JP4501769B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関する。   The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine.

内燃機関から排出される排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元浄化する触媒として、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときに排気ガス中のＮＯｘを吸収し或いは吸蔵することによって保持すると共にそこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比または理論空燃比よりもリッチとなるとそこに保持しているＮＯｘを還元浄化するタイプの触媒（以下「ＮＯｘ触媒」という）が知られている。こうしたＮＯｘ触媒を備えた内燃機関が特許文献１に開示されている。   As a catalyst for reducing and purifying nitrogen oxide (NOx) in exhaust gas discharged from an internal combustion engine, it absorbs NOx in exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into it is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio Or a catalyst of the type that reduces and purifies NOx retained when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into it becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter referred to as “NOx catalyst”). ") Is known. An internal combustion engine equipped with such a NOx catalyst is disclosed in Patent Document 1.

特許文献１に開示されている内燃機関は、６つの気筒を備え、これら気筒が２つの気筒群に分けられている。そして、各気筒群にそれぞれ排気管（以下「排気枝管」という）が接続され、これら排気枝管は、下流で合流して共通の１つの排気管（以下「共通排気管」という）となる。そして、共通排気管にＮＯｘ触媒が配置されている。   The internal combustion engine disclosed in Patent Document 1 includes six cylinders, and these cylinders are divided into two cylinder groups. An exhaust pipe (hereinafter referred to as “exhaust branch pipe”) is connected to each cylinder group, and these exhaust branch pipes merge downstream to form one common exhaust pipe (hereinafter referred to as “common exhaust pipe”). . A NOx catalyst is disposed in the common exhaust pipe.

ところで、排気ガス中には、ＮＯｘの他に、硫黄酸化物（ＳＯｘ）も含まれている。そして、ＮＯｘがＮＯｘ触媒に保持されるとき、ＳＯｘもＮＯｘ触媒に保持されてしまう。このように、ＮＯｘ触媒にＳＯｘが保持されてしまう（すなわち、ＮＯｘ触媒が硫黄成分によって被毒されてしまう）と、その分、ＮＯｘ触媒が保持することができるＮＯｘの量が少なくなってしまう。このため、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ保持能力をできるだけ高く維持しておくためには、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去する必要がある。そして、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去する（すなわち、ＮＯｘ触媒を硫黄成分による被毒から回復させる）ためには、ＮＯｘ触媒の温度をＳＯｘを除去可能な温度にまで上昇させると共に、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチ（弱リッチ）にする必要がある。   By the way, exhaust gas contains sulfur oxide (SOx) in addition to NOx. When NOx is held in the NOx catalyst, SOx is also held in the NOx catalyst. Thus, if SOx is retained in the NOx catalyst (that is, the NOx catalyst is poisoned by the sulfur component), the amount of NOx that can be retained by the NOx catalyst is reduced accordingly. For this reason, in order to maintain the NOx retention capacity of the NOx catalyst as high as possible, it is necessary to remove SOx from the NOx catalyst. In order to remove SOx from the NOx catalyst (that is, to recover the NOx catalyst from poisoning by the sulfur component), the temperature of the NOx catalyst is raised to a temperature at which SOx can be removed, and flows into the NOx catalyst. It is necessary to make the air-fuel ratio of the exhaust gas the stoichiometric air-fuel ratio or rich (weakly rich).

そこで、特許文献１では、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去するために、次のような硫黄被毒回復制御を行うようにしている。すなわち、一方の気筒群から排出される排気ガスの空燃比をリッチとし、他方の気筒群から排出される排気ガスの空燃比をリーンとし、これらリッチ空燃比の排気ガス（以下「リッチ排気ガス」という）とリーン空燃比の排気ガス（以下「リーン排気ガス」という）とをＮＯｘ触媒上流で合流させた後にＮＯｘ触媒に流入させるようにしている。ここで、特許文献１では、リッチ排気ガスとリーン排気ガスとが合流せしめられたときに、排気ガスのトータルの空燃比が理論空燃比となるように、リッチ排気ガスのリッチ度合およびリーン排気ガスのリーン度合が調整されている。   Therefore, in Patent Document 1, in order to remove SOx from the NOx catalyst, the following sulfur poisoning recovery control is performed. That is, the air-fuel ratio of exhaust gas discharged from one cylinder group is made rich, and the air-fuel ratio of exhaust gas discharged from the other cylinder group is made lean, and these rich air-fuel ratio exhaust gases (hereinafter referred to as “rich exhaust gas”) And a lean air-fuel ratio exhaust gas (hereinafter referred to as “lean exhaust gas”) are combined upstream of the NOx catalyst and then flowed into the NOx catalyst. Here, in Patent Document 1, when the rich exhaust gas and the lean exhaust gas are merged, the rich degree of the rich exhaust gas and the lean exhaust gas are set such that the total air-fuel ratio of the exhaust gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio. The lean degree of has been adjusted.

これによれば、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比となっており、さらに、リッチ排気ガスとリーン排気ガスとが合流すると、リッチ排気ガス中のＨＣがリーン排気ガス中の酸素と反応し、その反応熱でもって排気ガスの温度が上昇せしめられ、結果として、ＮＯｘ触媒の温度が上昇せしめられる。こうして、特許文献１では、ＮＯｘ触媒の温度をＳＯｘを除去することができる温度にまで上昇させると共にＮＯｘ触媒に理論空燃比の排気ガスを供給して、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去するようにしている。   According to this, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is the stoichiometric air-fuel ratio. Further, when the rich exhaust gas and the lean exhaust gas merge, the HC in the rich exhaust gas is in the lean exhaust gas. It reacts with oxygen, and the heat of reaction raises the temperature of the exhaust gas. As a result, the temperature of the NOx catalyst is raised. Thus, in Patent Document 1, the temperature of the NOx catalyst is increased to a temperature at which SOx can be removed, and exhaust gas having a stoichiometric air-fuel ratio is supplied to the NOx catalyst to remove SOx from the NOx catalyst. .

特開２００４−６８６９０号公報JP 2004-68690 A 特開平１１−３４３８３６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-343836 特開２０００−１８０２５号公報JP 2000-18025 A

本発明の目的は、上述した硫黄被毒回復制御を行っているときに、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比を確実に所定の空燃比に制御することにある。   An object of the present invention is to reliably control the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst to a predetermined air-fuel ratio when performing the above-described sulfur poisoning recovery control.

上記課題を解決するために、１番目の発明では、複数の気筒を備え、これら気筒を少なくとも２つの気筒群に分け、各気筒群にそれぞれ排気枝管を接続すると共にこれら排気枝管を下流側で合流させて共通の１つの排気管に接続した内燃機関の排気浄化装置であって、上記共通の１つの排気管内にＮＯｘ触媒を配置し、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復制御として、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスを排出させると共に他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスを排出させる制御を行う排気浄化装置において、ＮＯｘ触媒下流に排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサを配置し、上記硫黄被毒回復制御時、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比が予め定められた空燃比となるように上記空燃比センサからの出力値を利用して各気筒における空燃比を制御する硫黄被毒回復空燃比制御を行い、更に、上記硫黄被毒回復空燃比制御の制御対象に対する制御量が、学習され、上記硫黄被毒回復制御時に一方の気筒群から排出させる排気ガスの基準リッチ度合と他方の気筒群から排出させる排気ガスの基準リーン度合とがこれら基準リッチ度合と基準リーン度合との組合せとして機関運転状態に応じて予め設定されており、上記制御量が該基準リッチ度合と基準リーン度合との組合せ毎に学習される。 In order to solve the above-mentioned problem, in the first invention, a plurality of cylinders are provided, these cylinders are divided into at least two cylinder groups, exhaust branch pipes are connected to the respective cylinder groups, and these exhaust branch pipes are connected to the downstream side. In the internal combustion engine connected to one common exhaust pipe, a NOx catalyst is disposed in the common one exhaust pipe, and as a sulfur poisoning recovery control of the NOx catalyst, In an exhaust purification apparatus that controls exhaust of a rich air-fuel ratio from a cylinder group and exhaust of a lean air-fuel ratio from the other cylinder group, an air-fuel ratio that detects the air-fuel ratio downstream of the NOx catalyst is detected. An air-fuel ratio sensor is arranged, and at the time of the sulfur poisoning recovery control, each air-fuel ratio is output using the output value from the air-fuel ratio sensor so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst becomes a predetermined air-fuel ratio. There rows SPR air-fuel ratio control for controlling the air-fuel ratio in further control amount for the control target of the sulfur poisoning recovery air-fuel ratio control, is learned from one cylinder group at the time the sulfur poisoning recovery control The reference rich degree of exhaust gas to be discharged and the reference lean degree of exhaust gas to be discharged from the other cylinder group are set in advance according to the engine operating state as a combination of the reference rich degree and the reference lean degree. A quantity is learned for each combination of the reference rich degree and the reference lean degree .

２番目の発明では、１番目の発明において、ＮＯｘ触媒上流にも排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサを配置し、上記硫黄被毒回復空燃比制御の制御対象が該ＮＯｘ触媒上流に配置された空燃比センサの出力値である。   In the second invention, in the first invention, an air-fuel ratio sensor for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas is also arranged upstream of the NOx catalyst, and the control object of the sulfur poisoning recovery air-fuel ratio control is arranged upstream of the NOx catalyst. The output value of the air-fuel ratio sensor.

３番目の発明では、１または２番目の発明において、各排気枝管内に三元触媒をそれぞれ配置し、上記ＮＯｘ触媒上流に配置された空燃比センサが該三元触媒下流に配置されている。   In the third invention, in the first or second invention, a three-way catalyst is arranged in each exhaust branch pipe, and an air-fuel ratio sensor arranged upstream of the NOx catalyst is arranged downstream of the three-way catalyst.

４番目の発明では、１〜３番目の発明のいずれか１つにおいて、上記硫黄被毒回復制御が開始されてから予め定められた期間の上記制御量の学習頻度がその他の期間の上記制御量の学習頻度よりも多くされる。 In the fourth aspect of the invention, in any one of the first to third aspects of the invention, the learning amount of the control amount in a predetermined period after the start of the sulfur poisoning recovery control is the control amount in other periods. More than the learning frequency.

５番目の発明では、１〜４番目の発明のいずれか１つにおいて、上記硫黄被毒回復制御以外の制御が行われているときにも上記ＮＯｘ触媒下流に配置された空燃比センサの出力値を利用して各気筒における空燃比を予め定められた空燃比に制御する通常空燃比制御が行われ、該通常空燃比制御の制御対象に対する制御量が学習され、上記硫黄被毒回復制御が開始されてから予め定められた期間の上記制御量の学習頻度が上記通常空燃比制御中の上記制御量の学習頻度よりも多くされる。 In the fifth aspect, in any one of 1 to 4 th invention, the output value of the air-fuel ratio sensor is also disposed in the NOx catalyst downstream when control other than the sulfur poisoning recovery control is performed Is used to control the air-fuel ratio in each cylinder to a predetermined air-fuel ratio, the control amount for the control object of the normal air-fuel ratio control is learned, and the sulfur poisoning recovery control is started. Thereafter, the learning frequency of the control amount in a predetermined period is made higher than the learning frequency of the control amount during the normal air-fuel ratio control.

