DE10143234B4

DE10143234B4 - Emission control system for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE10143234B4
Application number: DE10143234A
Authority: DE
Inventors: Yukihiro Yamashita
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-09-05
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2021-09-05
Also published as: JP4492776B2; DE10143234A1; JP2002155784A

Abstract

Abgasreinigungssystem an einem Verbrennungsmotor (11) mit: einem ersten Katalysator (22), der an einem Abgasdurchgang (21) des Verbrennungsmotors (11) für ein Beschleunigen einer Oxidationsreaktion des Umwandelns von zumindest Stickstoffoxid in Stickstoffdioxid angeordnet ist; einem zweiten Katalysator (23), der stromabwärts von dem ersten Katalysator (22) für ein Adsorbieren und Reduzieren von NOx angeordnet ist; und einem Abgasreinigungsregelmittel (29), das ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines zu dem Verbrennungsmotor (11) geförderten Luft-Kraftstoff-Gemisches derart regelt, dass sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einem stöchiometrischen oder einem in diesem Bereich liegenden Verhältnis zu einer mageren Seite verändert, nachdem der erste Katalysator (22) aktiv wurde und bevor der zweite Katalysator (23) aktiv wird, um NOx zu adsorbieren.An exhaust gas purification system of an internal combustion engine (11) comprising: a first catalyst (22) disposed on an exhaust passage (21) of the internal combustion engine (11) for accelerating an oxidation reaction of converting at least nitrogen oxide into nitrogen dioxide; a second catalyst (23) disposed downstream of the first catalyst (22) for adsorbing and reducing NOx; and an exhaust gas purifying control means (29) for controlling an air-fuel ratio of an air-fuel mixture conveyed to the engine (11) so that the air-fuel ratio becomes stoichiometric or in-range the lean side changes after the first catalyst (22) has become active and before the second catalyst (23) becomes active to adsorb NOx.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasreinigungssystem, das für einen Verbrennungsmotor verwendet wird.The present invention relates to an exhaust gas purification system used for an internal combustion engine.

In der Vergangenheit wurde zum Zweck einer Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugs ein sogenannter Magergemischmotor, bei dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bzw. A/F-Verhältnis in eine Richtung geregelt wird, das magerer als ein stöchiometrisches Verhältnis ist, oder ein sogenannter Direkteinspritzmotor entwickelt. Da bei diesen Motoren die erzeugt NOx-Menge (Stickstoffoxide) größer als bei dem herkömmlichen Motor ist, wird ein Katalysator der NOx-Adsorptionsreduktionsbauart (im Folgenden als ein „NOx-Katalysator” bezeichnet) verwendet, um die ausgestoßene NOx-Menge zu verringern. Der NOx-Katalysator adsorbiert NOx, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Abgases mager ist, und reinigt sich vom adsorbierten NOx, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett bzw. reich geworden ist.In the past, for the purpose of improving the fuel consumption of a vehicle, a so-called lean mixture engine in which the air-fuel ratio and A / F ratio are controlled in a direction leaner than a stoichiometric ratio or a so-called direct-injection engine has been developed , In these engines, since the generation amount of NOx (nitrogen oxides) is larger than in the conventional engine, a NOx adsorption reduction type catalyst (hereinafter referred to as a "NOx catalyst") is used to reduce the amount of NOx exhausted. The NOx catalyst adsorbs NOx when the air-fuel ratio of an exhaust gas is lean, and purifies from the adsorbed NOx when the air-fuel ratio has become rich.

Der NOx-Katalysator adsorbiert das NOx in der Form von NO₃ ^–, aber das meiste von dem Motor ausgestoßene NOx liegt in der Form von NO vor, so dass die folgende Reaktion auftritt, bis das NOx durch den NOx-Katalysator adsorbiert ist: NO + 1/2·O₂ → NO₂ (1) NO₂ + 1/2·O₂ → NO₃ ^– (2) The NOx catalyst adsorbs the NOx in the form of NO ₃ ^- , but most of the NOx discharged from the engine is in the form of NO, so that the following reaction occurs until the NOx is adsorbed by the NOx catalyst: NO + 1/2 · O ₂ → NO ₂ (1) NO ₂ + 1/2 · O ₂ → NO ₃ ^- (2)

Die vorstehend genannte Oxidationsreaktion (1) erfordert eine hohe Aktivierungsenergie im Vergleich mit der vorstehend genannten Oxidationsreaktion (2), wenn die Temperatur des NOx-Katalysators niedrig ist, wobei die Oxidationsreaktion (1) nicht auftritt. Somit kann das NOx nicht an dem NOx-Katalysator adsorbiert werden.The aforementioned oxidation reaction ( 1 ) requires a high activation energy in comparison with the abovementioned oxidation reaction ( 2 ) when the temperature of the NOx catalyst is low, the oxidation reaction ( 1 ) does not occur. Thus, the NOx can not be adsorbed on the NOx catalyst.

Um diesen Nachteil bei dem herkömmlichen NOx-Reinigungssystem zu vermeiden, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem Wert nahe dem stöchiometrischen Verhältnis geregelt, bis die Temperatur des NOx-Katalysators zu einer Aktivierungstemperatur nach dem Motorstart ansteigt, um die Menge des von dem Motor ausgestoßenen NO zu verringern, wobei dadurch die Menge des ausgestoßenen NOx verringert wird. Bis daher die Temperatur des NOx-Katalysators seine Aktivierungstemperatur erreicht, ist es unmöglich, den Magerbetrieb zu starten, um Kraftstoff zu sparen, wobei dadurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verschlechtert wird.In order to avoid this drawback in the conventional NOx purification system, the air-fuel ratio is controlled to a value close to the stoichiometric ratio until the temperature of the NOx catalyst increases to an activation temperature after engine start by the amount of that from the engine to reduce discharged NO, thereby reducing the amount of discharged NOx. Therefore, until the temperature of the NOx catalyst reaches its activation temperature, it is impossible to start the lean operation to save fuel, thereby deteriorating the fuel economy.

Abweichend davon schlägt die WO 00/08329 A1 vor, die Kraftstoffeinspritzung bis zum Erreichen der Aktivierungstemperatur eines NOx-Katalysators in zwei Teile zu splitten, und zwar in eine frühe Einspritzung während des Ansaughubs und eine späte Einspritzung während des Verdichtungshubs. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird dabei unmittelbar nach dem Motorstart im gesamten Brennraum magerer als das stöchiometrische Verhältnis eingestellt.Deviating from this suggests the WO 00/08329 A1 to split the fuel injection into two parts until reaching the activation temperature of a NOx catalyst, into an early injection during the intake stroke and a late injection during the compression stroke. The air-fuel ratio is set immediately after the engine start in the entire combustion chamber leaner than the stoichiometric ratio.

Darüber hinaus ist aus der EP 1 028 243 A2 ein Abgasreinigungssystem bekannt, bei dem stromaufwärts von einem NOx-Katalysator ein Dreiwegekatalysator angeordnet ist.In addition, from the EP 1 028 243 A2 an exhaust gas purification system is known in which upstream of a NOx catalyst, a three-way catalyst is arranged.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Abgasreinigungssystem zu schaffen, das für einen Verbrennungsmotor verwendet wird, bei dem NOx an einem NOx-Katalysator auch dann adsorbiert werden kann, wenn eine Magerregelung gestartet ist, bevor die Temperatur des NOx-Katalysators auf eine Aktivierungstemperatur ansteigt, während sowohl eine Vergrößerung eines Magerregelungsbereichs (Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs) als auch eine Verbesserung eines NOx-Auslassverhältnisses gestattet wird.It is the object of the invention to provide an exhaust gas purifying system which is used for an internal combustion engine in which NOx can be adsorbed on a NOx catalyst even when lean control is started before the temperature of the NOx catalyst rises to an activation temperature while allowing both an increase of a lean control range (improvement of fuel consumption) and an improvement of a NOx exhaust ratio.

Um die Aufgabe zu lösen, ist ein Abgasreinigungssystem gemäß Anspruch 1 vorgesehen. Die Unteransprüche befassen sich mit Weiterbildungen der Erfindung.In order to achieve the object, an exhaust gas purification system according to claim 1 is provided. The subclaims are concerned with developments of the invention.

1 ist eine schematische Ansicht, die ein gesamtes Motorregelsystem gemäß vorliegendem Ausführungsbeispiel zeigt; 1 FIG. 12 is a schematic view showing an entire engine control system according to the present embodiment; FIG.

