storable temperature range”), the lean air-fuel ratio. It is desirable to perform control so as to perform a theoretical air-fuel ratio operation that can purify NOx by a three-way reaction without performing the operation.

しかしながら、ＮＯｘ触媒内の温度は必ずしも均一ではないのが普通である。つまり、ＮＯｘ触媒内に、吸蔵可能温度域に入っている部分と、吸蔵可能温度域に入っていない部分との両方が混在する場合がある。   However, the temperature in the NOx catalyst is usually not uniform. That is, in the NOx catalyst, there are cases where both a portion that falls within the storable temperature range and a portion that does not fall within the storable temperature range coexist.

そのような事情に鑑み、特表２００３−５０３６２２号公報には、ＮＯｘ触媒を複数のセル（区画）に分割してセル毎の温度を検出し、少なくとも一つのセル温度に基づいて内燃機関の運転モードを決定する運転モード制御方法が開示されている。   In view of such circumstances, Japanese Patent Publication No. 2003-503622 discloses that the NOx catalyst is divided into a plurality of cells (sections) to detect the temperature of each cell, and the operation of the internal combustion engine is performed based on at least one cell temperature. An operation mode control method for determining a mode is disclosed.

特表２００３−５０３６２２号公報Special table 2003-503622 gazette 特開２００３−１２０２７４号公報JP 2003-120274 A 特開２００４−３２４５３８号公報JP 2004-324538 A

同公報記載の運転モード制御方法では、理論空燃比運転中に少なくとも一つのセルが吸蔵可能温度域に入ったことを条件として、リーン空燃比運転に切り替えるようにしている。しかしながら、高負荷域や高回転域のように、排出ガス量が多い場合には、吸蔵可能温度域に入ったセルのみではＮＯｘを捕捉しきれず、ＮＯｘ触媒下流にＮＯｘが吹き抜ける事態が生じ易い。   In the operation mode control method described in the publication, the operation is switched to the lean air-fuel ratio operation on condition that at least one cell enters the storable temperature range during the theoretical air-fuel ratio operation. However, when the amount of exhaust gas is large, such as in a high load region or a high rotation region, NOx cannot be captured only by the cells that have entered the storable temperature region, and a situation in which NOx blows down downstream of the NOx catalyst tends to occur.

また、同公報記載の運転モード制御方法では、リーン空燃比運転中に少なくとも一つのセルが吸蔵可能温度域から外れたことを条件として、理論空燃比運転に切り替えるようにしている。しかしながら、低負荷域や低回転域のように、排出ガス量が少ない場合には、一部のセルが吸蔵可能温度域から外れたとしても、ＮＯｘを十分に捕捉可能であることも多い。このため、同公報記載の制御方法では、リーン空燃比運転領域を不必要に狭くなってしまい、リーンバーンエンジンの燃費改善効果を最大限に活用できない。   In the operation mode control method described in the publication, the operation is switched to the stoichiometric air-fuel ratio operation on condition that at least one cell is out of the storable temperature range during the lean air-fuel ratio operation. However, when the amount of exhaust gas is small, such as in a low load region or a low rotation region, NOx can often be sufficiently captured even if some cells deviate from the storable temperature region. For this reason, in the control method described in the publication, the lean air-fuel ratio operation region becomes unnecessarily narrow, and the fuel efficiency improvement effect of the lean burn engine cannot be utilized to the maximum extent.

このように、上記公報に記載された運転モード制御方法では、様々な運転状態を考えた場合、必ずしも良好な燃費やエミッションを得ることはできない。   As described above, in the operation mode control method described in the above publication, good fuel efficiency and emission cannot always be obtained when various operation states are considered.

ところで、従来のリーンバーンエンジンには、次のような他の問題もある。ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘを還元浄化するには、排気空燃比を一時的にリッチまたはストイキとするリッチスパイクを行う。リッチスパイクを行うと、ＨＣ、ＣＯ、Ｈ２等の還元剤成分がＮＯｘ触媒に到達し、吸蔵されたＮＯｘをＮ２に還元して離脱させることができる。ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘがすべて還元放出されると、上記還元剤成分がＮＯｘ触媒の下流に漏れ出してくる。 By the way, the conventional lean burn engine has other problems as follows. In order to reduce and purify NOx stored in the NOx catalyst, a rich spike is performed in which the exhaust air-fuel ratio is temporarily rich or stoichiometric. When rich spike is performed, reducing agent components such as HC, CO, and H 2 reach the NOx catalyst, and the stored NOx can be reduced to N 2 and separated. When all the NOx occluded in the NOx catalyst is reduced and released, the reducing agent component leaks downstream of the NOx catalyst.

従来は、ＮＯｘ触媒の下流に設けた０２センサにより、ＮＯｘ触媒下流への還元剤成分の漏れ出しを検出することで、リッチスパイクを終了するタイミングを判定している。しかしながら、このような方法でリッチスパイクの終了タイミングを決める場合には、リッチスパイクの終了時に必然的にＨＣ、ＣＯ、Ｈ２がＮＯｘ触媒の下流に吹き抜けることになる。このため、これらの還元剤成分の放出によってエミッションが悪化し易い問題がある。 Conventionally, the 0 2 sensor provided downstream of the NOx catalyst, by detecting the leakage of the reducing agent component to the NOx catalyst downstream, and determine when to end the rich spike. However, when the end timing of the rich spike is determined by such a method, HC, CO, and H 2 are inevitably blown downstream of the NOx catalyst at the end of the rich spike. For this reason, there is a problem that the emission tends to deteriorate due to the release of these reducing agent components.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、リーン空燃比で運転可能な内燃機関において、優れた燃費性能およびエミッション性能を得ることのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an internal combustion engine control apparatus capable of obtaining excellent fuel efficiency and emission performance in an internal combustion engine that can be operated at a lean air-fuel ratio. For the purpose.

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
リーン空燃比で運転可能な内燃機関の排気通路に配置された吸蔵還元型のＮＯｘ触媒と、
前記ＮＯｘ触媒内を仮想的に複数の区画に分けて、その区画毎の温度を検出または推定する触媒温度取得手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、その運転状態の下で排出される排出ガス量に対して必要とされる前記ＮＯｘ触媒の区画数を算出する必要区画数算出手段と、
前記触媒温度取得手段により取得された前記ＮＯｘ触媒の各区画の温度に基づいて、ＮＯｘを吸蔵するのに適した所定の温度域に入っている吸蔵可能区画を判別する吸蔵可能区画判別手段と、
前記吸蔵可能区画の数と、前記必要区画数算出手段により算出された必要区画数とを比較した結果に基づいて、前記内燃機関の運転モードを切り換える運転モード切換手段と、
を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine,
A NOx storage reduction catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine operable at a lean air-fuel ratio;
A catalyst temperature obtaining means for virtually dividing the inside of the NOx catalyst into a plurality of sections and detecting or estimating the temperature of each section;
Based on the operating state of the internal combustion engine, required compartment number calculating means for calculating the number of compartments of the NOx catalyst required for the amount of exhaust gas discharged under the operating state;
Storable compartment discriminating means for discriminating storable compartments in a predetermined temperature range suitable for occluding NOx based on the temperature of each compartment of the NOx catalyst obtained by the catalyst temperature obtaining means;
An operation mode switching means for switching the operation mode of the internal combustion engine based on a result of comparing the number of storable sections and the required number of sections calculated by the required number of sections calculation means;
It is characterized by providing.

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記運転モード切換手段は、前記吸蔵可能区画数が前記必要区画数以上である場合には、リーン空燃比運転モードを選択する手段を含むことを特徴とする。 The second invention is the first invention, wherein
The operation mode switching means includes means for selecting a lean air-fuel ratio operation mode when the number of storable sections is equal to or greater than the required number of sections.

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記運転モード切換手段は、前記吸蔵可能区画数が前記必要区画数未満である場合には、理論空燃比運転モードを選択する手段を含むことを特徴とする。 The third invention is the first or second invention, wherein
The operation mode switching means includes means for selecting a stoichiometric air-fuel ratio operation mode when the number of storable sections is less than the required number of sections.

