JP2005090460A - Engine control device - Google Patents

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Shinji Nakagawa
慎二 中川
Toshio Hori
俊夫 堀
Masami Nagano
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an engine control device for optimizing the purification of exhaust gas by accurately diagnosing a lean NOx catalyst with its NOx storing performance and its O<SB>2</SB>storing performance separated from each other and reflecting the diagnosis result on the control of the lean NOx catalyst. <P>SOLUTION: The engine control device has the lean NOx catalyst for storing NOx exhausted from an engine during lean-operation and desorbing and purifying the stored NOx during rich-operation and an O<SB>2</SB>sensor arranged on the downstream side of the lean NOx catalyst. It comprises a means for computing a stored NOx amount A1 of the lean NOx catalyst and a means for computing a stored O<SB>2</SB>amount B1 of the lean NOx catalyst. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、リーンNOx触媒を備えたエンジンの制御装置に関し、特に、リーンバーンエンジンに適用して好適で、リーンNOx触媒の性能を高精度に診断し、該リーンNOx触媒の性能を最適制御するエンジンの制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an engine equipped with a lean NOx catalyst, and is particularly suitable for application to a lean burn engine, diagnosing the performance of the lean NOx catalyst with high accuracy and optimally controlling the performance of the lean NOx catalyst. The present invention relates to an engine control device.

近年、世界規模の地球温暖化問題及びエネルギー問題への取り組みを背景として、自動車の分野においても低燃費型のエンジンが要求されている。リーンバーンエンジンはその最たるものであり、特に筒内噴射エンジンは、燃焼室内に直接燃料を噴射し、混合気を成層化し、空燃比40以上での燃焼を可能にするので、従来の吸気ポート噴射エンジンと比較して燃費低減に有効である。一方、大気汚染等の環境問題を背景として、排気ガスの浄化性能を向上させること(排気ガスに含まれる特定成分の低減化等)も要求されており、世界各国、独自の排気規制が年々、強化されつつある。   In recent years, a low fuel consumption type engine has been demanded in the field of automobiles against the background of global warming and energy problems. The lean burn engine is the best of them, and in particular, the direct injection engine injects fuel directly into the combustion chamber, stratifies the mixture, and enables combustion at an air-fuel ratio of 40 or more. It is effective in reducing fuel consumption compared to engines. On the other hand, against the backdrop of environmental problems such as air pollution, it is also required to improve the exhaust gas purification performance (reducing specific components contained in the exhaust gas, etc.). It is being strengthened.

従来から使用されている三元触媒では、リーン運転中にはエンジン(燃焼室)から排出されるNOxを浄化することができないため、リーンバーンエンジンでは、リーン運転中のNOx浄化のために、排気系にリーンNOx触媒を設けるのが一般的である。   Conventionally used three-way catalysts cannot purify NOx exhausted from the engine (combustion chamber) during lean operation. Therefore, lean burn engines use exhaust gas to purify NOx during lean operation. It is common to provide a lean NOx catalyst in the system.

リーンNOx触媒は、エンジンのリーン運転中、即ち、酸化雰囲気下ではNOxを貯蔵し、HC、COは酸化浄化する。また、貯蔵したNOxを浄化するため、エンジンをリッチ運転(以下リッチスパイクもしくはリッチスパイク制御)、即ち、還元雰囲気とすると、貯蔵NOxは脱離し、燃焼室から排出される還元剤(H、CO、HC)とで酸化還元反応せしめる機能を持つ。このことから、リーンNOx触媒は、NOx排出量低減に有効である一方、該触媒のNOx貯蔵能力の診断が必須となる。 The lean NOx catalyst stores NOx during lean operation of the engine, that is, in an oxidizing atmosphere, and oxidizes and purifies HC and CO. Further, in order to purify the stored NOx, when the engine is in rich operation (hereinafter rich spike or rich spike control), that is, in a reducing atmosphere, the stored NOx is desorbed and the reducing agent (H 2 , CO 2 ) discharged from the combustion chamber. , HC) have a function of causing a redox reaction. Thus, while the lean NOx catalyst is effective in reducing NOx emissions, it is essential to diagnose the NOx storage capacity of the catalyst.

この種のリーンNOx触媒を備えたエンジンの制御装置の従来技術(特許文献1参照)の例としては、リーンNOx触媒の下流に理論空燃比に対してリッチもしくはリーンを2値的に検出するOセンサを備え、リッチスパイク開始から該Oセンサが所定値以上になるまでの期間に基づいてリーンNOx触媒に貯蔵されているNOx量を推定し、リッチスパイク時の還元剤の量を最適化し、また推定されたNOx貯蔵量に基づいて、リーンNOx触媒の劣化状態を検出するものがある。すなわち、リッチスパイク時、リーンNOx触媒入口から流入してくるH、CO、HCの還元剤と貯蔵NOxとが酸化・還元反応するため、触媒下流のガス雰囲気は、貯蔵NOxが還元されるまでは、還元雰囲気にならないことによるものである。 As an example of the prior art (refer to Patent Document 1) of an engine control device equipped with this type of lean NOx catalyst, an engine that binaryly detects rich or lean with respect to the stoichiometric air-fuel ratio downstream of the lean NOx catalyst. 2 sensors are provided, the amount of NOx stored in the lean NOx catalyst is estimated based on the period from the start of rich spike until the O 2 sensor reaches a predetermined value or more, and the amount of reducing agent at the time of rich spike is optimized Also, there is one that detects the deterioration state of the lean NOx catalyst based on the estimated NOx storage amount. That is, during the rich spike, the reducing agent of H 2 , CO, and HC flowing in from the lean NOx catalyst inlet and the stored NOx undergo an oxidation / reduction reaction, so that the gas atmosphere downstream of the catalyst is reduced until the stored NOx is reduced. Is due to not having a reducing atmosphere.

また、他の従来技術(特許文献2参照)では、リーンNOx触媒の下流に理論空燃比に対してリッチもしくはリーンを2値的に検出するOセンサを備え、リッチスパイク開始から該Oセンサが所定値以上になるまでの期間に基づいてリーンNOx触媒に貯蔵されているNOx量を推定し、さらにリーンNOx触媒の貯蔵性能を検出し、次回のリーン運転時間およびリッチスパイク量(運転時間)を最適化することを開示している。これも同様に、リッチスパイク時に触媒に流入する還元剤と貯蔵NOxとの酸化・還元反応期間から、貯蔵NOx量を推定することに基づくものである。 Further, in other prior art (see Patent Document 2), provided with an O 2 sensor for detecting the rich or lean in a binary manner with respect to the theoretical air-fuel ratio downstream of the lean NOx catalyst, the O 2 sensor from a rich spike start The amount of NOx stored in the lean NOx catalyst is estimated based on the period until the value exceeds the specified value, and the storage performance of the lean NOx catalyst is detected, and the next lean operation time and rich spike amount (operation time) Is disclosed. This is also based on estimating the amount of stored NOx from the oxidation / reduction reaction period between the reducing agent flowing into the catalyst during rich spike and the stored NOx.

ところで、リーンNOx触媒には、NOx貯蔵性能のみならずO貯蔵性能を有するものがある。O貯蔵性能は、貴金属および助触媒であるセリウム(もしくはセリア)により発揮されるものであり、酸化雰囲気すなわちリーン時は、触媒入口から流入してくる酸素を貯蔵し、還元雰囲気すなわちリッチ時は、貯蔵Oを放出する機能を有する。本触媒においては、リーン運転中は、触媒に流入してくるNOxだけでなく、Oも貯蔵する。またリッチスパイク時は、貯蔵NOxだけでなく、貯蔵Oも脱離するため、流入してくるH、CO、HCの還元剤と酸化・還元反応が発生する。このことから、リッチスパイク時、触媒上流のガス雰囲気が、還元雰囲気になってから、触媒下流のガス雰囲気が還元雰囲気になるまでの遅れ時間は、貯蔵NOx量だけでなく、貯蔵O量も含まれることになる。 By the way, some lean NOx catalysts have not only NOx storage performance but also O 2 storage performance. O 2 storage performance is exhibited by precious metal and cerium (or ceria) which is a cocatalyst. In an oxidizing atmosphere, that is, lean, the oxygen flowing in from the catalyst inlet is stored, and in a reducing atmosphere, that is, when rich. , Has the function of releasing stored O 2 . In the present catalyst, during the lean operation, not only NOx flowing into the catalyst but also O 2 is stored. Also, during rich spike, not only the stored NOx but also the stored O 2 is desorbed, so that an oxidizing / reducing reaction occurs with the reducing agent of H 2 , CO, and HC that flows in. From this, at the time of rich spike, the delay time from when the gas atmosphere upstream of the catalyst becomes the reducing atmosphere until the gas atmosphere downstream of the catalyst becomes the reducing atmosphere is not only the amount of stored NOx but also the amount of stored O 2 . Will be included.

一般に、リーンNOx触媒の性能は、リーン時性能とリッチ時性能に大別される。リーン時性能は、リーン運転中にリーンNOx触媒で貯蔵されずに触媒下流に排出されるNOx量で評価し、排気規制適合の観点からは、リーン運転中の未貯蔵NOx量が所定値以上となったらリッチスパイクを行うことが望ましい。   In general, the performance of a lean NOx catalyst is roughly classified into a lean performance and a rich performance. Lean performance is evaluated by the amount of NOx discharged downstream of the catalyst without being stored by the lean NOx catalyst during lean operation.From the viewpoint of compliance with exhaust regulations, the amount of unstored NOx during lean operation is more than a predetermined value. It is desirable to perform a rich spike when it becomes.

また、リッチ時性能は、貯蔵NOx量および触媒入口から流入するHC、CO、NOxの浄化効率で評価するので、酸化剤である貯蔵NOxと貯蔵Oと還元剤である流入H、CO、HCが過不足なく酸化・還元反応するように還元剤量(もしくはリッチ時間)を制御することが望ましい。したがって、リーン時性能は、NOx貯蔵性能のみに依存し、リッチ時性能は、NOx貯蔵性能およびO貯蔵性能の双方に依存する。しかしながら、前記のように、O貯蔵性能に寄与する貴金属およびセリウム(もしくはセリア)は、排気ガスの熱により凝集を起こすため、O貯蔵性能は経時劣化する。 In addition, since the rich time performance is evaluated by the amount of stored NOx and the purification efficiency of HC, CO, NOx flowing from the catalyst inlet, the stored NOx that is an oxidant, the stored O 2, and the inflow H 2 , CO, that is a reducing agent It is desirable to control the amount of reducing agent (or rich time) so that HC undergoes an oxidation / reduction reaction without excess or deficiency. Therefore, the lean performance depends only on the NOx storage performance, and the rich performance depends on both the NOx storage performance and the O 2 storage performance. However, as described above, it contributes noble metals and cerium O 2 storage capacity (or ceria), in order to cause coagulation by heat of the exhaust gas, O 2 storage performance deteriorates with time.

一方、NOx貯蔵性能に寄与する貴金属(おもにPt)およびアルカリもしくはアルカリ土類金属も凝集を起こす。このようにO貯蔵性能、NOx貯蔵性能に寄与する材料は異なるため、NOx貯蔵性能とO貯蔵性能の劣化は、必ずしも相関があるわけでなく、独立に進むことが多々ある。したがって、O貯蔵性能をもつリーンNOx触媒においては、そのNOx貯蔵性能とO貯蔵性能を分離検出しなければ、制御性の悪化もしくは誤診断の原因となる。 On the other hand, noble metals (mainly Pt) and alkali or alkaline earth metals that contribute to NOx storage performance also aggregate. Since the materials that contribute to the O 2 storage performance and the NOx storage performance are different as described above, the deterioration of the NOx storage performance and the O 2 storage performance does not necessarily have a correlation and often proceeds independently. Therefore, in a lean NOx catalyst having O 2 storage performance, if the NOx storage performance and O 2 storage performance are not detected separately, controllability deteriorates or misdiagnosis occurs.

このことから、リーンNOx触媒がO貯蔵性能を有する場合、前記従来技術(特許文献1及び特許文献2)では、NOx貯蔵量だけでなく、O貯蔵量も包含して検出するため、例えば、NOx貯蔵性能が劣化せず、O貯蔵性能のみが劣化した場合でも、NOx貯蔵性能が劣化したと判断するため、次回のリーン運転時間が、不当に短縮化されたり、あるいは、リーンNOx触媒が劣化したと誤診断した結果を外部に通知したりする不具合が発生する。 From this, when the lean NOx catalyst has O 2 storage performance, the conventional technology (Patent Document 1 and Patent Document 2) detects not only the NOx storage amount but also the O 2 storage amount. Even if NOx storage performance does not deteriorate and only O 2 storage performance deteriorates, it is judged that the NOx storage performance has deteriorated, so the next lean operation time is unduly shortened, or the lean NOx catalyst There is a problem that the result of misdiagnosis that the deterioration has occurred is notified to the outside.

これに対して、他の先行技術(特許文献3、4参照)では、リーンNOx触媒内のO貯蔵量を考慮して、リッチスパイク量を決めることが開示されている。該先行技術は、リーンNOx触媒下流にOセンサ等排気センサを備えず、O貯蔵量を予め決められた特性に基づいて演算し、リッチスパイク時にNOx貯蔵量だけでなく、O貯蔵量も考慮してリッチスパイク量を最適化するものである。しかしながら、予め決められた特性に基づいてO貯蔵量を演算する方式では、前記のように、リーンNOx触媒のO貯蔵性能は経時変化するため、触媒の診断および最適化制御を実現することはできない。 On the other hand, other prior arts (see Patent Documents 3 and 4) disclose that the rich spike amount is determined in consideration of the O 2 storage amount in the lean NOx catalyst. The prior art does not include an exhaust sensor such as an O 2 sensor downstream of the lean NOx catalyst, calculates the O 2 storage amount based on a predetermined characteristic, and not only the NOx storage amount but also the O 2 storage amount during a rich spike. This also optimizes the amount of rich spike. However, in the method of calculating the O 2 storage amount based on the predetermined characteristics, as described above, the O 2 storage performance of the lean NOx catalyst changes with time, so that diagnosis and optimization control of the catalyst are realized. I can't.

さらに、他の従来技術(特許文献5参照)では、リーンNOx触媒の下流にOセンサを備え、リッチスパイク時の下流のOセンサ出力がリーンからリッチに反転する際、その遅れ時間の前半はO脱離期間、後半はNOx脱離期間として、O貯蔵量とNOx貯蔵量を分離検出することを提案している。 Furthermore, in another prior art (see Patent Document 5), an O 2 sensor is provided downstream of the lean NOx catalyst, and when the downstream O 2 sensor output at the time of rich spike reverses from lean to rich, the first half of the delay time the O 2 desorption period as the second half NOx desorption period, it is proposed to separate and detect the O 2 storage amount and NOx storage amount.

しかしながら、前記リーンNOx触媒の貯蔵Oの脱離と貯蔵NOxの脱離は、必ずしも順に発生するものではなく、リッチスパイクの早期から、NOxの脱離が発生することが知られている。また、リッチスパイク時の下流のOセンサの挙動は、必ずしも、前半期間と後半期間に分離できるほど、緩慢な現象ではなく、短時間でリーンからリッチに反転することが多々あり、したがって、貯蔵O量と貯蔵NOx量を正確に分離検出することは難しい。また、該提案においては、検出結果に基づいて、触媒を最適化制御することについては、なんらの配慮もされていない。 However, the desorption of stored O 2 and the desorption of stored NOx of the lean NOx catalyst do not always occur in order, and it is known that desorption of NOx occurs early in the rich spike. Further, the behavior of the downstream O 2 sensor at the time of rich spike is not necessarily a slow phenomenon that can be separated into the first half period and the second half period. It is difficult to accurately separate and detect the amount of O 2 and the amount of stored NOx. In this proposal, no consideration is given to the optimization control of the catalyst based on the detection result.

