JP4577039B2 - 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.
一般に、自動車等に搭載される筒内噴射型の内燃機関、例えばディーゼル機関では、排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)を除去することが要求されている。そしてこのような要求に対し、NOx吸蔵剤を含むNOx吸蔵触媒を内燃機関の排気通路に配置する方式の排気浄化装置が提案されている。 In general, in-cylinder injection internal combustion engines such as diesel engines mounted on automobiles and the like are required to remove nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas. In response to such demands, there has been proposed an exhaust purification device of a type in which a NOx storage catalyst including a NOx storage agent is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine.
このような排気浄化装置に用いられるNOx吸蔵剤は、排気ガスの空燃比がリーンの時にはNOxを吸蔵し、排気ガス中の空燃比が小さくなり(もしくは酸素濃度が低くなり)、且つ排気ガス中にHCやCO等の還元剤が存在していれば吸蔵したNOxを離脱させ還元浄化する作用(NOxの吸蔵離脱及び還元浄化作用)を有する。そしてこの作用を利用して、排気ガスの空燃比がリーンの時に排気ガス中のNOxをNOx吸蔵剤に吸蔵させ、一定期間使用してNOx吸蔵剤の吸蔵効率が低下した時または低下する前にNOx吸蔵剤の上流側において還元剤(燃料)を供給する等してNOx吸蔵剤に吸蔵したNOxを離脱させると共に還元浄化するようにしている。 The NOx storage agent used in such an exhaust purification device stores NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, the air-fuel ratio in the exhaust gas becomes small (or the oxygen concentration becomes low), and the exhaust gas contains If a reducing agent such as HC or CO is present, the stored NOx is released and reduced and purified (NOx occluded and released and reduced and purified). And using this action, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, the NOx in the exhaust gas is stored in the NOx storage agent, and when the storage efficiency of the NOx storage agent decreases after a certain period of use or before it decreases The NOx occluded in the NOx occlusion agent is removed and reduced and purified by supplying a reducing agent (fuel) on the upstream side of the NOx occlusion agent.
なお、本明細書において「吸蔵」という語は「吸収」及び「吸着」の両方の意味を含むものとして用いる。したがって、「NOx吸蔵剤」は、「NOx吸収剤」と「NOx吸着剤」の両方を含み、前者はNOxを硝酸塩等の形で蓄積し、後者はNO2等の形で吸着する。また、NOx吸蔵剤からの「離脱」という語についても、「吸収」に対応する「放出」の他、「吸着」に対応する「脱離」の意味も含むものとして用いる。 In this specification, the term “occlusion” is used to include both “absorption” and “adsorption”. Therefore, the “NOx storage agent” includes both “NOx absorbent” and “NOx adsorbent”. The former accumulates NOx in the form of nitrate or the like, and the latter adsorbs in the form of NO 2 or the like. In addition, the term “detachment” from the NOx storage agent is used to include the meaning of “desorption” corresponding to “adsorption” in addition to “release” corresponding to “absorption”.
ところで、上記のようなNOx吸蔵剤に吸蔵したNOxを離脱・還元浄化する制御(以下、NOx還元制御という)を実施する際には、供給した還元剤(燃料)を無駄なく利用して効率的にNOx還元制御を実施できるように還元剤を供給することが望まれる。すなわち、NOx吸蔵剤を流通する排気ガスの空燃比を精度良く制御すると共にNOxの還元浄化に必要な分の還元剤を提供できるように還元剤を供給することが望ましい。これに関し、特許文献1には、上記NOx還元制御において還元剤を供給する際に、排気系壁面への還元剤の付着を考慮して、上記NOx還元制御の開始後所定の遅れ時間が経過するまでは還元剤の供給量を増大し、上記遅れ時間の経過後は還元剤の供給量を減少するようにした排気浄化装置が記載されている。
By the way, when carrying out the control for removing / reducing and purifying NOx stored in the NOx storage agent as described above (hereinafter referred to as NOx reduction control), the supplied reducing agent (fuel) is used efficiently without waste. It is desirable to supply a reducing agent so that NOx reduction control can be performed. That is, it is desirable to supply the reducing agent so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the NOx storage agent can be accurately controlled and the amount of reducing agent necessary for NOx reduction purification can be provided. In this regard, in
より詳細には、この排気浄化装置においては、上記NOx還元制御の開始に伴う還元剤の供給開始後、所定の遅れ時間が経過するまでは還元剤の上記壁面への付着によりNOx吸蔵剤に到達する還元剤量が低下することが考慮されて還元剤添加量が増大され、還元剤の供給不足が防止される一方、上記遅れ時間が経過した後は、上記壁面に付着した還元剤がNOx吸蔵剤に到達することが考慮されて還元剤添加量が減少され、還元剤の供給過多が防止されるようになっている。 More specifically, in this exhaust purification device, after the start of supply of the reducing agent accompanying the start of the NOx reduction control, the NOx storage agent reaches the NOx storage agent due to adhesion of the reducing agent to the wall surface until a predetermined delay time elapses. Considering that the amount of reducing agent to be reduced is reduced, the amount of reducing agent added is increased, and insufficient supply of reducing agent is prevented. On the other hand, after the delay time has elapsed, the reducing agent adhering to the wall surface absorbs NOx. The amount of reducing agent added is reduced in consideration of reaching the agent, and excessive supply of the reducing agent is prevented.
上述したように、NOx吸蔵剤のNOx還元制御を実施する際には、NOx吸蔵剤を流通する排気ガスの空燃比を精度良く制御すると共にNOxの還元浄化に必要な分の還元剤を提供できるように還元剤を供給することが望ましい。本発明は、この点を踏まえ、NOx吸蔵剤のNOx還元制御における還元剤の供給をより高精度に制御すると共に、従来よりも更に効率的にNOx還元制御を実施することが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することを目的とする。 As described above, when performing NOx reduction control of the NOx storage agent, it is possible to accurately control the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the NOx storage agent and to provide the reduction agent necessary for NOx reduction purification. It is desirable to supply a reducing agent. In view of this point, the present invention provides an internal combustion engine capable of controlling the supply of the reducing agent in the NOx reduction control of the NOx occlusion agent with higher accuracy and performing the NOx reduction control more efficiently than before. An object is to provide an exhaust emission control device.
本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された内燃機関の排気浄化装置を提供する。 The present invention provides an exhaust emission control device for an internal combustion engine described in each claim of the claims as means for solving the above-mentioned problems.
請求項1に記載の発明は、内燃機関の排気通路内に配置された少なくともNOx吸蔵剤を含んでいる排気浄化手段と、上記排気浄化手段よりも上流側に設けられた還元剤添加手段とを備え、上記NOx吸蔵剤からNOxを離脱させて還元浄化すべきであると判定された時には、上記還元剤添加手段によって上記排気浄化手段に流入するガスに還元剤を供給することを含むNOx還元制御が実施される内燃機関の排気浄化装置において、上記NOx還元制御中における上記還元剤の供給は、上記還元剤添加手段による複数回の還元剤添加によって行われ、上記複数回の還元剤添加の各回の要求添加量が、各回の還元剤添加において上記排気浄化手段に到達する前に上記ガスの経路内に付着してしまう還元剤の量と、各回の還元剤添加時において既に上記経路内に付着している還元剤のうち上記ガス中に蒸発する還元剤の量との少なくとも一方を考慮して決定される、内燃機関の排気浄化装置であって、上記排気浄化手段に含まれているNOx吸蔵剤のNOx吸蔵量が予め定めた制御開始基準量以上であると判定された時に上記NOx吸蔵剤からNOxを離脱させて還元浄化すべきであると判定され、上記制御開始基準量は、上記排気浄化手段に到達する還元剤量に対するNOxの還元浄化に使用される還元剤量の割合に基づいて定まる還元効率が高い場合ほど少なく設定される、内燃機関の排気浄化装置を提供する。
The invention according to
請求項1に記載の発明では、上記NOx還元制御中における複数回の還元剤添加の各回の要求添加量が、上記ガス経路内への付着還元剤量と、上記ガス経路からの蒸発還元剤量との少なくとも一方を考慮して決定されるようになっている。このようにすることによって、NOx吸蔵剤のNOx還元制御における還元剤の供給をより高精度に制御して、従来よりも更に効率的にNOx還元制御を実施することが可能となる。また、請求項1に記載の発明のようにすると、上記還元効率が高い場合ほど上記NOx還元制御が開始され易くなる。この結果、上記還元効率が高い時に上記NOx還元制御が行われることが多くなり、従来よりも更に効率的にNOx還元制御を実施することが可能となる。 In the first aspect of the present invention, the required addition amount for each addition of a plurality of reducing agents during the NOx reduction control includes the amount of adhering reducing agent in the gas path and the amount of evaporation reducing agent from the gas path. And at least one of them is determined. By doing in this way, it becomes possible to control the supply of the reducing agent in the NOx reduction control of the NOx storage agent with higher accuracy, and to perform the NOx reduction control more efficiently than in the past. Further, according to the first aspect of the invention, the NOx reduction control is more easily started as the reduction efficiency is higher. As a result, the NOx reduction control is often performed when the reduction efficiency is high, and the NOx reduction control can be performed more efficiently than before.
請求項2に記載の発明は、内燃機関の排気通路内に配置された少なくともNOx吸蔵剤を含んでいる排気浄化手段と、上記排気浄化手段よりも上流側に設けられた還元剤添加手段とを備え、上記NOx吸蔵剤からNOxを離脱させて還元浄化すべきであると判定された時には、上記還元剤添加手段によって上記排気浄化手段に流入するガスに還元剤を供給することを含むNOx還元制御が実施される内燃機関の排気浄化装置において、上記NOx還元制御中における上記還元剤の供給は、上記還元剤添加手段による複数回の還元剤添加によって行われると共に、該還元剤添加は上記還元剤添加手段から最も近い内燃機関の気筒が排気行程にある時にのみ実施され、上記複数回の還元剤添加の各回の要求添加量は、還元剤添加毎に、上記排気浄化手段に到達する前に上記ガスの経路内に付着してしまう還元剤の量と、既に上記経路内に付着している還元剤のうち上記ガス中に蒸発する還元剤の量とを考慮して決定される、内燃機関の排気浄化装置であって、上記排気浄化手段に含まれているNOx吸蔵剤のNOx吸蔵量が予め定めた制御開始基準量以上であると判定された時に上記NOx吸蔵剤からNOxを離脱させて還元浄化すべきであると判定され、上記制御開始基準量は、上記排気浄化手段に到達する還元剤量に対するNOxの還元浄化に使用される還元剤量の割合に基づいて定まる還元効率が高い場合ほど少なく設定される、内燃機関の排気浄化装置を提供する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an exhaust purification means including at least a NOx storage agent disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, and a reducing agent addition means provided upstream of the exhaust purification means. And NOx reduction control including supplying a reducing agent to the gas flowing into the exhaust purification means by the reducing agent adding means when it is determined that the NOx should be removed from the NOx storage agent and reduced and purified. In the exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine, the supply of the reducing agent during the NOx reduction control is performed by adding the reducing agent a plurality of times by the reducing agent adding means, and the reducing agent addition is performed by the reducing agent addition This is performed only when the cylinder of the internal combustion engine closest to the addition means is in the exhaust stroke, and the required addition amount for each of the multiple additions of the reducing agent is determined for each exhaust gas purification. Considering the amount of reducing agent that adheres in the gas path before reaching the means, and the amount of reducing agent that evaporates in the gas among the reducing agents already attached in the path An exhaust purification device for an internal combustion engine, wherein the NOx storage agent is determined when it is determined that the NOx storage amount of the NOx storage agent contained in the exhaust purification means is equal to or greater than a predetermined control start reference amount. NOx is desorbed from the exhaust gas, and the control start reference amount is based on the ratio of the reducing agent amount used for NOx reduction purification to the reducing agent amount reaching the exhaust purification means. An exhaust emission control device for an internal combustion engine, which is set to be smaller as the reduction efficiency becomes higher, is provided.
請求項2に記載の発明によっても、請求項1に記載の発明と同様、NOx吸蔵剤のNOx還元制御における還元剤の供給をより高精度に制御して、従来よりも更に効率的にNOx還元制御を実施することができる。また、請求項2に記載の発明では、上記NOx還元制御中における還元剤添加が上記還元剤添加手段から最も近い内燃機関の気筒が排気行程にある時にのみ実施されるので、多気筒内燃機関である場合に添加された還元剤がガスの脈動によって各気筒内へと流入したり、排気還流通路を有する場合に添加された還元剤が排気還流通路内へと流入したりすることが抑制される。これにより、上記NOx還元制御に実際に利用される還元剤の量を増加させることができると共にその量をより高精度に把握することが可能になる。その結果、上記NOx還元制御における還元剤の供給をより一層効率的且つ高精度なものとすることができる。また、請求項2に記載の発明によっても、請求項1に記載の発明と同様、上記還元効率が高い場合ほど上記NOx還元制御が開始され易くなり、結果として上記還元効率が高い時に上記NOx還元制御が行われることが多くなって、従来よりも更に効率的にNOx還元制御を実施することが可能となる。
According to the second aspect of the present invention, similarly to the first aspect of the present invention, the supply of the reducing agent in the NOx reduction control of the NOx storage agent is controlled with higher accuracy, so that the NOx reduction can be performed more efficiently than before. Control can be implemented. In the invention according to
請求項3に記載の発明では請求項1または2に記載の発明において、上記複数回の還元剤添加の各回の要求添加量には、上限値と下限値の少なくとも一方が設けられている。
上記上限値を適切に設定することにより、還元剤の添加過多による還元剤の大気への放出や白煙の発生を抑制することができる。また、上記下限値を適切に設定することにより、添加される還元剤の量の精度を維持することができる。すなわち、例えば上記下限値を上記還元剤添加手段で還元剤添加を行う場合に添加量の精度を許容可能な精度以上に維持できる最小添加量に設定しておくことにより、添加される還元剤の量の精度を許容可能な精度以上に維持することが可能となる。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, at least one of an upper limit value and a lower limit value is provided for the required addition amount of each of the plurality of times of reducing agent addition.
By appropriately setting the upper limit value, it is possible to suppress the release of the reducing agent into the atmosphere and the generation of white smoke due to excessive addition of the reducing agent. Moreover, the precision of the quantity of the reducing agent added can be maintained by setting the said lower limit appropriately. That is, for example, when the reducing agent is added by the reducing agent addition means, the lower limit value is set to a minimum addition amount that can maintain the accuracy of the addition amount to an acceptable accuracy or higher, thereby reducing the amount of the reducing agent to be added. It becomes possible to maintain the accuracy of the quantity above an acceptable accuracy.
請求項4に記載の発明では請求項1から3の何れか一項に記載の発明において、上記排気浄化手段に到達する還元剤量に対するNOxの還元浄化に使用される還元剤量の割合に基づいて定まる還元効率が高いほど、上記NOx還元制御を実施する間隔が短くなるようになっている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the ratio of the reducing agent amount used for NOx reduction purification with respect to the reducing agent amount reaching the exhaust purification means is based on the ratio. The higher the reduction efficiency is, the shorter the interval for performing the NOx reduction control.
請求項4に記載の発明のようにすると、結果として上記還元効率が高い場合に上記NOx還元制御が行われることが多くなる。これにより、従来よりも更に効率的にNOx還元制御を実施することが可能となる。 According to the fourth aspect of the invention, as a result, when the reduction efficiency is high, the NOx reduction control is often performed. This makes it possible to perform NOx reduction control more efficiently than in the past.
請求項5に記載の発明では請求項1から4の何れか一項に記載の発明において、上記制御開始基準量とは別に制御開始必要基準量が更に設定されていて、上記排気浄化手段に含まれているNOx吸蔵剤のNOx吸蔵量が上記制御開始必要基準量以上であると判定された時には、上記NOx吸蔵量が上記制御開始基準量以上であるか否かの判定は行わずに、上記NOx吸蔵剤からNOxを離脱させて還元浄化すべきであると判定されるようになっている。 According to a fifth aspect of the invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, a control start necessary reference amount is further set separately from the control start reference amount, and is included in the exhaust purification means. When it is determined that the NOx occlusion amount of the NOx occlusion agent is equal to or greater than the control start necessary reference amount, the determination is made as to whether the NOx occlusion amount is equal to or greater than the control start reference amount, It is determined that NOx should be removed from the NOx storage agent and reduced and purified.