また、第４の発明は、内燃機関の制御装置であって、
リーン空燃比で運転可能な内燃機関の排気通路に配置された吸蔵還元型のＮＯｘ触媒と、
前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの還元浄化が必要な場合に、排気空燃比を一時的にリッチまたは理論空燃比とするリッチスパイクを行うリッチスパイク手段と、
前記ＮＯｘ触媒内を仮想的に複数の区画に分けて、その区画毎の温度を検出または推定する触媒温度取得手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、その運転状態の下で排出される排出ガス量に対して必要とされる前記ＮＯｘ触媒の区画数を算出する必要区画数算出手段と、
前記触媒温度取得手段により取得された前記ＮＯｘ触媒の各区画の温度に基づいて、ＮＯｘを吸蔵するのに適した所定の温度域に入っている吸蔵可能区画を判別する吸蔵可能区画判別手段と、
前記リッチスパイクの実行中に、当該リッチスパイクを終了すべき時期を判定する終了時期判定手段と、
を備え、
前記終了時期判定手段は、前記必要区画数算出手段により算出された必要区画数をＮとしたとき、前記吸蔵可能区画のうちで上流側から数えてＮ番目にある区画の、当該リッチスパイク開始前に比しての温度上昇が所定の終了判定値以上になった判断されたときを当該リッチスパイクの終了時期とすることを特徴とする。 The fourth invention is a control device for an internal combustion engine,
A NOx storage reduction catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine operable at a lean air-fuel ratio;
Rich spike means for performing a rich spike in which the exhaust air-fuel ratio is temporarily rich or the stoichiometric air-fuel ratio when the NOx stored in the NOx catalyst needs to be reduced and purified;
A catalyst temperature obtaining means for virtually dividing the inside of the NOx catalyst into a plurality of sections and detecting or estimating the temperature of each section;
Based on the operating state of the internal combustion engine, required compartment number calculating means for calculating the number of compartments of the NOx catalyst required for the amount of exhaust gas discharged under the operating state;
Storable compartment discriminating means for discriminating storable compartments in a predetermined temperature range suitable for occluding NOx based on the temperature of each compartment of the NOx catalyst obtained by the catalyst temperature obtaining means;
During the execution of the rich spike, an end time determination means for determining a time to end the rich spike;
With
The end timing determination means, when the required number of partitions calculated by the required partition number calculation means is N, of the Nth storage counted from the upstream side among the storable storage before the start of the rich spike The rich spike end time is determined to be when the temperature rise compared to the above is determined to be equal to or greater than a predetermined end determination value.

また、第５の発明は、第４の発明において、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記終了判定値を設定する終了判定値設定手段を更に備えることを特徴とする。 The fifth invention is the fourth invention, wherein
An end determination value setting means for setting the end determination value based on the operating state of the internal combustion engine is further provided.

第１の発明によれば、ＮＯｘ触媒内を仮想的に複数の区画（セル）に分けて、その区画毎の温度を検出または推定することにより、ＮＯｘを吸蔵するのに適した所定の温度域に入っている吸蔵可能区画を判別することができる。一方、内燃機関の運転状態からは、その運転状態の下で排出される排出ガス量に対して必要とされる区画数を算出することができる。そして、第１の発明によれば、吸蔵可能区画数と必要区画数とを比較した結果に基づいて、内燃機関の運転モードを切り換えることができる。吸蔵可能区画数が必要区画数以上であれば、リーン空燃比運転を行った場合でも、排出ガス中のＮＯｘをＮＯｘ触媒で十分に捕捉することができると判断できる。つまり、吸蔵可能区画数と必要区画数とを比較することにより、リーン空燃比運転を行うべきかどうかを適切に判断することが可能である。よって、第１の発明によれば、内燃機関の運転モードを切り換えるべき条件を適切に判断することができるので、優れた燃費性能とエミッション性能を両立することができる。   According to the first aspect of the present invention, the inside of the NOx catalyst is virtually divided into a plurality of compartments (cells), and the temperature for each compartment is detected or estimated, whereby a predetermined temperature range suitable for storing NOx. It is possible to determine the storable section contained in the storage. On the other hand, from the operating state of the internal combustion engine, the number of compartments required for the amount of exhaust gas discharged under the operating state can be calculated. According to the first aspect of the present invention, the operation mode of the internal combustion engine can be switched based on the result of comparing the number of storable sections and the required number of sections. If the number of storable compartments is equal to or greater than the required number of compartments, it can be determined that NOx in the exhaust gas can be sufficiently captured by the NOx catalyst even when lean air-fuel ratio operation is performed. That is, it is possible to appropriately determine whether or not the lean air-fuel ratio operation should be performed by comparing the number of storable sections with the required number of sections. Therefore, according to the first aspect, the conditions for switching the operation mode of the internal combustion engine can be appropriately determined, so that both excellent fuel efficiency and emission performance can be achieved.

第２の発明によれば、吸蔵可能区画数が必要区画数以上である場合には、リーン空燃比運転が行われる。吸蔵可能区画数が必要区画数以上であれば、リーン空燃比運転を行った場合でも、排出ガス中のＮＯｘをＮＯｘ触媒で十分に捕捉することができる。このため、吸蔵可能区画数が必要区画数以上である場合にリーン空燃比運転を行うこととすれば、大気中にＮＯｘを排出することなく、リーン空燃比運転領域を最大限に広げることができる。このため、低エミッションを確保しつつ、燃費を最大限に改善することできる。   According to the second aspect of the invention, when the number of storable compartments is greater than or equal to the required number of compartments, lean air-fuel ratio operation is performed. If the number of storable compartments is greater than the required number of compartments, NOx in the exhaust gas can be sufficiently captured by the NOx catalyst even when lean air-fuel ratio operation is performed. For this reason, if the lean air-fuel ratio operation is performed when the number of storable compartments is greater than the required number of compartments, the lean air-fuel ratio operation region can be expanded to the maximum without exhausting NOx into the atmosphere. . For this reason, fuel consumption can be improved to the maximum while ensuring low emissions.

第３の発明によれば、吸蔵可能区画数が必要区画数未満である場合には、理論空燃比運転が行われる。吸蔵可能区画数が必要区画数未満のときは、リーン空燃比運転を行うと、排出ガス中のＮＯｘをＮＯｘ触媒で十分に捕捉することができないと判断できる。このため、このような場合には、ＮＯｘを三元反応によって浄化することのできる理論空燃比運転を行うことにより、低エミッションを確保することができる。   According to the third invention, when the number of storable sections is less than the required number of sections, the theoretical air-fuel ratio operation is performed. When the number of storable compartments is less than the required number of compartments, it can be determined that if the lean air-fuel ratio operation is performed, NOx in the exhaust gas cannot be sufficiently captured by the NOx catalyst. Therefore, in such a case, low emission can be ensured by performing a theoretical air-fuel ratio operation that can purify NOx by a three-way reaction.

第４の発明によれば、ＮＯｘ触媒内を仮想的に複数の区画に分けて、その区画毎の温度を検出または推定することにより、ＮＯｘを吸蔵するのに適した所定の温度域に入っている吸蔵可能区画を判別することができる。一方、内燃機関の運転状態からは、その運転状態の下で排出される排出ガス量に対して必要とされる区画数を算出することができる。そして、第４の発明によれば、リッチスパイク実行時において、必要区画数をＮとしたとき、吸蔵可能区画のうちで上流側から数えてＮ番目にある区画の温度上昇が所定の終了判定値以上になったとき、リッチスパイクを終了することができる。上記Ｎ番目の区画の温度上昇が終了判定値以上となれば、Ｎ番目の区画に吸蔵されていたＮＯｘの還元浄化が完了したと判断できる。そして、Ｎ番目の区画は、リッチスパイク前にＮＯｘを吸蔵していた区画のうちで最も下流側に位置する区画であるので、Ｎ番目の区画でＮＯｘの還元浄化が完了していれば、それより上流の区画でもＮＯｘの還元浄化が完了していることになる。よって、第４の発明によれば、上記のタイミングでリッチスパイクを終了することにより、適量の還元剤成分が供給されたタイミングでリッチスパイクを適切に終了することができる。そして、余剰の還元剤成分が存在する場合であっても、上記Ｎ番目の区画より下流の区画に吸蔵された酸素によって余剰の還元剤成分を酸化して浄化することができる。このため、第４の発明によれば、リッチスパイク実行時の大気中への還元剤成分の放出を抑制することができ、エミッションの悪化を有効に回避することができる。また、還元剤成分を無駄に供給することを防止することができるので、良好な燃費を確保することができる。   According to the fourth aspect of the invention, the inside of the NOx catalyst is virtually divided into a plurality of compartments, and the temperature for each compartment is detected or estimated to enter a predetermined temperature range suitable for storing NOx. The storable compartments can be determined. On the other hand, from the operating state of the internal combustion engine, the number of compartments required for the amount of exhaust gas discharged under the operating state can be calculated. According to the fourth aspect of the present invention, when the required number of compartments is N during the rich spike execution, the temperature rise of the Nth compartment counted from the upstream side among the storable compartments is a predetermined end determination value. When this happens, the rich spike can be terminated. If the temperature rise in the Nth section is equal to or higher than the end determination value, it can be determined that the reduction and purification of NOx stored in the Nth section is completed. And since the Nth section is the section located on the most downstream side among the sections that occluded NOx before the rich spike, if the reduction purification of NOx is completed in the Nth section, it The NOx reduction purification is also completed in the upstream section. Therefore, according to the fourth aspect, by terminating the rich spike at the above timing, the rich spike can be appropriately terminated at the timing when an appropriate amount of the reducing agent component is supplied. Even when an excess reducing agent component is present, the excess reducing agent component can be oxidized and purified by oxygen occluded in the compartment downstream from the Nth compartment. For this reason, according to the 4th invention, discharge | release of the reducing agent component to air | atmosphere at the time of rich spike execution can be suppressed, and the deterioration of an emission can be avoided effectively. Moreover, since it can prevent supplying a reducing agent component wastefully, favorable fuel consumption can be ensured.

第５の発明によれば、内燃機関の運転状態に基づいて、リッチスパイクの終了判定値を設定することができる。これにより、リッチスパイクの終了タイミングをより適切に判定することができる。   According to the fifth aspect, the rich spike end determination value can be set based on the operating state of the internal combustion engine. Thereby, the end timing of the rich spike can be determined more appropriately.

