JP2005048710A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device for an internal combustion engine for controlling a rich spiking timing corresponding to the exhaust property of NOx which is changed with a fuel nature. <P>SOLUTION: This exhaust emission control device comprises a specific gravity detecting means for detecting the specific gravity of fuel being used, a fuel nature detecting means S2 for detecting at least one fuel nature of a cetane number, an octane number, evaporating property, a heating value and the content of aromatic hydrocarbon in accordance with the detected specific gravity, and a total NOx trapped amount estimating means S3 for calculating and estimating the exhaust amount of NOx exhausted from an engine and the total trapped amount thereof in accordance with the amount of air in operating gas sucked into the engine and the fuel nature detected by the fuel nature detecting means. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特に、排気中のNOxを浄化制御する排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purification device that purifies and controls NOx in exhaust gas.

従来から、流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときにNOxをトラップし、流入する排気ガス中の酸素濃度を低下させて(リッチスパイク)トラップしたNOxを放出するNOxトラップ触媒を機関排気通路内に配置したものにおいて、このNOxトラップ触媒のリッチスパイク時期を、機関の運転履歴から推定する排気浄化装置が提案されている(特許文献1参照)。これは、機関の運転履歴として、例えば、吸入空気量と機関負荷の積の累積値、若しくは、機関回転数の累積値から推定するようにしている。
特許第2600492号
Conventionally, an NOx trap catalyst that traps NOx when the air-fuel ratio of inflowing exhaust gas is lean and reduces the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas (rich spike) to release trapped NOx is used as an engine exhaust passage. An exhaust purification device that estimates the rich spike timing of the NOx trap catalyst from the operation history of the engine has been proposed (see Patent Document 1). This is estimated from the cumulative value of the product of the intake air amount and the engine load or the cumulative value of the engine speed, for example, as the engine operating history.
Japanese Patent No. 2600492

ところで、NOxの排出量は、運転履歴のみならず燃料性状によっても変動し、低セタン価では着火性が悪く、メイン噴射燃料の燃焼が緩慢となり、そのため単位出力単位時間当たりのNOx排出量は比較的少なく、セタン価が高くなるに連れて燃料の着火性が向上してメイン噴射燃料の燃焼が良好となり、高セタン価領域では着火性が良好なため、シリンダ内温度の上昇を抑えることができ、単位出力単位時間当たりのNOxの排出量が減少する。即ち、中央値のセタン価で最も高い単位出力単位時間当たりのNOx排出量となり、セタン価の上昇および低下で単位出力単位時間当たりのNOx排出量が減少する山形の排出特性となる(図6(A)参照)。   By the way, NOx emissions vary depending not only on the operation history but also on the fuel properties. At low cetane numbers, the ignitability is poor and the combustion of the main injected fuel becomes slow, so the NOx emissions per unit output unit time are compared. Therefore, as the cetane number increases, the ignitability of the fuel improves and the combustion of the main injected fuel becomes better, and the ignitability is better in the high cetane number region, so that the increase in the cylinder temperature can be suppressed. , NOx emission per unit output unit time decreases. That is, the NOx emission amount per unit output unit time is the highest at the median cetane number, and the NOx emission amount per unit output unit time decreases as the cetane number increases and decreases (FIG. 6 ( A)).

しかしながら、上記従来技術では、内燃機関の回転数や燃料噴射量等の運転履歴によりNOxトラップ触媒へのNOxトラップ量を推定し、NOxトラップ触媒のリッチスパイク時期を制御するものであり、燃料性状については考慮しておらず、NOxトラップ触媒へのNOxトラップ量の推定に誤差を生じるものであった。   However, in the above prior art, the NOx trap amount to the NOx trap catalyst is estimated from the operation history such as the rotational speed of the internal combustion engine and the fuel injection amount, and the rich spike timing of the NOx trap catalyst is controlled. Was not considered, and an error was caused in the estimation of the amount of NOx trapped in the NOx trap catalyst.

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、燃料性状により変化するNOxの排出特性に応じてリッチスパイク時期を制御可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine that can control the rich spike timing in accordance with the NOx emission characteristics that change depending on the fuel properties.

本発明は、内燃機関の排気通路に配置され、排気空燃比がリーンのとき流入する排気中のNOxをトラップし、排気空燃比がリッチのときトラップしたNOxを脱離浄化するNOxトラップ触媒と、前記NOxトラップ触媒のNOxトラップ総量に応じて排気空燃比をリッチにする空燃比制御手段とを備え、使用している燃料のセタン価、オクタン価、蒸発性、発熱量、芳香族炭化水素含有量、の中の少なくとも一つの燃料性状を検出する燃料性状検出手段と、機関に吸入される作動ガス中の空気量および前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状に応じて前記NOxトラップ総量を推定するNOxトラップ総量推定手段とを備える。   The present invention is arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine, traps NOx in exhaust flowing when the exhaust air-fuel ratio is lean, and desorbs and purifies NOx trapped when the exhaust air-fuel ratio is rich, An air-fuel ratio control means that makes the exhaust air-fuel ratio rich according to the total amount of NOx trap of the NOx trap catalyst, cetane number, octane number, evaporability, calorific value, aromatic hydrocarbon content of the fuel used, The fuel property detection means for detecting at least one fuel property of the fuel, the amount of air in the working gas sucked into the engine and the total NOx trap amount according to the fuel property detected by the fuel property detection means NOx trap total amount estimation means.

したがって、本発明では、使用している燃料のセタン価、オクタン価、蒸発性、発熱量、芳香族炭化水素含有量、の中の少なくとも一つの燃料性状を検出する燃料性状検出手段と、機関に吸入される作動ガス中の空気量および前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状に応じて前記NOxトラップ総量を推定するNOxトラップ総量推定手段とを備えるため、機関から排出されるNOx量を機関に吸入される作動ガス中の空気量および前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状に応じて正確に算出でき、過渡運転時でも精度良くNOxトラップ総量を推定できる。これにより、燃料性状により変化するNOxの排出特性に応じた排気空燃比リッチ制御によるNOxの還元処理を開始するタイミングを適切に設定でき、排気浄化性能が向上する。   Therefore, in the present invention, fuel property detection means for detecting at least one fuel property among the cetane number, octane number, evaporability, calorific value, and aromatic hydrocarbon content of the fuel being used, and the intake to the engine And NOx trap total amount estimating means for estimating the total NOx trap amount according to the amount of air in the working gas and the fuel property detected by the fuel property detecting means. Accurate calculation can be performed according to the amount of air in the working gas to be sucked and the fuel property detected by the fuel property detecting means, and the total amount of NOx trap can be estimated with high accuracy even during transient operation. As a result, the timing for starting the NOx reduction process by the exhaust air-fuel ratio rich control according to the NOx emission characteristics that change depending on the fuel properties can be set appropriately, and the exhaust purification performance is improved.

以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置を一実施形態に基づいて説明する。   Hereinafter, an exhaust emission control device for an internal combustion engine of the present invention will be described based on an embodiment.

図1は、本発明を適用した内燃機関の排気浄化装置が適用されたエンジンシステムの構成図であり、軽油を燃料とするディーゼルエンジンを例にして構成したものである。   FIG. 1 is a configuration diagram of an engine system to which an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine to which the present invention is applied, and is configured by taking a diesel engine using light oil as fuel as an example.

図1において、1はディーゼルエンジン(以下、単にエンジンと記述する)を示し、3はこのエンジン1の排気通路を示す。   In FIG. 1, 1 indicates a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine), and 3 indicates an exhaust passage of the engine 1.

