JP3972726B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、詳しくは、排気浄化触媒におけるイオウ等の被毒物質の解除制御時における付着量を推定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排気浄化触媒における被毒物質（イオウ）の付着量を推定しつつ被毒解除を制御する装置として、特開２００１−２２７３３３号公報や特開２０００−７３７４４号公報に開示されるものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開２００１−２２７３３３号公報に開示されるものでは、排気空燃比をリッチとする被毒解除制御を所定時間経過した時に、被毒解除制御を終了させるが、温度と被毒再生率との関係が考慮されておらず、正確に被毒物質の付着量を推定していないため、被毒解除が不十分な状態で解除制御を終了したり、十分に被毒解除されているにも関わらず、被毒解除制御を長引かせて燃費、排気浄化性能を悪化させたりすることがある。
【０００４】
特開２０００−７３７４４号公報に開示されるものでは、被毒解除制御開始後の所定時間経過後からは、逐次の状態に基づいて算出した被毒物質解除量を減算しつつ被毒物質付着量を推定するため、時間経過によって最終的に付着量は０と推定されることとなるが、これでは、被毒物質解除量が触媒温度や排気空燃比などによって限度があることが考慮されておらず、やはり、正確に被毒物質の付着量を推定していないので、被毒解除制御の終了が早すぎたり、被毒解除制御を長引かせて燃費、排気浄化性能を悪化させたりすることがある。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、被毒解除制御中の被毒物質付着量を精度良く推定することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、本発明は、被毒解除制御時に、触媒の環境状態によって変化する解除可能な被毒量に応じて下限リミッタを設定し、この下限リミッタで被毒解除制御時の推定付着量の下限を制限する構成とした。
これにより、推定付着量を高精度に演算でき、該被毒解除制御を適切なタイミングで終了させて、燃費，排気浄化性能を向上できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は実施の形態における車両用内燃機関のシステム構成図である。
この図１に示す内燃機関１には、スロットル弁２で計量された空気が吸引され、燃料噴射弁３から燃焼室内に直接噴射される燃料（ガソリン）と前記吸入空気とが混合して、燃焼室内に混合気が形成される。
【０００８】
尚、燃料噴射弁３は、吸気ポート部に燃料を噴射する構成であっても良い。
前記燃焼室内に形成された混合気は、点火栓４による火花点火によって着火燃焼し、燃焼排気は排気管９に介装されたＮＯｘトラップ触媒５で浄化された後に、大気中に排出される。
前記ＮＯｘトラップ触媒５は、排気空燃比がリーンであるときに排気中のＮＯｘをトラップし、排気空燃比が理論空燃比又はリッチであるときに前記トラップしたＮＯｘを放出して三元触媒層で還元処理する触媒（ＮＯｘトラップ型三元触媒）である。
【０００９】
前記燃料噴射弁３による噴射時期・噴射量、及び、点火栓４による点火時期等を制御するコントロールユニット６は、マイクロコンピュータを含んで構成され、各種センサからの検出信号に基づく演算処理によって、前記燃料噴射弁３に対して燃料噴射信号（噴射パルス信号）を出力し、点火栓４（パワートランジスタ）に対して点火信号を出力する。
【００１０】
前記燃料噴射信号の演算においては、運転条件に応じて目標空燃比を決定し、該目標空燃比の混合気が形成されるように燃料噴射量（噴射パルス幅）が演算されるが、前記目標空燃比として理論空燃比よりもリーンである空燃比が設定され、所謂リーンバーン運転が行われる構成となっている。
前記リーンバーン運転状態では、排気中のＮＯｘが前記ＮＯｘトラップ触媒５にトラップされるが、リーン運転が長く継続すると、ＮＯｘトラップ触媒５におけるＮＯｘトラップ量が飽和状態となる。
【００１１】
そこで、リーン運転状態において、定期的に或いはＮＯｘトラップ量が所定以上になっていると推定されるときに、空燃比を強制的にリッチ化させることによって、トラップしたＮＯｘを放出させて三元触媒層で還元処理することで、触媒５のＮＯｘトラップ能力を回復させるようになっている。
前記各種センサとしては、機関１の吸入空気流量を検出するエアフローメータ７、前記スロットル弁２の開度を検出するスロットルセンサ８、前記ＮＯｘトラップ触媒５の上流側の排気管９に配置されて排気空燃比を検出する空燃比センサ１０、機関１が搭載される車両の走行速度を検出する車速センサ１５、機関１の回転速度に応じた回転信号を出力するクランク角センサ１６などが設けられる。
【００１２】
前記空燃比センサ１０は、排気中の酸素濃度に基づいて排気空燃比を検出するセンサであり、理論空燃比のみを検出するストイキセンサであっても良いし、また、排気空燃比を広域に検出できる広域空燃比センサであっても良い。
前記コントロールユニット６は、通常は、前記空燃比センサ１０で検出される排気空燃比を目標空燃比に近づけるように、前記燃料噴射量を補正するための空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを、例えば比例微分制御などにより設定する。
【００１３】
また、排気マニホールド１１から燃焼排気の一部を、ＥＧＲ管１２を通して吸気コレクタ部１３へ還流するＥＧＲバルブ１４が設けられ、前記コントロールユニット６は、運転条件に応じて前記ＥＧＲバルブ１４を制御して排気還流率を制御する。
ところで、前記ＮＯｘトラップ触媒５には、燃料中に含まれるイオウ（イオウ酸化物ＳＯｘ）が付着しやすく、触媒５に対するイオウ付着量が増大すると、その分ＮＯｘのトラップ能力が低下することになってしまう。
【００１４】
そこで、前記ＮＯｘトラップ触媒５におけるイオウ付着量を推定し、該推定付着量が許容レベルを超えていると判断されたときに、被毒物質としてのイオウ成分（イオウ酸化物ＳＯｘ）を触媒５から放出させる被毒解除処理を行うようになっており、係る付着量推定及び被毒解除処理の詳細を、図２以下のフローチャートに従って説明する。
【００１５】
図２は、被毒解除制御のメインフローを示す。
ステップ１０１では、ＮＯｘトラップ触媒５のイオウ付着量（以下被毒量という）を推定して、被毒解除が必要か否かを判断し、被毒解除が必要と判断した場合はフラグＦＳＯＸＦＵＬを１とし、必要でないと判断した場合はフラグＦＳＯＸＦＵＬを０に維持する。
【００１６】
ステップ１０２では、前記フラグＦＳＯＸＦＵＬの値を判別し、フラグＦＳＯＸＦＵＬが１、つまり、被毒解除が必要と判断されたときに、ステップ１０３へ進む。
