JP2012041850A - Control apparatus for purifying internal combustion engine - Google Patents

Control apparatus for purifying internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2012041850A
JP2012041850A JP2010183112A JP2010183112A JP2012041850A JP 2012041850 A JP2012041850 A JP 2012041850A JP 2010183112 A JP2010183112 A JP 2010183112A JP 2010183112 A JP2010183112 A JP 2010183112A JP 2012041850 A JP2012041850 A JP 2012041850A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
oxygen concentration
fuel ratio
air
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010183112A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keisuke Nagasaka
圭介 永坂
Takahiko Fujiwara
孝彦 藤原
Ryota Ogami
亮太 尾上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2010183112A priority Critical patent/JP2012041850A/en
Publication of JP2012041850A publication Critical patent/JP2012041850A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control apparatus for purifying an internal combustion engine that can properly eliminate deterioration of a catalyst by properly removing a sulfur component adsorbed or occluded in the catalyst.SOLUTION: When a degree of deterioration of the catalyst is a predetermined threshold or more, if a downstream oxygen concentration is the same as a reference oxygen concentration, which is an oxygen concentration of a gas generated when an air and a fuel are combusted in a theoretical air fuel ratio, or an oxygen concentration closer to a lean side than the reference oxygen concentration, a rich operation that makes an upstream oxygen concentration of the catalyst the oxygen concentration the oxygen concentration closer to the rich side than the reference oxygen concentration is operated until the downstream oxygen concentration becomes the oxygen concentration closer to the rich side than the reference oxygen concentration and subsequently, the lean operation that makes the upstream oxygen concentration the oxygen concentration closer to the lean side than the reference oxygen concentration is operated. A control apparatus operates the lean operation if the downstream oxygen concentration is closer to the oxygen concentration of the rich side than the reference oxygen concentration.

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室から排出されるガス(排ガス)を浄化するための触媒を備えた内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine provided with a catalyst for purifying gas (exhaust gas) discharged from a combustion chamber of the internal combustion engine.

内燃機関に適用される触媒には、種々の成分を含む高温の排ガスが導入される。そのため、触媒が長期間に亘って使用されると、触媒の排ガス浄化性能が低下する場合がある(以下、触媒の排ガス浄化性能が低下することを「触媒が劣化する」とも称呼する。)。   High temperature exhaust gas containing various components is introduced into a catalyst applied to an internal combustion engine. Therefore, when the catalyst is used for a long period of time, the exhaust gas purification performance of the catalyst may deteriorate (hereinafter, the deterioration of the exhaust gas purification performance of the catalyst is also referred to as “catalyst deterioration”).

そこで、従来の内燃機関の制御装置の一つ(以下、「従来装置」と称呼する。)は、触媒の温度が所定の閾値以下であることを含む所定の運転条件が満たされない場合、減速時におけるフューエルカット運転を禁止するようになっている。これにより、従来装置は、高温の触媒に多量の酸素が導入されることを回避し、触媒が劣化することを抑制するようになっている(例えば、特許文献1を参照。)。このように、従来から、触媒の劣化を抑制することが望まれている。   Therefore, one of the conventional control devices for an internal combustion engine (hereinafter referred to as “conventional device”) is used when a predetermined operating condition including that the temperature of the catalyst is equal to or lower than a predetermined threshold is not satisfied. The fuel cut operation is prohibited. Thereby, the conventional apparatus avoids that a large amount of oxygen is introduced into a high temperature catalyst, and suppresses that a catalyst deteriorates (for example, refer patent document 1). Thus, conventionally, it is desired to suppress deterioration of the catalyst.

特開2006−112289号公報JP 2006-112289 A

内燃機関に適用される触媒の例として、三元触媒およびNOx吸蔵還元触媒などが挙げられる。これら触媒は、触媒の温度が所定の活性温度以上であり、かつ、触媒に導入される排ガスの酸素濃度が所定の酸素濃度(理論空燃比の混合気が燃焼した際に生じる排ガスの酸素濃度)であるとき、その排ガスに含まれる未燃物(HCなど)の酸化反応および窒素酸化物(NOx)の還元反応を促進し、これらを高い浄化率にて同時に浄化することができる。以下、便宜上、三元触媒およびNOx吸蔵還元触媒などを単に「触媒」と総称する。   Examples of the catalyst applied to the internal combustion engine include a three-way catalyst and a NOx storage reduction catalyst. In these catalysts, the temperature of the catalyst is equal to or higher than a predetermined activation temperature, and the oxygen concentration of the exhaust gas introduced into the catalyst is a predetermined oxygen concentration (the oxygen concentration of the exhaust gas generated when the stoichiometric air-fuel mixture burns) In this case, the oxidation reaction of unburned substances (HC and the like) contained in the exhaust gas and the reduction reaction of nitrogen oxides (NOx) can be promoted, and these can be simultaneously purified at a high purification rate. Hereinafter, for convenience, the three-way catalyst, the NOx occlusion reduction catalyst, and the like are simply referred to as “catalyst”.

上記触媒は、一般に、酸素吸蔵物質(CeO2−ZrO2など)を含む担体(Al2O3など)と、その担体に担持された触媒成分(PtおよびRhなどの貴金属)と、を有する。この触媒成分によって構成される活性点(触媒活性点)において、未燃物と窒素酸化物との酸化還元反応(すなわち、排ガスの浄化)が促進される。一方、酸素吸蔵物質は、排ガスの酸素濃度が上記所定の酸素濃度よりも高いとき(すなわち、リーン側の酸素濃度であるとき)排ガスに含まれる過剰な酸素を吸蔵し、排ガスの酸素濃度が上記所定の酸素濃度よりも低いとき(すなわち、リッチ側の酸素濃度であるとき)吸蔵されている酸素を上記酸化反応のために放出する。このように、酸素吸蔵物質は、触媒成分における酸素濃度を調節することにより、排ガスの浄化を補助する。   The catalyst generally has a support (such as Al2O3) containing an oxygen storage material (such as CeO2-ZrO2) and a catalyst component (noble metal such as Pt and Rh) supported on the support. At the active point (catalytic active point) constituted by the catalyst component, the oxidation-reduction reaction (that is, purification of exhaust gas) between the unburned matter and the nitrogen oxide is promoted. On the other hand, the oxygen storage material occludes excess oxygen contained in the exhaust gas when the oxygen concentration of the exhaust gas is higher than the predetermined oxygen concentration (that is, the oxygen concentration on the lean side). When the oxygen concentration is lower than the predetermined oxygen concentration (that is, when the oxygen concentration is on the rich side), the stored oxygen is released for the oxidation reaction. In this way, the oxygen storage material assists in purification of exhaust gas by adjusting the oxygen concentration in the catalyst component.

ところが、酸素吸蔵物質には、酸素だけではなく排ガスに含まれる硫黄成分(SOxなど)が吸蔵される場合がある。さらに、触媒成分には、種々の原因によって硫黄成分(Sなど)が吸着する場合がある。酸素吸蔵物質に硫黄成分が吸蔵されると、その硫黄成分によって本来吸蔵されるべき酸素が吸蔵されることが妨げられるので、触媒が吸蔵し得る酸素の量が減少する。さらに、触媒成分に硫黄成分が吸着すると、触媒活性点が硫黄成分によって覆われるので、排ガスの浄化を促進することができる触媒活性点の数が減少する。これらの結果、触媒の排ガス浄化性能が低下する。このように、触媒に硫黄成分が吸着・吸蔵されることによって触媒が劣化する場合があるという問題がある。   However, the oxygen storage material may store not only oxygen but also sulfur components (SOx and the like) contained in the exhaust gas. Furthermore, sulfur components (S and the like) may be adsorbed on the catalyst component due to various causes. When a sulfur component is stored in the oxygen storage material, oxygen that should be stored by the sulfur component is prevented from being stored, so that the amount of oxygen that can be stored by the catalyst is reduced. Further, when the sulfur component is adsorbed on the catalyst component, the catalyst active point is covered with the sulfur component, so that the number of catalyst active points capable of promoting the purification of exhaust gas is reduced. As a result, the exhaust gas purification performance of the catalyst decreases. Thus, there exists a problem that a catalyst may deteriorate by a sulfur component being adsorbed / occluded in the catalyst.

本発明の目的は、上記課題に鑑み、触媒に吸着・吸蔵された硫黄成分を適切に除去することにより、触媒の劣化を適切に解消することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can appropriately eliminate the deterioration of the catalyst by appropriately removing the sulfur component adsorbed and stored in the catalyst. .

上記課題を解決するための本発明による制御装置は、
触媒と、触媒から排出されるガスの酸素濃度を取得する下流側酸素濃度取得手段と、を備えた内燃機関に適用される。
A control device according to the present invention for solving the above-described problems is as follows.
The present invention is applied to an internal combustion engine including a catalyst and a downstream oxygen concentration acquisition unit that acquires the oxygen concentration of gas discharged from the catalyst.

より具体的に述べると、上記触媒は、内燃機関の燃焼室から排出されるガス(排ガス)が通過する触媒であって、該触媒の上流側から導入されるガスを浄化するとともに該ガスを該触媒の下流側から排出するようになっている。さらに、上記触媒は、触媒成分と酸素吸蔵物質とを有する。   More specifically, the catalyst is a catalyst through which gas (exhaust gas) discharged from the combustion chamber of the internal combustion engine passes, and purifies the gas introduced from the upstream side of the catalyst and removes the gas. It discharges from the downstream side of the catalyst. Furthermore, the catalyst has a catalyst component and an oxygen storage material.

上記触媒は、上述したように排ガスを浄化することができる触媒であればよく、特に制限されない。上記触媒として、例えば、触媒成分と、酸素吸蔵物質を含む担体と、を有する公知の三元触媒が採用され得る。さらに、上記触媒として、例えば、触媒成分と、酸素吸蔵物質およびNOx吸蔵物質を含む担体と、を有する公知のNOx吸蔵還元触媒が採用され得る。上記触媒は、例えば、内燃機関の排気通路に設けられ得る。   The catalyst is not particularly limited as long as it is a catalyst capable of purifying exhaust gas as described above. As said catalyst, the well-known three-way catalyst which has a catalyst component and the support | carrier containing an oxygen storage substance can be employ | adopted, for example. Furthermore, as the catalyst, for example, a known NOx occlusion reduction catalyst having a catalyst component and a carrier containing an oxygen occlusion substance and a NOx occlusion substance can be employed. The catalyst can be provided, for example, in an exhaust passage of an internal combustion engine.

なお、上記触媒成分は、排ガスの浄化を促進すること(未燃物と窒素酸化物との酸化還元反応の反応速度を速めること)ができる成分であればよく、特に制限されない。触媒成分として、例えば、白金(Pt)およびロジウム(Rh)などの貴金属が採用され得る。さらに、上記酸素吸蔵物質は、酸素を吸蔵することができる物質であればよく、特に制限されない。酸素吸蔵物質として、例えば、酸化セリウム(セリア。CeO2)および酸化ジルコニウム(ZrO2)などが採用され得る。   The catalyst component is not particularly limited as long as it is a component capable of promoting purification of exhaust gas (accelerating the reaction rate of the oxidation-reduction reaction between unburned matter and nitrogen oxides). As the catalyst component, for example, a noble metal such as platinum (Pt) and rhodium (Rh) may be employed. Furthermore, the oxygen storage material is not particularly limited as long as it is a material capable of storing oxygen. As the oxygen storage material, for example, cerium oxide (ceria, CeO2), zirconium oxide (ZrO2), and the like can be employed.

なお、上記「ガスを浄化する」とは、ガスに含まれる未燃物および窒素酸化物などの浄化対象物質の少なくとも一部をそのガスから除去することを意味し、必ずしも浄化対象物質の全てをそのガスから除去することを意味しない。   The above-mentioned “purifying gas” means removing at least a part of the purification target substance such as unburned matter and nitrogen oxide contained in the gas from the gas. It does not mean removing from the gas.

さらに、上記下流側酸素濃度取得手段は、
前記触媒から排出されるガスの酸素濃度である「下流側酸素濃度」を取得するようになっている。
Further, the downstream oxygen concentration acquisition means includes:
The “downstream oxygen concentration”, which is the oxygen concentration of the gas discharged from the catalyst, is acquired.

上記「下流側酸素濃度」を取得する方法は、特に制限されない。下流側酸素濃度は、例えば、ガスの酸素濃度の実際値を測定することができるセンサなどによって取得され得る。さらに、下流側酸素濃度は、例えば、ガスの酸素濃度の推定値を内燃機関の運転状態などに基づいて推定することができる推定手段によって取得され得る。   The method for obtaining the “downstream oxygen concentration” is not particularly limited. The downstream oxygen concentration can be acquired by, for example, a sensor that can measure the actual value of the oxygen concentration of the gas. Further, the downstream oxygen concentration can be acquired by an estimation unit that can estimate an estimated value of the oxygen concentration of the gas based on the operating state of the internal combustion engine, for example.

上述した構成を備えた内燃機関に適用される本発明の制御装置は、触媒劣化度取得手段と、触媒劣化度低減手段と、を備える。   The control device of the present invention applied to the internal combustion engine having the above-described configuration includes a catalyst deterioration degree acquisition unit and a catalyst deterioration degree reduction unit.

より具体的に述べると、上記触媒劣化度取得手段は、前記触媒の劣化度を取得するようになっている。   More specifically, the catalyst deterioration degree acquisition means acquires the deterioration degree of the catalyst.

上記「触媒の劣化度」は、触媒が本来有する(例えば、新品状態(未使用)の触媒が有する)排ガス浄化性能を基準とする排ガス浄化性能の低下の度合いを表し得る指標であればよく、特に制限されない。触媒の劣化度は、例えば、新品状態の触媒が吸蔵することができる酸素の最大量と、劣化度を取得する時点における触媒が吸蔵することができる酸素の最大量と、を比較することにより、取得され得る。さらに、触媒の劣化度は、例えば、劣化度を取得する時点において触媒に吸蔵されている不要成分(例えば、硫黄成分など)の量に基づき、取得され得る。なお、本発明において、劣化度の値は、その値が大きいほど触媒の劣化の程度が大きいことを表す。   The “degradation degree of the catalyst” may be an index that can represent the degree of deterioration of the exhaust gas purification performance based on the exhaust gas purification performance that the catalyst originally has (for example, a new (unused) catalyst), There is no particular limitation. The degree of deterioration of the catalyst is, for example, by comparing the maximum amount of oxygen that can be stored by a new catalyst with the maximum amount of oxygen that can be stored by the catalyst at the time when the degree of deterioration is acquired. Can be acquired. Furthermore, the deterioration degree of the catalyst can be acquired based on the amount of unnecessary components (for example, sulfur component) stored in the catalyst at the time of acquiring the deterioration degree, for example. In the present invention, the value of the degree of deterioration indicates that the greater the value, the greater the degree of deterioration of the catalyst.

触媒が劣化する原因の一つとして、上述したように、排ガスに含まれる硫黄成分(SOxなど)が酸素吸蔵物質に吸蔵されること、および、硫黄成分(Sなど)が触媒成分に吸着すること、が挙げられる。   As one of the causes of catalyst deterioration, as described above, the sulfur component (SOx, etc.) contained in the exhaust gas is occluded by the oxygen storage material, and the sulfur component (S, etc.) is adsorbed by the catalyst component. .

そこで、上記触媒劣化度低減手段は、前記触媒の劣化度が所定の閾値以上であるとき、前記下流側酸素濃度に応じて、下記(A)に示す運転、または、下記(B)に示す運転を行うようになっている。これら運転により、触媒に吸着・吸蔵された硫黄成分が除去され、触媒の劣化度が低減される。   Therefore, the catalyst deterioration degree reducing means operates as shown in (A) below or as shown in (B) below depending on the downstream oxygen concentration when the deterioration degree of the catalyst is equal to or greater than a predetermined threshold. Is supposed to do. By these operations, the sulfur component adsorbed and stored in the catalyst is removed, and the degree of deterioration of the catalyst is reduced.

(A)前記下流側酸素濃度が「空気と燃料とが理論空燃比にて燃焼したときに生じるガスの酸素濃度である基準酸素濃度と同一」または「前記基準酸素濃度よりもリーン側の酸素濃度」である場合、前記触媒に導入されるガスの酸素濃度である上流側酸素濃度を前記基準酸素濃度よりもリッチ側の酸素濃度とする「リッチ運転」、および、前記上流側酸素濃度を前記基準酸素濃度よりもリーン側の酸素濃度とする「リーン運転」。
このリーン運転は、上記運転を前記下流側酸素濃度が前記基準酸素濃度よりもリッチ側の酸素濃度となるまで行った後、行われる。
(B)前記下流側酸素濃度が「前記基準酸素濃度よりもリッチ側の酸素濃度」である場合、前記リーン運転。
(A) The downstream oxygen concentration is “same as a reference oxygen concentration that is an oxygen concentration of a gas generated when air and fuel burn at a stoichiometric air-fuel ratio” or “an oxygen concentration leaner than the reference oxygen concentration” "Rich operation" in which the upstream oxygen concentration, which is the oxygen concentration of the gas introduced into the catalyst, is set to be richer than the reference oxygen concentration, and the upstream oxygen concentration is the reference oxygen concentration. “Lean operation” in which the oxygen concentration is leaner than the oxygen concentration.
This lean operation is performed after the above operation is performed until the downstream oxygen concentration becomes richer than the reference oxygen concentration.
(B) When the downstream oxygen concentration is “an oxygen concentration richer than the reference oxygen concentration”, the lean operation is performed.

上記「基準酸素濃度よりもリーン側の酸素濃度」とは、上記基準酸素濃度よりも高い酸素濃度を意味する。一方、上記「基準酸素濃度よりもリッチ側の酸素濃度」とは、上記基準酸素濃度よりも低い酸素濃度を意味する。以下、基準酸素濃度よりもリーン側の酸素濃度を単に「リーン側酸素濃度」とも称呼し、基準酸素濃度よりもリッチ側の酸素濃度を単に「リッチ側酸素濃度」とも称呼する。   The “oxygen concentration leaner than the reference oxygen concentration” means an oxygen concentration higher than the reference oxygen concentration. On the other hand, the “oxygen concentration richer than the reference oxygen concentration” means an oxygen concentration lower than the reference oxygen concentration. Hereinafter, the oxygen concentration leaner than the reference oxygen concentration is also simply referred to as “lean oxygen concentration”, and the oxygen concentration richer than the reference oxygen concentration is also simply referred to as “rich oxygen concentration”.

上記「リッチ運転」は、上流側酸素濃度がリッチ側酸素濃度である運転であればよく、特に制限されない。リッチ運転として、例えば、内燃機関の混合気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ側の空燃比とする運転(いわゆる、燃料増量運転)が採用され得る。さらに、リッチ運転として、例えば、燃焼室から排出されるガスに再び燃料を噴射する(いわゆる、排気添加を行う)運転が採用され得る。一方、上記「リーン運転」は、上流側酸素濃度がリーン側酸素濃度である運転であればよく、特に制限されない。リーン運転として、例えば、燃焼室へ燃料を供給しない運転(いわゆる、フューエルカット運転)が採用され得る。   The “rich operation” is not particularly limited as long as the upstream oxygen concentration is an operation having a rich oxygen concentration. As the rich operation, for example, an operation in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture of the internal combustion engine is set to an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio (so-called fuel increase operation) can be employed. Further, as the rich operation, for example, an operation in which fuel is injected again into the gas discharged from the combustion chamber (so-called exhaust addition) can be employed. On the other hand, the “lean operation” is not particularly limited as long as it is an operation in which the upstream oxygen concentration is the lean oxygen concentration. As the lean operation, for example, an operation in which fuel is not supplied to the combustion chamber (so-called fuel cut operation) can be employed.

上記(A)および(B)に示す運転によって触媒の劣化度が低減される理由について、以下に説明する。
上述したように、触媒に硫黄成分が吸着・吸蔵すると、触媒が劣化する。発明者による種々の考察および実験などによれば、「触媒に吸着・吸蔵された硫黄成分の挙動」と「排ガスの酸素濃度」との間には密接な関係があることが確認された。
The reason why the deterioration degree of the catalyst is reduced by the operations shown in the above (A) and (B) will be described below.
As described above, when the sulfur component is adsorbed and occluded in the catalyst, the catalyst deteriorates. According to various considerations and experiments by the inventors, it has been confirmed that there is a close relationship between “the behavior of the sulfur component adsorbed and occluded by the catalyst” and “the oxygen concentration of the exhaust gas”.

具体的に述べると、まず、酸素吸蔵物質に吸蔵されている硫黄成分は、排ガスの酸素濃度が「リッチ側酸素濃度」である場合に触媒成分に向けて移動し、排ガスの酸素濃度が「リーン側酸素濃度」である場合に触媒成分上から排ガス中に放出される、ことが確認された。すなわち、酸素吸蔵物質に吸蔵されている硫黄成分は、酸素吸蔵物質から排ガス中に直接には放出されず、触媒成分を経由して排ガス中に放出される、ことが確認された。一方、触媒成分に吸着している硫黄成分は、排ガスの酸素濃度が上記「リーン側酸素濃度」である場合に触媒成分上から排ガス中に放出される、ことが確認された。   Specifically, first, the sulfur component stored in the oxygen storage material moves toward the catalyst component when the oxygen concentration of the exhaust gas is the “rich side oxygen concentration”, and the oxygen concentration of the exhaust gas becomes “lean”. It was confirmed that when the “side oxygen concentration” was reached, the catalyst component was released into the exhaust gas. That is, it was confirmed that the sulfur component stored in the oxygen storage material is not released directly into the exhaust gas from the oxygen storage material, but is released into the exhaust gas via the catalyst component. On the other hand, it was confirmed that the sulfur component adsorbed on the catalyst component is released from the catalyst component into the exhaust gas when the oxygen concentration of the exhaust gas is the above-described “lean side oxygen concentration”.

そこで、本発明の触媒劣化度低減手段は、触媒に吸着・吸蔵された硫黄成分を触媒から除去する際、触媒から排出されるガスの酸素濃度(下流側酸素濃度)が「リーン側酸素濃度」である場合、まず、触媒に導入されるガスの酸素濃度(上流側酸素濃度)を「リッチ側酸素濃度」とするリッチ運転を行う。触媒劣化度低減手段は、下流側酸素濃度が「リッチ側酸素濃度」となるまで、このリッチ運転を継続する(上記(A))。これにより、触媒の全体において、酸素吸蔵物質に吸蔵されている硫黄成分が触媒成分に向けて移動される。   Therefore, the catalyst deterioration degree reducing means of the present invention is such that when the sulfur component adsorbed and stored in the catalyst is removed from the catalyst, the oxygen concentration (downstream oxygen concentration) of the gas discharged from the catalyst is “lean side oxygen concentration”. First, a rich operation is performed in which the oxygen concentration (upstream oxygen concentration) of the gas introduced into the catalyst is set to the “rich oxygen concentration”. The catalyst deterioration degree reducing means continues this rich operation until the downstream oxygen concentration becomes the “rich oxygen concentration” ((A) above). Thereby, in the whole catalyst, the sulfur component stored in the oxygen storage material is moved toward the catalyst component.

次いで、触媒劣化度低減手段は、上流側酸素濃度を「リーン側酸素濃度」とするリーン運転を行う(上記(A))。これにより、上記リッチ運転によって触媒成分に向けて移動された硫黄成分および触媒成分に吸着した硫黄成分の双方が、触媒の全体において、触媒成分上から排ガス中に放出される。   Next, the catalyst deterioration degree reducing means performs a lean operation in which the upstream oxygen concentration is “lean oxygen concentration” (above (A)). Thereby, both the sulfur component moved toward the catalyst component by the rich operation and the sulfur component adsorbed on the catalyst component are released from the catalyst component into the exhaust gas in the entire catalyst.

一方、触媒に吸着・吸蔵された硫黄成分を触媒から除去する際、下流側酸素濃度が「リッチ側酸素濃度」である場合、触媒の全体において、酸素吸蔵物質に吸蔵された硫黄成分はすでに触媒成分に向けて移動していると考えられる。そこで、この場合、触媒劣化度低減手段は、上記リッチ運転を行うことなく上記リーン運転を行う(上記(B))。これにより、上記同様、触媒の全体において、硫黄成分が触媒成分上から排ガス中に放出される。   On the other hand, when removing the sulfur component adsorbed and occluded in the catalyst from the catalyst, if the downstream oxygen concentration is the “rich oxygen concentration”, the sulfur component occluded in the oxygen occlusion material is already present in the catalyst. It is thought that it is moving toward the ingredient. Therefore, in this case, the catalyst deterioration degree reducing means performs the lean operation without performing the rich operation (above (B)). As a result, as described above, the sulfur component is released from the catalyst component into the exhaust gas in the entire catalyst.

このように、本発明の制御装置は、触媒の全体において、触媒に吸着・吸蔵された硫黄成分を除去することができる。その結果、本発明の制御装置は、触媒の排ガス浄化性能を適切に回復させる(すなわち、触媒の劣化を適切に解消する)ことができる。   Thus, the control device of the present invention can remove the sulfur component adsorbed and occluded by the catalyst in the entire catalyst. As a result, the control device of the present invention can appropriately recover the exhaust gas purification performance of the catalyst (that is, appropriately eliminate the deterioration of the catalyst).

上述したように、本発明の制御装置は、「触媒に吸着・吸蔵された硫黄成分の挙動」と「排ガスの酸素濃度」との関係に着目し、触媒に吸着・吸蔵された硫黄成分を触媒から除去するようになっている。発明者によるさらなる種々の考察および実験などによれば、触媒に吸着・吸蔵された硫黄成分の挙動は、排ガスの酸素濃度だけではなく「触媒の温度」の影響をも受けることが確認された。   As described above, the control device of the present invention pays attention to the relationship between “the behavior of the sulfur component adsorbed and occluded by the catalyst” and “the oxygen concentration of the exhaust gas”, and the sulfur component adsorbed and occluded by the catalyst is catalyzed. Is supposed to be removed from. According to various further considerations and experiments by the inventors, it was confirmed that the behavior of the sulfur component adsorbed and occluded by the catalyst is influenced not only by the oxygen concentration of the exhaust gas but also by the “catalyst temperature”.

具体的に述べると、触媒の温度が「特定の温度範囲内にある(例えば、第1温度以上第2温度以下である)」ときに排ガスの酸素濃度が「リッチ側酸素濃度」である場合、酸素吸蔵物質に吸蔵された硫黄成分が触媒成分に向けて効率良く移動する、ことが確認された。さらに、触媒の温度が「上記特定の温度範囲内の特定の温度以上である(例えば、第1温度と第2温度の間の第3温度以上である)」ときに排ガスの酸素濃度が「リーン側酸素濃度」である場合、触媒成分上に存在する硫黄成分が効率良く排ガス中に放出される、ことが確認された。   Specifically, when the temperature of the catalyst is “in a specific temperature range (for example, not less than the first temperature and not more than the second temperature)”, when the oxygen concentration of the exhaust gas is the “rich oxygen concentration”, It was confirmed that the sulfur component occluded in the oxygen occlusion material efficiently migrates toward the catalyst component. Further, when the catalyst temperature is “above a specific temperature within the above specific temperature range (for example, over a third temperature between the first temperature and the second temperature)”, the oxygen concentration of the exhaust gas is “lean”. In the case of “side oxygen concentration”, it was confirmed that the sulfur component present on the catalyst component was efficiently released into the exhaust gas.

そこで、本発明の制御装置の一の態様として、
触媒が下記(C−1)および(C−2)に示す特性を有する触媒であるとき、
前記触媒劣化度低減手段は、
前記触媒の温度が「下記第1温度以上であり且つ下記第3温度よりも低い」場合に前記リッチ運転を「行わない」ように構成され得る。
Therefore, as one aspect of the control device of the present invention,
When the catalyst is a catalyst having the characteristics shown in the following (C-1) and (C-2),
The catalyst deterioration degree reducing means is:
When the temperature of the catalyst is “below the first temperature below and lower than the third temperature below”, the rich operation may be “not performed”.

(C−1)前記触媒の温度が「第1温度以上第2温度以下」であるときに前記上流側酸素濃度が前記基準酸素濃度よりも「リッチ側」の酸素濃度である場合、前記酸素吸蔵物質に吸蔵された硫黄成分が前記触媒成分に向けて移動する。
(C−2)前記触媒の温度が前記第1温度と前記第2温度の間の「第3温度以上」であるときに前記上流側酸素濃度が前記基準酸素濃度よりも「リーン側」の酸素濃度である場合、前記触媒成分上に存在する前記硫黄成分がガス中に放出される。
(C-1) If the upstream oxygen concentration is “richer” than the reference oxygen concentration when the temperature of the catalyst is “first temperature or more and second temperature or less”, the oxygen storage The sulfur component occluded by the substance moves toward the catalyst component.
(C-2) When the temperature of the catalyst is “the third temperature or higher” between the first temperature and the second temperature, the upstream oxygen concentration is “lean side” oxygen than the reference oxygen concentration. In the case of a concentration, the sulfur component present on the catalyst component is released into the gas.

上記第1温度、上記第2温度および上記第3温度は、触媒を構成する物質などに応じて定まる値であって、あらかじめ実験などによって取得され得る。   The first temperature, the second temperature, and the third temperature are values that are determined according to the substance that constitutes the catalyst, and can be obtained in advance through experiments or the like.

