JP4585971B2 - Air-fuel ratio control device for internal combustion engine - Google Patents

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本発明は、排ガス中のNOxを捕捉するNOx浄化触媒を備えた内燃機関において、NOx浄化触媒のNOx捕捉能力を回復させるように、空燃比を制御する内燃機関の空燃比制御装置に関する。   The present invention relates to an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that controls an air-fuel ratio so as to recover the NOx trapping ability of the NOx purification catalyst in an internal combustion engine equipped with a NOx purification catalyst that traps NOx in exhaust gas.

従来、NOx浄化触媒を排気通路に備えた内燃機関として、ディーゼルエンジンタイプのものが知られている。この種の内燃機関では、通常時、混合気の空燃比がリーン制御され、その際、リーン雰囲気の排ガス中のNOxは、NOx浄化触媒に捕捉(吸着)される。それにより、排ガスが浄化される。また、NOx浄化触媒のNOx捕捉量が限界値に近づき、NOx捕捉能力が低下したときには、NOx浄化能力を回復させるために、混合気の空燃比をリーン側からリッチ側に一時的に制御する、いわゆるリッチスパイク制御が実行される。それにより、リッチ雰囲気の排ガスがNOx浄化触媒に供給され、NOx浄化触媒において、捕捉したNOxが還元されることにより、NOx捕捉能力が回復する。   Conventionally, a diesel engine type is known as an internal combustion engine provided with a NOx purification catalyst in an exhaust passage. In this type of internal combustion engine, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is normally lean-controlled. At that time, NOx in the exhaust gas in the lean atmosphere is captured (adsorbed) by the NOx purification catalyst. Thereby, exhaust gas is purified. Further, when the NOx trapping amount of the NOx purifying catalyst approaches a limit value and the NOx trapping capacity decreases, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is temporarily controlled from the lean side to the rich side in order to recover the NOx purifying capacity. So-called rich spike control is executed. Thereby, exhaust gas in a rich atmosphere is supplied to the NOx purification catalyst, and the captured NOx is reduced in the NOx purification catalyst, whereby the NOx trapping ability is recovered.

このような内燃機関では、リッチスパイク制御を実行した際、NOx浄化触媒の劣化などに起因して、NOx浄化触媒に捕捉されていたNOxの一部が、還元されないまま排気通路内に放出されることにより、排ガスのNOx濃度が一時的に上昇し、排ガス特性が悪化することがある。以下、この現象を「スリップNOx」という。このようなスリップNOxの発生を抑制しながら、リッチスパイク制御を実行する内燃機関の空燃比制御装置として、例えば特許文献1に記載されたものが知られている。   In such an internal combustion engine, when rich spike control is executed, a part of the NOx trapped by the NOx purification catalyst due to deterioration of the NOx purification catalyst is released into the exhaust passage without being reduced. As a result, the NOx concentration of the exhaust gas temporarily increases, and the exhaust gas characteristics may deteriorate. Hereinafter, this phenomenon is referred to as “slip NOx”. As an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that executes rich spike control while suppressing the generation of such slip NOx, for example, a device described in Patent Document 1 is known.

この特許文献1の空燃比制御装置では、リーン制御中、検出された排ガス中のNOx濃度に基づいて、NOx浄化触媒のNOx浄化率を算出し、これが所定の判定値より低くなったときに、NOx浄化触媒のNOx捕捉能力を回復させるために、リッチスパイク制御が実行される。そして、リッチスパイク制御の開始以降、NOx浄化触媒の下流側のNOx濃度と上流側のNOx濃度との偏差、すなわちスリップNOxの発生度合を表すNOx濃度差を継続的に算出し、その最大値を求める。また、リッチスパイク制御直前のリーン制御の実行時間、触媒温度および触媒の上流側の酸素濃度に応じて、マップを検索することにより、しきい値を設定する。そして、NOx濃度差の最大値がしきい値よりも大きく、スリップNOxが発生しているときには、最大値としきい値との偏差すなわちスリップNOxの発生度合に応じて、補正係数を算出し、この補正係数を前回のリーン制御の実行時間に乗算することにより、次回のリーン制御の実行時間を算出する。すなわち、スリップNOxの発生度合に応じて、リーン制御の実行時間が補正される。   In the air-fuel ratio control device of Patent Document 1, the NOx purification rate of the NOx purification catalyst is calculated based on the detected NOx concentration in the exhaust gas during lean control, and when this becomes lower than a predetermined determination value, In order to recover the NOx trapping ability of the NOx purification catalyst, rich spike control is executed. After the start of the rich spike control, the difference between the NOx concentration on the downstream side of the NOx purification catalyst and the NOx concentration on the upstream side, that is, the NOx concentration difference indicating the degree of occurrence of slip NOx is continuously calculated, and the maximum value is calculated. Ask. Further, the threshold value is set by searching the map according to the execution time of lean control immediately before the rich spike control, the catalyst temperature, and the oxygen concentration on the upstream side of the catalyst. When the maximum value of the NOx concentration difference is larger than the threshold value and slip NOx occurs, a correction coefficient is calculated according to the deviation between the maximum value and the threshold value, that is, the degree of occurrence of slip NOx. The next lean control execution time is calculated by multiplying the correction coefficient by the previous lean control execution time. That is, the execution time of lean control is corrected according to the degree of occurrence of slip NOx.

以上のように、リーン制御の実行時間が、NOx濃度差の最大値としきい値との偏差に応じて補正されるので、NOx浄化触媒の劣化に起因するNOx捕捉能力の低下によって、スリップNOxの発生量が多くなっている場合でも、それに応じて、リーン制御の実行時間をより短くなるように補正することによって、次回のリッチスパイク制御までに、NOx浄化触媒に捕捉されるNOx量を低減することができる。その結果、次回のリッチスパイク制御を実行する際、スリップNOxの発生を抑制しながら、NOx浄化触媒のNOx捕捉能力を回復させることができる。   As described above, since the execution time of the lean control is corrected according to the deviation between the maximum value of the NOx concentration difference and the threshold value, the slip NOx is reduced due to the decrease in the NOx trapping capacity resulting from the deterioration of the NOx purification catalyst. Even when the generated amount is increased, the amount of NOx trapped in the NOx purification catalyst is reduced by the next rich spike control by correcting the execution time of the lean control to be shorter accordingly. be able to. As a result, when the next rich spike control is executed, the NOx trapping ability of the NOx purification catalyst can be recovered while suppressing the generation of slip NOx.

特開2005−194927号公報JP 2005-194927 A

上記従来の内燃機関の空燃比制御装置によれば、スリップNOxの発生量が大きいほど、リーン制御の実行時間がより短くなるように補正されるので、それに伴ってリッチスパイク制御の実行頻度が増大することにより、燃費が悪化してしまうという問題がある。また、スリップNOxの発生度合の判定において、NOx浄化触媒の下流側のNOx濃度と上流側のNOx濃度との偏差を用いているので、この偏差に、スリップNOxの実際の発生状態に加えて、還元剤としての未燃燃料を含む排ガスおよびNOx浄化触媒のNOx浄化能力が影響してしまう。その結果、スリップNOxの発生度合の判定精度が低いことで、スリップNOxを適切に抑制できず、排ガス特性が悪化するおそれがある。   According to the above-described conventional air-fuel ratio control device for an internal combustion engine, the greater the amount of slip NOx generated, the shorter the lean control execution time is corrected. Accordingly, the rich spike control execution frequency increases. As a result, there is a problem that the fuel consumption deteriorates. Further, in the determination of the degree of occurrence of slip NOx, the deviation between the NOx concentration on the downstream side of the NOx purification catalyst and the NOx concentration on the upstream side is used, so in addition to the actual occurrence state of slip NOx, Exhaust gas containing unburned fuel as a reducing agent and the NOx purification ability of the NOx purification catalyst are affected. As a result, since the determination accuracy of the degree of occurrence of slip NOx is low, the slip NOx cannot be appropriately suppressed, and the exhaust gas characteristics may be deteriorated.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、スリップNOxの発生を抑制しながら、NOx浄化触媒のNOx浄化能力を回復させるように、空燃比を制御する場合において、燃費および排ガス特性を向上させることができる内燃機関の空燃比制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. In the case of controlling the air-fuel ratio so as to recover the NOx purification ability of the NOx purification catalyst while suppressing the generation of slip NOx, the fuel consumption and exhaust gas characteristics are achieved. An object of the present invention is to provide an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that can improve the engine.

上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、リーン雰囲気の排ガス中のNOxを捕捉するとともにリッチ雰囲気の排ガスが供給されたときに捕捉したNOxを還元するNOx浄化触媒12を備えた内燃機関3の空燃比制御装置1であって、NOx浄化触媒12の下流側の排ガス中のNOx濃度CNOxを検出するNOx濃度検出手段(NOxセンサ23)と、NOx浄化触媒12にリッチ雰囲気の排ガスを供給すべきリッチ制御条件が成立したとき(ステップ60の判別結果がYESのとき)に、内燃機関3に供給される混合気の空燃比AFを、理論空燃比よりもリーン側からリッチ側に切り換えるように制御する空燃比制御手段(ECU2、ステップ69〜75)と、空燃比制御手段による混合気の空燃比AFのリッチ側への切換以降に検出されたNOx濃度CNOxに応じて、スリップNOxの発生度合を表すスリップNOxパラメータ(スリップ値SLIP_CNOx、NOx濃度CNOxの平均値、総NOx量)を算出するスリップNOxパラメータ算出手段(ECU2、ステップ8,26)と、を備え、空燃比制御手段は、算出されたスリップNOxパラメータと、空燃比のリッチ側への切換後の、NOx浄化触媒におけるNOx還元動作が終了していると推定されるタイミングで検出されたNOx濃度(スルー値TH_CNOx)との比であるスリップNOx比(スリップ・スルー比R_SLTH)、およびスリップNOxパラメータに応じて、リーン側からリッチ側に切り換えるときの空燃比AFの変化速度を決定する(ステップ52,56,85,94,114,115)ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a NOx purification catalyst 12 that captures NOx in exhaust gas in a lean atmosphere and reduces captured NOx when exhaust gas in a rich atmosphere is supplied. The air-fuel ratio control apparatus 1 for the internal combustion engine 3 includes NOx concentration detection means (NOx sensor 23) for detecting NOx concentration CNOx in the exhaust gas downstream of the NOx purification catalyst 12, and exhaust gas in a rich atmosphere in the NOx purification catalyst 12. When the rich control condition for supplying the fuel is satisfied (when the determination result in step 60 is YES), the air-fuel ratio AF of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine 3 is changed from the lean side to the rich side with respect to the stoichiometric air-fuel ratio. Air-fuel ratio control means (ECU2, steps 69 to 75) for controlling the air-fuel ratio to be switched, and air-fuel ratio AF of the air-fuel mixture by the air-fuel ratio control means is switched to the rich side Slip NOx parameter calculating means (ECU2, step) for calculating slip NOx parameters (slip value SLIP_CNOx, average value of NOx concentration CNOx, total NOx amount) indicating the degree of occurrence of slip NOx in accordance with the NOx concentration CNOx detected in descending 8, 26), and the air-fuel ratio control means is estimated that the NOx reduction operation in the NOx purification catalyst after the calculated slip NOx parameter and switching to the rich side of the air-fuel ratio has ended. Changes in the air-fuel ratio AF when switching from lean to rich according to the slip NOx ratio (slip-through ratio R_SLTH), which is the ratio to the NOx concentration (through value TH_CNOx) detected at the timing, and the slip NOx parameter Determine the speed (steps 52, 56, 85, 94, 14,115) that characterized.

