JP2002047979A - Engine controller ! exhaust air particulate treatment device for internal combustion engine - Google Patents

Engine controller ! exhaust air particulate treatment device for internal combustion engine

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JP2002047979A
JP2002047979A JP2000235815A JP2000235815A JP2002047979A JP 2002047979 A JP2002047979 A JP 2002047979A JP 2000235815 A JP2000235815 A JP 2000235815A JP 2000235815 A JP2000235815 A JP 2000235815A JP 2002047979 A JP2002047979 A JP 2002047979A
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nox
engine
exhaust
concentration
exhaust gas
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Yutaka Takaku
豊 高久
Toshio Ishii
俊夫 石井
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine controller capable of accurately judging an abnormality of an exhaust air component detection means and performing control of NOx scavenger, monitoring of performance, and control of HC scavenger without making errors even if the exhaust air component detection means detecting the concentration of exhaust air components such as NOx, HC, CO, etc., is deteriorated and its performance is changed. SOLUTION: This controller is provided with the NOx scavenger 15, an NOx sensor 25, and a specific condition judging means which estimates that NOx concentration detected by the NOx sensor 25 is a predetermined value and judges that an engine or NOx scavenger 15 is in a specific condition and is further provided with a means for judging an abnormality of the NOx sensor 25, etc., based on the NOx concentration detected by the NOx sensor 25 when it is judged that it is in the specific condition or a means for compensating the results of detection.

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、NOx等の排気成
分を浄化するエンジンの制御装置に係り、特にNOxセ
ンサ等の出力により触媒や捕捉剤による浄化を正しく実
行し、放出される排気成分を低減できるエンジンの制御
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for an engine for purifying exhaust components such as NOx, and more particularly to a control device for an engine for purifying properly by a catalyst or a trapping agent by an output of a NOx sensor or the like, and controlling an exhaust component discharged. The present invention relates to an engine control device that can be reduced.

【0002】[0002]

【従来の技術】エンジンの燃費を軽減させるために理論
空燃比(以下ストイキと云う)よりも空気を過多(以下
リーンと云う)にして、燃料をリーン燃焼させる技術が
提案されている。例えば、吸気管部の吸気ポート付近で
燃料を噴射する方式(ポート噴射)で空燃比20〜25
程度のリーン燃焼を実現するものや、筒内に直接燃料を
噴射する方式(筒内噴射)で層状混合気を形成して空燃
比40〜50といった極めてリーンな燃焼を実現させる
ものも広まりつつある。これらの技術では、リーンな燃
焼、すなわち吸入空気量を増やすことによって、ポンピ
ング損失や熱損失を少なくして燃費の向上を実現でき
る。
2. Description of the Related Art In order to reduce the fuel consumption of an engine, there has been proposed a technique in which the amount of air is excessively increased (hereinafter referred to as "lean") to exceed the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter referred to as "stoichiometric") to burn fuel in a lean manner. For example, a method of injecting fuel near the intake port of the intake pipe (port injection) has an air-fuel ratio of 20 to 25.
Some are realizing a degree of lean combustion, and some are realizing a very lean combustion such as an air-fuel ratio of 40 to 50 by forming a stratified mixture by a method of directly injecting fuel into a cylinder (in-cylinder injection). . In these technologies, lean combustion, that is, an increase in the amount of intake air, can reduce pumping loss and heat loss and improve fuel economy.

【0003】しかし、ストイキでの燃焼の場合には三元
触媒によって排気ガス中のHC、COとNOxを同時に
酸化還元して浄化できるが、リーン燃焼では排気ガスが
酸素過剰状態のためNOxの還元が困難である。このた
め、排気ガスの空燃比がリーンであるとき排気ガスのN
Oxを吸着又は吸収など捕捉し、空燃比が燃料過多であ
る(以下リッチと云う)ときNOxを放出して還元、あ
るいは接触反応によりNに還元するなどして、捕捉さ
れていたNOxを脱離し捕捉性能を回復させることがで
きるNOx捕捉剤を排気通路内に配置し、排気ガスの空
燃比を所定の周期でリーンから理論空燃比またはリッチ
に一時的に変化させてNOx捕捉剤に吸収されたNOx
をNに還元させるとともに、NOx捕捉性能を回復す
るようにしたエンジンの排気浄化装置が提案されてい
る。
However, in the case of stoichiometric combustion, HC, CO and NOx in exhaust gas can be simultaneously oxidized and reduced by a three-way catalyst, but in lean combustion, since exhaust gas is in an excessive oxygen state, NOx reduction is performed. Is difficult. Therefore, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, the N
Captured like adsorbed or absorbed ox, air-fuel ratio is fuel-excess (hereinafter referred to as rich) when NOx is released and reduced, or catalytic reaction, such as by reducing the N 2 by, de-trapped once was NOx A NOx trapping agent capable of recovering the separated trapping performance is disposed in the exhaust passage, and the air-fuel ratio of the exhaust gas is temporarily changed from lean to the stoichiometric air-fuel ratio or rich at a predetermined cycle to be absorbed by the NOx trapping agent. NOx
The causes reduced to N 2, the exhaust gas purification apparatus for an engine which is adapted to recover the NOx trapping performance is proposed.

【0004】このようなNOx捕捉剤を用いた場合に
は、捕捉性能を回復するために空燃比をリーンから理論
空燃比またはリッチに一時的に変化させる時期や、変化
させている期間、空燃比等を適切に制御することが、燃
費低減や、排気成分の大気への放出量を低減する面から
必要である。
When such a NOx trapping agent is used, the air-fuel ratio is temporarily changed from lean to the stoichiometric air-fuel ratio or rich in order to recover the trapping performance. It is necessary to appropriately control such factors from the viewpoint of reducing fuel consumption and reducing the amount of exhaust components released into the atmosphere.

【0005】このため、排気ガス中のNOxの濃度を検
出するNOxセンサをNOx捕捉剤の下流に配置し、N
Oxセンサによる検出値に基づいて捕捉性能を回復する
ために空燃比をリーンから理論空燃比またはリッチに一
時的に変化させる時期や、リーンに戻す時期を制御する
技術が開示されている。さらには、NOx捕捉剤の性能
が劣化した場合には、捕捉性能を回復するために空燃比
をリーンから理論空燃比またはリッチに一時的に変化さ
せる時期や、変化させている期間、空燃比等を適切に修
正し、NOx捕捉剤の劣化の程度が所定以上となったら
警告等を発することが好ましい。
[0005] Therefore, a NOx sensor for detecting the concentration of NOx in exhaust gas is arranged downstream of the NOx trapping agent.
There is disclosed a technique for controlling the time when the air-fuel ratio is temporarily changed from lean to the stoichiometric air-fuel ratio or rich, and the time when the air-fuel ratio is returned to lean in order to recover the capturing performance based on the value detected by the Ox sensor. Further, when the performance of the NOx trapping agent is deteriorated, the time when the air-fuel ratio is temporarily changed from lean to the stoichiometric air-fuel ratio or rich to recover the trapping performance, the period during which the air-fuel ratio is changed, the air-fuel ratio, etc. Is appropriately corrected, and a warning or the like is preferably issued when the degree of deterioration of the NOx trapping agent exceeds a predetermined level.

【0006】このため、排気ガス中のNOxの濃度を検
出するNOxセンサをNOx捕捉剤の下流に配置し、N
Oxセンサによる検出値に基づいてNOx捕捉剤の性能
を監視する技術も開示されている。この様な技術とし
て、例えば、特開平9−88560号公報には、リーン
NOx触媒とNOx吸着触媒(NOx捕捉剤の一種)の下
流にNOxセンサを設け、ストイキからリーン運転に切
替え後、NOxセンサの出力が所定のスライスレベルを
超えるまでの時間が所定値より短くなったときに、NO
x吸着触媒が劣化したと判定する装置が開示されてい
る。
For this reason, a NOx sensor for detecting the concentration of NOx in exhaust gas is arranged downstream of the NOx trap,
A technique for monitoring the performance of a NOx trap based on a value detected by an Ox sensor has also been disclosed. As such a technique, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-88560, a NOx sensor is provided downstream of a lean NOx catalyst and a NOx adsorption catalyst (a type of NOx trapping agent), and after switching from stoichiometric to lean operation, the NOx sensor When the time required for the output of the device to exceed the predetermined slice level is shorter than the predetermined value, NO
An apparatus for determining that the x adsorption catalyst has deteriorated is disclosed.

【0007】特開平10−71325号公報には、NO
x還元触媒や吸着手段(共にNOx捕捉剤の一種)の下流
にNOxセンサを設け、空燃比がリーン運転中にNOx
センサの出力が所定値となったら空燃比をリッチとし、
NOxを脱着あるいは分離せしめる装置と、さらにNO
xセンサの出力値、リーンの継続時間、リーンとリッチ
の繰り返し周期に基づいてNOx還元触媒や吸着手段の
劣化を検出する装置が開示されている。現時点では、N
Oxセンサは自動車への標準装着用としてはあまり普及
していないが、上記の様な燃費低減の要求や、厳しくな
っていく排気ガス規制に適合していくため、今後普及し
ていくものと想像される。
[0007] JP-A-10-71325 discloses that NO
A NOx sensor is provided downstream of the x-reduction catalyst and the adsorption means (both are a type of NOx trapping agent).
When the sensor output reaches a predetermined value, the air-fuel ratio is made rich,
A device for desorbing or separating NOx,
An apparatus is disclosed that detects deterioration of the NOx reduction catalyst or the adsorbing means based on the output value of the x sensor, the duration of the lean operation, and the repetition cycle of the lean operation and the rich operation. At this time, N
Ox sensors are not widely used for standard mounting on automobiles, but they are expected to become popular in the future because they meet the above-mentioned requirements for fuel efficiency reduction and stricter exhaust gas regulations. Is done.

【0008】一方、自動車の排気ガス規制が年々厳しく
なってきており、特に低温始動時のHCの低減を図るた
め、比較的低温時にHCを捕捉し、所定以上の温度とな
ったときにHCを放出、酸化などすることによって浄化
する装置、およびHC捕捉剤の性能を監視する装置も種
々開示されている。この場合も、排気ガス中のHCを検
出するHCセンサにより、エンジンやHC捕捉剤の制御
を行ったり、HC捕捉剤の診断を行うことが好ましい
が、現時点では、HCセンサは、耐久性やコスト等の課
題があるため、自動車への標準装着用としては普及して
いないが、厳しくなっていく排気ガス規制に適合してい
くため、今後普及していくものと想像される。さらにC
Oセンサについても、COの発生を低減するための制御
や、低温始動時の触媒等の昇温速度を高めるためにCO
を利用する制御等に利用するため、今後普及していく可
能性があると想像される。
On the other hand, exhaust gas regulations for automobiles are becoming stricter year by year. Particularly, in order to reduce HC at low temperature start, HC is trapped at a relatively low temperature, and when the temperature becomes higher than a predetermined temperature, the HC is trapped. Various devices for purifying by releasing, oxidizing, and the like, and devices for monitoring the performance of the HC scavenger have also been disclosed. In this case as well, it is preferable to control the engine and the HC trapping agent and to diagnose the HC trapping agent using an HC sensor that detects HC in the exhaust gas. However, at present, the HC sensor has durability and cost. Because of these issues, it is not widely used as standard equipment for automobiles, but it is expected that it will be widely used in the future in order to meet stricter exhaust gas regulations. Further C
The O sensor is also controlled to reduce the generation of CO and to increase the rate of temperature rise of the catalyst and the like at the time of low temperature start.
It is conceivable that it will be widely used in the future because it is used for control and the like using.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、NO
x、HCやCO等の排気成分の濃度を検出する排気成分
検出手段そのものが劣化して性能が変化してしまった場
合、前記したようなNOx捕捉剤の制御や性能の監視、
HC捕捉剤の制御等々を正しく実行することが出来なく
なるが、従来技術では、この点について考慮していな
い。
SUMMARY OF THE INVENTION However, NO
x, if the exhaust component detecting means itself for detecting the concentration of exhaust components such as HC and CO deteriorates and the performance changes, the control of the NOx trapping agent and the monitoring of the performance as described above;
The control of the HC trapping agent and the like cannot be performed properly, but the prior art does not consider this point.

【0010】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的とするところは、排気成分検
出手段やこれを含む排気浄化装置が正常に作動している
かを判定し、排気浄化装置を安定して作動させることが
できるエンジンの制御装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to determine whether an exhaust gas component detecting means and an exhaust gas purifying device including the same are operating normally. An object of the present invention is to provide an engine control device capable of stably operating an exhaust gas purification device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成すべ
く、請求項1に記載のエンジンの制御装置は、エンジン
の排気通路に配置され、排気ガス中のNOx、HCまた
はCOの少なくとも一つの排気成分の濃度を検出する排
気成分検出手段と、排気浄化装置とを備え、エンジンま
たは前記排気浄化装置が、前記排気成分検出手段で検出
される排気成分の濃度が所定の値であると推定される、
特定の状態であることを判定する特定状態判定手段と、
前記特定状態における前記排気成分検出手段の推定値
と、前記特定状態における前記排気成分検出手段によっ
て検出された排気成分濃度に基づいて、エンジン、前記
排気成分検出手段または前記排気浄化装置の少なくとも
一つが異常である判定する異常判定手段とを備えること
を特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a control apparatus for an engine which is disposed in an exhaust passage of the engine and includes at least one of NOx, HC and CO in exhaust gas. An exhaust component detection unit that detects the concentration of the exhaust component, and an exhaust purification device are provided, and the engine or the exhaust purification device estimates that the concentration of the exhaust component detected by the exhaust component detection unit is a predetermined value. ,
A specific state determining means for determining that the state is a specific state;
At least one of an engine, the exhaust component detection unit, or the exhaust gas purification device is configured based on an estimated value of the exhaust component detection unit in the specific state and an exhaust component concentration detected by the exhaust component detection unit in the specific state. Abnormality determining means for determining an abnormality.

【0012】この構成によれば、エンジンまたは排気浄
化装置が特定の状態であることを判定し、このときの排
気成分検出手段の推定値と、排気成分検出手段によって
検出された排気成分濃度に基づいて、エンジン、排気成
分検出手段または排気浄化装置の少なくとも一つの異常
を判定することができ、排気浄化装置等が異常の状態を
速やかに検出して警告できる。
According to this configuration, it is determined that the engine or the exhaust gas purifying device is in a specific state, and based on the estimated value of the exhaust gas component detecting means at this time and the exhaust gas component concentration detected by the exhaust gas component detecting device. Therefore, it is possible to determine at least one abnormality of the engine, the exhaust gas component detection means, or the exhaust gas purification device, and the exhaust gas purification device or the like can quickly detect the abnormal state and give a warning.

【0013】請求項2に記載のエンジンの制御装置は、
エンジンの排気通路に配置され、排気ガス中のNOx、
HCまたはCOの少なくとも一つの排気成分の濃度を検
出する排気成分検出手段と、排気浄化装置とを備え、エ
ンジンまたは前記排気浄化装置が、前記排気成分検出手
段で検出される排気成分の濃度が所定の値であると推定
される、特定の状態であることを判定する特定状態判定
手段と、前記特定状態における前記排気成分検出手段の
推定値と、前記特定状態における前記排気成分検出手段
によって検出された排気成分濃度に基づいて、前記排気
成分検出手段の出力または前記推定値の少なくとも一つ
を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a control device for an engine.
NOx in exhaust gas, which is arranged in the exhaust passage of the engine,
An exhaust gas detection device for detecting the concentration of at least one exhaust gas component of HC or CO; and an exhaust gas purification device, wherein an engine or the exhaust gas purification device determines that the concentration of the exhaust gas component detected by the exhaust gas component detection device is a predetermined value. The specific state determination unit that determines a specific state, an estimated value of the exhaust component detection unit in the specific state, and the specific state determination unit that is detected by the exhaust component detection unit in the specific state. And correcting means for correcting at least one of the output of the exhaust gas component detecting means or the estimated value based on the exhaust gas component concentration.

【0014】この構成によれば、エンジンまたは排気浄
化装置が特定の状態であることを判定し、このときの排
気成分検出手段の推定値と、排気成分検出手段によって
検出された排気成分濃度に基づいて、排気成分検出手段
の出力または前記推定値の少なくとも一つを補正し、エ
ンジンの排気浄化を正しく実行することができる。
According to this configuration, it is determined that the engine or the exhaust gas purifying device is in a specific state, and the estimated value of the exhaust gas component detecting means at this time and the exhaust gas component concentration detected by the exhaust gas component detecting device are used. Thus, the output of the exhaust gas component detecting means or at least one of the estimated values can be corrected, and the exhaust gas purification of the engine can be executed correctly.

【0015】請求項3に記載のエンジンの制御装置は、
前記したエンジンの制御装置において、特定状態判定手
段は、エンジンがフュエルカット状態であることを判定
することを特徴とする。この構成によれば、フュエルカ
ット状態であり、所定時間経過後の排気成分検出手段の
出力は、ゼロになると推定されるため、特定状態である
ことの判定が容易に行える。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an engine control device comprising:
In the above-described engine control device, the specific state determination unit determines that the engine is in a fuel cut state. According to this configuration, since the output of the exhaust gas component detection means is in the fuel cut state and the predetermined time has elapsed, the output of the exhaust gas component detection means is assumed to be zero.

【0016】請求項4に記載のエンジンの制御装置は、
前記したエンジンの制御装置において、前記排気浄化装
置は、前記排気成分検出手段より上流の前記排気通路に
配置され排気ガス中のNOx、HCまたはCOの少なく
とも一つの排気成分を浄化する触媒であり、前記特定状
態判定手段は、前記触媒が活性化していないか、所定の
温度範囲であること、またはエンジンがフュエルカット
状態であることの少なくとも一つの状態であることを判
定することを特徴とする。この構成によれば、エンジン
及び排気浄化装置が特定状態であることを判定し、排気
成分検出手段の推定される値からエンジン、排気浄化装
置の状態を判定でき、触媒によりエンジンの排気浄化を
正しく行うことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an engine control device comprising:
In the engine control device described above, the exhaust gas purification device is a catalyst that is disposed in the exhaust passage upstream of the exhaust gas component detection unit and purifies at least one exhaust gas component of NOx, HC, or CO in exhaust gas. The specific state determination unit determines that the catalyst is not activated, is in a predetermined temperature range, or determines that the engine is in at least one state of being in a fuel cut state. According to this configuration, it is possible to determine that the engine and the exhaust gas purifying device are in the specific state, and to determine the state of the engine and the exhaust gas purifying device from the value estimated by the exhaust gas component detecting means. It can be carried out.

