JP4432259B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関からの排気ガスを浄化するための内燃機関の排気浄化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、内燃機関の排気浄化装置に関連する先行技術文献としては、特許第2985638号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、NOx 触媒の下流側の排気ガス中のNOx 濃度を検出するNOx センサを用いてNOx 触媒のNOx 吸蔵能力を判定する技術が示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述のものでは、高価なNOx センサが必要である。また、このときの判定内容は、NOx 触媒の吸蔵量が増加したとき、回復制御実施の判定を実行している。しかし、NOx 触媒は硫黄被毒によっても吸蔵量が徐々に少なくなり、また、熱劣化によっても吸蔵量が低下する。これらの吸蔵量の低下に合わせてNOx 触媒が吸蔵するNOx に対する還元剤量としての燃料噴射量による空燃比のリッチ側へのパージ周期を短くするような制御では燃費を悪化させるという不具合があった。
【0004】
このような不具合に対処する先行技術文献として、特許第2692380号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、NOx センサを用いることなくNOx 触媒のNOx 吸蔵能力を検出しNOx 触媒の劣化を判定する技術が示されている。しかし、NOx 触媒の吸蔵量の低下は、前述のように、硫黄被毒によっても起こり、この硫黄被毒による吸蔵量の低下は、触媒温度の昇温、かつ、燃料噴射量のリッチ側へのパージ制御によって回復可能であり、熱劣化による回復不能な真のNOx 触媒の劣化とは異なっている。
【0005】
そこで、特許第2692380号公報によれば、NOx 触媒の吸蔵量を、空燃比をリッチ側への切換えたのち、NOx 触媒の下流側の空燃比がリッチになるまでの経過時間に基づき算出しているが、この中には排気系の輸送遅れやO2 (酸素)ストレージ(貯蔵)量による消費分等が含まれており、更に、吸蔵量に換算する際には、機差ばらつき等もあり、真の吸蔵量を算出することは困難である。つまり、前述のものでは、排気系輸送遅れや機差ばらつき等の影響等を受けることなく高精度にNOx 触媒の吸蔵量を算出することができなかった。
【0006】
また、内燃機関の排気通路途中に三元触媒とNOx 触媒を共に設置するシステムにおいて、それぞれの劣化判定を独立した手法で、独立した時期に実施すると、劣化判定の頻度が低下するという不具合があった。
【0007】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、NOx 触媒における現在のNOx 吸蔵能力及び三元触媒の劣化を的確に知ることによりエミッション悪化を防止し、NOx 触媒の許容吸蔵量の回復によって燃費の悪化も防止可能な内燃機関の排気浄化装置の提供を課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の内燃機関の排気浄化装置によれば、現在のNOx 触媒に吸蔵されているNOx を還元するのに必要な燃料噴射量である必要還元剤量が第2の空燃比検出手段からの出力に基づき還元剤量演算手段にて算出され、この必要還元剤量とNOx 触媒の吸蔵量とから関係式が関係式演算手段で算出され、この関係式が関係式学習手段で学習され更新される。そして、このNOx 触媒の必要還元剤量と関係式とから浄化率演算手段でNOx 触媒の浄化率が算出される。この算出された浄化率によって、NOx 触媒における現在のNOx 吸蔵能力を的確に知ることができる。
更に、関係式演算手段では、リッチ側へパージ制御したときのNOx 触媒の吸蔵量に対する還元剤量を表す点が少なくとも2点以上求められる。これにより、NOx 触媒の吸蔵量に対する必要還元剤量を示す関係式としての直線が簡単に求められる。そして、吸蔵量がNOx 触媒がNOx を吸蔵しきれずに漏出することのない十分小さい領域に設定されることで、関係式としての直線を正確に求めることができる。
【0009】
請求項2の内燃機関の排気浄化装置によれば、現在のNOx 触媒に吸蔵されているNOx を還元するのに必要な燃料噴射量である必要還元剤量が第2の空燃比検出手段からの出力に基づき還元剤量演算手段にて算出され、この必要還元剤量とNOx 触媒の吸蔵量とから関係式が関係式演算手段で算出され、この関係式が関係式学習手段で学習され更新される。そして、このNOx 触媒の必要還元剤量と関係式とから浄化率演算手段で算出されたNOx 触媒の浄化率に基づき回復制御実施判定手段で硫黄被毒回復制御の実施が判定され、このときの浄化率が所定値未満と低くなっているときには硫黄被毒回復制御が実施され、その実施後または実施前後の浄化率に基づき劣化判定手段でNOx 触媒の劣化が判定される。これにより、NOx 触媒における現在のNOx 吸蔵能力が低下しているときには、NOx 触媒の浄化率が回復されることによってエミッション悪化が未然に防止され、燃費の悪化も防止される。
更に、関係式演算手段では、リッチ側へパージ制御したときのNOx 触媒の吸蔵量に対する還元剤量を表す点が少なくとも2点以上求められる。これにより、NOx 触媒の吸蔵量に対する必要還元剤量を示す関係式としての直線が簡単に求められる。そして、吸蔵量がNOx 触媒がNOx を吸蔵しきれずに漏出することのない十分小さい領域に設定されることで、関係式としての直線を正確に求めることができる。
【0010】
請求項3の内燃機関の排気浄化装置によれば、現在のNOx 触媒に吸蔵されているNOx を還元するのに必要な燃料噴射量である必要還元剤量が第2の空燃比検出手段からの出力に基づき還元剤量演算手段にて算出され、この必要還元剤量とNOx 触媒の吸蔵量とから関係式が関係式演算手段で算出され、この関係式が関係式学習手段で学習され更新される。そして、この関係式の切片値の変化に基づき劣化判定手段によって三元触媒及びNOx 触媒の劣化が判定される。つまり、関係式の切片値が変化し所定値未満と小さくなると三元触媒の劣化、直線上より必要還元剤量が所定量または所定比率少なくなるとNOx 触媒の劣化であると的確に判定される。
【0011】
請求項4の内燃機関の排気浄化装置における還元剤量演算手段では、1回目には第2の空燃比検出手段から所定範囲のリッチ信号が出力されると予測されるだけの還元剤量が供給され、2回目には第2の空燃比検出手段による1回目の空燃比挙動に基づき適正還元剤量が逆算される。即ち、第2の空燃比検出手段からの所定範囲のリッチ信号が出力された分が差引かれることで必要還元剤量が正確に算出される。
【0012】
請求項5の内燃機関の排気浄化装置では、適正還元剤量がNOx 触媒の下流側で過剰な空燃比を積算した過剰空燃比積算値によって求められる。即ち、空燃比が理論空燃比を越えリッチ側となった空燃比が積算されることで過剰還元剤量が算出され、この過剰分が与えられた還元剤量から減算されることで正確に求められる。
【0013】
