JP2007002676A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents

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Takayuki Onodera
孝之 小野寺
Kinichi Iwachido
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device of an internal combustion engine capable of performing the lean operation and the NOx purge under an optimum environment by adequately setting a control parameter on the NOx storage in a NOx catalyst during the lean operation, or a control parameter on the NOx discharge and reduction from the NOx catalyst during the NOx purge. <P>SOLUTION: The exhaust emission control device sets the control parameter corresponding to the reference bed temperature and the correction value for correcting the control parameter to the optimum control parameter at each bed temperature Tbed in advance, corrects the control parameter of the reference bed temperature by the correction value according to the actual bed temperature Tbed, calculates the optimum control parameter corresponding to the actual bed temperature Tbed (S16, 18), and applies the calculated control parameter to the control of the lean operation and the NOx purge (S14). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に係り、詳しくはリーン運転時に排ガス中のNOxを吸蔵型NOx触媒に吸蔵する一方、該NOx触媒に吸蔵されたNOxをNOxパージにより放出還元する内燃機関の排気浄化装置に関するものである。   The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, and more specifically, exhaust gas of an internal combustion engine that stores NOx in exhaust gas in a storage-type NOx catalyst during lean operation, and releases and reduces NOx stored in the NOx catalyst by NOx purge. The present invention relates to a purification device.

リーンバーン機関等では空燃比を理論空燃比(ストイキオ)よりリーン側に制御して酸化雰囲気で燃焼を行うことから、従来型の三元触媒ではその特性上排ガス中のNOx(窒素酸化物)を十分に浄化できないという問題がある。そこで、この種の内燃機関では、吸蔵型NOx触媒が備えられている。
吸蔵型NOx触媒は、還元成分濃度が低い酸化雰囲気において排ガス中のNOxを硝酸塩X−NO3として吸蔵し、この吸蔵したNOxをCO(一酸化炭素)やHC(炭化水素)等の還元成分が多量に存在する還元雰囲気でN2(窒素)に還元させる特性を有した触媒として構成されている。この種の吸蔵型NOx触媒では、リーン運転時に排ガス中のNOxを吸蔵して大気中への排出を防止すると共に、最適なタイミングで(NOx触媒が飽和する以前に)空燃比をリッチ側に制御するリッチスパイクを実行してNOx触媒に吸蔵されているNOxを放出還元浄化している(以下、NOxパージという)。
In lean burn engines, etc., the air-fuel ratio is controlled to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (stoichio), and combustion is performed in an oxidizing atmosphere. Therefore, conventional three-way catalysts have NOx (nitrogen oxide) in exhaust gas due to their characteristics. There is a problem that it cannot be sufficiently purified. Therefore, this type of internal combustion engine is provided with a storage-type NOx catalyst.
The storage-type NOx catalyst stores NOx in exhaust gas as nitrate X-NO 3 in an oxidizing atmosphere with a low concentration of reducing components, and this stored NOx is reduced by reducing components such as CO (carbon monoxide) and HC (hydrocarbon). It is configured as a catalyst having a characteristic of reducing to N 2 (nitrogen) in a reducing atmosphere present in a large amount. With this type of storage-type NOx catalyst, NOx in the exhaust gas is stored during lean operation to prevent discharge into the atmosphere, and the air-fuel ratio is controlled to the rich side at an optimal timing (before the NOx catalyst is saturated). The rich spike is executed to release and purify NOx stored in the NOx catalyst (hereinafter referred to as NOx purge).

NOxパージが不適切であると、無用な燃料消費やNOx放出還元の不足を引き起こすため、このような不具合を防止すべく種々の対策が提案されている(例えば、特許文献1参照)。当該特許文献1に開示された排気浄化装置では、NOx触媒の前後に設けられたNOx濃度検出手段の出力と吸入空気量とからNOx触媒のNOx累積量を算出すると共に、触媒温度検出手段により検出した触媒温度指数値からリッチ制御を実行した場合の単位時間当たりのNOx放出量を算出し、これらのNOx累積量とNOx放出量とからリッチ制御時間(上記リッチスパイクの継続時間)を算出し、得られたリッチ制御時間に基づいてNOxパージを実行している。
特開2005−2954号公報
Inadequate NOx purge causes unnecessary fuel consumption and shortage of NOx release reduction, and various countermeasures have been proposed to prevent such problems (for example, see Patent Document 1). In the exhaust emission control device disclosed in Patent Document 1, the NOx cumulative amount of the NOx catalyst is calculated from the output of the NOx concentration detection means provided before and after the NOx catalyst and the intake air amount, and is detected by the catalyst temperature detection means. The amount of NOx released per unit time when rich control is executed is calculated from the catalyst temperature index value, and the rich control time (the duration of the rich spike) is calculated from the accumulated amount of NOx and the amount of released NOx, The NOx purge is executed based on the obtained rich control time.
JP-A-2005-2954

しかしながら、特許文献1の技術は理論的には正しい手法であるものの、NOx累積量やNOx放出量などの全ての値を算出処理により推定しているため、現実に則した値を求めることが非常に困難である。従って、これらの値から求めたリッチ制御時間にも無視できない誤差が含まれ、結果としてNOxパージ中のNOx放出還元が不適切なものとなってしまい、リッチ制御時間が過大なときには無用な燃料消費により燃費悪化を引き起こし、リッチ制御時間が過小なときにはNOx放出還元の不足によりNOx触媒の浄化性能を最大限に発揮できないという問題を生じる。   However, although the technique of Patent Document 1 is a theoretically correct method, all values such as the accumulated amount of NOx and the released amount of NOx are estimated by the calculation process, and thus it is very important to obtain a value in accordance with reality. It is difficult to. Therefore, the rich control time obtained from these values also includes an error that cannot be ignored. As a result, NOx release / reduction during NOx purge becomes inappropriate, and unnecessary fuel consumption occurs when the rich control time is excessive. As a result, the fuel consumption is deteriorated, and when the rich control time is too short, the purification performance of the NOx catalyst cannot be maximized due to the shortage of NOx release and reduction.

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、リーン運転中のNOx触媒へのNOx吸蔵に関する制御パラメータ、或いはNOxパージ中のNOx触媒からのNOx放出還元浄化に関する制御パラメータを現実に則した適切な値に設定し、これによりリーン運転やNOxパージを最適な環境の下で実行し、もって無用な燃料消費による燃費悪化などの不具合を防止した上で、NOx触媒が有する浄化性能を最大限に発揮することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve such problems. The object of the present invention is to control parameters related to NOx storage in the NOx catalyst during lean operation or NOx release from the NOx catalyst during NOx purge. Control parameters related to reduction and purification are set to appropriate values in accordance with the actual conditions, thereby performing lean operation and NOx purging in an optimal environment, thus preventing problems such as fuel consumption deterioration due to unnecessary fuel consumption. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can maximize the purification performance of a NOx catalyst.