【0017】請求項5に記載のエンジンの制御装置は、
前記したエンジンの制御装置において、前記排気浄化装
置が、前記排気成分検出手段より上流の前記排気通路に
配置され排気ガス中のNOx、HCまたはCOの少なく
とも一つの排気成分を捕捉する捕捉剤であり、前記特定
状態判定手段は、前記捕捉剤が活性化していないか、所
定の温度範囲であること、または排気成分の捕捉量が飽
和状態であること、またはエンジンがフュエルカット状
態であることの少なくとも一つの状態であることを判定
することを特徴とする。この構成によれば、エンジン及
び排気浄化装置が特定状態であることを判定し、排気成
分検出手段の推定される値からエンジン、排気浄化装置
の状態を判断でき、捕捉材によりエンジンの排気浄化を
正しく行うことができる。
An engine control device according to a fifth aspect of the present invention
In the engine control device described above, the exhaust purification device is a trapping agent that is disposed in the exhaust passage upstream of the exhaust component detection unit and traps at least one exhaust component of NOx, HC, or CO in exhaust gas. The specific state determination means may be configured to determine whether the trapping agent is not activated, that the trapping agent is in a predetermined temperature range, that the trapped amount of exhaust components is in a saturated state, or that the engine is in a fuel cut state. It is characterized in that it is determined that the state is one state. According to this configuration, it is possible to determine that the engine and the exhaust gas purifying device are in the specific state, and to determine the state of the engine and the exhaust gas purifying device from the value estimated by the exhaust gas component detecting means. Can do it correctly.

【0018】請求項6に記載のエンジンの制御装置は、
エンジンの排気通路に配置され、流入する排気ガスの空
燃比がリーンであるとき排気ガスのNOxを吸着又は吸
収など捕捉し、排気ガス中の酸素濃度を低下せしめたと
きに捕捉したNOxを放出、還元などすることにより脱
離するNOx捕捉剤を備え、所定のタイミングで排気ガ
スの空燃比をリーンから理論空燃比または、リッチとし
て前記NOx捕捉剤に捕捉されたNOxの脱離制御を行
うエンジンの制御装置において、該制御装置は、前記排
気通路の前記NOx捕捉剤の下流に配置され排気ガス中
のNOx濃度を検出するNOx検出手段と、エンジンま
たは前記NOx捕捉剤が、前記NOx検出手段で検出さ
れるNOx濃度が所定の値であると推定される、特定の
状態であることを判定する特定状態判定手段と、前記特
定状態判定手段によってエンジンまたは前記NOx捕捉
剤が特定の状態であると判定されたときに前記NOx検
出手段によって検出されたNOx濃度に基づいて、エン
ジン、前記NOx検出手段または前記NOx捕捉剤の少
なくとも一つの異常を判定する異常判定手段とを備えた
ことを特徴とする。この構成によれば、NOx検出手段
により特定状態にあるNOx濃度を推定し、このNOx
濃度に基づきエンジン、NOx検出手段またはNOx捕
捉剤の異常を判定することができ、排気浄化装置等の異
常を速やかに検出して警告することができる。
An engine control device according to claim 6 is
It is disposed in the exhaust passage of the engine and captures NOx of the exhaust gas by adsorption or absorption when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and releases the captured NOx when the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced. An engine that includes a NOx trapping agent that is desorbed by reduction or the like, and that controls the desorption of NOx trapped by the NOx trapping agent at a predetermined timing from a lean air-fuel ratio to a stoichiometric air-fuel ratio or rich. In the control device, the control device is disposed downstream of the NOx trapping agent in the exhaust passage and detects NOx concentration in exhaust gas, and the engine or the NOx trapping agent is detected by the NOx detection unit. It is estimated that the NOx concentration to be performed is a predetermined value, a specific state determining means for determining a specific state, and the specific state determining means Thus, based on the NOx concentration detected by the NOx detecting means when it is determined that the engine or the NOx trapping agent is in a specific state, at least one abnormality of the engine, the NOx detecting means, or the NOx trapping agent is determined. Abnormality determination means for determining According to this configuration, the NOx concentration in the specific state is estimated by the NOx detecting means, and the NOx concentration is estimated.
An abnormality in the engine, the NOx detection means or the NOx trapping agent can be determined based on the concentration, and an abnormality in the exhaust gas purification device or the like can be promptly detected and a warning can be issued.

【0019】請求項7に記載のエンジンの制御装置は、
エンジンの排気通路に配置され、流入する排気ガスの空
燃比がリーンであるとき排気ガスのNOxを吸着又は吸
収など捕捉し、排気ガス中の酸素濃度を低下せしめたと
きに捕捉したNOxを放出、還元などすることにより脱
離するNOx捕捉剤を備え、所定のタイミングで排気ガ
スの空燃比をリーンから理論空燃比または、リッチとし
て前記NOx捕捉剤に捕捉されたNOxの脱離制御を行
うエンジンの制御装置において、該制御装置は、前記排
気通路の前記NOx捕捉剤の下流に配置され排気ガス中
のNOx濃度を検出するNOx検出手段と、エンジンま
たは前記NOx捕捉剤が、前記NOx検出手段で検出さ
れるNOx濃度が所定の値であると推定される、特定の
状態であることを判定する特定状態判定手段と、前記特
定状態判定手段によって、エンジンまたは前記NOx捕
捉剤が特定の状態であると判定されたときに前記NOx
検出手段によって検出されたNOx濃度に基づいて、前
記NOx検出手段の出力または前記推定値の少なくとも
一つを補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。
An engine control device according to claim 7 is
It is disposed in the exhaust passage of the engine and captures NOx of the exhaust gas by adsorption or absorption when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and releases the captured NOx when the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced. An engine that includes a NOx trapping agent that is desorbed by reduction or the like, and that controls the desorption of NOx trapped by the NOx trapping agent at a predetermined timing from a lean air-fuel ratio to a stoichiometric air-fuel ratio or rich. In the control device, the control device is disposed downstream of the NOx trapping agent in the exhaust passage and detects NOx concentration in exhaust gas, and the engine or the NOx trapping agent is detected by the NOx detection unit. It is estimated that the NOx concentration to be performed is a predetermined value, a specific state determining means for determining a specific state, and the specific state determining means I, the NOx when the engine or the NOx trap is determined to be a specific state
And correcting means for correcting at least one of the output of the NOx detecting means or the estimated value based on the NOx concentration detected by the detecting means.

【0020】この構成によれば、エンジンまたはNOx
捕捉剤が特定の状態であることを判定し、このときのN
Ox検出手段によって検出されたNOx濃度に基づい
て、NOx検出手段の出力または前記推定値の少なくと
も一つを補正し、エンジンの排気浄化を正しく実行する
ことができる。
According to this configuration, the engine or NOx
It is determined that the scavenger is in a specific state,
Based on the NOx concentration detected by the Ox detection means, at least one of the output of the NOx detection means or the estimated value can be corrected, and the exhaust gas purification of the engine can be executed correctly.

【0021】請求項8に記載のエンジンの制御装置は、
前記したエンジンの制御装置において、前記特定状態判
定手段は、前記NOx捕捉剤が活性化していないか、所
定の温度範囲であること、またはNOx捕捉量が飽和状
態であること、またはエンジンがフュエルカット状態で
あることの少なくとも一つの運転状態であることを判定
することを特徴とする。この構成によれば、特定状態に
おけるNOx濃度が推定しやすく、エンジンの排気浄化
を正しく行うことができる。
An engine control device according to claim 8 is
In the above-described engine control device, the specific state determination unit determines that the NOx trapping agent is not activated, that the temperature is within a predetermined temperature range, that the NOx trapping amount is in a saturated state, or that the engine is in a fuel cut state. It is characterized in that it is determined that at least one of the operating states is the operating state. According to this configuration, the NOx concentration in the specific state can be easily estimated, and the exhaust gas purification of the engine can be performed correctly.

【0022】請求項9に記載のエンジンの制御装置は、
エンジンの排気通路に配置され、排気ガス中のNOx、
HCまたはCOの少なくとも一つの排気成分を捕捉する
捕捉手段を備え、前記排気通路において前記捕捉手段の
下流側に設置され前記排気成分の濃度を検出する排気成
分検出手段と、前記排気成分検出手段によって検出され
るべき排気成分濃度を変化させる制御を行う排気成分濃
度変化手段と、前記排気成分濃度変化手段によって排気
成分濃度を変化させたときに前記排気成分検出手段によ
って検出された排気成分濃度の変化に基づいて、エンジ
ン、前記排気成分検出手段、前記排気成分濃度変化手段
または前記捕捉手段の少なくとも一つの異常を判定する
異常判定手段とを備えたことを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the engine control device,
NOx in exhaust gas, which is arranged in the exhaust passage of the engine,
An exhaust component detecting unit that is provided downstream of the capturing unit in the exhaust passage and detects a concentration of the exhaust component; and an exhaust component detecting unit that includes a capturing unit that captures at least one exhaust component of HC or CO. Exhaust component concentration changing means for performing control to change the exhaust component concentration to be detected; and a change in the exhaust component concentration detected by the exhaust component detecting device when the exhaust component concentration is changed by the exhaust component concentration changing device. And abnormality determining means for determining at least one abnormality of the engine, the exhaust component detecting means, the exhaust component concentration changing means or the trapping means based on the above.

【0023】この構成によれば、排気成分濃度変化手段
によって、排気成分検出手段から検出されるべき排気成
分濃度を変化させる制御を行い、排気成分濃度を変化さ
せたときに、排気成分検出手段によって検出された排気
成分濃度の変化に基づいて、エンジン、排気成分検出手
段、排気成分濃度変化手段または捕捉手段の少なくとも
一つの異常を判定することができる。
According to this structure, the exhaust component concentration changing means controls to change the exhaust component concentration to be detected by the exhaust component detecting means, and when the exhaust component concentration is changed, the control is performed by the exhaust component detecting means. Based on the detected change in the concentration of the exhaust gas component, it is possible to determine at least one abnormality of the engine, the exhaust gas component detecting device, the exhaust gas component concentration changing device, or the capturing device.

【0024】請求項10に記載のエンジンの制御装置
は、前記したエンジンの制御装置において、前記排気成
分検出手段はNOx濃度を検出し、前記排気成分濃度変
化手段はエンジンから排出されるNOx濃度を変化させ
ることが好ましく、また請求項11に記載のエンジンの
制御装置は、前記したエンジンの制御装置において、前
記排気成分濃度変化手段は、エンジンから排出される排
気成分濃度、排気温度または排気流量を変化させる制御
を行うことが好適である。この構成によれば、NOx濃
度等を変化させて、その時の変化分を検出することによ
り、捕捉手段等の異常を判定できる。
According to a tenth aspect of the present invention, in the engine control device described above, the exhaust component detecting means detects the NOx concentration, and the exhaust component concentration changing means detects the NOx concentration discharged from the engine. Preferably, the control device for an engine according to the eleventh aspect is the control device for an engine described above, wherein the exhaust component concentration changing means changes an exhaust component concentration, an exhaust temperature, or an exhaust flow rate discharged from the engine. It is preferable to perform the control for changing. According to this configuration, it is possible to determine the abnormality of the trapping means and the like by changing the NOx concentration and the like and detecting the change at that time.

【0025】請求項12に記載のエンジンの制御装置
は、前記したエンジンの制御装置において、前記異常判
定手段によって異常が判定されたときに、異常を示す情
報を記憶するか、または異常を警告することが好まし
く、また請求項13に記載のエンジンの制御装置は、前
記したエンジンの制御装置において、前記異常判定手段
によって異常が判定されたときに、所定の診断および/
または所定の運転状態を禁止することが好ましい。この
構成によれば、エンジンの制御装置が異常のときは警告
され、所定の診断をして、好ましい運転状態にすること
ができる。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the engine control device described above, when an abnormality is determined by the abnormality determining means, information indicating the abnormality is stored or an abnormality is warned. Preferably, in the engine control device according to the thirteenth aspect, in the engine control device, when the abnormality determination unit determines that an abnormality has occurred, a predetermined diagnosis and / or
Alternatively, it is preferable to prohibit a predetermined operating state. According to this configuration, when the engine control device is abnormal, a warning is issued, a predetermined diagnosis is made, and a preferable operating state can be achieved.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施形態に
ついて図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の
実施形態に係わる排気を浄化するエンジンの制御装置の
構成図である。なお、本実施形態は筒内噴射方式の例に
て示している。エンジン1の吸気系23には、エアクリ
ーナ2、吸入空気量を検出するエアフローセンサ3、吸
入空気量を調整するスロットル弁4、スロットル弁駆動
手段5およびスロットル開度センサ5a、スワール制御
弁6、スワール制御弁駆動手段7および吸気弁8を備え
ている。スワール制御弁6はそれぞれの気筒に対して吸
気弁8の直前に設けられており、一体的に作動するよう
に構成されている。エンジン1の燃焼室9には、燃料を
直接燃焼室9内に噴射する燃料噴射弁10、点火プラグ
11を備えている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an engine control device for purifying exhaust gas according to a first embodiment of the present invention. Note that the present embodiment shows an example of the in-cylinder injection method. The intake system 23 of the engine 1 includes an air cleaner 2, an air flow sensor 3 for detecting the amount of intake air, a throttle valve 4 for adjusting the amount of intake air, a throttle valve driving means 5, a throttle opening sensor 5a, a swirl control valve 6, a swirl. A control valve driving means 7 and an intake valve 8 are provided. The swirl control valves 6 are provided immediately before the intake valves 8 for the respective cylinders, and are configured to operate integrally. The combustion chamber 9 of the engine 1 includes a fuel injection valve 10 for directly injecting fuel into the combustion chamber 9 and a spark plug 11.

【0027】エンジン1の排気系24には排気温度セン
サ12、排気弁13、空燃比センサ14、排気浄化装置
としてのNOx捕捉剤15、NOxセンサ25を備えて
いる。NOx捕捉剤15は、NOxセンサ25の上流に
配置されている。さらにエンジン1のクランク軸に取り
付けられたセンシングプレート16とその突起部を検出
することにより回転速度やクランク角度を検出するクラ
ンク角センサ17、アクセルペダル18の踏み込み量を
検出するアクセルセンサ19とを備えている。なお、排
気浄化装置として、触媒を用いてもよい。
The exhaust system 24 of the engine 1 is provided with an exhaust temperature sensor 12, an exhaust valve 13, an air-fuel ratio sensor 14, a NOx trap 15 as an exhaust purification device, and a NOx sensor 25. The NOx trap 15 is arranged upstream of the NOx sensor 25. The engine 1 further includes a sensing plate 16 attached to a crankshaft of the engine 1, a crank angle sensor 17 for detecting a rotation speed and a crank angle by detecting a protrusion thereof, and an accelerator sensor 19 for detecting an amount of depression of an accelerator pedal 18. ing. Note that a catalyst may be used as the exhaust gas purification device.

【0028】それぞれセンサの検出値は電子制御装置
(以下、ECUと記す)20に入力され、ECU20は
アクセル踏み込み量、吸入空気量、回転速度、クランク
角度、排気温度、スロットル開度等を検出または計算す
る。そして、その結果に基づいてエンジン1に供給する
燃料の量とタイミングとを計算し燃料噴射弁10に駆動
パルスを出力したり、スロットル弁4開度を計算し絞り
弁駆動手段5に制御信号を出力したり、点火時期等を計
算し点火プラグ11に点火信号を出力したりする。
The values detected by the sensors are input to an electronic control unit (hereinafter, referred to as an ECU) 20. The ECU 20 detects an accelerator depression amount, an intake air amount, a rotation speed, a crank angle, an exhaust temperature, a throttle opening, and the like. calculate. Then, based on the result, the amount and timing of the fuel supplied to the engine 1 are calculated to output a drive pulse to the fuel injection valve 10, the opening of the throttle valve 4 is calculated, and a control signal is sent to the throttle valve driving means 5. It outputs an ignition signal, calculates an ignition timing, and outputs an ignition signal to the ignition plug 11.

【0029】また、ECU20は、エンジンまたはNO
x捕捉剤15が後述する特定の状態にあることを判定す
る特定状態判定手段を備え、さらに、例えば、NOx捕
捉剤15が劣化したと判定したり、NOxセンサ25の
異常を判定する異常判定手段を備えると共に、判定した
場合には、運転者に警告するための警告灯26への信号
を出力する。ECU20は、前記した特定状態における
NOxセンサ25の推定値またはNOxセンサ25の出
力の少なくとも一つを補正する補正手段を備える。
The ECU 20 is provided with an engine or NO
a specific state determining unit that determines that the x trapping agent 15 is in a specific state described later, and further, for example, an abnormality determining unit that determines that the NOx trapping agent 15 has deteriorated or that determines that the NOx sensor 25 is abnormal. And, if determined, outputs a signal to a warning light 26 for warning the driver. The ECU 20 includes a correction unit that corrects at least one of the estimated value of the NOx sensor 25 or the output of the NOx sensor 25 in the specific state.

【0030】燃料は、図示しない燃料タンクから燃料ポ
ンプで圧送され燃圧レギュレータにて所定の圧力(5〜
15MPa程度)に保持され、燃料噴射弁10に供給さ
れる。ECU20により出力される駆動パルスにより所
定のタイミングに所定量の燃料が燃焼室9に直接噴射さ
れる。エンジン1の運転モードとしては、ストイキ運
転、均質リーン運転と成層リーン運転等がある。均質リ
ーン運転時には吸気行程で燃料を噴射して空気との混合
を行い均質な混合気を燃焼させる。成層リーン運転時に
は圧縮行程で燃料を噴射して混合気中に層状に燃料を分
布させ、点火プラグ11近傍に燃料を集めて、濃い混合
気とするようにしている。
The fuel is pressure-fed from a fuel tank (not shown) by a fuel pump and is supplied to a predetermined pressure (5 to 5) by a fuel pressure regulator.
(About 15 MPa) and supplied to the fuel injection valve 10. A predetermined amount of fuel is directly injected into the combustion chamber 9 at a predetermined timing by a drive pulse output by the ECU 20. The operation modes of the engine 1 include a stoichiometric operation, a homogeneous lean operation, a stratified lean operation, and the like. During the homogeneous lean operation, fuel is injected in the intake stroke to mix with air and burn a homogeneous mixture. During the stratified lean operation, fuel is injected in the compression stroke to distribute the fuel in a stratified manner in the air-fuel mixture, and the fuel is collected near the ignition plug 11 so as to form a rich air-fuel mixture.