請求項6の内燃機関の排気浄化装置では、適正還元剤量が第1の空燃比検出手段からの出力がリッチ側に変化開始した時点から第2の空燃比検出手段からの出力がリッチ側に変化し始めるまでの時間を求め、更に、排気ガスが第1の空燃比検出手段から第2の空燃比検出手段に至るまでのガス輸送遅れ時間を減算することで正確に求められる。
【0016】
請求項9の内燃機関の排気浄化装置における関係式学習手段では、今回算出された直線の傾きと基準傾きとの偏差が所定範囲内であるときには、直線が更新され記憶される。これにより、求められた傾きを用いた直線に対する信頼性が向上される。
【0017】
請求項10の内燃機関の排気浄化装置における浄化率演算手段では、浄化率が関係式の切片値を必要還元剤量と関係式との両者から減算し、それらの比を求めることによって得られる。これにより、関係式の切片値が表す三元触媒及びNOx 触媒におけるO2 (酸素)ストレージ(貯蔵)量の影響をなくし、NOx 触媒の浄化率を正確に算出することができる。
【0018】
請求項11の内燃機関の排気浄化装置における硫黄被毒回復制御実施判定手段では、現在のNOx 触媒の浄化率が予め設定されている基準浄化率より低下したときにはNOx 触媒の吸蔵量が少なくなっており硫黄被毒回復制御の実施が必要であると判定される。これにより、NOx 触媒24の吸蔵量が適切なタイミングにて硫黄被毒回復制御の実施によって回復されることとなりエミッションの悪化が防止され、燃費の悪化も防止することができる。
【0019】
請求項12の内燃機関の排気浄化装置における劣化判定手段では、硫黄被毒回復制御が実施されたにもかかわらず浄化率が予め設定されている所定値以下と低下したままであるときには、NOx 触媒が熱劣化によるダメージを受けており、浄化率回復不能と適切に判定される。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【0021】
図1は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置が適用された内燃機関とその周辺機器を示す概略構成図である。
【0022】
図1において、内燃機関10は直列4気筒(#1気筒〜#4気筒)4サイクルの火花点火式として構成されている。内燃機関10の上流側の図示しないエアクリーナから吸入された空気は吸気通路11、サージタンク12、吸気マニホルド13を通過し、吸気マニホルド13内で#1気筒〜#4気筒に対応する#1インジェクタ14a〜#4インジェクタ14dから噴射された燃料と混合され、所定の空燃比(Air-Fuel Ratio)の混合気として各気筒(#1気筒〜#4気筒)に分配供給される。また、内燃機関10の#1気筒〜#4気筒に設けられた点火プラグ15a〜15dには図示しない点火回路から逐次、高電圧が供給され、#1気筒〜#4気筒の混合気が所定タイミングで点火燃焼される。そして、燃焼後の排気ガスは排気マニホルド21に接続された排気通路23の上流側に設置された触媒コンバータとしての三元触媒22を通過し、この排気通路23の下流側に設置された触媒コンバータとしてのNOx 触媒24を通過したのち大気中に排出される。
【0023】
また、排気通路23途中で三元触媒22の上流側には、排気ガス中の空燃比を検出するA/Fセンサ31が配設されている。そして、排気通路23途中でNOx 触媒24の下流側には排気ガス中の空燃比を検出するA/Fセンサ32が配設されている。
【0024】
ECU(Electronic Control Unit:電子制御ユニット)40は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのCPU、制御プログラムを格納したROM、各種データを格納するRAM、入出力回路及びそれらを接続するバスライン等からなる論理演算回路として構成されている。ECU40によってA/Fセンサ31からの空燃比信号やA/Fセンサ32からの空燃比信号及び図示しない各種センサからの各種入力信号41が読込まれ演算処理され、#1インジェクタ14a〜#4インジェクタ14d、図示しない点火回路や各種アクチュエータに各種出力信号42が出力され、内燃機関10の運転状態が制御される。なお、ECU40によるA/Fセンサ31からの空燃比信号に基づく空燃比フィードバック制御については周知であり、本実施例の説明中では省略されている。
【0025】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置で使用されているECU40による処理手順について各制御毎に説明する。
【0026】
〈イニシャルルーチン:図2参照〉
なお、このイニシャルルーチンはイグニッションスイッチ(図示略)のON(オン)直後に1回だけ、学習値を除いてECU40にて実行される。
【0027】
図2において、ステップS101で、各フラグや変数が「0」に初期設定されたのち、本ルーチンを終了する。
【0028】
〈リーン制御ルーチン:図3参照〉
なお、このリーン制御ルーチンは所定時間毎にECU40にて繰返し実行される。
【0029】
図3において、ステップS201で、A/Fセンサ31からの空燃比信号やA/Fセンサ32からの空燃比信号及び図示しない各種センサからの各種入力信号41が読込まれ運転条件検出処理が実行され、更に、ステップS202にて運転状態に見合った後述のTAU(燃料噴射量)演算処理が実行され、このときのTAUが算出される。次にステップS203に移行して、許容吸蔵量が学習された許容吸蔵量学習値が許容吸蔵量に設定される。なお、許容吸蔵量学習値の初期値としては、NOx 触媒24における耐久後の低い値を予め入れておき、最初、許容吸蔵量を小さい方から大きい方へ探すことでエミッション悪化を防止することができる。
【0030】
次にステップS204に移行して、後述の直線学習処理による直線上のポイント1が算出されポイント1終了フラグが「1」にセットされているかが判定される。ステップS204の判定条件が成立せず、ポイント1終了フラグが「0」のままであり、未だポイント1が未確定であるときにはステップS205に移行し、ステップS203で設定された許容吸蔵量がα1 、即ち、関係式である直線上のα1 (入NOx 量)が横軸のX1 に設定される。一方、ステップS204の判定条件が成立するときにはステップS206に移行し、後述の直線学習処理による直線上のポイント2が算出されポイント2終了フラグが「1」にセットされているかが判定される。ステップS206の判定条件が成立せず、ポイント2終了フラグが「0」のままであり、未だポイント2が未確定であるときにはステップS207に移行し、ステップS203で設定された許容吸蔵量がα2 、即ち、関係式である直線上のα2 (入NOx 量)が横軸のX2 に設定される。
【0031】
一方、ステップS206の判定条件が成立、即ち、ポイント1終了フラグが「1」及びポイント2終了フラグが「1」にセットされているとき、またはステップS205またはステップS207における処理ののちステップS208に移行し、後述の吸蔵量演算処理が実行される。次にステップS209に移行して、後述の吸蔵量演算処理によって算出されたΣ吸蔵量がステップS203で設定された許容吸蔵量以上であるかが判定される。ステップS209の判定条件が成立せず、即ち、Σ吸蔵量が許容吸蔵量未満と少ないときにはNOx 触媒24に未だ吸蔵余裕があるためステップS201に戻り、同様の処理が繰返し実行される。そして、ステップS209の判定条件が成立、即ち、Σ吸蔵量が許容吸蔵量以上となるとNOx 触媒24に吸蔵余裕がないためリーン制御できないとして、本ルーチンを終了する。
