JP4468287B2

JP4468287B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP4468287B2
Application number: JP2005311061A
Authority: JP
Inventors: 典男鈴木; 勝治和田; 智子森田; 久夫羽賀
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-02-01
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2025-10-26
Also published as: JP2006242170A

Description

本発明は、内燃機関から排出された排ガス中のＮＯｘを一時的に捕捉するとともに還元することによって、排ガスを浄化する内燃機関の排ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that purifies exhaust gas by temporarily capturing and reducing NOx in the exhaust gas discharged from the internal combustion engine.

この種の排ガス浄化装置は、内燃機関の排気系に設けられたＮＯｘ捕捉材を備えており、このＮＯｘ捕捉材に、排ガス中のＮＯｘが捕捉される。また、この捕捉されたＮＯｘは、燃料の増量などにより排ガスを還元状態に制御することによって還元され、以上のＮＯｘの捕捉および還元によって排ガスが浄化される。また、このＮＯｘの還元によって、ＮＯｘ捕捉材の捕捉能力が回復される。以上のようなＮＯｘの還元を行う従来の排ガス浄化装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。 This type of exhaust gas purification apparatus includes a NOx trapping material provided in an exhaust system of an internal combustion engine, and NOx in the exhaust gas is trapped by the NOx trapping material. The trapped NOx is reduced by controlling the exhaust gas to a reduced state by increasing the amount of fuel or the like, and the exhaust gas is purified by capturing and reducing the NOx. Further, the NOx trapping capacity is recovered by the reduction of NOx. As a conventional exhaust gas purification apparatus that performs the reduction of NOx as described above, for example, one disclosed in Patent Document 1 is known.

この従来の排ガス浄化装置は、ガソリンエンジンに用いられたものであり、このエンジンは、通常時には、燃費の向上を図るため、混合気の空燃比をリーン側に制御するリーンバーン運転を行い、そのときに排出されるＮＯｘがＮＯｘ吸収剤により捕捉される。また、排ガス浄化装置では、所定の実行条件が成立したときに、燃料の増量により空燃比を理論空燃比よりもリッチ側に制御し、排ガスを還元状態に制御することによって、捕捉されたＮＯｘが還元される。さらに、この空燃比のリッチ化制御中、スロットル弁を絞ることによって吸入空気量が低減される。また、上記の実行条件には、エンジンの回転数およびスロットル弁の開度がそれぞれの所定値以下であることが含まれるとともに、リーンバーン運転の実行時間を計時するタイマのタイマ値が所定値に達したときに、リッチ化制御が実行される。さらに、この実行条件が成立しなくなったときには、リッチ化制御を実行しないとともに、このタイマ値がリセットされる。 This conventional exhaust gas purifying apparatus is used for a gasoline engine. In order to improve fuel efficiency, this engine performs a lean burn operation for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to the lean side. Sometimes NOx discharged is trapped by the NOx absorbent. Further, in the exhaust gas purifying apparatus, when a predetermined execution condition is satisfied, the trapped NOx is reduced by controlling the air-fuel ratio to a richer side than the stoichiometric air-fuel ratio by increasing the amount of fuel and controlling the exhaust gas to a reduced state. Reduced. Further, during the air-fuel ratio enrichment control, the intake air amount is reduced by throttle the throttle valve. In addition, the execution conditions include that the engine speed and the throttle valve opening are not more than the predetermined values, respectively, and that the timer value of the timer for measuring the execution time of the lean burn operation is set to the predetermined value. When it reaches, the enrichment control is executed. Further, when the execution condition is not satisfied, the enrichment control is not executed and the timer value is reset.

以上のように、上記従来の排ガス浄化装置では、その実行条件の成否によってリッチ化制御の実行の可否が決まるので、リッチ化制御中に、実行条件が成立しなくなったときには、その時点で、リッチ化制御が中止される。このため、リッチ化制御中、この実行条件のパラメータであるエンジンの回転数またはスロットル弁の開度が一時的にその所定値を超えただけでも、リッチ化制御が中止され、ＮＯｘの還元が中止されてしまう。また、このようにリッチ化制御が中止されると、上述したタイマ値がリセットされるので、その後すぐに、実行条件が成立しても、その状態でリーンバーン運転が前記所定値に相当する時間、継続しない限り、リッチ化制御が実行されない。このため、ＮＯｘ吸収剤の捕捉能力が限界に達しているにもかかわらず、リッチ化制御が実行されないことによって、ＮＯｘが捕捉されずに大気中に排出されることで、排ガス特性が悪化してしまう。 As described above, in the conventional exhaust gas purification apparatus, whether or not the enrichment control can be executed is determined depending on whether or not the execution condition is satisfied. Therefore, when the execution condition is not satisfied during the enrichment control, the rich control is performed at that time. Control is canceled. For this reason, during the enrichment control, the enrichment control is canceled and the reduction of NOx is canceled even if the engine speed or the throttle valve opening, which is a parameter of this execution condition, temporarily exceeds the predetermined value. Will be. Further, when the enrichment control is stopped in this way, the above-described timer value is reset, so that even if the execution condition is satisfied immediately after that, the lean burn operation is in the state corresponding to the predetermined value in that state. Unless it continues, the enrichment control is not executed. For this reason, although the trapping ability of the NOx absorbent has reached its limit, NOx is not trapped and discharged into the atmosphere without being enriched, and exhaust gas characteristics deteriorate. End up.

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、ＮＯｘ還元を適切に中断でき、それにより、排ガス特性を向上させることができる内燃機関の排ガス浄化装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that can appropriately interrupt NOx reduction and thereby improve exhaust gas characteristics. Objective.

特許第３２１１５２０号公報Japanese Patent No. 3211520

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、内燃機関３から排気系（実施形態における（以下、本項において同じ）排気管５）に排出された排ガスを浄化する内燃機関の排ガス浄化装置１であって、排気系に設けられ、排ガス中のＮＯｘを捕捉するＮＯｘ捕捉材（ＮＯｘ触媒１７）と、ＮＯｘ捕捉材に捕捉されたＮＯｘ量を、ＮＯｘ捕捉量（ＮＯｘ排出量積算値Ｓ＿ＱＮＯｘ）として算出するＮＯｘ捕捉量算出手段（ＥＣＵ２、ステップ２，３）と、内燃機関３が所定の運転条件を満たしているか否かを判定する運転条件判定手段（アクセル開度センサ３５、ＥＣＵ２、ステップ４，１２、４１，４３）と、算出されたＮＯｘ捕捉量が所定値（判定値Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦ）に達し且つ内燃機関３が所定の運転条件を満たしていると判定されたときに、内燃機関３への燃料供給量（燃料噴射量ＴＯＵＴ）を増加させるとともに吸入空気量を低減することによって、ＮＯｘ捕捉材に捕捉されたＮＯｘを還元するＮＯｘ還元手段（インジェクタ６、スロットル弁１２、ＥＣＵ２、ステップ６，９，２１，２４，２５，３１，３２）と、ＮＯｘ還元手段によるＮＯｘ還元の実行中に内燃機関３が所定の運転条件を満たさなくなったと判定されたときに、ＮＯｘ還元手段による燃料供給量の増加を中断するとともに吸入空気量の低減を継続するＮＯｘ還元中断動作を実行するＮＯｘ還元中断手段（ＥＣＵ２、ステップ１３，２１，２２，２３，３１，３３）と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to exhaust gas purification of an internal combustion engine that purifies exhaust gas discharged from the internal combustion engine 3 to an exhaust system (the exhaust pipe 5 in the embodiment (hereinafter, the same applies in this section)). The device 1 is provided in an exhaust system, and a NOx trapping material (NOx catalyst 17) that traps NOx in exhaust gas, and a NOx trapped by the NOx trapping material are expressed as a NOx trapping amount (NOx emission amount integrated value S_QNOx). ) NOx trapping amount calculating means (ECU 2, steps 2 and 3) and operating condition determining means for determining whether the internal combustion engine 3 satisfies a predetermined operating condition (accelerator opening sensor 35, ECU 2, step 4, 12, 41, 43) and the calculated NOx trapping amount has reached a predetermined value (determination value S_QNOxREF) and it is determined that the internal combustion engine 3 satisfies a predetermined operating condition. The NOx reduction means (injector 6,...) Reduces NOx trapped by the NOx trapping material by increasing the fuel supply amount (fuel injection amount TOUT) to the internal combustion engine 3 and reducing the intake air amount. Throttle valve 12, ECU 2, steps 6, 9, 21, 24, 25, 31, 32), and when it is determined that the internal combustion engine 3 does not satisfy the predetermined operating condition during execution of NOx reduction by the NOx reduction means. NOx reduction interruption means (ECU2, steps 13, 21, 22, 23, 31, 33) for executing the NOx reduction interruption operation for interrupting the increase in the fuel supply amount by the NOx reduction means and continuing to reduce the intake air amount; It is characterized by providing.

この内燃機関の排ガス浄化装置によれば、ＮＯｘ捕捉材によって排ガス中のＮＯｘが捕捉され、また、この捕捉されたＮＯｘ量が、ＮＯｘ捕捉量算出手段によってＮＯｘ捕捉量として算出される。さらに、算出されたＮＯｘ捕捉量が所定値に達し且つ内燃機関が所定の運転条件を満たしていると判定されたときに、ＮＯｘ還元手段によって、内燃機関への燃料供給量を増加するとともに吸入空気量を低減することにより、内燃機関で燃焼されるガスの空燃比をリッチ化することで、捕捉されたＮＯｘが還元され、浄化される。 According to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, NOx in the exhaust gas is captured by the NOx trapping material, and the trapped NOx amount is calculated as the NOx trapping amount by the NOx trapping amount calculating means. Further, when it is determined that the calculated NOx trapping amount reaches a predetermined value and the internal combustion engine satisfies a predetermined operating condition, the amount of fuel supplied to the internal combustion engine is increased and the intake air is increased by the NOx reduction means. By reducing the amount, the trapped NOx is reduced and purified by enriching the air-fuel ratio of the gas burned in the internal combustion engine.