【0031】スロットル弁4にて調整された吸入空気
は、吸気弁8を通って燃焼室9内に流入する。この際、
スワール制御弁6によってスワール強度が制御される。
通常、成層リーン運転時や均質リーン運転時にはスワー
ル強度を高く、それ以外ではスワール強度を低くするよ
うに設定されている。特に成層リーン運転時には、前述
の燃料噴射タイミングとスワールによる空気流動および
ピストン21の上面に設けたキャビティ22の形状によ
り燃料を燃焼室9全体に広げることなく、点火プラグ1
1の近傍に集めている。
The intake air adjusted by the throttle valve 4 flows through the intake valve 8 into the combustion chamber 9. On this occasion,
The swirl control valve 6 controls the swirl intensity.
Usually, the swirl intensity is set to be high during the stratified lean operation or the homogeneous lean operation, and to be low in other cases. In particular, during the stratified lean operation, the spark plug 1 is not spread over the entire combustion chamber 9 due to the fuel injection timing and the air flow caused by the swirl and the shape of the cavity 22 provided on the upper surface of the piston 21.
It is gathered near 1.

【0032】燃料と吸入空気との混合気は点火プラグ1
1にて点火され燃焼する。燃焼後の排気ガスは排気弁1
3を通って排気系24に排出される。排気ガスは排気系
24に配置されたNOx捕捉剤15に流入する。空燃比
センサ14は、NOx捕捉剤15上流部の排気ガス中の
酸素濃度に応じた信号を出力し、その出力から実際の空
燃比を検出することができる。空燃比センサ14にて検
出した実空燃比に基づいて、目標空燃比となるように供
給する混合気の空燃比をフィードバック制御している。
The mixture of fuel and intake air is supplied to the spark plug 1
It is ignited at 1 and burns. Exhaust gas after combustion is exhaust valve 1
3 to the exhaust system 24. The exhaust gas flows into the NOx trap 15 disposed in the exhaust system 24. The air-fuel ratio sensor 14 outputs a signal corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas upstream of the NOx trap 15 and can detect the actual air-fuel ratio from the output. Based on the actual air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 14, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to achieve the target air-fuel ratio is feedback-controlled.

【0033】NOxセンサ25は、NOx捕捉剤15下
流部に配置され、排気ガス中のNOx濃度に応じた信号
を出力し、その出力から実際のNOx濃度を検出するこ
とができる。NOxセンサ25にて検出したNOx濃度
に基づいてNOx捕捉剤15に捕捉されたNOx量を判
定するなどの制御を実行する。NOxセンサの詳細は、
例えば特開平8−271476号公報に開示されてお
り、図2に示すように排気ガス中のNOx濃度に応じた
電流を出力する。なお、排気系24から吸気系23には
図示しない通路およびEGRバルブが設けられている。
特にリーン運転時には、NOxの発生を抑えるためと、
燃焼速度を抑えるために多量のEGRを導入している。
The NOx sensor 25 is arranged downstream of the NOx trap 15 and outputs a signal corresponding to the NOx concentration in the exhaust gas, and can detect the actual NOx concentration from the output. Control such as determining the amount of NOx trapped by the NOx trap 15 based on the NOx concentration detected by the NOx sensor 25 is executed. For details of the NOx sensor,
For example, it is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-271476, and outputs a current corresponding to the NOx concentration in exhaust gas as shown in FIG. A passage and an EGR valve (not shown) are provided from the exhaust system 24 to the intake system 23.
Especially during lean operation, to suppress the generation of NOx,
A large amount of EGR is introduced to suppress the burning rate.

【0034】図3にECU20の構成を示す。前述のエ
アフローセンサ3、スロットル弁開度センサ5a、排気
温度センサ12、空燃比センサ14、NOxセンサ2
5、クランク角センサ17、アクセルセンサ19の信号
3s、5s、12s、14s、25s、17s、19s
および図示しない気筒判別センサ27の信号が入力回路
31に入力される。CPU30はROM37に記憶され
たプログラムや定数に基づいて、これらの入力信号を入
出力ポート32を介して読み込み、演算処理を行う。
FIG. 3 shows the configuration of the ECU 20. The above-described air flow sensor 3, throttle valve opening sensor 5a, exhaust temperature sensor 12, air-fuel ratio sensor 14, NOx sensor 2
5, signals of the crank angle sensor 17, the accelerator sensor 19, 3s, 5s, 12s, 14s, 25s, 17s, 19s
A signal from a cylinder discrimination sensor 27 (not shown) is input to the input circuit 31. The CPU 30 reads these input signals through the input / output port 32 based on programs and constants stored in the ROM 37 and performs arithmetic processing.

【0035】演算処理の結果としてCPU30から、点
火時期、インジェクタ駆動パルス幅およびタイミング、
スロットル弁開度指令、スワール制御弁開度指令が入出
力ポート32を介して点火出力回路33、燃料噴射弁駆
動回路34、スロットル弁駆動回路35、スワール制御
弁駆動回路36に出力され、点火、燃料噴射、スロット
ル弁開度制御、スワール制御弁開度制御が実行される。
さらに、例えばNOx捕捉剤15が劣化したと判定した
場合には、警告灯駆動回路39によって警告灯26を点
灯する。RAM38は入力信号の値や演算結果等の記憶
に用いられる。ECU20では、ROM37に記憶され
たプログラムや定数に基づいて、例えば次式に基づいて
燃料噴射時間Tiが算出され、燃料噴射弁10から燃料
が噴射され、エンジン1に供給される。
As a result of the arithmetic processing, the ignition timing, injector drive pulse width and timing,
A throttle valve opening command and a swirl control valve opening command are output to an ignition output circuit 33, a fuel injection valve drive circuit 34, a throttle valve drive circuit 35, and a swirl control valve drive circuit 36 via an input / output port 32, and Fuel injection, throttle valve opening control, and swirl control valve opening control are executed.
Further, for example, when it is determined that the NOx trap 15 has deteriorated, the warning light driving circuit 39 turns on the warning light 26. The RAM 38 is used for storing values of input signals, calculation results, and the like. The ECU 20 calculates the fuel injection time Ti based on, for example, the following equation based on the program or constant stored in the ROM 37, injects fuel from the fuel injection valve 10, and supplies the fuel to the engine 1.

【0036】Ti=K・(Qa/Ne)・TGFBA・A
LPHA・Kr
Ti = K ・ (Qa / Ne) ・ TGFBA ・ A
LPHA ・ Kr

【0037】ここで、Kは燃料噴射弁10等の特性に基
づく係数、Qaは吸入空気量、Neはエンジン回転速
度、TGFBAはエンジン1に供給すべき混合気の目標
当量比、ALPHAはフィードバック補正係数である。
Krは排気ガスの空燃比を所定の周期でリーンから理論
空燃比またはリッチに一時的に変化させる空燃比変更制
御(以下、NOxパージ制御と記す)時の空燃比補正係
数である。
Here, K is a coefficient based on the characteristics of the fuel injection valve 10 and the like, Qa is the intake air amount, Ne is the engine speed, TGFBA is the target equivalent ratio of the air-fuel mixture to be supplied to the engine 1, and ALPHA is feedback correction. It is a coefficient.
Kr is an air-fuel ratio correction coefficient during air-fuel ratio change control (hereinafter referred to as NOx purge control) for temporarily changing the air-fuel ratio of exhaust gas from lean to stoichiometric air-fuel ratio or rich at a predetermined cycle.

【0038】目標当量比TGFBA=1であればエンジ
ン1に供給される混合気はストイキとなる。これに対し
てTGFBA<1であればエンジン1に供給される混合
気はリーンとなり、TGFBA>1であればエンジン1
に供給される混合気はリッチとなる。目標当量比TGF
BAは、例えば図4に示すように、エンジン回転速度N
eと負荷(例えば、アクセルペダル18の踏み込み量を
検出するアクセルセンサ19の信号に基づいて算出され
る目標トルク)とのマップとして予めROM37に記憶
してある。
If the target equivalence ratio TGFBA = 1, the air-fuel mixture supplied to the engine 1 becomes stoichiometric. On the other hand, if TGFBA <1, the mixture supplied to the engine 1 is lean, and if TGFBA> 1, the engine 1
Is rich. Target equivalent ratio TGF
BA is, for example, as shown in FIG.
e and a load (for example, a target torque calculated based on a signal from the accelerator sensor 19 for detecting the depression amount of the accelerator pedal 18) are stored in the ROM 37 in advance.

【0039】すなわち、実線Lより低負荷の運転領域で
はTGFBA<1、すなわちリーン、実線Lと実線Rの
間の運転領域ではTGFBA=1、すなわちストイキ、
実線Rより高負荷の運転領域ではTGFBA>1、すな
わちリッチとされる。さらに、実線Lより低負荷の運転
領域内では、点線Sより低負荷の運転領域では層状混合
気を形成して空燃比40〜50の極めてリーンな混合気
による燃焼が実現される(成層リーン運転)。実線Lと
点線Sの間の運転領域では、均質かつ空燃比20〜25
程度のリーンな混合気燃焼が実現される(均質リーン運
転)。
That is, TGFBA <1, ie, lean, in the operating region where the load is lower than the solid line L, and TGFBA = 1, ie, stoichiometric, in the operating region between the solid line L and the solid line R.
In the operation region where the load is higher than the solid line R, TGFBA> 1, that is, rich. Further, in the operation region where the load is lower than the solid line L, a stratified mixture is formed in the operation region where the load is lower than the dotted line S, and combustion with an extremely lean mixture having an air-fuel ratio of 40 to 50 is realized (stratified lean operation). ). In the operation region between the solid line L and the dotted line S, the operation is homogeneous and the air-fuel ratio is 20 to 25.
A degree of lean mixture combustion is realized (homogeneous lean operation).

【0040】ストイキ運転(TGFBA=1、Kr=
1)においては、空燃比センサ14によって検出された
実空燃比に基づき、空燃比が正確にストイキとなるよう
にフィードバック制御がなされ、フィードバック補正係
数ALPHAが演算され、燃料噴射時間Tiに反映され
る。ALPHAは実空燃比がリッチになると減少し、実
空燃比がリーンになると増大し、通常1.0を中心に上
下動する。ALPHAはストイキ運転以外のときは所定
の値または、学習値に固定される。
Stoichiometric operation (TGFBA = 1, Kr =
In 1), based on the actual air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 14, feedback control is performed so that the air-fuel ratio is accurately stoichiometric, a feedback correction coefficient ALPHA is calculated, and is reflected in the fuel injection time Ti. . ALPHA decreases when the actual air-fuel ratio becomes rich, increases when the actual air-fuel ratio becomes lean, and usually moves up and down around 1.0. ALPHA is fixed to a predetermined value or a learning value except during stoichiometric operation.

【0041】リーン運転時(TGFBA<1、Kr=
1)には、NOx捕捉剤15に排気ガス中のNOxが捕
捉される。NOx捕捉量が徐々に増え、所定量を超える
とNOx捕捉剤15の下流のNOx濃度が上昇し始め
る。そのNOx濃度をNOxセンサ25で検出し、NO
xセンサ25の出力が所定値を超えると、TGAFBA
=1、Kr≧1、すなわち空燃比がストイキまたはリッ
チの酸素濃度の低い状態に切替えられ(NOxパージ制
御)、NOx捕捉剤15に吸着又は吸収など捕捉された
NOxが、放出して還元、あるいは接触反応により還元
されるなどして、捕捉されていたNOxを脱離し、NO
x捕捉性能が回復される。
During lean operation (TGFBA <1, Kr =
In 1), NOx in the exhaust gas is captured by the NOx capturing agent 15. The NOx trapping amount gradually increases. When the NOx trapping amount exceeds a predetermined amount, the NOx concentration downstream of the NOx trapping agent 15 starts to increase. The NOx concentration is detected by the NOx sensor 25,
When the output of the x sensor 25 exceeds a predetermined value, TGAFBA
= 1, Kr ≧ 1, that is, the air-fuel ratio is switched to a stoichiometric or rich low oxygen concentration state (NOx purge control), and NOx trapped by the NOx trapping agent 15 such as adsorbed or absorbed is released and reduced, or The trapped NOx is desorbed by being reduced by a catalytic reaction, etc.
x capture performance is restored.

【0042】なお、本実施形態の筒内噴射方式エンジン
の場合には、空燃比をストイキまたはリッチに切替える
ときに、主にスロットル弁駆動手段5によってスロット
ル弁6を閉方向に作動させて吸入空気量を減らすととも
に供給燃料量を制御して空燃比を変更しているが、この
ような方法に限定するものではない。
In the case of the in-cylinder injection type engine according to the present embodiment, when the air-fuel ratio is switched to stoichiometric or rich, the throttle valve 6 is mainly operated by the throttle valve driving means 5 in the closing direction so that the intake air Although the air-fuel ratio is changed by reducing the amount and controlling the supplied fuel amount, the present invention is not limited to such a method.

【0043】NOx捕捉剤15は、リーン時のNOx捕
捉と、ストイキ時の排気浄化性能を確保するためにいわ
ゆる三元触媒性能を併せ持つように構成されている。例
えば、アルミナを担体とし、ナトリウムNa、バリウム
Ba等のようなアルカリ金属やアルカリ土類と、プラチ
ナPt、ロジウムRhのような貴金属とが担持されてい
る。さらにストイキでのいわゆる三元性能を向上させる
ために酸素貯蔵能力を持ったセリウムCeが担持されて
いる物もある。NOx捕捉剤15は流入してくる排気ガ
スの空燃比がリーンのときにはNOxを吸着又は吸収な
ど捕捉する。排気ガス中の酸素濃度が低下する(例えば
ストイキやリッチとなった場合)と捕捉していたNOx
を放出する。
The NOx trap 15 is configured to have a so-called three-way catalytic performance in order to ensure NOx trapping during lean operation and exhaust gas purifying performance during stoichiometric operation. For example, alumina is used as a carrier, and an alkali metal or alkaline earth such as sodium Na or barium Ba and a noble metal such as platinum Pt or rhodium Rh are supported. In addition, there is a case in which cerium Ce having oxygen storage capacity is supported to improve so-called ternary performance in stoichiometry. When the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, the NOx trapping agent 15 traps NOx by adsorption or absorption. NOx trapped when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases (for example, when it becomes stoichiometric or rich)
Release.

【0044】放出されたNOxは、例えばプラチナPt
の触媒作用で排気ガス中のHCやCOと反応して還元さ
れる。捕捉剤によっては、排気ガス中の酸素濃度が低下
すると捕捉していたNOxとHC、COとを接触反応さ
せることによってNOxを還元するものもある。NOx
の還元プロセスは、これらに限定するものではないが、
何れにしろ、NOxパージ制御によって、捕捉したNO
xを脱離しNOx捕捉性能を回復すると共に、捕捉した
NOxの還元浄化を行う。このようにして大気中に放出
されるNOxの量を低減することができる。
The released NOx is, for example, platinum Pt.
Is reacted with HC and CO in the exhaust gas to be reduced. Some scavengers reduce NOx by causing a contact reaction between the trapped NOx and HC or CO when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases. NOx
The reduction process of is not limited to these,
In any case, the trapped NOx is controlled by the NOx purge control.
x is desorbed to recover NOx trapping performance, and the trapped NOx is reduced and purified. In this way, the amount of NOx released into the atmosphere can be reduced.

【0045】さらにストイキ運転中では、例えばプラチ
ナPtの触媒作用で排気ガス中のHC、COは酸化さ
れ、NOxは還元されるので、これらの排ガス成分を低
減することができる。なお、NOx捕捉剤の種類にもよ
るが、流入してくる排気ガスの空燃比がリーンであって
も排気ガス中のHCやCOでNOxの一部を還元する効
果を持つものもある。
Further, during the stoichiometric operation, for example, HC and CO in the exhaust gas are oxidized and NOx is reduced by the catalytic action of platinum Pt, so that these exhaust gas components can be reduced. Note that, depending on the type of the NOx trapping agent, there is also one that has an effect of partially reducing NOx by HC and CO in the exhaust gas even when the inflowing exhaust gas has a lean air-fuel ratio.

【0046】上述したように、排気ガスの空燃比がリー
ンのときには、NOxはNOx捕捉剤15に捕捉され
る。しかしながらNOx捕捉剤15のNOx捕捉能力に
は限界があり、捕捉能力が飽和するまでNOxを捕捉す
ればもはやNOxを吸収しえなくなり、NOxがNOx
捕捉剤15を素通りして大気に放出されてしまうことに
なる。従って、NOx捕捉剤15のNOx捕捉能力が飽
和する前に、NOxパージ制御を実行し、NOxパージ
制御によって、捕捉したNOxを脱離しNOx捕捉性能
を回復すると共に、捕捉したNOxの還元浄化を行う必
要がある。
As described above, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, NOx is trapped by the NOx trap 15. However, the NOx trapping capacity of the NOx trapping agent 15 is limited. If NOx is trapped until the trapping capacity is saturated, NOx can no longer be absorbed, and NOx becomes NOx.
It will be released to the atmosphere without passing through the trapping agent 15. Therefore, before the NOx trapping capacity of the NOx trapping agent 15 is saturated, the NOx purge control is executed, and the trapped NOx is desorbed by the NOx purge control to recover the NOx trapping performance, and the trapped NOx is reduced and purified. There is a need.