【0032】
〈TAU(燃料噴射量)演算のサブルーチン:図4参照〉
なお、このTAU演算ルーチンは、図3のステップS202または後述の図6のステップS501または後述の図10のステップS901または後述の図13のステップS1201による割込毎にECU40にて実行される。
【0033】
図4において、ステップS301で、そのときの運転条件に見合った基本噴射量TPが算出される。次にステップS302に移行して、リーン制御中であるかが判定される。ステップS302の判定条件が成立、即ち、リーン制御中であるときにはステップS303に移行し、TAUが次式(1)にて算出されたのち、本ルーチンを終了する。ここで、LFAFは空燃比フィードバック係数の学習値、KAF1 は目標空燃比にするための係数である。
【0034】
【数1】
TAU=TP×LFAF×KAF1 ・・・(1)
【0035】
一方、ステップS302の判定条件が成立せず、即ち、リーン制御中でないときにはステップS304に移行し、TAUが次式(2)にて算出されたのち、本ルーチンを終了する。ここで、KAF2 は目標空燃比にするための係数である。
【0036】
【数2】
TAU=TP×LFAF×KAF2 ・・・(2)
【0037】
〈吸蔵量演算のサブルーチン:図5参照〉
なお、この吸蔵量演算ルーチンは図3のステップS208による割込毎にECU40にて実行される。
【0038】
図5において、ステップS401で、吸蔵量が次式(3)にて算出される。ここで、NOx 濃度は内燃機関10の機関回転数と負荷とをパラメータとするマップ(図示略)により算出される。ここで、計測時間とは前回吸蔵量算出から今回吸蔵量算出までに要した時間である。
【0039】
【数3】
【0040】
次にステップS402に移行して、前回までのΣ吸蔵量にステップS401で算出された吸蔵量が加算されてΣ吸蔵量が算出されたのち、本ルーチンを終了する。
【0041】
〈リッチパージ制御ルーチン:図6参照〉
なお、このリッチパージ制御ルーチンは、リッチパージ制御中、ECU40にて繰返し実行される。
【0042】
図6において、まず、ステップS501で、上述の図4によるTAU演算処理が実行される。次にステップS502に移行して、直線学習フラグが「1」にセットされているかが判定される。ステップS502の判定条件が成立せず、即ち、直線学習フラグが「0」のままであり、未だ直線が学習済でないときにはステップS503に移行し、後述の直線学習処理が実行される。
【0043】
一方、ステップS502の判定条件が成立、即ち、直線学習フラグが「1」にセットされており、直線が学習済であるときにはステップS504に移行し、許容吸蔵量学習フラグが「1」にセットされているかが判定される。ステップS504の判定条件が成立せず、即ち、許容吸蔵量学習フラグが「0」のままであり、未だ許容吸蔵量学習値が算出されていないときにはステップS505に移行し、このときの許容吸蔵量が図示しない許容吸蔵量学習処理によって求められる。
【0044】
一方、ステップS504の判定条件が成立、即ち、許容吸蔵量学習フラグが「1」にセットされているときにはステップS506に移行し、後述の適正還元剤量演算処理で算出された適正還元剤量が必要還元剤量として設定される。次にステップS507に移行して、1噴射当たり還元剤量FQが次式(4)にて算出される。
【0045】
【数4】
FQ←TAU×(単位時間当たり噴射量)×(還元剤密度) ・・・(4)
【0046】
次にステップS508に移行して、1噴射が終了するまで待ってステップS509に移行する。ステップS509では、前回の必要還元剤量からステップS507で算出された1噴射当たり還元剤量FQが減算され今回の必要還元剤量とされる。次にステップS510に移行して、必要還元剤量が「0」となったかが判定される。ステップS510の判定条件が成立せず、即ち、必要還元剤量が「0」となっておらず、未だ必要還元剤量が必要であるときにはステップS507に戻り、同様の処理が繰返し実行される。そして、ステップS510の判定条件が成立、即ち、必要還元剤量が「0」となったとき、またはステップS503またはステップS505の処理ののちステップS511に移行し、Σ吸蔵量が「0」に戻されたのち、本ルーチンを終了する。
【0047】
〈直線学習のサブルーチン:図7参照〉
なお、この直線学習ルーチンは、図6のステップS503の割込毎にECU40にて実行される。
【0048】
図7において、ステップS601では、ポイント1終了フラグが「1」にセットされているかが判定される。ステップS601の判定条件が成立せず、即ち、ポイント1終了フラグが「0」のままであり、未だポイント1が未確定であるときにはステップS602に移行し、後述のポイント1演算処理による直線上のポイント1が算出されたのち、本ルーチンを終了する。一方、ステップS601の判定条件が成立、即ち、ポイント1終了フラグが「1」にセットされているときにはステップS603に移行し、後述のポイント2演算処理による直線上のポイント2が算出される。次にステップS604に移行して、ステップS602で算出されたポイント1とステップS603で算出されたポイント2とから後述の直線演算処理によって直線が算出され、本ルーチンを終了する。
【0049】
〈ポイント1及びポイント2演算のサブルーチン:図8参照〉
なお、このポイント1及びポイント2演算ルーチンは、図7のステップS602またはステップS603の割込毎にECU40にて実行される。
【0050】
図8において、ステップS701で、後述の適正還元剤量演算処理が実行される。次にステップS702に移行して、ポイント1終了フラグが「1」にセットされているかが判定される。ステップS702の判定条件が成立せず、即ち、ポイント1終了フラグが「0」のままであり、未だポイント1が未確定であるときにはステップS703に移行し、ステップS701で算出された適正還元剤量がY1 とされる。次にステップS704に移行して、ポイント1終了フラグが「1」にセットされたのち、本ルーチンを終了する。
【0051】
一方、ステップS702の判定条件が成立、即ち、ポイント1終了フラグが「1」にセットされているときにはステップS705に移行し、ステップS701で算出された適正還元剤量がY2 とされる。次にステップS706に移行して、ポイント2終了フラグが「1」にセットされたのち、本ルーチンを終了する。
【0052】
〈直線演算のサブルーチン:図9参照〉
なお、この直線演算ルーチンは図7のステップS604の割込毎にECU40にて実行される。
【0053】
図9において、まず、ステップS801で、直線の傾きa1 が次式(5)にて算出される。
【0054】
【数5】
a1 =(Y2 −Y1 )/(X2 −X1 ) ・・・(5)
【0055】