エンジン1の排気通路3の上流側部分を構成する排気出口通路3aは、過給機のタービン3bに接続されており、その下流に、排気後処理装置として排気中のNOxをトラップしつつ還元浄化するNOxトラップ触媒21を内部に収容したケーシング20が直列に配置されている。上記ケーシング20の入口部には、実空燃比検出手段となる空燃比センサ37が設けられている。この空燃比センサ37は、例えば、酸素イオン伝導性固体電解質を用いて、排気中の酸素濃度を検出し、酸素濃度から空燃比を求める。   An exhaust outlet passage 3a constituting an upstream portion of the exhaust passage 3 of the engine 1 is connected to a turbine 3b of a supercharger, and downstream of the exhaust passage 3a is reduced and purified while trapping NOx in the exhaust as an exhaust aftertreatment device. Casing 20 which accommodates NOx trap catalyst 21 which carries out inside is arranged in series. An air-fuel ratio sensor 37 serving as an actual air-fuel ratio detection unit is provided at the inlet of the casing 20. The air-fuel ratio sensor 37 detects the oxygen concentration in the exhaust gas using, for example, an oxygen ion conductive solid electrolyte, and obtains the air-fuel ratio from the oxygen concentration.

吸気通路2の吸気コレクタ2cと排気出口通路3aとの間には、排気の一部を還流するためのEGR通路4が設けられており、ここに、ステッピングモータにて開度が連続的に制御可能なEGR弁5が介装されている。   Between the intake collector 2c of the intake passage 2 and the exhaust outlet passage 3a, an EGR passage 4 for recirculating a part of the exhaust is provided, and the opening degree is continuously controlled by a stepping motor. A possible EGR valve 5 is interposed.

吸気通路2は、上流位置にエアクリーナ2aを備え、その出口側に、吸入空気量検出手段となるエアフロメ一夕7が設けられている。そして、エアフロメ一夕7の下流に、過給機のコンプレッサ2bが配置されているとともに、このコンプレッサ2bと吸気コレクタ2cとの間に、アクチュエータ(例えばステッピングモータ式)によって開閉駆動される吸気絞り弁6が介装されている。   The intake passage 2 is provided with an air cleaner 2a at an upstream position, and an airflower 7 serving as intake air amount detection means is provided on the outlet side thereof. A turbocharger compressor 2b is arranged downstream of the air flow overnight 7, and an intake throttle valve that is opened and closed by an actuator (for example, a stepping motor type) between the compressor 2b and the intake collector 2c. 6 is interposed.

エンジン1の燃料供給系は、ディーゼル用燃料である軽油を蓄える燃料タンク60と、燃料をエンジン1の燃料噴射装置10へ供給するための燃料供給通路16と、エンジン1の燃料噴射装置10からのリターン燃料(スピル燃料)を燃料タンク60に戻すための燃料戻り通路19と、を備えている。   The fuel supply system of the engine 1 includes a fuel tank 60 that stores diesel oil as diesel fuel, a fuel supply passage 16 that supplies fuel to the fuel injection device 10 of the engine 1, and a fuel supply device 16 of the engine 1. And a fuel return passage 19 for returning the return fuel (spill fuel) to the fuel tank 60.

このエンジン1の燃料噴射装置10は、公知のコモンレール式燃料噴射装置であって、サプライポンプ11と、コモンレール(蓄圧室)14と、気筒毎に設けられた燃料噴射弁15と、から大略構成され、サプライポンプ11により加圧された燃料が燃料供給通路12を介してコモンレール14にいったん蓄えられたあと、コモンレール14内の高圧燃料が各気筒の燃料噴射弁15に分配される。   The fuel injection device 10 of the engine 1 is a known common rail type fuel injection device, and generally includes a supply pump 11, a common rail (accumulation chamber) 14, and a fuel injection valve 15 provided for each cylinder. After the fuel pressurized by the supply pump 11 is temporarily stored in the common rail 14 via the fuel supply passage 12, the high-pressure fuel in the common rail 14 is distributed to the fuel injection valves 15 of each cylinder.

上記コモンレール14には、該コモンレール14内の燃料の圧力および温度を検出するために、圧力センサ34および温度センサ35が設けられている。また、コモンレール14内の燃料圧力を制御するために、サプライポンプ11からの吐出燃料の部が、一方向弁18を具備したオーバーフロー通路17を介して燃料供給通路16に戻されるようになっている。詳しくは、オーバーフロー通路17の流路面積を変える圧力制御弁13が設けられており、この圧力制御弁13がエンジンコントロールユニット30からのデューティ信号に応じてオーバーフロー通路17の流路面積を変化させる。これにより、サプライポンプ11からコモンレール14への実質的な燃料吐出量が調整され、コモンレール14内の燃料圧力が制御される。   The common rail 14 is provided with a pressure sensor 34 and a temperature sensor 35 in order to detect the pressure and temperature of the fuel in the common rail 14. Further, in order to control the fuel pressure in the common rail 14, the portion of the fuel discharged from the supply pump 11 is returned to the fuel supply passage 16 via the overflow passage 17 having a one-way valve 18. . Specifically, a pressure control valve 13 that changes the flow passage area of the overflow passage 17 is provided, and the pressure control valve 13 changes the flow passage area of the overflow passage 17 in accordance with a duty signal from the engine control unit 30. Thereby, the substantial fuel discharge amount from the supply pump 11 to the common rail 14 is adjusted, and the fuel pressure in the common rail 14 is controlled.

燃料噴射弁15は、エンジンコントロールユニット30からのON−OFF信号によって開閉される電子式の噴射弁であって、ON信号によって燃料を燃焼室に噴射し、OFF信号によって噴射を停止する。そして、燃料噴射弁15へ印加されるON信号の期間が長いほど燃料噴射量が多くなり、またコモンレール14の燃料圧力が高いほど燃料噴射量が多くなる。   The fuel injection valve 15 is an electronic injection valve that is opened and closed by an ON-OFF signal from the engine control unit 30, and injects fuel into the combustion chamber by the ON signal and stops injection by the OFF signal. The fuel injection amount increases as the period of the ON signal applied to the fuel injection valve 15 increases, and the fuel injection amount increases as the fuel pressure of the common rail 14 increases.

エンジンコントロールユニット30には、吸入空気量Qas0を検出するエアフローメータ7の信号(Qa)、水温センサ31の信号(水温Tw)、クランク角度検出用クランク角センサ32の信号(エンジン回転数Neの基礎となるクランク角度信号)、気筒判別用クランク角センサ33の信号(気筒判別信号Cy1)、コモンレール14の燃料圧力を検出する圧力センサ34の信号(コモンレール圧力PCR)、燃料温度を検出する温度センサ35の信号(燃料温度TF)、負荷に相当するアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ36の信号(アクセル開度(負荷)L)、空燃比センサ37の信号(O2)、前記NOxトラップ触媒21の触媒担体温度を検出する熱電対38の信号(触媒担体温度Td)、がそれぞれ入力される。   The engine control unit 30 includes a signal (Qa) from the air flow meter 7 that detects the intake air amount Qas0, a signal from the water temperature sensor 31 (water temperature Tw), and a signal from the crank angle sensor 32 for crank angle detection (the basis of the engine speed Ne). Crank angle signal), a signal of the cylinder discrimination crank angle sensor 33 (cylinder discrimination signal Cy1), a signal of the pressure sensor 34 for detecting the fuel pressure of the common rail 14 (common rail pressure PCR), and a temperature sensor 35 for detecting the fuel temperature. Signal (fuel temperature TF), an accelerator opening sensor 36 signal (accelerator opening (load) L) for detecting an accelerator pedal depression amount corresponding to a load, an air-fuel ratio sensor 37 signal (O2), and the NOx trap The thermocouple 38 signals (catalyst carrier temperature Td) for detecting the catalyst carrier temperature of the catalyst 21 are respectively shown. It is a force.