【0047】また、排気ガス規制が年々厳しくなってき
ており、NOx捕捉剤15の下流に素通りするNOxの
濃度を相当低く抑える必要が出てきている。一方、図5
に示すように、リーン運転中にNOx捕捉剤15にある
程度NOxが捕捉されると、NOx捕捉材15の下流に
素通りするNOxの濃度が徐々に増え始めてくる。した
がって、NOxセンサ25によって検出されるNOx捕
捉剤15の下流のNOx濃度が所定値NOSL以上とな
ったらNOxパージ制御を実行する。
Further, the exhaust gas regulations are becoming stricter year by year, and it is necessary to keep the concentration of NOx passing downstream of the NOx trapping agent 15 at a considerably low level. On the other hand, FIG.
As shown in (2), when NOx is trapped to a certain extent by the NOx trapping agent 15 during the lean operation, the concentration of NOx passing downstream of the NOx trapping material 15 starts to gradually increase. Therefore, when the NOx concentration downstream of the NOx trapping agent 15 detected by the NOx sensor 25 becomes equal to or higher than the predetermined value NOSL, the NOx purge control is executed.

【0048】なお、NOxパージ制御を早めに行えば、
NOx捕捉剤15の下流に流出するNOxの量を少なく
することが可能であるが、NOxパージ制御を頻繁に行
うことになり、燃費の増大等につながるため好ましくな
い。このため、排気と燃費面から最適なタイミングでN
Oxパージ制御を行うことが好ましい。NOxセンサ2
5によってNOx捕捉剤15の下流のNOx濃度を検出
することによって、最適なタイミングでNOxパージ制
御を行うことが可能となる。
If the NOx purge control is performed early,
Although the amount of NOx flowing downstream of the NOx trapping agent 15 can be reduced, NOx purge control is frequently performed, which leads to an increase in fuel efficiency, which is not preferable. For this reason, N at optimal timing in terms of exhaust and fuel economy.
It is preferable to perform Ox purge control. NOx sensor 2
By detecting the NOx concentration downstream of the NOx trapping agent 15 with the use of the NOx trap 5, the NOx purge control can be performed at an optimal timing.

【0049】図5の点線で示すように、NOx捕捉剤1
5が劣化してくると、NOxパージ制御実行後リーン運
転となってからNOxセンサ25の出力が所定値以上と
なるまでの時間TLが、徐々に短くなってくる。したが
って、NOx捕捉剤15の劣化が所定以上となり、TL
が所定値(TLNG)より短くなった場合、NOx捕捉剤
15のNOx捕捉性能が劣化したと判定する。なお、上
記判定のための所定値TLNGは、エンジンが正常であ
って、NOx捕捉剤15が劣化していなくても、エンジ
ンの運転状態(排気流量、NOx濃度)や、NOx捕捉剤
の温度の影響を受ける。したがって、エンジンの運転状
態等に応じて予め設定しておくことが好ましい。
As shown by the dotted line in FIG.
5 deteriorates, the time TL from when the lean operation is performed after the execution of the NOx purge control to when the output of the NOx sensor 25 becomes equal to or more than a predetermined value gradually decreases. Therefore, the deterioration of the NOx trap 15 becomes more than a predetermined value, and the TL
Is smaller than the predetermined value (TLNG), it is determined that the NOx trapping performance of the NOx trapping agent 15 has deteriorated. In addition, the predetermined value TLNG for the above-mentioned determination is the operating state of the engine (exhaust flow rate, NOx concentration) and the temperature of the NOx trapping agent even if the engine is normal and the NOx trapping agent 15 is not deteriorated. to be influenced. Therefore, it is preferable to set in advance according to the operating state of the engine.

【0050】なお、特にリーン運転中は、EGRによっ
てNOxの発生を抑制しているため、EGRバルブに異
常が発生して開かなくなった場合には、エンジン1で発
生するNOxが増大してしまう。さらに、スワール制御
弁6等の空気流動強化手段に異常が発生したようなとき
にも、同様にエンジン1で発生するNOx等の量が変化
してしまう。さらに、エアフローセンサ3、スロットル
弁開度センサ5a、排気温度センサ12、空燃比センサ
14、クランク角センサ17、アクセルセンサ19など
の異常が発生した場合にも、エンジン1の回転速度や負
荷、空燃比等の運転状態が正しく把握されなくなるため
に、前記の所定値TLNGも正しい値とならなくなって
しまう。
Since NOx is suppressed by EGR particularly during lean operation, if the EGR valve fails to open due to an abnormality, the NOx generated in the engine 1 increases. Further, when an abnormality occurs in the air flow enhancing means such as the swirl control valve 6, the amount of NOx or the like generated in the engine 1 similarly changes. Further, when an abnormality occurs in the air flow sensor 3, the throttle valve opening sensor 5a, the exhaust gas temperature sensor 12, the air-fuel ratio sensor 14, the crank angle sensor 17, the accelerator sensor 19, etc. Since the operating state such as the fuel ratio cannot be correctly grasped, the predetermined value TLNG also does not become a correct value.

【0051】この様な場合、NOx捕捉剤15が劣化し
ていないのに劣化していると誤判定したり、逆に劣化し
ているのに劣化していると判定できない可能性がある。
したがって、EGRバルブや上記のアクチュエータやセ
ンサ等が正常であるかどうかを監視して、異常と判定さ
れた場合には、NOx捕捉剤15の性能の監視を中止す
ることが好ましい。これらのアクチュエータやセンサが
正常であるかどうかの監視方法については、種々開示さ
れており、公知技術を用いれば良い。
In such a case, there is a possibility that the NOx trapping agent 15 may be erroneously determined to be deteriorated even though it has not deteriorated, or conversely, it may not be possible to determine that the NOx trapping agent 15 has deteriorated although it has deteriorated.
Therefore, it is preferable to monitor whether the EGR valve, the actuator, the sensor, and the like are normal, and stop monitoring the performance of the NOx trapping agent 15 when it is determined that the EGR valve is abnormal. Various methods of monitoring whether these actuators and sensors are normal are disclosed, and a known technique may be used.

【0052】ところで、NOxセンサ25が劣化した
り、故障した場合にも、上述と同様にNOx捕捉剤15
が劣化していないのに劣化していると誤判定したり、逆
に劣化しているのに劣化していると判定できない可能性
がある。以下、NOxセンサの監視方法について説明す
る。
Incidentally, even when the NOx sensor 25 is deteriorated or malfunctions, the NOx trapping agent 15
There is a possibility that it may be erroneously determined that the image has deteriorated even though it has not deteriorated, or conversely, it may not be determined that the image has deteriorated although it has deteriorated. Hereinafter, a method of monitoring the NOx sensor will be described.

【0053】まず、NOxセンサ25の内部にはヒータ
が用いられており、所定の温度となるように制御され
る。ヒータやヒータへの配線が、断線やショートすると
所定の温度に制御できなくなるため、出力特性が正規の
状態からずれてしまう。したがって、ECU20でヒー
タを制御すると共に、ヒータのON/OFF時の端子電
圧を検出することによって、断線や、ショートを検出す
る。NOxセンサ25の出力が設計範囲外となった場合
にも、異常と判定する。これらの異常については、比較
的容易に検出することが可能である。ところで、NOx
センサの出力が設計範囲内であっても、劣化等によって
出力特性が正規の値からずれてしまっていることがあ
る。以下、この様な異常の検出方法について説明する。
First, a heater is used inside the NOx sensor 25, and is controlled so as to reach a predetermined temperature. If the heater or the wiring to the heater is disconnected or short-circuited, the temperature cannot be controlled to a predetermined temperature, so that the output characteristics deviate from the normal state. Therefore, while the heater is controlled by the ECU 20, the disconnection and the short circuit are detected by detecting the terminal voltage when the heater is turned ON / OFF. Also when the output of the NOx sensor 25 is out of the design range, it is determined that there is an abnormality. These abnormalities can be detected relatively easily. By the way, NOx
Even if the output of the sensor is within the design range, the output characteristics may deviate from the normal value due to deterioration or the like. Hereinafter, a method for detecting such an abnormality will be described.

【0054】(1)エンジン1がフュエルカット状態と
なった場合、エンジン1で発生するNOxの推定値はゼ
ロとなる。したがって、排気ガスの輸送遅れやNOx捕
捉剤15からのNOxの放出時間等を考慮した所定の期
間の後、特定状態判定手段により特定状態と判定されて
ときには、NOxセンサ25の出力もNOx濃度がゼロ
に対応する値となるはずである。このとき検出されたN
Oxセンサ25の出力が所定の範囲以内であれば、正常
と判定する。所定の範囲外であれば、異常判定手段によ
り異常と判定する。そして、警告灯駆動回路37により
警告灯26を点灯する。このようにして、エンジン、N
Ox捕捉剤15、NOxセンサ25の少なくとも一つが
異常であることを判定することができ、排気浄化装置等
が異常の状態を速やかに検出して警告できる。
(1) When the engine 1 is in the fuel cut state, the estimated value of NOx generated in the engine 1 becomes zero. Therefore, when a specific state is determined by the specific state determination means after a predetermined period in consideration of a delay in transport of exhaust gas, a release time of NOx from the NOx trapping agent 15, and the like, the output of the NOx sensor 25 also has a NOx concentration. It should be the value corresponding to zero. N detected at this time
If the output of the Ox sensor 25 is within a predetermined range, it is determined to be normal. If it is out of the predetermined range, it is determined as abnormal by the abnormality determining means. Then, the warning light 26 is turned on by the warning light driving circuit 37. Thus, the engine, N
It is possible to determine that at least one of the Ox trapping agent 15 and the NOx sensor 25 is abnormal, and the exhaust gas purifying device or the like can promptly detect and warn the abnormal state.

【0055】なお、所定の範囲内である場合には、さら
に、その出力値を記憶しておき、NOxセンサ25の出
力のオフセット補正用に用いることが好ましい。また、
加速中等で空燃比がリッチの状態や、ストイキ運転で比
較的低負荷の場合、NOxパージ制御の直後もNOx捕
捉剤15下流のNOx濃度はほぼゼロとなるので、特定
状態と判定でき、上記のフュエルカットの場合と同様に
して、NOxセンサ25の異常判定や、出力補正用の値
の測定と記憶を実施することができる。
When the value is within the predetermined range, it is preferable that the output value is further stored and used for offset correction of the output of the NOx sensor 25. Also,
If the air-fuel ratio is rich such as during acceleration or the load is relatively low during stoichiometric operation, the NOx concentration downstream of the NOx trap 15 becomes almost zero immediately after the NOx purge control, so that the specific state can be determined. As in the case of the fuel cut, it is possible to determine the abnormality of the NOx sensor 25 and measure and store the value for output correction.

【0056】(2)図6のaに示すように、リーン運転
中にNOx捕捉剤15にNOxを飽和させるまで捕捉さ
せる。この場合、エンジン1から発生するNOx濃度
(NOx捕捉剤15の上流のNOx濃度)とNOx捕捉剤
15の下流のNOx濃度とがほぼ等しくなると推定でき
るので、特定状態と判定することができる。エンジン1
から発生するNOx濃度は、エンジンの運転状態(回転
速度、負荷、空燃比、点火時期、EGR率、スワール制
御弁6の開度等)から推定することが可能である。この
とき検出されたNOxセンサ25の出力がエンジンの運
転状態から推定されたNOx濃度の推定値に対して所定
の範囲内であれば、正常と判定する。範囲外であれば、
異常判定手段により異常と判定する。
(2) As shown in FIG. 6A, during the lean operation, the NOx trapping agent 15 is trapped until the NOx is saturated. In this case, the NOx concentration generated from the engine 1
Since it can be estimated that the (NOx concentration upstream of the NOx trapping agent 15) and the NOx concentration downstream of the NOx trapping agent 15 become substantially equal, it can be determined that the specific state is established. Engine 1
Can be estimated from the operating state of the engine (rotational speed, load, air-fuel ratio, ignition timing, EGR rate, opening of the swirl control valve 6, etc.). If the output of the NOx sensor 25 detected at this time is within a predetermined range with respect to the estimated value of the NOx concentration estimated from the operation state of the engine, it is determined that the output is normal. If out of range,
An abnormality is determined by the abnormality determining means.

【0057】なお、NOx捕捉剤15の種類によって
は、図6のbに示すように、NOx捕捉量が飽和状態と
なっても、反応によりNOxを還元浄化するものもあ
る。この様なNOx捕捉剤15を採用している場合に
は、前述の推定NOx濃度から正常/異常判定の範囲を
設定するときに考慮することが好ましい。
In addition, depending on the type of the NOx trapping agent 15, as shown in FIG. 6B, even if the NOx trapping amount is saturated, NOx is reduced and purified by a reaction. When such a NOx trapping agent 15 is employed, it is preferable to consider it when setting the range of the normal / abnormal judgment from the above-mentioned estimated NOx concentration.

【0058】(3)NOx捕捉剤15のNOx捕捉性能
は、流入する排気の温度の影響を強く受ける。図7に示
すように、低温で活性化していない場合には、NOxを
捕捉しない。逆に高温になるとNOx放出速度が捕捉速
度を上回ってしまうため、実質的にNOxを捕捉しなく
なる。この様な温度特性は、NOx捕捉剤15の種類に
よって異なるが、おおむね200〜300℃以下、およ
び、400〜500℃以上ではNOxを捕捉しない。
(3) The NOx trapping performance of the NOx trapping agent 15 is strongly affected by the temperature of the inflowing exhaust gas. As shown in FIG. 7, when it is not activated at a low temperature, it does not capture NOx. Conversely, when the temperature becomes high, the NOx release rate exceeds the trapping rate, and therefore, NOx is not substantially trapped. Such temperature characteristics differ depending on the type of the NOx trapping agent 15, but generally do not trap NOx at 200 to 300 ° C or lower and at 400 to 500 ° C or higher.

【0059】この場合も、エンジン1から発生するNO
x濃度とNOx捕捉剤15の下流のNOx濃度とが等し
くなることが明らかなので、特定状態と判定することが
できる。したがって、排気温度やNOx捕捉剤15の温
度が低い状態(非活性状態)や、高い状態のときに検出さ
れたNOxセンサ25の出力がエンジンの運転状態から
推定されたNOx濃度の推定値に対して所定の範囲内で
あれば、正常と判定する。範囲外であれば、異常判定手
段により異常と判定する。排気温度や、NOx捕捉剤1
5の温度は温度センサ(例えば、排気温度センサ12)
で測定するか、エンジン1の運転状態から推定すれば良
い。
Also in this case, NO generated from engine 1
Since it is clear that the x concentration and the NOx concentration downstream of the NOx trap 15 become equal, it can be determined that the specific state is established. Therefore, the output of the NOx sensor 25 detected when the exhaust gas temperature or the temperature of the NOx trapping agent 15 is low (inactive state) or high is lower than the estimated value of the NOx concentration estimated from the operating state of the engine. If it is within the predetermined range, it is determined to be normal. If it is out of the range, it is determined as abnormal by the abnormality determining means. Exhaust gas temperature, NOx trapping agent 1
The temperature of 5 is a temperature sensor (for example, exhaust temperature sensor 12)
Or may be estimated from the operating state of the engine 1.

【0060】なお、NOx捕捉剤15が活性化していな
い場合には、リーン運転を許可しない様にすることが好
ましい。この場合、ストイキ運転なので、リーン運転中
よりエンジン1から発生するNOx濃度が高い。したが
って、NOx濃度の高い領域でのNOxセンサ25の出
力を監視することができる。また、リーン運転中よりス
トイキ運転中の方が、混合気の形成状態の関係でエンジ
ン1から発生するNOx濃度のばらつきが少ないことが
多い。これらのことから、NOxセンサ25の性能監視
の面からも、後述する特性補正の面からも好ましい。
When the NOx trap 15 is not activated, it is preferable not to permit the lean operation. In this case, since the stoichiometric operation is performed, the NOx concentration generated from the engine 1 is higher than during the lean operation. Therefore, it is possible to monitor the output of the NOx sensor 25 in a region where the NOx concentration is high. In addition, during the stoichiometric operation, the variation in the concentration of NOx generated from the engine 1 is often smaller during the stoichiometric operation than during the lean operation. For these reasons, it is preferable from the viewpoint of monitoring the performance of the NOx sensor 25 and from the viewpoint of characteristic correction described later.

【0061】(1)から(3)で述べたように、エンジ
ン1またはNOx捕捉剤15等の状態からNOxセンサ
25の配置位置におけるNOx濃度が推定できる、すな
わちNOxセンサ25で検出されるべきNOx濃度が所
定の値であると推定できる、エンジン1またはNOx捕
捉剤15の特定状態で、NOxセンサ25によって検出
されたNOx濃度と、推定NOx濃度とを比較すること
によって、NOxセンサ25の異常を検出したり、特性
を補正するための値を測定し、記憶することができる。
As described in (1) to (3), the NOx concentration at the arrangement position of the NOx sensor 25 can be estimated from the state of the engine 1 or the NOx trapping agent 15, that is, the NOx to be detected by the NOx sensor 25. The abnormality of the NOx sensor 25 is determined by comparing the estimated NOx concentration with the NOx concentration detected by the NOx sensor 25 in the specific state of the engine 1 or the NOx trapping agent 15 where the concentration can be estimated to be a predetermined value. Values for detecting or correcting characteristics can be measured and stored.

【0062】(1)から(3)では、NOx濃度を精度
良く推定できる特定状態についてのみ説明したが、これ
以外の状態であっても、通常のNOx濃度とNOxセン
サ25で検出されたNOx濃度とが極端に異なる場合に
は、NOxセンサ25が異常であると判定することが好
ましい。例えば、ストイキ運転中であってエンジン1か
ら発生するNOx濃度が最高でも2000ppm程度
で、さらに、NOx捕捉剤15の触媒能によってNOx
が浄化されているはずなのに、NOxセンサ25で検出
されたNOx濃度が3000ppm以上である場合、あ
るいは、リーン運転中に所定時間以上経過しても、NO
xセンサ25で検出されたNOx濃度がゼロ付近である
場合等である。
In (1) to (3), only the specific state in which the NOx concentration can be accurately estimated has been described. However, even in other states, the normal NOx concentration and the NOx concentration detected by the NOx sensor 25 are determined. Is extremely different, it is preferable to determine that the NOx sensor 25 is abnormal. For example, the NOx concentration generated from the engine 1 during the stoichiometric operation is about 2000 ppm at the maximum, and the NOx trap 15 has a catalytic activity of NOx.
Should be purified, but the NOx concentration detected by the NOx sensor 25 is 3000 ppm or more, or even if a predetermined time or more elapses during the lean operation, NO
This is the case where the NOx concentration detected by the x sensor 25 is near zero.

