JP2000034946A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device for internal combustion engine

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JP2000034946A
JP2000034946A JP10203574A JP20357498A JP2000034946A JP 2000034946 A JP2000034946 A JP 2000034946A JP 10203574 A JP10203574 A JP 10203574A JP 20357498 A JP20357498 A JP 20357498A JP 2000034946 A JP2000034946 A JP 2000034946A
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catalyst
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rich
deterioration
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately detect the deterioration of a lean NOx catalyst by providing an estimation means which estimates the NOx storing capacity of the lean NOx catalyst based on the size of the output value of an oxygen concentration sensor in rich combustion and a deterioration detecting means which detects the deterioration of the catalyst based on the NOx storing capacity of the estimated lean NOx catalyst. SOLUTION: NOx catalyst 14 is arranged in an engine exhaust pipe 12, an A/F sensor 26 is arranged in its upstream, and an O2 sensor 27 is arranged in the downstream. A CPU 31 in an ECU 30 implements lean combustion in an air fuel ratio lean region, NOx in the exhaust gas exhausted in the lean combustion is stored by NOx catalyst 14, the air fuel ratio is temporarily controlled to become rich, and the stored NOx is emitted from the NOx catalyst 14. The CPU 31 finds the peak value of the output of the O2 sensor 27 in the rich combustion, and estimates the NOx storage capacity of the NOx catalyst 14 based on the peak value. The deterioration of the catalyst 14 is thus detected based on the estimated NOx storage capacity.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、空燃比リーン領域
でのリーン燃焼を行わせる内燃機関の空燃比制御システ
ムに適用され、リーン燃焼時に発生する排ガス中の窒素
酸化物(NOx)を浄化するためのNOx吸蔵還元型触
媒を有する内燃機関の排ガス浄化装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is applied to an air-fuel ratio control system for an internal combustion engine that performs lean combustion in an air-fuel ratio lean region, and purifies nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas generated during lean combustion. For purifying exhaust gas of an internal combustion engine having a NOx storage reduction type catalyst for the purpose.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年における内燃機関の空燃比制御装置
では、燃費改善を図るべく理論空燃比よりもリーン側で
燃料を燃焼させる、いわゆるリーンバーン制御を実施す
る技術が多用化されつつある。こうしたリーン燃焼を行
わせる場合、内燃機関から排出される排ガスにはNOx
が多く含まれ、このNOxを浄化するためのリーンNO
x触媒が必要となる。このリーンNOx触媒はNOx吸
蔵還元型触媒として知られ、排ガスの空燃比がリーンで
ある時にNOxを吸蔵すると共に、排ガスの酸素濃度が
低下された時に、すなわちリッチ化された時に前記吸蔵
したNOxを還元し放出する。
2. Description of the Related Art In recent years, in an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, a technique of performing so-called lean burn control, in which fuel is burned on a lean side from a stoichiometric air-fuel ratio, in order to improve fuel efficiency, is being used frequently. When performing such lean combustion, NOx is contained in exhaust gas discharged from the internal combustion engine.
NO for purifying this NOx
x catalyst is required. This lean NOx catalyst is known as a NOx storage reduction catalyst, and stores NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, and stores the NOx when the oxygen concentration of the exhaust gas is reduced, that is, when the exhaust gas is enriched. Reduce and release.

【0003】特許第2692380号公報の「内燃機関
の排気浄化装置」では、リーンNOx触媒(NOx吸収
剤)の下流側の排気通路内に空燃比センサを配置し、空
燃比のリッチ化に伴う同NOx触媒のNOx放出作用が
開始された後、空燃比センサにより検出された空燃比が
リーンからリッチに切り換わった時にNOx触媒のNO
x放出作用が完了したと判断する。この場合、NOx触
媒が吸蔵しうるNOx量が低下することは当該NOx触
媒が劣化したことを意味することから、NOx放出に要
する反応時間に基づいてNOx吸蔵量の低下、すなわち
NOx触媒の劣化が検出できるようになっていた。
[0003] In the "exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine" disclosed in Japanese Patent No. 2,692,380, an air-fuel ratio sensor is arranged in an exhaust passage downstream of a lean NOx catalyst (NOx absorbent). After the NOx releasing action of the NOx catalyst is started, when the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor switches from lean to rich, the NOx
It is determined that the x release action has been completed. In this case, the decrease in the amount of NOx that can be stored by the NOx catalyst means that the NOx catalyst has deteriorated. Therefore, the decrease in the NOx storage amount, that is, the deterioration of the NOx catalyst is determined based on the reaction time required for NOx release. Could be detected.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、NOx触媒
の下流側に設置した空燃比センサ(O2 センサ)は、理
論空燃比(λ=1)を境に出力が急変するため、ガス組
成が僅かに変化してもその変化に追従してセンサ出力が
変化する。
The output of the air-fuel ratio sensor (O2 sensor) installed downstream of the NOx catalyst changes abruptly at the stoichiometric air-fuel ratio (λ = 1). Even if it changes, the sensor output changes following the change.

【0005】例えば担体上に白金Pt及びバリウムBa
を担持させた場合に、NOx触媒の上流側の空燃比をリ
ーンからリッチに切り換えると、理論的には、 Ba(NO3 )2 +HC,CO→Ba+N2 +H2 O+
CO2 となる。それ故に、NOx触媒での吸蔵NOxとリッチ
成分(HC,CO)との反応が完了するまでは触媒下流
側の空燃比が理論空燃比で滞留し、反応終了後に、触媒
下流側の空燃比がリッチ側に移行すると考えられる。し
かしながら、実際には空燃比をリッチ化することによ
り、吸蔵NOxが消滅する前に微量のリッチ成分が触媒
下流側に流出し、そのリッチ成分によりセンサ出力がリ
ッチ側に変化する。
[0005] For example, platinum Pt and barium Ba on a carrier
When the air-fuel ratio on the upstream side of the NOx catalyst is switched from lean to rich, theoretically, Ba (NO3) 2 + HC, CO → Ba + N2 + H2 O +
It becomes CO2. Therefore, the air-fuel ratio on the downstream side of the catalyst stays at the stoichiometric air-fuel ratio until the reaction between the stored NOx and the rich components (HC, CO) in the NOx catalyst is completed. It is thought to shift to the rich side. However, actually, by enriching the air-fuel ratio, a small amount of rich component flows downstream of the catalyst before the stored NOx disappears, and the sensor output changes to the rich side due to the rich component.

【0006】従って、吸蔵NOxが消滅する時間とセン
サ出力の挙動とが対応しない場合が生じ、上記従来公報
ではNOx触媒の劣化を正確に検出することはできな
い。また、NOx触媒に供給した排ガスが実際にどれだ
けリッチになるか、或いはリッチ度合がどの程度になる
かによってセンサの反応時間が変化するため、上記従来
公報では、NOx吸蔵量の低下を正確に検出することは
困難であった。
Therefore, the time when the stored NOx disappears and the behavior of the sensor output may not correspond to each other, and the above-mentioned conventional publication cannot accurately detect the deterioration of the NOx catalyst. In addition, since the reaction time of the sensor changes depending on how rich the exhaust gas supplied to the NOx catalyst actually becomes, or how much the degree of the richness becomes, the conventional publication described above accurately describes the decrease in the NOx storage amount. It was difficult to detect.

【0007】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、その目的とするところは、リーンNOx触
媒の劣化を正確に検出することができる内燃機関の排ガ
ス浄化装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine capable of accurately detecting deterioration of a lean NOx catalyst. It is.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明における排ガス浄
化装置はその前提として、機関排気系に設けられたリー
ンNOx触媒を備え、空燃比リーン領域でのリーン燃焼
を行わせると共に、リーン燃焼時に排出される排ガス中
のNOxをリーンNOx触媒で吸蔵し、さらに空燃比を
一時的にリッチに制御して前記吸蔵したNOxをリーン
NOx触媒から放出する。
The exhaust gas purifying apparatus according to the present invention is based on the premise that it has a lean NOx catalyst provided in an engine exhaust system, performs lean combustion in an air-fuel ratio lean region, and emits during lean combustion. NOx in the exhaust gas to be absorbed is stored by a lean NOx catalyst, and the air-fuel ratio is temporarily controlled to be rich to release the stored NOx from the lean NOx catalyst.

【0009】そして、請求項1に記載の発明では、前記
リーンNOx触媒の下流側に配設され、排ガス中の酸素
濃度を検出する酸素濃度センサと、リッチ燃焼時におけ
る前記酸素濃度センサの出力値の大きさに基づいて前記
リーンNOx触媒のNOx吸蔵能力を推定する推定手段
と、前記推定したリーンNOx触媒のNOx吸蔵能力に
基づいて当該触媒の劣化を検出する劣化検出手段とを備
える。
According to the first aspect of the present invention, an oxygen concentration sensor disposed downstream of the lean NOx catalyst for detecting an oxygen concentration in exhaust gas, and an output value of the oxygen concentration sensor during rich combustion Estimating means for estimating the NOx storage capacity of the lean NOx catalyst based on the size of the lean NOx catalyst, and deterioration detecting means for detecting deterioration of the lean NOx catalyst based on the estimated NOx storage capacity of the lean NOx catalyst.

【0010】上記構成によれば、触媒下流側のセンサ出
力値の大きさに基づいてNOx吸蔵能力を推定するた
め、NOx触媒に供給した排ガスが実際にどれだけリッ
チになるか、或いはリッチ度合がどの程度になるかとい
ったことを反映させつつ、正確にNOx吸蔵能力が判定
できる。この場合、センサ出力値の大きさは、同出力値
のピーク値、出力変化の時間積分値(面積)、出力変化
の軌跡などから知ることができ、空燃比のリッチ化に伴
い吸蔵NOxが消滅する前に微量のリッチ成分が触媒下
流側に流出してセンサ出力値がリッチ側に変化したとし
ても、その時々の触媒劣化の状態に応じた適切なセンサ
出力情報が得られる。その結果、リーンNOx触媒の劣
化を正確に検出することができる。
According to the above configuration, since the NOx storage capacity is estimated based on the magnitude of the sensor output value on the downstream side of the catalyst, how rich the exhaust gas supplied to the NOx catalyst actually becomes, or how rich the exhaust gas is, becomes The NOx occlusion ability can be accurately determined while reflecting the degree of the NOx occlusion. In this case, the magnitude of the sensor output value can be known from the peak value of the output value, the time integrated value (area) of the output change, the locus of the output change, and the like, and the stored NOx disappears with the enrichment of the air-fuel ratio. Even if a small amount of the rich component flows downstream of the catalyst before the process, the sensor output value changes to the rich side, and appropriate sensor output information corresponding to the state of catalyst deterioration at that time can be obtained. As a result, the deterioration of the lean NOx catalyst can be accurately detected.

【0011】本発明によれば、燃料や潤滑油中のイオウ
がNOx触媒に付着する、いわゆるイオウ被毒等による
NOx吸蔵能力の低下や、その他に熱劣化に起因するN
Ox吸蔵能力の低下が検出できる。因みに、熱劣化と
は、例えばNOx触媒が高熱に晒されて白金が凝集する
際に反応面積が減り、未浄化のまま排出される排ガス量
が増える状態を言う。
According to the present invention, sulfur in the fuel or lubricating oil adheres to the NOx catalyst, so that the NOx storage capacity is reduced due to so-called sulfur poisoning or the like.
A decrease in Ox storage capacity can be detected. Incidentally, the thermal degradation refers to a state in which, for example, when the NOx catalyst is exposed to high heat and platinum agglomerates, the reaction area decreases, and the amount of exhaust gas discharged without purification increases.

【0012】上記請求項1の発明では、請求項2に記載
したように、前記酸素濃度センサの出力値が大きいほ
ど、リーンNOx触媒の劣化度合が大きい旨を検出する
とよい。
In the first aspect of the present invention, it is preferable to detect that the greater the output value of the oxygen concentration sensor, the greater the degree of deterioration of the lean NOx catalyst.

【0013】請求項3に記載の発明では、リッチ燃焼時
におけるリッチガス量を予測し、そのリッチガス量が所
定値以下となる場合にのみ、前記推定手段によりNOx
吸蔵能力を推定する。つまり、リッチガス量がある所定
値を超えると、リーンNOx触媒の劣化の有無に拘わら
ず、酸素濃度センサの出力が一様に大きくなると考えら
れる。例えば酸素濃度センサとして起電力出力式のO2
センサを使用する場合、リッチガスが多いとセンサ出力
値は触媒劣化の有無に関係なくリッチ側に最大値に達す
る。従って、リッチガス量が所定値を超える場合には劣
化検出の信頼性が低く、リッチガス量が所定値以下の場
合にのみ劣化検出を実施することで、その信頼性を高め
ることができる。
According to the third aspect of the present invention, the rich gas amount at the time of rich combustion is predicted, and only when the rich gas amount becomes equal to or less than a predetermined value, NOx is estimated by the estimating means.
Estimate the storage capacity. That is, when the rich gas amount exceeds a predetermined value, the output of the oxygen concentration sensor is considered to increase uniformly regardless of whether the lean NOx catalyst has deteriorated. For example, an electromotive force output type O2
When a sensor is used, if the amount of rich gas is large, the sensor output value reaches the maximum value on the rich side regardless of the presence or absence of catalyst deterioration. Therefore, when the rich gas amount exceeds the predetermined value, the reliability of the deterioration detection is low, and when the rich gas amount is equal to or less than the predetermined value, the deterioration detection is performed, whereby the reliability can be improved.

【0014】請求項4に記載の発明では、前記推定手段
によりNOx吸蔵能力を推定する際、リッチ燃焼時にお
けるリッチガス量を所定値以下に制限する。上記構成に
よれば、触媒劣化無しの場合と劣化有りの場合とで酸素
濃度センサの出力に明確な差ができ、結果として信頼性
の高い触媒劣化検出が実現できる。
According to the present invention, when estimating the NOx storage capacity by the estimating means, the amount of rich gas during rich combustion is limited to a predetermined value or less. According to the above configuration, there is a clear difference in the output of the oxygen concentration sensor between when there is no catalyst deterioration and when there is deterioration, and as a result, highly reliable detection of catalyst deterioration can be realized.

【0015】一方、請求項5に記載の発明では、リーン
燃焼時にリーンNOx触媒に流入するNOx流入量と、
リッチ燃焼時に同リーンNOx触媒にてNOx浄化に要
したリッチガス量との比率から当該触媒によるNOx浄
化率を算出するNOx浄化率算出手段と、前記算出した
NOx浄化率に基づいてリーンNOx触媒の劣化を検出
する劣化検出手段とを備える。
[0015] On the other hand, in the invention according to claim 5, the NOx inflow amount flowing into the lean NOx catalyst at the time of lean combustion,
NOx purification rate calculating means for calculating the NOx purification rate by the lean NOx catalyst from the ratio of the amount of rich gas required for NOx purification by the lean NOx catalyst during rich combustion, and deterioration of the lean NOx catalyst based on the calculated NOx purification rate. And a deterioration detecting means for detecting

【0016】つまり、リーンNOx触媒が劣化してNO
x吸蔵能力が低下すると、当該触媒においてNOx浄化
に要したリッチガス量が減少する。そのため、NOx浄
化に要したリッチガス量を一要素としてNOx浄化率を
求め、そのNOx浄化率から触媒劣化を検出すること
で、上記請求項1の発明と同様に、リーンNOx触媒の
劣化を正確に検出することができる。
That is, the lean NOx catalyst is degraded and NO
When the x storage capacity decreases, the amount of rich gas required for NOx purification in the catalyst decreases. Therefore, by determining the NOx purification rate using the amount of rich gas required for NOx purification as one element and detecting catalyst deterioration from the NOx purification rate, the deterioration of the lean NOx catalyst can be accurately determined as in the first aspect of the present invention. Can be detected.