本発明は、前記した如くの問題を解決するべくなされたものであって、その目的とするところは、リーンNOx触媒のNOx貯蔵性能とO貯蔵性能とを分離して精度よく診断し、該診断結果をリーンNOx触媒の制御に反映することで、排気ガスの浄化を最適化するエンジンの制御装置を提供することにある。
特開2001−271679号公報 特開2000―337130号公報 特開2002−70611号公報 特開2003−56388号公報 特開2000−352309号公報
The present invention was made to solve the problem of as described above, it is an object to diagnose accurately separates the NOx storage capacity and O 2 storage capacity of the lean NOx catalyst, the It is an object of the present invention to provide an engine control device that optimizes the purification of exhaust gas by reflecting the diagnosis result in the control of the lean NOx catalyst.
JP 2001-271679 A JP 2000-337130 A JP 2002-70611 A JP 2003-56388 A JP 2000-352309 A

前記目的を達成すべく、本発明のエンジンの制御装置は、基本的には、リーン運転中はエンジンから排出されるNOxを貯蔵し、リッチ運転中は前記貯蔵NOxを脱離および浄化するリーンNOx触媒と、該リーンNOx触媒の下流に配置したOセンサと、を備え、前記リーンNOx触媒の貯蔵NOx量A1を演算する手段と、前記リーンNOx触媒の貯蔵O量B1を演算する手段と、を備えたことを特徴としている(図1参照)。 In order to achieve the above object, the engine control device of the present invention basically stores NOx discharged from the engine during lean operation, and desorbs and purifies the stored NOx during rich operation. a catalyst, and O 2 sensor disposed downstream of the lean NOx catalyst, and means for calculating a stored NOx amount A1 of the lean NOx catalyst, means for calculating a storage amount of O 2 B1 of the lean NOx catalyst (See FIG. 1).

本発明のエンジンの制御装置の具体的な態様は、前記リーンNOx触媒の貯蔵O量B1を演算する手段は、前記リーンNOx触媒の前記リッチ運転終了時に、前記エンジンの空燃比がリーンとなってから、前記Oセンサの出力が所定値以下となるまでの期間Tlもしくは該期間Tl中の燃料噴射量Mlに基づいて、貯蔵O量B1を演算し、前記リーンNOx触媒の貯蔵NOx量A1を演算する手段は、前記リーンNOx触媒の貯蔵NOxを脱離および浄化するために行うリッチ運転中に、前記エンジンの空燃比がリッチとなってから、前記Oセンサの出力が所定値以上となるまでの期間Trもしくは該期間Tr中の燃料噴射量Mrを演算し、前記期間Trと前記期間Tlの差もしくは前記燃料噴射量Mrと前記燃料噴射量Mlの差に基づいて、貯蔵NOx量A1を演算することを特徴としている(図2参照)。 According to a specific aspect of the engine control apparatus of the present invention, the means for calculating the lean NOx catalyst storage O 2 amount B1 is such that the air-fuel ratio of the engine becomes lean at the end of the rich operation of the lean NOx catalyst. Then, based on the period Tl until the output of the O 2 sensor becomes a predetermined value or less or the fuel injection amount Ml during the period Tl, the stored O 2 amount B1 is calculated, and the stored NOx amount of the lean NOx catalyst The means for calculating A1 is that the output of the O 2 sensor is greater than or equal to a predetermined value after the air-fuel ratio of the engine becomes rich during the rich operation performed to desorb and purify the stored NOx of the lean NOx catalyst. The amount of stored NOx is calculated based on the difference between the period Tr and the period Tl or the difference between the fuel injection amount Mr and the fuel injection amount Ml. It is characterized by calculating A1 That (see Figure 2).

貯蔵性能を持つリーンNOx触媒は、リッチスパイク時は、貯蔵NOxだけでなく、貯蔵Oも脱離するため、流入してくるH、CO、HCの還元剤と酸化・還元反応が発生する。このことから、リッチスパイク時、リーンNOx触媒の上流のガス雰囲気が、還元雰囲気になってから、リーンNOx触媒の下流のガス雰囲気が還元雰囲気になるまでの遅れ時間は、貯蔵NOx量だけでなく、貯蔵O量も含まれることになる。リーンNOx触媒の貯蔵NOxを脱離および浄化するために行うリッチ運転中に、エンジンの空燃比がリッチとなってから、リーンNOx触媒の下流のOセンサの出力が所定値以上となるまでの期間Trもしくは該期間Tr中の燃料噴射量Mrは、貯蔵O量と貯蔵NOx量の両方の情報を包含していることになる。一方、リッチスパイク終了後、触媒上流のガス雰囲気が、酸化雰囲気になってから、触媒下流のガス雰囲気が酸化雰囲気になるまでの遅れ時間は、貯蔵O量のみに依存する。これは、リーン運転中の排ガス中に含まれるO濃度が約20%(20,000ppm)であり、NOx濃度が数百ppmであるのと比較して、圧倒的に多いために、リーンNOx触媒内の貯蔵Oが飽和して、触媒下流にOが流出すると、下流Oセンサは、それに反応して、リーン反転するためである。したがって、リッチ運転終了時に、エンジンの空燃比がリーンとなってから、リーンNOx触媒下流のOセンサの出力が所定値以下となるまでの期間Tlもしくは該期間Tl中の燃料噴射量Mlは、貯蔵O量のみの情報であるので、期間Trと期間Tlの差もしくは燃料噴射量Mrと燃料噴射量Mlの差に基づいて、貯蔵NOx量を演算することが可能となる。 The lean NOx catalyst with O 2 storage performance desorbs not only the stored NOx but also the stored O 2 during the rich spike, so that the reducing agent of H 2 , CO and HC that flows in and the oxidation / reduction reaction Occur. From this, at the time of rich spike, the delay time from when the gas atmosphere upstream of the lean NOx catalyst becomes the reducing atmosphere until the gas atmosphere downstream of the lean NOx catalyst becomes the reducing atmosphere is not only the amount of stored NOx The amount of stored O 2 will also be included. During the rich operation performed to desorb and purify the stored NOx of the lean NOx catalyst, the engine air-fuel ratio becomes rich until the output of the O 2 sensor downstream of the lean NOx catalyst reaches a predetermined value or more. The period Tr or the fuel injection amount Mr during the period Tr includes information on both the stored O 2 amount and the stored NOx amount. On the other hand, after the end of the rich spike, the delay time from when the gas atmosphere upstream of the catalyst becomes an oxidizing atmosphere until the gas atmosphere downstream of the catalyst becomes an oxidizing atmosphere depends only on the amount of stored O 2 . This is because the O 2 concentration contained in the exhaust gas during lean operation is about 20% (20,000 ppm), and the NOx concentration is several hundred ppm, which is overwhelmingly higher. This is because when the stored O 2 in the catalyst is saturated and O 2 flows out downstream of the catalyst, the downstream O 2 sensor reacts to it and performs lean inversion. Therefore, at the end of the rich operation, the fuel injection amount Ml during the period Tl or the period Tl from when the air-fuel ratio of the engine becomes lean until the output of the O 2 sensor downstream of the lean NOx catalyst becomes equal to or less than a predetermined value is Since the information is only the stored O 2 amount, the stored NOx amount can be calculated based on the difference between the period Tr and the period Tl or the difference between the fuel injection amount Mr and the fuel injection amount Ml.

また、本発明のエンジンの制御装置の他の具体的な態様は、前記リーンNOx触媒の貯蔵O量B1を演算する手段は、前記リーンNOx触媒の前記リッチ運転終了時に、前記エンジンの空燃比をストイキとし、前記Oセンサの出力が所定値以下となるまでの期間Tl2もしくは該期間Tl2中の燃料噴射量Ml2に基づいて、貯蔵O量B1を演算し、前記リーンNOx触媒の貯蔵NOx量A1を演算する手段は、前記リーンNOx触媒の貯蔵NOxを脱離および浄化するために行うリッチ運転中に、前記エンジンの空燃比がリッチとなってから、前記Oセンサの出力が所定値以上となるまでの期間Trもしくは該期間Tr中の燃料噴射量Mrを演算し、前記期間Trと前記期間Tl2の差もしくは前記燃料噴射量Mrと前記燃料噴射量Ml2の差に基づいて、貯蔵NOx量A1を演算することを特徴としている(図3参照)。 According to another specific aspect of the engine control apparatus of the present invention, the means for calculating the lean NOx catalyst stored O 2 amount B1 is the air-fuel ratio of the engine at the end of the rich operation of the lean NOx catalyst. And the stored O 2 amount B1 is calculated based on the period Tl2 until the output of the O 2 sensor falls below a predetermined value or the fuel injection amount Ml2 during the period Tl2, and the stored NOx of the lean NOx catalyst The means for calculating the amount A1 is such that the output of the O 2 sensor becomes a predetermined value after the air-fuel ratio of the engine becomes rich during the rich operation performed to desorb and purify the stored NOx of the lean NOx catalyst. Calculate the period Tr until the above or the fuel injection amount Mr during the period Tr, based on the difference between the period Tr and the period Tl2 or the difference between the fuel injection amount Mr and the fuel injection amount Ml2 Specially for calculating quantity A1 Are (see Figure 3).

リッチスパイク終了後、触媒上流のガス雰囲気が、酸化雰囲気になってから、触媒下流のガス雰囲気が酸化雰囲気になるまでの遅れ時間は、貯蔵O量のみに依存する。しかし、前述のようにリーン運転時のO濃度は、約20,000ppmにもなり、リーンNOx触媒内の貯蔵Oは短時間で飽和してしまい、遅れ時間も短い。このことから、貯蔵O量に対するリーン運転開始時に発生する遅れ時間の感度が悪く、貯蔵O量検出精度が悪化することがある。このことから、貯蔵O量に対するリーン運転開始時に発生する遅れ時間の感度を高くするべく、リッチスパイク終了後は、直ちにリーン運転をせず、O濃度が1%以下であるストイキ運転を実施し、その時の触媒下流Oセンサが所定値以下になるまでの遅れ時間Tl2もしくはTl2中の燃料噴射量Ml2に基づいて貯蔵O量を検出するものである。 After the rich spike ends, the delay time from when the gas atmosphere upstream of the catalyst becomes an oxidizing atmosphere until the gas atmosphere downstream of the catalyst becomes the oxidizing atmosphere depends only on the amount of stored O 2 . However, as described above, the O 2 concentration during the lean operation is about 20,000 ppm, and the stored O 2 in the lean NOx catalyst is saturated in a short time, and the delay time is short. For this reason, the sensitivity of the delay time generated at the start of the lean operation with respect to the stored O 2 amount may be poor, and the stored O 2 amount detection accuracy may deteriorate. Therefore, in order to increase the sensitivity of the delay time that occurs at the start of lean operation with respect to the amount of stored O 2 , after the rich spike ends, lean operation is not performed immediately, and stoichiometric operation where the O 2 concentration is 1% or less is performed. and the catalyst downstream O 2 sensor at that time is for detecting a storage amount of O 2 based on the fuel injection amount Ml2 in delay time Tl2 or Tl2 until a predetermined value or less.

更に、本発明のエンジンの制御装置の他の具体的な態様は、前記リーンNOx触媒の貯蔵O量B1を演算する手段は、前記エンジンの空燃比をストイキもしくは前記リーンNOx触媒のNOx貯蔵性能が発揮されない程度のリーン空燃比で所定時間運転した後、前記エンジンの空燃比をリッチとし、前記リーンNOx触媒下流のOセンサの出力が所定値以上となるまでの期間Tr2もしくは該期間Tr2中の燃料噴射量Mr2に基づいて、貯蔵O量B1を演算することを特徴としている(図4参照)。 Furthermore, in another specific aspect of the engine control apparatus of the present invention, the means for calculating the lean Ox catalyst storage O 2 amount B1 is configured such that the air-fuel ratio of the engine is stoichiometric or the NOx storage performance of the lean NOx catalyst. After a predetermined time of operation at a lean air / fuel ratio that does not exert the desired value, the air / fuel ratio of the engine is made rich and during the period Tr2 or until the output of the O 2 sensor downstream of the lean NOx catalyst becomes equal to or higher than a predetermined value The stored O 2 amount B1 is calculated based on the fuel injection amount Mr2 (see FIG. 4).

リーンNOx触媒内にNOxが貯蔵されていなければ、リーンNOx触媒の上流のガス雰囲気が、還元雰囲気になってから、リーンNOx触媒の下流のガス雰囲気が還元雰囲気になるまでの遅れ時間は、貯蔵O量が脱離した期間にのみ依存することになる。したがって、NOxがリーンNOx触媒内に貯蔵されないようエンジンの空燃比をストイキもしくはリーンNOx触媒のNOx貯蔵性能が発揮されない程度のリーン空燃比で所定時間運転した後、エンジンの空燃比をリッチとし、リーンNOx触媒下流のOセンサの出力が所定値以上となるまでの期間Tr2もしくは該期間Tr2中の燃料噴射量Mr2に基づいて、貯蔵O量B1を演算するものである。 If NOx is not stored in the lean NOx catalyst, the delay time from when the gas atmosphere upstream of the lean NOx catalyst becomes the reducing atmosphere until the gas atmosphere downstream of the lean NOx catalyst becomes the reducing atmosphere is stored. It depends only on the period during which the amount of O 2 is desorbed. Therefore, after the engine is operated for a predetermined time at a lean air-fuel ratio that does not exhibit the NOx storage performance of the stoichiometric or lean NOx catalyst so that NOx is not stored in the lean NOx catalyst, the engine air-fuel ratio is made rich and the lean The stored O 2 amount B1 is calculated based on the period Tr2 until the output of the O 2 sensor downstream of the NOx catalyst reaches a predetermined value or more, or the fuel injection amount Mr2 during the period Tr2.

更にまた、本発明のエンジンの制御装置の他の具体的な態様は、前記リーンNOx触媒の上流にOセンサもしくはA/Fセンサを備えたエンジンの制御装置であって、前記Oセンサもしくは前記A/Fセンサの出力信号を周波数解析し、所定周波数のパワーPa1と位相Ph1を演算する手段と、前記リーンNOx触媒の下流のOセンサの出力信号を周波数解析し、所定周波数のパワーPa2と位相Ph2を演算する手段と、を備え、前記パワーPa1と前記パワーPa2および前記位相Ph1と前記位相Ph2の関係に基づいて、貯蔵O量B1を演算することを特徴としている(図5参照)。 Furthermore, another specific aspect of the engine control apparatus of the present invention is an engine control apparatus including an O 2 sensor or an A / F sensor upstream of the lean NOx catalyst, the O 2 sensor or A frequency analysis is performed on the output signal of the A / F sensor to calculate a power Pa1 and a phase Ph1 of a predetermined frequency, and an output signal of an O 2 sensor downstream of the lean NOx catalyst is frequency-analyzed to obtain a power Pa2 of a predetermined frequency. And a means for calculating the phase Ph2, and calculating the stored O 2 amount B1 based on the relationship between the power Pa1 and the power Pa2 and the phase Ph1 and the phase Ph2 (see FIG. 5). ).

リーンNOx触媒のNOx貯蔵性能が発揮されない程度のリーン空燃比よりリッチ側の空燃比領域において、触媒上流の空燃比が変化したとき触媒下流までのOセンサの応答遅れ時間は、Oの貯蔵もしくは脱離の現象のみに依存する。したがって、リーンNOx触媒上流にOセンサもしくはA/Fセンサで、触媒上流の空燃比変動を検出し、リーンNOx触媒下流のOセンサまでの応答遅れと比較することで、該触媒のO貯蔵性能が推定することが可能である。なお、周波数応答を得るために、本態様では、パワーと位相に分離して検出することとしている。
更にまた、本発明のエンジンの制御装置の他の具体的な態様は、前記リーンNOx触媒に貯蔵されたNOxを浄化するために行うリッチスパイク制御の開始時期を貯蔵NOx量A1に基づいて演算する手段を備えたことを特徴としている(図6参照)。
In the air-fuel ratio region richer than the lean air-fuel ratio at which the NOx storage performance of the lean NOx catalyst is not exhibited, when the air-fuel ratio upstream of the catalyst changes, the response delay time of the O 2 sensor until the catalyst downstream is the O 2 storage Or it depends only on the phenomenon of desorption. Therefore, an O 2 sensor or A / F sensor in the lean NOx catalyst upstream detects the air-fuel ratio variation of the catalyst upstream, by comparing the response delay until the O 2 sensor in the lean NOx catalyst downstream of the catalyst O 2 Storage performance can be estimated. In addition, in order to obtain a frequency response, in this aspect, detection is performed separately for power and phase.
Furthermore, in another specific aspect of the engine control apparatus of the present invention, the start time of rich spike control performed for purifying NOx stored in the lean NOx catalyst is calculated based on the stored NOx amount A1. Means is provided (see FIG. 6).