2 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf eines Abgasreinigungsregelprogramms zeigt; 2 Fig. 10 is a flowchart showing a flow of an exhaust purification control routine;

3 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf eines normalen Regelprogramms zeigt, und 3 FIG. 10 is a flowchart showing a flow of a normal control program; and FIG

4 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel der Abgasreinigungsregelung zeigt. 4 FIG. 13 is a timing chart showing an example of the exhaust gas purifying control. FIG.

Ein Ausführungsbeispiel, bei dem die vorliegende Erfindung auf einen Magergemischmotor angewendet ist, wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 erklärt.An embodiment in which the present invention is applied to a lean burn engine will be described with reference to FIGS 1 to 4 explained.

Ein schematischer Aufbau eines gesamten Motorregelsystems wird unter Bezugnahme der 1 beschrieben. Ein Luftreiniger bzw. Luftfilter 13 ist an einem am weitesten stromaufwärts gelegenen Abschnitt eines Einlassrohrs 12 eines Motors 11 angeordnet, der ein Verbrennungsmotor ist, und ein Luftdurchflussmessgerät 14 zum Erfassen der Einlassluftmenge ist an einer stromabwärtigen Seite des Luftfilters 13 angeordnet. Ein Drosselventil 15 und ein Drosselsensor für ein Erfassen des Öffnungsgrades des Drosselventils 15 sind an der stromabwärtigen Seite des Luftdurchflussmessgerätes 14 angeordnet. Ein Ausgleichsbehälter 17 ist an der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 15 angeordnet und ein Einlassrohrdrucksensor 18 für ein Erfassen eines Einlassrohrdrucks ist an dem Ausgleichsbehälter 17 angebracht. Ein Einlasskrümmer 19 für ein Einführen von Luft in jeden Zylinder des Motors 11 ist mit dem Ausgleichsbehälter 17 verbunden, und ein Kraftstoffeinspritzventil 20 ist an jedem Zylinder an einer Position angebracht, die nahe an einem Einlassanschluss des Einlasskrümmers 19 liegt.A schematic structure of an entire engine control system will be described with reference to FIG 1 described. An air cleaner or air filter 13 is at a most upstream portion of an inlet pipe 12 an engine 11 arranged, which is an internal combustion engine, and an air flow meter 14 for detecting the intake air amount is at a downstream side of the air filter 13 arranged. A throttle valve 15 and a throttle sensor for detecting the opening degree of the throttle valve 15 are on the downstream side of the air flow meter 14 arranged. A surge tank 17 is on the downstream side of the throttle valve 15 arranged and one Intake pipe pressure sensor 18 for detecting an intake pipe pressure is at the surge tank 17 appropriate. An intake manifold 19 for introducing air into each cylinder of the engine 11 is with the expansion tank 17 connected, and a fuel injection valve 20 is attached to each cylinder at a position close to an intake port of the intake manifold 19 lies.

Ein stromaufwärtsseitiger Katalysator 22 und ein stromabwärtsseitiger NOx-Katalysator 23 (ein Katalysator der NOx-Adsorptions-Reduktionsbauart), die beide zum Reinigen von einem Abgas enthaltenen CO, HC und NOx geeignet sind, sind in Reihe an mittleren Positionen eines Abgasrohrs 21 des Motors 11 eingebaut. Der stromaufwärtsseitige Katalysator 22 ist aus einem Dreiwegekatalysator oder einem Oxidationskatalysator aufgebaut und hat eine relativ geringe Kapazität, so dass ein Aufwärmen in einer frühen Stufe zu dem Zeitpunkt des Startens des Motors beendet ist, um die Abgasemission während des Startens des Motors zu vermindern. Der Dreiwegekatalysator ist ein Katalysator, der gleichzeitig sowohl fette Komponenten (zum Beispiel CO und HC) als auch magere Komponenten (zum Beispiel NOx) reinigen kann, die in dem Abgas enthalten sind. Der Oxidationskatalysator ist ein Katalysator, der eine Oxidationsreaktion von Abgaskomponenten beschleunigt, um CO, HC usw. zu reinigen. Der stromabwärtsseitige NOx-Katalysator 23 adsorbiert NOx, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mager ist und reduziert NOx und reinigt dieses, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett ist. Der stromabwärtsseitige NOx-Katalysator 23 hat eine relativ große Kapazität, um eine ausreichende Adsorption des NOx auch bei einem Hochlastbereich zu gestatten, bei dem die in dem Abgas enthaltene NOx-Menge groß ist. Stromaufwärts von dem stromaufwärtsseitigen Katalysator 22 ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 24 für ein Ausgeben eines linearen Luft-Kraftstoff-Verhältnissignals angeordnet, das proportional zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases ist. Stromabwärts von dem stromaufwärtsseitigen Katalysator 22 ist ein Sauerstoffsensor 25 angeordnet, von dem sich eine Ausgabespannung auf der Grundlage davon umkehrt, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases relativ zu einem stöchiometrischen Verhältnis fett oder mager ist. Alternativ kann der Sauerstoffsensor 25 dabei stromaufwärts von dem stromaufwärtsseitigen Katalysator 22 angeordnet sein und der Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 24 kann stromabwärts von dem stromaufwärtsseitigen Katalysator 22 angeordnet sein. Des weiteren können ein Gassensor zum Erfassen von NOx usw., ein Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor und ein Sauerstoffsensor stromabwärts von dem NOx-Katalysator 23 angeordnet sein. Ein Kühlwassertemperatursensor 27 zum Erfassen der Temperatur des Motorkühlmittels und ein Kurbelwinkelsensor 28 zum Erfassen einer Motordrehzahl NE sind an einem Zylinderblock des Motors 11 angebracht.An upstream catalyst 22 and a downstream side NOx catalyst 23 (a NOx adsorption-reduction type catalyst) both suitable for purifying CO, HC and NOx contained in an exhaust gas are in series at middle positions of an exhaust pipe 21 of the motor 11 built-in. The upstream side catalyst 22 is composed of a three-way catalyst or an oxidation catalyst, and has a relatively small capacity, so that warm-up at an early stage at the time of starting the engine is completed to reduce the exhaust emission during engine starting. The three-way catalyst is a catalyst capable of simultaneously cleaning both rich components (for example, CO and HC) and lean components (for example, NOx) contained in the exhaust gas. The oxidation catalyst is a catalyst that accelerates an oxidation reaction of exhaust gas components to purify CO, HC, etc. The downstream side NOx catalyst 23 adsorbs NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, and reduces and purifies NOx when the air-fuel ratio is rich. The downstream side NOx catalyst 23 has a relatively large capacity to permit sufficient adsorption of the NOx even at a high load region where the amount of NOx contained in the exhaust gas is large. Upstream of the upstream side catalyst 22 is an air-fuel ratio sensor 24 for outputting a linear air-fuel ratio signal that is proportional to the air-fuel ratio of the exhaust gas. Downstream of the upstream side catalyst 22 is an oxygen sensor 25 of which an output voltage is reversed based on whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich or lean relative to a stoichiometric ratio. Alternatively, the oxygen sensor 25 while upstream of the upstream side catalyst 22 be arranged and the air-fuel ratio sensor 24 may be downstream from the upstream catalyst 22 be arranged. Further, a gas sensor for detecting NOx, etc., an air-fuel ratio sensor, and an oxygen sensor downstream of the NOx catalyst 23 be arranged. A cooling water temperature sensor 27 for detecting the temperature of the engine coolant and a crank angle sensor 28 for detecting an engine speed NE are at a cylinder block of the engine 11 appropriate.

Diese verschiedenartigen Sensorausgaben werden in einen Motorregelschaltkreis (im Folgenden „ECU” genannt) 29 eingegeben. Die ECU 29 setzt sich hauptsächlich aus einem Mikrocomputer zusammen und führt ein Abgasreinigungsregelprogramm in 2 aus, das in einem ROM (Speichermedium) gespeichert ist, das in der ECU 29 eingebaut ist. Die ECU 29 wirkt als ein Abgasreinigungsregelmittel in der vorliegenden Erfindung.These various sensor outputs are input to a motor control circuit (hereinafter called "ECU") 29 entered. The ECU 29 is mainly composed of a microcomputer and leads an emission control program in 2 stored in a ROM (storage medium) stored in the ECU 29 is installed. The ECU 29 acts as an exhaust gas purification control agent in the present invention.

Das in 2 gezeigte Abgasreinigungsregelprogramm wird synchron mit einer Kraftstoffeinspritzzeitabstimmung jedes Zylinders ausgeführt. Zuerst wird in Schritt 100 ein Test durchgeführt, um zu erkennen, ob der stromaufwärtsseitige Katalysator 22 aktiv ist oder nicht. Die Ermittelung kann durch jedes der folgenden Verfahren durchgeführt werden.