６番目の発明では、５番目の発明において、上記硫黄被毒回復制御が開始されてから上記予め定められた期間が経過した後の該硫黄被毒回復制御中の上記制御量の学習頻度が上記通常空燃比制御中の上記制御量の学習頻度よりも少なくされる。 Sixth the invention, in the fifth invention, the learning frequency of the control amount of the sulfur poisoning recovery control in after the period specified above in advance from being the sulfur poisoning recovery control start elapsed the It is made less than the learning frequency of the control amount during normal air-fuel ratio control.

７番目の発明では、１〜６番目の発明のいずれか１つにおいて、上記硫黄被毒回復制御が開始されてから予め定められた期間の上記硫黄被毒回復空燃比制御において上記制御量を算出するときに用いられる制御ゲインがその他の期間の上記硫黄被毒回復空燃比制御において上記制御量を算出するときに用いられる制御ゲインよりも大きくされる。 According to a seventh aspect, in any one of the first to sixth aspects, the control amount is calculated in the sulfur poisoning recovery air-fuel ratio control for a predetermined period after the sulfur poisoning recovery control is started. The control gain used when performing the control is made larger than the control gain used when calculating the control amount in the sulfur poisoning recovery air-fuel ratio control in other periods.

８番目の発明では、７番目の発明において、上記硫黄被毒回復制御以外の制御が行われているときにも上記ＮＯｘ触媒下流に配置された空燃比センサの出力値を利用して各気筒における空燃比を予め定められた空燃比に制御する通常空燃比制御が行われ、該通常空燃比制御の制御対象に対する制御量が学習され、上記硫黄被毒回復制御が開始されてから上記予め定められた期間が経過した後の上記硫黄被毒回復制御において上記制御量を算出するときに用いられる上記制御ゲインが上記通常空燃比制御において上記制御量を算出するときに用いられる制御ゲインよりも小さくされる。 In the eighth invention, in the seventh invention, even when control other than the sulfur poisoning recovery control is being performed, the output value of the air-fuel ratio sensor arranged downstream of the NOx catalyst is used for each cylinder. The normal air-fuel ratio control for controlling the air-fuel ratio to a predetermined air-fuel ratio is performed, the control amount for the control object of the normal air-fuel ratio control is learned, and the sulfur poisoning recovery control is started, and then the predetermined value is determined. The control gain used when calculating the control amount in the sulfur poisoning recovery control after the elapse of a predetermined period is made smaller than the control gain used when calculating the control amount in the normal air-fuel ratio control. The

本発明によれば、空燃比センサからの出力値に基づいてＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比を予め定められた空燃比に積極的に制御しようとしていることから、硫黄被毒回復制御を行っているときに、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比がより確実に所定の空燃比に制御される。   According to the present invention, since the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is actively controlled to a predetermined air-fuel ratio based on the output value from the air-fuel ratio sensor, the sulfur poisoning recovery control is performed. When performing, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is more reliably controlled to a predetermined air-fuel ratio.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の排気浄化装置を備えた内燃機関を示している。図１において、１は内燃機関の本体を示し、♯１〜♯４はそれぞれ第１気筒、第２気筒、第３気筒、第４気筒を示している。各気筒には、それぞれ対応して、燃料噴射弁２１，２２，２３，２４が設けられている。また、各気筒には、それぞれ対応する吸気枝管３を介して吸気管４が接続されている。また、第１気筒および第４気筒には、第１の排気枝管５が接続されており、第２気筒および第３気筒には、第２の排気枝管６が接続されている。すなわち、第１気筒と第４気筒とをまとめて第１気筒群と称し、第２気筒と第３気筒とをまとめて第２気筒群と称したとき、第１気筒群には、第１の排気枝管５が接続されており、第２気筒群には、第２の排気枝管６が接続されている。そして、これら排気枝管５，６は、下流側において合流し、共通の１つの排気管７に接続されている。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an internal combustion engine equipped with the exhaust emission control device of the present invention. In FIG. 1, 1 indicates a main body of an internal combustion engine, and # 1 to # 4 indicate a first cylinder, a second cylinder, a third cylinder, and a fourth cylinder, respectively. Each cylinder is provided with fuel injection valves 21, 22, 23, 24 correspondingly. Each cylinder is connected to an intake pipe 4 via a corresponding intake branch pipe 3. Further, a first exhaust branch pipe 5 is connected to the first cylinder and the fourth cylinder, and a second exhaust branch pipe 6 is connected to the second cylinder and the third cylinder. That is, when the first cylinder and the fourth cylinder are collectively referred to as the first cylinder group, and the second cylinder and the third cylinder are collectively referred to as the second cylinder group, the first cylinder group includes the first cylinder group. An exhaust branch pipe 5 is connected, and a second exhaust branch pipe 6 is connected to the second cylinder group. The exhaust branch pipes 5 and 6 merge on the downstream side and are connected to a common exhaust pipe 7.

なお、第１の排気枝管５は、下流側では１つの排気枝管であるが、上流側では２つに分岐しており、これら２つに分岐した排気枝管がそれぞれ第１気筒および第４気筒に接続されている。同様に、第２の排気枝管６も、下流側では１つの排気枝管であるが、上流側では２つに分岐しており、これら２つに分岐した排気枝管がそれぞれ第２気筒および第３気筒に接続されている。以下の説明では、排気枝管５，６の上流側の２つに分かれている部分を特定して表現する場合、これを「排気枝管の分岐部分」と表現し、排気枝管５，６の下流側の１つの部分を特定して表現する場合、これを「排気枝管の集合部分」と表現する。   The first exhaust branch pipe 5 is one exhaust branch pipe on the downstream side, but is branched into two on the upstream side, and the exhaust branch pipes branched into these two are the first cylinder and the first cylinder, respectively. It is connected to 4 cylinders. Similarly, the second exhaust branch pipe 6 is also one exhaust branch pipe on the downstream side, but is branched into two on the upstream side, and the two exhaust branch pipes branched into the second cylinder and the second branch branch pipe, respectively. Connected to the third cylinder. In the following description, when a portion divided into two on the upstream side of the exhaust branch pipes 5 and 6 is specified and expressed, this is expressed as “a branch portion of the exhaust branch pipe”, and the exhaust branch pipes 5 and 6 are expressed. In the case where one portion on the downstream side is specified and expressed, this is expressed as “a collection portion of exhaust branch pipes”.

各排気枝管５，６の集合部分には、それぞれ、三元触媒８，９が配置されており、排気管７には、ＮＯｘ触媒１０が配置されている。また、各三元触媒５，６上流の排気枝管５，６の集合部分には、それぞれ、空燃比センサ１１，１２が配置されている。また、ＮＯｘ触媒１０上流および下流の排気管７にも、それぞれ、空燃比センサ１３，１４が配置されている。   Three-way catalysts 8 and 9 are disposed in the gathering portions of the exhaust branch pipes 5 and 6, respectively, and a NOx catalyst 10 is disposed in the exhaust pipe 7. In addition, air-fuel ratio sensors 11 and 12 are arranged at the collection portions of the exhaust branch pipes 5 and 6 upstream of the three-way catalysts 5 and 6, respectively. Air-fuel ratio sensors 13 and 14 are also disposed in the exhaust pipe 7 upstream and downstream of the NOx catalyst 10, respectively.

三元触媒８，９は、図２に示されているように、その温度が或る温度（いわゆる、活性温度）以上であって、且つ、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍（図２の領域Ｘ内）にあるときに、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、および、炭化水素（ＨＣ）を同時に高い浄化率にて浄化する。一方、三元触媒は、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときには、排気ガス中の酸素を吸収し、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには、吸収した酸素を放出する酸素吸放出能力を有する。この酸素吸放出能力が正常に機能する限り流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであってもリッチであっても、三元触媒内の雰囲気の空燃比がほぼ理論空燃比近傍に維持されるので、排気ガス中のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣが同時に高い浄化率で浄化される。   As shown in FIG. 2, the three-way catalysts 8 and 9 have a temperature equal to or higher than a certain temperature (so-called activation temperature), and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalysts 8 and 9 is the stoichiometric air-fuel ratio. When in the vicinity (in the region X of FIG. 2), nitrogen oxide (NOx), carbon monoxide (CO), and hydrocarbon (HC) in the exhaust gas are simultaneously purified at a high purification rate. On the other hand, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the three-way catalyst absorbs oxygen in the exhaust gas, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas is greater than the stoichiometric air-fuel ratio. When it is also rich, it has an oxygen absorption / release capability of releasing absorbed oxygen. As long as this oxygen absorption / release capability functions normally, the air / fuel ratio of the exhaust gas flowing in is leaner or richer than the stoichiometric air / fuel ratio. Therefore, NOx, CO, and HC in the exhaust gas are simultaneously purified with a high purification rate.

ＮＯｘ触媒１０は、その温度が或る温度（いわゆる、活性温度）以上であって、且つ、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるとき（大きいとき）に排気ガス中のＮＯｘを吸収または吸蔵することによって保持し、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比または理論空燃比よりもリッチとなると保持しているＮＯｘを還元浄化する。   The NOx catalyst 10 has an exhaust gas when its temperature is higher than a certain temperature (so-called activation temperature) and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 10 is leaner (larger) than the stoichiometric air-fuel ratio. It is retained by absorbing or storing NOx therein, and when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing therein becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio, the retained NOx is reduced and purified.

ところで、ＮＯｘ触媒１０にＮＯｘが保持される条件において、排気ガス中にＳＯｘが含まれていると、このＳＯｘもＮＯｘ触媒に保持されてしまう。上述したように、ＮＯｘ触媒にＳＯｘが保持されると、その分、ＮＯｘ触媒が保持することができるＮＯｘの量が少なくなってしまう。このため、ＮＯｘ触媒のＮＯｘ保持能力をできるだけ高く維持しておくためには、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去する必要がある。ここで、ＮＯｘ触媒の温度をＳＯｘを除去可能な温度にした状態で、ＮＯｘ触媒に理論空燃比またはリッチ（好ましくは、理論空燃比に極めて近いリッチ）の排気ガスを供給すれば、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去することができる。云い換えれば、本実施形態のＮＯｘ触媒は、その温度を或る温度にした状態でそこに理論空燃比またはリッチ空燃比の排気ガスが供給されると、ＳＯｘを放出するものであると言える。   By the way, if SOx is contained in the exhaust gas under the condition in which NOx is held in the NOx catalyst 10, this SOx is also held in the NOx catalyst. As described above, when SOx is held in the NOx catalyst, the amount of NOx that can be held by the NOx catalyst is reduced accordingly. For this reason, in order to maintain the NOx retention capacity of the NOx catalyst as high as possible, it is necessary to remove SOx from the NOx catalyst. Here, if the exhaust gas having a stoichiometric air-fuel ratio or rich (preferably, very close to the stoichiometric air-fuel ratio) is supplied to the NOx catalyst while the temperature of the NOx catalyst is set to a temperature at which SOx can be removed, the NOx catalyst SOx can be removed. In other words, it can be said that the NOx catalyst of the present embodiment releases SOx when the stoichiometric or rich air-fuel ratio exhaust gas is supplied to the NOx catalyst in a state where the temperature is set to a certain temperature.