次にステップS802に移行して、ステップS801で算出された直線の傾きa1 と予め格納されている直線の傾きaとの偏差の絶対値が所定値未満であるかが判定される。ステップS802の判定条件が成立するときにはNOx 触媒24が正常であるとしてステップS803に移行し、ステップS801で算出された直線の傾きa1 が予め格納されている直線の傾きaとして設定される。次にステップS804に移行して、直線の切片bが次式(6)にて算出される。
【0056】
【数6】
b=Y1 −aX1 ・・・(6)
【0057】
一方、ステップS802の判定条件が成立せず、即ち、ステップS801で算出された直線の傾きa1 と予め格納されている直線の傾きaとの偏差の絶対値が所定値以上と大きいときにはNOx 触媒24が劣化している可能性等があり直線が求められないためステップS803及びステップS804がスキップされる。次にステップS805に移行して、直線学習フラグが「1」にセットされたのち、本ルーチンを終了する。
【0058】
〈適正還元剤量演算のサブルーチン:図10参照〉
なお、この適正還元剤量演算ルーチンは図8のステップS701の割込毎にECU40にて実行される。
【0059】
図10において、まず、ステップS901で、上述の図4によるTAU演算処理が実行される。次にステップS902に移行して、1噴射当たり還元剤量FQが上式(4)にて算出される。次にステップS903に移行して、1噴射が終了するまで待ってステップS904に移行する。ステップS904では、前回までのΣFQにステップS902で算出された1噴射当たり還元剤量FQが加算され今回のΣFQが設定される。なお、ΣFQは積算演算された1噴射当たり還元剤量FQを表す。
【0060】
次にステップS905に移行して、NOx 触媒24の下流側の空燃比でありA/Fセンサ32の出力信号に基づくNOx 触媒後空燃比が所定値“1”未満であるかが判定される。ステップS905の判定条件が成立せず、即ち、NOx 触媒後空燃比がリーンまたはストイキ近傍にあるときにはステップS906に移行し、NOx 触媒後空燃比が所定値“2”未満であるかが判定される。ステップS906の判定条件が成立、即ち、NOx 触媒後空燃比が所定値“2”未満とほぼストイキ近傍にあるときにはステップS907に移行し、前回までのΣ空燃比に今回の空燃比が加算され今回のΣ空燃比が設定される。なお、Σ空燃比は積算演算された空燃比を表す。
【0061】
次にステップS908に移行して、カウンタNが「+1」インクリメントされたのち、ステップS901に戻り、同様の処理が繰返し実行される。一方、ステップS906の判定条件が成立せず、即ち、NOx 触媒後空燃比が所定値以上と大きくリーン側にあるときにはステップS907及びステップS908をスキップしてステップS901に戻り、同様の処理が繰返し実行される。
【0062】
一方、ステップS905の判定条件が成立、即ち、NOx 触媒後空燃比がリッチであるときにはステップS909に移行し、リーン制御へ移行されたのちステップS910に移行し、Σ空燃比をカウンタN値で除算して還元中平均空燃比が算出される。次にステップS911に移行して、Σ空燃比が「0」に戻され、カウンタNが「0」にクリアされる。
【0063】
次にステップS912に移行して、後述の空燃比リッチ間の過剰空燃比積算処理が実行される。この空燃比リッチ間の過剰空燃比とは、適正還元剤量を算出するためリーン側からリッチ側へ空燃比制御したとき、余分な噴射量によりNOx 触媒後空燃比が理論空燃比を越え実際にリッチとなった空燃比をいう。次にステップS913に移行して、後述の適正量演算処理が実行される。次にステップS914に移行して、適正還元剤量算出フラグが「1」にセットされる。次にステップS915に移行して、ΣFQが「0」に戻されたのち、本ルーチンを終了する。
【0064】
〈空燃比リッチ間の過剰空燃比積算のサブルーチン:図11参照〉
なお、この空燃比リッチ間の過剰空燃比積算ルーチンは図10のステップS912の割込毎にECU40にて実行される。
【0065】
図11において、ステップS1001で、空燃比が算出される。次にステップS1002に移行して、NOx 触媒後空燃比が還元中平均空燃比を越えているかが判定される。ステップS1002の判定条件が成立せず、即ち、NOx 触媒後空燃比が還元中平均空燃比以下と小さいときにはステップS1003に移行し、過剰空燃比が設定される。次にステップS1004に移行して、カウンタNが「+1」インクリメントされる。次にステップS1005に移行して、前回までのΣ過剰空燃比に今回の過剰空燃比が加算され今回のΣ過剰空燃比が設定されたのちステップS1001に戻り、同様の処理が繰返し実行される。なお、Σ過剰空燃比は積算演算された過剰空燃比を表す。
【0066】
一方、ステップS1002の判定条件が成立、即ち、NOx 触媒後空燃比が還元中平均空燃比を越え大きいときにはステップS1006に移行し、Σ過剰空燃比がカウンタN値で除算されリッチ間平均空燃比が算出される。次にステップS1007に移行して、Σ過剰空燃比が「0」に戻され、カウンタNが「0」にクリアされたのち、本ルーチンを終了する。
【0067】
〈適正量演算のサブルーチン:図12参照〉
なお、この適正量演算ルーチンは図10のステップS913の割込毎にECU40にて実行される。
【0068】
図12において、ステップS1101で、還元中平均空燃比からリッチ間平均空燃比が減算され、それらの偏差としてのΔ空燃比が算出される。次にステップS1102に移行して、過剰還元剤量が次式(7)にて算出される。ここで、14.7は理論空燃比(ストイキ)の空燃比である。
【0069】
【数7】
過剰還元剤量←(吸入空気量)×(Δ空燃比)/14.7 ・・・(7)
【0070】
次にステップS1103に移行して、ΣFQから過剰還元剤量が減算され適正還元剤量が算出されたのち、本ルーチンを終了する。
【0071】
〈適正還元剤量演算のサブルーチンの変形例:図13参照〉
なお、この適正還元剤量演算ルーチンの変形例は図8のステップS701の割込毎にECU40にて実行される。
【0072】
図13において、まず、ステップS1201で、上述の図4によるTAU演算処理が実行される。次にステップS1202に移行して、噴射開始されたのちステップS1203に移行し、内燃機関排出空燃比がリッチ側に変化したかが判定される。ステップS1203で内燃機関排出空燃比がリッチ側に変化するまで待ってステップS1204に移行する。ステップS1204では、内燃機関排出空燃比がリッチ側に変化開始した時刻が記憶される。次にステップS1205に移行して、NOx 触媒後空燃比がリッチであるかが判定される。
【0073】
ステップS1205でNOx 触媒後空燃比がリッチとなるまで待ってステップS1206に移行する。ステップS1206では、リーン制御へ移行されたのちステップS1207に移行し、NOx 触媒後空燃比がリッチになった時刻が記憶される。次にステップS1208に移行して、後述の適正量演算処理が実行される。次にステップS1209に移行して、適正還元剤量算出フラグが「1」にセットされたのち、本ルーチンを終了する。
【0074】
〈適正量演算のサブルーチン:図14参照〉
なお、この適正量演算ルーチンは図13のステップS1208の割込毎にECU40にて実行される。