リーン時性能は、排気規制適合の観点からはリーン運転中の未貯蔵NOx量もしくは貯蔵NOx量が所定値以上となったらリッチスパイクを行うことが望ましい。したがって、リッチスパイク開始時期は、リーンNOx触媒のNOx貯蔵性能のみに依存するので、貯蔵NOx量A1のみに基づいて、次回のリッチスパイク開始時期を決めるものである。   In terms of lean performance, from the viewpoint of complying with exhaust regulations, it is desirable to perform rich spike when the amount of unstored NOx or stored NOx during lean operation exceeds a predetermined value. Accordingly, since the rich spike start time depends only on the NOx storage performance of the lean NOx catalyst, the next rich spike start time is determined based only on the stored NOx amount A1.

更にまた、本発明のエンジンの制御装置の他の具体的な態様は、前記リーンNOx触媒に貯蔵されたNOxを浄化するために行うリッチスパイク制御時のリッチスパイク量もしくはリッチスパイク期間を、前記貯蔵NOx量A1と前記貯蔵O量B1に基づいて演算する手段を備えたことを特徴としている(図7参照)。 Furthermore, in another specific aspect of the engine control device of the present invention, the rich spike amount or rich spike period at the time of rich spike control performed for purifying NOx stored in the lean NOx catalyst is stored in the storage. further comprising means for calculating on the basis that the NOx amount A1 in the storage amount of O 2 B1 is characterized (see Figure 7).

リッチ時性能は、貯蔵NOx量および触媒入口から流入するHC、CO、NOxの浄化効率で評価するので、酸化剤である貯蔵NOxと貯蔵Oと還元剤である流入H、CO、HCが過不足なく酸化・還元反応するように還元剤量(もしくはリッチ時間)を制御することが望ましい。したがって、リッチ時性能は、NOx貯蔵性能およびO貯蔵性能の双方に依存するので、貯蔵NOx量A1および貯蔵O量B1に基づいて、次回のリッチスパイク量もしくはリッチスパイク期間を決めるものである。 The rich time performance is evaluated by the amount of stored NOx and the purification efficiency of HC, CO, and NOx flowing from the catalyst inlet. Therefore, the stored NOx that is an oxidant, the stored O 2, and the inflow H 2 , CO, and HC that are reducing agents are It is desirable to control the amount of reducing agent (or rich time) so that the oxidation / reduction reaction can be performed without excess or deficiency. Accordingly, since the rich time performance depends on both the NOx storage performance and the O 2 storage performance, the next rich spike amount or rich spike period is determined based on the stored NOx amount A1 and the stored O 2 amount B1. .

更にまた、本発明のエンジンの制御装置の他の具体的な態様は、前記リッチスパイク中もしくはストイキ近傍運転中に求められた貯蔵O量B1に基づいて、前記リッチスパイク後に実施されるリーン運転の所定期間中に前記リーンNOx触媒に貯蔵される貯蔵O量B2を推定する手段と、前記リッチスパイク中に求められた貯蔵NOx量A1に基づいて、前記リッチスパイク後に実施されるリーン運転の所定期間中に前記リーンNOx触媒に貯蔵される貯蔵NOx量A2を推定する手段と、前記リッチスパイク後に実施されるリーン運転の所定期間中に前記リーンNOx触媒に流入する触媒入口NOx量Cを推定する手段と、前記触媒入口NOx量Cと前記貯蔵NOx量A2から貯蔵されずに前記リーンNOx触媒下流に排出される未貯蔵NOx量Dを演算する手段と、前記未貯蔵NOx量Dに基づいて、リッチスパイク制御の開始時期を演算する手段と、前記貯蔵NOx量A2および前記貯蔵O量B2に基づいてリッチスパイク量もしくはリッチスパイク期間を演算する手段と、を備えたことを特徴としている(図8参照)。 Furthermore, another specific aspect of the engine control apparatus of the present invention is a lean operation performed after the rich spike based on the stored O 2 amount B1 obtained during the rich spike or near the stoichiometric operation. A means for estimating the amount of stored O 2 B2 stored in the lean NOx catalyst during a predetermined period of time, and a lean operation performed after the rich spike based on the stored NOx amount A1 obtained during the rich spike. Means for estimating the stored NOx amount A2 stored in the lean NOx catalyst during a predetermined period, and estimating the catalyst inlet NOx amount C flowing into the lean NOx catalyst during the predetermined period of the lean operation performed after the rich spike Means for calculating an unstored NOx amount D discharged downstream of the lean NOx catalyst without being stored from the catalyst inlet NOx amount C and the stored NOx amount A2, and the unstored Based on the NOx amount D, comprising means for calculating a start timing of the rich spike control, and means for calculating the rich spike amount or rich spike period based on the storage NOx amount A2 and the storage amount of O 2 B2 (See FIG. 8).

リッチスパイク時もしくはストイキ近傍で、リーンNOx触媒の貯蔵NOx量A1および貯蔵O量B1を求める。次に貯蔵NOx量A1に基づいて、リーンNOx触媒のNOx貯蔵性能(あるいは性能変化)を求め、それに基づいて、次回のリーン運転時に触媒内に貯蔵されるNOx量A2を演算する。また貯蔵O量B1に基づいて、リーンNOx触媒のO貯蔵性能(あるいは性能変化)を求め、それに基づいて、次回のリーン運転時に触媒内に貯蔵されるO量B2を演算する。さらに、リーン運転時の触媒入口NOx量Cと貯蔵NOx量A2の差から、未貯蔵NOx量Dを求め、未貯蔵NOx量Dに基づいて、リッチスパイク開始時期を決めるものである。また、貯蔵NOx量A2と貯蔵O量B2に基づいて、次回のリッチスパイク量を決めるものである。 The storage NOx amount A1 and the storage O 2 amount B1 of the lean NOx catalyst are obtained at the time of rich spike or near the stoichiometric. Next, the NOx storage performance (or performance change) of the lean NOx catalyst is obtained based on the stored NOx amount A1, and based on this, the NOx amount A2 stored in the catalyst during the next lean operation is calculated. Further, the O 2 storage performance (or performance change) of the lean NOx catalyst is obtained based on the stored O 2 amount B1, and based on this, the O 2 amount B2 stored in the catalyst during the next lean operation is calculated. Further, the unstored NOx amount D is obtained from the difference between the catalyst inlet NOx amount C and the stored NOx amount A2 during the lean operation, and the rich spike start time is determined based on the unstored NOx amount D. Further, based on the storage amount of O 2 B2 and the storage NOx amount A2, it is intended to determine the next rich spike amount.

つまり、リーン運転時に触媒内に貯蔵されるNOx量A2、貯蔵O量B2および貯蔵されずに触媒下流に排出されるNOx量Dを演算し、未貯蔵NOx量Dに基づいて、リッチスパイク開始時期を決め、貯蔵NOx量A2と貯蔵O量B2に基づいて、リッチスパイク量を決める。 In other words, it calculates the NOx amount D to be discharged downstream of the catalyst without being a NOx amount A2 is the storage amount of O 2 B2 and storage reservoir in the catalyst during the lean operation, based on unstored NOx amount D, the rich spike start the decision of when, based on the storage amount of O 2 B2 and the storage NOx amount A2, determines the rich spike amount.

リッチスパイク時に実際に貯蔵されていたNOx量およびO量を検出し、触媒の性能変化を検出する。性能変化が認められるときは、その性能変化代に基づいて、次回のリーン運転中に触媒内に貯蔵されるNOx量A2およびO量B2を調整し、次回のリッチスパイク開始時期およびリッチスパイク量を最適化するものである。このようにして、触媒の特性変化に適宜対応していくものである。 The NOx amount and O 2 amount actually stored at the time of the rich spike are detected, and a change in the performance of the catalyst is detected. When performance change is observed, on the basis of the performance change allowance to adjust the next NOx amount A2 and O 2 amount B2 is stored in the catalyst during the lean operation, the next rich spike start timing and rich spike amount Is to optimize. In this way, it is possible to appropriately cope with changes in the characteristics of the catalyst.

更にまた、本発明のエンジンの制御装置の他の具体的な態様は、前記リッチスパイク後に実施されるリーン運転の所定期間中に前記リーンNOx触媒に流入する触媒入口NOx量Cを推定する手段は、エンジントルクとエンジン回転数に基づいて演算されるNOx排出量基本値と、EGR率とエンジン空燃比に基づいて演算されるNOx排出量補正値との双方を乗じて触媒入口NOx量Cを推定することを特徴としている(図9参照)。   Furthermore, in another specific aspect of the engine control apparatus of the present invention, means for estimating the catalyst inlet NOx amount C flowing into the lean NOx catalyst during a predetermined period of the lean operation performed after the rich spike is provided. The catalyst inlet NOx amount C is estimated by multiplying both the NOx emission basic value calculated based on the engine torque and the engine speed and the NOx emission correction value calculated based on the EGR rate and the engine air-fuel ratio. (See FIG. 9).

更にまた、本発明のエンジンの制御装置の他の具体的な態様は、前記貯蔵NOx量A2を推定する手段は、前回演算された推定貯蔵NOx量A2に基づいて、単位時間あたりのリーンNOx触媒内に貯蔵されるNOxの貯蔵率Rnを演算する手段と、前記貯蔵NOx量A1に基づいて、推定貯蔵NOx量A2と前記貯蔵率Rnの関係を補正する手段と、を備え、前記リーンNOx触媒に流入する触媒入口NOx量Cと前記NOx貯蔵率Rnを乗じて単位時間当たりの貯蔵NOx量を演算し、前記単位時間あたりの貯蔵NOx量を積算し、前記推定貯蔵NOx量A2を演算することを特徴としている(図10参照)。   Furthermore, in another specific aspect of the engine control apparatus of the present invention, the means for estimating the stored NOx amount A2 is based on the previously calculated estimated stored NOx amount A2, and the lean NOx catalyst per unit time. Means for calculating a storage rate Rn of NOx stored therein, and means for correcting the relationship between the estimated storage NOx amount A2 and the storage rate Rn based on the storage NOx amount A1, the lean NOx catalyst Multiplying the catalyst inlet NOx amount C flowing into the catalyst by the NOx storage rate Rn, the stored NOx amount per unit time is calculated, the stored NOx amount per unit time is integrated, and the estimated stored NOx amount A2 is calculated. (See FIG. 10).

リーン運転中のある一定期間(もしくは単位時間)あたりの触媒入口NOx量CにNOx浄化(貯蔵)率を乗じてある一定時間(もしくは単位時間)あたりに貯蔵されたNOx量を求める。なお、この貯蔵NOx量は、ある一定期間T[s]に貯蔵されたNOx量を表し、単位は[g/T]であるので、貯蔵速度と表しても良い。一定期間T[s]に貯蔵されるNOx量を積算し、リーンNOx触媒内に貯蔵された総NOx貯蔵量A2を求める。また、NOx浄化(貯蔵)率は、総NOx貯蔵量A2に基づいて決める。例えば、総NOx貯蔵量A2が多くなるほど、浄化(貯蔵)率が小さくなる特性などを表すものである。   The amount of NOx stored per unit time (or unit time) is obtained by multiplying the catalyst inlet NOx amount C per unit period during lean operation by the NOx purification (storage) rate. Note that the stored NOx amount represents the NOx amount stored for a certain period T [s], and the unit is [g / T], and may be expressed as a storage rate. The total amount of NOx stored in the lean NOx catalyst is obtained by integrating the amount of NOx stored for a certain period T [s]. The NOx purification (storage) rate is determined based on the total NOx storage amount A2. For example, it represents the characteristic that the purification (storage) rate decreases as the total NOx storage amount A2 increases.

さらに、請求項8(図8参照)に記載のように、リッチスパイク時に求めたリーンNOx触媒の貯蔵NOx量A1にリーンNOx触媒のNOx貯蔵性能(あるいは性能変化)が認められたときは、リーンNOx触媒モデルの、NOx浄化(貯蔵)率演算手段のパラメータをチューニングする。性能劣化に応じて、総NOx貯蔵量とNOx浄化(貯蔵)率の関係を変更していく。例えば、総NOx貯蔵量に応じたNOx浄化(貯蔵)率の値をより小さくしていき、貯蔵性能が悪化することを表すものである。   Further, as described in claim 8 (see FIG. 8), when the NOx storage performance (or performance change) of the lean NOx catalyst is recognized in the stored NOx amount A1 of the lean NOx catalyst obtained during the rich spike, the lean Tune the parameters of the NOx purification (storage) rate calculation means of the NOx catalyst model. The relationship between total NOx storage and NOx purification (storage) rate will be changed according to performance degradation. For example, this indicates that the NOx purification (storage) rate corresponding to the total NOx storage amount is further decreased to deteriorate the storage performance.

更にまた、本発明のエンジンの制御装置の他の具体的な態様は、リッチスパイク制御開始時期演算手段は、未貯蔵NOx量Dが所定値以上のとき、リッチスパイク制御を開始することを特徴としている(図11参照)。   Furthermore, another specific aspect of the engine control apparatus of the present invention is characterized in that the rich spike control start timing calculation means starts the rich spike control when the unstored NOx amount D is a predetermined value or more. (See FIG. 11).

排気規制適合の観点からは、リーン運転中の未貯蔵NOx量Dが所定値以上となったら、リッチスパイクを行うことが望ましい。   From the viewpoint of conforming to exhaust regulations, it is desirable to perform a rich spike when the unstored NOx amount D during lean operation exceeds a predetermined value.

更にまた、本発明のエンジンの制御装置の他の具体的な態様は、前記リーンNOx触媒の上流に三元触媒を備えた前記エンジンの制御装置であって、前記三元触媒の貯蔵O量B2を演算する手段と、前記リーンNOx触媒に貯蔵されたNOxを浄化するために行うリッチスパイク制御時のリッチスパイク量もしくはリッチスパイク期間を前記貯蔵NOx量A1と前記貯蔵O量B1および前記貯蔵O量B2に基づいて演算する手段と、を備えたことを特徴としている(図12参照)。 Furthermore, another specific aspect of the engine control apparatus according to the present invention is the engine control apparatus including a three-way catalyst upstream of the lean NOx catalyst, wherein the three-way catalyst has a stored O 2 amount. Means for calculating B2, and the rich spike amount or rich spike period at the time of rich spike control performed to purify NOx stored in the lean NOx catalyst, the stored NOx amount A1, the stored O 2 amount B1, and the storage And a means for calculating based on the O 2 amount B2 (see FIG. 12).

三元触媒には、O貯蔵性能があるのが一般的である。このことからリッチスパイク量(もしくはリッチスパイク時間)は、リーンNOx触媒内の貯蔵NOxおよび貯蔵Oと三元触媒内の貯蔵Oが、還元剤である排ガス中のH、CO、HCと過不足なく酸化・還元反応するように制御することが望ましい。 A three-way catalyst generally has O 2 storage performance. Rich spike amount from this (or rich spike time), storage O 2 storage NOx and storage O 2 and three-way within the catalyst in the lean NOx catalyst, H 2, CO in the exhaust gas as a reducing agent, and HC It is desirable to control the oxidation / reduction reaction without excess or deficiency.

