JP2018035771A - Exhaust purification system of internal combustion engine - Google Patents

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祐一郎 村田
Yuichiro Murata
祐一郎 村田
和田 勝治
Katsuji Wada
勝治 和田
宗和 木村
Munekazu Kimura
宗和 木村
雄一 松尾
Yuichi Matsuo
雄一 松尾
浩樹 竹折
Hiroki Takeori
浩樹 竹折
隆史 木本
Takashi Kimoto
隆史 木本
智子 森田
Tomoko Morita
智子 森田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust purification system capable of maintaining a high HC purification rate with a lean HC purification catalyst.SOLUTION: An exhaust purification system comprises: a three-way catalyst which is installed on an exhaust pipe of an engine capable of lean burn operation and purifies exhaust by oxidizing HC therein when an air-fuel ratio thereof is in a lean atmosphere; reducing means which reduces the three-way catalyst through a reducing treatment putting the exhaust flowing into the three-way catalyst in a rich atmosphere; and oxidation degree calculation means which calculates a value of an oxidation parameter TWCSTATE quantifying an oxidation degree of the three-way catalyst on the basis of the air-fuel ratio of the exhaust detected by an air-fuel ratio sensor and a three-way catalyst temperature obtained through a temperature sensor. The reducing means executes the reducing treatment on the basis of the oxidation parameter TWCSTATE.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。より詳しくは、排気の空燃比がリーン雰囲気であるときに排気中のHCを酸化することによって浄化するリーンHC浄化触媒を備えた内燃機関の排気浄化システムに関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine. More specifically, the present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine including a lean HC purification catalyst that purifies by oxidizing HC in exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is a lean atmosphere.

内燃機関の排気を三元触媒によって浄化する排気浄化システムは広く実用化されている。三元触媒は、排気の空燃比がストイキ近傍に制御されると、高効率で排気中のHC,CO,NOxを浄化する。また排気の空燃比がリーン雰囲気になると、三元触媒ではHC及びCOを酸化し浄化することが可能であるが、NOxを十分に浄化することができない。このため、リーンバーン運転が可能な内燃機関の排気浄化システムでは、リーンバーン運転時でもNOxを浄化できるようにするため、三元触媒に加えて、リーンNOx触媒やSCR触媒等のリーン雰囲気でNOxを浄化できるDeNOx触媒がさらに設けられる場合が多い(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に示されるように、三元触媒とDeNOx触媒とを組み合わせた排気浄化システムでは、リーンバーン運転時の排気に含まれるNOxはDeNOx触媒で浄化し、HCやCOは三元触媒で酸化することによって浄化できる。   Exhaust gas purification systems that purify exhaust gas from internal combustion engines with a three-way catalyst have been widely put into practical use. The three-way catalyst purifies HC, CO, and NOx in the exhaust with high efficiency when the air-fuel ratio of the exhaust is controlled in the vicinity of the stoichiometric. When the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes a lean atmosphere, the three-way catalyst can oxidize and purify HC and CO, but cannot sufficiently purify NOx. For this reason, in an exhaust gas purification system for an internal combustion engine capable of lean burn operation, in order to be able to purify NOx even during lean burn operation, in addition to a three-way catalyst, NOx in a lean atmosphere such as a lean NOx catalyst or an SCR catalyst. In many cases, a DeNOx catalyst that can purify gas is further provided (see, for example, Patent Document 1). As shown in Patent Document 1, in an exhaust purification system that combines a three-way catalyst and a DeNOx catalyst, NOx contained in the exhaust gas during lean burn operation is purified by the DeNOx catalyst, and HC and CO are oxidized by the three-way catalyst. It can be purified by doing.

国際公開第02/2916号公報International Publication No. 02/2916

ところで三元触媒を備える排気浄化システムにおいてリーンバーン運転を続けると、三元触媒に含まれる触媒貴金属の酸化が進行し、三元触媒によるHC浄化率は徐々に低下する。しかしながら従来の排気浄化システムでは、リーンバーン運転時に三元触媒のHC浄化率が低下することや、このHC浄化率を回復させることについては、十分に検討されていない。   By the way, when the lean burn operation is continued in the exhaust purification system including the three-way catalyst, the oxidation of the catalyst noble metal contained in the three-way catalyst proceeds, and the HC purification rate by the three-way catalyst gradually decreases. However, in the conventional exhaust purification system, the HC purification rate of the three-way catalyst is lowered during the lean burn operation, and the recovery of the HC purification rate has not been sufficiently studied.

本発明は、リーンバーン運転時に排気中のHCを酸化し浄化することができるリーンHC浄化触媒を備えた排気浄化システムにおいて、リーンHC浄化触媒によるHC浄化率を高く維持することを目的とする。   An object of the present invention is to maintain a high HC purification rate by a lean HC purification catalyst in an exhaust purification system including a lean HC purification catalyst that can oxidize and purify HC in exhaust during lean burn operation.

(1)内燃機関の排気浄化システム(例えば、後述の排気浄化システム2)は、リーンバーン運転が可能な内燃機関(例えば、後述のエンジン1)の排気通路(例えば、後述の排気管11)に設けられ、排気の空燃比がリーン雰囲気であるときに排気中のHCを酸化することによって浄化するリーンHC浄化触媒(例えば、後述の三元触媒及びこれが担持された上流触媒コンバータ31)と、前記排気通路を流れる排気の空燃比を検出する排気空燃比検出手段(例えば、後述の空燃比センサ35)と、前記リーンHC浄化触媒の温度を取得する温度取得手段(例えば、後述の温度センサ33及びECU7等)と、前記リーンHC浄化触媒に流入する排気をリッチ雰囲気にする還元処理を行うことにより当該リーンHC浄化触媒を還元する還元手段(例えば、後述のECU7)と、前記検出した排気の空燃比及び前記取得した温度に基づいて前記リーンHC浄化触媒の酸化度合い(例えば、後述の酸化パラメータTWCSTATE)を算出する酸化度合い算出手段(例えば、後述のECU7)と、を備え、前記還元手段は、前記算出した酸化度合いに基づいて前記還元処理を実行することを特徴とする。   (1) An exhaust purification system (for example, an exhaust purification system 2 described later) of an internal combustion engine is provided in an exhaust passage (for example, an exhaust pipe 11 described later) of an internal combustion engine (for example, an engine 1 described later) capable of lean burn operation. A lean HC purification catalyst (for example, a three-way catalyst described later and an upstream catalytic converter 31 on which this is supported) that purifies by oxidizing HC in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is in a lean atmosphere; Exhaust air / fuel ratio detecting means (for example, an air / fuel ratio sensor 35 to be described later) for detecting the air / fuel ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust passage, and temperature acquiring means (for example, to be described later for the temperature sensor 33 and ECU7 etc.) and reduction for reducing the lean HC purification catalyst by performing a reduction process for making the exhaust gas flowing into the lean HC purification catalyst a rich atmosphere A degree of oxidation (for example, ECU 7 to be described later) and an oxidation degree calculating means for calculating the degree of oxidation of the lean HC purification catalyst (for example, an oxidation parameter TWCSTATE described later) based on the detected air-fuel ratio of the exhaust gas and the acquired temperature. For example, the ECU 7), which will be described later, is characterized in that the reduction means performs the reduction process based on the calculated degree of oxidation.