なお、上記(C−1)の特性は、触媒の温度が同特性に示される温度範囲(第1温度以上第2温度以下)に含まれる場合、触媒の温度が同温度範囲に含まれない場合よりも効率良く酸素吸蔵物質に吸蔵された硫黄成分が触媒成分に向けて移動されることを意味する。すなわち、上記(C−1)の特性は、触媒の温度が同温度範囲に含まれない場合に酸素吸蔵物質に吸蔵された硫黄成分が触媒成分に向けて全く移動しないことを意味するものではない。   In addition, the characteristic of (C-1) is when the temperature of the catalyst is included in the temperature range (first temperature or higher and lower than or equal to the second temperature) indicated by the characteristic, and the temperature of the catalyst is not included in the same temperature range. This means that the sulfur component stored in the oxygen storage material is moved toward the catalyst component more efficiently. That is, the characteristic (C-1) does not mean that the sulfur component stored in the oxygen storage material does not move toward the catalyst component at all when the temperature of the catalyst is not included in the same temperature range. .

上記同様、上記(C−2)の特性は、触媒の温度が同特性に示される温度範囲(第3温度以上)に含まれる場合、触媒の温度が同温度範囲に含まれない場合よりも効率良く触媒成分上に存在する硫黄成分が排ガス中に放出されることを意味する。すなわち、上記(C−2)の特性は、触媒の温度が同温度範囲に含まれない場合に触媒成分上に存在する硫黄成分が排ガス中に全く放出されないことを意味するものではない。   Similarly to the above, the characteristic (C-2) is more efficient when the temperature of the catalyst is included in the temperature range (the third temperature or higher) indicated by the same characteristic than when the temperature of the catalyst is not included in the same temperature range. It means that the sulfur component that is well present on the catalyst component is released into the exhaust gas. That is, the above characteristic (C-2) does not mean that the sulfur component present on the catalyst component is not released into the exhaust gas when the temperature of the catalyst is not included in the same temperature range.

上述したように、本発明の触媒劣化度低減手段は、触媒に吸着・吸蔵された硫黄成分を触媒から除去するとき、酸素吸蔵物質に吸蔵されている硫黄成分を触媒成分に向けて移動させた後に触媒成分上の硫黄成分を排ガス中に放出させる、ようになっている(上記(A2)および上記(B)を参照。)。ところが、触媒が上記(C−1)および(C−2)の特性を有するとき、酸素吸蔵物質に吸蔵された硫黄成分が効率良く触媒成分に移動される触媒の温度範囲(第1温度以上第2温度以下)と、触媒成分上に存在する硫黄成分が効率良く排ガス中に放出される触媒の温度範囲(第3温度以上)と、は一致しない場合がある。   As described above, the catalyst deterioration degree reducing means of the present invention moves the sulfur component stored in the oxygen storage material toward the catalyst component when removing the sulfur component absorbed and stored in the catalyst from the catalyst. Later, the sulfur component on the catalyst component is released into the exhaust gas (see (A2) and (B) above). However, when the catalyst has the above characteristics (C-1) and (C-2), the temperature range of the catalyst in which the sulfur component stored in the oxygen storage material is efficiently transferred to the catalyst component (the first temperature or higher 2 temperature or lower) and the temperature range (third temperature or higher) of the catalyst in which the sulfur component present on the catalyst component is efficiently released into the exhaust gas may not match.

そのため、触媒の温度が「第1温度以上であり且つ第3温度よりも低い」場合、リッチ運転によって酸素吸蔵物質に吸蔵された硫黄成分が触媒成分に向けて移動されたとしても、リーン運転によって触媒成分上に存在する硫黄成分が効率良く排ガス中に放出されない(図5を参照。)。   Therefore, when the temperature of the catalyst is “above the first temperature and lower than the third temperature”, even if the sulfur component stored in the oxygen storage material by the rich operation is moved toward the catalyst component, the lean operation The sulfur component present on the catalyst component is not efficiently released into the exhaust gas (see FIG. 5).

そこで、本態様の触媒劣化度低減手段は、触媒の温度が上記第1温度以上であり且つ上記第3温度よりも低い場合、上記リッチ運転を行わない。換言すると、本発明の触媒劣化度低減手段は、触媒に吸着・吸蔵された硫黄成分を効率良く除去することができるときに(すなわち、触媒の温度が「第1温度以上であり且つ第3温度よりも低い温度範囲」に含まれないときに)、触媒に吸着・吸蔵された硫黄成分を除去する運転(上記(A)および上記(B)を参照。)を行う。これにより、触媒に吸着・吸蔵された硫黄成分を効率良く除去することができる。   Therefore, the catalyst deterioration degree reducing means of this aspect does not perform the rich operation when the temperature of the catalyst is equal to or higher than the first temperature and lower than the third temperature. In other words, the catalyst deterioration degree reducing means of the present invention can efficiently remove the sulfur component adsorbed and occluded by the catalyst (that is, the catalyst temperature is “the first temperature or higher and the third temperature). When it is not included in the “lower temperature range”, an operation (see (A) and (B) above) for removing the sulfur component adsorbed and occluded by the catalyst is performed. Thereby, the sulfur component adsorbed and occluded by the catalyst can be efficiently removed.

さらに、本発明の制御装置の他の態様として、
触媒劣化度低減手段は、触媒の劣化度の大きさに応じて、「上記リッチ運転を行う際の上流側酸素濃度」を調整するように構成され得る。
Furthermore, as another aspect of the control device of the present invention,
The catalyst deterioration degree reducing means may be configured to adjust the “upstream oxygen concentration when performing the rich operation” according to the degree of deterioration of the catalyst.

例えば、前記触媒劣化度低減手段は、
前記劣化度が「第1の値」であるときに前記リッチ運転を行う場合の前記上流側酸素濃度である「第1上流側酸素濃度」が、前記劣化度が「前記第1の値よりも小さい第2の値」であるときに前記リッチ運転を行う場合の前記上流側酸素濃度である「第2上流側酸素濃度と同一」または「前記第2上流側酸素濃度よりもリッチ側の酸素濃度」である、ように構成され得る。
For example, the catalyst deterioration degree reducing means is:
When the rich operation is performed when the deterioration level is the “first value”, the “first upstream oxygen concentration”, which is the upstream oxygen concentration when the rich operation is performed, is less than the first value. “The same as the second upstream oxygen concentration” or “richer oxygen concentration than the second upstream oxygen concentration” which is the upstream oxygen concentration when the rich operation is performed when the value is “small second value” Can be configured.

このように、劣化度が大きいほど「リッチ運転を行う際の上流側酸素濃度」を上記基準酸素濃度からリッチ側に離れる酸素濃度に設定することにより(すなわち、第1上流側酸素濃度を第2上流側酸素濃度よりもリッチ側の酸素濃度とすることにより)、触媒に吸着・吸蔵された硫黄成分をさらに効率良く除去することができる。一方、劣化度の大小にかかわらずリッチ運転を行う際の上流側酸素濃度を変化させないことにより(すなわち、第1上流側酸素濃度を第2上流側酸素濃度と同一の酸素濃度とすることにより)、触媒に吸着・吸蔵された硫黄成分を除去する処理をより簡便に行うことができる。   Thus, by setting the “upstream oxygen concentration at the time of rich operation” to an oxygen concentration that moves away from the reference oxygen concentration to the rich side as the degree of deterioration increases (that is, the first upstream oxygen concentration is set to the second oxygen concentration). By making the oxygen concentration richer than the upstream oxygen concentration), the sulfur component adsorbed and occluded by the catalyst can be more efficiently removed. On the other hand, by not changing the upstream oxygen concentration during the rich operation regardless of the degree of deterioration (that is, by making the first upstream oxygen concentration the same as the second upstream oxygen concentration). Further, the treatment for removing the sulfur component adsorbed and occluded by the catalyst can be performed more simply.

さらに、本発明の制御装置のさらに他の態様として、
触媒劣化度低減手段は、触媒の劣化度の大きさに応じて、「上記リーン運転を行う際の上流側酸素濃度」を調整するように構成され得る。
Furthermore, as still another aspect of the control device of the present invention,
The catalyst deterioration degree reducing means may be configured to adjust the “upstream oxygen concentration when performing the lean operation” in accordance with the degree of deterioration of the catalyst.

例えば、前記触媒劣化度低減手段は、
前記劣化度が「第3の値」であるときに前記リーン運転を行う場合の前記上流側酸素濃度である「第3上流側酸素濃度」が、前記劣化度が「前記第3の値よりも小さい第4の値」であるときに前記リーン運転を行う場合の前記上流側酸素濃度である「第4上流側酸素濃度と同一」または「前記第4上流側酸素濃度よりもリーン側の酸素濃度」である、ように構成され得る。
For example, the catalyst deterioration degree reducing means is:
The “third upstream oxygen concentration”, which is the upstream oxygen concentration when the lean operation is performed when the deterioration level is the “third value”, is greater than the third value. “The same as the fourth upstream oxygen concentration” or “the oxygen concentration on the lean side with respect to the fourth upstream oxygen concentration” which is the upstream oxygen concentration when the lean operation is performed when the value is “small fourth value” Can be configured.

このように、劣化度が大きいほど「リーン運転を行う際の上流側酸素濃度」を上記基準酸素濃度からリーン側に離れる酸素濃度に設定することにより(すなわち、第3上流側酸素濃度を第4上流側酸素濃度よりもリーン側の酸素濃度とすることにより)、触媒に吸着・吸蔵された硫黄成分をさらに効率良く除去することができる。一方、劣化度の大小にかかわらずリーン運転を行う際の上流側酸素濃度を変化させないことにより(すなわち、第3上流側酸素濃度を第4上流側酸素濃度と同一の酸素濃度とすることにより)、触媒に吸着・吸蔵された硫黄成分を除去する処理を簡便に行うことができる。   In this way, by setting the “upstream oxygen concentration when performing lean operation” to an oxygen concentration that deviates from the reference oxygen concentration to the lean side as the degree of deterioration increases (that is, the third upstream oxygen concentration is the fourth oxygen concentration). By making the oxygen concentration leaner than the upstream oxygen concentration), the sulfur component adsorbed and occluded by the catalyst can be more efficiently removed. On the other hand, by not changing the upstream oxygen concentration during lean operation regardless of the degree of deterioration (that is, by making the third upstream oxygen concentration the same as the fourth upstream oxygen concentration) In addition, it is possible to easily perform the treatment for removing the sulfur component adsorbed and occluded by the catalyst.

上述したように、本発明の制御装置において、触媒の劣化度を取得する方法は特に制限されない。例えば、本発明の制御装置のさらに他の態様として、
前記触媒劣化度取得手段は、
前記触媒が吸蔵し得る酸素の最大量に基づいて前記劣化度を取得する、ように構成され得る。
As described above, in the control device of the present invention, the method for obtaining the degree of deterioration of the catalyst is not particularly limited. For example, as still another aspect of the control device of the present invention,
The catalyst deterioration degree acquisition means includes
The deterioration degree may be acquired based on a maximum amount of oxygen that can be stored in the catalyst.

上述したように、触媒の酸素吸蔵物質に硫黄成分が吸蔵されると「触媒が吸蔵し得る酸素の最大量」が減少する。そこで、上述したように、この「最大量」に基づいて触媒の劣化度が取得され得る。   As described above, when the sulfur component is stored in the oxygen storage material of the catalyst, the “maximum amount of oxygen that can be stored by the catalyst” decreases. Therefore, as described above, the degree of deterioration of the catalyst can be acquired based on this “maximum amount”.

本発明の第1実施形態に係る制御装置が適用される内燃機関の概略図である。1 is a schematic view of an internal combustion engine to which a control device according to a first embodiment of the present invention is applied. 図1に示した上流側酸素濃度センサの出力値と、空燃比と、の関係を示すグラフである。2 is a graph showing a relationship between an output value of an upstream oxygen concentration sensor shown in FIG. 1 and an air-fuel ratio. 図1に示した下流側酸素濃度センサの出力値と、空燃比と、の関係を示すグラフである。2 is a graph showing a relationship between an output value of a downstream oxygen concentration sensor shown in FIG. 1 and an air-fuel ratio. 触媒の酸素吸蔵量の最大値を取得する際における、触媒上流側空燃比と、下流側酸素濃度センサの出力値と、酸素吸蔵量と、の関係を示すタイムチャートである。6 is a time chart showing the relationship between the catalyst upstream air-fuel ratio, the output value of the downstream oxygen concentration sensor, and the oxygen storage amount when obtaining the maximum value of the oxygen storage amount of the catalyst. 触媒の温度と、排ガスの空燃比(酸素濃度)と、触媒に吸着・吸蔵された硫黄成分の主な挙動と、の関係を示す概略図である。It is the schematic which shows the relationship between the temperature of a catalyst, the air fuel ratio (oxygen concentration) of waste gas, and the main behavior of the sulfur component adsorbed / occluded by the catalyst. 本発明の第1実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention performs. 本発明の第1実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention performs. 本発明の第1実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention performs. 本発明の第1実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention performs. 本発明の第1実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention performs. 本発明の第1実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the control apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention performs. 本発明の第2実施形態に係る制御装置のCPUが実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which CPU of the control apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention performs.

以下、本発明による内燃機関の制御装置の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of an internal combustion engine control apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1実施形態)
<装置の概要>
図1は、本発明の第1実施形態に係る制御装置(以下、「第1装置」とも称呼する。)を内燃機関10に適用したシステムの概略構成を示している。内燃機関10は、4サイクル火花点火式多気筒(4気筒)機関である。図1は、複数の気筒のうちの一の気筒の断面のみを示している。なお、他の気筒もこの一の気筒と同様の構成を備えている。以下、便宜上、「内燃機関10」を単に「機関10」とも称呼する。
(First embodiment)
<Outline of device>
FIG. 1 shows a schematic configuration of a system in which a control device (hereinafter also referred to as “first device”) according to a first embodiment of the present invention is applied to an internal combustion engine 10. The internal combustion engine 10 is a four-cycle spark ignition multi-cylinder (four-cylinder) engine. FIG. 1 shows only a cross section of one of a plurality of cylinders. The other cylinders have the same configuration as this one cylinder. Hereinafter, for convenience, the “internal combustion engine 10” is also simply referred to as “engine 10”.

この機関10は、シリンダブロック部20、シリンダブロック部20の上部に固定されるシリンダヘッド部30、シリンダブロック部20に空気と燃料との混合気を導入するための吸気系統40、および、シリンダブロック部20から排出されるガス(排ガス)を機関10の外部に放出するための排気系統50、を備えている。   The engine 10 includes a cylinder block portion 20, a cylinder head portion 30 fixed to the upper portion of the cylinder block portion 20, an intake system 40 for introducing an air / fuel mixture into the cylinder block portion 20, and a cylinder block. An exhaust system 50 for releasing gas (exhaust gas) discharged from the section 20 to the outside of the engine 10 is provided.

シリンダブロック部20は、シリンダ21、ピストン22、コンロッド23、および、クランクシャフト24、を有している。ピストン22はシリンダ21内を往復動し、ピストン22の往復動がコンロッド23を介してクランクシャフト24に伝達され、これにより同クランクシャフト24が回転するようになっている。シリンダ21の内壁面、ピストン22の上面およびシリンダヘッド部30の下面は、燃焼室25を画成している。   The cylinder block unit 20 includes a cylinder 21, a piston 22, a connecting rod 23, and a crankshaft 24. The piston 22 reciprocates in the cylinder 21, and the reciprocating motion of the piston 22 is transmitted to the crankshaft 24 through the connecting rod 23, whereby the crankshaft 24 rotates. The inner wall surface of the cylinder 21, the upper surface of the piston 22, and the lower surface of the cylinder head portion 30 define a combustion chamber 25.

シリンダヘッド部30は、燃焼室25に連通した吸気ポート31、吸気ポート31を開閉する吸気弁32、吸気弁32を駆動するインテークカムシャフトを有するとともに同インテークカムシャフトの位相角およびリフト量を連続的に変更する可変吸気タイミング装置33、可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、燃料を吸気ポート31内に噴射するインジェクタ34、燃焼室25に連通した排気ポート35、排気ポート35を開閉する排気弁36、排気弁36を駆動するエキゾーストカムシャフト37、点火プラグ38、および、点火プラグ38に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ39、を有している。   The cylinder head portion 30 includes an intake port 31 communicating with the combustion chamber 25, an intake valve 32 that opens and closes the intake port 31, an intake cam shaft that drives the intake valve 32, and a phase angle and lift amount of the intake cam shaft are continuously provided. Variable intake timing device 33 to be changed, actuator 33a of variable intake timing device 33, injector 34 for injecting fuel into intake port 31, exhaust port 35 communicating with combustion chamber 25, and exhaust valve 36 for opening and closing exhaust port 35 And an exhaust camshaft 37 for driving the exhaust valve 36, an ignition plug 38, and an igniter 39 including an ignition coil for generating a high voltage to be applied to the ignition plug 38.

なお、機関10は、インジェクタ34に代えて、または、インジェクタ34とは別に、燃料を燃焼室25内に直接噴射する筒内インジェクタ(図示省略。)を備えるように構成され得る。   The engine 10 may be configured to include an in-cylinder injector (not shown) that injects fuel directly into the combustion chamber 25 instead of the injector 34 or separately from the injector 34.

吸気系統40は、吸気ポート31を介してそれぞれの気筒に連通されたインテークマニホールド41、インテークマニホールド41の上流側の集合部に接続された吸気管42、吸気管42の端部に設けられたエアクリーナ43、吸気管42の開口面積(開口断面積)を変更することができるスロットル弁(吸気絞り弁)44、および、指示信号に応じてスロットル弁44を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ44a、を有している。吸気ポート31、インテークマニホールド41および吸気管42は、吸気通路を構成している。   The intake system 40 includes an intake manifold 41 that communicates with each cylinder via an intake port 31, an intake pipe 42 that is connected to a collective portion on the upstream side of the intake manifold 41, and an air cleaner that is provided at the end of the intake pipe 42. 43, a throttle valve (intake throttle valve) 44 that can change the opening area (opening cross-sectional area) of the intake pipe 42, and a throttle valve actuator 44a that rotates the throttle valve 44 in response to an instruction signal. ing. The intake port 31, the intake manifold 41, and the intake pipe 42 constitute an intake passage.

排気系統50は、排気ポート35を介してそれぞれの気筒に連通されたエキゾーストマニホールド51、エキゾーストマニホールド51の下流側の集合部に接続された排気管52、および、排気管52に設けられた排ガス浄化用触媒53、を有している。排気ポート35、エキゾーストマニホールド51および排気管52は、排気通路を構成している。以下、排ガス浄化用触媒53を、単に「触媒53」とも称呼する。   The exhaust system 50 includes an exhaust manifold 51 connected to each cylinder via an exhaust port 35, an exhaust pipe 52 connected to a downstream portion of the exhaust manifold 51, and exhaust gas purification provided in the exhaust pipe 52. Catalyst 53. The exhaust port 35, the exhaust manifold 51, and the exhaust pipe 52 constitute an exhaust passage. Hereinafter, the exhaust gas-purifying catalyst 53 is also simply referred to as “catalyst 53”.

触媒53は、酸素吸蔵物質としてセリア・ジルコニア共触媒(CeO2−ZrO2)などを含む担体としてのアルミナなどのセラミクスと、触媒成分としての白金およびロジウムなどの貴金属と、から構成される三元触媒である。この触媒53は、触媒の温度がその活性温度以上であり、かつ、触媒53に導入される排ガスの酸素濃度が「理論空燃比の混合気が燃焼した際に生じる排ガスの酸素濃度」である場合、排ガス中の未燃物(HCなど)と窒素酸化物(NOx)との酸化還元反応を促進し、これらを高い浄化率にて同時に浄化することができる。   The catalyst 53 is a three-way catalyst composed of ceramics such as alumina as a support containing ceria / zirconia cocatalyst (CeO2-ZrO2) as an oxygen storage material, and noble metals such as platinum and rhodium as catalyst components. is there. In this catalyst 53, the temperature of the catalyst is equal to or higher than its activation temperature, and the oxygen concentration of the exhaust gas introduced into the catalyst 53 is “the oxygen concentration of the exhaust gas generated when the stoichiometric air-fuel mixture is burned”. The redox reaction between unburned substances (HC, etc.) and nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas can be promoted, and these can be simultaneously purified with a high purification rate.

機関10の外部には、機関10に加速要求および要求トルクなどを入力するためのアクセルペダル61が設けられている。アクセルペダル61は、機関10の操作者によって操作される。   An accelerator pedal 61 for inputting an acceleration request and a required torque to the engine 10 is provided outside the engine 10. The accelerator pedal 61 is operated by an operator of the engine 10.

さらに、機関10は、複数のセンサを備えている。
具体的に述べると、第1装置は、吸入空気量センサ71、スロットル弁開度センサ72、カムポジションセンサ73、クランクポジションセンサ74、水温センサ75、上流側酸素濃度センサ76、下流側酸素濃度センサ77、および、アクセル開度センサ78、を備えている。
Further, the engine 10 includes a plurality of sensors.
Specifically, the first device includes an intake air amount sensor 71, a throttle valve opening sensor 72, a cam position sensor 73, a crank position sensor 74, a water temperature sensor 75, an upstream oxygen concentration sensor 76, and a downstream oxygen concentration sensor. 77, and an accelerator opening sensor 78.

吸入空気量センサ71は、吸気通路(吸気管42)に設けられている。吸入空気量センサ71は、吸気管42内を流れる空気の質量流量である吸入空気量(すなわち、機関10に吸入される空気の質量)に応じた信号を出力するようになっている。この信号に基づき、吸入空気量Gaの測定値が取得される。   The intake air amount sensor 71 is provided in the intake passage (intake pipe 42). The intake air amount sensor 71 outputs a signal corresponding to an intake air amount that is a mass flow rate of air flowing through the intake pipe 42 (that is, a mass of air sucked into the engine 10). Based on this signal, a measured value of the intake air amount Ga is acquired.

スロットル弁開度センサ72は、スロットル弁44の近傍に設けられている。スロットル弁開度センサ72は、スロットル弁44の開度に応じた信号を出力するようになっている。この信号に基づき、スロットル弁開度TAが取得される。   The throttle valve opening sensor 72 is provided in the vicinity of the throttle valve 44. The throttle valve opening sensor 72 outputs a signal corresponding to the opening of the throttle valve 44. Based on this signal, the throttle valve opening degree TA is acquired.

カムポジションセンサ73は、可変吸気タイミング装置33の近傍に設けられている。カムポジションセンサ73は、インテークカムシャフトが90°回転する毎に(すなわち、クランクシャフト24が180°回転する毎に)一つのパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号に基づき、インテークカムシャフトの回転位置(カムポジション)の測定値が取得される。   The cam position sensor 73 is provided in the vicinity of the variable intake timing device 33. The cam position sensor 73 is configured to output a signal having one pulse every time the intake camshaft rotates 90 ° (that is, every time the crankshaft 24 rotates 180 °). Based on this signal, a measured value of the rotational position (cam position) of the intake camshaft is obtained.

クランクポジションセンサ74は、クランクシャフト24の近傍に設けられている。クランクポジションセンサ74は、クランクシャフト24が10°回転する毎に幅の狭いパルスを有する信号を出力するとともに、クランクシャフト24が360°回転する毎に幅の広いパルスを有する信号を出力するようになっている。これら信号に基づき、クランクシャフト24の単位時間あたりの回転数の測定値(以下、単に「機関回転速度NE」とも称呼する。)が取得される。   The crank position sensor 74 is provided in the vicinity of the crankshaft 24. The crank position sensor 74 outputs a signal having a narrow pulse every time the crankshaft 24 rotates 10 °, and outputs a signal having a wide pulse every time the crankshaft 24 rotates 360 °. It has become. Based on these signals, a measured value of the number of revolutions of the crankshaft 24 per unit time (hereinafter, simply referred to as “engine speed NE”) is acquired.

水温センサ75は、シリンダ21に設けられている冷却水の通路に設けられている。水温センサ75は、冷却水の温度に応じた信号を出力するようになっている。この信号に基づき、冷却水の温度THWの測定値が取得される。   The water temperature sensor 75 is provided in the cooling water passage provided in the cylinder 21. The water temperature sensor 75 outputs a signal corresponding to the temperature of the cooling water. Based on this signal, the measured value of the coolant temperature THW is obtained.

上流側酸素濃度センサ76は、触媒53の上流側の排気通路(エキゾーストマニホールド51の集合部の近傍または集合部よりも下流側)に設けられている。上流側酸素濃度センサ76は、公知の限界電流式の酸素濃度センサである。上流側酸素濃度センサ76は、触媒53に導入される排ガスの酸素濃度に応じた信号を出力するようになっている。   The upstream oxygen concentration sensor 76 is provided in the exhaust passage on the upstream side of the catalyst 53 (in the vicinity of the collecting portion of the exhaust manifold 51 or on the downstream side of the collecting portion). The upstream oxygen concentration sensor 76 is a known limiting current type oxygen concentration sensor. The upstream oxygen concentration sensor 76 outputs a signal corresponding to the oxygen concentration of the exhaust gas introduced into the catalyst 53.

以下、排ガスの酸素濃度を「排ガスの空燃比」とも、排ガスの酸素濃度が理論空燃比の混合気が燃焼した際に生じる排ガスの酸素濃度であることを「排ガスの空燃比が理論空燃比である」とも、称呼する。さらに、以下、理論空燃比よりもリッチ側の空燃比を「リッチ空燃比」とも、理論空燃比よりもリーン側の空燃比を「リーン空燃比」とも、称呼する。   Hereinafter, the oxygen concentration of the exhaust gas is referred to as “the exhaust gas air-fuel ratio” and the exhaust gas oxygen concentration is the oxygen concentration of the exhaust gas generated when the mixture of the stoichiometric air-fuel ratio burns. It is also called “Yes”. Further, hereinafter, the air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio is also referred to as “rich air-fuel ratio”, and the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is also referred to as “lean air-fuel ratio”.

より具体的に述べると、排ガスの空燃比が「リッチ空燃比」であるとは、排ガスに「排ガスに含まれる未燃物を全て酸化するために必要な量よりも少ない量の酸素」が含まれている状態を表す。一方、排ガスの空燃比が「リーン空燃比」であるとは、排ガスに「排ガスに含まれる未燃物を全て酸化するために必要な量よりも多い量の酸素」が含まれている状態を表す。さらに、排ガスの空燃比が「理論空燃比」であるとは、排ガスに「排ガスに含まれる未燃物を全て酸化するために必要な量の酸素」が含まれている状態を表す。   More specifically, the air-fuel ratio of the exhaust gas is “rich air-fuel ratio” means that the exhaust gas contains “a smaller amount of oxygen than is necessary to oxidize all unburned substances contained in the exhaust gas”. It represents the state that has been. On the other hand, the air-fuel ratio of the exhaust gas is “lean air-fuel ratio” means that the exhaust gas contains “a larger amount of oxygen than is necessary to oxidize all unburned substances contained in the exhaust gas”. To express. Further, the fact that the air-fuel ratio of the exhaust gas is “theoretical air-fuel ratio” represents a state where the exhaust gas contains “a quantity of oxygen necessary for oxidizing all unburned substances contained in the exhaust gas”.

この上流側酸素濃度センサ76は、図2に示すように、測定対象であるガスの空燃比に応じた電圧であるVabyfsを出力するようになっている。出力値Vabyfsは、排ガスの空燃比が理論空燃比であるときに値Vstoichに一致する。さらに、排ガスの空燃比が増大するにつれて(すなわち、空燃比が理論空燃比からリーン側に離れた空燃比になるにつれて)、出力値Vabyfsは増大する。この出力値Vabyfsに基づき、触媒53に導入される排ガスの空燃比が取得される。以下、触媒53に導入される排ガスの空燃比を「触媒上流側空燃比abyfs」とも称呼する。さらに、以下、図2に示す出力値Vabyfsと空燃比A/Fとの関係は「テーブルMapabyfs」とも称呼される。   As shown in FIG. 2, the upstream oxygen concentration sensor 76 outputs Vabyfs that is a voltage corresponding to the air-fuel ratio of the gas to be measured. The output value Vabyfs matches the value Vstoich when the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio. Further, the output value Vabyfs increases as the air-fuel ratio of the exhaust gas increases (that is, as the air-fuel ratio becomes a leaner air-fuel ratio from the stoichiometric air-fuel ratio). Based on this output value Vabyfs, the air-fuel ratio of the exhaust gas introduced into the catalyst 53 is acquired. Hereinafter, the air-fuel ratio of the exhaust gas introduced into the catalyst 53 is also referred to as “catalyst upstream air-fuel ratio abyfs”. Further, hereinafter, the relationship between the output value Vabyfs and the air-fuel ratio A / F shown in FIG. 2 is also referred to as “table Mapabyfs”.

再び図1を参照すると、下流側酸素濃度センサ77は、触媒53の下流側の排気通路に設けられている。下流側酸素濃度センサ77は、公知の起電力式(濃淡電池型)の酸素濃度センサである。下流側酸素濃度センサ77は、触媒53から排出される排ガスの酸素濃度(空燃比)に応じた信号を出力するようになっている。   Referring to FIG. 1 again, the downstream oxygen concentration sensor 77 is provided in the exhaust passage on the downstream side of the catalyst 53. The downstream oxygen concentration sensor 77 is a known electromotive force type (concentration cell type) oxygen concentration sensor. The downstream oxygen concentration sensor 77 outputs a signal corresponding to the oxygen concentration (air-fuel ratio) of the exhaust gas discharged from the catalyst 53.