更にまた、本発明のエンジンの制御装置の他の具体的な態様は、前記三元触媒と前記リーンNOx触媒の間に他のOセンサを備えた前記エンジンの制御装置であって、前記三元触媒の貯蔵O量B2を演算する手段は、前記エンジンの空燃比がリッチとなってから、前記他のOセンサの出力が所定値以上となるまでの期間Tr3もしくは該期間Tr3中の燃料噴射量Mr3に基づいて、前記三元触媒内の貯蔵O量B2を演算し、前記リーンNOx触媒の貯蔵O量B1を演算する手段は、前記リーンNOx触媒の前記リッチ運転終了時に、前記他のOセンサの出力が所定値以下となってから、前記リーンNOx触媒の下流のOセンサの出力が所定値以下となるまでの期間Tl3もしくは該期間Tl3中の燃料噴射量Ml3に基づいて、貯蔵O量B1を演算し、前記リーンNOx触媒の貯蔵NOx量A1を演算する手段は、前記リーンNOx触媒の貯蔵NOxを脱離および浄化するために行うリッチ運転中に、前記他のOセンサの出力が所定値以上となってから、前記リーンNOx触媒の下流のOセンサの出力が所定値以上となるまでの期間Tr4もしくは該期間Tr4中の燃料噴射量Mr4を演算し、前記期間Tr4と前記燃料噴射量Tl3の差もしくは前記期間Mr4と前記燃料噴射量Ml3の差に基づいて、前記貯蔵NOx量A1を演算することを特徴としている。 Furthermore, another specific aspect of the engine control device of the present invention is the engine control device comprising another O 2 sensor between the three-way catalyst and the lean NOx catalyst, The means for calculating the stored catalyst O 2 amount B2 is the period Tr3 or the period Tr3 from when the air-fuel ratio of the engine becomes rich until the output of the other O 2 sensor becomes a predetermined value or more. Based on the fuel injection amount Mr3, the means for calculating the stored O 2 amount B2 in the three-way catalyst and calculating the stored O 2 amount B1 of the lean NOx catalyst is as follows: from an output of the other of the O 2 sensor becomes below a predetermined value, the lean NOx period until the output of the downstream O 2 sensor of the catalyst is equal to or less than a predetermined value Tl3 or said period between the fuel injection amount Ml3 in Tl3 based on, it calculates the storage amount of O 2 B1, the Li Means for calculating a stored NOx amount A1 of emissions NOx catalyst, the storage NOx of the lean NOx catalyst during rich operation performed to desorption and purification, the output of the other of the O 2 sensor becomes a predetermined value or more From this, the period Tr4 until the output of the O 2 sensor downstream of the lean NOx catalyst reaches a predetermined value or the fuel injection amount Mr4 during the period Tr4 is calculated, and the difference between the period Tr4 and the fuel injection amount Tl3 or The stored NOx amount A1 is calculated based on the difference between the period Mr4 and the fuel injection amount Ml3.

リッチスパイク時は、三元触媒内の貯蔵Oも脱離するため、三元触媒触媒上流のガス雰囲気が、還元雰囲気になってから、三元触媒下流のガス雰囲気が還元雰囲気になるまでの遅れ時間は、貯蔵O量に依存する。したがって、請求項12(図12参照)に記載のように、三元触媒下流にOセンサを備え、リーンNOx触媒の貯蔵NOxを脱離および浄化するために行うリッチ運転中に、エンジンの空燃比がリッチとなってから、三元触媒下流のOセンサの出力が所定値以上となるまでの期間Tr3もしくは該期間Tr3中の燃料噴射量Mr3に基づいて、三元触媒内の貯蔵O量B2を演算するものである。 During rich spike, the stored O 2 in the three-way catalyst is also desorbed, so the gas atmosphere upstream of the three-way catalyst becomes the reducing atmosphere and the gas atmosphere downstream of the three-way catalyst becomes the reducing atmosphere. The delay time depends on the amount of stored O 2 . Therefore, as described in claim 12 (refer to FIG. 12), the engine is empty during the rich operation that is performed in order to desorb and purify the stored NOx of the lean NOx catalyst by providing the O 2 sensor downstream of the three-way catalyst. Based on the period Tr3 or the fuel injection amount Mr3 during the period Tr3 from when the fuel ratio becomes rich until the output of the O 2 sensor downstream of the three-way catalyst reaches a predetermined value or more, the stored O 2 in the three-way catalyst. The amount B2 is calculated.

更に、Oセンサ1の出力が所定値以上となってからリーンNOx触媒下流のOセンサ2の出力が所定値以上となるまでの期間Tr4もしくは該期間Tr4中の燃料噴射量Mr4は、リーンNOx触媒内の貯蔵O量と貯蔵NOx量の両方の情報を包含していることになる。一方、リッチスパイク制御終了後、エンジンが再びリーン運転を行う時、三元触媒下流のOセンサがリーンとなってから、リーンNOx触媒下流のOセンサの出力が所定値以下となるまでの期間Tl3もしくは該期間Tl3中の燃料噴射量Ml3は、リーンNOx触媒内の貯蔵O量B1のみの情報である。それ故、期間Tr4と期間Tl3の差もしくは燃料噴射量Mr4と燃料噴射量Ml3の差に基づいて、リーンNOx触媒内の貯蔵NOx量A1を演算することが可能となる。 Further, the period Tr4 until the output of the O 2 sensor 2 downstream of the lean NOx catalyst becomes equal to or higher than the predetermined value after the output of the O 2 sensor 1 becomes equal to or higher than the predetermined value is the lean fuel injection amount Mr4 during the period Tr4. Information on both the amount of stored O 2 in the NOx catalyst and the amount of stored NOx is included. On the other hand, after the rich spike control is completed, when the engine performs the lean operation again, after the O 2 sensor downstream of the three-way catalyst becomes lean, the output of the O 2 sensor downstream of the lean NOx catalyst becomes less than a predetermined value. The fuel injection amount Ml3 during the period Tl3 or during the period Tl3 is information on only the stored O 2 amount B1 in the lean NOx catalyst. Therefore, the stored NOx amount A1 in the lean NOx catalyst can be calculated based on the difference between the period Tr4 and the period Tl3 or the difference between the fuel injection amount Mr4 and the fuel injection amount Ml3.

更にまた、本発明のエンジンの制御装置の他の態様は、該エンジンの制御装置が自動車に搭載されていることを特徴としている。   Furthermore, another aspect of the engine control apparatus of the present invention is characterized in that the engine control apparatus is mounted on an automobile.

本発明に係る制御装置によれば、リーンNOx触媒のNOx貯蔵性能とO貯蔵性能を分離して精度よく診断でき、更に、診断結果をリーンNOx触媒の制御に反映できるので、該リーンNOx触媒を最適制御することが可能となり、エンジンの排気浄化性能及び燃費性能の最適化を実現できる。 According to the control device of the present invention, the NOx storage performance and the O 2 storage performance of the lean NOx catalyst can be separated and accurately diagnosed, and furthermore, the diagnosis result can be reflected in the control of the lean NOx catalyst. It is possible to optimally control the engine, and it is possible to optimize the exhaust purification performance and fuel consumption performance of the engine.

〔実施形態1〕
図14は、本発明の実施形態1のエンジンの制御装置が適用されるエンジンの全体のシステム構成を示している。
エンジン100は、多気筒の筒内噴射エンジンで構成され、吸気系にエアクリーナ1と吸気マニホールド4が接続されている。外部からの空気は、エアクリーナ1を通過し、吸気マニホールド4、コレクタ5を経てシリンダー9内に流入する。流入空気量は、電子スロットル3により調節され、アイドル時には、バイパス用空気通路に設けられたISCバルブによって空気量を調整してエンジン回転数を制御することが行われる。
Embodiment 1
FIG. 14 shows the overall system configuration of an engine to which the engine control apparatus of Embodiment 1 of the present invention is applied.
The engine 100 is configured by a multi-cylinder in-cylinder injection engine, and an air cleaner 1 and an intake manifold 4 are connected to an intake system. Air from the outside passes through the air cleaner 1 and flows into the cylinder 9 through the intake manifold 4 and the collector 5. The inflow air amount is adjusted by the electronic throttle 3, and when idling, the engine speed is controlled by adjusting the air amount by an ISC valve provided in the bypass air passage.

エンジン100には、各気筒毎のシリンダ9には、燃料噴射弁7と点火プラグ8が取り付けられている。
エンジン100の排気系には、排気マニホールド10、リーンNOx触媒11が接続されている。エンジン100の排気ガスは、排気マニホールド10を経てリーンNOx触媒11に送り込まれる。排気ガスは、該リーンNOx触媒11により浄化されて大気中に排出される。
In the engine 100, a fuel injection valve 7 and a spark plug 8 are attached to a cylinder 9 for each cylinder.
An exhaust manifold 10 and a lean NOx catalyst 11 are connected to the exhaust system of the engine 100. The exhaust gas of the engine 100 is sent to the lean NOx catalyst 11 through the exhaust manifold 10. The exhaust gas is purified by the lean NOx catalyst 11 and discharged into the atmosphere.

吸気マニホホールド4に設けられたエアフロセンサ2では、流入空気量が検出され、エンジン100のクランク軸9c近傍に配置されたクランク角センサ15では、クランク軸9cの回転角1度毎に信号が出力され、アクセル6に設けられたアクセル開度センサ13は、アクセル6の踏み込み量を検出し、それによって運転者の要求トルクを検出する。水温センサ14はエンジンの冷却水温度を検出する。排気マニホールド10には、A/Fセンサ12とOセンサ20とが設けられ、空燃比を検出している。 The airflow sensor 2 provided in the intake manifold 4 detects the amount of inflow air, and the crank angle sensor 15 disposed in the vicinity of the crankshaft 9c of the engine 100 outputs a signal every rotation angle of the crankshaft 9c. The accelerator opening sensor 13 provided in the accelerator 6 detects the amount of depression of the accelerator 6, and thereby detects the driver's required torque. The water temperature sensor 14 detects the coolant temperature of the engine. The exhaust manifold 10 is provided with an A / F sensor 12 and an O 2 sensor 20 to detect the air-fuel ratio.

また、アクセル開度センサ13、エアフロセンサ2、電子スロットル3に取り付けられたスロットル開度センサ17、クランク角センサ15、水温センサ14のそれぞれの信号は、コントロールユニット16に送られ、これらセンサ出力からエンジン100の運転状態を得て、エンジン100の吸入空気量、燃料噴射量、点火時期等のエンジン100の主要な操作量が最適に演算される。コントロールユニット16内で演算された燃料噴射量は、開弁パルス信号に変換され、シリンダー9内に取り付けられた燃料噴射弁7に送られる。   The signals of the accelerator opening sensor 13, the airflow sensor 2, the throttle opening sensor 17 attached to the electronic throttle 3, the crank angle sensor 15, and the water temperature sensor 14 are sent to the control unit 16 and are output from these sensor outputs. The operating state of the engine 100 is obtained, and main operation amounts of the engine 100 such as the intake air amount, fuel injection amount, ignition timing, etc. of the engine 100 are optimally calculated. The fuel injection amount calculated in the control unit 16 is converted into a valve opening pulse signal and sent to the fuel injection valve 7 attached in the cylinder 9.

更に、コントロールユニット16で演算された点火時期に基づいて点火されるように、駆動信号が点火プラグ8に送られる。噴射された燃料は、吸気マニホールドからの空気と混合されエンジン100のシリンダー9の燃焼室9a内に流入し混合気を形成する。   Further, a drive signal is sent to the spark plug 8 so that ignition is performed based on the ignition timing calculated by the control unit 16. The injected fuel is mixed with air from the intake manifold and flows into the combustion chamber 9a of the cylinder 9 of the engine 100 to form an air-fuel mixture.

混合気は、所定の点火時期で点火プラグ8から発生される火花により爆発し、その燃焼圧によりピストン9bを押し下げて、エンジン100の動力となる。爆発後の排気は、排気マニホールド10を経てリーンNOx触媒11に送り込まれる。   The air-fuel mixture explodes due to sparks generated from the spark plug 8 at a predetermined ignition timing, and the piston 9b is pushed down by the combustion pressure to become power for the engine 100. The exhaust after the explosion is sent to the lean NOx catalyst 11 through the exhaust manifold 10.

リーンNOx触媒11は、リーン運転時は、エンジン100から排出されるNOxを貯蔵し、リッチ運転することで、該貯蔵NOxを脱離、浄化せしめる機能を持っている。   The lean NOx catalyst 11 has a function of desorbing and purifying the stored NOx by storing NOx discharged from the engine 100 and performing rich operation during lean operation.

A/Fセンサ12は、エンジン100のシリンダー9とリーンNOx触媒11との間に取り付けられており、排気中に含まれる酸素濃度に対して線形の出力特性を持つように構成されている。排気中の酸素濃度と空燃比の関係はほぼ線形になっているので、酸素濃度を検出するA/Fセンサ12により空燃比を求めることが可能となる。コントロールユニット16ではA/Fセンサ12の信号からリーンNOx触媒11上流の空燃比を算出し、シリンダー9内の混合気の空燃比が目標空燃比となるよう燃料噴射量もしくは空気量を逐次補正するF/B制御を行う。   The A / F sensor 12 is attached between the cylinder 9 of the engine 100 and the lean NOx catalyst 11, and is configured to have a linear output characteristic with respect to the oxygen concentration contained in the exhaust gas. Since the relationship between the oxygen concentration in the exhaust gas and the air-fuel ratio is substantially linear, the air-fuel ratio can be obtained by the A / F sensor 12 that detects the oxygen concentration. The control unit 16 calculates the air-fuel ratio upstream of the lean NOx catalyst 11 from the signal of the A / F sensor 12, and sequentially corrects the fuel injection amount or the air amount so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the cylinder 9 becomes the target air-fuel ratio. Performs F / B control.

センサ20は、リーンNOx触媒11の下流のガス雰囲気がストイキに対してリッチかリーンかをほぼ2値的に検出する。コントロールユニット16ではOセンサ20の信号からリーンNOx触媒11下流のO濃度算出し、リーンNOx触媒の性能を検出し、リーンNOx触媒を燃費、排気の双方の観点で、最適制御する。 The O 2 sensor 20 detects almost binary whether the gas atmosphere downstream of the lean NOx catalyst 11 is rich or lean with respect to stoichiometry. The control unit 16 calculates the O 2 concentration downstream of the lean NOx catalyst 11 from the signal of the O 2 sensor 20, detects the performance of the lean NOx catalyst, and optimally controls the lean NOx catalyst in terms of both fuel efficiency and exhaust.

図15は、コントロールユニット16の内部構成を示したものである。ECU16内には、A/Fセンサ12、スロットル弁開度センサ17、エアフロセンサ2、エンジン回転数センサ15、水温センサ14、アクセル開度センサ13及びOセンサ20の各センサ出力値が入力され、入力回路24にてノイズ除去等の信号処理を行った後、入出力ポート25に送られる。 FIG. 15 shows the internal configuration of the control unit 16. In the ECU 16, sensor output values of the A / F sensor 12, the throttle valve opening sensor 17, the airflow sensor 2, the engine speed sensor 15, the water temperature sensor 14, the accelerator opening sensor 13, and the O 2 sensor 20 are input. After the signal processing such as noise removal is performed by the input circuit 24, the signal is sent to the input / output port 25.

入力ポートの値はRAM23に保管され、CPU21内で演算処理される。演算処理の内容を記述した制御プログラムはROM22に予め書き込まれている。制御プログラムに従って演算された各アクチュエータ作動量を表す値はRAM23に保管された後、出力ポート25に送られる。   The value of the input port is stored in the RAM 23 and processed in the CPU 21. A control program describing the contents of the arithmetic processing is written in the ROM 22 in advance. A value representing each actuator operation amount calculated according to the control program is stored in the RAM 23 and then sent to the output port 25.

点火プラグ8の作動信号は、点火出力回路26内の一次側コイルの通流時はONとなり、非通流時はOFFとなるON・OFF信号がセットされる。点火時期はONからOFFになる時である。入出力ポート25にセットされた点火プラグ8用の信号は、点火出力回路26で燃焼に必要な十分なエネルギーに増幅され点火プラグ8に供給される。   The operation signal of the spark plug 8 is set to an ON / OFF signal that is ON when the primary coil in the ignition output circuit 26 is energized and is OFF when the primary coil is not energized. Ignition timing is when it turns from ON to OFF. The signal for the spark plug 8 set in the input / output port 25 is amplified to a sufficient energy necessary for combustion by the ignition output circuit 26 and supplied to the spark plug 8.

また、燃料噴射弁7の駆動信号は、開弁時ON、閉弁時OFFとなるON・OFF信号がセットされ、燃料噴射弁駆動回路27で燃料噴射弁7を開くに十分なエネルギーに増幅されて燃料噴射弁7に送られる。電子スロットル3の目標開度を実現する駆動信号は、電子スロットル駆動回路28を経て、電子スロットル3に送られる。   The drive signal for the fuel injection valve 7 is set to an ON / OFF signal that is ON when the valve is open and OFF when the valve is closed. The fuel injection valve drive circuit 27 amplifies the drive signal to an energy sufficient to open the fuel injection valve 7. To the fuel injection valve 7. A drive signal for realizing the target opening degree of the electronic throttle 3 is sent to the electronic throttle 3 via the electronic throttle drive circuit 28.