上記目的を達成するため、請求項1の発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、内燃機関の排気空燃比がリーンのとき排ガス中のNOxを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比またはリッチのとき上記吸蔵したNOxを放出還元する吸蔵型NOx触媒と、NOx触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、所定のリーン運転時間毎に上記NOx放出還元のためのNOxパージを実行するように内燃機関を制御すると共に、予め基準温度に対応して設定されたリーン運転またはNOxパージに関する制御パラメータ、及び触媒温度毎に設定された補正値に基づき、触媒温度検出手段により検出された触媒温度に応じた補正値により基準温度に対応する制御パラメータを補正し、補正後の制御パラメータを内燃機関の制御に適用する制御手段とを備えたものである。   In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine, and stores NOx in exhaust gas when the exhaust air / fuel ratio of the internal combustion engine is lean, and the exhaust air / fuel ratio is the stoichiometric air / fuel ratio or rich. At this time, the storage NOx catalyst for releasing and reducing the stored NOx, the catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the NOx catalyst, and the NOx purge for the NOx release and reduction are executed every predetermined lean operation time. In addition to controlling the internal combustion engine, the catalyst temperature detected by the catalyst temperature detecting means is set based on the control parameter related to lean operation or NOx purge set in advance corresponding to the reference temperature and the correction value set for each catalyst temperature. And a control means for correcting the control parameter corresponding to the reference temperature with the corresponding correction value and applying the corrected control parameter to the control of the internal combustion engine. That.

従って、予め基準温度に対応してリーン運転またはNOxパージに関する最適な制御パラメータが設定されると共に、この制御パラメータを各触媒温度での最適な制御パラメータに補正するための補正値が設定されており、リーン運転またはNOxパージの実行時には、触媒温度検出手段により検出された触媒温度に応じた補正値により基準温度に対応する制御パラメータが補正されて、触媒温度に対応する最適な制御パラメータが算出され、当該制御パラメータに基づいて内燃機関が制御される。   Therefore, the optimum control parameter for lean operation or NOx purge is set in advance corresponding to the reference temperature, and the correction value for correcting this control parameter to the optimum control parameter at each catalyst temperature is set. When the lean operation or NOx purge is executed, the control parameter corresponding to the reference temperature is corrected by the correction value corresponding to the catalyst temperature detected by the catalyst temperature detecting means, and the optimal control parameter corresponding to the catalyst temperature is calculated. The internal combustion engine is controlled based on the control parameter.

基準温度に対応する制御パラメータ及び各補正値は、例えば内燃機関の台上運転やNOx触媒の浄化特性により予め設定可能であることから高い信頼性を有し、しかも、その信頼性の高い基準温度の制御パラメータを基準として各触媒温度での制御パラメータを補正処理により求めていることから、誤差の少ない現実に則した最適な制御パラメータが得られ、触媒温度に関わらずリーン運転中のNOx触媒へのNOx吸蔵やNOxパージ中のNOx放出還元を常に最適な環境の下で実行可能となる。これは,各制御パラメータで行うNOxパージの特性が,各触媒温度に影響されやすいことを考慮したものである。   Since the control parameter and each correction value corresponding to the reference temperature can be set in advance by, for example, the bench operation of the internal combustion engine or the purification characteristics of the NOx catalyst, the control temperature and the correction value have high reliability and the reliability is high. Because the control parameters at each catalyst temperature are obtained by correction processing based on the control parameters of the above, optimal control parameters in accordance with the reality with few errors can be obtained, and the NOx catalyst during lean operation can be obtained regardless of the catalyst temperature. Thus, NOx release and reduction during NOx occlusion and NOx purge can always be performed in an optimum environment. This is because the characteristics of the NOx purge performed with each control parameter are easily affected by the catalyst temperature.

請求項2の発明は、請求項1において、基準温度が、NOx触媒が良好な浄化性能を発揮する温度として設定され、制御手段が、基準温度に対応して設定された制御パラメータを触媒温度に応じた補正値により補正するものである。
従って、基準温度としてNOx触媒が良好な浄化性能を発揮する温度が設定されているため、基準温度に対応する制御パラメータの信頼性が更に向上し、ひいては当該制御パラメータに基づいて算出される各触媒温度での制御パラメータの信頼性も向上し、一層適切なリーン運転やNOxパージの制御を実現可能となる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the reference temperature is set as a temperature at which the NOx catalyst exhibits good purification performance, and the control means sets the control parameter set corresponding to the reference temperature to the catalyst temperature. Correction is performed with a corresponding correction value.
Therefore, since the temperature at which the NOx catalyst exhibits good purification performance is set as the reference temperature, the reliability of the control parameter corresponding to the reference temperature is further improved, and consequently each catalyst calculated based on the control parameter The reliability of the control parameter at the temperature is also improved, and more appropriate lean operation and NOx purge control can be realized.

請求項3の発明は、請求項1において、制御パラメータとして予め基準温度に対応してリーン運転の時間が設定され、制御手段が、リーン運転時間を触媒温度に応じた補正値により補正するものである。
従って、リーン運転の実行時には、触媒温度に応じた補正値により基準温度に対応するリーン運転時間が補正され、誤差の少ない現実に則した最適なリーン運転時間に基づいてNOx触媒へのNOx吸蔵が最適な環境の下に実行される。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the lean operation time is preset as a control parameter corresponding to the reference temperature, and the control means corrects the lean operation time with a correction value corresponding to the catalyst temperature. is there.
Therefore, when the lean operation is executed, the lean operation time corresponding to the reference temperature is corrected by the correction value corresponding to the catalyst temperature, and NOx occlusion to the NOx catalyst is performed based on the optimum lean operation time according to the reality with few errors. It runs under an optimal environment.

請求項4の発明は、請求項1において、制御パラメータとして予め基準温度に対応してNOxパージの目標空燃比が設定され、制御手段が、NOxパージの目標空燃比を触媒温度に応じた補正値により補正するものである。
従って、NOxパージの実行時には、触媒温度に応じた補正値により基準温度に対応するNOxパージの目標空燃比が補正され、誤差の少ない現実に則した最適なNOxパージの目標空燃比に基づいてNOx触媒のNOx放出還元が最適な環境の下に実行される。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the NOx purge target air-fuel ratio is set in advance as a control parameter corresponding to the reference temperature, and the control means corrects the NOx purge target air-fuel ratio in accordance with the catalyst temperature. Is to be corrected.
Therefore, at the time of execution of NOx purge, the target air-fuel ratio of NOx purge corresponding to the reference temperature is corrected by the correction value according to the catalyst temperature, and NOx based on the optimum target air-fuel ratio of NOx purge according to the reality with few errors. The NOx emission reduction of the catalyst is performed under an optimal environment.

請求項5の発明は、請求項1において、制御パラメータとして予め基準温度に対応してNOxパージの継続時間が設定され、制御手段が、NOxパージの継続時間を触媒温度に応じた補正値により補正するものである。
従って、NOxパージの実行時には、触媒温度に応じた補正値により基準温度に対応するNOxパージの継続時間が補正され、誤差の少ない現実に則した最適なNOxパージの継続時間に基づいてNOx触媒のNOx放出還元が最適な環境の下に実行される。
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect, the duration of the NOx purge is previously set as a control parameter corresponding to the reference temperature, and the control means corrects the duration of the NOx purge with a correction value corresponding to the catalyst temperature. To do.
Therefore, when the NOx purge is executed, the duration of the NOx purge corresponding to the reference temperature is corrected by the correction value corresponding to the catalyst temperature, and the NOx catalyst is adjusted based on the optimum duration of the NOx purge according to the reality with few errors. NOx emission reduction is performed in an optimal environment.