【0075】
図14において、ステップS1301で、予めECU40のROMに格納されている運転領域毎のガス輸送遅れ時間TDLYが算出されたのちステップS1302に移行する。ステップS1302では、図13のステップS1207で記憶されたNOx 触媒後空燃比がリッチになった時刻から図13のステップS1204で記憶された内燃機関排出空燃比がリッチ側に変化開始した時刻及びステップS1301で算出されたガス輸送遅れ時間TDLYが減算され必要噴射時間が算出される。次にステップS1303に移行して、ステップS1302で算出された必要噴射時間に基づき必要噴射回数が算出される。ここで、必要噴射回数は必要噴射時間を噴射周期で除算することで求められる。
【0076】
次にステップS1304に移行して、適正還元剤量が次式(8)にて算出されたのち、本ルーチンを終了する。
【0077】
【数8】
【0078】
〈浄化率演算ルーチン:図15参照〉
なお、この浄化率演算ルーチンは所定時間毎にECU40にて実行される。
【0079】
図15において、ステップS1401では、上述の直線演算処理で求めたNOx 触媒24のNOx 吸蔵量と必要還元剤量との関係を表す直線が読込まれる。次にステップS1402に移行して、浄化率算出点の入NOx 量(NOx 触媒24の吸蔵量)X2 が決定される。次にステップS1403に移行して、ステップS1401で読込まれた直線上の浄化率算出点の入NOx 量X2 に対する基準還元剤量Y2 が次式(9)にて算出される。
【0080】
【数9】
Y2 =aX2 +b ・・・(9)
【0081】
次にステップS1404に移行して、ステップS1403で算出された必要還元剤量に基づいて還元に必要な燃料量が算出される。次にステップS1405に移行して、浄化率が次式(10)にて算出され、本ルーチンを終了する。なお、このときの入NOx 量(X軸)は同じポイントである。
【0082】
【数10】
【0083】
〈硫黄被毒度回復制御実施判定及び劣化判定ルーチン:図16参照〉
なお、この硫黄被毒回復制御実施判定及び劣化判定ルーチンは所定時間毎にECU40にて実行される。
【0084】
図16において、ステップS1501で、上述の浄化率演算処理で求めたNOx 触媒24における浄化率が読込まれる。次にステップS1502に移行して、予め設定されている硫黄被毒回復制御を実施するかを判定するための硫黄被毒回復判定値が読込まれる。次にステップS1503に移行して、ステップS1501で読込まれた浄化率がステップS1502で読込まれた硫黄被毒回復判定値未満と低いときにはステップS1504に移行して、後述の硫黄被毒回復制御処理が実行される。次にステップS1505に移行して、浄化率が再度読込まれる。次にステップS1506に移行して、ステップS1505で読込まれた浄化率が予め設定されているNOx 触媒24の劣化判定値未満であるかかが判定される。
【0085】
ステップS1506の判定条件が成立せず、即ち、浄化率が劣化判定値以上と高く十分であるときにはステップS1507に移行し、NOx 触媒24が正常と判定される。次にステップS1508に移行して、上述の許容吸蔵量学習処理による許容吸蔵量学習値が再度算出されたのち、本ルーチンを終了する。一方、ステップS1506の判定条件が成立、即ち、浄化率が劣化判定値未満と低くなっているときにはステップS1509に移行し、NOx 触媒24が熱劣化と判定されたのち、本ルーチンを終了する。なお、NOx 触媒24が熱劣化したときには、上述の硫黄被毒回復制御処理を施しても現在の浄化率を向上させることはできない。一方、ステップS1503の判定条件が成立せず、即ち、浄化率が硫黄被毒回復判定値以上と高いときには現在の浄化率は十分であり、未だ硫黄被毒回復制御は不要であると判定されたのち、本ルーチンを終了する。
【0086】
〈硫黄被毒回復制御のサブルーチン:図17参照〉
なお、この硫黄被毒回復制御ルーチンは図16のステップS1504の割込毎にECU40にて実行される。
【0087】
図17において、ステップS1601で、点火時期変更として、例えば、所定量遅角されたのちステップS1602に移行し、点火時期遅角によるトルクダウンを補うためにスロットル開度変更として、例えば、所定開度up(開側へ制御)されることにより、排気ガスが昇温される。次にステップS1603に移行して、NOx 触媒24の触媒推定温度が所定値を越えているかが判定される。ステップS1603の判定条件が成立せず、即ち、触媒推定温度が所定値以下と低いときにはステップS1601に戻り、同様の処理が繰返し実行される。
【0088】
一方、ステップS1603の判定条件が成立、即ち、触媒推定温度が所定値を越え高くなるとステップS1604に移行し、カウンタNが「+1」インクリメントされたのちステップS1605に移行する。ステップS1605では、空燃比リッチ制御が実行されたのちステップS1606に移行し、カウンタN値が所定回数以上であるかが判定される。ステップS1606の判定条件が成立せず、即ち、カウンタN値が所定回数未満と小さいときにはステップS1603に戻り、同様の処理が繰返し実行される。一方、ステップS1606の判定条件が成立、即ち、カウンタN値が所定回数以上となるとステップS1607に移行し、空燃比リッチ制御が終了され、本ルーチンを終了する。
【0089】
〈三元触媒劣化判定ルーチン:図18参照〉
なお、この三元触媒劣化判定ルーチンは所定時間毎にECU40にて実行される。
【0090】
図18において、ステップS1701では、上述の直線演算処理で求めたNOx 触媒24の入NOx 量と必要還元剤量との関係を表す直線が読込まれる。次にステップS1702に移行して、ステップS1701で読込まれた直線の切片bが予め設定されている三元触媒22に対する劣化判定値未満であるかかが判定される。ステップS1702の判定条件が成立せず、即ち、直線の切片bが劣化判定値以上と大きいときにはステップS1703に移行し、三元触媒22が十分な能力を有しているため正常と判定されたのち、本ルーチンを終了する。一方、ステップS1702の判定条件が成立、即ち、直線の切片bが劣化判定値未満と小さくなっているときにはステップS1704に移行し、三元触媒22の能力が不足しており劣化と判定されたのち、本ルーチンを終了する。
【0091】
このように、本実施例の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関10で検出される種々のパラメータに基づき内燃機関10の運転状態を検出するECU40にて達成される運転状態検出手段と、内燃機関10の運転状態に基づき燃料噴射量TAUを算出するECU40にて達成される燃料噴射量演算手段と、燃料噴射量TAUに基づき内燃機関10に燃料を供給する燃料供給手段と、内燃機関10の排気通路23途中に設置され、排気ガスを浄化する三元触媒22と、内燃機関10の排気通路23途中の三元触媒22の下流側に設置され、排気ガス中のNOx (窒素酸化物)を浄化するNOx 触媒24と、内燃機関10の排気通路23途中の三元触媒22の上流側に配設され、排気ガス中の空燃比を検出する第1の空燃比検出手段としてのA/Fセンサ31と、内燃機関10の排気通路23途中のNOx 触媒24の下流側に配設され、排気ガス中の空燃比を検出する第2の空燃比検出手段としてのA/Fセンサ32と、現在のNOx 触媒24に吸蔵されているNOx を還元するのに必要な燃料噴射量である必要還元剤量をA/Fセンサ32からの出力に基づいて算出するECU40にて達成される還元剤量演算手段と、NOx 触媒24の吸蔵量と必要還元剤量との関係式を算出するECU40にて達成される関係式演算手段と、前記関係式演算手段で算出された関係式を学習するECU40にて達成される関係式学習手段と、現在のNOx 触媒24の吸蔵量に対する必要還元剤量と関係式とからNOx 触媒24の浄化率を算出するECU40にて達成される浄化率演算手段とを具備するものである。