以下、ROM22に書き込まれ、CPU21が実行する制御プログラムについて説明する。
図16は、本実施形態1の制御全体を示すブロック図で、空気先行型トルクベース制御の主要部である。本実施形態の制御は、目標トルク演算部31、目標空気量演算部32、目標スロットル開度演算部33、ETC(電子スロットル)制御部34、目標空燃比演算部35、燃料噴射量演算部36、実空気量演算部37、及び、リーンNOx触媒診断部38から成っている。
Hereinafter, a control program written in the ROM 22 and executed by the CPU 21 will be described.
FIG. 16 is a block diagram showing the overall control of the first embodiment, and is the main part of the air-preceding type torque base control. The control of the present embodiment includes a target torque calculator 31, a target air amount calculator 32, a target throttle opening calculator 33, an ETC (electronic throttle) controller 34, a target air-fuel ratio calculator 35, and a fuel injection amount calculator 36. The actual air amount calculating unit 37 and the lean NOx catalyst diagnosing unit 38 are included.

制御においては、まず目標トルク演算部31でアクセル開度から目標トルクを演算し、次に目標空気量演算部32で目標トルクと目標空燃比から目標空気量を演算し、目標スロットル開度演算部33で目標空気量を実現する目標スロットル開度を演算し、ETC制御部34でスロットル開度を開度センサ17の出力に基づいてF/B制御する。エアフロセンサ2で検出し実空気量演算部37で演算された実空気量と目標空燃比演算部35で演算された目標空燃比から燃料噴射量を演算する。   In the control, the target torque is first calculated from the accelerator opening by the target torque calculating unit 31, and then the target air amount is calculated from the target torque and the target air-fuel ratio by the target air amount calculating unit 32, and the target throttle opening calculating unit is calculated. The target throttle opening for realizing the target air amount is calculated at 33, and the throttle opening is F / B controlled by the ETC control unit 34 based on the output of the opening sensor 17. The fuel injection amount is calculated from the actual air amount detected by the air flow sensor 2 and calculated by the actual air amount calculation unit 37 and the target air-fuel ratio calculated by the target air-fuel ratio calculation unit 35.

本実施形態は、目標空燃比演算部(リッチスパイク制御部)35及びリーンNOx触媒診断部38に関する部分に特徴を有するものであり、それ以外の演算部仕様は、すでに公知であって多くの先行技術が存在するので、本実施形態においては、詳細は省略する。以下、目標空燃比演算部(リッチスパイク制御部)35及びリーンNOx触媒診断部38の詳細について説明する。   The present embodiment is characterized by the portions related to the target air-fuel ratio calculation unit (rich spike control unit) 35 and the lean NOx catalyst diagnosis unit 38, and other calculation unit specifications are already known and have many priorities. Since technology exists, details are omitted in this embodiment. Hereinafter, details of the target air-fuel ratio calculation unit (rich spike control unit) 35 and the lean NOx catalyst diagnosis unit 38 will be described.

図17は、目標空燃比演算部(リッチスパイク制御部)35を示したブロック図であり、該目標空燃比演算部(リッチスパイク制御部)35は、リーン時間が所定値以上となると、リーンフラグを0とし、リッチ運転を行うべく、目標空燃比をリッチ時目標空燃比とする。またリッチ時間所定値以上となると、リーンフラグを1とし、再びリーン運転を行うべく目標空燃比をリーン時目標空燃比とするものである。   FIG. 17 is a block diagram showing a target air-fuel ratio calculation unit (rich spike control unit) 35. When the target air-fuel ratio calculation unit (rich spike control unit) 35 reaches a predetermined value or more, a lean flag is set. Is set to 0, and the target air-fuel ratio is set to the rich target air-fuel ratio in order to perform rich operation. When the rich time exceeds a predetermined value, the lean flag is set to 1, and the target air-fuel ratio is set to the lean target air-fuel ratio to perform the lean operation again.

図18は、リーンNOx触媒診断部38を示したブロック図である。該リーンNOx触媒診断部38は、Oセンサ20の出力、燃料噴射量および前記の目標空燃比演算部(リッチスパイク制御部)35のリーンフラグに基づいて、貯蔵NOx量A1演算手段39と貯蔵O量B1演算手段40とで、リーンNOx触媒11内の貯蔵NOx量A1および貯蔵O量B1を求めるものである。 FIG. 18 is a block diagram showing the lean NOx catalyst diagnostic unit 38. The lean NOx catalyst diagnosing unit 38 and the storage NOx amount A1 calculating means 39 and the storage based on the output of the O 2 sensor 20, the fuel injection amount and the lean flag of the target air-fuel ratio calculating unit (rich spike control unit) 35. With the O 2 amount B1 calculating means 40, the stored NOx amount A1 and the stored O 2 amount B1 in the lean NOx catalyst 11 are obtained.

具体的には、貯蔵NOx量A1はMr-MlにGaを乗じるものであり、貯蔵O量B1はMlにGbを乗じるものである。ここで、Ga,Gbはそれぞれ、貯蔵NOx量とそれを還元するのに必要な燃料量、貯蔵O量とそれを消費するのに必要な燃料量の関係を示す係数であり、経験的に決めるのがよい。 Specifically, the storage NOx amount A1 are those multiplied by Ga in Mr-Ml, storage amount of O 2 B1 are those multiplied by Gb to Ml. Here, Ga and Gb are coefficients indicating the relationship between the amount of stored NOx and the amount of fuel required to reduce it, the amount of stored O 2 and the amount of fuel required to consume it, respectively. It is better to decide.

燃料噴射量Mr,Mlの算出方法を以下に示す。
図19は、貯蔵NOx量A1演算手段39のMr演算部41を示したブロック図である。リッチ運転中であるか(リーンフラグが0)を判定し、リッチ運転時、すなわちエンジン100の空燃比がリッチとなってから、前記リーンNOx触媒11の下流のOセンサ20の出力がリッチとなる期間Trの燃料噴射量の積算量Mr_0に所定値GMrを乗じた値をMrとする。この期間Trは、触媒11内の貯蔵NOxおよび貯蔵Oが触媒11の入口から流入する還元剤(H、CO、HC)を酸化する期間に当たり、したがって、この期間は、貯蔵NOx量および貯蔵O量に相関があることを利用したものである。リッチ運転中であるかは、図17に示されるリーンフラグを用いる。GMrは調整ゲインであり、通常は1でもよい。
A method for calculating the fuel injection amounts Mr and Ml will be described below.
FIG. 19 is a block diagram showing the Mr calculation unit 41 of the stored NOx amount A1 calculation means 39. It is determined whether the rich operation is being performed (lean flag is 0), and during the rich operation, that is, after the air-fuel ratio of the engine 100 becomes rich, the output of the O 2 sensor 20 downstream of the lean NOx catalyst 11 becomes rich. A value obtained by multiplying the accumulated amount Mr_0 of the fuel injection amount during the period Tr by a predetermined value GMr is defined as Mr. This period Tr corresponds to a period in which the stored NOx in the catalyst 11 and the stored O 2 oxidize the reducing agent (H 2 , CO, HC) flowing from the inlet of the catalyst 11, and thus this period is the amount of stored NOx and storage This is based on the fact that there is a correlation in the amount of O 2 . A lean flag shown in FIG. 17 is used to determine whether the rich operation is being performed. GMr is an adjustment gain, and may be 1 in general.

図20は、貯蔵O量B1演算手段40のMl演算部42を示したブロック図である。リーン運転中であるかを判定し、リーン運転時、すなわちエンジン100の空燃比がリーンとなってから、前記リーンNOx触媒11の下流のOセンサ20の出力がリーンとなる期間Tlの燃料噴射量の積算量Ml_0に所定値GMlを乗じた値をMlとする。この期間Tlは、触媒11内に触媒入口から流入するOが貯蔵される期間にあたり、したがって、この期間は、貯蔵O量に相関があることを利用したものである。リッチ運転中であるかは、例えば、図17に示されるリーンフラグを用いる。GMlは調整ゲインであり、通常は1でもよい。 FIG. 20 is a block diagram showing the Ml calculation unit 42 of the stored O 2 amount B1 calculation means 40. It is determined whether the lean operation is being performed. During the lean operation, that is, after the air-fuel ratio of the engine 100 becomes lean, the fuel injection in the period Tl during which the output of the O 2 sensor 20 downstream of the lean NOx catalyst 11 becomes lean A value obtained by multiplying the integrated quantity Ml_0 by a predetermined value GMl is defined as Ml. This period Tl corresponds to a period during which O 2 flowing from the catalyst inlet is stored in the catalyst 11, and therefore this period utilizes the fact that the amount of stored O 2 is correlated. For example, a lean flag shown in FIG. 17 is used to determine whether the rich operation is being performed. GMl is an adjustment gain, and may be 1 in general.

〔実施形態2〕
実施形態2は、実施形態1とは、目標空燃比35及びリーンNOx触媒診断部38の構成が異なるが他の構成は同じである。
[Embodiment 2]
The second embodiment is different from the first embodiment in the configurations of the target air-fuel ratio 35 and the lean NOx catalyst diagnostic unit 38, but the other configurations are the same.

図21は、実施形態2の目標空燃比演算部35を示したブロック図である。図17の実施形態1の目標空燃比35に対して、ストイキ目標空燃比が追加されている。即ち、リーン時間が所定値以上となると、リーンフラグを0とし、リッチ運転を行うべく、目標空燃比をリッチ時目標空燃比とする。また、リッチ時間所定値以上となると、ストイキフラグを1とし、目標空燃比をストイキとする。さらに、リッチ+ストイキの合計時間が所定値以上となると、リーンフラグを1とし、再びリーン運転を行うべく目標空燃比をリーン時目標空燃比とするものである。このように、リッチ運転が終了しても、ただちにリーン運転をするのではなく、所定時間ストイキ運転をした後、リーン運転に戻すようにするものである。 図22は、実施形態2のリーンNOx触媒診断部38を示したブロック図である。図18の実施形態1のリーンNOx触媒診断部38に対して、MlがMl2となっている点が異なるのみで、残りは同じである。貯蔵NOx量A1演算手段39と貯蔵O量B1演算手段40とで、リーンNOx触媒11内の貯蔵NOx量A1および貯蔵O量B1を求めるものである。 FIG. 21 is a block diagram showing the target air-fuel ratio calculation unit 35 of the second embodiment. A stoichiometric target air-fuel ratio is added to the target air-fuel ratio 35 of the first embodiment in FIG. That is, when the lean time exceeds a predetermined value, the lean flag is set to 0, and the target air-fuel ratio is set to the rich target air-fuel ratio to perform rich operation. When the rich time exceeds a predetermined value, the stoichiometric flag is set to 1, and the target air-fuel ratio is stoichiometric. Further, when the rich + stoichiometric time exceeds a predetermined value, the lean flag is set to 1, and the target air-fuel ratio is set to the lean target air-fuel ratio to perform the lean operation again. In this way, even if the rich operation is finished, the lean operation is not performed immediately, but the stoichiometric operation is performed for a predetermined time, and then the lean operation is returned. FIG. 22 is a block diagram showing the lean NOx catalyst diagnostic unit 38 of the second embodiment. Compared to the lean NOx catalyst diagnostic unit 38 of Embodiment 1 in FIG. 18, the only difference is that Ml is Ml2, and the rest is the same. In the storage NOx amount A1 calculating means 39 and the storage amount of O 2 B1 calculation unit 40, and requests the storage NOx amount A1 and the storage amount of O 2 B1 in the lean NOx catalyst 11.

図23は、実施形態2のMl2演算部42を示したブロック図である。ストイキ運転中であるかを判定し、ストイキ運転時、すなわちエンジン100の空燃比がストイキとなってから、前記リーンNOx触媒11の下流のOセンサ20の出力が所定値K3以上である期間Tl2の燃料噴射量の積算量Ml2_0に所定値GMl2を乗じた値をMl2とする。この期間Tl2は、触媒11内に触媒入口から流入するOが所定量貯蔵される期間に当たり、したがって、この期間は、貯蔵O量に相関があることを利用したものである。実施形態1と比較すると、空燃比がストイキであるため、触媒11の入口から流入するO量が少ないため、実施形態1における期間TIより、期間TI2は長くなり、S/N比がよくなる。ストイキ運転中であるかは、図21に示されるストイキフラグを用いる。GMl2は調整ゲインであり、通常は1でもよい。 FIG. 23 is a block diagram illustrating the Ml2 operation unit 42 according to the second embodiment. During the stoichiometric operation, that is, after the air-fuel ratio of the engine 100 becomes stoichiometric, the period Tl2 during which the output of the O 2 sensor 20 downstream of the lean NOx catalyst 11 is equal to or greater than the predetermined value K3. A value obtained by multiplying the accumulated amount Ml2_0 of the fuel injection amount by a predetermined value GMl2 is defined as Ml2. This period Tl2 corresponds to a period in which a predetermined amount of O 2 flowing from the catalyst inlet is stored in the catalyst 11, and therefore this period utilizes the fact that the amount of stored O 2 is correlated. Compared with the first embodiment, since the air-fuel ratio is stoichiometric, the amount of O 2 flowing from the inlet of the catalyst 11 is small, so the period TI2 is longer than the period TI in the first embodiment, and the S / N ratio is improved. A stoichiometric flag shown in FIG. 21 is used to determine whether the stoichiometric operation is being performed. GMl2 is an adjustment gain, and may normally be 1.

〔実施形態3〕
図24は、本実施形態3のエンジンの制御装置の制御全体を示すブロック図で、空気先行型トルクベース制御の主要部である。実施形態3は、実施形態1とは、A/Fセンサ12を排気マニホールド10のリーンNOx触媒11の上流に設け、該A/Fセンサ12の出力信号がリーンNOx触媒診断部38に入力されている構成が異なるが、他の構成は同じである。
[Embodiment 3]
FIG. 24 is a block diagram showing the overall control of the engine control apparatus according to the third embodiment, which is the main part of the air-preceding torque base control. The third embodiment is different from the first embodiment in that the A / F sensor 12 is provided upstream of the lean NOx catalyst 11 of the exhaust manifold 10, and the output signal of the A / F sensor 12 is input to the lean NOx catalyst diagnostic unit 38. The configuration is different, but the other configurations are the same.

目標空燃比演算部35は、実施形態1の図17と同じであり、リーンNOx触媒診断部38は、実施形態2の図22と同じであるので省略する。   The target air-fuel ratio calculation unit 35 is the same as that in FIG. 17 of the first embodiment, and the lean NOx catalyst diagnosis unit 38 is the same as that in FIG.

図25は、Ml2演算部42を示したブロック図である。該Ml2演算部42は、ストイキ運転中(ストイキフラグ=1)かつOセンサ20の出力が所定値が以下であるかを判定する。両条件が成立しているとき、A/Fセンサ12およびOセンサ20の出力信号をFFT(Fast Fourier Transform)を用いて、所定周波数のパワースペクトルPower1およびPower2、位相スペクトルPhase1およびPhase2を演算する。さらにPhase2とPhase1の差、およびPower2とPower1の比を所定値に変換し、両者を乗じてMl2とする。すなわち、リーンNOx触媒のO貯蔵能力のみが発揮されるストイキ近傍において、触媒入口空燃比と出口空燃比の伝達特性を周波数解析により求め、該伝達特性を持って、貯蔵O量の基本値であるMl2とするものである。 FIG. 25 is a block diagram showing the Ml2 calculation unit 42. The Ml2 calculating unit 42 determines whether the stoichiometric operation is being performed (stoichiometric flag = 1) and the output of the O 2 sensor 20 is equal to or less than a predetermined value. When both conditions are satisfied, the output spectrum of the A / F sensor 12 and the O 2 sensor 20 is calculated by using FFT (Fast Fourier Transform) to calculate power spectra Power1 and Power2 and phase spectra Phase1 and Phase2 of a predetermined frequency. . Furthermore, the difference between Phase 2 and Phase 1 and the ratio of Power 2 and Power 1 are converted into predetermined values, and both are multiplied by Ml2. That is, in the vicinity of the stoichiometry where only the O 2 storage capacity of the lean NOx catalyst is exhibited, the transfer characteristics of the catalyst inlet air-fuel ratio and the outlet air-fuel ratio are obtained by frequency analysis, and the basic value of the stored O 2 amount is obtained with the transfer characteristics. It is assumed that Ml2.