エンジンコントロールユニット30は、エンジン回転数Neと負荷Lとをパラメータとして、コントロールユニット30のROMに予め記憶されている所定のマップを検索することによりコモンレール14の目標基準圧力PCROを求め、この目標基準圧力PCROが得られるように圧力制御弁13のフィードバック制御を実行することにより、コモンレール圧力制御を行う。   The engine control unit 30 obtains the target reference pressure PCRO of the common rail 14 by searching a predetermined map stored in advance in the ROM of the control unit 30 using the engine speed Ne and the load L as parameters. By executing feedback control of the pressure control valve 13 so as to obtain the pressure PCRO, common rail pressure control is performed.

コントロールユニット30は、前記各種センサからの検出信号に基づいて前記燃料噴射弁15の駆動制御、前記吸気絞り弁6およびEGR弁5の開度制御を行う。また、特に、本発明に係る制御として、前記NOxトラップ触媒21にトラップされたNOxを、空燃比をリッチ化して還元浄化するに際し、トラップされたNOxの総量を正確に推定する。   The control unit 30 performs drive control of the fuel injection valve 15 and opening control of the intake throttle valve 6 and the EGR valve 5 based on detection signals from the various sensors. In particular, as control according to the present invention, when the NOx trapped by the NOx trap catalyst 21 is reduced and purified by enriching the air-fuel ratio, the total amount of trapped NOx is accurately estimated.

次に、上記エンジンコントロールユニット30によって実行される本発明の排気浄化装置の制御の内容を、図2〜12のフローチャートに基づいて説明する。   Next, the contents of the control of the exhaust emission control device of the present invention executed by the engine control unit 30 will be described based on the flowcharts of FIGS.

図2は排気浄化装置の基本制御ルーチンであり、コントロールユニット30にて定期的に実行される。   FIG. 2 shows a basic control routine of the exhaust emission control device, which is periodically executed by the control unit 30.

この排気浄化装置の基本制御ルーチンにおいて、ステップS1では、水温Tw、エンジン回転数Ne、気筒判別信号Cyl、コモンレール圧力PCR、エアフローメータ7の信号Qa、燃料温度TF、アクセル開度L、空燃比センサ37の信号O2、をそれぞれ読み込み、ステップS2に進む。   In this exhaust purification device basic control routine, in step S1, the water temperature Tw, the engine speed Ne, the cylinder discrimination signal Cyl, the common rail pressure PCR, the signal Qa of the air flow meter 7, the fuel temperature TF, the accelerator opening L, the air-fuel ratio sensor. 37 signals O2 are read, respectively, and the process proceeds to step S2.

ステップS2では、供給している燃料性状(セタン価、燃料比重)を検知する。燃料比重の検知は、例えば、実公平3−45181号公報に示すように、燃料タンク内に、錘に作用する重力により落下する振り子を設けるとともに、粘度により左右される振り子の落下時間を計測する機構を設け、その落下時間から粘度を求め、検出した粘度に対して、そのときの燃料温度に基づく補正を加えて、セタン価を判定する構成でも、特開平11−107820号公報に示すように、ディーゼルエンジンの筒内圧センサによる着火時期検出手段を備えて、市場での燃料のセタン価のばらつき等により、目標とする着火時期と実着火時期とが異なる場合に、実着火時期の目標着火時期に対する差分によりセタン価等の燃料性状を判定する構成でもよい。   In step S2, the supplied fuel properties (cetane number, fuel specific gravity) are detected. For detecting the specific gravity of the fuel, for example, as shown in Japanese Utility Model Publication No. 3-45181, a pendulum that falls due to gravity acting on the weight is provided in the fuel tank, and the drop time of the pendulum that depends on the viscosity is measured. As shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-107820, a mechanism is provided to determine the viscosity from the drop time, add a correction based on the detected fuel temperature, and determine the cetane number. If the target ignition timing differs from the actual ignition timing due to variations in the cetane number of the fuel, etc., provided with means for detecting the ignition timing by the in-cylinder pressure sensor of the diesel engine, the target ignition timing of the actual ignition timing The fuel property such as the cetane number may be determined based on the difference with respect to.

ここでは、セタン価等の燃料性状が燃料の密度つまり比重に相関していることに着目して、使用している燃料の比重を検出する比重検出手段により検出された比重に基づいて、セタン価、オクタン価、蒸発性、発熱量、芳香族炭化水素含有量、の中の少なくとも一つの燃料性状を検知するように構成する。この燃料性状の検知方法については、後述する図3の燃料性状検知のフローチャートに基づき説明する。   Here, focusing on the fact that fuel properties such as cetane number correlate with fuel density, that is, specific gravity, the cetane number is determined based on the specific gravity detected by the specific gravity detecting means for detecting the specific gravity of the fuel being used , Octane number, evaporability, calorific value, aromatic hydrocarbon content, at least one fuel property is detected. This fuel property detection method will be described based on a fuel property detection flowchart of FIG. 3 described later.

ステップS3では、NOxトラップ触媒21に吸着されトラップされているNOxトラップ総量を推定する。NOxトラップ総量の推定方法については、後述する図4のNOxトラップ総量の推定制御フローチャートに手段により基づき説明する。   In step S3, the total amount of NOx traps adsorbed and trapped on the NOx trap catalyst 21 is estimated. The method for estimating the total NOx trap amount will be described based on the NOx trap total amount estimation control flowchart of FIG.

ステップS4では、ステップS3で推定したNOxトラップ触媒21に吸着されているNOxトラップ総量がNOxトラップ触媒21の再生時期である所定量NOx1未満であるか否かを判定する。NOxトラップ総量がNOxトラップ触媒21の再生時期を示す所定量NOx1を超えている(NOxトラップ総量≧所定量NOx1)と判定された場合は、ステップS5へ進み、NOxトラップ触媒21の再生のためのリッチスパイク制御が実行される。このリッチスパイク制御は、流入する排気ガス中の酸素濃度を低下させることで実行され、例えば、吸気絞り弁6を絞る一方、EGR弁5を開いてEGR量を増加させて実行される。   In step S4, it is determined whether or not the total amount of NOx traps adsorbed on the NOx trap catalyst 21 estimated in step S3 is less than a predetermined amount NOx1 that is the regeneration timing of the NOx trap catalyst 21. When it is determined that the total NOx trap amount exceeds the predetermined amount NOx1 indicating the regeneration timing of the NOx trap catalyst 21 (NOx trap total amount ≧ predetermined amount NOx1), the process proceeds to step S5, and the NOx trap catalyst 21 is regenerated. Rich spike control is executed. This rich spike control is executed by lowering the oxygen concentration in the exhaust gas flowing in. For example, the rich spike control is executed by reducing the intake throttle valve 6 and opening the EGR valve 5 to increase the EGR amount.

次に、上記ステップS2の燃料性状検知の制御ルーチンの詳細を、図3のフローチャートに基づいて説明する。この制御によって、使用されている燃料の性状が精度良く検出される。   Next, the details of the fuel property detection control routine in step S2 will be described based on the flowchart of FIG. By this control, the properties of the fuel being used are detected with high accuracy.

以下、この燃料性状検知の制御ルーチンを説明する。ステップS11では、吸入空気量を検出するエアフローメータの信号Qaに基づいて、該信号Qaの値をパラメータとしてコントロールユニット30のROMに予め記憶されている所定の吸入空気量Qairのテーブルデータを検索する。そしてステップS12に進む。   The fuel property detection control routine will be described below. In step S11, based on the signal Qa of the air flow meter that detects the intake air amount, the table data of the predetermined intake air amount Qair stored in advance in the ROM of the control unit 30 is retrieved using the value of the signal Qa as a parameter. . Then, the process proceeds to step S12.

ステップS12では、エンジン回転数Neと負荷Lとをパラメータとして設定される主燃料噴射量(燃料供給量)Qmainを、コントロールユニット30のROMに予め記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップS13に進む。   In step S12, the main fuel injection amount (fuel supply amount) Qmain set with the engine speed Ne and the load L as parameters is obtained by searching a predetermined map stored in advance in the ROM of the control unit 30. Then, the process proceeds to step S13.