【0017】上記請求項5に記載の発明では、請求項6
に記載したように、前記リーンNOx触媒においてNO
x浄化に要したリッチガス量が減少してNOx浄化率が
低下するほど、リーンNOx触媒の劣化度合が大きい旨
を検出するとよい。
According to the fifth aspect of the present invention, in the sixth aspect,
As described in the above, NO in the lean NOx catalyst
It is preferable to detect that the degree of deterioration of the lean NOx catalyst increases as the amount of rich gas required for x purification decreases and the NOx purification rate decreases.

【0018】請求項7に記載の発明では、上流側センサ
の検出結果を基に、リーン燃焼時にリーンNOx触媒に
流入するNOx流入量Aを算出すると共に、上流側セン
サの検出結果を基に、リッチ燃焼時にリーンNOx触媒
に流入するリッチガス流入量Bを算出する。また、下流
側センサの検出結果を基に、リッチ燃焼時にリーンNO
x触媒から排出される余剰ガス量Cを算出する。そし
て、前記NOx浄化率算出手段は、前記算出したリーン
燃焼時のNOx流入量Aと、リッチ燃焼時のリッチガス
流入量B,余剰ガス量Cとに基づいて、 (B−C)/A の演算結果からNOx浄化率を算出する。
According to the present invention, the NOx inflow amount A flowing into the lean NOx catalyst during lean combustion is calculated based on the detection result of the upstream sensor, and based on the detection result of the upstream sensor. The rich gas inflow amount B flowing into the lean NOx catalyst during rich combustion is calculated. Also, based on the detection result of the downstream sensor, the lean NO
x Excess gas amount C discharged from the catalyst is calculated. The NOx purification rate calculating means calculates (BC) / A based on the calculated NOx inflow amount A during lean combustion, the rich gas inflow amount B during rich combustion, and the surplus gas amount C. The NOx purification rate is calculated from the result.

【0019】この場合、リーンNOx触媒の劣化が進行
すると、リッチ燃焼時においてリッチガス流入量Bに対
して当該触媒から排出される余剰ガス量Cが大きくな
り、結果としてNOx浄化率が小さくなる。そして、N
Ox浄化率の低下により、触媒劣化の旨が検出される。
In this case, when the deterioration of the lean NOx catalyst proceeds, the surplus gas amount C discharged from the catalyst becomes larger than the rich gas inflow amount B during the rich combustion, and as a result, the NOx purification rate decreases. And N
When the Ox purification rate decreases, it is detected that the catalyst has deteriorated.

【0020】また上記請求項5,7の発明では、劣化判
定パラメータとしてのNOx浄化率の算出に際し、リー
ンNOx触媒に流入する「NOx流入量(A)」と、同
リーンNOx触媒において「NOx浄化に要したリッチ
ガス量(リッチガス流入量B−余剰ガス量C)」とが求
められるが、「NOx流入量(A)」にはリーン度合や
リーン時間といったリーン燃焼に関する情報が含まれ、
「リッチガス量(B−C)」にはリッチ度合やリッチ時
間といったリッチ燃焼に関する情報が含まれる。従っ
て、触媒劣化の反映として「NOx浄化に要したリッチ
ガス量」が変化すると考える場合に、当該リッチガス量
に対してはリーン燃焼時やリッチ燃焼時の各種条件に応
じた補正が適宜加えられることとなる。よって、燃焼条
件の変更にも関係なく、常に正確に触媒劣化が検出でき
る。またこの場合、燃焼条件によって劣化検出の実施が
制約を受けるといった不都合が回避される。
According to the fifth and seventh aspects of the present invention, when calculating the NOx purification rate as a deterioration determination parameter, the "NOx inflow amount (A)" flowing into the lean NOx catalyst and the "NOx purification amount" in the lean NOx catalyst are calculated. The amount of rich gas (rich gas inflow amount B-excess gas amount C) required for the combustion is obtained, but the "NOx inflow amount (A)" includes information on lean combustion such as lean degree and lean time.
The "rich gas amount (B-C)" includes information related to rich combustion such as a rich degree and a rich time. Therefore, when it is considered that the “rich gas amount required for NOx purification” changes as a reflection of catalyst deterioration, the rich gas amount is appropriately corrected according to various conditions during lean combustion or rich combustion. Become. Therefore, catalyst deterioration can always be detected accurately regardless of changes in combustion conditions. Further, in this case, the disadvantage that the execution of the deterioration detection is restricted by the combustion condition is avoided.

【0021】例えば、仮にリーン燃焼が延長されるとN
Ox流入量Aが増えるが、それと同時に多量のNOxが
NOx触媒に吸蔵され、自ずとNOx浄化に要したリッ
チガス量(B−C)が増える。そのため、触媒劣化度合
が不変であるにも拘わらず燃焼条件の変更に伴いNOx
浄化率が変更されて触媒劣化が誤検出される、といった
不都合は生じない。また、リッチ燃焼が延長されるとリ
ッチ燃焼時のリッチガス流入量Bが増えるが、それと同
時に、同じくリッチ燃焼時の余剰ガス量Cが増える。そ
のため、やはり燃焼状態の変更に伴いNOx浄化率が変
更されて触媒劣化が誤検出される、といった不都合は生
じない。
For example, if the lean combustion is extended, N
Although the Ox inflow amount A increases, a large amount of NOx is stored in the NOx catalyst at the same time, and the rich gas amount (BC) required for NOx purification naturally increases. Therefore, although the degree of catalyst deterioration remains unchanged, NOx
There is no inconvenience that the purification rate is changed and catalyst deterioration is erroneously detected. When the rich combustion is extended, the rich gas inflow amount B during the rich combustion increases, but at the same time, the surplus gas amount C during the rich combustion also increases. Therefore, there is no inconvenience that the NOx purification rate is changed due to the change of the combustion state and catalyst deterioration is erroneously detected.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)以下、この
発明を具体化した第1の実施の形態を図面に従って説明
する。本実施の形態における空燃比制御システムでは、
内燃機関に供給する混合気の目標空燃比を理論空燃比よ
りもリーン側に設定し、その目標空燃比に基づいてリー
ン燃焼を行わせる、いわゆるリーンバーン制御を実施す
る。同システムの主たる構成として、内燃機関の排気系
通路の途中にはNOx吸蔵還元型触媒(以下、NOx触
媒という)が設けられ、NOx触媒の上流側には限界電
流式の空燃比センサ(A/Fセンサ)が、下流側には酸
素センサ(O2 センサ)がそれぞれ配設される。そし
て、マイクロコンピュータを主体とする電子制御装置
(以下、ECUという)は、A/Fセンサ並びにO2 セ
ンサによる検出結果を取り込み、その検出結果に基づい
て空燃比をフィードバック制御する。以下に、図面を用
いてその詳細な構成を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the air-fuel ratio control system according to the present embodiment,
The target air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine is set to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and so-called lean burn control for performing lean combustion based on the target air-fuel ratio is performed. As a main configuration of the system, a NOx storage reduction catalyst (hereinafter, referred to as a NOx catalyst) is provided in the middle of an exhaust system passage of the internal combustion engine, and a limiting current type air-fuel ratio sensor (A / A) is provided upstream of the NOx catalyst. F sensor) and an oxygen sensor (O2 sensor) on the downstream side. An electronic control unit (hereinafter, referred to as an ECU) mainly including a microcomputer takes in the detection results of the A / F sensor and the O2 sensor, and performs feedback control of the air-fuel ratio based on the detection results. Hereinafter, the detailed configuration will be described with reference to the drawings.

【0023】図1は、本実施の形態における空燃比制御
システムの概略構成図である。図1に示されるように、
内燃機関は4気筒4サイクルの火花点火式エンジン(以
下、エンジン1という)として構成されている。その吸
入空気は上流よりエアクリーナ2、吸気管3、スロット
ル弁4、サージタンク5及びインテークマニホールド6
を通過して、インテークマニホールド6内で各気筒毎の
燃料噴射弁7から噴射された燃料と混合される。そし
て、所定空燃比の混合気として各気筒に供給される。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an air-fuel ratio control system according to the present embodiment. As shown in FIG.
The internal combustion engine is configured as a four-cylinder, four-cycle spark ignition engine (hereinafter, referred to as engine 1). The intake air is supplied from upstream to an air cleaner 2, an intake pipe 3, a throttle valve 4, a surge tank 5, and an intake manifold 6.
And is mixed with fuel injected from the fuel injection valve 7 for each cylinder in the intake manifold 6. Then, the mixture is supplied to each cylinder as a mixture having a predetermined air-fuel ratio.

【0024】エンジン1の各気筒に設けられた点火プラ
グ8には、点火回路9から供給される高電圧がディスト
リビュータ10を介して分配供給され、点火プラグ8は
前記各気筒の混合気を所定タイミングで点火する。燃焼
後に各気筒から排出される排ガスは、エキゾーストマニ
ホールド11及び排気管12を経て、排気管12に設け
られたNOx触媒14を通過した後、大気に排出され
る。このNOx触媒14は、主にリーン空燃比での燃焼
時に排ガス中のNOxを吸蔵する一方、リッチ空燃比で
の燃焼時に前記吸蔵したNOxをリッチ成分(CO,H
Cなど)で還元し放出する。
A high voltage supplied from an ignition circuit 9 is distributed and supplied to a spark plug 8 provided in each cylinder of the engine 1 through a distributor 10, and the ignition plug 8 controls the mixture of each cylinder at a predetermined timing. To ignite. Exhaust gas discharged from each cylinder after combustion passes through an exhaust manifold 11 and an exhaust pipe 12, passes through a NOx catalyst 14 provided in the exhaust pipe 12, and is then discharged to the atmosphere. The NOx catalyst 14 mainly stores NOx in exhaust gas during combustion at a lean air-fuel ratio, and converts the stored NOx into rich components (CO, H) during combustion at a rich air-fuel ratio.
C) and release.

【0025】前記吸気管3には吸気温センサ21及び吸
気圧センサ22が設けられ、吸気温センサ21は吸入空
気の温度(吸気温Tam)を、吸気圧センサ22はスロ
ットル弁4の下流側の吸気管内負圧(吸気圧PM)をそ
れぞれ検出する。前記スロットル弁4には同弁4の開度
(スロットル開度TH)を検出するためのスロットルセ
ンサ23が設けられ、このスロットルセンサ23はスロ
ットル開度THに応じたアナログ信号を出力する。スロ
ットルセンサ23はアイドルスイッチをも内蔵してお
り、スロットル弁4が略全閉である旨の検出信号を出力
する。
The intake pipe 3 is provided with an intake air temperature sensor 21 and an intake air pressure sensor 22. The intake air temperature sensor 21 detects the temperature of the intake air (intake air temperature Tam), and the intake air pressure sensor 22 is located downstream of the throttle valve 4. Each of the intake pipe negative pressures (intake pressure PM) is detected. The throttle valve 4 is provided with a throttle sensor 23 for detecting the opening of the valve 4 (throttle opening TH). The throttle sensor 23 outputs an analog signal corresponding to the throttle opening TH. The throttle sensor 23 also has a built-in idle switch, and outputs a detection signal indicating that the throttle valve 4 is substantially fully closed.

【0026】エンジン1のシリンダブロックには水温セ
ンサ24が設けられ、この水温センサ24はエンジン1
内を循環する冷却水の温度(冷却水温Thw)を検出す
る。前記ディストリビュータ10にはエンジン1の回転
数(エンジン回転数Ne)を検出するための回転数セン
サ25が設けられ、この回転数センサ25はエンジン1
の2回転、すなわち720°CA毎に等間隔で24個の
パルス信号を出力する。
A water temperature sensor 24 is provided on a cylinder block of the engine 1.
The temperature of the cooling water circulating in the inside (cooling water temperature Thw) is detected. The distributor 10 is provided with a rotation speed sensor 25 for detecting the rotation speed of the engine 1 (engine rotation speed Ne).
, Ie, 24 pulse signals are output at equal intervals every 720 ° CA.

【0027】さらに、前記排気管12においてNOx触
媒14の上流側には、限界電流式のA/Fセンサ26が
配設されており、同センサ26はエンジン1から排出さ
れる排ガスの酸素濃度(或いは、未燃ガス中のCO濃
度)に比例して広域で且つリニアな空燃比信号(AF)
を出力する。また、NOx触媒14の下流側にはO2 セ
ンサ27が配設されており、同センサ27は排ガスが空
燃比がリッチかリーンかに応じて異なる起電力信号(V
OX2)を出力する。
Further, an A / F sensor 26 of a limiting current type is disposed upstream of the NOx catalyst 14 in the exhaust pipe 12, and the A / F sensor 26 detects the oxygen concentration of the exhaust gas discharged from the engine 1 ( Alternatively, a wide range and linear air-fuel ratio signal (AF) in proportion to (CO concentration in unburned gas)
Is output. Further, an O2 sensor 27 is disposed downstream of the NOx catalyst 14, and the O2 sensor 27 outputs an electromotive force signal (V) depending on whether the exhaust gas has a rich or lean air-fuel ratio.
OX2) is output.

【0028】ECU30は、CPU31、ROM32、
RAM33、バックアップRAM34等を中心に論理演
算回路として構成され、前記各センサの検出信号を入力
する入力ポート35及び各アクチュエータ等に制御信号
を出力する出力ポート36に対しバス37を介して接続
されている。ECU30は、前記した各種センサの検出
信号(吸気温Tam、吸気圧PM、スロットル開度T
H、冷却水温Thw、エンジン回転数Ne、空燃比信号
等)を入力ポート35を介して入力する。そして、それ
らの各値に基づいて燃料噴射量TAU、点火時期Ig等
の制御信号を算出し、さらにそれら制御信号を出力ポー
ト36を介して燃料噴射弁7及び点火回路9等にそれぞ
れ出力する。
The ECU 30 includes a CPU 31, a ROM 32,
The RAM 33, the backup RAM 34, and the like are configured as a logical operation circuit, and are connected via a bus 37 to an input port 35 for inputting a detection signal of each sensor and an output port 36 for outputting a control signal to each actuator and the like. I have. The ECU 30 detects the detection signals (intake temperature Tam, intake pressure PM, throttle opening T
H, cooling water temperature Thw, engine speed Ne, air-fuel ratio signal, etc.) are input through the input port 35. Then, control signals such as the fuel injection amount TAU and the ignition timing Ig are calculated based on these values, and the control signals are output to the fuel injection valve 7 and the ignition circuit 9 via the output port 36, respectively.

【0029】次に、上記の如く構成される空燃比制御シ
ステムの作用を説明する。図2は、CPU31により実
行される燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートで
あり、本ルーチンは各気筒の燃料噴射毎(本実施の形態
では180°CA毎)に実行される。
Next, the operation of the air-fuel ratio control system configured as described above will be described. FIG. 2 is a flowchart showing a fuel injection control routine executed by the CPU 31. This routine is executed every fuel injection of each cylinder (in this embodiment, every 180 ° CA).

【0030】さて、図2のルーチンがスタートすると、
CPU31は、先ずステップ101でエンジン運転状態
を表すセンサ検出結果(エンジン回転数Ne、吸気圧P
M、冷却水温Tw等)を読み込み、続くステップ102
でROM32内に予め格納されている基本噴射マップを
用いてその時々のエンジン回転数Ne及び吸気圧PMに
応じた基本噴射量Tpを算出する。また、CPU31
は、ステップ200で後述の図3のルーチンに従い、目
標空燃比AFTGを設定する。
Now, when the routine of FIG. 2 starts,
First, in step 101, the CPU 31 detects the sensor detection result indicating the engine operating state (the engine speed Ne, the intake pressure P
M, cooling water temperature Tw, etc.) and the following step 102
Calculates the basic injection amount Tp according to the engine speed Ne and the intake pressure PM at that time using the basic injection map stored in the ROM 32 in advance. Also, the CPU 31
Sets a target air-fuel ratio AFTG in step 200 according to a routine shown in FIG.