この下流側酸素濃度センサ77は、図3に示すように、測定対象であるガスの空燃比に応じた電圧であるVoxsを出力するようになっている。出力値Voxsは、排ガスの空燃比がリッチ空燃比であるときに最大値(例えば、約0.9V)となり、排ガスの空燃比がリーン空燃比であるときに最小値(例えば、約0.1V)となり、排ガスの空燃比が理論空燃比であるとき最大値と最小値とのほぼ中間の電圧(例えば、約0.5V)となる。さらに、出力値Voxsは、排ガスの空燃比がリッチ空燃比からリーン空燃比へ変化するときに最大値から最小値へ急変し、排ガスの空燃比がリーン空燃比からリッチ空燃比へ変化するときに最小値から最大値へ急変する。この出力値Voxsに基づき、触媒53から排出される排ガスの空燃比が取得される。以下、触媒53から排出される排ガスの空燃比を「触媒下流側空燃比oxs」とも称呼する。   As shown in FIG. 3, the downstream oxygen concentration sensor 77 outputs Voxs that is a voltage corresponding to the air-fuel ratio of the gas to be measured. The output value Voxs has a maximum value (for example, about 0.9 V) when the air-fuel ratio of the exhaust gas is a rich air-fuel ratio, and a minimum value (for example, about 0.1 V when the air-fuel ratio of the exhaust gas is a lean air-fuel ratio. When the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio, the voltage is approximately halfway between the maximum value and the minimum value (for example, about 0.5 V). Further, the output value Voxs changes suddenly from the maximum value to the minimum value when the exhaust gas air-fuel ratio changes from the rich air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, and when the exhaust gas air-fuel ratio changes from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio. It changes suddenly from the minimum value to the maximum value. Based on this output value Voxs, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the catalyst 53 is acquired. Hereinafter, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the catalyst 53 is also referred to as “catalyst downstream air-fuel ratio oxs”.

再び図1を参照すると、アクセル開度センサ78は、アクセルペダル61に設けられている。アクセル開度センサ78は、アクセルペダル61の開度に応じた信号を出力するようになっている。この信号に基づき、アクセルペダル開度Accpが取得される。   Referring again to FIG. 1, the accelerator opening sensor 78 is provided on the accelerator pedal 61. The accelerator opening sensor 78 outputs a signal corresponding to the opening of the accelerator pedal 61. Based on this signal, the accelerator pedal opening degree Accp is acquired.

さらに、機関10は、電子制御装置80を備えている。
電子制御装置80は、CPU81、CPU81が実行するプログラム、テーブル(マップ)および定数などをあらかじめ記憶したROM82、CPU81が必要に応じて一時的にデータを格納するRAM83、電源が投入された状態でデータを格納すると共に格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM84、ならびに、ADコンバータを含むインターフェース85を有する。CPU81、ROM82、RAM83、RAM84およびインターフェース85は、互いにバスで接続されている。
Further, the engine 10 includes an electronic control device 80.
The electronic control unit 80 includes a CPU 81, a ROM 82 in which programs executed by the CPU 81, tables (maps), constants, and the like are stored in advance, a RAM 83 in which the CPU 81 temporarily stores data as necessary, and data in a state where power is turned on. And a backup RAM 84 that holds the stored data while the power is shut off, and an interface 85 including an AD converter. The CPU 81, ROM 82, RAM 83, RAM 84, and interface 85 are connected to each other via a bus.

インターフェース85は、上記各センサと接続され、CPU81にそれらセンサから出力される信号を伝えるようになっている。さらに、インターフェース85は、可変吸気タイミング装置33のアクチュエータ33a、インジェクタ34、イグナイタ39およびスロットル弁アクチュエータ44aなどと接続され、CPU81の指示に応じてそれらに指示信号を送るようになっている。   The interface 85 is connected to each of the above sensors, and transmits signals output from the sensors to the CPU 81. Further, the interface 85 is connected to the actuator 33a, the injector 34, the igniter 39, the throttle valve actuator 44a and the like of the variable intake timing device 33, and sends an instruction signal to them in response to an instruction from the CPU 81.

<装置の作動の概要>
以下、機関10に適用される第1装置の作動の概要について説明する。
第1装置は、触媒53に導入される排ガスの空燃比(触媒上流側空燃比abyfs)を理論空燃比stoichに一致させる「通常運転」が行われているとき、触媒53の「劣化度Ke」を取得する。そして、第1装置は、所定の時点における劣化度Keが閾値劣化度Keth以上である場合、その時点において触媒53から排出されている「排ガスの空燃比(触媒下流側空燃比oxs)」に応じて「劣化度Keを低減するための運転」を行う。
<Outline of device operation>
Hereinafter, an outline of the operation of the first device applied to the engine 10 will be described.
When the "normal operation" is performed in which the first device matches the stoichiometric air-fuel ratio stoich with the air-fuel ratio of the exhaust gas introduced into the catalyst 53 (the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs), the "degradation degree Ke" of the catalyst 53 To get. When the deterioration degree Ke at a predetermined time is equal to or greater than the threshold deterioration degree Keth, the first device responds to “the exhaust gas air-fuel ratio (catalyst downstream air-fuel ratio oxs)” discharged from the catalyst 53 at that time. Then, perform “operation to reduce the degree of degradation Ke”.

具体的に述べると、第1装置は、上記所定の時点における触媒下流側空燃比oxsが「理論空燃比stoich」または「リーン空燃比lean」である場合、触媒上流側空燃比abyfsをリッチ空燃比richとする「リッチ運転」を触媒下流側空燃比oxsがリッチ空燃比richとなるまで行った後、触媒上流側空燃比abyfsをリーン空燃比leanとする「リーン運転」を行う。これに対し、第1装置は、上記所定の時点における触媒下流側空燃比oxsがリッチ空燃比richであれば、上記リッチ運転を行うことなく、上記リーン運転を行う。   Specifically, when the catalyst downstream air-fuel ratio oxs at the predetermined time is “theoretical air-fuel ratio stoich” or “lean air-fuel ratio lean”, the first device converts the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs to the rich air-fuel ratio. After performing “rich operation” with rich until the downstream air-fuel ratio oxs of the catalyst reaches the rich air-fuel ratio rich, “lean operation” with the air-fuel ratio abyfs upstream of the catalyst as the lean air-fuel ratio lean is performed. On the other hand, if the catalyst downstream air-fuel ratio oxs at the predetermined time point is the rich air-fuel ratio rich, the first device performs the lean operation without performing the rich operation.

さらに、第1装置は、上記リーン運転が行われている期間における吸入空気量Gaの積算量Galsumが閾値積算量Galsumth以上となったとき、リーン運転を中止する。その後、第1装置は、通常運転を再開する。以上が第1装置の作動の概要である。   Furthermore, the first device stops the lean operation when the integrated amount Galsum of the intake air amount Ga in the period during which the lean operation is performed becomes equal to or greater than the threshold integrated amount Galsumth. Thereafter, the first device resumes normal operation. The above is the outline of the operation of the first device.

<触媒の劣化度の取得方法>
第1装置は、触媒53の最大酸素吸蔵量Cmaxを取得するとともに、この最大酸素吸蔵量Cmaxに基づいて触媒の劣化度Keを取得する。以下、最大酸素吸蔵量Cmaxの取得および劣化度Keの取得について、より詳細に説明する。
<Acquisition method of catalyst degradation degree>
The first device acquires the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 53, and acquires the deterioration degree Ke of the catalyst based on the maximum oxygen storage amount Cmax. Hereinafter, acquisition of the maximum oxygen storage amount Cmax and acquisition of the deterioration degree Ke will be described in more detail.

1.最大酸素吸蔵量Cmaxの取得
第1装置は、通常運転が行われているとき、後述する「劣化度取得条件」が成立すれば、触媒53の劣化度Keを取得するための制御(以下、「劣化度取得制御」とも称呼する。)を行う。
1. Acquisition of Maximum Oxygen Storage Amount Cmax The first device performs control for acquiring the deterioration degree Ke of the catalyst 53 (hereinafter referred to as "the deterioration degree acquisition condition" described later) when a normal operation is performed. Also referred to as “deterioration acquisition control”).

上記「劣化度取得制御」について、図4に示すタイムチャートを参照しながら説明する。
このタイムチャートにおける時刻t1よりも前の期間においては、「通常運転」が行われている。すなわち、この期間において、触媒上流側空燃比abyfsは、理論空燃比stoichに一致するように制御されている。図4に示した例においては、便宜上、この期間において、下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsはリッチ空燃比richを示す値であり、触媒53の酸素吸蔵量OSAはゼロ近傍の所定値である、と仮定されている。なお、この所定値は、時刻t1よりも前に行われていた運転に応じて定まる値である。
The “deterioration degree acquisition control” will be described with reference to the time chart shown in FIG.
In the period before time t1 in this time chart, “normal operation” is performed. That is, during this period, the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs is controlled to coincide with the stoichiometric air-fuel ratio stoich. In the example shown in FIG. 4, for the sake of convenience, the output value Voxs of the downstream oxygen concentration sensor 77 is a value indicating the rich air-fuel ratio rich, and the oxygen storage amount OSA of the catalyst 53 is a predetermined value near zero in this period. It is assumed that there is. The predetermined value is a value determined according to the operation performed before time t1.

時刻t1にて「劣化度取得条件」が成立すると、「劣化度取得制御」が開始される。具体的に述べると、第1装置は、時刻t1にて、触媒上流側空燃比abyfsがリーン空燃比leanとなるように機関10を制御する。例えば、第1装置は、時刻t1において機関10にフューエルカット運転を行わせる。   When the “deterioration degree acquisition condition” is satisfied at time t1, “deterioration degree acquisition control” is started. More specifically, the first device controls the engine 10 so that the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs becomes the lean air-fuel ratio lean at time t1. For example, the first device causes the engine 10 to perform a fuel cut operation at time t1.

これにより、時刻t1において触媒上流側空燃比abyfsはリーン空燃比leanとなる。このとき、リーン空燃比leanの排ガス(すなわち、理論空燃比stoichの排ガスよりも酸素濃度が高い排ガス)が触媒53に導入されるので、触媒53はこの排ガスに含まれる酸素を吸蔵する。そのため、触媒53の酸素吸蔵量OSAは、時刻t1以降において時間が経過するにつれて増大する。一方、このとき、触媒53が排ガスに含まれる酸素を吸蔵するので、触媒53から排出される排ガスには酸素が実質的に含まれない。よって、時刻t1以降においても、下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsはリッチ空燃比richを示す値に維持される。   As a result, the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs becomes the lean air-fuel ratio lean at time t1. At this time, exhaust gas having a lean air-fuel ratio lean (that is, exhaust gas having a higher oxygen concentration than exhaust gas having a stoichiometric air-fuel ratio stoich) is introduced into the catalyst 53, so that the catalyst 53 occludes oxygen contained in the exhaust gas. Therefore, the oxygen storage amount OSA of the catalyst 53 increases as time elapses after time t1. On the other hand, since the catalyst 53 occludes oxygen contained in the exhaust gas at this time, the exhaust gas discharged from the catalyst 53 does not substantially contain oxygen. Therefore, even after time t1, the output value Voxs of the downstream oxygen concentration sensor 77 is maintained at a value indicating the rich air-fuel ratio rich.

なお、実際には、触媒上流側空燃比abyfsがリーン空燃比leanとなる制御が開始されてから、リーン空燃比leanの排ガスが上流側酸素濃度センサ76に到達するまで、には所定の時間長さを要する。そのため、実際には、時刻t1からその所定の時間長さが経過した後の時点にて、上流側酸素濃度abyfsがリーン空燃比leanとなる。しかし、本説明においては、理解が容易になるように、上流側酸素濃度abyfsは時刻t1においてリーン空燃比leanとなると仮定されている。以下、同様に、触媒上流側空燃比abyfsを変更する制御が開始されてからその空燃比の排ガスが上流側酸素濃度センサ76に到達するまでの時間長さはゼロである、と仮定して説明を続ける。   Actually, a predetermined time length is required from when the control of the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs to the lean air-fuel ratio lean is started until the exhaust gas having the lean air-fuel ratio lean reaches the upstream oxygen concentration sensor 76. It takes a long time. Therefore, in practice, the upstream oxygen concentration abyfs becomes the lean air-fuel ratio lean at the time after the predetermined time length has elapsed from time t1. However, in this description, it is assumed that the upstream oxygen concentration abyfs becomes the lean air-fuel ratio lean at time t1 so as to facilitate understanding. Hereinafter, similarly, it is assumed that the time length from the start of the control for changing the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs until the exhaust gas of the air-fuel ratio reaches the upstream oxygen concentration sensor 76 is zero. Continue.

その後、時刻t2において、触媒53の酸素吸蔵量OSAは最大酸素吸蔵量Cmaxに到達する。このとき、触媒53は排ガスに含まれる酸素を吸蔵することができないので、触媒53から排出される排ガスに酸素が含まれ始める。よって、時刻t2において、下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsはリーン空燃比leanを表す値となる。   Thereafter, at time t2, the oxygen storage amount OSA of the catalyst 53 reaches the maximum oxygen storage amount Cmax. At this time, since the catalyst 53 cannot occlude oxygen contained in the exhaust gas, the exhaust gas discharged from the catalyst 53 begins to contain oxygen. Therefore, at time t2, the output value Voxs of the downstream oxygen concentration sensor 77 becomes a value representing the lean air-fuel ratio lean.

時刻t2において、第1装置は、触媒上流側空燃比abyfsがリッチ空燃比richとなるように機関10を制御する。例えば、第1装置は、時刻t2において、燃料噴射量を通常運転が行われる場合の燃料噴射量よりも増大させる運転を機関10に行わせる。   At time t2, the first device controls the engine 10 so that the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs becomes the rich air-fuel ratio rich. For example, the first device causes the engine 10 to perform an operation for increasing the fuel injection amount higher than the fuel injection amount when the normal operation is performed at time t2.

これにより、時刻t2において触媒上流側空燃比abyfsはリッチ空燃比richとなる。このとき、リッチ空燃比richの排ガス(すなわち、理論空燃比stoichの排ガスよりも酸素濃度が低い排ガス)が触媒53に導入されるので、触媒53は吸蔵されている酸素を排ガスの酸化還元反応のために放出する。そのため、触媒53の酸素吸蔵量OSAは、時刻t2以降において時間が経過するにつれて減少する。一方、このとき、触媒53に吸蔵されている酸素によって排ガスの酸化還元反応が行われるので、排ガスに含まれる酸素(未燃酸素)は、排ガスの酸化還元反応において消費されない。そのため、排ガスに含まれる酸素(未燃酸素)は、触媒53から排出される排ガス中に残存する。よって、時刻t2以降においても、下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsはリーン空燃比leanを示す値に維持される。   Thereby, at the time t2, the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs becomes the rich air-fuel ratio rich. At this time, exhaust gas having a rich air-fuel ratio rich (that is, exhaust gas having a lower oxygen concentration than exhaust gas having the stoichiometric air-fuel ratio stoich) is introduced into the catalyst 53, so that the catalyst 53 converts the stored oxygen into the oxidation-reduction reaction of the exhaust gas. To release. Therefore, the oxygen storage amount OSA of the catalyst 53 decreases as time elapses after time t2. On the other hand, since the redox reaction of the exhaust gas is performed by the oxygen stored in the catalyst 53 at this time, oxygen (unburned oxygen) contained in the exhaust gas is not consumed in the redox reaction of the exhaust gas. Therefore, oxygen (unburned oxygen) contained in the exhaust gas remains in the exhaust gas discharged from the catalyst 53. Therefore, even after time t2, the output value Voxs of the downstream oxygen concentration sensor 77 is maintained at a value indicating the lean air-fuel ratio lean.

その後、時刻t3において、触媒53の酸素吸蔵量OSAはゼロに到達する。このとき、触媒53には酸素が吸蔵されていないので、排ガスに含まれる酸素(未燃酸素)が排ガスの酸化還元反応において消費される。そのため、排ガスに含まれる酸素(未燃酸素)は、触媒53から排出される排ガス中に存在しない。よって、触媒53から排出される排ガスには実質的に酸素が含まれない。したがって、時刻t3において、排ガスの空燃比はリッチ空燃比richを表す値となる。   Thereafter, at time t3, the oxygen storage amount OSA of the catalyst 53 reaches zero. At this time, since oxygen is not occluded in the catalyst 53, oxygen (unburned oxygen) contained in the exhaust gas is consumed in the oxidation-reduction reaction of the exhaust gas. For this reason, oxygen (unburned oxygen) contained in the exhaust gas does not exist in the exhaust gas discharged from the catalyst 53. Therefore, the exhaust gas discharged from the catalyst 53 is substantially free of oxygen. Therefore, at time t3, the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes a value representing the rich air-fuel ratio rich.

時刻t3以降において、第1装置は、「通常運転」を再開する。これにより、時刻t3以降、触媒上流側空燃比abyfsは理論空燃比stoichに一致するように制御される。なお、時刻t3以降における下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsおよび触媒53の酸素吸蔵量OSAは、機関10の運転状態に応じた値となる。   After time t3, the first device resumes “normal operation”. Thus, after time t3, the catalyst upstream side air-fuel ratio abyfs is controlled to coincide with the stoichiometric air-fuel ratio stoich. Note that the output value Voxs of the downstream oxygen concentration sensor 77 and the oxygen storage amount OSA of the catalyst 53 after the time t3 are values according to the operating state of the engine 10.

上記各運転を行った後、第1装置は、下記(1)式および下記(2)式に従い、触媒53の最大酸素吸蔵量Cmaxを算出する。下記(1)式において、数値0.23は標準状態における空気の酸素濃度(重量パーセント濃度)を、Fsumは単位時間Δt内における燃料噴射量Fの積算値を、abyfsaveは触媒上流側空燃比abyfsの単位時間Δt内の平均値を、stoichは理論空燃比を、表す。下記(2)式において、同式の右辺はΔO2を時刻t2から時刻t3までの範囲において時間tについて積分した値の絶対値を表す。なお、周知のように、標準状態とは、温度がゼロ℃(273.15K)であり且つ圧力が1bar(10Pa)である状態を意味する。 After each of the above operations, the first device calculates the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 53 according to the following formula (1) and the following formula (2). In the following equation (1), the numerical value 0.23 is the oxygen concentration (weight percent concentration) in the standard state, Fsum is the integrated value of the fuel injection amount F within the unit time Δt, and abyfsave is the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs. Of the unit time Δt, and stoich represents the stoichiometric air-fuel ratio. In the following equation (2), the right side of the equation represents the absolute value of the value obtained by integrating ΔO2 with respect to time t in the range from time t2 to time t3. As is well known, the standard state means a state where the temperature is zero ° C. (273.15 K) and the pressure is 1 bar (10 5 Pa).

ΔO2=0.23×Fsum×(abyfsave−stoich) ・・・(1)
Cmax=|Σ[t=t2,t3](ΔO2)| ・・・(2)
ΔO2 = 0.23 × Fsum × (abyfsave−stoich) (1)
Cmax = | Σ [t = t2, t3] (ΔO2) | (2)

上記(1)式の右辺から明らかなように、上記(1)式により、「単位時間あたりに触媒53に導入される排ガスに含まれる酸素量ΔO2を、理論空燃比の排ガスに含まれる酸素量を基準として表した値」が算出される。簡便に述べると、ΔO2は、理論空燃比の排ガスに含まれる酸素量を基準とする酸素の過剰量または不足量を表す値である。なお、酸素量が過剰であればΔO2は正の値となり、酸素量が不足していればΔO2は負の値となる。換言すると、ΔO2が正の値であればΔO2は単位時間あたりに触媒53に「吸蔵」される酸素量を表し、ΔO2が負の値であればΔO2は単位時間あたりに触媒53から「放出」される(排ガスの酸化還元反応において消費される)酸素量を表す。   As is apparent from the right side of the above equation (1), according to the above equation (1), “the amount of oxygen ΔO2 contained in the exhaust gas introduced into the catalyst 53 per unit time is represented by the amount of oxygen contained in the exhaust gas having the stoichiometric air / fuel ratio”. A value expressed with reference to “is calculated. In brief, ΔO2 is a value representing an excess or deficiency of oxygen based on the amount of oxygen contained in the stoichiometric air-fuel ratio exhaust gas. If the amount of oxygen is excessive, ΔO2 is a positive value, and if the amount of oxygen is insufficient, ΔO2 is a negative value. In other words, if ΔO2 is a positive value, ΔO2 represents the amount of oxygen “occluded” by the catalyst 53 per unit time, and if ΔO2 is a negative value, ΔO2 “releases” from the catalyst 53 per unit time. Represents the amount of oxygen (consumed in the oxidation-reduction reaction of exhaust gas).

よって、上記(2)式に示すように、時刻t2(酸素吸蔵量OSAが最大値である時点)から時刻t3(酸素吸蔵量OSAがゼロである時点)までの範囲においてΔO2を時間tについて積分することにより、触媒53の最大酸素吸蔵量Cmaxが算出される。   Therefore, as shown in the above equation (2), ΔO2 is integrated over time t in the range from time t2 (at the time when the oxygen storage amount OSA is the maximum value) to time t3 (at the time when the oxygen storage amount OSA is zero). As a result, the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 53 is calculated.

なお、上記説明から明らかなように、「酸素吸蔵量OSAがゼロである時点」から「酸素吸蔵量OSAが最大値である時点」までの範囲においてΔO2を時間tについて積分することによっても、触媒53の最大酸素吸蔵量Cmaxが算出され得る。   As is clear from the above description, the catalyst can also be obtained by integrating ΔO2 with respect to time t in the range from “the time when the oxygen storage amount OSA is zero” to “the time when the oxygen storage amount OSA is the maximum”. A maximum oxygen storage amount Cmax of 53 can be calculated.

2.触媒の劣化度Keの取得
第1装置は、上述したように取得された触媒53の最大酸素吸蔵量Cmaxに基づき、触媒53の劣化度Keを取得する。具体的に述べると、第1装置は、下記(3)式に従い、触媒53の劣化度Keを算出する。下記(3)式において、Cmaxnewは、触媒53が新品状態である場合における最大酸素吸蔵量を表す。このCmaxnewは、あらかじめ実験などによって取得され得る。
2. Acquisition of catalyst deterioration degree Ke The first device acquires the deterioration degree Ke of the catalyst 53 based on the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 53 acquired as described above. Specifically, the first device calculates the deterioration degree Ke of the catalyst 53 according to the following equation (3). In the following equation (3), Cmaxnew represents the maximum oxygen storage amount when the catalyst 53 is in a new state. This Cmaxnew can be acquired in advance by experiments or the like.

Ke=1−(Cmax/Cmaxnew) ・・・(3)       Ke = 1− (Cmax / Cmaxnew) (3)

上記(3)式の右辺から明らかなように、触媒53が全く劣化していなければ(すなわち、CmaxとCmaxnewとが一致していれば)劣化度Keはゼロである。一方、触媒53の劣化の程度が大きくなるにつれて(すなわち、CmaxとCmaxnewとの差が大きくなるにつれて)劣化度Keは増大する。なお、上記(3)式の右辺から明らかなように、劣化度Keの最大値は1である。以上が第1装置における触媒53の劣化度Keの取得方法である。   As is apparent from the right side of the above equation (3), if the catalyst 53 is not deteriorated at all (that is, if Cmax and Cmaxnew match), the deterioration degree Ke is zero. On the other hand, the degree of deterioration Ke increases as the degree of deterioration of the catalyst 53 increases (that is, as the difference between Cmax and Cmaxnew increases). As is clear from the right side of the above equation (3), the maximum value of the deterioration degree Ke is 1. The above is the method for obtaining the deterioration degree Ke of the catalyst 53 in the first device.

<触媒の劣化度の低減方法>
第1装置は、上述したように取得された触媒53の劣化度Keが所定の閾値劣化度Keth以上である場合、触媒53の特性に基づいて「劣化度を低減するための運転」を行う。以下、触媒53の特性および劣化度を低減するための運転について、より詳細に説明する。
<Method for reducing the degree of catalyst degradation>
When the deterioration degree Ke of the catalyst 53 acquired as described above is equal to or greater than the predetermined threshold deterioration degree Keth, the first device performs “operation for reducing the deterioration degree” based on the characteristics of the catalyst 53. Hereinafter, the operation for reducing the characteristics and the degree of deterioration of the catalyst 53 will be described in more detail.

1.触媒の特性
上述したように、触媒53の酸素吸蔵物質に排ガスに含まれる硫黄成分(SOxなど)が吸蔵されるとともに、触媒53の触媒成分に硫黄成分(Sなど)が吸着することにより、触媒53が劣化する場合がある。発明者による種々の考察および実験などによれば、「排ガスの空燃比」と「触媒の温度」と「触媒に吸着・吸蔵された硫黄成分の挙動」との間には、密接な関連があることが確認された。この関連につき、図5を参照しながらより詳細に説明する。
1. Characteristics of the Catalyst As described above, the sulfur component (SOx and the like) contained in the exhaust gas is stored in the oxygen storage material of the catalyst 53, and the sulfur component (S and the like) is adsorbed on the catalyst component of the catalyst 53. 53 may deteriorate. According to various considerations and experiments by the inventors, there is a close relationship between “the air-fuel ratio of exhaust gas”, “the temperature of the catalyst”, and “the behavior of the sulfur component adsorbed and stored in the catalyst”. It was confirmed. This relationship will be described in more detail with reference to FIG.

図5は、排ガスの空燃比と、触媒の温度と、触媒に吸着・吸蔵された硫黄成分の主な挙動と、の関係を示す概略図である。図5に示すように、触媒53は下記(1)〜(4)に示す特性を有することが確認された。下記特性(1)〜(4)において、活性温度T0、第1温度T1、第2温度T2および第3温度T3は、触媒53を構成する物質などに応じて定まる値であって、あらかじめ実験などによって取得され得る。   FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between the air-fuel ratio of exhaust gas, the temperature of the catalyst, and the main behavior of the sulfur component adsorbed and stored in the catalyst. As shown in FIG. 5, it was confirmed that the catalyst 53 has the characteristics shown in the following (1) to (4). In the following characteristics (1) to (4), the activation temperature T0, the first temperature T1, the second temperature T2, and the third temperature T3 are values determined according to the materials constituting the catalyst 53, and are previously tested. Can be obtained by

(1)触媒53の温度TempCが活性温度T0以上第1温度T1以下であるとき、排ガスの空燃比A/Fがリーン空燃比leanである場合、触媒53に導入されるガスに含まれる硫黄成分が顕著に酸素吸蔵物質OSMに吸蔵される。
(2)触媒53の温度TempCが第1温度T1以上第2温度T2以下であるとき、排ガスの空燃比A/Fがリッチ空燃比richである場合、酸素吸蔵物質OSMに吸蔵された硫黄成分が触媒成分CCに向けて効率良く移動する。このとき、硫黄成分は、触媒成分CC上において硫黄原子(S)の状態(すなわち、触媒成分CCに吸着した状態)にて存在する。
(3)触媒53の温度TempCが第1温度T1と第2温度T2の間の第3温度T3以上であるとき、排ガスの空燃比A/Fがリーン空燃比leanである場合、触媒成分CC上に存在する硫黄成分が効率良く排ガス中に放出される。このとき、硫黄成分は、硫黄酸化物(SOx)の状態にて排ガス中に放出される。
(4)触媒53の温度TempCが第2温度T2よりも高いとき、排ガスの空燃比A/Fがリッチ空燃比richである場合、触媒成分CC上に存在する硫黄成分が効率良く排ガス中に放出される。このとき、硫黄成分は、硫化水素(H2S)の状態にて排ガス中に放出される。
(1) When the temperature TempC of the catalyst 53 is the activation temperature T0 or more and the first temperature T1 or less and the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas is the lean air-fuel ratio lean, the sulfur component contained in the gas introduced into the catalyst 53 Is significantly occluded in the oxygen storage substance OSM.
(2) When the temperature TempC of the catalyst 53 is not less than the first temperature T1 and not more than the second temperature T2, when the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas is rich, the sulfur component stored in the oxygen storage material OSM is It moves efficiently toward the catalyst component CC. At this time, the sulfur component exists on the catalyst component CC in a sulfur atom (S) state (that is, a state adsorbed on the catalyst component CC).
(3) When the temperature TempC of the catalyst 53 is equal to or higher than the third temperature T3 between the first temperature T1 and the second temperature T2, the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas is lean on the catalyst component CC. Is efficiently released into the exhaust gas. At this time, the sulfur component is released into the exhaust gas in the form of sulfur oxide (SOx).
(4) When the temperature TempC of the catalyst 53 is higher than the second temperature T2, if the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas is rich, the sulfur component present on the catalyst component CC is efficiently released into the exhaust gas. Is done. At this time, the sulfur component is released into the exhaust gas in the form of hydrogen sulfide (H2S).