なお本発明でリーン雰囲気とは、リーンHC浄化触媒における排気中の酸素濃度が炭化水素や一酸化炭素等の還元成分の濃度に対して相対的に高い状態をいう。後に図5を参照して説明するように、リーン雰囲気では、リーンHC浄化触媒としての三元触媒における酸化速度が正になる。このリーン雰囲気は、具体的には、例えば内燃機関における空燃比をストイキよりリーンにすることによって実現される。また本発明でリッチ雰囲気とは、リーンHC浄化触媒における排気中の酸素濃度が上記還元成分の濃度に対して相対的に低い状態をいう。後に図5を参照して説明するように、リッチ雰囲気では、三元触媒における酸化速度が負になり、還元反応が進行する。このリッチ雰囲気は、具体的には、例えばアフター噴射等を行うことによって内燃機関の空燃比をストイキよりリッチにしたり、ポスト噴射を行ったり排気管に設けられた燃料インジェクタで排気中に燃料を噴射したりすることでリーンHC浄化触媒へ未燃燃料を供給することによって実現される。   In the present invention, the lean atmosphere refers to a state in which the oxygen concentration in the exhaust gas in the lean HC purification catalyst is relatively high with respect to the concentration of reducing components such as hydrocarbons and carbon monoxide. As described later with reference to FIG. 5, in the lean atmosphere, the oxidation rate in the three-way catalyst as the lean HC purification catalyst becomes positive. Specifically, this lean atmosphere is realized, for example, by making the air-fuel ratio in an internal combustion engine leaner than stoichiometric. In the present invention, the rich atmosphere means a state in which the oxygen concentration in the exhaust gas in the lean HC purification catalyst is relatively low with respect to the concentration of the reducing component. As will be described later with reference to FIG. 5, in a rich atmosphere, the oxidation rate in the three-way catalyst becomes negative and the reduction reaction proceeds. Specifically, the rich atmosphere is made, for example, by making after-injection or the like the air-fuel ratio of the internal combustion engine richer than stoichiometric, performing post-injection, or injecting fuel into the exhaust with a fuel injector provided in the exhaust pipe This is realized by supplying unburned fuel to the lean HC purification catalyst.

(2)この場合、前記酸化度合い算出手段は、前記検出した排気の空燃比がリーンである場合には前記酸化度合いを増加させ、前記検出した排気の空燃比がリッチである場合には前記酸化度合いを減少させ、前記還元手段は、前記酸化度合いが上限閾値(例えば、後述の上限閾値Th_H)を上回ったことに応じて前記還元処理を開始し、前記酸化度合いが前記上限閾値より小さい下限閾値(例えば、後述の下限閾値Th_L)を下回ったことに応じて前記還元処理を終了することが好ましい。   (2) In this case, the oxidation degree calculation means increases the oxidation degree when the detected air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, and the oxidation degree calculating means when the detected air-fuel ratio of the exhaust gas is rich. The reduction means starts the reduction process in response to the oxidation degree exceeding an upper limit threshold (for example, an upper limit threshold Th_H described later), and the oxidation degree is lower than the upper limit threshold. It is preferable that the reduction process is terminated in response to falling below (for example, a lower limit threshold Th_L described later).

(3)この場合、前記還元手段は、前記取得した温度が高くなるほど前記還元処理の実行時における排気の空燃比をリッチ側へ変更することが好ましい。   (3) In this case, it is preferable that the reduction means changes the air-fuel ratio of the exhaust gas to the rich side when the reduction process is performed as the acquired temperature increases.

(1)リーンHC浄化触媒の酸化速度及び還元速度は、主として排気の空燃比及びリーンHC浄化触媒の温度によって変化する。そこで本発明では、排気空燃比検出手段を用いて検出した排気の空燃比と温度取得手段を用いて取得したリーンHC浄化触媒の温度とに基づいて、リーンHC浄化触媒の酸化度合いを算出する。そして、算出した酸化度合いに基づいてリーンHC浄化触媒に流入する排気をリッチ雰囲気にし、リーンHC浄化触媒を還元させ、そのHC浄化率を回復させる還元処理を行う。これにより、リーンHC浄化触媒の酸化が過度に進行する前の適切なタイミングで還元処理を行うことができるので、リーンバーン運転中のリーンHC浄化触媒におけるHC浄化率を高く維持できる。また還元処理には、リッチ雰囲気にするために余分な燃料が必要になるため、頻繁に還元処理を行うと燃費が悪化するおそれがある。これに対し本発明では、排気の空燃比及び温度を用いて算出した酸化度合いに基づいて還元処理を行うことにより、必要以上の頻度で還元処理を実行しないようにできるので、還元処理に伴う燃費の悪化を抑制できる。   (1) The oxidation rate and reduction rate of the lean HC purification catalyst vary mainly depending on the air-fuel ratio of the exhaust gas and the temperature of the lean HC purification catalyst. Therefore, in the present invention, the degree of oxidation of the lean HC purification catalyst is calculated based on the air / fuel ratio of the exhaust gas detected using the exhaust air / fuel ratio detection means and the temperature of the lean HC purification catalyst obtained using the temperature acquisition means. Then, based on the calculated degree of oxidation, the exhaust gas flowing into the lean HC purification catalyst is made a rich atmosphere, the lean HC purification catalyst is reduced, and a reduction process is performed to recover the HC purification rate. As a result, the reduction process can be performed at an appropriate timing before the oxidation of the lean HC purification catalyst proceeds excessively, so that the HC purification rate in the lean HC purification catalyst during the lean burn operation can be maintained high. Further, since the reduction process requires extra fuel to make a rich atmosphere, if the reduction process is frequently performed, fuel consumption may be deteriorated. In contrast, in the present invention, the reduction process is performed based on the degree of oxidation calculated using the air-fuel ratio and temperature of the exhaust gas, so that the reduction process is not performed more frequently than necessary. Can be suppressed.