例えば、上記制御開始必要基準量として、上記排気浄化手段に含まれているNOx吸蔵剤の最大NOx吸蔵可能量より小さい量を適切に設定しておけば、上記還元効率が低く、上記制御開始基準量が多めに設定されている場合であっても、上記排気浄化手段に含まれているNOx吸蔵剤が飽和する前に上記NOx還元制御を確実に実施することができる。 For example, if the control start required reference amount is appropriately set to an amount smaller than the maximum NOx storable amount of the NOx storage agent contained in the exhaust gas purification means, the reduction efficiency is low, and the control start reference Even when the amount is set to be large, the NOx reduction control can be surely performed before the NOx storage agent contained in the exhaust gas purification means is saturated.
請求項6に記載の発明では請求項1から5の何れか一項に記載の発明において、上記排気浄化手段に含まれているNOx吸蔵剤のNOx吸蔵量が予め定めた制御終了基準量以下であると判定された時に上記NOx還元制御が終了され、上記制御終了基準量は、上記排気浄化手段に到達する還元剤量に対するNOxの還元浄化に使用される還元剤量の割合に基づいて定まる還元効率が高い場合ほど少なく設定されるようになっている。 According to a sixth aspect of the invention, in the first aspect of the invention according to any one of the first to fifth aspects, the NOx occlusion amount of the NOx occlusion agent contained in the exhaust purification means is less than a predetermined control end reference amount. When it is determined that there is, the NOx reduction control is ended, and the control end reference amount is determined based on the ratio of the reducing agent amount used for NOx reduction purification to the reducing agent amount reaching the exhaust purification means. The higher the efficiency, the smaller the setting.
請求項6に記載の発明のようにすると、上記還元効率が高い場合ほど上記NOx還元制御の終了が遅延されることになる。この結果、上記還元効率が高い時に上記NOx還元制御が行われることが多くなり、従来よりも更に効率的にNOx還元制御を実施することが可能となる。 According to the sixth aspect of the invention, the higher the reduction efficiency, the longer the end of the NOx reduction control is delayed. As a result, the NOx reduction control is often performed when the reduction efficiency is high, and the NOx reduction control can be performed more efficiently than before.
請求項7に記載の発明では請求項1から5の何れか一項に記載の発明において、今回のNOx還元制御中に上記排気浄化手段に含まれているNOx吸蔵剤から離脱されたNOx量の積算値を今回のNOx還元制御中に還元されたNOx量の積算値で除算して求められる排出NOx割合が予め定めた制御終了基準割合以上であると判定された時に上記NOx還元制御が終了されるようになっている。 According to a seventh aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, the amount of NOx released from the NOx storage agent included in the exhaust gas purification means during the current NOx reduction control. The NOx reduction control is ended when it is determined that the exhaust NOx ratio obtained by dividing the integrated value by the integrated value of the NOx amount reduced during the current NOx reduction control is equal to or greater than a predetermined control end reference ratio. It has become so.
請求項7に記載の発明のようにすると、還元されずに排出されてしまうNOxの割合に着目してNOx還元制御の終了時期が設定されるので、NOxの排出を抑制する上で、より適切な時期にNOx還元制御を終了させることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the end timing of the NOx reduction control is set by paying attention to the ratio of NOx that is exhausted without being reduced, so that it is more appropriate for suppressing NOx emissions. The NOx reduction control can be terminated at an appropriate time.
請求項8に記載の発明では請求項6または7に記載の発明において、今回のNOx還元制御中に添加された還元剤量の積算値に基づいて決定される燃費悪化指数が予め定めた燃費悪化基準値以上であると判定された時には、今回のNOx還元制御が終了されるようになっている。
In the invention described in claim 8 , in the invention described in
請求項8に記載の発明のようにすると、NOx還元制御の実施に伴う燃費悪化を考慮してNOx還元制御の終了時期が設定される。このため、NOx還元制御の実施に伴う燃費悪化を抑制する上で、より適切な時期にNOx還元制御を終了させることができる。 According to the eighth aspect of the invention, the end timing of the NOx reduction control is set in consideration of the deterioration in fuel consumption accompanying the execution of the NOx reduction control. For this reason, NOx reduction control can be terminated at a more appropriate time in order to suppress deterioration in fuel consumption associated with execution of NOx reduction control.
請求項9に記載の発明では請求項6または7に記載の発明において、今回のNOx還元制御中に添加された還元剤量の積算値に基づいて決定される燃費悪化指数が予め定めた燃費悪化基準値以上であると判定され、且つ、上記NOx吸蔵量が予め定めた制御継続判定必要基準量未満であると判定された時には、今回のNOx還元制御が終了されるようになっている。 According to the ninth aspect of the present invention, in the sixth or seventh aspect of the present invention, a fuel consumption deterioration index determined based on an integrated value of the amount of reducing agent added during the current NOx reduction control is predetermined. When it is determined that the amount is greater than the reference value and the NOx occlusion amount is less than the predetermined control continuation determination necessary reference amount, the current NOx reduction control is terminated.
請求項9に記載の発明では、燃費悪化が懸念され、且つ、上記NOx吸蔵量が上記制御継続判定必要基準量未満であると判定された時にNOx還元制御が終了するようになっている。すなわち、燃費悪化が懸念される状態であっても、上記NOx吸蔵量が上記制御継続判定必要基準量以上であると判定された時にはNOx還元制御が継続される場合がある。このため、上記制御継続判定必要基準量を適切に設定することで、所望の場合に燃費悪化の抑制よりもNOx還元制御の実施を優先させるようにすることができ、より適切なNOx還元制御の実施が可能になる。すなわち、例えば上記制御継続判定必要基準量を比較的多めの量(例えば、NOx吸蔵剤の飽和するNOx量に近い値)に設定しておけば、NOx吸蔵量が比較的多い場合(例えば、NOx吸蔵剤が飽和状態に近い場合)には燃費悪化の抑制よりもNOx還元制御の実施を優先させるようにし、NOx吸蔵剤が飽和してしまうのを防ぐことができる。 According to the ninth aspect of the invention, the NOx reduction control is terminated when it is determined that fuel consumption deteriorates and the NOx occlusion amount is less than the control continuation determination necessary reference amount. That is, even in a state where fuel consumption is a concern, NOx reduction control may be continued when it is determined that the NOx occlusion amount is equal to or greater than the control continuation determination necessary reference amount. For this reason, by appropriately setting the control continuation determination necessary reference amount, it is possible to give priority to the execution of the NOx reduction control over the suppression of the deterioration of fuel consumption when desired. Implementation becomes possible. That is, for example, if the control continuation determination necessary reference amount is set to a relatively large amount (for example, a value close to the NOx amount at which the NOx storage agent is saturated), the NOx storage amount is relatively large (for example, NOx When the storage agent is close to saturation), priority is given to the execution of NOx reduction control over suppression of deterioration in fuel consumption, and saturation of the NOx storage agent can be prevented.
請求項10に記載の発明では請求項1から9の何れか一項に記載の発明において、上記NOx還元制御の所要時間を推定する制御所要時間推定手段を備えていて、該制御所要時間推定手段によって推定されたNOx還元制御の所要時間が予め定めたフィードバック可能基準所要時間以上である場合にのみ、そのNOx還元制御において上記要求添加量が上記排気通路に設けられた空燃比検出手段によってその都度検出される空燃比に応じて補正されるようになっている。
The invention according to
NOx還元制御の所要時間が短い場合に上記要求添加量を上記空燃比検出手段によってその都度検出される空燃比に応じて補正するようにすると、上記空燃比検出手段の応答性等が原因で空燃比が安定しないうちにNOx還元制御が終了してしまい、かえって効率的なNOx還元制御が実施できなくなる場合がある。これに対し、請求項10に記載の発明によれば、上記推定されたNOx還元制御の所要時間が予め定めたフィードバック可能基準所要時間以上である場合にのみ、そのNOx還元制御において上記要求添加量が上記空燃比検出手段によってその都度検出される空燃比に応じて補正されるようになっているので、上記フィードバック可能基準所要時間を適切に設定することにより、上述したような不都合の発生を回避することができる。
If the required addition amount is corrected according to the air-fuel ratio detected each time by the air-fuel ratio detection means when the time required for the NOx reduction control is short, the air-fuel ratio detection means causes the empty response. In some cases, the NOx reduction control ends before the fuel ratio is stabilized, and the efficient NOx reduction control cannot be performed. On the other hand, according to the invention described in
請求項11に記載の発明では請求項10に記載の発明において、上記補正は、最新のフィードバック学習値に基づいて行われる第一補正と、該第一補正を補足するように上記空燃比検出手段によってその都度検出される空燃比に応じて行われる第二補正とを含んでいて、上記フィードバック学習値は、上記要求添加量が上記空燃比検出手段によってその都度検出される空燃比に応じて補正されてNOx還元制御が実施された場合にのみ、そのNOx還元制御の実施中において上記空燃比検出手段によって検出された空燃比に基づいて、そのNOx還元制御が終了した時に算出されるようになっている。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the tenth aspect of the present invention, the correction includes a first correction performed based on a latest feedback learning value, and the air-fuel ratio detecting means supplementing the first correction. The feedback learning value is corrected in accordance with the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detecting means each time the required addition amount is detected. Only when the NOx reduction control is performed, the NOx reduction control is calculated when the NOx reduction control is completed based on the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means during the NOx reduction control. ing.
請求項11に記載の発明によれば、上記フィードバック学習値は、上記所要時間が予め定めたフィードバック可能基準所要時間以上であって上記要求添加量が上記空燃比検出手段によってその都度検出される空燃比に応じて補正されてNOx還元制御が行われた場合にのみ算出され更新される。このようにすることによって、適切なフィードバック学習値を求めることができる。 According to an eleventh aspect of the present invention, the feedback learning value is an empty value in which the required time is equal to or longer than a predetermined feedback possible reference required time, and the required addition amount is detected each time by the air-fuel ratio detecting means. It is calculated and updated only when NOx reduction control is performed with correction according to the fuel ratio. By doing so, an appropriate feedback learning value can be obtained.
請求項12に記載の発明では請求項10または11に記載の発明において、上記要求添加量が予め定めた基準要求添加量以下であり、且つ、上記ガスの空燃比が目標空燃比よりリッチであると判定される場合には、上記空燃比検出手段によってその都度検出される空燃比に応じた上記要求添加量の補正が禁止されるようになっている。
The invention according to
上記要求添加量がもともと少ない場合に上記ガスの空燃比が目標空燃比よりリッチであると、上記空燃比に応じた要求添加量の補正によって、還元剤添加量をゼロ以下にすべきであるとされる場合がある。このような場合には、上記空燃比に応じた要求添加量の補正を行っても上記ガスの空燃比を制御することはできず、同補正の実施はほぼ無意味となる。これに対し、請求項12に記載の発明では、上記要求添加量が予め定めた基準要求添加量以下であり、且つ、上記ガスの空燃比が目標空燃比よりリッチであると判定される場合には、上記空燃比に応じた上記要求添加量の補正が禁止されるようになっている。したがって、請求項12に記載の発明によれば、上記基準要求添加量を適切に設定することによって、上記補正が無駄に実施されるのを抑制することができる。
If the air-fuel ratio of the gas is richer than the target air-fuel ratio when the required addition amount is originally small, the reducing agent addition amount should be zero or less by correcting the required addition amount according to the air-fuel ratio. May be. In such a case, even if the required addition amount is corrected according to the air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the gas cannot be controlled, and the correction is almost meaningless. On the other hand, in the invention according to
請求項13に記載の発明では請求項1から9の何れか一項に記載の発明において、上記要求添加量を上記排気通路に設けられた空燃比検出手段によってその都度検出される空燃比に応じて補正するフィードバック補正手段を備えていて、上記要求添加量が予め定めた基準要求添加量以下であり、且つ、上記ガスの空燃比が目標空燃比よりリッチであると判定される場合には、上記フィードバック補正手段による上記空燃比検出手段によってその都度検出される空燃比に応じた上記要求添加量の補正が禁止されるようになっている。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to ninth aspects, the required addition amount is in accordance with an air-fuel ratio detected each time by an air-fuel ratio detecting means provided in the exhaust passage. Feedback correction means for correcting the gas, the required addition amount is less than or equal to a predetermined reference required addition amount, and it is determined that the air-fuel ratio of the gas is richer than the target air-fuel ratio, Correction of the required addition amount according to the air-fuel ratio detected each time by the air-fuel ratio detection means by the feedback correction means is prohibited.
請求項13に記載の発明によっても、請求項12に記載の発明と同様、上記基準要求添加量を適切に設定することによって、上記空燃比検出手段によってその都度検出される空燃比に応じた上記要求添加量の補正が無駄に実施されるのを抑制することができる。
Also in the invention according to
請求項14に記載の発明では請求項12または13に記載の発明において、上記空燃比検出手段によってその都度検出される空燃比に応じた上記要求添加量の補正が禁止される場合には、内燃機関の燃焼空燃比が増大せしめられるようになっている。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the twelfth or thirteenth aspect of the present invention, when the correction of the required addition amount according to the air-fuel ratio detected each time by the air-fuel ratio detection means is prohibited, an internal combustion engine The combustion air-fuel ratio of the engine is increased.
請求項14に記載の発明のようにすることによって、上記要求添加量が予め定めた基準要求添加量以下であり、且つ、上記ガスの空燃比が目標空燃比よりリッチであると判定されたために上記空燃比に応じた上記要求添加量の補正が禁止される場合において、上記ガスの空燃比をリーン側に制御することが可能となる。なお、ここで燃焼空燃比とは、燃焼室内における空燃比であり、より詳細には、筒内に充填される空気量と機関動力を得るべく筒内で燃焼させるために筒内に噴射される燃料量の比である。
According to the invention described in
請求項15に記載の発明では請求項10または11に記載の発明において、上記制御所要時間推定手段によって推定されたNOx還元制御の所要時間が予め定めた学習可能基準所要時間以上である場合にのみ、そのNOx還元制御の実施中に上記空燃比検出手段によって検出された空燃比に基づいて、そのNOx還元制御が終了した時に補正学習値が算出されるようになっていて、上記制御所要時間推定手段によって推定されたNOx還元制御の所要時間が予め定めたフィードバック可能基準所要時間未満である場合には、そのNOx還元制御において上記要求添加量が最新の上記補正学習値に基づいて補正されるようになっている。
In the invention according to
上記空燃比検出手段によってその都度検出される空燃比に応じた要求添加量の補正が実施されない場合には、還元剤添加量が過多あるいは過少になる可能性が高まり、NOx還元制御が効率的に実施できなくなることが懸念される。これに対し、請求項15に記載の発明では、上記NOx還元制御の所要時間が予め定めたフィードバック可能基準所要時間未満であると推定される場合、すなわち、上記空燃比検出手段によってその都度検出される空燃比に応じた要求添加量の補正が実施されない場合に、上記要求添加量が上記補正学習値に基づいて補正されるようになっている。そしてこれによって、より効率的にNOx還元制御を実施することが可能となる。
If correction of the required addition amount according to the air-fuel ratio detected each time by the air-fuel ratio detection means is not performed, the possibility that the reducing agent addition amount is excessive or excessive increases, and NOx reduction control is efficiently performed. There is concern that it will not be possible. On the other hand, in the invention described in
請求項16に記載の発明では請求項1から9の何れか一項に記載の発明において、上記NOx還元制御の所要時間を推定する制御所要時間推定手段を備えていて、該制御所要時間推定手段によって推定されたNOx還元制御の所要時間が予め定めた学習可能基準所要時間以上である場合にのみ、そのNOx還元制御の実施中に上記空燃比検出手段によって検出された空燃比に基づいて、そのNOx還元制御が終了した時に補正学習値が算出されるようになっていて、上記NOx還元制御において上記要求添加量が最新の上記補正学習値に基づいて補正されるようになっている。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to ninth aspects, the control required time estimating means for estimating the required time for the NOx reduction control is provided, and the required control time estimating means is provided. Only when the required time for the NOx reduction control estimated by the above is equal to or longer than a predetermined learnable reference required time, based on the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means during the NOx reduction control, A corrected learning value is calculated when the NOx reduction control is completed, and the required addition amount is corrected based on the latest corrected learning value in the NOx reduction control.