請求項6の発明は、請求項1において、制御パラメータとして予め基準温度に対応してNOxパージを実行するための噴射パターンが設定され、制御手段が、NOxパージの噴射パターンを触媒温度に応じた補正値により補正するものである。
従って、NOxパージの実行時には、触媒温度に応じた補正値により基準温度に対応するNOxパージの噴射パターンが補正され、誤差の少ない現実に則した最適なNOxパージの噴射パターンに基づいてNOx触媒のNOx放出還元が最適な環境の下に実行される。
According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect, the injection pattern for executing the NOx purge is set in advance as the control parameter corresponding to the reference temperature, and the control means sets the NOx purge injection pattern in accordance with the catalyst temperature. Correction is performed using the correction value.
Therefore, when the NOx purge is executed, the NOx purge injection pattern corresponding to the reference temperature is corrected by the correction value corresponding to the catalyst temperature, and the NOx catalyst is determined based on the optimum NOx purge injection pattern in accordance with the reality with few errors. NOx emission reduction is performed in an optimal environment.

以上説明したように請求項1,3〜6の発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、リーン運転中のNOx触媒へのNOx吸蔵に関する制御パラメータ、或いはNOxパージ中のNOx触媒からのNOx放出還元に関する制御パラメータを適切に設定し、これによりリーン運転やNOxパージを最適な環境の下で実行し、もって無用な燃料消費による燃費悪化などの不具合を防止した上で、NOx触媒が有する浄化性能を最大限に発揮することができる。   As described above, according to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the first to third aspects of the invention, the control parameter relating to NOx occlusion in the NOx catalyst during lean operation, or NOx release from the NOx catalyst during NOx purge. Control parameters related to reduction are set appropriately, so that lean operation and NOx purge are executed in an optimal environment, thus preventing problems such as fuel consumption deterioration due to unnecessary fuel consumption, and purification performance of NOx catalyst Can be maximized.

請求項2の発明の内燃機関の排気浄化装置によれば、請求項1に加えて、NOx触媒が良好な浄化性能を発揮する基準温度に対応して制御パラメータを設定して信頼性を向上させ、もって、一層適切なリーン運転やNOxパージの制御を実現することができる。   According to the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine of the second aspect of the invention, in addition to the first aspect, the reliability is improved by setting the control parameter corresponding to the reference temperature at which the NOx catalyst exhibits good purification performance. Therefore, more appropriate lean operation and NOx purge control can be realized.

以下、本発明を具体化した内燃機関の排気浄化装置を示す一実施形態を説明する。
図1は本実施形態の内燃機関の排気浄化装置を示す全体構成図であり、本実施形態の排気浄化装置は筒内噴射型直列4気筒ガソリン内燃機関1を対象として構成されている。内燃機関1にはDOHC4弁式の動弁機構が採用されており、図示しないクランク軸によりシリンダヘッド2上に設けられた吸気カムシャフト3及び排気カムシャフト4が回転駆動され、これらのカムシャフト3,4により吸気弁5及び排気弁6が所定のタイミングで開閉される。
Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine embodying the present invention will be described.
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exhaust purification device for an internal combustion engine according to the present embodiment. The exhaust purification device according to the present embodiment is configured for an in-cylinder injection type in-line four-cylinder gasoline internal combustion engine 1. The internal combustion engine 1 employs a DOHC 4-valve type valve operating mechanism, and an intake camshaft 3 and an exhaust camshaft 4 provided on the cylinder head 2 are rotationally driven by a crankshaft (not shown). , 4 open and close the intake valve 5 and the exhaust valve 6 at a predetermined timing.

シリンダヘッド2には各気筒毎に点火プラグ7と共に電磁式の燃料噴射弁8が取り付けられ、図示しない燃料ポンプから供給された高圧燃料が燃料噴射弁8の開閉に応じて燃焼室9内に直接噴射される。シリンダヘッド2には両カムシャフト3,4間を抜けるようにして略直立方向に吸気ポート10が形成され、吸気弁5の開弁に伴って吸入空気がエアクリーナ11からスロットル弁12、サージタンク13、吸気マニホールド14、吸気ポート10を経て燃焼室9内に導入される。燃焼後の排ガスは排気弁6の開弁に伴って燃焼室9から排気ポート15に排出され、更に排気通路16及び床下触媒17を経て大気中に排出される。   An electromagnetic fuel injection valve 8 is attached to the cylinder head 2 for each cylinder together with an ignition plug 7, and high-pressure fuel supplied from a fuel pump (not shown) directly enters the combustion chamber 9 according to the opening and closing of the fuel injection valve 8. Be injected. An intake port 10 is formed in the cylinder head 2 so as to pass between the camshafts 3 and 4 in a substantially upright direction. As the intake valve 5 is opened, intake air flows from the air cleaner 11 to the throttle valve 12 and the surge tank 13. Then, it is introduced into the combustion chamber 9 through the intake manifold 14 and the intake port 10. The exhaust gas after combustion is discharged from the combustion chamber 9 to the exhaust port 15 as the exhaust valve 6 is opened, and further discharged to the atmosphere through the exhaust passage 16 and the underfloor catalyst 17.

床下触媒17は上流側の吸蔵型NOx触媒18と下流側の三元触媒19とから構成されている。NOx触媒18は、例えば、白金(Pt)、パラジウム(Pd),ロジウム(Rh)等の貴金属と、バリウム(Ba)、カリウム(K)、ナトリウム(Na)等のアルカリ金属、アルカリ土類金属のNOxトラップ剤とを含み、排気空燃比がリーンのときに排ガス中のNOxを硝酸塩X−NO3として吸蔵する一方、排気空燃比がリッチのときに吸蔵しているNOxを放出して窒素(N)等に還元浄化する機能を有する。三元触媒19は、白金、パラジウム,ロジウム等の貴金属を含み、排気空燃比が理論空燃比近傍のときや,NOxパージ時に排ガス中の有害物質を浄化する機能を有する。 The underfloor catalyst 17 includes an upstream storage-type NOx catalyst 18 and a downstream three-way catalyst 19. The NOx catalyst 18 is made of, for example, a noble metal such as platinum (Pt), palladium (Pd), or rhodium (Rh), an alkali metal such as barium (Ba), potassium (K), or sodium (Na), or an alkaline earth metal. NOx in the exhaust gas is stored as nitrate X-NO 3 when the exhaust air-fuel ratio is lean, and NOx stored when the exhaust air-fuel ratio is rich is released to release nitrogen (N 2 ) etc. have the function of reducing and purifying. The three-way catalyst 19 includes a noble metal such as platinum, palladium, and rhodium, and has a function of purifying harmful substances in the exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is near the stoichiometric air-fuel ratio or during NOx purge.

車室内には、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置(ROM,RAM等)、中央処理装置(CPU)、タイマカウンタ等を備えたECU(エンジン制御ユニット)21が設置されており、内燃機関1の総合的な制御を行う。ECU21の入力側には、内燃機関1の回転速度Neを検出する回転速度センサ22、スロットル開度θthを検出するスロットルセンサ23、NOx触媒18の上流側に設けられてNOx触媒18に流入する排ガスの温度(以下、入口温度Tinという)を検出する温度センサ24(触媒温度検出手段)、排気通路16に設けられたO2センサ25等の各種センサ類が接続され、ECU21の出力側には、上記点火プラグ7を駆動するイグナイタ26、燃料噴射弁8等の各種デバイス類が接続されている。 In the vehicle compartment, an input / output device (not shown), a storage device (ROM, RAM, etc.) used for storing control programs and control maps, a central processing unit (CPU), an ECU (engine control unit) equipped with a timer counter, etc. ) 21 is installed, and comprehensive control of the internal combustion engine 1 is performed. On the input side of the ECU 21, a rotational speed sensor 22 that detects the rotational speed Ne of the internal combustion engine 1, a throttle sensor 23 that detects the throttle opening θth, and an exhaust gas that is provided upstream of the NOx catalyst 18 and flows into the NOx catalyst 18. Are connected to various sensors such as a temperature sensor 24 (catalyst temperature detecting means) for detecting the temperature (hereinafter referred to as inlet temperature Tin) and an O 2 sensor 25 provided in the exhaust passage 16. Various devices such as an igniter 26 for driving the spark plug 7 and a fuel injection valve 8 are connected.