この内燃機関の空燃比制御装置によれば、空燃比制御手段により、NOx浄化触媒にリッチ雰囲気の排ガスを供給すべきリッチ制御条件が成立したときに、内燃機関に供給される混合気の空燃比が、理論空燃比よりもリーン側からリッチ側に切り換えるように制御され、その切換以降に検出されたNOx濃度に応じて、スリップNOxの発生度合を表すスリップNOxパラメータが算出される。そして、リーン側からリッチ側に切り換えるときの空燃比の変化速度が、スリップNOxパラメータと、空燃比のリッチ側への切換後の、NOx浄化触媒におけるNOx還元動作が終了していると推定されるタイミングで検出されたNOx濃度との比であるスリップNOx比、およびスリップNOxパラメータに応じて決定される。このように、空燃比の変化速度が、スリップNOxの発生度合を表すスリップNOxパラメータ、およびスリップNOx比に応じて決定されるので、スリップNOxの発生を適切に抑制しながら、NOx浄化触媒のNOx捕捉能力を回復させることができる。 According to this air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine when a rich control condition for supplying exhaust gas in a rich atmosphere to the NOx purification catalyst is satisfied by the air-fuel ratio control means. However, control is performed so as to switch from the lean side to the rich side with respect to the stoichiometric air-fuel ratio, and a slip NOx parameter representing the degree of occurrence of slip NOx is calculated according to the NOx concentration detected after the switching. The rate of change of the air-fuel ratio when switching from the lean side to the rich side is estimated that the NOx reduction operation in the NOx purification catalyst after the slip NOx parameter and the switching to the rich side of the air-fuel ratio has been completed. It is determined according to the slip NOx ratio, which is the ratio with the NOx concentration detected at the timing, and the slip NOx parameter . Thus, since the change rate of the air-fuel ratio is determined according to the slip NOx parameter indicating the degree of occurrence of slip NOx and the slip NOx ratio , the NOx of the NOx purification catalyst is appropriately suppressed while suppressing the generation of slip NOx. Capturing ability can be restored.

すなわち、空燃比をリーン側からリッチ側に切り換える際の空燃比の変化速度を変えるだけで、スリップNOxを抑制できるので、リーン制御の実行時間を変える従来の場合と異なり、NOx浄化触媒が劣化したときでも、リッチ制御の実行頻度が増大するのを回避でき、その分、燃費を向上させることができる。また、スリップNOxパラメータが、NOx浄化触媒の下流側の排ガス中のNOx濃度のみに応じて算出されるので、NOx浄化触媒の下流側のNOx濃度と上流側のNOx濃度との偏差を用いる従来の場合と異なり、還元剤としての未燃燃料を含む排ガスおよびNOx浄化触媒におけるNOx浄化能力が、スリップNOxの判定結果に影響を及ぼすのを回避でき、スリップNOxの発生度合の判定精度を向上させることができる。その結果、スリップNOxをより確実に抑制できることで、排ガス特性を向上させることができる。   That is, since the slip NOx can be suppressed only by changing the change rate of the air-fuel ratio when the air-fuel ratio is switched from the lean side to the rich side, the NOx purification catalyst deteriorates unlike the conventional case where the execution time of the lean control is changed. Even at this time, it is possible to avoid an increase in the execution frequency of the rich control, and the fuel efficiency can be improved accordingly. Further, since the slip NOx parameter is calculated only in accordance with the NOx concentration in the exhaust gas downstream of the NOx purification catalyst, the slip NOx parameter uses a deviation between the downstream NOx concentration and the upstream NOx concentration of the NOx purification catalyst. Unlike the case, the NOx purification ability of the exhaust gas containing unburned fuel as the reducing agent and the NOx purification catalyst can avoid affecting the determination result of the slip NOx, and the determination accuracy of the generation degree of the slip NOx can be improved. Can do. As a result, the exhaust gas characteristics can be improved by more reliably suppressing the slip NOx.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関3の空燃比制御装置1において、空燃比制御手段は、スリップNOx比およびスリップNOxパラメータに応じて、空燃比AFの変化速度を複数の段階で切り換わるように決定する(ステップ52,56,85,94,114,115)ことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the air-fuel ratio control device 1 for the internal combustion engine 3 according to the first aspect, the air-fuel ratio control means sets a plurality of change rates of the air-fuel ratio AF according to the slip NOx ratio and the slip NOx parameter. It is characterized in that it is determined to switch at the stage (steps 52, 56, 85, 94, 114, 115).

この内燃機関の空燃比制御装置によれば、スリップNOx比およびスリップNOxパラメータに応じて、空燃比の変化速度が複数の段階で切り換わるように決定されるので、スリップNOxの発生度合に応じて、空燃比をよりきめ細かく制御することができ、スリップNOxの発生をより確実に抑制できる。 According to the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, the change rate of the air-fuel ratio is determined so as to be switched at a plurality of stages according to the slip NOx ratio and the slip NOx parameter, and accordingly, according to the degree of occurrence of slip NOx. The air-fuel ratio can be controlled more finely, and the generation of slip NOx can be more reliably suppressed.

請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載の内燃機関3の空燃比制御装置1において、空燃比制御手段は、空燃比AFの変化速度を、スリップNOxパラメータによって表されるスリップNOxの発生度合が大きいほど、より小さくなるように決定する(ステップ52,56,85,94,114,115)ことを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the air-fuel ratio control apparatus 1 for the internal combustion engine 3 according to the first or second aspect, the air-fuel ratio control means includes a slip NOx in which the change rate of the air-fuel ratio AF is represented by a slip NOx parameter. It is characterized in that it is determined so as to be smaller as the degree of occurrence of (steps 52, 56, 85, 94, 114, 115).

この内燃機関の空燃比制御装置によれば、空燃比の変化速度が、スリップNOxパラメータによって表されるスリップNOxの発生度合が大きいほど、より小さくなるように決定されるので、スリップNOxの発生をより確実に抑制できる。   According to this air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, the rate of change of the air-fuel ratio is determined to be smaller as the degree of occurrence of slip NOx represented by the slip NOx parameter is larger. It can suppress more reliably.

請求項4に係る発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の内燃機関3の空燃比制御装置1において、スリップNOxパラメータ算出手段は、スリップNOxパラメータを、空燃比AFのリッチ側への切換後に検出されたNOx濃度の最大値MX_CNOxと、切換開始時に検出されたNOx濃度(初期値ST_CNOx)との偏差(MX_CNOx−ST_CNOx)として算出することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the air-fuel ratio control device 1 for the internal combustion engine 3 according to any one of the first to third aspects, the slip NOx parameter calculating means sets the slip NOx parameter to the rich side of the air-fuel ratio AF. It is calculated as a deviation (MX_CNOx−ST_CNOx) between the maximum value MX_CNOx of the NOx concentration detected after switching and the NOx concentration (initial value ST_CNOx) detected at the start of switching.

この内燃機関の空燃比制御装置によれば、スリップNOxパラメータが、空燃比のリッチ側への切換後に検出されたNOx濃度の最大値と、切換開始時に検出されたNOx濃度との偏差として算出されるので、前述したように、NOx浄化触媒の下流側のNOx濃度と上流側のNOx濃度との偏差を用いる従来の場合と異なり、還元剤としての未燃燃料を含む排ガスおよびNOx浄化触媒におけるNOx浄化能力が、スリップNOxの判定に影響を及ぼすのを回避でき、スリップNOxの発生度合の判定精度を向上させることができる。   According to this air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, the slip NOx parameter is calculated as a deviation between the maximum value of the NOx concentration detected after switching to the rich side of the air-fuel ratio and the NOx concentration detected at the start of switching. Therefore, as described above, unlike the conventional case in which the deviation between the NOx concentration on the downstream side of the NOx purification catalyst and the NOx concentration on the upstream side is used, the exhaust gas containing unburned fuel as the reducing agent and the NOx in the NOx purification catalyst It is possible to avoid the purification ability from affecting the determination of slip NOx and improve the determination accuracy of the degree of occurrence of slip NOx.

請求項5に係る発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の内燃機関3の空燃比制御装置1において、スリップNOxパラメータ算出手段は、スリップNOxパラメータを、空燃比AFのリッチ側への切換開始から切換後の所定タイミング(時刻t2、t3またはt4)までのNOx濃度CNOxの平均値として算出することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the air-fuel ratio control device 1 for the internal combustion engine 3 according to any one of the first to third aspects, the slip NOx parameter calculating means converts the slip NOx parameter to the rich side of the air-fuel ratio AF. It is calculated as an average value of NOx concentration CNOx from a switching start to a predetermined timing (time t2, t3 or t4) after switching.

NOx浄化触媒にリッチ雰囲気の排ガスを供給するために、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーン側からリッチ側に切り換えるように制御した場合、リッチ側への切換以降、スリップNOxの発生状態としては、NOx濃度が一時的なピークを示すように変化する場合が一般的であるが、それ以外にも、例えばスリップNOx量が少ないときなどには、NOx濃度がアップダウンを繰り返すことなどがあり、多様な変化パターンが存在する。これに対して、この内燃機関の空燃比制御装置によれば、スリップNOxパラメータが、空燃比のリッチ側への切換開始から切換後の所定タイミングまでのNOx濃度の平均値として算出されるので、NOx濃度がどのような変化パターンで変化しても、その影響を受けることなく、スリップNOxパラメータをスリップNOxの発生度合を適切に表す値として算出でき、それにより、スリップNOxの発生度合の判定精度をさらに向上させることができる。   When the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is controlled to be switched from the lean side to the rich side with respect to the stoichiometric air-fuel ratio in order to supply exhaust gas in a rich atmosphere to the NOx purification catalyst, the state of occurrence of slip NOx after switching to the rich side In general, the NOx concentration changes so as to show a temporary peak. In addition, for example, when the amount of slip NOx is small, the NOx concentration repeats up and down. There are various patterns of change. On the other hand, according to the air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, the slip NOx parameter is calculated as an average value of the NOx concentration from the start of switching to the rich side of the air-fuel ratio until the predetermined timing after switching. Regardless of the change pattern of the NOx concentration, the slip NOx parameter can be calculated as a value that appropriately represents the degree of occurrence of slip NOx without being affected by the change pattern, thereby determining the accuracy of determining the degree of occurrence of slip NOx. Can be further improved.