【0063】なお、前述したように、エンジン1に異常
がある場合にも、エンジン1から発生するNOx濃度が
変化する。これらの原因となるアクチュエータやセンサ
類の異常を別途判定していない場合には、NOxセンサ
25とエンジン1を含む排気浄化装置の異常とを分離で
きない可能性がある。その場合には、異常判定手段によ
り、NOxセンサ25またはNOx捕捉剤15等の排気
浄化装置の何れかに異常が在るという判定をするように
しても良い。
As described above, even when there is an abnormality in the engine 1, the concentration of NOx generated from the engine 1 changes. If the abnormalities of the actuators and sensors that cause these problems are not separately determined, there is a possibility that the NOx sensor 25 and the abnormalities of the exhaust gas purification device including the engine 1 cannot be separated. In that case, the abnormality determination means may determine that an abnormality is present in any of the exhaust gas purification devices such as the NOx sensor 25 and the NOx trapping agent 15.

【0064】さらに、NOxセンサ25等が異常と判定
された場合には、例えば、リーン運転を禁止、または制
限する。あるいは、NOx捕捉剤15の性能の監視を禁
止する。これによって、NOxセンサ25に異常が発生
した場合であっても、NOxパージ制御のタイミングを
誤って、NOxが大気に放出されたり、燃費を悪化させ
ることを防止できる。また、NOx捕捉剤15の性能の
監視を誤ってしまうことも防止できる。
Further, when it is determined that the NOx sensor 25 or the like is abnormal, for example, the lean operation is prohibited or restricted. Alternatively, monitoring of the performance of the NOx trap 15 is prohibited. As a result, even if an abnormality occurs in the NOx sensor 25, it is possible to prevent the NOx purge control timing from being erroneously released to NOx and released to the atmosphere or to deteriorate fuel efficiency. In addition, it is possible to prevent erroneous monitoring of the performance of the NOx trap 15.

【0065】以下、本発明の第2の実施形態を説明す
る。この実施形態は、NOxセンサ25の特性を補正す
るものであり、例を図8を参照して説明する。以下説明
するような補正を行うことによって、NOxセンサ25
のばらつきや、ある程度までの劣化を補償し、精度良く
排気浄化を実施することが可能となる。
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described. This embodiment corrects the characteristics of the NOx sensor 25, and an example will be described with reference to FIG. By performing the correction described below, the NOx sensor 25
This makes it possible to compensate for variations and deterioration to some extent, and to perform exhaust gas purification with high accuracy.

【0066】まず、推定NOx濃度がほぼゼロ(=x)で
あると推定される特定状態におけるNOxセンサ25で
検出されたNOx濃度をXとして記憶し、推定NOx濃
度が比較的高い(=y)特定状態であるときにNOxセ
ンサ25で検出されたNOx濃度をYとして記憶してお
く。NOxセンサ25で検出されたNOx濃度をNOs
として、下の(1)式で示すNOcを補正値として採用
する。
First, the NOx concentration detected by the NOx sensor 25 in the specific state where the estimated NOx concentration is estimated to be almost zero (= x) is stored as X, and the estimated NOx concentration is relatively high (= y). The NOx concentration detected by the NOx sensor 25 in the specific state is stored as Y. The NOx concentration detected by the NOx sensor 25 is
As the correction value, NOc expressed by the following equation (1) is adopted.

【0067】NOc=y/(Y−(X−x))×NOs
−(X−x) (1)
NOc = y / (Y− (X−x)) × NOs
− (X−x) (1)

【0068】すなわち推定NOx濃度がxの点における
検出値Xでオフセットを補正し、推定NOx濃度がxと
yの点における検出値XとYとで特性の傾きを補正して
いる。以上の補正により、補正値NOcは基準値とほぼ
等しい値を示すようになり、NOxセンサ25の特性の
ばらつきや劣化が補償される。
That is, the offset is corrected by the detected value X at the point where the estimated NOx concentration is x, and the slope of the characteristic is corrected by the detected values X and Y at the point where the estimated NOx concentration is x and y. With the above correction, the correction value NOc becomes substantially equal to the reference value, and the variation and deterioration of the characteristics of the NOx sensor 25 are compensated.

【0069】なお、補正方法は上記に限定されるもので
はなく、NOxセンサの耐久性能や、NOx濃度の推定
精度等に応じて、オフセットのみ、あるいは傾きのみ補
正しても良い。また、演算方法や、補正のための検出値
を2点のみで測定することを限定するものでもなく、更
に多くの点で測定して、例えば、回帰直線を求めても良
い。
Note that the correction method is not limited to the above, and only the offset or only the inclination may be corrected according to the durability performance of the NOx sensor, the estimation accuracy of the NOx concentration, and the like. Further, the present invention is not limited to the calculation method or the method of measuring the detection value for correction at only two points, and may measure the number of points at more points to obtain a regression line, for example.

【0070】さらに、補正されたNOxセンサ25の検
出値NOcを用いて、NOx捕捉剤15に対するNOx
パージ制御や、NOx捕捉剤15の性能の監視等を実行
する。これによって、NOxセンサ25の特性がばらつ
いたり、劣化した場合でも、NOxパージ制御のタイミ
ングを誤って、NOxが大気に放出されたり、燃費を悪
化させることを防止することが可能となる。
Further, using the corrected NOx sensor 25 detected value NOc, the NOx trap 15
Purge control, monitoring of the performance of the NOx trapping agent 15, and the like are executed. Thus, even when the characteristics of the NOx sensor 25 vary or deteriorate, it is possible to prevent the NOx purge control timing from being erroneously released to release NOx to the atmosphere or to deteriorate fuel efficiency.

【0071】なお、前述したように、エンジン1に異常
がある場合にも、エンジン1から発生するNOx濃度が
変化する。これらの原因となるアクチュエータやセンサ
類の異常を別途判定していない場合、すなわち推定NO
x濃度の精度が保証し難い場合には、NOxセンサ25
の出力の補正を誤って実行してしまう可能性がある。こ
の様な場合には、前記のアクチュエータやセンサ類が故
障してもNOx濃度に影響が出難い特定状態、例えば、
フュエルカット中や、ストイキ運転中やリッチ運転中と
いった特定状態で測定したNOxセンサ25の出力に基
づいて補正を行う。更に、前記のアクチュエータやセン
サ類が故障した場合にNOx濃度への影響が出易い特定
状態、例えば、リーン運転中の特定状態で、前記のアク
チュエータやセンサ類等の異常を判定したり、推定NO
x濃度を補正することが好ましい。
As described above, even when the engine 1 is abnormal, the NOx concentration generated from the engine 1 changes. In the case where the abnormality of the actuators and sensors that cause these is not separately determined, that is, the estimated NO
If it is difficult to guarantee the accuracy of the x concentration, the NOx sensor 25
Output may be erroneously executed. In such a case, even if the actuators and sensors fail, the specific state in which the NOx concentration is hardly affected, for example,
The correction is performed based on the output of the NOx sensor 25 measured in a specific state such as during fuel cut, during stoichiometric operation, or during rich operation. Further, in a specific state in which the influence on the NOx concentration is likely to occur when the actuators and sensors break down, for example, in the specific state during the lean operation, the abnormality of the actuators and sensors and the like is determined or the estimated NO.
It is preferable to correct the x density.

【0072】以上では、本発明の第1の実施形態として
NOxセンサ25等の異常判定と、第2の実施形態とし
てNOxセンサ25の出力等の補正とを別々に説明した
が、推定NOx濃度とNOxセンサ25の出力との偏差
が所定範囲内のときは補正し、所定の範囲外となったら
異常と判定するように組合わせても良い。
In the above, the abnormality determination of the NOx sensor 25 and the like and the correction of the output and the like of the NOx sensor 25 are separately described as the first embodiment of the present invention and the estimated NOx concentration and When the deviation from the output of the NOx sensor 25 is within a predetermined range, the correction may be made, and when the deviation is out of the predetermined range, the combination may be determined to be abnormal.

【0073】次に、本発明の第1と第2の実施形態に関
するフローチャートを説明する。図9は空燃比制御プロ
セスを示すフローチャートである。この制御は図示しな
いメインルーチンから所定時間(例えば20ms)毎に
起動される。まず、ステップ100においてNOxセン
サ25の異常判定や出力の補正に適した特定状態である
かどうかを調べる。特定状態とは、前述したように、例
えば、フュエルカットしてから所定時間経過した後や、
加速中等で空燃比がリッチの状態、または、NOx捕捉
剤が活性化していない状態や温度が高い状態等である。
なお、図示していないが、NOxセンサ25の異常判定
や出力の補正を促進するために、例えば、強制的にNO
x捕捉剤15を飽和させるようにすることも可能であ
る。
Next, a flowchart relating to the first and second embodiments of the present invention will be described. FIG. 9 is a flowchart showing the air-fuel ratio control process. This control is started every predetermined time (for example, 20 ms) from a main routine (not shown). First, in step 100, it is checked whether or not the specific state is suitable for determining an abnormality of the NOx sensor 25 and correcting the output. The specific state, as described above, for example, after a predetermined time has elapsed since the fuel cut,
The air-fuel ratio is rich, such as during acceleration, or the NOx trap is not activated, or the temperature is high.
Although not shown, in order to facilitate abnormality determination and output correction of the NOx sensor 25, for example, NO
It is also possible to saturate the x capture agent 15.

【0074】特定状態である場合には、ステップ101
へ進み、後述するサブルーチンにてNOxセンサ25の
異常判定や出力の補正を実施してステップ102へ進
む。特定状態でない場合には、直接、ステップ102へ
進む。次に、ステップ102においてリーン運転領域か
どうかを調べる。ここではエンジン1の負荷や回転速
度、冷却水温、車両の車速等が所定の範囲内かどうかが
調べられる。なお、NOxセンサ25に異常があると既
に判定されていた場合には、リーン運転領域を狭い範囲
に制限して、排気の悪化等の跳ね返りを抑えつつ、燃費
の低減を図る。なお、NOxセンサ25に異常があると
既に判定されていた場合には、リーン運転を禁止するよ
うにしても良い。
If it is in the specific state, step 101
The routine proceeds to subroutine, which will be described later, to execute abnormality determination of the NOx sensor 25 and to correct the output, and then proceeds to step 102. If it is not in the specific state, the process proceeds directly to step 102. Next, at step 102, it is checked whether or not the engine is in the lean operation range. Here, it is checked whether the load, rotation speed, cooling water temperature, vehicle speed, and the like of the engine 1 are within predetermined ranges. If it has been determined that the NOx sensor 25 is abnormal, the lean operation region is limited to a narrow range to reduce the fuel consumption while suppressing the rebound such as deterioration of the exhaust gas. If it has been determined that the NOx sensor 25 is abnormal, the lean operation may be prohibited.

【0075】ステップ102においてリーン運転領域で
ないと判定された場合には、ステップ112へ進み、T
GFBAに1、Krにも1が設定される。すなわちスト
イキ運転が行われる。次にステップ113に進み、図示
しない別の制御フローによって、空燃比センサ14の出
力に基づいて空燃比のフィードバック制御が実行された
後、ステップ117へ進む。
If it is determined in step 102 that the vehicle is not in the lean operation range, the routine proceeds to step 112, where T
GFBA is set to 1, and Kr is set to 1. That is, the stoichiometric operation is performed. Next, the routine proceeds to step 113, where the feedback control of the air-fuel ratio is executed based on the output of the air-fuel ratio sensor 14 by another control flow (not shown), and then the routine proceeds to step 117.

【0076】ステップ102においてリーン運転領域で
あると判定された場合には、ステップ103に進みEG
Rバルブやスワール制御弁6等が正常かどうかを調べ
る。具体的には、図示しない別の制御フローによって判
定された判定結果を参照する。正常でない場合には、リ
ーン運転が禁止され、ステップ112へ進む。
If it is determined in step 102 that the engine is in the lean operation range, the routine proceeds to step 103, where EG
It is checked whether the R valve and the swirl control valve 6 are normal. Specifically, reference is made to a determination result determined by another control flow (not shown). If not, the lean operation is prohibited, and the routine proceeds to step 112.

【0077】EGRバルブやスワール制御弁6が正常な
場合には、ステップ104に進み、目標当量比TGFB
Aに、図4に示されるエンジン1の回転速度と負荷のマ
ップから該当する値(<1)が検索され設定される。次
にステップ105へ進み、後述するNOxパージ要求判
定フラグがセット(=1)されていればステップ114
のNOxパージ制御サブルーチン(後述)を実行し、次
にステップ115でNOx捕捉剤15の劣化判定サブル
ーチン(後述)を実行した後、ステップ116でリーン
運転継続時間のカウンタTLを初期化(=0)して、ス
テップ117へ進む。
If the EGR valve and the swirl control valve 6 are normal, the routine proceeds to step 104, where the target equivalent ratio TGFB
In A, a corresponding value (<1) is searched and set from the map of the rotation speed and the load of the engine 1 shown in FIG. Next, the routine proceeds to step 105, and if a NOx purge request determination flag described later is set (= 1), the routine proceeds to step 114.
After the NOx purge control subroutine (described later) is executed, and then the degradation determination subroutine (described later) of the NOx trapping agent 15 is executed in step 115, the counter TL of the lean operation continuation time is initialized (= 0) in step 116. Then, the process proceeds to step 117.

【0078】NOxパージ要求判定フラグがセットされ
ていなければ、ステップ106へ進み、フィードバック
係数ALPHA=1、NOxパージ制御時の空燃比補正
係数Kr=1に設定される。次にステップ107に進
み、燃料噴射時間Tiが次式により算出される。
If the NOx purge request determination flag has not been set, the routine proceeds to step 106, where the feedback coefficient ALPHA = 1 and the air-fuel ratio correction coefficient Kr = 1 during NOx purge control are set. Next, the routine proceeds to step 107, where the fuel injection time Ti is calculated by the following equation.

【0079】 Ti=K・(Qa/Ne)・TGFBA・ALPHA・Kr =K・(Qa/Ne)・TGFBA すなわち目標当量比TGFBAに応じたリーン運転が実
行されることになる。
Ti = K · (Qa / Ne) · TGFBA · ALPHA · Kr = K · (Qa / Ne) · TGFBA That is, the lean operation according to the target equivalent ratio TGFBA is executed.

【0080】次のステップ108では、リーン運転が継
続する間、リーン運転継続時間のカウンタTLがカウン
トアップされる。そして、次のステップ109と110
とで、NOxセンサが正常のとき(NOxセンサNGフ
ラグ=0)には、補正されたNOx検出値NOcがしき
い値NOSL以上となったこと、NOxセンサが異常と
判定されているとき(NOxセンサNGフラグ=1)に
は、リーン運転継続時間TLが、しきい値TLSL以上
となったことが調べられる。
In the next step 108, while the lean operation continues, the counter TL of the lean operation continuation time is counted up. Then, the next steps 109 and 110
When the NOx sensor is normal (NOx sensor NG flag = 0), the corrected NOx detection value NOc is equal to or greater than the threshold value NOSL, and when the NOx sensor is determined to be abnormal (NOx According to the sensor NG flag = 1), it is determined that the lean operation continuation time TL has become equal to or longer than the threshold value TLSL.

【0081】何れかが成立していれば、ステップ111
へ進み、NOxパージ要求フラグがセット(=1)され
る。共に成立していない場合には、ステップ117へ進
む。ステップ117では、図示しない別の制御フローに
よって、エンジン1から発生するNOx濃度を推定す
る。推定NOx濃度は、例えば、エンジンの運転状態
(回転速度、負荷、空燃比、点火時期、EGR率、スワ
ール制御弁6の開度等)から演算される。
If any of the conditions hold, step 111
Then, the NOx purge request flag is set (= 1). If both are not established, the process proceeds to step 117. In step 117, the concentration of NOx generated from the engine 1 is estimated by another control flow (not shown). The estimated NOx concentration is, for example, the operating state of the engine.
(Rotational speed, load, air-fuel ratio, ignition timing, EGR rate, opening of swirl control valve 6, etc.).

【0082】図10は、前記した図9に114で示すN
Oxパージ制御プロセスを示すフローチャートである。
図9に示す制御フローから、NOxパージ制御要求フラ
グがセットされているときにサブルーチンとして起動さ
れる。まず、ステップ200で、フィードバック係数A
LPHA=1、目標当量比TGFBA=1とされ、NO
xパージ制御時の空燃比補正係数Krが設定される。さ
らに、空燃比を変更することによるエンジン1の発生ト
ルクの変化に伴うショックを低減するために、点火時期
の補正等の制御も実行される。
FIG. 10 is a diagram showing the N shown by 114 in FIG.
It is a flowchart which shows an Ox purge control process.
From the control flow shown in FIG. 9, when the NOx purge control request flag is set, it is started as a subroutine. First, in step 200, the feedback coefficient A
LPHA = 1, target equivalent ratio TGFBA = 1, NO
An air-fuel ratio correction coefficient Kr at the time of x purge control is set. Further, control such as correction of the ignition timing is executed in order to reduce a shock caused by a change in the generated torque of the engine 1 caused by changing the air-fuel ratio.

【0083】なお、NOxパージ制御開始前の運転モー
ドが成層リーン運転モード(層状混合を形成して空燃比
40〜50程度の極めてリーンな燃焼運転モード)の場
合には、さらに、運転モードを均質運転モード(燃料を
均質に供給する運転モード)に切替える制御も実行され
る。このためにスワール制御弁6の開度の制御、EGR
量の制御、燃料噴射時期の変更や吸入空気量を減少させ
る等の制御が実行される。次にステップ201で燃料噴
射時間Tiが次式により算出される。
When the operation mode before the start of the NOx purge control is a stratified lean operation mode (an extremely lean combustion operation mode in which the air-fuel ratio is about 40 to 50 by forming a stratified mixture), the operation mode is further homogenized. Control for switching to the operation mode (operation mode for uniformly supplying fuel) is also executed. For this purpose, the control of the opening of the swirl control valve 6 and the EGR
Control such as controlling the amount, changing the fuel injection timing, or reducing the amount of intake air is performed. Next, at step 201, the fuel injection time Ti is calculated by the following equation.