実施の形態１．
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、４サイクル火花点火式の内燃機関１０を備えている。図示の内燃機関１０は、左バンク１２と右バンク１４とにそれぞれ３気筒ずつを有するＶ型６気筒機関であるが、本発明における内燃機関の形式および気筒数はこれに限定されるものではない。 Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a system configuration according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system of this embodiment includes a four-cycle spark ignition type internal combustion engine 10. The illustrated internal combustion engine 10 is a V-type 6-cylinder engine having three cylinders in each of the left bank 12 and the right bank 14, but the type and number of cylinders of the internal combustion engine in the present invention are not limited thereto. .

左バンク１２および右バンク１４には、それぞれ、ターボチャージャ１６，１８が設けられている。なお、本発明における内燃機関は、このような過給機付きのものに限らず、自然吸気式のものであってもよい。   The left bank 12 and the right bank 14 are provided with turbochargers 16 and 18, respectively. The internal combustion engine in the present invention is not limited to the one with such a supercharger, and may be a naturally aspirated type.

内燃機関１０の吸気通路２０の入口付近には、エアクリーナ２２が設けられている。エアクリーナ２２の下流側には、吸入空気量GAを検出するエアフロメータ２４が配置されている。吸気通路２０は、エアフロメータ２４の下流で二つに分岐し、その各々がターボチャージャ１６，１８のコンプレッサに接続されている。   An air cleaner 22 is provided near the inlet of the intake passage 20 of the internal combustion engine 10. An air flow meter 24 that detects the intake air amount GA is disposed downstream of the air cleaner 22. The intake passage 20 is branched into two downstream from the air flow meter 24, and each of them is connected to the compressors of the turbochargers 16 and 18.

ターボチャージャ１６，１８の下流の吸気通路２０には、それぞれ、圧縮された空気を冷却するインタークーラ２６，２８が設けられている。インタークーラ２６，２８の下流で、吸気通路２０は再び一つに合流している。その合流後の箇所には、吸入される空気量を調節するためのスロットル弁３０が配置されている。スロットル弁３０は、モータの駆動によって開閉する電子制御式のスロットル弁である。スロットル弁３０の下流の吸気通路２０は、吸気マニホールドを介して、各気筒に接続されている。   Intercoolers 26 and 28 for cooling the compressed air are provided in the intake passages 20 downstream of the turbochargers 16 and 18, respectively. Downstream of the intercoolers 26 and 28, the intake passage 20 joins again. A throttle valve 30 for adjusting the amount of air to be sucked is disposed at the location after the merge. The throttle valve 30 is an electronically controlled throttle valve that opens and closes by driving a motor. The intake passage 20 downstream of the throttle valve 30 is connected to each cylinder via an intake manifold.

左バンク１２の各気筒からの排出ガスが流入するターボチャージャ１６のタービンを出た位置における排気通路３２には、スタート触媒３４が設けられている。同様に、右バンク１４の各気筒からの排出ガスが流入するターボチャージャ１８のタービンを出た位置における排気通路３２には、スタート触媒３６が設けられている。スタート触媒３４，３６は、三元触媒であり、排気ポートに近い位置に配置されているので、始動から短時間のうちに暖機され、良好な排気浄化性能を発揮することができる。   A start catalyst 34 is provided in the exhaust passage 32 at a position where it exits the turbine of the turbocharger 16 into which exhaust gas from each cylinder of the left bank 12 flows. Similarly, a start catalyst 36 is provided in the exhaust passage 32 at a position where it exits the turbine of the turbocharger 18 into which exhaust gas from each cylinder of the right bank 14 flows. Since the start catalysts 34 and 36 are three-way catalysts and are arranged at positions close to the exhaust port, they are warmed up in a short time from the start and can exhibit good exhaust purification performance.

両スタート触媒３４，３６の下流で、排気通路３２は一つに合流している。その合流後の箇所には、ＮＯｘ触媒３８が設けられている。ＮＯｘ触媒３８は、排気空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸蔵し、排気空燃比がリッチまたは理論空燃比のときに、吸蔵されているＮＯｘをＮ２に還元浄化して放出することのできる吸蔵還元型のＮＯｘ触媒である。このＮＯｘ触媒３８は、三元触媒としての機能も備えている。また、ＮＯｘ触媒３８は、酸素吸蔵能も備えている。 The exhaust passage 32 is joined together downstream of the start catalysts 34 and 36. A NOx catalyst 38 is provided at the location after the merge. The NOx catalyst 38 occludes NOx when the exhaust air-fuel ratio is lean, and occludes the NOx that is occluded by reducing and purifying the stored NOx to N 2 when the exhaust air-fuel ratio is rich or stoichiometric. It is a reduction type NOx catalyst. The NOx catalyst 38 also has a function as a three-way catalyst. The NOx catalyst 38 also has an oxygen storage capacity.

ＮＯｘ触媒３８の後端付近には、排気温センサ４０が設置されている。排気温センサ４０によれば、ＮＯｘ触媒３８の出口における排出ガス温度（以下、「出口ガス温度」と称する）を検出することができる。そして、その検出信号に基づいて、出口ガス温度の実測値を取得することができる。   An exhaust temperature sensor 40 is installed near the rear end of the NOx catalyst 38. The exhaust temperature sensor 40 can detect the exhaust gas temperature at the outlet of the NOx catalyst 38 (hereinafter referred to as “outlet gas temperature”). Based on the detection signal, the actual measured value of the outlet gas temperature can be acquired.

詳細な図示を省略するが、内燃機関１０の各気筒には、点火プラグ、燃料インジェクタがそれぞれ設けられている。なお、内燃機関１０は、吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射式のもの、筒内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式のもの、ポート噴射と筒内噴射を併用するもの、の何れであってもよい。   Although not shown in detail, each cylinder of the internal combustion engine 10 is provided with a spark plug and a fuel injector. The internal combustion engine 10 is either a port injection type that injects fuel into the intake port, a direct injection type that directly injects fuel into the cylinder, or a combination of port injection and in-cylinder injection. It may be.

また、内燃機関１０には、クランク軸の回転角を検出するためのクランク角センサ４２が設けられている。クランク角センサ４２の出力によれば、機関回転数NE（機関回転速度）を検知することもできる。   The internal combustion engine 10 is provided with a crank angle sensor 42 for detecting the rotation angle of the crankshaft. According to the output of the crank angle sensor 42, the engine speed NE (engine speed) can also be detected.

本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を更に備えている。ＥＣＵ５０には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御することができる。   The system of the present embodiment further includes an ECU (Electronic Control Unit) 50. The ECU 50 is connected to the various sensors and actuators described above. The ECU 50 can control the operating state of the internal combustion engine 10 based on those sensor outputs.

内燃機関１０は、理論空燃比燃焼（またはリッチ空燃比燃焼）で運転する理論空燃比運転モードと、理論空燃比より希薄なリーン空燃比燃焼で運転するリーン空燃比運転モードとを状況に応じて切り換え可能とされている。なお、リーン空燃比運転モードにおける筒内の燃焼は、均質リーン燃焼、成層燃焼、それらを組み合わせた弱成層燃焼、の何れであってもよい。   The internal combustion engine 10 operates in a stoichiometric air-fuel ratio operation mode that operates by stoichiometric air-fuel ratio combustion (or rich air-fuel ratio combustion) and a lean air-fuel ratio operation mode that operates by lean air-fuel ratio combustion that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Switching is possible. Note that the in-cylinder combustion in the lean air-fuel ratio operation mode may be homogeneous lean combustion, stratified combustion, or weakly stratified combustion combining them.

リーン空燃比運転モードにあるときには、排気中にＯ２が存在するため、三元触媒（スタート触媒３４，３６）でＮＯｘを浄化できない。そこで、本実施形態のシステムでは、リーン空燃比運転時、排出ガス中のＮＯｘをＮＯｘ触媒３８に吸蔵することができる。これにより、リーン空燃比運転時であっても、大気中へのＮＯｘの放出を防止することができる。 When in the lean air-fuel ratio operation mode, NO 2 cannot be purified by the three-way catalyst (start catalysts 34 and 36) because O 2 exists in the exhaust gas. Therefore, in the system of this embodiment, NOx in the exhaust gas can be stored in the NOx catalyst 38 during the lean air-fuel ratio operation. Thereby, it is possible to prevent the release of NOx into the atmosphere even during the lean air-fuel ratio operation.

［実施の形態１の特徴］
ＮＯｘ触媒３８は、その温度が、ある帯域に入っていないと、効率良くＮＯｘを吸蔵することができないという特性を有している。本明細書では、ＮＯｘ触媒３８が効率良くＮＯｘを吸蔵することのできる温度域を「吸蔵可能温度域」と称する。吸蔵可能温度域は、ＮＯｘ触媒３８の触媒成分等によっても異なるが、例えば３００℃以上５００℃以下程度の範囲の温度域である。 [Features of Embodiment 1]
The NOx catalyst 38 has a characteristic that it cannot efficiently store NOx unless its temperature is in a certain zone. In the present specification, a temperature range in which the NOx catalyst 38 can efficiently store NOx is referred to as a “storable temperature range”. The storable temperature range varies depending on the catalyst component of the NOx catalyst 38 and the like, but is, for example, a temperature range of about 300 ° C. to 500 ° C.