そこで、ＮＯｘ触媒１０からＳＯｘを除去することが要求されたときには、本実施形態では、以下の硫黄被毒回復制御を実行することによって、ＮＯｘ触媒の温度をＳＯｘを除去可能な温度にすると共にＮＯｘ触媒に理論空燃比またはリッチ空燃比の排気ガスを供給する。すなわち、本実施形態の硫黄被毒回復制御では、第１気筒および第４気筒（すなわち、第１気筒群）からリッチ空燃比の排気ガス（以下「リッチ排気ガス」という）が排出されると共に第２気筒および第３気筒（すなわち、第２気筒群）からリーン空燃比の排気ガス（以下「リーン排気ガス」という）が排出されるように、各気筒に充填される混合気の空燃比（以下「機関空燃比」ともいう）を制御する。   Therefore, when it is required to remove SOx from the NOx catalyst 10, in the present embodiment, the following sulfur poisoning recovery control is executed, so that the temperature of the NOx catalyst is set to a temperature at which SOx can be removed and NOx. An exhaust gas having a stoichiometric air-fuel ratio or a rich air-fuel ratio is supplied to the catalyst. That is, in the sulfur poisoning recovery control of the present embodiment, rich air-fuel ratio exhaust gas (hereinafter referred to as “rich exhaust gas”) is discharged from the first cylinder and the fourth cylinder (that is, the first cylinder group) and the first. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture (hereinafter referred to as “lean exhaust gas”) filled in each cylinder so that the exhaust gas having a lean air-fuel ratio (hereinafter referred to as “lean exhaust gas”) is discharged from the second cylinder and the third cylinder (that is, the second cylinder group). (Also referred to as “engine air-fuel ratio”).

ここで、各気筒から排出させるリッチ排気ガスのリッチ度合およびリーン排気ガスのリーン度合は、これらリッチ排気ガスとリーン排気ガスとがＮＯｘ触媒１０上流で混ざり合ってＮＯｘ触媒に流入するときに、トータルの排気ガスの空燃比が理論空燃比または所望のリッチ空燃比となるように調整される。   Here, the richness of the rich exhaust gas discharged from each cylinder and the leanness of the lean exhaust gas are determined when the rich exhaust gas and the lean exhaust gas are mixed upstream of the NOx catalyst 10 and flow into the NOx catalyst. The air-fuel ratio of the exhaust gas is adjusted so as to be the stoichiometric air-fuel ratio or a desired rich air-fuel ratio.

一般的に、ＮＯｘ触媒１０からＳＯｘを除去可能な温度（以下「ＳＯｘ除去可能温度」という）は、ＮＯｘ触媒にＮＯｘを保持させたり還元浄化させたりする温度よりも高いので、ＮＯｘ触媒からＳＯｘを除去するためには、ＮＯｘ触媒の温度を上昇させる必要がある。これに関し、本実施形態の硫黄被毒回復制御によれば、リッチ排気ガスとリーン排気ガスとが混ざり合ってリッチ排気ガス中のＨＣとリーン排気ガス中の酸素とが反応することで、反応熱が発生し、この反応熱により、ＮＯｘ触媒の温度をＳＯｘ除去可能温度まで上昇させることができる。   Generally, the temperature at which SOx can be removed from the NOx catalyst 10 (hereinafter referred to as “the temperature at which SOx can be removed”) is higher than the temperature at which the NOx catalyst holds NOx or purifies NOx, so that SOx is removed from the NOx catalyst. In order to remove it, it is necessary to raise the temperature of the NOx catalyst. In this regard, according to the sulfur poisoning recovery control of the present embodiment, the rich exhaust gas and the lean exhaust gas are mixed and the HC in the rich exhaust gas reacts with the oxygen in the lean exhaust gas, so that the reaction heat This reaction heat can raise the temperature of the NOx catalyst to a temperature at which SOx can be removed.

そして、上述したように、ＮＯｘ触媒１０からＳＯｘを除去するためには、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比またはリッチ空燃比とすることが必要である。これに関し、本実施形態の硫黄被毒回復制御によれば、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比またはリッチ空燃比となっている。こうして、本実施形態の硫黄被毒回復制御によれば、ＮＯｘ触媒１０からＳＯｘを除去することができる。   As described above, in order to remove SOx from the NOx catalyst 10, it is necessary to set the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst to the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio. In this regard, according to the sulfur poisoning recovery control of the present embodiment, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio. Thus, according to the sulfur poisoning recovery control of the present embodiment, SOx can be removed from the NOx catalyst 10.

なお、硫黄被毒回復制御において各気筒から排出させるリッチ排気ガスの空燃比は、理論空燃比に近いリッチ空燃比であることが好ましく、したがって、硫黄被毒回復制御において各気筒から排出させるリーン排気ガスの空燃比も、理論空燃比に近いリーン空燃比であることが好ましい。   Note that the air-fuel ratio of the rich exhaust gas discharged from each cylinder in the sulfur poisoning recovery control is preferably a rich air-fuel ratio close to the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, the lean exhaust gas discharged from each cylinder in the sulfur poisoning recovery control. The air / fuel ratio of the gas is also preferably a lean air / fuel ratio close to the stoichiometric air / fuel ratio.

ところで、空燃比センサとしては、例えば、図３に示されている特性でもって電流を出力するいわゆるリニア空燃比センサがある。このリニア空燃比センサは、排気ガスの空燃比が理論空燃比であるとき、０Ａの電流を出力し、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるほど大きな０Ａ以下の電流を出力し、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるほど大きな０Ａ以上の電流を出力する。すなわち、リニア空燃比センサは、排気ガスの空燃比に応じてリニアに変化する電流を出力する。   Incidentally, as the air-fuel ratio sensor, for example, there is a so-called linear air-fuel ratio sensor that outputs a current with the characteristics shown in FIG. This linear air-fuel ratio sensor outputs a current of 0 A when the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio, and outputs a current of 0 A or less that is larger as the air-fuel ratio of the exhaust gas is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. As the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, a larger current of 0 A or more is output. That is, the linear air-fuel ratio sensor outputs a current that changes linearly according to the air-fuel ratio of the exhaust gas.

また、別の空燃比センサとしては、例えば、図４に示されている特性でもって電圧を出力するいわゆるＯ２センサがある。このＯ２センサは、排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるとき、略０Ｖの電圧を出力し、理論空燃比よりもリッチであるとき、略１Ｖの電圧を出力する。そして、出力電圧は、排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍にある領域で急激に変化して、０．５Ｖを横切る。すなわち、Ｏ２センサは、排気ガスの空燃比が理論空燃比に対してリーンであるかリッチであるかに応じて異なる一定の電圧を出力する。 As another air-fuel ratio sensor, for example, there is a so-called O 2 sensor that outputs a voltage with the characteristics shown in FIG. This O 2 sensor outputs a voltage of approximately 0 V when the air-fuel ratio of the exhaust gas is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and outputs a voltage of approximately 1 V when it is richer than the stoichiometric air-fuel ratio. The output voltage rapidly changes in a region where the air-fuel ratio of the exhaust gas is in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio and crosses 0.5V. That is, the O 2 sensor outputs a constant voltage that varies depending on whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean or rich with respect to the stoichiometric air-fuel ratio.

ところで、本発明の実施形態では、三元触媒８，９上流の空燃比センサ１１，１２および三元触媒とＮＯｘ触媒１０との間の空燃比センサ１３として、リニア空燃比センサを採用し、ＮＯｘ触媒下流の空燃比センサ１４として、Ｏ２センサを採用している。そして、本実施形態では、これらセンサからの出力に基づいて、各気筒に充填される混合気の空燃比を目標空燃比に制御している。次に、こうした空燃比の制御の一例として、通常運転時に各気筒に充填される混合気の空燃比を理論空燃比に制御する本実施形態の制御（以下「通常ストイキ制御」という）を説明する。 By the way, in the embodiment of the present invention, a linear air-fuel ratio sensor is employed as the air-fuel ratio sensors 11 and 12 upstream of the three-way catalysts 8 and 9 and the air-fuel ratio sensor 13 between the three-way catalyst and the NOx catalyst 10, and the NOx An O 2 sensor is employed as the air-fuel ratio sensor 14 downstream of the catalyst. In this embodiment, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture filled in each cylinder is controlled to the target air-fuel ratio based on the outputs from these sensors. Next, as an example of such air-fuel ratio control, the control of the present embodiment for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture charged in each cylinder to the stoichiometric air-fuel ratio during normal operation (hereinafter referred to as “normal stoichiometric control”) will be described. .

まず、本実施形態の通常ストイキ制御の概略を説明する。三元触媒８，９上流の空燃比センサ（以下「リニア空燃比センサ」という）１１，１２が排気ガスの空燃比（以下「排気空燃比」という）が理論空燃比よりもリーンであることを示しているときには、対応する気筒に充填される混合気の空燃比（機関空燃比）は理論空燃比よりもリーンであるので、対応する気筒における機関空燃比が理論空燃比に近づくように燃料噴射弁から噴射される燃料の量（以下「燃料噴射量」という）が増量される。逆に、リニア空燃比センサ１１，１２が排気空燃比が理論空燃比よりもリッチであることを示しているときには、対応する気筒における機関空燃比が理論空燃比に近づくように燃料噴射量が減量される。   First, the outline of the normal stoichiometric control of this embodiment will be described. The air-fuel ratio sensors (hereinafter referred to as “linear air-fuel ratio sensors”) 11 and 12 upstream of the three-way catalysts 8 and 9 indicate that the air-fuel ratio of the exhaust gas (hereinafter referred to as “exhaust air-fuel ratio”) is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. In the illustrated case, since the air-fuel ratio (engine air-fuel ratio) of the air-fuel mixture filled in the corresponding cylinder is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, fuel injection is performed so that the engine air-fuel ratio in the corresponding cylinder approaches the stoichiometric air-fuel ratio. The amount of fuel injected from the valve (hereinafter referred to as “fuel injection amount”) is increased. Conversely, when the linear air-fuel ratio sensors 11 and 12 indicate that the exhaust air-fuel ratio is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the fuel injection amount is reduced so that the engine air-fuel ratio in the corresponding cylinder approaches the stoichiometric air-fuel ratio. Is done.

このように燃料噴射量を制御することにより、基本的には、機関空燃比は理論空燃比に制御されるはずである。ところが、リニア空燃比センサ１１，１２に出力誤差があると、機関空燃比は理論空燃比に制御されない。例えば、リニア空燃比センサが実際の排気空燃比に対応する電流値よりもリッチ側にずれた空燃比に対応する電流値を出力してしまう傾向にあると、排気空燃比が理論空燃比になっていたとしても、排気空燃比は理論空燃比よりもリッチであることになってしまう。このため、燃料噴射量が少なくされ、結果的に、機関空燃比は理論空燃比よりもリーンに制御されてしまう。逆に、リニア空燃比センサが実際の排気空燃比に対応する電流値よりもリーン側にずれた空燃比に対応する電流値を出力してしまう傾向にあると、機関空燃比は理論空燃比よりもリッチに制御されてしまう。   By controlling the fuel injection amount in this way, basically, the engine air-fuel ratio should be controlled to the stoichiometric air-fuel ratio. However, if the linear air-fuel ratio sensors 11 and 12 have an output error, the engine air-fuel ratio is not controlled to the stoichiometric air-fuel ratio. For example, if the linear air-fuel ratio sensor tends to output a current value corresponding to the air-fuel ratio that is shifted to a richer side than the current value corresponding to the actual exhaust air-fuel ratio, the exhaust air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio. Even if this is the case, the exhaust air-fuel ratio will be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. For this reason, the fuel injection amount is reduced, and as a result, the engine air-fuel ratio is controlled to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, if the linear air-fuel ratio sensor tends to output a current value corresponding to the air-fuel ratio that deviates to a leaner side than the current value corresponding to the actual exhaust air-fuel ratio, the engine air-fuel ratio is less than the stoichiometric air-fuel ratio. Is also richly controlled.