請求項6に係る発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の内燃機関3の空燃比制御装置1において、スリップNOxパラメータ算出手段は、スリップNOxパラメータを、空燃比AFのリッチ側への切換開始から切換後の所定タイミング(時刻t2、t3またはt4)までの間にNOx浄化触媒12から排出された総NOx量として算出することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the air-fuel ratio control device 1 for the internal combustion engine 3 according to any one of the first to third aspects, the slip NOx parameter calculating means sets the slip NOx parameter to the rich side of the air-fuel ratio AF. The total NOx amount discharged from the NOx purification catalyst 12 is calculated from the start of switching to the predetermined timing after switching (time t2, t3 or t4).

この内燃機関の空燃比制御装置によれば、スリップNOxパラメータが、空燃比のリッチ側への切換開始から切換後の所定タイミングまでの間にNOx浄化触媒から排出された総NOx量として算出されるので、前述したように、NOx濃度がどのような変化パターンで変化しても、その影響を受けることなく、スリップNOxパラメータをスリップNOxの発生度合を適切に表す値として算出でき、それにより、スリップNOxの発生度合の判定精度をさらに向上させることができる。   According to this air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, the slip NOx parameter is calculated as the total NOx amount discharged from the NOx purification catalyst between the start of switching to the rich side of the air-fuel ratio and the predetermined timing after switching. Therefore, as described above, regardless of the change pattern of the NOx concentration, the slip NOx parameter can be calculated as a value that appropriately represents the degree of occurrence of the slip NOx without being affected by the change pattern. The determination accuracy of the degree of NOx generation can be further improved.

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の空燃比制御装置について説明する。図1は、本実施形態の空燃比制御装置1を適用した内燃機関(以下「エンジン」という)3の概略構成を示しており、図2は、空燃比制御装置1の概略構成を示している。同図2に示すように、空燃比制御装置1は、ECU2を備えており、このECU2は、後述するように、エンジン3の運転状態に応じて、空燃比制御などの各種の制御処理を実行する。   Hereinafter, an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 3 to which the air-fuel ratio control device 1 of the present embodiment is applied, and FIG. 2 shows a schematic configuration of the air-fuel ratio control device 1. . As shown in FIG. 2, the air-fuel ratio control device 1 includes an ECU 2. The ECU 2 executes various control processes such as air-fuel ratio control according to the operating state of the engine 3, as will be described later. To do.

エンジン3は、図示しない車両に搭載された直列4気筒型ディーゼルエンジンであり、4組の気筒3aおよびピストン3b(1組のみ図示)と、クランクシャフト3cなどを備えている。このエンジン3には、クランク角センサ20が設けられている。このクランク角センサ20は、マグネットロータおよびMREピックアップで構成されており、クランクシャフト3cの回転に伴い、いずれもパルス信号であるCRK信号およびTDC信号をECU2に出力する。   The engine 3 is an in-line four-cylinder diesel engine mounted on a vehicle (not shown), and includes four sets of cylinders 3a and pistons 3b (only one set is shown), a crankshaft 3c, and the like. The engine 3 is provided with a crank angle sensor 20. The crank angle sensor 20 includes a magnet rotor and an MRE pickup, and outputs a CRK signal and a TDC signal, which are pulse signals, to the ECU 2 as the crankshaft 3c rotates.

このCRK信号は、所定クランク角(例えば30゜)毎に1パルスが出力され、ECU2は、このCRK信号に基づき、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを算出する。また、TDC信号は、各気筒3aのピストン3bが吸気行程のTDC位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角毎に1パルスが出力される。   The CRK signal is output at one pulse every predetermined crank angle (for example, 30 °), and the ECU 2 calculates the engine speed NE (hereinafter referred to as “engine speed”) NE based on the CRK signal. The TDC signal is a signal indicating that the piston 3b of each cylinder 3a is at a predetermined crank angle position slightly ahead of the TDC position of the intake stroke, and one pulse is output for each predetermined crank angle.

また、エンジン3には、燃料噴射弁4が気筒3a毎に設けられており(1つのみ図示)、各燃料噴射弁4はいずれも、ECU2に電気的に接続されている。燃料噴射弁4は、後述するように、ECU2によって、その開弁時間および開弁タイミングが制御され、それにより、燃料噴射量および燃料噴射タイミングが制御される。   The engine 3 is provided with a fuel injection valve 4 for each cylinder 3a (only one is shown), and each fuel injection valve 4 is electrically connected to the ECU 2. As will be described later, the valve opening time and the valve opening timing of the fuel injection valve 4 are controlled by the ECU 2, whereby the fuel injection amount and the fuel injection timing are controlled.

一方、エンジン3の吸気通路6には、上流側から順に、エアフローセンサ21、ターボチャージャ7、スロットル弁機構8およびスワール弁機構9が設けられている。このエアフローセンサ21は、熱線式エアフローメータで構成されており、後述するスロットル弁8aを通過する新気の流量を検出し、それを表す検出信号をECU2に出力する。ECU2は、エアフローセンサ21の検出信号に基づき、気筒3a内に実際に吸入されたと推定される新気量M_ACTを算出する。   On the other hand, an air flow sensor 21, a turbocharger 7, a throttle valve mechanism 8, and a swirl valve mechanism 9 are provided in the intake passage 6 of the engine 3 in order from the upstream side. The air flow sensor 21 is composed of a hot-wire air flow meter, detects the flow rate of fresh air that passes through a throttle valve 8a described later, and outputs a detection signal representing it to the ECU 2. Based on the detection signal of the air flow sensor 21, the ECU 2 calculates a fresh air amount M_ACT that is estimated to be actually taken into the cylinder 3a.

また、ターボチャージャ7は、吸気通路6のエアフローセンサ21よりも下流側に設けられたコンプレッサブレード7aと、排気通路11の途中に設けられ、コンプレッサブレード7aと一体に回転するタービンブレード7bと、複数の可変ベーン7c(2つのみ図示)と、可変ベーン7cを駆動するベーンアクチュエータ7dなどを備えている。   The turbocharger 7 includes a compressor blade 7a provided on the downstream side of the air flow sensor 21 in the intake passage 6, a turbine blade 7b provided in the middle of the exhaust passage 11, and rotating integrally with the compressor blade 7a. Variable vanes 7c (only two are shown), a vane actuator 7d for driving the variable vanes 7c, and the like.

このターボチャージャ7では、排気通路11内の排ガスによってタービンブレード7bが回転駆動されると、これと一体のコンプレッサブレード7aも同時に回転することにより、吸気通路6内の新気が加圧される。すなわち、過給動作が実行される。   In the turbocharger 7, when the turbine blade 7 b is rotationally driven by the exhaust gas in the exhaust passage 11, the compressor blade 7 a integrated therewith is also rotated at the same time, so that fresh air in the intake passage 6 is pressurized. That is, the supercharging operation is executed.

また、可変ベーン7cは、ターボチャージャ7が発生する過給圧を変化させるためのものであり、ハウジングのタービンブレード7bを収容する部分の壁に回動自在に取り付けられている。可変ベーン7cは、ECU2に接続されたベーンアクチュエータ7dに機械的に連結されている。ECU2は、ベーンアクチュエータ7dを介して可変ベーン7cの開度を変化させ、タービンブレード7bに吹き付けられる排ガス量を変化させることによって、タービンブレード7bの回転速度すなわちコンプレッサブレード7aの回転速度を変化させ、それにより、過給圧を制御する。   The variable vane 7c is for changing the supercharging pressure generated by the turbocharger 7, and is rotatably attached to the wall of the portion of the housing that houses the turbine blade 7b. The variable vane 7c is mechanically coupled to a vane actuator 7d connected to the ECU 2. The ECU 2 changes the rotational speed of the turbine blade 7b, that is, the rotational speed of the compressor blade 7a by changing the opening of the variable vane 7c via the vane actuator 7d and changing the amount of exhaust gas blown to the turbine blade 7b. Thereby, the supercharging pressure is controlled.

一方、スロットル弁機構8は、スロットル弁8aおよびこれを駆動するTHアクチュエータ8bなどを備えている。スロットル弁8aは、吸気通路6の途中に回動自在に設けられており、当該回動に伴う開度の変化によりスロットル弁8aを通過する新気の流量を変化させる。THアクチュエータ8bは、モータに減速ギヤ機構(いずれも図示せず)を組み合わせたものであり、ECU2に電気的に接続されている。ECU2は、THアクチュエータ8bを介してスロットル弁8aの開度を制御する。   On the other hand, the throttle valve mechanism 8 includes a throttle valve 8a and a TH actuator 8b for driving the throttle valve 8a. The throttle valve 8a is rotatably provided in the middle of the intake passage 6, and changes the flow rate of fresh air passing through the throttle valve 8a by the change in the opening degree accompanying the rotation. The TH actuator 8b is a combination of a motor and a reduction gear mechanism (both not shown), and is electrically connected to the ECU 2. The ECU 2 controls the opening degree of the throttle valve 8a via the TH actuator 8b.

また、吸気通路6のスロットル弁機構8よりも下流側の部分は、1つの集合部と、そこから分岐した4つの分岐部とからなるインテークマニホールド6aになっている。このインテークマニホールド6a内の通路は、集合部から各分岐部にわたってスワール通路6bおよびバイパス通路6cに分かれており、これらの通路6b,6cはそれぞれ、2つの吸気ポートを介して気筒3a内に連通している。   Further, the portion of the intake passage 6 on the downstream side of the throttle valve mechanism 8 is an intake manifold 6a including one collecting portion and four branch portions branched therefrom. The passage in the intake manifold 6a is divided into a swirl passage 6b and a bypass passage 6c from the collecting portion to each branch portion, and these passages 6b and 6c communicate with the cylinder 3a through two intake ports, respectively. ing.

前述したスワール弁機構9は、スワールを気筒3a内に発生させることによって気筒3a内の混合気を攪拌するものであり、スワール通路6b内に設けられたスワール弁9aと、これを駆動するスワールアクチュエータ9bなどを備えている。スワールアクチュエータ9bは、モータに減速ギヤ機構(いずれも図示せず)を組み合わせたものであり、ECU2に電気的に接続されている。ECU2は、スワールアクチュエータ9bを介してスワール弁9aの開度を変化させ、それにより、スワールの発生状態を制御する。   The above-described swirl valve mechanism 9 stirs the air-fuel mixture in the cylinder 3a by generating a swirl in the cylinder 3a. The swirl valve 9a provided in the swirl passage 6b and a swirl actuator that drives the swirl valve 9a. 9b and the like. The swirl actuator 9b is a combination of a motor and a reduction gear mechanism (both not shown), and is electrically connected to the ECU 2. The ECU 2 changes the opening degree of the swirl valve 9a via the swirl actuator 9b, thereby controlling the state of occurrence of the swirl.