ステップ１０３では、機関運転状態に基づいて被毒解除制御への移行が可能か否かの判断を行い、移行が可能な場合はフラグＦＳＯＸＲＬＳを１とし、可能でないと判断した場合はフラグＦＳＯＸＲＬＳを０に維持する。
【００１７】
ステップ１０４では、前記フラグＦＳＯＸＲＬＳの値を判別し、フラグＦＳＯＸＲＬＳが１、つまり、被毒解除制御への移行が可能と判断されたときに、ステップ１０５へ進む。
ステップ１０５では、ＮＯｘトラップ触媒５への被毒量つまり推定付着量を算出する。
【００１８】
ステップ１０６では、前記被毒量に基づいて被毒解除制御を終了するか否かを判断し、終了すると判断した場合は前記フラグＦＳＯＸＲＬＳを０にリセットし、まだ終了しないと判断した場合はフラグＦＳＯＸＲＬＳを１に維持する。
ステップ１０７では、前記フラグＦＳＯＸＲＬＳの値を判別し、フラグＦＳＯＸＲＬＳが１、つまり、被毒解除制御を終了すると判断されたときに、このフローを終了して被毒解除制御を終了する。
【００１９】
図３は、前記図２のステップ１０１での被毒解除時期判定フローを示す。
ステップ２０１では、機関運転状態として車速（ＶＳＰ）、機関回転速度（ＲＰＭ）、負荷（Ｔ）を読み込む。
ステップ２０２では、前記運転状態に基づいてＮＯｘトラップ触媒５の単位時間当たりの被毒量△ＳＯＸを積算し、この積算値を現在の被毒量ＴＳＯＸとして算出する。
【００２０】
ステップ２０３では、前記被毒量ＴＳＯＸを被毒判定量ＳＯＸＦＵＬと比較し、ＴＳＯＸ≧ＳＯＸＦＵＬと判定された場合は、被毒量が被毒解除制御を要する量に達したと判断し、ステップ２０４へ進んで被毒解除要求フラグＦＳＯＸＦＵＬ＝１とし被毒解除制御要求をセットする。
また、前記ステップ２０３でＴＳＯＸ≦ＳＯＸＦＵＬと判定された場合は、ステップ２０５へ進んでフラグＦＳＯＸＦＵＬ＝０とし、被毒解除制御要求を拒否する。
【００２１】
図４は、前記図２のステップ１０３での被毒解除制御移行判断フローを示す。ステップ３０１では、機関運転状態として車速（ＶＳＰ）、機関回転速度（ＲＰＭ）、負荷（Ｔ）を読み込む。
ステップ３０２、３０３、３０４では、順次車速、機関回転速度、負荷がそれぞれ被毒解除制御へ移行可能な領域内であるかを判定する。
【００２２】
各条件が全て肯定（領域内にあると判定）された場合は、ステップ３０５で被毒解除実行フラグＦＳＯＸＲＬＳを１にセットし解除制御実行を許可する。
ステップ３０２、３０３、３０４にて各条件が否定された場合はステップ３０６で被毒解除実行フラグＦＳＯＸＲＬＳ＝０として解除実行を拒否する。
図５は、前記図２のステップ１０５での被毒解除制御時における被毒量算出フローを示す。
【００２３】
ステップ４０１では、では、機関運転状態として車速（ＶＳＰ）、機関回転速度（ＲＰＭ）、負荷（Ｔ）を読み込む。
ステップ４０２では、前記機関運転状態に基づいて、単位時間当たりの被毒解除量ＭＳＯＸを算出する。
ステップ４０３では、次式により被毒量ＴＳＯＸを算出する。
【００２４】
ＴＳＯＸ＝ＴＳＯＸold＋ΔＳＯＸ−ＭＳＯＸ
ここで、ＴＳＯＸoldは被毒量ＴＳＯＸの前回算出値である。被毒解除量ＭＳＯＸは、被毒解除制御中の被毒量△ＳＯＸに対して非常に大きな値となるため、ＴＳＯＸは減算されていく。
以下に、前記図２のステップ１０６での本発明にかかる被毒量の下限リミッタを用いての被毒解除制御終了判定について説明をする。
【００２５】
概要を説明すると、前記図５のフローで算出した被毒量ＴＳＯＸが、被毒解除制御中の触媒温度、排気空燃比などに基づいて算出した下限リミッタに達して下限を制限されるときを被毒解除制御終了時期として判定する。
図６は、触媒温度に基づいて下限リミッタを算出しつつ被毒解除制御終了判定を行うフローを示す。
【００２６】
ステップ５０１では、機関運転状態として車速（ＶＳＰ）、機関回転速度（ＲＰＭ）、負荷（Ｔ）及び吸入空気流量（Ｑ）を読み込む。
ステップ５０２では、前記機関運転状態に基づいて触媒温度を推定する。この代わりに、触媒に直接設けるか触媒の上流または下流に設けた温度センサにより検出される排気温度から触媒温度を推定しても良い。
【００２７】
ステップ５０３では、上記のように推定した触媒温度に応じた被毒量の下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴを算出する。具体的には、触媒温度が高いときはイオウ脱離率が大きく解除可能な被毒量は大きいが、触媒温度が低くなるほどイオウ脱離率が減少して解除可能な被毒量が減少するので、下限リミッタ値ＳＯＸＭＩＮＴは、触媒温度が高いときは小さく、触媒温度が低くなるほど大きい値に算出される。
【００２８】
ステップ５０４では、前記下限リミッタ値ＳＯＸＭＩＮＴを被毒解除制御の終了判定値ＳＯＸＭＩＮとして設定する。
ステップ５０５では、前記図５のステップ４０３で算出される被毒量ＴＳＯＸを前記終了判定値ＳＯＸＭＩＮと比較する。
そして、ＴＳＯＸ＞ＳＯＸＭＩＮと判定された場合は、被毒解除制御を継続しつつステップ５０１へ戻って終了判定を繰返し、ＴＳＯＸ≦ＳＯＸＭＩＮと判定されたときに、ステップ５０６へ進んで前記フラグＦＳＯＸＲＬＳ＝０とし被毒解除実行を終了する。
【００２９】
上記実施形態では、前記下限リミッタを、前記被毒解除制御時におけるＮＯｘトラップ触媒５の触媒温度に基づいて設定したことにより、触媒温度によって変化する被毒解除制御終了時の被毒量を精度良く推定することができる。
図７は、排気空燃比に基づいて下限リミッタを算出しつつ被毒解除制御終了判定を行うフローを示す。
【００３０】
ステップ６０１では、機関運転状態として車速（ＶＳＰ）、機関回転速度（ＲＰＭ）、負荷（Ｔ）及び吸入空気流量（Ｑ）を読み込む。
ステップ６０２では、前記機関運転状態に基づいて排気空燃比を推定する。この代わりに、触媒上流または下流に設けた酸素センサや広域型の空燃比センサの出力に基づいて排気空燃比を推定しても良い。
【００３１】
ステップ６０３では、上記のように推定した排気空燃比に応じた被毒量の下限リミッタＳＯＸＭＩＮλを算出する。具体的には、被毒解除制御時に空燃比はリッチ制御されるが、結果として排気空燃比のリッチ度合いが大きいほどイオウ脱離率が大きく解除可能な被毒量は大きいが、リッチ度合いが小さくなるほどイオウ脱離率が減少して解除可能な被毒量が減少するので、下限リミッタ値ＳＯＸＭＩＮλは、排気空燃比のリッチ度合いが大きいほど小さく、リッチ度合いが小さくなるほど大きい値に算出される。
【００３２】
以下、図６と同様に、ステップ６０４で、前記下限リミッタ値ＳＯＸＭＩＮλを被毒解除制御の終了判定値ＳＯＸＭＩＮとして設定し、ステップ６０５で被毒量ＴＳＯＸを終了判定値ＳＯＸＭＩＮと比較し、ＴＳＯＸ≦ＳＯＸＭＩＮと判定されたときに、ステップ６０６で前記フラグＦＳＯＸＲＬＳ＝０とし被毒解除実行を終了する。
【００３３】
上記実施形態では、前記下限リミッタを、前記被毒解除制御時における排気空燃比に基づいて設定したことにより、排気空燃比によって変化する被毒解除制御終了時の被毒量を精度良く推定することができる。