大気中へのＮＯｘの放出を防止する上では、ＮＯｘ触媒３８の温度が、吸蔵可能温度域の下限より低い場合や、吸蔵可能温度域の上限より高い場合には、リーン空燃比運転を行わず、理論空燃比運転を行って、ＮＯｘをスタート触媒３４，３６によって浄化することが望ましい。   In order to prevent the release of NOx into the atmosphere, the lean air-fuel ratio operation is not performed when the temperature of the NOx catalyst 38 is lower than the lower limit of the storable temperature range or higher than the upper limit of the storable temperature range. It is desirable to purify NOx by the start catalysts 34 and 36 by performing the theoretical air-fuel ratio operation.

また、ＮＯｘ触媒３８の内部の温度は必ずしも均一ではなく、ＮＯｘ触媒３８の長手方向（入口から出口に向かう方向）に沿って温度分布が存在することが普通である。このため、ＮＯｘ触媒３８内に、吸蔵可能温度域に入っている部分と、吸蔵可能温度域に入っていない部分との両方が存在する場合もある。そのような場合には、吸蔵可能温度域に入っている部分でしかＮＯｘを吸蔵することができないので、ＮＯｘ触媒３８の有効容量（実質的な容量）が減少することとなる。このため、その有効容量で対応可能な量を超えるリーンな排出ガスが流入した場合には、ＮＯｘを捕捉しきれなくなり、一部のＮＯｘがＮＯｘ触媒３８の下流に吹き抜けてしまう事態が生ずる。   Further, the temperature inside the NOx catalyst 38 is not necessarily uniform, and there is usually a temperature distribution along the longitudinal direction of the NOx catalyst 38 (direction from the inlet to the outlet). For this reason, in the NOx catalyst 38, there may be both a portion that falls within the storable temperature range and a portion that does not fall within the storable temperature range. In such a case, since NOx can be occluded only in the portion within the storable temperature range, the effective capacity (substantial capacity) of the NOx catalyst 38 is reduced. For this reason, when lean exhaust gas exceeding the amount that can be accommodated by the effective capacity flows in, NOx cannot be trapped, and a part of NOx blows downstream of the NOx catalyst 38.

上述したような事情に鑑み、本発明では、ＮＯｘ触媒３８の内部を仮想的に複数の区画（セル）に分けて、その区画毎の温度を考慮することとした。本実施形態では、図２に示すように、ＮＯｘ触媒３８を長手方向に沿って８個の区画に分けて考えるものとする。また、以下の説明では、便宜上、各区画に１〜８の番号を付して区別することとする。図２に示すように、最も上流側（内燃機関１０側）の区画を１番とし、最も下流側（マフラー側）の区画を８番とする。   In view of the circumstances as described above, in the present invention, the inside of the NOx catalyst 38 is virtually divided into a plurality of compartments (cells), and the temperature of each compartment is taken into consideration. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the NOx catalyst 38 is considered divided into eight sections along the longitudinal direction. In the following description, for the sake of convenience, each section is assigned a number 1 to 8 for distinction. As shown in FIG. 2, the most upstream (internal combustion engine 10 side) section is numbered 1, and the most downstream (muffler side) section is numbered 8.

各区画は、その容量（ＮＯｘ吸蔵能力）が等しくなるように、区分されるものとする。なお、仮想する区画の数は８個に限らず、７個以下でも、９個以上でもよいことは言うまでもない。   Each section is divided so that its capacity (NOx storage capacity) is equal. Needless to say, the number of virtual sections is not limited to eight, and may be seven or less or nine or more.

区画毎の温度は、後述する手法によって、内燃機関１０の運転状態から推定することが可能である。また、推定するのではなく、区画毎に触媒温度センサを設け、区画毎の温度を直接に検出するようにしてもよい。   The temperature for each section can be estimated from the operating state of the internal combustion engine 10 by a method described later. Further, instead of estimating, a catalyst temperature sensor may be provided for each section, and the temperature for each section may be directly detected.

そのようにして求められた温度が吸蔵可能温度域に入っている区画では、ＮＯｘを効率良く吸蔵できると判断できる。以下の説明では、吸蔵可能温度域内にある区画のことを「吸蔵可能区画」と称する。ＮＯｘ触媒３８の各区画毎の温度を求めれば、吸蔵可能区画を判別し、その数を把握することができる。   It can be determined that NOx can be efficiently occluded in a section where the temperature thus obtained falls within the occlusion-capable temperature range. In the following description, a section within the storable temperature range is referred to as a “storable section”. If the temperature of each section of the NOx catalyst 38 is obtained, it is possible to determine the number of storable sections and grasp the number thereof.

そして、現在の運転状態の下で内燃機関１０から排出されるＮＯｘを吸蔵するために必要なＮＯｘ触媒３８の区画の数（以下、「必要区画数」と称する）が、吸蔵可能区画数以下であれば、吸蔵可能温度域外の区画があったとしても、ＮＯｘ触媒３８の下流にＮＯｘが吹き抜けることはないので、リーン空燃比運転を行えることになる。   The number of compartments of the NOx catalyst 38 required to occlude NOx discharged from the internal combustion engine 10 under the current operating state (hereinafter referred to as “necessary compartment number”) is less than or equal to the storable compartment number. If so, even if there is a section outside the storable temperature range, NOx does not blow through downstream of the NOx catalyst 38, so that a lean air-fuel ratio operation can be performed.

逆に、必要区画数が吸蔵可能区画数を超えている場合には、リーン空燃比運転を行うと、現状の吸蔵可能区画数ではＮＯｘを捕捉しきることができず、ＮＯｘ触媒３８の下流にＮＯｘが吹き抜けることになると判断できる。よって、このような場合は、ＮＯｘを三元触媒によって浄化するべく、理論空燃比運転を行う必要があると判断できる。   Conversely, when the required number of compartments exceeds the number of storable compartments, if the lean air-fuel ratio operation is performed, NOx cannot be captured with the current number of storable compartments, and NOx is downstream of the NOx catalyst 38. Can be determined to blow through. Therefore, in such a case, it can be determined that the theoretical air-fuel ratio operation needs to be performed in order to purify NOx by the three-way catalyst.

必要区画数は、空間速度ＳＶ（Space Velocity）によって判断することができる。空間速度ＳＶは、ＮＯｘ触媒３８を通過する排出ガス量（dm3/h）を触媒体積（dm3/h）で除した値である。空間速度ＳＶが低いほど、排出ガスがＮＯｘ触媒３８内にとどまる時間が長くなるので、少ない区画数でもＮＯｘを捕捉しきることができる。逆に、空間速度ＳＶが高いほど、排出ガスがＮＯｘ触媒３８内にとどまる時間が短くなるので、ＮＯｘを捕捉しきるには、多くの区画が必要となる。 The required number of partitions can be determined by space velocity SV (Space Velocity). The space velocity SV is a value obtained by dividing the amount of exhaust gas (dm 3 / h) passing through the NOx catalyst 38 by the catalyst volume (dm 3 / h). The lower the space velocity SV, the longer the time during which the exhaust gas stays in the NOx catalyst 38, so that NOx can be captured even with a small number of compartments. Conversely, the higher the space velocity SV, the shorter the time during which the exhaust gas stays in the NOx catalyst 38, so that more compartments are required to capture NOx.

ＮＯｘ触媒３８を通過する排出ガス量は、内燃機関１０の機関回転数NEと負荷（空気量）と基づいて求めることが可能である。よって、機関回転数NEと負荷から空間速度ＳＶが求まり、その空間速度ＳＶから必要区画数を算出することができる。   The amount of exhaust gas passing through the NOx catalyst 38 can be obtained based on the engine speed NE of the internal combustion engine 10 and the load (air amount). Therefore, the space speed SV is obtained from the engine speed NE and the load, and the required number of sections can be calculated from the space speed SV.

本実施形態では、上述した考えに基づいて、理論空燃比運転モードとリーン空燃比運転モードとの切り換えを行うこととした。すなわち、ＮＯｘ触媒３８の吸蔵可能区画数が必要区画数以上である場合には、リーン空燃比運転モードを選択することとする。例えば、図２に示す例のように、吸蔵可能区画が２番〜７番の６個あり、運転状態から算出される必要区画数が５である場合には、ＮＯｘ触媒３８に流入した排出ガス中のＮＯｘは、２番〜６番の５個の区画で十分に捕捉できると考えられる。よって、このような場合には、リーン空燃比運転を行うこととする。これにより、ＮＯｘの放出によるエミッションの悪化を招くことなく、リーン空燃比運転領域を拡大することができる。   In the present embodiment, switching between the theoretical air-fuel ratio operation mode and the lean air-fuel ratio operation mode is performed based on the above-described idea. That is, when the number of storable sections of the NOx catalyst 38 is equal to or greater than the required number of sections, the lean air-fuel ratio operation mode is selected. For example, as in the example shown in FIG. 2, when there are six storable compartments 2 to 7 and the required number of compartments calculated from the operating state is 5, the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 38 It is considered that NOx in the inside can be sufficiently captured by five sections No. 2 to No. 6. Therefore, in such a case, the lean air-fuel ratio operation is performed. As a result, the lean air-fuel ratio operation region can be expanded without deteriorating emissions due to the release of NOx.