(1) Abgastemperaturen nach dem Starten des Motors werden integriert, und wenn der integrierte Wert einen vorbestimmen Wert übersteigt, wird ermittelt, dass der stromaufwärtsseitige Katalysator 22 aktiv geworden ist. Der integrierte Wert der Abgastemperaturen dient als ein Parameter zum Ermitteln der Wärme bzw. Wärmemenge des Abgases, das zu dem stromaufwärtsseitigen Katalysator 22 gefördert wird, und es gibt eine Beziehung, dass wenn der integrierte Wert der Abgastemperatur größer wird, der zu dem stromaufwärtsseitigen Katalysator 22 geförderte Betrag der Abgaswärme bzw. Abgaswärmemenge größer wird.
(2) Wenn erfasst oder geschätzt wird, dass die Abgastemperatur an der stromabwärtigen Seite des stromaufwärtsseitigen Katalysators 22 höher als eine vorbestimmte Temperatur ist, wird ermittelt, dass der stromaufwärtsseitige Katalysator 22 aktiv geworden ist. Es gibt eine Beziehung, dass, wenn die Temperatur des stromaufwärtsseitigen Katalysators 22 höher wird, die Abgastemperatur an der stromabwärtigen Seite des stromaufwärtsseitigen Katalysators 22 höher wird.
(3) Eine Einlassluftmenge nach dem Starten des Motors wird integriert, und wenn der integrierte Wert einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird ermittelt, dass der stromaufwärtsseitige Katalysator 22 aktiv geworden ist. Der integrierte Wert der Einlassluftmenge dient als ein Parameter zum Ermitteln der Wärme des zu dem stromaufwärtsseitigen Katalysator 22 geförderten Abgases, und es gibt eine Beziehung, dass, wenn der integrierte Wert der Einlassluftmenge größer wird, die Menge der zu dem stromaufwärtsseitigen Katalysator 22 geförderten Abgaswärme bzw. Abgaswärmemenge größer wird.
(4) Kraftstoffeinspritzmengen nach dem Starten des Motors werden integriert, und wenn der integrierte den vorbestimmten Wert übersteigt, wird ermittelt, dass der stromaufwärtsseitige Katalysator 22 aktiv geworden ist. Der integrierte Wert der Kraftstoffeinspritzmengen dient als ein Parameter zum Berechnen bzw. Auswerten der zu dem stromaufwärtsseitigen Katalysator 22 geförderten Wärme bzw. Wärmemenge des Abgases, und es gibt eine Beziehung, dass, wenn der integrierte Wert der Kraftstoffeinspritzmengen größer wird, der Betrag der zu dem stromaufwärtsseitigen Katalysator 22 geförderten Abgaswärme bzw. der Wärmemenge größer wird.
(5) Ob der stromaufwärtsseitige Katalysator 22 aktiv ist oder nicht, wird auf der Grundlage eines Ausgabeverhaltens des Sauerstoffsensors 25 ermittelt, der stromabwärts von dem stromaufwärtsseitigen Katalysator 22 gelegen ist. Das Verhalten eines stromabwärts von dem stromaufwärtsseitigen Katalysator 22 erfassten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ändert sich vor und nach der Aktivierung des stromaufwärtsseitigen Katalysators 22.
(6) Eine Katalysatortemperatur des stromaufwärtsseitigen Katalysators 22 wird erfasst oder geschätzt, und ob der Katalysator 22 aktiv ist oder nicht, wird auf der Grundlage ermittelt, ob die erfasste oder geschätzte Katalysatortemperatur nicht niedriger als eine vorbestimmte Aktivitätsermittelungstemperatur ist.

This in 2 The exhaust purification control program shown is executed in synchronism with a fuel injection timing of each cylinder. First, in step 100 performed a test to see if the upstream catalyst 22 is active or not. The detection can be performed by any of the following methods.

(1) Exhaust gas temperatures after starting the engine are integrated, and when the integrated value exceeds a predetermined value, it is determined that the upstream side catalyst 22 has become active. The integrated value of the exhaust gas temperatures serves as a parameter for determining the heat of the exhaust gas flowing to the upstream side catalyst 22 is promoted, and there is a relationship that, when the integrated value of the exhaust gas temperature becomes larger, that to the upstream side catalyst 22 funded amount of exhaust heat or exhaust heat is greater.
(2) When it is detected or estimated that the exhaust gas temperature is at the downstream side of the upstream side catalyst 22 is higher than a predetermined temperature, it is determined that the upstream side catalyst 22 has become active. There is a relationship that when the temperature of the upstream catalyst 22 becomes higher, the exhaust gas temperature at the downstream side of the upstream side catalyst 22 gets higher.
(3) An intake air amount after starting the engine is integrated, and when the integrated value exceeds a predetermined value, it is determined that the upstream side catalyst 22 has become active. The integrated value of the intake air amount serves as a parameter for detecting the heat of the upstream side catalyst 22 promoted exhaust gas, and there is a relationship that, when the integrated value of the intake air amount is larger, the amount of the catalyst to the upstream side 22 funded exhaust heat or exhaust heat is greater.
(4) Fuel injection amounts after starting the engine are integrated, and when the integrated one exceeds the predetermined value, it is determined that the upstream side catalyst 22 has become active. The integrated value of the fuel injection amounts serves as a parameter for calculating the values of the upstream side catalyst 22 of the exhaust gas, and there is a relationship that, as the integrated value of the fuel injection amounts becomes larger, the amount of flow to the upstream side catalyst 22 funded exhaust heat or the amount of heat is greater.
(5) Whether the upstream catalyst 22 is active or not, is based on an output behavior of the oxygen sensor 25 determined downstream of the upstream side catalyst 22 is located. The behavior of a downstream of the upstream side catalyst 22 detected air-fuel ratio changes before and after the activation of the upstream catalyst 22 ,
(6) A catalyst temperature of the upstream side catalyst 22 is recorded or estimated, and whether the catalyst 22 is active or not, it is determined based on whether the detected or estimated catalyst temperature is not lower than a predetermined activity determination temperature.

Beim Ermitteln, ob der stromaufwärtsseitige Katalysator 22 aktiv ist oder nicht, können Aktivitätsermittelungsbedingungen durch Verwenden der Kühlwassertemperatur oder einer Außenlufttemperatur zum Zeitpunkt des Startens des Motors korrigiert werden. Zwei oder mehrere von den vorstehend genannten Verfahren (1)–(6) können kombiniert werden, um eine zusammengesetzte Aktivitätsermittelung zu bewerkstelligen.In determining if the upstream catalyst 22 is active or not, activity determination conditions can be corrected by using the cooling water temperature or an outside air temperature at the time of starting the engine. Two or more of the above methods (1) - (6) may be combined to accomplish compound activity determination.

Falls durch eines der vorstehend genannten Verfahren ermittelt wird, dass der stromaufwärtsseitige Katalysator 22 nicht aktiviert ist, schreitet der Ablauf zu Schritt 101, bei dem ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem schwachen mageren Wert (insbesondere ein Zielluftüberschussverhältnis λ = 1,03) gesetzt wird. Das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird bei dem schwachen mageren Wert gehalten, bis in den Schritten und 100 und 101 ermittelt wird, dass der stromaufwärtsseitige Katalysator 22 aktiv geworden ist. Alternativ kann das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei einem stöchiometrischen Verhältnis (zum Beispiel λ = 1,0) gehalten werden, bis ermittelt wird, dass der stromaufwärtsseitige Katalysator 22 aktiv geworden ist. Das heißt, dass das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei einem Wert gehalten werden kann, der nahe einem stöchiometrischen Verhältnis als Luft-Kraftstoff-Verhältnis gehalten werden kann, bei dem die Abgasemission bei einem inaktiven Zustand des stromaufwärtsseitigen Katalysators 22 fas ein Minimum ist.If it is determined by one of the above-mentioned methods that the upstream side catalyst 22 is not activated, the process goes to step 101 in which a target air-fuel ratio is set to a weak lean value (specifically, a target excess air ratio λ = 1.03). The target air-fuel ratio is maintained at the weak lean value until in the steps and 100 and 101 it is determined that the upstream side catalyst 22 has become active. Alternatively, the target air-fuel ratio may be maintained at a stoichiometric ratio (eg, λ = 1.0) until it is determined that the upstream catalyst 22 has become active. That is, the target air-fuel ratio can be maintained at a value that can be maintained close to a stoichiometric ratio as the air-fuel ratio at which the exhaust emission at an inactive state of the upstream side catalyst 22 fas is a minimum.