【0031】その後、CPU31は、ステップ103で
その時々の実際の空燃比AF(センサ計測値)と目標空
燃比AFTGとの偏差に基づいて空燃比補正係数FAF
を設定する。本実施の形態では、現代制御理論に基づく
空燃比F/B制御を実施し、例えば特開平1−1108
53号公報に開示された設定手順に従いFAF値を設定
する。但し、その詳細な説明は省略する。
Thereafter, the CPU 31 determines in step 103 the air-fuel ratio correction coefficient FAF based on the deviation between the actual air-fuel ratio AF (sensor measurement value) at that time and the target air-fuel ratio AFTG.
Set. In the present embodiment, air-fuel ratio F / B control based on modern control theory is performed.
The FAF value is set according to the setting procedure disclosed in JP-A-53-53. However, the detailed description is omitted.

【0032】FAF値の設定後、CPU31は、ステッ
プ104で下記の数式を用い、基本噴射量Tp、空燃比
補正係数FAF及びその他の補正係数FALL(水温、
エアコン負荷等の各種補正係数)から最終の燃料噴射量
TAUを算出する。
After setting the FAF value, the CPU 31 uses the following equation at step 104 to calculate the basic injection amount Tp, the air-fuel ratio correction coefficient FAF, and other correction coefficients FALL (water temperature,
A final fuel injection amount TAU is calculated from various correction coefficients such as an air conditioner load.

【0033】TAU=Tp・FAF・FALL 燃料噴射量TAUの算出後、CPU31は、そのTAU
値に相当する制御信号を燃料噴射弁7に出力して本ルー
チンを一旦終了する。
TAU = Tp ・ FAF ・ FALL After calculating the fuel injection amount TAU, the CPU 31
A control signal corresponding to the value is output to the fuel injection valve 7, and the present routine ends once.

【0034】なお、上記F/B制御は、冷却水温Twが
所定温度以上であること、高回転・高負荷状態でないこ
と、A/Fセンサ26が活性状態にあること等のF/B
条件の成立時に実行され、F/B条件不成立の場合には
空燃比オープン制御が実行される(FAF=1.0とす
る)。
The F / B control is performed in such a manner that the cooling water temperature Tw is equal to or higher than a predetermined temperature, that the cooling water temperature is not high and the load is not high, and that the A / F sensor 26 is in an active state.
This is executed when the condition is satisfied, and when the F / B condition is not satisfied, the air-fuel ratio open control is executed (FAF = 1.0).

【0035】次に、目標空燃比AFTGの設定手順(上
記ステップ200の処理)について図3のフローチャー
トを用いて説明する。当該処理では、リーン燃焼の実施
途中において一時的にリッチ燃焼が実施されるよう、目
標空燃比AFTGが適宜設定される。すなわち本実施の
形態では、燃料噴射毎に計数される周期カウンタの値を
基に、所定の時間比となるようにリーン時間TLとリッ
チ時間TRとが設定され、それら各時間TL,TRに応
じてリーン燃焼とリッチ燃焼とが交互に実施される。
Next, the procedure for setting the target air-fuel ratio AFTG (the process of step 200) will be described with reference to the flowchart of FIG. In this process, the target air-fuel ratio AFTG is appropriately set so that rich combustion is temporarily performed during execution of lean combustion. That is, in the present embodiment, the lean time TL and the rich time TR are set so as to have a predetermined time ratio based on the value of the cycle counter counted for each fuel injection. Thus, lean combustion and rich combustion are performed alternately.

【0036】図3の処理を順を追って説明する。CPU
31は、先ずステップ201で今現在の周期カウンタが
「0」であるか否かを判別し、周期カウンタ=0である
ことを条件に、ステップ202でエンジン回転数Ne及
び吸気圧PMに基づきリーン時間TL及びリッチ時間T
Rを設定する。ステップ201がNOであれば(周期カ
ウンタ≠0の場合)、CPU31はステップ202の処
理を読み飛ばす。
The processing of FIG. 3 will be described step by step. CPU
First, at step 201, it is determined whether or not the current cycle counter is "0". If the cycle counter is 0, then at step 202, based on the engine speed Ne and the intake pressure PM, a lean operation is performed. Time TL and rich time T
Set R. If step 201 is NO (if the cycle counter is $ 0), the CPU 31 skips the processing of step 202.

【0037】ここで、リーン時間TLとリッチ時間TR
は、それぞれリーン空燃比での燃料噴射回数、リッチ空
燃比での燃料噴射回数に相当するものであって、基本的
にエンジン回転数Neが高いほど又は吸気圧PMが高い
ほど、大きな値に設定される。本実施の形態では、図4
の関係に基づくマップ検索によりリッチ時間TRが求め
られる。これに対し、リーン時間TLは、前記リッチ時
間TRと所定の係数αとから、 TL=TR・α として求められる。係数αは「50」程度の固定値とす
ればよいが、Ne,PMなどのエンジン運転状態に応じ
て可変に設定してもよい。
Here, the lean time TL and the rich time TR
Are equivalent to the number of fuel injections at a lean air-fuel ratio and the number of fuel injections at a rich air-fuel ratio, respectively, and are basically set to larger values as the engine speed Ne is higher or the intake pressure PM is higher. Is done. In the present embodiment, FIG.
The rich time TR is obtained by a map search based on the relationship. On the other hand, the lean time TL is obtained from the rich time TR and a predetermined coefficient α as TL = TR · α. The coefficient α may be a fixed value of about “50”, but may be variably set according to the engine operating state such as Ne and PM.

【0038】その後、CPU31は、ステップ203で
周期カウンタを「1」インクリメントし、続くステップ
204で周期カウンタの値が前記リーン時間TLに相当
する値に達したか否かを判別する。周期カウンタ<TL
の場合、CPU31はステップ205に進み、その時々
のエンジン回転数Ne及び吸気圧PMに基づき目標空燃
比AFTGをリーン制御値として設定する。AFTG値
の設定後、CPU31は本ルーチンを終了して元の図2
のルーチンに戻る。
Thereafter, the CPU 31 increments the cycle counter by "1" at step 203, and determines at step 204 whether or not the value of the cycle counter has reached a value corresponding to the lean time TL. Period counter <TL
In the case of, the CPU 31 proceeds to step 205 and sets the target air-fuel ratio AFTG as a lean control value based on the engine speed Ne and the intake pressure PM at that time. After setting the AFTG value, the CPU 31 ends this routine and returns to the original state shown in FIG.
Return to the routine.

【0039】AFTG値は例えば図5に示す目標空燃比
マップを検索して求められ、AFTG値として例えばA
/F=20〜23に相当する値が設定される(但し、定
常運転時でないなどリーン燃焼の実施条件が不成立の場
合にはストイキ近傍でAFTG値が設定される)。かか
る場合、前記ステップ205で設定したAFTG値によ
り空燃比がリーン制御される。
The AFTG value is obtained, for example, by searching a target air-fuel ratio map shown in FIG.
A value corresponding to / F = 20 to 23 is set (however, if the execution condition of the lean combustion is not satisfied, such as not during the steady operation, the AFTG value is set near the stoichiometric state). In such a case, the air-fuel ratio is controlled lean based on the AFTG value set in step 205.

【0040】また、周期カウンタ≧TLの場合、CPU
31はステップ206に進み、目標空燃比AFTGをリ
ッチ制御値として設定する。AFTG値はリッチ領域で
の固定値としてもよいし、エンジン回転数Neや吸気圧
PMに基づきマップ検索して可変に設定してもよい。マ
ップ検索を行う場合、エンジン回転数Neが高いほど又
は吸気圧PMが高いほど、そのリッチ度合が強くなるよ
うAFTG値が設定される。
If the period counter ≧ TL, the CPU
The process proceeds to step 206, where the target air-fuel ratio AFTG is set as a rich control value. The AFTG value may be a fixed value in a rich region, or may be variably set by searching a map based on the engine speed Ne and the intake pressure PM. When performing the map search, the AFTG value is set such that the richer the engine speed Ne or the intake pressure PM becomes, the stronger the richness becomes.

【0041】その後、CPU31は、ステップ207で
周期カウンタの値がTL,TR時間の合計時間「TL+
TR」に相当する値に達したか否かを判別し、周期カウ
ンタ<TL+TRであればそのまま本ルーチンを終了し
て元の図2のルーチンに戻る。かかる場合、前記ステッ
プ206で設定したAFTG値により空燃比がリッチ制
御される。
Thereafter, the CPU 31 determines in step 207 that the value of the cycle counter is equal to the total time "TL + TR"
It is determined whether or not the value has reached a value corresponding to "TR". If the cycle counter <TL + TR, the routine is terminated and the process returns to the original routine of FIG. In such a case, the air-fuel ratio is richly controlled by the AFTG value set in step 206.

【0042】一方、周期カウンタ≧TL+TRであって
ステップ207が肯定判別された場合、CPU31は、
ステップ208で周期カウンタを「0」にクリアし、そ
の後本ルーチンを終了して元の図2のルーチンに戻る。
周期カウンタのクリアに伴い次回の処理時にはステップ
201が肯定判別され、リーン時間TL及びリッチ時間
TRが新たに設定される。そして、そのリーン時間TL
及びリッチ時間TRに基づき再度、上述のリーン制御と
リッチ制御とが実施される。
On the other hand, when the cycle counter ≧ TL + TR and the result of the determination in step 207 is affirmative, the CPU 31
In step 208, the cycle counter is cleared to "0", and thereafter, the present routine is ended and the process returns to the original routine of FIG.
At the time of the next process following the clearing of the cycle counter, step 201 is affirmatively determined, and the lean time TL and the rich time TR are newly set. And the lean time TL
Again, based on the rich time TR, the above-described lean control and rich control are performed.

【0043】図6は、上記図2及び図3のルーチンによ
る空燃比制御動作を説明するためのタイムチャートであ
る。図6において、時刻t1〜t2の期間(周期カウン
タ=0〜TLの期間)では、空燃比がリーン制御され、
排ガス中のNOxがNOx触媒14に吸蔵される。ま
た、時刻t2〜t3の期間(周期カウンタ=TL〜TL
+TRの期間)では、空燃比がリッチ制御され、排ガス
中の未燃ガス成分(HC,CO)によりNOx触媒14
の吸蔵NOxが還元されて放出される。こうして、空燃
比のリーン制御とリッチ制御とがリーン時間TLとリッ
チ時間TRとに応じて繰り返し実施される。
FIG. 6 is a time chart for explaining the air-fuel ratio control operation according to the routines of FIGS. 2 and 3. In FIG. 6, during the period from time t1 to time t2 (period of counter = 0 to TL), the air-fuel ratio is controlled lean,
NOx in the exhaust gas is stored in the NOx catalyst 14. Further, a period from time t2 to t3 (cycle counter = TL to TL
(+ TR period), the air-fuel ratio is controlled to be rich, and the unburned gas components (HC, CO) in the exhaust gas cause NOx catalyst 14
Is reduced and released. Thus, the lean control and the rich control of the air-fuel ratio are repeatedly performed according to the lean time TL and the rich time TR.

【0044】一方、図7はNOx触媒14の劣化検出ル
ーチンを示すフローチャートであり、同ルーチンは各気
筒の燃料噴射毎にCPU31により実行される。本実施
の形態では、リッチ制御時においてNOx触媒下流側の
O2 センサ27の出力VOX2(便宜上、これを「リア
O2 出力」という)を監視し、そのピーク値に基づいて
NOx触媒14のNOx吸蔵能力を推定する。そして、
該推定したNOx吸蔵能力に基づいて触媒劣化度合を検
出することとしている。
FIG. 7 is a flowchart showing a routine for detecting the deterioration of the NOx catalyst 14. This routine is executed by the CPU 31 for each fuel injection of each cylinder. In the present embodiment, during rich control, the output VOX2 of the O2 sensor 27 on the downstream side of the NOx catalyst (for convenience, this is referred to as "rear O2 output") is monitored, and the NOx storage capacity of the NOx catalyst 14 is determined based on the peak value. Is estimated. And
The degree of catalyst deterioration is detected based on the estimated NOx storage capacity.

【0045】すなわち、図9(a),(b)に見られる
ように、触媒劣化度合が相違すればリアO2 出力VOX
2のピーク値が相違し、同図(b)では(a)よりもピ
ーク値が大きいことから触媒劣化が進行していると判断
できる。因みに、図10(a),(b)はリッチ時間を
延長した場合について示すが、この場合、触媒劣化の有
無によらずリアO2 出力VOX2はリッチ側の最大値
(約1V)に達する。そのため、リアO2 出力のピーク
値による劣化検出は困難になる。
That is, as shown in FIGS. 9A and 9B, if the degree of catalyst deterioration is different, the rear O2 output VOX
2, the peak value is different and the peak value is larger than that in (a) in FIG. 4B, so that it can be determined that the catalyst deterioration is progressing. 10 (a) and 10 (b) show the case where the rich time is extended. In this case, the rear O2 output VOX2 reaches the rich-side maximum value (about 1 V) regardless of the presence or absence of catalyst deterioration. Therefore, it becomes difficult to detect deterioration by the peak value of the rear O2 output.

【0046】以下に図7の処理を詳細に説明する。CP
U31は、先ずステップ301で劣化検出の実施条件が
成立するか否かを判別する。劣化検出の実施条件には、
リッチ時間が所定値よりも短いことを含む。例えば前記
図9の状態であればリアO2出力VOX2のピーク値が
判定できるとして条件成立とし、前記図10の状態であ
ればリアO2 出力VOX2のピーク値が判定できないと
して条件不成立とする。またその他に、 ・リッチ度合が予め定められた所定範囲内にあること、 ・リーン燃焼時のリーン時間又はリッチ時間が所定範囲
内にあること、 ・触媒温が350℃付近になるような定常運転状態にあ
ること、 等を実施条件に盛り込んでも良い。そして、上記実施条
件が成立すれば、CPU31はステップ302に進み、
実施条件が不成立であればそのまま本ルーチンを一旦終
了する。
Hereinafter, the processing of FIG. 7 will be described in detail. CP
U31 first determines in step 301 whether or not the conditions for performing the deterioration detection are satisfied. Deterioration detection conditions include:
This includes that the rich time is shorter than a predetermined value. For example, in the state of FIG. 9, the condition is satisfied because the peak value of the rear O2 output VOX2 can be determined. In the state of FIG. 10, the condition is not satisfied because the peak value of the rear O2 output VOX2 cannot be determined. In addition, ・ The degree of richness is within a predetermined range which is predetermined, ・ The lean time or rich time during lean combustion is within a predetermined range, ・ Steady operation in which the catalyst temperature becomes around 350 ° C. The state of being in a state may be included in the implementation conditions. Then, if the above-mentioned execution conditions are satisfied, the CPU 31 proceeds to step 302,
If the execution condition is not satisfied, this routine is once ended as it is.

【0047】その後、CPU31は、ステップ302で
カウンタCCATDTが「0」であるか否かを判別し、
CCATDT=0であることを条件に、ステップ303
に進む。そして、CPU31は、ステップ303でリッ
チ制御開始のタイミングであるか否かを判別する。ステ
ップ303がYESであれば、CPU31はステップ3
04に進み、カウンタCCATDTに所定値「KCCA
TDT」をセットする。所定値KCCATDTは、リッ
チ時間TRに対して約3倍程度の時間であればよい。
Thereafter, the CPU 31 determines in step 302 whether or not the counter CCATDT is "0".
Step C303, provided that CCATDT = 0.
Proceed to. Then, the CPU 31 determines in step 303 whether or not it is time to start rich control. If step 303 is YES, CPU 31 proceeds to step 3
04, the counter CCATDT stores a predetermined value
TDT "is set. The predetermined value KCCATDT may be about three times as long as the rich time TR.