これに対し、吸蔵可能区画数が必要区画数未満である場合には、リーン空燃比運転を行うとすると、現在のＮＯｘ触媒３８の有効容量では、ＮＯｘを捕捉しきれないと判断できる。そこで、この場合には、スタート触媒３４，３６での三元反応によってＮＯｘを浄化できるように、理論空燃比運転モードを選択することとする。これにより、大気中へのＮＯｘの放出を確実に防止することができ、エミッションを改善することができる。   On the other hand, when the number of storable compartments is less than the required number of compartments, if the lean air-fuel ratio operation is performed, it can be determined that the current effective capacity of the NOx catalyst 38 cannot capture NOx. Therefore, in this case, the stoichiometric air-fuel ratio operation mode is selected so that NOx can be purified by a three-way reaction in the start catalysts 34 and 36. Thereby, the release of NOx into the atmosphere can be surely prevented, and the emission can be improved.

［実施の形態１における具体的処理］
図３は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行されるものとする。図３に示すルーチンによれば、まず、内燃機関１０の運転領域（運転状態）が算出される（ステップ１００）。具体的には、クランク角センサ４２の検出信号に基づいて機関回転数NEが算出され、エアフロメータ２４等の検出信号に基づいて負荷が算出される。 [Specific Processing in Embodiment 1]
FIG. 3 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in the present embodiment in order to realize the above function. This routine is repeatedly executed every predetermined time. According to the routine shown in FIG. 3, first, the operating region (operating state) of the internal combustion engine 10 is calculated (step 100). Specifically, the engine speed NE is calculated based on the detection signal of the crank angle sensor 42, and the load is calculated based on the detection signal of the air flow meter 24 and the like.

次いで、上記ステップ１００で求められた現在の運転領域に基づいて、現在の必要区画数が算出される（ステップ１０２）。この必要区画数とは、現在の運転領域においてリーン空燃比運転を行った場合に排出されるＮＯｘを捕捉しきるために必要なＮＯｘ触媒３８の区画の数のことである。このステップ１０２では、具体的には、まず、現在の機関回転数NEおよび負荷に基づいて、ＮＯｘ触媒３８を通過する排出ガス量が算出され、その排出ガス量に基づいて、空間速度ＳＶが算出される。そして、その空間速度ＳＶに基づいて、必要区画数が算出される。   Next, the current required number of sections is calculated based on the current operation area obtained in step 100 (step 102). The necessary number of compartments is the number of compartments of the NOx catalyst 38 necessary for capturing NOx exhausted when the lean air-fuel ratio operation is performed in the current operation region. Specifically, in this step 102, first, the amount of exhaust gas passing through the NOx catalyst 38 is calculated based on the current engine speed NE and load, and the space velocity SV is calculated based on the amount of exhaust gas. Is done. Then, based on the space velocity SV, the required number of partitions is calculated.

続いて、ＮＯｘ触媒３８の各区画毎の推定温度が取得される（ステップ１０４）。本実施形態では、ＮＯｘ触媒３８の区画毎の推定温度は、触媒温度推定モデルを利用する他のルーチンの処理によって逐次算出されているものとし、そこでの算出値がこのステップ１０４で取得されるものとする。   Subsequently, the estimated temperature for each section of the NOx catalyst 38 is acquired (step 104). In the present embodiment, it is assumed that the estimated temperature for each section of the NOx catalyst 38 is sequentially calculated by processing of another routine using the catalyst temperature estimation model, and the calculated value is obtained in this step 104. And

ここで、ＮＯｘ触媒３８の各区画毎の推定温度を算出するのに用いる触媒温度推定モデルの一例について簡単に説明する。以下に説明する触媒温度推定モデルでは、まず、触媒温度を上昇させる要因として、触媒に流入するエネルギー量が算出される。触媒に流入するエネルギーとは、排出ガス自体が持つ熱エネルギーや、排出ガス中に含まれる未燃成分が持つ熱量などである。これら触媒に流入するエネルギー量は、内燃機関１０の運転状態（機関回転数NE、負荷、空燃比A/F、点火時期SA等）に基づいて、公知の手法により算出することができる。   Here, an example of the catalyst temperature estimation model used to calculate the estimated temperature for each section of the NOx catalyst 38 will be briefly described. In the catalyst temperature estimation model described below, first, the amount of energy flowing into the catalyst is calculated as a factor for increasing the catalyst temperature. The energy flowing into the catalyst is the thermal energy of the exhaust gas itself, the amount of heat of the unburned components contained in the exhaust gas, or the like. The amount of energy flowing into these catalysts can be calculated by a known method based on the operating state of the internal combustion engine 10 (engine speed NE, load, air-fuel ratio A / F, ignition timing SA, etc.).

次いで、触媒温度推定モデルでは、触媒温度を下降させる要因として、走行風などの影響による触媒からの放熱量が算出される。この触媒からの放熱量は、外気温や車速などに基づいて、公知の手法により算出することができる。   Next, in the catalyst temperature estimation model, the amount of heat released from the catalyst due to the influence of traveling wind or the like is calculated as a factor for lowering the catalyst temperature. The amount of heat released from the catalyst can be calculated by a known method based on the outside air temperature, the vehicle speed, and the like.

また、触媒温度推定モデルでは、触媒内部での伝熱量が算出される。触媒の内部においては、構成部材中（担体中）を熱が移動する熱伝導の作用や、排出ガスの流れによって熱が伝わる熱伝達の作用により、入口側の部位（ＮＯｘ触媒３８では１番の区画）から出口側の部位（ＮＯｘ触媒３８では８番の区画）に向かって、熱が順次伝わっていく。このような伝熱量は、公知の伝熱モデルにより、算出することができる。   In the catalyst temperature estimation model, the amount of heat transfer inside the catalyst is calculated. Inside the catalyst, the site on the inlet side (No. 1 in the NOx catalyst 38) is due to the heat conduction effect in which heat moves in the component (in the carrier) and the heat transfer effect in which heat is transferred by the flow of exhaust gas. Heat is sequentially transferred from the section) toward the outlet side (the section # 8 in the NOx catalyst 38). Such a heat transfer amount can be calculated by a known heat transfer model.

触媒温度推定モデルでは、以上の各算出値に基づいて、ＮＯｘ触媒３８の各区画毎の推定温度を算出することができる。そして、図１に示すシステムにおいては、排気温センサ４０での検出値を用いて、各区画の推定温度を次のように補正することができる。   In the catalyst temperature estimation model, the estimated temperature for each section of the NOx catalyst 38 can be calculated based on the above calculated values. In the system shown in FIG. 1, the estimated temperature of each section can be corrected as follows using the detection value of the exhaust temperature sensor 40.

排気温センサ４０によれば、ＮＯｘ触媒３８の出口ガス温度を直接に検出することができる。一方、８番の区画の推定温度と、内燃機関１０の運転状態とを基礎とすれば、ＮＯｘ触媒３８の出口ガス温度の推定値を算出することができる。出口ガス温度の推定値と、排気温センサ４０で検出された実測値との偏差は、触媒温度推定モデルに重畳している誤差に相当するものであると判断できる。そこで、本実施形態では、出口ガス温度の実測値と推定値との偏差に所定の補正係数を乗じた値を、触媒温度推定モデルによって算出された各区画の推定温度に加えることによって、最終的な推定温度を得るものとする。これにより、触媒温度推定モデルの誤差を精度良く補正することができ、ＮＯｘ触媒３８の各区画毎の推定温度をより高精度に算出することができる。   The exhaust temperature sensor 40 can directly detect the outlet gas temperature of the NOx catalyst 38. On the other hand, based on the estimated temperature of the eighth section and the operating state of the internal combustion engine 10, an estimated value of the outlet gas temperature of the NOx catalyst 38 can be calculated. It can be determined that the deviation between the estimated value of the outlet gas temperature and the actual value detected by the exhaust gas temperature sensor 40 corresponds to an error superimposed on the catalyst temperature estimation model. Therefore, in the present embodiment, a value obtained by multiplying the deviation between the actually measured value and the estimated value of the outlet gas temperature by a predetermined correction coefficient is added to the estimated temperature of each section calculated by the catalyst temperature estimation model. The estimated temperature shall be obtained. Thereby, the error of the catalyst temperature estimation model can be corrected with high accuracy, and the estimated temperature for each section of the NOx catalyst 38 can be calculated with higher accuracy.

以上、ＮＯｘ触媒３８の各区画毎の推定温度を算出するのに用いる触媒温度推定モデルの一例について簡単に説明したが、本発明で用いる触媒温度推定モデルは上述したようなものに限定されるものではなく、いかなるモデルであってもよい。触媒温度推定モデルの内容は、本発明の主要部ではないため、ここでは、これ以上の説明は省略する。また、前述したとおり、触媒温度推定モデルによらず、ＮＯｘ触媒３８の各区画毎の温度をセンサにより直接的に検出するようにしてもよい。   Although an example of the catalyst temperature estimation model used to calculate the estimated temperature for each section of the NOx catalyst 38 has been briefly described above, the catalyst temperature estimation model used in the present invention is limited to the one described above. Not any model. Since the contents of the catalyst temperature estimation model are not the main part of the present invention, further explanation is omitted here. Further, as described above, the temperature of each section of the NOx catalyst 38 may be directly detected by a sensor regardless of the catalyst temperature estimation model.