Bis ermittelt wird, dass der stromaufwärtsseitige Katalysator 22 aktiv geworden ist, wird eine frühzeitige Katalysatoraufwärmregelung in Schritt 102 ausgeführt, um die Temperatur des Abgases zu erhöhen und das Aufwärmen des stromaufwärtsseitigen Katalysators 22 zu beschleunigen. Zum Beispiel kann die frühzeitige Katalysatoraufwärmregelung durch eines der folgenden Verfahren ausgeführt werden.

(1) Die Verbrennungszeitabstimmung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in dem Zylinder wird durch Verzögern der Zündzeitabstimmung verzögert, wobei dadurch eine Spitzenzeitabstimmung der Temperatur in dem Zylinder zum Auslasstakt geschätzt wird. Als Ergebnis wird ein Verbrennungsgas hoher Temperatur aus dem Inneren jedes Zylinders in das Abgasrohr 21 ausgestoßen, wodurch die Temperatur des Abgases, das zu dem stromaufwärtsseitigen Katalysator 22 gefördert wird, angehoben werden kann.
(2) Die Ausstoßzeitabstimmung von Verbrennungsgas in dem Zylinder wird durch Vorstellen der Öffnungszeitabstimmung des Auslassventils vorgestellt, wobei dadurch die Zeitabstimmung für das Ausstoßen des Verbrennungsgases in dem Zylinder zu einer Spitzenzeitabstimmung der Temperatur in dem Zylinder geschätzt wird. Als Ergebnis wird ein Hochtemperaturverbrennungsgas aus dem Inneren jedes Zylinders in das Abgasrohr 21 ausgestoßen, wodurch die Temperatur des Abgases, das zu dem stromaufwärtsseitigen Katalysator 22 gefördert wird, angehoben werden kann.
(3) Ein Ventilüberschneidungsbetrag jedes Einlass-/Auslassventils wird erhöht. Mit einem Anstieg des Ventilüberschneidungsbetrags steigt eine interne EGR (Abgasrückführung) an und die Brenngeschwindigkeit in jedem Zylinder verringert sich, so dass eine Spitzenzeitabstimmung der Temperatur in dem Zylinder verzögert und dem Auslasstakt angenähert werden kann. Somit wird ein Hochtemperaturverbrennungsgas aus dem Inneren des Zylinders ausgestoßen und dadurch kann die Temperatur des zu dem stromaufwärtsseitigen Katalysator 22 geförderten Abgases angehoben werden.

Until it is determined that the upstream catalyst 22 has become active, an early Katalysatorwärwärmregelung in step 102 performed to increase the temperature of the exhaust gas and the warm-up of the upstream catalyst 22 to accelerate. For example, the early catalyst warm-up control may be performed by one of the following methods.

(1) The combustion timing of an air-fuel mixture in the cylinder is delayed by delaying the ignition timing, thereby estimating a peak timing of the temperature in the cylinder to the exhaust stroke. As a result, high-temperature combustion gas from inside each cylinder becomes the exhaust pipe 21 ejected, causing the temperature of the exhaust gas, which is to the upstream catalyst 22 is promoted, can be raised.
(2) The exhaust timing of combustion gas in the cylinder is introduced by imagining the opening timing of the exhaust valve, thereby estimating the timing for discharging the combustion gas in the cylinder to a peak timing of the temperature in the cylinder. As a result, a high temperature combustion gas from inside each cylinder becomes the exhaust pipe 21 ejected, causing the temperature of the exhaust gas, which is to the upstream catalyst 22 is promoted, can be raised.
(3) A valve overlap amount of each intake / exhaust valve is increased. With an increase in the valve overlap amount, an internal EGR (exhaust gas recirculation) increases and the burning speed in each cylinder decreases so that a peak timing of the temperature in the cylinder can be delayed and approximated to the exhaust stroke. Thus, a high-temperature combustion gas is discharged from the interior of the cylinder, and thereby the temperature of the catalyst upstream to the upstream 22 promoted exhaust gas can be raised.

Es ist optional, ob eines der vorstehend genannten Verfahren (1)–(3) ausgewählt wird, oder zwei oder mehrere von ihnen zum Ausführen der Katalysatorvorwärmregelung ausgewählt werden.It is optional whether one of the above-mentioned methods (1) - (3) is selected or two or more of them are selected to carry out the catalyst preheat control.

Wenn im Folgenden ermittelt wird, dass der stromaufwärtsseitige Katalysator 22 aktiv geworden ist, schreitet der Ablauf von Schritt 100 zu Schritt 103 vor, bei dem ein Test durchgeführt wird, um zu erkennen, ob der stromabwärtsseitige NOx-Katalysator 23 aktiv ist oder nicht. Die Ermittlung kann auf die gleiche Weise wie für den Fall bei dem stromaufwärtsseitigen Katalysator 22 durchgeführt werden.When it is determined below that the upstream side catalyst 22 has become active, the process of step progresses 100 to step 103 in which a test is performed to see if the downstream side NOx catalyst 23 is active or not. The determination can be made in the same way as in the case of the upstream catalyst 22 be performed.

Wenn ermittelt wird, dass der stromabwärtsseitige NOx-Katalysator 23 nicht aktiv ist, schreitet der Ablauf zu Schritt 104 vor, bei dem das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf eine magere Seite gesetzt wird (insbesondere ein Zielluftüberschussverhältnis λ = 1,5). Bis ermittelt wird, dass der stromabwärtsseitige NOx-Katalysator 23 aktiv ist, wird als Folge das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager gehalten und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases wird zu einer mageren Seite geregelt, um zu gestatten, dass in dem Abgas enthaltenes NOx an dem NOx-Katalysator 23 adsorbiert wird. Während dieser Magerregelung wird die an dem NOx-Katalysator 23 adsorbierte NOx-Menge durch die folgende Gleichung berechnet: QNOx(i) = QNOx(i – 1) + ΔQNOx

QNOx(i):: NOx-Menge, die bis zu dieser Berechnung adsorbiert ist;
QNOx(i – 1):: NOx-Menge, die bis zu der letzten Berechnung adsorbiert ist;
ΔQNOx:: Anstieg der NOx-Menge, die während des Zeitraums von der letzten Berechnung bis zu dieser Berechnung adsorbiert wird.

When it is determined that the downstream side NOx catalyst 23 is not active, the process goes to step 104 in which the target air-fuel ratio is set to a lean side (specifically, a target air excess ratio λ = 1.5). Until it is determined that the downstream side NOx catalyst 23 is active, as a result, the target air-fuel ratio is kept lean and the air-fuel ratio of the exhaust gas is controlled to a lean side to allow the NOx contained in the exhaust gas to adhere to the NOx catalyst 23 is adsorbed. During this lean control, the at the NOx catalyst 23 Adsorbed NOx amount is calculated by the following equation:

QNOx (i) = QNOx (i-1) + ΔQNOx

QNOx (i):: Amount of NOx adsorbed up to this calculation;
QNOx (i-1):: Amount of NOx adsorbed up to the last calculation;
ΔQNOx:: Increase in the amount of NOx adsorbed during the period from the last calculation to this calculation.

Der Anstieg der adsorbierten NOx-Menge, ΔQNOx, während des Zeitraums von der letzten Berechnung bis zu dieser Berechnung wird beispielsweise durch Verwenden einer Abbildung berechnet, die eine Motordrehzahl und eine Last (zum Beispiel einen Einlassrohrdruck oder eine Einlassluftmenge) als Parameter verwendet.The increase in the amount of adsorbed NOx, ΔQNOx, during the period from the last calculation to this calculation is calculated by using, for example, a map that uses an engine speed and a load (for example, an intake pipe pressure or an intake air amount) as a parameter.

Wenn auf diesem Weg eine derartige Magerregelung ausgeführt wird, während der NOx-Katalysator 23 inaktiv ist, wird eine Normalregelmarke im Schritt 112 zu „0” gesetzt.When such a lean control is carried out in this way, while the NOx catalyst 23 is inactive, becomes a normal rule mark in step 112 set to "0".

Wenn im Folgenden ermittelt wird, dass der NOx-Katalysator 23 aktiviert wurde, schreitet der Ablauf von Schritt 103 zu Schritt 106 vor, bei dem ein Test durchgeführt wird, um zu erkennen, ob ein Schalten zu der Normalregelung durchgeführt wurde, auf der Grundlage, ob die Normalregelmarke „1” ist oder nicht. Wenn ermittelt wird, dass die Normalregelmarke „0” ist (vor dem Schalten zu der Normalregelung), schreitet der Ablauf zu Schritt 107 vor, bei dem ein Test durchgeführt wird, um zu erkennen, ob die vorliegende adsorbierte NOx-Menge, QNOx, in dem NOx-Katalysator 23 gleich 0 ist oder nicht (das heißt, ob das adsorbierte NOx vollständig abgereinigt wurde oder nicht).If it is determined below that the NOx catalyst 23 has been activated, the process goes from step 103 to step 106 in which a test is made to see if a shift to the normal control has been made on the basis of whether the normal control flag is "1" or not. If it is determined that the normal control flag is "0" (before switching to the normal control), the flow advances to step 107 in which a test is performed to see if the present adsorbed amount of NOx, QNOx, in the NOx catalyst 23 is 0 or not (that is, whether the adsorbed NOx has been completely purified or not).