そこで、本実施形態では、こうしたリニア空燃比センサ１１，１２の出力誤差をＮＯｘ触媒１０下流のＯ２センサ１４の出力値を利用して補償する。すなわち、リニア空燃比センサに出力誤差がなく、機関空燃比が理論空燃比に制御されていれば、ＮＯｘ触媒から流出する排気ガスの空燃比は理論空燃比になっているはずであり、このとき、Ｏ２センサは理論空燃比に対応する０．５Ｖ（以下「基準電圧値」という）を出力する。 Therefore, in the present embodiment, such output errors of the linear air-fuel ratio sensors 11 and 12 are compensated using the output value of the O 2 sensor 14 downstream of the NOx catalyst 10. That is, if the linear air-fuel ratio sensor has no output error and the engine air-fuel ratio is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst should be the stoichiometric air-fuel ratio. The O 2 sensor outputs 0.5 V (hereinafter referred to as “reference voltage value”) corresponding to the theoretical air-fuel ratio.

しかしながら、リニア空燃比センサ１１，１２に出力誤差があって、例えば、機関空燃比が理論空燃比よりもリッチに制御されていると、ＮＯｘ触媒１０から流出する排気ガスの空燃比は理論空燃比よりもリッチになっている。このとき、Ｏ２センサ１４は理論空燃比よりもリッチな空燃比に対応する電圧値を出力する。ここで、このときにＯ２センサから出力される電圧値と基準電圧値との差は、リニア空燃比センサの出力誤差を示している。そこで、本実施形態では、このＯ２センサから実際に出力される電圧値と基準電圧値との差に基づいて、リニア空燃比センサの出力誤差が補償されるように、リニア空燃比センサの出力電流値を補正する。 However, if there is an output error in the linear air-fuel ratio sensors 11 and 12 and the engine air-fuel ratio is controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio, for example, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the NOx catalyst 10 is the stoichiometric air-fuel ratio. It is richer than. At this time, the O 2 sensor 14 outputs a voltage value corresponding to an air-fuel ratio richer than the theoretical air-fuel ratio. Here, the difference between the voltage value output from the O 2 sensor at this time and the reference voltage value indicates an output error of the linear air-fuel ratio sensor. Therefore, in this embodiment, the output of the linear air-fuel ratio sensor is compensated so that the output error of the linear air-fuel ratio sensor is compensated based on the difference between the voltage value actually output from the O 2 sensor and the reference voltage value. Correct the current value.

逆に、リニア空燃比センサ１１，１２に出力誤差があって、機関空燃比が理論空燃比よりもリーンに制御されているときにも、Ｏ２センサ１４から出力される電圧値と基準電圧値との差に基づいて、リーン空燃比センサの出力誤差が補償されるように、リニア空燃比センサの出力電流値を補正する。 Conversely, when the linear air-fuel ratio sensors 11 and 12 have an output error and the engine air-fuel ratio is controlled to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the voltage value output from the O 2 sensor 14 and the reference voltage value Based on the difference, the output current value of the linear air-fuel ratio sensor is corrected so that the output error of the lean air-fuel ratio sensor is compensated.

次に、本実施形態の通常ストイキ制御をより具体例に説明する。本実施形態では、機関空燃比を理論空燃比とするのに基準となる燃料噴射弁の開弁時間（以下「基準開弁時間」という）が次式１に従って決定される。
ＴＡＵＢ＝α×Ｇａ／Ｎｅ …（１）
ここで、αは定数、Ｇａは吸入空気量（気筒に吸入される空気の量）、Ｎｅは機関回転数である。すなわち、本実施形態によれば、基準開弁時間は、単位機関回転数当たりの吸入空気量に基づいて算出され、単位機関回転数当たりの吸入空気量が多いほど長くなる傾向にある。 Next, the normal stoichiometric control of this embodiment will be described as a more specific example. In the present embodiment, the valve opening time (hereinafter referred to as “reference valve opening time”) of the fuel injection valve that is a reference for setting the engine air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio is determined according to the following equation 1.
TAUB = α × Ga / Ne (1)
Here, α is a constant, Ga is the intake air amount (the amount of air taken into the cylinder), and Ne is the engine speed. That is, according to the present embodiment, the reference valve opening time is calculated based on the intake air amount per unit engine speed, and tends to become longer as the intake air amount per unit engine speed increases.

そして、燃料噴射弁の実際の開弁時間（以下「実開弁時間」という）ＴＡＵが次式２に従って算出される。
ＴＡＵ＝ＴＡＵＢ×Ｆ１×β×γ …（２）
ここで、Ｆ１は後述するようにして求められる補正係数（以下「メイン補正係数」ともいう）であり、β，γはそれぞれ機関運転状態に応じて決まる定数である。 Then, the actual valve opening time (hereinafter referred to as “actual valve opening time”) TAU of the fuel injection valve is calculated according to the following equation 2.
TAU = TAUB × F1 × β × γ (2)
Here, F1 is a correction coefficient (hereinafter also referred to as “main correction coefficient”) obtained as described later, and β and γ are constants determined according to the engine operating state.

メイン補正係数Ｆ１は、次式３に従って算出される。
Ｆ１＝Ｋｐ１×（Ｉ０−Ｉ−Ｆ２）＋Ｋｉ１×∫（Ｉ０−Ｉ−Ｆ２）ｄｔ＋Ｋｄ１×ｄ（Ｉ０−Ｉ−Ｆ２）／ｄｔ …（３）
ここで、Ｉ０は排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときにリニア空燃比センサ１１，１２から出力されるべき電流値であり、Ｉはリニア空燃比センサ１１，１２から実際に出力される電流値であり、Ｆ２は後述するようにして求められる補正係数（以下「サブ補正係数」ともいう）であり、Ｋｐ１は比例ゲインであり、Ｋｉ１は積分ゲインであり、Ｋｄ１は微分ゲインである。すなわち、これによれば、メイン補正係数Ｆ１はＰＩＤ制御されることになる。 The main correction coefficient F1 is calculated according to the following equation 3.
F1 = Kp1 × (I 0 −I−F2) + Ki1 × ∫ (I 0 −I−F2) dt + Kd1 × d (I 0 −I−F2) / dt (3)
Here, I 0 is a current value to be output from the linear air-fuel ratio sensors 11 and 12 when the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio, and I is actually output from the linear air-fuel ratio sensors 11 and 12. F2 is a correction coefficient (hereinafter also referred to as “sub-correction coefficient”) obtained as described later, Kp1 is a proportional gain, Ki1 is an integral gain, and Kd1 is a differential gain. . That is, according to this, the main correction coefficient F1 is PID-controlled.

一方、サブ補正係数Ｆ２は、次式４に従って算出される。
Ｆ２＝Ｋｐ２×（Ｖ０−Ｖ）＋Ｋｉ２×∫（Ｖ０−Ｖ）ｄｔ＋Ｋｄ２×ｄ（Ｖ０−Ｖ）／ｄｔ …（４）
ここで、Ｖ０は排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときにＯ２センサ１４から出力されるべき電圧値であり、ＶはＯ２センサ１４から実際に出力される電圧値であり、Ｋｐ２は比例ゲインであり、Ｋｉ２は積分ゲインであり、Ｋｄ２は微分ゲインである。すなわち、これによれば、サブ補正係数Ｆ２もＰＩＤ制御されることになる。 On the other hand, the sub correction coefficient F2 is calculated according to the following equation 4.
F2 = Kp2 × (V 0 -V ) + Ki2 × ∫ (V 0 -V) dt + Kd2 × d (V 0 -V) / dt ... (4)
Here, V 0 is a voltage value that should be output from the O 2 sensor 14 when the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio, and V is a voltage value that is actually output from the O 2 sensor 14. Kp2 is a proportional gain, Ki2 is an integral gain, and Kd2 is a differential gain. That is, according to this, the sub correction coefficient F2 is also PID-controlled.

こうして、本実施形態によれば、機関空燃比が理論空燃比に維持される。   Thus, according to this embodiment, the engine air-fuel ratio is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio.

ところで、本発明の実施形態では、サブ補正係数Ｆ２を学習するようにしている。ここで、「学習」とは、或る値を記憶すると共に、その記憶した値を次々と算出される最新の値に適宜更新することを意味する。すなわち、上式４に従って時々刻々と求められるサブ補正係数Ｆ２は、リニア空燃比センサの恒常的な出力誤差に対応してこれを補償するものであるから、例えば、通常ストイキ制御（機関空燃比を理論空燃比に制御する制御）が中断された後にこの通常ストイキ制御が再開されたとき、サブ補正係数Ｆ２を一から求め直すよりも、通常ストイキ制御の中断前に記憶しておいたサブ補正係数Ｆ２を通常ストイキ制御が再開されたときから使用したほうが、より早く、機関空燃比を理論空燃比に制御することができる。本実施形態において、サブ補正係数Ｆ２を記憶しておくのは、こうした理由からである。   By the way, in the embodiment of the present invention, the sub correction coefficient F2 is learned. Here, “learning” means storing a certain value and appropriately updating the stored value to the latest value calculated one after another. That is, the sub-correction coefficient F2 obtained every moment according to the above equation 4 compensates for the constant output error of the linear air-fuel ratio sensor. For example, normal stoichiometric control (engine air-fuel ratio is reduced). When the normal stoichiometric control is resumed after the control of controlling the stoichiometric air-fuel ratio is interrupted, the sub correction coefficient stored before the interruption of the normal stoichiometric control is obtained rather than re-determining the sub correction coefficient F2 from scratch. The engine air-fuel ratio can be controlled to the stoichiometric air-fuel ratio earlier when F2 is used from the time when the normal stoichiometric control is resumed. In this embodiment, the sub correction coefficient F2 is stored for this reason.

ところで、本発明の実施形態では、硫黄被毒回復制御中、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比が所定の空燃比となるように、各気筒群における機関空燃比のリッチ度合またはリーン度合を制御することによって各気筒群から排出される排気ガスのリッチ度合またはリーン度合を制御する。次に、この硫黄被毒回復制御中における各気筒群における機関空燃比の制御（以下「硫黄被毒回復空燃比制御」ともいう）について、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比とする場合を例に説明する。   By the way, in the embodiment of the present invention, during the sulfur poisoning recovery control, the richness or leanness of the engine air-fuel ratio in each cylinder group is set so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 10 becomes a predetermined air-fuel ratio. Is controlled to control the richness or leanness of the exhaust gas discharged from each cylinder group. Next, regarding the control of the engine air-fuel ratio in each cylinder group during the sulfur poisoning recovery control (hereinafter also referred to as “sulfur poisoning recovery air-fuel ratio control”), the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is set to the stoichiometric air-fuel ratio. An example will be described.