上記空燃比検出手段によってその都度検出される空燃比に応じて要求添加量が補正される場合、補正の度合の設定によっては空燃比が大きく振れてしまう恐れがある。この点、請求項16に記載の発明によれば、上記のように算出された補正学習値に基づいて上記要求添加量が補正されるので、上記のような制御性の悪化を抑制することができる。
When the required addition amount is corrected according to the air-fuel ratio detected each time by the air-fuel ratio detection means, the air-fuel ratio may fluctuate greatly depending on the setting of the correction degree. In this regard, according to the invention described in
各請求項に記載の発明は、NOx吸蔵剤のNOx還元制御における還元剤の供給をより高精度に制御すると共に、従来よりも更に効率的にNOx還元制御を実施することを可能にするという共通の効果を奏する。 The invention described in each claim is capable of controlling the supply of the reducing agent in the NOx reduction control of the NOx occlusion agent with higher accuracy and enabling the NOx reduction control to be performed more efficiently than before. The effect of.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。なお、本発明は火花点火式内燃機関にも適用することもできる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a compression ignition type internal combustion engine. The present invention can also be applied to a spark ignition type internal combustion engine.
図1を参照すると、1は機関本体、2は各気筒の燃焼室、3は各燃焼室2内にそれぞれ燃料を噴射するための電子制御式燃料噴射弁、4は吸気マニホルド、5は排気マニホルドをそれぞれ示す。各気筒部分の#1〜#4はそれぞれ第一気筒から第四気筒を示している。
Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a combustion chamber of each cylinder, 3 is an electronically controlled fuel injection valve for injecting fuel into each
吸気マニホルド4は吸気ダクト6を介して排気ターボチャージャ7のコンプレッサ7aの出口に連結され、コンプレッサ7aの入口はエアクリーナ8に連結される。エアクリーナ8とコンプレッサ7aとの間には吸入空気量を検出するエアフローメータ43が設けられている。吸気ダクト6内にはステップモータ(図示なし)により駆動されるスロットル弁9が配置され、更に吸気ダクト6周りには吸気ダクト6内を流れる吸入空気を冷却するための冷却装置(インタークーラ)10が配置される。図1に示される実施形態では機関冷却水がインタークーラ10内に導かれ、機関冷却水によって吸入空気が冷却される。
The
一方、排気マニホルド5は排気ターボチャージャ7の排気タービン7bの入口に連結され、排気タービン7bの出口はNOx吸蔵触媒11を内蔵したケーシング12に連結される。排気マニホルド5の集合部出口には排気マニホルド5内を流れる排気ガス中に例えば炭化水素からなる還元剤を供給するための還元剤添加弁13が配置される。なお、本実施形態においては還元剤として内燃機関の燃料が用いられる。
On the other hand, the
また、ケーシング12の上流側と下流側、すなわちNOx吸蔵触媒11の上流側と下流側にはそれぞれ排気ガスの温度を検出するための排気ガス温度センサ44、45が配置される。更に、ケーシング12の下流側、すなわちNOx吸蔵触媒11の下流側には排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ46も配置されている。なお、ここで排気ガスの空燃比とは排気ガス中に含まれる空気と燃料との比率であり、上記空燃比センサ46で検出されるのは、通常、同空燃比センサ46より上流側の排気通路と燃焼室2または吸気通路に供給された空気と燃料との比率である。
Further, exhaust
排気マニホルド5と吸気マニホルド4とは排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路14を介して互いに連結され、EGR通路14内には電子制御式EGR制御弁15が配置される。また、EGR通路14周りにはEGR通路14内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置(EGRクーラ)16が配置される。本実施形態では機関冷却水がEGRクーラ16内に導かれ、機関冷却水によってEGRガスが冷却される。更に本実施形態では、EGR通路14のEGRクーラ16の上流に酸化触媒20が設けられており、EGRガス中に含まれる炭化水素等をEGRクーラ16へ流入する前に一定程度処理し、EGRクーラ16の詰まりやEGR制御弁15の固着等を防止するようにされている。
The
一方、各燃料噴射弁3は燃料供給管17を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール18に連結される。このコモンレール18内へは電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ19から燃料が供給され、コモンレール18内に供給された燃料は各燃料供給管17を介して燃料噴射弁3に供給される。
On the other hand, each
電子制御ユニット30はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス31によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35及び出力ポート36を具備する。上述したエアフローメータ43、排気ガス温度センサ44、45及び空燃比センサ46の出力信号は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。また、アクセルペダル40にはアクセルペダル40の踏込み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続され、負荷センサ41の出力電圧は対応するAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。更に入力ポート35にはクランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ42が接続される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁3、スロットル弁9駆動用ステップモータ、還元剤添加弁13、EGR制御弁15、及び燃料ポンプ19等に接続される。
The
図2(A)は要求トルクTQと、アクセルペダル40の踏込み量Lと、機関回転数Nとの関係を示している。なお、図2(A)において各曲線は等トルク曲線を表しており、TQ=0で示される曲線はトルクが0(ゼロ)であることを示しており、残りの曲線はTQ=a、TQ=b、TQ=c、TQ=dの順に次第に要求トルクが高くなる。図2(A)に示される要求トルクTQは図2(B)に示されるようにアクセルペダル40の踏込み量Lと機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM32内に記憶されている。本実施形態では図2(B)に示すマップからアクセルペダル40の踏込み量L及び機関回転数Nに応じた要求トルクTQがまず初めに算出され、この要求トルクTQに基づいて燃料噴射量(より詳細には、要求トルクを得るべく筒内で燃焼させるために筒内に噴射される燃料量であり、以下では「要求トルク対応燃料噴射量」という)等が算出される。
FIG. 2A shows the relationship between the required torque TQ, the amount of depression L of the
ECU30は、このように内燃機関の各構成要素と信号をやり取りして上記要求トルク対応燃料噴射量の制御等の機関の基本制御を行う他、後述するNOx吸蔵剤(NOx吸蔵触媒11)のNOx還元制御等、各種の制御を行う。
The
図1に示すNOx吸蔵触媒11はハニカム形状の担体にNOx吸蔵剤を担持したものであり、本実施形態における排気浄化手段を構成する。このNOx吸蔵剤は、例えばカリウムK、ナトリウムNa、リチウムLi、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンLa、イットリウムYのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ptのような貴金属とから成る。NOx吸蔵剤は流通する排気ガスの空燃比がリーンの時にはNOxを吸蔵し、流通する排気ガスの空燃比が小さくなり(もしくは酸素濃度が低くなり)、且つ還元剤が存在していれば吸蔵したNOxを離脱して還元浄化する作用(NOxの吸蔵離脱及び還元浄化作用)を有する。
A
なお、触媒の熱劣化(すなわち、貴金属のシンタリング)を抑制すべく担体にセリア(酸化セリウム)をコーティングする場合があるが、そのようにすると触媒により多くの酸素が保持されるようになり、後述するNOx還元制御における空燃比の制御性が悪化するので、本発明の実施形態においては、そのようなNOx吸蔵触媒を用いるのは好ましくない。 In some cases, the carrier is coated with ceria (cerium oxide) in order to suppress thermal degradation of the catalyst (that is, sintering of the noble metal), but as a result, more oxygen is retained in the catalyst. Since the controllability of the air-fuel ratio in NOx reduction control described later deteriorates, it is not preferable to use such a NOx storage catalyst in the embodiment of the present invention.
図1に示されるような圧縮着火式内燃機関では、通常運転時の排気ガス空燃比はリーンでありNOx吸蔵剤は排気ガス中のNOxの吸蔵を行う。また、還元剤の添加等により流通する排気ガスの空燃比が小さくされ且つ還元剤の存在する状態にされるとNOx吸蔵剤は吸蔵したNOxを離脱すると共に離脱したNOxを還元浄化する。 In the compression ignition type internal combustion engine as shown in FIG. 1, the exhaust gas air-fuel ratio during normal operation is lean, and the NOx occlusion agent occludes NOx in the exhaust gas. Further, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the addition of the reducing agent is reduced and the reducing agent is present, the NOx storage agent releases the stored NOx and reduces and purifies the separated NOx.
次に図3を参照して、上述したNOxの吸蔵離脱及び還元浄化作用のうちNOxの吸収放出及び還元浄化作用のメカニズムについて白金Pt及びバリウムBaを担持させた場合を例にとって簡単に説明する。すなわち、流通する排気ガスの空燃比がかなりリーンになると排気ガス中の酸素濃度が大幅に増大し、図3(A)に示されるようにこれら酸素O2がO2 -またはO2-の形で白金Ptの表面に付着する。一方、排気ガス中のNOは白金Ptの表面上でO2 -またはO2-と反応し、NO2となる。次いで生成されたNO2の一部は白金Pt上で更に酸化されつつNOx吸蔵剤内に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しながら、図3(A)に示されるように硝酸イオンNO3 -の形でNOx吸蔵剤内に拡散する。このようにしてNOxがNOx吸蔵剤内に吸収される。 Next, with reference to FIG. 3, the mechanism of NOx absorption / release and reduction / purification of the NOx occlusion / reduction and reduction / purification will be briefly described with reference to an example in which platinum Pt and barium Ba are supported. That is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing becomes considerably lean, the oxygen concentration in the exhaust gas increases greatly, and these oxygen O 2 forms O 2 − or O 2− as shown in FIG. It adheres to the surface of platinum Pt. On the other hand, NO in the exhaust gas reacts with O 2 − or O 2− on the surface of platinum Pt to become NO 2 . Then part of the generated NO 2 while bonding with the barium oxide BaO is absorbed in the NOx absorbent while being further oxidized on platinum Pt, 3 nitric acid as shown in (A) ions NO 3 - in It diffuses in the form of NOx storage. In this way, NOx is absorbed into the NOx storage agent.
一方、排気ガス中の酸素濃度が低下してNO2の生成量が低下すると反応が逆方向(NO3 -→NO2)に進み、斯くしてNOx吸蔵剤内の硝酸イオンNO3 -がNO2の形でNOx吸蔵剤から放出される。すなわち、排気ガス中の酸素濃度が低下するとNOx吸蔵剤からNOxが放出されることになる。排気ガスのリーンの度合いが低くなれば排気ガス中の酸素濃度が低下し、したがって排気ガスのリーンの度合いを低くすればNOx吸蔵剤からNOxが放出されることになる。 On the other hand, when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases and the amount of NO 2 produced decreases, the reaction proceeds in the reverse direction (NO 3 − → NO 2 ), so that the nitrate ions NO 3 − in the NOx storage agent are converted to NO. Released from NOx storage in the form of 2 . That is, when the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, NOx is released from the NOx storage agent. If the degree of exhaust gas lean decreases, the oxygen concentration in the exhaust gas decreases. Therefore, if the degree of exhaust gas lean decreases, NOx is released from the NOx storage agent.
また、排気ガスの空燃比を小さくすると排気ガス中の酸素濃度が極度に低下するためにNOx吸蔵剤からNO2が放出されることになるが、この場合、放出されたNO2は図3(B)に示されるように未燃HC、COと反応して還元浄化せしめられる。このようにして白金Ptの表面上にNO2が存在しなくなるとNOx吸蔵剤から次から次へとNO2が放出される。したがってNOx吸蔵剤を流通する排気ガスの空燃比を小さくし、且つ還元剤が存在する状態にすると短時間のうちにNOx吸蔵剤からNOxが放出されて還元浄化されることになる。 Further, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is reduced, the oxygen concentration in the exhaust gas is extremely reduced, so that NO 2 is released from the NOx storage agent. In this case, the released NO 2 is shown in FIG. As shown in B), it is reduced and purified by reacting with unburned HC and CO. When NO 2 no longer exists on the surface of platinum Pt in this way, NO 2 is released from the NOx storage agent to the next. Therefore, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the NOx storage agent is reduced and the reducing agent is present, NOx is released from the NOx storage agent and reduced and purified in a short time.
本実施形態においては、NOx吸蔵剤のNOxの吸蔵離脱及び還元浄化作用を利用して、排気ガスの空燃比がリーンの時に排気ガス中のNOxをNOx吸蔵剤(NOx吸蔵触媒11)に吸蔵させ、一定期間使用して吸蔵したNOxを離脱させて還元浄化すべきであると判定された時に、還元剤添加弁13から還元剤を添加してNOx吸蔵剤に吸蔵したNOxを離脱し還元浄化するNOx還元制御を実施するようにしている。
In the present embodiment, the NOx occlusion / desorption and the reduction purification action of the NOx occlusion agent are used to cause the NOx occlusion agent (NOx occlusion catalyst 11) to occlude NOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean. When it is determined that the NOx stored and used for a certain period of time should be removed and reduced and purified, the reducing agent is added from the reducing
ところで、上記のようなNOx還元制御を実施する際には、供給した還元剤(燃料)を無駄なく利用して効率的にNOx還元制御を実施できるように還元剤を供給することが望まれる。すなわち、NOx吸蔵剤を流通する排気ガスの空燃比を精度良く制御すると共にNOxの還元浄化に必要な分の還元剤を提供できるように還元剤を供給することが望ましい。本実施形態では、このような点を踏まえ、以下で説明するような制御を行って上記NOx還元制御における還元剤の供給をより高精度に制御して、従来よりも効率的にNOx還元制御を実施できるようにしている。 By the way, when performing the above-described NOx reduction control, it is desirable to supply the reducing agent so that the supplied reducing agent (fuel) can be used efficiently without waste. That is, it is desirable to supply the reducing agent so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing through the NOx storage agent can be accurately controlled and the amount of reducing agent necessary for NOx reduction purification can be provided. In the present embodiment, in consideration of such points, the control described below is performed to control the supply of the reducing agent in the NOx reduction control with higher accuracy, and the NOx reduction control is performed more efficiently than in the past. It can be implemented.