【0048】例えば前記図6の時刻t2ではステップ3
03がYESとなり、この時刻t2で所定値KCCAT
DTがセットされる。ステップ303がNOであれば、
CPU31はそのまま本ルーチンを終了する。
For example, at time t2 in FIG.
03 is YES, and at this time t2, the predetermined value KCCAT
DT is set. If step 303 is NO
The CPU 31 ends this routine.

【0049】上記の如くリッチ制御の開始当初に所定値
KCCATDTがセットされると、次回からはステップ
302がNOとなり、CPU31はステップ305でカ
ウンタCCATDTを「1」デクリメントし、その後ス
テップ306に進む。
When the predetermined value KCCATDT is set at the beginning of the rich control as described above, step 302 becomes NO from the next time, and the CPU 31 decrements the counter CCATDT by "1" in step 305, and thereafter proceeds to step 306.

【0050】そして、CPU31は、ステップ306で
カウンタCCATDTが「0」であるか否かを判別す
る。CCATDT≠0であれば、CPU31はステップ
307に進み、リアO2 出力VOX2が前回までの最大
値Vmaxよりも大きいか否かを判別する。VOX2>
Vmaxであれば、CPU31はステップ308に進ん
でその時のリアO2 出力VOX2により最大値Vmax
を更新し、VOX2≦Vmaxであればそのまま本ルー
チンを終了する。つまり、ステップ307,308が繰
り返し実施されることで、リアO2 出力VOX2のピー
ク値が求められる。
Then, the CPU 31 determines in a step 306 whether or not the counter CCATDT is "0". If CCATDT ≠ 0, the CPU 31 proceeds to step 307 to determine whether the rear O2 output VOX2 is larger than the previous maximum value Vmax. VOX2>
If it is Vmax, the CPU 31 proceeds to step 308 and outputs the maximum value Vmax by the rear O2 output VOX2 at that time.
Is updated, and if VOX2 ≦ Vmax, this routine is terminated as it is. In other words, the peak value of the rear O2 output VOX2 is obtained by repeatedly performing steps 307 and 308.

【0051】一方、CCATDT=0になり前記ステッ
プ306が肯定判別されると、CPU31はステップ3
09に進み、前記算出したリアO2 出力の最大値Vma
x(リアO2 出力ピーク値)に基づいてNOx触媒14
のNOx吸蔵量を推定する。このとき、リアO2 出力の
最大値Vmaxが大きいほど、NOx吸蔵量が少ないと
推定される。
On the other hand, if CCATDT = 0 and the affirmative determination is made in step 306, the CPU 31 proceeds to step 3
09, the calculated maximum value Vma of the rear O2 output
x (rear O2 output peak value) based on the NOx catalyst 14
Is estimated. At this time, it is estimated that the larger the maximum value Vmax of the rear O2 output, the smaller the NOx storage amount.

【0052】そしてその後、CPU31は、ステップ3
10で図8の関係を用い、前記推定したNOx吸蔵量に
基づいてNOx触媒14の劣化度合を判定する。図8で
は、前記推定したNOx吸蔵量が多いほど(リアO2 出
力ピーク値が小さいほど)、触媒劣化度合が小さく、逆
にNOx吸蔵量が少ないほど(リアO2 出力ピーク値が
大きいほど)、触媒劣化度合が大きくなるような関係が
与えられている。この場合、図の8の斜線域にあれば
「劣化有り」と判定される。
Thereafter, the CPU 31 proceeds to step 3
At 10, the degree of deterioration of the NOx catalyst 14 is determined based on the estimated NOx storage amount using the relationship of FIG. 8. In FIG. 8, the larger the estimated NOx storage amount (the smaller the rear O2 output peak value), the smaller the degree of catalyst deterioration, and conversely, the smaller the NOx storage amount (the larger the rear O2 output peak value), the more the catalyst. The relationship is such that the degree of deterioration is increased. In this case, if it is in the hatched area 8 in FIG.

【0053】前記ステップ310で劣化有りと判定され
た場合、CPU31は、ステップ311で異常警告灯
(MIL:Malfunction Indicator Light )を点灯して
異常発生の旨を運転者に警告すると共に、NOx吸蔵能
力を回復させるための再生処理を実施する。最後に、C
PU31は、ステップ312でリアO2 出力の最大値V
maxを「0」にクリアし、その後本ルーチンを終了す
る。
If it is determined in step 310 that deterioration has occurred, the CPU 31 turns on an abnormality warning light (MIL: Malfunction Indicator Light) in step 311 to warn the driver that an abnormality has occurred, and has a NOx storage capacity. The reproduction process for restoring is performed. Finally, C
In step 312, the PU 31 determines the maximum value V of the rear O2 output.
max is cleared to "0", and then this routine is terminated.

【0054】なお、ステップ311の再生処理では、例
えば触媒劣化の主たる原因であるイオウ被毒を回復させ
るための処理が実行される。再生処理については本案の
要旨でないため詳細な説明を省略するが、その概要を簡
単に述べれば、リーン燃焼途中のリッチ燃焼の割合を増
やすなどしてNOx触媒14の温度(触媒温)を上昇さ
せると共に、空燃比λ=1でのストイキ制御又は弱リッ
チ制御を実施する。NOx触媒14を高温にした状態
で、同触媒14にリッチ成分(HC,CO)を供給する
と、イオウ被毒により生成された硫酸塩BaSO4 が還
元されてイオウが放出される。これにより、NOx触媒
14が再生される。
In the regeneration process of step 311, for example, a process for recovering sulfur poisoning which is a main cause of catalyst deterioration is executed. Since the regeneration process is not the gist of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. However, if the summary is briefly described, the temperature (catalyst temperature) of the NOx catalyst 14 is increased by increasing the ratio of rich combustion during lean combustion. At the same time, stoichiometric control or weak rich control at the air-fuel ratio λ = 1 is performed. When rich components (HC, CO) are supplied to the NOx catalyst 14 at a high temperature, the sulfate BaSO4 generated by sulfur poisoning is reduced to release sulfur. Thus, the NOx catalyst 14 is regenerated.

【0055】また、触媒再生処理の実施にも拘わらず、
NOx触媒14の劣化状態が継続して検出されると、同
触媒14が再生不可能な状態にあるとみなされて最終的
に異常発生と判断される。最終的に異常発生と判断され
た場合、それ以降のリーン制御が禁止されて例えばλ=
1でのストイキ制御が実施される。また、最終的に異常
発生が判断された後に、前記異常警告灯を点灯させるよ
うにしてもよい。
Further, despite the execution of the catalyst regeneration treatment,
If the deterioration state of the NOx catalyst 14 is continuously detected, the NOx catalyst 14 is considered to be in a state in which it cannot be regenerated, and it is finally determined that an abnormality has occurred. If it is finally determined that an abnormality has occurred, the lean control thereafter is prohibited and, for example, λ =
1, the stoichiometric control is performed. Further, the abnormality warning lamp may be turned on after it is finally determined that an abnormality has occurred.

【0056】なお本実施の形態では、前記図7のステッ
プ307〜309が請求項記載の推定手段に相当し、同
ステップ310が劣化検出手段に相当する。以上詳述し
た本実施の形態によれば、以下に示す効果が得られる。
In this embodiment, steps 307 to 309 in FIG. 7 correspond to the estimating means, and step 310 corresponds to the deterioration detecting means. According to the present embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.

【0057】本実施の形態では、リッチ燃焼時における
リアO2 出力VOX2のピーク値に基づいてNOx触媒
14のNOx吸蔵能力を推定し、該推定したNOx吸蔵
能力に基づいて当該触媒14の劣化を検出するようにし
た。本構成によれば、NOx触媒14に供給した排ガス
が実際にどれだけリッチになるか、或いはリッチ度合が
どの程度になるかといったことを反映させつつ、正確に
NOx吸蔵能力が判定できる。この場合、空燃比のリッ
チ化に伴い吸蔵NOxが消滅する前に微量のリッチ成分
が触媒下流側に流出してセンサ出力値がリッチ側に変化
したとしても、その時々の触媒劣化の状態に応じた適切
なセンサ出力情報が得られる。その結果、NOx触媒1
4の劣化を正確に検出することができる。
In this embodiment, the NOx storage capacity of the NOx catalyst 14 is estimated based on the peak value of the rear O2 output VOX2 during rich combustion, and the deterioration of the catalyst 14 is detected based on the estimated NOx storage capacity. I did it. According to this configuration, it is possible to accurately determine the NOx storage capacity while reflecting how rich the exhaust gas supplied to the NOx catalyst 14 is actually or how rich the exhaust gas is. In this case, even if a small amount of rich component flows downstream of the catalyst and the sensor output value changes to the rich side before the stored NOx disappears due to the enrichment of the air-fuel ratio, it depends on the state of the catalyst deterioration at that time. Thus, appropriate sensor output information can be obtained. As a result, the NOx catalyst 1
4 can be accurately detected.

【0058】また、劣化検出の実施条件を設定し、例え
ばリッチ時間が所定値よりも短い場合にだけ、NOx吸
蔵能力を推定するようにした。この場合、リッチガス量
が所定値以下の場合にのみ劣化検出を実施することで、
その信頼性を高めることができる。
Further, a condition for performing the deterioration detection is set, and the NOx storage capacity is estimated only when, for example, the rich time is shorter than a predetermined value. In this case, by performing the deterioration detection only when the rich gas amount is equal to or less than the predetermined value,
Its reliability can be increased.

【0059】次に、本発明における第2〜第5の実施の
形態を説明する。但し、以下の各実施の形態の構成にお
いて、上述した第1の実施の形態と同等であるものにつ
いては図面に同一の記号を付すと共にその説明を簡略化
する。そして、以下には第1の実施の形態との相違点を
中心に説明する。
Next, second to fifth embodiments of the present invention will be described. However, in the configurations of the following embodiments, the same components as those of the above-described first embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description is simplified. The following description focuses on differences from the first embodiment.

【0060】(第2の実施の形態)本第2の実施の形態
では、NOx触媒14でのNOx浄化量と、同触媒14
へのNOx流入量との比から「NOx浄化率(=NOx
浄化量/NOx流入量)」を求め、そのNOx浄化率の
応じてNOx触媒14の劣化を検出する。
(Second Embodiment) In the second embodiment, the amount of NOx purified by the NOx catalyst 14 and the amount of NOx
From the ratio with the NOx inflow amount to the NOx purification rate (= NOx
Purification amount / NOx inflow amount) ", and the deterioration of the NOx catalyst 14 is detected in accordance with the NOx purification rate.

【0061】ここで、「NOx浄化量」は、NOx浄化
に要した実際のリッチガス量として求めることができ
る。かかる場合、リッチ燃焼時においてNOx触媒前後
の空燃比を監視してリッチガス流入量と余剰ガス量との
差を求め、そのリッチガス流入量と余剰ガス量との差か
らNOx浄化量を求める。実際には、リッチ燃焼時にお
いて触媒上流側のA/Fセンサ26の出力AFを積算し
て、リッチガス流入量としてのリッチガス積算値AFA
Dを算出すると共に、同じくリッチ燃焼時において触媒
下流側のO2 センサ27の出力VOX2を積算して、余
剰ガス量としてのリアO2 出力積算値VOX2ADを算
出する。そして、リッチガス積算値AFADとリアO2
出力積算値VOX2ADとの差をNOx浄化量とする
(NOx浄化量=AFAD−VOX2AD)。
Here, the “NOx purification amount” can be obtained as the actual rich gas amount required for NOx purification. In such a case, the air-fuel ratio before and after the NOx catalyst during rich combustion is monitored to determine the difference between the rich gas inflow amount and the surplus gas amount, and the NOx purification amount is calculated from the difference between the rich gas inflow amount and the surplus gas amount. Actually, during rich combustion, the output AF of the A / F sensor 26 on the upstream side of the catalyst is integrated, and the rich gas integrated value AFA as the rich gas inflow amount is calculated.
In addition to calculating D, the output VOX2 of the O2 sensor 27 on the downstream side of the catalyst during the rich combustion is integrated to calculate a rear O2 output integrated value VOX2AD as the surplus gas amount. Then, the rich gas integrated value AFAD and the rear O2
The difference from the output integrated value VOX2AD is defined as the NOx purification amount (NOx purification amount = AFAD-VOX2AD).

【0062】また、「NOx流入量」はNOx触媒14
に供給されたNOx量として求めることができる。実際
には、リーン燃焼時においてエンジン運転状態(Ne,
PM,A/F)に基づきNOx流入量としてのNOx積
算量CNOXADを算出する。
The “NOx inflow amount” is determined by the NOx catalyst 14
Can be obtained as the amount of NOx supplied to the fuel cell. In practice, the engine operating state (Ne,
Based on PM, A / F), the NOx integrated amount CNOXAD as the NOx inflow amount is calculated.

【0063】そして、 (AFAD−VOX2AD)/CNOXAD の演算結果を「NOx浄化率」とし、このNOx浄化率
を劣化判定パラメータとしてNOx触媒14の劣化を検
出する。
Then, the calculation result of (AFAD-VOX2AD) / CNOXAD is defined as “NOx purification rate”, and the deterioration of the NOx catalyst 14 is detected using the NOx purification rate as a deterioration determination parameter.

【0064】本実施の形態におけるCPU31の制御動
作を図11,図13〜図16のフローチャートを用いて
説明する。なお、図11にはNOx触媒14のNOx積
算量を推定する手順を示し、図13,14には触媒劣化
の検出手順を示す。図13,14の処理は前記図7の処
理に代えて実施される。
The control operation of the CPU 31 in the present embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 11 and 13 to 16. FIG. 11 shows a procedure for estimating the NOx integrated amount of the NOx catalyst 14, and FIGS. 13 and 14 show a procedure for detecting catalyst deterioration. The processing of FIGS. 13 and 14 is performed instead of the processing of FIG.

【0065】図11において、CPU31は、先ずステ
ップ401で今現在のA/Fセンサ26の出力AF(触
媒上流側の空燃比)がリーン値であるか否かを判別し、
同ステップが肯定判別されることを条件に、ステップ4
02に進む。CPU31はステップ402で、排ガス中
に含まれるNOx量CNOX(モル)をエンジン運転状
態に基づいて推定する。CNOX値の推定に際し、例え
ば図12(a)のマップを用いてその時々のエンジン回
転数Neと吸気圧PMとに応じたNOx基本量を求める
と共に、図12(b)の関係を用いてその時々の空燃比
に応じたA/F補正値を求める。そして、NOx基本量
とA/F補正値とを乗算してその積をCNOX値とする
(CNOX=NOx基本量・A/F補正値)。
In FIG. 11, the CPU 31 first determines in step 401 whether the current output AF (air-fuel ratio on the upstream side of the catalyst) of the A / F sensor 26 is a lean value.
On condition that the step is determined to be affirmative, step 4
Go to 02. In step 402, the CPU 31 estimates the NOx amount CNOX (mol) contained in the exhaust gas based on the engine operating state. In estimating the CNOX value, for example, a basic NOx amount according to the engine speed Ne and the intake pressure PM at each time is obtained using the map of FIG. 12A and the relationship is obtained by using the relationship of FIG. An A / F correction value corresponding to the air-fuel ratio at each time is obtained. Then, the NOx basic amount is multiplied by the A / F correction value, and the product is set as a CNOX value (CNOX = NOx basic amount / A / F correction value).