上記ステップ１０４の処理により求められたＮＯｘ触媒３８の各区画の推定温度のうち、所定の吸蔵可能温度域内（例えば３００℃〜５００℃）に入っている区画の数が、吸蔵可能区画数に相当することとなる。図３に示すルーチンによれば、次に、この吸蔵可能区画数が、上記ステップ１０２で算出された必要区画数以上であるか否かが判別される（ステップ１０６）。   Of the estimated temperatures of the respective sections of the NOx catalyst 38 obtained by the processing in step 104, the number of sections that fall within a predetermined storable temperature range (for example, 300 ° C. to 500 ° C.) corresponds to the number of storable sections. Will be. Next, according to the routine shown in FIG. 3, it is determined whether or not the number of storable partitions is equal to or greater than the required number of partitions calculated in step 102 (step 106).

上記ステップ１０６において、吸蔵可能区画数が必要区画数以上であると判別された場合には、現在の運転領域においてリーン空燃比運転を行ったときでも、排出ガスの量に対して現在のＮＯｘ触媒３８の有効容量は十分であり、排出ガス中のＮＯｘをＮＯｘ触媒３８で十分に捕捉することが可能であると判断できる。そこで、この場合には、リーン空燃比運転モードが選択され、リーン空燃比運転が実行される（ステップ１０８）。   If it is determined in step 106 that the number of storable compartments is greater than or equal to the required number of compartments, the current NOx catalyst with respect to the amount of exhaust gas even when lean air-fuel ratio operation is performed in the current operation region. Therefore, it can be determined that the NOx in the exhaust gas can be sufficiently captured by the NOx catalyst 38. In this case, therefore, the lean air-fuel ratio operation mode is selected, and the lean air-fuel ratio operation is executed (step 108).

一方、上記ステップ１０６において、吸蔵可能区画数が必要区画数に満たないと判別された場合には、現在の運転領域においてリーン空燃比運転を行うと、排出ガスの量に対して現在のＮＯｘ触媒３８の有効容量が十分でなく、ＮＯｘがＮＯｘ触媒３８の下流に吹き抜けることになると判断できる。そこで、この場合には、スタート触媒３４，３６での三元反応によってＮＯｘを浄化することができるように、理論空燃比運転モードが選択され、理論空燃比運転が実行される（ステップ１１０）。   On the other hand, if it is determined in step 106 that the number of storable compartments is less than the required number of compartments, when the lean air-fuel ratio operation is performed in the current operation region, the current NOx catalyst with respect to the amount of exhaust gas. It can be determined that the effective capacity of 38 is not sufficient and NOx is blown downstream of the NOx catalyst 38. Therefore, in this case, the stoichiometric air-fuel ratio operation mode is selected and the stoichiometric air-fuel ratio operation is executed so that NOx can be purified by the three-way reaction at the start catalysts 34 and 36 (step 110).

以上説明した図３に示すルーチンの処理によれば、ＮＯｘ触媒３８の内部の温度分布によって変動するＮＯｘ触媒３８の有効容量に応じて、内燃機関１０の運転モードを適切なタイミングで切り換えることができる。このため、リーン空燃比運転領域を最大限に拡大しつつ、大気中へのＮＯｘの放出も防止することができる。このため、燃費とエミッションの双方を効果的に改善することができる。   According to the routine processing shown in FIG. 3 described above, the operation mode of the internal combustion engine 10 can be switched at an appropriate timing according to the effective capacity of the NOx catalyst 38 that varies depending on the temperature distribution inside the NOx catalyst 38. . Therefore, it is possible to prevent NOx from being released into the atmosphere while maximizing the lean air-fuel ratio operation region. For this reason, both fuel consumption and emission can be effectively improved.

なお、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第１の発明における「触媒温度取得手段」が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「必要区画数算出手段」が、上記ステップ１０６乃至１１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「吸蔵可能区画判別手段」および「運転モード切換手段」が、それぞれ実現されている。   In the first embodiment described above, the ECU 50 executes the process of step 104, so that the “catalyst temperature acquisition means” in the first invention executes the process of step 102. The “required partition number calculating means” in the first aspect of the invention realizes the “storable section determination means” and the “operation mode switching means” in the first aspect of the invention by executing the processing of the above steps 106 to 110. ing.

実施の形態２．
次に、図４を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略または簡略する。本実施形態は、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に、前述した図３に示すルーチンに代えて、後述する図４に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。 Embodiment 2. FIG.
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4. The description will focus on the differences from the first embodiment described above, and the description of similar matters will be omitted or simplified. To do. The present embodiment can be realized by causing the ECU 50 to execute a routine shown in FIG. 4 described later, instead of the routine shown in FIG. 3 described above, using the hardware configuration shown in FIG.

ＮＯｘ触媒３８に吸蔵することのできるＮＯｘの量には限界がある。このため、リーン空燃比運転中は、適当な時点で排気空燃比を一時的にリッチまたはストイキとするリッチスパイクを行う。リッチスパイクを行うと、ＨＣ、ＣＯ、Ｈ２等の還元剤成分がＮＯｘ触媒３８に供給され、吸蔵されたＮＯｘをＮ２に還元して離脱させることができる。本実施の形態２は、このリッチスパイクの終了時期を判定する方法に特徴を有している。 There is a limit to the amount of NOx that can be stored in the NOx catalyst 38. For this reason, during the lean air-fuel ratio operation, rich spike is performed in which the exhaust air-fuel ratio is temporarily rich or stoichiometric at an appropriate time. When rich spike is performed, reducing agent components such as HC, CO, and H 2 are supplied to the NOx catalyst 38, and the stored NOx can be reduced to N 2 and separated. The second embodiment is characterized by a method for determining the end time of the rich spike.

リッチスパイクを行うと、ＨＣ、ＣＯ、Ｈ２等の還元剤成分と、ＮＯｘ触媒３８に吸蔵されたＮＯｘとの間で三元反応が生じ、その反応熱によってＮＯｘ触媒３８の温度が上昇する。この場合、ＮＯｘ触媒３８に流入したＨＣ、ＣＯ、Ｈ２等の還元剤成分は、まず上流側（入口に近い側）の区画で消費され、その区画のＮＯｘが離脱し終わると、その下流側の区画に還元剤成分が到達し、その区画で三元反応が起こる。このようにして、リッチスパイク時には、ＮＯｘを吸蔵している区画のうち、上流側の区画から順次温度が上昇するという現象が生ずる。 When rich spike is performed, a three-way reaction occurs between a reducing agent component such as HC, CO, H 2 and the NOx occluded in the NOx catalyst 38, and the temperature of the NOx catalyst 38 rises due to the heat of reaction. In this case, the reducing agent components such as HC, CO, and H 2 that have flowed into the NOx catalyst 38 are first consumed in the upstream side (the side closer to the inlet), and when NOx in that zone ends, the downstream side The reducing agent component reaches this compartment, and a three-way reaction takes place in that compartment. In this way, at the time of rich spike, a phenomenon occurs in which the temperature rises sequentially from the upstream section among the sections storing NOx.

そして、ある区画のＮＯｘの還元浄化および離脱が完了したかどうかは、その区画の温度上昇量によって判断することが可能である。よって、ＮＯｘを吸蔵している区画のうち、最も下流側に位置する区画の温度がリッチスパイク開始前と比べて所定の温度上昇代だけ上昇したことが確認されれば、ＮＯｘ触媒３８に吸蔵された全部のＮＯｘの還元浄化が完了したと判断することができる。   Whether or not NOx reduction purification and separation in a certain section has been completed can be determined based on the temperature increase amount in that section. Therefore, if it is confirmed that the temperature of the most downstream compartment among the compartments storing NOx has increased by a predetermined temperature increase compared to before the start of the rich spike, the NOx catalyst 38 stores the NOx. It can be determined that the reduction and purification of all NOx has been completed.

リーン空燃比運転時、ＮＯｘ触媒３８に流入したＮＯｘは、複数の吸蔵可能区画のうちの上流側の区画から順に捕捉されていく。例えば、図２に示す例のように、吸蔵可能区画が２番〜７番であり、必要区画数が５である場合には、ＮＯｘは２番の区画から順に捕捉されていき、６番の区画まででその全量が捕捉されるので、７番の区画にはＮＯｘは吸蔵されていないことになる。このような状態にある場合に行うリッチスパイクにおいては、６番の区画の温度がリッチスパイク開始前と比べて所定の温度上昇代だけ上昇したことをもって、ＮＯｘ触媒３８に吸蔵されたＮＯｘの還元浄化が完了したと判断することができる。   During lean air-fuel ratio operation, NOx that has flowed into the NOx catalyst 38 is sequentially captured from the upstream section among the plurality of storable sections. For example, as in the example shown in FIG. 2, when the storable sections are No. 2 to No. 7 and the required number of sections is 5, NOx is sequentially captured from the No. 2 section, Since the entire amount is captured up to the section, NOx is not stored in the seventh section. In the rich spike performed in such a state, the NOx occluded in the NOx catalyst 38 is reduced and purified when the temperature of the No. 6 section has increased by a predetermined temperature increase compared to before the start of the rich spike. Can be determined to be completed.