【0092】
したがって、現在のNOx 触媒24に吸蔵されているNOx を還元するのに必要な必要還元剤量がA/Fセンサ32からの出力に基づき算出され、NOx 触媒24の吸蔵量と必要還元剤量とから算出される関係式としての直線が学習によって更新される。そして、このNOx 触媒24の必要還元剤量と関係式とからNOx 触媒24の浄化率が算出される。この算出された浄化率によって、NOx 触媒24における現在のNOx 吸蔵能力を的確に知ることができる。
【0093】
また、本実施例の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関10で検出される種々のパラメータに基づき内燃機関10の運転状態を検出するECU40にて達成される運転状態検出手段と、内燃機関10の運転状態に基づき燃料噴射量TAUを算出するECU40にて達成される燃料噴射量演算手段と、燃料噴射量TAUに基づき内燃機関10に燃料を供給する燃料供給手段と、内燃機関10の排気通路23途中に設置され、排気ガスを浄化する三元触媒22と、内燃機関10の排気通路23途中の三元触媒22の下流側に設置され、排気ガス中のNOx を浄化するNOx 触媒24と、内燃機関10の排気通路23途中の三元触媒22の上流側に配設され、排気ガス中の空燃比を検出する第1の空燃比検出手段としてのA/Fセンサ31と、内燃機関10の排気通路23途中のNOx 触媒24の下流側に配設され、排気ガス中の空燃比を検出する第2の空燃比検出手段としてのA/Fセンサ32と、現在のNOx 触媒24に吸蔵されているNOx を還元するのに必要な燃料噴射量である必要還元剤量をA/Fセンサ32からの出力に基づいて算出するECU40にて達成される還元剤量演算手段と、NOx 触媒24の吸蔵量と必要還元剤量との関係式を算出するECU40にて達成される関係式演算手段と、前記関係式演算手段で算出された関係式を学習するECU40にて達成される関係式学習手段と、現在のNOx 触媒24の吸蔵量に対する必要還元剤量と関係式とからNOx 触媒24の浄化率を算出するECU40にて達成される浄化率演算手段と、前記浄化率演算手段で算出された浄化率に基づいて硫黄被毒回復制御の実施を判定するECU40にて達成される回復制御実施判定手段と、硫黄被毒回復制御の実施後、または実施前後の浄化率に基づいてNOx 触媒24の劣化を判定するECU40にて達成される劣化判定手段とを具備するものである。
【0094】
したがって、現在のNOx 触媒24に吸蔵されているNOx を還元するのに必要な必要還元剤量がA/Fセンサ32からの出力に基づき算出され、NOx 触媒24の吸蔵量と必要還元剤量とから算出される関係式としての直線が学習によって更新される。そして、このNOx 触媒24の必要還元剤量と関係式とから算出されたNOx 触媒24の浄化率に基づき硫黄被毒回復制御の実施が判定され、このときの浄化率が所定値未満と低くなっているときには硫黄被毒回復制御が実施され、その実施後または実施前後の浄化率により、即ち、その硫黄被毒回復度合いによってNOx 触媒24の劣化が判定される。これにより、NOx 触媒24における現在のNOx 吸蔵能力が低下しているときには、NOx 触媒24の浄化率が回復されることによってエミッション悪化が未然に防止され、燃費の悪化も防止される。
【0095】
そして、本実施例の内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関10で検出される種々のパラメータに基づき内燃機関10の運転状態を検出するECU40にて達成される運転状態検出手段と、内燃機関10の運転状態に基づき燃料噴射量TAUを算出するECU40にて達成される燃料噴射量演算手段と、燃料噴射量TAUに基づき内燃機関10に燃料を供給する燃料供給手段と、内燃機関10の排気通路23途中に設置され、排気ガスを浄化する三元触媒22と、内燃機関10の排気通路23途中の三元触媒22の下流側に設置され、排気ガス中のNOx を浄化するNOx 触媒24と、内燃機関10の排気通路23途中の三元触媒22の上流側に配設され、排気ガス中の空燃比を検出する第1の空燃比検出手段としてのA/Fセンサ31と、内燃機関10の排気通路23途中のNOx 触媒24の下流側に配設され、排気ガス中の空燃比を検出する第2の空燃比検出手段としてのA/Fセンサ32と、現在のNOx 触媒24に吸蔵されているNOx を還元するのに必要な燃料噴射量である必要還元剤量をA/Fセンサ32からの出力に基づいて算出するECU40にて達成される還元剤量演算手段と、NOx 触媒24の吸蔵量と必要還元剤量との関係式を算出するECU40にて達成される関係式演算手段と、前記関係式演算手段で算出された関係式を学習するECU40にて達成される関係式学習手段と、関係式の切片値の変化に基づいて三元触媒22及びNOx 触媒の劣化を判定するECU40にて達成される劣化判定手段とを具備するものである。
【0096】
したがって、現在のNOx 触媒24に吸蔵されているNOx を還元するのに必要な必要還元剤量がA/Fセンサ32からの出力に基づき算出され、NOx 触媒24の吸蔵量と必要還元剤量とから算出された関係式としての直線が学習によって更新される。そして、この直線の切片値の変化に基づき劣化判定手段によって三元触媒22及びNOx 触媒24の劣化が判定される。つまり、直線の切片値が変化し所定値未満と小さくなると三元触媒22の劣化、直線上より必要還元剤量が少なくなるとNOx 触媒24の劣化である的確に判定することができる。
【0097】
更に、本実施例の内燃機関の排気浄化装置のECU40にて達成される還元剤量演算手段は、1回目にA/Fセンサ32が所定範囲のリッチ信号を出力すると予測される還元剤量を供給し、2回目ではA/Fセンサ32による1回目の空燃比挙動に基づいて適正還元剤量を逆算し、必要還元剤量を算出するものである。この適正還元剤量は、NOx 触媒24の下流側における過剰な空燃比を積算した過剰空燃比積算値から算出するものである。また、適正還元剤量は、A/Fセンサ31からの出力がリッチ側に変化開始した時点からA/Fセンサ32からの出力がリッチ側に変化し始めるまでの時間とガス輸送遅れ時間とに基づいて算出するものである。
【0098】