なお、特性(3)および特性(4)に示す条件(硫黄成分が触媒成分CCから排ガス中に放出される条件)が成立しないとき、排ガス中の硫黄成分は触媒成分CCに硫黄原子(S)の状態にて吸着し得ると考えられる。触媒成分CCに吸着した硫黄成分は、酸素吸蔵物質OSMから触媒成分CCに移動した硫黄成分と同様、特性(3)および特性(4)に示す条件が成立するときに触媒成分CCから排ガス中に放出されると考えられる。   Note that when the conditions shown in characteristics (3) and (4) (conditions in which the sulfur component is released from the catalyst component CC into the exhaust gas) are not satisfied, the sulfur component in the exhaust gas has a sulfur atom (S) in the catalyst component CC. It is thought that it can adsorb | suck in the state of this. The sulfur component adsorbed on the catalyst component CC, like the sulfur component moved from the oxygen storage material OSM to the catalyst component CC, enters the exhaust gas from the catalyst component CC when the conditions shown in the characteristics (3) and (4) are satisfied. Expected to be released.

ところで、特性(1)は、触媒53の温度TempCが同関係に示される温度範囲(活性温度T0以上第1温度T1以下)に含まれる場合、触媒53の温度TempCが同温度範囲に含まれない場合よりも顕著に硫黄成分が酸素吸蔵物質OSMに吸蔵されることを意味する。すなわち、特性(1)は、触媒53の温度TempCが同温度範囲に含まれない場合に硫黄成分が酸素吸蔵物質OSMに全く吸蔵されないことを意味するものではない。   By the way, in the characteristic (1), when the temperature TempC of the catalyst 53 is included in the temperature range (the activation temperature T0 or more and the first temperature T1 or less) indicated in the same relationship, the temperature TempC of the catalyst 53 is not included in the same temperature range. This means that the sulfur component is stored in the oxygen storage material OSM significantly more than the case. That is, the characteristic (1) does not mean that the sulfur component is not stored in the oxygen storage material OSM at all when the temperature TempC of the catalyst 53 is not included in the same temperature range.

さらに、特性(2)は、触媒53の温度TempCが同関係に示される温度範囲(第1温度T1以上第2温度T2以下)に含まれる場合、触媒53の温度TempCが同温度範囲に含まれない場合よりも効率良く酸素吸蔵物質OSMに吸蔵された硫黄成分が触媒成分CCに向けて移動されることを意味する。すなわち、特性(2)は、触媒53の温度TempCが同温度範囲に含まれない場合に酸素吸蔵物質OSMに吸蔵された硫黄成分が触媒成分CCに向けて全く移動しないことを意味するものではない。同様に、特性(3)および特性(4)は、触媒53の温度TempCがそれぞれの関係に示される温度範囲に含まれる場合、触媒53の温度TempCがそれら温度範囲に含まれない場合よりも効率良く触媒成分CC上に存在する硫黄成分が排ガス中に放出されることを意味する。すなわち、特性(3)および特性(4)は、触媒53の温度TempCがそれら温度範囲に含まれない場合に硫黄成分が触媒成分CC上から全く放出されないことを意味するものではない。   Further, in the characteristic (2), when the temperature TempC of the catalyst 53 is included in the temperature range (the first temperature T1 or more and the second temperature T2 or less) indicated in the same relationship, the temperature TempC of the catalyst 53 is included in the same temperature range. This means that the sulfur component stored in the oxygen storage material OSM is moved toward the catalyst component CC more efficiently than in the case where there is no catalyst. That is, the characteristic (2) does not mean that the sulfur component stored in the oxygen storage material OSM does not move toward the catalyst component CC at all when the temperature TempC of the catalyst 53 is not included in the same temperature range. . Similarly, the characteristic (3) and the characteristic (4) are more efficient when the temperature TempC of the catalyst 53 is included in the temperature ranges indicated in the respective relationships than when the temperature TempC of the catalyst 53 is not included in those temperature ranges. It means that the sulfur component that is well present on the catalyst component CC is released into the exhaust gas. That is, the characteristics (3) and (4) do not mean that no sulfur component is released from the catalyst component CC when the temperature TempC of the catalyst 53 is not included in these temperature ranges.

2.劣化度を低減するための運転
上述したように、触媒53の担体に含まれる酸素吸蔵物質OSMに吸蔵された硫黄成分は、所定の条件(上記特性(2)を参照。)が成立するとき、酸素吸蔵物質OSMから触媒成分CCに向けて効率良く移動する。そして、触媒成分CC上に存在する硫黄成分は、所定の条件(上記特性(3)および上記特性(4)を参照。)が成立するとき、排ガス中に効率良く放出される。すなわち、酸素吸蔵物質OSMに吸蔵された硫黄成分は、酸素吸蔵物質OSMからガス中に直接には放出されず、触媒成分CCを経由して排ガス中に放出される。
2. Operation for Reducing Degradation As described above, when the sulfur component stored in the oxygen storage material OSM included in the support of the catalyst 53 satisfies a predetermined condition (see the above characteristic (2)), Efficiently moves from the oxygen storage material OSM toward the catalyst component CC. The sulfur component present on the catalyst component CC is efficiently released into the exhaust gas when a predetermined condition (see the above characteristic (3) and the above characteristic (4)) is established. That is, the sulfur component stored in the oxygen storage material OSM is not released directly into the gas from the oxygen storage material OSM, but is released into the exhaust gas via the catalyst component CC.

そこで、第1装置は、上記特性(1)〜(4)のうちの特に「排ガスの空燃比」と「硫黄成分の挙動」との関係に着目し、触媒53の劣化度Keを低減するための運転を行う。   Therefore, the first device pays attention to the relationship between “the exhaust gas air-fuel ratio” and “the behavior of the sulfur component” among the above characteristics (1) to (4), in order to reduce the deterioration degree Ke of the catalyst 53. Do the operation.

具体的に述べると、第1装置は、触媒53の劣化度Keが所定の閾値劣化度Keth以上である場合、触媒下流側空燃比oxsに応じて下記(a)または下記(b)の運転を行う。   Specifically, when the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is equal to or higher than a predetermined threshold deterioration degree Keth, the first device performs the following operation (a) or (b) according to the catalyst downstream air-fuel ratio oxs. Do.

(a)触媒下流側空燃比oxsが「理論空燃比stoich」または「リーン空燃比lean」である場合、第1装置は、まず、触媒上流側空燃比abyfsをリッチ空燃比richとする「リッチ運転」を行う。第1装置は、このリッチ運転を、触媒下流側空燃比oxsがリッチ空燃比richとなるまで継続する。次いで、第1装置は、触媒下流側空燃比oxsがリッチ空燃比richとなった後、触媒上流側空燃比abyfsをリーン空燃比leanとする「リーン運転」を行う。
(b)触媒下流側空燃比oxsがリッチ空燃比richである場合、第1装置は、上記リッチ運転を行うことなく、上記リーン運転を行う。
(A) When the catalyst downstream air-fuel ratio oxs is “theoretical air-fuel ratio stoich” or “lean air-fuel ratio lean”, the first device first performs “rich operation with the catalyst upstream-side air-fuel ratio abyfs as the rich air-fuel ratio rich. "I do. The first device continues this rich operation until the downstream air-fuel ratio oxs of the catalyst becomes the rich air-fuel ratio rich. Next, after the catalyst downstream air-fuel ratio oxs becomes rich air-fuel ratio rich, the first device performs “lean operation” in which the catalyst upstream-side air-fuel ratio abyfs is set to the lean air-fuel ratio lean.
(B) When the catalyst downstream air-fuel ratio oxs is the rich air-fuel ratio rich, the first device performs the lean operation without performing the rich operation.

上記運転(a)において、リッチ運転が開始されると、酸素吸蔵物質OSMに吸蔵されている硫黄成分は触媒成分CCに向けて移動し始める。ただし、触媒53は所定の大きさを有するので、リッチ運転が開始されてから触媒53の全体において硫黄成分が触媒成分CCに向けて移動するまでには、所定の時間長さを要する。そこで、上記運転(a)においては、「触媒下流側空燃比oxsがリッチ空燃比richになるまで」リッチ運転が継続される。これにより、触媒53の「全体」において、酸素吸蔵物質OSMに吸蔵されていた硫黄成分を触媒成分CCに向けて移動させることができる。   In the operation (a), when the rich operation is started, the sulfur component stored in the oxygen storage material OSM starts to move toward the catalyst component CC. However, since the catalyst 53 has a predetermined size, it takes a predetermined time until the sulfur component moves toward the catalyst component CC in the entire catalyst 53 after the rich operation is started. Therefore, in the operation (a), the rich operation is continued “until the catalyst downstream air-fuel ratio oxs becomes rich air-fuel ratio rich”. Thereby, in the “entire” of the catalyst 53, the sulfur component stored in the oxygen storage material OSM can be moved toward the catalyst component CC.

なお、上記運転(a)に示したように、触媒下流側空燃比oxsが「理論空燃比stoichと同一」である場合にもリッチ運転が行われる。この理由を以下に述べる。
上述したように触媒53は酸素吸蔵能を有するので、触媒上流側空燃比abyfsの値にかかわらず触媒下流側空燃比oxsが理論空燃比stoichとなる可能性がある。そのため、運転(a)のリッチ運転が行われる前に何らかの理由によって触媒上流側空燃比abyfsがリッチ空燃比richとなっていても、触媒下流側空燃比oxsは理論空燃比stoichとなる場合がある。この場合、運転(a)のリッチ運転を行わなくとも酸素吸蔵物質OSMに吸蔵されていた硫黄成分は触媒成分CCに向けて移動する。しかし、第1装置は、より確実に触媒53の全体において酸素吸蔵物質OSMに吸蔵されていた硫黄成分を触媒成分CCに向けて移動させるべく、この場合であってもリッチ運転を行う。
As shown in the above operation (a), the rich operation is also performed when the catalyst downstream air-fuel ratio oxs is “same as the stoichiometric air-fuel ratio stoich”. The reason for this will be described below.
As described above, since the catalyst 53 has an oxygen storage capacity, the catalyst downstream air-fuel ratio oxs may become the stoichiometric air-fuel ratio stoich regardless of the value of the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs. Therefore, even if the catalyst upstream side air-fuel ratio abyfs becomes the rich air-fuel ratio rich for some reason before the rich operation of operation (a) is performed, the catalyst downstream-side air-fuel ratio oxs may become the stoichiometric air-fuel ratio stoich. . In this case, the sulfur component stored in the oxygen storage material OSM moves toward the catalyst component CC without performing the rich operation of operation (a). However, the first device performs the rich operation even in this case in order to move the sulfur component stored in the oxygen storage material OSM in the entire catalyst 53 more reliably toward the catalyst component CC.

さらに、上記運転(a)において、上述したように触媒53の全体において硫黄成分が触媒成分CCに向けて移動された後、リーン運転が行われる。これにより、触媒成分CC上の硫黄成分は排ガス中に放出される。このとき、触媒成分CCに吸着していた硫黄成分も、排ガス中に放出される。この結果、触媒53の全体において、触媒53に吸着・吸蔵されていた硫黄成分が除去される。   Further, in the operation (a), the lean operation is performed after the sulfur component is moved toward the catalyst component CC in the entire catalyst 53 as described above. Thereby, the sulfur component on the catalyst component CC is released into the exhaust gas. At this time, the sulfur component adsorbed on the catalyst component CC is also released into the exhaust gas. As a result, the sulfur component adsorbed and stored in the catalyst 53 is removed in the entire catalyst 53.

一方、上記運転(b)において、触媒下流側空燃比oxsがリッチ空燃比richであれば、触媒53の全体において酸素吸蔵物質OSMに吸蔵されていた硫黄成分はすでに触媒成分CCに向けて移動していると考えられる。そのため、上記運転(b)においては、リッチ運転が行われることなくリーン運転が行われる。この結果、触媒53の全体において、触媒53に吸着・吸蔵されていた硫黄成分が除去される。   On the other hand, in the operation (b), if the catalyst downstream air-fuel ratio oxs is the rich air-fuel ratio rich, the sulfur component stored in the oxygen storage material OSM in the entire catalyst 53 has already moved toward the catalyst component CC. It is thought that. Therefore, in the operation (b), the lean operation is performed without the rich operation. As a result, the sulfur component adsorbed and stored in the catalyst 53 is removed in the entire catalyst 53.

なお、第1装置は、上記運転(a)および上記運転(b)におけるリーン運転が行われている期間(すなわち、硫黄成分が排ガス中に放出されている期間)において、吸入空気量Gaを積算する。第1装置は、リーン運転を、その積算量Galsumが所定の閾値積算量Galsumth以上となるまで継続する。そして、第1装置は、積算量Galsumが閾値積算量Galsumth以上となった後、リーン運転を中止するとともに通常運転を再開する。ここで、積算量Galsumは、触媒53に吸着・吸蔵されていた硫黄成分が十分に除去されたと判断し得る適値に設定され得る。以上が第1装置における触媒53の劣化度Keの低減方法である。   The first device integrates the intake air amount Ga during the period during which the lean operation in the operation (a) and the operation (b) is performed (that is, the period during which the sulfur component is released into the exhaust gas). To do. The first device continues the lean operation until the accumulated amount Galsum becomes equal to or greater than a predetermined threshold accumulated amount Galsumth. Then, after the integrated amount Galsum becomes equal to or greater than the threshold integrated amount Galsumth, the first device stops the lean operation and resumes the normal operation. Here, the integrated amount Galsum can be set to an appropriate value at which it can be determined that the sulfur component adsorbed and stored in the catalyst 53 has been sufficiently removed. The above is the method for reducing the deterioration degree Ke of the catalyst 53 in the first device.

<空燃比制御>
次いで、第1装置の実際の作動について説明する前に、上述した通常運転、リッチ運転およびリーン運転を行うための空燃比制御について、説明する。
<Air-fuel ratio control>
Next, the air-fuel ratio control for performing the above-described normal operation, rich operation, and lean operation will be described before the actual operation of the first device is described.

第1装置における空燃比制御は、上流側酸素濃度センサ76の出力値Vabyfsに基づいて得られる上流側空燃比abyfsを上流側目標空燃比abyfrに一致させるための「メインフィードバック制御」、および、下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsを下流側目標出力値Voxsrefに一致させるための「サブフィードバック制御」から構成される。   The air-fuel ratio control in the first device includes “main feedback control” for matching the upstream air-fuel ratio abyfs obtained based on the output value Vabyfs of the upstream oxygen concentration sensor 76 with the upstream target air-fuel ratio abyfr, and downstream It comprises “sub-feedback control” for making the output value Voxs of the side oxygen concentration sensor 77 coincide with the downstream target output value Voxsref.

より具体的に述べると、まず、上流側酸素濃度センサ76の出力値Vabyfsが、「下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsと下流側目標出力値Voxsrefとの差である出力偏差量DVoxsを小さくするように算出されたサブフィードバック量Vafsfb」により補正される。次いで、この補正によって得られた「フィードバック制御用出力値Vabyfc」がテーブルMapabyfs(図2を参照。)に適用されることにより、「フィードバック制御用空燃比(補正検出空燃比)abyfsc」が算出される。そして、このフィードバック制御用空燃比abyfscと「上流側目標空燃比abyfr」とが一致するように、燃料噴射量Fiが制御される。以下、この空燃比制御をより詳細に説明する。   More specifically, first, the output value Vabyfs of the upstream oxygen concentration sensor 76 is “the output deviation amount DVoxs which is the difference between the output value Voxs of the downstream oxygen concentration sensor 77 and the downstream target output value Voxsref is reduced. The sub-feedback amount Vafsfb calculated so as to be corrected. Next, the “feedback control output value Vabyfc” obtained by this correction is applied to the table Mapabyfs (see FIG. 2), whereby “feedback control air-fuel ratio (corrected detected air-fuel ratio) abyfsc” is calculated. The Then, the fuel injection amount Fi is controlled such that the feedback control air-fuel ratio abyfsc matches the “upstream target air-fuel ratio abyfr”. Hereinafter, this air-fuel ratio control will be described in more detail.

なお、この空燃比制御においては、現時点(時点k)における所定のパラメータの値と、現時点よりも過去の時点(時点k−N)における所定のパラメータの値と、が用いられる。以下、特に注釈が付されることなくそれらパラメータの値が記載されている場合、それら値は現時点(時点k)における値を表す。   In this air-fuel ratio control, the value of a predetermined parameter at the present time (time point k) and the value of a predetermined parameter at a time point before the current time (time point k−N) are used. Hereinafter, when the values of the parameters are described without any particular annotation, the values represent the values at the present time (time k).

1.メインフィードバック制御
まず、第1装置が行うメインフィードバック制御について説明する。
第1装置は、下記(4)式に従い、フィードバック制御用出力値Vabyfcを算出する。下記(4)式において、Vabyfsは上流側酸素濃度センサ76の出力値を、Vafsfbは下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsに基づいて算出されるサブフィードバック量を、表す。サブフィードバック量Vafsfbの算出方法は後述される。
1. Main feedback control First, main feedback control performed by the first device will be described.
The first device calculates the feedback control output value Vabyfc according to the following equation (4). In the following equation (4), Vabyfs represents the output value of the upstream oxygen concentration sensor 76, and Vafsfb represents the sub-feedback amount calculated based on the output value Voxs of the downstream oxygen concentration sensor 77. A method of calculating the sub feedback amount Vafsfb will be described later.

Vabyfc=Vabyfs+Vafsfb ・・・(4)       Vabyfc = Vabyfs + Vafsfb (4)

次いで、第1装置は、下記(5)式に従い、上記フィードバック制御用出力値VabyfcをテーブルMapabyfs(図2を参照。)に適用することにより、フィードバック制御用空燃比abyfscを決定する。   Next, the first device determines the feedback control air-fuel ratio abyfsc by applying the feedback control output value Vabyfc to the table Mapabyfs (see FIG. 2) according to the following equation (5).

abyfsc=Mapabyfs(Vabyfc) ・・・(5)       abyfsc = Mapabyfs (Vabyfc) (5)

次いで、第1装置は、下記(6)式に従い、現時点(時点k)にて気筒内に吸入される空気の量である筒内吸入空気量Mc(k)を現時点(時点k)における上流側目標空燃比abyfr(k)によって除算することにより、基本燃料噴射量Fbaseを算出する。上流側目標空燃比abyfr(k)の算出方法は後述される。   Next, according to the following equation (6), the first device sets the cylinder intake air amount Mc (k), which is the amount of air sucked into the cylinder at the current time (time k), to the upstream side at the current time (time k). A basic fuel injection amount Fbase is calculated by dividing by the target air-fuel ratio abyfr (k). A method for calculating the upstream target air-fuel ratio abyfr (k) will be described later.

Fbase=Mc(k)/abyfr(k) ・・・(6)       Fbase = Mc (k) / abyfr (k) (6)

上記筒内吸入空気量Mcは、各気筒において吸気行程が行われる毎に、その時点の吸入空気量Gaと機関回転速度NEとに基づいて算出される。例えば、筒内吸入空気量Mcは、吸入空気量Gaに対して一次遅れ処理を施した値を機関回転速度NEで除算することによって算出される。この筒内吸入空気量Mcは、吸気行程が行われる各時点(時点k−N、・・・、時点k−1、時点k、時点k+1、・・・)と関連付けられたデータとして、RAM83内に格納される。なお、筒内吸入空気量Mcは、公知の吸入空気量モデル(吸気通路における空気の挙動を模して構築されたモデル)によって算出されてもよい。   The in-cylinder intake air amount Mc is calculated based on the intake air amount Ga and the engine rotational speed NE at that time each time an intake stroke is performed in each cylinder. For example, the in-cylinder intake air amount Mc is calculated by dividing a value obtained by subjecting the intake air amount Ga to the first-order lag processing by the engine speed NE. This in-cylinder intake air amount Mc is stored in the RAM 83 as data associated with each time point (time point k−N,..., Time point k−1, time point k, time point k + 1,...) When the intake stroke is performed. Stored in The in-cylinder intake air amount Mc may be calculated by a known intake air amount model (a model constructed by imitating the behavior of air in the intake passage).

次いで、第1装置は、下記(7)式に従い、上記基本燃料噴射量Fbaseをメインフィードバック量DFiによって補正する(基本燃料噴射量Fbaseにメインフィードバック量DFiを加える)ことにより、最終燃料噴射量Fiを算出する。そして、第1装置は、最終燃料噴射量Fiだけの燃料を吸気行程が行われる気筒のインジェクタ34から噴射させる。メインフィードバック量DFiの算出方法は後述される。   Next, the first device corrects the basic fuel injection amount Fbase by the main feedback amount DFi according to the following equation (7) (adds the main feedback amount DFi to the basic fuel injection amount Fbase), thereby obtaining the final fuel injection amount Fi. Is calculated. Then, the first device injects fuel of the final fuel injection amount Fi from the injector 34 of the cylinder in which the intake stroke is performed. A method of calculating the main feedback amount DFi will be described later.

Fi=Fbase+DFi ・・・(7)       Fi = Fbase + DFi (7)

上記(7)式におけるメインフィードバック量DFiは、以下のように算出される。
まず、第1装置は、下記(8)式に従い、現時点よりもNサイクル前の時点(時点k−N)における筒内吸入空気量Mc(k−N)を上記フィードバック制御用空燃比(補正検出空燃比)abyfscにて除算することにより、現時点よりもNサイクル前の時点において燃焼室25に供給された燃料の量である「筒内燃料供給量Fc(k−N)」を算出する。
The main feedback amount DFi in the above equation (7) is calculated as follows.
First, according to the following equation (8), the first device calculates the in-cylinder intake air amount Mc (k−N) at the time point N cycles before the current time point (time point k−N) as the feedback control air-fuel ratio (correction detection). By dividing by (air-fuel ratio) abyfsc, an “in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N)”, which is the amount of fuel supplied to the combustion chamber 25 at a time N cycles before the current time, is calculated.

Fc(k−N)=Mc(k−N)/abyfsc ・・・(8)       Fc (k−N) = Mc (k−N) / abyfsc (8)

なお、上記(8)式においては、現時点からNサイクル前の筒内吸入空気量Mc(k−N)を(現時点における)フィードバック制御用空燃比abyfscで除算することにより、現時点からNサイクル前の筒内燃料供給量Fc(k−N)を算出している。これは、燃焼室25内で燃焼された混合気が上流側酸素濃度センサ76に到達するまでにNサイクルに相当する時間を要するからである。   In the above equation (8), the in-cylinder intake air amount Mc (k−N) N cycles before the present time is divided by the (current) feedback control air-fuel ratio abyfsc, so that N cycles before the current time The in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) is calculated. This is because it takes time corresponding to N cycles until the air-fuel mixture burned in the combustion chamber 25 reaches the upstream oxygen concentration sensor 76.

次いで、第1装置は、下記(9)式に従い、現時点からNサイクル前の筒内吸入空気量Mc(k−N)を現時点からNサイクル前の上流側目標空燃比abyfr(k−N)で除算することにより、現時点からNサイクル前の「目標筒内燃料供給量Fcr(k−N)」を算出する。   Next, the first device calculates the in-cylinder intake air amount Mc (k−N) N cycles before the current time at the upstream target air-fuel ratio abyfr (k−N) N cycles before the current time according to the following equation (9). By dividing, “target in-cylinder fuel supply amount Fcr (k−N)” N cycles before the present time is calculated.

Fcr(k−N)=Mc(k−N)/abyfr(k−N) ・・・(9)       Fcr (k−N) = Mc (k−N) / abyfr (k−N) (9)

次いで、第1装置は、下記(10)式に従い、現時点からNサイクル前の目標筒内燃料供給量Fcr(k−N)から筒内燃料供給量Fc(k−N)を減算することにより、「筒内燃料供給量偏差DFc」を算出する。この筒内燃料供給量偏差DFcは、「Nサイクル前の時点で筒内に供給された燃料の過不足分」を表す。   Next, the first device subtracts the in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) from the target in-cylinder fuel supply amount Fcr (k−N) N cycles before the current time according to the following equation (10). The “in-cylinder fuel supply amount deviation DFc” is calculated. This in-cylinder fuel supply amount deviation DFc represents “the excess or deficiency of the fuel supplied into the cylinder at the time point before N cycles”.

DFc=Fcr(k−N)−Fc(k−N) ・・・(10)       DFc = Fcr (k−N) −Fc (k−N) (10)

次いで、第1装置は、下記(11)式に従い、メインフィードバック量DFiを算出する。下記(11)式において、Gpはあらかじめ設定された比例ゲインを、Giはあらかじめ設定された積分ゲインを、KFBは所定の係数を、SDFcは筒内燃料供給量偏差DFcの積分値を、表す。   Next, the first device calculates the main feedback amount DFi according to the following equation (11). In the following equation (11), Gp represents a preset proportional gain, Gi represents a preset integral gain, KFB represents a predetermined coefficient, and SDFc represents an integral value of the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc.

DFi=(Gp・DFc+Gi・SDFc)・KFB ・・・(11)       DFi = (Gp · DFc + Gi · SDFc) · KFB (11)

上記(10)式および上記(11)式に示すように、第1装置は、フィードバック制御用空燃比abyfscと上流側目標空燃比abyfrとに基づく比例積分制御によってメインフィードバック量DFiを算出する。このメインフィードバック量DFiは、上記(7)式に示すように基本燃料噴射量Fbaseに加算される。これにより、最終燃料噴射量Fiが算出される。以上が第1装置が行うメインフィードバック制御である。   As shown in the above equations (10) and (11), the first device calculates the main feedback amount DFi by proportional-integral control based on the feedback control air-fuel ratio abyfsc and the upstream target air-fuel ratio abyfr. The main feedback amount DFi is added to the basic fuel injection amount Fbase as shown in the above equation (7). Thereby, the final fuel injection amount Fi is calculated. The above is the main feedback control performed by the first device.

2.サブフィードバック制御
次いで、第1装置が行うサブフィードバック制御について説明する。
第1装置は、下記(12)式に従い、下流側目標出力値Voxsrefから現時点の下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsを減算することにより、出力偏差量DVoxsを算出する。第1装置においては、触媒53の排ガス浄化性能を考慮し、下流側目標出力値Voxsrefとして「理論空燃比よりもわずかにリッチ側の空燃比に対応する値」が採用される。
2. Sub Feedback Control Next, sub feedback control performed by the first device will be described.
The first device calculates the output deviation amount DVoxs by subtracting the current output value Voxs of the downstream oxygen concentration sensor 77 from the downstream target output value Voxsref according to the following equation (12). In the first device, in consideration of the exhaust gas purification performance of the catalyst 53, “a value corresponding to an air-fuel ratio slightly richer than the theoretical air-fuel ratio” is adopted as the downstream target output value Voxsref.

DVoxs=Voxsref−Voxs ・・・(12)       DVoxs = Voxsref−Voxs (12)

次いで、第1装置は、下記(13)式に従い、サブフィードバック量Vafsfbを算出する。下記(13)式において、Kpはあらかじめ設定された比例ゲイン(比例定数)を、Kiはあらかじめ設定された積分ゲイン(積分定数)を、SDVoxsは出力偏差量DVoxsの積分値を、表す。   Next, the first device calculates the sub feedback amount Vafsfb according to the following equation (13). In the following equation (13), Kp represents a preset proportional gain (proportional constant), Ki represents a preset integral gain (integral constant), and SDVoxs represents an integral value of the output deviation amount DVoxs.

Vafsfb=Kp・DVoxs+Ki・SDVoxs ・・・(13)       Vafsfb = Kp ・ DVoxs + Ki ・ SDVoxs (13)

上記(12)式および上記(13)式に示すように、第1装置は、下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsと下流側目標出力値Voxsrefとに基づく比例積分制御によってサブフィードバック量Vafsfbを算出する。このサブフィードバック量Vafsfbは、上記(4)式に示すように、上流側酸素濃度センサ76の出力値Vabyfsに加算される。これにより、フィードバック制御用出力値Vabyfcが算出される。以上が第1装置が行うサブフィードバック制御である。   As shown in the above equations (12) and (13), the first device calculates the sub feedback amount Vafsfb by proportional-integral control based on the output value Voxs of the downstream oxygen concentration sensor 77 and the downstream target output value Voxsref. calculate. The sub feedback amount Vafsfb is added to the output value Vabyfs of the upstream oxygen concentration sensor 76 as shown in the above equation (4). Thereby, the feedback control output value Vabyfc is calculated. The above is the sub feedback control performed by the first device.

3.空燃比制御の総括
上述したように、第1装置は、上流側酸素濃度センサ76の出力値Vabyfsにサブフィードバック量Vafsfbを加算することによって出力値Vabyfsを補正し、この補正によって得られたフィードバック制御用出力値Vabyfc(=Vabyfs+Vafsfb)に基づいてフィードバック制御用空燃比abyfscを算出する。そして、第1装置は、算出されたフィードバック制御用空燃比abyfscと、上流側目標空燃比abyfrと、が一致するように、燃料噴射量Fiを算出する。
3. Summary of Air-Fuel Ratio Control As described above, the first device corrects the output value Vabyfs by adding the sub feedback amount Vafsfb to the output value Vabyfs of the upstream oxygen concentration sensor 76, and the feedback control obtained by this correction The feedback control air-fuel ratio abyfsc is calculated based on the output value Vabyfc (= Vabyfs + Vafsfb). Then, the first device calculates the fuel injection amount Fi so that the calculated feedback control air-fuel ratio abyfsc matches the upstream target air-fuel ratio abyfr.