このように、ＮＯｘ還元を、燃料供給量の増加に加えて、吸入空気量の低減によって行うことにより、ＮＯｘ還元開始時における内燃機関の出力トルクの急激な増加によるトルクショックが防止される。また、ＮＯｘ還元は、ＮＯｘ捕捉量が所定値に達することと、内燃機関が所定の運転条件を満たしていることを条件として実行される。ＮＯｘ還元を実行する場合、例えば内燃機関の減速中やアイドル中では、燃料供給量の増加などに対して内燃機関の出力などが変動しやすく、また、排ガス流量が少ないために、ＮＯｘの還元反応を効率良く行うことができないおそれがある。このため、例えば、上記の所定の運転条件から減速運転およびアイドル運転を除外することによって、減速中およびアイドル中でのＮＯｘ還元の実行による上記のような不具合を回避することができる。 Thus, by performing the NOx reduction by reducing the intake air amount in addition to the increase in the fuel supply amount, torque shock due to a sudden increase in the output torque of the internal combustion engine at the start of NOx reduction is prevented. Further, the NOx reduction is executed on condition that the NOx trapping amount reaches a predetermined value and that the internal combustion engine satisfies a predetermined operating condition. When performing NOx reduction, for example, when the internal combustion engine is decelerating or idling, the output of the internal combustion engine is likely to fluctuate with respect to an increase in the amount of fuel supply and the exhaust gas flow rate is small. May not be performed efficiently. For this reason, for example, by excluding the deceleration operation and the idle operation from the predetermined operation conditions, the above-described problems due to the execution of the NOx reduction during the deceleration and the idle can be avoided.

また、このＮＯｘ還元の実行中に内燃機関が所定の運転条件を満たさなくなったときに、ＮＯｘ還元中断手段によってＮＯｘ還元が中断される。これにより、従来と異なり、ＮＯｘ還元の実行中に内燃機関が所定の運転条件を満たさなくなった後、再び満たすのと同時にＮＯｘ還元を再開でき、それにより、ＮＯｘを十分に還元でき、したがって、排ガス特性を向上させることができる。 Further, when the internal combustion engine does not satisfy the predetermined operating condition during the execution of the NOx reduction, the NOx reduction is interrupted by the NOx reduction interruption means. Thereby, unlike the conventional case, the NOx reduction can be restarted at the same time as the internal combustion engine does not satisfy the predetermined operating condition during the NOx reduction, and then the NOx reduction is resumed at the same time. Characteristics can be improved.

さらに、上記の中断の際には、燃料供給量の増加を中断する一方で、吸入空気量の低減を継続する。例えば、ＮＯｘ還元の中断に伴って、吸入空気量の低減を中断し、吸入空気量をＮＯｘ還元の実行中よりも増加させた場合、この中断後の再開時に、吸入空気量を低減しても、吸入空気量は、その応答性が低いため、すぐには低減されない。このため、この再開時に、そのように吸入空気量が低減されないまま、燃料供給量が増加されることによって、内燃機関のトルクが急激に増加し、ドライバビリティーが悪化するおそれがある。また、このように吸入空気量がすぐには低減されないことによって、ＮＯｘ還元剤として用いられる燃料量が不足するので、ＮＯｘを十分に還元できないおそれがある。本発明によれば、上述したように、ＮＯｘ還元の中断中、吸入空気量の低減を継続することによって、吸入空気量を中断前の値に保持するので、この中断後の再開時に、内燃機関のトルクの急激な増化を防止でき、したがって、良好なドライバビリティーを確保することができる。また、同じ理由により、この再開時に、ＮＯｘ還元剤として用いられる燃料量を十分に確保できるので、ＮＯｘをさらに十分に還元でき、したがって、排ガス特性をさらに向上させることができる。 Furthermore, at the time of the above interruption, the increase in the fuel supply amount is interrupted while the intake air amount is continuously reduced. For example, when the reduction of the intake air amount is interrupted with the interruption of NOx reduction and the intake air amount is increased as compared with the execution of NOx reduction, the intake air amount may be reduced when restarting after the interruption. The intake air amount is not immediately reduced because of its low responsiveness. For this reason, at the time of this restart, the fuel supply amount is increased without reducing the intake air amount in this way, so that the torque of the internal combustion engine increases rapidly, and drivability may deteriorate. Further, since the amount of intake air is not immediately reduced in this way, the amount of fuel used as the NOx reducing agent is insufficient, and therefore there is a possibility that NOx cannot be sufficiently reduced. According to the present invention, as described above, during the interruption of NOx reduction, the intake air amount is maintained at the value before interruption by continuing the reduction of the intake air amount. Therefore, it is possible to prevent a sudden increase in torque, and thus it is possible to ensure good drivability. For the same reason, the amount of fuel used as the NOx reducing agent can be sufficiently secured at the time of resumption, so that NOx can be reduced more sufficiently, and the exhaust gas characteristics can be further improved.

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の排ガス浄化装置１において、内燃機関３の負荷を検出する負荷検出手段（ＥＣＵ２、ステップ２３，２５）と、検出された内燃機関の負荷（燃料噴射量ＴＯＵＴ）が所定の高負荷領域にあるか否かを判別する負荷判別手段（ＥＣＵ２、ステップ５２、６１、図１０）と、をさらに備え、ＮＯｘ還元中断手段は、ＮＯｘ還元の実行中に内燃機関３の負荷が所定の高負荷領域にあると判別されたときには、ＮＯｘ還元中断動作として、ＮＯｘ還元手段による燃料供給量の増加および吸入空気量の低減を中断する（ステップ１３，２１，２２，２３，３１，３４）ことを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the exhaust gas purification apparatus 1 for the internal combustion engine 3 according to claim 1, wherein the load detection means (ECU 2, steps 23, 25) for detecting the load of the internal combustion engine 3 and the detected internal combustion engine Load discriminating means (ECU2, steps 52, 61, FIG. 10) for discriminating whether or not the load (fuel injection amount TOUT) is in a predetermined high load region, and the NOx reduction interrupting means When it is determined that the load of the internal combustion engine 3 is in the predetermined high load region during the execution of the above, as the NOx reduction interruption operation, the increase in the fuel supply amount and the reduction in the intake air amount by the NOx reduction means are interrupted (step 13). , 21, 22, 23, 31, 34).

この構成によれば、ＮＯｘ還元の実行中に検出された内燃機関の負荷が所定の高負荷領域にあると判別されたときには、ＮＯｘ還元手段による燃料供給量の増加および吸入空気量の低減が中断される。内燃機関の負荷が高負荷領域に入ったときに、ＮＯｘ還元を継続すると、高負荷運転用にもともとより多量に設定される出力用の燃料供給量に、ＮＯｘ還元用の燃料量がさらに付加されることになるため、極めて多量の燃料が内燃機関に供給される。その結果、多量の燃料が一気に燃焼することによって、燃焼温度が非常に高くなるのに伴って内燃機関の温度が非常に高くなるとともに、燃焼圧力が非常に高くなることで、内燃機関の騒音および振動が増大するおそれがある。本発明によれば、上述したように、ＮＯｘ還元の実行中、内燃機関の付加が高負荷領域に入ったときに、ＮＯｘ還元を中断することによって、高負荷運転時にＮＯｘ還元を行うことによる上述したような不具合を回避することができる。 According to this configuration, when it is determined that the load of the internal combustion engine detected during execution of NOx reduction is in a predetermined high load region, the increase in the fuel supply amount and the reduction in the intake air amount by the NOx reduction means are interrupted. Is done. If NOx reduction is continued when the load of the internal combustion engine enters the high load region, the amount of fuel for NOx reduction is further added to the amount of fuel supply for output that is originally set to be larger for high load operation. Therefore, an extremely large amount of fuel is supplied to the internal combustion engine. As a result, when a large amount of fuel is burned at once, the temperature of the internal combustion engine becomes very high as the combustion temperature becomes very high, and the combustion pressure becomes very high. Vibration may increase. According to the present invention, as described above, during the NOx reduction, when the addition of the internal combustion engine enters the high load region, the NOx reduction is interrupted to interrupt the NOx reduction during the high load operation. Such a malfunction can be avoided.

また、高負荷運転への移行に伴ってＮＯｘ還元を中断するときには、ＮＯｘ還元中断動作として、燃料噴射量の増加の中断に加え、吸入空気量の低減も中断される。例えば、高負荷運転への移行に伴うＮＯｘ還元の中断中、請求項１のように吸入空気量の低減を継続した場合には、高負荷運転用の多量の燃料供給量に対して吸入空気量が不足し、その結果、内燃機関のトルクが不足したり、燃焼に伴って生成されるパティキュレート（以下「ＰＭ」という）の量が増大したりするおそれがある。本発明によれば、上述したように、高負荷運転への移行に伴うＮＯｘ還元の中断中、吸入空気量の低減を中断するので、高負荷運転用の燃料供給量に見合った吸入空気量を確保できる。したがって、内燃機関の適正なトルクを確保できるとともに、ＰＭの量の増大が防止されることによって、良好な排ガス特性を確保することができる。 Further, when the NOx reduction is interrupted with the shift to the high load operation, the reduction of the intake air amount is interrupted in addition to the interruption of the increase in the fuel injection amount as the NOx reduction interruption operation. For example, when the reduction of the intake air amount is continued as in claim 1 during the interruption of the NOx reduction accompanying the shift to the high load operation, the intake air amount with respect to the large amount of fuel supply for the high load operation As a result, the torque of the internal combustion engine may be insufficient, or the amount of particulates (hereinafter referred to as “PM”) generated as a result of combustion may increase. According to the present invention, as described above, since the reduction of the intake air amount is interrupted during the interruption of the NOx reduction accompanying the shift to the high load operation, the intake air amount corresponding to the fuel supply amount for the high load operation is reduced. It can be secured. Accordingly, it is possible to ensure an appropriate torque of the internal combustion engine and to prevent an increase in the amount of PM, thereby ensuring good exhaust gas characteristics.

以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態による内燃機関の排ガス浄化装置について説明する。図１は、本発明を適用した排ガス浄化装置１を内燃機関３とともに示している。この内燃機関（以下「エンジン」という）３は、車両（図示せず）に搭載された、例えば４気筒（１つのみ図示）のディーゼルエンジンである。 Hereinafter, an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an exhaust gas purification apparatus 1 to which the present invention is applied, together with an internal combustion engine 3. The internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 3 is, for example, a four-cylinder (only one is shown) diesel engine mounted on a vehicle (not shown).

エンジン３のピストン３ａとシリンダヘッド３ｂの間には、燃焼室３ｃが形成されている。シリンダヘッド３ｂには、吸気管４および排気管５（排気系）が接続されるとともに、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）６（ＮＯｘ還元手段）が、燃焼室３ｃに臨むように取り付けられている。 A combustion chamber 3c is formed between the piston 3a of the engine 3 and the cylinder head 3b. An intake pipe 4 and an exhaust pipe 5 (exhaust system) are connected to the cylinder head 3b, and a fuel injection valve (hereinafter referred to as “injector”) 6 (NOx reduction means) is attached so as to face the combustion chamber 3c. ing.

インジェクタ６は、燃焼室３ｃの天壁中央部に配置されており、コモンレールを介して、高圧ポンプおよび燃料タンク（いずれも図示せず）に順に接続されている。インジェクタ６の開弁時間である燃料噴射量ＴＯＵＴ（燃料供給量）は、ＥＣＵ２からの駆動信号によって制御される（図２参照）。 The injector 6 is disposed at the center of the top wall of the combustion chamber 3c, and is connected in turn to a high-pressure pump and a fuel tank (both not shown) via a common rail. The fuel injection amount TOUT (fuel supply amount) that is the valve opening time of the injector 6 is controlled by a drive signal from the ECU 2 (see FIG. 2).