(2)リーンHC浄化触媒は、リーン雰囲気の排気に晒されると酸化が進行し、リッチ雰囲気の排気に晒されると還元が進行する。本発明では、この特性に合わせて排気の空燃比がリーンである場合には酸化度合いを増加させ、リッチである場合には酸化度合いを減少させることにより、リーンHC浄化触媒の酸化度合いを運転履歴に応じて適切に算出できる。また本発明では、このように算出した酸化度合いが上限閾値を上回ったことに応じて還元処理を開始する。これにより、リーンHC浄化触媒の酸化が過度に進行する前の適切なタイミングで還元処理を開始できるので、そのHC浄化率を高く維持できる。また、酸化度合いが下限閾値を下回ったことに応じて還元処理を終了する。これにより、必要以上に長い時間にわたり還元処理が実行されることもないので、還元処理に伴う燃費の悪化を抑制できる。   (2) When the lean HC purification catalyst is exposed to the exhaust gas in the lean atmosphere, the oxidation proceeds, and when it is exposed to the exhaust gas in the rich atmosphere, the reduction proceeds. In the present invention, the degree of oxidation of the lean HC purification catalyst is increased by increasing the degree of oxidation when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean in accordance with this characteristic, and by decreasing the degree of oxidation when the exhaust is rich. Can be calculated appropriately according to In the present invention, the reduction process is started in response to the degree of oxidation calculated in this way exceeding the upper limit threshold. Thereby, since the reduction process can be started at an appropriate timing before the oxidation of the lean HC purification catalyst proceeds excessively, the HC purification rate can be maintained high. Further, the reduction process is terminated in response to the degree of oxidation falling below the lower limit threshold. Thereby, since the reduction process is not performed over a longer time than necessary, it is possible to suppress the deterioration of fuel consumption associated with the reduction process.

(3)本発明では、リーンHC浄化触媒の温度が高くなるほど還元処理の実行時における排気の空燃比をリッチ側へ変更する。上述のようにリッチ雰囲気下ではリーンHC浄化触媒の還元が進行するが、この際の空燃比をリッチ側へ変更するほど、還元速度が大きくなるので、その分だけ速やかにHC浄化率を回復させることができる。よって本発明によれば、リーンHC浄化触媒の温度に応じてできるだけ速やかに還元処理を終えることができる。また還元処理の実行中、すなわちリッチ雰囲気下におけるリーンHC浄化触媒のHC浄化率は、リーン雰囲気下よりも低い傾向がある。したがって本発明によれば、速やかに還元処理を終えることにより、還元処理を実行することによってHC浄化率が低下する期間を短くすることができる。   (3) In the present invention, as the temperature of the lean HC purification catalyst becomes higher, the air-fuel ratio of the exhaust during the reduction process is changed to the rich side. As described above, the reduction of the lean HC purification catalyst proceeds in a rich atmosphere. However, the reduction rate increases as the air-fuel ratio at this time is changed to the rich side, so that the HC purification rate is quickly recovered by that amount. be able to. Therefore, according to the present invention, the reduction process can be completed as quickly as possible according to the temperature of the lean HC purification catalyst. Further, the HC purification rate of the lean HC purification catalyst during the reduction process, that is, in the rich atmosphere, tends to be lower than that in the lean atmosphere. Therefore, according to the present invention, the period during which the HC purification rate decreases by executing the reduction process can be shortened by ending the reduction process promptly.

本発明の一実施形態に係る内燃機関及びその排気浄化システムの構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of an internal combustion engine and an exhaust purification system thereof according to an embodiment of the present invention. リーンバーン運転を行っている間にリッチスパイクを間欠的に行った場合における三元触媒のHC浄化率の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the HC purification | cleaning rate of a three-way catalyst when a rich spike is intermittently performed during lean burn operation. 三元触媒の還元処理を実行するタイミングを決定するフローチャートである。It is a flowchart which determines the timing which performs the reduction process of a three-way catalyst. 三元触媒の状態推定処理の具体的な手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the specific procedure of the state estimation process of a three-way catalyst. 酸化速度設定マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an oxidation rate setting map. 排気流量補正マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an exhaust flow volume correction map. 図3のフローチャートに従って三元触媒の還元処理を行った場合の一例を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows an example at the time of performing the reduction process of a three way catalyst according to the flowchart of FIG.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係る内燃機関(以下、「エンジン」という)1及びその排気浄化システム2の構成を示す図である。排気浄化システム2は、エンジン1の排気ポートから延びる排気管11に設けられた触媒浄化装置3と、これらエンジン1及び触媒浄化装置3を制御する電子制御ユニット(以下、「ECU」との略称を用いる)7と、を備える。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 1 and its exhaust purification system 2 according to the present embodiment. The exhaust purification system 2 includes a catalyst purification device 3 provided in an exhaust pipe 11 extending from an exhaust port of the engine 1, and an electronic control unit (hereinafter referred to as "ECU") that controls the engine 1 and the catalyst purification device 3. 7).

エンジン1は、燃焼空燃比をストイキよりもリーンとする所謂リーンバーン運転を基本とし、アクセルペダルが大きく踏み込まれた時などの高負荷運転時には燃焼空燃比をストイキ近傍とする所謂ストイキ運転を間欠的に行うもの、より具体的には例えばディーゼルエンジンやリーンバーンガソリンエンジン等であるが、これに限るものではない。エンジン1には、各シリンダに燃料を噴射する燃料噴射弁17が設けられている。この燃料噴射弁17を駆動するアクチュエータは、ECU7からの制御信号に応じて電磁的に接続されている。ECU7は、図示しない燃料噴射制御の下で燃料噴射弁17からの燃料噴射量や燃料噴射時期を決定し、これが実現されるように燃料噴射弁17を駆動する。   The engine 1 is based on a so-called lean burn operation in which the combustion air-fuel ratio is leaner than the stoichiometry, and intermittently performs a so-called stoichiometric operation in which the combustion air-fuel ratio is in the vicinity of the stoichiometry during a high load operation such as when the accelerator pedal is greatly depressed. More specifically, for example, a diesel engine or a lean burn gasoline engine is used, but the present invention is not limited to this. The engine 1 is provided with a fuel injection valve 17 that injects fuel into each cylinder. The actuator that drives the fuel injection valve 17 is electromagnetically connected in accordance with a control signal from the ECU 7. The ECU 7 determines the fuel injection amount and fuel injection timing from the fuel injection valve 17 under fuel injection control (not shown), and drives the fuel injection valve 17 so that this is realized.

触媒浄化装置3は、それぞれ排気管11に設けられた上流触媒コンバータ31と、下流触媒コンバータ32と、温度センサ33と、空燃比センサ35と、エアフローメータ36と、を備える。   The catalyst purification device 3 includes an upstream catalytic converter 31, a downstream catalytic converter 32, a temperature sensor 33, an air-fuel ratio sensor 35, and an air flow meter 36 provided in the exhaust pipe 11.

上流触媒コンバータ31は、フロースルー型のハニカム構造体を基材として、この基材にPdやPt等の貴金属を含む三元触媒を担持して構成される。三元触媒は、排気の空燃比がストイキ近傍に制御されると、排気に含まれるHC,CO及びNOxを三元浄化反応によって合せて浄化する。また三元触媒は、排気の空燃比がリーン雰囲気に制御されると、排気に含まれるHC及びCOを酸化することによってこれらを浄化する。   The upstream catalytic converter 31 has a flow-through type honeycomb structure as a base material and a three-way catalyst containing a noble metal such as Pd or Pt supported on the base material. The three-way catalyst purifies HC, CO and NOx contained in the exhaust gas by a three-way purification reaction when the air-fuel ratio of the exhaust gas is controlled in the vicinity of stoichiometric. In addition, when the air-fuel ratio of the exhaust is controlled to a lean atmosphere, the three-way catalyst purifies these by oxidizing HC and CO contained in the exhaust.