まず、本実施形態の硫黄被毒回復空燃比制御の概略を説明する。本実施形態では、硫黄被毒回復制御時、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比に制御する場合、機関空燃比を理論空燃比とするのに基準となる燃料噴射量（以下「基準燃料噴射量」という）を、一方の気筒群では所定量だけ多くすると共に他方の気筒群では前記所定量と同じ量だけ少なくする。これにより、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスが排出されると共に他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスが排出され、理論的には、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比となる。   First, an outline of the sulfur poisoning recovery air-fuel ratio control of the present embodiment will be described. In the present embodiment, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 10 is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio during the sulfur poisoning recovery control, the fuel injection amount (reference) for setting the engine air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio. (Hereinafter referred to as “reference fuel injection amount”) is increased by a predetermined amount in one cylinder group and decreased by the same amount as the predetermined amount in the other cylinder group. As a result, exhaust gas having a rich air-fuel ratio is exhausted from one cylinder group and exhaust gas having a lean air-fuel ratio is exhausted from the other cylinder group. In theory, the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is emptied. The fuel ratio becomes the stoichiometric air fuel ratio.

ところが、実際には、燃料噴射弁の性能のバラツキなどの理由から、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比とならないことが多い。ここで、例えば、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるときには、リニア空燃比センサ１３がリッチ空燃比に対応する電流値を出力する。そこで、本実施形態では、リニア空燃比センサがリッチ空燃比に対応する電流値を出力したときには、リッチ空燃比で燃焼を行わせている気筒における燃料噴射量を少なくするか、或いは、リーン空燃比で燃焼を行わせている気筒における燃料噴射量を少なくするか、或いは、これらを組み合わせるかして、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比に近づくようにする。   However, in practice, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 10 often does not become the stoichiometric air-fuel ratio for reasons such as variations in performance of the fuel injection valve. Here, for example, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the linear air-fuel ratio sensor 13 outputs a current value corresponding to the rich air-fuel ratio. Therefore, in the present embodiment, when the linear air-fuel ratio sensor outputs a current value corresponding to the rich air-fuel ratio, the fuel injection amount in the cylinder performing combustion at the rich air-fuel ratio is reduced, or the lean air-fuel ratio is reduced. By reducing the fuel injection amount in the cylinder that is performing the combustion in the above or by combining them, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst approaches the stoichiometric air-fuel ratio.

逆に、リニア空燃比センサ１３がリーン空燃比に対応する電流値を出力したときには、リッチ空燃比で燃焼を行わせている気筒における燃料噴射量を多くするか、或いは、リーン空燃比で燃焼を行わせている気筒における燃料噴射量を多くするか、或いは、これらを組み合わせるかして、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比に近づくようにする。   Conversely, when the linear air-fuel ratio sensor 13 outputs a current value corresponding to the lean air-fuel ratio, the fuel injection amount in the cylinder that performs combustion at the rich air-fuel ratio is increased, or combustion is performed at the lean air-fuel ratio. The air injection ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 10 is made closer to the stoichiometric air fuel ratio by increasing the fuel injection amount in the cylinder being performed or combining them.

このように各気筒における燃料噴射量を制御したとき、リニア空燃比センサ１３に出力誤差がなければ、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比に制御されることになる。ところが、リニア空燃比センサに出力誤差があり、例えば、リニア空燃比センサがよりリッチ側の空燃比に対応する電流値を出力する傾向にあると、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比よりもリーンに制御されてしまうことになる。逆に、リニア空燃比センサがよりリーン側の空燃比に対応する電流値を出力する傾向にあると、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比は理論空燃比よりもリッチに制御されてしまうことになる。   Thus, when the fuel injection amount in each cylinder is controlled, if there is no output error in the linear air-fuel ratio sensor 13, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 10 is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio. However, if there is an output error in the linear air-fuel ratio sensor, for example, if the linear air-fuel ratio sensor tends to output a current value corresponding to a richer air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is theoretically It will be controlled leaner than the air-fuel ratio. Conversely, if the linear air-fuel ratio sensor tends to output a current value corresponding to the leaner air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst will be controlled to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. become.

ここで、例えば、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリッチであるとき、Ｏ２センサ１４は基準電圧値（排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときにＯ２センサが出力する電圧値）よりもリッチ側の空燃比に対応する電圧値を出力する。そして、このＯ２センサが実際に出力する電圧値と基準電圧値との差は、リニア空燃比センサ１３の出力誤差を示している。そこで、本実施形態では、このＯ２センサから実際に出力される電圧値と基準電圧値との差に基づいて、リニア空燃比センサの出力誤差が補償されるように、リニア空燃比センサの出力電流値を補正する。 Here, for example, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 10 is richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the O 2 sensor 14 detects the reference voltage value (O.sub.2 when the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio). The voltage value corresponding to the air-fuel ratio on the richer side than the voltage value output by the two sensors) is output. The difference between the voltage value actually output by the O 2 sensor and the reference voltage value indicates the output error of the linear air-fuel ratio sensor 13. Therefore, in this embodiment, the output of the linear air-fuel ratio sensor is compensated so that the output error of the linear air-fuel ratio sensor is compensated based on the difference between the voltage value actually output from the O 2 sensor and the reference voltage value. Correct the current value.

逆に、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもリーンであるときにも、Ｏ２センサ１４から実際に出力される電圧値と基準電圧値との差に基づいて、リニア空燃比センサ１３の出力誤差が補償されるように、リニア空燃比センサの出力電流値を補正する。 Conversely, even when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 10 is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, based on the difference between the voltage value actually output from the O 2 sensor 14 and the reference voltage value, The output current value of the linear air-fuel ratio sensor is corrected so that the output error of the linear air-fuel ratio sensor 13 is compensated.

次に、本実施形態の硫黄被毒回復空燃比制御をより具体的に説明する。本実施形態では、基準開弁時間（機関空燃比を理論空燃比とするのに基準となる燃料噴射弁の開弁時間）が次式５に従って決定される。
ＴＡＵＢ＝α×Ｇａ／Ｎｅ …（５）
この式５は上式１と同じであり、αは定数、Ｇａは吸入空気量、Ｎｅは機関回転数である。 Next, the sulfur poisoning recovery air-fuel ratio control of this embodiment will be described more specifically. In the present embodiment, the reference valve opening time (the fuel injection valve opening time used as a reference for setting the engine air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio) is determined according to the following equation (5).
TAUB = α × Ga / Ne (5)
This equation 5 is the same as the above equation 1, α is a constant, Ga is the intake air amount, and Ne is the engine speed.

そして、リッチ空燃比で燃焼を行わせる気筒における実開弁時間（燃料噴射弁の実際の開弁時間）ＴＡＵＲが次式６に従って算出され、リーン空燃比で燃焼を行わせる気筒における実開弁時間ＴＡＵＬが次式７に従って算出される。
ＴＡＵＲ＝ＴＡＵＢ×Ｒ×Ｆ３×β×γ …（６）
ＴＡＵＬ＝ＴＡＵＢ×Ｌ×Ｆ３×β×γ …（７）
ここで、Ｒは１よりも大きい値であって燃料噴射量が多くなるように基準開弁時間を長くするための定数であり、Ｌは１よりも小さい値であって燃料噴射量が少なくなるように基準開弁時間を短くするための定数であり、Ｆ３は後述するようにして求められる補正係数（以下「硫黄被毒回復メイン補正係数」ともいう）であり、β，γはそれぞれ機関運転状態に応じて決まる定数である。 Then, the actual valve opening time (actual valve opening time of the fuel injection valve) TAUR in the cylinder that performs combustion at the rich air-fuel ratio is calculated according to the following equation 6, and the actual valve opening time in the cylinder that performs combustion at the lean air-fuel ratio. TAUL is calculated according to the following equation 7.
TAUR = TAUB × R × F3 × β × γ (6)
TAUL = TAUB × L × F3 × β × γ (7)
Here, R is a value larger than 1 and a constant for extending the reference valve opening time so that the fuel injection amount increases, and L is a value smaller than 1 and the fuel injection amount decreases. Is a constant for shortening the reference valve opening time, F3 is a correction coefficient obtained as described later (hereinafter also referred to as “sulfur poisoning recovery main correction coefficient”), and β and γ are engine operations, respectively. It is a constant determined according to the state.

硫黄回復被毒メイン補正係数Ｆ３は、次式８に従って算出される。
Ｆ３＝Ｋｐ３×（Ｉ０−Ｉ−Ｆ４）＋Ｋｉ３×∫（Ｉ０−Ｉ−Ｆ４）ｄｔ＋Ｋｄ３×ｄ（Ｉ０−Ｉ−Ｆ４）／ｄｔ …（８）
ここで、Ｉ０は排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときにリニア空燃比センサ１３から出力されるべき電流値であり、Ｉはリニア空燃比センサ１３から実際に出力される電流値であり、Ｆ４は後述するようにして求められる補正係数（以下「硫黄被毒回復サブ補正係数」ともいう）であり、Ｋｐ３は比例ゲインであり、Ｋｉ３は積分ゲインであり、Ｋｄ３は微分ゲインである。すなわち、これによれば、硫黄被毒回復メイン補正係数Ｆ１はＰＩＤ制御されることになる。 The sulfur recovery poisoning main correction coefficient F3 is calculated according to the following equation 8.
F3 = Kp3 × (I 0 −I−F4) + Ki3 × ∫ (I 0 −I−F4) dt + Kd3 × d (I 0 −I−F4) / dt (8)
Here, I 0 is a current value that should be output from the linear air-fuel ratio sensor 13 when the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio, and I is a current value that is actually output from the linear air-fuel ratio sensor 13. F4 is a correction coefficient obtained as described later (hereinafter also referred to as “sulfur poisoning recovery sub-correction coefficient”), Kp3 is a proportional gain, Ki3 is an integral gain, and Kd3 is a differential gain. . That is, according to this, the sulfur poisoning recovery main correction coefficient F1 is PID-controlled.

一方、硫黄被毒回復サブ補正係数Ｆ４は、次式９に従って算出される。
Ｆ４＝Ｋｐ４×（Ｖ０−Ｖ）＋Ｋｉ４×∫（Ｖ０−Ｖ）ｄｔ＋Ｋｄ４×ｄ（Ｖ０−Ｖ）／ｄｔ …（９）
ここで、Ｖ０は排気ガスの空燃比が理論空燃比であるときにＯ２センサ１４から出力されるべき電圧値であり、ＶはＯ２センサ１４から実際に出力される電圧値であり、Ｋｐ４は比例ゲインであり、Ｋｉ４は積分ゲインであり、Ｋｄ４は微分ゲインである。すなわち、これによれば、硫黄被毒回復サブ補正係数Ｆ４もＰＩＤ制御されることになる。 On the other hand, the sulfur poisoning recovery sub correction coefficient F4 is calculated according to the following equation 9.
F4 = Kp4 × (V 0 -V ) + Ki4 × ∫ (V 0 -V) dt + Kd4 × d (V 0 -V) / dt ... (9)
Here, V 0 is a voltage value that should be output from the O 2 sensor 14 when the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio, V is a voltage value that is actually output from the O 2 sensor 14, Kp4 is a proportional gain, Ki4 is an integral gain, and Kd4 is a differential gain. That is, according to this, the sulfur poisoning recovery sub correction coefficient F4 is also PID-controlled.