なお、本実施形態においては上記NOx還元制御中における上記還元剤の供給が、上記還元剤添加弁13による複数回の還元剤添加、すなわち間欠的な噴射によって行われるようになっている。また、各回の還元剤添加は上記還元剤添加弁13から最も近い内燃機関の気筒、すなわち第一気筒(#1)が排気行程にある時にのみ実施されるようになっている。したがって、四気筒内燃機関に適用されている本実施形態の場合には、機関2回転に1回の割合で還元剤添加を行うことができることになる。
In the present embodiment, the supply of the reducing agent during the NOx reduction control is performed by a plurality of reducing agent additions by the reducing
また、このように各回の還元剤添加が上記還元剤添加弁13から最も近い内燃機関の気筒が排気行程にある時にのみ実施されるようにすると、添加された還元剤がガスの脈動によって各気筒内へと流入したり、添加された還元剤がEGR通路14内へと流入したりすることが抑制される。これにより、上記NOx還元制御に実際に利用される還元剤の量を増加させることができると共にその量をより高精度に把握することが可能になるため、上記NOx還元制御における還元剤の供給をより一層効率的且つ高精度なものとすることができる。
In addition, when the reducing agent addition at each time is performed only when the cylinder of the internal combustion engine closest to the reducing
そして本実施形態では、上記複数回の還元剤添加の各回の要求添加量が、還元剤添加毎に、上記NOx還元制御を行う際の上記NOx吸蔵触媒11へ流入するガスの目標空燃比に基づきつつ、上記NOx吸蔵触媒11に到達する前にガスの経路内に付着してしまう還元剤の量と、既に上記経路内に付着している還元剤のうち上記ガス中に蒸発する還元剤の量とを考慮して決定されるようになっている。
In the present embodiment, the required addition amount for each of the plurality of reducing agent additions is based on the target air-fuel ratio of the gas flowing into the
図4は、本実施形態の上記要求添加量を決定するための制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはECU30により所定時間毎もしくは所定機関回転数毎の割込みによって実施される。
FIG. 4 is a flowchart showing a control routine of control for determining the required addition amount of the present embodiment. This control routine is executed by the
この制御ルーチンがスタートすると、まずステップ101においてNOx還元制御の実施中であるか否かが判定される。この判定はより詳細には、予め定めたNOx還元制御開始条件が成立し且つ予め定めたNOx還元制御終了条件が成立していない状態にあるか否かの判定であり、更に換言すれば、NOx還元制御を実施すべき状態にあるか否かの判定である。ステップ101においてNOx還元制御の実施中ではないと判定された場合には、ステップ111に進み、後述する積算要求直達量Fs(n)の値が初期化され(通常はFs(0)=0とされ)、その後本制御ルーチンの制御は一旦終了し再度始めから繰り返される。一方、ステップ101においてNOx還元制御の実施中であると判定された場合には、ステップ103に進む。
When this control routine starts, it is first determined in
ステップ103では瞬時要求直達量Frdが算出される。この瞬時要求直達量Frdは、所定の対象時間tb1(すなわち、通常はステップ103の制御の実行間隔(前回の実行から今回の実行までの時間)であり、NOx還元制御開始直後は、NOx還元制御開始条件成立後、初めにステップ103の制御を実行するまでの時間)について算出されるものであり、上記NOx吸蔵触媒11へ流入するガスの空燃比を目標空燃比にするために、添加される還元剤のうちガス経路に付着する等せずに上記NOx吸蔵触媒11に直接到達することが要求される還元剤の量である。
In
この瞬時要求直達量Frdは、上記NOx吸蔵触媒11へ流入するガスの目標空燃比をAFo、上記時間tb1の間に上記NOx吸蔵触媒11を流通するガス量をGa、上記時間tb1の間に噴射される要求トルク対応燃料噴射量をFt、上記時間tb1の間にガス経路内に付着している還元剤のうち上記ガス中に蒸発する還元剤の量をFvとすると、以下の式(1)で表すことができる。
Frd=(Ga/AFo)−Ft−Fv … (1)
The instantaneous required direct amount Frd is injected with the target air-fuel ratio of the gas flowing into the
Frd = (Ga / AFo) −Ft−Fv (1)
なお、ここで上記蒸発量Fvは種々の方法で求めることができるが、例えば、前回の還元剤添加量と排気ガス温度センサ44、45の少なくとも一方の検出結果から推定される排気管の内壁温度とを引数として蒸発量Fvを求めるマップを予め作成しておき、そのマップに基づいて求めるようにしても良い。
Here, the evaporation amount Fv can be obtained by various methods. For example, the inner wall temperature of the exhaust pipe estimated from the previous reducing agent addition amount and the detection result of at least one of the exhaust
ステップ103において瞬時要求直達量Frdが算出されると、ステップ105に進み、積算要求直達量Fs(n)が算出される(ここでn≧1であり、Fs(0)は予め定められる初期値)。これは、ステップ103で算出された瞬時要求直達量Frdの積算値であり、前回までの瞬時要求直達量Frdの積算値をFs(n−1)とすると、以下の式(2)で表すことができる。
Fs(n)=Fs(n−1)+Frd … (2)
When the instantaneous required direct amount Frd is calculated in
Fs (n) = Fs (n−1) + Frd (2)
ステップ105において積算要求直達量Fs(n)が算出されると、ステップ107に進み、要求添加量Fraが算出される。この要求添加量Fraは、ステップ105で算出された積算要求直達量Fs(n)を直達率Drで除算して求められる(式(3)参照)。この直達率Drは、添加される還元剤のうちガス経路に付着する等せずに上記NOx吸蔵触媒11に直接到達する還元剤の量の添加された還元剤の量に対する割合である。ここで直達率Drは、種々の方法で求めることができるが、例えば、ガス流量、排気ガス温度、、排気管の内壁温度を引数として直達率Drを求めるマップを予め作成しておき、そのマップに基づいて求めるようにしても良い。
Fra=Fs(n)/Dr … (3)
When the integration request direct amount Fs (n) is calculated in
Fra = Fs (n) / Dr (3)
なお、積算要求直達量Fs(n)が質量(例えば、グラム)で求められている場合に、要求添加量Fraを体積(例えば、ミリリットル)で求めたい場合には、還元剤の密度ρ(グラム/ミリリットル)で式(3)の右辺を除算すれば良い。 In addition, when the accumulated required direct amount Fs (n) is obtained by mass (for example, gram), when the required addition amount Fra is to be obtained by volume (for example, milliliter), the reducing agent density ρ (gram) (Milliliter) and the right side of equation (3) may be divided.
ステップ107において要求添加量Fraが算出されると、ステップ109に進む。ステップ109においては、還元剤添加のタイミング(すなわち、第一気筒(#1)が排気行程にある時に設定されている添加タイミング)が間近であるかが判定される。より詳細には、再度ステップ101からの制御が実施された場合に次にステップ107において要求添加量Fraが算出されるまでの間に還元剤添加のタイミングが到来するか否かが判定される。
When the required addition amount Fra is calculated in
そして本実施形態においてこの判定は、次にステップ107において要求添加量Fraが算出されるまでの間に還元剤添加が実施されるか否かの判定であり、つまりは、添加量を直前のステップ107で求めた要求添加量Fraとした還元剤の添加が実施されるか否かの判定であると言える。
In the present embodiment, this determination is a determination as to whether or not the reducing agent is added before the required addition amount Fra is calculated in
ステップ109において還元剤添加がまだ実施されないと判定された場合には、制御は一旦終了し再度始めから繰り返される。つまり、この場合にはステップ101に戻り、要求添加量Fraが再度計算される。一方、還元剤添加が実施されると判定された場合にはステップ111に進み、積算要求直達量Fs(n)の値が初期化され(通常はFs(0)=0とされ)、その後本制御ルーチンの制御が一旦終了して再度始めから繰り返されることになる。
If it is determined in
以上の説明から明らかなように、本制御ルーチンは、その時点において適切な要求添加量Fraを算出するものである。そして本実施形態では、還元剤添加のタイミングが到来した時に、その時に算出されている要求添加量Fraの還元剤が添加されるようになっている。 As is apparent from the above description, this control routine calculates an appropriate required addition amount Fra at that time. In this embodiment, when the timing for adding the reducing agent arrives, the reducing agent of the required addition amount Fra calculated at that time is added.
以上、説明したように、本実施形態では、上記NOx還元制御中における複数回の還元剤添加の各回の要求添加量Fraが、ガス経路内への付着還元剤量と、ガス経路からの蒸発還元剤量とを考慮して決定されるようになっている。すなわち、本実施形態では、要求添加量Fraの算出において、上記直達率Drを用いることによって上記付着還元剤量が考慮され、上記蒸発量Fvを用いることで上記蒸発還元剤量が考慮されている。そしてこのようにすることによって、上記NOx還元制御における還元剤の供給をより高精度に制御して、従来よりも更に効率的にNOx還元制御を実施することが可能となる。 As described above, in the present embodiment, the required addition amount Fra for each addition of the reducing agent for a plurality of times during the NOx reduction control is determined based on the amount of the attached reducing agent in the gas path and the evaporation reduction from the gas path. It is determined in consideration of the dose. That is, in this embodiment, in the calculation of the required addition amount Fra, the amount of attached reducing agent is considered by using the direct delivery rate Dr, and the amount of evaporation reducing agent is considered by using the evaporation amount Fv. . By doing so, the supply of the reducing agent in the NOx reduction control can be controlled with higher accuracy, and the NOx reduction control can be performed more efficiently than in the past.
また、例えば上記要求添加量を機関運転状態(要求トルク及び機関回転数)に応じて適合した値としてマップで有している場合には、機関運転状態に応じた上記要求トルク対応燃料噴射量の適合条件が変更され、機関運転状態に応じた上記要求トルク対応燃料噴射量(すなわち、図2(b)のマップ)が変更された場合等に上記要求添加量のマップを作成し直す必要が生じる。これに対し、本実施形態のようにして要求添加量Fraを逐次算出する場合には、上記のように機関運転状態に応じた上記要求トルク対応燃料噴射量が変更された場合等にもそのまま対応可能である。 Further, for example, when the map includes the required addition amount as a value adapted according to the engine operation state (required torque and engine speed), the required torque corresponding fuel injection amount according to the engine operation state It is necessary to re-create the map of the required addition amount when the conforming condition is changed and the fuel injection amount corresponding to the required torque according to the engine operating state (that is, the map of FIG. 2B) is changed. . On the other hand, when the required addition amount Fra is sequentially calculated as in the present embodiment, the above-described required torque-corresponding fuel injection amount corresponding to the engine operating state is changed as described above. Is possible.
なお、本実施形態では、上記要求添加量Fraがガス経路内への上記付着還元剤量とガス経路からの上記蒸発還元剤量との両方を考慮して決定されるようになっているが、他の実施形態においては、上記付着還元剤量と上記蒸発還元剤量の何れか一方のみを考慮して決定されるようになっていても良い。 In the present embodiment, the required addition amount Fra is determined in consideration of both the amount of the attached reducing agent into the gas path and the amount of the evaporation reducing agent from the gas path. In other embodiments, it may be determined in consideration of only one of the amount of the adhesion reducing agent and the amount of the evaporation reducing agent.
また、本発明の更に他の実施形態においては、上記複数回の還元剤添加の各回の要求添加量Fraに、上限値及び下限値が設けられていても良い。すなわち、この実施形態では、還元剤添加のタイミングが到来した時に算出されている要求添加量Fraが上記上限値よりも多い時には、添加量を上記上限値とした還元剤添加が実施され、その時に算出されていた要求添加量Fraと上記上限値との差分については次回の還元剤添加に繰り越されるようになっている。また、還元剤添加のタイミングが到来した時に算出されている要求添加量Fraが上記下限値よりも少ない時には、その回の還元剤添加が実施されず、その時に算出されていた要求添加量Fraについては次回の還元剤添加に繰り越されるようになっている。 In still another embodiment of the present invention, an upper limit value and a lower limit value may be provided for the required addition amount Fra for each of the plurality of times of reducing agent addition. That is, in this embodiment, when the required addition amount Fra calculated when the timing of addition of the reducing agent is greater than the upper limit value, the reducing agent addition is performed with the addition amount as the upper limit value. The difference between the calculated required addition amount Fra and the above upper limit value is carried over to the next reducing agent addition. In addition, when the required addition amount Fra calculated when the timing of addition of the reducing agent is less than the lower limit value, the reducing agent addition of that time is not performed, and the required addition amount Fra calculated at that time Is carried forward to the next reducing agent addition.
図5は、本実施形態で実施される制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはECU30により所定機関回転数毎の割込みによって実施される。また、本制御ルーチンは、図4に示した制御ルーチンと並行して実施される。
FIG. 5 is a flowchart showing a control routine of the control executed in the present embodiment. This control routine is executed by the
本制御ルーチンがスタートすると、まずステップ201においてNOx還元制御の実施中であるか否かが判定される。このステップ201における制御は、図4に示した制御ルーチンのステップ101における制御とほぼ同様である。ステップ201においてNOx還元制御の実施中ではないと判定された場合には、本制御ルーチンの制御は一旦終了し再度始めから繰り返される。一方、ステップ201においてNOx還元制御の実施中であると判定された場合には、ステップ203に進む。
When this control routine starts, it is first determined in
ステップ203では、還元剤添加のタイミング(すなわち、第一気筒(#1)が排気行程にある時に設定されている添加タイミング)が到来したか否かが判定される。ステップ203において還元剤添加のタイミングが到来していないと判定された場合には、本制御ルーチンの制御は一旦終了し再度始めから繰り返される。一方、ステップ203において還元剤添加のタイミングが到来したと判定された場合には、ステップ205に進み、その時点において算出されている要求添加量Fraが取り込まれる。この要求添加量Fraは、上述したように図4に示した制御ルーチンによって算出されている。
In
ステップ205で上記要求添加量Fraが取り込まれるとステップ207に進む。ステップ207においては、上記要求添加量Fraが予め定めた還元剤添加量の上限値Framax以上であるか否かが判定される。本実施形態では、上記上限値Framaxとして、還元剤の大気への放出や白煙の発生が許容範囲内となる最大の還元剤添加量を用いている。このようにすることで還元剤の添加過多による還元剤の大気への放出や白煙の発生を抑制することができる。また、このような上限値Framaxは、例えば、ガス流量、NOx吸蔵触媒11の温度、触媒の劣化度合等を引数として上記上限値Framaxを求めるマップを予め作成しておき、そのマップに基づいて求めるようにしても良い。
When the required addition amount Fra is fetched at
ここで、上記NOx吸蔵触媒11の温度は排気ガス温度センサ44、45の少なくとも一方の検出結果から推定することができる。他の実施形態ではNOx吸蔵触媒11に温度センサを設けるようにしても良い。また、触媒の劣化度合は車両走行距離や触媒劣化係数(最大酸素吸蔵能力)Cmax等から推定することができる。
なお、他の実施形態では、上記上限値Framaxを一定値としても良い。
Here, the temperature of the
In another embodiment, the upper limit value Framax may be a constant value.
ステップ207において、上記要求添加量Fraが上記上限値Framax以上であると判定された場合にはステップ209に進み、上記要求添加量Fraが上記上限値Framax未満であると判定された場合にはステップ213に進む。
If it is determined in
ステップ209に進んだ場合には、そこで実行添加量Fiaが上記上限値Framaxとされ、同上限値Framaxの還元剤が添加される。そしてステップ209に続いてステップ211に進み、そこで積算要求直達量Fs(n)の初期値Fs(0)が算出される。この初期値Fs(0)の算出は以下の式(4)によって行われる。また、上述のように実行添加量Fiaが上記上限値Framaxとされた場合には、式(5)のようになる。
Fs(0)=Dr・(Fra−Fia) … (4)
=Dr・(Fra−Framax) … (5)
When the routine proceeds to step 209, the effective addition amount Fia is set to the upper limit value Framax, and a reducing agent having the upper limit value Framax is added. Then, following
Fs (0) = Dr · (Fra−Fia) (4)
= Dr. (Fra-Framax) (5)
このステップ211で算出される初期値Fs(0)は、図4に示された制御ルーチンのステップ111において積算要求直達量Fs(n)を初期化した時の値として用いられる。そして、このようにすることによって今回添加されなかった上記要求添加量Fraと上記上限値Framaxとの差分について次回の還元剤添加に繰り越されるようになる。ステップ211で上記初期値Fs(0)が算出されると、本制御ルーチンの制御は一旦終了し再度始めから繰り返される。
The initial value Fs (0) calculated in
一方、ステップ213に進んだ場合には、そこで上記要求添加量Fraが予め定めた還元剤添加量の下限値Framin未満であるか否かが判定される。本実施形態では、上記下限値Framinとして、上記還元剤添加弁13で還元剤添加を行う場合に添加量の精度を許容可能な精度以上に維持できる最小添加量を用いている。このようにすることで添加される還元剤の量の精度を維持することができる。
On the other hand, when the routine proceeds to step 213, it is determined whether or not the required addition amount Fra is less than a predetermined lower limit value Framin of the reducing agent addition amount. In the present embodiment, as the lower limit value Framin, the minimum addition amount that can maintain the accuracy of the addition amount to an allowable accuracy or higher when the reducing
ステップ213において、上記要求添加量Fraが上記下限値Framin未満であると判定された場合にはステップ215に進む。ステップ215では実行添加量Fiaが0(ゼロ)とされる。すなわち、この場合には還元剤の添加は行われない。そして、ステップ211に進み、そこで積算要求直達量Fs(n)の初期値Fs(0)が算出される。この場合、初期値Fs(0)は直達率Drと上記要求添加量Fraとの積(Dr・Fra)とされる。そして、このようにすることによって今回添加されなかった上記要求添加量Fraについては次回の還元剤添加に繰り越されるようになる。ステップ211で上記初期値Fs(0)が算出されると、上述したように本制御ルーチンの制御は一旦終了し再度始めから繰り返される。
If it is determined in
一方、ステップ213において、上記要求添加量Fraが上記下限値Framin以上であると判定された場合にはステップ217に進む。ステップ217では実行添加量Fiaが上記要求添加量Fraとされ、同要求添加量Fraの還元剤が添加される。その後、ステップ211に進み、そこで積算要求直達量Fs(n)の初期値Fs(0)が算出される。この場合、初期値Fs(0)は0(ゼロ)とされる。ステップ211で上記初期値Fs(0)が算出されると、上述したように本制御ルーチンの制御は一旦終了し再度始めから繰り返される。
On the other hand, if it is determined in
以上、説明したように、本実施形態によれば、上記上限値Framaxを設定することにより還元剤の添加過多による還元剤の大気への放出や白煙の発生を抑制することができ、また、上記下限値Framinを設定することにより添加される還元剤の量の精度を維持することができる。 As described above, according to the present embodiment, by setting the upper limit value Framax, it is possible to suppress the release of the reducing agent into the atmosphere and the generation of white smoke due to excessive addition of the reducing agent, By setting the lower limit value Framin, the accuracy of the amount of reducing agent added can be maintained.