なお、主燃料噴射量(燃料供給量)Qmainは、前記の方法でなくても、エンジン回転数Neと負荷Lとをパラメータとして設定される燃料噴射装置の燃料噴射期間Mperiodを、コントロールユニット30のROMに予め記憶されている所定のマップを検索して求め、この燃料噴射期間Mperiodとコモンレール圧力PCRとをパラメータとして設定される主燃料噴射量(燃料供給量)Qmainを、コントロールユニット30のROMに予め記憶されている所定のマップを検索して求めるようにしてもよい。   Note that the main fuel injection amount (fuel supply amount) Qmain is not the above-described method, but the fuel injection period Mperiod of the fuel injection device set by using the engine speed Ne and the load L as parameters is set to the control unit 30. A search is made for a predetermined map stored in advance in the ROM, and a main fuel injection amount (fuel supply amount) Qmain set with the fuel injection period Mperiod and the common rail pressure PCR as parameters is stored in the ROM of the control unit 30. A predetermined map stored in advance may be searched for.

ステップS13では、空燃比センサ37の信号O2に基づいて、該信号O2の値をパラメータとしてコントロールユニット30のROMに予め記憶されている実空燃比AFrea1のテーブルデータを検索する。そして、ステップS14に進む。   In step S13, based on the signal O2 of the air-fuel ratio sensor 37, the table data of the actual air-fuel ratio AFrea1 stored in advance in the ROM of the control unit 30 is retrieved using the value of the signal O2 as a parameter. Then, the process proceeds to step S14.

ステップS14では、燃料性状を検出するのに適した条件か否かを判定する。   In step S14, it is determined whether or not the conditions are suitable for detecting the fuel property.

例えば、通常、自動車用エンジンにおいては、NOx低減のためにEGR弁12等からなる排気還流装置を備えているのが一般的であるが、運転条件により排気が還流している状態では、排気空燃比がリッチ側にシフトしてしまうため、実空燃比を正確に求めるためには排気還流の補正が必要になる。従って、補正によって実空燃比の検出精度が悪化することの懸念もあるため、実空燃比の検出指令を出すのは、排気還流を停止する領域に限定することが望ましい。ステップS14で検出条件に適していなければ、燃料性状の検出は実施せずに処理を終了する。ステップS14で検出条件に適していれば、ステップS15に進む。   For example, in general, an automobile engine is generally provided with an exhaust gas recirculation device including an EGR valve 12 or the like for reducing NOx. Since the fuel ratio shifts to the rich side, it is necessary to correct the exhaust gas recirculation in order to accurately obtain the actual air fuel ratio. Accordingly, since there is a concern that the detection accuracy of the actual air-fuel ratio deteriorates due to the correction, it is desirable to issue the actual air-fuel ratio detection command only in a region where exhaust gas recirculation is stopped. If it is not suitable for the detection condition in step S14, the process is terminated without detecting the fuel property. If it is suitable for the detection condition in step S14, the process proceeds to step S15.

ステップS15では、ステップS11で求めた吸入空気流量QairとステップS13で求めた実空燃比AFrea1とに基づいて、実燃料供給重量Gmainを求める。具体的には、吸入空気流量Qairを実空燃比AFrealで除して実燃料供給重量Gmainとする(Gmain=Qair÷AFrea1)。そして、求めた実燃料供給重量GmainとステップS12で求めた主燃料噴射量(燃料供給量)Qmainとに基づいて実比重Gfuelを求める。具体的には、実燃料供給重量Gmainを主燃料噴射量(燃料供給量)Qmainで除して実比重Gfue1とする(Gfue1=Gmain÷Qmain)。そして、ステップS16に進む。   In step S15, the actual fuel supply weight Gmain is obtained based on the intake air flow rate Qair obtained in step S11 and the actual air-fuel ratio AFrea1 obtained in step S13. Specifically, the intake air flow rate Qair is divided by the actual air-fuel ratio AFreal to obtain the actual fuel supply weight Gmain (Gmain = Qair ÷ AFrea1). Then, the actual specific gravity Gfuel is determined based on the determined actual fuel supply weight Gmain and the main fuel injection amount (fuel supply amount) Qmain determined in step S12. Specifically, the actual fuel supply weight Gmain is divided by the main fuel injection amount (fuel supply amount) Qmain to obtain an actual specific gravity Gfue1 (Gfue1 = Gmain ÷ Qmain). Then, the process proceeds to step S16.

ステップS16では、上記の実比重Gfue1と燃料温度TFとから標準比重(基準温度、例えば標準温度20℃での比重)Gstdを求める。具体的には、実比重Gfuelと燃料温度TFとをパラメータとしてコントロールユニット30のROMに予め記憶されている標準比重Gstdのマップを検索して、対応する値を求める。そして、ステップS17に進む。   In step S16, the standard specific gravity (reference temperature, for example, specific gravity at a standard temperature of 20 ° C.) Gstd is obtained from the actual specific gravity Gfue1 and the fuel temperature TF. Specifically, a map of the standard specific gravity Gstd stored in advance in the ROM of the control unit 30 is searched using the actual specific gravity Gfuel and the fuel temperature TF as parameters, and a corresponding value is obtained. Then, the process proceeds to step S17.

ステップS17では、上記の標準比重Gstdをパラメータとして、コントロールユニット30のROMに予め記憶されている燃料性状、例えばセタン価Cnumberのテーブルデータを検索する。   In step S17, using the standard specific gravity Gstd as a parameter, the fuel property stored in advance in the ROM of the control unit 30, for example, table data of the cetane number Cnumber is searched.

以上のステップにより、吸入空気量と燃料供給量と実空燃比とから比重を検出するので、燃料性状を正確に実用的な方法で判定でき、また、燃料供給量検出手段として、検出されたエンジン回転数と負荷とからマップデータとして燃料噴射量を求めることにより、本来エンジンに備えられた機能を流用することができ、コストを増加させることもない。さらに、吸入空気流量を実空燃比で除して実燃料供給重量を求め、この実燃料供給重量を主燃料噴射量(燃料供給量)で除して実比重を求めることにより、実空燃比を精度良く、かつコストの増加なしで検出でき、しかも、燃料温度を考慮して標準比重とした上で燃料性状を求めるので、より精度良く燃料性状を検出できる特徴を有する。   Through the above steps, the specific gravity is detected from the intake air amount, the fuel supply amount, and the actual air-fuel ratio, so that the fuel property can be accurately determined by a practical method, and the detected engine is used as the fuel supply amount detection means. By obtaining the fuel injection amount as map data from the rotation speed and the load, the function originally provided in the engine can be used, and the cost is not increased. Further, the actual fuel supply weight is obtained by dividing the intake air flow rate by the actual air-fuel ratio, and the actual specific gravity is obtained by dividing the actual fuel supply weight by the main fuel injection amount (fuel supply amount). The fuel property can be detected with high accuracy and without an increase in cost, and the fuel property is obtained with the standard specific gravity taken into consideration in consideration of the fuel temperature, so that the fuel property can be detected with higher accuracy.

次に、上記NOxトラップ総量を推定するルーチンを、図4のフローチャートにしたがって、説明する。   Next, a routine for estimating the total NOx trap amount will be described with reference to the flowchart of FIG.

ステップS21では、クランク角センサ32によって検出されたエンジン回転数Ne、アクセル開度センサ36で検出されたアクセル開度Lと前記エンジン回転数Neとに基づいてマップからの参照等により設定された燃料噴射量Qf、エアフローメータ7によって検出された吸入空気量Qas0に基づき後述するように演算される単位時間あたりの吸入空気量Qac_mg_s、熱電対38によって検出されたNOxトラップ触媒21の触媒担体温度Td(または、水温センサ31によって検出された冷却水温Tw)、およびステップS2で検知した供給燃料のセタン価を読み込む。   In step S21, the fuel set by reference from a map or the like based on the engine speed Ne detected by the crank angle sensor 32, the accelerator opening degree L detected by the accelerator opening sensor 36, and the engine speed Ne. The injection amount Qf, the intake air amount Qac_mg_s per unit time calculated as described later based on the intake air amount Qas0 detected by the air flow meter 7, the catalyst carrier temperature Td of the NOx trap catalyst 21 detected by the thermocouple 38 Alternatively, the cooling water temperature Tw detected by the water temperature sensor 31 and the cetane number of the supplied fuel detected in step S2 are read.