〔実施形態4〕
図26は、本実施形態4のエンジンの制御装置の制御全体を示すブロック図で、空気先行型トルクベース制御の主要部である。
本実施形態3は、実施形態1とは、リーンNOx触媒診断部38で演算されるNOx貯蔵量A1、O貯蔵量B1が出力されて目標空燃比演算部35に入力される構成が異なり、それ以外の他の構成は同じである。
[Embodiment 4]
FIG. 26 is a block diagram showing the overall control of the engine control apparatus according to the fourth embodiment, which is the main part of the air-preceding torque base control.
Embodiment 3, the embodiment 1, differs configuration NOx storage amount A1, O 2 storage amount B1 calculated by the lean NOx catalyst diagnostic unit 38 is input is output to the target air-fuel ratio calculating section 35, Other than that, the configuration is the same.

図27は、目標空燃比演算部(リッチスパイク制御部)35を示したブロック図である。リーン運転時の触媒入口NOx量C演算部43で演算される触媒入口NOx量C、貯蔵NOx量A1および空気量などから、演算部44でリーン運転時の貯蔵NOx量A2および未貯蔵NOx量Dを演算すると共に、貯蔵O量B2演算部45で貯蔵O量B1をもとに貯蔵O量B2を演算する。 FIG. 27 is a block diagram showing the target air-fuel ratio calculation unit (rich spike control unit) 35. From the catalyst inlet NOx amount C, the stored NOx amount A1 and the air amount calculated by the catalyst inlet NOx amount C calculating unit 43 during the lean operation, the stored NOx amount A2 and the unstored NOx amount D during the lean operation are calculated by the calculating unit 44. while calculating a calculates the storage amount of O 2 B2 based on the storage amount of O 2 B1 in the storage amount of O 2 B2 calculation unit 45.

貯蔵リーン運転時の未貯蔵NOx量Dが所定値以上となると、リーンフラグを0とし、リッチ運転を行う仕様としている。また貯蔵NOx量A2、貯蔵O量B2および実燃料噴射量をもとに、リッチ量制御部46でリッチ制御完了フラグを演算し、リッチ制御完了フラグが1となると、リーンフラグを1とし、再びリーン運転を行うべく目標空燃比をリーン時目標空燃比とするものである。 When the unstored NOx amount D during the stored lean operation is equal to or greater than a predetermined value, the lean flag is set to 0, and the rich operation is performed. Further, based on the stored NOx amount A2, the stored O 2 amount B2, and the actual fuel injection amount, the rich amount control unit 46 calculates a rich control completion flag. When the rich control completion flag becomes 1, the lean flag is set to 1. In order to perform the lean operation again, the target air-fuel ratio is set to the lean target air-fuel ratio.

図28は、図27の目標空燃比演算部(リッチスパイク制御部)35のリッチ量制御部46を示したブロック図である。貯蔵NOx量A2に対して所定値Cを乗じて、所定値Dを加えた値を貯蔵NOx浄化必要燃料量とし、貯蔵O量B2に対して所定値Eを乗じて、所定値Fを加えた値を貯蔵O消費必要燃料量とし、両者の和をリッチスパイク時の総必要燃料量とする。総必要燃料量を制御周期毎の実燃料噴射量を減算していき、0になるとリッチ制御完了フラグを1とするものである。 FIG. 28 is a block diagram showing the rich amount control unit 46 of the target air-fuel ratio calculation unit (rich spike control unit) 35 of FIG. Multiplied by the predetermined value C with respect to the storage NOx amount A2, a value obtained by adding a predetermined value D as a storage NOx purification required fuel amount is multiplied by a predetermined value E with respect to the storage amount of O 2 B2, adding a predetermined value F The value obtained is the stored O 2 consumption required fuel amount, and the sum of the two is the total required fuel amount during the rich spike. The actual fuel injection amount for each control cycle is subtracted from the total required fuel amount, and when it becomes 0, the rich control completion flag is set to 1.

これは、貯蔵NOx量と貯蔵O量とそれぞれを浄化するのに必要な燃料量が比例する知見を適用したものである。他に、Oセンサ20の出力がリッチ反転(所定値以上)としたときに、リッチ運転を終了するのもよいが、燃料噴射からOセンサ20までの応答遅れ分だけ、燃料を過剰に供給することになるので、HC,COの悪化を招くことになる。したがって、本実施形態4のようにフィードフォワード制御で行う方が望ましい。 This is based on the knowledge that the amount of stored NOx and the amount of stored O 2 are proportional to the amount of fuel required to purify each. In addition, the rich operation may be terminated when the output of the O 2 sensor 20 is richly inverted (predetermined value or more), but the fuel is excessively increased by the response delay from the fuel injection to the O 2 sensor 20. Since it will be supplied, HC and CO will be deteriorated. Therefore, it is preferable to perform the feedforward control as in the fourth embodiment.

図29は、図27の目標空燃比演算部(リッチスパイク制御部)35の触媒入口NOx量C演算部43を示したブロック図である。エンジントルクとエンジン回転数からNOx排出量基本値を求める。また、EGR率およびエンジン空燃比からNOx排出量補正値を求める。NOx排出量基本値とNOx排出量補正値を乗じて、触媒入口NOx量C(濃度)とするものである。   FIG. 29 is a block diagram showing the catalyst inlet NOx amount C calculation unit 43 of the target air-fuel ratio calculation unit (rich spike control unit) 35 of FIG. The basic NOx emission value is obtained from the engine torque and engine speed. Further, a NOx emission correction value is obtained from the EGR rate and the engine air-fuel ratio. The catalyst inlet NOx amount C (concentration) is obtained by multiplying the NOx emission basic value and the NOx emission correction value.

なお、エンジントルクは、図26に図示される目標トルク演算部31で演算される目標トルクを用いても良い。エンジン空燃比は、図27に図示される目標空燃比演算部で演算される目標空燃比を用いても良い。また、NOx排出量基本値およびNOx排出補正値は、実機試験の結果をマップなどに予め既述しておき、該マップを参照する方式でもよい。   The engine torque may be the target torque calculated by the target torque calculation unit 31 shown in FIG. As the engine air-fuel ratio, a target air-fuel ratio calculated by a target air-fuel ratio calculation unit shown in FIG. 27 may be used. Further, the NOx emission basic value and the NOx emission correction value may be a method in which the results of actual machine tests are described in advance in a map or the like and the map is referred to.

図30は、図27の目標空燃比演算部(リッチスパイク制御部)35の貯蔵NOx量A2および未貯蔵NOx量D演算部(リーンNOx触媒モデル)44を示したブロック図である。   FIG. 30 is a block diagram showing the stored NOx amount A2 and the unstored NOx amount D calculating unit (lean NOx catalyst model) 44 of the target air-fuel ratio calculating unit (rich spike control unit) 35 of FIG.

触媒上流NOx量(質量)演算手段45では、前記触媒入口NOx量C(濃度)、吸入空気量、及び排気温度を用いて、単位時間あたり(例えば制御周期毎の)触媒11の上流のNOx量(質量)を演算する。濃度から質量への変換式は、ここでは詳述しない。触媒上流NOx量(質量)から貯蔵NOx量を減算し、単位時間あたりの未貯蔵NOx量を求め、その積算値として未貯蔵NOx量D(質量)を求める。   The catalyst upstream NOx amount (mass) calculating means 45 uses the catalyst inlet NOx amount C (concentration), the intake air amount, and the exhaust temperature, and the NOx amount upstream of the catalyst 11 per unit time (for example, every control cycle). Calculate (mass). The conversion formula from concentration to mass is not detailed here. The stored NOx amount is subtracted from the catalyst upstream NOx amount (mass) to obtain the unstored NOx amount per unit time, and the unstored NOx amount D (mass) is obtained as the integrated value.

質量から濃度への変換式は、ここでは詳述しない。単位時間あたりの触媒上流NOx量(質量)にNOx浄化(貯蔵率)を乗じることで、NOx貯蔵量を求める。ここでいうNOx貯蔵量は、前述のように単位時間すなわち、ある一定期間T[s]に貯蔵されたNOx量を表し、単位は[g/T]であるので、貯蔵速度と表しても良い。実施時は、前述のように一定期間T[s]は、制御周期に相当する。例えば、制御周期が10msの場合は、NOx貯蔵量の単位は[g/10ms]である。一定期間T[s]に貯蔵されるNOx量を積算し、リーン時間に触媒内に貯蔵された貯蔵NOx量A2を求める。   The conversion formula from mass to concentration is not detailed here. The NOx storage amount is obtained by multiplying the NOx amount (mass) upstream of the catalyst per unit time by NOx purification (storage rate). The amount of NOx stored here represents the amount of NOx stored in unit time, that is, a certain period T [s] as described above, and since the unit is [g / T], it may be expressed as the storage rate. . At the time of implementation, as described above, the fixed period T [s] corresponds to a control cycle. For example, when the control cycle is 10 ms, the unit of the NOx storage amount is [g / 10 ms]. The amount of NOx stored for a certain period T [s] is integrated, and the amount of stored NOx A2 stored in the catalyst during the lean time is obtained.

また、NOx浄化(貯蔵)率は、基本貯蔵率と基本貯蔵率補正との積で求める。基本貯蔵率は、飽和率から求める。すなわち、貯蔵NOx量基準値が多くなるほど、NOx浄化(貯蔵)率が小さくなる特性を表す。飽和率は、(貯蔵NOx量A2)/(最大貯蔵量)で求める。
最大貯蔵量は、排気温度から求める。基本貯蔵率補正は、エンジン空燃比から求める。本モデルの各パラメータは触媒の特性に合わせて、実機試験結果などから決めるのがよい。
The NOx purification (storage) rate is obtained by the product of the basic storage rate and the basic storage rate correction. The basic storage rate is obtained from the saturation rate. That is, the NOx purification (storage) rate decreases as the stored NOx amount reference value increases. The saturation rate is determined by (storage NOx amount A2) / (maximum storage amount).
The maximum storage amount is obtained from the exhaust temperature. The basic storage rate correction is obtained from the engine air-fuel ratio. Each parameter of this model should be determined from actual machine test results according to the characteristics of the catalyst.

図30は、リーンNOx触媒モデルのパラメータである飽和率と基本貯蔵率の関係を変更する仕様を示している。リーンNOx触媒11のNOx貯蔵能力変化フラグF_cat=1のとき、図32に示されるように、リーンNOx触媒モデルの飽和率と基本貯蔵率の関係を変更するものである。   FIG. 30 shows specifications for changing the relationship between the saturation rate and the basic storage rate, which are parameters of the lean NOx catalyst model. When the NOx storage capacity change flag F_cat = 1 of the lean NOx catalyst 11, as shown in FIG. 32, the relationship between the saturation ratio and the basic storage ratio of the lean NOx catalyst model is changed.

図31は、貯蔵NOx量A2および未貯蔵NOx量D演算部(リーンNOx触媒モデル)44のリーンNOx触媒のNOx貯蔵能力の変化検出部46でのリーンNOx触媒11のNOx貯蔵能力変化検出部を示したブロック図である。貯蔵NOx量A1と貯蔵NOx量A2の差の絶対値が所定値以上のとき、リーンNOx触媒のNOx貯蔵性能が変化したとして、Fcat=1とする。すなわち、リーン運転時にモデル用いて予測したNOx貯蔵量A2とその後に実施されるリッチスパイク時に演算される実際に触媒内に貯蔵されていたNOx量A1とを比較し、その差が所定値以上のとき、NOx貯蔵性能が変化したとして、NOx触媒モデルのパラメータを変更するものである。   FIG. 31 shows the NOx storage capacity change detection unit of the lean NOx catalyst 11 in the NOx storage capacity change detection unit 46 of the lean NOx catalyst of the stored NOx amount A2 and the unstored NOx amount D calculation unit (lean NOx catalyst model) 44. It is the block diagram shown. When the absolute value of the difference between the stored NOx amount A1 and the stored NOx amount A2 is equal to or greater than a predetermined value, it is assumed that the NOx storage performance of the lean NOx catalyst has changed, and Fcat = 1. That is, the NOx storage amount A2 predicted using the model at the time of lean operation is compared with the NOx amount A1 actually stored in the catalyst calculated at the time of the rich spike performed thereafter, and the difference is equal to or greater than a predetermined value. When the NOx storage performance is changed, the parameters of the NOx catalyst model are changed.

図32は、新品時と劣化時2の飽和率vs基本貯蔵率曲線fn(Rs)およびfd(Rs)を示している。F_cat=1のとき、あらたな劣化時1の飽和率vs基本貯蔵率曲線fm(Rs)を図32中の式(1)により求める。   FIG. 32 shows the saturation rate vs. basic storage rate curves fn (Rs) and fd (Rs) when new and when deteriorated. When F_cat = 1, the saturation rate vs. basic storage rate curve fm (Rs) at the time of new degradation 1 is obtained by the equation (1) in FIG.

ここに、
An:触媒新品時に所定条件でのリーン運転時のNOx貯蔵量
Ad:劣化時2に所定条件でのリーン運転時のNOx貯蔵量
である。すなわち、貯蔵NOx量A1に基づいて新品時と所定劣化時(劣化時2)のそれぞれの飽和率vs基本貯蔵率曲線の内分点を取るものであり、内分比をA1,Ad,Anに基づいて決めるものである。
また、NOx貯蔵量A1が所定値以下となったとき、リーンNOx触媒11の貯蔵NOx性能が許容範囲外として、例えば、運転者に報知できるよう、報知ランプ等を点灯するのも良い。
here,
An: NOx storage during lean operation under specified conditions when the catalyst is new
Ad: NOx storage amount during lean operation under a predetermined condition at the time of deterioration 2. That is, based on the stored NOx amount A1, the internal division points of the saturation rate vs. basic storage rate curve at the time of a new product and at the time of predetermined deterioration (2 at the time of deterioration) are taken, and the internal division ratio is set to A1, Ad, An. It is decided based on.
Further, when the NOx storage amount A1 becomes equal to or less than a predetermined value, the storage NOx performance of the lean NOx catalyst 11 is out of the allowable range, and for example, a notification lamp or the like may be turned on so that the driver can be notified.

〔実施形態5〕
図33は、本発明の実施の形態5のエンジンの制御装置が適用されるエンジンの全体のシステム構成を示している。本実施形態5は、図14に示す実施形態11のシステムに対して、リーンNOx触媒11の上流に三元触媒29が追加され、三元触媒29とリーンNOx触媒11の間にOセンサ30が追加されている。それ以外は実施形態1と同様であるので詳述は省略する。
[Embodiment 5]
FIG. 33 shows the overall system configuration of an engine to which the engine control apparatus of Embodiment 5 of the present invention is applied. In the fifth embodiment, a three-way catalyst 29 is added upstream of the lean NOx catalyst 11 with respect to the system of the eleventh embodiment shown in FIG. 14, and the O 2 sensor 30 is interposed between the three-way catalyst 29 and the lean NOx catalyst 11. Has been added. Since other than that is the same as that of Embodiment 1, detailed description is abbreviate | omitted.

図34は、コントロールユニット16の内部構成を示したものであり、図15に示される実施形態1のものに対してOセンサ30の出力が入力回路24への入力信号が追加されている。それ以外は実施形態1と同様であるので詳述は省略する。 FIG. 34 shows the internal configuration of the control unit 16, and an output signal of the O 2 sensor 30 and an input signal to the input circuit 24 are added to that of the first embodiment shown in FIG. 15. Since other than that is the same as that of Embodiment 1, detailed description is abbreviate | omitted.

図35は、本実施形態5のエンジンの制御装置の制御全体を示すブロック図で、空気先行型トルクベース制御の主要部である。
図35の実施形態5は、実施形態1に対して、Oセンサ30の出力がリーンNOx触媒診断部38に入力されている。それ以外は、図16の実施形態1と同じであるので詳述は省略する。図35の実施形態5の目標空燃比演算部35は、図17の実施形態1の目標空燃比演算部35と同じであるので詳述は省略する。図36は、図35の実施形態5のリーンNOx触媒診断部38を示したブロック図である。Oセンサ20およびOセンサ30の出力、燃料噴射量および図35で示される目標空燃比演算部35で演算されるリーンフラグに基づいて、貯蔵NOx量A1演算手段39でリーンNOx触媒11内の貯蔵NOx量A1、貯蔵O量B1演算手段40で貯蔵O量B1、及び、貯蔵O量B2演算部47で三元触媒29内の貯蔵O量B2を求める。
FIG. 35 is a block diagram showing the overall control of the engine control apparatus according to the fifth embodiment, which is the main part of the air-preceding torque base control.
In the fifth embodiment of FIG. 35, the output of the O 2 sensor 30 is input to the lean NOx catalyst diagnostic unit 38 as compared to the first embodiment. The rest is the same as in the first embodiment of FIG. The target air-fuel ratio calculation unit 35 of the fifth embodiment in FIG. 35 is the same as the target air-fuel ratio calculation unit 35 in the first embodiment in FIG. FIG. 36 is a block diagram showing the lean NOx catalyst diagnostic unit 38 of the fifth embodiment shown in FIG. Based on the outputs of the O 2 sensor 20 and the O 2 sensor 30, the fuel injection amount, and the lean flag calculated by the target air-fuel ratio calculating unit 35 shown in FIG. 35, the stored NOx amount A1 calculating means 39 in the lean NOx catalyst 11 storage NOx amount A1 of the storage amount of O 2 in the storage amount of O 2 B1 calculation unit 40 B1, and calculates the storage amount of O 2 B2 in the three-way catalyst 29 in storage O 2 amount B2 calculation unit 47.