その結果、上流側空燃比abyfsが上流側目標空燃比abyfrに近づくとともに、下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsが下流側目標出力値Voxsrefに近づく。換言すると、触媒53の上流側の空燃比および下流側の空燃比の双方が、それぞれの目標値に近づけられる。以上が第1装置が行う空燃比制御である。   As a result, the upstream air-fuel ratio abyfs approaches the upstream target air-fuel ratio abyfr, and the output value Voxs of the downstream oxygen concentration sensor 77 approaches the downstream target output value Voxsref. In other words, both the upstream air-fuel ratio and the downstream air-fuel ratio of the catalyst 53 are brought close to their target values. The above is the air-fuel ratio control performed by the first device.

<実際の作動>
以下、第1装置の実際の作動について説明する。
第1装置において、CPU81は、図6〜図11にフローチャートによって示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。CPU81は、これらルーチンにおいて、触媒劣化フラグXCDおよび劣化度低減運転切替フラグXRECを用いる。
<Actual operation>
Hereinafter, the actual operation of the first device will be described.
In the first device, the CPU 81 is configured to repeatedly execute each routine shown in the flowcharts in FIGS. 6 to 11 at predetermined timings. In these routines, the CPU 81 uses the catalyst deterioration flag XCD and the deterioration degree reduction operation switching flag XREC.

触媒劣化フラグXCDは、その値が「0」であるとき、触媒53の劣化度Keが閾値劣化度Kethよりも小さく、劣化度Keを低減する運転を行う必要がないことを表す。一方、触媒劣化フラグXCDは、その値が「1」であるとき、触媒53の劣化度Keが閾値劣化度Keth以上であり、劣化度Keを低減する運転を行う必要があることを表す。   When the value of the catalyst deterioration flag XCD is “0”, it indicates that the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is smaller than the threshold deterioration degree Keth and it is not necessary to perform an operation for reducing the deterioration degree Ke. On the other hand, when the value of the catalyst deterioration flag XCD is “1”, the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is equal to or greater than the threshold deterioration degree Keth, and it is necessary to perform an operation for reducing the deterioration degree Ke.

劣化度低減運転切替フラグXRECは、その値が「0」であるとき、触媒53の状態が「酸素吸蔵物質OSMに吸蔵された硫黄成分を触媒成分CCに移動させる運転(すなわち、上記リッチ運転)を行い得る状態」であることを意味する。一方、劣化度低減運転切替フラグXRECは、その値が「1」であるとき、触媒53の状態が「硫黄成分を触媒成分CC上から排ガス中に放出する運転(すなわち、上記リーン運転)を行い得る状態」であることを表す。   When the value of the deterioration degree reduction operation switching flag XREC is “0”, the state of the catalyst 53 is “an operation that moves the sulfur component stored in the oxygen storage material OSM to the catalyst component CC (that is, the rich operation). Is in a state where it can be performed. On the other hand, when the value of the deterioration degree reduction operation switching flag XREC is “1”, the state of the catalyst 53 is “the operation in which the sulfur component is released from the catalyst component CC into the exhaust gas (that is, the above lean operation). It means that it is a “getting state”.

触媒劣化フラグXCDの値および劣化度低減運転切替フラグXRECの値は、機関10を搭載した車両の工場出荷時およびサービス点検実施時などにおいて触媒53に異常がないことが確認された際に電子制御装置80に対して所定の操作がなされたとき、初期値としての「0」に設定されるようになっている。   The value of the catalyst deterioration flag XCD and the value of the deterioration degree reduction operation switching flag XREC are electronically controlled when there is no abnormality in the catalyst 53 at the time of factory shipment or service inspection of a vehicle equipped with the engine 10. When a predetermined operation is performed on the device 80, the initial value is set to “0”.

以下、CPU81が実行する各ルーチンについて説明する。
まず、現時点において、触媒劣化フラグXCDの値および劣化度低減運転切替フラグXRECの値の双方は「0」に設定されていると仮定する。以下、便宜上、この仮定を「初期設定仮定」とも称呼する。
Hereinafter, each routine executed by the CPU 81 will be described.
First, it is assumed that both the value of the catalyst deterioration flag XCD and the value of the deterioration degree reduction operation switching flag XREC are currently set to “0”. Hereinafter, for the sake of convenience, this assumption is also referred to as “initial setting assumption”.

CPU81は、機関10が始動されると、所定時間が経過する毎に、図6にフローチャートによって示した「触媒温度推定ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。CPU81は、このルーチンにより、触媒の温度TempCを取得する。   When the engine 10 is started, the CPU 81 repeatedly executes the “catalyst temperature estimation routine” shown by the flowchart in FIG. 6 every time a predetermined time elapses. The CPU 81 obtains the temperature TempC of the catalyst by this routine.

具体的に述べると、CPU81は、所定のタイミングにて図6のステップ600から処理を開始してステップ610に進み、現時点が機関10の始動直後であるか否かを判定する。現時点が機関10の始動直後であれば、CPU81は、ステップ610にて「Yes」と判定してステップ620に進む。これに対し、現時点が機関10の始動直後でなければ、CPU81は、ステップ610にて「No」と判定してステップ630に進む。ここで、「現時点が機関10の始動直後である」と仮定して、説明を続ける。   Specifically, the CPU 81 starts processing from step 600 in FIG. 6 at a predetermined timing and proceeds to step 610 to determine whether or not the current time is immediately after the start of the engine 10. If the current time is immediately after the engine 10 is started, the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 610 to proceed to step 620. On the other hand, if the current time is not immediately after the engine 10 is started, the CPU 81 makes a “No” determination at step 610 to proceed to step 630. Here, the description will be continued assuming that “the present time is immediately after the start of the engine 10”.

上記仮定に従うと、CPU81は、ステップ620に進む。CPU81は、ステップ620にて、「始動時冷却水温THWSと、触媒温度TempCと、の関係」をあらかじめ定めた始動時触媒温度推定関数f(THWS)に、現時点における冷却水温THWSを適用することにより、現時点における触媒の温度TempCを取得(推定)する。   According to the above assumption, the CPU 81 proceeds to step 620. In step 620, the CPU 81 applies the current cooling water temperature THWS to the starting catalyst temperature estimation function f (THWS) that predetermines the “relation between the starting cooling water temperature THWS and the catalyst temperature TempC”. Obtain (estimate) the current temperature TempC of the catalyst.

始動時触媒温度推定関数f(TWS)において、触媒の温度TempCは、始動時冷却水温THWSが増大するにつれて増大するように定められる。   In the startup catalyst temperature estimation function f (TWS), the catalyst temperature TempC is determined to increase as the startup cooling water temperature THWS increases.

次いで、CPU81は、ステップ630に進む。CPU81は、ステップ630にて、「筒内吸入空気量Mcと、機関回転速度NEと、排気温度Texと、の関係」をあらかじめ定めた排気温度テーブルMapTex(Mc,NE)に現時点における筒内吸入空気量Mcおよび機関回転速度NEを適用することにより、現時点における排気温度Texを取得(推定)する。   Next, the CPU 81 proceeds to step 630. In step 630, the CPU 81 stores the in-cylinder intake at the present time in an exhaust temperature table MapTex (Mc, NE) that predetermines the “relationship between the in-cylinder intake air amount Mc, the engine speed NE, and the exhaust temperature Tex”. The exhaust gas temperature Tex at the present time is acquired (estimated) by applying the air amount Mc and the engine rotational speed NE.

次いで、CPU81はステップ640に進む。CPU81は、ステップ640にて、下記(14)式に従って触媒の温度TempCを更新・取得する。下記(14)式において、αは0よりも大きく且つ1よりも小さい定数を、TempC(k)は更新される前の触媒の温度TempCを、TempC(k+1)は更新された後の触媒の温度TempCを、表す。   Next, the CPU 81 proceeds to step 640. In step 640, the CPU 81 updates and acquires the catalyst temperature TempC according to the following equation (14). In the following equation (14), α is a constant larger than 0 and smaller than 1, TempC (k) is the temperature TempC of the catalyst before being updated, and TempC (k + 1) is the catalyst after being updated. Represents the temperature TempC.

TempC(k+1)=α・TempC(k)+(1−α)・Tex ・・・(14)       TempC (k + 1) = α · TempC (k) + (1−α) · Tex (14)

ステップ640の処理を実行した後、CPU81は、ステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。   After executing the processing of step 640, the CPU 81 proceeds to step 695 to end the present routine tentatively.

さらに、CPU81は、所定時間が経過する毎に、図7にフローチャートによって示した「第1劣化度取得ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。CPU81は、このルーチンにより、触媒53の劣化度Keを取得する。   Further, the CPU 81 repeatedly executes the “first deterioration degree acquisition routine” shown by the flowchart in FIG. 7 every time a predetermined time elapses. The CPU 81 acquires the deterioration degree Ke of the catalyst 53 by this routine.

具体的に述べると、CPU81は、所定のタイミングにて図7のステップ700から処理を開始してステップ710に進み、触媒劣化フラグXCDの値が「0」であるか否かを判定する。上記初期設定仮定に従うと、現時点における触媒劣化フラグXCDの値は「0」であるので、CPU81は、ステップ710にて「Yes」と判定してステップ720に進む。   Specifically, the CPU 81 starts the process from step 700 of FIG. 7 at a predetermined timing, proceeds to step 710, and determines whether or not the value of the catalyst deterioration flag XCD is “0”. If the initial setting assumption is followed, the current value of the catalyst deterioration flag XCD is “0”, so the CPU 81 determines “Yes” in step 710 and proceeds to step 720.

CPU81は、ステップ720にて、「触媒53の劣化度Keを判定するための条件(劣化度判定条件)」が成立しているか否かを判定する。より具体的に述べると、CPU81は、ステップ720にて、以下の条件a−1〜a−3の全てが成立したとき、劣化度判定条件が成立すると判定する。換言すると、CPU81は、条件a−1〜a−3のうちの少なくとも1つが成立しないとき、劣化度判定条件が成立しないと判定する。   In step 720, the CPU 81 determines whether or not “a condition for determining the deterioration degree Ke of the catalyst 53 (deterioration degree determination condition)” is satisfied. More specifically, in step 720, the CPU 81 determines that the deterioration degree determination condition is satisfied when all of the following conditions a-1 to a-3 are satisfied. In other words, the CPU 81 determines that the deterioration degree determination condition is not satisfied when at least one of the conditions a-1 to a-3 is not satisfied.

(条件a−1)冷却水の温度THWが所定の閾値以上である。
(条件a−2)スロットル弁開度TAの単位時間あたりの変化量が所定の閾値以下である。
(条件a−3)図示しない車速センサによって取得される車速の単位時間あたりの変化量が所定の閾値以下である。
(Condition a-1) The temperature THW of the cooling water is equal to or higher than a predetermined threshold value.
(Condition a-2) The amount of change per unit time of the throttle valve opening TA is not more than a predetermined threshold value.
(Condition a-3) The change amount per unit time of the vehicle speed acquired by a vehicle speed sensor (not shown) is not more than a predetermined threshold value.

条件a−1に係る所定の閾値は、機関10の暖機が完了していると判断し得る適値に設定される。条件a−2および条件a−3に係る所定の閾値は、機関10が定常運転されていると判断し得る適値に設定される。   The predetermined threshold value related to the condition a-1 is set to an appropriate value at which it can be determined that the engine 10 has been warmed up. The predetermined threshold value related to condition a-2 and condition a-3 is set to an appropriate value that allows the engine 10 to be determined to be in steady operation.

CPU81は、劣化度判定条件が「成立していない」とき、ステップ720にて「No」と判定してステップ795に直接進み、本ルーチンを一旦終了する。よって、劣化度判定条件が成立していないとき、触媒53の劣化度Keは取得されない。これに対し、CPU81は、劣化度判定条件が「成立している」とき、ステップ720にて「Yes」と判定してステップ730に進む。以下、現時点にて劣化度判定条件が「成立している」と仮定して、説明を続ける。   When the deterioration degree determination condition is “not satisfied”, the CPU 81 makes a “No” determination at step 720 to directly proceed to step 795 to end the present routine tentatively. Therefore, when the deterioration degree determination condition is not satisfied, the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is not acquired. In contrast, when the deterioration degree determination condition is “satisfied”, the CPU 81 determines “Yes” in step 720 and proceeds to step 730. Hereinafter, the description will be continued on the assumption that the deterioration degree determination condition is “established” at the present time.

上記仮定に従うと、CPU81は、ステップ730に進む。CPU81は、ステップ730にて、上記(1)式および上記(2)式に従い、現時点における触媒53の最大酸素吸蔵量Cmaxを取得する。   According to the above assumption, the CPU 81 proceeds to step 730. In step 730, the CPU 81 obtains the maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 53 at the present time according to the above equations (1) and (2).

次いで、CPU81は、ステップ740に進む。CPU81は、ステップ740にて、上記(3)式に従い、現時点における触媒53の最大酸素吸蔵量Cmaxと、触媒53が新品状態である場合における最大酸素吸蔵量Cmaxnewと、に基づいて触媒53の劣化度Keを取得する。   Next, the CPU 81 proceeds to step 740. In step 740, the CPU 81 determines the deterioration of the catalyst 53 based on the current maximum oxygen storage amount Cmax of the catalyst 53 and the maximum oxygen storage amount Cmaxnew when the catalyst 53 is in a new state according to the above equation (3). Get degree Ke.

次いで、CPU81は、ステップ750に進む。CPU81は、ステップ750にて、触媒53の劣化度Keが閾値劣化度Keth以上であるか否かを判定する。閾値劣化度Kethは、触媒53の劣化度を低減する運転を行う必要があると判断し得る適値に設定される。   Next, the CPU 81 proceeds to step 750. In step 750, the CPU 81 determines whether or not the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is equal to or higher than the threshold deterioration degree Keth. The threshold deterioration degree Keth is set to an appropriate value that can be determined to require operation for reducing the deterioration degree of the catalyst 53.

ここで、第1装置が実行する運転を以下の2つの場合に場合を分けて説明する。
(場合1)現時点における触媒53の劣化度Keが閾値劣化度Kethよりも小さい場合
(場合2)現時点における触媒53の劣化度Keが閾値劣化度Keth以上である場合
以下、説明を続ける。
Here, the operation performed by the first device will be described separately in the following two cases.
(Case 1) When the deterioration degree Ke of the catalyst 53 at the present time is smaller than the threshold deterioration degree Keth (Case 2) When the deterioration degree Ke of the catalyst 53 at the current time is equal to or more than the threshold deterioration degree Keth Hereinafter, the description will be continued.

(場合1)触媒53の劣化度Keが閾値劣化度Kethよりも小さい場合
この場合、CPU81は、ステップ750にて「No」と判定してステップ795に進み、本ルーチンを一旦終了する。
(Case 1) When the degree of deterioration Ke of the catalyst 53 is smaller than the threshold degree of deterioration Keth In this case, the CPU 81 makes a “No” determination at step 750 to proceed to step 795 to end the present routine tentatively.

さらに、CPU81は、所定時間が経過する毎に、図8にフローチャートによって示した「劣化度低減ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。CPU81は、このルーチンにより、触媒53の劣化度Keを低減するために如何なる運転を実行するか(すなわち、リーン運転およびリッチ運転のいずれを実行するか)を決定する。   Further, the CPU 81 repeatedly executes the “deterioration degree reduction routine” shown by the flowchart in FIG. 8 every time a predetermined time elapses. With this routine, the CPU 81 determines what operation is to be executed in order to reduce the deterioration degree Ke of the catalyst 53 (that is, which of the lean operation and the rich operation is to be executed).

具体的に述べると、CPU81は、所定のタイミングにて、図8のステップ800から処理を開始するとステップ810に進む。CPU81は、ステップ810にて、触媒劣化フラグXCDの値が「1」であるか否かを判定する。現時点における触媒劣化フラグXCDの値は「0」であるので、CPU81は、ステップ810にて「No」と判定してステップ895に進み、本ルーチンを一旦終了する。   Specifically, when the CPU 81 starts the process from step 800 in FIG. 8 at a predetermined timing, the CPU 81 proceeds to step 810. In step 810, the CPU 81 determines whether or not the value of the catalyst deterioration flag XCD is “1”. Since the current value of the catalyst deterioration flag XCD is “0”, the CPU 81 makes a “No” determination at step 810 to proceed to step 895 to end the present routine tentatively.

このように、触媒劣化フラグXCDの値が「0」であるとき、触媒53の劣化度Keを低減するために如何なる運転を実行するかついては判断されない。これは、触媒劣化フラグXCDの値が「0」であるときには触媒53の劣化度Keを低減するための運転を行う必要がないからである。   As described above, when the value of the catalyst deterioration flag XCD is “0”, it is not determined whether any operation is performed in order to reduce the deterioration degree Ke of the catalyst 53. This is because when the value of the catalyst deterioration flag XCD is “0”, it is not necessary to perform an operation for reducing the deterioration degree Ke of the catalyst 53.

さらに、CPU81は、任意の気筒のクランク角度が吸気行程前の所定クランク角度(例えば、排気上死点前90度クランク角)θfに一致する毎に、図9にフローチャートによって示した「燃料噴射制御ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。CPU81は、このルーチンにより、最終燃料噴射量Fiを決定するとともに、その最終燃料噴射量Fiだけの燃料をインジェクタ34から噴射させる。以下、便宜上、クランク角が上記所定クランク角θfに一致する吸気行程前の気筒を、「燃料噴射気筒」とも称呼する。   Further, every time the crank angle of an arbitrary cylinder coincides with a predetermined crank angle before the intake stroke (for example, 90 ° crank angle before exhaust top dead center) θf, the CPU 81 “fuel injection control” shown in the flowchart of FIG. Routine "is executed repeatedly. The CPU 81 determines the final fuel injection amount Fi by this routine, and causes the injector 34 to inject the fuel corresponding to the final fuel injection amount Fi. Hereinafter, for convenience, the cylinder before the intake stroke whose crank angle coincides with the predetermined crank angle θf is also referred to as “fuel injection cylinder”.

具体的に述べると、CPU81は、所定のタイミングにて図9のステップ900から処理を開始してステップ910に進み、触媒劣化フラグXCDの値が「0」であるか否かを判定する。現時点における触媒劣化フラグXCDの値は「0」であるので、CPU81は、ステップ910にて「Yes」と判定してステップ920に進む。   Specifically, the CPU 81 starts the process from step 900 in FIG. 9 at a predetermined timing, proceeds to step 910, and determines whether or not the value of the catalyst deterioration flag XCD is “0”. Since the current value of the catalyst deterioration flag XCD is “0”, the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 910 to proceed to step 920.

CPU81は、ステップ920にて、上流側目標空燃比abyfr(k)に「理論空燃比stoich」を格納する。次いで、CPU81は、ステップ920に続くステップ930〜ステップ960の処理を順に実行する。ステップ930〜ステップ960にて実行される処理は、以下の通りである。   In step 920, the CPU 81 stores “theoretical air / fuel ratio stoich” in the upstream target air / fuel ratio abyfr (k). Next, the CPU 81 sequentially executes processing of step 930 to step 960 following step 920. The processing executed in steps 930 to 960 is as follows.

ステップ930:CPU81は、吸入空気量Gaと機関回転速度NEとに基づき、燃料噴射気筒に吸入される空気の量である筒内吸入空気量Mc(k)を取得する。
ステップ940:CPU81は、上記(6)式に従い、基本燃料噴射量Fbaseを算出する。
ステップ950:CPU81は、上記(7)式に従い、基本燃料噴射量Fbaseをメインフィードバック量DFiによって補正することにより、最終燃料噴射量Fiを算出する。
ステップ960:CPU81は、最終燃料噴射量Fiの燃料を噴射するよう、燃料噴射気筒に設けられているインジェクタ34に指示を与える。
Step 930: The CPU 81 acquires an in-cylinder intake air amount Mc (k), which is the amount of air taken into the fuel injection cylinder, based on the intake air amount Ga and the engine speed NE.
Step 940: The CPU 81 calculates the basic fuel injection amount Fbase according to the above equation (6).
Step 950: The CPU 81 calculates the final fuel injection amount Fi by correcting the basic fuel injection amount Fbase with the main feedback amount DFi according to the above equation (7).
Step 960: The CPU 81 gives an instruction to the injector 34 provided in the fuel injection cylinder so as to inject the fuel of the final fuel injection amount Fi.

ステップ960の処理を実行した後、CPU81は、ステップ995に進んで本ルーチンを一旦終了する。   After executing the processing of step 960, the CPU 81 proceeds to step 995 to end the present routine tentatively.

上述した各処理によって最終燃料噴射量Fiが算出されるとともに、その最終燃料噴射量Fiだけの燃料が燃料噴射気筒に噴射される。これにより、上流側目標空燃比abyfrが理論空燃比stoichに設定された「通常運転」が実行される。   The final fuel injection amount Fi is calculated by the above-described processes, and fuel corresponding to the final fuel injection amount Fi is injected into the fuel injection cylinder. As a result, the “normal operation” in which the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the stoichiometric air-fuel ratio stoich is executed.

さらに、CPU81は、任意の気筒のクランク角度が吸気行程前の所定クランク角度θgに一致する毎に、図10にフローチャートによって示した「メインフィードバック量算出ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。CPU81は、このルーチンにより、メインフィードバック量DFiを算出する。   Further, the CPU 81 repeatedly executes the “main feedback amount calculation routine” shown by the flowchart in FIG. 10 every time the crank angle of an arbitrary cylinder matches the predetermined crank angle θg before the intake stroke. The CPU 81 calculates the main feedback amount DFi by this routine.

具体的に述べると、CPU81は、所定のタイミングにて図10のステップ1000から処理を開始してステップ1005に進み、「触媒上流側空燃比abyfsを上流側目標空燃比abyfrに一致させるフィードバック制御を行い得る条件(メインフィードバック制御条件)」が成立しているか否かを判定する。より具体的に述べると、CPU81は、ステップ1005にて、下記条件b−1〜b−5の全てが成立したとき、メインフィードバック制御条件が成立すると判定する。換言すると、CPU81は、下記条件b−1〜b−5のうちの少なくとも1つが成立しないとき、メインフィードバック制御条件が成立しないと判定する。   More specifically, the CPU 81 starts processing from step 1000 in FIG. 10 at a predetermined timing and proceeds to step 1005, where “feedback control for matching the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs with the upstream target air-fuel ratio abyfr is performed. It is determined whether or not “conditions that can be performed (main feedback control conditions)” are satisfied. More specifically, the CPU 81 determines in step 1005 that the main feedback control condition is satisfied when all of the following conditions b-1 to b-5 are satisfied. In other words, the CPU 81 determines that the main feedback control condition is not satisfied when at least one of the following conditions b-1 to b-5 is not satisfied.

(条件b−1)触媒の温度TempCが所定の閾値以上である。
(条件b−2)冷却水温THWが所定の閾値以上である。
(条件b−3)吸入空気量Gaが所定の閾値以下ある。
(条件b−4)上流側酸素濃度センサ76が活性化している。
(条件b−5)最終燃料噴射量Fiをゼロとする運転(フューエルカット運転)が実行中ではない。
(Condition b-1) The temperature TempC of the catalyst is equal to or higher than a predetermined threshold value.
(Condition b-2) The coolant temperature THW is equal to or higher than a predetermined threshold value.
(Condition b-3) The intake air amount Ga is equal to or less than a predetermined threshold value.
(Condition b-4) The upstream oxygen concentration sensor 76 is activated.
(Condition b-5) An operation (fuel cut operation) in which the final fuel injection amount Fi is zero is not being executed.

条件b−1に係る所定の閾値は、触媒53が活性化していると判断し得る適値に設定される。条件b−2に係る所定の閾値は、機関10の暖機が完了していると判断し得る適値に設定される。条件b−3に係る所定の閾値は、機関10の負荷が過大ではないと判断し得る適値に設定される。条件b−4は、メインフィードバック制御にて上流側酸素濃度センサ76の出力値Vabyfsが用いられるために設けられている条件である。条件b−5は、フューエルカット運転中は燃料噴射量を変化させることができないために設けられている条件である。よって、例えば、機関10が暖機運転されている期間中およびフューエルカット運転が実行されている期間中などにおいては、上記メインフィードバック制御条件は成立しない。   The predetermined threshold value related to the condition b-1 is set to an appropriate value at which it can be determined that the catalyst 53 is activated. The predetermined threshold value related to condition b-2 is set to an appropriate value with which it can be determined that the engine 10 has been warmed up. The predetermined threshold value related to the condition b-3 is set to an appropriate value that can be determined that the load on the engine 10 is not excessive. Condition b-4 is a condition that is provided because the output value Vabyfs of the upstream oxygen concentration sensor 76 is used in the main feedback control. Condition b-5 is a condition that is provided because the fuel injection amount cannot be changed during the fuel cut operation. Therefore, for example, the main feedback control condition is not satisfied during a period in which the engine 10 is warming up and a period in which the fuel cut operation is being performed.

現時点においてメインフィードバック制御条件が「成立しない」場合、CPU81は、ステップ1005にて「No」と判定してステップ1010に進む。CPU81は、ステップ1010にて、メインフィードバック量DFiにゼロを格納する。   If the main feedback control condition is “not met” at the present time, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1005 to proceed to step 1010. In step 1010, the CPU 81 stores zero in the main feedback amount DFi.

次いで、CPU81は、ステップ1015に進む。CPU81は、ステップ1015にて、筒内燃料供給量偏差DFcの積分値SDFcにゼロを格納する。その後、CPU81は、ステップ1095に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU 81 proceeds to step 1015. In step 1015, the CPU 81 stores zero in the integral value SDFc of the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc. Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 1095 to end the present routine tentatively.

このように、メインフィードバック制御条件が成立しない場合、メインフィードバック量DFiはゼロに設定される。そのため、この場合、上述した「メインフィードバック量DFiによる基本燃料噴射量Fbaseの補正」は行われない(図9のステップ950を参照。)。   Thus, when the main feedback control condition is not satisfied, the main feedback amount DFi is set to zero. Therefore, in this case, the “correction of the basic fuel injection amount Fbase by the main feedback amount DFi” described above is not performed (see step 950 in FIG. 9).

次いで、CPU81は、任意の気筒のクランク角度が吸気行程前の所定クランク角度θhに一致する毎に、図11にフローチャートによって示した「サブフィードバック量算出ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。CPU81は、このルーチンにより、サブフィードバック量Vafsfbを算出する。   Next, the CPU 81 repeatedly executes the “sub feedback amount calculation routine” shown by the flowchart in FIG. 11 every time the crank angle of an arbitrary cylinder matches the predetermined crank angle θh before the intake stroke. The CPU 81 calculates the sub feedback amount Vafsfb by this routine.

具体的に述べると、CPU81は、所定のタイミングにて図11のステップ1100から処理を開始してステップ1110に進み、「下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsを下流側目標出力値Voxsrefに一致させるサブフィードバック制御を行い得る条件(サブフィードバック制御条件)」が成立しているか否かを判定する。より具体的に述べると、CPU81は、ステップ1110にて、下記条件c−1〜c−3の全てが成立したとき、サブフィードバック制御条件が成立すると判定する。換言すると、CPU81は、下記条件c−1〜c−3のうちの少なくとも1つが成立しないとき、サブフィードバック制御条件が成立しないと判定する。   More specifically, the CPU 81 starts processing from step 1100 in FIG. 11 at a predetermined timing and proceeds to step 1110. “The output value Voxs of the downstream oxygen concentration sensor 77 matches the downstream target output value Voxsref. It is determined whether or not a “condition for performing sub-feedback control to be performed (sub-feedback control condition)” is satisfied. More specifically, in step 1110, the CPU 81 determines that the sub feedback control condition is satisfied when all of the following conditions c-1 to c-3 are satisfied. In other words, the CPU 81 determines that the sub feedback control condition is not satisfied when at least one of the following conditions c-1 to c-3 is not satisfied.

(条件c−1)上記メインフィードバック条件が成立している。
(条件c−2)上流側目標空燃比abyfrが理論空燃比stoichに設定されている。
(条件c−3)下流側酸素濃度センサ77が活性化している。
(Condition c-1) The main feedback condition is satisfied.
(Condition c-2) The upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the stoichiometric air-fuel ratio stoich.
(Condition c-3) The downstream oxygen concentration sensor 77 is activated.

条件c−1および条件c−2は、サブフィードバック制御は通常運転が実行されている際に上記メインフィードバック制御と並行して実行される制御であるために設けられている条件である。条件c−3は、サブフィードバック制御にて下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsが用いられるために設けられている条件である。よって、例えば、機関10が暖機運転されている期間中、フューエルカット運転が実行されている期間中、ならびに、リッチ運転およびリーン運転が実行されている期間中などにおいては、上記サブフィードバック制御条件は成立しない。   The conditions c-1 and c-2 are conditions that are provided because the sub feedback control is a control that is executed in parallel with the main feedback control when the normal operation is being executed. Condition c-3 is a condition that is provided because the output value Voxs of the downstream oxygen concentration sensor 77 is used in the sub-feedback control. Therefore, for example, during the period in which the engine 10 is warming up, the period in which the fuel cut operation is being performed, and the period in which the rich operation and the lean operation are being performed, the sub feedback control condition Does not hold.

上述したように現時点においてメインフィードバック制御条件が成立していないので、サブフィードバック制御条件は成立しない(条件c−1を参照。)。そのため、CPU81は、ステップ1110にて「No」と判定してステップ1120に進む。CPU81は、ステップ1120にて、サブフィードバック量Vafsfbにゼロを格納する。   As described above, since the main feedback control condition is not satisfied at the present time, the sub feedback control condition is not satisfied (see condition c-1). For this reason, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1110 to proceed to step 1120. In step 1120, the CPU 81 stores zero in the sub feedback amount Vafsfb.