ステップS22では、基本ルーチンのステップS2で検知した供給燃料のセタン価に対応する、例えば、図5に示したような単位時間あたりの吸入空気量Qac_mg_sとNOx量との相関を表したテーブルから、エンジン1から排出される単位出力単位時間当たりのNOx排出量:NOx_g_kw_20msを演算する。このNOx排出量の単位は、g/kW/20ms(20msec.jobの場合)である。図示のように、既述した特性に合わせて吸入空気量Qacが大きくなるほど、NOx_g_kw_20msが大きくなるように設定してある。   In step S22, for example, from the table corresponding to the cetane number of the supplied fuel detected in step S2 of the basic routine, the correlation between the intake air amount Qac_mg_s per unit time and the NOx amount as shown in FIG. A NOx emission amount per unit output unit time discharged from the engine 1 is calculated: NOx_g_kw_20 ms. The unit of the NOx emission amount is g / kW / 20 ms (in the case of 20 msec. Job). As shown in the figure, NOx_g_kw_20 ms is set to increase as the intake air amount Qac increases in accordance with the characteristics described above.

前記テーブルは、供給燃料の燃料性状、例えば、セタン価が低い燃料に対するものからセタン価が高い燃料に対するものまで、セタン価毎に設定されている。このテーブルに設定される単位出力単位時間当たりのNOx排出量は、低セタン価領域から高セタン価領域まで連続させて示すと、図6(A)のように、低セタン価では着火性が悪く、メイン噴射燃料の燃焼が緩慢となり、そのため単位出力単位時間当たりのNOx排出量は比較的少なく、セタン価が高くなるに連れて燃料の着火性が向上してメイン噴射燃料の燃焼が良好となり、高セタン価領域では着火性が良好なため、パイロット噴射を伴うものは勿論、パイロット噴射を伴わないものにおいても、拡散燃焼割合が増加してシリンダ内温度の上昇を抑えることができ、単位出力単位時間当たりのNOxの排出量が減少する。即ち、標準的な中央値のセタン価で最も高い単位出力単位時間当たりのNOx排出量となり、セタン価の上昇および低下で単位出力単位時間当たりのNOx排出量が減少する山形となる排出特性に基づいて、各セタン価のテーブルに反映させて設定している。   The table is set for each cetane number from the fuel property of the supplied fuel, for example, for the fuel having a low cetane number to the fuel having a high cetane number. If the NOx emission amount per unit output unit time set in this table is shown continuously from the low cetane number region to the high cetane number region, as shown in FIG. The combustion of the main injected fuel becomes slow, so the amount of NOx emission per unit output unit time is relatively small, the ignitability of the fuel improves as the cetane number increases, and the combustion of the main injected fuel becomes better, Since the ignitability is good in the high cetane number region, the diffusion combustion ratio can be increased and the rise in the temperature in the cylinder can be suppressed even in those not accompanied by pilot injection as well as those accompanied by pilot injection. NOx emissions per hour are reduced. In other words, the standard median cetane number is the highest NOx emission amount per unit output unit time, and the NOx emission amount per unit output unit time decreases as the cetane number increases and decreases. Are reflected in each cetane number table.

なお、上記単位出力単位時間当たりのNOx排出量のテーブルは、セタン価毎に設定するものであるが、標準的なセタン価(例えば、セタン価50)に対する基準テーブルと標準セタン価に対する供給燃料のセタン価補正係数を記憶させたセタン価補正係数マップ(図6(B))を設定し、単位出力単位時間当たりのNOx排出量の演算時に基準テーブルの排出量とセタン価補正係数テーブルに記憶されているセタン価に対応する係数とを乗算して単位出力単位時間当たりのNOx排出量を求めてもよい。   The table of NOx emissions per unit output unit time is set for each cetane number, but a reference table for a standard cetane number (for example, cetane number 50) and a supply fuel for a standard cetane number A cetane number correction coefficient map (FIG. 6B) in which cetane number correction coefficients are stored is set and stored in the reference table emission amount and the cetane number correction coefficient table when calculating the NOx emission amount per unit output unit time. The NOx emission amount per unit output unit time may be obtained by multiplying the coefficient corresponding to the cetane number.

ステップS23では、ステップ22で演算したNOx_g_kw_20msと、そのときのエンジン出力Peとの積によりエンジン1から排出される単位時間当たりのNOx排出量を演算し、これをNOxトラップ触媒21にトラップされる単位時間あたりのNOxトラップ量:NOx_g_20msとする。ここでは、ステップ21で検出した燃料噴射量Qfをエンジントルクとみなし、以下の式、
Pe=Ne×Qf
によりエンジン1の出力相当値Peを演算してもよい。
In step S23, the NOx emission amount per unit time discharged from the engine 1 is calculated by the product of NOx_g_kw_20ms calculated in step 22 and the engine output Pe at that time, and this is the unit trapped by the NOx trap catalyst 21. NOx trap amount per hour: NOx_g_20 ms. Here, the fuel injection amount Qf detected in step 21 is regarded as the engine torque, and the following equation:
Pe = Ne × Qf
Thus, the output equivalent value Pe of the engine 1 may be calculated.

ステップS24では、例えば、図7に示すようなテーブルにより単位時間当たりのNOx排出量による補正係数kNOx_eoeを演算する。他の方法としては、エンジン1の排気流量とNOxトラップ量との関係を考慮した、図8に示すようなテーブルにより演算したkNOx_qexhや、運転条件によりNOxトラップ量が変化することを考慮した、図9に示すようなマップにより演算したkNOx_ne_qfに置き換えることができる。   In step S24, for example, a correction coefficient kNOx_eoe based on the NOx emission amount per unit time is calculated using a table as shown in FIG. As other methods, the relationship between the exhaust flow rate of the engine 1 and the NOx trap amount is taken into account, and kNOx_qexh calculated by a table as shown in FIG. 9 can be replaced with kNOx_ne_qf calculated by a map as shown in FIG.

ステップS25では、NOxトラップ量が触媒担体温度Tdに依存することを考慮して、図10に示すようなテーブルにより、補正係数kNOx_tdを演算する。他の方法としては、図11に示すように、触媒担体温度とエンジン冷却水温Twとの相関性を利用して、図12に示すようなテーブルにより、kNOx_twを演算し、kNOx_tdと置き換えることができる。   In step S25, considering that the NOx trap amount depends on the catalyst carrier temperature Td, the correction coefficient kNOx_td is calculated using a table as shown in FIG. As another method, as shown in FIG. 11, using the correlation between the catalyst carrier temperature and the engine coolant temperature Tw, kNOx_tw can be calculated and replaced with kNOx_td using a table as shown in FIG. .

ステップS26では、単位時間当たりのNOxトラップ量が、それまでに触媒21ヘトラップされたNOxの総量:NOx_trapの影響を受けることを考慮した図13に示すようなテーブルにより補正係数kNOx_trapを演算する。   In step S26, the correction coefficient kNOx_trap is calculated from a table as shown in FIG. 13 considering that the NOx trap amount per unit time is affected by the total amount of NOx trapped in the catalyst 21 so far: NOx_trap.

ステップS27では、ステップ1〜6にて演算した各補正係数を下記のように、
kNOx=kNOx_eoe(又はkNOx_qexh、kNOx_ne_qf)×kNOx_bed(又はkNOx_tw)×kNOx_trap
乗算し、最終補正係数kNOxを演算する。
In step S27, the correction coefficients calculated in steps 1 to 6 are as follows:
kNOx = kNOx_eoe (or kNOx_qexh, kNOx_ne_qf) × kNOx_bed (or kNOx_tw) × kNOx_trap
Multiply and calculate the final correction coefficient kNOx.