また、エンジン３のクランクシャフト３ｄには、マグネットロータ３０ａが取り付けられており、このマグネットロータ３０ａとＭＲＥピックアップ３０ｂによって、クランク角センサ３０が構成されている。クランク角センサ３０は、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。 A magnet rotor 30a is attached to the crankshaft 3d of the engine 3, and the crank angle sensor 30 is constituted by the magnet rotor 30a and the MRE pickup 30b. The crank angle sensor 30 outputs a CRK signal and a TDC signal, which are pulse signals, to the ECU 2 as the crankshaft 3d rotates.

ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０゜）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを求める。ＴＤＣ信号は、各気筒のピストン３ａが吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定のクランク角度位置にあることを表す信号であり、４気筒タイプの本例では、クランク角１８０゜ごとに出力される。 The CRK signal is output every predetermined crank angle (for example, 30 °). The ECU 2 obtains the rotational speed NE (hereinafter referred to as “engine rotational speed”) NE of the engine 3 based on the CRK signal. The TDC signal is a signal indicating that the piston 3a of each cylinder is at a predetermined crank angle position near the TDC (top dead center) at the start of the intake stroke. In this example of the 4-cylinder type, the crank angle is 180 °. Is output.

吸気管４には、過給装置７が設けられており、過給装置７は、ターボチャージャで構成された過給機８と、これに連結されたアクチュエータ９と、ベーン開度制御弁１０を備えている。 The intake pipe 4 is provided with a supercharging device 7. The supercharging device 7 includes a supercharger 8 constituted by a turbocharger, an actuator 9 connected thereto, and a vane opening control valve 10. I have.

過給機８は、吸気管４に設けられた回転自在のコンプレッサブレード８ａと、排気管５に設けられた回転自在のタービンブレード８ｂおよび複数の回動自在の可変ベーン８ｃ（２つのみ図示）と、これらのブレード８ａ，８ｂを一体に連結するシャフト８ｄとを有している。過給機８は、排気管５内の排ガスによりタービンブレード８ｂが回転駆動されるのに伴い、これと一体のコンプレッサブレード８ａが回転駆動されることによって、吸気管４内の吸入空気を加圧する過給動作を行う。 The supercharger 8 includes a rotatable compressor blade 8a provided in the intake pipe 4, a rotatable turbine blade 8b provided in the exhaust pipe 5, and a plurality of rotatable variable vanes 8c (only two are shown). And a shaft 8d for integrally connecting these blades 8a and 8b. The turbocharger 8 pressurizes the intake air in the intake pipe 4 by rotationally driving the compressor blade 8a integrated therewith as the turbine blade 8b is rotationally driven by the exhaust gas in the exhaust pipe 5. Perform supercharging operation.

アクチュエータ９は、負圧によって作動するダイアフラム式のものであり、各可変ベーン８ｃに機械的に連結されている。アクチュエータ９には、負圧ポンプから負圧供給通路（いずれも図示せず）を介して負圧が供給され、この負圧供給通路の途中にベーン開度制御弁１０が設けられている。ベーン開度制御弁１０は、電磁弁で構成されており、その開度がＥＣＵ２からの駆動信号で制御されることにより、アクチュエータ９への供給負圧が変化し、それに伴い、可変ベーン８ｃの開度が変化することにより、過給圧が制御される。 The actuator 9 is of a diaphragm type that is operated by negative pressure, and is mechanically connected to each variable vane 8c. A negative pressure is supplied to the actuator 9 from a negative pressure pump through a negative pressure supply passage (both not shown), and a vane opening degree control valve 10 is provided in the middle of the negative pressure supply passage. The vane opening control valve 10 is composed of an electromagnetic valve, and the negative pressure supplied to the actuator 9 changes when the opening is controlled by a drive signal from the ECU 2, and accordingly, the variable vane 8c The supercharging pressure is controlled by changing the opening degree.

吸気管４の過給機８よりも下流側には、上流側から順に、水冷式のインタークーラ１１およびスロットル弁１２（ＮＯｘ還元手段）が設けられている。インタークーラ１１は、過給装置７の過給動作により吸入空気の温度が上昇したときなどに、吸入空気を冷却するものである。スロットル弁１２には、例えば直流モータで構成されたアクチュエータ１２ａが接続されている。スロットル弁１２の開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨは、アクチュエータ１２ａに供給される電流のデューティ比をＥＣＵ２で制御することによって、制御される。 A water-cooled intercooler 11 and a throttle valve 12 (NOx reduction means) are provided downstream from the supercharger 8 of the intake pipe 4 in order from the upstream side. The intercooler 11 cools the intake air when the temperature of the intake air rises due to the supercharging operation of the supercharging device 7 or the like. The throttle valve 12 is connected to an actuator 12a made of, for example, a DC motor. The opening degree TH of the throttle valve 12 (hereinafter referred to as “throttle valve opening degree”) TH is controlled by controlling the duty ratio of the current supplied to the actuator 12 a by the ECU 2.

また、吸気管４には、過給機８よりも上流側にエアフローセンサ３１が、インタークーラ１１とスロットル弁１２の間に過給圧センサ３２が、それぞれ設けられている。エアフローセンサ３１は吸入空気量ＱＡを検出し、過給圧センサ３２は吸気管４内の過給圧ＰＡＣＴを検出し、それらの検出信号はＥＣＵ２に出力される。 The intake pipe 4 is provided with an air flow sensor 31 upstream of the supercharger 8 and a supercharging pressure sensor 32 between the intercooler 11 and the throttle valve 12. The air flow sensor 31 detects the intake air amount QA, the supercharging pressure sensor 32 detects the supercharging pressure PACT in the intake pipe 4, and these detection signals are output to the ECU 2.

さらに、吸気管４の吸気マニホールド４ａは、その集合部から分岐部にわたって、スワール通路４ｂとバイパス通路４ｃに仕切られており、これらの通路４ｂ，４ｃはそれぞれ、吸気ポートを介して各燃焼室３ｃに連通している。 Further, the intake manifold 4a of the intake pipe 4 is partitioned into a swirl passage 4b and a bypass passage 4c from the collecting portion to the branch portion, and each of the passages 4b and 4c is connected to each combustion chamber 3c via an intake port. Communicating with

バイパス通路４ｃには、燃焼室３ｃ内にスワールを発生させるためのスワール装置１３が設けられている。スワール装置１３は、スワール弁１３ａと、これを開閉するアクチュエータ１３ｂと、スワール制御弁１３ｃを備えている。アクチュエータ１３ｂおよびスワール制御弁１３ｃはそれぞれ、過給装置７のアクチュエータ９およびベーン開度制御弁１０と同様に構成されており、スワール制御弁１３ｃは、前記負圧ポンプに接続されている。以上の構成により、スワール制御弁１３ｃの開度がＥＣＵ２からの駆動信号で制御されることにより、アクチュエータ１３ｂに供給される負圧が変化し、スワール弁１３ａの開度が変化することによって、スワールの強さが制御される。 A swirl device 13 for generating a swirl in the combustion chamber 3c is provided in the bypass passage 4c. The swirl device 13 includes a swirl valve 13a, an actuator 13b for opening and closing the swirl valve 13a, and a swirl control valve 13c. The actuator 13b and the swirl control valve 13c are configured similarly to the actuator 9 and the vane opening control valve 10 of the supercharging device 7, respectively, and the swirl control valve 13c is connected to the negative pressure pump. With the above configuration, when the opening degree of the swirl control valve 13c is controlled by the drive signal from the ECU 2, the negative pressure supplied to the actuator 13b changes, and the opening degree of the swirl valve 13a changes. The strength of the is controlled.

また、エンジン３には、ＥＧＲ管１４ａおよびＥＧＲ制御弁１４ｂを有するＥＧＲ装置１４が設けられている。ＥＧＲ管１４ａは、吸気管４と排気管５の間に、具体的には、吸気マニホールド４ａの集合部のスワール通路４ｂと排気管５の過給機８よりも上流側とをつなぐように接続されている。このＥＧＲ管１４ａを介して、エンジン３の排ガスの一部が吸気管４にＥＧＲガスとして還流し、それにより、燃焼室３ｃ内の燃焼温度が低下することによって、排ガス中のＮＯｘが低減される。 The engine 3 is provided with an EGR device 14 having an EGR pipe 14a and an EGR control valve 14b. The EGR pipe 14 a is connected between the intake pipe 4 and the exhaust pipe 5, specifically, so as to connect the swirl passage 4 b of the collecting portion of the intake manifold 4 a and the upstream side of the supercharger 8 of the exhaust pipe 5. Has been. Through this EGR pipe 14a, a part of the exhaust gas of the engine 3 is recirculated to the intake pipe 4 as EGR gas, thereby reducing the combustion temperature in the combustion chamber 3c, thereby reducing NOx in the exhaust gas. .

ＥＧＲ制御弁１４ｂは、ＥＧＲ管１４ａに取り付けられたリニア電磁弁で構成されており、そのバルブリフト量ＶＬＡＣＴが、ＥＣＵ２からのデューティ制御された駆動信号によってリニアに制御されることによって、ＥＧＲガス量が制御される。 The EGR control valve 14b is composed of a linear electromagnetic valve attached to the EGR pipe 14a, and the valve lift amount VLACT is linearly controlled by a duty-controlled drive signal from the ECU 2, thereby the EGR gas amount. Is controlled.

また、ＥＧＲ装置１４にはＥＧＲガスを冷却するためのＥＧＲ冷却装置１５が設けられており、ＥＧＲ冷却装置１５は、バイパス通路１５ａ、ＥＧＲ通路切替弁１５ｂおよびＥＧＲクーラ１５ｃを有している。バイパス通路１５ａは、ＥＧＲ管１４ａのＥＧＲ制御弁１４ｂよりも下流側に、ＥＧＲ管１４ａをバイパスするように設けられており、ＥＧＲ通路切替弁１５ｂはバイパス通路１５ａの分岐部に取り付けられ、ＥＧＲクーラ１５ｃはバイパス通路１５ａの途中に設けられている。ＥＧＲ通路切替弁１５ｂは、ＥＣＵ２による制御によって、ＥＧＲ管１４ａのＥＧＲ通路切替弁１５ｂよりも下流側の部分を、ＥＧＲ管１４ａ側とバイパス通路１５ａ側に選択的に切り替える。 The EGR device 14 is provided with an EGR cooling device 15 for cooling the EGR gas. The EGR cooling device 15 includes a bypass passage 15a, an EGR passage switching valve 15b, and an EGR cooler 15c. The bypass passage 15a is provided on the downstream side of the EGR control valve 14b of the EGR pipe 14a so as to bypass the EGR pipe 14a. The EGR passage switching valve 15b is attached to a branch portion of the bypass passage 15a, and the EGR cooler 15c is provided in the middle of the bypass passage 15a. The EGR passage switching valve 15b selectively switches a portion of the EGR pipe 14a on the downstream side of the EGR passage switching valve 15b between the EGR pipe 14a side and the bypass passage 15a side under the control of the ECU 2.