つまり、1回目にはA/Fセンサ31から所定範囲のリッチ信号が出力されると予測されるだけの還元剤量が供給され、2回目にはA/Fセンサ32による1回目の空燃比挙動に基づき適正還元剤量が逆算される。即ち、A/Fセンサ32からの所定範囲のリッチ信号が出力された分が差引かれることで必要還元剤量が正確に算出される。この適正還元剤量がNOx 触媒24の下流側で過剰な空燃比を積算した過剰空燃比積算値によって求められる。即ち、空燃比が理論空燃比を越えリッチ側となった空燃比が積算されることで過剰還元剤量が算出され、この過剰分が与えられた還元剤量から減算されることで正確に求められる。また、変形例では、適正還元剤量がA/Fセンサ31からの出力がリッチ側に変化開始した時点からA/Fセンサ32からの出力がリッチ側に変化し始めるまでの時間を求め、更に、排気ガスがA/Fセンサ31からA/Fセンサ32に至るまでのガス輸送遅れ時間を減算することで正確に求められる。
【0099】
そして、本実施例の内燃機関の排気浄化装置のECU40にて達成される関係式演算手段は、2回のリッチ側へのパージ制御に対応するNOx 触媒24の吸蔵量とその還元に必要な還元剤量とを表す点から直線を算出するものである。この吸蔵量は、NOx 触媒24がNOx を吸蔵しきれずに漏出することのない十分小さい領域に設定するものである。つまり、リッチ側へパージ制御したときのNOx 触媒24の吸蔵量に対する還元剤量を表す点が少なくとも2点以上求められる。これにより、入NOx 量に対する必要還元剤量を示す関係式としての直線が簡単かつ正確に求められる。
【0100】
更に、本実施例の内燃機関の排気浄化装置のECU40にて達成される関係式学習手段は、今回算出された直線の傾きaが予め設定された基準傾きa1 に対し所定範囲内にあるときのみ、更新学習するものである。つまり、今回算出された直線の傾きと基準傾きとの偏差が所定範囲内であるときには、直線が更新され記憶される。これにより、求められた傾きを用いた直線に対する信頼性が向上される。
【0101】
また、本実施例の内燃機関の排気浄化装置のECU40にて達成される浄化率演算手段は、関係式における切片値を必要還元剤量と関係式との両者から減算し、それらの比によって浄化率を算出するものである。つまり、浄化率は、関係式としての直線の切片値bを必要還元剤量と直線との両者から減算し、それらの比を求めることによって得られる。これにより、直線の切片値bが表す三元触媒22及びNOx 触媒24におけるO2 ストレージ量の影響をなくし、NOx 触媒24の浄化率を正確に算出することができる。
【0102】
そして、本実施例の内燃機関の排気浄化装置のECU40にて達成される回復制御実施判定手段は、現在のNOx 触媒24の吸蔵量に応じて予め設定された基準浄化率より浄化率が低下したときに硫黄被毒回復制御の実施を判定するものである。つまり、現在のNOx 触媒24の浄化率が基準浄化率より低下したときにはNOx 触媒24の吸蔵量が少なくなっており硫黄被毒回復制御の実施が必要であると判定される。これにより、NOx 触媒24の吸蔵量が適切なタイミングにて硫黄被毒回復制御の実施によって回復されることとなりエミッションの悪化が防止され、燃費の悪化も防止することができる。
【0103】
更に、本実施例の内燃機関の排気浄化装置のECU40にて達成される劣化判定手段は、硫黄被毒回復制御の実施後の浄化率が予め設定された所定値以下のとき、NOx 触媒24の劣化と判定するものである。つまり、硫黄被毒回復制御が実施されたにもかかわらず浄化率が所定値以下と低下したままであるときには、NOx 触媒24が熱劣化によるダメージを受けており、浄化率回復不能と適切に判定される。
【0104】
ところで、上記実施例では、第2の空燃比検出手段としてA/Fセンサ32を用いているが、上記変形例では、O2 センサを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置が適用された内燃機関とその周辺機器を示す概略構成図である。
【図2】 図2は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置で使用されているECUにおけるイニシャル処理を示すフローチャートである。
【図3】 図3は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置で使用されているECUにおけるリーン制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図4】 図4は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置で使用されているECUにおけるTAU演算の処理手順を示すフローチャートである。
【図5】 図5は図3における吸蔵量演算の処理手順を示すフローチャートである。
【図6】 図6は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置で使用されているECUにおけるリッチパージ制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図7】 図7は図6における直線学習の処理手順を示すフローチャートである。
【図8】 図8は図7におけるポイント1及びポイント2演算の処理手順を示すフローチャートである。
【図9】 図9は図7における直線演算の処理手順を示すフローチャートである。
【図10】 図10は図8における適正還元剤量演算の処理手順を示すサブルーチンである。
【図11】 図11は図10における空燃比リッチ間の過剰空燃比積算の処理手順を示すサブルーチンである。
【図12】 図12は図10における適正量演算の処理手順を示すサブルーチンである。
【図13】 図13は図8における適正還元剤量演算の処理手順の変形例を示すサブルーチンである。
【図14】 図14は図13における適正量演算の処理手順を示すサブルーチンである。
【図15】 図15は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置で使用されているECUにおける浄化率演算の処理手順を示すフローチャートである。
【図16】 図16は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置で使用されているECUにおける硫黄被毒回復制御実施判定及び劣化判定の処理手順を示すフローチャートである。
【図17】 図17は図16における硫黄被毒回復制御の処理手順を示すサブルーチンである。
【図18】 図18は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関の排気浄化装置で使用されているECUにおける三元触媒劣化判定の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 内燃機関
14a,14b,14c,14d インジェクタ(燃料供給手段)
22 三元触媒
23 排気通路
24 NOx 触媒
31 A/Fセンサ(第1の空燃比検出手段)
32 A/Fセンサ(第2の空燃比検出手段)
40 ECU(電子制御ユニット)
Claims (10)