図８は、被毒解除制御中の触媒温度及び排気空燃比の両方基づいて下限リミッタを算出しつつ被毒解除制御終了判定を行うフローを示す。
【００３４】
ステップ７０１で機関運転状態として車速（ＶＳＰ）、機関回転速度（ＲＰＭ）、負荷（Ｔ）及び吸入空気流量（Ｑ）を読み込み、ステップ７０２〜７０５では、図６，７と同様にして触媒温度を推定して触媒温度に応じた下限リミッタ値ＳＯＸＭＩＮＴを算出すると共に、排気空燃比を推定して排気空燃比に応じた下限リミッタ値ＳＯＸＭＩＮλを算出する。
【００３５】
そして、ステップ７０６で、前記触媒温度に応じた下限リミッタ値ＳＯＸＭＩＮＴと排気空燃比に応じた下限リミッタ値ＳＯＸＭＩＮλとの大小を判定し、ＳＯＸＮＩＮＴ≦ＳＯＸＭＩＮλの場合はステップ７０７で被毒解除制御の終了判定値ＳＯＸＭＩＮ＝ＳＯＸＭＩＮＴとし、ＳＯＸＮＩＮＴ＞ＳＯＸＭＩＮλの場合はステップ７０８でＳＯＸＭＩＮ＝ＳＯＸＭＩＮλとする。すなわち、触媒温度に応じた下限リミッタ値ＳＯＸＭＩＮＴと排気空燃比に応じた下限リミッタ値ＳＯＸＭＩＮλのうち、小さい方を被毒解除制御の終了判定値ＳＯＸＭＩＮとして選択する。
【００３６】
ステップ７０９以下では、図６，７と同様に、被毒量ＴＳＯＸを終了判定値ＳＯＸＭＩＮと比較し、ＴＳＯＸ≦ＳＯＸＭＩＮと判定されたときに、前記フラグＦＳＯＸＲＬＳ＝０とし被毒解除実行を終了する。
上記実施形態では、ＮＯｘトラップ触媒５の触媒温度に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴと、排気空燃比に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮλとを別個に設定し、両者のうち小さい方を最終的な下限リミッタＳＯＸＭＩＮとして設定したことにより、触媒温度と排気空燃比の両方によって変化する被毒解除制御終了時の被毒量をより精度良く推定することができる。
【００３７】
次に、前記触媒温度に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴと、排気空燃比に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮλと、の具体的な算出の実施形態について説明する。
図９は、触媒温度に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴの算出の実施形態を示す。
【００３８】
ステップ８０１では、触媒温度を入力し、ステップ８０２では、前記触媒温度に基づいてＳ蓄積量（被毒量）ＳＯＸＭＩＮＴ１をテーブルから検索する。ここで、該テーブルは、図１５に示した触媒温度とＳ蓄積量（被毒量）の関係から所定時間ｔ１での関係を、図１６のテーブルとしたものであり、被毒解除経過後の所定時間ｔ１をそれ以上被毒解除制御を継続してもＳ蓄積量（被毒量）がほとんど変化せず平衡状態となる時間に設定し、該所定時間ｔ１での実質的に触媒温度のみに依存するＳ蓄積量（被毒量）のデータ（ｓ１、ｓ２、ｓ３）を触媒温度（Ａ，Ｂ，Ｃ）に対応させて記憶させたものである。既述したように、触媒温度が高いほどイオウ脱離率が大きく解除可能な被毒量が大きくなるので、Ｓ蓄積量（被毒量）は小さい値となる。
【００３９】
ステップ８０３では、前記テーブルから触媒温度に基づいて検索したＳ蓄積量ＳＯＸＭＩＮＴ１を、触媒温度に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴとして設定する。
図１０は、排気空燃比に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮλの算出の実施形態を示す。
【００４０】
ステップ９０１では、排気空燃比を入力し、ステップ９０２では、前記排気空燃比に基づいてＳ蓄積量（被毒量）ＳＯＸＭＩＮλ１をテーブルから検索する。ここで、該テーブルは、図１７に示した排気空燃比とＳ蓄積量（被毒量）の関係から所定時間ｔ２での関係を、図１８のテーブルとしたものであり、被毒解除経過後の所定時間ｔ２をそれ以上被毒解除制御を継続してもＳ蓄積量（被毒量）がほとんど変化せず平衡状態となる時間に設定し、該所定時間ｔ２での実質的に排気空燃比のみに依存するＳ蓄積量（被毒量）のデータ（ｓ４、ｓ５、ｓ６）を排気空燃比（Ｄ，Ｅ，Ｆ）に対応させて記憶させたものである。既述したように、排気空燃比のリッチ度合いが大きいほどイオウ脱離率が大きく解除可能な被毒量が大きくなるので、Ｓ蓄積量（被毒量）は小さい値となる。
【００４１】
ステップ９０３では、前記テーブルから排気空燃比に基づいて検索したＳ蓄積量ＳＯＸＭＩＮλ１を、排気空燃比に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮλとして設定する。
図１１は、触媒温度に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴ算出の別の実施形態を示す。
【００４２】
ステップ１００１で触媒温度を入力し、ステップ１００２では、該触媒温度に基づいてＳ蓄積量（被毒量）ＳＯＸＭＩＮＴ１をマップから検索する。ここで、該マップは、図１５に示した触媒温度とＳ蓄積量（被毒量）の関係から、触媒温度に対するＳ蓄積量（被毒量）のデータを記憶させたものである。
ステップ１００３では、前記マップから触媒温度に基づいて検索したＳ蓄積量ＳＯＸＭＩＮＴ１を、触媒温度に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴとして設定する。
【００４３】
図１２は、排気空燃比に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮλ算出の別の実施形態を示す。
ステップ１１０１で排気空燃比を入力し、ステップ１１０２では、該排気空燃比に基づいてＳ蓄積量（被毒量）ＳＯＸＭＩＮλ１をマップから検索する。ここで、該マップは、図１７に示した排気空燃比とＳ蓄積量（被毒量）の関係から、排気空燃比に対するＳ蓄積量（被毒量）のデータを記憶させたものである。
【００４４】
ステップ１１０３では、前記マップから排気空燃比に基づいて検索したＳ蓄積量ＳＯＸＭＩＮλ１を、排気空燃比に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮλとして設定する。
以上のように、触媒温度、排気空燃比に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴ、ＳＯＸＭＩＮλを、テーブルまたはマップを設けて検索することにより、容易に設定することができる。
【００４５】
図１３は、触媒温度に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴ算出の更に別の実施形態を示す。