具体的には、Mr4にGa4を乗じてリーンNOx触媒11内の貯蔵NOx量A1とし、Ml3にGb3を乗じてリーンNOx触媒内の貯蔵O量B1とする。また、Mr3にGb4を乗じて三元触媒29内の貯蔵O量B2とする。 Specifically, the storage NOx amount A1 in the lean NOx catalyst 11 is multiplied by Ga4 to MR4, the storage amount of O 2 B1 in the lean NOx catalyst is multiplied by the Gb3 on Ml 3. Further, Mr3 is multiplied by Gb4 to obtain the stored O 2 amount B2 in the three-way catalyst 29.

燃料噴射量Mr4,Ml3及びMr3の演算方法を、以下に示す。
Ga4,Gb3およびGb4は、それぞれ、リーンNOx触媒11内の貯蔵NOx量とそれを還元するのに必要な燃料量、リーンNOx触媒内の貯蔵O量とそれを消費するのに必要な燃料量、さらに三元触媒29内の貯蔵O量とそれを消費するのに必要な燃料量の関係を表す係数であり、経験的に決めるのがよい。
The calculation method of the fuel injection amounts Mr4, Ml3 and Mr3 will be shown below.
Ga4, Gb3 and Gb4 are respectively the amount of NOx stored in the lean NOx catalyst 11 and the amount of fuel required to reduce it, the amount of O 2 stored in the lean NOx catalyst and the amount of fuel required to consume it. Furthermore, this is a coefficient that represents the relationship between the amount of O 2 stored in the three-way catalyst 29 and the amount of fuel required to consume it, and should be determined empirically.

図37は、貯蔵O量B2演算部47のMr3演算部48を示したブロック図である。リッチ運転中であるか(リーンフラグが0)を判定し、リッチ運転時、すなわちエンジン100の空燃比がリッチとなってから、前記リーンNOx触媒11の下流のOセンサ30の出力がリッチとなる期間Tr3の燃料噴射量の積算量Mr3_0に所定値GMr3を乗じた値をMr3とする。 FIG. 37 is a block diagram showing the Mr3 computing unit 48 of the stored O 2 amount B2 computing unit 47. It is determined whether the rich operation is being performed (the lean flag is 0), and during the rich operation, that is, after the air-fuel ratio of the engine 100 becomes rich, the output of the O 2 sensor 30 downstream of the lean NOx catalyst 11 becomes rich. A value obtained by multiplying the accumulated amount Mr3_0 of the fuel injection amount in the period Tr3 by a predetermined value GMr3 is defined as Mr3.

この期間Tr3は、三元触媒29内の貯蔵Oが触媒入口から流入する還元剤(H、CO、HC)を酸化する期間に当たり、したがって、この期間Tr3は、三元触媒29内の貯蔵O量に相関があることを利用したものである。リッチ運転中であるかは、図17に示されるリーンフラグを用いる。GMr3は調整ゲインであり、通常は1でもよい。 This period Tr3 corresponds to a period in which the storage O 2 in the three-way catalyst 29 oxidizes the reducing agent (H 2 , CO, HC) flowing from the catalyst inlet. Therefore, this period Tr3 is the storage in the three-way catalyst 29. This is based on the fact that there is a correlation in the amount of O 2 . A lean flag shown in FIG. 17 is used to determine whether the rich operation is being performed. GMr3 is an adjustment gain, and may normally be 1.

図38は、貯蔵NOx量A1演算手段39のMr4演算部49を示したブロック図である。リッチ運転中であるかを判定し、リッチ運転時、すなわちエンジン100の空燃比がリッチとなってかつ三元触媒29の下流のOセンサ30の出力が所定値以上となってから、前記リーンNOx触媒11の下流のOセンサ20の出力が所定値以上(リッチ)となるまでの期間Tr4の燃料噴射量の積算量Mr4_0に所定値GMr4を乗じた値をMr4とする。この期間Tr4は、リーンNOx触媒11内の貯蔵NOxおよび貯蔵Oが触媒入口から流入する還元剤(H、CO、HC)を酸化する期間に当たり、したがって、この期間Tr4は、リーンNOx触媒11内の貯蔵NOx量および貯蔵O量に相関があることを利用したものである。GMr4は調整ゲインであり、通常は1でもよい。 FIG. 38 is a block diagram showing the Mr4 calculating unit 49 of the stored NOx amount A1 calculating means 39. It is determined whether the rich operation is being performed. During the rich operation, that is, after the air-fuel ratio of the engine 100 becomes rich and the output of the O 2 sensor 30 downstream of the three-way catalyst 29 becomes a predetermined value or more, the lean A value obtained by multiplying the accumulated amount Mr4_0 of the fuel injection amount during the period Tr4 by the predetermined value GMr4 until the output of the O 2 sensor 20 downstream of the NOx catalyst 11 becomes equal to or greater than the predetermined value (rich) is defined as Mr4. This period Tr4 corresponds to a period in which the stored NOx and the stored O 2 in the lean NOx catalyst 11 oxidize the reducing agent (H 2 , CO, HC) flowing from the catalyst inlet. Therefore, this period Tr4 is the lean NOx catalyst 11. The correlation between the amount of stored NOx and the amount of stored O 2 is utilized. GMr4 is an adjustment gain, and may normally be 1.

図39は、貯蔵O量B1演算手段40のMl3演算部50を示したブロック図である。リーン運転中であるかを判定し、リーン運転時、すなわちエンジン100の空燃比がリーンとなってかつ三元触媒29の下流のOセンサ30の出力が所定値以下(リーン)となってから、前記リーンNOx触媒11の下流のOセンサ20の出力が所定値以下(リーン)となる期間Tl3の燃料噴射量の積算量Ml3_0に所定値GMl3を乗じた値をMl3とする。この期間Tl3は、リーンNOx触媒11内に触媒入口から流入するOが貯蔵される期間に当たり、したがって、この期間Tl3は、リーンNOx触媒11内の貯蔵O量に相関があることを利用したものである。リッチ運転中であるかは、図17に示されるリーンフラグを用いる。GMl3は調整ゲインであり、通常は1でもよい。 FIG. 39 is a block diagram showing the Ml3 calculating unit 50 of the stored O 2 amount B1 calculating means 40. It is determined whether the lean operation is being performed. During the lean operation, that is, after the air-fuel ratio of the engine 100 becomes lean and the output of the O 2 sensor 30 downstream of the three-way catalyst 29 becomes a predetermined value or less (lean). A value obtained by multiplying the fuel injection amount integrated amount Ml3_0 during the period Tl3 during which the output of the O 2 sensor 20 downstream of the lean NOx catalyst 11 is equal to or less than a predetermined value (lean) by a predetermined value GMl3 is defined as Ml3. This period Tl3 corresponds to a period in which O 2 flowing from the catalyst inlet is stored in the lean NOx catalyst 11, and therefore, this period Tl3 is used to correlate with the amount of stored O 2 in the lean NOx catalyst 11. Is. A lean flag shown in FIG. 17 is used to determine whether the rich operation is being performed. GMl3 is an adjustment gain, and may normally be 1.

本発明のエンジンの制御装置の請求項1に記載の態様の説明に供される図。The figure which is provided for description of the aspect of Claim 1 of the control apparatus of the engine of this invention. 本発明のエンジンの制御装置の請求項2に記載の態様の説明に供される図。The figure which is provided for description of the aspect of Claim 2 of the control apparatus of the engine of this invention. 本発明のエンジンの制御装置の請求項3に記載の態様の説明に供される図。The figure which is provided for description of the aspect of Claim 3 of the control apparatus of the engine of this invention. 本発明のエンジンの制御装置の請求項4に記載の態様の説明に供される図。The figure which is provided for description of the aspect of Claim 4 of the control apparatus of the engine of this invention. 本発明のエンジンの制御装置の請求項5に記載の態様の説明に供される図。The figure which is provided for description of the aspect of Claim 5 of the control apparatus of the engine of this invention. 本発明のエンジンの制御装置の請求項6に記載の態様の説明に供される図。The figure which is provided for description of the aspect of Claim 6 of the control apparatus of the engine of this invention. 本発明のエンジンの制御装置の請求項7に記載の態様の説明に供される図。The figure which is provided for description of the aspect of Claim 7 of the control apparatus of the engine of this invention. 本発明のエンジンの制御装置の請求項8に記載の態様の説明に供される図。The figure which is provided for description of the aspect of Claim 8 of the control apparatus of the engine of this invention. 本発明のエンジンの制御装置の請求項9に記載の態様の説明に供される図。The figure which is provided for description of the aspect of Claim 9 of the control apparatus of the engine of this invention. 本発明のエンジンの制御装置の請求項10に記載の態様の説明に供される図。The figure which is provided for description of the aspect of Claim 10 of the control apparatus of the engine of this invention. 本発明のエンジンの制御装置の請求項11に記載の態様の説明に供される図。The figure which is provided for description of the aspect of Claim 11 of the control apparatus of the engine of this invention. 本発明のエンジンの制御装置の請求項12に記載の態様の説明に供される図。The figure which is provided for description of the aspect of Claim 12 of the control apparatus of the engine of this invention. 本発明のエンジンの制御装置の請求項13に記載の態様の説明に供される図。The figure which is provided for description of the aspect of Claim 13 of the control apparatus of the engine of this invention. 本発明の係るエンジンの制御装置の実施形態1の全体構成を示すシステム図。1 is a system diagram showing the overall configuration of Embodiment 1 of an engine control apparatus according to the present invention. 実施形態1のエンジンの制御装置(コントロールユニット)の内部構成図。FIG. 3 is an internal configuration diagram of the engine control device (control unit) according to the first embodiment. 実施形態1のエンジンの制御装置の全体の制御ブロック図。FIG. 2 is an overall control block diagram of the engine control apparatus according to the first embodiment. 実施形態1のエンジンの制御装置の目標空燃比演算部を示す制御ブロック図。FIG. 3 is a control block diagram illustrating a target air-fuel ratio calculation unit of the engine control apparatus according to the first embodiment. 実施形態1のエンジンの制御装置のリーンNOx触媒診断部を示す制御ブロック図。FIG. 3 is a control block diagram illustrating a lean NOx catalyst diagnostic unit of the engine control apparatus according to the first embodiment. 実施形態1のリーンNOx触媒診断部におけるMr演算部を示す制御ブロック図。FIG. 3 is a control block diagram showing an Mr calculation unit in the lean NOx catalyst diagnosis unit of the first embodiment. 実施形態1のリーンNOx触媒診断部におけるMl演算部を示す制御ブロック図。FIG. 3 is a control block diagram illustrating an Ml calculation unit in the lean NOx catalyst diagnosis unit of the first embodiment. 実施形態2のエンジンの制御装置の目標空燃比演算部を示す制御ブロック図。FIG. 6 is a control block diagram illustrating a target air-fuel ratio calculation unit of the engine control apparatus according to the second embodiment. 実施形態2のエンジンの制御装置のリーンNOx触媒診断部を示す制御ブロック図。FIG. 5 is a control block diagram illustrating a lean NOx catalyst diagnostic unit of the engine control apparatus of the second embodiment. 実施形態2のリーンNOx触媒診断部におけるMl2演算部を示す制御ブロック図。FIG. 6 is a control block diagram showing an Ml2 calculation unit in the lean NOx catalyst diagnosis unit of the second embodiment. 本発明の係るエンジンの制御装置の実施形態3の全体の制御ブロック図。The whole control block diagram of Embodiment 3 of the control device of the engine concerning the present invention. 実施形態3のリーンNOx触媒診断部におけるMl2演算部を示す制御ブロック図。FIG. 6 is a control block diagram showing an Ml2 calculation unit in a lean NOx catalyst diagnosis unit of Embodiment 3. 本発明の係るエンジンの制御装置の実施形態4の全体の制御ブロック図。The whole control block diagram of Embodiment 4 of the control device of the engine concerning the present invention. 実施形態4の目標空燃比演算部を示す制御ブロック図。FIG. 6 is a control block diagram illustrating a target air-fuel ratio calculation unit according to a fourth embodiment. 実施形態4の目標空燃比演算部におけるリッチ量制御部を示す制御ブロック図。FIG. 6 is a control block diagram showing a rich amount control unit in a target air-fuel ratio calculation unit of Embodiment 4. 実施形態4の目標空燃比演算部における触媒入口NOx量C演算部を示す制御ブロック図。FIG. 6 is a control block diagram showing a catalyst inlet NOx amount C calculation unit in a target air-fuel ratio calculation unit of Embodiment 4. 実施形態4の目標空燃比演算部における貯蔵NOx量A3および未貯蔵NOxD演算部を示す制御ブロック図。FIG. 10 is a control block diagram illustrating a stored NOx amount A3 and an unstored NOxD calculation unit in a target air-fuel ratio calculation unit according to a fourth embodiment. 実施形態4の目標空燃比演算部のリーンNOx触媒のNOx貯蔵能力変化検出部を示す制御ブロック図。FIG. 6 is a control block diagram illustrating a NOx storage capacity change detection unit of a lean NOx catalyst of a target air-fuel ratio calculation unit according to a fourth embodiment. 実施形態4の目標空燃比演算部の飽和率と基本貯蔵率の関係の更新方法を示す図。The figure which shows the update method of the relationship between the saturation rate of the target air fuel ratio calculating part of Embodiment 4, and a basic storage rate. 本発明の係るエンジンの制御装置の実施形態5の全体構成を示すシステム図。The system figure which shows the whole structure of Embodiment 5 of the control apparatus of the engine which concerns on this invention. 実施形態5のエンジンの制御装置(コントロールユニット)の内部構成図。FIG. 10 is an internal configuration diagram of an engine control device (control unit) according to a fifth embodiment. 実施形態5のエンジンの制御装置の全体の制御ブロック図。FIG. 10 is an overall control block diagram of an engine control apparatus according to a fifth embodiment. 実施形態5のリーンNOx触媒診断部を示す制御ブロック図。FIG. 10 is a control block diagram illustrating a lean NOx catalyst diagnostic unit according to a fifth embodiment. 実施形態5のリーンNOx触媒診断部におけるMr3演算部を示す制御ブロック図。FIG. 10 is a control block diagram showing an Mr3 calculation unit in the lean NOx catalyst diagnosis unit of the fifth embodiment. 実施形態5のリーンNOx触媒診断部におけるMr4演算部を示す制御ブロック図。FIG. 10 is a control block diagram showing an Mr4 calculation unit in the lean NOx catalyst diagnosis unit of the fifth embodiment. 実施形態5のリーンNOx触媒診断部におけるMl3演算部を示す制御ブロック図。FIG. 10 is a control block diagram illustrating an Ml3 calculation unit in the lean NOx catalyst diagnosis unit of the fifth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 エアクリーナ
2 エアフロセンサ
3 電子スロットル
4 吸気管
5 コレクタ
6 アクセル
7 筒内噴射用燃料噴射弁
8 点火プラグ
9 シリンダー
10 排気管
11 リーンNOx触媒
12 A/Fセンサ
13 アクセル開度センサ
14 水温センサ
15 エンジン回転数センサ
16 コントロールユニット(制御装置)
17 スロットル開度センサ
18 排気還流管
19 排気還流量調節バルブ
20 リーンNOx触媒の下流のOセンサ
29 三元触媒
30 三元触媒の下流のOセンサ
100 エンジン