以上により、ＥＧＲ通路切替弁１５ｂがバイパス通路１５ａ側に切り替えられた場合には、ＥＧＲガスは、バイパス通路１５ａに通され、ＥＧＲクーラ１５ｃで冷却された後、吸気管４に還流する。一方、逆側に切り替えられた場合には、ＥＧＲガスは、ＥＧＲ管１４ａのみを介して吸気管４に還流する。 As described above, when the EGR passage switching valve 15b is switched to the bypass passage 15a side, the EGR gas is passed through the bypass passage 15a, cooled by the EGR cooler 15c, and then returned to the intake pipe 4. On the other hand, when switched to the reverse side, the EGR gas returns to the intake pipe 4 only through the EGR pipe 14a.

また、排気管５の過給機８よりも下流側には、上流側から順に、三元触媒１６およびＮＯｘ触媒１７（ＮＯｘ捕捉材）が設けられている。三元触媒１６は、ストイキ雰囲気下において、排ガス中のＨＣおよびＣＯを酸化するとともに、ＮＯｘを還元することによって、排ガスを浄化する。ＮＯｘ触媒１７は、排ガス中の酸素濃度が高い場合（酸化雰囲気）において、排ガス中のＮＯｘを捕捉（吸収）するとともに、排ガス中の還元剤により、捕捉したＮＯｘを還元することによって、排ガスを浄化する。ＮＯｘ触媒１７には、その温度（以下「ＮＯｘ触媒温度」という）ＴＬＮＣを検出するＮＯｘ触媒温度センサ３６が設けられており、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。 Further, a three-way catalyst 16 and a NOx catalyst 17 (NOx trapping material) are provided on the exhaust pipe 5 downstream of the supercharger 8 in order from the upstream side. The three-way catalyst 16 purifies the exhaust gas by oxidizing HC and CO in the exhaust gas and reducing NOx under a stoichiometric atmosphere. The NOx catalyst 17 purifies the exhaust gas by capturing (absorbing) NOx in the exhaust gas and reducing the captured NOx by a reducing agent in the exhaust gas when the oxygen concentration in the exhaust gas is high (oxidizing atmosphere). To do. The NOx catalyst 17 is provided with a NOx catalyst temperature sensor 36 for detecting its temperature (hereinafter referred to as “NOx catalyst temperature”) TLNC, and its detection signal is output to the ECU 2.

さらに、排気管５の三元触媒１６のすぐ上流側および下流側には、第１ＬＡＦセンサ３３および第２のＬＡＦセンサ３４がそれぞれ設けられている。第１および第２のＬＡＦセンサ３３，３４はそれぞれ、リッチ領域からリーン領域までの広範囲な空燃比の領域において排ガス中の酸素濃度ＶＬＡＦ１，ＶＬＡＦ２をリニアに検出する。ＥＣＵ２は、第１ＬＡＦセンサ３３で検出された酸素濃度ＶＬＡＦ１に基づいて、燃焼室３ｃで燃焼した実際のガスの空燃比を表す実空燃比Ａ／ＦＡＣＴを算出する。ＥＣＵ２にはさらに、アクセル開度センサ３５（運転条件判定手段）から、アクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が出力される。 Further, a first LAF sensor 33 and a second LAF sensor 34 are respectively provided immediately upstream and downstream of the three-way catalyst 16 in the exhaust pipe 5. The first and second LAF sensors 33 and 34 linearly detect the oxygen concentrations VLAF1 and VLAF2 in the exhaust gas in a wide range of air-fuel ratios from the rich region to the lean region, respectively. Based on the oxygen concentration VLAF1 detected by the first LAF sensor 33, the ECU 2 calculates an actual air-fuel ratio A / FACT representing the air-fuel ratio of the actual gas burned in the combustion chamber 3c. ECU2 further from the accelerator opening sensor 35 (operating condition determination hand stage), the operation amount of an accelerator pedal (not shown) (hereinafter referred to as "accelerator opening") signal indicative of the sensed AP is output.

ＥＣＵ２は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種センサ３０〜３６からの検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに入力される。 The ECU 2 is composed of a microcomputer including an I / O interface, CPU, RAM, ROM, and the like. The detection signals from the various sensors 30 to 36 described above are each input to the CPU after A / D conversion and shaping by the I / O interface.

ＣＰＵは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、燃料噴射量ＴＯＵＴや吸入空気量ＱＡの制御を含むエンジン３の制御を実行する。また、ＮＯｘ触媒１７に捕捉されたＮＯｘの還元動作として、リッチスパイクの実行条件が成立しているか否かを判定し、その判定結果に応じてリッチスパイクを実行する。なお、リッチスパイクは、後述するように、燃料噴射量ＴＯＵＴを増大させるとともに、吸入空気量ＱＡを減少させることによって、実空燃比Ａ／ＦＡＣＴを理論空燃比よりもリッチ化することにより行われる。また、本実施形態では、ＥＣＵ２によって、ＮＯｘ捕捉量算出手段、運転条件判定手段、ＮＯｘ還元手段、ＮＯｘ還元中断手段、負荷検出手段、および負荷判別手段が構成されている。 In accordance with these input signals, the CPU determines the operating state of the engine 3 according to a control program stored in the ROM, and controls the fuel injection amount TOUT and the intake air amount QA according to the determined operating state. The control of the engine 3 is executed. Further, as a reduction operation of NOx trapped by the NOx catalyst 17, it is determined whether or not a rich spike execution condition is satisfied, and the rich spike is executed according to the determination result. As will be described later, the rich spike is performed by increasing the fuel injection amount TOUT and decreasing the intake air amount QA to make the actual air-fuel ratio A / FACT richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Further, in the present embodiment, the ECU 2, NOx trapping amount-calculating means, operating condition determining means, NOx reduction means, NOx reduction interruption means, the load detecting means, and load determination means is constituted.

次に、図３を参照しながら、上記リッチスパイクの実行条件の判定処理について説明する。本処理は所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）ごとに実行される。まず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、リッチタイマのタイマ値ＴＭＲＩＣＨが０であるか否かを判別する。このリッチタイマは、リッチスパイクの実行時間を計時するものであり、このタイマ値ＴＭＲＩＣＨは、エンジン３の始動時に０にリセットされるものである。 Next, the rich spike execution condition determination process will be described with reference to FIG. This process is executed every predetermined time (for example, 10 msec). First, in step 1 (illustrated as “S1”, the same applies hereinafter), it is determined whether or not the timer value TMRICH of the rich timer is zero. The rich timer measures the execution time of the rich spike, and the timer value TMRICH is reset to 0 when the engine 3 is started.

上記ステップ１の答がＹＥＳで、ＴＭＲＩＣＨ＝０のときには、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって、ＮＯｘ排出量ＱＮＯｘを算出する（ステップ２）。要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン３に要求されるトルクであり、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出される。また、ＮＯｘ排出量ＱＮＯｘは、そのときにおける排ガス中のＮＯｘ量を推定したものであり、このマップでは、エンジン回転数ＮＥが大きいほど、および要求トルクＰＭＣＭＤが大きいほど、排ガスボリュームが大きいため、より大きな値に設定されている。 When the answer to step 1 is YES and TMRICH = 0, the NOx emission amount QNOx is calculated by searching a map (not shown) according to the engine speed NE and the required torque PMCMD (step 2). The required torque PMCMD is a torque required for the engine 3 and is calculated by searching a map (not shown) according to the engine speed NE and the accelerator pedal opening AP. Further, the NOx emission amount QNOx is an estimate of the NOx amount in the exhaust gas at that time. In this map, the larger the engine speed NE and the larger the required torque PMCMD, the larger the exhaust gas volume. It is set to a large value.

次いで、算出したＮＯｘ排出量ＱＮＯｘをそのときのＮＯｘ排出量積算値Ｓ＿ＱＮＯｘに加算した値を、今回のＮＯｘ排出量積算値Ｓ＿ＱＮＯｘ（ＮＯｘ捕捉量）として更新する（ステップ３）。このＮＯｘ排出量積算値Ｓ＿ＱＮＯｘは、ＮＯｘ触媒１７に捕捉されたＮＯｘの量（以下「ＮＯｘ捕捉量」という）に相当する。 Next, a value obtained by adding the calculated NOx emission amount QNOx to the current NOx emission amount integrated value S_QNOx is updated as the current NOx emission amount integrated value S_QNOx (NOx trapping amount) (step 3). This integrated NOx emission amount S_QNOx corresponds to the amount of NOx trapped by the NOx catalyst 17 (hereinafter referred to as “NOx trapped amount”).

次に、アクセル開度ＡＰがほぼ０、すなわちアクセルペダルが全閉状態にあるか否かを判別する（ステップ４）。この答がＹＥＳのとき、すなわち、減速中またはアイドル中のときには、リッチスパイクの実行条件が成立していないと判定し、そのことを表すために、リッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨを「０」にセットした（ステップ５）後、本処理を終了する。これに伴い、リッチスパイクは実行されずに、後述する通常用のエンジン制御が実行される。 Next, it is determined whether or not the accelerator opening AP is substantially 0, that is, whether or not the accelerator pedal is in a fully closed state (step 4). When the answer is YES, that is, when the vehicle is decelerating or idling, it is determined that the rich spike execution condition is not satisfied, and the rich spike flag F_RICH is set to “0” to indicate that ( After step 5), the process is terminated. Accordingly, normal engine control, which will be described later, is executed without executing the rich spike.

一方、上記ステップ４の答がＮＯで、減速中およびアイドル中のいずれでもないときには、上記ステップ３で求めたＮＯｘ排出量積算値Ｓ＿ＱＮＯｘが、判定値Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦ（所定値）以上であるか否かを判別する（ステップ６）。 On the other hand, if the answer to step 4 is NO and the vehicle is neither decelerating nor idling, it is determined whether or not the NOx emission amount integrated value S_QNOx obtained in step 3 is greater than or equal to a determination value S_QNOxREF (predetermined value). Discriminate (step 6).