更に、次に説明する本発明の他の実施形態においては、上記NOx還元制御において各回の要求添加量Fraが上述したような制御によって決定されると共に、上記NOx還元制御を実施する間隔が、上記NOx吸蔵触媒11に到達する還元剤量に対するNOxの還元浄化に使用される還元剤量の割合に基づいて定まる還元効率が高いほど、短くなるようになっている。このようにすると、結果として上記還元効率が高い場合に上記NOx還元制御が行われることが多くなり、従来よりも更に効率的にNOx還元制御を実施することが可能となる。
Furthermore, in another embodiment of the present invention described below, the required addition amount Fra for each time in the NOx reduction control is determined by the control as described above, and the interval at which the NOx reduction control is performed is the above-described interval. The higher the reduction efficiency determined based on the ratio of the amount of reducing agent used for NOx reduction purification with respect to the amount of reducing agent reaching the
ここで上記還元効率ηを式で表すと以下の式(6)のようになる。この場合、還元効率ηは、所定の対象時間tb2(例えば、単位時間)について決定されるものであり、式(6)中のFuは上記時間tb2の間にNOxの還元浄化に使用される還元剤量、Fidは上記時間tb2の間にガス経路に付着する等せずに上記NOx吸蔵触媒11に直接到達する添加還元剤の量、Fwは上記時間tb2の間にガス経路内に付着している還元剤のうち上記ガス中に蒸発する還元剤の量、Ftは上記時間tb2の間に噴射される要求トルク対応燃料噴射量、Gbは上記時間tb2の間に上記NOx吸蔵触媒11を流通するガス量、AFsは理論空燃比をそれぞれ表す。
η=Fu/(Fid+Fw+Ft−Gb/AFs) … (6)
Here, the reduction efficiency η is expressed by the following equation (6). In this case, the reduction efficiency η is determined for a predetermined target time tb2 (for example, unit time), and Fu in the equation (6) is a reduction used for NOx reduction purification during the time tb2. The amount of agent, Fid, does not adhere to the gas path during the time tb2, etc., and the amount of added reducing agent that directly reaches the
η = Fu / (Fid + Fw + Ft−Gb / AFs) (6)
上記還元効率ηは上記式(6)のように表せるが、本実施形態では上記還元効率ηを求めるためにNOx吸蔵触媒11の温度TcとNOx吸蔵触媒11のNOx吸蔵量Scとを引数としたマップが予め作成されており、そのマップに基づいて求めるようにしている。なお、NOx吸蔵量Scの推定方法については後述する。図6は、このような上記還元効率ηを求めるためのマップの一例である。図中の曲線C1、C2、C3は等NOx吸蔵量曲線を表しており、C1、C2、C3の順に次第にNOx吸蔵量が多くなる。
The reduction efficiency η can be expressed by the above formula (6). In this embodiment, the temperature Tc of the
次に本実施形態において、上記NOx還元制御を実施する間隔が上記還元効率ηが高いほど短くなるようにすべく実施される具体的な制御について説明する。図7は、本実施形態において実施されているNOx還元制御を開始するか否か(すなわち、NOx吸蔵剤からNOxを離脱させて還元浄化すべきであるか否か)を判定する制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンはECU30によりNOx還元制御の終了と同時にスタートされる。
Next, in the present embodiment, description will be given of specific control that is performed so that the interval at which the NOx reduction control is performed becomes shorter as the reduction efficiency η is higher. FIG. 7 is a control routine of control for determining whether or not to start NOx reduction control that is implemented in the present embodiment (that is, whether or not to reduce and purify NOx from the NOx storage agent). It is a flowchart which shows. This control routine is started by the
この制御ルーチンがスタートすると、まずステップ301においてNOx吸蔵量Scが予め定めた制御開始必要基準量Scn以上であるか否かが判定される。この制御開始必要基準量Scnは、NOx吸蔵触媒11が飽和する前にNOx還元制御が開始されるようにするために設定されるもので、通常はNOx吸蔵触媒11の最大NOx吸蔵可能量Scamaxより小さい量を制御過渡期間を考慮して設定するようにする。本実施形態においては上記最大NOx吸蔵可能量Scamaxを0.8倍した値を上記制御開始必要基準量Scnとして用いている(Scn=Scamax×0.8)。
When this control routine starts, first, at
なおここで、上記最大NOx吸蔵可能量Scamaxは、例えば以下のようにして求められる。すなわち、図8に示すようなNOx吸蔵触媒11の温度Tcを引数として最大NOx吸蔵可能量Scamaxの基本値Scamaxbを求めるマップを予め作成しておき、このマップに基づいて、まず上記基本値Scamaxbを求めるようにする。そして、次にこの基本値ScamaxbをNOx吸蔵触媒11に含まれている吸蔵剤量、NOx吸蔵触媒11の熱劣化の度合及び硫黄被毒の度合等に基づいて補正して最大NOx吸蔵可能量Scamaxを求めるようにする。
Here, the maximum NOx storable amount Scamax is obtained as follows, for example. That is, a map for obtaining the basic value Scamaxb of the maximum NOx storable amount Scamax with the temperature Tc of the
一方、NOx吸蔵量Scは、以下の式(7)に基づいて求められる。
Sc(n)=Scb−Scu−Scc−Scd+Sc(n−1) … (7)
ここで、Sc(n)及びSc(n−1)はそれぞれNOx吸蔵量Scの今回値及び前回値である。Scbは内燃機関の発生するNOx量(機関発生NOx量)であり、この値は機関回転数Nと要求トルク対応燃料噴射量Ftとを引数として予め作成されたマップに基づいて求められる。
On the other hand, the NOx occlusion amount Sc is obtained based on the following equation (7).
Sc (n) = Scb−Scu−Scc−Scd + Sc (n−1) (7)
Here, Sc (n) and Sc (n-1) are the current value and the previous value of the NOx storage amount Sc, respectively. Scb is the NOx amount generated by the internal combustion engine (engine-generated NOx amount), and this value is obtained based on a map created in advance with the engine speed N and the required torque-corresponding fuel injection amount Ft as arguments.
Scuは還元浄化されるNOx量(還元NOx量)であり、この値はNOxの還元浄化に使用される還元剤量Fuに基づいて算出される。つまり、上記還元剤量Fuに単位還元剤量に対する理論還元NOx量を乗算することで還元NOx量Scuを算出することができる。また、このようにして算出した還元NOx量ScuをNOx吸蔵触媒11に用いられている貴金属の量Krに基づいて補正するようにしても良い。なお、上記還元剤量Fuは、図6に示されたマップから求められた還元効率ηを上記式(6)に代入して逆算することで求めることができる。
Scu is the NOx amount to be reduced and purified (reduced NOx amount), and this value is calculated based on the reducing agent amount Fu used for NOx reduction and purification. That is, the reduced NOx amount Scu can be calculated by multiplying the reducing agent amount Fu by the theoretical reduced NOx amount with respect to the unit reducing agent amount. Further, the calculated reduced NOx amount Scu may be corrected based on the amount of precious metal Kr used in the
SccはNOx吸蔵触媒11をすり抜けていくNOx量(すり抜けNOx量)であり、この値は、上記NOx吸蔵触媒11を流通するガス量Gb、NOx吸蔵量Scの前回値Sc(n−1)、機関発生NOx量Scb、貴金属量Kr等に基づいて求められるようになっている。
Scc is the amount of NOx passing through the NOx storage catalyst 11 (through NOx amount), and this value is the gas amount Gb flowing through the
ScdはNOx吸蔵触媒11のNOx吸蔵剤から離脱するNOx量(離脱NOx量)であり、この値は、しみ出しNOx量Scfと、はき出しNOx量Scgとを合計して求められる(Scd=Scf+Scg)。ここで、しみ出しNOx量Scfは、NOx吸蔵触媒11を流通するガスの空燃比が小さくなること(もしくは酸素濃度が低くなること)により離脱したNOx量であり、上記ガス量Gb、還元剤添加量、貴金属量Krに基づいて求められる。一方、はき出しNOx量Scgは、例えばNOx還元制御が長く続いてNOx吸蔵触媒11の温度Tcが上昇し最大NOx吸蔵可能量Scamaxが低下すること等によって離脱せしめられるNOx量であり、NOx吸蔵量Scの前回値Sc(n−1)から現在の最大NOx吸蔵可能量Scamaxを引算して求められる。なお、この引算の結果が負の値になった場合には、はき出しNOx量Scgは0(ゼロ)とされる。
Scd is the amount of NOx desorbed from the NOx storage agent of the NOx storage catalyst 11 (the amount of NOx released), and this value is obtained by summing up the exudation NOx amount Scf and the exfoliation NOx amount Scg (Scd = Scf + Scg). . Here, the seepage NOx amount Scf is the amount of NOx released when the air-fuel ratio of the gas flowing through the
ステップ301においてNOx吸蔵量Scが上記制御開始必要基準量Scn以上であると判定された場合には、ステップ305に進んでNOx還元制御が開始され、本制御ルーチンの制御が終了する。一方、ステップ301においてNOx吸蔵量Scが予め定めた制御開始必要基準量Scn未満であると判定された場合には、ステップ303に進む。
When it is determined in
ステップ303では、上記NOx吸蔵量Scが予め定めた制御開始基準量Scs以上であるか否かが判定される。本実施形態においてこの制御開始基準量Scsは、還元効率ηから適切な制御開始基準量Scsが求められるように予め作成されたマップに基づいて求められるようになっている。図9はこのようなマップの一例であり、図9中の曲線Scsは還元効率ηとそれに対応する適切な制御開始基準量Scsとの関係を示したものである。この図に示されているように、制御開始基準量Scsは還元効率ηが高い場合ほど少なくなるようになっている。
In
ステップ303において、上記NOx吸蔵量Scが上記制御開始基準量Scs未満であると判定された場合には、制御はステップ301に戻ることになる。一方、ステップ303において、上記NOx吸蔵量Scが上記制御開始基準量Scs以上であると判定された場合には、ステップ305に進んでNOx還元制御が開始され、本制御ルーチンの制御が終了する。
If it is determined in
以上、説明したように、本実施形態では上記NOx吸蔵量Scが上記制御開始基準量Scs以上であると判定された時には上記NOx還元制御が開始されるようになっており、上記制御開始基準量Scsは、上記還元効率ηが高い場合ほど少なく設定されるようになっている。そして、このようにすると、上記還元効率ηが高い場合ほど上記NOx還元制御が開始され易くなる。この結果、上記還元効率ηが高い時に上記NOx還元制御が行われることが多くなり、従来よりも更に効率的にNOx還元制御を実施することが可能となる。 As described above, in this embodiment, when it is determined that the NOx occlusion amount Sc is equal to or greater than the control start reference amount Scs, the NOx reduction control is started, and the control start reference amount is set. Scs is set to be smaller as the reduction efficiency η is higher. In this way, the NOx reduction control is more easily started as the reduction efficiency η is higher. As a result, the NOx reduction control is often performed when the reduction efficiency η is high, and the NOx reduction control can be performed more efficiently than before.
また、本実施形態では上記制御開始基準量Scsとは別に制御開始必要基準量Scnが更に設定されていて、上記NOx吸蔵量Scが上記制御開始必要基準量Scn以上であると判定された時には、上記NOx吸蔵量Scが上記制御開始基準量Scs以上であるか否かの判定は行わずに、上記NOx還元制御が開始されるようになっている。そして、本実施形態においては、上述したように、上記制御開始必要基準量Scsとして上記最大NOx吸蔵可能量Scamaxより小さい量が設定されている。このようにすると、例えば上記還元効率ηが低く、上記制御開始基準量Scsが多めに設定されている場合であっても、上記NOx吸蔵触媒11に含まれているNOx吸蔵剤が飽和する前に上記NOx還元制御を確実に実施することができる。なお、他の実施形態では、図7の制御ルーチンのステップ301が省略され、制御ルーチンがスタートするとすぐにステップ303に進むようになっていても良い。
Further, in the present embodiment, when the control start necessary reference amount Scn is further set separately from the control start reference amount Scs, and it is determined that the NOx occlusion amount Sc is equal to or greater than the control start necessary reference amount Scn, The NOx reduction control is started without determining whether the NOx occlusion amount Sc is equal to or larger than the control start reference amount Scs. In the present embodiment, as described above, an amount smaller than the maximum NOx storable amount Scamax is set as the control start necessary reference amount Scs. In this case, for example, even when the reduction efficiency η is low and the control start reference amount Scs is set to be large, before the NOx storage agent contained in the
次に本実施形態において実施されているNOx還元制御を終了するか否かを判定する制御について説明する。図10はこの制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンはECU30によりNOx還元制御の開始と同時にスタートされる。
Next, control for determining whether or not to end the NOx reduction control performed in the present embodiment will be described. FIG. 10 is a flowchart showing a control routine of this control. This control routine is started simultaneously with the start of the NOx reduction control by the
この制御ルーチンがスタートすると、まずステップ401において上記NOx吸蔵量Scが予め定めた制御終了基準量Sce以下であるか否かが判定される。本実施形態においてこの制御終了基準量Sceは、還元効率ηから適切な制御終了基準量Sceが求められるように予め作成されたマップに基づいて求められるようになっている。図9はこのようなマップの一例であり、図9中の曲線Sceは還元効率ηとそれに対応する適切な制御終了基準量Sceとの関係を示したものである。この図に示されているように、制御終了基準量Sceは還元効率ηが高い場合ほど少なくなるようになっている。
When this control routine is started, it is first determined in
ステップ401において上記NOx吸蔵量Scが上記制御終了基準量Sce以下であると判定された場合には、ステップ403に進み、NOx還元制御が終了せしめられ、本制御ルーチンが終了する。一方、ステップ401において上記NOx吸蔵量Scが上記制御終了基準量Sceより多いと判定された場合には、再度始めから制御が繰り返される。すなわち、この場合には、その後上記NOx吸蔵量Scが上記制御終了基準量Sceとなったと判定された時にNOx還元制御が終了せしめられることになる。
If it is determined in
以上、説明したように、本実施形態では上記NOx吸蔵量Scが上記制御終了基準量Sce以下であると判定された時に上記NOx還元制御が終了されるようになっており、上記制御終了基準量Sceは、上記還元効率ηが高い場合ほど少なく設定されるようになっている。そして、このようにすると、上記還元効率ηが高い場合ほど上記NOx還元制御の終了が遅延されることになる。この結果、上記還元効率ηが高い時に上記NOx還元制御が行われることが多くなり、従来よりも更に効率的にNOx還元制御を実施することが可能となる。 As described above, in this embodiment, the NOx reduction control is ended when it is determined that the NOx occlusion amount Sc is equal to or less than the control end reference amount Sce, and the control end reference amount is determined. Sce is set to be smaller as the reduction efficiency η is higher. In this way, the higher the reduction efficiency η, the longer the end of the NOx reduction control is delayed. As a result, the NOx reduction control is often performed when the reduction efficiency η is high, and the NOx reduction control can be performed more efficiently than before.