また、エンジン3には、排気還流装置10が設けられている。この排気還流装置10は、排気通路11内の排ガスの一部を吸気通路6側に還流するものであり、吸気通路6および排気通路11の間に接続されたEGR通路10aと、このEGR通路10aを開閉するEGR制御弁10bなどで構成されている。EGR通路10aの一端は、排気通路11のタービンブレード7bよりも上流側の部分に開口し、他端は、吸気通路6のバイパス通路6cの部分に開口している。   Further, the engine 3 is provided with an exhaust gas recirculation device 10. The exhaust gas recirculation device 10 recirculates a part of the exhaust gas in the exhaust passage 11 to the intake passage 6 side, an EGR passage 10a connected between the intake passage 6 and the exhaust passage 11, and the EGR passage 10a. And an EGR control valve 10b for opening and closing the valve. One end of the EGR passage 10 a opens to a portion upstream of the turbine blade 7 b of the exhaust passage 11, and the other end opens to a bypass passage 6 c of the intake passage 6.

EGR制御弁10bは、そのリフトが最大値と最小値との間でリニアに変化するリニア電磁弁で構成され、ECU2に電気的に接続されている。ECU2は、EGR制御弁10bを介して、EGR通路10aの開度を変化させ、それにより、排ガスの還流量すなわちEGR量を制御する。   The EGR control valve 10b is a linear electromagnetic valve whose lift changes linearly between a maximum value and a minimum value, and is electrically connected to the ECU 2. The ECU 2 changes the opening degree of the EGR passage 10a via the EGR control valve 10b, thereby controlling the recirculation amount of exhaust gas, that is, the EGR amount.

一方、排気通路11のタービンブレード7bよりも下流側には、上流側から順に、LAFセンサ22、NOx浄化触媒12およびNOxセンサ23が設けられている。このLAFセンサ22は、ジルコニアおよび白金電極などで構成され、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーン領域までの広範囲な空燃比の領域において、排気通路11内を流れる排ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、それを表す検出信号をECU2に出力する。ECU2は、このLAFセンサ22の検出信号に基づき、排ガスの空燃比すなわち燃焼した混合気の空燃比AFを算出する。   On the other hand, on the downstream side of the turbine blade 7b in the exhaust passage 11, a LAF sensor 22, a NOx purification catalyst 12, and a NOx sensor 23 are provided in order from the upstream side. The LAF sensor 22 is composed of zirconia and a platinum electrode, and the oxygen concentration in the exhaust gas flowing in the exhaust passage 11 is measured in a wide range of air-fuel ratios from a rich region richer than the stoichiometric air-fuel ratio to an extremely lean region. It detects linearly and outputs a detection signal representing it to the ECU 2. The ECU 2 calculates the air-fuel ratio of the exhaust gas, that is, the air-fuel ratio AF of the burned mixture based on the detection signal of the LAF sensor 22.

また、NOx浄化触媒12は、リーン雰囲気の排ガスすなわち酸素濃度が理論空燃比に相当する排ガスの酸素濃度よりも高い排ガスが流入したときには、排ガス中のNOxを捕捉するとともに、後述するリッチスパイク制御などにより、リッチ雰囲気の排ガスが流入したときには、捕捉したNOxを還元する。   Further, the NOx purification catalyst 12 captures NOx in the exhaust gas when the exhaust gas in the lean atmosphere, that is, the exhaust gas whose oxygen concentration is higher than the oxygen concentration corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio flows, and the rich spike control described later. Thus, when exhaust gas in a rich atmosphere flows in, the captured NOx is reduced.

一方、NOxセンサ23(NOx濃度検出手段)は、NOx浄化触媒12を通過した排ガス中のNOx濃度CNOxを検出し、それを表す検出信号をECU2に出力する。   On the other hand, the NOx sensor 23 (NOx concentration detection means) detects the NOx concentration CNOx in the exhaust gas that has passed through the NOx purification catalyst 12, and outputs a detection signal representing it to the ECU 2.

さらに、ECU2には、アクセル開度センサ24が接続されている。このアクセル開度センサ24は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量(以下「アクセル開度」という)APを検出し、それを表す検出信号をECU2に出力する。   Further, an accelerator opening sensor 24 is connected to the ECU 2. The accelerator opening sensor 24 detects a depression amount (hereinafter referred to as “accelerator opening”) AP of an accelerator pedal (not shown) of the vehicle, and outputs a detection signal indicating the detected amount to the ECU 2.

また、ECU2は、CPU、RAM、ROMおよびI/Oインターフェース(いずれも図示せず)などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ20〜24の検出信号などに応じて、エンジン3の運転状態を判別するとともに、運転状態に応じて、以下に述べるように、空燃比制御処理などを実行する。それにより、混合気の空燃比AFが、通常運転時にはリーン側の値に制御され、リッチスパイク制御時には、NOx浄化触媒12に捕捉されたNOxを還元するために、後述する所定のリッチスパイク用値AF_RICHに制御される。また、リッチスパイク制御中、NOx浄化触媒12の劣化などに起因して、スリップNOxが発生した場合には、次回以降のリッチスパイク制御の開始時、空燃比AFを、スリップNOxが発生していない場合よりも小さい変化速度で、リッチスパイク用値AF_RICHまで制御する。以下、この制御のことを「スリップ補正制御」という。   The ECU 2 includes a microcomputer including a CPU, a RAM, a ROM, an I / O interface (all not shown), and the engine 2 according to the detection signals of the various sensors 20 to 24 described above. 3 is determined, and air-fuel ratio control processing or the like is executed as described below according to the operating state. As a result, the air-fuel ratio AF of the air-fuel mixture is controlled to a lean value during normal operation, and during rich spike control, a predetermined rich spike value, which will be described later, is used to reduce NOx trapped by the NOx purification catalyst 12. Controlled to AF_RICH. Further, when slip NOx occurs due to deterioration of the NOx purification catalyst 12 during the rich spike control, the slip NOx is not generated at the air-fuel ratio AF at the start of the next rich spike control. Control is performed up to the rich spike value AF_RICH at a change rate smaller than the case. Hereinafter, this control is referred to as “slip correction control”.

なお、本実施形態では、ECU2が、空燃比制御手段およびスリップNOxパラメータ算出手段に相当する。   In the present embodiment, the ECU 2 corresponds to air-fuel ratio control means and slip NOx parameter calculation means.

また、ECU2は、イグニッション・スイッチがオフされたエンジン停止中でも記憶したデータを保持可能なバックアップ電源付きのRAMと、バックアップ電源付きでない一般的なRAMを備えており、後述するNOx捕捉量S_QNOx、空燃比補正係数K_NOx、中間値の前回値AF_MIDZ、補正係数算出済みフラグF_KNOxおよびスリップ補正済みフラグF_AFSLIPなどの値は、バックアップ電源付きのRAM内に記憶される。   Further, the ECU 2 includes a RAM with a backup power source capable of holding stored data even when the engine is stopped when the ignition switch is turned off, and a general RAM without a backup power source. A NOx trapping amount S_QNOx, which will be described later, is empty. Values such as the fuel ratio correction coefficient K_NOx, the previous intermediate value AF_MIDZ, the correction coefficient calculated flag F_KNOx, and the slip corrected flag F_AFSLIP are stored in a RAM with a backup power source.

次に、図3を参照しながら、ECU2により実行されるリッチスパイク制御の実行条件判定処理について説明する。この処理は、以下に述べるように、NOx浄化触媒12に捕捉されたNOxを還元するためのリッチスパイク制御の実行条件が成立しているか否かを判定するとともに、空燃比補正係数K_NOxおよび空燃比補正値AF_CORRを算出するものであり、所定の制御周期(例えば10msec)で実行される。   Next, a rich spike control execution condition determination process executed by the ECU 2 will be described with reference to FIG. As will be described below, this process determines whether or not the execution condition of the rich spike control for reducing the NOx trapped by the NOx purification catalyst 12 is satisfied, and the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx and the air-fuel ratio The correction value AF_CORR is calculated, and is executed at a predetermined control cycle (for example, 10 msec).

この処理では、まず、ステップ1(図では「S1」と略す。以下同じ)で、リッチ条件フラグF_RICHが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOで、リッチスパイク制御の実行条件が成立していないときには、ステップ2に進み、NOx捕捉量S_QNOxを算出する。   In this process, first, in step 1 (abbreviated as “S1” in the figure, the same applies hereinafter), it is determined whether or not the rich condition flag F_RICH is “1”. If the determination result is NO and the execution condition of the rich spike control is not satisfied, the process proceeds to step 2 to calculate the NOx trapping amount S_QNOx.

このNOx捕捉量S_QNOxは、NOx浄化触媒12に捕捉されているNOx量の推定値に相当するものであり、具体的には、以下に述べるように、NOx排出量QNOxの積算値として算出される。まず、要求トルクPMCMDを、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じて、図示しないマップを検索することにより算出し、次いで、要求トルクPMCMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより、NOx排出量QNOxを算出する。その後、算出したNOx排出量QNOxをNOx捕捉量の前回値に加算することにより、NOx捕捉量S_QNOxが算出される。   This NOx trapping amount S_QNOx corresponds to an estimated value of the NOx amount trapped by the NOx purification catalyst 12, and is specifically calculated as an integrated value of the NOx emission amount QNOx as described below. . First, the required torque PMCMD is calculated by searching a map (not shown) according to the engine speed NE and the accelerator pedal opening AP, and then the map (not shown) is searched according to the required torque PMCMD and the engine speed NE. Thus, the NOx emission amount QNOx is calculated. Thereafter, the NOx trapping amount S_QNOx is calculated by adding the calculated NOx emission amount QNOx to the previous value of the NOx trapping amount.

次いで、ステップ3に進み、NOx捕捉量S_QNOxが所定値SQNOx1以上であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、リッチスパイク制御の実行条件が成立していないと判定して、ステップ12に進み、それを表すためにリッチ条件フラグF_RICHを「0」に設定した後、本処理を終了する。   Next, the routine proceeds to step 3 where it is determined whether or not the NOx trapping amount S_QNOx is equal to or greater than a predetermined value SQNOx1. When the determination result is NO, it is determined that the execution condition of the rich spike control is not satisfied, and the process proceeds to step 12, and the rich condition flag F_RICH is set to “0” to indicate that, and then this process is performed. finish.

一方、ステップ3の判別結果がYESのときには、リッチスパイク制御の実行条件が成立したと判定して、ステップ4で、NOx捕捉量S_QNOxを値0にリセットした後、ステップ5に進み、リッチスパイク制御の実行条件が成立したことを表すために、リッチ条件フラグF_RICHを「1」に設定する。それにより、次回以降のループにおいて、ステップ1の判別結果がYESとなり、その場合には、ステップ6に進む。   On the other hand, when the determination result in step 3 is YES, it is determined that the execution condition of the rich spike control is satisfied. In step 4, the NOx trapping amount S_QNOx is reset to 0, and then the process proceeds to step 5 where the rich spike control is performed. Is set to “1” to indicate that the execution condition is satisfied. Thereby, in the loop after the next time, the determination result of step 1 becomes YES, and in that case, the process proceeds to step 6.