この判定値Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦは、ＮＯｘ触媒温度ＴＬＮＣに応じ、図４に示すテーブルを検索することによって算出される。同テーブルでは、判定値Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦは、ＴＬＮＣ≦第１所定値Ｔ１（例えば２００℃）では第１判定値ＳＱ１に設定され、Ｔ１＜ＴＬＮＣ＜第２所定値Ｔ２（例えば３００℃）では、ＮＯｘ触媒温度ＴＬＮＣが高いほど、より大きな値にリニアに設定され、ＴＬＮＣ≧Ｔ２では第１判定値ＳＱ１よりも大きな第２判定値ＳＱ２に設定されている。これは、ＮＯｘ触媒温度ＴＬＮＣが低いほど、また、ＮＯｘ捕捉量が多いほど、ＮＯｘの還元率が低下するので、これに対応させるためである。 This determination value S_QNOxREF is calculated by searching the table shown in FIG. 4 according to the NOx catalyst temperature TLNC. In the table, the determination value S_QNOxREF is set to the first determination value SQ1 when TLNC ≦ first predetermined value T1 (for example, 200 ° C.), and NOx catalyst temperature when T1 <TLNC <second predetermined value T2 (for example, 300 ° C.). The higher the TLNC, the larger the value is set linearly. When TLNC ≧ T2, the second determination value SQ2 is set larger than the first determination value SQ1. This is because the NOx reduction rate decreases as the NOx catalyst temperature TLNC decreases and as the amount of NOx trapped increases.

上記ステップ６の答がＮＯで、Ｓ＿ＱＮＯｘ＜Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦのときには、ＮＯｘ捕捉量が比較的小さいため、リッチスパイクの実行条件が成立していないと判定し、前記ステップ５を実行する。 If the answer to step 6 is NO and S_QNOx <S_QNOxREF, the NOx trapping amount is relatively small, so it is determined that the rich spike execution condition is not satisfied, and step 5 is executed.

一方、前記ステップ６の答がＹＥＳで、Ｓ＿ＱＮＯｘ≧Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦのときには、リッチスパイクの実行条件が成立していると判定し、次のステップ７以降を実行する。 On the other hand, if the answer to step 6 is YES and S_QNOx ≧ S_QNOxREF, it is determined that the rich spike execution condition is satisfied, and the next step 7 and subsequent steps are executed.

このステップ７では、ＮＯｘ排出量積算値Ｓ＿ＱＮＯｘを０にリセットする。次いで、リッチタイマのタイマ値ＴＭＲＩＣＨを所定の実行時間ＴＲＯ（例えば５ｓｅｃ）にセットし（ステップ８）、リッチスパイクの実行条件が成立していることを表すために、リッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨを「１」にセットする（ステップ９）。これに伴い、後述するリッチスパイク用のエンジン制御が行われ、それにより、リッチスパイクが実行される。なお、上記の実行時間ＴＲＯは、リッチスパイクによりＮＯｘを還元するのに十分な時間に設定されている。 In step 7, the NOx emission amount integrated value S_QNOx is reset to zero. Next, the timer value TMRICH of the rich timer is set to a predetermined execution time TRO (for example, 5 sec) (step 8), and the rich spike flag F_RICH is set to “1” to indicate that the rich spike execution condition is satisfied. (Step 9). Along with this, engine control for rich spike described later is performed, and thereby rich spike is executed. Note that the execution time TRO is set to a time sufficient to reduce NOx by the rich spike.

次に、リッチタイマのタイマ値ＴＭＲＩＣＨをダウンカウントし（ステップ１０）、本処理を終了する。タイマ値ＴＭＲＩＣＨは、このステップ１０によってのみ、ダウンカウントされる。 Next, the timer value TMRICH of the rich timer is down-counted (step 10), and this process ends. The timer value TMRICH is down-counted only by this step 10.

上記ステップ８の実行により前記ステップ１の答がＮＯとなり、その場合には、アクセル開度のなまし値ＡＰＡＶＥを次式（１）によって算出する（ステップ１１）。
ＡＰＡＶＥ←α・ＡＰ＋（１−α）ＡＰＡＶＥ ……（１）
ここで、αは１．０未満の所定のなまし係数である。この式（１）から明らかなように、アクセル開度ＡＰとそのときのなまし値ＡＰＡＶＥとの加重平均値を、今回のなまし値ＡＰＡＶＥとして算出する。 As a result of the execution of step 8, the answer to step 1 is NO. In this case, the smoothed value APAVE of the accelerator opening is calculated by the following equation (1) (step 11).
APAVE ← α ・ AP + (1-α) APAVE ...... (1)
Here, α is a predetermined annealing coefficient less than 1.0. As is clear from this equation (1), the weighted average value of the accelerator opening AP and the smoothed value APAVE at that time is calculated as the current smoothed value APAVE.

次いで、算出されたなまし値ＡＰＡＶＥがほぼ０であるか否かを判別する（ステップ１２）。この答がＮＯのときには、前記ステップ９以降を実行し、リッチスパイクを継続するとともに、タイマ値ＴＭＲＩＣＨをダウンカウントする。 Next, it is determined whether or not the calculated annealing value APAVE is substantially 0 (step 12). When this answer is NO, the step 9 and the subsequent steps are executed, the rich spike is continued, and the timer value TMRICH is down-counted.

一方、このステップ１２の答がＹＥＳで、上記のようにして算出されたなまし値ＡＰＡＶＥがほぼ０のとき、すなわちリッチスパイクの実行中、アクセル開度ＡＰが全閉状態になるとともに、その状態が継続しているときには、エンジン３の減速またはアイドル運転が行われたとして、リッチスパイクの実行条件が成立していないと判定する。そして、リッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨを「０」にセットした（ステップ１３）後、本処理を終了する。 On the other hand, when the answer to step 12 is YES and the annealing value APAVE calculated as described above is almost 0, that is, during execution of the rich spike, the accelerator pedal opening AP is fully closed and this state Is continued, it is determined that the condition for executing the rich spike is not satisfied, assuming that the engine 3 is decelerated or idling. Then, after the rich spike flag F_RICH is set to “0” (step 13), this process is terminated.

以上のように、ＡＰ≠０（ステップ４：ＮＯ）で減速中およびアイドル中でなく、かつＳ＿ＱＮＯｘ≧Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦ（ステップ６：ＹＥＳ）のときに、リッチスパイクの実行条件が成立していると判定し、その実行が開始される（ステップ９）。また、このリッチスパイクの開始に伴って、リッチタイマのタイマ値ＴＭＲＩＣＨに実行時間ＴＲＯがセットされる（ステップ８）。そして、この開始後、リッチスパイクの実行ごとにタイマ値ＴＭＲＩＣＨがダウンカウントされ（ステップ１０）、これが０になったとき（ステップ１：ＹＥＳ）に、リッチスパイクが終了する（ステップ６：ＮＯ，ステップ５）。 As described above, it is determined that the rich spike execution condition is satisfied when AP ≠ 0 (step 4: NO) and the vehicle is not decelerating or idling and S_QNOx ≧ S_QNOxREF (step 6: YES). The execution is started (step 9). Also, with the start of this rich spike, the execution time TRO is set to the timer value TMRICH of the rich timer (step 8). Then, after this start, the timer value TMRICH is down-counted every time the rich spike is executed (step 10), and when this becomes 0 (step 1: YES), the rich spike ends (step 6: NO, step 5).

一方、リッチスパイクの実行中に、アクセル開度ＡＰの全閉状態が継続し、エンジン３の減速またはアイドル運転が行われたと判定されたとき（ステップ１２：ＹＥＳ）には、リッチスパイクが中断される（ステップ１３）。そして、その後、アクセル開度ＡＰが増加し、減速中およびアイドル中でないと判定されると（ステップ１２：ＮＯ）、リッチスパイクが再開される（ステップ９）。また、リッチスパイクの中断中、ステップ１０は実行されないため、タイマ値ＴＭＲＩＣＨが中断開始時の値に保持される。これにより、リッチスパイクは、中断されても、その開始時からの実行時間のトータルが実行時間ＴＲＯに達するまで実行される。 On the other hand, when it is determined that the accelerator opening AP is fully closed during execution of the rich spike and the engine 3 is decelerated or idling (step 12: YES), the rich spike is interrupted. (Step 13). After that, when the accelerator opening AP increases and it is determined that the vehicle is not decelerating or idling (step 12: NO), the rich spike is resumed (step 9). Further, during the rich spike interruption, step 10 is not executed, so that the timer value TMRICH is held at the value at the start of interruption. Thus, even if the rich spike is interrupted, it is executed until the total execution time from the start reaches the execution time TRO.

さらに、リッチスパイクの実行中に、シフト操作に伴ってアクセル開度ＡＰが一時的に全閉状態になった場合には、前記ステップ１２の答がＮＯに維持されるので、リッチスパイクは中断されずに継続される。 Further, when the accelerator opening AP is temporarily fully closed in accordance with the shift operation during execution of the rich spike, the answer to step 12 is maintained NO, so the rich spike is interrupted. Without being continued.

次に、エンジン制御に含まれる燃料噴射量制御処理および吸入空気量制御処理についてそれぞれ説明する。これらの処理は、図３の処理で判定されたリッチスパイクの実行条件の成否に応じて行われる。 Next, the fuel injection amount control process and the intake air amount control process included in the engine control will be described. These processes are performed according to the success or failure of the rich spike execution condition determined in the process of FIG.

図５は、燃料噴射量制御処理を示しており、本処理はＴＤＣ信号の入力に同期して実行される。まず、ステップ２１では、リッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨが「１」であるか否かを判別する。この答がＮＯで、リッチスパイクの実行条件が成立していないときには、通常用の燃料噴射量ＴＯＵＴＮを、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出する（ステップ２２）。このマップでは、燃料噴射量ＴＯＵＴＮは、エンジン回転数ＮＥが大きいほど、および要求トルクＰＭＣＭＤが大きいほど、より大きな値に設定されている。次いで、算出した燃料噴射量ＴＯＵＴＮを燃料噴射量ＴＯＵＴとして設定し（ステップ２３）、本処理を終了する。 FIG. 5 shows the fuel injection amount control process, and this process is executed in synchronization with the input of the TDC signal. First, in step 21, it is determined whether or not the rich spike flag F_RICH is “1”. If the answer is NO and the rich spike execution condition is not satisfied, the normal fuel injection amount TOUTN is calculated by searching a map (not shown) according to the engine speed NE and the required torque PMCMD. (Step 22). In this map, the fuel injection amount TOUTN is set to a larger value as the engine speed NE is larger and as the required torque PMCMD is larger. Next, the calculated fuel injection amount TOUTN is set as the fuel injection amount TOUT (step 23), and this process ends.