次いで、CPU81は、ステップ1020に進む。CPU81は、ステップ1020にて、出力偏差量DVoxsの積分値SDVoxsにゼロを格納する。その後、CPU81は、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU 81 proceeds to step 1020. In step 1020, the CPU 81 stores zero in the integral value SDVoxs of the output deviation amount DVoxs. Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 1195 to end the present routine tentatively.

このように、サブフィードバック制御条件が成立しない場合、サブフィードバック量Vafsfbはゼロに設定される。そのため、この場合、後述する「サブフィードバック量Vafsfbによる上流側酸素濃度センサ76の出力値Vabyfsの補正」は行われない(図10のステップ1020を参照。)。   Thus, when the sub feedback control condition is not satisfied, the sub feedback amount Vafsfb is set to zero. Therefore, in this case, “correction of the output value Vabyfs of the upstream oxygen concentration sensor 76 by the sub feedback amount Vafsfb” described later is not performed (see step 1020 in FIG. 10).

したがって、現時点においてメインフィードバック制御条件が成立しない場合、メインフィードバック量DFiがゼロに設定されるとともに、サブフィードバック量Vafsfbがゼロに設定される。そのため、吸入空気量Ga、機関回転速度NEおよび上流側目標空燃比abyfrに基づいて定められる基本燃料噴射量Fbaseの燃料が、燃料噴射気筒に噴射される(図9のステップ930〜ステップ960を参照。)。   Therefore, when the main feedback control condition is not satisfied at the present time, the main feedback amount DFi is set to zero and the sub feedback amount Vafsfb is set to zero. Therefore, the fuel of the basic fuel injection amount Fbase determined based on the intake air amount Ga, the engine speed NE, and the upstream target air-fuel ratio abyfr is injected into the fuel injection cylinder (see step 930 to step 960 in FIG. 9). .)

これに対し、現時点においてメインフィードバック制御条件が「成立する」場合、CPU81は、図10のステップ1000から処理を開始してステップ1005に進むと、ステップ1005にて「Yes」と判定する。次いで、CPU81は、ステップ1005に続くステップ1020〜ステップ1050の処理を順に実行する。ステップ1020〜ステップ1050にて実行される処理は、以下の通りである。   On the other hand, when the main feedback control condition is “satisfied” at the present time, the CPU 81 starts the process from step 1000 in FIG. Next, the CPU 81 sequentially executes the processing of step 1020 to step 1050 following step 1005. The processing executed in steps 1020 to 1050 is as follows.

ステップ1020:CPU81は、上記(4)式に従い、フィードバック制御用出力値Vabyfcを算出する。なお、上述したように、現時点におけるサブフィードバック量Vafsfbはゼロである。
ステップ1025:CPU81は、上記(5)式に従い、フィードバック制御用空燃比abyfscを決定する。
ステップ1030:CPU81は、上記(8)式に従い、現時点よりもNサイクル前の時点における筒内燃料供給量Fc(k−N)を算出する。
ステップ1035:CPU81は、上記(9)式に従い、現時点よりもNサイクル前の時点における目標筒内燃料供給量Fcr(k−N)を算出する。
ステップ1040:CPU81は、上記(10)式に従い、筒内燃料供給量偏差DFcを算出する。
ステップ1045:CPU81は、上記(11)式に従い、メインフィードバック量DFiを算出する。第1装置において、係数KFBとして「1」が採用される。筒内燃料供給量偏差DFcの積分値SDFcは、現時点までの筒内燃料供給量偏差DFcの値が積算された値である(下記ステップ1050を参照。)。
ステップ1050:CPU81は、現時点における筒内燃料供給量偏差DFcの積分値SDFcに上記ステップ1040にて取得された筒内燃料供給量偏差DFcを加算することにより、新たな筒内燃料供給量偏差の積分値SDFcを算出(更新)する。
Step 1020: The CPU 81 calculates the feedback control output value Vabyfc according to the above equation (4). As described above, the current sub-feedback amount Vafsfb is zero.
Step 1025: The CPU 81 determines the feedback control air-fuel ratio abyfsc according to the above equation (5).
Step 1030: The CPU 81 calculates the in-cylinder fuel supply amount Fc (k−N) at a time point N cycles before the current time according to the above equation (8).
Step 1035: The CPU 81 calculates a target in-cylinder fuel supply amount Fcr (k−N) at a time point N cycles before the current time according to the above equation (9).
Step 1040: The CPU 81 calculates the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc in accordance with the above equation (10).
Step 1045: The CPU 81 calculates the main feedback amount DFi according to the above equation (11). In the first device, “1” is adopted as the coefficient KFB. The integral value SDFc of the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc is a value obtained by integrating the values of the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc up to the present time (see step 1050 below).
Step 1050: The CPU 81 adds the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc acquired in step 1040 to the integral value SDFc of the in-cylinder fuel supply amount deviation DFc at the current time point, so that a new in-cylinder fuel supply amount deviation is obtained. Calculate (update) the integral value SDFc.

ステップ1050の処理を実行した後、CPU81は、ステップ1095に進んで本ルーチンを一旦終了する。   After executing the processing of step 1050, the CPU 81 proceeds to step 1095 to end the present routine tentatively.

上述した各処理により、メインフィードバック量DFiが比例積分制御により算出される(ステップ1045を参照。)。そして、このメインフィードバック量DFiを用いて最終燃料噴射量Fiが補正される(図9のステップ950を参照。)。   By each process described above, the main feedback amount DFi is calculated by proportional integral control (see step 1045). Then, the final fuel injection amount Fi is corrected using the main feedback amount DFi (see step 950 in FIG. 9).

さらに、CPU81は、所定のタイミングにて、図11のステップ1100から処理を開始すると、ステップ1110に進む。現時点にてサブフィードバック制御条件が成立しなければ、CPU81は、ステップ1110にて「No」と判定し、ステップ1120およびステップ1130を経由してステップ1195に進み、本ルーチンを一旦終了する。この場合、上述したように、サブフィードバック量Vafsfbは算出されない。   Furthermore, when the CPU 81 starts processing from step 1100 in FIG. 11 at a predetermined timing, the CPU 81 proceeds to step 1110. If the sub-feedback control condition is not satisfied at this time, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1110 to proceed to step 1195 via step 1120 and step 1130 to end the present routine tentatively. In this case, as described above, the sub feedback amount Vafsfb is not calculated.

これに対し、現時点にてサブフィードバック制御条件が成立していれば、CPU81は、ステップ1110にて「Yes」と判定してステップ1140に進む。以下、現時点にてサブフィードバック制御条件が「成立している」と仮定して説明を続ける。   On the other hand, if the sub-feedback control condition is satisfied at the present time, the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 1110 and proceeds to step 1140. Hereinafter, the description will be continued assuming that the sub-feedback control condition is “established” at the present time.

上記仮定に従うと、CPU81は、ステップ1110に続くステップ1140〜ステップ1160の処理を順に実行する。ステップ1140〜ステップ1160にて実行される処理は、以下の通りである。   According to the above assumption, the CPU 81 sequentially executes the processing of step 1140 to step 1160 following step 1110. The processing executed in steps 1140 to 1160 is as follows.

ステップ1140:CPU81は、上記(12)式に従い、出力偏差量DVoxsを算出する。第1装置においては、触媒53の排ガス浄化性能を考慮し、下流側目標出力値Voxsrefとして理論空燃比よりもわずかにリッチ側の空燃比に対応する値が採用される。
ステップ1150:CPU81は、上記(13)式に従い、サブフィードバック量Vafsfbを算出する。第1装置において、比例ゲインKpおよび積分ゲインKiとして、あらかじめ定められた適値が採用される。
ステップ1160:CPU81は、現時点における出力偏差量の積分値SDVoxsに上記ステップ1140にて取得した出力偏差量DVoxsを加算することにより、新たな出力偏差量の積分値SDVoxsを算出(更新)する。
Step 1140: The CPU 81 calculates the output deviation amount DVoxs according to the above equation (12). In the first device, considering the exhaust gas purification performance of the catalyst 53, a value corresponding to the air-fuel ratio slightly richer than the stoichiometric air-fuel ratio is adopted as the downstream target output value Voxsref.
Step 1150: The CPU 81 calculates the sub feedback amount Vafsfb according to the above equation (13). In the first apparatus, predetermined appropriate values are adopted as the proportional gain Kp and the integral gain Ki.
Step 1160: The CPU 81 calculates (updates) a new output deviation amount integrated value SDVoxs by adding the output deviation amount DVoxs acquired in step 1140 to the integrated value SDVoxs of the current output deviation amount.

ステップ1160の処理を実行した後、CPU81は、ステップ1195に進んで本ルーチンを一旦終了する。   After executing the processing of step 1160, the CPU 81 proceeds to step 1195 to end the present routine tentatively.

上述した各処理により、サブフィードバック量Vafsfbが比例積分制御によって算出される(ステップ1150を参照。)。そして、このサブフィードバック量Vafsfbを用いて上流側酸素濃度センサ76の出力値Vabyfsが補正される(図10のステップ1020を参照。)。さらに、補正されたフィードバック制御用出力値Vabyfcに基づいてメインフィードバック量DFiが算出されるとともに(図10のステップ1045を参照。)、このメインフィードバック量DFiを用いて最終燃料噴射量Fiが補正される(図9のステップ950を参照。)。   By each process described above, the sub feedback amount Vafsfb is calculated by proportional integral control (see step 1150). Then, the output value Vabyfs of the upstream oxygen concentration sensor 76 is corrected using the sub feedback amount Vafsfb (see step 1020 in FIG. 10). Further, the main feedback amount DFi is calculated based on the corrected feedback control output value Vabyfc (see step 1045 in FIG. 10), and the final fuel injection amount Fi is corrected using the main feedback amount DFi. (See step 950 in FIG. 9).

以上、説明したように、触媒53の劣化度Keが閾値劣化度Kethよりも小さい場合、触媒上流側空燃比abyfsを理論空燃比stoichに一致させる「通常運転」が行われる。   As described above, when the degree of deterioration Ke of the catalyst 53 is smaller than the threshold degree of deterioration Keth, “normal operation” is performed in which the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs matches the stoichiometric air-fuel ratio stoich.

(場合2)触媒53の劣化度Keが閾値劣化度Keth以上である場合
この場合、CPU81は、所定のタイミングにて図7のステップ700から処理を開始し、ステップ710〜ステップ740を経由してステップ750に進むと、ステップ750にて「Yes」と判定してステップ760に進む。CPU81は、ステップ760にて、触媒劣化フラグXCDの値に「1」を格納する。その後、CPU81は、ステップ795に進んで本ルーチンを一旦終了する。
(Case 2) When the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is greater than or equal to the threshold deterioration degree Keth In this case, the CPU 81 starts processing from step 700 in FIG. 7 at a predetermined timing, and goes through steps 710 to 740. When the process proceeds to step 750, “Yes” is determined at step 750 and the process proceeds to step 760. In step 760, the CPU 81 stores “1” as the value of the catalyst deterioration flag XCD. Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 795 to end the present routine tentatively.

このとき、CPU81は、所定のタイミングにて、図8のステップ800から処理を開始してステップ810に進むと、現時点における触媒劣化フラグXCDの値は「1」であるので、ステップ810にて「Yes」と判定してステップ820に進む。CPU81は、ステップ820にて、劣化度低減運転切替フラグXRECの値が「0」であるか否かを判定する。上記初期設定仮定に従うと、現時点における劣化度低減運転切替フラグXRECの値は「0」であるので、CPU81は、ステップ820にて「Yes」と判定してステップ830に進む。   At this time, when the CPU 81 starts the process from step 800 in FIG. 8 and proceeds to step 810 at a predetermined timing, the current value of the catalyst deterioration flag XCD is “1”. It is determined as “Yes”, and the process proceeds to Step 820. In step 820, the CPU 81 determines whether or not the value of the deterioration level reduction operation switching flag XREC is “0”. If the initial setting assumption is followed, the current value of the deterioration level reduction operation switching flag XREC is “0”, so the CPU 81 determines “Yes” in step 820 and proceeds to step 830.

CPU81は、ステップ830にて、下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsが「排ガスの空燃比が理論空燃比stoichである場合における下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsstoich」以下であるか否かを判定する。すなわち、CPU81は、ステップ830にて、「触媒下流側空燃比oxsが、理論空燃比stoichと同一または理論空燃比stoichよりもリーン側の空燃比であるか否か」を判定する。   In step 830, the CPU 81 determines whether or not the output value Voxs of the downstream oxygen concentration sensor 77 is equal to or less than “the output value Voxsstoich of the downstream oxygen concentration sensor 77 when the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio stoich”. Determine. That is, in step 830, the CPU 81 determines “whether the catalyst downstream air-fuel ratio oxs is the same as the stoichiometric air-fuel ratio stoich or is an air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio stoich”.

ここで、第1装置が実行する運転を以下の2つの場合に場合を分けて説明する。
(場合2−1)現時点における出力値Voxsが出力値Voxsstoich以下である場合
(場合2−2)現時点における出力値Voxsが出力値Voxsstoichよりも大きい場合
以下、説明を続ける。
Here, the operation performed by the first device will be described separately in the following two cases.
(Case 2-1) When the current output value Voxs is less than or equal to the output value Voxsstoich (Case 2-2) When the current output value Voxs is larger than the output value Voxsstoich The description will be continued below.

(場合2−1)出力値Voxsが出力値Voxsstoich以下である場合
この場合、CPU81は、ステップ830にて「Yes」と判定してステップ840に進む。CPU81は、ステップ840にて、劣化度低減運転切替フラグXRECの値に「0」を格納する。その後、CPU81は、ステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。
(Case 2-1) When the output value Voxs is equal to or less than the output value Voxsstoich In this case, the CPU 81 determines “Yes” at step 830 and proceeds to step 840. In step 840, the CPU 81 stores “0” as the value of the deterioration level reduction operation switching flag XREC. Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 895 to end the present routine tentatively.

このとき、CPU81は、所定のタイミングにて、図9のステップ900から処理を開始すると、ステップ910に進む。現時点における触媒劣化フラグXCDの値は「1」であるので、CPU81は、ステップ910にて「No」と判定してステップ970に進む。   At this time, when the CPU 81 starts processing from step 900 in FIG. 9 at a predetermined timing, the CPU 81 proceeds to step 910. Since the current value of the catalyst deterioration flag XCD is “1”, the CPU 81 makes a “No” determination at step 910 to proceed to step 970.

現時点における劣化度低減運転切替フラグXRECの値は「0」であるので、CPU81は、ステップ970にて「Yes」と判定してステップ980に進む。CPU81は、ステップ980にて、上流側目標空燃比abyfr(k)にリッチ空燃比richを格納する。   Since the value of the deterioration level reduction operation switching flag XREC at present is “0”, the CPU 81 determines “Yes” in step 970 and proceeds to step 980. In step 980, the CPU 81 stores the rich air-fuel ratio rich in the upstream target air-fuel ratio abyfr (k).

次いで、CPU81は、ステップ980に続くステップ930〜ステップ960の処理を順に実行し、ステップ995に進んで本ルーチンを一旦終了する。これら処理により、最終燃料噴射量Fiの燃料が燃料噴射気筒に噴射される。これにより、上流側目標空燃比abyfrがリッチ空燃比richに設定された「リッチ運転」が開始される。   Next, the CPU 81 sequentially executes the processing of step 930 to step 960 following step 980, proceeds to step 995, and once ends this routine. By these processes, the fuel of the final fuel injection amount Fi is injected into the fuel injection cylinder. As a result, the “rich operation” in which the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the rich air-fuel ratio rich is started.

さらに、CPU81は、図10に示すルーチンおよび図11に示すルーチンを実行し、空燃比のフィードバック制御を行う。ただし、このとき、サブフィードバック制御条件は成立しないので(条件c−2を参照。)、サブフィードバック量Vafsfbはゼロに設定される(図11のステップ1110〜ステップ1130を参照。)。そして、図10に示すルーチンによって算出されるメインフィードバック量DFiにより、最終燃料噴射量Fiが補正される(図9のステップ950を参照。)。その結果、触媒上流側空燃比abyfsがリッチ空燃比richに一致する。すなわち、リッチ運転が継続される。   Further, the CPU 81 executes the routine shown in FIG. 10 and the routine shown in FIG. 11 to perform air-fuel ratio feedback control. However, at this time, the sub-feedback control condition is not satisfied (see condition c-2), so the sub-feedback amount Vafsfb is set to zero (see step 1110 to step 1130 in FIG. 11). Then, the final fuel injection amount Fi is corrected by the main feedback amount DFi calculated by the routine shown in FIG. 10 (see step 950 in FIG. 9). As a result, the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs coincides with the rich air-fuel ratio rich. That is, the rich operation is continued.

リッチ運転が継続されると、触媒53の酸素吸蔵物質OSMに吸蔵されている酸素が時間が経過するにつれて消費される(吸蔵されている酸素が酸化還元反応に用いられる)とともに、酸素吸蔵物質OSMに吸蔵されている硫黄成分が時間が経過するにつれて触媒成分CCに向けて移動する。なお、酸素吸蔵物質OSMに吸蔵されている酸素が消費されている期間、触媒上流側空燃比abyfsがリッチ空燃比richであっても、触媒下流側空燃比oxsは実質的に理論空燃比stoichとなる。   When the rich operation is continued, the oxygen stored in the oxygen storage material OSM of the catalyst 53 is consumed over time (the stored oxygen is used for the oxidation-reduction reaction), and the oxygen storage material OSM. The sulfur component occluded in the catalyst moves toward the catalyst component CC as time elapses. Note that, during the period when the oxygen stored in the oxygen storage material OSM is consumed, even if the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs is the rich air-fuel ratio rich, the catalyst downstream air-fuel ratio oxs is substantially equal to the stoichiometric air-fuel ratio stoich. Become.

その後、酸素吸蔵物質OSMに吸蔵されている酸素の実質的に全てが消費されると、触媒53の下流側から空燃比がリッチ空燃比richである排ガスが排出され始める。これにより、触媒下流側空燃比oxsが理論空燃比stoichよりもリッチ側の空燃比となる。上述したように、このとき、酸素吸蔵物質OSMに吸蔵されていた硫黄成分の実質的に全てが触媒成分CCに向けて移動していると考えられる。   Thereafter, when substantially all of the oxygen stored in the oxygen storage material OSM is consumed, exhaust gas having a rich air-fuel ratio rich starts to be discharged from the downstream side of the catalyst 53. As a result, the catalyst downstream air-fuel ratio oxs becomes a richer air-fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio stoich. As described above, at this time, it is considered that substantially all of the sulfur component stored in the oxygen storage material OSM moves toward the catalyst component CC.

このとき、CPU81は、所定のタイミングにて、図8のステップ800から処理を開始すると、ステップ810およびステップ820を経由してステップ830に進む。現時点における触媒下流側空燃比oxsはリッチ空燃比richであるので、出力値Voxsは出力値Voxsstoichよりも大きい(図3を参照。)よって、CPU81は、ステップ830にて「No」と判定してステップ850に進む。   At this time, when the CPU 81 starts processing from step 800 in FIG. 8 at a predetermined timing, the process proceeds to step 830 via step 810 and step 820. Since the catalyst downstream air-fuel ratio oxs at the present time is the rich air-fuel ratio rich, the output value Voxs is larger than the output value Voxsstoich (see FIG. 3). Therefore, the CPU 81 determines “No” in step 830. Proceed to step 850.

CPU81は、ステップ850にて、後述する「リーン運転」が開始された時点から現時点までに機関10に導入された吸入空気量Gaの積算量Galsumが、所定の閾値積算量Galsumthよりも小さいか否かを判定する。   In step 850, the CPU 81 determines whether or not the integrated amount Galsum of the intake air amount Ga introduced into the engine 10 from the time when “lean operation” described later is started to the present time is smaller than a predetermined threshold integrated amount Galsumth. Determine whether.

上記積算量Galsumは、機関10が始動される際に初期値としてのゼロに設定されるようになっている。さらに、上記積算量Galsumは、リーン運転によって触媒成分CC上に存在する硫黄成分の実質的に全てが排ガス中に放出されたと判断し得る適値に設定される。   The integrated amount Galsum is set to zero as an initial value when the engine 10 is started. Further, the integrated amount Galsum is set to an appropriate value at which it can be determined that substantially all of the sulfur component present on the catalyst component CC has been released into the exhaust gas by the lean operation.

現時点は未だリーン運転が行われていないので、積算量Galsumは上記初期値(ゼロ)である。そのため、CPU81は、ステップ850にて「Yes」と判定してステップ860に進む。   Since the lean operation has not been performed yet, the accumulated amount Galsum is the initial value (zero). Therefore, the CPU 81 determines “Yes” in step 850 and proceeds to step 860.

CPU81は、ステップ860にて、劣化度低減運転切替フラグXRECの値に「1」を格納する。その後、CPU81は、ステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。   In step 860, the CPU 81 stores “1” as the value of the deterioration level reduction operation switching flag XREC. Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 895 to end the present routine tentatively.

このとき、CPU81は、所定のタイミングにて、図9のステップ900から処理を開始してステップ910に進むと、現時点における触媒劣化フラグXCDの値は「1」であるので、ステップ910にて「No」と判定してステップ970に進む。   At this time, when the CPU 81 starts the process from step 900 in FIG. 9 and proceeds to step 910 at a predetermined timing, the current value of the catalyst deterioration flag XCD is “1”. It is determined as “No” and the process proceeds to Step 970.

そして、現時点における劣化度低減運転切替フラグXRECの値は「1」であるので、CPU81は、ステップ970にて「No」と判定してステップ990に進む。CPU81は、ステップ990にて、上流側目標空燃比abyfr(k)にリーン空燃比leanを格納する。   Then, since the value of the deterioration level reduction operation switching flag XREC at the present time is “1”, the CPU 81 makes a “No” determination at step 970 to proceed to step 990. In step 990, the CPU 81 stores the lean air-fuel ratio lean in the upstream target air-fuel ratio abyfr (k).

次いで、CPU81は、ステップ990に続くステップ930〜ステップ960の処理を順に実行し、ステップ995に進んで本ルーチンを一旦終了する。これら処理により、最終燃料噴射量Fiの燃料が燃料噴射気筒に噴射される。これにより、上流側目標空燃比abyfrがリーン空燃比leanに設定された「リーン運転」が開始される。   Next, the CPU 81 sequentially executes the processing of step 930 to step 960 following step 990, proceeds to step 995, and once ends this routine. By these processes, the fuel of the final fuel injection amount Fi is injected into the fuel injection cylinder. As a result, the “lean operation” in which the upstream target air-fuel ratio abyfr is set to the lean air-fuel ratio lean is started.

さらに、CPU81は、図10に示すルーチンおよび図11に示すルーチンを実行する。これにより、上記リッチ運転が実行されている場合と同様、触媒上流側空燃比abyfsがリーン空燃比leanに一致する。すなわち、リーン運転が継続される。   Further, the CPU 81 executes the routine shown in FIG. 10 and the routine shown in FIG. As a result, the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs coincides with the lean air-fuel ratio lean as in the case where the rich operation is performed. That is, the lean operation is continued.

リーン運転が継続されると、触媒53の触媒成分CC上に存在する硫黄成分が時間が経過するにつれて排ガス中に放出される。なお、リーン運転が実行されている期間、時間が経過するにつれて排ガスに含まれる酸素が触媒53の酸素吸蔵物質OSMに吸蔵される。酸素吸蔵物質OSMに酸素が吸蔵されている期間、触媒上流側空燃比abyfsがリーン空燃比leanであっても、触媒下流側空燃比oxsは実質的に理論空燃比stoichとなる   When the lean operation is continued, the sulfur component present on the catalyst component CC of the catalyst 53 is released into the exhaust gas as time passes. Note that oxygen contained in the exhaust gas is stored in the oxygen storage material OSM of the catalyst 53 as time elapses while the lean operation is being performed. During the period in which oxygen is stored in the oxygen storage material OSM, even if the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs is the lean air-fuel ratio lean, the catalyst downstream air-fuel ratio oxs is substantially the stoichiometric air-fuel ratio stoich.

さらに、リーン運転が実行されている期間、CPU81は、図示しない「吸入空気量積算ルーチン」を実行することにより、リーン運転が開始された時点から現時点までに機関10に導入された吸入空気量Gaを積算する。これにより、CPU81は、吸入空気量Gaの積算量Galsumを取得する。   Further, during the period in which the lean operation is being executed, the CPU 81 executes an “intake air amount integration routine” (not shown) to thereby introduce the intake air amount Ga introduced into the engine 10 from the time when the lean operation is started to the present time. Is accumulated. Thereby, the CPU 81 obtains the integrated amount Galsum of the intake air amount Ga.

CPU81は、リーン運転が実行されている期間中の所定のタイミングにて図8のステップ800から処理を開始すると、ステップ810を経過してステップ820に進む。現時点における劣化度低減運転切替フラグXRECの値は「1」であるので、CPU81は、ステップ820にて「No」と判定してステップ850に進む。   When the CPU 81 starts the process from step 800 in FIG. 8 at a predetermined timing during the period in which the lean operation is being executed, the process proceeds to step 820 after step 810. Since the value of the deterioration level reduction operation switching flag XREC at present is “1”, the CPU 81 makes a “No” determination at step 820 to proceed to step 850.

このとき、現時点における積算量Galsumが閾値積算量Galsumthよりも小さければ(すなわち、触媒成分CC上に存在する硫黄成分の実質的に全てが排ガス中に放出されたと判断されなければ)、CPU81は、ステップ850にて「Yes」と判定し、ステップ860を経由してステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。その結果、上述したように図9〜図11のルーチンに示す各処理が実行されるので、リーン運転が継続される。   At this time, if the current integrated amount Galsum is smaller than the threshold integrated amount Galsumth (that is, if it is not determined that substantially all of the sulfur component present on the catalyst component CC has been released into the exhaust gas), the CPU 81 In step 850, it is determined as “Yes”, the process proceeds to step 895 via step 860, and this routine is temporarily ended. As a result, as described above, the processes shown in the routines of FIGS. 9 to 11 are executed, so that the lean operation is continued.

これに対し、現時点における積算量Galsumが閾値積算量Galsumth以上であれば(すなわち、触媒成分CC上に存在する硫黄成分の実質的に全てが排ガス中に放出されたと判断されれば)、CPU81は、図8のステップ850にて「No」と判定してステップ870に進む。   On the other hand, if the current integrated amount Galsum is equal to or greater than the threshold integrated amount Galsumth (that is, if it is determined that substantially all of the sulfur component present on the catalyst component CC has been released into the exhaust gas), the CPU 81 In step 850 of FIG.

CPU81は、ステップ870にて、触媒劣化フラグXCDの値に「0」を格納してステップ880に進む。   In step 870, the CPU 81 stores “0” in the value of the catalyst deterioration flag XCD and proceeds to step 880.

次いで、CPU81は、ステップ880にて、劣化度低減運転切替フラグXRECの値に「0」を格納してステップ890に進む。   Next, in step 880, the CPU 81 stores “0” in the value of the deterioration level reduction operation switching flag XREC, and proceeds to step 890.

次いで、CPU81は、ステップ890にて、積算量Galsumの値をゼロに設定(リセット)する。その後、CPU81は、ステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Next, in step 890, the CPU 81 sets (resets) the value of the integrated amount Galsum to zero. Thereafter, the CPU 81 proceeds to step 895 to end the present routine tentatively.

その結果、CPU81は、所定のタイミングにて図9のステップ900から処理を開始してステップ910に進むと、現時点における触媒劣化フラグXCDの値は「0」であるので、ステップ910にて「Yes」と判定してステップ920に進む。CPU81は、ステップ920にて上流側目標空燃比abyfr(k)に理論空燃比stoichを設定する。次いで、CPU81は、ステップ930〜ステップ960の処理を順に実行する。これにより、リーン運転が中止されるとともに、「通常運転」が再開される。   As a result, when the CPU 81 starts the process from step 900 in FIG. 9 at a predetermined timing and proceeds to step 910, the value of the catalyst deterioration flag XCD at the present time is “0”. And go to step 920. In step 920, the CPU 81 sets the theoretical air-fuel ratio stoich to the upstream target air-fuel ratio abyfr (k). Next, the CPU 81 executes the processes of Step 930 to Step 960 in order. As a result, the lean operation is stopped and the “normal operation” is resumed.

このように、通常運転が実行されているときに触媒53の劣化度Keが閾値劣化度Keth以上である場合、下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsが出力値Voxsstoich以下であれば(すなわち、触媒下流側空燃比oxsがリーン空燃比leanであれば)、リッチ運転が開始される。さらに、触媒下流側空燃比oxsがリッチ空燃比richになるまで、リッチ運転が継続される。そして、触媒下流側空燃比oxsがリッチ空燃比richになると(すなわち、出力値Voxsが出力値Voxsstoichよりも大きくなると)、リーン運転が開始される。その後、閾値積算量Galsumthだけの排ガスが触媒53に流入すると、リーン運転は中止され、通常運転が再開される。その結果、触媒53の劣化度Keが低減される。   Thus, when the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is equal to or greater than the threshold deterioration degree Keth when the normal operation is being performed, if the output value Voxs of the downstream oxygen concentration sensor 77 is equal to or less than the output value Voxsstoich (that is, If the catalyst downstream air-fuel ratio oxs is a lean air-fuel ratio lean), the rich operation is started. Further, the rich operation is continued until the catalyst downstream air-fuel ratio oxs becomes the rich air-fuel ratio rich. Then, when the catalyst downstream air-fuel ratio oxs becomes the rich air-fuel ratio rich (that is, when the output value Voxs becomes larger than the output value Voxsstoich), the lean operation is started. Thereafter, when exhaust gas having a threshold integrated amount Galsumth flows into the catalyst 53, the lean operation is stopped and the normal operation is resumed. As a result, the degree of deterioration Ke of the catalyst 53 is reduced.