ステップ１２０１で触媒温度を入力し、ステップ１２０２では該入力された現在の実触媒温度と、触媒温度とＳ蓄積量との代表的な特性に対応する代表触媒温度との差△Ｔ（＝代表触媒温度−実触媒温度）を算出する。
【００４６】
ステップ１２０３では、上記△ＴからＫ＝△Ｔ×ｋ１（ｋ１は定数）として代表特性に対する補正係数Ｋを算出する。
ステップ１２０４では、図１の触媒温度とＳ蓄積量の関係から、前記代表触媒温度に対するＳ蓄積量の代表特性から作成したマップから、代表Ｓ蓄積量ＳＯＸＭＩＮＴ２を検索する。
【００４７】
ステップ１２０５では、前記代表Ｓ蓄積量ＳＯＸＭＩＮＴ２と前記補正係数Ｋから、次式により実触媒温度に応じたＳ蓄積量ＳＯＸＭＩＮＴ１を算出する。
ＳＯＸＭＩＮＴ１＝ＳＯＸＭＩＮＴ２×Ｋ
ステップ１２０６では、前記Ｓ蓄積量ＳＯＸＭＩＮＴを、触媒温度に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴ１として設定する。
【００４８】
図１４は、排気空燃比に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮλ算出の更に別の実施形態を示す。
ステップ１３０１で排気空燃比を入力し、ステップ１３０２では該入力された現在の実排気空燃比と、排気空燃比とＳ蓄積量との代表的な特性に対応する代表排気空燃比との差△Ｔ（＝代表排気空燃比−実排気空燃比）を算出する。
【００４９】
ステップ１３０３では、上記△ＴからＫ＝△Ｔ×ｋ１（ｋ１は定数）として代表特性に対する補正係数Ｋを算出する。
ステップ１３０４では、図１の排気空燃比とＳ蓄積量の関係から、前記代表排気空燃比に対するＳ蓄積量の代表特性から作成したマップから、代表Ｓ蓄積量ＳＯＸＭＩＮλ２を検索する。
【００５０】
ステップ１３０５では、前記代表Ｓ蓄積量ＳＯＸＭＩＮλ２と前記補正係数Ｋから、次式により実排気空燃比に応じたＳ蓄積量ＳＯＸＭＩＮλ１を算出する。
ＳＯＸＭＩＮλ１＝ＳＯＸＭＩＮλ２×Ｋ
ステップ１３０６では、前記Ｓ蓄積量ＳＯＸＭＩＮλを、排気空燃比に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮλ１として設定する。
【００５１】
以上のように、下限リミッタの代表値を補正して、実際の触媒温度、排気空燃比に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴ、ＳＯＸＭＩＮλを設定することにより、マップの記憶データ量を減少することができる。
上記下限リミッタを用いて被毒解除制御を行ったときの状態を図１５に示す。尚、上記実施形態では、被毒物質が付着する排気浄化触媒を、ＮＯｘトラップ触媒としたが、被毒物質が付着する触媒であれば同様の処理で付着量を推定させることができ、排気浄化触媒をＮＯｘトラップ触媒に限定するものではない。また、被毒物質もイオウに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施形態に共通する内燃機関のシステム構成図。
【図２】被毒解除制御のメインフローを示すフローチャート。
【図３】被毒解除制御の開始条件となる被毒量を判定するためのフローチャート。
【図４】被毒解除制御の移行を判定するためのフローチャート。
【図５】被毒解除制御時における被毒量を算出するフローチャート。
【図６】触媒温度に基づいて下限リミッタを算出しつつ被毒解除制御終了判定を行うフローチャート。
【図７】排気空燃比に基づいて下限リミッタを算出しつつ被毒解除制御終了判定を行うフローチャート。
【図８】触媒温度と排気空燃比とに基づいて下限リミッタを算出しつつ被毒解除制御終了判定を行うフローチャート。
【図９】触媒温度に基づいて下限リミッタを算出する第１の例を示すフローチャート。
【図１０】排気空燃比に基づいて下限リミッタを算出する第１の例を示すフローチャート。
【図１１】触媒温度に基づいて下限リミッタを算出する第２の例を示すフローチャート。
【図１２】排気空燃比に基づいて下限リミッタを算出する第２の例を示すフローチャート。
【図１３】触媒温度に基づいて下限リミッタを算出する第３の例を示すフローチャート。
【図１４】排気空燃比に基づいて下限リミッタを算出する第４の例を示すフローチャート。
【図１５】被毒解除制御開始後の経過時間に対する触媒温度とＳ蓄積量（被毒量）の関係を示す図。
【図１６】被毒解除制御開始後、所定時間ｔ１経過時における触媒温度とＳ蓄積量（被毒量）の関係を示したテーブル。
【図１７】被毒解除制御開始後の経過時間に対する排気空燃比とＳ蓄積量（被毒量）の関係を示す図。
【図１８】被毒解除制御開始後、所定時間ｔ２経過時における排気空燃比とＳ蓄積量（被毒量）の関係を示したテーブル。
【図１９】被毒解除制御を行ったときの状態を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…スロットル弁
３…燃料噴射弁
５…ＮＯｘトラップ触媒
６…コントロールユニット
９…排気管
１０…空燃比センサ
１１…排気マニホールド
１５…車速センサ
１６…クランク角センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、詳しくは、排気浄化触媒におけるイオウ等の被毒物質の解除制御時における付着量を推定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排気浄化触媒における被毒物質（イオウ）の付着量を推定しつつ被毒解除を制御する装置として、特開２００１−２２７３３３号公報や特開２０００−７３７４４号公報に開示されるものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開２００１−２２７３３３号公報に開示されるものでは、排気空燃比をリッチとする被毒解除制御を所定時間経過した時に、被毒解除制御を終了させるが、温度と被毒再生率との関係が考慮されておらず、正確に被毒物質の付着量を推定していないため、被毒解除が不十分な状態で解除制御を終了したり、十分に被毒解除されているにも関わらず、被毒解除制御を長引かせて燃費、排気浄化性能を悪化させたりすることがある。
【０００４】
特開２０００−７３７４４号公報に開示されるものでは、被毒解除制御開始後の所定時間経過後からは、逐次の状態に基づいて算出した被毒物質解除量を減算しつつ被毒物質付着量を推定するため、時間経過によって最終的に付着量は０と推定されることとなるが、これでは、被毒物質解除量が触媒温度や排気空燃比などによって限度があることが考慮されておらず、やはり、正確に被毒物質の付着量を推定していないので、被毒解除制御の終了が早すぎたり、被毒解除制御を長引かせて燃費、排気浄化性能を悪化させたりすることがある。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、被毒解除制御中の被毒物質付着量を精度良く推定することができる内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、本発明は、被毒解除制御時に、触媒の環境状態によって変化する解除可能な被毒量に応じて下限リミッタを設定し、この下限リミッタで被毒解除制御時の推定付着量の下限を制限する構成とした。