【0084】 Ti=K・(Qa/Ne)・TGFBA・ALPHA・Kr =K・(Qa/Ne)・KrTi = K · (Qa / Ne) · TGFBA · ALPHA · Kr = K · (Qa / Ne) · Kr

【0085】次のステップ202では、NOxパージ制
御の実行時間のカウンタTRがカウントアップされる。
ステップ203ではNOxセンサが正常(NOxセンサ
NGフラグ=0)かどうかを調べる。正常の場合には、
ステップ204へ進み、異常と判定されている(NOx
センサNGフラグ=1)場合には、ステップ207へ進
む。
In the next step 202, the counter TR for the execution time of the NOx purge control is counted up.
In step 203, it is checked whether the NOx sensor is normal (NOx sensor NG flag = 0). If normal,
Proceeds to step 204 and is determined to be abnormal (NOx
If the sensor NG flag = 1), the process proceeds to step 207.

【0086】ステップ204では、補正後NOxセンサ
出力NOcが、図11に示すように、しきい値KNOS
Pを下回ったかどうかを調べ、下回っていた場合には、
NOxの脱離が終了したと判定して、終了処理のためス
テップ205に進む。まだ、NOcがKNOSP以上で
あれば、NOxの脱離が終了していないと判定して、こ
の制御フローは終了する。ステップ207では、NOx
センサ25の出力の代わりに、NOxパージ時間TRで
NOx脱離完了の判定をする。TRがしきい値KTRS
P以上ならNOxの脱離が終了したと判定して、ステッ
プ205へ進む。KTRSPになっていなければ、この
制御フローを終了する。
In step 204, as shown in FIG. 11, the corrected NOx sensor output NOc is set to a threshold value knos.
Check if it is below P, and if it is,
It is determined that the desorption of NOx has ended, and the routine proceeds to step 205 for end processing. If NOc is still equal to or greater than KNOSP, it is determined that the desorption of NOx has not ended, and this control flow ends. In step 207, NOx
Instead of the output of the sensor 25, the completion of NOx desorption is determined based on the NOx purge time TR. TR is the threshold value KTRS
If not less than P, it is determined that the desorption of NOx has been completed, and the routine proceeds to step 205. If KTRSP has not been reached, this control flow ends.

【0087】ステップ205では、NOxパージ要求フ
ラグをクリア(=0)し、次のステップ206で、NO
xパージ時間TRを初期化(=0)を行い、この制御フ
ローを終了する。なお、NOxパージ制御開始前の運転
モードが成層リーン運転モードの場合には、さらに、運
転モードを均質運転モードから成層リーン運転に切替え
る制御も実行してからこの制御フローを終了する。図1
1に上述の制御フローを実行したときの空燃比とNOc
の挙動の例を示す。
At step 205, the NOx purge request flag is cleared (= 0), and at step 206, NO
The x purge time TR is initialized (= 0), and this control flow ends. If the operation mode before the start of the NOx purge control is the stratified lean operation mode, control for switching the operation mode from the homogeneous operation mode to the stratified lean operation is also executed, and then this control flow is ended. Figure 1
1 shows the air-fuel ratio and NOc when the above control flow is executed.
Here is an example of the behavior of

【0088】図12は、図9に115で示すNOx捕捉
剤15の劣化判定制御を示すフローチャートである。図
9に示す制御フローから、NOxパージ制御サブルーチ
ンの実行後に、サブルーチンとして起動される。まず、
ステップ300で、NOx捕捉剤15の劣化判定許可条
件が成立しているかどうかを調べる。劣化判定許可条件
としては、NOx捕捉剤15の下流のNOxセンサ25
が正常であること、排気温度センサ12によって検出さ
れた温度が所定範囲であること、ストイキまたは、リッ
チ運転が所定時間以上継続した後リーン運転へ移行した
直後でないこと、リーン運転中の運転状態の変動が所定
以内で運転状態が所定の範囲内であること、NOxパー
ジ制御中の運転状態の変動が所定以内で運転状態が所定
の範囲内であること等である。劣化判定許可条件が成立
している場合には、ステップ301に進む。成立してい
ない場合には、この制御フローを終了する(劣化判定を
実施しない)。なお、本実施形態では、EGRバルブ等
が異常の場合には、図9に示すフローチャートによって
リーン運転は禁止され、NOx捕捉剤15の劣化判定も
実行されなくなる。
FIG. 12 is a flowchart showing the control for judging the deterioration of the NOx trapping agent 15 indicated by 115 in FIG. From the control flow shown in FIG. 9, the subroutine is started after the execution of the NOx purge control subroutine. First,
In step 300, it is checked whether the condition for permitting the determination of the deterioration of the NOx trap 15 is satisfied. As the deterioration determination permission condition, the NOx sensor 25 downstream of the NOx trap 15
Is normal, that the temperature detected by the exhaust gas temperature sensor 12 is within a predetermined range, that the stoichiometric or rich operation is not immediately after shifting to the lean operation after continuing for a predetermined time or more, and that the operating state during the lean operation is The change in the operating state is within a predetermined range within a predetermined range, the change in the operating state during the NOx purge control is within a predetermined range, and the operating state is within a predetermined range. If the deterioration determination permission condition is satisfied, the process proceeds to step 301. If the condition is not satisfied, the control flow ends (the deterioration determination is not performed). In the present embodiment, when the EGR valve or the like is abnormal, the lean operation is prohibited according to the flowchart shown in FIG. 9, and the deterioration determination of the NOx trap 15 is not executed.

【0089】ステップ301では、NOxパージ制御が
開始したときのリーン運転継続時間TLがしきい値TL
NG以下かどうかを調べる。TLNG以下ならば、NO
x捕捉剤15のNOx捕捉性能が劣化したと判定して、
NOx捕捉剤劣化判定フラグをセット(=1)する。T
LがTLNGより長い場合には、NOx捕捉性能が十分
であると判定して、NOx捕捉剤劣化判定フラグをクリ
ア(=0)する。
In step 301, the lean operation continuation time TL at the time when the NOx purge control is started is set to the threshold value TL.
Check whether it is NG or less. NO if TLNG or less
It is determined that the NOx trapping performance of the x trap 15 has deteriorated,
A NOx trap deterioration determination flag is set (= 1). T
When L is longer than TLNG, it is determined that the NOx trapping performance is sufficient, and the NOx trapping agent deterioration determination flag is cleared (= 0).

【0090】なお、運転状態に応じてNOx捕捉剤15
のNOx捕捉性能が変化するので、TLNGは、リーン
運転中の運転状態に応じて可変とすることが好ましい。
また、NOx捕捉剤劣化判定フラグがセットされた場合
には、図示しない制御によってNOx捕捉剤15の劣化
を表すコードを記憶したり、警告灯の点灯等、運転者へ
の警告を実行する。
Note that the NOx trap 15
The TLNG is preferably made variable according to the operating state during the lean operation.
When the NOx trapping agent deterioration determination flag is set, a code indicating deterioration of the NOx trapping agent 15 is stored by a control (not shown), and a warning to the driver such as turning on a warning lamp is executed.

【0091】図13は、図9に101で示すNOxセン
サ25の異常判定と出力の補正のプロセスを示すフロー
チャートである。図9に示す制御フローのステップ10
0から、特定状態であると判定されたときのみサブルー
チンとして起動される。まず、ステップ400で、NO
xセンサ25の異常判定や補正の許可条件が成立してい
るかどうかを調べる。許可条件として、例えば下記が調
べられる。
FIG. 13 is a flowchart showing a process of determining an abnormality of the NOx sensor 25 and correcting the output indicated by reference numeral 101 in FIG. Step 10 of the control flow shown in FIG.
From 0, it is started as a subroutine only when it is determined to be in the specific state. First, in step 400, NO
It is checked whether or not the conditions for permitting the abnormality determination and the correction of the x sensor 25 are satisfied. For example, the following are checked as the permission conditions.

【0092】(1)NOxセンサ25が図示しない他の
診断で異常と判定されていないこと。例えば、NOxセ
ンサ25の内部にはヒータが用いられており、所定の温
度となるように制御される。ヒータやヒータへの配線
が、断線やショートすると所定の温度に制御できなくな
るため、出力特性が正規の状態からずれてしまう。した
がって、ECU20でヒータを制御すると共に、ヒータ
のON/OFF時の端子電圧や電流値を検出することに
よって、断線や、ショートを検出する。また、NOxセ
ンサ25の出力が設計範囲外となった場合にも、異常と
判定する。これらの診断で異常と判定された場合には、
特性が多少ずれるとかといった異常ではなく、明らかな
異常であるので、本制御フローに基づく異常判定や、補
正は実行されない。
(1) The NOx sensor 25 is not determined to be abnormal by another diagnosis (not shown). For example, a heater is used inside the NOx sensor 25, and the temperature is controlled to a predetermined temperature. If the heater or the wiring to the heater is disconnected or short-circuited, the temperature cannot be controlled to a predetermined temperature, so that the output characteristics deviate from the normal state. Therefore, while the heater is controlled by the ECU 20, the disconnection and the short circuit are detected by detecting the terminal voltage and the current value when the heater is turned ON / OFF. Also, when the output of the NOx sensor 25 is out of the design range, it is determined that there is an abnormality. If it is determined that these diagnoses are abnormal,
Since it is not an abnormality such as a slight deviation of characteristics but an obvious abnormality, no abnormality determination or correction based on this control flow is performed.

【0093】(2)NOxの濃度が正常かつ変動してい
ないこと。例えば、図示しない診断によって、EGRバ
ルブやスワール制御弁6等が異常であると判定されてい
ないこと。排気温度センサ12によって検出された温度
が所定範囲であること。ストイキまたは、リッチ運転が
所定時間以上継続した後リーン運転へ移行した直後でな
いこと、リーン運転中の運転状態の変動が所定以内で運
転状態が所定の範囲内であること、NOxパージ制御中
の運転状態の変動が所定以内で運転状態が所定の範囲内
であること、等の条件が調べられる。
(2) The NOx concentration is normal and does not fluctuate. For example, it is determined that the EGR valve, the swirl control valve 6 and the like are not abnormal by a diagnosis (not shown). The temperature detected by the exhaust gas temperature sensor 12 is within a predetermined range. It is not immediately after shifting to the lean operation after the stoichiometric or rich operation has continued for a predetermined time or more, the operating state during the lean operation is within a predetermined range and the operating state is within a predetermined range, the operation during the NOx purge control Conditions such as a state fluctuation within a predetermined range and an operating state within a predetermined range are checked.

【0094】NOxセンサ25の異常判定や補正の許可
条件が成立している場合には、ステップ401に進む。
成立していない場合には、本制御フローを終了する(異
常判定や補正を実施しない)。ステップ401では、N
Oxセンサ25の異常判定や出力の補正に適した特定状
態1または2であるかどうかを調べる。特定状態1と
は、推定NOx濃度NOcがほぼゼロ(=x)である状
態であり、前述したように、例えば、フュエルカットし
てから所定時間経過した後や、加速中等で空燃比がリッ
チの状態等である。特定状態2とは、推定NOx濃度N
Ocが比較的高い(=y)状態であり、前述したよう
に、例えば、NOx捕捉剤が活性化していない状態や温
度が高い状態等である。なお、図示していないが、NO
xセンサ25の異常判定や出力の補正を促進するため
に、例えば、強制的にNOx捕捉剤15を飽和させるよ
うにすることも可能である。
When the conditions for permitting abnormality determination and correction of the NOx sensor 25 are satisfied, the routine proceeds to step 401.
If the condition is not satisfied, the control flow is terminated (abnormality determination and correction are not performed). In step 401, N
It is checked whether the Ox sensor 25 is in the specific state 1 or 2 suitable for abnormality determination and output correction. The specific state 1 is a state in which the estimated NOx concentration NOc is substantially zero (= x). As described above, for example, after a predetermined time has elapsed since the fuel cut, or when the air-fuel ratio is rich during acceleration or the like. State. The specific state 2 is the estimated NOx concentration N
This is a state where Oc is relatively high (= y), and as described above, for example, a state where the NOx trapping agent is not activated or a state where the temperature is high. Although not shown, NO
For example, it is also possible to forcibly saturate the NOx trapping agent 15 in order to facilitate abnormality determination and output correction of the x sensor 25.

【0095】なお、補正後NOx濃度推定値NOcは、
夫々の特定状態に対応して、定数あるいは、エンジン1
の回転速度や負荷、空燃比等の運転状態に対応したマッ
プ定数として予め記憶されており、図示しない別の制御
フローによって演算される。特定状態1の場合には、ス
テップ402に進む。特定状態2の場合には、ステップ
407に進む。どちらでもない場合には、本制御フロー
を終了する(異常判定や補正を実施しない)。
The corrected NOx concentration estimated value NOc is
Constant or engine 1 for each specific state
Is stored in advance as a map constant corresponding to the operating state such as the rotation speed, load, air-fuel ratio, and the like, and is calculated by another control flow (not shown). In the case of the specific state 1, the process proceeds to step 402. In the case of the specific state 2, the process proceeds to step 407. If neither is the case, the control flow is terminated (no abnormality determination or correction is performed).

【0096】ステップ402では、NOxセンサ25の
実測値(=X)とNOx濃度推定値(=x)との差また
は比等が調べられ、所定範囲内であればステップ403
に進む。所定範囲外の場合には、異常であると判定し
て、ステップ406に進み、NOxセンサ25の異常を
示すフラグ(NOxセンサNGフラグ1)をセット(=”
1”)する。ステップ403では、NOx濃度推定値x
と、実測値Xとから下式によりKofs(オフセット)が
演算され、記憶される。記憶が完了したら、完了したこ
とを示すフラグNOCFN1をセット(=”1”)する。
In step 402, the difference or ratio between the actually measured value (= X) of the NOx sensor 25 and the estimated NOx concentration value (= x) is checked.
Proceed to. If it is out of the predetermined range, it is determined that there is an abnormality, and the routine proceeds to step 406, where a flag indicating the abnormality of the NOx sensor 25 (NOx sensor NG flag 1) is set (= “1”).
In step 403, the estimated NOx concentration x
, And the actual measurement value X, Kofs (offset) is calculated by the following equation and stored. When the storage is completed, a flag NOCFN1 indicating the completion is set (= "1").

【0097】Kofs=X−xKofs = X−x

【0098】なお、Kofsは、1回のみの演算で求め
ずに、複数回の結果の平均値等を用いるようにすること
が好ましい。ステップ407では、NOxセンサ25の
実測値(=Y)とNOx濃度推定値(=y)との差また
は比等が調べられ、所定範囲内であればステップ408
に進む。所定範囲外の場合には、異常であると判定し
て、ステップ409に進み、NOxセンサ25の異常を
示すフラグ(NOxセンサNGフラグ2)をセット(=”
1”)する。ステップ408では、Yの値が記憶され、
記憶が完了したら、完了したことを示すフラグNOCF
N2をセット(=”1”)する。なお、Yの値は、1回の
みで求めずに、複数回の結果をyの値との関連で記憶し
て用いるようにすることが好ましい。
It is preferable that Kofs is not determined by a single operation but an average value of a plurality of results is used. In step 407, the difference or ratio between the actual measurement value (= Y) of the NOx sensor 25 and the estimated NOx concentration value (= y) is checked.
Proceed to. If it is out of the predetermined range, it is determined that there is an abnormality, and the routine proceeds to step 409, where a flag indicating the abnormality of the NOx sensor 25 (NOx sensor NG flag 2) is set (= ”
1 "). In step 408, the value of Y is stored,
When the storage is completed, a flag NOCF indicating completion is stored.
N2 is set (= “1”). It is preferable that the value of Y is not obtained only once, but the result of plural times is stored and used in association with the value of y.

【0099】ステップ403、408ともに、終了後ス
テップ404に進む。ステップ404では、NOCFN
1とNOCFN2が共にセットされているかどうかを調
べる。共にセットされていれば、ステップ405に進
む。両方、または何れかがセットされていない場合に
は、一旦、本フローを終了し、両フラグがセットされる
まで待つことになる。ステップ405では、下記の勾配
補正係数Kgrdを演算し、本制御フローを終了する。
After both steps 403 and 408, the process proceeds to step 404. In step 404, the NOCFN
Check whether 1 and NOCFN2 are both set. If both are set, the process proceeds to step 405. If both or any of them have not been set, this flow is once ended, and the process waits until both flags are set. In step 405, the following gradient correction coefficient Kgrd is calculated, and the control flow ends.

【0100】Kgrd=y/(Y-Kofs)Kgrd = y / (Y-Kofs)

【0101】本制御フローで演算した係数を用いて、図
示しない制御フローにおいて、NOxセンサ25による
検出結果が、下式に基づいて演算される。
Using the coefficients calculated in this control flow, in a control flow (not shown), the detection result of the NOx sensor 25 is calculated based on the following equation.

【0102】 NOc=Kgrd*NOs−Kofs (2)NOc = Kgrd * NOs−Kofs (2)

【0103】ここに、NOcは補正後のNOx濃度、N
OsはNOxセンサ25によって検出されたNOx濃度
である。上の(2)式は、前記した(1)式と実質的に
同じである。このように補正されたNOx濃度と測定N
Ox濃度は、図8にNOc、NOsとして示される。
Here, NOc is the corrected NOx concentration, N
Os is the NOx concentration detected by the NOx sensor 25. The above equation (2) is substantially the same as the above equation (1). The NOx concentration and the measured N
The Ox concentration is shown as NOc and NOs in FIG.

【0104】NOxセンサ異常判定フラグ(NOxセン
サNGフラグ1、2)がセットされた場合には、図示し
ない制御によってNOxセンサ25の異常を表すコード
を記憶したり、警告灯26の点灯等、運転者への警告を
実行する。以上説明した本発明の第1と第2の実施形態
では、筒内噴射式のガソリンエンジンで、NOx捕捉剤
15の下流に配置したNOxセンサ25等の異常判定
と、補正方法について説明したが、これに限定するもの
ではない。例えば、ポート噴射式のガソリンエンジン
や、ディーゼルエンジンにもNOx捕捉剤15やNOx
センサ25が用いられることがあり、適用できる。さら
に、HCやCOセンサの場合であっても、NOx捕捉剤
15でなく、HC捕捉剤や、三元触媒であっても、その
下流でなく、上流であっても、基本となる原理は変らな
い。
When the NOx sensor abnormality judgment flag (NOx sensor NG flags 1 and 2) is set, a code indicating an abnormality of the NOx sensor 25 is stored by control (not shown), and the operation such as turning on the warning lamp 26 is performed. To warn the person. In the first and second embodiments of the present invention described above, the abnormality determination and the correction method of the NOx sensor 25 disposed downstream of the NOx trap 15 in the in-cylinder injection type gasoline engine have been described. It is not limited to this. For example, a NOx trap 15 or NOx
A sensor 25 may be used and is applicable. Furthermore, even in the case of an HC or CO sensor, the basic principle of the NOx trapping agent 15 does not change even if the HC trapping agent or the three-way catalyst is not downstream but upstream of the three-way catalyst. Absent.