下流触媒コンバータ32は、フロースルー型のハニカム構造体を基材として、この基材に排気中のNOxを浄化するLNT触媒を担持して構成される。LNT触媒は、排気の空燃比がリーン雰囲気であるときに排気に含まれるNOxを吸蔵し、排気の空燃比がリッチ雰囲気であるときに排気中のHCやCOを還元剤として、リーン雰囲気時に吸蔵しておいたNOx及び新たに流入するNOxを還元することによってこれを浄化する。   The downstream catalytic converter 32 has a flow-through honeycomb structure as a base material, and the base material carries an LNT catalyst that purifies NOx in the exhaust gas. The LNT catalyst occludes NOx contained in the exhaust when the air-fuel ratio of the exhaust is in a lean atmosphere, and occludes in the lean atmosphere using HC and CO in the exhaust as a reducing agent when the air-fuel ratio of the exhaust is in a rich atmosphere. This is purified by reducing the NOx that has been added and the newly flowing NOx.

温度センサ33は、例えば、排気管11のうち上流触媒コンバータ31の下流側に設けられる。温度センサ33は、上流触媒コンバータ31から流出する排気の温度を検出し、検出値に応じた信号をEC7に送信する。ECU7では、この温度センサ33の出力信号に基づいて、上流触媒コンバータ31に担持されている三元触媒の温度(以下、単に「三元触媒温度」ともいう)を算出する。   The temperature sensor 33 is provided, for example, on the downstream side of the upstream catalytic converter 31 in the exhaust pipe 11. The temperature sensor 33 detects the temperature of the exhaust gas flowing out from the upstream catalytic converter 31, and transmits a signal corresponding to the detected value to the EC 7. The ECU 7 calculates the temperature of the three-way catalyst carried on the upstream catalytic converter 31 (hereinafter also simply referred to as “three-way catalyst temperature”) based on the output signal of the temperature sensor 33.

空燃比センサ35は、例えば、排気管11のうち上流触媒コンバータ31の上流側に設けられる。空燃比センサ35は、上流触媒コンバータ31に流入する排気の酸素濃度(空燃比)に略比例した検出信号をECU7へ送信する。空燃比センサ35には、その出力信号が、検出箇所における空燃比に略比例したリニアな特性を有する所謂LAFセンサが用いられる。   For example, the air-fuel ratio sensor 35 is provided on the upstream side of the upstream catalytic converter 31 in the exhaust pipe 11. The air-fuel ratio sensor 35 transmits a detection signal that is substantially proportional to the oxygen concentration (air-fuel ratio) of the exhaust gas flowing into the upstream catalytic converter 31 to the ECU 7. For the air-fuel ratio sensor 35, a so-called LAF sensor whose output signal has a linear characteristic substantially proportional to the air-fuel ratio at the detection location is used.

エアフローメータ36は、エンジン1の吸気管12に設けられ、吸気管12を流れる吸気の流量に応じた信号をECU7へ送信する。ECU7では、このエアフローメータ36の出力信号に基づいて、エンジン1に新たに供給される空気の量(以下、「吸入空気量」ともいう)を算出する。   The air flow meter 36 is provided in the intake pipe 12 of the engine 1 and transmits a signal corresponding to the flow rate of intake air flowing through the intake pipe 12 to the ECU 7. The ECU 7 calculates the amount of air newly supplied to the engine 1 (hereinafter also referred to as “intake air amount”) based on the output signal of the air flow meter 36.

ECU7は、センサの検出信号をA/D変換するI/Oインターフェース、後述の図3や図4等に示すフローチャートに沿った処理を実行するCPU、この処理の下で決定した態様で各種デバイスを駆動する駆動回路、及び後述の図5及び図6のマップ等の各種データを記憶するRAMやROM等で構成されるマイクロコンピュータである。   The ECU 7 has an I / O interface for A / D converting sensor detection signals, a CPU for executing processing in accordance with flowcharts shown in FIGS. 3 and 4 to be described later, and various devices in a mode determined under this processing. The microcomputer includes a driving circuit for driving, and a RAM, a ROM, and the like for storing various data such as maps shown in FIGS.

次に、上流触媒コンバータ31に担持されている三元触媒のHC浄化機能の特性について、図2を参照しながら詳細に説明する。
図2は、リーンバーン運転を行っている間に、排気の空燃比をリッチ雰囲気にするリッチスパイクを時刻t1〜t2及びt3〜t4の間で間欠的に行った場合における三元触媒のHC浄化率[%]の変化を示す図である。
Next, the characteristics of the HC purification function of the three-way catalyst carried by the upstream catalytic converter 31 will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 2 shows the HC purification of the three-way catalyst when the rich spike that makes the exhaust air-fuel ratio rich during the lean burn operation is intermittently performed between the times t1 to t2 and t3 to t4. It is a figure which shows the change of rate [%].

先ず、三元触媒は、リーン雰囲気において排気中のHCを酸化することによって浄化するHC浄化機能を有するが、三元触媒におけるHC浄化率は、リーンバーン運転時に一定に維持されるわけではない。より具体的には、リーンバーン運転を継続すると、三元触媒に含まれる触媒貴金属(例えば、Pd)が排気に含まれる酸素によって酸化してしまい、これによって図2に示すようにHC浄化率も徐々に低下する特性がある。   First, the three-way catalyst has an HC purification function of purifying the exhaust gas by oxidizing HC in a lean atmosphere, but the HC purification rate in the three-way catalyst is not always maintained during the lean burn operation. More specifically, when the lean burn operation is continued, the catalytic noble metal (for example, Pd) contained in the three-way catalyst is oxidized by oxygen contained in the exhaust, and as a result, the HC purification rate is also increased as shown in FIG. There is a characteristic that gradually decreases.