そこで、本実施形態では、必要区画数をＮとしたとき、吸蔵可能区画のうちで上流側から数えてＮ番目にある区画の温度がリッチスパイク開始前と比べて所定の判定用温度上昇代だけ上昇したことが確認されたら、リッチスパイクを終了することとした。このような方法でリッチスパイクの終了時期を判定することにより、次のような利点がある。   Therefore, in this embodiment, when the required number of compartments is N, the temperature of the Nth compartment counted from the upstream side among the storable compartments is only a predetermined determination temperature increase compared to before the start of the rich spike. When it was confirmed that the rise, the rich spike was terminated. By determining the end time of the rich spike by such a method, there are the following advantages.

リッチスパイク時、上記Ｎ番目の区画（図２に示す例では６番の区画）に吸蔵されていたＮＯｘの還元浄化が完了すると、ＨＣ、ＣＯ、Ｈ２等の還元剤成分がこのＮ番目の区画で消費されなくなる。このため、その直後には、上記Ｎ番目の区画の下流側に、余剰の還元剤成分が流入する事態が生ずる。このような事態が生じた場合であっても、上記Ｎ番目の区画より下流側に区画が残されている場合には、その区画に吸蔵されている酸素により、余剰の還元剤成分を酸化して浄化することができる。つまり、図２に示す例で言えば、６番の区画に吸蔵されていたＮＯｘの還元浄化が完了した後に余剰の還元剤成分が７番や８番の区画に流入した場合であっても、７番や８番の区画に吸蔵された酸素によって余剰の還元剤成分を酸化して浄化することができる。 At the time of rich spike, when the reduction and purification of NOx stored in the Nth compartment (the 6th compartment in the example shown in FIG. 2) is completed, the reducing agent components such as HC, CO, and H 2 are changed to the Nth compartment. It is no longer consumed by the parcel. For this reason, immediately after that, a situation occurs in which the excessive reducing agent component flows into the downstream side of the Nth section. Even when such a situation occurs, if a section is left downstream from the Nth section, the excess reducing agent component is oxidized by oxygen stored in the section. Can be purified. That is, in the example shown in FIG. 2, even when the excessive reducing agent component flows into the 7th and 8th compartments after the reduction and purification of NOx stored in the 6th compartment is completed, Excess reducing agent components can be oxidized and purified by oxygen occluded in the 7th and 8th compartments.

このようなことから、本実施形態によれば、リッチスパイクの実行時、ＨＣ、ＣＯ、Ｈ２等の還元剤成分が大気中に放出されるのを有効に抑制することができ、還元剤成分の放出によるエミッションの悪化を防止することができる。 For this reason, according to the present embodiment, it is possible to effectively suppress the release of reducing agent components such as HC, CO, H 2 and the like into the atmosphere during the execution of rich spike. It is possible to prevent the emission from being deteriorated due to the release of.

つまり、従来のように、ＮＯｘ触媒の下流に設けた０２センサによって還元剤成分の漏れ出しを検出してからリッチスパイクを終了するような手法では、リッチスパイク実行のたびに多少なりとも還元剤成分が大気中に放出されてしまうが、本実施の形態２によれば、そのような還元剤成分の放出を有効に抑制することができる。 In other words, unlike the conventional, in the method so as to end the rich spike from the detection of the leakage of the reducing agent component by 0 2 sensor provided downstream of the NOx catalyst, more or less reducing agent each time the rich spike execution Although the component is released into the atmosphere, according to the second embodiment, the release of such a reducing agent component can be effectively suppressed.

［実施の形態２における具体的処理］
図４は、上記の機能を実現するために本実施形態においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図４において、図３に示すステップと同一のステップには、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。 [Specific Processing in Second Embodiment]
FIG. 4 is a flowchart of a routine executed by the ECU 50 in the present embodiment in order to realize the above function. In FIG. 4, the same steps as those shown in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図４に示すルーチンによれば、ステップ１００〜１１０は図３に示すルーチンと同様の処理が実行される。これにより、内燃機関１０の運転モードの切り換えが行われる。   According to the routine shown in FIG. 4, steps 100 to 110 are executed in the same manner as the routine shown in FIG. Thereby, the operation mode of the internal combustion engine 10 is switched.

そして、図４に示すルーチンによれば、リーン空燃比運転の実行中、リッチスパイク要求があるか否かが判別される（ステップ１１２）。リッチスパイクの必要性は、公知の手法により判断することができる。例えば、内燃機関１０の運転状態に基づいて、ＮＯｘ触媒３８に流入したと推定されるＮＯｘ量を積算し、その積算値が所定値を超えた場合、リッチスパイクの必要性があると判断することができる。   Then, according to the routine shown in FIG. 4, it is determined whether or not there is a rich spike request during execution of the lean air-fuel ratio operation (step 112). The necessity of the rich spike can be determined by a known method. For example, based on the operating state of the internal combustion engine 10, the amount of NOx estimated to have flowed into the NOx catalyst 38 is integrated, and if the integrated value exceeds a predetermined value, it is determined that a rich spike is necessary. Can do.

上記ステップ１１２においてリッチスパイク要求がないと判別された場合には、そのまま今回の処理サイクルが終了される。一方、リッチスパイク要求があると判別された場合には、排気空燃比がリッチまたは理論空燃比となるようにインジェクタからの燃料噴射量とスロットル弁３０の開度とが制御され、リッチスパイクが実行される（ステップ１１４）。   If it is determined in step 112 that there is no rich spike request, the current processing cycle is terminated. On the other hand, if it is determined that there is a rich spike request, the fuel injection amount from the injector and the opening of the throttle valve 30 are controlled so that the exhaust air-fuel ratio becomes rich or the stoichiometric air-fuel ratio, and rich spike is executed. (Step 114).

このステップ１１４においては、更に、内燃機関１０の負荷および機関回転数NEに応じて、リッチスパイク終了判定用の温度上昇代が算出される。内燃機関１０の負荷や機関回転数NEが高いほど、リッチスパイク時にＮＯｘ触媒３８に流入する排気エネルギも多くなるので、ＮＯｘ触媒３８の温度上昇量も大きくなり易い。そこで、本実施形態では、内燃機関１０の負荷および機関回転数NEに応じ、それに見合った終了判定用温度上昇代を算出することとした。これにより、リッチスパイクを終了すべき時期をより高精度に判定することができる。   In step 114, a temperature increase allowance for rich spike end determination is further calculated according to the load of the internal combustion engine 10 and the engine speed NE. The higher the load of the internal combustion engine 10 and the engine speed NE, the more exhaust energy flows into the NOx catalyst 38 during the rich spike, and therefore the temperature rise amount of the NOx catalyst 38 tends to increase. Therefore, in the present embodiment, an end determination temperature increase allowance corresponding to the load of the internal combustion engine 10 and the engine speed NE is calculated. Thereby, it is possible to determine the time when the rich spike should be terminated with higher accuracy.

なお、本発明では、リッチスパイク終了判定用の温度上昇代を、内燃機関１０の負荷および機関回転数NE等によらずに一定としてもよい。   In the present invention, the temperature increase allowance for rich spike end determination may be constant regardless of the load of the internal combustion engine 10 and the engine speed NE.

続いて、リッチスパイク開始前と比較した場合の該当区画の温度上昇代が、上記ステップ１１４で算出された終了判定用温度上昇代に達したか否かが判別される（ステップ１１６）。ここで、「該当区画」とは、ステップ１０２で算出された必要区画数をＮとしたとしたとき、上記ステップ１０４で取得された各区画の推定温度に応じて定まる吸蔵可能区画のうちで、上流側から数えてＮ番目にある区画であるものとする。つまり、図２に示す例では６番の区画が該当区画に相当する。   Subsequently, it is determined whether or not the temperature increase allowance of the corresponding section when compared with before the start of the rich spike has reached the end determination temperature increase allowance calculated in step 114 (step 116). Here, the “corresponding section” is the storable section determined according to the estimated temperature of each section acquired in step 104, where N is the required number of sections calculated in step 102. It is assumed that it is the Nth section counted from the upstream side. That is, in the example shown in FIG. 2, the 6th section corresponds to the corresponding section.

上記ステップ１１６において、該当区画の温度上昇代が終了判定用温度上昇代に未だ達していないと判別された場合には、該当区画におけるＮＯｘの還元浄化（三元反応）がまだ完了していないと判断できる。そこで、この場合には、上記ステップ１１４に戻り、リッチスパイクが継続される。   If it is determined in step 116 that the temperature increase allowance of the corresponding section has not yet reached the temperature increase allowance for termination determination, NOx reduction purification (three-way reaction) in the corresponding section is not yet completed. I can judge. Therefore, in this case, the process returns to step 114 and the rich spike is continued.