こうして、本実施形態によれば、硫黄被毒回復制御中、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比に維持される。   Thus, according to the present embodiment, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 10 is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio during the sulfur poisoning recovery control.

ところで、本実施形態では、硫黄被毒回復制御中、リッチ空燃比での燃焼が行われる気筒（以下「リッチ気筒」ともいう）におけるリッチ度合およびリーン空燃比での燃焼が行われる気筒（以下「リーン気筒」という）におけるリーン度合は、内燃機関の運転状態（例えば、機関回転数と要求トルク）に応じたものとなっている。すなわち、気筒内での燃焼のしやすさは、機関運転状態に応じて異なり、例えば、機関運転状態がそもそも良好な燃焼をあまり期待することができない状態にあるときに、リッチ気筒のリッチ度合およびリーン気筒のリーン度合を大きくしてしまうと、各気筒にて失火が生じる可能性がある。   By the way, in the present embodiment, during the sulfur poisoning recovery control, the cylinder in which the combustion is performed at the rich air-fuel ratio (hereinafter also referred to as “rich cylinder”) and the combustion at the lean air-fuel ratio (hereinafter “rich cylinder”) is performed. The lean degree in the “lean cylinder” is in accordance with the operating state of the internal combustion engine (for example, the engine speed and the required torque). That is, the ease of combustion in the cylinder varies depending on the engine operating state.For example, when the engine operating state is in a state where it is not possible to expect much good combustion in the first place, the rich degree of the rich cylinder and If the lean degree of the lean cylinder is increased, misfire may occur in each cylinder.

一方、硫黄被毒回復制御では、ＮＯｘ触媒１０の温度をＳＯｘを除去可能な温度にまで上昇させる必要があり、これを早期に達成しようとするならば、より多くのＨＣおよび酸素がＮＯｘ触媒に供給されるように、リッチ気筒のリッチ度合およびリーン気筒のリーン度合を大きくしたほうが好ましい。   On the other hand, in the sulfur poisoning recovery control, it is necessary to raise the temperature of the NOx catalyst 10 to a temperature at which SOx can be removed. If this is to be achieved at an early stage, more HC and oxygen are transferred to the NOx catalyst. It is preferable to increase the rich degree of the rich cylinder and the lean degree of the lean cylinder so as to be supplied.

こうした事情に鑑み、本実施形態では、リッチ気筒のリッチ度合およびリーン気筒のリーン度合は、機関運転状態が良好な燃焼を期待することができる状態にあるか否かに応じて設定されており、より具体的には、機関運転状態が良好な燃焼を期待することができる状態にあるほど大きくなるように設定されている。例えば、図５に示されているように、機関回転数Ｎと要求トルクＴとの関数でもって機関運転領域を複数の領域に分割し、各分割領域Ａ〜Ｄでの理論空燃比に対するリッチ気筒のリッチ度合およびリーン気筒でのリーン度合は、領域Ａで最も大きく、領域Ｂで次に大きく、領域Ｃで次に大きく、領域Ｄで最も小さく設定されている。   In view of such circumstances, in the present embodiment, the rich degree of the rich cylinder and the lean degree of the lean cylinder are set according to whether or not the engine operating state is in a state where good combustion can be expected, More specifically, the engine operating state is set so as to increase as it is in a state where good combustion can be expected. For example, as shown in FIG. 5, the engine operating region is divided into a plurality of regions by a function of the engine speed N and the required torque T, and the rich cylinders for the stoichiometric air-fuel ratio in each of the divided regions A to D are obtained. And the lean degree in the lean cylinder are set to be the largest in the region A, the next largest in the region B, the next largest in the region C, and the smallest in the region D.

ところで、本実施形態の硫黄被毒回復制御では、上述したように、機関運転状態に応じて（例えば、図５に示されている例では、領域Ａ〜Ｄ毎に）、リッチ気筒のリッチ度合およびリーン気筒でのリーン度合が異なる。したがって、リニア空燃比センサ１３の出力誤差も機関運転状態に応じて異なる可能性がある。一般的に、リニア空燃比センサの出力誤差は、検出する空燃比のリッチ度合が大きいほど大きくなる傾向にあり、また、検出する空燃比のリーン度合が大きいほど大きくなる傾向にあることからも、硫黄被毒回復制御において機関運転状態に応じてリッチ気筒のリッチ度合およびリーン気筒でのリーン度合が異なると、リニア空燃比センサ１３の出力誤差が機関運転状態に応じて異なる可能性があると言える。   By the way, in the sulfur poisoning recovery control of the present embodiment, as described above, the rich degree of the rich cylinder is determined according to the engine operating state (for example, for each of the regions A to D in the example shown in FIG. 5). And the degree of lean in the lean cylinder is different. Therefore, the output error of the linear air-fuel ratio sensor 13 may also vary depending on the engine operating state. In general, the output error of the linear air-fuel ratio sensor tends to increase as the richness of the air-fuel ratio to be detected increases, and also tends to increase as the leanness of the air-fuel ratio to detect increases. In the sulfur poisoning recovery control, if the rich degree of the rich cylinder and the lean degree of the lean cylinder differ depending on the engine operating state, it can be said that the output error of the linear air-fuel ratio sensor 13 may differ depending on the engine operating state. .

そこで、本実施形態では、硫黄被毒回復制御中、硫黄被毒回復サブ補正係数Ｆ４も学習するのであるが、この場合、機関運転状態毎（別の言い方をすれば、リッチ気筒のリッチ度合とリーン気筒のリーン度合との組合せ毎、すなわち、リッチ気筒から排出される排気ガスのリッチ度合とリーン気筒から排出される排気ガスのリーン度合との組合せ毎（例えば、図５に示されている例では、領域Ａ〜Ｄ毎））に学習するようにしている。そして、こうして機関運転状態毎に学習された硫黄被毒回復サブ補正係数Ｆ４は、硫黄被毒回復制御が開始された直後の最初の硫黄被毒回復サブ補正係数、および、その後に機関運転領域が別の分割領域に移行したときの最初の硫黄被毒回復サブ補正係数として利用される。   Therefore, in this embodiment, during the sulfur poisoning recovery control, the sulfur poisoning recovery sub-correction coefficient F4 is also learned. In this case, each engine operating state (in other words, the rich degree of the rich cylinder) For each combination with the lean degree of the lean cylinder, that is, for each combination of the rich degree of exhaust gas discharged from the rich cylinder and the lean degree of exhaust gas discharged from the lean cylinder (for example, the example shown in FIG. 5 Then, learning is performed for each of the areas A to D). The sulfur poisoning recovery sub-correction coefficient F4 learned for each engine operating state in this way is the first sulfur poisoning recovery sub-correction coefficient immediately after the start of the sulfur poisoning recovery control, and the engine operating range thereafter. This is used as the first sulfur poisoning recovery sub-correction coefficient when moving to another divided region.

これによれば、硫黄被毒回復制御の開始後、より早期に、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比に収束する。   According to this, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst converges to the stoichiometric air-fuel ratio earlier after the start of the sulfur poisoning recovery control.

また、硫黄被毒回復制御の開始後、より早期に、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比に収束させるために、本実施形態では、硫黄被毒回復制御が開始されてから所定の期間は、硫黄被毒回復サブ補正係数Ｆ４の学習頻度を、硫黄被毒回復制御の残りの期間における学習頻度または通常ストイキ制御におけるサブ補正係数Ｆ２の学習頻度よりも多くする。ここで、学習頻度を多くするためには、例えば、刻々と算出される硫黄被毒回復サブ補正係数Ｆ４を学習値として読み込むサイクルを短くすればよい。これによれば、補正係数Ｆ４を常に更新することによって学習している場合には、補正係数Ｆ４の学習値はより最新のものになるし、複数個の補正係数Ｆ４をなますことによって補正係数４の学習値を得ている場合には、補正係数Ｆ４の取り込み量が多くなることになる。   Further, in order to converge the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst to the stoichiometric air-fuel ratio earlier after the start of the sulfur poisoning recovery control, in the present embodiment, after the sulfur poisoning recovery control is started. In the predetermined period, the learning frequency of the sulfur poisoning recovery sub-correction coefficient F4 is set to be higher than the learning frequency in the remaining period of the sulfur poisoning recovery control or the learning frequency of the sub-correction coefficient F2 in the normal stoichiometric control. Here, in order to increase the learning frequency, for example, the cycle for reading the sulfur poisoning recovery sub correction coefficient F4 calculated every moment as the learning value may be shortened. According to this, when learning is performed by constantly updating the correction coefficient F4, the learning value of the correction coefficient F4 becomes more recent, and the correction coefficient is obtained by forming a plurality of correction coefficients F4. When the learning value of 4 is obtained, the amount of correction coefficient F4 taken in increases.

また、硫黄被毒回復サブ補正係数Ｆ４はＮＯｘ触媒１０下流のＯ２センサの出力値を利用して算出され、最終的には、各気筒から排出される排気ガスの空燃比に影響を与えるものであるが、この補正係数Ｆ４の影響を受けた排気ガスがＯ２センサに到来するまでには或る一定の時間がかかる。一方、硫黄被毒回復制御が開始されてから上記所定の期間が経過したときには、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比は既に理論空燃比に収束しているはずである。こうした状況下において、補正係数Ｆ４の学習頻度が多いと、かえって、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比に収束しない可能性がある。 The sulfur poisoning recovery sub-correction coefficient F4 is calculated using the output value of the O 2 sensor downstream of the NOx catalyst 10, and finally affects the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from each cylinder. However, it takes a certain time until the exhaust gas affected by the correction coefficient F4 arrives at the O 2 sensor. On the other hand, when the predetermined period has elapsed since the start of the sulfur poisoning recovery control, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 10 should have already converged to the stoichiometric air-fuel ratio. Under these circumstances, if the correction coefficient F4 is learned frequently, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 10 may not converge to the stoichiometric air-fuel ratio.

そこで、本実施形態では、硫黄被毒回復制御が開始されてから上記所定の期間が経過した後の硫黄被毒回復制御中は、硫黄被毒回復サブ補正係数Ｆ４の学習頻度を、通常ストイキ制御におけるサブ補正係数Ｆ２の学習頻度よりも少なくする。ここで、学習頻度を少なくするためには、例えば、刻々と算出される硫黄被毒回復サブ補正係数Ｆ４を学習値として読み込むサイクルを長くすればよい。   Therefore, in the present embodiment, during the sulfur poisoning recovery control after the predetermined period has elapsed since the start of the sulfur poisoning recovery control, the learning frequency of the sulfur poisoning recovery sub correction coefficient F4 is set to the normal stoichiometric control. Is less than the learning frequency of the sub correction coefficient F2. Here, in order to reduce the learning frequency, for example, the cycle of reading the sulfur poisoning recovery sub correction coefficient F4 calculated every moment as a learning value may be lengthened.