これに対し、リーンバーン運転を行っている間に間欠的にリッチスパイクを実行すると、一時的にHC浄化率が低下するものの、三元触媒の還元が進行し、リーン雰囲気におけるHC浄化率を短時間で回復させることができる。図2に示すように、リッチスパイクを行っている間(時刻t1〜t2及びt3〜t4)のHC浄化率は一時的に落ち込むものの、リッチスパイクを開始する直前(時刻t1又はt3)の浄化率(図2のa1又はa2)とリッチスパイクを行った直後(時刻t2又はt4)の浄化率(図2のb1又はb2)とを比較すると、リッチスパイクを行った直後の方が高い。すなわち、リーンバーン運転を継続して行うことによって低下する三元触媒のHC浄化率は、適切なタイミングで排気の空燃比を一時的にリッチ雰囲気にする還元処理を行うことによって回復させることができる。   In contrast, if the rich spike is intermittently executed during the lean burn operation, the HC purification rate temporarily decreases, but the reduction of the three-way catalyst proceeds and the HC purification rate in the lean atmosphere is reduced. It can be recovered in time. As shown in FIG. 2, the HC purification rate during the rich spike (time t1 to t2 and t3 to t4) temporarily falls, but the purification rate immediately before the start of the rich spike (time t1 or t3). Comparing (a1 or a2 in FIG. 2) with the purification rate (b1 or b2 in FIG. 2) immediately after the rich spike is performed (time t2 or t4), the ratio immediately after the rich spike is higher. That is, the HC purification rate of the three-way catalyst, which is reduced by continuously performing the lean burn operation, can be recovered by performing a reduction process that temporarily makes the air-fuel ratio of the exhaust rich at an appropriate timing. .

図3は、このような三元触媒の還元処理を実行するタイミングを決定するフローチャートである。図3の処理は、例えば、イグニッションスイッチがオンにされエンジンが始動したことに応じてECUにおいて所定の制御周期毎に実行される。   FIG. 3 is a flowchart for determining the timing for executing such a three-way catalyst reduction process. The process of FIG. 3 is executed at predetermined control cycles in the ECU in response to, for example, turning on the ignition switch and starting the engine.

始めにS1では、ECUは、現在の三元触媒の状態を推定する状態推定処理を行うことによって、酸化パラメータTWCSTATEの値を算出し、S2に移る。ここで酸化パラメータTWCSTATEとは、三元触媒の酸化度合いを数値化したものであり、三元触媒の酸化が全く進行していない状態では0となり、酸化が進行する程0より大きな値になるものとする。三元触媒に含まれる触媒貴金属をパラジウムとした場合、この酸化パラメータTWCSTATEとは、三元触媒におけるパラジウムと酸化パラジウムの比(PdO/Pd)に相当する。   First, in S1, the ECU calculates the value of the oxidation parameter TWCSTATE by performing a state estimation process for estimating the current state of the three-way catalyst, and proceeds to S2. Here, the oxidation parameter TWCSTATE is a numerical value of the degree of oxidation of the three-way catalyst, and becomes 0 when the oxidation of the three-way catalyst is not progressing at all, and becomes a value larger than 0 as the oxidation progresses. And When the catalytic noble metal contained in the three-way catalyst is palladium, the oxidation parameter TWCSTATE corresponds to the ratio of palladium to palladium oxide (PdO / Pd) in the three-way catalyst.

図4は、状態推定処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
始めにS21では、ECUは、今回の制御周期における三元触媒の酸化速度Voxの値を算出し、S22に移る。酸化速度Voxは、三元触媒の酸化が進行する場合には正となり、三元触媒の還元が進行する場合には負となり、酸化及び還元の何れも進行していない場合には0となる値とする。
FIG. 4 is a flowchart showing a specific procedure of the state estimation process.
First, in S21, the ECU calculates the value of the oxidation rate Vox of the three-way catalyst in the current control cycle, and proceeds to S22. The oxidation rate Vox is positive when the oxidation of the three-way catalyst proceeds, becomes negative when the reduction of the three-way catalyst proceeds, and becomes zero when neither oxidation nor reduction proceeds. And

より具体的には、ECUは、空燃比センサを用いて検出した排気空燃比及び温度センサを用いて取得した三元触媒温度を用いて、酸化速度設定マップを検索することによって三元触媒の酸化速度Voxの値を算出する。   More specifically, the ECU searches the oxidation rate setting map using the three-way catalyst temperature obtained using the exhaust air-fuel ratio and the temperature sensor detected using the air-fuel ratio sensor, thereby oxidizing the three-way catalyst. The value of the speed Vox is calculated.

図5は、排気空燃比及び三元触媒温度を入力とし、これら入力に応じた酸化速度Voxの値を算出する酸化速度設定マップの一例を示す図である。図5において縦軸は酸化速度Voxであり、横軸は排気空燃比である。また図5のマップには、三元触媒温度が300℃(実線)、400℃(破線)、及び500℃(一点鎖線)である場合についてのみ、例示する。   FIG. 5 is a diagram showing an example of an oxidation rate setting map that takes the exhaust air-fuel ratio and the three-way catalyst temperature as inputs and calculates the value of the oxidation rate Vox according to these inputs. In FIG. 5, the vertical axis represents the oxidation rate Vox, and the horizontal axis represents the exhaust air / fuel ratio. Further, the map of FIG. 5 illustrates only cases where the three-way catalyst temperature is 300 ° C. (solid line), 400 ° C. (dashed line), and 500 ° C. (one-dot chain line).

図5に示すように、排気空燃比がストイキである場合には酸化速度Voxの値は0となり、三元触媒では酸化及び還元何れも進行しない。排気空燃比がリーン雰囲気である場合には酸化速度Voxの値は正となるため、酸化パラメータTWCSTATEは増加側へ変化する。またリーン雰囲気では、排気空燃比が大きくなるほど酸化速度Voxも大きくなり、酸化パラメータTWCSTATEの増加速度も大きくなる。排気空燃比がリッチ雰囲気である場合には酸化速度Voxの値は負となるため、酸化パラメータTWCSTATEは減少側へ変化する。またリッチ雰囲気では、排気空燃比が小さくなるほど酸化速度Voxも小さくなり、酸化パラメータTWCSTATEの減少速度も大きくなる。   As shown in FIG. 5, when the exhaust air-fuel ratio is stoichiometric, the value of the oxidation rate Vox becomes 0, and neither oxidation nor reduction proceeds with the three-way catalyst. When the exhaust air-fuel ratio is a lean atmosphere, the value of the oxidation rate Vox becomes positive, so the oxidation parameter TWCSTATE changes to the increasing side. In a lean atmosphere, the oxidation rate Vox increases as the exhaust air-fuel ratio increases, and the increase rate of the oxidation parameter TWCSTATE increases. When the exhaust air-fuel ratio is a rich atmosphere, the value of the oxidation rate Vox becomes negative, so the oxidation parameter TWCSTATE changes to the decreasing side. In a rich atmosphere, the oxidation rate Vox decreases as the exhaust air-fuel ratio decreases, and the decrease rate of the oxidation parameter TWCSTATE increases.