また、本発明の他の実施形態においては、NOx還元制御を終了するか否かを判定する際に、更にNOx還元制御の実施に伴う燃費悪化を考慮するようにしても良い。図11はこのように燃費悪化も考慮する場合の制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンも、図10に示した制御ルーチンと同様、ECU30によりNOx還元制御の開始と同時にスタートされる。
In another embodiment of the present invention, when determining whether or not to end the NOx reduction control, the fuel consumption deterioration associated with the execution of the NOx reduction control may be further taken into consideration. FIG. 11 is a flowchart showing a control routine of control when the fuel consumption deterioration is also taken into consideration. This control routine is also started simultaneously with the start of the NOx reduction control by the
この制御ルーチンがスタートすると、まずステップ501において、今回のNOx還元制御中に添加された還元剤量の積算値に基づいて決定される燃費悪化指数Eiが予め定めた燃費悪化基準値Eie以上であるか否かが判定される。ここで、上記燃費悪化指数Eiは、今回のNOx還元制御の開始からその時までの還元剤添加量Fiaと要求トルク対応燃料噴射量Ftとの和の積算値を今回のNOx還元制御の開始からその時までの要求トルク対応燃料噴射量Ftの積算値で除算したものである(したがって、Ei≧1)。本実施形態においてこの燃費悪化指数Eiは、NOx還元制御の開始と共に新たに算出が開始され、その回のNOx還元制御の間、継続的に算出されるようになっている。また、上記燃費悪化基準値Eieは、燃費悪化の度合を上述の燃費悪化指数Eiで表した場合における燃費悪化の許容上限値であり、予め設定される。
When this control routine starts, first, in
ステップ501において、上記燃費悪化指数Eiが上記燃費悪化基準値Eie未満であると判定された場合にはステップ503に進む。一方、ステップ501において上記燃費悪化指数Eiが上記燃費悪化基準値Eie以上であると判定された場合にはステップ505に進む。ステップ505では、上記NOx吸蔵量Scが予め定めた制御継続判定必要基準量Sck未満であるか否かが判定される。この制御継続判定必要基準量Sckは、燃費悪化の抑制よりもNOx還元制御の実施を優先すべき場合の判定基準として設定されるもので、この趣旨を考慮して予め決定される。本実施形態においては上記最大NOx吸蔵可能量Scamaxを0.8倍した値を上記制御継続判定必要基準量Sckとして用いている(Sck=Scamax×0.8)。
If it is determined in
ステップ505において上記NOx吸蔵量Scが上記制御継続判定必要基準量Sck以上であると判定された場合には、ステップ503に進む。上述したステップ501及びこのステップ505からステップ503に進んだ場合には、先に説明した図10の制御ルーチンのステップ401と同様の制御がなされる。すなわち、上記NOx吸蔵量Scが予め定めた制御終了基準量Sce以下であるか否かが判定される。そして上記NOx吸蔵量Scが上記制御終了基準量Sce以下であると判定された場合には、NOx還元制御が終了せしめられ本制御ルーチンが終了する一方、上記NOx吸蔵量Scが上記制御終了基準量Sceより多いと判定された場合には、再度始めから制御が繰り返される。
If it is determined in
一方、ステップ505において上記NOx吸蔵量Scが上記制御継続判定必要基準量Sck未満であると判定された場合には、ステップ507に進み、NOx還元制御が終了せしめられ、本制御ルーチンが終了する。
On the other hand, if it is determined in
以上、説明したように、本実施形態ではNOx還元制御の実施に伴う燃費悪化を考慮してNOx還元制御の終了時期が設定されるようになっている。このため、NOx還元制御の実施に伴う燃費悪化を抑制する上で、より適切な時期にNOx還元制御を終了させることができる。 As described above, in the present embodiment, the end timing of the NOx reduction control is set in consideration of the deterioration in fuel consumption accompanying the execution of the NOx reduction control. For this reason, NOx reduction control can be terminated at a more appropriate time in order to suppress deterioration in fuel consumption associated with execution of NOx reduction control.
また、特に本実施形態では、上記燃費悪化指数Eiが上記燃費悪化基準値Eie以上であると判定され、且つ、上記NOx吸蔵量Scが上記制御継続判定必要基準量Sck未満であると判定された時に、NOx還元制御が終了されるようになっている。つまり、本実施形態では、燃費悪化が懸念される状態において、上記NOx吸蔵量Scが上記制御継続判定必要基準量Sck未満であればNOx還元制御が終了するようになっている。そしてこのことは、すなわち、燃費悪化が懸念される状態であっても、上記NOx吸蔵量Scが上記制御継続判定必要基準量Sck以上であると判定された時にはNOx還元制御が継続されるようにすることができることを意味している。 Further, particularly in the present embodiment, it is determined that the fuel consumption deterioration index Ei is equal to or greater than the fuel consumption deterioration reference value Eie, and the NOx occlusion amount Sc is determined to be less than the control continuation determination necessary reference amount Sck. Sometimes, the NOx reduction control is ended. That is, in the present embodiment, in a state where there is a concern about deterioration in fuel consumption, if the NOx occlusion amount Sc is less than the control continuation determination necessary reference amount Sck, the NOx reduction control is ended. This means that, even in a state where there is a concern about deterioration of fuel consumption, NOx reduction control is continued when it is determined that the NOx storage amount Sc is equal to or greater than the control continuation determination necessary reference amount Sck. It means you can do that.
つまり、本実施形態では、上記制御継続判定必要基準量Sckを適切に設定することで、所望の場合に燃費悪化の抑制よりもNOx還元制御の実施を優先させるようにすることができ、その結果として、より適切なNOx還元制御の実施が可能になる。そして例えば、上述したように上記制御継続判定必要基準量Sckを比較的多めの量(例えば、上記最大NOx吸蔵可能量Scamaxを0.8倍した値等)に設定しておけば、NOx吸蔵量Scが比較的多い場合には燃費悪化の抑制よりもNOx還元制御の実施が優先され、NOx吸蔵剤が飽和してしまうのを防ぐことができる。 That is, in this embodiment, by appropriately setting the control continuation determination necessary reference amount Sck, it is possible to prioritize the execution of NOx reduction control over suppression of fuel consumption deterioration when desired. As a result, more appropriate NOx reduction control can be performed. For example, as described above, if the control continuation determination necessary reference amount Sck is set to a relatively large amount (for example, a value obtained by multiplying the maximum NOx storable amount Scamax by 0.8), the NOx storage amount When Sc is relatively large, the NOx reduction control is prioritized over the suppression of fuel consumption deterioration, and the NOx storage agent can be prevented from being saturated.
なお、他の実施形態では図11の制御ルーチンのステップ505が省略され、上記燃費悪化指数Eiが上記燃費悪化基準値Eie以上であると判定された時には常にNOx還元制御が終了されるようになっていても良い。 In other embodiments, step 505 of the control routine of FIG. 11 is omitted, and the NOx reduction control is always ended when it is determined that the fuel consumption deterioration index Ei is equal to or greater than the fuel consumption deterioration reference value Eie. May be.
次に、更に他の実施形態において実施されるNOx還元制御を終了するか否かを判定するための制御について説明する。図12はこの制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンはECU30によりNOx還元制御の開始と同時にスタートされる。
Next, control for determining whether or not to end NOx reduction control performed in still another embodiment will be described. FIG. 12 is a flowchart showing a control routine of this control. This control routine is started simultaneously with the start of the NOx reduction control by the
この制御ルーチンがスタートすると、まずステップ601において排出NOx割合Rhが予め定めた制御終了基準割合Rhe以上であるか否かが判定される。ここで、排出NOx割合Rhとは、今回のNOx還元制御中に上記NOx吸蔵触媒11に含まれているNOx吸蔵剤から離脱されたNOx量Scdの積算値を今回のNOx還元制御中に還元されたNOx量Scuの積算値で除算して求められる値である。本実施形態においてこの排出NOx割合Rhは、NOx還元制御の開始と共に新たに算出が開始され、その回のNOx還元制御の間、継続的に算出されるようになっている。また、上記制御終了基準割合Rheは、NOx吸蔵触媒11よりも下流に排出されてしまうNOx量について上述の排出NOx割合Rhで表した場合における許容上限値であり、予め設定される。
When this control routine starts, it is first determined in
ステップ601において上記排出NOx割合Rhが上記制御終了基準割合Rh以上であると判定された場合には、ステップ603に進み、NOx還元制御が終了せしめられ、本制御ルーチンが終了する。一方、ステップ601において上記排出NOx割合Rhが上記制御終了基準割合Rh未満であると判定された場合には、再度始めから制御が繰り返される。すなわち、この場合にはその後上記排出NOx割合Rhが上記制御終了基準割合Rhとなったと判定された時にNOx還元制御が終了せしめられることになる。
If it is determined in
以上、説明したように、本実施形態では上記排出NOx割合Rhが上記制御終了基準割合Rhe以上であると判定された時に上記NOx還元制御が終了されるようになっている。そして、このようにすると、還元されずに排出されてしまうNOxの割合に着目してNOx還元制御の終了時期が設定されるので、NOxの排出を抑制する上で、より適切な時期にNOx還元制御を終了させることができる。 As described above, in this embodiment, the NOx reduction control is ended when it is determined that the exhaust NOx ratio Rh is equal to or greater than the control end reference ratio Rhe. In this way, the NOx reduction control end time is set by paying attention to the ratio of NOx that is discharged without being reduced, so that NOx reduction is performed at a more appropriate time in order to suppress NOx emission. Control can be terminated.
また、他の実施形態においては、上記排出NOx割合Rhに加え、NOx還元制御の実施に伴う燃費悪化を考慮するようにしても良い。図13は、このような実施形態で実施される制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンは、これまで説明した制御ルーチン内の制御の組合せであり、これまでの説明に基づいて理解されると考えられるので詳細な説明は省略する。 In other embodiments, in addition to the exhaust NOx ratio Rh, fuel consumption deterioration associated with the execution of NOx reduction control may be taken into consideration. FIG. 13 is a flowchart showing a control routine of control executed in such an embodiment. Since this control routine is a combination of the controls in the control routine described so far, it is considered that the control routine will be understood based on the above description, and therefore detailed description thereof will be omitted.
すなわち、この制御ルーチンは図11に示した制御ルーチンと類似しており、ステップ701、705、707における制御は、それぞれ上述したステップ501、505、507における制御とほぼ同様である。また、ステップ703における制御は、図12に示した制御ルーチンのステップ601における制御と同様である。そしてこの制御ルーチンも、ECU30によりNOx還元制御の開始と同時にスタートされる。
That is, this control routine is similar to the control routine shown in FIG. 11, and the control in
そして、この実施形態によれば、図11の制御ルーチンを実施した場合と同様、NOx還元制御の実施に伴う燃費悪化を抑制する上で、より適切な時期にNOx還元制御を終了させることができる。また、制御継続判定必要基準量Sckを適切に設定することで、所望の場合に燃費悪化の抑制よりもNOx還元制御の実施を優先させるようにすることができ、その結果として、より適切なNOx還元制御の実施が可能になる。そして更に、図12の制御ルーチンを実施した場合と同様、還元されずに排出されてしまうNOxの割合に着目してNOx還元制御の終了時期が設定されるので、NOxの排出を抑制する上で、より適切な時期にNOx還元制御を終了させることができる。 And according to this embodiment, as with the case where the control routine of FIG. 11 is implemented, the NOx reduction control can be terminated at a more appropriate time in order to suppress the deterioration of fuel consumption accompanying the execution of the NOx reduction control. . Further, by appropriately setting the control continuation determination necessary reference amount Sck, it is possible to prioritize the execution of NOx reduction control over suppression of fuel consumption deterioration when desired, and as a result, more appropriate NOx Reduction control can be performed. Further, as in the case where the control routine of FIG. 12 is performed, the NOx reduction control end time is set by paying attention to the ratio of NOx that is discharged without being reduced. The NOx reduction control can be terminated at a more appropriate time.
なお、更に他の実施形態では図13の制御ルーチンのステップ705が省略され、燃費悪化指数Eiが燃費悪化基準値Eie以上であると判定された時には常にNOx還元制御が終了されるようになっていても良い。 In yet another embodiment, step 705 of the control routine of FIG. 13 is omitted, and the NOx reduction control is always ended when it is determined that the fuel consumption deterioration index Ei is equal to or greater than the fuel consumption deterioration reference value Eie. May be.
次に本発明の更に他の実施形態について説明する。この実施形態では、図4に示した制御ルーチンで算出された要求添加量Fra(より詳細には、添加タイミングが到来した時に算出されている要求添加量Fra)が上記空燃比センサ46によってその都度検出される空燃比に応じて補正されるようになっている。すなわち、上記要求添加量Fraがフィードバック補正(F/B補正)されるようになっている。ただし、この実施形態では、NOx還元制御の所要時間が比較的長い場合にのみ上記フィードバック補正を実施するようになっている。
Next, still another embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the required addition amount Fra calculated by the control routine shown in FIG. 4 (more specifically, the required addition amount Fra calculated when the addition timing has arrived) is supplied by the air-
これは、NOx還元制御の所要時間が短い場合に上記要求添加量Fraを上記空燃比センサ46によってその都度検出される空燃比に応じてフィードバック補正するようにすると、上記空燃比センサ46の応答性等が原因で空燃比が安定しないうちにNOx還元制御が終了してしまい、かえって効率的なNOx還元制御が実施できなくなる場合があるためである。以下、この実施形態においてフィードバック補正を実施するか否かを判定するために実施される制御について説明する。
This is because if the required addition amount Fra is feedback-corrected according to the air-fuel ratio detected each time by the air-
図14はこの制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンの制御は、例えば図7を参照して説明したようなNOx還元制御の開始条件が成立した時にスタートされ、実際にNOx還元制御が開始される前に今回のNOx還元制御においてフィードバック補正を実施するか否かを決定して終了する。 FIG. 14 is a flowchart showing a control routine of this control. The control of this control routine is started when the start condition of the NOx reduction control as described with reference to FIG. 7 is satisfied, for example, and feedback correction is performed in the current NOx reduction control before the NOx reduction control is actually started. It is determined whether or not to execute, and the process ends.