一方、上記ステップ２１の答がＹＥＳ（Ｆ＿ＲＩＣＨ＝１）で、リッチスパイクの実行条件が成立しているときには、リッチスパイク用の燃料噴射量ＴＯＵＴＲＩＣＨを、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出する（ステップ２４）。このマップでは、燃料噴射量ＴＯＵＴＲＩＣＨは、エンジン回転数ＮＥが大きいほど、および要求トルクＰＭＣＭＤが大きいほど、より大きな値に設定されており、全体として、通常用の燃料噴射量ＴＯＵＴＮよりも大きな値に設定されている。 On the other hand, when the answer to step 21 is YES (F_RICH = 1) and the rich spike execution condition is satisfied, the rich spike fuel injection amount TOUTRICH is mapped according to the engine speed NE and the required torque PMCMD. It is calculated by searching (not shown) (step 24). In this map, the fuel injection amount TOUTRICH is set to a larger value as the engine speed NE is larger and the required torque PMCMD is larger. As a whole, the fuel injection amount TOUTRICH is larger than the normal fuel injection amount TOUTN. Is set.

次いで、算出したリッチスパイク用の燃料噴射量ＴＯＵＴＲＩＣＨを燃料噴射量ＴＯＵＴとして設定し（ステップ２５）、本処理を終了する。これにより、燃料噴射量ＴＯＵＴが通常時よりも増加させられる。 Next, the calculated rich spike fuel injection amount TOUTRICH is set as the fuel injection amount TOUT (step 25), and this process is terminated. As a result, the fuel injection amount TOUT is increased more than usual.

次に、図６を参照しながら、吸入空気量制御処理について説明する。本処理は、リッチスパイクの実行条件の成否に応じ、スロットル開度ＴＨを制御することによって吸入空気量ＱＡを制御するものであり、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）ごとに実行される。 Next, the intake air amount control process will be described with reference to FIG. This process controls the intake air amount QA by controlling the throttle opening TH according to the success or failure of the rich spike execution condition, and is executed every predetermined time (for example, 10 msec).

まず、ステップ３１では、リッチスパイクフラグＦ＿ＲＩＣＨが「１」であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、リッチスパイクの実行条件が成立しているときには、リッチスパイク用の目標開度ＴＨＣＭＤを、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって算出し（ステップ３２）、本処理を終了する。 First, in step 31, it is determined whether or not the rich spike flag F_RICH is “1”. If the answer is YES and the rich spike execution condition is satisfied, the target opening THCMD for the rich spike is searched by searching a map (not shown) according to the engine speed NE and the required torque PMCMD. Calculation is made (step 32), and this process is terminated.

このマップでは、目標開度ＴＨＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥが大きいほど、および要求トルクＰＭＣＭＤが大きいほど、より大きな値に設定されるとともに、全開値ＴＨＷＯＴよりも小さな値に設定されている。また、この目標開度ＴＨＣＭＤの算出に伴い、スロットル弁開度ＴＨが、リッチスパイク用の目標開度ＴＨＣＭＤになるように制御され、それにより、全開よりも閉弁側に制御される。 In this map, the target opening degree THCMD is set to a larger value as the engine rotational speed NE is larger and the required torque PMCMD is larger, and is set to a value smaller than the full opening value THWOT. In addition, with the calculation of the target opening THCMD, the throttle valve opening TH is controlled so as to become the target opening THCMD for the rich spike, and is thereby controlled to the valve closing side rather than the full opening.

一方、上記ステップ３１の答がＮＯ（Ｆ＿ＲＩＣＨ＝０）で、リッチスパイクの実行条件が成立していないときには、図３の処理で用いたリッチタイマのタイマ値ＴＭＲＩＣＨが０であるか否かを判別する（ステップ３３）。この答がＮＯで、リッチスパイクが終了していないときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ３３の答がＹＥＳ（ＴＭＲＩＣＨ＝０）で、リッチスパイクが終了しているときには、通常用の目標開度ＴＨＣＭＤを全開値ＴＨＷＯＴに設定し（ステップ３４）、本処理を終了する。これにより、スロットル弁開度ＴＨが全開状態に制御される。 On the other hand, if the answer to step 31 is NO (F_RICH = 0) and the rich spike execution condition is not satisfied, it is determined whether the timer value TMRICH of the rich timer used in the processing of FIG. (Step 33). If the answer is NO and the rich spike has not ended, the present process ends. On the other hand, if the answer to step 33 is YES (TMRICH = 0) and the rich spike has ended, the normal target opening degree THCMD is set to the fully open value THWOT (step 34), and this process ends. As a result, the throttle valve opening TH is controlled to the fully open state.

以上のように、本処理によれば、通常時には、基本的に、スロットル弁開度ＴＨが全開値ＴＨＷＯＴに制御される（ステップ３４）。また、リッチスパイク時には、スロットル弁開度ＴＨが全開値ＴＨＷＯＴよりも小さなリッチスパイク用の値に制御され（ステップ３２）、それにより、吸入空気量ＱＡが通常時よりも低減される。さらに、リッチスパイクの中断中では、タイマ値ＴＭＲＩＣＨがタイムアップしていないため、ステップ３３の答がＮＯとなり、スロットル弁開度ＴＨが、全開値ＴＨＷＯＴに制御されず、それ以前のリッチスパイク用の値に保持される。 As described above, according to the present processing, the throttle valve opening TH is basically controlled to the full opening value THWOT in the normal time (step 34). Further, at the time of rich spike, the throttle valve opening TH is controlled to a value for rich spike that is smaller than the full open value THWOT (step 32), thereby reducing the intake air amount QA from the normal time. Further, since the timer value TMRICH has not timed up during the rich spike interruption, the answer to step 33 is NO, and the throttle valve opening TH is not controlled to the full open value THWOT. Held in value.

以上のような燃料噴射量制御および吸入空気量制御によって、通常時には、理論空燃比よりもリーンな空燃比で燃焼が行われる。一方、リッチスパイク時には、理論空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼が行われる。これにより、排ガスが還元状態に制御され、ＮＯｘ触媒１７に捕捉されたＮＯｘが還元される。なお、過給機８の過給圧、スワール装置１３のスワールの強さ、およびＥＧＲ装置１４のＥＧＲガス量の制御についてもそれぞれ、通常用とリッチスパイク用に分けて実行される。なお、その説明については省略する。 By the fuel injection amount control and the intake air amount control as described above, combustion is normally performed at an air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, at the time of rich spike, combustion is performed at an air-fuel ratio richer than the theoretical air-fuel ratio. As a result, the exhaust gas is controlled to a reduced state, and NOx trapped by the NOx catalyst 17 is reduced. Note that the supercharging pressure of the supercharger 8, the strength of the swirl of the swirl device 13, and the control of the EGR gas amount of the EGR device 14 are also executed separately for the normal use and the rich spike. The description thereof is omitted.

以上のように、本実施形態によれば、ＮＯｘをＮＯｘ触媒１７で捕捉するとともに、ＮＯｘ排出量積算値Ｓ＿ＱＮＯｘが判定値Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦ以上になり、かつアクセル開度ＡＰが全閉状態にないとき、すなわち、エンジン３の減速中およびアイドル中でないときに、燃料噴射量ＴＯＵＴの増加および吸入空気量ＱＡの低減によってリッチスパイクを実行し、それにより、捕捉されたＮＯｘが還元され、浄化される。また、これにより、減速中およびアイドル中でのリッチスパイクの実行を回避でき、したがって、エンジン３の出力などの変動が発生しやすい状態およびＮＯｘの還元反応の効率が低い状態でのリッチスパイクの実行を回避することができる。 As described above, according to the present embodiment, NOx is captured by the NOx catalyst 17, the NOx emission amount integrated value S_QNOx is equal to or larger than the determination value S_QNOxREF, and the accelerator opening AP is not in the fully closed state, that is, When the engine 3 is not decelerating or idle, a rich spike is executed by increasing the fuel injection amount TOUT and decreasing the intake air amount QA, whereby the trapped NOx is reduced and purified. Further, this makes it possible to avoid execution of rich spikes during deceleration and idling, and therefore execution of rich spikes in a state in which fluctuations such as the output of the engine 3 are likely to occur and in which the efficiency of NOx reduction reaction is low. Can be avoided.

さらに、リッチスパイクの実行中にアクセル開度ＡＰの全閉状態が継続したとき、すなわち、エンジン３の減速またはアイドル運転が行われたときに、リッチスパイクが中断される。そして、アクセル開度ＡＰが全閉状態から増加し、減速およびアイドル以外のエンジン３の運転が行われるのと同時に、リッチスパイクが再開される。また、このリッチスパイクの中断を、アクセル開度ＡＰの全閉状態が継続したことを条件として行うので、アクセル開度ＡＰが一時的に全閉状態になり、短時間で開→全閉→開に変化する場合でも、リッチスパイクを中断せずに、タイマ値ＴＭＲＩＣＨにセットされた実行時間ＴＲＯ、継続することができる。以上により、ＮＯｘを十分に還元でき、したがって、排ガス特性を向上させることができる。さらに、このようにアクセル開度ＡＰが一時的に全閉状態になった場合でも、その間、燃料噴射量ＴＯＵＴおよび吸入空気量ＱＡがリッチスパイク用に増減された状態に保持されるので、これらの短時間における増減に伴ってエンジン３のトルクが変動したりＮＯｘを十分に還元できなくなったりするのを回避でき、したがって、良好なドライバビリティーの確保および排ガス特性のさらなる向上を達成することができる。 Further, when the accelerator opening AP is fully closed during execution of the rich spike, that is, when the engine 3 is decelerated or idling, the rich spike is interrupted. Then, the accelerator pedal opening AP increases from the fully closed state, and at the same time as the operation of the engine 3 other than deceleration and idling is performed, the rich spike is resumed. Further, since the rich spike is interrupted on the condition that the fully closed state of the accelerator pedal opening AP is continued, the accelerator pedal opening AP is temporarily fully closed, and it opens in a short time → fully closed → opened. Even in the case of changing to, the execution time TRO set in the timer value TMRICH can be continued without interrupting the rich spike. As described above, NOx can be sufficiently reduced, and therefore the exhaust gas characteristics can be improved. Further, even when the accelerator opening AP is temporarily fully closed as described above, the fuel injection amount TOUT and the intake air amount QA are maintained in a state increased or decreased for the rich spike. It can be avoided that the torque of the engine 3 fluctuates or NOx cannot be sufficiently reduced due to the increase / decrease in a short time, and therefore, it is possible to achieve good drivability and further improve the exhaust gas characteristics. .

また、リッチスパイクの中断中、吸入空気量ＱＡを中断前の値に保持するので、この中断後の再開時に、エンジン３のトルクの急激な増化を防止でき、したがって、さらに良好なドライバビリティーを確保することができる。さらに、同じ理由により、この再開時に、ＮＯｘ還元剤として用いられる燃料量を十分に確保できるので、ＮＯｘをさらに十分に還元でき、したがって、排ガス特性をより一層向上させることができる。 In addition, since the intake air amount QA is maintained at the value before the interruption during the rich spike interruption, a sudden increase in the torque of the engine 3 can be prevented at the restart after the interruption, and therefore, better drivability is achieved. Can be secured. Furthermore, for the same reason, the amount of fuel used as the NOx reducing agent can be sufficiently ensured at the time of resumption, so that NOx can be further sufficiently reduced, and therefore the exhaust gas characteristics can be further improved.