ステップS28では、次式のように、前回までのNOxトラップ総量(図でNOx_trap(n−1):n−1は前回の演算結果を示す)に、ステップS23で演算した今回の単位時間当たりのNOxトラップ量:NOx_g_20msと、ステップS27で演算した最終補正係数:kNOxとの積を下記のように、
NOx_trap=NOx_trap(n−1)+NOx_g_20ms×kNOx
加算し、今回のNOxトラップ総量:NOxtrapを演算する。
In step S28, the total amount of NOx traps up to the previous time (NOx_trap (n-1): n-1 indicates the previous calculation result in the figure) per unit time this time calculated in step S23 is calculated as in the following equation. The product of the NOx trap amount: NOx_g_20 ms and the final correction coefficient calculated in step S27: kNOx is as follows:
NOx_trap = NOx_trap (n−1) + NOx_g — 20 ms × kNOx
Addition and the current NOx trap total amount: NOxtrap are calculated.

次に、前記単位時間あたりの吸入空気量Qac_mg_sを演算するルーチンを、図14のフローチャートにしたがって、説明する。   Next, a routine for calculating the intake air amount Qac_mg_s per unit time will be described with reference to the flowchart of FIG.

ステップS31では、エンジン回転数Neとエアフローメータ7により検出される吸入空気量QasOとを読み込み、ステップS32ではこれらの値に基づいて、次式により、
QacO=(QasO/Ne)×KCON#
1シリンダあたりの吸入空気量QacOを演算する。ただし、KCON#:気筒数に応じて定まる定数である。
In step S31, the engine speed Ne and the intake air amount QasO detected by the air flow meter 7 are read. In step S32, based on these values,
QacO = (QasO / Ne) × KCON #
The intake air amount QacO per cylinder is calculated. However, KCON # is a constant determined according to the number of cylinders.

図1に示したように、エアフローメータ7はコンプレッサ2b上流の吸気通路2に設けており、該エアフローメータ7からコンプレッサ2b下流のコレクタ部2cまでの遅れ処理を行うため、ステップS33では、N(ただし、Nは整数の定数)回前のQacOの値をコレクタ入口部における1シリンダあたりの吸入空気量Qacnとして求めている。   As shown in FIG. 1, the air flow meter 7 is provided in the intake passage 2 upstream of the compressor 2b, and delay processing from the air flow meter 7 to the collector 2c downstream of the compressor 2b is performed. However, the value of QacO before the operation is obtained as the intake air amount Qacn per cylinder at the collector inlet.

そして、ステップS34では、このQacnに対して、次式(一次遅れの式)により、
Qac=Qacn-1×(1−KIN×KVOL)+Qacn×KIN×KVOL
吸気絞り弁開度における1シリンダあたりの吸入空気量Qacを演算する。ただし、
KIN:体積効率相当値(EGRによる体積効率の変化を補正するための値)
KVOL:VE/NC/VM
VE:排気量
NC:気筒数
VM:吸気系容積
Qacn-1:前回のQac
これは、コレクタ入口部から吸気絞り弁6までのダイナミクスを補償するためのものである。
In step S34, for this Qacn, the following equation (first-order lag equation):
Qac = Qac n-1 × (1-KIN × KVOL) + Qacn × KIN × KVOL
An intake air amount Qac per cylinder at the intake throttle valve opening is calculated. However,
KIN: Volume efficiency equivalent value (value for correcting change in volume efficiency due to EGR)
KVOL: VE / NC / VM
VE: displacement NC: number of cylinders VM: intake system volume Qac n-1 : previous Qac
This is to compensate for the dynamics from the collector inlet to the intake throttle valve 6.

さらに、ステップS35では、1シリンダあたりの吸入空気量Qacを下記のように、
Qac_mg_s=QaCn-1×Kn#×{Ne/(60×2)}
単位時間あたりの吸入空気量Qac_mg_sに変換する。ただし、Kn#:定数(4気筒の場合4、6気筒の場合6)である。
Further, in step S35, the intake air amount Qac per cylinder is set as follows:
Qac_mg_s = QaC n-1 × Kn # × {Ne / (60 × 2)}
The intake air amount per unit time is converted into Qac_mg_s. However, Kn # is a constant (4 for 4 cylinders, 6 for 6 cylinders).

このように、作動ガス中の空気量(吸入空気量)に基づいて算出した単位出力単位時間当たりのNOx排出量に機関出力を乗じて単位時間当たりのNOx排出量を求め、該単位時間当たりのNOx排出量に各種補正を行って算出した単位時間当たりのNOxトラップ量を積算することで、過渡運転時にも高精度にNOxトラップ総量を推定演算できる。   As described above, the NOx emission amount per unit time is obtained by multiplying the NOx emission amount per unit output unit time calculated based on the air amount (intake air amount) in the working gas by the engine output. By integrating the NOx trap amount per unit time calculated by performing various corrections on the NOx emission amount, the NOx trap total amount can be estimated and calculated with high accuracy even during transient operation.

そして、上記にように高精度に推定演算されたNOxトラップ総量に基づいて、NOxトラップ触媒の再生時期を適切に設定して、空燃比リッチ化による再生処理を行うことができ、NOxを含めた排気汚染成分を効率よく浄化することができる。   Based on the total amount of NOx traps estimated and calculated with high accuracy as described above, the regeneration timing of the NOx trap catalyst can be set appropriately to perform regeneration processing by enriching the air-fuel ratio, including NOx. Exhaust pollutants can be efficiently purified.

なお、本実施形態では、単位出力単位時間あたりのNOx排出量NOx_g_kw_20msを演算するのに際して、吸入空気量の遅れを正確に把握するために、エアフローメータの検出値Qas0に基づき演算される単位時間あたりの吸入空気量Qac_mg_sを用いたが、エアフローメータの検出値Qas0をそのものをそのまま用いてもよい。   In this embodiment, when calculating the NOx emission amount NOx_g_kw_20 ms per unit output unit time, in order to accurately grasp the delay in the intake air amount, the unit time calculated based on the detection value Qas0 of the air flow meter is used. The intake air amount Qac_mg_s is used, but the detection value Qas0 of the air flow meter may be used as it is.

すなわち、図15に示したように、吸入空気量は燃料噴射量Qfとエンジン回転数Neとの変化に応じて一点鎖線で示したtQaのように変化することが望ましいが、実際は遅れを伴うためQac_mg_sのように変化する。ここで、エアフローメータの検出値Qas0を用いてNOx_g_kw_20msを演算する場合であっても吸入空気量の遅れを把握することができ、Qac_mg_sを用いて演算する場合より、吸入空気量の遅れを検出する精度は20%程度低下することになるが、制御ロジックの簡素化が図れる。   That is, as shown in FIG. 15, it is desirable that the intake air amount changes like tQa indicated by a one-dot chain line in accordance with changes in the fuel injection amount Qf and the engine speed Ne, but in reality, there is a delay. It changes like Qac_mg_s. Here, even when NOx_g_kw_20 ms is calculated using the detected value Qas0 of the air flow meter, the delay of the intake air amount can be grasped, and the delay of the intake air amount is detected compared with the case of calculating using Qac_mg_s. Although the accuracy is reduced by about 20%, the control logic can be simplified.

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。   In the present embodiment, the following effects can be achieved.