これにより、推定付着量を高精度に演算でき、該被毒解除制御を適切なタイミングで終了させて、燃費，排気浄化性能を向上できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は実施の形態における車両用内燃機関のシステム構成図である。
この図１に示す内燃機関１には、スロットル弁２で計量された空気が吸引され、燃料噴射弁３から燃焼室内に直接噴射される燃料（ガソリン）と前記吸入空気とが混合して、燃焼室内に混合気が形成される。
【０００８】
尚、燃料噴射弁３は、吸気ポート部に燃料を噴射する構成であっても良い。
前記燃焼室内に形成された混合気は、点火栓４による火花点火によって着火燃焼し、燃焼排気は排気管９に介装されたＮＯｘトラップ触媒５で浄化された後に、大気中に排出される。
前記ＮＯｘトラップ触媒５は、排気空燃比がリーンであるときに排気中のＮＯｘをトラップし、排気空燃比が理論空燃比又はリッチであるときに前記トラップしたＮＯｘを放出して三元触媒層で還元処理する触媒（ＮＯｘトラップ型三元触媒）である。
【０００９】
前記燃料噴射弁３による噴射時期・噴射量、及び、点火栓４による点火時期等を制御するコントロールユニット６は、マイクロコンピュータを含んで構成され、各種センサからの検出信号に基づく演算処理によって、前記燃料噴射弁３に対して燃料噴射信号（噴射パルス信号）を出力し、点火栓４（パワートランジスタ）に対して点火信号を出力する。
【００１０】
前記燃料噴射信号の演算においては、運転条件に応じて目標空燃比を決定し、該目標空燃比の混合気が形成されるように燃料噴射量（噴射パルス幅）が演算されるが、前記目標空燃比として理論空燃比よりもリーンである空燃比が設定され、所謂リーンバーン運転が行われる構成となっている。
前記リーンバーン運転状態では、排気中のＮＯｘが前記ＮＯｘトラップ触媒５にトラップされるが、リーン運転が長く継続すると、ＮＯｘトラップ触媒５におけるＮＯｘトラップ量が飽和状態となる。
【００１１】
そこで、リーン運転状態において、定期的に或いはＮＯｘトラップ量が所定以上になっていると推定されるときに、空燃比を強制的にリッチ化させることによって、トラップしたＮＯｘを放出させて三元触媒層で還元処理することで、触媒５のＮＯｘトラップ能力を回復させるようになっている。
前記各種センサとしては、機関１の吸入空気流量を検出するエアフローメータ７、前記スロットル弁２の開度を検出するスロットルセンサ８、前記ＮＯｘトラップ触媒５の上流側の排気管９に配置されて排気空燃比を検出する空燃比センサ１０、機関１が搭載される車両の走行速度を検出する車速センサ１５、機関１の回転速度に応じた回転信号を出力するクランク角センサ１６などが設けられる。
【００１２】
前記空燃比センサ１０は、排気中の酸素濃度に基づいて排気空燃比を検出するセンサであり、理論空燃比のみを検出するストイキセンサであっても良いし、また、排気空燃比を広域に検出できる広域空燃比センサであっても良い。
前記コントロールユニット６は、通常は、前記空燃比センサ１０で検出される排気空燃比を目標空燃比に近づけるように、前記燃料噴射量を補正するための空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを、例えば比例微分制御などにより設定する。
【００１３】
また、排気マニホールド１１から燃焼排気の一部を、ＥＧＲ管１２を通して吸気コレクタ部１３へ還流するＥＧＲバルブ１４が設けられ、前記コントロールユニット６は、運転条件に応じて前記ＥＧＲバルブ１４を制御して排気還流率を制御する。
ところで、前記ＮＯｘトラップ触媒５には、燃料中に含まれるイオウ（イオウ酸化物ＳＯｘ）が付着しやすく、触媒５に対するイオウ付着量が増大すると、その分ＮＯｘのトラップ能力が低下することになってしまう。
【００１４】
そこで、前記ＮＯｘトラップ触媒５におけるイオウ付着量を推定し、該推定付着量が許容レベルを超えていると判断されたときに、被毒物質としてのイオウ成分（イオウ酸化物ＳＯｘ）を触媒５から放出させる被毒解除処理を行うようになっており、係る付着量推定及び被毒解除処理の詳細を、図２以下のフローチャートに従って説明する。
【００１５】
図２は、被毒解除制御のメインフローを示す。
ステップ１０１では、ＮＯｘトラップ触媒５のイオウ付着量（以下被毒量という）を推定して、被毒解除が必要か否かを判断し、被毒解除が必要と判断した場合はフラグＦＳＯＸＦＵＬを１とし、必要でないと判断した場合はフラグＦＳＯＸＦＵＬを０に維持する。
【００１６】
ステップ１０２では、前記フラグＦＳＯＸＦＵＬの値を判別し、フラグＦＳＯＸＦＵＬが１、つまり、被毒解除が必要と判断されたときに、ステップ１０３へ進む。
ステップ１０３では、機関運転状態に基づいて被毒解除制御への移行が可能か否かの判断を行い、移行が可能な場合はフラグＦＳＯＸＲＬＳを１とし、可能でないと判断した場合はフラグＦＳＯＸＲＬＳを０に維持する。
【００１７】
ステップ１０４では、前記フラグＦＳＯＸＲＬＳの値を判別し、フラグＦＳＯＸＲＬＳが１、つまり、被毒解除制御への移行が可能と判断されたときに、ステップ１０５へ進む。
ステップ１０５では、ＮＯｘトラップ触媒５への被毒量つまり推定付着量を算出する。
【００１８】
ステップ１０６では、前記被毒量に基づいて被毒解除制御を終了するか否かを判断し、終了すると判断した場合は前記フラグＦＳＯＸＲＬＳを０にリセットし、まだ終了しないと判断した場合はフラグＦＳＯＸＲＬＳを１に維持する。
ステップ１０７では、前記フラグＦＳＯＸＲＬＳの値を判別し、フラグＦＳＯＸＲＬＳが１、つまり、被毒解除制御を終了すると判断されたときに、このフローを終了して被毒解除制御を終了する。
【００１９】
図３は、前記図２のステップ１０１での被毒解除時期判定フローを示す。
ステップ２０１では、機関運転状態として車速（ＶＳＰ）、機関回転速度（ＲＰＭ）、負荷（Ｔ）を読み込む。
ステップ２０２では、前記運転状態に基づいてＮＯｘトラップ触媒５の単位時間当たりの被毒量△ＳＯＸを積算し、この積算値を現在の被毒量ＴＳＯＸとして算出する。
【００２０】
ステップ２０３では、前記被毒量ＴＳＯＸを被毒判定量ＳＯＸＦＵＬと比較し、ＴＳＯＸ≧ＳＯＸＦＵＬと判定された場合は、被毒量が被毒解除制御を要する量に達したと判断し、ステップ２０４へ進んで被毒解除要求フラグＦＳＯＸＦＵＬ＝１とし被毒解除制御要求をセットする。
また、前記ステップ２０３でＴＳＯＸ≦ＳＯＸＦＵＬと判定された場合は、ステップ２０５へ進んでフラグＦＳＯＸＦＵＬ＝０とし、被毒解除制御要求を拒否する。
【００２１】