また図5に示すように、三元触媒温度が高くなるほど、酸化速度Voxの絶対値が大きくなる。すなわち、リーン雰囲気では三元触媒温度が高くなるほど、酸化速度Voxは正側で大きくなり、酸化パラメータTWCSTATEの増加速度も大きくなる。また、リッチ雰囲気では三元触媒温度が高くなるほど、酸化速度Voxは負側で小さくなり、酸化パラメータTWCSTATEの減少速度も大きくなる。S21では、ECUは、その時刻での三元触媒温度及び排気空燃比を用いて以上のような酸化速度設定マップを検索することによって、酸化速度Voxの値を算出する。   Further, as shown in FIG. 5, the higher the three-way catalyst temperature, the larger the absolute value of the oxidation rate Vox. That is, in the lean atmosphere, the higher the three-way catalyst temperature, the higher the oxidation rate Vox becomes on the positive side, and the increase rate of the oxidation parameter TWCSTATE. In a rich atmosphere, the higher the three-way catalyst temperature, the smaller the oxidation rate Vox on the negative side, and the greater the rate of decrease of the oxidation parameter TWCSTATE. In S21, the ECU calculates the value of the oxidation rate Vox by searching the above oxidation rate setting map using the three-way catalyst temperature and the exhaust air / fuel ratio at that time.

S22では、ECUは、エアフローメータを用いて検出した吸入空気量を用いて、排気流量補正マップを検索することによって補正係数K_QAIRの値を算出し、S23に移る。補正係数K_QAIRは、三元触媒を流れる排気の流量に応じて酸化速度Voxを補正するために用いられるパラメータであり、後のS23において酸化速度Voxに乗算されることによって用いられる。補正係数K_QAIRは、0より大きくかつ1近傍に設定される。   In S22, the ECU calculates the value of the correction coefficient K_QAIR by searching the exhaust flow rate correction map using the intake air amount detected using the air flow meter, and proceeds to S23. The correction coefficient K_QAIR is a parameter used for correcting the oxidation rate Vox according to the flow rate of the exhaust gas flowing through the three-way catalyst, and is used by multiplying the oxidation rate Vox in S23 later. The correction coefficient K_QAIR is set larger than 0 and in the vicinity of 1.

図6は、吸入空気量を入力とし、この入力に応じた補正係数K_QAIRの値を算出する排気流量補正マップの一例を示す図である。図6において縦軸は補正係数K_QAIRであり、横軸は吸入空気量である。図6に示すように、吸入空気量が所定の基準量より多い場合、すなわち所定量よりも多い量の排気が三元触媒に流入する場合には、三元触媒における酸化又は還元が促進されるため、酸化速度Voxの絶対値を大きくするように補正するよう、補正係数K_QAIRは1より大きな値に設定される。また吸入空気量が基準量より少ない場合、すなわち所定量よりも少ない量の排気が三元触媒に流入する場合には、三元触媒における酸化又は還元が抑制されるため、酸化速度Voxの絶対値を小さくするように補正するよう、補正係数K_QAIRは1より小さな値に設定される。S22では、ECUは、その時刻での吸入空気量を用いて以上のような排気流量補正マップを検索することによって、補正係数K_QAIRの値を算出する。   FIG. 6 is a diagram showing an example of an exhaust flow rate correction map that takes an intake air amount as an input and calculates a value of a correction coefficient K_QAIR according to the input. In FIG. 6, the vertical axis represents the correction coefficient K_QAIR, and the horizontal axis represents the intake air amount. As shown in FIG. 6, when the intake air amount is larger than a predetermined reference amount, that is, when an amount of exhaust gas larger than the predetermined amount flows into the three-way catalyst, oxidation or reduction in the three-way catalyst is promoted. Therefore, the correction coefficient K_QAIR is set to a value larger than 1 so that the absolute value of the oxidation rate Vox is increased. In addition, when the intake air amount is smaller than the reference amount, that is, when an amount of exhaust gas smaller than the predetermined amount flows into the three-way catalyst, oxidation or reduction in the three-way catalyst is suppressed, so the absolute value of the oxidation rate Vox The correction coefficient K_QAIR is set to a value smaller than 1 so that the correction is performed so as to reduce the value. In S22, the ECU calculates the value of the correction coefficient K_QAIR by searching the exhaust flow rate correction map as described above using the intake air amount at that time.

次にS23では、ECUは、前回の制御周期時における酸化パラメータTWCSTATEの値に、酸化速度Voxと補正係数K_QAIRとを乗算して得られる値を加算することにより、最新の酸化パラメータTWCSTATEの値を算出し、図3のS2の処理に移る。   Next, in S23, the ECU adds the value obtained by multiplying the oxidation rate Vox and the correction coefficient K_QAIR to the value of the oxidation parameter TWCSTATE during the previous control cycle, thereby obtaining the latest value of the oxidation parameter TWCSTATE. Then, the process proceeds to S2 in FIG.

図3に戻り、S2では、ECUは、リッチフラグが1であるか否かを判定する。このリッチフラグは、現在、三元触媒の還元処理の実行が要求されている状態であることを示すフラグであり、後述のS4において1にセットされ、その後S6において0にリセットされる。   Returning to FIG. 3, in S <b> 2, the ECU determines whether or not the rich flag is “1”. This rich flag is a flag indicating that the reduction process of the three-way catalyst is currently requested, and is set to 1 in S4 described later, and then reset to 0 in S6.

S2の判定がNOである場合、すなわち還元処理の実行が要求されていない場合には、ECUは、S3に移り、酸化パラメータTWCSTATEの値が所定の上限閾値Th_Hより大きいか否かを判定することにより、三元触媒の還元処理を開始する時期に達したか否かを判定する。S3の判定がYESである場合には、ECUは、リッチフラグの値を1にセットし(S4参照)、さらに、還元処理を開始するべくS7に移る。またS3の判定がNOである場合には、ECUは、還元処理を開始する時期に達していないと判断し、還元処理を行うことなく図3の処理を終了する。   If the determination in S2 is NO, that is, if execution of the reduction process is not requested, the ECU proceeds to S3 and determines whether or not the value of the oxidation parameter TWCSTATE is greater than a predetermined upper limit threshold Th_H. Thus, it is determined whether or not it is time to start the reduction process of the three-way catalyst. If the determination in S3 is YES, the ECU sets the value of the rich flag to 1 (see S4), and further proceeds to S7 to start the reduction process. If the determination in S3 is NO, the ECU determines that it is not time to start the reduction process, and ends the process of FIG. 3 without performing the reduction process.

S2の判定がYESである場合、すなわち現在、還元処理の実行が要求されている場合には、ECUは、S5に移り、酸化パラメータTWCSTATEの値が、上述の上限閾値Th_Hよりも小さな値に設定された下限閾値Th_Lより小さいか否かを判定することにより、三元触媒の還元処理を終了する時期に達したか否かを判定する。S5の判定がYESである場合には、ECUは、リッチフラグの値を0にリセットし(S6参照)、還元処理を行うことなく図3の処理を終了する。またS5の判定がNOである場合には、ECUは、還元処理を終了する時期に達していないと判断し、還元処理を継続して実行するべくS7に移る。   When the determination of S2 is YES, that is, when the execution of the reduction process is currently requested, the ECU proceeds to S5 and sets the value of the oxidation parameter TWCSTATE to a value smaller than the above-described upper limit threshold Th_H. By determining whether or not it is smaller than the lower limit threshold Th_L, it is determined whether or not it is time to end the reduction process of the three-way catalyst. If the determination in S5 is YES, the ECU resets the value of the rich flag to 0 (see S6), and ends the process of FIG. 3 without performing the reduction process. If the determination in S5 is NO, the ECU determines that it is not time to finish the reduction process, and proceeds to S7 to continue the reduction process.