ECU21は各センサからの検出情報に基づいて点火時期や燃料噴射量等を決定し、決定した制御量に基づいてイグナイタ23や燃料噴射弁8を駆動制御して内燃機関1を運転する。
燃料噴射制御については、噴射時期を吸気行程に設定した吸気行程噴射モードと噴射時期を圧縮行程に設定した圧縮行程噴射モードとを内燃機関1の運転領域に応じて切換えており、具体的にはスロットル開度θthと機関回転速度Neとに基づいて機関負荷と相関する目標平均有効圧Peを求め、この目標平均有効圧Peと機関回転速度Neとから予め設定されたマップに従って実行すべき燃料噴射モードを決定すると共に、決定した燃料噴射モードにおいて目標平均有効圧Pe及び機関回転速度Neから求めた目標空燃比に基づいて燃料噴射量を決定して燃料噴射制御を実行する。
The ECU 21 determines the ignition timing, the fuel injection amount, and the like based on the detection information from each sensor, and operates the internal combustion engine 1 by drivingly controlling the igniter 23 and the fuel injection valve 8 based on the determined control amount.
Regarding the fuel injection control, the intake stroke injection mode in which the injection timing is set to the intake stroke and the compression stroke injection mode in which the injection timing is set to the compression stroke are switched according to the operation region of the internal combustion engine 1, specifically, Based on the throttle opening θth and the engine speed Ne, a target average effective pressure Pe that correlates with the engine load is obtained, and fuel injection to be executed according to a map set in advance from the target average effective pressure Pe and the engine speed Ne. In addition to determining the mode, the fuel injection control is executed by determining the fuel injection amount based on the target air-fuel ratio obtained from the target average effective pressure Pe and the engine speed Ne in the determined fuel injection mode.

圧縮行程噴射モードは比較的低回転低負荷域で実行され、吸気ポート10から流入した吸入空気により生起された逆タンブル流を利用して点火プラグ7の周囲に理論空燃比近傍の混合気を確保した上で、全体として極めてリーンな空燃比(例えば、40程度)で着火する層状燃焼を行い、一方、吸気行程噴射モードは比較的高回転高負荷域で実行され、O2センサ25の出力に基づいて排気空燃比を理論空燃比にフィードバックするストイキオF/B制御、或いはオープンループでリッチ側の空燃比に制御するO/L制御を実行して、吸気行程で噴射した燃料噴霧を吸入空気と十分に混合して燃焼させる均一燃焼を行う。 The compression stroke injection mode is executed in a relatively low rotation and low load region, and an air-fuel mixture near the stoichiometric air-fuel ratio is secured around the spark plug 7 by using the reverse tumble flow generated by the intake air flowing in from the intake port 10. in terms of the extremely lean air-fuel ratio as a whole (e.g., about 40) performs a stratified combustion to ignite, whereas the intake stroke injection mode is executed at a relatively high speed and high load region, the output of the O 2 sensor 25 Based on the stoichiometric F / B control that feeds back the exhaust air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio, or O / L control that controls the air-fuel ratio on the rich side in an open loop, the fuel spray injected in the intake stroke is changed to the intake air. Uniform combustion is performed by thoroughly mixing and burning.

そして、圧縮行程噴射モードによるリーン運転時においては、排ガス中に含まれるNOx量をNOx触媒18に吸蔵させて大気中への排出を防止する一方、NOx触媒18のNOx吸蔵量が飽和量付近に達したときには、排気空燃比をリッチ側に制御してNOx触媒18に吸蔵されているNOxを放出還元するNOxパージを実行する。本実施形態では、リーン運転及びNOxパージに関する制御パラメータをNOx触媒18のベッド温度Tbed(触媒温度)に応じて補正しており、以下、当該制御について説明する。   During the lean operation in the compression stroke injection mode, the NOx amount contained in the exhaust gas is occluded in the NOx catalyst 18 to prevent discharge into the atmosphere, while the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 18 is close to the saturation amount. When it reaches, the NOx purge for controlling the exhaust air-fuel ratio to the rich side and releasing and reducing NOx stored in the NOx catalyst 18 is executed. In the present embodiment, the control parameters related to the lean operation and the NOx purge are corrected according to the bed temperature Tbed (catalyst temperature) of the NOx catalyst 18, and the control will be described below.

まず、実際のECU21の処理の説明に先立って、NOx触媒18のNOxとHCの浄化特性、及びこの浄化特性を前提として設定されたECU21の制御パラメータについて説明する。
図2はNOx触媒のベッド温度Tbedに対するNOx浄化特性を示す図であり、NOx浄化性能及びNOx浄化レシオは特定のベッド温度Tbedをピークとして高温域及び低温域で次第に低下する特性を有し、この例ではピークが500℃前後に存在する。また、図3は同じくNOx触媒18のベッド温度Tbedに対するHC浄化特性を示す図であり、HC浄化性能及びTHC浄化レシオはベッド温度Tbedの低下に伴って次第に低下する特性を有している。
First, prior to the description of the actual processing of the ECU 21, the NOx and HC purification characteristics of the NOx catalyst 18 and the control parameters of the ECU 21 set on the premise of the purification characteristics will be described.
FIG. 2 is a diagram showing the NOx purification characteristics with respect to the bed temperature Tbed of the NOx catalyst. The NOx purification performance and the NOx purification ratio have characteristics that gradually decrease in the high temperature region and the low temperature region with a specific bed temperature Tbed as a peak. In the example, a peak exists around 500 ° C. FIG. 3 is also a graph showing the HC purification characteristics with respect to the bed temperature Tbed of the NOx catalyst 18, and the HC purification performance and the THC purification ratio have characteristics that gradually decrease as the bed temperature Tbed decreases.

本実施形態ではこのようなNOx触媒18の特性を前提として、NOx触媒18がNOx及びHCに関して共に良好な浄化性能を発揮するベッド温度Tbedが予め基準ベッド温度として設定されている。具体的には、NOx浄化性能及びNOx浄化レシオのピークに対応するベッド温度Tbedは500℃であるが、500℃ではHC浄化性能及びTHC浄化レシオがかなり低下することを鑑みて、NOx浄化性能及びNOx浄化レシオのピークより若干高温側の550℃に基準ベッド温度を設定している。   In the present embodiment, on the premise of such characteristics of the NOx catalyst 18, a bed temperature Tbed at which the NOx catalyst 18 exhibits good purification performance with respect to NOx and HC is set in advance as a reference bed temperature. Specifically, the bed temperature Tbed corresponding to the peak of the NOx purification performance and the NOx purification ratio is 500 ° C., but the NOx purification performance and the THC purification ratio are considerably reduced at 500 ° C. The reference bed temperature is set to 550 ° C. slightly higher than the peak of the NOx purification ratio.