次に、図７を参照しながら、本発明の第２実施形態によるリッチスパイクの実行条件の判定処理について説明する。同図において、第１実施形態による図３の処理と同じ実行内容の部分については、同じステップ番号を付している。また、同図から明らかように、前記ステップ１１および１２に代えて、ステップ４１〜４３の処理を行う点のみが異なっているので、以下、この点を中心として説明する。 Next, with reference to FIG. 7, the processing for determining the rich spike execution condition according to the second embodiment of the present invention will be described. In the same figure, the same step number is attached | subjected about the part of the same execution content as the process of FIG. 3 by 1st Embodiment. Further, as is apparent from the figure, since only the processing of steps 41 to 43 is performed instead of the steps 11 and 12, the following description will be made mainly on this point.

このステップ４１では、前記ステップ１の答がＮＯでタイマ値ＴＭＲＩＣＨが０でないときに、アクセル開度ＡＰがほぼ０で、全閉状態であるか否かを判別する。この答がＮＯのとき、すなわち、減速中およびアイドル中でないときには、ダウンカウント式の全閉タイマのタイマ値ＴＭＤＬＹを所定時間ＴＤＯ（例えば０．５ｓｅｃ）にセットし（ステップ４２）、前記ステップ９以降を実行する。 In step 41, when the answer to step 1 is NO and the timer value TMRICH is not 0, it is determined whether or not the accelerator opening AP is substantially 0 and the valve is fully closed. When the answer is NO, that is, when the vehicle is not decelerating or idling, the timer value TMDLY of the down-counting type fully-closed timer is set to a predetermined time TDO (for example, 0.5 sec) (step 42). Execute.

一方、上記ステップ４１の答がＹＥＳで、アクセル開度ＡＰが全閉状態にあるときには、上記タイマ値ＴＭＤＬＹが０であるか否かを判別する（ステップ４３）。この答がＮＯのときには、前記ステップ９以降を実行する。一方、このステップ４３の答がＹＥＳのとき、すなわち、アクセル開度ＡＰの全閉状態が所定時間ＴＤＯ、継続したときには、エンジン３の減速またはアイドル運転が行われたと判定する。次いで、前記ステップ１３を実行する。 On the other hand, if the answer to step 41 is YES and the accelerator pedal opening AP is in a fully closed state, it is determined whether or not the timer value TMDLY is 0 (step 43). When this answer is NO, the step 9 and the subsequent steps are executed. On the other hand, when the answer to step 43 is YES, that is, when the fully closed state of the accelerator pedal opening AP continues for a predetermined time TDO, it is determined that the engine 3 has been decelerated or idled. Next, the step 13 is executed.

以上のように、本実施形態によれば、リッチスパイクの実行中にアクセル開度ＡＰの全閉状態が所定時間ＴＤＯ、継続したことを条件として、リッチスパイクを中断するので、アクセル開度ＡＰが一時的に全閉状態になっても、リッチスパイクを中断せずに継続することができる。したがって、第１実施形態の効果を同様に得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, the rich spike is interrupted on the condition that the fully closed state of the accelerator opening AP continues for a predetermined time TDO during execution of the rich spike. Even if the valve is temporarily fully closed, the rich spike can be continued without interruption. Therefore, the effect of the first embodiment can be obtained similarly.

次に、図８および図９を参照しながら、本発明の第３実施形態によるリッチスパイクの実行条件の判定処理および吸入空気量制御処理について、それぞれ説明する。図８および図９において、第１実施形態による図３および図６の処理とそれぞれ同じ実行内容の部分については、同じステップ番号を付している。以下、第１実施形態と異なる実行内容の部分を中心として説明する。 Next, the rich spike execution condition determination process and the intake air amount control process according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9. 8 and 9, the same step numbers are assigned to portions having the same execution contents as the processes of FIGS. 3 and 6 according to the first embodiment. In the following, description will be made centering on the part of the execution contents different from the first embodiment.

図８に示す実行条件の判定処理では、前記ステップ１〜３を実行した後、ステップ５１において、エンジン３の負荷が所定の高負荷領域にあるか否かを判別する。この判別は、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＴＯＵＴに応じ、図１０に示す負荷領域マップに基づいて行われる。この負荷領域マップでは、高負荷領域は、エンジン回転数ＮＥが低〜高で、かつ燃料噴射量ＴＯＵＴが高い領域に設定されている。 In the execution condition determination process shown in FIG. 8, after performing steps 1 to 3, in step 51, it is determined whether or not the load of the engine 3 is in a predetermined high load region. This determination is made based on the load region map shown in FIG. 10 according to the engine speed NE and the fuel injection amount TOUT. In this load region map, the high load region is set to a region where the engine speed NE is low to high and the fuel injection amount TOUT is high.

上記ステップ５１の答がＹＥＳで、エンジン３の負荷が高負荷領域にあるときには、リッチスパイクの実行条件が成立していないと判定し、前記ステップ５を実行する。一方、ステップ５１の答がＮＯで、エンジン３の負荷が高負荷領域にないときには、前記ステップ４以降を実行する。 If the answer to step 51 is YES and the load of the engine 3 is in the high load region, it is determined that the rich spike execution condition is not satisfied, and step 5 is executed. On the other hand, when the answer to step 51 is NO and the load of the engine 3 is not in the high load region, the steps 4 and after are executed.

また、前記ステップ１の答がＮＯで、リッチスパイクの開始時からの中断時間を除く実行時間のトータルが実行時間ＴＲＯに達していないときには、前記ステップ５１と同様、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＴＯＵＴに応じ、図１０に示す負荷領域マップに基づいて、エンジン３の負荷が所定の高負荷領域にあるか否かを判別する（ステップ５２）。この答がＮＯで、エンジン３の負荷が高負荷領域にないときには、前記ステップ１１以降を実行する一方、ＹＥＳで、高負荷領域にあるときには、リッチスパイクの実行条件が成立していないと判定し、前記ステップ１３を実行する。 If the answer to step 1 is NO and the total execution time excluding the interruption time from the start of the rich spike does not reach the execution time TRO, the engine speed NE and the fuel injection amount are the same as in step 51. In accordance with TOUT, it is determined whether or not the load of the engine 3 is in a predetermined high load region based on the load region map shown in FIG. 10 (step 52). When this answer is NO and the load of the engine 3 is not in the high load region, the above step 11 and subsequent steps are executed. On the other hand, when YES and in the high load region, it is determined that the rich spike execution condition is not satisfied. Step 13 is executed.

以上のように、ＡＰ≠０（ステップ４：ＮＯ）、Ｓ＿ＱＮＯｘ≧Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦ（ステップ６：ＹＥＳ）、かつ、エンジン３の負荷が高負荷領域になく、高負荷運転が行われていないとき（ステップ５１：ＮＯ）には、リッチスパイクの実行条件が成立していると判定し、その実行が開始される（ステップ９）。このように、高負荷運転のときにリッチスパイクを禁止するので、高負荷運転中のリッチスパイクの実行によりエンジン３の温度が非常に高くなったり振動および騒音が増大したりするのを、回避することができる。 As described above, AP ≠ 0 (step 4: NO), S_QNOx ≧ S_QNOxREF (step 6: YES), and when the load of the engine 3 is not in the high load region and the high load operation is not performed (step 51). : NO), it is determined that the execution condition of the rich spike is satisfied, and the execution is started (step 9). As described above, since the rich spike is prohibited during the high load operation, it is avoided that the temperature of the engine 3 becomes extremely high or the vibration and noise increase due to the execution of the rich spike during the high load operation. be able to.

また、このリッチスパイクの実行中に、高負荷運転に移行したとき（ステップ５２：ＹＥＳ）には、リッチスパイクが中断される（ステップ１３）。そして、その後、高負荷運転が終了すると（ステップ５２：ＮＯ）、リッチスパイクが再開される（ステップ９）。また、この場合の中断中にも、タイマ値ＴＭＲＩＣＨが中断開始時の値に保持されるので、リッチスパイクは、その開始時からの実行時間のトータルが実行時間ＴＲＯに達するまで実行される。 Further, when the rich spike operation is being performed and the shift to the high load operation is made (step 52: YES), the rich spike is interrupted (step 13). After that, when the high load operation ends (step 52: NO), the rich spike is resumed (step 9). Further, even during the interruption in this case, the timer value TMRICH is held at the value at the start of interruption, so that the rich spike is executed until the total execution time from the start reaches the execution time TRO.

図９に示す吸入空気量制御処理では、まず、前記ステップ３１〜３３を実行し、ステップ３３の答がＮＯで、リッチスパイクが終了していないときには、前記ステップ５１と同様にして、エンジン３の負荷が高負荷領域にあるか否かを判別する（ステップ６１）。この答がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する一方、ＹＥＳで、エンジン３の負荷が高負荷領域にあるときには、前記ステップ３４を実行し、スロットル弁開度ＴＨを全開値ＴＨＷＯＴに制御する。 In the intake air amount control process shown in FIG. 9, first, the steps 31 to 33 are executed. When the answer to the step 33 is NO and the rich spike is not finished, the engine 3 is controlled in the same manner as the step 51. It is determined whether or not the load is in a high load region (step 61). When this answer is NO, the present process is finished as it is, while when YES, and when the load of the engine 3 is in the high load region, the step 34 is executed, and the throttle valve opening TH is controlled to the full opening value THWOT.

以上のように、高負荷運転への移行に伴って、リッチスパイクが中断されたとき（ステップ６１：ＹＥＳ）には、その中断中、スロットル弁開度ＴＨは、第１実施形態と異なり、それ以前のリッチスパイク用の値に保持されず、全開値ＴＨＷＯＴに制御される（ステップ３４）。 As described above, when the rich spike is interrupted with the shift to the high load operation (step 61: YES), the throttle valve opening TH is different from that in the first embodiment during the interruption. It is not held at the value for the previous rich spike, but is controlled to the full open value THWOT (step 34).