【0066】因みに、図12(a)ではエンジン回転数
Neが高いほど、或いは吸気圧PMが大きいほどNOx
基本量が大きな値に設定される。また、図12(b)で
は理論空燃比(λ=1)でA/F補正値=1.0が設定
され、それよりもリーン側では「1.0」以上のA/F
補正値が設定される。但し、空燃比がある程度よりもリ
ーン側(例えばA/F>16)では燃焼温度が下がるた
めにそれ以上の増加側の補正が不要となり、A/F補正
値は所定の値に収束する。
In FIG. 12 (a), the higher the engine speed Ne or the higher the intake pressure PM, the higher the NOx
The base amount is set to a large value. In FIG. 12B, the A / F correction value = 1.0 is set at the stoichiometric air-fuel ratio (λ = 1), and the A / F value of “1.0” or more is set on the lean side.
The correction value is set. However, when the air-fuel ratio is leaner than a certain level (for example, A / F> 16), the combustion temperature drops, so that further correction on the increasing side becomes unnecessary, and the A / F correction value converges to a predetermined value.

【0067】その後、CPU31は、ステップ403で
NOx積算量CNOXADを算出する。このとき、前記
ステップ402で算出したCNOX値をCNOXAD値
の前回値に加算し、その和をCNOXAD値の今回値と
する(CNOXAD=CNOXAD+CNOX)。
Thereafter, the CPU 31 calculates the NOx integrated amount CNOXAD in step 403. At this time, the CNOX value calculated in step 402 is added to the previous value of the CNOXAD value, and the sum is set as the current value of the CNOXAD value (CNOXAD = CNOXAD + CNOX).

【0068】一方、図13の触媒劣化検出ルーチンで
は、CPU31は、先ずステップ501でカウンタCC
ATDTが「0」であるか否かを判別し、CCATDT
=0であることを条件に、ステップ502に進む。そし
て、CPU31は、ステップ502でリッチ制御開始の
タイミングであるか否かを判別する。
On the other hand, in the catalyst deterioration detection routine of FIG.
It is determined whether ATDT is "0" or not, and CCATDT
The process proceeds to step 502 on condition that = 0. Then, the CPU 31 determines in step 502 whether or not it is the timing to start the rich control.

【0069】ステップ502がNOであれば、CPU3
1はステップ503に進み、今現在リーン制御中である
か否かを判別する。リーン制御中の場合、CPU31
は、ステップ504でリアO2 出力VOX2からO2 出
力なまし値VOX2SMを算出する。つまり、 VOX2SM=(31/32)VOX2SM+(1/3
1)VOX2 という演算式を用い、O2 出力なまし値VOX2SMを
算出する。
If step 502 is NO, the CPU 3
1 proceeds to step 503 to determine whether or not the lean control is currently being performed. When lean control is being performed, the CPU 31
Calculates the smoothed O2 output value VOX2SM from the rear O2 output VOX2 in step 504. That is, VOX2SM = (31/32) VOX2SM + (1/3)
1) An O2 output smoothed value VOX2SM is calculated by using an arithmetic expression VOX2.

【0070】また、前記ステップ502がYESであれ
ば、CPU31はステップ505に進み、カウンタCC
ATDTに所定値「KCCATDT」をセットする。所
定値KCCATDTは、リッチ時間TRに対して約3倍
程度の時間であればよい(前記図7のステップ304に
同じ)。所定値KCCATDTがセットされると、次回
からはステップ501がNOとなり、CPU31はステ
ップ506でカウンタCCATDTを「1」デクリメン
トし、その後ステップ600に進む。
If step 502 is YES, the CPU 31 proceeds to step 505, where the counter CC
A predetermined value “KCCATDT” is set in ATDT. The predetermined value KCCATDT may be about three times as long as the rich time TR (same as step 304 in FIG. 7). When the predetermined value KCCATDT is set, step 501 becomes NO from the next time, and the CPU 31 decrements the counter CCATDT by “1” in step 506, and thereafter proceeds to step 600.

【0071】そして、CPU31は、ステップ600で
後述の図15のルーチンに従い、リアO2 出力積算値V
OX2ADを算出する。また、CPU31は、続くステ
ップ700で後述の図16のルーチンに従い、リッチガ
ス積算値AFADを算出する。
Then, in step 600, the CPU 31 follows the routine of FIG.
OX2AD is calculated. In addition, the CPU 31 calculates a rich gas integrated value AFAD according to a routine of FIG.

【0072】その後、CPU31は図14のステップ5
07に進み、カウンタCCATDTが「0」であるか否
かを判別する。CCATDT≠0であれば、CPU31
はそのまま本ルーチンを終了する。また、前記ステップ
506でのカウントダウンに伴いCCATDT=0にな
ると、CPU31はステップ508に進み、 NOXCONV=CNOXAD/(AFAD−VOX2
AD) という演算式を用いて劣化判定値NOXCONVを算出
する。
Thereafter, the CPU 31 proceeds to step 5 in FIG.
In 07, it is determined whether or not the counter CCATDT is "0". If CCATDT ≠ 0, CPU 31
Terminates this routine. When CCATDT becomes 0 following the countdown in step 506, the CPU 31 proceeds to step 508, and NOXCONV = CNOXAD / (AFAD-VOX2
AD) is used to calculate the deterioration determination value NOXCONV.

【0073】その後、CPU31は、ステップ509で
図17の関係を用い、前記NOXCONV値からNOx
浄化率を算出すると共に、図18の関係を用い、NOx
浄化率に基づいて触媒劣化度合を判定する。図18で
は、NOx浄化率が高いほど触媒劣化度合が小さく、逆
にNOx浄化率が低いほど触媒劣化度合が大きくなるよ
うな関係が与えられている。この場合、図18の斜線域
にあれば「劣化有り」と判定される。
Thereafter, the CPU 31 uses the relationship of FIG.
The purification rate is calculated, and the NOx
The degree of catalyst deterioration is determined based on the purification rate. In FIG. 18, a relationship is given such that the higher the NOx purification rate, the smaller the degree of catalyst deterioration, and conversely, the lower the NOx purification rate, the greater the degree of catalyst deterioration. In this case, if it is in the shaded area of FIG. 18, it is determined that "deterioration exists".

【0074】そして、ステップ510で劣化有りと判別
されると、CPU31は、ステップ511で異常警告灯
を点灯して異常発生の旨を運転者に警告すると共に、N
Ox吸蔵能力を回復させるための再生処理を実施する
(前記図7のステップ311に同じ)。最後に、CPU
31は、ステップ512でCNOXAD,VOX2A
D,AFADの各値を「0」にクリアし、その後本ルー
チンを終了する。
If it is determined in step 510 that there is deterioration, the CPU 31 turns on an abnormality warning lamp in step 511 to warn the driver that an abnormality has occurred,
A regeneration process for restoring the Ox storage capacity is performed (same as step 311 in FIG. 7). Finally, the CPU
31 is CNOXAD, VOX2A in step 512
The values of D and AFAD are cleared to "0", and then this routine is terminated.

【0075】次に、リアO2 出力積算値VOX2ADの
算出手順(上記ステップ600の処理)について図15
のフローチャートを用いて説明する。当該処理におい
て、CPU31は先ずステップ601で、その時々のリ
アO2 出力VOX2からO2 出力なまし値VOX2SM
(前記図13、ステップ504の算出値)を減算してそ
の差をO2 出力偏差VOX2DVとする(VOX2DV
=VOX2−VOX2SM)。また、CPU31は、続
くステップ602でO2 出力偏差VOX2DVの絶対値
が0.02V以上であるか、すなわちその時のリアO2
出力VOX2がリーン燃焼時に計測したO2 出力なまし
値VOX2SMに対して「0.02V」以上リッチ側に
変化しているか否かを判別する。
Next, the calculation procedure of the rear O2 output integrated value VOX2AD (the process of step 600) will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to the flowchart of FIG. In this process, the CPU 31 firstly proceeds to step 601 to change the O2 output smoothed value VOX2SM from the rear O2 output VOX2 at that time.
(The calculated value in step 504 in FIG. 13 described above), and the difference is defined as the O2 output deviation VOX2DV (VOX2DV).
= VOX2-VOX2SM). Further, the CPU 31 determines in a subsequent step 602 whether or not the absolute value of the O2 output deviation VOX2DV is 0.02 V or more, that is, the rear O2 at that time.
It is determined whether or not the output VOX2 has changed to the rich side by "0.02 V" or more with respect to the O2 output smoothed value VOX2SM measured during the lean combustion.

【0076】|VOX2DV|<0.02Vの場合(ス
テップ602がNO)、CPU31はそのまま本ルーチ
ンを終了して元の図13,14のルーチンに戻る。ま
た、|VOX2DV|≧0.02Vの場合(ステップ6
02がYES)、CPU31は、ステップ603で前記
O2 出力偏差VOX2DVと吸入空気量QAとの積によ
り「VOX2DV1値」を算出する(VOX2DV1=
VOX2DV・QA)。なお、吸入空気量QAはその時
々のエンジン回転数Ne及び吸気圧PMに基づき演算さ
れる。
If | VOX2DV | <0.02 V (NO in step 602), the CPU 31 terminates this routine and returns to the original routine of FIGS. If | VOX2DV | ≧ 0.02 V (step 6
02 is YES), the CPU 31 calculates a “VOX2DV1 value” from the product of the O2 output deviation VOX2DV and the intake air amount QA in step 603 (VOX2DV1 =
VOX2DV · QA). The intake air amount QA is calculated based on the engine speed Ne and the intake pressure PM at that time.

【0077】さらに、CPU31は、ステップ604で
リアO2 出力積算値VOX2ADを算出し、その後本ル
ーチンを終了して元の図13,14のルーチンに戻る。
ステップ604では、VOX2AD値の前回値に前記算
出したVOX2DV1値を加算し、その和をVOX2A
D値の今回値とする(VOX2AD=VOX2AD+V
OX2DV1)。
Further, the CPU 31 calculates the rear O2 output integrated value VOX2AD in step 604, and thereafter terminates this routine and returns to the original routine of FIGS.
In step 604, the calculated VOX2DV1 value is added to the previous value of the VOX2AD value, and the sum is calculated as VOX2A.
The present value of the D value is set (VOX2AD = VOX2AD + V
OX2DV1).

【0078】リッチガス積算値AFADの算出手順(上
記ステップ700の処理)について図16のフローチャ
ートを用いて説明する。当該処理において、CPU31
は先ずステップ701で、空燃比基準値AFSD(例え
ば、理論空燃比1.0)からA/Fセンサ26の出力A
F(実空燃比)を減算してその差をリッチ偏差AFDV
とする(AFDV=AFSD−AF)。また、CPU3
1は、続くステップ702で「AFDV>0」である
か、すなわちその時の実空燃比AFが空燃比基準値AF
SDよりもリッチ側であるか否かを判別する。
The procedure for calculating the rich gas integrated value AFAD (the process of step 700) will be described with reference to the flowchart of FIG. In the process, the CPU 31
First, in step 701, the output A of the A / F sensor 26 is calculated from the air-fuel ratio reference value AFSD (for example, stoichiometric air-fuel ratio 1.0).
F (actual air-fuel ratio) is subtracted and the difference is referred to as the rich deviation AFDV
(AFDV = AFSD-AF). CPU3
1 is “AFDV> 0” in the following step 702, that is, if the actual air-fuel ratio AF at that time is equal to the air-fuel ratio reference value AF
It is determined whether or not it is richer than SD.

【0079】AFDV≦0の場合(ステップ702がN
O)、CPU31はそのまま本ルーチンを終了して元の
図13,14のルーチンに戻る。また、AFDV>0の
場合(ステップ702がYES)、CPU31はステッ
プ703で前記リッチ偏差AFDVと吸入空気量QAと
の積によりリッチガス量AFDV1を算出する(AFD
V1=AFDV・QA)。さらに、CPU31は、ステ
ップ704でリッチガス積算値AFADを算出し、その
後本ルーチンを終了して元の図13,14のルーチンに
戻る。ステップ704では、AFAD値の前回値に前記
算出したAFDV1値を加算し、その和をAFAD値の
今回値とする(AFAD=AFAD+AFDV1)。
When AFDV ≦ 0 (Step 702: N
O), the CPU 31 terminates this routine and returns to the original routine of FIGS. If AFDV> 0 (YES in step 702), the CPU 31 calculates a rich gas amount AFDV1 by a product of the rich deviation AFDV and the intake air amount QA in step 703 (AFD).
V1 = AFDV · QA). Further, the CPU 31 calculates the rich gas integrated value AFAD in step 704, and thereafter ends this routine and returns to the original routine of FIGS. At step 704, the calculated AFDV1 value is added to the previous value of the AFAD value, and the sum is set as the current value of the AFAD value (AFAD = AFAD + AFDV1).

【0080】図19は、触媒劣化検出の一連の動作を示
すタイムチャートである。図19の時刻t11以前は空
燃比リーン制御が実施されており、その時々のリアO2
出力VOX2からO2 出力なまし値VOX2SMが算出
される(前記図13のステップ504)。
FIG. 19 is a time chart showing a series of operations for detecting catalyst deterioration. Before the time t11 in FIG. 19, the air-fuel ratio lean control is performed, and the rear O2
The O2 output smoothed value VOX2SM is calculated from the output VOX2 (step 504 in FIG. 13).

【0081】時刻t11では、空燃比リッチ制御が開始
され、カウンタCCATDTに所定値KCCATDTが
セットされる。また、NOx積算量CNOXADは、触
媒上流側の空燃比がリッチ値になるまでの期間(時刻t
12までの期間)にて算出される(前記図11の処
理)。
At time t11, the air-fuel ratio rich control is started, and a predetermined value KCCATDT is set in a counter CCATDT. Further, the NOx integrated amount CNOXAD is determined during a period (time t) until the air-fuel ratio on the upstream side of the catalyst becomes a rich value.
12 (the period up to 12) (the process of FIG. 11).

【0082】時刻t11以降、カウンタCCATDTが
「0」となる時刻t13までは、図のS1部に相当する
リッチガス積算値AFADと、図のS2部に相当するリ
アO2 出力積算値VOX2ADとが算出される(前記図
13のステップ700,600)。そして、時刻t13
でCCATDT=0になると、CNOXAD値、AFA
D値及びVOX2AD値から劣化判定値NOXCONV
が算出され、そのNOXCONV値に応じて劣化検出が
行われる(前記図14のステップ508,509)。時
刻t13以降、再びO2 出力なまし値VOX2SMが算
出される。
From time t11 to time t13 when the counter CCATDT becomes "0", the rich gas integrated value AFAD corresponding to the part S1 in the figure and the rear O2 output integrated value VOX2AD corresponding to the part S2 in the figure are calculated. (Steps 700 and 600 in FIG. 13). Then, at time t13
When CCATDT = 0, CNOXAD value, AFA
Deterioration determination value NOXCONV from D value and VOX2AD value
Is calculated, and deterioration detection is performed according to the NOXCONV value (steps 508 and 509 in FIG. 14). After time t13, the O2 output smoothed value VOX2SM is calculated again.

【0083】図19において、仮にNOx触媒14の劣
化が進行すると、同触媒14のNOx吸蔵能力が低下す
ることから、リッチガス積算値AFAD(図のS1部)
に対してリアO2 出力積算値VOX2AD(図のS2
部)が大きくなり、結果としてNOx浄化率が小さくな
る。そして、NOx浄化率の低下により、触媒劣化の旨
が検出される。
In FIG. 19, if the deterioration of the NOx catalyst 14 progresses, the NOx storage capacity of the catalyst 14 decreases, so the rich gas integrated value AFAD (S1 part in the figure)
To the rear O2 output integrated value VOX2AD (S2 in the figure)
), And as a result, the NOx purification rate decreases. Then, it is detected that the catalyst has deteriorated due to the decrease in the NOx purification rate.