ステップ1または5に続くステップ6では、総還元剤量S_QRAを算出する。この総還元剤量S_QRAは、NOx浄化触媒12に供給されたと推定される還元剤量の積算値すなわち未燃燃料量の積算値を表すものであり、具体的には、以下のように算出される。まず、新気量M_ACT、エンジン回転数NEおよび後述する燃料噴射量QINJに応じて、図示しないマップを検索することにより、還元剤量QRAを算出し、次いで、これを総還元剤量の前回値に加算することにより、総還元剤量S_QRAが算出される。   In step 6 following step 1 or 5, the total reducing agent amount S_QRA is calculated. This total reducing agent amount S_QRA represents an integrated value of the reducing agent amount estimated to have been supplied to the NOx purification catalyst 12, that is, an integrated value of the unburned fuel amount, and is specifically calculated as follows. The First, a reducing agent amount QRA is calculated by searching a map (not shown) according to the fresh air amount M_ACT, the engine speed NE, and a fuel injection amount QINJ, which will be described later, and then this is the previous value of the total reducing agent amount. Is added to the total reducing agent amount S_QRA.

次いで、ステップ7に進み、総還元剤量S_QRAが所定の終了判定値SQRA1以上であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、NOx浄化触媒12でのNOxの還元が終了しておらず、リッチスパイク制御を継続して実行すべきであると判定して、ステップ8に進み、スリップ値SLIP_CNOx(スリップNOxパラメータ)を算出する。   Next, the routine proceeds to step 7, where it is determined whether or not the total reducing agent amount S_QRA is equal to or greater than a predetermined end determination value SQRA1. When the determination result is NO, it is determined that the reduction of NOx in the NOx purification catalyst 12 has not been completed and the rich spike control should be continued, and the routine proceeds to step 8 where the slip value SLIP_CNOx ( Slip NOx parameter) is calculated.

このスリップ値SLIP_CNOxは、スリップNOxの発生度合を表すものであり、その算出処理は、具体的には図4に示すように実行される。この処理では、まず、ステップ20で、スリップ値算出済みフラグF_SLIPが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOで、スリップ値SLIP_CNOxを算出済みでないときには、ステップ21に進み、リッチ条件フラグの前回値F_RICHZが「0」であるか否かを判別する。   This slip value SLIP_CNOx represents the degree of occurrence of slip NOx, and its calculation process is specifically executed as shown in FIG. In this process, first, in step 20, it is determined whether or not the slip value calculated flag F_SLIP is “1”. If the determination result is NO and the slip value SLIP_CNOx has not been calculated, the process proceeds to step 21 to determine whether or not the previous value F_RICHZ of the rich condition flag is “0”.

この判別結果がYESで、今回のループがリッチスパイク制御の実行条件が不成立の状態から成立状態に切り換わった1回目であるときには、ステップ22で、NOxセンサ23により検出されたNOx濃度CNOxを、初期値ST_CNOxとして設定した後、ステップ23に進む。一方、ステップ21の判別結果がNOのときには、そのままステップ23に進む。   When this determination result is YES and the current loop is the first time when the execution condition of the rich spike control is switched from the state where it is not satisfied to the state where it is satisfied, in step 22, the NOx concentration CNOx detected by the NOx sensor 23 is After setting as the initial value ST_CNOx, the process proceeds to step 23. On the other hand, when the determination result of step 21 is NO, the process proceeds to step 23 as it is.

ステップ21または22に続くステップ23では、下記の2つの条件がいずれも成立しているか否かを判別する。
・NOx濃度の今回値CNOxが前回値CNOxZより大きいこと。
・NOx濃度の今回値CNOxが初期値ST_CNOxよりも大きいこと。
In step 23 following step 21 or 22, it is determined whether or not the following two conditions are both satisfied.
The current value CNOx of NOx concentration is larger than the previous value CNOxZ.
The current value CNOx of the NOx concentration is larger than the initial value ST_CNOx.

ステップ23の判別結果がYESで、上記2つの条件がいずれも成立しているときには、ステップ24に進み、NOx濃度CNOxを最大値MX_CNOxとして設定する。   If the decision result in the step 23 is YES and both the above two conditions are established, the process proceeds to a step 24, in which the NOx concentration CNOx is set as the maximum value MX_CNOx.

次いで、ステップ25で、ステップ24で算出された最大値MX_CNOxがその前回値MX_CNOxZよりも大きいか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、そのまま本処理を終了する。   Next, at step 25, it is determined whether or not the maximum value MX_CNOx calculated at step 24 is larger than the previous value MX_CNOxZ. When this determination result is NO, this process is terminated as it is.

一方、ステップ25の判別結果がYESのときには、スリップ値SLIP_CNOxを算出すべきであると判定して、ステップ26に進み、最大値と初期値との偏差(MX_CNOx−ST_CNOx)を、スリップ値SLIP_CNOxとして設定する。   On the other hand, when the determination result in step 25 is YES, it is determined that the slip value SLIP_CNOx should be calculated, and the process proceeds to step 26 where the deviation (MX_CNOx−ST_CNOx) between the maximum value and the initial value is set as the slip value SLIP_CNOx. Set.

次いで、ステップ27に進み、スリップ値カウンタの計数値CT_SLを、その前回値CT_SLZに値1を加算した値(CT_SLZ+1)に設定する。すなわち、スリップ値カウンタの計数値CT_SLを値1インクリメントする。その後、本処理を終了する。   Next, the routine proceeds to step 27, where the count value CT_SL of the slip value counter is set to a value (CT_SLZ + 1) obtained by adding the value 1 to the previous value CT_SLZ. That is, the count value CT_SL of the slip value counter is incremented by 1. Thereafter, this process is terminated.

一方、ステップ23の判別結果がNOで、CNOx≦CNOxZまたはCNOx≦ST_CNOxであるときには、ステップ28で、スリップ値カウンタの計数値CT_SLが所定値CTSL1以上であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、本処理を終了する。   On the other hand, if the determination result in step 23 is NO and CNOx ≦ CNOxZ or CNOx ≦ ST_CNOx, it is determined in step 28 whether or not the count value CT_SL of the slip value counter is greater than or equal to a predetermined value CTSL1. When the determination result is NO, this process is terminated.

一方、ステップ28の判別結果がYESのときには、スリップ値SLIP_CNOxの演算回数が十分な値に達しており、スリップ値SLIP_CNOxが適切に算出されていると判定して、ステップ29に進み、CNOx<CNOxZが成立しているか否かを判別する。この判別結果がYESで、NOx濃度が低下傾向にあるときには、ステップ30に進み、低下傾向カウンタの計数値CT_DWを、その前回値CT_DWZに値1を加算した値(CT_DWZ+1)に設定する。すなわち、低下傾向カウンタの計数値CT_DWを値1インクリメントする。   On the other hand, when the determination result in step 28 is YES, it is determined that the number of calculations of the slip value SLIP_CNOx has reached a sufficient value, and the slip value SLIP_CNOx is appropriately calculated, the process proceeds to step 29, where CNOx <CNOxZ. Whether or not is established is determined. When the determination result is YES and the NOx concentration tends to decrease, the process proceeds to step 30 where the count value CT_DW of the decreasing tendency counter is set to a value (CT_DWZ + 1) obtained by adding the value 1 to the previous value CT_DWZ. That is, the count value CT_DW of the decreasing tendency counter is incremented by 1.

次いで、ステップ31に進み、低下傾向カウンタの計数値CT_DWが所定値CTDW1以上であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、本処理を終了する。一方、この判別結果がYESのときには、スリップNOxが終了する状態にあり、スリップ値SLIP_CNOxの算出を終了すべきであると判定して、ステップ32に進み、それを表すためにスリップ値算出済みフラグF_SLIPを「1」に設定するとともに、2つのカウンタの計数値CT_SL,CT_DWをいずれも値0にリセットした後、本処理を終了する。   Next, the routine proceeds to step 31, where it is determined whether or not the count value CT_DW of the downward tendency counter is equal to or greater than a predetermined value CTDW1. When the determination result is NO, this process is terminated. On the other hand, when the determination result is YES, it is determined that the slip NOx is in an end state, it is determined that the calculation of the slip value SLIP_CNOx should be ended, the process proceeds to step 32, and the slip value calculated flag is displayed to represent it. After F_SLIP is set to “1” and the count values CT_SL and CT_DW of the two counters are both reset to 0, this process is terminated.

このように、ステップ32で、スリップ値算出済みフラグF_SLIPが「1」に設定されると、次回以降のループで、ステップ20の判別結果がYESとなり、その場合には、そのまま本処理を終了する。   As described above, when the slip value calculated flag F_SLIP is set to “1” in step 32, the determination result in step 20 is YES in the loop after the next time, and in this case, the present process is ended as it is. .

図3に戻り、ステップ8のスリップ値SLIP_CNOxの算出処理を以上のように実行した後、ステップ9に進み、スリップ・スルー比R_SLTH(スリップNOx比)を算出する。このスリップ・スルー比R_SLTHの算出処理は、具体的には、図5に示すように実行される。 Returning to FIG. 3, after the slip value SLIP_CNOx calculation process in step 8 is executed as described above, the process proceeds to step 9 to calculate the slip-through ratio R_SLTH (slip NOx ratio) . Specifically, the slip-through ratio R_SLTH calculation process is executed as shown in FIG.

この処理では、まず、ステップ40で、スリップ値算出済みフラグF_SLIPが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、そのまま本処理を終了する。一方、この判別結果がYESで、スリップ値SLIP_CNOxを算出済みであるときには、ステップ41に進み、スリップ・スルー比算出済みフラグF_RATIOが「1」であるか否かを判別する。   In this process, first, in step 40, it is determined whether or not the slip value calculated flag F_SLIP is “1”. When this determination result is NO, this process is terminated as it is. On the other hand, if the determination result is YES and the slip value SLIP_CNOx has been calculated, the process proceeds to step 41 to determine whether or not the slip-through ratio calculated flag F_RATIO is “1”.

この判別結果がNOのときには、スリップ・スルー比R_SLTHを算出すべきであると判定して、ステップ42に進み、前述した総還元剤量S_QRAが所定のスルー判定値SQRA2以上であるか否かを判別する。この所定のスルー判定値SQRA2は、NOx浄化触媒12でのNOxの還元がほぼ終了したことを判定するための値であり、SQRA2<SQRA1が成立するような値に設定される。   When the determination result is NO, it is determined that the slip-through ratio R_SLTH should be calculated, the process proceeds to step 42, and it is determined whether or not the total reducing agent amount S_QRA described above is equal to or greater than a predetermined through determination value SQRA2. Determine. The predetermined through determination value SQRA2 is a value for determining that the reduction of NOx in the NOx purification catalyst 12 is almost completed, and is set to a value that satisfies SQRA2 <SQRA1.