なお、基準ベッド温度は、必ずしもNOx触媒18がNOx及びHCに関して共に良好な浄化性能を発揮する温度域に設定する必要はなく、NOxまたはHCの何れか一方の浄化性能を優先して設定してもよいし、更に浄化性能が良好な温度域に限ることもなく、内燃機関1の運転状態に応じてNOx触媒18のベッド温度Tbedが変化し得る範囲内であれば任意に基準ベッド温度を設定可能である。   The reference bed temperature does not necessarily need to be set in a temperature range where the NOx catalyst 18 exhibits good purification performance with respect to both NOx and HC, but is set with priority given to the purification performance of either NOx or HC. The reference bed temperature may be arbitrarily set as long as the bed temperature Tbed of the NOx catalyst 18 can be changed according to the operating state of the internal combustion engine 1 without being limited to a temperature range in which the purification performance is good. Is possible.

そして、この基準ベッド温度を前提として、リーン運転時間などのリーン運転(NOx吸蔵)に関する制御パラメータの最適値が設定されると共に、NOxパージの目標空燃比、NOxパージを実行するための噴射パターン、NOxパージの継続時間、及び目標空燃比として理論空燃比を設定した場合にはO2センサ25の出力に基づく空燃比フィードバックの有無などのNOxパージ(NOx放出還元)に関する制御パラメータの最適値が設定されている。ここで、各制御パラメータの最適値は内燃機関1の目標平均有効圧Pe及び機関回転速度Neの影響を受けることから、機関回転速度Ne及び目標平均有効圧Peにより規定される運転領域毎に各制御パラメータが設定されている。 And assuming this reference bed temperature, the optimum value of the control parameter relating to the lean operation (NOx occlusion) such as the lean operation time is set, the target air-fuel ratio of the NOx purge, the injection pattern for executing the NOx purge, When the theoretical air-fuel ratio is set as the NOx purge duration and the target air-fuel ratio, optimal values of control parameters related to NOx purge (NOx release reduction) such as the presence or absence of air-fuel ratio feedback based on the output of the O 2 sensor 25 are set. Has been. Here, since the optimum value of each control parameter is influenced by the target average effective pressure Pe and the engine speed Ne of the internal combustion engine 1, each optimum value for each operation region defined by the engine speed Ne and the target average effective pressure Pe is set. Control parameters are set.

例えば、リーン運転時間(即ち、NOxパージのインターバル)は、主にNOx触媒18のNOx性能に応じて設定される制御パラメータであり、NOx触媒18が飽和する直前でリーン運転時間が終了するように設定される。また、NOxパージの目標空燃比及び噴射パターンは、主にNOx触媒18のHC性能に応じて設定される制御パラメータであり、目標空燃比はNOx触媒18のHC性能に対応した過不足のないHCやCOが還元剤として供給されるように設定され、噴射パターンは目標空燃比を実現するための最適な燃料噴射として設定され、具体的にはHCやCOの供給のために吸気行程噴射後に膨張行程噴射を実行する噴射パターンでは、膨張行程噴射の噴射量、噴射時期、噴射回数などが最適値に設定される。また、NOxパージの継続時間は、主に上記リーン運転時間(換言すればNOx触媒18のNOx吸蔵量)に応じて設定される制御パラメータであり、吸蔵されているNOxの放出還元が完了したタイミングでNOxパージが終了するように設定される。   For example, the lean operation time (that is, the NOx purge interval) is a control parameter that is set mainly according to the NOx performance of the NOx catalyst 18 so that the lean operation time ends immediately before the NOx catalyst 18 is saturated. Is set. Further, the target air-fuel ratio and injection pattern of the NOx purge are control parameters that are mainly set according to the HC performance of the NOx catalyst 18, and the target air-fuel ratio is an HC with no excess or deficiency corresponding to the HC performance of the NOx catalyst 18. And CO are set to be supplied as a reducing agent, and the injection pattern is set as the optimal fuel injection to achieve the target air-fuel ratio, specifically, expansion after intake stroke injection to supply HC and CO In the injection pattern for executing the stroke injection, the injection amount of the expansion stroke injection, the injection timing, the number of injections, etc. are set to optimum values. The duration of the NOx purge is a control parameter set mainly according to the lean operation time (in other words, the NOx occlusion amount of the NOx catalyst 18), and the timing at which the stored NOx is released and reduced is completed. Is set to end the NOx purge.

ここで、これらの制御パラメータは内燃機関1の台上試験により導き出された値であり、例えばリーン運転時間については、運転領域(Pe,Ne)毎に内燃機関1をリーン運転させてNOx触媒18にNOxを吸蔵させ、NOx触媒18が飽和状態に至ってNOxを素通りさせるまでの所要時間に基づいて設定されている。
そして、このように基準ベッド温度に対する最適値として各制御パラメータが設定された上で、基準ベッド温度に対応する各制御パラメータから実際のベッド温度Tbedに対応する最適な制御パラメータを導き出すための補正値が、制御パラメータ毎に各ベッド温度Tbedに対応して設定されている。
Here, these control parameters are values derived from a bench test of the internal combustion engine 1. For example, with respect to the lean operation time, the NOx catalyst 18 is operated by causing the internal combustion engine 1 to perform a lean operation for each operation region (Pe, Ne). NOx is occluded and the NOx catalyst 18 is set based on the time required until the NOx catalyst 18 reaches saturation and allows NOx to pass through.
Then, after each control parameter is set as an optimum value for the reference bed temperature in this way, a correction value for deriving an optimum control parameter corresponding to the actual bed temperature Tbed from each control parameter corresponding to the reference bed temperature. Is set corresponding to each bed temperature Tbed for each control parameter.

本実施形態では基準ベッド温度に対応する各制御パラメータの補正値を1.0と見なした上で、各ベッド温度Tbedで発揮されるNOx触媒18の相対的な性能指標に基づいて補正値をマップとして設定している。例えば上記のようにNOx触媒18のNOx性能に応じて設定されるリーン運転時間では、基準ベッド温度である550℃に比較して図2の特性に従って500℃ではNOx性能が1.1倍になり、600℃では0.7倍になると仮定した場合、予めベッド温度Tbed500℃の補正値として1.1を、ベッド温度Tbed6000℃の補正値として0.7をマップとして設定しておき、制御時にはこれらの補正値を基準ベッド温度のリーン運転時間に乗算することで、対応するベッド温度Tbedでの最適なリーン運転時間が算出されるようにしている。   In the present embodiment, the correction value of each control parameter corresponding to the reference bed temperature is regarded as 1.0, and the correction value is calculated based on the relative performance index of the NOx catalyst 18 exhibited at each bed temperature Tbed. It is set as a map. For example, in the lean operation time set according to the NOx performance of the NOx catalyst 18 as described above, the NOx performance becomes 1.1 times at 500 ° C. according to the characteristics of FIG. 2 compared to the reference bed temperature of 550 ° C. Assuming that it becomes 0.7 times at 600 ° C., 1.1 is set as a correction value for the bed temperature Tbed 500 ° C. and 0.7 is set as a correction value for the bed temperature Tbed 6000 ° C. Is multiplied by the lean operation time of the reference bed temperature to calculate the optimum lean operation time at the corresponding bed temperature Tbed.