図４は、前記図２のステップ１０３での被毒解除制御移行判断フローを示す。ステップ３０１では、機関運転状態として車速（ＶＳＰ）、機関回転速度（ＲＰＭ）、負荷（Ｔ）を読み込む。
ステップ３０２、３０３、３０４では、順次車速、機関回転速度、負荷がそれぞれ被毒解除制御へ移行可能な領域内であるかを判定する。
【００２２】
各条件が全て肯定（領域内にあると判定）された場合は、ステップ３０５で被毒解除実行フラグＦＳＯＸＲＬＳを１にセットし解除制御実行を許可する。
ステップ３０２、３０３、３０４にて各条件が否定された場合はステップ３０６で被毒解除実行フラグＦＳＯＸＲＬＳ＝０として解除実行を拒否する。
図５は、前記図２のステップ１０５での被毒解除制御時における被毒量算出フローを示す。
【００２３】
ステップ４０１では、では、機関運転状態として車速（ＶＳＰ）、機関回転速度（ＲＰＭ）、負荷（Ｔ）を読み込む。
ステップ４０２では、前記機関運転状態に基づいて、単位時間当たりの被毒解除量ＭＳＯＸを算出する。
ステップ４０３では、次式により被毒量ＴＳＯＸを算出する。
【００２４】
ＴＳＯＸ＝ＴＳＯＸold＋ΔＳＯＸ−ＭＳＯＸ
ここで、ＴＳＯＸoldは被毒量ＴＳＯＸの前回算出値である。被毒解除量ＭＳＯＸは、被毒解除制御中の被毒量△ＳＯＸに対して非常に大きな値となるため、ＴＳＯＸは減算されていく。
以下に、前記図２のステップ１０６での本発明にかかる被毒量の下限リミッタを用いての被毒解除制御終了判定について説明をする。
【００２５】
概要を説明すると、前記図５のフローで算出した被毒量ＴＳＯＸが、被毒解除制御中の触媒温度、排気空燃比などに基づいて算出した下限リミッタに達して下限を制限されるときを被毒解除制御終了時期として判定する。
図６は、触媒温度に基づいて下限リミッタを算出しつつ被毒解除制御終了判定を行うフローを示す。
【００２６】
ステップ５０１では、機関運転状態として車速（ＶＳＰ）、機関回転速度（ＲＰＭ）、負荷（Ｔ）及び吸入空気流量（Ｑ）を読み込む。
ステップ５０２では、前記機関運転状態に基づいて触媒温度を推定する。この代わりに、触媒に直接設けるか触媒の上流または下流に設けた温度センサにより検出される排気温度から触媒温度を推定しても良い。
【００２７】
ステップ５０３では、上記のように推定した触媒温度に応じた被毒量の下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴを算出する。具体的には、触媒温度が高いときはイオウ脱離率が大きく解除可能な被毒量は大きいが、触媒温度が低くなるほどイオウ脱離率が減少して解除可能な被毒量が減少するので、下限リミッタ値ＳＯＸＭＩＮＴは、触媒温度が高いときは小さく、触媒温度が低くなるほど大きい値に算出される。
【００２８】
ステップ５０４では、前記下限リミッタ値ＳＯＸＭＩＮＴを被毒解除制御の終了判定値ＳＯＸＭＩＮとして設定する。
ステップ５０５では、前記図５のステップ４０３で算出される被毒量ＴＳＯＸを前記終了判定値ＳＯＸＭＩＮと比較する。
そして、ＴＳＯＸ＞ＳＯＸＭＩＮと判定された場合は、被毒解除制御を継続しつつステップ５０１へ戻って終了判定を繰返し、ＴＳＯＸ≦ＳＯＸＭＩＮと判定されたときに、ステップ５０６へ進んで前記フラグＦＳＯＸＲＬＳ＝０とし被毒解除実行を終了する。
【００２９】
上記実施形態では、前記下限リミッタを、前記被毒解除制御時におけるＮＯｘトラップ触媒５の触媒温度に基づいて設定したことにより、触媒温度によって変化する被毒解除制御終了時の被毒量を精度良く推定することができる。
図７は、排気空燃比に基づいて下限リミッタを算出しつつ被毒解除制御終了判定を行うフローを示す。
【００３０】
ステップ６０１では、機関運転状態として車速（ＶＳＰ）、機関回転速度（ＲＰＭ）、負荷（Ｔ）及び吸入空気流量（Ｑ）を読み込む。
ステップ６０２では、前記機関運転状態に基づいて排気空燃比を推定する。この代わりに、触媒上流または下流に設けた酸素センサや広域型の空燃比センサの出力に基づいて排気空燃比を推定しても良い。
【００３１】
ステップ６０３では、上記のように推定した排気空燃比に応じた被毒量の下限リミッタＳＯＸＭＩＮλを算出する。具体的には、被毒解除制御時に空燃比はリッチ制御されるが、結果として排気空燃比のリッチ度合いが大きいほどイオウ脱離率が大きく解除可能な被毒量は大きいが、リッチ度合いが小さくなるほどイオウ脱離率が減少して解除可能な被毒量が減少するので、下限リミッタ値ＳＯＸＭＩＮλは、排気空燃比のリッチ度合いが大きいほど小さく、リッチ度合いが小さくなるほど大きい値に算出される。
【００３２】
以下、図６と同様に、ステップ６０４で、前記下限リミッタ値ＳＯＸＭＩＮλを被毒解除制御の終了判定値ＳＯＸＭＩＮとして設定し、ステップ６０５で被毒量ＴＳＯＸを終了判定値ＳＯＸＭＩＮと比較し、ＴＳＯＸ≦ＳＯＸＭＩＮと判定されたときに、ステップ６０６で前記フラグＦＳＯＸＲＬＳ＝０とし被毒解除実行を終了する。
【００３３】
上記実施形態では、前記下限リミッタを、前記被毒解除制御時における排気空燃比に基づいて設定したことにより、排気空燃比によって変化する被毒解除制御終了時の被毒量を精度良く推定することができる。
図８は、被毒解除制御中の触媒温度及び排気空燃比の両方基づいて下限リミッタを算出しつつ被毒解除制御終了判定を行うフローを示す。
【００３４】
ステップ７０１で機関運転状態として車速（ＶＳＰ）、機関回転速度（ＲＰＭ）、負荷（Ｔ）及び吸入空気流量（Ｑ）を読み込み、ステップ７０２〜７０５では、図６，７と同様にして触媒温度を推定して触媒温度に応じた下限リミッタ値ＳＯＸＭＩＮＴを算出すると共に、排気空燃比を推定して排気空燃比に応じた下限リミッタ値ＳＯＸＭＩＮλを算出する。
【００３５】
そして、ステップ７０６で、前記触媒温度に応じた下限リミッタ値ＳＯＸＭＩＮＴと排気空燃比に応じた下限リミッタ値ＳＯＸＭＩＮλとの大小を判定し、ＳＯＸＮＩＮＴ≦ＳＯＸＭＩＮλの場合はステップ７０７で被毒解除制御の終了判定値ＳＯＸＭＩＮ＝ＳＯＸＭＩＮＴとし、ＳＯＸＮＩＮＴ＞ＳＯＸＭＩＮλの場合はステップ７０８でＳＯＸＭＩＮ＝ＳＯＸＭＩＮλとする。すなわち、触媒温度に応じた下限リミッタ値ＳＯＸＭＩＮＴと排気空燃比に応じた下限リミッタ値ＳＯＸＭＩＮλのうち、小さい方を被毒解除制御の終了判定値ＳＯＸＭＩＮとして選択する。
【００３６】
ステップ７０９以下では、図６，７と同様に、被毒量ＴＳＯＸを終了判定値ＳＯＸＭＩＮと比較し、ＴＳＯＸ≦ＳＯＸＭＩＮと判定されたときに、前記フラグＦＳＯＸＲＬＳ＝０とし被毒解除実行を終了する。
上記実施形態では、ＮＯｘトラップ触媒５の触媒温度に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴと、排気空燃比に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮλとを別個に設定し、両者のうち小さい方を最終的な下限リミッタＳＯＸＭＩＮとして設定したことにより、触媒温度と排気空燃比の両方によって変化する被毒解除制御終了時の被毒量をより精度良く推定することができる。