- 内燃機関で検出される種々のパラメータに基づき前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づき燃料噴射量を算出する燃料噴射量演算手段と、前記燃料噴射量に基づき前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記内燃機関の排気通路途中に設置され、排気ガスを浄化する三元触媒と、
前記内燃機関の排気通路途中の前記三元触媒の下流側に設置され、排気ガス中のNOx (窒素酸化物)を浄化するNOx 触媒と、
前記内燃機関の排気通路途中の前記三元触媒の上流側に配設され、排気ガス中の空燃比を検出する第1の空燃比検出手段と、
前記内燃機関の排気通路途中の前記NOx 触媒の下流側に配設され、排気ガス中の空燃比または酸素濃度を検出する第2の空燃比検出手段と、
現在の前記NOx 触媒に吸蔵されているNOx を還元するのに必要な燃料噴射量である必要還元剤量を前記第2の空燃比検出手段からの出力に基づいて算出する還元剤量演算手段と、
前記NOx 触媒の吸蔵量と前記必要還元剤量との関係式を算出する関係式演算手段 と、前記関係式演算手段で算出された前記関係式を学習する関係式学習手段と、
現在の前記NOx 触媒の吸蔵量に対する前記必要還元剤量と前記関係式とから前記NOx 触媒の浄化率を算出する浄化率演算手段とを具備し、
前記関係式演算手段は、少なくとも2つ以上の異なる前記NOx 触媒の前記NOx 触媒がNOx を吸蔵しきれずに漏出することのない十分小さい領域に設定した吸蔵量と、それぞれの吸蔵量に必要な還元剤量とを表す点から直線を算出することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 内燃機関で検出される種々のパラメータに基づき前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づき燃料噴射量を算出する燃料噴射量演算手段と、前記燃料噴射量に基づき前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記内燃機関の排気通路途中に設置され、排気ガスを浄化する三元触媒と、
前記内燃機関の排気通路途中の前記三元触媒の下流側に設置され、排気ガス中のNOx を浄化するNOx 触媒と、
前記内燃機関の排気通路途中の前記三元触媒の上流側に配設され、排気ガス中の空燃比を検出する第1の空燃比検出手段と、
前記内燃機関の排気通路途中の前記NOx 触媒の下流側に配設され、排気ガス中の空燃比または酸素濃度を検出する第2の空燃比検出手段と、
現在の前記NOx 触媒に吸蔵されているNOx を還元するのに必要な燃料噴射量である必要還元剤量を前記第2の空燃比検出手段からの出力に基づいて算出する還元剤量演算手段と、
前記NOx 触媒の吸蔵量と前記必要還元剤量との関係式を算出する関係式演算手段と、
前記関係式演算手段で算出された前記関係式を学習する関係式学習手段と、
現在の前記NOx 触媒の吸蔵量に対する前記必要還元剤量と前記関係式とから前記NOx 触媒の浄化率を算出する浄化率演算手段と、
前記浄化率演算手段で算出された前記浄化率に基づいて硫黄被毒回復制御の実施を判定する回復制御実施判定手段と、硫黄被毒回復制御の実施後、または実施前後の前記浄化率に基づいて前記NOx 触媒の劣化を判定する劣化判定手段とを具備し、
前記関係式演算手段は、少なくとも2つ以上の異なる前記NOx 触媒の前記NOx 触媒がNOx を吸蔵しきれずに漏出することのない十分小さい領域に設定した吸蔵量と、それぞれの吸蔵量に必要な還元剤量とを表す点から直線を算出することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 内燃機関で検出される種々のパラメータに基づき前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づき燃料噴射量を算出する燃料噴射量演算手段と、前記燃料噴射量に基づき前記内燃機関に燃料を供給する燃料供給手段と、
前記内燃機関の排気通路途中に設置され、排気ガスを浄化する三元触媒と、
前記内燃機関の排気通路途中の前記三元触媒の下流側に設置され、排気ガス中のNOx を浄化するNOx 触媒と、
前記内燃機関の排気通路途中の前記三元触媒の上流側に配設され、排気ガス中の空燃比を検出する第1の空燃比検出手段と、
前記内燃機関の排気通路途中の前記NOx 触媒の下流側に配設され、排気ガス中の空燃比または酸素濃度を検出する第2の空燃比検出手段と、
現在の前記NOx 触媒に吸蔵されているNOx を還元するのに必要な燃料噴射量である必要還元剤量を前記第2の空燃比検出手段からの出力に基づいて算出する還元剤量演算手段と、
前記NOx 触媒の吸蔵量と前記必要還元剤量との関係式を算出する関係式演算手段と、
前記関係式演算手段で算出された前記関係式を学習する関係式学習手段と、
前記関係式の切片値の変化に基づいて前記三元触媒及び前記NOx 触媒の劣化を判定する劣化判定手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記還元剤量演算手段は、1回目に前記第2の空燃比検出手段が所定範囲のリッチ信号を出力すると予測される還元剤量を供給し、2回目では前記第2の空燃比検出手段による1回目の空燃比挙動に基づいて適正還元剤量を逆算し、前記必要還元剤量を算出することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記適正還元剤量は、前記NOx 触媒の下流側における過剰な空燃比を積算した過剰空燃比積算値から算出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。
- 前記適正還元剤量は、前記第1の空燃比検出手段からの出力がリッチ側に変化開始した時点から前記第2の空燃比検出手段からの出力がリッチ側に変化し始めるまでの時間とガス輸送遅れ時間とに基づいて算出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。
- 前記関係式学習手段は、今回算出された直線の傾きが予め設定された基準傾きに対し所定範囲内にあるときのみ、更新学習することを特徴とする請求項1または請求項2、請求項4乃至請求項6の何れか1つに記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記浄化率演算手段は、前記関係式における切片値を前記必要還元剤量と前記関係式との両者から減算し、それらの比によって前記浄化率を算出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。
- 前記回復制御実施判定手段は、現在の前記NOx 触媒の吸蔵量に応じて予め設定された基準浄化率より前記浄化率が低下したときに硫黄被毒回復制御の実施を判定することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記劣化判定手段は、硫黄被毒回復制御の実施後の浄化率が予め設定された所定値以下のとき、前記NOx 触媒の劣化と判定することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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