なお、このようにNOx触媒18のNOx浄化特性に基づいて補正値を設定する代わりに、上記基準ベッド温度に対応する制御パラメータと同様に台上試験によりベッド温度Tbed毎に補正値を求めてもよい。また、補正値の形態は上記に限ることはなく、例えば制御パラメータ毎に、基準ベッド温度を中心とした温度変化に対する制御パラメータの変化に対応するように補正ゲイン(補正値)を設定しておき、基準ベッド温度と実際のベッド温度Tbedとの偏差に補正ゲインを乗算することにより、ベッド温度Tbedに対応する最適な制御パラメータが算出されるようにしてもよい。   Instead of setting the correction value based on the NOx purification characteristic of the NOx catalyst 18 as described above, the correction value may be obtained for each bed temperature Tbed by a bench test in the same manner as the control parameter corresponding to the reference bed temperature. Good. The form of the correction value is not limited to the above. For example, for each control parameter, a correction gain (correction value) is set so as to correspond to a change in the control parameter with respect to a temperature change centered on the reference bed temperature. The optimum control parameter corresponding to the bed temperature Tbed may be calculated by multiplying the deviation between the reference bed temperature and the actual bed temperature Tbed by a correction gain.

図4はECU21が実行する制御パラメータ最適化ルーチンを示すフローチャートであり、ECU21は当該ルーチンを所定の制御インターバルで実行する。
まず、ステップS2でリーン運転の実行条件が成立したか否かを判定する。即ち、現在の内燃機関1の運転領域がマップ上の圧縮行程噴射モードの領域にあるか否かを判定し、判定のNo(否定)のときにはルーチンを終了する。ステップS2の判定がYes(肯定)になると、ECU21はステップS4に移行して圧縮行程噴射モードによるリーン運転を開始し、続くステップS6で現在のNOx触媒18のベッド温度Tbed、機関回転速度Ne、目標平均有効圧Peを求める。ベッド温度Tbedは入口温度Tinから推定され、例えば入口温度Tinとベッド温度Tbedとの温度差を内燃機関1の運転領域毎に試験により求め、試験結果に基づくマップに従って入口温度Tinからベッド温度Tbedを算出する。
FIG. 4 is a flowchart showing a control parameter optimization routine executed by the ECU 21, and the ECU 21 executes the routine at a predetermined control interval.
First, in step S2, it is determined whether or not an execution condition for lean operation is satisfied. That is, it is determined whether or not the current operation region of the internal combustion engine 1 is in the region of the compression stroke injection mode on the map. When the determination is No (No), the routine is terminated. When the determination in step S2 becomes Yes (positive), the ECU 21 proceeds to step S4 and starts the lean operation in the compression stroke injection mode. In the subsequent step S6, the current bed temperature Tbed of the NOx catalyst 18, the engine speed Ne, A target average effective pressure Pe is obtained. The bed temperature Tbed is estimated from the inlet temperature Tin. For example, a temperature difference between the inlet temperature Tin and the bed temperature Tbed is obtained by a test for each operation region of the internal combustion engine 1, and the bed temperature Tbed is determined from the inlet temperature Tin according to a map based on the test result. calculate.

その後、ステップS8で推定したベッド温度Tbedが基準ベッド温度近傍の特定範囲内(例えば540〜560℃の範囲内)にあるか否かを判定する。判定がYesのときにはステップS10に移行し、このときの機関回転速度Ne及び目標平均有効圧Peに基づいて基準ベッド温度に対応するリーン運転時間をマップから読出し、その値をそのままリーン運転時間として設定する。同様に続くステップS12では機関回転速度Ne及び目標平均有効圧Peに基づいて基準ベッド温度に対応するNOxパージの目標空燃比、噴射パターン、継続時間、空燃比フィードバックの実行状況をマップから読出し、これらの値をそのまま各制御パラメータとして設定する。   Thereafter, it is determined whether or not the bed temperature Tbed estimated in step S8 is within a specific range near the reference bed temperature (for example, within a range of 540 to 560 ° C.). When the determination is Yes, the process proceeds to step S10, and the lean operation time corresponding to the reference bed temperature is read from the map based on the engine speed Ne and the target average effective pressure Pe at this time, and the value is set as the lean operation time as it is. To do. Similarly, in the subsequent step S12, the target air-fuel ratio of NOx purge corresponding to the reference bed temperature, the injection pattern, the duration, and the execution status of the air-fuel ratio feedback are read from the map based on the engine speed Ne and the target average effective pressure Pe. Are set as control parameters as they are.

続くステップS14ではNOxパージを実行するが、このときのNOxパージは上記ステップS10,12の処理で設定された制御パラメータを反映した内容で行われる。即ち、上記ステップS10で設定したリーン運転時間が経過した時点でリーン運転を終了してNOxパージを開始すると共に、ステップS12で設定した目標空燃比、噴射パターン、継続時間、空燃比フィードバックの実行状況に従ってNOxパージを実行し、その後にルーチンを終了する。   In the subsequent step S14, the NOx purge is executed. At this time, the NOx purge is performed with the contents reflecting the control parameters set in the processes in the steps S10 and S12. That is, when the lean operation time set in step S10 has elapsed, the lean operation is terminated and NOx purge is started, and the target air-fuel ratio, injection pattern, duration, and air-fuel ratio feedback execution status set in step S12 According to the NOx purge, and then the routine is terminated.

このときのNOx触媒18のベッド温度Tbedは基準ベッド温度近傍にあることから、基準ベッド温度に対応するリーン運転時間を適用することにより、NOx触媒18が飽和する直前の最適なタイミングでリーン運転が終了されて、NOx触媒18の飽和によるNOxの漏れを防止した上で、NOx触媒18のNOx浄化性能が最大限に利用される。
また、NOxパージ中においては、基準ベッド温度に対応する目標空燃比の適用により、NOx触媒18のHC性能に対応する過不足のない還元剤が供給されて、HC性能を越えた過剰な還元剤の供給に起因するHCやCOの素通り防止した上で、NOxの放出還元が効率よく実行され、基準ベッド温度に対応するNOxパージの噴射パターンの適用により、目標空燃比を実現するための最適な噴射パターンに基づいて無駄な燃料消費やドライバビリティの低下などを抑制しながらNOxパージが実行され、更に基準ベッド温度に対応するNOxパージの継続時間の適用により、吸蔵NOxの放出還元が完了した最適なタイミングでNOxパージが終了されて、無駄なNOxパージの継続による燃料消費が抑制される。
Since the bed temperature Tbed of the NOx catalyst 18 at this time is in the vicinity of the reference bed temperature, the lean operation is performed at the optimum timing immediately before the NOx catalyst 18 is saturated by applying the lean operation time corresponding to the reference bed temperature. The NOx purification performance of the NOx catalyst 18 is utilized to the maximum while the NOx leakage due to the saturation of the NOx catalyst 18 is prevented.
In addition, during the NOx purge, by applying the target air-fuel ratio corresponding to the reference bed temperature, an excessive or insufficient reducing agent corresponding to the HC performance of the NOx catalyst 18 is supplied, and an excessive reducing agent exceeding the HC performance is supplied. The NOx emission and reduction is efficiently performed while preventing the passage of HC and CO due to the supply of NOx, and the optimum air-fuel ratio for realizing the target air-fuel ratio is achieved by applying the NOx purge injection pattern corresponding to the reference bed temperature. The optimal NOx purge is performed while suppressing wasteful fuel consumption and drivability deterioration based on the injection pattern, and the NOx purge reduction is completed by applying the NOx purge duration corresponding to the reference bed temperature. The NOx purge is completed at a proper timing, and fuel consumption due to continued useless NOx purge is suppressed.