以上のように、本実施形態によれば、リッチスパイクの実行中にエンジン３の負荷が高負荷領域に入ったときに、リッチスパイクを中断するので、高負荷運転時にリッチスパイクを行うことによりエンジン３の温度が非常に高くなったり騒音および振動が増大したりするのを、回避することができる。また、そのような高負荷運転への移行に伴うリッチスパイクの中断中、吸入空気量ＱＡの低減を中断するので、高負荷運転用の燃料噴射量ＴＯＵＴに見合った吸入空気量ＱＡを確保できる。したがって、内燃機関の適正なトルクを確保できるとともに、ＰＭの量の増大が防止されることによって、良好な排ガス特性を確保することができる。 As described above, according to the present embodiment, the rich spike is interrupted when the load of the engine 3 enters the high load region during the execution of the rich spike. It can be avoided that the temperature of 3 becomes very high and noise and vibration increase. Further, since the reduction of the intake air amount QA is interrupted during the interruption of the rich spike accompanying the shift to the high load operation, the intake air amount QA corresponding to the fuel injection amount TOUT for the high load operation can be ensured. Accordingly, it is possible to ensure an appropriate torque of the internal combustion engine and to prevent an increase in the amount of PM, thereby ensuring good exhaust gas characteristics.

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、前述した実行時間ＴＲＯを固定値に設定したが、これを可変にしてもよい。実施形態では、判定値Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦがＮＯｘ触媒温度ＴＬＮＣに応じて設定されるので、実行時間ＴＲＯを判定値Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦに応じて設定することによって、そのときのＮＯｘ捕捉量などに応じてリッチスパイクを過不足なく実行でき、したがって、捕捉されたＮＯｘをさらに十分に還元することができるとともに、より良好な燃費を得ることができる。 In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to the described embodiment. For example, in the embodiment, the execution time TRO described above is set to a fixed value, but this may be variable. In the embodiment, the determination value S_QNOxREF is set according to the NOx catalyst temperature TLNC. Therefore, by setting the execution time TRO according to the determination value S_QNOxREF, the rich spike is excessive or insufficient according to the NOx trapping amount at that time. Therefore, the trapped NOx can be reduced more sufficiently and better fuel efficiency can be obtained.

また、実施形態では、リッチスパイクの終了を、実行時間ＴＲＯによって規定したが、これに代えて、次のようにして規定してもよい。すなわち、リッチスパイク中にＮＯｘ触媒１７に還元剤として供給される未燃燃料の量（以下「還元剤供給量」という）ＲＥＤＱを、次式（２）によって算出する。
ＲＥＤＱ＝Σ｛（１４．７−Ａ／ＦＡＣＴ）・ＳＶ｝ ……（２）
ここで、ＳＶは排ガスボリュームである。この（１４．７−Ａ／ＦＡＣＴ）・ＳＶは、ＮＯｘ触媒１７に今回時に供給された還元剤の量に相当するので、これをリッチスパイクの開始時から積算することによって、今回時までにＮＯｘ触媒１７に供給された還元剤の量を算出することができる。 In the embodiment, the end of the rich spike is defined by the execution time TRO. Instead, it may be defined as follows. That is, the amount of unburned fuel (hereinafter referred to as “reducing agent supply amount”) REDQ supplied as a reducing agent to the NOx catalyst 17 during the rich spike is calculated by the following equation (2).
REDQ = Σ {(14.7−A / FACT) · SV} (2)
Here, SV is the exhaust gas volume. Since this (14.7-A / FACT) · SV corresponds to the amount of reducing agent supplied to the NOx catalyst 17 at this time, by integrating this from the start of the rich spike, NOx is reached by this time. The amount of reducing agent supplied to the catalyst 17 can be calculated.

そして、算出した還元剤供給量ＲＥＤＱを判定値ＲＥＤＱＲＥＦと比較し、ＲＥＤＱ≧ＲＥＤＱＲＥＦが成立したときに、リッチスパイクを終了するようにしてもよい。これにより、還元剤がＮＯｘ触媒１７に過不足なく供給された時点でリッチスパイクを終了させることによって、捕捉されたＮＯｘをさらに十分に還元することができるとともに、より良好な燃費を得ることができる。 Then, the calculated reducing agent supply amount REDQ may be compared with a determination value REDQREF, and the rich spike may be terminated when REDQ ≧ REDQREF is established. As a result, by stopping the rich spike when the reducing agent is supplied to the NOx catalyst 17 without excess or deficiency, the trapped NOx can be reduced more sufficiently, and better fuel efficiency can be obtained. .

さらに、実施形態では、エンジン３が所定の運転条件、すなわち減速中およびアイドル中であるか否かを、アクセル開度ＡＰによって判定したが、この判定するためのパラメータとして、アクセル開度ＡＰに加えて、エンジン回転数ＮＥなどを用いてもよいことは勿論である。また、第３実施形態では、エンジン３の負荷を表すパラメータとして、燃料噴射量ＴＯＵＴを用いているが、これに代えて、またはこれとともに、アクセル開度ＡＰなどを用いてもよいことは勿論である。 Furthermore, in the embodiment, whether or not the engine 3 is in a predetermined operating condition, that is, whether it is decelerating or idling, is determined by the accelerator opening AP, but as a parameter for this determination, in addition to the accelerator opening AP Of course, the engine speed NE or the like may be used. Further, in the third embodiment, the fuel injection amount TOUT is used as a parameter representing the load of the engine 3, but it goes without saying that the accelerator opening AP or the like may be used instead of or in addition to this. is there.

さらに、第３実施形態では、エンジン３の負荷が高負荷領域にあるか否かを判別するためのマップとして、リッチスパイク中および通常運転中のいずれの場合にも、図１０の負荷領域マップを共通に用いているが、これを次のように別個に用意してもよい。すなわち、前述したように、リッチスパイク用の燃料噴射量ＴＯＵＴＲＩＣＨは、通常用の燃料噴射量ＴＯＵＴＮよりも大きな値に設定されているため、このような設定に合うように、負荷領域マップとして、リッチスパイク用のものと、通常用のものを別個に用意してもよい。この場合、リッチスパイクの実行禁止および中断を、通常用およびリッチスパイク用の燃料噴射量ＴＯＵＴＮ，ＴＯＵＴＲＩＣＨに応じて、きめ細かく適切に行うことができる。 Furthermore, in the third embodiment, as a map for determining whether or not the load of the engine 3 is in the high load region, the load region map of FIG. 10 is used in both cases of rich spike and normal operation. Although they are commonly used, they may be prepared separately as follows. That is, as described above, the rich spike fuel injection amount TOUTRICH is set to a value larger than the normal fuel injection amount TOUTN. A spike and a normal one may be prepared separately. In this case, the execution prohibition and interruption of the rich spike can be finely and appropriately performed according to the normal and rich spike fuel injection amounts TOUTN and TOUTRICH.

また、本発明は、ディーゼルエンジンに限らず、リーンバーンエンジンなどのガソリンエンジンにも適用することができる。さらに、本発明は、クランク軸が鉛直方向に配置された船外機などのような船舶推進機用エンジンを含む、様々な産業用の内燃機関に適用できることはもちろんである。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。 The present invention can be applied not only to a diesel engine but also to a gasoline engine such as a lean burn engine. Further, the present invention can be applied to various industrial internal combustion engines including an engine for a marine propulsion device such as an outboard motor having a crankshaft arranged in a vertical direction. In addition, it is possible to appropriately change the detailed configuration within the scope of the gist of the present invention.

本発明を適用した排ガス浄化装置を内燃機関とともに概略的に示す図である。1 is a view schematically showing an exhaust gas purification apparatus to which the present invention is applied together with an internal combustion engine. 排ガス浄化装置の一部を示す図である。It is a figure which shows a part of exhaust gas purification apparatus. リッチスパイクの実行条件の判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the determination process of the execution conditions of a rich spike. 図３の処理で用いられるＮＯｘ排出量積算値Ｓ＿ＱＮＯｘを算出するためのテーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the table for calculating NOx discharge | emission amount integrated value S_QNOx used by the process of FIG. 燃料噴射量制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a fuel injection amount control process. 吸入空気量制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an intake air amount control process. 本発明の第２実施形態によるリッチスパイクの実行条件の判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the determination process of the execution condition of the rich spike by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態によるリッチスパイクの実行条件の判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the determination process of the execution condition of the rich spike by 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態による吸入空気量制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the intake air amount control process by 3rd Embodiment of this invention. 図８の処理で用いられる負荷領域マップの一例である。It is an example of the load area | region map used by the process of FIG.

Explanation of symbols

１排ガス浄化装置
２ＥＣＵ（ＮＯｘ捕捉量算出手段、運転条件判定手段、ＮＯｘ還元手段、ＮＯｘ還元
中断手段、負荷検出手段、負荷判別手段）
３エンジン
５排気管（排気系）
６インジェクタ（ＮＯｘ還元手段）
１２スロットル弁（ＮＯｘ還元手段）
１７ＮＯｘ触媒（ＮＯｘ捕捉材）
３５アクセル開度センサ（運転条件判定手段）
Ｓ＿ＱＮＯｘＮＯｘ排出量積算値（ＮＯｘ捕捉量）
Ｓ＿ＱＮＯｘＲＥＦ判定値（所定値）
ＴＯＵＴ燃料噴射量（燃料供給量） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust gas purification apparatus 2 ECU (NOx trapping amount calculation means, operating condition determination means, NOx reduction means, NOx reduction
Interruption means, load detecting means, the load determining means)
3 Engine 5 Exhaust pipe (exhaust system)
6 Injector (NOx reduction means)
12 Throttle valve (NOx reduction means)
17 NOx catalyst (NOx trapping material)
35 accelerator opening sensor (operating condition determination hand stage)
S_QNOx NOx emission amount integrated value (NOx trapping amount)
S_QNOxREF judgment value (predetermined value)
TOUT Fuel injection amount (fuel supply amount)

Claims

An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine that purifies exhaust gas discharged from an internal combustion engine into an exhaust system,
A NOx trap that is provided in the exhaust system and traps NOx in the exhaust gas;
NOx trapping amount calculating means for calculating the NOx trapped by the NOx trapping material as the NOx trapping amount;
Operating condition determining means for determining whether or not the internal combustion engine satisfies a predetermined operating condition;
When the calculated NOx trapping amount reaches a predetermined value and it is determined that the internal combustion engine satisfies the predetermined operating condition, the amount of fuel supplied to the internal combustion engine is increased and the intake air amount is reduced. NOx reduction means for reducing NOx trapped in the NOx trapping material,
When it is determined that the internal combustion engine no longer satisfies the predetermined operating condition during execution of NOx reduction by the NOx reduction means, the increase in fuel supply amount by the NOx reduction means is interrupted and the intake air amount is reduced. NOx reduction interruption means for executing a continuous NOx reduction interruption operation;
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising:

Load detecting means for detecting a load of the internal combustion engine;
Load discriminating means for discriminating whether or not the detected load of the internal combustion engine is in a predetermined high load region;
The NOx reduction interruption means determines the fuel supply amount of the NOx reduction means as the NOx reduction interruption operation when it is determined that the load of the internal combustion engine is in the predetermined high load region during execution of the NOx reduction. 2. The exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the increase and the reduction of the intake air amount are interrupted .