(場合2−2)出力値Voxsが出力値Voxsstoichよりも大きい場合
この場合、CPU81は、通常運転が行われているときに図7のルーチンによって触媒劣化フラグXCDが「1」に設定された後、図8のステップ800から処理を開始すると、ステップ810およびステップ820を経由してステップ830に進む。そして、この場合、CPU81は、ステップ830にて「No」と判定してステップ850に進む。
(Case 2-2) When the output value Voxs is larger than the output value Voxsstoich In this case, after the catalyst deterioration flag XCD is set to “1” by the routine of FIG. When the process is started from step 800 in FIG. 8, the process proceeds to step 830 via step 810 and step 820. In this case, the CPU 81 makes a “No” determination at step 830 to proceed to step 850.

現時点における積算量Galsumの値は初期値(ゼロ)であるので、CPU81は、ステップ850にて「Yes」と判定し、ステップ860に進む。CPU81は、ステップ860にて劣化度低減運転切替フラグXRECの値に「1」を格納し、ステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。   Since the value of the integrated amount Galsum at the present time is an initial value (zero), the CPU 81 determines “Yes” in step 850 and proceeds to step 860. In step 860, the CPU 81 stores “1” in the value of the deterioration level reduction operation switching flag XREC, proceeds to step 895, and once ends this routine.

このとき、CPU81は、所定のタイミングにて図9のステップ900から処理を開始してステップ910に進むと、現時点における触媒劣化フラグXCDの値は「1」であるので、ステップ910にて「No」と判定してステップ970に進む。さらに、現時点における劣化度低減運転切替フラグXRECの値は「1」であるので、CPU81は、ステップ970にて「No」と判定してステップ990に進む。   At this time, when the CPU 81 starts the processing from step 900 in FIG. 9 at a predetermined timing and proceeds to step 910, the value of the catalyst deterioration flag XCD at the present time is “1”. ”And the process proceeds to Step 970. Further, since the value of the deterioration level reduction operation switching flag XREC at the present time is “1”, the CPU 81 makes a “No” determination at step 970 to proceed to step 990.

CPU81は、ステップ990にて上流側目標空燃比abyfr(k)にリーン空燃比leanを格納した後、ステップ930〜ステップ960の処理を順に実行する。これにより、上述したように、「リーン運転」が開始される。   In step 990, the CPU 81 stores the lean air-fuel ratio lean in the upstream target air-fuel ratio abyfr (k), and then executes steps 930 to 960 in order. Thereby, as described above, the “lean operation” is started.

そして、CPU81は、上述したように吸入空気量の積算量Galsumが閾値積算量Galsumth以上となるまでリーン運転を継続する。さらに、CPU81は、積算量Galsumが閾値積算量Galsumth以上となると、リーン運転を中止するとともに「通常運転」を再開する。   Then, as described above, the CPU 81 continues the lean operation until the integrated amount Galsum of the intake air amount becomes equal to or greater than the threshold integrated amount Galsumth. Furthermore, when the integrated amount Galsum becomes equal to or greater than the threshold integrated amount Galsumth, the CPU 81 stops the lean operation and restarts the “normal operation”.

このように、通常運転がなされているときに触媒53の劣化度Keが閾値劣化度Keth以上である場合、下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsが出力値Voxsstoichよりも大きければ(すなわち、触媒下流側空燃比oxsがリッチ空燃比richであれば)、リッチ運転を行うことなく、リーン運転が開始される。その後、閾値積算量Galsumthだけの排ガスが触媒53に流入すると、リーン運転は中止され、通常運転が再開される。その結果、触媒53の劣化度Keが低減される。   Thus, when the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is equal to or greater than the threshold deterioration degree Keth during normal operation, if the output value Voxs of the downstream oxygen concentration sensor 77 is greater than the output value Voxsstoich (that is, the catalyst If the downstream air-fuel ratio oxs is rich), the lean operation is started without performing the rich operation. Thereafter, when exhaust gas having a threshold integrated amount Galsumth flows into the catalyst 53, the lean operation is stopped and the normal operation is resumed. As a result, the degree of deterioration Ke of the catalyst 53 is reduced.

以上、場合1と場合2とに場合を分けて説明したように、第1装置は、触媒53の劣化度Keが閾値劣化度Kethよりも小さい場合、通常運転を行う。一方、第1装置は、触媒53の劣化度Keが閾値劣化度Keth以上である場合、「劣化度Keを低減するための運転」を行う。具体的に述べると、第1装置は、下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsが出力値Voxsstoich以下であれば、リッチ運転を行った「後」にリーン運転を行う。これに対し、第1装置は、下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsが出力値Voxsstoichよりも大きければ、リッチ運転は「行わず」リーン運転を行う。これにより、第1装置は、「触媒53の全体」において酸素吸蔵物質OSMに吸蔵された硫黄成分および触媒成分CCに吸着した硫黄成分を排ガス中に排出することができる。その結果、触媒53の劣化度Keが適切に低減される。   As described above, the first device performs normal operation when the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is smaller than the threshold deterioration degree Keth, as described in case 1 and case 2 separately. On the other hand, when the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is equal to or higher than the threshold deterioration degree Keth, the first device performs “operation for reducing the deterioration degree Ke”. Specifically, if the output value Voxs of the downstream oxygen concentration sensor 77 is equal to or lower than the output value Voxsstoich, the first device performs the lean operation “after” the rich operation. On the other hand, if the output value Voxs of the downstream oxygen concentration sensor 77 is larger than the output value Voxsstoich, the first device performs the lean operation without performing rich operation. Thereby, the first device can discharge the sulfur component occluded in the oxygen occlusion material OSM and the sulfur component adsorbed in the catalyst component CC into the exhaust gas in “the entire catalyst 53”. As a result, the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is appropriately reduced.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係る制御装置(以下、「第2装置」とも称呼する。)について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a control device (hereinafter also referred to as “second device”) according to a second embodiment of the present invention will be described.

<装置の概要>
第2装置は、第1装置が適用される機関10と同様の構成を有する機関(図1を参照。以下、便宜上、「機関10」と称呼する。)に適用される。そこで、第2装置が適用される装置の概要についての説明は、省略される。
<Outline of device>
The second device is applied to an engine having the same configuration as the engine 10 to which the first device is applied (see FIG. 1, hereinafter referred to as “the engine 10” for convenience). Therefore, the description of the outline of the device to which the second device is applied is omitted.

<装置の作動の概要>
以下、上記機関10に適用される第2装置の作動の概要について説明する。
第2装置は、第1装置と同様、通常運転が行われている際に触媒53の劣化度Keを取得する。そして、第2装置は、所定の時点における劣化度Keが所定の閾値劣化度Keth以上である場合、その時点における「触媒下流側空燃比oxs」および「触媒の温度TempC」に応じて、劣化度Keを低減するための運転を行う。すなわち、第2装置は、「触媒下流側空燃比oxs」だけではなく「触媒の温度TempC」をも考慮して劣化度Keを低減する運転を行う点において、第1装置と相違する。
<Outline of device operation>
Hereinafter, an outline of the operation of the second device applied to the engine 10 will be described.
Similar to the first device, the second device acquires the deterioration degree Ke of the catalyst 53 during normal operation. When the deterioration degree Ke at a predetermined time point is equal to or higher than the predetermined threshold deterioration degree Keth, the second device determines the deterioration degree according to the “catalyst downstream air-fuel ratio oxs” and the “catalyst temperature TempC” at that time point. Operate to reduce Ke. That is, the second device is different from the first device in that it performs an operation for reducing the deterioration degree Ke in consideration of not only “catalyst downstream air-fuel ratio oxs” but also “catalyst temperature TempC”.

より具体的に述べると、第2装置は、触媒の温度TempCが所定の温度範囲(T1≦TempC<T3)に「含まれない」場合に限り、第1装置と同様の劣化度Keを低減させるための制御を行う。すなわち、第2装置は、触媒の温度TempCが上記温度範囲「外」の温度であり(本例においては、T3≦TempC≦T2に含まれる温度を採用。)、かつ、上記所定の時点における触媒下流側空燃比oxsが「理論空燃比stoich」または「リーン空燃比lean」である場合、触媒上流側空燃比abyfsを「リッチ空燃比rich」とする「リッチ運転」を触媒下流側空燃比oxsがリッチ空燃比richとなるまで行った後、触媒上流側空燃比abyfsをリーン空燃比leanとする「リーン運転」を行う。これに対し、第2装置は、触媒の温度TempCが上記温度範囲「外」の温度である場合、上記所定の時点における触媒下流側空燃比oxsがリッチ空燃比richであれば、上記リッチ運転を行うことなく、上記リーン運転を行う。   More specifically, the second device reduces the deterioration degree Ke similar to that of the first device only when the temperature TempC of the catalyst is “not included” in a predetermined temperature range (T1 ≦ TempC <T3). Control for. That is, in the second apparatus, the temperature TempC of the catalyst is a temperature outside the above temperature range (in this example, the temperature included in T3 ≦ TempC ≦ T2 is adopted), and the catalyst at the predetermined time point is used. When the downstream air-fuel ratio oxs is “theoretical air-fuel ratio stoich” or “lean air-fuel ratio lean”, the catalyst downstream air-fuel ratio oxs is set to “rich operation” where the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs is set to “rich air-fuel ratio rich”. After the operation is performed until the air-fuel ratio becomes rich, a “lean operation” is performed in which the air-fuel ratio abyfs upstream of the catalyst is set to the lean air-fuel ratio lean. On the other hand, when the temperature TempC of the catalyst is outside the temperature range, the second device performs the rich operation if the catalyst downstream air-fuel ratio oxs at the predetermined time is the rich air-fuel ratio rich. The lean operation is performed without performing the above operation.

さらに、第2装置は、第1装置と同様、上記リーン運転が行われている期間における吸入空気量Gaの積算量Galsumが所定の閾値積算量Galsumth以上となったとき、リーン運転を中止する。その後、第2装置は、通常運転を再開する。以上が第2装置の作動の概要である。   Further, as with the first device, the second device stops the lean operation when the integrated amount Galsum of the intake air amount Ga during the period in which the lean operation is performed becomes equal to or greater than a predetermined threshold integrated amount Galsumth. Thereafter, the second device resumes normal operation. The above is the outline of the operation of the second device.

<触媒の劣化度の取得方法>
第2装置は、第1装置と同様の方法によって触媒53の劣化度Keを取得する。そこで、第2装置における触媒53の劣化度Keの取得方法についての説明は、省略される。
<Acquisition method of catalyst degradation degree>
The second device acquires the deterioration degree Ke of the catalyst 53 by the same method as the first device. Therefore, the description of the method for obtaining the deterioration degree Ke of the catalyst 53 in the second device is omitted.

<触媒の劣化度の低減方法>
第2装置は、第1装置と同様の考え方に基づき、「リッチ運転を行った後にリーン運転を行うこと」または「リーン運転を行うこと」によって触媒53の劣化度Keを低減する。ところが、上述した触媒53の特性(2)および特性(3)に示すように、酸素吸蔵物質OSMに吸蔵された硫黄成分を触媒成分CCに向けて効率良く移動される温度(第1温度T1以上第2温度T2以下)と、触媒成分CC上に存在する硫黄成分を排ガス中に効率良く放出される温度(第3温度T3以上)と、は一致しない場合がある。
<Method for reducing the degree of catalyst degradation>
Based on the same idea as the first device, the second device reduces the deterioration degree Ke of the catalyst 53 by “performing lean operation after performing rich operation” or “performing lean operation”. However, as shown in the characteristics (2) and (3) of the catalyst 53 described above, the temperature at which the sulfur component stored in the oxygen storage material OSM is efficiently moved toward the catalyst component CC (the first temperature T1 or higher). The temperature at which the second temperature T2 or lower) and the sulfur component present on the catalyst component CC are efficiently released into the exhaust gas (third temperature T3 or higher) may not match.

具体的に述べると、触媒の温度TempCが「第1温度T1以上であり且つ第3温度T3よりも低い温度範囲」に含まれる場合、リッチ運転によって酸素吸蔵物質OSMに吸蔵された硫黄成分が触媒成分CCに向けて移動されたとしても、リーン運転によって触媒成分CC上に存在する硫黄成分(酸素吸蔵物質から移動された硫黄成分、および、触媒成分に吸着していた硫黄成分、の双方を含む。)は排ガス中に効率良く放出されない(図5を参照。)。そこで、第2装置は、上述した触媒53の特性(1)〜(4)のうちの「排ガスの空燃比」と「触媒の温度」と「硫黄成分の挙動」との関係に着目し、触媒53の劣化度Keを低減するための運転を行う。   Specifically, when the temperature TempC of the catalyst is included in “a temperature range that is equal to or higher than the first temperature T1 and lower than the third temperature T3”, the sulfur component stored in the oxygen storage material OSM by the rich operation is the catalyst. Even if moved toward the component CC, the sulfur component present on the catalyst component CC by lean operation (including both the sulfur component transferred from the oxygen storage material and the sulfur component adsorbed on the catalyst component) .) Is not efficiently released into the exhaust gas (see FIG. 5). Therefore, the second device pays attention to the relationship between the “air-fuel ratio of exhaust gas”, the “temperature of the catalyst”, and the “behavior of the sulfur component” among the characteristics (1) to (4) of the catalyst 53 described above. Operation for reducing the degree of deterioration Ke of 53 is performed.

具体的に述べると、第2装置は、触媒53の劣化度Keが所定の閾値劣化度Keth以上である場合、触媒の温度TempCが「第1温度T1以上であり且つ第3温度T3よりも低い温度範囲(T1≦TempC<T3)」に含まれなければ、触媒下流側空燃比oxsに応じて下記(a)または下記(b)の運転を行う。なお、下記運転(a)は第1装置における運転(a)と同一であり、下記運転(b)は第1装置における運転(b)と同一である。   Specifically, in the second device, when the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is equal to or higher than a predetermined threshold deterioration degree Keth, the temperature TempC of the catalyst is “the first temperature T1 or higher and lower than the third temperature T3. If it is not included in the “temperature range (T1 ≦ TempC <T3)”, the following operation (a) or (b) is performed according to the catalyst downstream air-fuel ratio oxs. The following operation (a) is the same as the operation (a) in the first device, and the following operation (b) is the same as the operation (b) in the first device.

(a)触媒下流側空燃比oxsが「理論空燃比stoich」または「リーン空燃比lean」である場合、第2装置は、まず、触媒上流側空燃比abyfsを「リッチ空燃比rich」とする「リッチ運転」を行う。第2装置は、このリッチ運転を、触媒下流側空燃比oxsがリッチ空燃比richとなるまで継続する。次いで、第2装置は、触媒下流側空燃比oxsがリッチ空燃比richとなった後、触媒上流側空燃比abyfsをリーン空燃比leanとする「リーン運転」を行う。
(b)触媒下流側空燃比oxsがリッチ空燃比richである場合、第2装置は、上記リッチ運転を行うことなく、上記リーン運転を行う。
(A) When the catalyst downstream air-fuel ratio oxs is “theoretical air-fuel ratio stoich” or “lean air-fuel ratio lean”, the second device first sets the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs to “rich air-fuel ratio rich”. Perform “rich operation”. The second device continues this rich operation until the downstream air-fuel ratio oxs of the catalyst becomes the rich air-fuel ratio rich. Next, after the catalyst downstream air-fuel ratio oxs becomes rich air-fuel ratio rich, the second device performs “lean operation” in which the catalyst upstream air-fuel ratio abyfs is set to the lean air-fuel ratio lean.
(B) When the catalyst downstream air-fuel ratio oxs is the rich air-fuel ratio rich, the second device performs the lean operation without performing the rich operation.

本例においては、触媒53に吸着・吸蔵された硫黄成分を効率良く排除する観点から、上記温度範囲(T1≦TempC<T3)に含まれない触媒の温度として「第3温度T3以上であり且つ第2温度T2以下である温度範囲(T3≦TempC≦T2)に含まれる温度」が採用される。触媒53の温度TempCがこの温度範囲(T3≦TempC≦T2)に含まれるとき、酸素吸蔵物質OSMに吸蔵された硫黄成分を効率良く触媒成分CCに向けて移動させることができ、かつ、触媒成分CC上の硫黄成分を効率良く排ガス中に放出させることができるからである(図5を参照。)。   In this example, from the viewpoint of efficiently removing the sulfur component adsorbed and stored in the catalyst 53, the temperature of the catalyst not included in the temperature range (T1 ≦ TempC <T3) is “the third temperature T3 or more and A temperature included in a temperature range (T3 ≦ TempC ≦ T2) that is equal to or lower than the second temperature T2 ”is employed. When the temperature TempC of the catalyst 53 is included in this temperature range (T3 ≦ TempC ≦ T2), the sulfur component stored in the oxygen storage material OSM can be efficiently moved toward the catalyst component CC, and the catalyst component This is because the sulfur component on the CC can be efficiently released into the exhaust gas (see FIG. 5).

さらに、第2装置は、第1装置と同様、リーン運転が行われている期間における吸入空気量Gaの積算量Galsumが所定の閾値積算量Galsumth以上となるまでリーン運転を継続する。そして、第2装置は、積算量Galsumが閾値積算量Galsumth以上となった後、リーン運転を中止するとともに通常運転を再開する。以上が第2装置における触媒53の劣化度Keの低減方法である。   Furthermore, as with the first device, the second device continues the lean operation until the integrated amount Galsum of the intake air amount Ga during the lean operation is equal to or greater than a predetermined threshold integrated amount Galsumth. Then, after the integrated amount Galsum becomes equal to or greater than the threshold integrated amount Galsumth, the second device stops the lean operation and resumes the normal operation. The above is the method for reducing the deterioration degree Ke of the catalyst 53 in the second device.

<空燃比制御>
第2装置は、第1装置と同様の方法によって排ガスの空燃比を制御し、通常運転、リッチ運転およびリーン運転を行う。そこで、第2装置における空燃比制御についての説明は、省略される。
<Air-fuel ratio control>
The second device controls the air-fuel ratio of the exhaust gas by the same method as the first device, and performs normal operation, rich operation, and lean operation. Therefore, the description of the air-fuel ratio control in the second device is omitted.

<実際の作動>
以下、第2装置の実際の作動について説明する。
第2装置において、CPU81は、図6、図8〜図12にフローチャートによって示した各ルーチンを所定のタイミング毎に繰り返し実行するようになっている。CPU81は、これらルーチンにおいて、第1装置と同様の触媒劣化フラグXCDおよび劣化度低減運転切替フラグXRECを用いる。
<Actual operation>
Hereinafter, the actual operation of the second device will be described.
In the second device, the CPU 81 is configured to repeatedly execute each routine shown in the flowcharts of FIGS. 6 and 8 to 12 at predetermined timings. In these routines, the CPU 81 uses the catalyst deterioration flag XCD and the deterioration degree reduction operation switching flag XREC similar to those in the first device.

以下、CPU81が実行する各ルーチンについて説明する。
第2装置は、CPU81が、図7に示すフローチャートに代えて図12に示すフローチャートを実行する点についてのみ、第1装置と相違している。そこで、以下、この相違点を中心として説明を加える。
Hereinafter, each routine executed by the CPU 81 will be described.
The second device is different from the first device only in that the CPU 81 executes the flowchart shown in FIG. 12 instead of the flowchart shown in FIG. Therefore, the following description will be added focusing on this difference.

CPU81は、第1装置と同様、図6のルーチンを所定時間が経過する毎に繰り返し実行する。すなわち、第2装置は、排気温度Texに基づいて触媒の温度TempCの温度を取得(推定)する。   Similar to the first device, the CPU 81 repeatedly executes the routine of FIG. 6 every time a predetermined time elapses. That is, the second device acquires (estimates) the temperature of the catalyst temperature TempC based on the exhaust gas temperature Tex.

さらに、CPU81は、所定時間が経過する毎に、図12にフローチャートによって示した「第2劣化度取得ルーチン」を繰り返し実行するようになっている。CPU81は、このルーチンにより、触媒53の劣化度Keを取得する。図12に示したルーチンは、ステップ1210およびステップ1220が含まれている点のみにおいて、図7に示したルーチンと相違している。そこで、図12において図7に示したステップと同一の処理を行うためのステップには、図7のそのようなステップに付された符号と同一の符号が付されている。これらステップについての詳細な説明は、適宜省略される。   Further, the CPU 81 repeatedly executes the “second deterioration degree acquisition routine” shown by the flowchart in FIG. 12 every time a predetermined time elapses. The CPU 81 acquires the deterioration degree Ke of the catalyst 53 by this routine. The routine shown in FIG. 12 is different from the routine shown in FIG. 7 only in that step 1210 and step 1220 are included. Therefore, in FIG. 12, steps for performing the same processing as the steps shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals as those given to such steps in FIG. 7. Detailed description of these steps will be omitted as appropriate.

図12のルーチンについて具体的に述べると、CPU81は、所定のタイミングにて図12のステップ1200から処理を開始すると、ステップ710に進む。現時点における触媒劣化フラグXCDの値が「0」であれば、CPU81は、ステップ710にて「Yes」と判定し、ステップ720に進む。   The routine of FIG. 12 will be specifically described. When the CPU 81 starts processing from step 1200 of FIG. 12 at a predetermined timing, the CPU 81 proceeds to step 710. If the current value of the catalyst deterioration flag XCD is “0”, the CPU 81 determines “Yes” in step 710 and proceeds to step 720.

現時点にて上述した「劣化度判定条件」が成立していれば、CPU81は、ステップ720にて「Yes」と判定し、ステップ730およびステップ740の処理を順に実行し、触媒53の劣化度Keを取得する。次いで、CPU81は、ステップ750に進む。   If the “deterioration degree determination condition” described above is satisfied at this point, the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 720, sequentially executes the processing of step 730 and step 740, and determines the deterioration degree Ke of the catalyst 53. To get. Next, the CPU 81 proceeds to step 750.

現時点における劣化度Keが閾値劣化度Keth以上であれば、CPU81は、ステップ750にて「Yes」と判定し、ステップ1210に進む。CPU81は、ステップ1210にて、触媒53の温度TempCが第1温度T1以上であり且つ第3温度T3よりも低い温度範囲に含まれるか否かを判定する。現時点における触媒の温度TempCがこの温度範囲に「含まれる」温度であれば、CPU81は、ステップ1210にて「Yes」と判定し、ステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。   If the current deterioration degree Ke is equal to or greater than the threshold deterioration degree Keth, the CPU 81 determines “Yes” in step 750 and proceeds to step 1210. In step 1210, the CPU 81 determines whether or not the temperature TempC of the catalyst 53 is equal to or higher than the first temperature T1 and is included in a temperature range lower than the third temperature T3. If the current temperature TempC of the catalyst is “included” in this temperature range, the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 1210 to proceed to step 1295 to end the present routine tentatively.

このとき、CPU81は、所定のタイミングにて図8のステップ800から処理を開始すると、現時点における触媒劣化フラグXCDの値は「0」であるので、ステップ810にて「No」と判定してステップ895に進んで本ルーチンを一旦終了する。   At this time, when the CPU 81 starts the process from step 800 in FIG. 8 at a predetermined timing, the value of the catalyst deterioration flag XCD at the present time is “0”, so that “No” is determined in step 810 and the step is performed. Proceed to step 895 to end the present routine tentatively.

さらに、CPU81は、所定のタイミングにて図9のステップ900から処理を開始すると、ステップ910にて「Yes」と判定し、ステップ920に進んで上流側目標空燃比abyfr(k)に理論空燃比stoichを設定する。その後、CPU81は、ステップ920に続くステップ930〜ステップ960の処理を順に実行する。これにより、「通常運転」が行われる。すなわち、触媒53の劣化度Keを低減するための運転(リッチ運転またはリーン運転)は行われない。   Further, when the CPU 81 starts processing from step 900 in FIG. 9 at a predetermined timing, it determines “Yes” in step 910 and proceeds to step 920 to set the stoichiometric air-fuel ratio to the upstream target air-fuel ratio abyfr (k). Set stoich. Thereafter, the CPU 81 sequentially executes the processing of step 930 to step 960 following step 920. Thereby, “normal operation” is performed. That is, the operation (rich operation or lean operation) for reducing the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is not performed.

このように、触媒53の劣化度Keが閾値劣化度Keth以上であっても、触媒の温度TempCが上記温度範囲(T1≦TempC<T3)に「含まれる」場合、触媒53の劣化度Keを低減するための運転は行われない。   As described above, even when the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is equal to or higher than the threshold deterioration degree Keth, when the catalyst temperature TempC is “included” in the temperature range (T1 ≦ TempC <T3), the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is determined. There is no driving to reduce.

これに対し、現時点における触媒の温度TempCが上記温度範囲(T1≦TempC<T3)に「含まれない」場合、CPU81は、図12のステップ1200から処理を開始してステップ710〜ステップ750を経由してステップ1210に進むと、ステップ1210にて「No」と判定してステップ1220に進む。   On the other hand, when the current temperature TempC of the catalyst is “not included” in the temperature range (T1 ≦ TempC <T3), the CPU 81 starts the process from step 1200 in FIG. 12 and goes through steps 710 to 750. In step 1210, “No” is determined in step 1210, and the process proceeds to step 1220.

CPU81は、ステップ1220にて、触媒53の温度TempCが第3温度T3以上であり且つ第2温度T2以下である温度範囲に含まれるか否かを判定する。現時点における触媒の温度TempCがこの温度範囲に「含まれない」場合、CPU81は、ステップ1220にて「No」と判定してステップ1295に進み、本ルーチンを一旦終了する。この場合、上記同様、触媒53の劣化度Keを低減するための運転は実行されない。一方、現時点における触媒の温度TempCがこの温度範囲に「含まれる」場合、CPU81は、ステップ1220にて「Yes」と判定してステップ760に進む。CPU81は、ステップ760にて、触媒劣化フラグXCDの値に「1」を設定し、ステップ1295に進んで本ルーチンを一旦終了する。以下、現時点における触媒の温度TempCがこの温度範囲に「含まれる」と仮定し、説明を続ける。   In step 1220, the CPU 81 determines whether or not the temperature TempC of the catalyst 53 is within a temperature range that is equal to or higher than the third temperature T3 and equal to or lower than the second temperature T2. If the current temperature TempC of the catalyst is “not included” in this temperature range, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1220 to proceed to step 1295 to end the present routine tentatively. In this case, as described above, the operation for reducing the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is not executed. On the other hand, if the current temperature TempC of the catalyst is “included” in this temperature range, the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 1220 to proceed to step 760. In step 760, the CPU 81 sets “1” as the value of the catalyst deterioration flag XCD, proceeds to step 1295, and once ends this routine. Hereinafter, the description will be continued assuming that the current temperature TempC of the catalyst is “included” in this temperature range.

上記仮定に従うと、CPU81は、所定のタイミングにて図8のステップ800から処理を開始してステップ810に進むと、ステップ810にて「Yes」と判定する。そして、CPU81は、ステップ820〜ステップ890の処理を第1装置と同様に実行する。さらに、CPU81は、所定のタイミングにて図9のステップ900から処理を開始してステップ910に進むと、ステップ910にて「Yes」と判定する。そして、CPU81は、ステップ920〜ステップ990の処理を第1装置と同様に実行する。加えて、第2装置は、図10および図11のルーチンを第1装置と同様に実行する。この結果、触媒下流側空燃比oxsに応じて触媒53の劣化度Keを低減するための運転(リッチ運転またはリーン運転)が実行される。   According to the above assumption, when the CPU 81 starts processing from step 800 in FIG. 8 at a predetermined timing and proceeds to step 810, it determines “Yes” at step 810. And CPU81 performs the process of step 820-step 890 similarly to a 1st apparatus. Furthermore, when the CPU 81 starts processing from step 900 in FIG. 9 at a predetermined timing and proceeds to step 910, the CPU 81 determines “Yes” in step 910. And CPU81 performs the process of step 920-step 990 similarly to a 1st apparatus. In addition, the second device executes the routines of FIGS. 10 and 11 in the same manner as the first device. As a result, an operation (rich operation or lean operation) for reducing the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is executed in accordance with the catalyst downstream air-fuel ratio oxs.

以上、説明したように、第2装置は、触媒53の劣化度Keが閾値劣化度Kethよりも小さい場合、「通常運転」を行う。一方、第2装置は、触媒53の劣化度Keが閾値劣化度Keth以上である場合、触媒の温度TempCが所定の温度範囲(T1≦TempC<T3)に「含まれる」温度であれば、劣化度Keを低減するための運転を行わない。これに対し、第2装置は、触媒53の劣化度Keが閾値劣化度Keth以上である場合、触媒の温度TempCが上記温度範囲に「含まれない」温度であれば(本例においては、T3≦TempC≦T2の温度範囲に含まれる温度であれば)、劣化度Keを低減するための運転である「リッチ運転」または「リーン運転」を行う。   As described above, the second device performs “normal operation” when the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is smaller than the threshold deterioration degree Keth. On the other hand, if the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is equal to or higher than the threshold deterioration degree Keth, the second device deteriorates if the catalyst temperature TempC is “included” in a predetermined temperature range (T1 ≦ TempC <T3). Do not operate to reduce the degree Ke. On the other hand, when the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is equal to or higher than the threshold deterioration degree Keth, the second device has the temperature TempC of the catalyst “not included in the temperature range” (in this example, T3 If the temperature is within the temperature range of ≦ TempC ≦ T2, “rich operation” or “lean operation”, which is an operation for reducing the degree of deterioration Ke, is performed.