一方、ベッド温度Tbedが基準ベッド温度近傍の特定範囲内にないとして上記ステップS8でNoの判定を下したときには、ステップS16に移行する。ステップS16では機関回転速度Ne及び目標平均有効圧Peに基づいて基準ベッド温度に対応するリーン運転時間をマップから読出すと共に、実際のベッド温度Tbedに対応するリーン運転時間の補正値をマップから読出し、基準ベッド温度に対応するリーン運転時間に補正値を乗算して、実際のベッド温度Tbedに対応する最適なリーン運転時間を算出する。同様に続くステップS18では、機関回転速度Ne及び目標平均有効圧Peに基づいて基準ベッド温度に対応するNOxパージの目標空燃比、噴射パターン、継続時間、空燃比フィードバックの実行状況をマップから読出すと共に、実際のベッド温度Tbedに対応する各制御パラメータの補正値をマップから読出し、基準ベッド温度に対応する各制御パラメータに補正値を乗算して、実際のベッド温度Tbedに対応する最適な制御パラメータをそれぞれ算出する(制御手段)。   On the other hand, if the determination in step S8 is No, assuming that the bed temperature Tbed is not within the specific range near the reference bed temperature, the process proceeds to step S16. In step S16, the lean operation time corresponding to the reference bed temperature is read from the map based on the engine speed Ne and the target average effective pressure Pe, and the correction value of the lean operation time corresponding to the actual bed temperature Tbed is read from the map. Then, the lean operation time corresponding to the reference bed temperature is multiplied by the correction value to calculate the optimum lean operation time corresponding to the actual bed temperature Tbed. Similarly, in step S18, the target air-fuel ratio of NOx purge corresponding to the reference bed temperature, the injection pattern, the duration, and the execution status of air-fuel ratio feedback are read from the map based on the engine speed Ne and the target average effective pressure Pe. At the same time, the correction value of each control parameter corresponding to the actual bed temperature Tbed is read from the map, and each control parameter corresponding to the reference bed temperature is multiplied by the correction value to obtain the optimum control parameter corresponding to the actual bed temperature Tbed. Are respectively calculated (control means).

その後、ECU21は上記ステップS14に移行し、ステップS16で設定したリーン運転時間が経過した時点でリーン運転を終了してNOxパージを開始し、ステップS18で設定した目標空燃比、噴射パターン、継続時間、空燃比フィードバックの実行状況に従ってNOxパージを実行し、その後にルーチンを終了する。
ステップS16,18での制御パラメータの補正処理により、リーン運転及びNOxパージは以下のように実行される。
Thereafter, the ECU 21 proceeds to the above step S14, terminates the lean operation when the lean operation time set in step S16 has elapsed, starts the NOx purge, and sets the target air-fuel ratio, injection pattern, and duration set in step S18. The NOx purge is executed according to the execution status of the air-fuel ratio feedback, and then the routine is terminated.
By the control parameter correction processing in steps S16 and S18, the lean operation and the NOx purge are executed as follows.

例えば基準ベッド温度の550℃に対してベッド温度Tbedが500℃のときには、図2の特性に従ってNOx触媒18のNOx性能は向上して吸蔵可能なNOx量が増加するため、リーン運転時間は基準ベッド温度の対応値より延長(例えば、上記補正値1.1に基づいて延長)される一方、図3の特性に従ってHC性能は低下するため、NOxパージ中のHCやCOの素通りを防止すべく目標空燃比は基準ベッド温度の対応値よりリーン側に補正され、更にリーン運転時間の延長に伴うNOx吸蔵量の増加に対応してNOxパージの継続時間は延長される。   For example, when the bed temperature Tbed is 500 ° C. with respect to the reference bed temperature of 550 ° C., the NOx performance of the NOx catalyst 18 is improved in accordance with the characteristics shown in FIG. While it is extended from the corresponding value of temperature (for example, extended based on the correction value 1.1), the HC performance is reduced according to the characteristics of FIG. 3, so the target is to prevent passage of HC and CO during NOx purge. The air-fuel ratio is corrected to the lean side from the corresponding value of the reference bed temperature, and the NOx purge duration is extended in response to the increase in the NOx occlusion amount accompanying the extension of the lean operation time.

また、ベッド温度Tbedが600℃のときには、図2の特性に従ってNOx触媒18のNOx性能は低下して吸蔵可能なNOx量が減少するため、リーン運転時間は基準ベッド温度の対応値より短縮(例えば、上記補正値0.7に基づいて短縮)される一方、図3の特性に従ってHC性能は向上するため、NOxパージの迅速化を図るべく目標空燃比は基準ベッド温度の対応値よりリッチ側に補正され、更にリーン運転時間の短縮に伴うNOx吸蔵量の減少に対応してNOxパージの継続時間は短縮される。   Further, when the bed temperature Tbed is 600 ° C., the NOx performance of the NOx catalyst 18 is reduced according to the characteristics shown in FIG. 2 and the amount of NOx that can be stored is reduced, so the lean operation time is shorter than the corresponding value of the reference bed temperature (for example, 3), while the HC performance is improved according to the characteristics of FIG. 3, the target air-fuel ratio is set to a richer side than the corresponding value of the reference bed temperature in order to speed up the NOx purge. In addition, the duration of the NOx purge is shortened corresponding to the decrease in the NOx occlusion amount accompanying the shortening of the lean operation time.

以上のように本実施形態では、基準ベッド温度に対応する制御パラメータをベッド温度Tbedに応じた補正値により補正してリーン運転やNOxパージに適用している。そして、図2,3に示すNOx及びHCの浄化特性はNOx触媒18の仕様などに応じて大幅に相違するため、これらのNOx及びHCの浄化特性を前提として全ての温度領域で常に最適な制御パラメータを適用することは非常に困難であるが、基準ベッド温度Tbedに対応する制御パラメータ及び各ベッド温度Tbedの補正値が台上試験で得られた値で、例えば特許文献1の技術のような算出処理に基づく推定値に比較すると非常に高い信頼性を有しており、しかも、その信頼性の高い基準ベッド温度の制御パラメータを基準として各ベッド温度Tbedでの制御パラメータを補正処理により求めていることから、誤差の少ない現実に則した最適な制御パラメータを得ることができる。   As described above, in this embodiment, the control parameter corresponding to the reference bed temperature is corrected by the correction value corresponding to the bed temperature Tbed and applied to the lean operation and the NOx purge. The NOx and HC purification characteristics shown in FIGS. 2 and 3 are greatly different depending on the specifications of the NOx catalyst 18 and the like, so that optimum control is always performed in all temperature regions on the premise of these NOx and HC purification characteristics. Although it is very difficult to apply the parameters, the control parameter corresponding to the reference bed temperature Tbed and the correction value of each bed temperature Tbed are values obtained by the bench test. Compared to the estimated value based on the calculation process, it has very high reliability, and the control parameter at each bed temperature Tbed is obtained by correction processing based on the control parameter of the reference bed temperature with high reliability. Therefore, it is possible to obtain an optimal control parameter in accordance with the reality with few errors.