Gerade nach der Aktivierung des NOx-Katalysators 23 (nämlich gerade nach dem Ende der Magerregelung) wird NOx an dem NOx-Katalysator adsorbiert, ist die Antwort in Schritt 107 negativ und schreitet der Ablauf zu Schritt 108 vor, in dem das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett gesetzt wird (zum Beispiel auf das Zielluftüberschussverhältnis λ = 0,9). Als Ergebnis wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett gehalten, bis die adsorbierte NOx-Menge, QNOx, an dem NOx-Katalysator 23 gleich 0 wird (nämlich bis das adsorbierte NOx vollständig abgereinigt ist), wobei dadurch gestattet wird, dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett gehalten wird und an dem NOx-Katalysator 23 adsorbiertes NOx abgereinigt wird. Während dieser Regelung (während der Ausführung des NOx-Reinigens) wird die adsorbierte NOx-Menge, QNOx, an dem NOx-Katalysator 23 gemäß dem folgenden Ausdruck in Schritt 109 berechnet: QNOx (i) = QNOx (i – 1) – ΔQ_Rein. wobei ΔQ_Rein. dafür steht, welche Menge des adsorbierten NOx während des Zeitraums von der letzten Berechnung bis zu dieser Berechnung gereinigt bzw. abgereinigt wurde. Die Abtreinigungsmenge ΔQ_Rein. kann beispielsweise durch die folgende Gleichung berechnet werden: ΔQ_Rein. = (vorliegende Kraftstoffeinspritzmenge – stöchiometrische Kraftstoffeinspritzmenge)·Konstante, wobei die stöchiometrische Kraftstoffeinspritzmenge eine Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der Annahme bedeutet, dass das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ein stöchiometrisches Verhältnis unter den vorliegenden Betriebsbedingungen ist. Daher ist der Wert (vorliegende Kraftstoffeinspritzmenge – stöchiometrische Kraftstoffeinspritzmenge) eine physikalische Menge, die mit der Menge der fetten Komponenten in dem Abgas korreliert.Especially after the activation of the NOx catalyst 23 (namely, just after the end of lean control) NOx is adsorbed on the NOx catalyst, the answer in step 107 negative and the process moves to step 108 in which the target air-fuel ratio is set rich (for example, the target excess air ratio λ = 0.9). As a result, the target air-fuel ratio is kept rich until the adsorbed NOx amount, QNOx, on the NOx catalyst 23 becomes 0 (namely, until the adsorbed NOx is completely purified), thereby allowing the air-fuel ratio to be kept rich and to the NOx catalyst 23 adsorbed NOx is purified. During this control (during the execution of the NOx purge), the adsorbed NOx amount, QNOx, on the NOx catalyst 23 according to the following expression in step 109 calculated: QNOx (i) = QNOx (i - 1) - ΔQ _Pure. where ΔQ is _pure. that is, what amount of adsorbed NOx was purified during the period from the last calculation to this calculation. The cleaning quantity ΔQ _pure. can for example be calculated by the following equation: ΔQ _pure. = (present fuel injection amount - stoichiometric fuel injection amount) · constant, wherein the stoichiometric fuel injection amount means a fuel injection amount based on the assumption that the target air-fuel ratio is a stoichiometric ratio under the present operating conditions. Therefore, the value (present fuel injection amount - stoichiometric fuel injection amount) is a physical amount that correlates with the amount of the rich components in the exhaust gas.

Die Abreinigungsmenge ΔQ_Rein. kann unter Verwendung einer Abbildung gemäß dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einer Abgasdurchflussrate (zum Beispiel mit der Menge der fetten Komponenten korrelierende Parameter, die zu dem NOx-Katalysator 23 gefördert werden, berechnet werden. Oder die Abreinigungsmenge ΔQ_Rein. kann für die Vereinfachung der arithmetischen Verarbeitung ein fester Wert sein.The cleaning quantity ΔQ _pure. can be performed using a map according to the air-fuel ratio and an exhaust gas flow rate (for example, with the amount of rich components correlating parameters that contribute to the NOx catalyst 23 be funded. Or the cleaning quantity ΔQ _Rein. may be a fixed value for the simplification of the arithmetic processing.

Wenn das in dem NOx-Katalysator 23 adsorbierte NOx durch diese fette Regelung abgereinigt wurde (Ausführung des NOx-Abreinigens) bis zu dem Ausmaß, bei dem die an dem NOx-Katalysator 23 adsorbierte NOx-Menge, QNOx, gleich 0 ist, schreitet der Ablauf von Schritt 107 zu Schritt 110 vor, bei dem die Normalregelmarke zu „1” gesetzt ist, dann schreitet der Ablauf zu Schritt 111 vor. Das in 3 gezeigte Normalregelprogramm wird gestartet, um die Normalregelung auf die folgende Weise auszuführen.If that in the NOx catalyst 23 adsorbed NOx was purified by this rich control (execution of the NOx purge) to the extent that at the NOx catalyst 23 adsorbed amount of NOx, QNOx, is equal to 0, the flow goes from step 107 to step 110 before, where the normal control flag is set to "1", the flow advances to step 111 in front. This in 3 The normal control program shown is started to execute the normal control in the following manner.

Bei dem Normalregelprogramm von 3 wird in Schritt 201 ein Test durchgeführt, um zu erkennen, ob eine NOx-Abreinigungslaufmarke gleich 1 ist (Ausführung NOx-Abreinigens) oder nicht, und wenn die Marke 0 ist, schreitet der Ablauf zu Schritt 202 vor, bei dem ein Test durchgeführt wird, um zu erkennen, ob die adsorbierte NOx-Menge, QNOx, an dem NOx-Katalysator 23 kleiner als ein vorbestimmter Wert QNOx0 entsprechend einer Sättigungsmenge oder ähnlichem ist. Wenn die adsorbierte NOx-Menge, QNOx, kleiner als ein vorbestimmter Wert QNOx0 ist, schreitet der Ablauf zu Schritt 203 vor, bei dem ein Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Zielluftüberschussverhältnis λ) gemäß den vorliegenden Motorbetriebsbedingungen gesetzt wird. Dem gemäß wird beispielsweise von dem Leerlauf zu einem Bereich mittlerer Geschwindigkeit und mittlerer Last das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager gesetzt; in einem Bereich oberhalb der mittleren Geschwindigkeit und der mittleren Last wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen Wert nahe einem stöchiometrischen Verhältnis gesetzt; und in einem Vollastbereich wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett gesetzt. Darauf schreitet der Ablauf zu Schritt 204 vor, bei dem die adsorbierte NOx-Menge, QNOx, an dem NOx-Katalysator 23 durch die folgende Gleichung berechnet wird: QNOx(i) = QNOx(i – 1) + ΔQNOx

QNOx(i):: adsorbierte NOx-Menge bis zu dieser Berechnung;
QNOx(i – 1):: adsorbierte NOx-Menge bis zu der letzten Berechnung;
ΔQNOx:: eine Erhöhung der adsorbierten NOx-Menge während des Zeitraums von der letzten Berechnung bis zu dieser Berechnung,

wobei die Erhöhung der adsorbierten NOx-Menge, ΔQNOx, während des Zeitraums von der letzten Berechnung bis zu dieser Berechnung unter Verwendung einer Abbildung oder dergleichen beispielsweise gemäß der Motordrehzahl, der Last (zum Beispiel dem Einlassrohrdruck und der Einlassluftmenge), dem Ziel-Luft-Kraftstaff-Verhältnis, der EGR-Ventilöffnung, dem Ventilzeitabstimmungsvorstellwinkel und der Kühlwassertemperatur berechnet wird. In the normal rule program of 3 will be in step 201 a test is made to see if a NOx purge flag is 1 (NOx purge execution) or not, and if the flag is 0, the flow advances to step 202 in which a test is performed to see if the adsorbed amount of NOx, QNOx, on the NOx catalyst 23 is smaller than a predetermined value QNOx0 corresponding to a saturation amount or the like. When the adsorbed NOx amount, QNOx, is smaller than a predetermined value QNOx0, the flow advances to step 203 in which a target air-fuel ratio (target excess air ratio λ) is set according to the present engine operating conditions. Accordingly, for example, from idling to a medium-speed and medium-load range, the target air-fuel ratio is set lean; in a range above the average speed and the middle load, the target air-fuel ratio is set to a value near a stoichiometric ratio; and in a full load range, the target air-fuel ratio is set rich. Then the process goes to step 204 before, in which the adsorbed amount of NOx, QNOx, on the NOx catalyst 23 is calculated by the following equation:

QNOx (i) = QNOx (i-1) + ΔQNOx

QNOx (i):: adsorbed amount of NOx up to this calculation;
QNOx (i-1):: Adsorbed amount of NOx up to the last calculation;
ΔQNOx:: an increase in the adsorbed amount of NOx during the period from the last calculation up to this calculation,

wherein increasing the amount of adsorbed NOx, ΔQNOx, during the period from the last calculation to this calculation using a map or the like, for example, according to the engine speed, the load (for example, the intake pipe pressure and the intake air amount), the target airflow Force ratio, the EGR valve opening, the valve timing advance angle and the cooling water temperature is calculated.