ステップ42の判別結果がNOのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ42の判別結果がYESのときには、NOx浄化触媒12でのNOxの還元がほぼ終了していると判定して、ステップ43に進み、NOx濃度CNOxをスルー値TH_CNOxとして設定する。すなわち、スルー値TH_CNOxは、NOx浄化触媒12でのNOxの還元がほぼ終了し、NOx濃度CNOxがほとんど変化しない状態になったときの値として算出される。なお、本実施形態では、このスルー値TH_CNOxが、空燃比のリッチ側への切換後の、NOx浄化触媒におけるNOx還元動作が終了していると推定されるタイミングで検出されたNOx濃度に相当する。 When the determination result of step 42 is NO, this process is ended as it is. On the other hand, when the determination result of step 42 is YES, it is determined that the reduction of NOx in the NOx purification catalyst 12 is almost finished, and the process proceeds to step 43, where the NOx concentration CNOx is set as the through value TH_CNOx. That is, through value TH_CNOx is, NOx reduction of the NOx purifying catalyst 12 has almost completed, Ru is calculated as a value when the NOx concentration CNOx became almost unchanged state. In the present embodiment, the through value TH_CNOx corresponds to the NOx concentration detected at the timing when it is estimated that the NOx reduction operation in the NOx purification catalyst has ended after the air-fuel ratio is switched to the rich side. .

その後、ステップ44に進み、スリップ・スルー比R_SLTHを、スリップ値をスルー値で除算した値(SLIP_CNOx/TH_CNOx)に設定する。次に、ステップ45に進み、スリップ・スルー比R_SLTHを算出済みであることを表すために、スリップ・スルー比算出済みフラグF_RATIOを「1」に設定した後、本処理を終了する。それにより、次回以降のループで、ステップ41の判別結果がYESとなり、その場合には、そのまま本処理を終了する。   Thereafter, the process proceeds to step 44, where the slip-through ratio R_SLTH is set to a value obtained by dividing the slip value by the through value (SLIP_CNOx / TH_CNOx). Next, the process proceeds to step 45, where the slip-through ratio calculated flag F_RATIO is set to “1” in order to indicate that the slip-through ratio R_SLTH has been calculated, and then this process is terminated. As a result, the determination result in step 41 is YES in the loop after the next time, and in this case, the present process is terminated as it is.

図3に戻り、ステップ9のスリップ・スルー比R_SLTHの算出処理を以上のように実行した後、ステップ10に進み、空燃比補正係数K_NOxおよび空燃比補正値AF_CORRの算出処理を実行する。これらの値K_NOx,AF_CORRは、後述するリッチスパイク制御処理での目標空燃比AF_CMDおよびローゲイン値KP2,KI2,KD2の算出に用いられるものであり、その算出処理は、具体的には、図6に示すように実行される。   Returning to FIG. 3, after the slip-through ratio R_SLTH calculation process of step 9 is executed as described above, the process proceeds to step 10, and the calculation process of the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx and the air-fuel ratio correction value AF_CORR is executed. These values K_NOx and AF_CORR are used for calculating the target air-fuel ratio AF_CMD and the low gain values KP2, KI2, and KD2 in the rich spike control process described later. Specifically, the calculation process is shown in FIG. Run as shown.

同図に示すように、まず、ステップ50で、スリップ・スルー比算出済みフラグF_RATIOが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOで、スリップ・スルー比R_SLTHが算出されていないときには、そのまま本処理を終了する。   As shown in the figure, first, at step 50, it is determined whether or not a slip-through ratio calculated flag F_RATIO is “1”. If the determination result is NO and the slip-through ratio R_SLTH has not been calculated, the present process is terminated as it is.

一方、ステップ50の判別結果がYESで、スリップ・スルー比R_SLTHが算出されているときには、ステップ51に進み、補正係数算出済みフラグF_KNOxが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、空燃比補正係数K_NOxを算出すべきであると判定して、ステップ52に進み、スリップ値SLIP_CNOxおよびスリップ・スルー比R_SLTHに応じて、図7に示すマップを検索することにより、空燃比補正係数K_NOxを算出する。   On the other hand, if the determination result in step 50 is YES and the slip-through ratio R_SLTH is calculated, the process proceeds to step 51 to determine whether or not the correction coefficient calculated flag F_KNOx is “1”. If the determination result is NO, it is determined that the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx should be calculated, the process proceeds to step 52, and the map shown in FIG. 7 is searched according to the slip value SLIP_CNOx and the slip-through ratio R_SLTH. Thus, the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx is calculated.

同図において、R_SLTHmは、m(mは2以上の整数)個のスリップ・スルー比R_SLTHの所定値を表しており、これらの値は、R_SLTH1<R_SLTH2<……<R_SLTHmが成立するように設定されている。また、CNOxnは、n(nは2以上の整数)個のNOx濃度の所定値を表しており、これらの値は、CNOx1<CNOx2<……<CNOxnが成立するように設定されている。以上の設定は、後述する図8においても同様である。   In the drawing, R_SLTHm represents a predetermined value of m (m is an integer of 2 or more) slip-through ratios R_SLTH, and these values are set so that R_SLTH1 <R_SLTH2 <...... <R_SLTHm is established. Has been. CNOxn represents a predetermined value of n (n is an integer of 2 or more) NOx concentrations, and these values are set so that CNOx1 <CNOx2 <... <CNOxn. The above setting is the same in FIG. 8 described later.

このマップでは、空燃比補正係数K_NOxは、0<K_NOx≦1が成立する値に設定されているとともに、スリップ・スルー比R_SLTHが大きいほど、またはスリップ値SLIP_CNOxが大きいほど、より小さい値に設定されている。これは、以下の理由による。まず、スリップ・スルー比R_SLTHに関しては、スリップ・スルー比R_SLTHが大きいほど、すなわちスルー値TH_CNOxに対するスリップ値SLIP_CNOxの割合が大きいほど、スリップNOxが排ガス特性に及ぼす影響の度合がより大きくなるので、それに応じて、後述するスリップ補正制御での空燃比AFのリッチスパイク用値AR_RICHへの変化速度をより小さい値に設定することで、スリップNOxの発生をより確実に抑制するためである。   In this map, the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx is set to a value that satisfies 0 <K_NOx ≦ 1, and is set to a smaller value as the slip-through ratio R_SLTH is larger or the slip value SLIP_CNOx is larger. ing. This is due to the following reason. First, regarding the slip-through ratio R_SLTH, the greater the slip-through ratio R_SLTH, that is, the greater the ratio of the slip value SLIP_CNOx to the through value TH_CNOx, the greater the degree of influence that the slip NOx has on the exhaust gas characteristics. Accordingly, the change rate of the air-fuel ratio AF to the rich spike value AR_RICH in slip correction control, which will be described later, is set to a smaller value to more reliably suppress the generation of slip NOx.

また、スリップ値SLIP_CNOxに関しては、スリップ値SLIP_CNOxが大きいほど、それを抑制すべく、空燃比AFのリッチスパイク用値AR_RICHへの変化速度をより小さい値に設定するためである。   Further, regarding the slip value SLIP_CNOx, the change rate of the air-fuel ratio AF to the rich spike value AR_RICH is set to a smaller value so as to suppress the slip value SLIP_CNOx as the slip value SLIP_CNOx increases.

ステップ52に続くステップ53では、空燃比補正係数K_NOxを算出済みであることを表すために、補正係数算出済みフラグF_KNOxを「1」に設定する。それにより、次回以降のループで、ステップ51の判別結果がYESとなり、その場合には、ステップ54に進む。   In step 53 following step 52, a correction coefficient calculated flag F_KNOx is set to “1” to indicate that the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx has been calculated. As a result, in the subsequent loop, the determination result in step 51 is YES, and in this case, the process proceeds to step 54.

ステップ51または53に続くステップ54では、スリップ補正済みフラグF_AFSLIPが「1」であるか否かを判別する。このスリップ補正済みフラグF_AFSLIPは、その初期値が「0」に設定されるとともに、後述するように、スリップNOxの発生後、次回以降のリッチスパイク制御において、空燃比補正係数K_NOxまたは空燃比補正値AF_CORRを用いたスリップ補正制御を実行したときに「1」に設定される。   In step 54 following step 51 or 53, it is determined whether or not the slip corrected flag F_AFSLIP is “1”. The slip correction completed flag F_AFSLIP has its initial value set to “0” and, as will be described later, after the occurrence of slip NOx, in the rich spike control after the next time, the air / fuel ratio correction coefficient K_NOx or the air / fuel ratio correction value is set. It is set to “1” when slip correction control using AF_CORR is executed.

ステップ54の判別結果がNOのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ54の判別結果がYESで、スリップ補正制御を実行中であるにもかかわらず、スリップNOxが発生したときには、空燃比補正値AF_CORRを算出すべきであると判定して、ステップ55に進み、補正値算出済みフラグF_CORRが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がYESで、空燃比補正値AF_CORRを算出済みであるときには、そのまま本処理を終了する。   When the determination result of step 54 is NO, this process is ended as it is. On the other hand, if the determination result in step 54 is YES and the slip correction control is being executed, but slip NOx occurs, it is determined that the air-fuel ratio correction value AF_CORR should be calculated, and the process proceeds to step 55. Then, it is determined whether or not the correction value calculated flag F_CORR is “1”. If the determination result is YES and the air-fuel ratio correction value AF_CORR has been calculated, the present process is terminated as it is.

一方、ステップ55の判別結果がNOで、空燃比補正値AF_CORRを算出していないときには、ステップ56に進み、スリップ値SLIP_CNOxおよびスリップ・スルー比R_SLTHに応じて、図8に示すマップを検索することにより、空燃比補正値AF_CORRを算出する。   On the other hand, if the determination result in step 55 is NO and the air-fuel ratio correction value AF_CORR has not been calculated, the process proceeds to step 56 to search the map shown in FIG. 8 according to the slip value SLIP_CNOx and the slip-through ratio R_SLTH. Thus, the air-fuel ratio correction value AF_CORR is calculated.

このマップでは、空燃比補正値AF_CORRは、スリップ・スルー比R_SLTHが大きいほど、またはスリップ値SLIP_CNOxが大きいほど、より大きい値に設定されている。これは、前述したように、スリップ・スルー比R_SLTHが大きいほど、スリップNOxが排ガス特性に及ぼす影響の度合がより大きくなるので、それに応じて、後述するスリップ補正制御における空燃比AFのリッチスパイク用値AR_RICHへの変化速度をより小さい値に設定することで、スリップNOxの発生をより確実に抑制するためである。また、前述したように、スリップ値SLIP_CNOxが大きいほど、それを抑制すべく、空燃比AFのリッチスパイク用値AR_RICHへの変化速度をより小さい値に設定するためである。   In this map, the air-fuel ratio correction value AF_CORR is set to a larger value as the slip-through ratio R_SLTH is larger or as the slip value SLIP_CNOx is larger. As described above, the larger the slip-through ratio R_SLTH, the greater the degree of influence of slip NOx on the exhaust gas characteristics, and accordingly, for the rich spike of the air-fuel ratio AF in slip correction control described later. This is because the generation of slip NOx is more reliably suppressed by setting the rate of change to the value AR_RICH to a smaller value. Further, as described above, the larger the slip value SLIP_CNOx is, the smaller the change rate of the air-fuel ratio AF to the rich spike value AR_RICH is set to a smaller value so as to suppress the slip value SLIP_CNOx.