【0105】すなわち、それらの排気成分検出手段で測
定されるべき排気成分の濃度をエンジン1や排気浄化装
置等の状態から推定できる特定の状態において、排気成
分検出手段で検出された排気成分濃度と、推定された排
気成分濃度とに基づいて、排気成分検出手段等の異常を
判定したり、排気成分検出手段の出力、または、推定排
気成分濃度の補正をするものである。
That is, in a specific state in which the concentration of the exhaust component to be measured by the exhaust component detecting means can be estimated from the state of the engine 1, the exhaust gas purification device, and the like, the exhaust component concentration detected by the exhaust component detecting means and Based on the estimated exhaust component concentration, the abnormality of the exhaust component detecting means or the like is determined, and the output of the exhaust component detecting means or the estimated exhaust component concentration is corrected.

【0106】なお、特定状態の具体的内容等について
は、排気浄化装置の構成排気成分検出手段の種類によっ
て異なってくる。例えば、三元触媒等、排気成分を殆ど
捕捉せず浄化のみの触媒の下流に排気成分検出手段が配
置されている場合には、飽和状態を特定状態として採用
できない。この場合には、触媒が活性化していない状態
や、所定の温度範囲である状態(例えば、所定の温度以
上では、三元触媒下流のCOやHCの濃度はほぼゼロと
なる)、エンジン1がフュエルカット状態である等の状
態を特定状態とする。
The specific contents of the specific state and the like differ depending on the type of the exhaust component detecting means constituting the exhaust gas purifying apparatus. For example, when the exhaust component detection means is disposed downstream of a catalyst that only captures and does not capture exhaust components, such as a three-way catalyst, the saturated state cannot be adopted as the specific state. In this case, the state where the catalyst is not activated or a state where the temperature is within a predetermined temperature range (for example, above a predetermined temperature, the concentration of CO or HC downstream of the three-way catalyst becomes almost zero), A state such as a fuel cut state is defined as a specific state.

【0107】他の実施形態として、HC捕捉剤の下流に
HCセンサが配置されている場合について、HCセンサ
の異常の検出方法について以下説明する。HC捕捉剤は
低温時にHCを捕捉し、所定の温度以上で捕捉したHC
を放出する。放出されたHCは、HC捕捉剤に備えられ
た触媒能または下流に配置された触媒によって酸化され
浄化される。HC捕捉剤は、厳しくなっていく排気ガス
規制に適合するため、主に、低温始動後のHCの排出を
低減するために採用されつつある。HC触媒能を有する
HC捕捉剤の下流にHCセンサが配置されている場合
の、HCセンサの異常検出のための特定状態と、その時
の推定されるHC濃度は、例えば、下記となる。
As another embodiment, a method for detecting an abnormality of the HC sensor when the HC sensor is arranged downstream of the HC trapping agent will be described below. The HC trapping agent traps HC at a low temperature, and traps HC at a predetermined temperature or higher.
Release. The released HC is oxidized and purified by a catalyst provided in the HC trap or a catalyst disposed downstream. HC scavengers are being adopted mainly to reduce HC emissions after cold start, in order to meet increasingly stringent exhaust gas regulations. When the HC sensor is arranged downstream of the HC trapping agent having the HC catalytic ability, the specific state for detecting the abnormality of the HC sensor and the estimated HC concentration at that time are as follows, for example.

【0108】(1)低温始動直後は、HC捕捉剤下流の
HC濃度はほぼゼロとなる。なお、前回の運転中のHC
捕捉剤からのHCの放出が十分で無い場合には、始動直
後であっても、下流にHCが流出している場合があるの
で、この様な場合には、特定状態として採用しない。 (2)低負荷、高温時には、HC捕捉剤下流のHC濃度
はほぼゼロとなる。
(1) Immediately after starting at a low temperature, the HC concentration downstream of the HC scavenger becomes almost zero. Note that the HC during the previous operation was
If the release of HC from the trapping agent is not sufficient, HC may flow downstream even immediately after starting, so in such a case, it is not adopted as a specific state. (2) At low load and high temperature, the HC concentration downstream of the HC scavenger becomes almost zero.

【0109】(3)フュエルカットしてから所定の時間
後には、HC捕捉剤下流のHC濃度はほぼゼロとなる。 (4)低温始動後、HC放出温度となる以前にHC捕捉
量が飽和すれば、エンジン1から発生するHC濃度とH
C捕捉剤下流のHC濃度とはほぼ等しくなる。なお、エ
ンジン1から発生するHC濃度に影響を与えるアクチュ
エータやセンサ類の異常との分離や、HCセンサの出力
や推定HC濃度の補正についての基本は、前述したNO
x捕捉剤15とNOxセンサ25で説明した内容と同様
である。
(3) After a predetermined time from the fuel cut, the HC concentration downstream of the HC scavenger becomes almost zero. (4) After the low temperature start, if the amount of trapped HC is saturated before reaching the HC release temperature, the concentration of HC generated from the engine 1 and H
It is almost equal to the HC concentration downstream of the C scavenger. It should be noted that the basics for separation from abnormalities of actuators and sensors that affect the concentration of HC generated from the engine 1 and for correction of the output of the HC sensor and the estimated concentration of HC are the same as those described above.
The content is the same as that described for the x trap 15 and the NOx sensor 25.

【0110】次に、本発明の第3の実施形態について説
明する。この実施形態は、エンジン1から発生するNO
x濃度を変化させたときの、NOxセンサ25の検出値
の変化に基づいて、NOxセンサ25、NOx捕捉剤1
5、またはNOx濃度を変化させるための手段の異常を
判定するものである。この方式では、NOxセンサの特
性のずれを正確に監視することはできないが、前述の第
1と第2の実施形態の様に特定状態であることを必要と
しないので、異常判定の頻度を多くすることができ、異
常が突発的に発生した場合でも、早急に判定することが
可能となる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the NO generated from the engine 1
The NOx sensor 25 and the NOx trap 1 based on the change in the detection value of the NOx sensor 25 when the x concentration is changed.
5 to determine the abnormality of the means for changing the NOx concentration. In this method, it is not possible to accurately monitor the deviation of the characteristics of the NOx sensor, but it is not necessary to be in a specific state unlike the above-described first and second embodiments. This makes it possible to determine immediately even if an abnormality occurs suddenly.

【0111】具体的な実施例を説明する。リーン運転
中、特に成層リーン運転中に、燃料の噴射時期や、点火
時期、EGR率、スワール制御弁6の開度を変化させ
る。あるいは、燃料の噴射量を分割して、複数回に分け
て噴射したり、燃料圧力を変更する。これらの操作によ
って、エンジン1から発生するHCや、NOxの濃度を
広い範囲で変化させることが可能である。
A specific embodiment will be described. During the lean operation, particularly during the stratified lean operation, the fuel injection timing, the ignition timing, the EGR rate, and the opening of the swirl control valve 6 are changed. Alternatively, the fuel injection amount is divided and the fuel is injected in a plurality of times or the fuel pressure is changed. By these operations, the concentrations of HC and NOx generated from the engine 1 can be changed in a wide range.

【0112】なお、NOxパージ制御実施直後は、エン
ジン1から発生するNOx濃度を変化させても、NOx
捕捉剤15に全て捕捉されてしまうため、下流のNOx
センサ25の位置ではNOx濃度が変化しない(ほぼゼ
ロ)。したがって、NOx捕捉剤15にある程度NOx
が捕捉され、下流にNOxが流出し始めた状態で、実施
することが好ましい。前述したように、NOx捕捉剤1
5が活性化していないとき、温度が低いときや高いと
き、飽和しているときは、エンジン1から発生するNO
x濃度とNOx捕捉剤15の下流のNOx濃度とがほぼ
等しいので、この様な特定状態に実施すれば、当然、N
Oxセンサ25の出力の変化は出易く、異常の判定は容
易となる。また、ストイキ運転であっても、燃料噴射時
期を変更することによって、HC濃度を変化させたり、
点火時期を変更することによって、NOx濃度を変化さ
せることも可能である。
Immediately after the execution of the NOx purge control, even if the NOx concentration generated from the engine 1 is changed, the NOx
NOx on the downstream side is trapped by the trapping agent 15
At the position of the sensor 25, the NOx concentration does not change (almost zero). Therefore, NOx trapping agent 15
It is preferable to carry out the process in a state where NOx has been captured and NOx has started to flow downstream. As described above, the NOx trapping agent 1
5 is not activated, when the temperature is low or high, or when it is saturated, NO generated from the engine 1
Since the x concentration and the NOx concentration downstream of the NOx trapping agent 15 are substantially equal, if the operation is performed in such a specific state, the N
The output of the Ox sensor 25 easily changes, and the determination of an abnormality becomes easy. Further, even in the stoichiometric operation, the HC concentration is changed by changing the fuel injection timing,
It is also possible to change the NOx concentration by changing the ignition timing.

【0113】なお、エンジン1から発生するNOx濃度
を変化させたとき以外にも、排気温度や排気流量、空燃
比を変化させたり、排気通路中に、空気や燃料等を導入
したり、例えば、排気通路を切替えたりしても、NOx
捕捉剤15の下流のNOx濃度を変化させることができ
るので、このときのNOxセンサ25の検出値の変化に
基づいて異常の判定を行うようにしても良い。
In addition to changing the concentration of NOx generated from the engine 1, the temperature of the exhaust gas, the flow rate of the exhaust gas, the air-fuel ratio may be changed, or air or fuel may be introduced into the exhaust passage. Even if the exhaust passage is switched, NOx
Since the NOx concentration downstream of the trapping agent 15 can be changed, the abnormality may be determined based on the change in the detection value of the NOx sensor 25 at this time.

【0114】さらに、異常判定のために、強制的にNO
x濃度を変化させるのではなく、例えば、運転モードを
切替えたときや、フュエルカットを実行したとき等にN
Oxセンサ25の検出値の変化に基づいて異常の判定を
行うようにしても良い。NOx濃度等を強制的に変化さ
せた場合、NOx等の大気への放出の増大や、運転性へ
の跳ね返りが生じる可能性があるが、この場合には、そ
の様な跳ね返りを生じさせずに済む。
Further, NO is forcibly set for abnormality determination.
Instead of changing the x concentration, for example, when the operation mode is switched or when the fuel cut is executed, N
An abnormality may be determined based on a change in the detection value of the Ox sensor 25. When the NOx concentration or the like is forcibly changed, there is a possibility that the emission of NOx or the like to the atmosphere may increase or the driving performance may rebound. In this case, the rebound does not occur. I'm done.

【0115】何れにしろ、NOxセンサ25の位置にお
けるNOx濃度を変化させたにもかかわらず、NOxセ
ンサ25の検出値の変化が所定の値以下である場合に
は、NOxセンサ25が異常であると判定する。なお、
NOxセンサ25の検出値の変化が所定値以下であって
も、NOx濃度を変化させるのに用いた手段、例えば、
EGRバルブやスワール制御弁6に異常が在った場合
や、それ以外にもエンジン1や排気浄化装置の異常があ
った場合で、それらの異常の判定を別途実施していない
場合には、それらの異常と、NOxセンサ25の異常と
を分離できない。
In any case, even if the NOx concentration at the position of the NOx sensor 25 is changed, if the change in the detection value of the NOx sensor 25 is equal to or smaller than a predetermined value, the NOx sensor 25 is abnormal. Is determined. In addition,
Even if the change in the detection value of the NOx sensor 25 is equal to or less than a predetermined value, the means used to change the NOx concentration, for example,
If there is an abnormality in the EGR valve or the swirl control valve 6, or if there is an abnormality in the engine 1 or the exhaust gas purifying device other than that, and the abnormality is not separately determined, And the abnormality of the NOx sensor 25 cannot be separated.

【0116】この様な場合には、例えば、EGR率でN
Ox濃度を変化させた後に、点火時期でNOx濃度を変
化させて、両方の場合ともNOxセンサ25の検出値の
変化が所定値以下であったときにNOxセンサ25が異
常であると判定するようにする。また、例えば、EGR
率でNOx濃度を変化させた場合だけ、NOxセンサ2
5の検出値の変化が所定値以下で、点火時期でNOx濃
度を変化させた場合には所定値を超えている(NOxセ
ンサ25は異常無しの判定)ような場合には、EGRバ
ルブが異常であると判定するようにしても良い。
In such a case, for example, when the EGR rate is N
After changing the Ox concentration, the NOx concentration is changed at the ignition timing, and in both cases, when the change in the detection value of the NOx sensor 25 is equal to or less than a predetermined value, the NOx sensor 25 is determined to be abnormal. To Also, for example, EGR
NOx sensor 2 only when the NOx concentration is changed
In the case where the change in the detection value of No. 5 is equal to or less than the predetermined value and the NOx concentration is changed at the ignition timing and exceeds the predetermined value (the NOx sensor 25 determines that there is no abnormality), the EGR valve is abnormal. May be determined.

【0117】以上説明した本発明の第3の実施形態で
は、筒内噴射式のガソリンエンジンで、NOx捕捉剤1
5の下流に配置したNOxセンサ25等の異常判定と、
補正方法について説明したが、これに限定するものでは
ない。例えば、ポート噴射式のガソリンエンジンや、デ
ィーゼルエンジンにもNOxセンサ25が用いられるこ
とがあり、適用できる。さらに、HCやCOセンサの場
合であっても、NOx捕捉剤15でなく、HC捕捉剤
や、三元触媒であっても、その下流でなく、上流であっ
ても、基本となる原理は変らない。すなわち、それらの
排気成分検出手段で検出する排気成分が変化するよう
に、エンジン1から発生する排気成分や、排気温度や排
気流量等を変化させ、その時の排気成分検出手段の検出
値の変化に基づいて、排気成分濃度手段の異常を判定す
るものである。
In the third embodiment of the present invention described above, the NOx trapping agent 1 is used in a cylinder injection type gasoline engine.
Determination of an abnormality of the NOx sensor 25 and the like disposed downstream of
Although the correction method has been described, the present invention is not limited to this. For example, the NOx sensor 25 is sometimes used in a port injection type gasoline engine or a diesel engine, and the present invention is applicable. Furthermore, even in the case of an HC or CO sensor, the basic principle of the NOx trapping agent 15 does not change even if the HC trapping agent or the three-way catalyst is not downstream but upstream of the three-way catalyst. Absent. That is, the exhaust component generated from the engine 1, the exhaust temperature, the exhaust flow rate, and the like are changed so that the exhaust component detected by the exhaust component detector changes, and the detected value of the exhaust component detector at that time changes. The abnormality of the exhaust gas component concentration means is determined based on this.

【0118】[0118]

【発明の効果】本発明によれば、例えば、NOx捕捉剤
と、NOxセンサで検出されるNOx濃度が所定の値で
あると推定される、エンジンまたはNOx捕捉剤の特定
の状態であることを判定する特定状態判定手段とを備
え、特定状態であると判定されたときのNOxセンサに
よって検出されたNOx濃度に基づいて、NOxセンサ
等の異常を判定、または、検出結果等を補正する。これ
により、エンジン、NOx捕捉剤、NOxセンサの少な
くとも一つの異常を速やかに判定することができ、また
NOx捕捉剤等の補正をすることができる。または、例
えば、NOxセンサで検出されるNOx濃度を変化させ
たときのNOxセンサの検出値に基づいて、エンジン、
NOxセンサ等の異常を判定、または、検出結果等を補
正することができる。
According to the present invention, for example, the specific state of the engine or the NOx trapping agent, in which the NOx trapping agent and the NOx concentration detected by the NOx sensor are estimated to be a predetermined value, is determined. A specific state determining means for determining, based on the NOx concentration detected by the NOx sensor when the specific state is determined, determining an abnormality of the NOx sensor or the like or correcting a detection result or the like. Accordingly, at least one abnormality of the engine, the NOx trapping agent, and the NOx sensor can be promptly determined, and the NOx trapping agent and the like can be corrected. Or, for example, based on the detection value of the NOx sensor when changing the NOx concentration detected by the NOx sensor,
An abnormality of the NOx sensor or the like can be determined, or a detection result or the like can be corrected.

【0119】したがって、NOxセンサが劣化して性能
が変化してしまったような場合でも、NOxの異常を正
確に判定し、さらに、NOx捕捉剤の制御や性能の監
視、HC捕捉剤の制御等を誤ることのないエンジンの制
御装置を提供でき、NOx等の排気ガスが大気に放出さ
れたり、燃費を悪化させることを防止することができ
る。
Therefore, even if the performance of the NOx sensor changes due to deterioration of the NOx sensor, it is possible to accurately determine the abnormality of NOx, to control the NOx trapping agent, to monitor the performance, and to control the HC trapping agent. It is possible to provide an engine control device that does not make a mistake, and it is possible to prevent exhaust gas such as NOx from being released to the atmosphere and to reduce fuel consumption.

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

【図1】本発明に係る排気を浄化するエンジンの制御装
置の概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine control device for purifying exhaust gas according to the present invention.

【図2】NOxセンサの特性図。FIG. 2 is a characteristic diagram of a NOx sensor.

【図3】ECUの構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of an ECU.

【図4】運転領域毎の目標当量比のマップ図。FIG. 4 is a map diagram of a target equivalent ratio for each operation region.

【図5】NOx捕捉剤の下流のNOxセンサ出力波形
と、NOxパージのタイミングの例を説明する図。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a NOx sensor output waveform downstream of a NOx trap and an example of NOx purge timing.

【図6】NOx捕捉剤の下流のNOxセンサ出力波形
と、上流側NOx濃度との関係の例を説明する図。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a relationship between an output waveform of a NOx sensor downstream of a NOx trap and an NOx concentration on an upstream side.