Während der normalen Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung (wenn das NOx-Abreinigen nicht ausgeführt wird) wird die NOx-Auslasslaufmarke auf 0 in Schritt 205 gesetzt.During the normal air-fuel ratio control (when the NOx purge is not performed), the NOx exhaust running flag becomes 0 in step 205 set.

Wenn die adsorbierte NOx-Menge, QNOx, an dem NOx-Katalysator 23 einen Wert erreicht hat, der nicht kleiner als der vorbestimmte Wert ist, werden der Schritt 206 und nachfolgende Schritte ausgeführt, um eine fette Regelung (NOx-Abreinigen) zum Abreinigen des adsorbierten NOx an dem NOx-Katalysator 23 ausgeführt.When the adsorbed amount of NOx, QNOx, on the NOx catalyst 23 has reached a value not smaller than the predetermined value, becomes the step 206 and subsequent steps performed to effect a rich control (NOx purge) for purifying the adsorbed NOx at the NOx catalyst 23 executed.

Während der fetten Regelung wird in Schritt 206 ermittelt, ob die vorliegende adsorbierte NOx-Menge, QNOx, an dem NOx-Katalysator 23 gleich 0 oder nicht geworden ist (zum Beispiel ob das adsorbierte NOx vollständig abgereinigt wurde oder nicht), und wenn noch immer NOx an dem NOx-Katalysator 23 verbleibt, schreitet der Ablauf zu Schritt 207 vor, in dem das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett gesetzt ist (insbesondere auf ein Zielluftuberschussverhaltnis λ = 0,9). Als Ergebnis wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett gehalten bis die adsorbierte NOx-Menge, QNOx, an dem NOx-Katalysator 23 gleich 0 wird (nämlich bis das adsorbierte NOx vollständig abgereinigt ist), wobei gestattet wird, dass das an dem NOx-Katalysator 23 adsorbierte NOx abgereinigt wird. Während der fetten Regelung (Ausführung des NOx-Abreinigens) wird die adsorbierte NOx-Menge, QNOx, an dem NOx-Katalysator 23 durch die folgende Gleichung berechnet: QNOx (i) = QNOx(i – 1) – ΔQ_Rein. During the rich regulation will be in step 206 determines whether the present adsorbed amount of NOx, QNOx, on the NOx catalyst 23 has become equal to 0 or not (for example, whether the adsorbed NOx has been completely purified or not), and still NOx on the NOx catalyst 23 remains, the process goes to step 207 in which the target air-fuel ratio is set rich (specifically, a target air excess ratio λ = 0.9). As a result, the target air-fuel ratio is kept rich until the adsorbed NOx amount, QNOx, on the NOx catalyst 23 is equal to 0 (namely, until the adsorbed NOx is completely purified), allowing that on the NOx catalyst 23 adsorbed NOx is cleaned. During the rich control (execution of the NOx purge), the adsorbed NOx amount, QNOx, becomes the NOx catalyst 23 calculated by the following equation: QNOx (i) = QNOx (i - 1) - ΔQ _Pure.

Die Abreinigungsmenge ΔQ_Rein. des während des Zeitraums von der letzten Berechnung bis zu dieser Berechnung adsorbierten NOx kann auf dieselbe Weise wie für den Fall mit Schritt 109 in 2 berechnet werden, was vorhergehend beschrieben ist.The cleaning quantity ΔQ _pure. of the NOx adsorbed during the period from the last calculation to this calculation can be calculated in the same way as in the case of step 109 in 2 calculated, which is described above.

Während der fetten Regelung (Ausführung des NOx-Abreinigens) ist die NOx-Abreinigungslaufmarke auf 1 in Schritt 209 gesetzt.During the rich control (execution of NOx purge), the NOx purge flag is 1 in step 209 set.

Wenn das adsorbierte NOx an dem NOx-Katalysator 23 zu dem Ausmaß abgereinigt ist, dass die an dem NOx-Katalysator 23 adsorbierte NOx-Menge gleich 0 ist, schreitet der Ablauf von Schritt 206 zu Schritt 210 vor, bei dem die NOx-Abreinigungslaufmarke zu „1” gesetzt ist, um die fette Regelung zu beenden, und eine Rückführung beziehungsweise Rückstellung zu der normalen Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung wird durchgeführt.When the adsorbed NOx on the NOx catalyst 23 is cleaned to the extent that on the NOx catalyst 23 adsorbed amount of NOx is equal to 0, the flow goes from step 206 to step 210 , in which the NOx purge flag is set to "1" to end the rich control, and a return to the normal air-fuel ratio control is performed.

Darauf wird jedes Mal, wenn die an dem NOx-Katalysator 23 adsorbierte NOx-Menge den vorbestimmten Wert erreicht hat oder größer als dieser ist, ein Schalten beziehungsweise Wechseln zu der fetten Regelung durchgeführt, um das adsorbierte NOx abzureinigen, und wenn die an dem NOx-Katalysator 23 adsorbierte NOx-Menge, QNOx, gleich 0 geworden ist, wird eine Rückführung beziehungsweise Rückstellung zu der normalen Regelung durchgeführt. Dieser Vorgang wird wiederholt.This is followed each time the NOx catalyst 23 adsorbed NOx amount has reached or exceeds the predetermined value, switching to the rich control performed to purify the adsorbed NOx, and when on the NOx catalyst 23 adsorbed amount of NOx, QNOx, has become equal to 0, a return to the normal control is performed. This process is repeated.

Die fette Regelung (NOx-Abreinigen) kann insofern zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt während der normalen Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung ausgeführt werden, als sie vor der Sättigung des an dem NOx-Katalysator 23 adsorbierten NOx-Menge, QNOx, durchgeführt wird.Thus, the rich control (NOx purge) may be performed every predetermined time during the normal air-fuel ratio control be executed as before the saturation of the at the NOx catalyst 23 adsorbed amount of NOx, QNOx, is performed.

Obwohl bei den in den 2 und 3 gezeigten Programmen die Ausführungsdauer der fetten Regelung (NOx-Abreinigen) gesetzt wird, bis der an dem NOx-Katalysator 23 adsorbierte NOx-Menge, NOx, gleich 0 wird, kann sie gesetzt werden, bis die adsorbierte NOx-Menge, QNOx, ein vorbestimmter Wert wird oder niedriger als dieser.Although in the in the 2 and 3 shown programs the execution time of the rich control (NOx purge) is set to that on the NOx catalyst 23 adsorbed NOx amount, NOx, becomes equal to 0, it may be set until the adsorbed NOx amount, QNOx, becomes a predetermined value or less.

Ein Beispiel der Abgasreinigungsregelung des vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiels wird nachstehend unter Bezugnahme auf 4 erklärt. Gerade nach dem Starten des Motors, bis die Temperatur des stromaufwärtsseitigen Katalysators 22 auf eine vorbestimmte Aktivitätsermittelungstemperatur ansteigt, wird das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen schwachen mageren Wert gesetzt (zum Beispiel ein Zielluftüberschussverhaltnis λ = 1,03) und eine Katalysatorvorwärmregelung wird ausgeführt, um die Temperatur des Abgases anzuheben, wobei dadurch das Aufwärmen des stromaufwärtsseitigen Katalysators 22 beschleunigt wird.An example of the exhaust gas purification control of the present embodiment described above will be described below with reference to FIG 4 explained. Just after starting the engine until the temperature of the upstream catalyst 22 rises to a predetermined activity-determining temperature, the target air-fuel ratio is set to a weak lean value (for example, a target excess air ratio λ = 1.03), and a catalyst preheat control is performed to raise the temperature of the exhaust gas, thereby warming up the exhaust gas upstream catalyst 22 is accelerated.