【００３７】
次に、前記触媒温度に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴと、排気空燃比に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮλと、の具体的な算出の実施形態について説明する。
図９は、触媒温度に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴの算出の実施形態を示す。
【００３８】
ステップ８０１では、触媒温度を入力し、ステップ８０２では、前記触媒温度に基づいてＳ蓄積量（被毒量）ＳＯＸＭＩＮＴ１をテーブルから検索する。ここで、該テーブルは、図１５に示した触媒温度とＳ蓄積量（被毒量）の関係から所定時間ｔ１での関係を、図１６のテーブルとしたものであり、被毒解除経過後の所定時間ｔ１をそれ以上被毒解除制御を継続してもＳ蓄積量（被毒量）がほとんど変化せず平衡状態となる時間に設定し、該所定時間ｔ１での実質的に触媒温度のみに依存するＳ蓄積量（被毒量）のデータ（ｓ１、ｓ２、ｓ３）を触媒温度（Ａ，Ｂ，Ｃ）に対応させて記憶させたものである。既述したように、触媒温度が高いほどイオウ脱離率が大きく解除可能な被毒量が大きくなるので、Ｓ蓄積量（被毒量）は小さい値となる。
【００３９】
ステップ８０３では、前記テーブルから触媒温度に基づいて検索したＳ蓄積量ＳＯＸＭＩＮＴ１を、触媒温度に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴとして設定する。
図１０は、排気空燃比に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮλの算出の実施形態を示す。
【００４０】
ステップ９０１では、排気空燃比を入力し、ステップ９０２では、前記排気空燃比に基づいてＳ蓄積量（被毒量）ＳＯＸＭＩＮλ１をテーブルから検索する。ここで、該テーブルは、図１７に示した排気空燃比とＳ蓄積量（被毒量）の関係から所定時間ｔ２での関係を、図１８のテーブルとしたものであり、被毒解除経過後の所定時間ｔ２をそれ以上被毒解除制御を継続してもＳ蓄積量（被毒量）がほとんど変化せず平衡状態となる時間に設定し、該所定時間ｔ２での実質的に排気空燃比のみに依存するＳ蓄積量（被毒量）のデータ（ｓ４、ｓ５、ｓ６）を排気空燃比（Ｄ，Ｅ，Ｆ）に対応させて記憶させたものである。既述したように、排気空燃比のリッチ度合いが大きいほどイオウ脱離率が大きく解除可能な被毒量が大きくなるので、Ｓ蓄積量（被毒量）は小さい値となる。
【００４１】
ステップ９０３では、前記テーブルから排気空燃比に基づいて検索したＳ蓄積量ＳＯＸＭＩＮλ１を、排気空燃比に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮλとして設定する。
図１１は、触媒温度に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴ算出の別の実施形態を示す。
【００４２】
ステップ１００１で触媒温度を入力し、ステップ１００２では、該触媒温度に基づいてＳ蓄積量（被毒量）ＳＯＸＭＩＮＴ１をマップから検索する。ここで、該マップは、図１５に示した触媒温度とＳ蓄積量（被毒量）の関係から、触媒温度に対するＳ蓄積量（被毒量）のデータを記憶させたものである。
ステップ１００３では、前記マップから触媒温度に基づいて検索したＳ蓄積量ＳＯＸＭＩＮＴ１を、触媒温度に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴとして設定する。
【００４３】
図１２は、排気空燃比に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮλ算出の別の実施形態を示す。
ステップ１１０１で排気空燃比を入力し、ステップ１１０２では、該排気空燃比に基づいてＳ蓄積量（被毒量）ＳＯＸＭＩＮλ１をマップから検索する。ここで、該マップは、図１７に示した排気空燃比とＳ蓄積量（被毒量）の関係から、排気空燃比に対するＳ蓄積量（被毒量）のデータを記憶させたものである。
【００４４】
ステップ１１０３では、前記マップから排気空燃比に基づいて検索したＳ蓄積量ＳＯＸＭＩＮλ１を、排気空燃比に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮλとして設定する。
以上のように、触媒温度、排気空燃比に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴ、ＳＯＸＭＩＮλを、テーブルまたはマップを設けて検索することにより、容易に設定することができる。
【００４５】
図１３は、触媒温度に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴ算出の更に別の実施形態を示す。
ステップ１２０１で触媒温度を入力し、ステップ１２０２では該入力された現在の実触媒温度と、触媒温度とＳ蓄積量との代表的な特性に対応する代表触媒温度との差△Ｔ（＝代表触媒温度−実触媒温度）を算出する。
【００４６】
ステップ１２０３では、上記△ＴからＫ＝△Ｔ×ｋ１（ｋ１は定数）として代表特性に対する補正係数Ｋを算出する。
ステップ１２０４では、図１の触媒温度とＳ蓄積量の関係から、前記代表触媒温度に対するＳ蓄積量の代表特性から作成したマップから、代表Ｓ蓄積量ＳＯＸＭＩＮＴ２を検索する。
【００４７】
ステップ１２０５では、前記代表Ｓ蓄積量ＳＯＸＭＩＮＴ２と前記補正係数Ｋから、次式により実触媒温度に応じたＳ蓄積量ＳＯＸＭＩＮＴ１を算出する。
ＳＯＸＭＩＮＴ１＝ＳＯＸＭＩＮＴ２×Ｋ
ステップ１２０６では、前記Ｓ蓄積量ＳＯＸＭＩＮＴを、触媒温度に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴ１として設定する。
【００４８】
図１４は、排気空燃比に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮλ算出の更に別の実施形態を示す。
ステップ１３０１で排気空燃比を入力し、ステップ１３０２では該入力された現在の実排気空燃比と、排気空燃比とＳ蓄積量との代表的な特性に対応する代表排気空燃比との差△Ｔ（＝代表排気空燃比−実排気空燃比）を算出する。
【００４９】
ステップ１３０３では、上記△ＴからＫ＝△Ｔ×ｋ１（ｋ１は定数）として代表特性に対する補正係数Ｋを算出する。
ステップ１３０４では、図１の排気空燃比とＳ蓄積量の関係から、前記代表排気空燃比に対するＳ蓄積量の代表特性から作成したマップから、代表Ｓ蓄積量ＳＯＸＭＩＮλ２を検索する。
【００５０】
ステップ１３０５では、前記代表Ｓ蓄積量ＳＯＸＭＩＮλ２と前記補正係数Ｋから、次式により実排気空燃比に応じたＳ蓄積量ＳＯＸＭＩＮλ１を算出する。