【図7】NOx捕捉剤のNOx捕捉性能と排気温度との
関係の例を示す図。
FIG. 7 is a view showing an example of the relationship between the NOx trapping performance of a NOx trapping agent and the exhaust gas temperature.

【図8】NOxセンサの出力の補正方法の例を説明する
図。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a method of correcting the output of the NOx sensor.

【図9】空燃比制御プロセスを説明するフローチャー
ト。
FIG. 9 is a flowchart illustrating an air-fuel ratio control process.

【図10】NOxパージ制御プロセスを説明するフロー
チャート。
FIG. 10 is a flowchart illustrating a NOx purge control process.

【図11】NOx捕捉剤の下流のNOxセンサ出力波形
と、NOxパージの終了タイミングの例を説明する図。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a NOx sensor output waveform downstream of a NOx trap and an end timing of NOx purge.

【図12】NOx捕捉剤の劣化判定プロセスを説明する
フローチャート。
FIG. 12 is a flowchart illustrating a deterioration determination process of a NOx trap.

【図13】NOxセンサの異常判定と出力の補正プロセ
スを説明するフローチャート。
FIG. 13 is a flowchart illustrating a process of determining an abnormality of the NOx sensor and correcting the output.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エンジン、4…スロットル弁、6…スワール制御
弁、10…燃料噴射弁、11…点火プラグ、12…温度
センサ、14…空燃比センサ、15…NOx捕捉剤、2
0…ECU、25…NOxセンサ、26…警告灯。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 4 ... Throttle valve, 6 ... Swirl control valve, 10 ... Fuel injection valve, 11 ... Spark plug, 12 ... Temperature sensor, 14 ... Air-fuel ratio sensor, 15 ... NOx trapping agent, 2
0: ECU, 25: NOx sensor, 26: warning light.

───────────────────────────────────────────────────── 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) B01D 53/81 F01N 3/28 301C 53/62 F02D 41/22 305K 53/94 305Z F01N 3/08 45/00 314Z 3/20 ZAB 358N 3/24 358K 3/28 301 B01D 53/34 ZAB F02D 41/22 305 120D 129A 45/00 314 135A 358 53/36 103B Fターム(参考) 3G084 AA03 AA04 BA05 BA09 BA13 BA15 BA17 BA20 BA21 CA03 CA06 DA22 DA27 DA28 DA30 EA05 EA08 EA11 EB06 EB12 EC01 EC02 EC04 FA07 FA10 FA26 FA27 FA28 FA29 FA33 FA38 FA39 3G091 AA02 AA11 AA12 AA17 AA18 AA23 AA24 AB02 AB03 AB04 AB06 AB10 BA14 BA15 BA19 BA27 BA32 BA33 BA34 CA13 CB02 CB03 CB05 CB06 CB07 CB08 DA01 DA02 DA03 DA08 DA10 DB06 DB07 DB08 DB09 DB10 DC01 EA01 EA05 EA07 EA10 EA16 EA17 EA23 EA30 EA31 EA33 EA34 EA39 FA02 FA05 FA11 FB02 FB03 FB10 FB11 FB12 GB01X GB02W GB03W GB04W GB04Y GB05W GB06W GB10X GB16X HA36 HA37 HB05 3G301 HA01 HA04 HA06 HA13 HA15 HA17 JA15 JA16 JB09 JB10 KA26 LA03 LA05 LB04 LC01 LC03 MA01 MA12 MA19 NA08 NB05 NB15 ND02 NE14 NE15 PA01Z PA11Z PD01A PD02A PD11Z PE01Z PE03Z PE05Z PF03Z 4D002 AA08 AA12 AA40 AC10 BA03 BA04 BA05 BA06 BA12 CA13 EA07 GA02 GA03 GB01 GB02 GB03 GB20 HA01 4D048 AA06 AA13 AA18 AB03 AB05 AB07 DA02 DA08 EA04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) B01D 53/81 F01N 3/28 301C 53/62 F02D 41/22 305K 53/94 305Z F01N 3/08 45 / 00 314Z 3/20 ZAB 358N 3/24 358K 3/28 301 B01D 53/34 ZAB F02D 41/22 305 120D 129A 45/00 314 135A 358 53/36 103B F term (reference) 3G084 AA03 AA04 BA05 BA09 BA13 BA13 BA17 BA20 BA21 CA03 CA06 DA22 DA27 DA28 DA30 EA05 EA08 EA11 EB06 EB12 EC01 EC02 EC04 FA07 FA10 FA26 FA27 FA28 FA29 FA33 FA38 FA39 3G091 AA02 AA11 AA12 AA17 AA18 AA23 AA24 AB02 AB03 AB04 AB06 BA10 BA14 BA15 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DA03 DA08 DA10 DB06 DB07 DB08 DB09 DB10 DC01 EA01 EA05 EA07 EA 10 EA16 EA17 EA23 EA30 EA31 EA33 EA34 EA39 FA02 FA05 FA11 FB02 FB03 FB10 FB11 FB12 GB01X GB02W GB03W GB04W GB04Y GB05W GB06W GB10X GB16X HA36 HA37 HB05 3G301 HA01 HA04 HA06 HA13 HA15 JA03 LC NB05 NB15 ND02 NE14 NE15 PA01Z PA11Z PD01A PD02A PD11Z PE01Z PE03Z PE05Z PF03Z 4D002 AA08 AA12 AA40 AC10 BA03 BA04 BA05 BA06 BA12 CA13 EA07 GA02 GA03 GB01 GB02 GB03 GB20 HA01 4D048 AA02 AB01 DA08

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エンジンの排気通路に配置され、排気ガ
ス中のNOx、HCまたはCOの少なくとも一つの排気
成分の濃度を検出する排気成分検出手段と、排気浄化装
置とを備えるエンジンの制御装置であって、 該制御装置は、エンジンまたは前記排気浄化装置が、前
記排気成分検出手段で検出される排気成分の濃度が所定
の値であると推定される、特定の状態であることを判定
する特定状態判定手段と、 前記特定状態における前記排気成分検出手段の推定値
と、前記特定状態における前記排気成分検出手段によっ
て検出された排気成分濃度に基づいて、エンジン、前記
排気成分検出手段または前記排気浄化装置の少なくとも
一つが異常であることを判定する異常判定手段とを備え
るエンジンの制御装置。
1. An engine control device provided in an exhaust passage of an engine, comprising: an exhaust component detection unit configured to detect a concentration of at least one exhaust component of NOx, HC, or CO in exhaust gas; The control device may determine whether the engine or the exhaust gas purification device is in a specific state in which the concentration of the exhaust gas component detected by the exhaust gas component detection means is estimated to be a predetermined value. State determination means, an engine, the exhaust component detection means, or the exhaust purification, based on an estimated value of the exhaust component detection means in the specific state and an exhaust component concentration detected by the exhaust component detection means in the specific state. An engine control device comprising: an abnormality determination unit configured to determine that at least one of the devices is abnormal.
【請求項2】 エンジンの排気通路に配置され、排気ガ
ス中のNOx、HCまたはCOの少なくとも一つの排気
成分の濃度を検出する排気成分検出手段と、排気浄化装
置とを備えるエンジンの制御装置であって、 該制御装置は、エンジンまたは前記排気浄化装置が、前
記排気成分検出手段で検出される排気成分の濃度が所定
の値であると推定される、特定の状態であることを判定
する特定状態判定手段と、 前記特定状態における前記排気成分検出手段の推定値
と、前記特定状態における前記排気成分検出手段によっ
て検出された排気成分濃度に基づいて、前記排気成分検
出手段の出力または前記推定値の少なくとも一つを補正
する補正手段とを備えることを特徴とするエンジンの制
御装置。
2. An engine control device provided in an exhaust passage of an engine, comprising: an exhaust component detection means for detecting a concentration of at least one exhaust component of NOx, HC or CO in exhaust gas; The control device may determine whether the engine or the exhaust gas purification device is in a specific state in which the concentration of the exhaust gas component detected by the exhaust gas component detection means is estimated to be a predetermined value. State determination means, an output of the exhaust component detection means or the estimated value based on an estimated value of the exhaust component detection means in the specific state, and an exhaust component concentration detected by the exhaust component detection means in the specific state. And a correcting means for correcting at least one of the following.
【請求項3】 前記特定状態判定手段は、エンジンがフ
ュエルカット状態であることを判定することを特徴とす
る請求項1または2に記載のエンジンの制御装置。
3. The engine control device according to claim 1, wherein the specific state determination unit determines that the engine is in a fuel cut state.
【請求項4】 前記排気浄化装置は、前記排気成分検出
手段より上流の前記排気通路に配置され排気ガス中のN
Ox、HCまたはCOの少なくとも一つの排気成分を浄
化する触媒であり、 前記特定状態判定手段は、前記触媒が活性化していない
か、所定の温度範囲であること、またはエンジンがフュ
エルカット状態であることの少なくとも一つの状態であ
ることを判定することを特徴とする請求項1または2に
記載のエンジンの制御装置。
4. The exhaust gas purifying device is disposed in the exhaust passage upstream of the exhaust gas component detecting means.
A catalyst that purifies at least one exhaust component of Ox, HC, or CO, wherein the specific state determination unit determines that the catalyst is not activated, that the temperature is within a predetermined temperature range, or that the engine is in a fuel cut state. 3. The engine control device according to claim 1, wherein it is determined that the state is at least one of the following.
【請求項5】 前記排気浄化装置は、前記排気成分検出
手段より上流の前記排気通路に配置され排気ガス中のN
Ox、HCまたはCOの少なくとも一つの排気成分を捕
捉する捕捉剤であり、 前記特定状態判定手段は、前記捕捉剤が活性化していな
いか、所定の温度範囲であること、または排気成分の捕
捉量が飽和状態であること、またはエンジンがフュエル
カット状態であることの少なくとも一つの状態であるこ
とを判定することを特徴とする請求項1または2に記載
のエンジンの制御装置。
5. The exhaust gas control apparatus according to claim 1, wherein the exhaust gas purification device is disposed in the exhaust passage upstream of the exhaust gas component detection means.
A trapping agent for trapping at least one exhaust component of Ox, HC or CO, wherein the specific state determination means is that the trapping agent is not activated, or that the trapping agent is in a predetermined temperature range, or the trapped amount of the exhaust component 3. The engine control device according to claim 1, wherein it is determined that the engine is in a saturated state or at least one of a state in which the engine is in a fuel cut state.
【請求項6】 エンジンの排気通路に配置され、流入す
る排気ガスの空燃比がリーンであるとき排気ガスのNO
xを吸着又は吸収など捕捉し、排気ガス中の酸素濃度を
低下せしめたときに捕捉したNOxを放出、還元などす
ることにより脱離するNOx捕捉剤を備え、所定のタイ
ミングで排気ガスの空燃比をリーンから理論空燃比また
は、リッチとして前記NOx捕捉剤に捕捉されたNOx
の脱離制御を行うエンジンの制御装置において、 該制御装置は、前記排気通路の前記NOx捕捉剤の下流
に配置され、排気ガス中のNOx濃度を検出するNOx
検出手段と、 エンジンまたは前記NOx捕捉剤が、前記NOx検出手
段で検出されるNOx濃度が所定の値であると推定され
る、特定の状態であることを判定する特定状態判定手段
と、 前記特定状態判定手段によって、エンジンまたは前記N
Ox捕捉剤が特定の状態であると判定されたときに、前
記NOx検出手段によって検出されたNOx濃度に基づ
いて、エンジン、前記NOx検出手段または前記NOx
捕捉剤の少なくとも一つの異常を判定する異常判定手段
とを備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
6. When the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is arranged in the exhaust passage of the engine, the NO
a NOx trapping agent that desorbs by trapping x by adsorption or absorption and releasing and reducing the trapped NOx when the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced, and at a predetermined timing the air-fuel ratio of the exhaust gas From lean to stoichiometric air-fuel ratio or rich as NOx trapped by the NOx trap
An engine control device for controlling desorption of NOx, wherein the control device is disposed downstream of the NOx trapping agent in the exhaust passage, and detects NOx concentration in exhaust gas.
Detecting means; a specific state determining means for determining that the engine or the NOx trapping agent is in a specific state in which the NOx concentration detected by the NOx detecting means is estimated to be a predetermined value; The engine or the N
When it is determined that the Ox trapping agent is in a specific state, the engine, the NOx detecting unit, or the NOx based on the NOx concentration detected by the NOx detecting unit.
An engine control device comprising: an abnormality determining unit that determines at least one abnormality of the trapping agent.
【請求項7】 エンジンの排気通路に配置され、流入す
る排気ガスの空燃比がリーンであるとき排気ガスのNO
xを吸着又は吸収など捕捉し、排気ガス中の酸素濃度を
低下せしめたときに捕捉したNOxを放出、還元などす
ることにより脱離するNOx捕捉剤を備え、所定のタイ
ミングで排気ガスの空燃比をリーンから理論空燃比また
は、リッチとして前記NOx捕捉剤に捕捉されたNOx
の脱離制御を行うエンジンの制御装置において、 該制御装置は、前記排気通路の前記NOx捕捉剤の下流
に配置され、排気ガス中のNOx濃度を検出するNOx
検出手段と、 エンジンまたは前記NOx捕捉剤が、前記NOx検出手
段で検出されるNOx濃度が所定の値であると推定され
る、特定の状態であることを判定する特定状態判定手段
と、 前記特定状態判定手段によって、エンジンまたは前記N
Ox捕捉剤が特定の状態であると判定されたときに、前
記NOx検出手段によって検出されたNOx濃度に基づ
いて、前記NOx検出手段の出力または前記推定値の少
なくとも一つを補正する補正手段とを備えたことを特徴
とするエンジンの制御装置。
7. When the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is arranged in the exhaust passage of the engine, the exhaust gas NO
a NOx trapping agent that desorbs by trapping x by adsorption or absorption and releasing and reducing the trapped NOx when the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced, and at a predetermined timing the air-fuel ratio of the exhaust gas From lean to stoichiometric air-fuel ratio or rich as NOx trapped by the NOx trap
An engine control device for controlling desorption of NOx, wherein the control device is disposed downstream of the NOx trapping agent in the exhaust passage, and detects NOx concentration in exhaust gas.
Detecting means; a specific state determining means for determining that the engine or the NOx trapping agent is in a specific state in which the NOx concentration detected by the NOx detecting means is estimated to be a predetermined value; The engine or the N
Correcting means for correcting at least one of the output of the NOx detecting means or the estimated value based on the NOx concentration detected by the NOx detecting means when the Ox trapping agent is determined to be in a specific state; A control device for an engine, comprising:
【請求項8】 前記特定状態判定手段は、前記NOx捕
捉剤が活性化していないか、所定の温度範囲であるこ
と、またはNOx捕捉量が飽和状態であること、または
エンジンがフュエルカット状態であることの少なくとも
一つの運転状態であることを判定することを特徴とする
請求項6または7に記載のエンジンの制御装置。
8. The specific state judging means judges that the NOx trapping agent is not activated, that the temperature is within a predetermined temperature range, that the NOx trapping amount is in a saturated state, or that the engine is in a fuel cut state. The control device for the engine according to claim 6, wherein it is determined that at least one of the above operating states is present.
【請求項9】 エンジンの排気通路に配置され、排気ガ
ス中のNOx、HCまたはCOの少なくとも一つの排気
成分を捕捉する捕捉手段を備えるエンジンの制御装置で
あって、 該制御装置は、前記排気通路において前記捕捉手段の下
流側に設置され、前記排気成分の濃度を検出する排気成
分検出手段と、 前記排気成分検出手段によって検出されるべき排気成分
濃度を変化させる制御を行う排気成分濃度変化手段と、 前記排気成分濃度変化手段によって排気成分濃度を変化
させたときに、前記排気成分検出手段によって検出され
た排気成分濃度の変化に基づいて、エンジン、前記排気
成分検出手段、前記排気成分濃度変化手段または前記捕
捉手段の少なくとも一つの異常を判定する異常判定手段
とを備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
9. A control device for an engine, comprising: a capture unit disposed in an exhaust passage of the engine and configured to capture at least one exhaust component of NOx, HC, or CO in exhaust gas. Exhaust component detecting means installed in the passage downstream of the capturing means for detecting the concentration of the exhaust component, and exhaust component concentration changing means for performing control for changing the exhaust component concentration to be detected by the exhaust component detecting means An engine, the exhaust component detecting means, the exhaust component concentration change based on a change in the exhaust component concentration detected by the exhaust component detecting means when the exhaust component concentration changing means changes the exhaust component concentration. Control means for determining whether or not at least one of the catching means is abnormal. .
【請求項10】 前記排気成分検出手段はNOx濃度を
検出し、前記排気成分濃度変化手段はエンジンから排出
されるNOx濃度を変化させることを特徴とする請求項
9に記載のエンジンの制御装置。
10. The engine control device according to claim 9, wherein said exhaust component detecting means detects a NOx concentration, and said exhaust component concentration changing means changes a NOx concentration discharged from the engine.
【請求項11】 前記排気成分濃度変化手段は、エンジ
ンから排出される排気成分濃度、排気温度または排気流
量を変化させる制御を行うことを特徴とする請求項9に
記載のエンジンの制御装置。
11. The engine control device according to claim 9, wherein the exhaust component concentration changing means performs control for changing an exhaust component concentration, an exhaust temperature, or an exhaust flow rate discharged from the engine.
【請求項12】 前記異常判定手段によって異常が判定
されたときに、異常を示す情報を記憶するか、または異
常を警告することを特徴とする請求項1、3乃至6、及
び8乃至11に記載のエンジンの制御装置。
12. The method according to claim 1, wherein information indicating the abnormality is stored or a warning is issued when the abnormality is determined by the abnormality determining means. An engine control device according to any one of the preceding claims.
【請求項13】 前記異常判定手段によって異常が判定
されたときに、所定の診断および/または所定の運転状
態を禁止することを特徴とする請求項1、3乃至6、及
び8乃至11に記載のエンジンの制御装置。
13. The system according to claim 1, wherein a predetermined diagnosis and / or a predetermined operation state is prohibited when the abnormality is determined by the abnormality determining means. Engine control device.
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