また、硫黄被毒回復制御の開始後、より早期に、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比に収束させるために、硫黄被毒回復制御が開始されてから所定の期間、硫黄被毒回復サブ補正係数Ｆ４を算出するときの制御ゲイン（特に、比例ゲインＫｐ４および積分ゲインＫｉ４）を、硫黄被毒回復制御の残りの期間において硫黄被毒回復サブ補正係数Ｆ４を算出するときの制御ゲインまたは通常ストイキ制御においてサブ補正係数Ｆ２を算出するときの制御ゲインより大きくしてもよい。   Further, in order to converge the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 10 to the stoichiometric air-fuel ratio earlier after the start of the sulfur poisoning recovery control, a predetermined period from the start of the sulfur poisoning recovery control, When calculating the sulfur poisoning recovery sub-correction coefficient F4, particularly when calculating the sulfur poisoning recovery sub-correction coefficient F4 in the remaining period of the sulfur poisoning recovery control. Or a control gain for calculating the sub correction coefficient F2 in the normal stoichiometric control.

また、硫黄被毒回復サブ補正係数Ｆ４はＮＯｘ触媒１０下流のＯ２センサの出力値を利用して算出され、最終的には、各気筒から排出される排気ガスの空燃比に影響を与えるものであるが、この補正係数Ｆ４の影響を受けた排気ガスがＯ２センサに到来するまでには或る一定の時間がかかる。一方、硫黄被毒回復制御が開始されてから上記所定の期間が経過したときには、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比は既に理論空燃比に収束しているはずである。こうした状況下において、補正係数Ｆ４を算出するときの制御ゲインが大きいと、かえって、ＮＯｘ触媒１０に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比に収束しない可能性がある。 The sulfur poisoning recovery sub-correction coefficient F4 is calculated using the output value of the O 2 sensor downstream of the NOx catalyst 10, and finally affects the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from each cylinder. However, it takes a certain time until the exhaust gas affected by the correction coefficient F4 arrives at the O 2 sensor. On the other hand, when the predetermined period has elapsed since the start of the sulfur poisoning recovery control, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 10 should have already converged to the stoichiometric air-fuel ratio. Under such circumstances, if the control gain when calculating the correction coefficient F4 is large, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 10 may not converge to the stoichiometric air-fuel ratio.

そこで、硫黄被毒回復制御が開始されてから上記所定の期間が経過した後の硫黄被毒回復制御中、硫黄被毒回復サブ補正係数Ｆ４を算出するときの制御ゲイン（比例ゲインＫｐ４、積分ゲインＫｉ４、および、微分ゲインＫｄ４）を、通常ストイキ制御においてサブ補正係数Ｆ２を算出するときの制御ゲインより小さくしてもよい。これによれば、硫黄被毒回復制御が開始されてから上記所定の期間が経過した後の硫黄被毒回復制御において、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比をより正確に理論空燃比に制御することができる。   Therefore, during the sulfur poisoning recovery control after the predetermined period has elapsed since the start of the sulfur poisoning recovery control, the control gain (proportional gain Kp4, integral gain when calculating the sulfur poisoning recovery sub correction coefficient F4) Ki4 and differential gain Kd4) may be made smaller than the control gain when calculating the sub correction coefficient F2 in the normal stoichiometric control. According to this, in the sulfur poisoning recovery control after the predetermined period has elapsed since the start of the sulfur poisoning recovery control, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst is more accurately controlled to the stoichiometric air-fuel ratio. can do.

なお、上述した実施形態において、硫黄被毒回復制御が開始されてから所定の期間、制御ゲインを大きくしている間、硫黄被毒回復サブ補正係数Ｆ４の学習を禁止してもよい。   In the above-described embodiment, learning of the sulfur poisoning recovery sub-correction coefficient F4 may be prohibited while the control gain is increased for a predetermined period after the sulfur poisoning recovery control is started.

また、上述した実施形態の硫黄被毒回復制御では、三元触媒８，９とＮＯｘ触媒１０との間に配置されているリニア空燃比センサ１３の出力値とＮＯｘ触媒下流に配置されているＯ２センサ１４の出力値とを利用して機関空燃比（すなわち、各気筒から排出される排気ガスの空燃比）を所定の空燃比となるように制御しているが、硫黄被毒回復制御において、上記リニア空燃比センサ１３の出力値を利用せずにＮＯｘ触媒下流に配置されているＯ２センサの出力値のみを利用して機関空燃比（すなわち、各気筒から排出される排気ガスの空燃比）を所定の空燃比となるように制御する場合に本発明を適用することもできる。 Further, in the sulfur poisoning recovery control of the above-described embodiment, the output value of the linear air-fuel ratio sensor 13 disposed between the three-way catalysts 8, 9 and the NOx catalyst 10 and the Ox disposed downstream of the NOx catalyst. The engine air-fuel ratio (that is, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from each cylinder) is controlled to be a predetermined air-fuel ratio using the output value of the two sensor 14, but in sulfur poisoning recovery control Thus, the engine air-fuel ratio (that is, the exhaust gas exhausted from each cylinder) is utilized by using only the output value of the O 2 sensor arranged downstream of the NOx catalyst without using the output value of the linear air-fuel ratio sensor 13. The present invention can also be applied when controlling the (fuel ratio) to be a predetermined air-fuel ratio.

図６は、本発明の硫黄被毒回復制御を実行するルーチンの一例を示している。図６のルーチンでは、始めに、ステップ１０において、ＳＯｘ保持量Ｓが所定量ＳＲよりも多い（Ｓ＞ＳＲ）か否かが判別される。ここで、ＳＯｘ保持量とは、ＮＯｘ触媒１０に現在保持されているＳＯｘの量である。ステップ１０において、Ｓ≦ＳＲであると判別されたときには、現時点では、ＮＯｘ触媒１０からＳＯｘを除去する必要はないと判断し、ルーチンは終了する。一方、ステップ１０において、Ｓ＞ＳＲであると判別されたときには、ＮＯｘ触媒１０からＳＯｘを除去する必要があると判断し、次のステップ１１において、上述した硫黄被毒回復制御が開始される。すなわち、一方の気筒群からリッチ排気ガスを排出させると共に他方の気筒群からリーン排気ガスを排出させるように各気筒の機関空燃比が制御される。   FIG. 6 shows an example of a routine for executing the sulfur poisoning recovery control of the present invention. In the routine of FIG. 6, first, at step 10, it is judged if the SOx retention amount S is larger than the predetermined amount SR (S> SR). Here, the SOx retention amount is the amount of SOx currently retained in the NOx catalyst 10. If it is determined in step 10 that S ≦ SR, it is determined that it is not necessary to remove SOx from the NOx catalyst 10 at this time, and the routine ends. On the other hand, when it is determined in step 10 that S> SR, it is determined that SOx needs to be removed from the NOx catalyst 10, and in the next step 11, the above-described sulfur poisoning recovery control is started. That is, the engine air-fuel ratio of each cylinder is controlled so that rich exhaust gas is discharged from one cylinder group and lean exhaust gas is discharged from the other cylinder group.

次いで、ステップ１２において、制御ゲインの設定Ｉが行われる。ここで、ルーチンがステップ１２に達するのは、ステップ１１で硫黄被毒回復制御が開始された直後であって、後述するステップ１４において硫黄被毒回復制御が開始されてから経過した時間Ｔが所定の期間Ｔｔｈを超えていないときであるので、例えば、上述したように、硫黄被毒回復サブ補正係数Ｆ４を算出するときの制御ゲインが硫黄被毒回復制御の残りの期間において補正係数Ｆ４を算出するときの制御ゲインまたは通常ストイキ制御においてサブ補正係数Ｆ２を算出するときの制御ゲインよりも大きくされる。   Next, in step 12, a control gain setting I is performed. Here, the routine reaches step 12 immediately after the start of the sulfur poisoning recovery control in step 11, and the time T that has elapsed since the start of the sulfur poisoning recovery control in step 14 described later is a predetermined time T. For example, as described above, the control gain when calculating the sulfur poisoning recovery sub-correction coefficient F4 calculates the correction coefficient F4 in the remaining period of the sulfur poisoning recovery control. Or a control gain for calculating the sub correction coefficient F2 in the normal stoichiometric control.

次いで、ステップ１３では、硫黄被毒回復サブ補正係数の学習Ｉが開始される。ここでも、ルーチンがステップ１２に達するのは、ステップ１１で硫黄被毒回復制御が開始された直後であって、後述するステップ１４において硫黄被毒回復制御が開始されてから経過した時間Ｔが所定の期間Ｔｔｈを超えていない（Ｔ≦Ｔｔｈ）ときであるので、例えば、上述したように、硫黄被毒回復制御の残りの期間における学習頻度または通常ストイキ制御におけるサブ補正係数Ｆ２の学習頻度よりも多い学習頻度での硫黄被毒回復サブ補正係数Ｆ４の学習が開始される。もちろん、このとき、補正係数Ｆ４は機関運転状態に応じて学習される。   Next, at step 13, learning I of the sulfur poisoning recovery sub correction coefficient is started. Here again, the routine reaches step 12 immediately after the sulfur poisoning recovery control is started in step 11, and the time T that has elapsed since the start of the sulfur poisoning recovery control in step 14 to be described later is a predetermined time T. Therefore, for example, as described above, the learning frequency in the remaining period of the sulfur poisoning recovery control or the learning frequency of the sub correction coefficient F2 in the normal stoichiometric control, as described above. Learning of the sulfur poisoning recovery sub-correction coefficient F4 with a high learning frequency is started. Of course, at this time, the correction coefficient F4 is learned according to the engine operating state.

そして、ステップ１４では、硫黄被毒回復制御が開始されてから経過した時間Ｔが所定の期間Ｔｔｈを超えた（Ｔ＞Ｔｔｈ）か否かが判別される。ここで、Ｔ≦Ｔｔｈであると判別されたときには、ステップ１４が繰り返される。したがって、本ルーチンでは、ステップ１４において、Ｔ＞Ｔｔｈであると判別されるまで、上述した硫黄被毒回復サブ補正係数の学習Ｉが行われることになる。   In step 14, it is determined whether or not the time T that has elapsed since the start of the sulfur poisoning recovery control has exceeded a predetermined period Tth (T> Tth). Here, when it is determined that T ≦ Tth, step 14 is repeated. Therefore, in this routine, the learning I of the sulfur poisoning recovery sub-correction coefficient described above is performed until it is determined in step 14 that T> Tth.

そして、ステップ１４において、Ｔ＞Ｔｔｈであると判別されたときには、ステップ１５において、硫黄被毒回復サブ補正係数の学習Ｉが終了せしめられる。次いで、ステップ１６において、制御ゲインの設定ＩＩが行われる。ここで、ルーチンがステップ１６に達するのは、硫黄被毒回復制御が開始されてから所定の期間が経過した後であるので、例えば、上述したように、硫黄被毒回復サブ補正係数Ｆ４を算出するときの制御ゲインが通常ストイキ制御においてサブ補正係数Ｆ２を算出するときの制御ゲインよりも小さくされる。   When it is determined in step 14 that T> Tth, the learning I of the sulfur poisoning recovery sub correction coefficient is completed in step 15. Next, in step 16, control gain setting II is performed. Here, since the routine reaches step 16 after a predetermined period has elapsed since the start of the sulfur poisoning recovery control, for example, as described above, the sulfur poisoning recovery sub correction coefficient F4 is calculated. The control gain at the time of performing is made smaller than the control gain at the time of calculating the sub correction coefficient F2 in the normal stoichiometric control.