【0084】なお本実施の形態では、前記図14のステ
ップ508,509が請求項記載のNOx浄化率算出手
段に相当し、同ステップ509,510が劣化検出手段
に相当する。
In this embodiment, steps 508 and 509 in FIG. 14 correspond to the NOx purification rate calculating means, and steps 509 and 510 correspond to the deterioration detecting means.

【0085】以上第2の実施の形態によれば、リーン燃
焼時にNOx触媒14に流入するNOx流入量(NOx
積算量CNOXAD)と、リッチ燃焼時に同NOx触媒
14にてNOx浄化に要したリッチガス量(リッチガス
積算値AFAD−リアO2 出力積算値VOX2AD)と
の比率からNOx浄化率を算出し、そのNOx浄化率に
基づいてNOx触媒14の劣化を検出するようにした。
かかる場合、上記第1の実施の形態と同様に、NOx触
媒14の劣化を正確に検出することができる。
As described above, according to the second embodiment, the NOx inflow amount (NOx
The NOx purification rate is calculated from the ratio of the integrated amount CNOXAD) to the rich gas amount (rich gas integrated value AFAD-rear O2 output integrated value VOX2AD) required for NOx purification by the same NOx catalyst 14 during rich combustion. , The deterioration of the NOx catalyst 14 is detected.
In such a case, similarly to the first embodiment, the deterioration of the NOx catalyst 14 can be accurately detected.

【0086】またこの場合、「NOx積算量CNOXA
D」にはリーン度合やリーン時間といったリーン燃焼に
関する情報が含まれ、「リッチガス積算値AFAD−リ
アO2 出力積算値VOX2AD」にはリッチ度合やリッ
チ時間といったリッチ燃焼に関する情報が含まれる。従
って、触媒劣化の反映として「NOx浄化に要したリッ
チガス量」が変化すると考える場合に、当該リッチガス
量に対してはリーン燃焼時やリッチ燃焼時の各種条件に
応じた補正が適宜加えられることとなる。よって、燃焼
条件の変更にも関係なく、常に正確に触媒劣化が検出で
きる。またこの場合、リッチ時間が所定値よりも短い場
合しか劣化検出が行えない等、燃焼条件により劣化検出
の実施が制約を受けるといった不都合が回避される。
In this case, “NOx integrated amount CNOXA
"D" includes information on lean combustion such as lean degree and lean time, and "rich gas integrated value AFAD-rear O2 output integrated value VOX2AD" includes information on rich combustion such as rich degree and rich time. Therefore, when it is considered that the “rich gas amount required for NOx purification” changes as a reflection of catalyst deterioration, the rich gas amount is appropriately corrected according to various conditions during lean combustion or rich combustion. Become. Therefore, catalyst deterioration can always be detected accurately regardless of changes in combustion conditions. Further, in this case, it is possible to avoid the inconvenience that the deterioration detection is restricted by the combustion conditions, for example, the deterioration detection can be performed only when the rich time is shorter than a predetermined value.

【0087】例えば、仮にリーン燃焼が延長されるとN
Ox積算量CNOXADが増えるが、それと同時に多量
のNOxがNOx触媒14に吸蔵され、自ずとNOx浄
化に要したリッチガス量(AFAD−VOX2AD)が
増える。そのため、触媒劣化度合が不変であるにも拘わ
らず燃焼条件の変更に伴いNOx浄化率が変更されて触
媒劣化が誤検出される、といった不都合は生じない。ま
た、リッチ燃焼が延長されるとリッチ燃焼時のリッチガ
ス積算値AFADが増えるが、それと同時に、同じくリ
ッチ燃焼時のリアO2 出力積算値VOX2ADが増え
る。そのため、やはり燃焼状態の変更に伴いNOx浄化
率が変更されて触媒劣化が誤検出される、といった不都
合は生じない。
For example, if the lean combustion is extended, N
While the Ox integrated amount CNOXAD increases, a large amount of NOx is simultaneously stored in the NOx catalyst 14, and the rich gas amount (AFAD-VOX2AD) required for NOx purification naturally increases. Therefore, there is no inconvenience that the NOx purification rate is changed due to the change of the combustion condition and the catalyst deterioration is erroneously detected, even though the degree of catalyst deterioration is unchanged. When the rich combustion is extended, the rich gas integrated value AFAD during the rich combustion increases, but at the same time, the rear O2 output integrated value VOX2AD during the rich combustion also increases. Therefore, there is no inconvenience that the NOx purification rate is changed due to the change of the combustion state and catalyst deterioration is erroneously detected.

【0088】(第3の実施の形態)図20には、第3の
実施の形態における空燃比制御システムの概要を示す。
図20に示されるように、本実施の形態では、NOx触
媒14の上流側にスタートキャタリストとしての役割を
担う三元触媒15が配設される。すなわち、三元触媒1
5はNOx触媒14に比べてその容量が小さく、エンジ
ン1の低温始動後において早期に活性化されて有害ガス
を浄化する。また、三元触媒15の上流側にはA/Fセ
ンサ26が配設され、NOx触媒14の下流側にはO2
センサ27が配設される。
(Third Embodiment) FIG. 20 shows an outline of an air-fuel ratio control system according to a third embodiment.
As shown in FIG. 20, in the present embodiment, a three-way catalyst 15 serving as a start catalyst is disposed upstream of the NOx catalyst 14. That is, the three-way catalyst 1
Numeral 5 has a smaller capacity than the NOx catalyst 14, and is activated early after the low temperature start of the engine 1 to purify harmful gases. An A / F sensor 26 is provided upstream of the three-way catalyst 15, and O 2 F 2 is provided downstream of the NOx catalyst 14.
A sensor 27 is provided.

【0089】この場合、上流側の三元触媒15は、リー
ン燃焼時において排ガス中の酸素を一時的に貯蔵(スト
レージ)する。従って、リッチ燃焼時にはリッチ成分
(HC,CO)と三元触媒15での貯蔵酸素とが反応
し、その反応が終了した後、リッチ成分がNOx触媒1
4に給送されることとなる。また、三元触媒15の酸素
貯蔵能力は当該三元触媒15の劣化度合に応じて変化
し、例えば触媒劣化が進行すると、酸素貯蔵能力が低下
することが知られている。
In this case, the upstream three-way catalyst 15 temporarily stores oxygen in the exhaust gas during lean combustion. Therefore, during rich combustion, the rich components (HC, CO) react with the stored oxygen in the three-way catalyst 15, and after the reaction is completed, the rich components become NOx catalyst 1
4 will be sent. Further, it is known that the oxygen storage capacity of the three-way catalyst 15 changes according to the degree of deterioration of the three-way catalyst 15, and, for example, as the catalyst deteriorates, the oxygen storage capacity decreases.

【0090】そこで本実施の形態では、三元触媒15の
劣化度合を検出し、その触媒劣化度合に応じて空燃比リ
ッチ制御を実施する。かかる場合、CPU31は、例え
ば図21の関係を用い、その時々の触媒劣化度合に応じ
てリッチ制御量を決定する。図21では、触媒劣化度合
が小さければ、三元触媒15による酸素貯蔵能力が大き
いことから比較的大きなリッチ制御量が設定される。す
なわち、リッチ制御の継続時間が比較的長めに設定され
る。また、触媒劣化度合が大きければ、三元触媒15に
よる酸素貯蔵能力が小さいことから比較的小さなリッチ
制御量が設定される。すなわち、リッチ制御の継続時間
が比較的短めに設定される。
Therefore, in the present embodiment, the degree of deterioration of the three-way catalyst 15 is detected, and the air-fuel ratio rich control is performed according to the degree of deterioration of the catalyst. In such a case, the CPU 31 determines the rich control amount according to the degree of catalyst deterioration at each time, for example, using the relationship in FIG. In FIG. 21, if the degree of catalyst deterioration is small, a relatively large rich control amount is set because the oxygen storage capacity of the three-way catalyst 15 is large. That is, the duration of the rich control is set relatively long. If the degree of catalyst deterioration is large, a relatively small rich control amount is set because the oxygen storage capacity of the three-way catalyst 15 is small. That is, the duration of the rich control is set relatively short.

【0091】上記の通り三元触媒15の劣化度合に応じ
てリッチ制御量(リッチ時間)が設定されると、NOx
触媒14に対して常に一定量のリッチガス量を供給する
ことが可能となる。従って、リアO2 出力VOX2の大
きさに基づいて同触媒14の劣化が検出できる。この場
合、前記図7の触媒劣化検出手順を用い、リッチ燃焼時
におけるリアO2 出力VOX2のピーク値に応じてNO
x触媒14の劣化度合を検出する。
When the rich control amount (rich time) is set according to the degree of deterioration of the three-way catalyst 15 as described above, NOx
It is possible to always supply a constant rich gas amount to the catalyst 14. Therefore, the deterioration of the catalyst 14 can be detected based on the size of the rear O2 output VOX2. In this case, using the catalyst deterioration detection procedure of FIG. 7 described above, NO is determined according to the peak value of the rear O2 output VOX2 during rich combustion.
The degree of deterioration of the x catalyst 14 is detected.

【0092】なお、三元触媒15の劣化度合を検出する
手法としては、例えば本願出願人による特開平8−33
8286号公報の「内燃機関の排気系故障診断装置」に
開示された手法が適用できる。その触媒劣化検出手法を
簡単に記述する。つまり、CPU31は、リアO2 出力
VOX2(触媒下流側のO2 センサ27の出力)が目標
値に一致するようサブフィードバック制御を実施すると
共に、リアO2 出力VOX2についてその偏差の積分値
を求める。そして、VOX2偏差の積分値に基づいて三
元触媒15の劣化度合を検出する。このとき、VOX2
偏差の積分値が小さいほど、触媒劣化度合が大きい旨を
検出する。
As a method of detecting the degree of deterioration of the three-way catalyst 15, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
The method disclosed in “Exhaust System Failure Diagnosis Apparatus for Internal Combustion Engine” of JP-A-8286 can be applied. The method for detecting the catalyst deterioration will be described briefly. That is, the CPU 31 performs the sub-feedback control so that the rear O2 output VOX2 (the output of the O2 sensor 27 on the downstream side of the catalyst) matches the target value, and obtains the integral value of the deviation of the rear O2 output VOX2. Then, the degree of deterioration of the three-way catalyst 15 is detected based on the integrated value of the VOX2 deviation. At this time, VOX2
It is detected that the smaller the integrated value of the deviation, the greater the degree of catalyst deterioration.

【0093】本実施の形態の作用を図22のタイムチャ
ートを使って説明する。図22(a),(b)にはそれ
ぞれ、三元触媒15の新品時と同触媒15の劣化時とで
の空燃比等の挙動を示す。図22(a)において時刻t
21では、その時の三元触媒15の劣化度合に基づいて
リッチ制御の継続時間が設定され、その継続時間に合わ
せてリッチ制御が開始される。
The operation of the present embodiment will be described with reference to the time chart of FIG. FIGS. 22A and 22B show the behavior of the air-fuel ratio and the like when the three-way catalyst 15 is new and when the three-way catalyst 15 is deteriorated, respectively. At time t in FIG.
At 21, the duration of the rich control is set based on the degree of deterioration of the three-way catalyst 15 at that time, and the rich control is started in accordance with the duration.

【0094】その後、時刻t22では、三元触媒15前
後の空燃比が理論空燃比(λ=1)に達する。このと
き、三元触媒15前方の空燃比は理論空燃比よりもリッ
チ側に直ちに推移するものの、三元触媒15にはリーン
制御時に貯蔵された酸素が存在するためその貯蔵酸素と
排ガス中のリッチ成分(HC,CO等)とが反応し、三
元触媒15後方の空燃比は理論空燃比で一旦保持され
る。そして、貯蔵酸素とリッチ成分との反応が終了する
と、三元触媒15後方の空燃比がリッチ側に移行する
(時刻t23)。時刻t23以降、リッチ成分がNOx
触媒14側に供給されるために、同触媒14に吸蔵され
ていたNOxが還元・放出される。
Thereafter, at time t22, the air-fuel ratio before and after the three-way catalyst 15 reaches the stoichiometric air-fuel ratio (λ = 1). At this time, although the air-fuel ratio in front of the three-way catalyst 15 immediately changes to a richer side than the stoichiometric air-fuel ratio, the oxygen stored in the three-way catalyst 15 at the time of the lean control exists. The components (HC, CO, etc.) react, and the air-fuel ratio behind the three-way catalyst 15 is temporarily maintained at the stoichiometric air-fuel ratio. Then, when the reaction between the stored oxygen and the rich component ends, the air-fuel ratio behind the three-way catalyst 15 shifts to the rich side (time t23). After time t23, the rich component is NOx
Since it is supplied to the catalyst 14, the NOx stored in the catalyst 14 is reduced and released.

【0095】時刻t24ではリーン制御が再開され、三
元触媒15後方の空燃比は、上流側から給送される排ガ
ス中のリーン成分と同触媒15に貯蔵されているリッチ
成分とが反応する所定期間(時刻t25〜t26)だけ
理論空燃比で保持された後、リーン制御値に戻る。
At time t24, the lean control is resumed, and the air-fuel ratio behind the three-way catalyst 15 is adjusted to a predetermined value at which the lean component in the exhaust gas fed from the upstream side and the rich component stored in the catalyst 15 react. After maintaining the stoichiometric air-fuel ratio for the period (time t25 to t26), the control returns to the lean control value.

【0096】一方、三元触媒15の劣化時には、図22
(b)に示されるように、時刻t31で制御空燃比がリ
ーンからリッチに切り換えられると共に、三元触媒15
の劣化度合に基づいてリッチ制御の継続時間が設定され
る。この場合、三元触媒15の劣化が進行していること
から、比較的小さなリッチ制御量が与えられる(図21
参照)。
On the other hand, when the three-way catalyst 15 is deteriorated,
As shown in (b), at time t31, the control air-fuel ratio is switched from lean to rich, and the three-way catalyst 15
Is set based on the degree of deterioration of the rich control. In this case, since the deterioration of the three-way catalyst 15 is progressing, a relatively small rich control amount is given (FIG. 21).
reference).

【0097】三元触媒15前後の空燃比が理論空燃比
(λ=1)に達する時刻t32では、三元触媒15後方
の空燃比は理論空燃比で一旦保持されるが、三元触媒1
5が劣化しているために触媒貯蔵の酸素量は少なく、前
記図22(a)の場合に比べて短時間で、同空燃比がリ
ッチ側に移行する(時刻t33)。すなわち、三元触媒
15の貯蔵酸素と排ガス中のリッチ成分とが反応する時
間である、図22(b)の時刻t32〜t33は、図2
2(a)の時刻t22〜t23に比べて短くなる。時刻
t33以降、リッチ成分がNOx触媒14側に供給され
るために、同触媒14に吸蔵されていたNOxが還元・
放出される。その後、時刻t34で制御空燃比がリーン
値に戻される。
At time t32 when the air-fuel ratio before and after the three-way catalyst 15 reaches the stoichiometric air-fuel ratio (λ = 1), the air-fuel ratio behind the three-way catalyst 15 is once maintained at the stoichiometric air-fuel ratio.
5 is deteriorated, the amount of oxygen stored in the catalyst is small, and the air-fuel ratio shifts to the rich side in a shorter time than in the case of FIG. 22A (time t33). That is, the time from t32 to t33 in FIG. 22B, which is the time when the stored oxygen of the three-way catalyst 15 reacts with the rich component in the exhaust gas, is shown in FIG.
It becomes shorter than the time t22 to t23 of 2 (a). After time t33, since the rich component is supplied to the NOx catalyst 14, the NOx stored in the catalyst 14 is reduced and
Released. Thereafter, at time t34, the control air-fuel ratio is returned to the lean value.