(ア)使用している燃料の比重を検出する比重検出手段(S11〜S16)と、前記検出された比重に基づいて、セタン価、オクタン価、蒸発性、発熱量、芳香族炭化水素含有量、の中の少なくとも一つの燃料性状を検出する燃料性状検出手段(S17)と、機関1に吸入される作動ガス中の空気量および前記燃料性状検出手段(S17)により検出された燃料性状に応じて前記NOxトラップ総量を推定するNOxトラップ総量推定手段(S21〜S28)とを備えるため、機関1から排出されるNOx量を機関に吸入される作動ガス中の空気量および前記燃料性状検出手段(S17)により検出された燃料性状に応じて正確に算出でき、過渡運転時でも精度良くNOxトラップ総量を推定できる。これにより、燃料性状により変化するNOxの排出特性に応じた排気空燃比リッチ制御によるNOxの還元処理を開始するタイミングを適切に設定でき、排気浄化性能が向上する。   (A) Specific gravity detection means (S11 to S16) for detecting the specific gravity of the fuel used, and based on the detected specific gravity, cetane number, octane number, evaporability, calorific value, aromatic hydrocarbon content, According to the fuel property detection means (S17) for detecting at least one fuel property, the amount of air in the working gas sucked into the engine 1 and the fuel property detected by the fuel property detection means (S17). The NOx trap total amount estimating means (S21 to S28) for estimating the total NOx trap amount is provided. Therefore, the NOx amount discharged from the engine 1 is the amount of air in the working gas sucked into the engine and the fuel property detecting means (S17). ) To accurately calculate the total amount of NOx traps even during transient operation. As a result, the timing for starting the NOx reduction process by the exhaust air-fuel ratio rich control according to the NOx emission characteristics that change depending on the fuel properties can be set appropriately, and the exhaust purification performance is improved.

(イ)NOxトラップ総量推定手段(S21〜S28)として、機関1に吸入される作動ガス中の空気量および前記燃料性状検出手段(S17)により検出された燃料性状に応じて機関1が排出する単位出力単位時間当たりのNOx排出量NOx_g_kw_20msを算出し、この単位出力単位時間当たりのNOx排出量NOx_g_kw_20msに基づいて前記NOxトラップ総量NOxtrapを推定するので、単位時間当たりの吸入空気量Qac_mg_sに対する単位出力単位時間当たりのNOx排出量NOx_g_kw_20msを記憶したマップを燃料性状に応じた数量だけ設定し、供給する燃料性状に応じて使用するマップを選択使用するのみで燃料性状に応じた単位出力単位時間当たりのNOx排出量NOx_g_kw_20msを算出することができる。   (A) As the NOx trap total amount estimation means (S21 to S28), the engine 1 discharges according to the amount of air in the working gas sucked into the engine 1 and the fuel property detected by the fuel property detection means (S17). Since the NOx emission amount NOx_g_kw_20 ms per unit output unit time is calculated, and the NOx trap total amount NOxtrap is estimated based on the NOx emission amount NOx_g_kw_20 ms per unit output unit time, the unit output unit for the intake air amount Qac_mg_s per unit time NOx per unit output unit time corresponding to the fuel property is set only by selecting the map to be used according to the fuel property to be set according to the fuel property by setting the map storing the NOx emission amount NOx_g_kw_20 ms per time and the fuel property to be supplied. Emission amount NOx_g_kw It is possible to calculate the 20ms.

(ウ)NOxトラップ総量推定手段(S21〜S28)として、機関1に吸入される作動ガス中の空気量に応じて機関が排出する単位出力単位時間当たりのNOx排出量NOx_g_kw_20msを算出し、この単位出力単位時間当たりのNOx排出量NOx_g_kw_20msを前記燃料性状検出手段(S17)により検出された燃料性状に応じて補正し、補正された単位出力単位時間当たりのNOx排出量に基づいて前記NOxトラップ総量NOxtrapを推定する場合には、代表的な燃料性状に対する単位時間当たりの吸入空気量に対する単位出力単位時間当たりのNOx排出量を記憶したマップと代表的な燃料性状に対する補正係数を記憶した補正係数マップとにより、供給する燃料性状に応じて補正係数マップの補正係数を乗算するのみで燃料性状に応じた単位出力単位時間当たりのNOx排出量を算出することができる。   (C) As the NOx trap total amount estimating means (S21 to S28), the NOx emission amount NOx_g_kw_20ms per unit output unit time discharged by the engine according to the air amount in the working gas sucked into the engine 1 is calculated. The NOx emission amount NOx_g_kw_20 ms per output unit time is corrected according to the fuel property detected by the fuel property detecting means (S17), and the NOx trap total amount NOxtrap is based on the corrected NOx emission amount per unit output unit time. , A map storing NOx emissions per unit output unit time with respect to intake air amount per unit time for typical fuel properties, and a correction coefficient map storing correction factors for typical fuel properties, By adjusting the correction factor of the correction factor map according to the fuel properties to be supplied It is possible to calculate the NOx emission amount per unit output unit time corresponding to only the fuel property is calculated.

(エ)機関1の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段(エアフローメータ7)と、機関1への燃料供給量を検出する燃料供給量検出手段(クランク角センサ32、アクセル開度センサ36)と、実空燃比を検出する実空燃比検出手段(空燃比センサ37)と、を備え、前記比重検出手段(S11〜S16)は、検出された吸入空気量Qairと燃料供給量Gmainと実空燃比AFrealとにより燃料の比重を検出するので、燃料性状を正確に実用的な方法で判定することができる。   (D) Intake air amount detection means (air flow meter 7) for detecting the intake air amount of the engine 1 and fuel supply amount detection means (crank angle sensor 32, accelerator opening sensor 36) for detecting the fuel supply amount to the engine 1 ) And an actual air / fuel ratio detecting means (air / fuel ratio sensor 37) for detecting the actual air / fuel ratio, the specific gravity detecting means (S11 to S16) are configured to detect the detected intake air amount Qair and the fuel supply amount Gmain. Since the specific gravity of the fuel is detected by the air-fuel ratio AFreal, the fuel property can be accurately determined by a practical method.

(オ)運転状態(機関回転数Neおよび燃料噴射量Qf)に基づいて機関出力Peを演算する機関出力演算手段(S21)を備え、前記NOxトラップ総量推定手段(S21〜S28)は、前記単位出力単位時間当たりのNOx排出量NOx_g_kw_20msまたは補正された単位出力単位時間当たりのNOx排出量NOx_g_kw_20msに機関出力Peを乗じることで容易に単位時間当たりのNOx排出量NOx_g_20msに換算でき、この単位時間あたりのNOx排出量NOx_g_20msを積算することにより、NOxトラップ総量NOxtrapを推定することができる。   (E) Engine output calculating means (S21) for calculating the engine output Pe based on the operating state (engine speed Ne and fuel injection amount Qf), and the NOx trap total amount estimating means (S21 to S28) By multiplying the NOx emission amount NOx_g_kw_20 ms per output unit time or the corrected NOx emission amount NOx_g_kw_20 ms per unit output unit time by the engine output Pe, the NOx emission amount NOx_g_20 ms per unit time can be easily converted. By integrating the NOx emission amount NOx_g_20 ms, the total NOx trap amount NOxtrap can be estimated.

なお、上記実施形態において、NOxトラップ総量推定手段として、機関に吸入される作動ガス中の空気量および前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状に応じて機関が排出する単位出力単位時間当たりのNOx排出量を算出するステップS22、または、機関に吸入される作動ガス中の空気量に応じて機関が排出する単位出力単位時間当たりのNOx排出量を算出し、この単位出力単位時間当たりのNOx排出量を前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状に応じて補正するものについて説明した。しかし、図示はしないが、後段のステップS24〜S27における各補正係数のいずれかを燃料性状検出手段により検出された燃料性状に応じて補正するものであってもよい。   In the above-described embodiment, the NOx trap total amount estimating means is a unit output per unit output time discharged by the engine in accordance with the amount of air in the working gas sucked into the engine and the fuel property detected by the fuel property detecting means. In step S22 for calculating the NOx emission amount, or the NOx emission amount per unit output unit time discharged by the engine according to the air amount in the working gas sucked into the engine, the NOx per unit output unit time is calculated. A description has been given of correcting the discharge amount in accordance with the fuel property detected by the fuel property detecting means. However, although not shown, any of the correction coefficients in the subsequent steps S24 to S27 may be corrected in accordance with the fuel property detected by the fuel property detecting means.