次いで、ステップ１７では、硫黄被毒回復サブ補正係数の学習ＩＩが開始される。ここでも、ルーチンがステップ１７に達するのは、硫黄被毒回復制御が開始されてから所定の期間が経過した後であるので、例えば、上述したように、通常ストイキ制御におけるサブ補正係数Ｆ２の学習頻度よりも少ない学習頻度での硫黄被毒回復サブ補正係数Ｆ４の学習が開始される。もちろん、このときにも、補正係数Ｆ４は機関運転状態に応じて学習される。   Next, at step 17, learning II of the sulfur poisoning recovery sub correction coefficient is started. Here again, the routine reaches step 17 after a predetermined period has elapsed since the start of the sulfur poisoning recovery control. For example, as described above, the learning of the sub correction coefficient F2 in the normal stoichiometric control is performed. Learning of the sulfur poisoning recovery sub-correction coefficient F4 is started at a learning frequency less than the frequency. Of course, also at this time, the correction coefficient F4 is learned according to the engine operating state.

そして、ステップ１８では、ＳＯｘ保持量Ｓが零になった（Ｓ＝０）か否かが判別される。ここで、Ｓ≠０であると判別されたときには、ステップ１８が繰り返される。したがって、本ルーチンでは、ステップ１８において、Ｓ＝０であると判別されるまで、上述した硫黄被毒回復サブ補正係数の学習ＩＩが行われることになる。   In step 18, it is determined whether or not the SOx retention amount S has become zero (S = 0). Here, when it is determined that S ≠ 0, step 18 is repeated. Therefore, in this routine, the above-described learning II of the sulfur poisoning recovery sub-correction coefficient is performed until it is determined in step 18 that S = 0.

そして、ステップ１２において、Ｓ＝０であると判別されたときには、ステップ１９において、硫黄被毒回復サブ補正係数の学習ＩＩが終了せしめられ、次いで、ステップ２０において、硫黄被毒回復制御が終了せしめられる。   When it is determined in step 12 that S = 0, the learning II of the sulfur poisoning recovery sub-correction coefficient is terminated in step 19, and then the sulfur poisoning recovery control is terminated in step 20. It is done.

なお、上述では、４つの気筒を２つの気筒群に分けた場合に本発明を適用した例について説明したが、複数の気筒を２つ以上の気筒群に分けた場合にも本発明を適用可能である。   In the above description, an example in which the present invention is applied when four cylinders are divided into two cylinder groups has been described. However, the present invention can also be applied when a plurality of cylinders are divided into two or more cylinder groups. It is.

本発明の排気浄化装置を備えた内燃機関の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the internal combustion engine provided with the exhaust gas purification device of this invention. 三元触媒の浄化特性を示した図である。It is the figure which showed the purification characteristic of a three-way catalyst. リニア空燃比センサの出力特性を示した図である。It is the figure which showed the output characteristic of the linear air fuel ratio sensor. Ｏ２センサの出力特性を示した図である。O 2 is a graph showing the output characteristics of the sensor. 本発明の硫黄被毒回復制御における各気筒群の機関空燃比の設定値を領域Ａ〜Ｄ毎に備えた機関回転数Ｎと要求トルクＴとの関数のマップを示した図である。It is the figure which showed the map of the function of the engine speed N and the request torque T which provided the setting value of the engine air fuel ratio of each cylinder group for every area | region AD in sulfur poisoning recovery control of this invention. 本発明の硫黄被毒回復制御を実行するルーチンの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the routine which performs the sulfur poisoning recovery | restoration control of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 機関本体
４ 吸気管
５，６ 排気枝管
７ 排気管
８，９ 三元触媒
１０ ＮＯｘ触媒
１１〜１４ 空燃比センサ
２１〜２４ 燃料噴射弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine body 4 Intake pipe 5,6 Exhaust branch pipe 7 Exhaust pipe 8,9 Three way catalyst 10 NOx catalyst 11-14 Air fuel ratio sensor 21-24 Fuel injection valve

Claims (8)

複数の気筒を備え、これら気筒を少なくとも２つの気筒群に分け、各気筒群にそれぞれ排気枝管を接続すると共にこれら排気枝管を下流側で合流させて共通の１つの排気管に接続した内燃機関の排気浄化装置であって、上記共通の１つの排気管内にＮＯｘ触媒を配置し、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復制御として、一方の気筒群からはリッチ空燃比の排気ガスを排出させると共に他方の気筒群からはリーン空燃比の排気ガスを排出させる制御を行う排気浄化装置において、ＮＯｘ触媒下流に排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサを配置し、上記硫黄被毒回復制御時、ＮＯｘ触媒に流入する排気ガスの空燃比が予め定められた空燃比となるように上記空燃比センサからの出力値を利用して各気筒における空燃比を制御する硫黄被毒回復空燃比制御を行い、
更に、上記硫黄被毒回復空燃比制御の制御対象に対する制御量が、学習され、
上記硫黄被毒回復制御時に一方の気筒群から排出させる排気ガスの基準リッチ度合と他方の気筒群から排出させる排気ガスの基準リーン度合とがこれら基準リッチ度合と基準リーン度合との組合せとして機関運転状態に応じて予め設定されており、上記制御量が該基準リッチ度合と基準リーン度合との組合せ毎に学習されることを特徴とする排気浄化装置。 An internal combustion engine comprising a plurality of cylinders, divided into at least two cylinder groups, each connected to an exhaust branch pipe and connected to one common exhaust pipe by joining the exhaust branch pipes downstream. An exhaust purification device for an engine, wherein a NOx catalyst is disposed in the common exhaust pipe, and as a sulfur poisoning recovery control of the NOx catalyst, exhaust gas having a rich air-fuel ratio is discharged from one cylinder group. In the exhaust purification device that performs control to discharge the lean air-fuel ratio exhaust gas from the other cylinder group, an air-fuel ratio sensor that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas is disposed downstream of the NOx catalyst, and during the sulfur poisoning recovery control, Sulfur poisoning recovery air-fuel ratio for controlling the air-fuel ratio in each cylinder using the output value from the air-fuel ratio sensor so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst becomes a predetermined air-fuel ratio Your stomach line,
Furthermore, the control amount for the control object of the sulfur poisoning recovery air-fuel ratio control is learned,
The reference rich degree of exhaust gas discharged from one cylinder group and the reference lean degree of exhaust gas discharged from the other cylinder group at the time of sulfur poisoning recovery control are combined as a combination of the reference rich degree and the reference lean degree. An exhaust emission control device that is set in advance according to a state, and the control amount is learned for each combination of the reference rich degree and the reference lean degree . ＮＯｘ触媒上流にも排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサを配置し、上記硫黄被毒回復空燃比制御の制御対象が該ＮＯｘ触媒上流に配置された空燃比センサの出力値であることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。   An air-fuel ratio sensor that detects the air-fuel ratio of the exhaust gas is also arranged upstream of the NOx catalyst, and the control target of the sulfur poisoning recovery air-fuel ratio control is an output value of the air-fuel ratio sensor arranged upstream of the NOx catalyst. The exhaust emission control device according to claim 1, wherein 各排気枝管内に三元触媒をそれぞれ配置し、上記ＮＯｘ触媒上流に配置された空燃比センサが該三元触媒下流に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の排気浄化装置。   The exhaust purification according to claim 1 or 2, wherein a three-way catalyst is arranged in each exhaust branch pipe, and an air-fuel ratio sensor arranged upstream of the NOx catalyst is arranged downstream of the three-way catalyst. apparatus. 上記硫黄被毒回復制御が開始されてから予め定められた期間の上記制御量の学習頻度がその他の期間の上記制御量の学習頻度よりも多くされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の排気浄化装置。 Of claims 1 to 3, characterized in that the frequency of learning of the control amounts of the predetermined period after the sulfur poisoning recovery control is started is larger than the learning frequency of the control amount of the other periods The exhaust emission control device according to any one of the above. 上記硫黄被毒回復制御以外の制御が行われているときにも上記ＮＯｘ触媒下流に配置された空燃比センサの出力値を利用して各気筒における空燃比を予め定められた空燃比に制御する通常空燃比制御が行われ、該通常空燃比制御の制御対象に対する制御量が学習され、上記硫黄被毒回復制御が開始されてから予め定められた期間の上記制御量の学習頻度が上記通常空燃比制御中の上記制御量の学習頻度よりも多くされることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の排気浄化装置。 Even when control other than the sulfur poisoning recovery control is performed, the air-fuel ratio in each cylinder is controlled to a predetermined air-fuel ratio using the output value of the air-fuel ratio sensor arranged downstream of the NOx catalyst. The normal air-fuel ratio control is performed, the control amount for the control object of the normal air-fuel ratio control is learned, and the learning frequency of the control amount in a predetermined period after the sulfur poisoning recovery control is started is the normal air-fuel ratio control. The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the exhaust purification device is set to be greater than a learning frequency of the control amount during the fuel ratio control. 上記硫黄被毒回復制御が開始されてから上記予め定められた期間が経過した後の該硫黄被毒回復制御中の上記制御量の学習頻度が上記通常空燃比制御中の上記制御量の学習頻度よりも少なくされることを特徴とする請求項５に記載の排気浄化装置。 The learning amount of the control amount during the sulfur poisoning recovery control after the lapse of the predetermined period from the start of the sulfur poisoning recovery control is the learning frequency of the control amount during the normal air-fuel ratio control. The exhaust emission control device according to claim 5 , wherein the exhaust gas purification device is less. 上記硫黄被毒回復制御が開始されてから予め定められた期間の上記硫黄被毒回復空燃比制御において上記制御量を算出するときに用いられる制御ゲインがその他の期間の上記硫黄被毒回復空燃比制御において上記制御量を算出するときに用いられる制御ゲインよりも大きくされることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の排気浄化装置。 The control gain used when calculating the control amount in the sulfur poisoning recovery air-fuel ratio control in a predetermined period after the sulfur poisoning recovery control is started is the sulfur poisoning recovery air-fuel ratio in other periods. The exhaust emission control device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the exhaust gas purification device is larger than a control gain used when calculating the control amount in the control. 上記硫黄被毒回復制御以外の制御が行われているときにも上記ＮＯｘ触媒下流に配置された空燃比センサの出力値を利用して各気筒における空燃比を予め定められた空燃比に制御する通常空燃比制御が行われ、該通常空燃比制御の制御対象に対する制御量が学習され、上記硫黄被毒回復制御が開始されてから上記予め定められた期間が経過した後の上記硫黄被毒回復制御において上記制御量を算出するときに用いられる上記制御ゲインが上記通常空燃比制御において上記制御量を算出するときに用いられる制御ゲインよりも小さくされることを特徴とする請求項７に記載の排気浄化装置。 Even when control other than the sulfur poisoning recovery control is performed, the air-fuel ratio in each cylinder is controlled to a predetermined air-fuel ratio using the output value of the air-fuel ratio sensor arranged downstream of the NOx catalyst. Normal air-fuel ratio control is performed, the control amount for the control object of the normal air-fuel ratio control is learned, and the sulfur poisoning recovery after the predetermined period has elapsed after the sulfur poisoning recovery control is started the control gain used when calculating the control amount in the control according to claim 7, characterized in that it is smaller than the control gain used when calculating the control amount in the normal air-fuel ratio control Exhaust purification device.
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