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air cleaner 2 Air flow sensor 3 Electronic throttle 4 Intake pipe 5 Collector 6 Accelerator 7 In-cylinder fuel injection valve 8 Spark plug 9 Cylinder 10 Exhaust pipe 11 Lean NOx catalyst 12 A / F sensor 13 Accelerator opening sensor 14 Water temperature sensor 15 Engine Rotational speed sensor 16 Control unit (control device)
17 Throttle opening sensor 18 Exhaust gas recirculation pipe 19 Exhaust gas recirculation control valve 20 O 2 sensor downstream of lean NOx catalyst 29 Three-way catalyst 30 O 2 sensor downstream of three-way catalyst 100 Engine

Claims (14)

リーン運転中はエンジンから排出されるNOxを貯蔵し、リッチ運転中は前記貯蔵NOxを脱離および浄化するリーンNOx触媒と、該リーンNOx触媒の下流に配置したOセンサと、を備えるエンジンの制御装置であって、
前記リーンNOx触媒の貯蔵NOx量A1を演算する手段と、前記リーンNOx触媒の貯蔵O量B1を演算する手段と、を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
An engine comprising: a lean NOx catalyst that stores NOx discharged from the engine during lean operation, and desorbs and purifies the stored NOx during rich operation; and an O 2 sensor disposed downstream of the lean NOx catalyst. A control device,
The engine control apparatus characterized by comprising means for calculating a stored NOx amount A1 of the lean NOx catalyst, means for calculating a storage amount of O 2 B1 of the lean NOx catalyst.
前記リーンNOx触媒の貯蔵O量B1を演算する手段は、前記リーンNOx触媒の前記リッチ運転終了時に、前記エンジンの空燃比がリーンとなってから、前記Oセンサの出力が所定値以下となるまでの期間Tlもしくは該期間Tl中の燃料噴射量Mlに基づいて、貯蔵O量B1を演算し、
前記リーンNOx触媒の貯蔵NOx量A1を演算する手段は、前記リーンNOx触媒の貯蔵NOxを脱離および浄化するために行うリッチ運転中に、前記エンジンの空燃比がリッチとなってから、前記Oセンサの出力が所定値以上となるまでの期間Trもしくは該期間Tr中の燃料噴射量Mrを演算し、前記期間Trと前記期間Tlの差もしくは前記燃料噴射量Mrと前記燃料噴射量Mlの差に基づいて、貯蔵NOx量A1を演算することを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。
The means for calculating the lean NOx catalyst storage O 2 amount B1 is such that, at the end of the rich operation of the lean NOx catalyst, after the air-fuel ratio of the engine becomes lean, the output of the O 2 sensor becomes a predetermined value or less. Based on the time period Tl until or the fuel injection amount Ml during the time period Tl, the stored O 2 amount B1 is calculated,
The means for calculating the stored NOx amount A1 of the lean NOx catalyst is obtained when the air-fuel ratio of the engine becomes rich during the rich operation performed to desorb and purify the stored NOx of the lean NOx catalyst. The period Tr until the output of the two sensors becomes a predetermined value or more or the fuel injection amount Mr during the period Tr is calculated, and the difference between the period Tr and the period Tl or the fuel injection amount Mr and the fuel injection amount Ml The engine control apparatus according to claim 1, wherein the stored NOx amount A1 is calculated based on the difference.
前記リーンNOx触媒の貯蔵O量B1を演算する手段は、前記リーンNOx触媒の前記リッチ運転終了時に、前記エンジンの空燃比をストイキとし、前記Oセンサの出力が所定値以下となるまでの期間Tl2もしくは該期間Tl2中の燃料噴射量Ml2に基づいて、貯蔵O量B1を演算し、
前記リーンNOx触媒の貯蔵NOx量A1を演算する手段は、前記リーンNOx触媒の貯蔵NOxを脱離および浄化するために行うリッチ運転中に、前記エンジンの空燃比がリッチとなってから、前記Oセンサの出力が所定値以上となるまでの期間Trもしくは該期間Tr中の燃料噴射量Mrを演算し、前記期間Trと前記期間Tl2の差もしくは前記燃料噴射量Mrと前記燃料噴射量Ml2の差に基づいて、貯蔵NOx量A1を演算することを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。
The means for calculating the stored NO 2 amount B1 of the lean NOx catalyst is such that, at the end of the rich operation of the lean NOx catalyst, the air-fuel ratio of the engine is stoichiometric and the output of the O 2 sensor becomes a predetermined value or less. Based on the period Tl2 or the fuel injection amount Ml2 during the period Tl2, the stored O 2 amount B1 is calculated,
The means for calculating the stored NOx amount A1 of the lean NOx catalyst is obtained when the air-fuel ratio of the engine becomes rich during the rich operation performed to desorb and purify the stored NOx of the lean NOx catalyst. The period Tr until the output of the two sensors becomes a predetermined value or more or the fuel injection amount Mr during the period Tr is calculated, and the difference between the period Tr and the period Tl2 or the fuel injection amount Mr and the fuel injection amount Ml2 The engine control apparatus according to claim 1, wherein the stored NOx amount A1 is calculated based on the difference.
前記リーンNOx触媒の貯蔵O量B1を演算する手段は、前記エンジンの空燃比をストイキもしくは前記リーンNOx触媒のNOx貯蔵性能が発揮されない程度のリーン空燃比で所定時間運転した後、前記エンジンの空燃比をリッチとし、前記リーンNOx触媒下流のOセンサの出力が所定値以上となるまでの期間Tr2もしくは該期間Tr2中の燃料噴射量Mr2に基づいて、貯蔵O量B1を演算することを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。 The means for calculating the stored O 2 amount B1 of the lean NOx catalyst is operated after a predetermined time of operation at a lean air-fuel ratio at which the air-fuel ratio of the engine is stoichiometric or the NOx storage performance of the lean NOx catalyst is not exhibited. The air-fuel ratio is made rich, and the stored O 2 amount B1 is calculated based on the period Tr2 or the fuel injection amount Mr2 during the period Tr2 until the output of the O 2 sensor downstream of the lean NOx catalyst becomes a predetermined value or more. The engine control device according to claim 1. 前記リーンNOx触媒の上流にOセンサもしくはA/Fセンサを備えたエンジンの制御装置であって、
前記Oセンサもしくは前記A/Fセンサの出力信号を周波数解析し、所定周波数のパワーPa1と位相Ph1を演算する手段と、前記リーンNOx触媒の下流のOセンサの出力信号を周波数解析し、所定周波数のパワーPa2と位相Ph2を演算する手段と、を備え、
前記パワーPa1と前記パワーPa2および前記位相Ph1と前記位相Ph2の関係に基づいて、貯蔵O量B1を演算することを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。
An engine control device provided with an O 2 sensor or an A / F sensor upstream of the lean NOx catalyst,
A frequency analysis of the output signal of the O 2 sensor or the A / F sensor, and a frequency analysis of the output signal of the O 2 sensor downstream of the lean NOx catalyst, means for calculating a power Pa1 and a phase Ph1 of a predetermined frequency, Means for calculating power Pa2 and phase Ph2 of a predetermined frequency,
2. The engine control device according to claim 1, wherein a stored O 2 amount B < b > 1 is calculated based on a relationship among the power Pa <b> 1, the power Pa < b > 2, and the phase Ph < b > 1 and the phase Ph < b > 2.
前記リーンNOx触媒に貯蔵されたNOxを浄化するために行うリッチスパイク制御の開始時期を貯蔵NOx量A1に基づいて演算する手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。   The engine control apparatus according to claim 1, further comprising means for calculating a start time of rich spike control performed to purify NOx stored in the lean NOx catalyst based on a stored NOx amount A1. . 前記リーンNOx触媒に貯蔵されたNOxを浄化するために行うリッチスパイク制御時のリッチスパイク量もしくはリッチスパイク期間を、前記貯蔵NOx量A1と前記貯蔵O量B1に基づいて演算する手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。 Means for calculating a rich spike amount or rich spike period during rich spike control performed to purify NOx stored in the lean NOx catalyst based on the stored NOx amount A1 and the stored O 2 amount B1 The engine control device according to claim 1. 前記リッチスパイク中もしくはストイキ近傍運転中に求められた貯蔵O量B1に基づいて、前記リッチスパイク後に実施されるリーン運転の所定期間中に前記リーンNOx触媒に貯蔵される貯蔵O量B2を推定する手段と、
前記リッチスパイク中に求められた貯蔵NOx量A1に基づいて、前記リッチスパイク後に実施されるリーン運転の所定期間中に前記リーンNOx触媒に貯蔵される貯蔵NOx量A2を推定する手段と、
前記リッチスパイク後に実施されるリーン運転の所定期間中に前記リーンNOx触媒に流入する触媒入口NOx量Cを推定する手段と、
前記触媒入口NOx量Cと前記貯蔵NOx量A2から貯蔵されずに前記リーンNOx触媒下流に排出される未貯蔵NOx量Dを演算する手段と、
前記未貯蔵NOx量Dに基づいて、リッチスパイク制御の開始時期を演算する手段と、
前記貯蔵NOx量A2および前記貯蔵O量B2に基づいてリッチスパイク量もしくはリッチスパイク期間を演算する手段と、を備えたことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。
Based on the stored O 2 amount B1 obtained during the rich spike or during the operation near the stoichiometric condition, the stored O 2 amount B2 stored in the lean NOx catalyst during a predetermined period of the lean operation performed after the rich spike is calculated. Means to estimate;
Means for estimating a stored NOx amount A2 stored in the lean NOx catalyst during a predetermined period of a lean operation performed after the rich spike based on the stored NOx amount A1 obtained during the rich spike;
Means for estimating a catalyst inlet NOx amount C flowing into the lean NOx catalyst during a predetermined period of lean operation performed after the rich spike;
Means for calculating an unstored NOx amount D discharged downstream of the lean NOx catalyst without being stored from the catalyst inlet NOx amount C and the stored NOx amount A2.
Means for calculating a start time of rich spike control based on the unstored NOx amount D;
The engine control apparatus according to claim 1, characterized by comprising, means for calculating the rich spike amount or rich spike period based on the storage NOx amount A2 and the storage amount of O 2 B2.
前記リッチスパイク後に実施されるリーン運転の所定期間中に前記リーンNOx触媒に流入する触媒入口NOx量Cを推定する手段は、エンジントルクとエンジン回転数に基づいて演算されるNOx排出量基本値と、EGR率とエンジン空燃比に基づいて演算されるNOx排出量補正値との双方を乗じて触媒入口NOx量Cを推定することを特徴とする請求項8に記載のエンジンの制御装置。   The means for estimating the catalyst inlet NOx amount C flowing into the lean NOx catalyst during a predetermined period of the lean operation performed after the rich spike is a basic value of NOx emission calculated based on the engine torque and the engine speed. 9. The engine control apparatus according to claim 8, wherein the catalyst inlet NOx amount C is estimated by multiplying both the EGR rate and the NOx emission correction value calculated based on the engine air-fuel ratio. 前記貯蔵NOx量A2を推定する手段は、前回演算された推定貯蔵NOx量A2に基づいて、単位時間あたりのリーンNOx触媒内に貯蔵されるNOxの貯蔵率Rnを演算する手段と、前記貯蔵NOx量A1に基づいて、推定貯蔵NOx量A2と前記貯蔵率Rnの関係を補正する手段と、を備え、
前記リーンNOx触媒に流入する触媒入口NOx量Cと前記NOx貯蔵率Rnを乗じて単位時間当たりの貯蔵NOx量を演算し、前記単位時間あたりの貯蔵NOx量を積算し、前記推定貯蔵NOx量A2を演算することを特徴とする請求項8に記載のエンジンの制御装置。
The means for estimating the stored NOx amount A2 is a means for calculating a storage rate Rn of NOx stored in the lean NOx catalyst per unit time based on the estimated stored NOx amount A2 calculated last time, and the stored NOx. A means for correcting the relationship between the estimated storage NOx amount A2 and the storage rate Rn based on the amount A1,
The amount of stored NOx per unit time is calculated by multiplying the catalyst inlet NOx amount C flowing into the lean NOx catalyst by the NOx storage rate Rn, and the stored NOx amount per unit time is integrated, and the estimated stored NOx amount A2 The engine control device according to claim 8, wherein:
リッチスパイク制御開始時期演算手段は、未貯蔵NOx量Dが所定値以上のとき、リッチスパイク制御を開始することを特徴とする請求項8に記載のエンジンの制御装置。   9. The engine control device according to claim 8, wherein the rich spike control start timing calculation means starts the rich spike control when the unstored NOx amount D is equal to or greater than a predetermined value. 前記リーンNOx触媒の上流に三元触媒を備えた前記エンジンの制御装置であって、
前記三元触媒の貯蔵O量B2を演算する手段と、前記リーンNOx触媒に貯蔵されたNOxを浄化するために行うリッチスパイク制御時のリッチスパイク量もしくはリッチスパイク期間を前記貯蔵NOx量A1と前記貯蔵O量B1および前記貯蔵O量B2に基づいて演算する手段と、を備えたことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。
The engine control device comprising a three-way catalyst upstream of the lean NOx catalyst,
The means for calculating the stored O 2 amount B2 of the three-way catalyst, and the rich spike amount or rich spike period at the time of rich spike control performed to purify NOx stored in the lean NOx catalyst, and the stored NOx amount A1 The engine control device according to claim 1, further comprising means for calculating based on the stored O 2 amount B1 and the stored O 2 amount B2.
前記三元触媒と前記リーンNOx触媒の間に他のOセンサを備えた前記エンジンの制御装置であって、
前記三元触媒の貯蔵O量B2を演算する手段は、前記エンジンの空燃比がリッチとなってから、前記他のOセンサの出力が所定値以上となるまでの期間Tr3もしくは該期間Tr3中の燃料噴射量Mr3に基づいて、前記三元触媒内の貯蔵O量B2を演算し、
前記リーンNOx触媒の貯蔵O量B1を演算する手段は、前記リーンNOx触媒の前記リッチ運転終了時に、前記他のOセンサの出力が所定値以下となってから、前記リーンNOx触媒の下流のOセンサの出力が所定値以下となるまでの期間Tl3もしくは該期間Tl3中の燃料噴射量Ml3に基づいて、貯蔵O量B1を演算し、
前記リーンNOx触媒の貯蔵NOx量A1を演算する手段は、前記リーンNOx触媒の貯蔵NOxを脱離および浄化するために行うリッチ運転中に、前記他のOセンサの出力が所定値以上となってから、前記リーンNOx触媒の下流のOセンサの出力が所定値以上となるまでの期間Tr4もしくは該期間Tr4中の燃料噴射量Mr4を演算し、前記期間Tr4と前記燃料噴射量Tl3の差もしくは前記期間Mr4と前記燃料噴射量Ml3の差に基づいて、前記貯蔵NOx量A1を演算することを特徴とする請求項12に記載のエンジンの制御装置。
The engine control device comprising another O 2 sensor between the three-way catalyst and the lean NOx catalyst,
The means for calculating the stored O 2 amount B2 of the three-way catalyst is the period Tr3 or the period Tr3 from when the air-fuel ratio of the engine becomes rich until the output of the other O 2 sensor becomes a predetermined value or more. Based on the fuel injection amount Mr3 in the storage, the stored O 2 amount B2 in the three-way catalyst is calculated,
The means for calculating the stored O 2 amount B1 of the lean NOx catalyst is the downstream of the lean NOx catalyst after the output of the other O 2 sensor becomes a predetermined value or less at the end of the rich operation of the lean NOx catalyst. Based on the period Tl3 until the output of the O 2 sensor becomes equal to or less than the predetermined value or the fuel injection amount Ml3 during the period Tl3, the stored O 2 amount B1 is calculated,
The means for calculating the stored NOx amount A1 of the lean NOx catalyst is such that the output of the other O 2 sensor becomes a predetermined value or more during the rich operation performed to desorb and purify the stored NOx of the lean NOx catalyst. After that, a period Tr4 until the output of the O 2 sensor downstream of the lean NOx catalyst becomes equal to or greater than a predetermined value is calculated, or a fuel injection amount Mr4 during the period Tr4 is calculated, and a difference between the period Tr4 and the fuel injection amount Tl3 is calculated. The engine control device according to claim 12, wherein the stored NOx amount A1 is calculated based on a difference between the period Mr4 and the fuel injection amount Ml3.
請求項1に記載のエンジンの制御装置を搭載した自動車。

An automobile equipped with the engine control device according to claim 1.

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