次いで、ステップ57に進み、空燃比補正値AF_CORRを算出済みであることを表すために、補正値算出済みフラグF_CORRを「1」に設定した後、本処理を終了する。それにより、次回以降のループで、ステップ55の判別結果がYESとなり、その場合には、そのまま本処理を終了する。   Next, the routine proceeds to step 57, where the correction value calculated flag F_CORR is set to “1” to indicate that the air-fuel ratio correction value AF_CORR has been calculated, and then this processing is terminated. As a result, the determination result in step 55 is YES in the next and subsequent loops, and in this case, the present process is terminated as it is.

図3に戻り、ステップ10で、空燃比補正係数K_NOxおよび空燃比補正値AF_CORRの算出処理を以上のように実行した後、本処理を終了する。   Returning to FIG. 3, in step 10, the calculation process of the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx and the air-fuel ratio correction value AF_CORR is executed as described above, and then this process ends.

一方、ステップ7の判別結果がYESのときには、NOx浄化触媒12でのNOxの還元が終了し、リッチスパイク制御を終了すべきであると判定して、ステップ11に進み、総還元剤量S_QRAを値0にリセットするとともに、3つのフラグF_SLIP,F_RATIO,F_CORRをいずれも「0」にリセットする。次いで、リッチスパイク制御を終了すべきであることを表すために、前述したステップ12で、リッチ条件フラグF_RICHを「0」に設定した後、本処理を終了する。   On the other hand, when the determination result in step 7 is YES, it is determined that the NOx reduction in the NOx purification catalyst 12 is finished and the rich spike control should be finished, the process proceeds to step 11 and the total reducing agent amount S_QRA is set. In addition to resetting to 0, all three flags F_SLIP, F_RATIO, and F_CORR are reset to “0”. Next, in order to indicate that the rich spike control should be terminated, the rich condition flag F_RICH is set to “0” in step 12 described above, and then the present process is terminated.

次に、図9を参照しながら、ECU2により実行される空燃比制御処理について説明する。この処理は、以下に述べるように、気筒3a内に供給される混合気の空燃比AFを制御するものであり、所定の制御周期(例えばTDC信号の発生タイミング)で実行される。   Next, the air-fuel ratio control process executed by the ECU 2 will be described with reference to FIG. As described below, this process controls the air-fuel ratio AF of the air-fuel mixture supplied into the cylinder 3a, and is executed at a predetermined control cycle (for example, the generation timing of the TDC signal).

この処理では、まず、ステップ60で、前述したリッチ条件フラグF_RICHが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOで、リッチスパイク制御の実行条件が成立していないときには、空燃比AFをリーン側に制御すべきであると判定して、ステップ61に進み、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じて、図示しないリーン制御用のマップを検索することにより、要求トルクPMCMDを算出する。   In this process, first, in step 60, it is determined whether or not the rich condition flag F_RICH described above is “1”. If the determination result is NO and the execution condition of the rich spike control is not satisfied, it is determined that the air-fuel ratio AF should be controlled to the lean side, and the routine proceeds to step 61 where the engine speed NE and the accelerator opening degree are determined. The required torque PMCMD is calculated by searching a map for lean control (not shown) according to the AP.

ステップ61に続くステップ62では、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDに応じて、図示しないリーン制御用のマップを検索することにより、燃料噴射量QINJを算出する。   In step 62 following step 61, the fuel injection amount QINJ is calculated by searching a map for lean control (not shown) according to the engine speed NE and the required torque PMCMD.

次いで、ステップ63に進み、エンジン回転数NEおよび燃料噴射量QINJに応じて、図示しないリーン制御用のマップを検索することにより、燃料噴射終了タイミングφINJを算出する。その結果、以上のように算出された燃料噴射量QINJおよび燃料噴射終了タイミングφINJに対応して、燃料が燃料噴射弁4から気筒3a内に噴射される。   Next, the routine proceeds to step 63, where a fuel injection end timing φINJ is calculated by searching a map for lean control (not shown) according to the engine speed NE and the fuel injection amount QINJ. As a result, fuel is injected from the fuel injection valve 4 into the cylinder 3a in accordance with the fuel injection amount QINJ and the fuel injection end timing φINJ calculated as described above.

ステップ63に続くステップ64では、後述する3つのフラグF_AFRICH,F_AFMID1,F_AFMID2をいずれも「0」にリセットする。   In step 64 following step 63, three flags F_AFRICH, F_AFMID1, and F_AFMID2 described later are all reset to “0”.

次いで、ステップ65に進み、リーン制御処理を実行する。具体的には、以下に述べるように、スロットル弁制御処理、過給圧制御処理、スワール制御処理およびEGR制御処理が実行される。   Next, the routine proceeds to step 65 where a lean control process is executed. Specifically, as described below, throttle valve control processing, supercharging pressure control processing, swirl control processing, and EGR control processing are executed.

まず、スロットル弁制御処理では、目標スロットル弁開度TH_CMDが所定の全開値TH_WOTに設定される。それにより、目標スロットル弁開度TH_CMDに対応する制御入力がTHアクチュエータ8bに入力され、その結果、スロットル弁8aが全開状態になるように制御される。   First, in the throttle valve control process, the target throttle valve opening TH_CMD is set to a predetermined fully open value TH_WOT. Thereby, a control input corresponding to the target throttle valve opening TH_CMD is input to the TH actuator 8b, and as a result, the throttle valve 8a is controlled to be fully opened.

また、過給圧制御処理では、燃料噴射量QINJに応じて、図示しないリーン制御用のマップを検索することにより、可変ベーン7cの目標開度VANE_CMDを算出する。それにより、この目標開度VANE_CMDに対応する制御入力がベーンアクチュエータ7dに入力されることで、過給圧が制御される。   In the supercharging pressure control process, a target opening VAN_CMD of the variable vane 7c is calculated by searching a map for lean control (not shown) according to the fuel injection amount QINJ. Thereby, a supercharging pressure is controlled by inputting a control input corresponding to the target opening VANE_CMD to the vane actuator 7d.

さらに、スワール制御処理では、燃料噴射量QINJに応じて、図示しないリーン制御用のマップを検索することにより、スワール弁9aの目標スワール開度SW_CMDを算出する。それにより、この目標スワール開度SW_CMDに対応する制御入力がスワールアクチュエータ9bに入力されることで、スワールが制御される。   Further, in the swirl control process, a target swirl opening SW_CMD of the swirl valve 9a is calculated by searching a map for lean control (not shown) according to the fuel injection amount QINJ. Thereby, the swirl is controlled by inputting a control input corresponding to the target swirl opening degree SW_CMD to the swirl actuator 9b.

一方、EGR制御処理では、燃料噴射量QINJに応じて、図示しないリーン制御用のマップを検索することにより、目標新気量M_CMDを算出する。そして、新気量M_ACTがこの目標新気量M_CMDに収束するように、所定のフィードバック制御アルゴリズムにより、EGR制御弁10bが制御される。以上のように、リーン制御を実行した後、本処理を終了する。   On the other hand, in the EGR control process, a target fresh air amount M_CMD is calculated by searching a lean control map (not shown) according to the fuel injection amount QINJ. Then, the EGR control valve 10b is controlled by a predetermined feedback control algorithm so that the fresh air amount M_ACT converges to the target fresh air amount M_CMD. As described above, after executing the lean control, the present process is terminated.

一方、ステップ60の判別結果がYESで、リッチスパイク制御の実行条件が成立しているときには、ステップ66に進み、エンジン回転数NEおよびアクセル開度APに応じて、図示しないリッチスパイク制御用のマップを検索することにより、要求トルクPMCMDを算出する。このリッチスパイク制御用のマップでは、要求トルクPMCMDは、エンジン回転数NEが高いほど、またはアクセル開度APが大きいほど、より大きい値に設定されている。   On the other hand, if the determination result in step 60 is YES and the rich spike control execution condition is satisfied, the routine proceeds to step 66, where a map for rich spike control (not shown) is made according to the engine speed NE and the accelerator pedal opening AP. Is calculated to calculate the required torque PMCMD. In this rich spike control map, the required torque PMCMD is set to a larger value as the engine speed NE is higher or the accelerator pedal opening AP is larger.

ステップ66に続くステップ67では、エンジン回転数NEおよび要求トルクPMCMDに応じて、図示しないリッチスパイク制御用のマップを検索することにより、燃料噴射量QINJを算出する。このリッチスパイク制御用のマップでは、燃料噴射量QINJは、エンジン回転数NEが高いほど、または要求トルクPMCMDが大きいほど、より大きい値に設定されている。   In step 67 following step 66, the fuel injection amount QINJ is calculated by searching a map for rich spike control (not shown) according to the engine speed NE and the required torque PMCMD. In this rich spike control map, the fuel injection amount QINJ is set to a larger value as the engine speed NE is higher or as the required torque PMCMD is larger.

次いで、ステップ68に進み、エンジン回転数NEおよび燃料噴射量QINJに応じて、図示しないリッチスパイク制御用のマップを検索することにより、燃料噴射終了タイミングφINJを算出する。その結果、以上のように算出された燃料噴射量QINJおよび燃料噴射終了タイミングφINJに対応して、燃料が燃料噴射弁4から気筒3a内に噴射される。   Next, the routine proceeds to step 68, where a fuel injection end timing φINJ is calculated by searching a map for rich spike control (not shown) according to the engine speed NE and the fuel injection amount QINJ. As a result, fuel is injected from the fuel injection valve 4 into the cylinder 3a in accordance with the fuel injection amount QINJ and the fuel injection end timing φINJ calculated as described above.

ステップ68に続くステップ69では、以下に述べるように、NOx浄化触媒12に吸着されたNOxを還元するために、リッチスパイク制御処理を実行する。その後、本処理を終了する。   In step 69 following step 68, as described below, a rich spike control process is executed to reduce NOx adsorbed on the NOx purification catalyst 12. Thereafter, this process is terminated.

次に、図10を参照しながら、上記リッチスパイク制御処理について説明する。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ70で、目標空燃比AF_CMDの算出処理を実行する。この目標空燃比AF_CMDの算出処理は、具体的には、図11に示すように実行される。   Next, the rich spike control process will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in this process, first, in step 70, a target air-fuel ratio AF_CMD calculation process is executed. Specifically, the target air-fuel ratio AF_CMD calculation process is executed as shown in FIG.

まず、ステップ80で、リッチ設定済みフラグF_AFRICHが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、ステップ81に進み、補正係数算出済みフラグF_KNOxが「1」であるか否かを判別する。   First, in step 80, it is determined whether or not the rich set flag F_AFRICH is “1”. When the determination result is NO, the process proceeds to step 81 to determine whether or not the correction coefficient calculated flag F_KNOx is “1”.