この制御ルーチンがスタートすると、まずステップ801において、NOx還元制御の所要時間Psが推定される。この所要時間Psは、その時のNOx吸蔵触媒11のNOx吸蔵量Sc及び温度Tc、ガス流量等に基づいて求められる。ステップ801で上記所要時間Psが推定されるとステップ803に進む。
When this control routine starts, first, in step 801, the required time Ps for NOx reduction control is estimated. The required time Ps is obtained based on the NOx occlusion amount Sc, temperature Tc, gas flow rate, etc. of the
ステップ803においては、上記所要時間Psが予め定めたフィードバック可能基準所要時間Psc以上であるか否かが判定される。このフィードバック可能基準所要時間Pscは、空燃比センサ46の応答性等を考慮して決定され、例えば上述したようなフィードバック補正による不都合が生じないNOx還元制御の最短時間とされる。
In
ステップ803において上記所要時間Psが予め定めたフィードバック可能基準所要時間Psc以上であると判定された場合には、ステップ805に進み、今回のNOx還元制御においては要求添加量Fraのフィードバック補正を実施することを決定して制御が終了する。
If it is determined in
なお、ここでの要求添加量Fraのフィードバック補正は、図4に示した制御ルーチンで算出された要求添加量Fra(より詳細には、添加タイミングが到来した時に算出されている要求添加量Fra)を空燃比センサ46によってその都度検出される空燃比に応じて補正することで実施される。そしてこの補正は、例えば上記要求添加量Fraに、下記式(8)によって算出されるフィードバック補正添加量Fbcを加算することによって行われる。なおここで、Gcは還元剤添加間の時間tb3の間に上記NOx吸蔵触媒11を流通するガス量であり、AFgは空燃比センサ46によって検出される空燃比である。
The feedback correction of the required addition amount Fra here is the required addition amount Fra calculated by the control routine shown in FIG. 4 (more specifically, the required addition amount Fra calculated when the addition timing comes). Is corrected by the air-
Fcb=(Gc/AFo)−(Gc/AFg) … (8) Fcb = (Gc / AFo) − (Gc / AFg) (8)
一方、ステップ803において上記所要時間Psが予め定めたフィードバック可能基準所要時間Psc未満であると判定された場合には、ステップ807に進み、今回のNOx還元制御においては要求添加量Fraのフィードバック補正を実施しないことを決定して制御が終了する。
On the other hand, if it is determined in
以上、説明したように、本実施形態では推定されたNOx還元制御の所要時間Psが予め定めたフィードバック可能基準所要時間Psc以上である場合にのみ、そのNOx還元制御において上記要求添加量Fraが空燃比センサ46によってその都度検出される空燃比に応じてフィードバック補正されるようになっている。したがって、本実施形態によれば、上記フィードバック可能基準所要時間を適切に設定することにより、フィードバック補正を実施しても空燃比が安定しないうちにNOx還元制御が終了してしまい、かえって効率的なNOx還元制御が実施できなくなるというような不都合の発生を回避することができる。
As described above, in the present embodiment, the required addition amount Fra is empty in the NOx reduction control only when the estimated required time Ps of NOx reduction control is equal to or longer than the predetermined feedback possible reference required time Psc. Feedback correction is performed in accordance with the air-fuel ratio detected each time by the
なお、上記要求添加量Fraのフィードバック補正が、最新のフィードバック学習値に基づいて行われる第一補正と、同第一補正を補足するように上記空燃比センサ46によってその都度検出される空燃比に応じて行われる第二補正とを含んでいる場合には、上記フィードバック学習値は、上記要求添加量Fraがフィードバック補正されてNOx還元制御が実施された場合にのみ、そのNOx還元制御の実施中において上記空燃比センサ46によって検出された空燃比に基づいて、そのNOx還元制御が終了した時に算出され更新されるようになっていることが望ましい。
Note that the feedback correction of the required addition amount Fra is a first correction performed based on the latest feedback learned value, and an air-fuel ratio detected each time by the air-
上記要求添加量Fraがフィードバック補正されてNOx還元制御が実施された場合は、すなわち、NOx還元制御の所要時間Psが上記フィードバック可能基準所要時間Psc以上であった場合であり、フィードバック補正を実施して最終的に空燃比を安定化できた場合である。したがって、このような場合にのみ上記フィードバック学習値の算出(及び更新)することによって、適切なフィードバック学習値を得ることができる。 When the required addition amount Fra is feedback-corrected and NOx reduction control is performed, that is, when the required time Ps of NOx reduction control is equal to or longer than the feedback possible reference required time Psc, feedback correction is performed. In this case, the air-fuel ratio can be finally stabilized. Therefore, an appropriate feedback learning value can be obtained by calculating (and updating) the feedback learning value only in such a case.
次に更に他の実施形態について説明する。この実施形態においても、図4に示した制御ルーチンで算出された要求添加量Fra(より詳細には、添加タイミングが到来した時に算出されている要求添加量Fra)が上記空燃比センサ46によってその都度検出される空燃比に応じて補正されるようになっている。すなわち、上記要求添加量Fraがフィードバック補正(F/B補正)されるようになっている。ただし、この実施形態では、上記要求添加量Fraが予め定めた基準要求添加量以下であり、且つ、上記ガスの空燃比が目標空燃比よりリッチであると判定される場合には、上記フィードバック補正が禁止されるようになっている。
Next, still another embodiment will be described. Also in this embodiment, the required addition amount Fra calculated by the control routine shown in FIG. 4 (more specifically, the required addition amount Fra calculated when the addition timing comes) is obtained by the air-
これは、上記要求添加量Fraがもともと少ない場合に上記ガスの空燃比が目標空燃比よりリッチであると、上記空燃比に応じた要求添加量のフィードバック補正によって還元剤添加量を0(ゼロ)以下にすべきであるとされる場合があり、このような場合には、上記フィードバック補正を行っても上記ガスの空燃比を制御することはできず、同補正の実施が無意味となってしまうことがあるからである。以下、この実施形態において実施される制御について図15を参照しつつ説明する。 This is because when the required addition amount Fra is originally small and the air-fuel ratio of the gas is richer than the target air-fuel ratio, the reducing agent addition amount is reduced to 0 (zero) by feedback correction of the required addition amount according to the air-fuel ratio. In such a case, even if the feedback correction is performed, the air-fuel ratio of the gas cannot be controlled, and the correction is meaningless. It is because it may end up. Hereinafter, the control performed in this embodiment will be described with reference to FIG.
図15は本実施形態において実施される制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはECU30により所定機関回転数毎の割込みによって実施される。また、本制御ルーチンは、図4に示した制御ルーチンと並行して実施される。
FIG. 15 is a flowchart showing a control routine of control executed in the present embodiment. This control routine is executed by the
本制御ルーチンがスタートすると、まずステップ901においてNOx還元制御の実施中であるか否かが判定される。このステップ901における制御は、図4に示した制御ルーチンのステップ101及び図5に示した制御ルーチンのステップ201における制御とほぼ同様である。ステップ901においてNOx還元制御の実施中ではないと判定された場合には、本制御ルーチンの制御は一旦終了し再度始めから繰り返される。一方、ステップ901においてNOx還元制御の実施中であると判定された場合には、ステップ903に進む。
When this control routine starts, it is first determined in
ステップ903では、還元剤添加のタイミング(すなわち、第一気筒(#1)が排気行程にある時に設定されている添加タイミング)が到来したか否かが判定される。このステップ903における制御は、図5に示した制御ルーチンのステップ203における制御とほぼ同様である。ステップ903において還元剤添加のタイミングが到来していないと判定された場合には、本制御ルーチンの制御は一旦終了し再度始めから繰り返される。一方、ステップ903において還元剤添加のタイミングが到来したと判定された場合には、ステップ905に進み、その時点において算出されている要求添加量Fraが取り込まれる。この要求添加量Fraは、図4に示した制御ルーチンによって算出されているものである。
In
ステップ905で上記要求添加量Fraが取り込まれるとステップ907に進む。ステップ907においては、上記要求添加量Fraが予め定めた基準要求添加量Fcfより多いか否かが判定される。この判定は、要求添加量Fraが少ないためにフィードバック補正をすると不都合が生じてしまう場合を避けるために実施されるものであり、上記基準要求添加量Fcfはこの趣旨に基づいて決定される。すなわち、この基準要求添加量Fcfは、例えば、フィードバック補正の実施上不都合が生じる可能性のある最大の添加量とされ、その値は好ましくはステップ907の後に続く各ステップにおいて実施される制御も考慮して決定される。
When the required addition amount Fra is taken in at
ステップ907において上記要求添加量Fraが上記基準要求添加量Fcfより多いと判定された場合にはステップ913に進む。一方、ステップ907において上記要求添加量Fraが上記基準要求添加量Fcf以下であると判定された場合にはステップ909に進む。ステップ909では、空燃比センサ46で検出された空燃比AFgが目標空燃比AFoよりも小さいか否かが判定される。この判定は、上記NOx吸蔵触媒11を流通するガスの空燃比が目標空燃比AFoよりもリッチであるか否かの判定である。
If it is determined in
ステップ909において上記空燃比AFgが目標空燃比AFo以上であると判定された場合、すなわち上記ガスの空燃比が目標空燃比AFoよりもリッチではないと判定された場合には、ステップ913に進む。一方、ステップ909において上記空燃比AFgが目標空燃比AFo未満であると判定された場合、すなわち上記ガスの空燃比が目標空燃比AFoよりもリッチであると判定された場合には、ステップ911に進む。
If it is determined in
ステップ911では、内燃機関の燃焼空燃比AFc(燃焼室内における空燃比であり、より詳細には筒内に充填される空気量と機関動力を得るべく筒内で燃焼させるために筒内に噴射される燃料量の比)の補正が実施される。より詳細には、スロットル弁9の開度が増大される、もしくはEGR制御弁15の開度が減少される等して燃焼空燃比AFcが増大せしめられる。つまり、上記ガスの空燃比がリーン側に制御される。こうすることによって還元剤添加による空燃比制御が可能な状態にすることができる。また、この場合、制御は次にステップ917へと進み、上記要求添加量Fraのフィードバック補正は実施されずに(すなわち禁止されて)本制御ルーチンの制御は一旦終了する。つまり、この場合にはステップ905で取り込まれた要求添加量Fraの還元剤が到来した添加タイミングにおいて添加されることになる。そして本制御ルーチンの制御は再度始めから繰り返される。
In
一方、ステップ907またはステップ909からステップ913に進んだ場合には、そこで空燃比センサ46で検出された空燃比AFgから目標空燃比AFoを減算した値(AFg−AFo)が予め定めた基準空燃比偏差AFp以下であるか否かが判定される。この判定は、上記NOx吸蔵触媒11を流通するガスの空燃比が目標空燃比AFoよりもかなりリーンであると判定される場合には、要求添加量Fraのフィードバック補正を実施しないようにするための判定であり、上記基準空燃比偏差AFpはこの趣旨に基づいて決定される正の値である。
On the other hand, when the routine proceeds from
上記ガスの空燃比が目標空燃比AFoよりもかなりリーンであると判定される場合に上記フィードバック補正を実施しないようにするのは、このような場合にフィードバック補正を実施すると、補正分(例えば、フィードバック補正添加量Fbc)が非常に大きくなり、制御性が悪化する恐れがあるためである。 The feedback correction is not performed when it is determined that the air-fuel ratio of the gas is considerably leaner than the target air-fuel ratio AFo. In this case, when the feedback correction is performed, a correction amount (for example, This is because the feedback correction addition amount Fbc) becomes very large and the controllability may be deteriorated.
ステップ913において上記空燃比AFgから目標空燃比AFoを減算した値が上記基準空燃比偏差AFpより大きいと判定される場合は、上記ガスの空燃比が目標空燃比AFoよりもかなりリーンであると判定される場合であり、この場合にはステップ917に進む。ステップ917に進んだ場合には上述したように上記要求添加量Fraのフィードバック補正は実施されずにステップ905で取り込まれた要求添加量Fraの還元剤が添加される。そして、その後本制御ルーチンの制御は一旦終了し、再度始めから繰り返される。
If it is determined in
一方、ステップ913において上記空燃比AFgから目標空燃比AFoを減算した値が上記基準空燃比偏差AFp以下であると判定される場合は、上記ガスの空燃比が目標空燃比AFoよりもややリーンであるか同一、もしくはリッチであると判定される場合であり、この場合にはステップ915に進む。ステップ915に進んだ場合には上記要求添加量Fraのフィードバック補正が実施される。つまり、この場合にはフィードバック補正された要求添加量の還元剤が到来した添加タイミングにおいて添加されることになる。そして制御は一旦終了し、再度始めから繰り返される。なお、本実施形態のように、上記ガスの空燃比が目標空燃比AFoよりもリッチであると判定される場合にフィードバック補正を実施することにより、還元剤過多による白煙の発生を抑制することができる。
On the other hand, if it is determined in
以上、説明したように、本実施形態では上記要求添加量Fraが予め定めた基準要求添加量Fcf以下であり、且つ、上記ガスの空燃比が目標空燃比AFoよりリッチであると判定される場合には、上記要求添加量Fraのフィードバック補正が禁止されるようになっている。このようにすることにより、本実施形態によれば上記基準要求添加量Fcfを適切に設定することによって、フィードバック補正により還元剤添加量を0(ゼロ)以下にすべきであるとされて結果的にフィードバック補正が無駄に実施されるのを抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, the required addition amount Fra is equal to or less than the predetermined reference required addition amount Fcf, and it is determined that the air-fuel ratio of the gas is richer than the target air-fuel ratio AFo. In this case, feedback correction of the required addition amount Fra is prohibited. In this way, according to the present embodiment, it is determined that the reducing agent addition amount should be 0 (zero) or less by feedback correction by appropriately setting the reference required addition amount Fcf. In addition, it is possible to suppress unnecessary feedback correction.
また、本実施形態では、上記要求添加量Fraのフィードバック補正が禁止される場合には、内燃機関の燃焼空燃比AFcが増大せしめられるようになっている。そしてこうすることによって、上記NOx吸蔵触媒11を流通するガスの空燃比がリーン側に制御され、還元剤添加による空燃比制御が可能な状態にすることができる。
In the present embodiment, when feedback correction of the required addition amount Fra is prohibited, the combustion air-fuel ratio AFc of the internal combustion engine is increased. By doing so, the air-fuel ratio of the gas flowing through the
なお、他の実施形態においては、先に説明した図14に示した制御ルーチンによる制御が実施され、その制御でステップ805に進みフィードバック補正が実施されることが決定された場合に、図15に示した制御ルーチンによる制御が実施されるようになっていても良い。すなわち、この場合には、NOx還元制御の所要時間Psが充分に長い場合であっても、上記要求添加量Fraが予め定めた基準要求添加量Fcf以下であり、且つ、上記ガスの空燃比が目標空燃比AFoよりリッチであると判定される場合には、上記要求添加量Fraのフィードバック補正が禁止されるようになり、また、このようにフィードバック補正が禁止される場合には、内燃機関の燃焼空燃比AFcが増大せしめられるようになる。 In another embodiment, when the control by the control routine shown in FIG. 14 described above is performed, and it is determined that the control proceeds to step 805 and the feedback correction is performed, FIG. Control according to the control routine shown may be performed. That is, in this case, even if the required time Ps for NOx reduction control is sufficiently long, the required addition amount Fra is not more than a predetermined reference required addition amount Fcf, and the air-fuel ratio of the gas is When it is determined that the air-fuel ratio is richer than the target air-fuel ratio AFo, the feedback correction of the required addition amount Fra is prohibited. When the feedback correction is prohibited in this way, the internal combustion engine The combustion air-fuel ratio AFc is increased.
次に本発明の更に他の実施形態について説明する。上述したように空燃比センサ46によってその都度検出される空燃比に応じて上記要求添加量Fraが補正される場合、すなわち上記フィードバック補正が実施される場合には、補正の度合等の設定によっては空燃比が大きく振れてしまい、NOx還元制御が効率的に実施できない場合が起こり得る。また、その一方で上記空燃比センサ46によって検出される空燃比に応じた要求添加量Fraの補正が実施されない場合には、還元剤添加量が過多あるいは過少になる可能性が高まる。本実施形態はこのような点を考慮したものであり、上記空燃比センサ46によって検出される空燃比に基づいた段階的な添加量補正を行うことによって、上記フィーバック補正のような瞬間的な補正による制御性の悪化を回避しつつ還元剤添加量の補正を行うようにしたものである。
Next, still another embodiment of the present invention will be described. As described above, when the required addition amount Fra is corrected according to the air-fuel ratio detected each time by the air-
すなわち、本実施形態では推定されたNOx還元制御の所要時間が予め定めた学習可能基準所要時間以上である場合にのみ、そのNOx還元制御の実施中に上記空燃比センサ46によって検出された空燃比に基づいて、そのNOx還元制御が終了した時に補正学習値が算出され更新されるようになっていて、上記NOx還元制御において上記要求添加量が最新の上記補正学習値に基づいて補正されるようになっている。
That is, in the present embodiment, the air-fuel ratio detected by the air-
図16は、本実施形態において上記補正学習値Vcを求めるために実施される制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンの制御は、例えば図7を参照して説明したようなNOx還元制御の開始条件が成立した時にスタートされる。 FIG. 16 is a flowchart showing a control routine of control executed in order to obtain the corrected learning value Vc in the present embodiment. The control of this control routine is started when the NOx reduction control start condition as described with reference to FIG. 7 is satisfied, for example.