具体的に述べると、第2装置は、下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsが出力値Voxsstoich以下であれば、リッチ運転を行った「後」にリーン運転を行う。これに対し、第2装置は、下流側酸素濃度センサ77の出力値Voxsが出力値Voxsstoichよりも大きければ、リッチ運転は「行わず」リーン運転を行う。これにより、第2装置は、「触媒53の全体」において酸素吸蔵物質OSMに吸蔵された硫黄成分および触媒成分CCに吸着した硫黄成分を排ガス中に排出することができる。その結果、触媒53の劣化度Keが適切に低減される。   Specifically, if the output value Voxs of the downstream oxygen concentration sensor 77 is equal to or lower than the output value Voxsstoich, the second device performs the lean operation “after” the rich operation. On the other hand, if the output value Voxs of the downstream oxygen concentration sensor 77 is larger than the output value Voxsstoich, the second device performs the lean operation without performing the rich operation. Thereby, the second device can discharge the sulfur component occluded in the oxygen occlusion material OSM and the sulfur component adsorbed in the catalyst component CC in the “whole catalyst 53” into the exhaust gas. As a result, the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is appropriately reduced.

ところで、上述した第1装置および第2装置の説明から明らかなように、触媒53の劣化度Keを低減するための運転(リッチ運転またはリーン運転)が行われている期間、触媒劣化フラグXCDの値は「1」に維持されている。そのため、第1装置および第2装置のいずれにおいても、CPU81は、その期間中に図7のステップ700から処理を開始してステップ710に進むと、ステップ710にて「No」と判定し、ステップ795に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。すなわち、この期間、触媒53の劣化度Keを取得することは禁止される。   By the way, as is apparent from the description of the first device and the second device described above, the catalyst deterioration flag XCD is maintained during the period when the operation (rich operation or lean operation) for reducing the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is performed. The value is maintained at “1”. Therefore, in both the first device and the second device, when the CPU 81 starts processing from step 700 in FIG. 7 and proceeds to step 710 during that period, it determines “No” in step 710, and step Proceed directly to 795 to end the present routine tentatively. That is, it is prohibited to acquire the deterioration degree Ke of the catalyst 53 during this period.

これは、劣化度Keを取得する際に排ガスの空燃比が変化させられるため(図4を参照。)、劣化度Keを取得するための空燃比制御によって劣化度Keを低減するための運転(リッチ運転またはリーン運転)が妨げられることを避けるためである。   This is because the air-fuel ratio of the exhaust gas is changed when the deterioration degree Ke is acquired (see FIG. 4), and therefore the operation for reducing the deterioration degree Ke by the air-fuel ratio control for acquiring the deterioration degree Ke ( This is to avoid hindering (rich operation or lean operation).

なお、触媒53の劣化度Keを低減するための運転が終了すれば、触媒劣化フラグXCDの値は再び「0」に設定されるので(図8のステップ870を参照。)、劣化度Keを取得すること(図7のステップ730)が再び可能となる。   When the operation for reducing the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is completed, the value of the catalyst deterioration flag XCD is set to “0” again (see step 870 in FIG. 8), so the deterioration degree Ke is set. Acquisition (step 730 in FIG. 7) is again possible.

<実施形態の総括>
以上、説明したように、本発明の各実施形態に係る制御装置(第1装置および第2装置)は、
触媒53成分CCと酸素吸蔵物質OSMとを有する触媒53と、
前記触媒53から排出されるガスの酸素濃度である下流側酸素濃度oxsを取得する下流側酸素濃度取得手段77と、
を備えた内燃機関10に適用される。
<Summary of Embodiment>
As described above, the control devices (first device and second device) according to each embodiment of the present invention are:
Catalyst 53 having catalyst 53 component CC and oxygen storage material OSM;
Downstream oxygen concentration acquisition means 77 for acquiring a downstream oxygen concentration oxs which is the oxygen concentration of the gas discharged from the catalyst 53;
It is applied to the internal combustion engine 10 having

この制御装置は、
前記触媒53の劣化度Keを取得する触媒劣化度取得手段(図7および図12を参照。)と、前記触媒53の劣化度Keを低減させる触媒劣化度低減手段(図8〜図11を参照。)と、を備える。
This controller is
Catalyst deterioration degree acquisition means (see FIGS. 7 and 12) for acquiring the deterioration degree Ke of the catalyst 53, and catalyst deterioration degree reduction means (see FIGS. 8 to 11) for reducing the deterioration degree Ke of the catalyst 53. And).

この触媒劣化度低減手段は、
前記触媒53の劣化度Keが所定の閾値Keth以上であるとき(図7のステップ750にて「Yes」と判定されるとき)、
(A)前記下流側酸素濃度oxsが「空気と燃料とが理論空燃比にて燃焼したときに生じるガスの酸素濃度である基準酸素濃度(上記各実施形態における理論空燃比stoichに相当。)と同一」または「前記基準酸素濃度stoichよりもリーン側の酸素濃度lean」であれば(図8のステップ830にて「Yes」と判定されれば)、前記触媒53に導入されるガスの酸素濃度である上流側酸素濃度abyfsを前記基準酸素濃度stoichよりもリッチ側の酸素濃度richとするリッチ運転(図9のステップ980を参照。)を前記下流側酸素濃度が前記基準酸素濃度stoichよりもリッチ側の酸素濃度richとなるまで(図8のステップ830にて「No」と判定されるまで)行った後、前記上流側酸素濃度abyfsを前記基準酸素濃度stoichよりもリーン側の酸素濃度leanとするリーン運転(図9のステップ990を参照。)を行い、かつ、
(B)前記下流側酸素濃度oxsが前記基準酸素濃度stoichよりもリッチ側の酸素濃度richであれば、前記リーン運転を行う、
ようになっている。
This catalyst deterioration degree reducing means is:
When the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is equal to or greater than a predetermined threshold value Keth (when it is determined “Yes” in step 750 of FIG. 7),
(A) The downstream oxygen concentration oxs is “a reference oxygen concentration (corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio stoich in each of the above embodiments) that is an oxygen concentration of a gas generated when air and fuel burn at a stoichiometric air-fuel ratio. If it is “same” or “an oxygen concentration lean on the lean side of the reference oxygen concentration stoich” (if it is determined “Yes” in step 830 in FIG. 8), the oxygen concentration of the gas introduced into the catalyst 53 In the rich operation in which the upstream oxygen concentration abyfs is richer than the reference oxygen concentration stoich (see step 980 in FIG. 9), the downstream oxygen concentration is richer than the reference oxygen concentration stoich. 8 until the oxygen concentration rich on the side is reached (until “No” is determined in step 830 in FIG. 8), the upstream oxygen concentration abyfs is set to the lean oxygen concentration lean relative to the reference oxygen concentration stoich. Lean to Rolling performed (see step 990 of FIG. 9.), And,
(B) If the downstream oxygen concentration oxs is richer than the reference oxygen concentration stoich, the lean operation is performed.
It is like that.

さらに、本発明の第2実施形態に係る制御装置(第2装置)において、
前記触媒53は、
該触媒53の温度が「第1温度T1以上第2温度T2以下」であるときに前記上流側酸素濃度abyfsが前記基準酸素濃度stoichよりもリッチ側の酸素濃度richである場合、前記酸素吸蔵物質OSMに吸蔵された硫黄成分が前記触媒成分CCに向けて移動し(上記特性(2)を参照。)、かつ、
該触媒53の温度が前記第1温度T1と前記第2温度T2の間の「第2温度T3以上」であるときに前記上流側酸素濃度abyfsが前記基準酸素濃度stoichよりもリーン側の酸素濃度leanである場合、前記触媒成分CC上に存在する前記硫黄成分がガス中に放出される(上記特性(3)を参照。)、触媒53である。
Furthermore, in the control device (second device) according to the second embodiment of the present invention,
The catalyst 53 includes
When the temperature of the catalyst 53 is “the first temperature T1 or more and the second temperature T2 or less”, and the upstream oxygen concentration abyfs is richer than the reference oxygen concentration stoich, the oxygen storage material The sulfur component occluded in the OSM moves toward the catalyst component CC (see the above characteristic (2)), and
When the temperature of the catalyst 53 is “second temperature T3 or more” between the first temperature T1 and the second temperature T2, the upstream oxygen concentration abyfs is leaner than the reference oxygen concentration stoich. In the case of lean, the sulfur component present on the catalyst component CC is released into the gas (see the above characteristic (3)), which is the catalyst 53.

このとき、前記触媒劣化度低減手段は、
前記触媒53の温度が、「前記第1温度T1以上であり且つ前記第2温度T3よりも低い」場合(図12のステップ1210にて「Yes」と判定される場合)に前記リッチ運転を行わない、ようになっている。
At this time, the catalyst deterioration degree reducing means is
The rich operation is performed when the temperature of the catalyst 53 is “above the first temperature T1 and lower than the second temperature T3” (when it is determined “Yes” in step 1210 of FIG. 12). Not like that.

さらに、上記各実施形態の制御装置(第1装置および第2装置)において、
前記触媒劣化度取得手段は、
前記触媒53が吸蔵し得る酸素の最大量Cmaxに基づいて前記劣化度Keを取得する(図7のステップ730およびステップ740を参照。)、ようになっている。
Furthermore, in the control device (first device and second device) of each of the above embodiments,
The catalyst deterioration degree acquisition means includes
The deterioration degree Ke is acquired based on the maximum amount Cmax of oxygen that can be stored in the catalyst 53 (see step 730 and step 740 in FIG. 7).

本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。   The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be adopted within the scope of the present invention.

例えば、本発明の制御装置において、触媒劣化度低減手段は、劣化度Keの大きさに応じてリッチ空燃比richおよびリーン空燃比leanを調節するように構成され得る。   For example, in the control device of the present invention, the catalyst deterioration degree reducing means may be configured to adjust the rich air-fuel ratio rich and the lean air-fuel ratio lean in accordance with the magnitude of the deterioration degree Ke.

例えば、触媒劣化度低減手段は、劣化度Keが大きくなるにつれてリッチ空燃比richが理論空燃比stoichからリッチ側に離れるように(すなわち、排ガスの空燃比が小さくなるように)リッチ空燃比richを調整するように構成され得る。   For example, the catalyst deterioration degree reducing means reduces the rich air-fuel ratio rich so that the rich air-fuel ratio rich moves away from the stoichiometric air-fuel ratio stoich toward the rich side as the deterioration degree Ke increases (that is, the air-fuel ratio of the exhaust gas decreases). Can be configured to adjust.

具体的に述べると、触媒劣化度低減手段は、
前記劣化度Keが「第1の値」であるときに前記リッチ運転を行う場合の前記上流側酸素濃度abyfsである第1上流側酸素濃度が、前記劣化度Keが「前記第1の値よりも小さい第2の値」であるときに前記リッチ運転を行う場合の前記上流側酸素濃度abyfsである第2上流側酸素濃度と同一または前記第2上流側酸素濃度よりもリッチ側の酸素濃度である、ように構成され得る。
Specifically, the catalyst deterioration degree reducing means is:
The first upstream oxygen concentration, which is the upstream oxygen concentration abyfs when the rich operation is performed when the deterioration degree Ke is the “first value”, is that the deterioration degree Ke is “from the first value”. Is the same as the second upstream oxygen concentration, which is the upstream oxygen concentration abyfs, or the richer oxygen concentration than the second upstream oxygen concentration when the rich operation is performed. It can be configured to be.

さらに、例えば、触媒劣化度低減手段は、劣化度Keが大きくなるにつれてリーン空燃比leanが理論空燃比stoichからリーン側に離れるように(すなわち、排ガスの空燃比が大きくなるように)リーン空燃比leanを調整するように構成され得る。   Further, for example, the catalyst deterioration degree reducing means is configured so that the lean air-fuel ratio lean is separated from the stoichiometric air-fuel ratio stoich toward the lean side as the deterioration degree Ke is increased (that is, the air-fuel ratio of the exhaust gas is increased). Can be configured to adjust lean.

具体的に述べると、触媒劣化度低減手段は、
前記劣化度Keが「第3の値」であるときに前記リーン運転を行う場合の前記上流側酸素濃度abyfsである第3上流側酸素濃度が、前記劣化度Keが「前記第3の値よりも小さい第4の値」であるときに前記リーン運転を行う場合の前記上流側酸素濃度abyfsである第4上流側酸素濃度と同一または前記第4上流側酸素濃度よりもリーン側の酸素濃度である、ように構成され得る。
Specifically, the catalyst deterioration degree reducing means is:
The third upstream oxygen concentration, which is the upstream oxygen concentration abyfs when the lean operation is performed when the deterioration degree Ke is the “third value”, is that the deterioration degree Ke is “from the third value”. Is the same as the fourth upstream oxygen concentration or the leaner oxygen concentration than the fourth upstream oxygen concentration, which is the upstream oxygen concentration abyfs when the lean operation is performed. It can be configured to be.

上述したようにリッチ空燃比richまたはリーン空燃比leanが調整されることにより、触媒53に吸着・吸蔵された硫黄成分がさらに効率良く排除することができる。   As described above, by adjusting the rich air-fuel ratio rich or the lean air-fuel ratio lean, the sulfur component adsorbed and stored in the catalyst 53 can be more efficiently removed.

さらに、本発明の制御装置は、触媒53の温度TempCが活性温度T0よりも低い場合にリッチ運転を行わない(禁止する)ように構成され得る。これは、触媒53の温度TempCが活性温度T0よりも低い場合、触媒53の温度TempCが活性温度T0以上である場合に比べて排ガスの浄化率が小さいためである。   Furthermore, the control device of the present invention can be configured not to perform (inhibit) the rich operation when the temperature TempC of the catalyst 53 is lower than the activation temperature T0. This is because when the temperature TempC of the catalyst 53 is lower than the activation temperature T0, the exhaust gas purification rate is smaller than when the temperature TempC of the catalyst 53 is equal to or higher than the activation temperature T0.

さらに、本発明の制御装置は、リッチ運転を実行する際にスロットル弁開度TAを減少させるとともに、リーン運転を実行する際にスロットル弁開度TAを増大させる、ように構成され得る。これにより、リッチ運転またはリーン運転が実行される際に出力トルクが大きく変動することが抑制され、ドライバビリティが低下することが防がれる。   Furthermore, the control device of the present invention can be configured to decrease the throttle valve opening TA when executing the rich operation and to increase the throttle valve opening TA when performing the lean operation. Thereby, when the rich operation or the lean operation is executed, the output torque is prevented from greatly fluctuating, and the drivability is prevented from being lowered.

さらに、第1装置および第2装置は、リーン運転が実行されている期間中の吸入空気量の積算量Galsumが閾値積算量Galsumth以上となるまでリーン運転を継続するようになっている。しかし、本発明の制御装置は、積算量Galsumの大きさにかかわらず、機関10の運転状態に応じてリーン運転を中止するように構成され得る。例えば、触媒53の温度TempCが所定温度よりも低い温度となった場合、および、冷却水の温度THWが所定温度よりも低い温度となった場合などにおいて、リーン運転が中止され得る。   Further, the first device and the second device are configured to continue the lean operation until the cumulative amount Galsum of the intake air amount during the period during which the lean operation is being performed becomes equal to or greater than the threshold cumulative amount Galsumth. However, the control device of the present invention can be configured to stop the lean operation according to the operating state of the engine 10 regardless of the magnitude of the integrated amount Galsum. For example, the lean operation can be stopped when the temperature TempC of the catalyst 53 is lower than a predetermined temperature, or when the temperature THW of the cooling water is lower than the predetermined temperature.

加えて、上述したように、本発明の制御装置は、リーン運転が実行されている期間中の吸入空気量の積算量Galsumに基づいて触媒53から硫黄成分が十分に除去されたか否かを判断している。しかし、本発明の制御装置は、触媒53に吸着・吸蔵された硫黄成分の量に関連する所定のパラメータに基づき、触媒53から硫黄成分が十分に除去されたか否かを判断するように構成され得る。   In addition, as described above, the control device of the present invention determines whether or not the sulfur component has been sufficiently removed from the catalyst 53 based on the integrated amount Galsum of the intake air amount during the period in which the lean operation is being performed. is doing. However, the control device of the present invention is configured to determine whether or not the sulfur component has been sufficiently removed from the catalyst 53 based on a predetermined parameter related to the amount of the sulfur component adsorbed and stored in the catalyst 53. obtain.

さらに、第1装置および第2装置は、三元触媒を備えた機関(火花点火式機関)に適用されている。しかし、本発明の制御装置は、NOx吸蔵還元触媒を備えた機関(例えば、ディーゼル機関)に適用され得る。   Further, the first device and the second device are applied to an engine (spark ignition type engine) provided with a three-way catalyst. However, the control device of the present invention can be applied to an engine (for example, a diesel engine) provided with a NOx storage reduction catalyst.

さらに、第1装置および第2装置は、1のみの触媒を備えている。しかし、本発明の制御装置は、複数の触媒を備える機関に適用され得る。   Furthermore, the first device and the second device comprise only one catalyst. However, the control device of the present invention can be applied to an engine including a plurality of catalysts.

さらに、第1装置および第2装置は、上流側目標空燃比abyfrをリーン空燃比leanに設定することによってリーン運転を行うようになっている。ここで、本発明の制御装置は、リーン運転として「フューエルカット運転」を実行するように構成され得る。   Further, the first device and the second device perform the lean operation by setting the upstream target air-fuel ratio abyfr to the lean air-fuel ratio lean. Here, the control device of the present invention may be configured to execute a “fuel cut operation” as the lean operation.

さらに、第1装置および第2装置は、触媒53の劣化度Keを上記(1)式〜上記(3)式に従って取得した最大酸素吸蔵量に基づいて算出している(図4を参照。)。しかし、本発明の制御装置が触媒の劣化度を取得する方法は、この方法に限定されない。例えば、本発明の制御装置は、触媒に吸着・吸蔵されている硫黄成分の量に基づいて触媒の劣化度を算出するように構成され得る。   Further, the first device and the second device calculate the deterioration degree Ke of the catalyst 53 based on the maximum oxygen storage amount obtained according to the above formulas (1) to (3) (see FIG. 4). . However, the method by which the control device of the present invention acquires the degree of deterioration of the catalyst is not limited to this method. For example, the control device of the present invention can be configured to calculate the degree of deterioration of the catalyst based on the amount of sulfur component adsorbed and stored in the catalyst.

さらに、第2装置は、触媒の温度TempCが所定の温度範囲(T3≦TempC≦T2)に含まれる場合に触媒53の劣化度Keを低減するための運転を実行するようになっている(図12のステップ1220を参照。)。しかし、本発明の制御装置においては、触媒の温度TempCがこの温度範囲(T3≦TempC≦T2)に含まれない場合であっても、触媒53の劣化度Keを低減するための運転が実行されてもよい。例えば、本発明の制御装置は、図12のルーチンに代えて、図12のルーチンからステップ1220を削除したルーチンを実行するように構成され得る。   Further, the second device performs an operation for reducing the deterioration degree Ke of the catalyst 53 when the temperature TempC of the catalyst is included in a predetermined temperature range (T3 ≦ TempC ≦ T2) (FIG. (See 12 step 1220). However, in the control device of the present invention, even when the temperature TempC of the catalyst is not included in this temperature range (T3 ≦ TempC ≦ T2), the operation for reducing the deterioration degree Ke of the catalyst 53 is executed. May be. For example, the control device of the present invention can be configured to execute a routine in which step 1220 is deleted from the routine of FIG. 12 instead of the routine of FIG.

10…内燃機関、25…燃焼室、34…インジェクタ、52…吸気管、53…触媒、76…上流側酸素濃度センサ、77…下流側酸素濃度センサ、80…電子制御装置   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 25 ... Combustion chamber, 34 ... Injector, 52 ... Intake pipe, 53 ... Catalyst, 76 ... Upstream oxygen concentration sensor, 77 ... Downstream oxygen concentration sensor, 80 ... Electronic control unit

Claims (5)

内燃機関の燃焼室から排出されるガスが通過する触媒であって、触媒成分と酸素吸蔵物質とを有し、該触媒の上流側から導入されるガスを浄化するとともに該ガスを該触媒の下流側から排出する触媒と、
前記触媒から排出されるガスの酸素濃度である下流側酸素濃度を取得する下流側酸素濃度取得手段と、
を備えた内燃機関に適用され、
前記触媒の劣化度を取得する触媒劣化度取得手段と、
前記触媒の劣化度を低減させる触媒劣化度低減手段であって、前記触媒の劣化度が所定の閾値以上であるとき、
前記下流側酸素濃度が空気と燃料とが理論空燃比にて燃焼したときに生じるガスの酸素濃度である基準酸素濃度と同一または前記基準酸素濃度よりもリーン側の酸素濃度であれば、前記触媒に導入されるガスの酸素濃度である上流側酸素濃度を前記基準酸素濃度よりもリッチ側の酸素濃度とするリッチ運転を前記下流側酸素濃度が前記基準酸素濃度よりもリッチ側の酸素濃度となるまで行った後、前記上流側酸素濃度を前記基準酸素濃度よりもリーン側の酸素濃度とするリーン運転を行い、かつ、
前記下流側酸素濃度が前記基準酸素濃度よりもリッチ側の酸素濃度であれば、前記リーン運転を行う、触媒劣化度低減手段と、
を備えた内燃機関の排気浄化のための制御装置。
A catalyst through which a gas discharged from a combustion chamber of an internal combustion engine passes, having a catalyst component and an oxygen storage material, purifying the gas introduced from the upstream side of the catalyst, and removing the gas downstream of the catalyst A catalyst discharged from the side,
Downstream oxygen concentration acquisition means for acquiring a downstream oxygen concentration that is an oxygen concentration of gas discharged from the catalyst;
Applied to an internal combustion engine with
A catalyst deterioration degree acquisition means for acquiring a deterioration degree of the catalyst;
A catalyst deterioration degree reducing means for reducing the deterioration degree of the catalyst, wherein the deterioration degree of the catalyst is a predetermined threshold value or more;
If the downstream oxygen concentration is the same as the reference oxygen concentration which is the oxygen concentration of the gas generated when air and fuel are burned at the stoichiometric air-fuel ratio, or if the oxygen concentration is leaner than the reference oxygen concentration, the catalyst In the rich operation in which the upstream oxygen concentration that is the oxygen concentration of the gas introduced into the gas is richer than the reference oxygen concentration, the downstream oxygen concentration is richer than the reference oxygen concentration. And performing a lean operation in which the upstream oxygen concentration is set to an oxygen concentration leaner than the reference oxygen concentration, and
If the downstream oxygen concentration is richer than the reference oxygen concentration, the catalyst deterioration degree reducing means for performing the lean operation;
A control device for purifying exhaust gas of an internal combustion engine comprising:
請求項1に記載の制御装置において、
前記触媒が、
該触媒の温度が第1温度以上第2温度以下であるときに前記上流側酸素濃度が前記基準酸素濃度よりもリッチ側の酸素濃度である場合、前記酸素吸蔵物質に吸蔵された硫黄成分が前記触媒成分に向けて移動し、かつ、
該触媒の温度が前記第1温度と前記第2温度の間の第3温度以上であるときに前記上流側酸素濃度が前記基準酸素濃度よりもリーン側の酸素濃度である場合、前記触媒成分上に存在する前記硫黄成分がガス中に放出される、触媒であるとき、
前記触媒劣化度低減手段は、
前記触媒の温度が前記第1温度以上であり且つ前記第3温度よりも低い場合に前記リッチ運転を行わない、内燃機関の排気浄化のための制御装置。
The control device according to claim 1,
The catalyst is
When the upstream oxygen concentration is an oxygen concentration richer than the reference oxygen concentration when the temperature of the catalyst is not lower than the first temperature and not higher than the second temperature, the sulfur component stored in the oxygen storage material is Moving towards the catalyst component, and
When the temperature of the catalyst is equal to or higher than a third temperature between the first temperature and the second temperature, the upstream oxygen concentration is an oxygen concentration leaner than the reference oxygen concentration. When the sulfur component present in the catalyst is released into the gas,
The catalyst deterioration degree reducing means is:
A control device for purifying exhaust gas of an internal combustion engine, wherein the rich operation is not performed when the temperature of the catalyst is equal to or higher than the first temperature and lower than the third temperature.
請求項1または請求項2に記載の制御装置において、
前記触媒劣化度低減手段は、
前記劣化度が第1の値であるときに前記リッチ運転を行う場合の前記上流側酸素濃度である第1上流側酸素濃度が、前記劣化度が前記第1の値よりも小さい第2の値であるときに前記リッチ運転を行う場合の前記上流側酸素濃度である第2上流側酸素濃度と同一または前記第2上流側酸素濃度よりもリッチ側の酸素濃度である、ように構成された内燃機関の排気浄化のための制御装置。
In the control device according to claim 1 or 2,
The catalyst deterioration degree reducing means is:
The first upstream oxygen concentration, which is the upstream oxygen concentration when the rich operation is performed when the deterioration level is the first value, is a second value in which the deterioration level is smaller than the first value. The internal combustion engine is configured to be the same as the second upstream oxygen concentration that is the upstream oxygen concentration when the rich operation is performed or the richer oxygen concentration than the second upstream oxygen concentration. Control device for engine exhaust purification.
請求項1〜請求項3のうちのいずれか一項に記載の制御装置において、
前記触媒劣化度低減手段は、
前記劣化度が第3の値であるときに前記リーン運転を行う場合における前記上流側酸素濃度である第3上流側酸素濃度が、前記劣化度が前記第3の値よりも小さい第4の値であるときに前記リーン運転を行う場合における前記上流側酸素濃度である第4上流側酸素濃度と同一または前記第4上流側酸素濃度よりもリーン側の酸素濃度である、ように構成された内燃機関の排気浄化のための制御装置。
In the control device according to any one of claims 1 to 3,
The catalyst deterioration degree reducing means is:
The fourth upstream oxygen concentration, which is the upstream oxygen concentration when the lean operation is performed when the deterioration level is the third value, is a fourth value in which the deterioration level is smaller than the third value. When the lean operation is performed, the internal combustion engine is configured to be the same as the fourth upstream oxygen concentration that is the upstream oxygen concentration or a leaner oxygen concentration than the fourth upstream oxygen concentration. Control device for engine exhaust purification.
請求項1〜請求項4のうちのいずれか一項に記載の制御装置において、
前記触媒劣化度取得手段は、
前記触媒が吸蔵し得る酸素の最大量に基づいて前記劣化度を取得する、内燃機関の排気浄化のための制御装置。
In the control device according to any one of claims 1 to 4,
The catalyst deterioration degree acquisition means includes
A control device for purifying exhaust gas of an internal combustion engine, which acquires the degree of deterioration based on a maximum amount of oxygen that can be stored in the catalyst.
JP2010183112A 2010-08-18 2010-08-18 Control apparatus for purifying internal combustion engine Pending JP2012041850A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010183112A JP2012041850A (en) 2010-08-18 2010-08-18 Control apparatus for purifying internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010183112A JP2012041850A (en) 2010-08-18 2010-08-18 Control apparatus for purifying internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012041850A true JP2012041850A (en) 2012-03-01

Family

ID=45898446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010183112A Pending JP2012041850A (en) 2010-08-18 2010-08-18 Control apparatus for purifying internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012041850A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015132189A (en) * 2014-01-10 2015-07-23 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015132189A (en) * 2014-01-10 2015-07-23 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9726103B2 (en) Fuel injection amount control apparatus for an internal combustion engine
JP6252525B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
US7918085B2 (en) Fuel-injection control device for internal-combustion engine
US10267255B2 (en) Control system of internal combustion engine
JP6233336B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4380745B2 (en) Device for acquiring degree of deterioration of catalyst of internal combustion engine
JP5664884B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP5326969B2 (en) Fuel supply control device for internal combustion engine
US7874143B2 (en) Air-fuel ratio control apparatus of internal combustion engine and control method thereof
JP2007239700A (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP5494998B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP4379595B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP5062120B2 (en) Control device for exhaust gas purification of internal combustion engine
US8949000B2 (en) Control device and control method for internal combustion engine
JP2012225266A (en) Control device of internal combustion engine
JP4807359B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP2012041850A (en) Control apparatus for purifying internal combustion engine
JP2012087670A (en) Air-fuel ratio control device of internal combustion engine
JP2009162174A (en) Air-fuel ratio control device of internal combustion engine
JP2005194981A (en) Catalyst deterioration determining device
JP2005207286A (en) Catalyst deterioration determining device
JP2012062774A (en) Control device for purification of exhaust gas of internal combustion engine
JP2012062775A (en) Air-fuel ratio control device of internal combustion engine
JP2007285150A (en) Control unit for internal combustion engine
JP2005171982A (en) Air-fuel ratio control system