本発明に係る内燃機関の排気浄化装置のシステム構成を示す図。The figure which shows the system configuration | structure of the exhaust gas purification apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention. 本発明の一実施形態の制御を示すフローチャート。The flowchart which shows control of one Embodiment of this invention. 本発明の燃料性状検出のための制御ルーチンを示すフローチャート。The flowchart which shows the control routine for the fuel property detection of this invention. 本発明のNOxトラップ触媒へのNOxトラップ総量を推定するための制御ルーチンを示すフローチャート。The flowchart which shows the control routine for estimating the NOx trap total amount to the NOx trap catalyst of this invention. 燃料性状毎の吸入空気量と単位時間当たりのNOx排出量との関係を示すマップ。The map which shows the relationship between the amount of intake air for every fuel property, and NOx discharge | emission amount per unit time. 燃料性状とNOx排出量との関係を示す図(A)および代表的なセタン価に対するNOx吸着量の補正係数を記憶させたマップ(B)。The figure (A) which shows the relationship between a fuel property and NOx discharge | emission amount, and the map (B) which memorize | stored the correction coefficient of the NOx adsorption amount with respect to a typical cetane number. 単位時間当たりのNOx排出量により補正係数を求めるためのマップ。A map for obtaining a correction coefficient based on the NOx emission amount per unit time. 排気流量により補正係数を求めるためのマップ。A map for obtaining the correction coefficient based on the exhaust flow rate. 機関回転速度と燃料噴射量により補正係数を求めるためのマップ。A map for obtaining a correction coefficient based on the engine speed and the fuel injection amount. 機関始動後の触媒担体温度と機関冷却水温との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the catalyst carrier temperature after engine starting, and engine cooling water temperature. 触媒担体温度により補正係数を求めるためのマップ。A map for obtaining a correction coefficient based on the catalyst carrier temperature. 機関冷却水温により補正係数を求めるためのマップ。A map for determining the correction coefficient based on the engine coolant temperature. NOxトラップ総量により補正係数を求めるためのマップ。A map for obtaining a correction coefficient based on the total amount of NOx traps. 単位時間あたりの吸入空気量を求めるためのフローチャート。The flowchart for calculating | requiring the intake air amount per unit time. 過渡運転時の燃料噴射量、機関回転速度、吸入空気量、NOx排出量の変化を示す図。The figure which shows the change of the fuel-injection amount at the time of a transient operation, an engine speed, intake air amount, and NOx discharge | emission amount.

符号の説明Explanation of symbols

1 ディーゼルエンジン
7 エアフローメータ
10 燃料噴射装置
21 NOxトラップ触媒
30 エンジンコントロールユニット
34 圧力センサ
36 アクセル開度センサ
37 空燃比センサ
38 熱電対
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diesel engine 7 Air flow meter 10 Fuel injection apparatus 21 NOx trap catalyst 30 Engine control unit 34 Pressure sensor 36 Accelerator opening sensor 37 Air-fuel ratio sensor 38 Thermocouple

Claims (6)

内燃機関の排気通路に配置され、排気空燃比がリーンのとき流入する排気中のNOxをトラップし、排気空燃比がリッチのときトラップしたNOxを脱離浄化するNOxトラップ触媒と、前記NOxトラップ触媒のNOxトラップ総量に応じて排気空燃比をリッチにする空燃比制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
セタン価、オクタン価、蒸発性、発熱量、芳香族炭化水素含有量、の中の少なくとも一つの燃料性状を検出する燃料性状検出手段と、
機関に吸入される作動ガス中の空気量および前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状に応じて前記NOxトラップ総量を推定するNOxトラップ総量推定手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
A NOx trap catalyst disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine for trapping NOx in exhaust flowing when the exhaust air-fuel ratio is lean, and desorbing and purifying the trapped NOx when the exhaust air-fuel ratio is rich; and the NOx trap catalyst An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, comprising: air-fuel ratio control means for enriching the exhaust air-fuel ratio in accordance with the total amount of NOx traps of
Fuel property detection means for detecting at least one fuel property among cetane number, octane number, evaporability, calorific value, and aromatic hydrocarbon content;
An internal combustion engine comprising: NOx trap total amount estimation means for estimating the total NOx trap amount in accordance with the amount of air in the working gas sucked into the engine and the fuel property detected by the fuel property detection means Exhaust purification equipment.
前記燃料性状検出手段は、使用している燃料の比重を検出する比重検出手段を備え、
前記比重検出手段により検出された比重に基づいて、セタン価、オクタン価、蒸発性、発熱量、芳香族炭化水素含有量、の中の少なくとも一つの燃料性状を検出することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
The fuel property detection means includes specific gravity detection means for detecting the specific gravity of the fuel being used,
2. The fuel property of at least one of cetane number, octane number, evaporability, calorific value, and aromatic hydrocarbon content is detected based on the specific gravity detected by the specific gravity detecting means. 2. An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to 1.
前記NOxトラップ総量推定手段は、機関に吸入される作動ガス中の空気量および前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状に応じて機関が排出する単位出力単位時間当たりのNOx排出量を算出し、この単位出力単位時間当たりのNOx排出量に基づいて前記NOxトラップ総量を推定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The NOx trap total amount estimation means calculates the NOx emission amount per unit output unit time discharged by the engine according to the amount of air in the working gas sucked into the engine and the fuel property detected by the fuel property detection means. 2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the total NOx trap amount is estimated based on the NOx emission amount per unit output unit time. 前記NOxトラップ総量推定手段は、機関に吸入される作動ガス中の空気量に応じて機関が排出する単位出力単位時間当たりのNOx排出量を算出し、この単位出力単位時間当たりのNOx排出量を前記燃料性状検出手段により検出された燃料性状に応じて補正し、補正された単位出力単位時間当たりのNOx排出量に基づいて前記NOxトラップ総量を推定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。   The NOx trap total amount estimating means calculates the NOx emission amount per unit output unit time discharged by the engine according to the air amount in the working gas sucked into the engine, and calculates the NOx emission amount per unit output unit time. The correction according to the fuel property detected by the fuel property detection means, and the NOx trap total amount is estimated based on the corrected NOx emission amount per unit output unit time. An exhaust purification device for an internal combustion engine. 前記内燃機関の排気浄化装置は、
機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
機関への燃料供給量を検出する燃料供給量検出手段と、
実空燃比を検出する実空燃比検出手段と、を備え、
前記比重検出手段は、検出された吸入空気量と燃料供給量と実空燃比とにより燃料の比重を検出することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
The exhaust gas purification device for the internal combustion engine includes:
Intake air amount detection means for detecting the intake air amount of the engine;
Fuel supply amount detection means for detecting the fuel supply amount to the engine;
An actual air-fuel ratio detecting means for detecting the actual air-fuel ratio,
5. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the specific gravity detecting means detects the specific gravity of the fuel based on the detected intake air amount, fuel supply amount, and actual air-fuel ratio. Exhaust purification equipment.
運転状態に基づいて機関出力を演算する機関出力演算手段を備え、
前記NOxトラップ総量推定手段は、前記単位出力単位時間当たりのNOx排出量または補正された単位出力単位時間当たりのNOx排出量に機関出力を乗じて単位時間当たりのNOx排出量を演算し、この単位時間あたりのNOx排出量を積算して前記NOxトラップ総量を推定することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
Engine output calculation means for calculating the engine output based on the operating state,
The NOx trap total amount estimation means calculates the NOx emission amount per unit time by multiplying the NOx emission amount per unit output unit time or the corrected NOx emission amount per unit time by the engine output. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the total amount of NOx traps is estimated by integrating NOx emission amounts per hour.
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