Wenn die Temperatur des stromaufwärtsseitigen Katalysators 22 auf die vorbestimmte Aktivierungsermittelungstemperatur angestiegen ist, wird dann ermittelt, dass der stromaufwärtsseitige Katalysator 22 aktiv geworden ist, und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird auf einen mageren Wert gesetzt (zum Beispiel ein Zielluftüberschussverhältnis λ = 1,5). Als Ergebnis wird, bis die Temperatur des stromabwärtsseitigen NOx-Katalysators 23 auf eine vorbestimmte Aktivierungsermittelungstemperatur ansteigt, das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mager gehalten und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases wird mager geregelt, wobei gestattet wird, dass in dem Abgas enthaltenes NOx an dem NOx-Katalysator 23 adsorbiert wird.When the temperature of the upstream catalyst 22 has risen to the predetermined activation average temperature, it is then determined that the upstream catalyst 22 has become active, and the target air-fuel ratio is set to a lean value (for example, a target air excess ratio λ = 1.5). As a result, until the temperature of the downstream side NOx catalyst 23 rises to a predetermined activation average temperature, the target air-fuel ratio is kept lean, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean-controlled, allowing NOx contained in the exhaust gas to be carried on the NOx catalyst 23 is adsorbed.

Für diesen Fall steigt die Temperatur des stromaufwärtsseitigen Katalysators 22 früher als die des stromabwärtsseitigen NOx-Katalysators 23 nach dem Starten des Motors an, so dass der stromaufwärtsseitige Katalysator 22 früher aktiviert ist. Wenn der stromaufwärtsseitige Katalysator 22 aktiviert ist, wird die Reaktion NO + 1/2·O₂ → NO₂ in einer oxidierenden Atmosphäre durch die katalytische Reaktion des stromaufwärtsseitigen Katalysators 22 gefördert (ein Dreiwegekatalysator oder ein Oxidationskatalysator), während von dem Motor 11 ausgestoßenes NO durch den stromaufwärtsseitigen Katalysator 22 strömt. Da das meiste von dem Motor 11 ausgestoßene NOx in der Form von NO vorliegt, wird das in dem Abgas enthaltene NOx, das den stromaufwärtsseitigen Katalysator 22 durchlaufen hat, zum größten Teil in die Form von NO₂ oxidiert und strömt in den stromabwärtsseitigen NOx-Katalysator 23.In this case, the temperature of the upstream side catalyst increases 22 earlier than the downstream side NOx catalyst 23 after starting the engine, so that the upstream catalyst 22 activated earlier. When the upstream catalyst 22 is activated, the reaction NO + 1/2 · O ₂ → NO ₂ in an oxidizing atmosphere by the catalytic reaction of the upstream catalyst 22 promoted (a three-way catalyst or an oxidation catalyst) while from the engine 11 discharged NO through the upstream side catalyst 22 flows. Because most of the engine 11 When NOx discharged in the form of NO is present, the NOx contained in the exhaust gas becomes the upstream side catalyst 22 For the most part, it oxidizes to the form of NO ₂ and flows into the downstream side NOx catalyst 23 ,

In dem NOx-Katalysator 23 ist eine Aktivierungsenergie, die für die Reaktion NO₂ + 1/2·O₂ → NO₃ ^– relativ gering, so dass auch dann, wenn die Temperatur des NOx-Katalysators 23 niedrig ist, eine Reaktion des Oxidierens von NO₂ in NO₃ ^– innerhalb des NOx-Katalysators 23 induziert werden kann. Somit ist es auch bei dem Vorfall, dass die Temperatur des NOx-Katalysators 23 niedrig ist und die Reaktion von NO + 1/2·O₂ → NO₂ nicht innerhalb des NOx-Katalysators 23 induziert werden kann, gestattet, dass diese Reaktion innerhalb des stromaufwärtsseitigen Katalysators 22 auftritt, wodurch NOx in der Form von NO₃ ^– in dem NOx-Katalysator 23 adsorbiert werden kann. Daher kann auch dann, wenn eine magere Regelung gestartet wird, bevor die Temperatur des NOx-Katalysators 23 auf seine Aktivierungstemperatur ansteigt, NOx an dem NOx-Katalysator 23 adsorbiert werden, und somit kann sowohl die Ausdehnung des Bereichs der mageren Regelung (Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs) als auch der Verbesserung der NOx-Reinigungsrate im Einklang miteinander gehalten werden.In the NOx catalyst 23 is an activation energy for the reaction NO ₂ + 1/2 · O ₂ → NO ₃ ^- relatively low, so that even if the temperature of the NOx catalyst 23 is low, a reaction of oxidizing NO ₂ in NO ₃ ^- within the NOx catalyst 23 can be induced. Thus, it is also in the event that the temperature of the NOx catalyst 23 is low and the reaction of NO + 1/2 · O ₂ → NO _{2 is} not within the NOx catalyst 23 can be induced, allowing this reaction within the upstream catalyst 22 occurs, whereby NOx in the form of NO ₃ ^- in the NOx catalyst 23 can be adsorbed. Therefore, even if a lean control is started before the temperature of the NOx catalyst 23 increases to its activation temperature, NOx on the NOx catalyst 23 adsorbed, and thus both the expansion of the lean control range (improvement of fuel consumption) and the improvement of the NOx purification rate can be kept in harmony with each other.

Wenn darauf die Temperatur des NOx-Katalysators 23 auf eine vorbestimmte Aktivierungsermittelungstemperatur angestiegen ist, wird ermittelt, dass der NOx-Katalysator 23 aktiv geworden ist, und das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird auf fett gesetzt (zum Beispiel auf ein Zielluftüberschussverhältnis λ = 0,9). Als Ergebnis wird, bis ermittelt wird, dass die an dem NOx-Katalysator 23 adsorbierte NOx-Menge, QNOx, gleich 0 ist (oder nicht größer als ein vorbestimmter Wert), das Ziel-Luft-Kraftstoff-Verhältnis fett gehalten, um das an dem NOx-Katalysator 23 adsorbierte NOx abzureinigen. Auf diesem Weg wird an dem NOx-Katalysator 23 adsorbiertes NOx abgereinigt, und wenn die an dem NOx-Katalysator 23 adsorbierte NOx-Menge gleich 0 wird, wird eine Verschiebung zu der normalen Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung durchgeführt.If so, the temperature of the NOx catalyst 23 has risen to a predetermined Aktivierungsermittelungsstemperatur, it is determined that the NOx catalyst 23 has become active, and the target air-fuel ratio is set to rich (for example, to a target air excess ratio λ = 0.9). As a result, until it is determined that the NOx catalyst 23 adsorbed amount of NOx, QNOx, is equal to 0 (or not greater than a predetermined value), the target air-fuel ratio kept rich to that on the NOx catalyst 23 to purify adsorbed NOx. In this way is on the NOx catalyst 23 adsorbed NOx purified, and if the at the NOx catalyst 23 adsorbed amount of NOx becomes 0, a shift to the normal air-fuel ratio control is performed.

Bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel, wie es in 2 gezeigt ist, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis unmittelbar auf einen mageren Wert geregelt, wenn in Schritt 100 geregelt wird, dass der stromaufwärtsseitige Katalysator aktiviert wurde und wenn der NOx-Katalysator in Schritt 103 nicht aktiviert wurde.In the above embodiment, as in 2 is shown, the air-fuel ratio is controlled immediately to a lean value when in step 100 is controlled that the upstream side catalyst has been activated and when the NOx catalyst in step 103 was not activated.

Zu diesem Zeitpunkt ist es jedoch unsicher, ob der NOx-Katalysator bis zu einem derartigen Ausmaß aktiv ist, dass die Oxidationsreaktion von NO₂ + 1/2·O₂ → NO₃ gestattet ist, wobei eine Abwandlung durchgeführt werden kann, so dass ein Schritt vorgesehen ist, um zu ermitteln, ob der NOx-Katalysator zu dem Ausmaß aktiv ist, dass diese Oxidationsreaktion gestattet wird (ob er halbaktiviert ist oder nicht), nachdem eine negative Antwort in Schritt 103 gegeben wird. Wenn sich der NOx-Katalysator in einem halbaktivierten Zustand befindet, schreitet der Ablauf zu Schritt 104 und nachfolgenden Schritten gemäß dem Ablaufdiagramm von 2 vor, während der Ablauf zu Schritt 101 vorschreitet, wenn der NOx-Katalysator sich nicht in einem halbaktivierten Zustand befindet. Des weiteren kann ein Temperatursensor an dem NOx-Katalysator vorgesehen sein, und ob der NOx-Katalysator den halbaktivierten Zustand erreicht hat oder nicht, kann auf der Grundlage einer Ausgabe ermittelt werden, die von dem Temperatursensor vorgesehen wird, oder kann lediglich auf der Grundlage der Zeit ermittelt werden, die nach dem Starten des Motors vergangen ist.At this time, however, it is uncertain whether the NOx catalyst is active to such an extent that the oxidation reaction of NO ₂ + 1/2 · O ₂ → NO _{3 is} allowed, and a modification may be made such that a Step is provided to determine whether the NOx catalyst is active to the extent that this oxidation reaction is allowed (whether or not it is half-activated) after a negative answer in step 103 is given. When the NOx catalyst is in a half-activated state, the process proceeds to step 104 and subsequent steps according to the flowchart of 2 before, during the process to step 101 proceeds when the NOx catalyst is not in a semi-activated state. Further, a temperature sensor may be provided on the NOx catalyst, and whether or not the NOx catalyst has reached the half-activated state may be determined on the basis of an output provided by the temperature sensor, or may be merely based on Time to be determined, which has passed after the engine is started.