ＳＯＸＭＩＮλ１＝ＳＯＸＭＩＮλ２×Ｋ
ステップ１３０６では、前記Ｓ蓄積量ＳＯＸＭＩＮλを、排気空燃比に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮλ１として設定する。
【００５１】
以上のように、下限リミッタの代表値を補正して、実際の触媒温度、排気空燃比に応じた下限リミッタＳＯＸＭＩＮＴ、ＳＯＸＭＩＮλを設定することにより、マップの記憶データ量を減少することができる。
上記下限リミッタを用いて被毒解除制御を行ったときの状態を図１５に示す。尚、上記実施形態では、被毒物質が付着する排気浄化触媒を、ＮＯｘトラップ触媒としたが、被毒物質が付着する触媒であれば同様の処理で付着量を推定させることができ、排気浄化触媒をＮＯｘトラップ触媒に限定するものではない。また、被毒物質もイオウに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施形態に共通する内燃機関のシステム構成図。
【図２】被毒解除制御のメインフローを示すフローチャート。
【図３】被毒解除制御の開始条件となる被毒量を判定するためのフローチャート。
【図４】被毒解除制御の移行を判定するためのフローチャート。
【図５】被毒解除制御時における被毒量を算出するフローチャート。
【図６】触媒温度に基づいて下限リミッタを算出しつつ被毒解除制御終了判定を行うフローチャート。
【図７】排気空燃比に基づいて下限リミッタを算出しつつ被毒解除制御終了判定を行うフローチャート。
【図８】触媒温度と排気空燃比とに基づいて下限リミッタを算出しつつ被毒解除制御終了判定を行うフローチャート。
【図９】触媒温度に基づいて下限リミッタを算出する第１の例を示すフローチャート。
【図１０】排気空燃比に基づいて下限リミッタを算出する第１の例を示すフローチャート。
【図１１】触媒温度に基づいて下限リミッタを算出する第２の例を示すフローチャート。
【図１２】排気空燃比に基づいて下限リミッタを算出する第２の例を示すフローチャート。
【図１３】触媒温度に基づいて下限リミッタを算出する第３の例を示すフローチャート。
【図１４】排気空燃比に基づいて下限リミッタを算出する第４の例を示すフローチャート。
【図１５】被毒解除制御開始後の経過時間に対する触媒温度とＳ蓄積量（被毒量）の関係を示す図。
【図１６】被毒解除制御開始後、所定時間ｔ１経過時における触媒温度とＳ蓄積量（被毒量）の関係を示したテーブル。
【図１７】被毒解除制御開始後の経過時間に対する排気空燃比とＳ蓄積量（被毒量）の関係を示す図。
【図１８】被毒解除制御開始後、所定時間ｔ２経過時における排気空燃比とＳ蓄積量（被毒量）の関係を示したテーブル。
【図１９】被毒解除制御を行ったときの状態を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…スロットル弁
３…燃料噴射弁
５…ＮＯｘトラップ触媒
６…コントロールユニット
９…排気管
１０…空燃比センサ
１１…排気マニホールド
１５…車速センサ
１６…クランク角センサ
Claims (11)
- 内燃機関の排気管に介装される排気浄化触媒へ付着した被毒物質を解除制御するときに、該被毒物質の解除量に応じて減算される推定付着量の下限を、前記触媒の環境状態に応じて設定した下限リミッタにより制限することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
- 内燃機関の排気管に介装される排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒における被毒物質の推定付着量を演算する推定付着量演算手段と、
排気浄化触媒に付着した被毒物質を解除制御する被毒解除制御手段と、
前記被毒解除制御手段による被毒解除制御時に、前記推定付着量演算手段により被毒物質の解除量に応じて減算される推定付着量の下限を制限する下限リミッタを、前記触媒の環境状態に応じて設定する下限リミッタ設定手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記下限リミッタを、前記被毒解除制御時における排気浄化触媒の触媒温度と排気空燃比との少なくとも一方に基づいて設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記排気浄化触媒の触媒温度に応じた下限リミッタと、排気空燃比に応じた下限リミッタとを別個に設定し、両者のうち小さい方を最終的な下限リミッタとして設定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記触媒温度に応じた下限リミッタは、前記被毒解除制御を所定時間実行したときの触媒温度毎の被毒物質付着量を、触媒温度に応じた下限リミッタとして記憶させたテーブルから検索して設定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記触媒温度に応じた下限リミッタは、前記被毒解除制御の時間経過に応じた触媒温度毎の被毒物質付着量を、触媒温度に応じた下限リミッタとして記憶させたマップから検索して設定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記触媒温度に応じた下限リミッタは、代表触媒温度に対する被毒物質付着量の特性に対し、該代表触媒温度と実際の触媒温度との相違に応じた補正を行って設定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記排気空燃比に応じた下限リミッタは、前記被毒解除制御を所定時間実行したときの排気空燃比毎の被毒物質付着量を、排気空燃比に応じた下限リミッタとして記憶させたテーブルから検索して設定されることを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記排気空燃比に応じた下限リミッタは、前記被毒解除制御の時間経過に応じた排気空燃比毎の被毒物質付着量を、排気空燃比に応じた下限リミッタとして記憶させたマップから検索して設定することを特徴とする請求項４〜請求項８のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記排気空燃比に応じた下限リミッタは、代表排気空燃比に対する被毒物質付着量の特性に対し、該代表排気空燃比と実際の排気空燃比との相違に応じた補正を行って設定することを特徴とする請求項４〜請求項９のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記被毒物質がイオウである請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
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