S7では、ECUは、現在のエンジンの運転状態は、還元処理を実行するのに適した状態であるか否かを判定する。より具体的には、ECUは、現在、三元触媒やLNTに付着している硫黄酸化物を除去するためのサルファパージ処理が実行されている場合や、燃料噴射を一時的に停止するフューエルカットが実行されている場合等には、還元処理を実行するのに適していないと判断し、これら処理が何れも実行されていない場合には、還元処理を実行するのに適していると判断する。   In S7, the ECU determines whether or not the current engine operating state is a state suitable for executing a reduction process. More specifically, the ECU performs a fuel cut to temporarily stop fuel injection when a sulfur purge process is currently being performed to remove sulfur oxides adhering to the three-way catalyst or LNT. Is determined to be not suitable for executing the reduction process, and if none of these processes are executed, it is determined to be suitable for executing the reduction process. .

S7の判定がNOである場合には、ECUは、還元処理を行うことなく図3の処理を終了する。またS7の判定がYESである場合には、ECUは、アフター噴射やポスト噴射等を実行することによって三元触媒に流入する排気の空燃比をリッチ雰囲気にする還元処理を行い(S8参照)、図3の処理を終了する。なお、S8の還元処理の実行中における排気空燃比は、ストイキよりもリッチの範囲内において、三元触媒温度が高くなるほどリッチ側へ変更することが好ましい。   If the determination in S7 is NO, the ECU ends the process of FIG. 3 without performing a reduction process. When the determination in S7 is YES, the ECU performs a reduction process to make the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst rich by performing after injection, post injection, or the like (see S8). The process of FIG. 3 is terminated. Note that the exhaust air-fuel ratio during the execution of the reduction process of S8 is preferably changed to the rich side as the three-way catalyst temperature increases within a richer range than the stoichiometric range.

図7は、図3のフローチャートに従って三元触媒の還元処理を行った場合の一例を示すタイムチャートである。図7には上段から下段へ向かって順に、排気空燃比[A/F]、三元触媒によるHC浄化率[%]、酸化パラメータTWCSTATE、及びリッチフラグを示す。また、図7には、三元触媒の還元処理を行わない従来の排気浄化システムにおけるHC浄化率等の変化を、比較のため破線で示す。   FIG. 7 is a time chart showing an example when the reduction process of the three-way catalyst is performed according to the flowchart of FIG. FIG. 7 shows the exhaust air-fuel ratio [A / F], the HC purification rate [%] by the three-way catalyst, the oxidation parameter TWCSTATE, and the rich flag in order from the upper stage to the lower stage. Further, in FIG. 7, a change in the HC purification rate or the like in a conventional exhaust purification system that does not perform the reduction process of the three-way catalyst is shown by a broken line for comparison.

始めに、時刻t0〜t1までの間では、リーンバーン運転が行われる。この間、三元触媒にはリーン雰囲気の排気が流入するため、三元触媒の酸化が進行し、そのHC浄化率が徐々に低下する。図3のフローチャートの処理によれば、このような三元触媒のHC浄化率の低下は、三元触媒の酸化パラメータTWCSTATEの増加として検出される。   First, lean burn operation is performed between time t0 and time t1. During this time, since the exhaust gas in a lean atmosphere flows into the three-way catalyst, oxidation of the three-way catalyst proceeds, and the HC purification rate gradually decreases. According to the process of the flowchart of FIG. 3, such a decrease in the HC purification rate of the three-way catalyst is detected as an increase in the oxidation parameter TWCSTATE of the three-way catalyst.

時刻t1〜t2までの間では、ストイキ運転が行われる。この間、三元触媒にはストイキ空燃比の排気が流入するため、排気中のHC,CO,NOxは、三元触媒における三元浄化反応によって高い効率で除去される。このため三元触媒におけるHC浄化率は、時刻t0〜t1までの間よりも一時的に高くなる。また図5を参照して説明したように、ストイキ空燃比では、三元触媒の酸化及び還元は何れも進行しないため、時刻t1〜t2までの間で、酸化パラメータTWCSTATEの値は一定である。このため、リーン雰囲気下での三元触媒におけるHC浄化率は、時刻t1〜t2までの間におけるストイキ運転によって大きく上昇することはない。   The stoichiometric operation is performed between the times t1 and t2. During this time, the stoichiometric air-fuel ratio exhaust gas flows into the three-way catalyst, so that HC, CO, NOx in the exhaust gas is removed with high efficiency by the three-way purification reaction in the three-way catalyst. For this reason, the HC purification rate in the three-way catalyst is temporarily higher than that between time t0 and time t1. Further, as described with reference to FIG. 5, at the stoichiometric air-fuel ratio, neither oxidation nor reduction of the three-way catalyst proceeds, so the value of the oxidation parameter TWCSTATE is constant from time t1 to time t2. For this reason, the HC purification rate in the three-way catalyst under a lean atmosphere does not increase significantly due to the stoichiometric operation from time t1 to time t2.

時刻t2〜t3までの間では、再びリーンバーン運転が行われる。上述のようにストイキ運転中は、酸化パラメータTWCSTATEの値は一定であるため、時刻t2においてリーンバーン運転を開始すると、そのHC浄化率は、ストイキ運転を開始する直前におけるHC浄化率と同程度まで落ち込む。その後、リーンバーン運転を継続することにより、HC浄化率は徐々に低下し、また酸化パラメータTWCSTATEは徐々に増加する。   The lean burn operation is performed again from time t2 to time t3. As described above, since the value of the oxidation parameter TWCSTATE is constant during the stoichiometric operation, when the lean burn operation is started at time t2, the HC purification rate is approximately the same as the HC purification rate immediately before the stoichiometric operation is started. Depressed. Thereafter, by continuing the lean burn operation, the HC purification rate gradually decreases, and the oxidation parameter TWCSTATE gradually increases.

次に時刻t3では、酸化パラメータTWCSTATEの値が上限閾値Th_Hより大きくなったことに応じてリッチフラグが1にセットされ、これにより排気空燃比をリッチ雰囲気とする還元処理が開始される(図3のS3、S4、S7、S8参照)。これにより、三元触媒の還元が進行し、酸化パラメータTWCSTATEの値が低下し始める。   Next, at time t3, the rich flag is set to 1 in response to the value of the oxidation parameter TWCSTATE becoming larger than the upper limit threshold Th_H, thereby starting a reduction process that makes the exhaust air-fuel ratio rich (FIG. 3). S3, S4, S7, and S8). As a result, the reduction of the three-way catalyst proceeds, and the value of the oxidation parameter TWCSTATE begins to decrease.