Dadurch wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht zu einer mageren Seite geregelt, bis sicher ist, dass NOx an dem NOx-Katalysator adsorbiert ist, so dass die Verschlechterung der Emission während des Aufwärmens des Motors unterdrückt wird.Thereby, the air-fuel ratio is not controlled to a lean side until it is sure that NOx is adsorbed on the NOx catalyst, so that the deterioration of the emission during the warm-up of the engine is suppressed.

Wenn des weiteren in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der NOx-Katalysator von einem inaktiven Zustand aktiv wurde, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis einmal zu einer fetten Seite für die Verringerung des adsorbierten NOx geregelt, aber es ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die adsorbierte NOx-Menge wie bei der normalen Regelung berechnet werden, und nach der Aktivierung des NOx-Katalysators und nachdem die adsorbierte NOx-Menge einen vorbestimmten Wert erreicht hat, kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einer fetten Seite geregelt werden.Further, in the above-described embodiment, when the NOx catalyst became active from an inactive state, the air-fuel ratio is once regulated to a rich side for the adsorbed NOx reduction, but it is not limited thereto. For example, the adsorbed NOx amount may be calculated as in the normal control, and after the activation of the NOx catalyst and after the adsorbed NOx amount has reached a predetermined value, the air-fuel ratio may be controlled to a rich side ,

Wenn des weiteren die adsorbierte NOx-Menge einen vorbestimmten Wert vor der Aktivierung des NOx-Katalysators erreicht hat, kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einem stöchiometrischen Verhältnis oder um dieses herum geregelt werden. Dadurch ist es möglich, zu verhindern, dass NOx von dem NOx-Katalysator ausgestoßen wird, wenn die adsorbierte NOx-Menge den vorbestimmten Wert vor der Aktivierung des NOx-Katalysators erreicht hat.Further, when the amount of adsorbed NOx has reached a predetermined value before the activation of the NOx catalyst, the air-fuel ratio may be regulated to or around a stoichiometric ratio. Thereby, it is possible to prevent NOx from being discharged from the NOx catalyst when the adsorbed NOx amount has reached the predetermined value before the activation of the NOx catalyst.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehend genannte Ausführungsbeispiel beschränkt. Drei oder mehr Katalysatoren können in dem Abgasrohr 21 eingebaut werden, solange zumindest ein Katalysator ein NOx-Katalysator und ein Katalysator, der an einer stromaufwärtigen Seite davon eingebaut ist, ein Dreiwegekatalysator oder ein Oxidationskatalysator ist.The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment. Three or more catalysts may be in the exhaust pipe 21 as long as at least one catalyst is a NOx catalyst and a catalyst installed on an upstream side thereof, a three-way catalyst or an oxidation catalyst.

Des weiteren ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf einen Magergemischmotor anwendbar, sondern auch auf einen anderen Motor, bei dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu einer mageren Seite geregelt wird, wie zum Beispiel einen Direkteinspritzmotor.Further, the present invention is applicable not only to a lean burn engine but also to another engine in which the air-fuel ratio is controlled to a lean side, such as a direct-injection engine.

Somit ist an einem Abgasrohr 21 der Dreiwegekatalysator oder der Oxidationskatalysator als stromaufwärtsseitiger Katalysator 22 und der NOx-Katalysator 23 als stromabwärtsseitiger Katalysator angeordnet. Wenn der stromaufwärtsseitige Katalysator 22 aktiviert wird, oxidiert der stromaufwärtsseitige Katalysator 22 NO, das von dem Motor 11 ausgestoßen wird, in NO₂. Da der größte Teil des von dem Motor 11 ausgestoßenen NOx in der Form von NO vorliegt, wird der größte Teil des NOx, das den stromauswärtsseitigen Katalysator 22 durchlaufen hat, in der Form von NO₂ oxidiert und strömt in den stromabwärtsseitigen NOx-Katalysator 23. Die Aktivierungsenergie, die für die Reaktion NO₂ + 1/2 × O₂ → NO₃ ^– nötig ist, ist relativ gering, so dass auch dann, wenn die Temperatur des NOx-Katalysators 23 niedrig ist, NOx in der Form von NO₃ ^– innerhalb des NOx-Katalysators 23 durch Induzieren der Oxidationsreaktion von NO2 in NO₃ ^– innerhalb des NOx-Katalysators 23 adsorbiert werden kann. Als Ergebnis kann die magere Regelung gestartet werden, bevor die Temperatur des NOx-Katalysators (23) zu seiner Aktivierungstemperatur ansteigt, und NOx kann adsorbiert werden.Thus, on an exhaust pipe 21 the three-way catalyst or the oxidation catalyst as an upstream catalyst 22 and the NOx catalyst 23 arranged as a downstream catalyst. When the upstream catalyst 22 is activated, the upstream catalyst oxidizes 22 NO, that from the engine 11 is ejected, in NO ₂ . Because most of the engine 11 Exhausted NO.sub.x in the form of NO becomes the major part of NOx, which is the downstream side catalyst 22 is oxidized in the form of NO ₂ and flows into the downstream side NOx catalyst 23 , The activation energy required for the reaction NO ₂ + 1/2 × O ₂ → NO ₃ ^- is relatively low, so that even if the temperature of the NOx catalyst 23 is low, NOx in the form of NO ₃ ^- within the NOx catalyst 23 by inducing the oxidation reaction of NO ₂ in NO ₃ ^- within the NOx catalyst 23 can be adsorbed. As a result, the lean control can be started before the temperature of the NOx catalyst ( 23 ) increases to its activation temperature and NOx can be adsorbed.

Claims

Emission control system on an internal combustion engine ( 11 ) comprising: a first catalyst ( 22 ) located at an exhaust passage ( 21 ) of the internal combustion engine ( 11 ) for accelerating an oxidation reaction of converting at least nitrogen oxide into nitrogen dioxide; a second catalyst ( 23 ) downstream of the first catalyst ( 22 ) is arranged for adsorbing and reducing NOx; and an exhaust gas purification control means ( 29 ) having an air-fuel ratio of one to the engine ( 11 ) controlled air-fuel mixture such that the air-fuel ratio of a stoichiometric or an in-range ratio to a lean side changes after the first catalyst ( 22 ) and before the second catalyst ( 23 ) becomes active to adsorb NOx.

Exhaust gas purification system according to claim 1, characterized in that the exhaust gas purification control means ( 29 ) regulates the air-fuel ratio to the lean side after the first catalyst ( 22 ) and after the second catalyst ( 23 ) became active to the extent that the oxidation reaction of NO ₂ + 1/2 · O ₂ → NO _{3 is} allowed.

Exhaust gas purification system according to one of claims 1 to 2, characterized in that the exhaust gas purification control means ( 29 ) the air-fuel ratio to a stoichiometric ratio or to a rich side if it is determined that the second catalyst ( 23 ) became active.

Exhaust gas purification system according to claim 3, characterized in that the exhaust gas purification control means ( 29 ) the air-fuel ratio again to the lean side after activation of the second catalyst ( 23 ) and regulates the air-fuel ratio to the stoichiometric ratio or the rich side.

Exhaust gas purification system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the exhaust gas purification control means ( 29 ) performs a Katalysatorvorwärmregelung in which an increase in exhaust gas temperature after starting the engine ( 11 ) for accelerating a warm-up of the first catalyst ( 22 ) is included.

Exhaust gas purification system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the exhaust gas purification control means ( 29 ) regulates the air-fuel ratio to a stoichiometric ratio or its environment until it is determined that the first catalyst ( 22 ) after starting the internal combustion engine ( 11 ) has been activated.