【0098】図22(a),(b)によれば、三元触媒
15の劣化度合に応じてリッチ時間が制御される。これ
により、リッチ制御時においては、三元触媒15の劣化
の有無に拘わらず常に必要量のリッチガスが供給され、
且つNOx触媒下流側のリッチガス量が触媒の劣化検出
が可能な値で規制される。
According to FIGS. 22A and 22B, the rich time is controlled according to the degree of deterioration of the three-way catalyst 15. Thus, during rich control, a necessary amount of rich gas is always supplied regardless of whether the three-way catalyst 15 has deteriorated,
In addition, the amount of rich gas downstream of the NOx catalyst is regulated by a value at which deterioration of the catalyst can be detected.

【0099】以上第3の実施の形態では、NOx触媒1
4の上流側に三元触媒15を設けて具体化したが、かか
る場合にも上記各実施の形態と同様に、NOx触媒14
の劣化を正確に検出することができる。
As described above, in the third embodiment, the NOx catalyst 1
Although the three-way catalyst 15 is provided on the upstream side of the NOx catalyst 4, the NOx catalyst 14 is also used in this case as in the above-described embodiments.
Can be accurately detected.

【0100】また本実施の形態では、三元触媒15の上
流側にA/Fセンサ26を配設することで、エンジン1
とセンサ26との距離が短縮され、空燃比が変化してか
らセンサ出力が変化するまでの応答時間が短縮される。
従って、過渡運転時におけるセンサ検出精度が高められ
る。
In this embodiment, the A / F sensor 26 is provided upstream of the three-way catalyst 15 so that the engine 1
The distance between the sensor and the sensor 26 is shortened, and the response time from when the air-fuel ratio changes to when the sensor output changes is shortened.
Therefore, the sensor detection accuracy during the transient operation is improved.

【0101】(第4の実施の形態)第4の実施の形態で
は、上記第3の実施の形態と同様に、NOx触媒14の
上流側にスタートキャタリストとしての三元触媒15を
設ける構成とし、空燃比制御システムは図23のように
構成される。図23について、前記図20との相違点を
述べれば、図23ではA/Fセンサ26が三元触媒15
の下流側(触媒14,15の間)に設けられている。
(Fourth Embodiment) In the fourth embodiment, a three-way catalyst 15 as a start catalyst is provided upstream of the NOx catalyst 14, as in the third embodiment. The air-fuel ratio control system is configured as shown in FIG. 23 is different from FIG. 20 in that the A / F sensor 26 is connected to the three-way catalyst 15 in FIG.
Downstream (between the catalysts 14 and 15).

【0102】また本実施の形態では、上記第2の実施の
形態で説明した通り、NOx触媒14のNOx浄化率に
基づいて同触媒14の劣化度合を検出する。すなわち、
前記図11の手順に従い、NOx触媒14に流入するN
Ox積算量CNOXADを算出する。また、前記図1
3,14の手順に従い、NOx触媒14でのNOx浄化
に要した実際のリッチガス量(リッチガス積算値AFA
D−リアO2 出力積算値VOX2AD)を算出すると共
に、「AFAD−VOX2AD/CNOXAD」をNO
x浄化率としてそのNOx浄化率に応じてNOx触媒1
4の劣化度合を検出する。
In this embodiment, the degree of deterioration of the NOx catalyst 14 is detected based on the NOx purification rate of the NOx catalyst 14, as described in the second embodiment. That is,
According to the procedure of FIG. 11, N flowing into the NOx catalyst 14
The Ox integrated amount CNOXAD is calculated. FIG.
According to procedures 3 and 14, the actual rich gas amount (rich gas integrated value AFA) required for NOx purification
D-rear O2 output integrated value VOX2AD) and set "AFAD-VOX2AD / CNOXAD" to NO.
NOx catalyst 1 according to the NOx purification rate
4 is detected.

【0103】なお、NOx浄化率を劣化判定パラメータ
とする場合、NOx触媒14に流入するリッチガス量を
所定値に規制しなくても触媒劣化が検出できる。そのた
め、上記第3の実施の形態で説明したように三元触媒1
5の劣化検出を行い、その検出結果に応じてリッチ制御
量を調節するといった処理は不要となる。
When the NOx purification rate is used as a deterioration determination parameter, catalyst deterioration can be detected without restricting the amount of rich gas flowing into the NOx catalyst 14 to a predetermined value. Therefore, as described in the third embodiment, the three-way catalyst 1
It is not necessary to perform the deterioration detection of No. 5 and adjust the rich control amount according to the detection result.

【0104】かかる構成では、既述の通り三元触媒15
の劣化度合に応じて酸素貯蔵能力が変動したとしてもそ
の酸素貯蔵力の大小に拘わらず、NOx浄化に要した実
際のリッチガス量とリーン燃焼時におけるNOx流入量
とからNOx浄化率が正確に求められる。つまり、三元
触媒15の劣化度合の違いに影響されることなく、NO
x触媒14の劣化を正確に検出することができる。
In this configuration, as described above, the three-way catalyst 15
Even if the oxygen storage capacity fluctuates according to the degree of deterioration of NOx, the NOx purification rate can be accurately determined from the actual rich gas amount required for NOx purification and the NOx inflow amount during lean combustion, regardless of the magnitude of the oxygen storage capacity. Can be In other words, NO is not affected by the difference in the degree of deterioration of the three-way catalyst 15.
The deterioration of the x catalyst 14 can be detected accurately.

【0105】(第5の実施の形態)上記第3,第4の実
施の形態では、酸素貯蔵能力を有する三元触媒15をN
Ox触媒14の上流側に配設していたが、本第5の実施
の形態では三元触媒を酸素貯蔵能力のないもの、或いは
酸素貯蔵能力の小さいものに変更する。つまり本実施の
形態において、三元触媒は、酸素貯蔵能力のない貴金属
(白金Pt)のみを担体に担持して構成される。具体的
には、ステンレス鋼又はコージエライト等のセラミック
からなる担体に、多孔質のアルミナAl2 O3 の表面に
白金Ptのみを担持して構成された触媒層がコーティン
グされている。
(Fifth Embodiment) In the third and fourth embodiments, the three-way catalyst 15 having oxygen storage capacity is
Although arranged upstream of the Ox catalyst 14, in the fifth embodiment, the three-way catalyst is changed to one having no oxygen storage capacity or one having a small oxygen storage capacity. That is, in the present embodiment, the three-way catalyst is configured by supporting only a noble metal (platinum Pt) having no oxygen storage capacity on the carrier. Specifically, a carrier made of ceramic such as stainless steel or cordierite is coated with a catalyst layer constituted by supporting only platinum Pt on the surface of porous alumina Al2 O3.

【0106】かかる場合、三元触媒15に貯蔵される酸
素と排ガス中のリッチ成分(HC,CO)とが反応しそ
の分だけ下流側へのリッチ成分の供給量が減るといった
ことがなくなり、三元触媒15前後における空燃比の挙
動は略一致する。従って、上記第3の実施の形態のよう
に、三元触媒15の劣化度合に応じてリッチ制御量を可
変に設定するといった処理が不要となる。なお、NOx
触媒14の劣化検出手法としては、前記図7に依るも
の、又は前記図13,14に依るものの何れも適用でき
る。
In this case, the oxygen stored in the three-way catalyst 15 and the rich components (HC, CO) in the exhaust gas react with each other, and the supply amount of the rich component to the downstream side does not decrease by that much. The behaviors of the air-fuel ratio before and after the source catalyst 15 substantially match. Therefore, there is no need to perform a process of variably setting the rich control amount in accordance with the degree of deterioration of the three-way catalyst 15 as in the third embodiment. Note that NOx
As a method for detecting the deterioration of the catalyst 14, any of the methods shown in FIG. 7 or the methods shown in FIGS.

【0107】本発明の実施の形態は、上記以外に次の形
態にて具体化できる。上記第1の実施の形態では、リー
ン時間TL及びリッチ時間TRが比較的短い場合にの
み、劣化検出の実施条件が成立するとして、その条件成
立時にのみリアO2 出力VOX2を用いた劣化検出を実
施したが、この構成を変更する。例えば所定の時間周期
で劣化検出を実施することとし、劣化検出の実施時には
リーン時間TL及びリッチ時間TRを強制的に短くす
る。つまり、NOx吸蔵能力を推定してその推定値によ
り触媒劣化を検出する際には、リッチ燃焼時のリッチ時
間、或いはリッチ度合を所定値以下に制限する。本構成
によれば、触媒劣化無しの場合と劣化有りの場合とで、
リアO2 出力VOX2に明確な差ができ、結果として信
頼性の高い触媒劣化検出が実現できる。
The embodiments of the present invention can be embodied in the following forms other than the above. In the first embodiment, the condition for performing the deterioration detection is satisfied only when the lean time TL and the rich time TR are relatively short, and the deterioration detection using the rear O2 output VOX2 is performed only when the condition is satisfied. However, this configuration is changed. For example, the deterioration detection is performed at a predetermined time period, and when the deterioration detection is performed, the lean time TL and the rich time TR are forcibly shortened. That is, when estimating the NOx storage capacity and detecting catalyst deterioration based on the estimated value, the rich time or rich degree during rich combustion is limited to a predetermined value or less. According to this configuration, in the case without catalyst deterioration and in the case with catalyst deterioration,
There is a clear difference in the rear O2 output VOX2, and as a result, highly reliable detection of catalyst deterioration can be realized.

【0108】上記第1の実施の形態では、リアO2 出力
VOX2のピーク値に応じてNOx触媒14のNOx吸
蔵能力を推定し、それNOx吸蔵能力に基づいて当該触
媒14の劣化を検出したが、これを以下の(1),
(2)のように変更する。 (1)VOX2変化の時間積分値(面積)からNOx吸
蔵能力を推定し、そのNOx吸蔵能力に基づいて触媒劣
化を検出する。具体的には、リッチ制御時におけるリア
O2 出力VOX2に基づいてリアO2 出力積算値VOX
2ADを算出し(例えば前記第2の実施の形態、図15
の処理に準ずる)、このリアO2 出力積算値VOX2A
Dに応じてNOx吸蔵能力を推定する。この場合、VO
X2AD値が大きいほど、NOx触媒14のNOx吸蔵
能力が低下して同触媒14の劣化が進行しているとみな
すことができる。 (2)リッチ制御時において、リアO2 出力VOX2の
単位時間毎の変化量を積算し、それにより出力値の軌跡
を求める。そして、VOX2の軌跡からNOx吸蔵能力
を推定し、そのNOx吸蔵能力に基づいて触媒劣化を検
出する。この場合、VOX2の軌跡が大きいほど、NO
x触媒14のNOx吸蔵能力が低下して同触媒14の劣
化が進行しているとみなすことができる。
In the first embodiment, the NOx storage capacity of the NOx catalyst 14 is estimated according to the peak value of the rear O2 output VOX2, and the deterioration of the catalyst 14 is detected based on the NOx storage capacity. The following (1),
Change as shown in (2). (1) The NOx storage capacity is estimated from the time integral value (area) of the VOX2 change, and catalyst deterioration is detected based on the NOx storage capacity. Specifically, based on the rear O2 output VOX2 during the rich control, the rear O2 output integrated value VOX
2AD is calculated (for example, in the second embodiment, FIG. 15
), The rear O2 output integrated value VOX2A
The NOx storage capacity is estimated according to D. In this case, VO
It can be considered that the larger the X2AD value is, the lower the NOx storage capacity of the NOx catalyst 14 is, and the deterioration of the NOx catalyst 14 is progressing. (2) During the rich control, the amount of change in the rear O2 output VOX2 per unit time is integrated, and the locus of the output value is obtained. Then, the NOx storage capacity is estimated from the locus of VOX2, and catalyst deterioration is detected based on the NOx storage capacity. In this case, the larger the locus of VOX2, the more NO
It can be considered that the NOx storage capacity of the x catalyst 14 has decreased and the catalyst 14 has been deteriorated.

【0109】上記各実施の形態では、NOx触媒14の
下流側にO2 センサ27を配設し、同センサ27の出力
(リアO2 出力VOX2)を使ってNOx触媒14の劣
化を検出したが、O2 センサ27を限界電流式のA/F
センサに変更し、このA/Fセンサ出力を使って下記の
(イ),(ロ)のように触媒劣化を検出する。 (イ)NOx触媒下流側に配置したA/Fセンサの出力
のピーク値、又は同出力の時間積分値(面積)から触媒
劣化を検出する。これは基本的に前記図7の処理に準じ
て行われるとよく、図7のステップ307〜309に見
られるリアO2 出力VOX2を「リアA/Fセンサ出
力」に変更すればよい。 (ロ)前記図13,14の処理において、リアO2 出力
積算値VOX2ADの代わりに触媒下流側のA/Fセン
サの出力積算値を算出する。つまり、触媒下流側の余剰
ガス量として、A/Fセンサの出力積算値を算出する。
この場合、リッチ燃焼時における触媒上流側のA/Fセ
ンサの出力積算値と、同じくリッチ燃焼時における触媒
下流側のA/Fセンサの出力積算値との差からNOx触
媒14でのNOx浄化量(NOx浄化に要したリッチガ
ス量)を算出する。そして、このNOx浄化量に応じて
触媒劣化を検出する。
In each of the above embodiments, the O2 sensor 27 is disposed downstream of the NOx catalyst 14, and the deterioration of the NOx catalyst 14 is detected using the output of the sensor 27 (rear O2 output VOX2). The sensor 27 is limited current type A / F
It is changed to a sensor, and the catalyst deterioration is detected as shown in the following (a) and (b) using the output of the A / F sensor. (A) The deterioration of the catalyst is detected from the peak value of the output of the A / F sensor disposed downstream of the NOx catalyst or the time integrated value (area) of the output. This may be performed basically in accordance with the processing of FIG. 7, and the rear O2 output VOX2 seen in steps 307 to 309 of FIG. 7 may be changed to "rear A / F sensor output". (B) In the processes of FIGS. 13 and 14, the output integrated value of the A / F sensor on the downstream side of the catalyst is calculated in place of the rear O2 output integrated value VOX2AD. That is, the output integrated value of the A / F sensor is calculated as the surplus gas amount on the downstream side of the catalyst.
In this case, the NOx purification amount in the NOx catalyst 14 is determined from the difference between the integrated output value of the A / F sensor on the upstream side of the catalyst during rich combustion and the integrated output value of the A / F sensor on the downstream side of the catalyst during rich combustion. (Amount of rich gas required for NOx purification) is calculated. Then, catalyst deterioration is detected in accordance with the NOx purification amount.

【0110】O2 センサやA/Fセンサの出力を物理量
に変換して使用する。例えば図24の関係を用いてO2
センサ出力をリッチ過剰量(モル)に変換し、そのリッ
チ過剰量のピーク値、時間積分値(面積)、軌跡の何れ
かのデータを使ってNOx触媒14の劣化検出を実施す
る。或いは図25の関係を用いてA/Fセンサ出力をリ
ッチ過剰量(モル)に変換し、そのリッチ過剰量のピー
ク値、時間積分値(面積)、軌跡の何れかのデータを使
ってNOx触媒14の劣化検出を実施する。
The output of the O2 sensor or A / F sensor is converted into a physical quantity and used. For example, using the relationship of FIG.
The sensor output is converted into a rich excess amount (mol), and deterioration detection of the NOx catalyst 14 is performed using any one of the peak value, the time integral value (area), and the locus of the rich excess amount. Alternatively, the output of the A / F sensor is converted into a rich excess amount (mole) using the relationship of FIG. 25, and the NOx catalyst is used using any of the peak value, time integral value (area), and locus of the rich excess amount. 14 is performed.