また時刻t4では、酸化パラメータTWCSTATEの値が下限閾値Th_Lより小さくなったことに応じてリッチフラグが0にセットされ、これにより還元処理が終了し(図3のS5、S6参照)、リーンバーン運転に復帰する。   At time t4, the rich flag is set to 0 in response to the value of the oxidation parameter TWCSTATE becoming smaller than the lower limit threshold Th_L, whereby the reduction process ends (see S5 and S6 in FIG. 3) and the lean burn operation. Return to.

ここで時刻t3〜t4の間では、還元処理を行い、排気空燃比を一時的にリッチ雰囲気にすることにより、三元触媒におけるHC浄化率が一時的に低くなるものの、図7に示すようにリーン雰囲気における三元触媒のHC浄化率を、還元処理を行わない従来の排気浄化システムのHC浄化率よりかつ還元処理を開始する直前のHC浄化率よりも大きな値まで短時間で回復させることができる。   Here, during the period from time t3 to t4, the reduction process is performed and the exhaust air-fuel ratio is temporarily made rich, whereby the HC purification rate in the three-way catalyst is temporarily lowered, but as shown in FIG. The HC purification rate of the three-way catalyst in the lean atmosphere can be recovered in a short time to a value larger than the HC purification rate of the conventional exhaust purification system that does not perform the reduction treatment and the HC purification rate immediately before starting the reduction treatment. it can.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。
例えば上記実施形態では、還元処理を開始してから、酸化パラメータTWCSTATEの値が下限閾値Th_Lより小さくなったことに応じてリッチフラグの値を1から0にリセットし、還元処理を終了したが、還元処理を終了するタイミングは、酸化パラメータTWCSTATEを用いずに決定してもよい。より具体的には、三元触媒の下流側に排気中の酸素濃度を検出するOセンサが設けられている場合には、このOセンサの出力信号を用いて還元処理を終了するタイミングを決定してもよい。すなわち、三元触媒の還元が進行している間は、その下流側に設けられたOセンサでは、所定値より高い酸素濃度の排気が検出され、三元触媒の還元が終了すると、Oセンサでは、所定値より低い酸素濃度の排気が検出される。したがってOセンサが設けられている場合には、このOセンサによって検出される排気の酸素濃度が所定値以下となったことに応じて、還元処理を終了してもよい。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this.
For example, in the above embodiment, after the reduction process is started, the value of the rich flag is reset from 1 to 0 in response to the value of the oxidation parameter TWCSTATE becoming smaller than the lower limit threshold Th_L, and the reduction process is ended. You may determine the timing which complete | finishes a reduction process, without using the oxidation parameter TWCSTATE. More specifically, when the O 2 sensor for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas downstream of the three-way catalyst is provided, the timing to end the reduction treatment by using the output signal of the O 2 sensor You may decide. In other words, while the reduction of the three-way catalyst is in progress, the O 2 sensor provided on the downstream side, exhaust higher oxygen concentration than a predetermined value is detected and the reduction of the three-way catalyst is completed, O 2 The sensor detects exhaust gas having an oxygen concentration lower than a predetermined value. Therefore, when an O 2 sensor is provided, the reduction process may be terminated when the oxygen concentration of the exhaust gas detected by the O 2 sensor becomes equal to or lower than a predetermined value.

1…エンジン(内燃機関)
2…排気浄化システム
3…触媒浄化装置
31…上流触媒コンバータ(リーンHC浄化触媒)
33…温度センサ(温度取得手段)
35…空燃比センサ(排気空燃比検出手段)
7…ECU(還元手段、酸化度合い算出手段)
1. Engine (internal combustion engine)
2 ... Exhaust purification system 3 ... Catalyst purification device 31 ... Upstream catalytic converter (lean HC purification catalyst)
33 ... Temperature sensor (temperature acquisition means)
35 ... Air-fuel ratio sensor (exhaust air-fuel ratio detecting means)
7 ... ECU (reduction means, oxidation degree calculation means)

Claims (3)

リーンバーン運転が可能な内燃機関の排気通路に設けられ、排気の空燃比がリーン雰囲気であるときに排気中のHCを酸化することによって浄化するリーンHC浄化触媒と、
前記排気通路を流れる排気の空燃比を検出する排気空燃比検出手段と、
前記リーンHC浄化触媒の温度を取得する温度取得手段と、を備える内燃機関の排気浄化システムであって、
前記リーンHC浄化触媒に流入する排気をリッチ雰囲気にする還元処理を行うことにより当該リーンHC浄化触媒を還元する還元手段と、
前記検出した排気の空燃比及び前記取得した温度に基づいて前記リーンHC浄化触媒の酸化度合いを算出する酸化度合い算出手段と、を備え、
前記還元手段は、前記算出した酸化度合いに基づいて前記還元処理を実行することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
A lean HC purification catalyst that is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine capable of lean burn operation and purifies by oxidizing HC in the exhaust when the air-fuel ratio of the exhaust is in a lean atmosphere;
Exhaust air-fuel ratio detection means for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the exhaust passage;
An exhaust purification system for an internal combustion engine, comprising: a temperature acquisition means for acquiring the temperature of the lean HC purification catalyst;
Reducing means for reducing the lean HC purification catalyst by performing a reduction treatment that makes the exhaust gas flowing into the lean HC purification catalyst a rich atmosphere;
An oxidation degree calculation means for calculating an oxidation degree of the lean HC purification catalyst based on the detected air-fuel ratio of the exhaust gas and the acquired temperature;
The exhaust gas purification system for an internal combustion engine, wherein the reduction means performs the reduction process based on the calculated degree of oxidation.
前記酸化度合い算出手段は、前記検出した排気の空燃比がリーンである場合には前記酸化度合いを増加させ、前記検出した排気の空燃比がリッチである場合には前記酸化度合いを減少させ、
前記還元手段は、前記酸化度合いが上限閾値を上回ったことに応じて前記還元処理を開始し、前記酸化度合いが前記上限閾値より小さい下限閾値を下回ったことに応じて前記還元処理を終了することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化システム。
The oxidation degree calculation means increases the oxidation degree when the detected air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, and decreases the oxidation degree when the detected air-fuel ratio of the exhaust gas is rich,
The reduction means starts the reduction process in response to the degree of oxidation exceeding an upper limit threshold, and ends the reduction process in response to the oxidation degree falling below a lower limit threshold smaller than the upper limit threshold. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1.
前記還元手段は、前記取得した温度が高くなるほど前記還元処理の実行時における排気の空燃比をリッチ側へ変更することを特徴とする請求項1又は2に記載の内燃機関の排気浄化システム。   3. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the reduction means changes the air-fuel ratio of the exhaust gas when the reduction process is performed to a rich side as the acquired temperature becomes higher.
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