その結果、ベッド温度Tbedに関わらずリーン運転中のNOx吸蔵及びNOxパージ中のNOx放出還元を常に最適な環境の下で実行でき、もって無用な燃料消費による燃費悪化などの不具合を防止した上で、NOx触媒18が有する浄化性能を最大限に発揮することができる。
加えて、基準ベッド温度としてNOx及びHCに関して最も良好な浄化性能が発揮されるベッド温度Tbedを設定しているため、基準ベッド温度に対応する制御パラメータの信頼性が更に向上し、ひいては当該制御パラメータに基づいて算出される各ベッド温度Tbedでの制御パラメータの信頼性も向上し、一層適切なリーン運転及びNOxパージの制御を実現することができる。
As a result, NOx occlusion during lean operation and NOx release reduction during NOx purge can always be performed in an optimal environment regardless of the bed temperature Tbed, and this prevents problems such as fuel consumption deterioration due to unnecessary fuel consumption. The purification performance of the NOx catalyst 18 can be maximized.
In addition, since the bed temperature Tbed that provides the best purification performance with respect to NOx and HC is set as the reference bed temperature, the reliability of the control parameter corresponding to the reference bed temperature is further improved. Thus, the reliability of the control parameter at each bed temperature Tbed calculated based on the above can be improved, and more appropriate lean operation and NOx purge control can be realized.

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、筒内噴射型ガソリン内燃機関1を対象とした排気浄化装置に具体化したが、吸蔵型NOx触媒18を備えた内燃機関であれば種別はこれに限定されることはなく、例えばディーゼル機関に適用してもよい。
また、上記実施形態では、NOx触媒18の入口温度Tinから推定したベッド温度Tbedを指標としたが、ベッド温度Tbedと相関する値であればこれに限ることはない。例えばベッド温度Tbedに代えて入口温度Tinを指標とし、基準入口温度に対応して設定された制御パラメータに基づき、補正処理により実際の入口温度に対応する最適な制御パラメータを算出するようにしてもよい。
This is the end of the description of the embodiment, but the aspect of the present invention is not limited to this embodiment. For example, in the above-described embodiment, the exhaust gas purification apparatus for the direct injection gasoline internal combustion engine 1 is embodied. However, the type is not limited to this as long as the internal combustion engine includes the storage type NOx catalyst 18. For example, you may apply to a diesel engine.
In the above embodiment, the bed temperature Tbed estimated from the inlet temperature Tin of the NOx catalyst 18 is used as an index, but the present invention is not limited to this as long as the value correlates with the bed temperature Tbed. For example, instead of the bed temperature Tbed, the inlet temperature Tin is used as an index, and an optimal control parameter corresponding to the actual inlet temperature is calculated by the correction process based on the control parameter set corresponding to the reference inlet temperature. Good.

また、上記実施形態では、リーン運転に関する制御パラメータ及びNOxパージに関する制御パラメータに対して共に基準ベッド温度を基準とした補正処理を行ったが、何れか一方のみに対して補正処理を実行するようにしてもよい。
また、NOxパージに関する制御パラメータは、エンジン水温や吸気温度によって補正しても構わない。
In the above embodiment, the correction process based on the reference bed temperature is performed on both the control parameter related to the lean operation and the control parameter related to the NOx purge. However, the correction process is performed only on one of them. May be.
Further, the control parameter relating to the NOx purge may be corrected by the engine water temperature or the intake air temperature.

また、NOxパージやリーン運転に関する制御パラメータは、NOx触媒の劣化度合いを示す指標によって補正しても構わない。   Further, the control parameters related to NOx purge and lean operation may be corrected by an index indicating the degree of deterioration of the NOx catalyst.

実施形態の内燃機関の排気浄化装置を示す全体構成図である。1 is an overall configuration diagram illustrating an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment. NOx触媒のベッド温度に対するNOx浄化特性を示す図である。It is a figure which shows the NOx purification characteristic with respect to the bed temperature of a NOx catalyst. NOx触媒のベッド温度に対するHC浄化特性を示す図である。It is a figure which shows the HC purification characteristic with respect to the bed temperature of a NOx catalyst. ECUが実行する制御パラメータ最適化ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control parameter optimization routine which ECU performs.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
16 排気通路
18 NOx触媒
21 ECU(制御手段)
24 温度センサ(触媒温度検出手段)
1 Internal combustion engine 16 Exhaust passage 18 NOx catalyst 21 ECU (control means)
24 Temperature sensor (catalyst temperature detection means)

Claims (6)

内燃機関の排気通路に設けられ、該内燃機関の排気空燃比がリーンのとき排ガス中のNOxを吸蔵し、排気空燃比が理論空燃比またはリッチのとき上記吸蔵したNOxを放出還元する吸蔵型NOx触媒と、
上記NOx触媒の温度を検出する触媒温度検出手段と、
所定のリーン運転時間毎に上記NOx放出還元のためのNOxパージを実行するように上記内燃機関を制御すると共に、予め基準温度に対応して設定された上記リーン運転またはNOxパージに関する制御パラメータ、及び上記触媒温度毎に設定された補正値に基づき、上記触媒温度検出手段により検出された触媒温度に応じた補正値により上記基準温度に対応する制御パラメータを補正し、補正後の制御パラメータを上記内燃機関の制御に適用する制御手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
An occlusion-type NOx provided in an exhaust passage of the internal combustion engine that occludes NOx in the exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio of the internal combustion engine is lean, and releases and stores the occluded NOx when the exhaust air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio or rich A catalyst,
Catalyst temperature detecting means for detecting the temperature of the NOx catalyst;
Controlling the internal combustion engine so as to execute NOx purge for NOx emission reduction every predetermined lean operation time, and control parameters relating to the lean operation or NOx purge set in advance corresponding to a reference temperature; and Based on the correction value set for each catalyst temperature, the control parameter corresponding to the reference temperature is corrected by the correction value corresponding to the catalyst temperature detected by the catalyst temperature detecting means, and the corrected control parameter is set to the internal combustion engine. An exhaust emission control device for an internal combustion engine, comprising: a control unit applied to control of the engine.
上記基準温度は、上記NOx触媒が良好な浄化性能を発揮する温度として設定され、
上記制御手段は、上記基準温度に対応して設定された制御パラメータを上記触媒温度に応じた補正値により補正することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。
The reference temperature is set as a temperature at which the NOx catalyst exhibits good purification performance,
2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control means corrects a control parameter set corresponding to the reference temperature with a correction value corresponding to the catalyst temperature.
上記制御パラメータとして予め上記基準温度に対応して上記リーン運転の時間が設定され、
上記制御手段は、上記リーン運転時間を上記触媒温度に応じた補正値により補正することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。
The lean operation time is previously set as the control parameter corresponding to the reference temperature,
2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control means corrects the lean operation time with a correction value corresponding to the catalyst temperature.
上記制御パラメータとして予め基準温度に対応して上記NOxパージの目標空燃比が設定され、
上記制御手段は、上記NOxパージの目標空燃比を上記触媒温度に応じた補正値により補正することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。
The target air-fuel ratio for the NOx purge is set in advance as the control parameter corresponding to the reference temperature,
2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control means corrects the target air-fuel ratio of the NOx purge with a correction value corresponding to the catalyst temperature.
上記制御パラメータとして予め基準温度に対応して上記NOxパージの継続時間が設定され、
上記制御手段は、上記NOxパージの継続時間を上記触媒温度に応じた補正値により補正することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。
As the control parameter, the duration of the NOx purge is set in advance corresponding to the reference temperature,
2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control means corrects the duration of the NOx purge with a correction value corresponding to the catalyst temperature.
上記制御パラメータとして予め基準温度に対応して上記NOxパージを実行するための噴射パターンが設定され、
上記制御手段は、上記NOxパージの噴射パターンを上記触媒温度に応じた補正値により補正することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。
As the control parameter, an injection pattern for executing the NOx purge corresponding to the reference temperature is set in advance,
2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control means corrects the injection pattern of the NOx purge with a correction value corresponding to the catalyst temperature.
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