【0111】上記第3の実施の形態において、三元触媒
15の劣化検出手法を変更する。例えば本願出願人によ
る特開平9−31612号公報の「排出ガス浄化用触媒
劣化検出装置」に開示された手法を適用する。本手法で
は、エンジンが始動してから三元触媒が暖機されるまで
に該触媒内で浄化されるガス成分量(未浄化ガス成分量
を反映するデータ)を算出し、その未浄化ガス成分量に
基づいて三元触媒の劣化度合を検出する。この場合、触
媒活性前のエミッション増加を考慮しつつ、触媒劣化が
精度良く検出できる。なお、三元触媒の暖機前には、触
媒劣化度合の違いによる浄化率の差が大きく、触媒劣化
を容易且つ正確に検出することが可能となる。
In the third embodiment, the method of detecting the deterioration of the three-way catalyst 15 is changed. For example, the method disclosed in “Exhaust gas purification catalyst deterioration detection device” in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-31612 by the present applicant is applied. In this method, the amount of gas components to be purified in the three-way catalyst from when the engine is started until the catalyst is warmed up (data reflecting the amount of unpurified gas components) is calculated. The degree of deterioration of the three-way catalyst is detected based on the amount. In this case, catalyst deterioration can be accurately detected while taking into account the increase in emissions before the catalyst is activated. Before the warm-up of the three-way catalyst, the difference in purification rate due to the difference in the degree of catalyst deterioration is large, and it is possible to easily and accurately detect catalyst deterioration.

【0112】上記第5の実施の形態において、酸素貯蔵
能力の小さい三元触媒15として以下の構成が適用でき
る。 ・酸素貯蔵能力の大きな助触媒を担体に担持しない、或
いはその担持量を少なくして三元触媒を構成する。この
場合、酸素吸蔵能力の大きな助触媒としては、セリアC
eO2 、バリウムBa、ランタンLaなどが知られてい
る。 ・酸素貯蔵能力のある貴金属(Rh,Pd)の担持量を
少なくして三元触媒を構成する。特にロジウムRhであ
れば0.2g/リットル以下、パラジウムPdであれば
2.5g/リットル以下の担持量とすることが好まし
い。
In the fifth embodiment, the following configuration can be applied as the three-way catalyst 15 having a small oxygen storage capacity. -A three-way catalyst is constituted by not supporting the cocatalyst having a large oxygen storage capacity on the carrier or reducing the amount of the cocatalyst supported. In this case, a co-catalyst having a large oxygen storage capacity is ceria C
eO2, barium Ba, lanthanum La and the like are known. -A three-way catalyst is constituted by reducing the amount of the noble metal (Rh, Pd) having an oxygen storage capacity. In particular, it is preferable that the carrying amount is 0.2 g / liter or less for rhodium Rh and 2.5 g / liter or less for palladium Pd.

【0113】上記各実施の形態では、空燃比のF/B制
御に際し、現代制御理論を用いた演算を実施したが、こ
れに代えてPID,PI制御などを用いた演算を実施し
てもよい。また、リーン燃焼時において空燃比をオープ
ン制御してもよい。
In each of the above embodiments, the calculation using the modern control theory was performed in the F / B control of the air-fuel ratio, but instead, the calculation using the PID, PI control, etc. may be performed. . Further, the air-fuel ratio may be open-controlled during lean combustion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施の形態における空燃比制御システムの概要
を示す全体構成図。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an outline of an air-fuel ratio control system according to an embodiment.

【図2】燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。FIG. 2 is a flowchart showing a fuel injection control routine.

【図3】目標空燃比AFTGの設定ルーチンを示すフロ
ーチャート。
FIG. 3 is a flowchart showing a routine for setting a target air-fuel ratio AFTG.

【図4】エンジン運転状態に応じてリッチ時間をするた
めのマップ。
FIG. 4 is a map for performing a rich time according to an engine operating state.

【図5】エンジン運転状態に応じてリーン目標空燃比を
設定するためのマップ。
FIG. 5 is a map for setting a lean target air-fuel ratio according to an engine operating state.

【図6】空燃比制御の挙動を示すタイムチャート。FIG. 6 is a time chart showing the behavior of air-fuel ratio control.

【図7】触媒劣化検出ルーチンを示すフローチャート。FIG. 7 is a flowchart illustrating a catalyst deterioration detection routine.

【図8】NOx吸蔵量と触媒劣化度合との関係を示す
図。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the NOx storage amount and the degree of catalyst deterioration.

【図9】触媒劣化前と触媒劣化後とについてセンサ出力
波形を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing sensor output waveforms before and after catalyst deterioration.

【図10】触媒劣化前と触媒劣化後とについてセンサ出
力波形を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing sensor output waveforms before and after catalyst deterioration.

【図11】NOx量推定ルーチンを示すフローチャー
ト。
FIG. 11 is a flowchart showing a NOx amount estimation routine.

【図12】NOx量算出に使用するための関係図。FIG. 12 is a relationship diagram for use in NOx amount calculation.

【図13】触媒劣化検出ルーチンを示すフローチャー
ト。
FIG. 13 is a flowchart showing a catalyst deterioration detection routine.

【図14】図13に続き、触媒劣化検出ルーチンを示す
フローチャート。
FIG. 14 is a flowchart showing a catalyst deterioration detection routine continued from FIG. 13;

【図15】リアO2 出力積算値VOX2ADの算出ルー
チンを示すフローチャート。
FIG. 15 is a flowchart showing a routine for calculating a rear O2 output integrated value VOX2AD.

【図16】リッチガス積算値AFADの算出ルーチンを
示すフローチャート。
FIG. 16 is a flowchart illustrating a calculation routine of a rich gas integrated value AFAD.

【図17】劣化判定値NOXCONVとNOx浄化率と
の関係を示す図。
FIG. 17 is a diagram showing a relationship between a deterioration determination value NOXCONV and a NOx purification rate.

【図18】NOx浄化率と触媒劣化度合との関係を示す
図。
FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the NOx purification rate and the degree of catalyst deterioration.

【図19】第2の実施の形態において、作用を説明する
ためのタイムチャート。
FIG. 19 is a time chart for explaining an operation in the second embodiment.

【図20】第3の実施の形態において、制御システムの
概要を示す構成図。
FIG. 20 is a configuration diagram showing an outline of a control system in a third embodiment.

【図21】三元触媒劣化度合とリッチ制御量との関係を
示す図。
FIG. 21 is a diagram showing a relationship between a three-way catalyst deterioration degree and a rich control amount.

【図22】第3の実施の形態において、作用を説明する
ためのタイムチャート。
FIG. 22 is a time chart for explaining an operation in the third embodiment.

【図23】第4の実施の形態において、制御システムの
概要を示す構成図。
FIG. 23 is a configuration diagram showing an outline of a control system in a fourth embodiment.

【図24】O2 センサ出力をリッチ過剰量に変換するた
めの図。
FIG. 24 is a diagram for converting an O2 sensor output into a rich excess amount.

【図25】A/Fセンサ出力をリッチ過剰量に変換する
ための図。
FIG. 25 is a diagram for converting an A / F sensor output into a rich excess amount.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エンジン(内燃機関)、3…排気管、14…NOx
触媒(NOx吸蔵還元型触媒)、26…酸素濃度センサ
(上流側センサ)としてのA/Fセンサ、27…酸素濃
度センサ(下流側センサ)としてのO2 センサ、30…
ECU、31…推定手段,劣化検出手段,NOx浄化率
算出手段としてのCPU。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine (internal combustion engine), 3 ... Exhaust pipe, 14 ... NOx
Catalyst (NOx storage reduction catalyst), 26: A / F sensor as oxygen concentration sensor (upstream sensor), 27 ... O2 sensor as oxygen concentration sensor (downstream sensor), 30 ...
ECU, 31 ... CPU as estimating means, deterioration detecting means, NOx purification rate calculating means.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F01N 3/28 301 F01N 3/28 301C F02D 41/04 ZAB F02D 41/04 ZAB 305 305A Fターム(参考) 3G084 AA04 BA09 BA13 BA24 DA27 EA11 EB08 EB22 EC04 FA26 FA28 FA30 3G091 AA12 AB03 AB06 BA33 CB02 DA04 DB06 DB10 DB13 EA01 EA06 EA07 EA16 EA30 EA33 EA34 FA04 FC01 HA08 HA10 HA36 HA37 HA42 3G301 HA01 HA15 JB09 KA05 MA01 MA11 NA04 NA09 NC04 ND42 NE13 NE17 NE23 PA07Z PA10Z PA11Z PD01Z PD09Z PE01Z PE08Z ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F01N 3/28 301 F01N 3/28 301C F02D 41/04 ZAB F02D 41/04 ZAB 305 305A F Term (reference) 3G084 AA04 BA09 BA13 BA24 DA27 EA11 EB08 EB22 EC04 FA26 FA28 FA30 3G091 AA12 AB03 AB06 BA33 CB02 DA04 DB06 DB10 DB13 EA01 EA06 EA07 EA16 EA30 EA33 EA34 FA04 FC01 HA08 HA10 HA36 HA37 HA04 3G301 NC04 NE23 PA07Z PA10Z PA11Z PD01Z PD09Z PE01Z PE08Z

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】機関排気系に設けられたリーンNOx触媒
を備え、空燃比リーン領域でのリーン燃焼を行わせると
共に、リーン燃焼時に排出される排ガス中のNOxをリ
ーンNOx触媒で吸蔵し、さらに空燃比を一時的にリッ
チに制御して前記吸蔵したNOxをリーンNOx触媒か
ら放出するようにした内燃機関の排ガス浄化装置におい
て、 前記リーンNOx触媒の下流側に配設され、排ガス中の
酸素濃度を検出する酸素濃度センサと、 リッチ燃焼時における前記酸素濃度センサの出力値の大
きさに基づいて前記リーンNOx触媒のNOx吸蔵能力
を推定する推定手段と、 前記推定したリーンNOx触媒のNOx吸蔵能力に基づ
いて当該触媒の劣化を検出する劣化検出手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。
1. A lean NOx catalyst provided in an engine exhaust system is provided to perform lean combustion in an air-fuel ratio lean region and to store NOx in exhaust gas discharged during lean combustion by the lean NOx catalyst. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine in which the air-fuel ratio is temporarily controlled to be rich to release the stored NOx from a lean NOx catalyst. An oxygen concentration sensor that detects the NOx storage capacity of the lean NOx catalyst based on the magnitude of the output value of the oxygen concentration sensor during rich combustion; and an estimated NOx storage capacity of the lean NOx catalyst. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising: a deterioration detecting unit configured to detect deterioration of the catalyst based on the detection result.
【請求項2】前記酸素濃度センサの出力値が大きいほ
ど、リーンNOx触媒の劣化度合が大きい旨を検出する
請求項1に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
2. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein it is detected that the greater the output value of the oxygen concentration sensor, the greater the degree of deterioration of the lean NOx catalyst.
【請求項3】リッチ燃焼時におけるリッチガス量を予測
し、そのリッチガス量が所定値以下となる場合にのみ、
前記推定手段によりNOx吸蔵能力を推定する請求項1
又は請求項2に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
3. A method for predicting a rich gas amount during rich combustion, and only when the rich gas amount is equal to or less than a predetermined value,
2. The NOx storage capacity is estimated by the estimation means.
Alternatively, the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 2.
【請求項4】前記推定手段によりNOx吸蔵能力を推定
する際、リッチ燃焼時におけるリッチガス量を所定値以
下に制限する請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の
排ガス浄化装置。
4. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein when estimating the NOx storage capacity by the estimating means, the amount of rich gas during rich combustion is limited to a predetermined value or less.
【請求項5】機関排気系に設けられたリーンNOx触媒
を備え、空燃比リーン領域でのリーン燃焼を行わせると
共に、リーン燃焼時に排出される排ガス中のNOxをリ
ーンNOx触媒で吸蔵し、さらに空燃比を一時的にリッ
チに制御して前記吸蔵したNOxをリーンNOx触媒か
ら放出するようにした内燃機関の排ガス浄化装置におい
て、 リーン燃焼時にリーンNOx触媒に流入するNOx流入
量と、リッチ燃焼時に同リーンNOx触媒にてNOx浄
化に要したリッチガス量との比率から当該触媒によるN
Ox浄化率を算出するNOx浄化率算出手段と、 前記算出したNOx浄化率に基づいてリーンNOx触媒
の劣化を検出する劣化検出手段とを備えることを特徴と
する内燃機関の排ガス浄化装置。
5. A lean NOx catalyst provided in an engine exhaust system for performing lean combustion in an air-fuel ratio lean region, and storing NOx in exhaust gas discharged during lean combustion by the lean NOx catalyst. In an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine in which the air-fuel ratio is temporarily controlled to be rich to release the stored NOx from the lean NOx catalyst, the amount of NOx flowing into the lean NOx catalyst during lean combustion and the amount of NOx inflow during rich combustion From the ratio with the rich gas amount required for NOx purification by the lean NOx catalyst, N
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising: a NOx purification rate calculating means for calculating an Ox purification rate; and a deterioration detecting means for detecting deterioration of a lean NOx catalyst based on the calculated NOx purification rate.
【請求項6】前記リーンNOx触媒においてNOx浄化
に要したリッチガス量が減少してNOx浄化率が低下す
るほど、リーンNOx触媒の劣化度合が大きい旨を検出
する請求項5に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
6. The internal combustion engine according to claim 5, wherein the lean NOx catalyst detects a degree of deterioration of the lean NOx catalyst as the amount of rich gas required for NOx purification decreases and the NOx purification rate decreases. Exhaust gas purification device.
【請求項7】前記リーンNOx触媒の上流側に配設さ
れ、排ガス中の酸素濃度を検出する上流側センサと、 前記リーンNOx触媒の下流側に配設され、排ガス中の
酸素濃度を検出する下流側センサと、 前記上流側センサの検出結果を基に、リーン燃焼時にリ
ーンNOx触媒に流入するNOx流入量Aを算出する手
段と、 前記上流側センサの検出結果を基に、リッチ燃焼時にリ
ーンNOx触媒に流入するリッチガス流入量Bを算出す
る手段と、 前記下流側センサの検出結果を基に、リッチ燃焼時にリ
ーンNOx触媒から排出される余剰ガス量Cを算出する
手段とを備え、 前記NOx浄化率算出手段は、前記算出したリーン燃焼
時のNOx流入量Aと、リッチ燃焼時のリッチガス流入
量B,余剰ガス量Cとに基づいて、 (B−C)/A の演算結果からNOx浄化率を算出する請求項5又は請
求項6に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
7. An upstream sensor disposed upstream of the lean NOx catalyst for detecting oxygen concentration in exhaust gas, and an upstream sensor disposed downstream of the lean NOx catalyst for detecting oxygen concentration in exhaust gas. A downstream sensor; means for calculating a NOx inflow amount A flowing into the lean NOx catalyst at the time of lean combustion based on the detection result of the upstream sensor; and Means for calculating a rich gas inflow amount B flowing into the NOx catalyst; and means for calculating a surplus gas amount C discharged from the lean NOx catalyst during rich combustion based on the detection result of the downstream sensor. The purification rate calculation means calculates (B−C) / A based on the calculated NOx inflow amount A during lean combustion, the rich gas inflow amount B during surplus combustion, and the surplus gas amount C. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the NOx purifying rate is calculated from the result.
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