一方、上記ステップ１１６において、該当区画の温度上昇代が終了判定用温度上昇代以上になったことが認められた場合には、該当区画でのＮＯｘの還元浄化が完了したと判断できる。そして、該当区画は、リッチスパイク実行前にＮＯｘを吸蔵していた区画のうちで最も下流側に位置する区画であるので、該当区画でのＮＯｘの還元浄化が完了すれば、ＮＯｘ触媒３８に吸蔵されていたＮＯｘ全部の還元浄化が完了したことになる。そこで、この場合には、今回のリッチスパイクを終了し（ステップ１１８）、リーン空燃比に戻るようにインジェクタおよびスロットル弁３０が制御される。   On the other hand, when it is determined in step 116 that the temperature increase allowance of the corresponding section is equal to or higher than the temperature increase allowance for termination determination, it can be determined that the reduction and purification of NOx in the corresponding section is completed. Since the corresponding section is the section located on the most downstream side among the sections storing NOx before execution of the rich spike, if the NOx reduction purification in the corresponding section is completed, the NOx catalyst 38 stores the NOx. The reduction purification of all the NOx that has been performed is completed. Therefore, in this case, the current rich spike is terminated (step 118), and the injector and the throttle valve 30 are controlled so as to return to the lean air-fuel ratio.

以上説明した図４に示すルーチンの処理によれば、該当区画の温度上昇代が終了判定用温度上昇代に達した時点でリッチスパイクを終了するので、余剰の還元剤がＮＯｘ触媒３８に供給された場合であっても、該当区画より下流の区画に吸蔵された酸素によって余剰の還元剤を酸化して浄化することができる。このため、リッチスパイク実行時の大気中への還元剤の放出を抑制することができ、エミッションを改善することができる。   According to the processing of the routine shown in FIG. 4 described above, the rich spike is terminated when the temperature increase allowance of the corresponding section reaches the end determination temperature increase allowance, so that excess reducing agent is supplied to the NOx catalyst 38. Even in this case, the excess reducing agent can be oxidized and purified by oxygen stored in the downstream section from the corresponding section. For this reason, it is possible to suppress the release of the reducing agent into the atmosphere during execution of the rich spike, and to improve the emission.

なお、排出ガス流量が多く、必要区画数がＮＯｘ触媒３８の全区画数に等しくなっている場合には、該当区画の下流に区画が残されていないこととなる。図４に示すルーチンの処理によれば、このような場合であっても、該当区画の温度上昇量によってリッチスパイクの終了を判定することにより、リッチスパイクを終了すべき時期を精度良く判定することができる。このため、ＮＯｘ触媒３８に吸蔵されたＮＯｘをなるべく残存させることなく還元浄化することができるとともに、大気中への還元剤の放出を最小限に抑制することができる。   When the exhaust gas flow rate is large and the required number of compartments is equal to the total number of compartments of the NOx catalyst 38, no compartment is left downstream of the relevant compartment. According to the processing of the routine shown in FIG. 4, even in such a case, it is possible to accurately determine when to end the rich spike by determining the end of the rich spike based on the temperature increase amount of the corresponding section. Can do. Therefore, the NOx occluded in the NOx catalyst 38 can be reduced and purified without leaving as much as possible, and the release of the reducing agent into the atmosphere can be minimized.

なお、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１１２および１１４の処理を実行することにより前記第４の発明における「リッチスパイク手段」が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより前記第４の発明における「触媒温度取得手段」が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第４の発明における「必要区画数算出手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第４の発明における「吸蔵可能区画判別手段」が、上記ステップ１１４乃至１１８の処理を実行することにより前記第４の発明における「終了時期判定手段」が、上記ステップ１１４の処理を実行することにより前記第５の発明における「終了判定値設定手段」が、それぞれ実現されている。   In the second embodiment described above, the ECU 50 executes the processes of steps 112 and 114, so that the “rich spike means” in the fourth aspect of the invention executes the process of step 104. The “catalyst temperature acquisition means” according to the fourth aspect of the invention executes the processing of step 102, and the “necessary section number calculation means” of the fourth aspect of the invention executes the processing of step 106. The “storable section discriminating means” according to the fourth aspect of the invention executes the processing of the above steps 114 to 118, and the “end time judgment means” of the fourth aspect of the invention executes the processing of the above step 114. The “end determination value setting means” in the fifth invention is realized.

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. 図１のシステムにおけるＮＯｘ触媒を拡大して示す図である。It is a figure which expands and shows the NOx catalyst in the system of FIG. 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。It is a flowchart of the routine performed in Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 内燃機関
２０ 吸気通路
３０ スロットル弁
３２ 排気通路
３４，３６ スタート触媒
３８ ＮＯｘ触媒
４０ 排気温センサ 10 Internal combustion engine 20 Intake passage 30 Throttle valve 32 Exhaust passages 34, 36 Start catalyst 38 NOx catalyst 40 Exhaust temperature sensor

Claims (5)

リーン空燃比で運転可能な内燃機関の排気通路に配置された吸蔵還元型のＮＯｘ触媒と、
前記ＮＯｘ触媒内を仮想的に複数の区画に分けて、その区画毎の温度を検出または推定する触媒温度取得手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、その運転状態の下で排出される排出ガス量に対して必要とされる前記ＮＯｘ触媒の区画数を算出する必要区画数算出手段と、
前記触媒温度取得手段により取得された前記ＮＯｘ触媒の各区画の温度に基づいて、ＮＯｘを吸蔵するのに適した所定の温度域に入っている吸蔵可能区画を判別する吸蔵可能区画判別手段と、
前記吸蔵可能区画の数と、前記必要区画数算出手段により算出された必要区画数とを比較した結果に基づいて、前記内燃機関の運転モードを切り換える運転モード切換手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A NOx storage reduction catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine operable at a lean air-fuel ratio;
A catalyst temperature obtaining means for virtually dividing the inside of the NOx catalyst into a plurality of sections and detecting or estimating the temperature of each section;
Based on the operating state of the internal combustion engine, required compartment number calculating means for calculating the number of compartments of the NOx catalyst required for the amount of exhaust gas discharged under the operating state;
Storable compartment discriminating means for discriminating storable compartments in a predetermined temperature range suitable for occluding NOx based on the temperature of each compartment of the NOx catalyst obtained by the catalyst temperature obtaining means;
An operation mode switching means for switching the operation mode of the internal combustion engine based on a result of comparing the number of storable sections and the required number of sections calculated by the required number of sections calculation means;
A control device for an internal combustion engine, comprising: 前記運転モード切換手段は、前記吸蔵可能区画数が前記必要区画数以上である場合には、リーン空燃比運転モードを選択する手段を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。   2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the operation mode switching means includes means for selecting a lean air-fuel ratio operation mode when the number of storable sections is equal to or greater than the required number of sections. . 前記運転モード切換手段は、前記吸蔵可能区画数が前記必要区画数未満である場合には、理論空燃比運転モードを選択する手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。   The internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the operation mode switching means includes means for selecting a stoichiometric air-fuel ratio operation mode when the number of storable compartments is less than the required number of compartments. Control device. リーン空燃比で運転可能な内燃機関の排気通路に配置された吸蔵還元型のＮＯｘ触媒と、
前記ＮＯｘ触媒に吸蔵されたＮＯｘの還元浄化が必要な場合に、排気空燃比を一時的にリッチまたは理論空燃比とするリッチスパイクを行うリッチスパイク手段と、
前記ＮＯｘ触媒内を仮想的に複数の区画に分けて、その区画毎の温度を検出または推定する触媒温度取得手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて、その運転状態の下で排出される排出ガス量に対して必要とされる前記ＮＯｘ触媒の区画数を算出する必要区画数算出手段と、
前記触媒温度取得手段により取得された前記ＮＯｘ触媒の各区画の温度に基づいて、ＮＯｘを吸蔵するのに適した所定の温度域に入っている吸蔵可能区画を判別する吸蔵可能区画判別手段と、
前記リッチスパイクの実行中に、当該リッチスパイクを終了すべき時期を判定する終了時期判定手段と、
を備え、
前記終了時期判定手段は、前記必要区画数算出手段により算出された必要区画数をＮとしたとき、前記吸蔵可能区画のうちで上流側から数えてＮ番目にある区画の、当該リッチスパイク開始前に比しての温度上昇が所定の終了判定値以上になった判断されたときを当該リッチスパイクの終了時期とすることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A NOx storage reduction catalyst disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine operable at a lean air-fuel ratio;
Rich spike means for performing a rich spike in which the exhaust air-fuel ratio is temporarily rich or the stoichiometric air-fuel ratio when the NOx stored in the NOx catalyst needs to be reduced and purified;
A catalyst temperature obtaining means for virtually dividing the inside of the NOx catalyst into a plurality of sections and detecting or estimating the temperature of each section;
Based on the operating state of the internal combustion engine, required compartment number calculating means for calculating the number of compartments of the NOx catalyst required for the amount of exhaust gas discharged under the operating state;
Storable compartment discriminating means for discriminating storable compartments in a predetermined temperature range suitable for occluding NOx based on the temperature of each compartment of the NOx catalyst obtained by the catalyst temperature obtaining means;
During the execution of the rich spike, an end time determination means for determining a time to end the rich spike;
With
The end timing determination means, when the required number of partitions calculated by the required partition number calculation means is N, of the Nth storage counted from the upstream side among the storable storage before the start of the rich spike A control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that the rich spike end timing is determined to be when the temperature rise compared to the above is determined to be equal to or greater than a predetermined end determination value. 前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記終了判定値を設定する終了判定値設定手段を更に備えることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。   5. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, further comprising an end determination value setting means for setting the end determination value based on an operating state of the internal combustion engine.
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