この制御ルーチンがスタートすると、まずステップ1001において、NOx還元制御の所要時間Psが推定される。このステップ1001における制御は図14に示した制御ルーチンのステップ801における制御と同様である。すなわち、所要時間Psはその時のNOx吸蔵触媒11のNOx吸蔵量Sc及び温度Tc、ガス流量等に基づいて求められる。ステップ1001で上記所要時間Psが推定されるとステップ1003に進む。
When this control routine starts, first, in
ステップ1003においては、上記所要時間Psが予め定めた学習可能基準所要時間Psd以上であるか否かが判定される。この学習可能基準所要時間Psdは、空燃比センサ46の応答性等を考慮して決定され、例えば空燃比センサ46の応答時定数とされる。
In
ステップ1003において、上記所要時間Psが上記学習可能基準所要時間Psd未満であると判定された場合にはそのまま制御が終了する。つまり、この場合には今回のNOx還元制御において上記補正学習値Vcの算出は行われない。一方、ステップ1003において上記所要時間Psが上記学習可能基準所要時間Psd以上であると判定された場合には、ステップ1005に進む。
If it is determined in
ステップ1005においては、今回のNOx還元制御の開始からその時までに上記空燃比センサ46で検出された空燃比の平均値AFmが算出される。次にステップ1007に進み、そこでNOx還元制御が終了したか否かが判定される。そして、ステップ1007においてNOx還元制御が終了したと判定された場合にはステップ1009に進み、NOx還元制御がまだ終了していないと判定された場合にはステップ1005に戻される。つまり、ここでは今回のNOx還元制御の実施中(すなわち、開始から終了まで)に上記空燃比センサ46で検出された空燃比の平均値AFmが算出されてステップ1009に進むようになっている。
In step 1005, the average value AFm of the air-fuel ratio detected by the air-
ステップ1009においては、上記補正学習値Vcが算出される。本実施形態では、この補正学習値Vcは下記式(9)に基づいて算出される。
Vc=(AFo−AFm)/AFo … (9)
そして、ここで算出された補正学習値Vcによって既存の補正学習値Vcが更新され、本制御ルーチンの制御が終了する。更新された補正学習値Vcは次に補正学習値Vcが算出されて更新されるまで最新の補正学習値Vcとして保持される。
In
Vc = (AFo−AFm) / AFo (9)
Then, the existing corrected learning value Vc is updated with the corrected learning value Vc calculated here, and the control of this control routine ends. The updated corrected learning value Vc is held as the latest corrected learning value Vc until the corrected learning value Vc is next calculated and updated.
次に、本実施形態において上記要求添加量Fraを上記補正学習値Vcに基づいて補正するために実施される制御について説明する。図17は、この制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。本制御ルーチンはECU30により所定機関回転数毎の割込みによって実施される。また、本制御ルーチンは、図4に示した制御ルーチンと並行して実施される。
Next, the control performed to correct the required addition amount Fra in the present embodiment based on the correction learning value Vc will be described. FIG. 17 is a flowchart showing a control routine of this control. This control routine is executed by the
本制御ルーチンがスタートすると、まずステップ1101においてNOx還元制御の実施中であるか否かが判定される。このステップ1101における制御は、図4に示した制御ルーチンのステップ101等における制御とほぼ同様である。ステップ1101においてNOx還元制御の実施中ではないと判定された場合には、本制御ルーチンの制御は一旦終了し再度始めから繰り返される。一方、ステップ1101においてNOx還元制御の実施中であると判定された場合には、ステップ1103に進む。
When this control routine starts, it is first determined in
ステップ1103では、還元剤添加のタイミング(すなわち、第一気筒(#1)が排気行程にある時に設定されている添加タイミング)が到来したか否かが判定される。このステップ1103における制御は、図5に示した制御ルーチンのステップ203等における制御とほぼ同様である。ステップ1103において還元剤添加のタイミングが到来していないと判定された場合には、本制御ルーチンの制御は一旦終了し再度始めから繰り返される。一方、ステップ1103において還元剤添加のタイミングが到来したと判定された場合には、ステップ1105に進み、その時点において算出されている要求添加量Fraが取り込まれる。この要求添加量Fraは、図4に示した制御ルーチンによって算出されているものである。
In
ステップ1105で上記要求添加量Fraが取り込まれるとステップ1107に進む。ステップ1107では、その時点における最新の補正学習値Vcが取り込まれる。この補正学習値Vcは、例えば前回のNOx還元制御が終了したときに算出されたものである。そしてステップ1107で補正学習値Vcが取り込まれるとステップ1109に進み、補正係数Kcが求められる。本実施形態においてこの補正係数Kcは、補正学習値Vc、ガス流量及び要求トルク対応燃料噴射量に基づいて求められるようになっている。すなわち、これらの値を引数として適切な補正係数Kcが求められるマップが予め作成されており、このマップに基づいて求めるようにしている。
When the required addition amount Fra is taken in at
ステップ1109において補正係数Kcが求められると、ステップ1111に進む。ステップ1111では、ステップ1105で取り込まれた要求添加量Fraが上記補正係数Kcで補正され、学習値補正要求添加量Frkが算出される。より具体的には、上記要求添加量Fraに上記補正係数Kcが乗算されて上記学習値補正要求添加量Frkが算出される(Frk=Fra×Kc)。
When the correction coefficient Kc is obtained in
ステップ1111において上記学習値補正要求添加量Frkが算出されるとステップ1113に進み、そこで実行添加量Fiaが上記学習値補正要求添加量Frkとされ、同学習値補正要求添加量Frkの還元剤が添加される。その後、本制御ルーチンの制御は一旦終了し再度始めから繰り返される。
When the learning value correction request addition amount Frk is calculated in
以上、説明したように、本実施形態では推定されたNOx還元制御の所要時間Psが上記学習可能基準所要時間Psd以上である場合にのみ、そのNOx還元制御の実施中に上記空燃比センサ46によって検出された空燃比に基づいて、そのNOx還元制御が終了した時に補正学習値Vcが算出され更新されるようになっていて、上記NOx還元制御において上記要求添加量Fraが最新の上記補正学習値Vcに基づいて補正されるようになっている。そして、このようにすることによって、上記空燃比センサ46によって検出される空燃比に基づいた段階的な添加量補正を行うことができ、上記フィーバック補正のような瞬間的な補正による制御性の悪化を回避しつつ還元剤添加量の補正を行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the air-
なお、他の実施形態においては、図16に示した制御ルーチンによる制御と共に図14に示した制御ルーチンによる制御が実施され、図14に示した制御ルーチンによる制御でステップ807に進みフィードバック補正を実施しないことが決定された場合に、図17に示した制御ルーチンによる制御が実施されるようになっていても良い。すなわち、この場合には、NOx還元制御の所要時間Psが短く上記フィードバック可能基準所要時間Psc未満であっても、上述したような補正学習値Vcに基づく要求添加量Fraの補正が実施されることになる。このようにすることによって、上記フィードバック補正が実施されない場合に還元剤添加量が過多あるいは過少になってしまってNOx還元制御が効率的に実施できなくなるという場合を低減することができる。 In another embodiment, the control by the control routine shown in FIG. 14 is performed together with the control by the control routine shown in FIG. 16, and the process proceeds to Step 807 by the control by the control routine shown in FIG. When it is decided not to do so, the control by the control routine shown in FIG. 17 may be performed. That is, in this case, the required addition amount Fra is corrected based on the corrected learning value Vc as described above, even if the required time Ps of the NOx reduction control is short and less than the reference time required for feedback Psc. become. By doing so, it is possible to reduce the case where the amount of addition of the reducing agent becomes excessive or excessive when the feedback correction is not performed and the NOx reduction control cannot be performed efficiently.
なお、上述した実施形態においては、上記NOx吸蔵触媒11に流入するガスへの還元剤の供給が還元剤添加弁13によって行われていたが、他の実施形態では例えば燃料噴射弁3によるポスト噴射等、他の手段によって行われても良い。
In the above-described embodiment, the reducing agent is supplied to the gas flowing into the
3 燃料噴射弁
4 吸気マニホルド
5 排気マニホルド
7 排気ターボチャージャ
11 NOx吸蔵触媒
13 還元剤添加弁
3
Claims (16)
上記排気浄化手段よりも上流側に設けられた還元剤添加手段とを備え、
上記NOx吸蔵剤からNOxを離脱させて還元浄化すべきであると判定された時には、上記還元剤添加手段によって上記排気浄化手段に流入するガスに還元剤を供給することを含むNOx還元制御が実施される内燃機関の排気浄化装置において、
上記NOx還元制御中における上記還元剤の供給は、上記還元剤添加手段による複数回の還元剤添加によって行われ、
上記複数回の還元剤添加の各回の要求添加量が、各回の還元剤添加において上記排気浄化手段に到達する前に上記ガスの経路内に付着してしまう還元剤の量と、各回の還元剤添加時において既に上記経路内に付着している還元剤のうち上記ガス中に蒸発する還元剤の量との少なくとも一方を考慮して決定される、内燃機関の排気浄化装置であって、
上記排気浄化手段に含まれているNOx吸蔵剤のNOx吸蔵量が予め定めた制御開始基準量以上であると判定された時に上記NOx吸蔵剤からNOxを離脱させて還元浄化すべきであると判定され、上記制御開始基準量は、上記排気浄化手段に到達する還元剤量に対するNOxの還元浄化に使用される還元剤量の割合に基づいて定まる還元効率が高い場合ほど少なく設定される、内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust purification means including at least a NOx storage agent disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine;
A reducing agent addition means provided upstream of the exhaust purification means,
When it is determined that NOx should be removed from the NOx storage agent and reduced and purified, NOx reduction control including supplying the reducing agent to the gas flowing into the exhaust purification unit by the reducing agent adding unit is performed. In the exhaust gas purification device for an internal combustion engine,
The supply of the reducing agent during the NOx reduction control is performed by adding the reducing agent a plurality of times by the reducing agent adding means.
The required addition amount of each of the multiple times of reducing agent addition is the amount of reducing agent that adheres in the gas path before reaching the exhaust gas purification means in each time of reducing agent addition, and each time the reducing agent is added. An exhaust emission control device for an internal combustion engine, which is determined in consideration of at least one of the amount of reducing agent evaporating in the gas among the reducing agents already attached in the path at the time of addition ,
When it is determined that the NOx occlusion amount of the NOx occlusion agent contained in the exhaust purification means is equal to or greater than a predetermined control start reference amount, it is determined that the NOx occlusion agent should be removed from the NOx occlusion agent for reduction purification. The control start reference amount is set to be smaller as the reduction efficiency determined based on the ratio of the reducing agent amount used for NOx reduction purification to the reducing agent amount reaching the exhaust purification means is higher. Exhaust purification equipment .
上記排気浄化手段よりも上流側に設けられた還元剤添加手段とを備え、
上記NOx吸蔵剤からNOxを離脱させて還元浄化すべきであると判定された時には、上記還元剤添加手段によって上記排気浄化手段に流入するガスに還元剤を供給することを含むNOx還元制御が実施される内燃機関の排気浄化装置において、
上記NOx還元制御中における上記還元剤の供給は、上記還元剤添加手段による複数回の還元剤添加によって行われると共に、該還元剤添加は上記還元剤添加手段から最も近い内燃機関の気筒が排気行程にある時にのみ実施され、
上記複数回の還元剤添加の各回の要求添加量は、還元剤添加毎に、上記排気浄化手段に到達する前に上記ガスの経路内に付着してしまう還元剤の量と、既に上記経路内に付着している還元剤のうち上記ガス中に蒸発する還元剤の量とを考慮して決定される、内燃機関の排気浄化装置であって、
上記排気浄化手段に含まれているNOx吸蔵剤のNOx吸蔵量が予め定めた制御開始基準量以上であると判定された時に上記NOx吸蔵剤からNOxを離脱させて還元浄化すべきであると判定され、上記制御開始基準量は、上記排気浄化手段に到達する還元剤量に対するNOxの還元浄化に使用される還元剤量の割合に基づいて定まる還元効率が高い場合ほど少なく設定される、内燃機関の排気浄化装置。 An exhaust purification means including at least a NOx storage agent disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine;
A reducing agent addition means provided upstream of the exhaust purification means,
When it is determined that NOx should be removed from the NOx storage agent and reduced and purified, NOx reduction control including supplying the reducing agent to the gas flowing into the exhaust purification unit by the reducing agent adding unit is performed. In the exhaust gas purification device for an internal combustion engine,
The supply of the reducing agent during the NOx reduction control is performed by adding the reducing agent a plurality of times by the reducing agent addition means, and the addition of the reducing agent is performed in the exhaust stroke of the cylinder of the internal combustion engine closest to the reducing agent addition means. Only when
The required addition amount for each of the multiple additions of the reducing agent includes the amount of the reducing agent that adheres to the gas path before reaching the exhaust gas purification unit for each addition of the reducing agent, adhesion is determined in consideration of the amount of the reducing agent evaporates the gas out of which the reducing agent, and an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine,
When it is determined that the NOx occlusion amount of the NOx occlusion agent contained in the exhaust purification means is equal to or greater than a predetermined control start reference amount, it is determined that the NOx occlusion agent should be removed from the NOx occlusion agent for reduction purification. The control start reference amount is set to be smaller as the reduction efficiency determined based on the ratio of the reducing agent amount used for NOx reduction purification to the reducing agent amount reaching the exhaust purification means is higher. Exhaust purification equipment .
上記フィードバック学習値は、上記要求添加量が上記空燃比検出手段によってその都度検出される空燃比に応じて補正されてNOx還元制御が実施された場合にのみ、そのNOx還元制御の実施中において上記空燃比検出手段によって検出された空燃比に基づいて、そのNOx還元制御が終了した時に算出されるようになっている、請求項10に記載の内燃機関の排気浄化装置。 The correction includes a first correction performed based on the latest feedback learned value, and a second correction performed in accordance with the air-fuel ratio detected each time by the air-fuel ratio detection means so as to supplement the first correction. Including
The feedback learning value is obtained only when the required addition amount is corrected according to the air-fuel ratio detected each time by the air-fuel ratio detection means and the NOx reduction control is performed. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 10 , wherein the exhaust gas purification device is calculated when the NOx reduction control is completed based on the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means.
上記要求添加量が予め定めた基準要求添加量以下であり、且つ、上記ガスの空燃比が目標空燃比よりリッチであると判定される場合には、上記フィードバック補正手段による上記空燃比検出手段によってその都度検出される空燃比に応じた上記要求添加量の補正が禁止されるようになっている、請求項1から9の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 Feedback correction means for correcting the required addition amount according to the air-fuel ratio detected each time by the air-fuel ratio detection means provided in the exhaust passage,
When it is determined that the required addition amount is equal to or less than a predetermined reference required addition amount and the air-fuel ratio of the gas is richer than the target air-fuel ratio, the air-fuel ratio detection means by the feedback correction means The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 9 , wherein correction of the required addition amount according to an air-fuel ratio detected each time is prohibited.
上記制御所要時間推定手段によって推定されたNOx還元制御の所要時間が予め定めたフィードバック可能基準所要時間未満である場合には、そのNOx還元制御において上記要求添加量が最新の上記補正学習値に基づいて補正されるようになっている、請求項10または11に記載の内燃機関の排気浄化装置。 Only when the time required for the NOx reduction control estimated by the control required time estimating means is equal to or longer than a predetermined learnable reference required time, the air-fuel ratio detecting means detected during the NOx reduction control is detected. Based on the fuel ratio, the corrected learning value is calculated when the NOx reduction control is completed,
When the required time for the NOx reduction control estimated by the control required time estimation means is less than the predetermined reference time required for feedback, the required addition amount is based on the latest corrected learning value in the NOx reduction control. The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to claim 10 or 11 , wherein the exhaust gas purification device is corrected.
上記NOx還元制御において上記要求添加量が最新の上記補正学習値に基づいて補正されるようになっている、請求項1から9の何れか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 A required control time estimating means for estimating the required time for the NOx reduction control is provided, and the required time for the NOx reduction control estimated by the required control time estimation means is equal to or greater than a predetermined learnable reference required time; Only when the NOx reduction control is completed based on the air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio detection means during the execution of the NOx reduction control, the corrected learning value is calculated.
The exhaust emission control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 9 , wherein the required addition amount is corrected based on the latest correction learning value in the NOx reduction control.
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