この判別結果がNOのとき、すなわち前回以前のリッチスパイク制御において、スリップNOxが一度も発生していないことで、空燃比補正係数K_NOxが算出されていないときには、ステップ82で、目標空燃比AF_CMDを所定のリッチスパイク用値AF_RICH(例えば値14)に設定する。次いで、ステップ83に進み、それを表すためにリッチ設定済みフラグF_AFRICHを「1」に設定した後、本処理を終了する。これにより、次回以降のループにおいて、ステップ80の判別結果がYESとなり、その場合には、そのまま本処理を終了する。   When the determination result is NO, that is, when the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx has not been calculated because the slip NOx has never occurred in the rich spike control before the previous time, the target air-fuel ratio AF_CMD is set in step 82. It is set to a predetermined rich spike value AF_RICH (for example, value 14). Next, the process proceeds to step 83 where the rich set flag F_AFRICH is set to “1” to indicate this, and then this process is terminated. As a result, in the loop after the next time, the determination result in step 80 is YES, and in this case, the present process is terminated as it is.

一方、ステップ81の判別結果がYESのとき、すなわち前回以前のリッチスパイク制御において、スリップNOxが発生することで、空燃比補正係数K_NOxが算出されているときには、ステップ84に進み、スリップ補正済みフラグF_AFSLIPが「1」であるか否かを判別する。   On the other hand, when the determination result in step 81 is YES, that is, when the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx is calculated by the occurrence of slip NOx in the rich spike control before the previous time, the process proceeds to step 84 and the slip corrected flag It is determined whether or not F_AFSLIP is “1”.

この判別結果がNOのときには、スリップNOxが前回のリッチスパイク制御中に初めて発生したことで、今回のリッチスパイク制御において、空燃比補正係数K_NOxを用いたスリップ補正制御を実行すべきであると判定して、ステップ85に進み、中間値AF_MIDを下式(1)により算出する。なお、下式(1)のAF_STOは理論空燃比である。
AF_MID=AF_STO−(AF_STO−AF_RICH)・K_NOx
……(1)
When the determination result is NO, it is determined that slip correction control using the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx should be executed in the current rich spike control because slip NOx has occurred for the first time during the previous rich spike control. In step 85, the intermediate value AF_MID is calculated by the following equation (1). Note that AF_STO in the following equation (1) is a theoretical air-fuel ratio.
AF_MID = AF_STO− (AF_STO−AF_RICH) · K_NOx
...... (1)

次いで、ステップ86に進み、空燃比AFが中間値AF_MID以下であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、ステップ87に進み、中間値設定済みフラグF_AFMID1が「1」であるか否かを判別する。   Next, the routine proceeds to step 86, where it is determined whether or not the air-fuel ratio AF is equal to or less than the intermediate value AF_MID. When the determination result is NO, the process proceeds to step 87 to determine whether or not the intermediate value set flag F_AFMID1 is “1”.

この判別結果がNOのときには、ステップ88に進み、目標空燃比AF_CMDを中間値AF_MIDに設定する。次に、ステップ89で、それを表すために第1中間値設定済みフラグF_AFMID1を「1」に設定した後、本処理を終了する。それにより、次回以降のループで、ステップ87の判別結果がYESとなり、その場合には、そのまま本処理を終了する。   When the determination result is NO, the process proceeds to step 88, and the target air-fuel ratio AF_CMD is set to the intermediate value AF_MID. Next, in step 89, the first intermediate value set flag F_AFMID1 is set to “1” to indicate this, and then the present process is terminated. As a result, the determination result in step 87 is YES in the next and subsequent loops, and in this case, the present process is terminated as it is.

一方、ステップ86の判別結果がYESで、空燃比AFが中間値AF_MID以下まで低下したときには、ステップ90に進み、スリップ補正制御を実行済みであることを表すために、スリップ補正済みフラグF_AFSLIPを「1」に設定する。   On the other hand, if the determination result in step 86 is YES and the air-fuel ratio AF has decreased to the intermediate value AF_MID or less, the routine proceeds to step 90 where the slip correction flag F_AFSLIP is set to “ Set to “1”.

次いで、ステップ91に進み、中間値AF_MIDをその前回値AF_MIDZとして設定する。次に、前述したように、ステップ82,83を実行した後、本処理を終了する。   Next, the process proceeds to step 91, where the intermediate value AF_MID is set as the previous value AF_MIDZ. Next, as described above, after executing Steps 82 and 83, the present process is terminated.

一方、ステップ84の判別結果がYESのとき、すなわち前回以前のリッチスパイク制御においてスリップ補正制御を実行していたときには、ステップ92に進み、補正値算出済みフラグF_CORRが「1」であるか否かを判別する。この判別結果がNOで、前回のリッチスパイク制御においてスリップNOxが発生していなかったときには、前述したように、ステップ86以降を実行した後、本処理を終了する。   On the other hand, if the determination result in the step 84 is YES, that is, if the slip correction control has been executed in the rich spike control before the previous time, the process proceeds to a step 92 to determine whether or not the correction value calculated flag F_CORR is “1”. Is determined. If the determination result is NO and slip NOx has not occurred in the previous rich spike control, as described above, the process is terminated after step 86 and subsequent steps are executed.

一方、ステップ92の判別結果がYESで、前回のリッチスパイク制御において、スリップ補正制御を実行していたにもかかわらず、スリップNOxが発生したときには、ステップ93に進み、第2中間値設定済みフラグF_AFMID2が「1」であるか否かを判別する。   On the other hand, if the determination result in step 92 is YES, and slip NOx occurs in spite of the slip correction control being executed in the previous rich spike control, the process proceeds to step 93 and the second intermediate value set flag It is determined whether or not F_AFMID2 is “1”.

この判別結果がNOのときには、ステップ94に進み、中間値AF_MIDを、その前回値と空燃比補正値の和AF_MIDZ+AF_CORRに設定する。次いで、それを表すために、ステップ95で、第2中間値設定済みフラグF_AFMID2を「1」に設定する。これにより、次回以降のループにおいて、ステップ93の判別結果がYESとなり、その場合には、ステップ96に進む。   When the determination result is NO, the process proceeds to step 94, where the intermediate value AF_MID is set to the sum of the previous value and the air-fuel ratio correction value AF_MIDZ + AF_CORR. Next, in order to represent this, in step 95, the second intermediate value set flag F_AFMID2 is set to "1". Thereby, in the loop after the next time, the determination result of step 93 becomes YES, and in this case, the process proceeds to step 96.

ステップ93または95に続くステップ96では、空燃比AFが中間値AF_MID以下であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、前述したように、ステップ87以降を実行した後、本処理を終了する。   In step 96 following step 93 or 95, it is determined whether or not the air-fuel ratio AF is equal to or less than the intermediate value AF_MID. When the determination result is NO, as described above, after step 87 and subsequent steps are executed, the present process is terminated.

一方、ステップ96の判別結果がYESのときには、前述したように、ステップ91,82,83を実行した後、本処理を終了する。   On the other hand, when the determination result of step 96 is YES, as described above, after executing steps 91, 82, and 83, the present process is terminated.

図10に戻り、ステップ70の目標空燃比AF_CMDの算出処理を以上のように実行した後、ステップ71に進み、目標新気量M_CMDを算出する。具体的には、燃料噴射量QINJに目標空燃比AF_CMDを乗算することにより、目標新気量M_CMDを算出する。   Returning to FIG. 10, the target air-fuel ratio AF_CMD calculation process in step 70 is executed as described above, and then the process proceeds to step 71 to calculate the target fresh air amount M_CMD. Specifically, the target fresh air amount M_CMD is calculated by multiplying the fuel injection amount QINJ by the target air-fuel ratio AF_CMD.

次いで、ステップ72に進み、目標新気量M_CMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないリッチスパイク制御用のマップを検索することにより、目標スロットル弁開度TH_CMDを算出する。それにより、目標スロットル弁開度TH_CMDに対応する制御入力がTHアクチュエータ8bに入力され、スロットル弁8aが全開状態よりも絞られた状態に制御される。   Next, the routine proceeds to step 72, where a target throttle valve opening TH_CMD is calculated by searching a map for rich spike control (not shown) according to the target fresh air amount M_CMD and the engine speed NE. As a result, a control input corresponding to the target throttle valve opening TH_CMD is input to the TH actuator 8b, and the throttle valve 8a is controlled to be throttled from the fully open state.

ステップ72に続くステップ73では、目標新気量M_CMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないリッチスパイク制御用のマップを検索することにより、可変ベーン7cの目標開度VANE_CMDを算出する。それにより、この目標開度VANE_CMDに対応する制御入力がベーンアクチュエータ7dに入力されることで、過給圧が制御される。   In step 73 following step 72, the target opening degree VANE_CMD of the variable vane 7c is calculated by searching a map for rich spike control (not shown) according to the target fresh air amount M_CMD and the engine speed NE. Thereby, a supercharging pressure is controlled by inputting a control input corresponding to the target opening VANE_CMD to the vane actuator 7d.

次に、ステップ74で、目標新気量M_CMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないリッチスパイク制御用のマップを検索することにより、スワール弁9aの目標スワール開度SW_CMDを算出する。それにより、この目標スワール開度SW_CMDに対応する制御入力がスワールアクチュエータ9bに入力されることで、スワールが制御される。   Next, in step 74, a target swirl opening SW_CMD of the swirl valve 9a is calculated by searching a map for rich spike control (not shown) according to the target fresh air amount M_CMD and the engine speed NE. Thereby, the swirl is controlled by inputting a control input corresponding to the target swirl opening degree SW_CMD to the swirl actuator 9b.

次いで、ステップ75に進み、以下に述べるように、目標EGR量EGR_CMDの算出処理を実行した後、本処理を終了する。   Next, the process proceeds to step 75, and the target EGR amount EGR_CMD calculation process is executed as described below, and then the present process ends.

次に、図12を参照しながら、目標EGR量EGR_CMDの算出処理について説明する。同図に示すように、この処理では、まず、ステップ100で、基本値EGR_FFを、目標新気量M_CMDおよびエンジン回転数NEに応じて、図示しないマップを検索することにより算出する。   Next, the calculation process of the target EGR amount EGR_CMD will be described with reference to FIG. As shown in the figure, in this process, first, in step 100, the basic value EGR_FF is calculated by searching a map (not shown) according to the target fresh air amount M_CMD and the engine speed NE.

次に、ステップ101に進み、補正値EGR_FBを算出する。この補正値EGR_FBの算出は、具体的には、図13に示すように、PID制御アルゴリズムを適用した手法により実行される。   Next, proceeding to step 101, a correction value EGR_FB is calculated. Specifically, the calculation of the correction value EGR_FB is executed by a method to which a PID control algorithm is applied, as shown in FIG.

まず、ステップ110で、前述した第1および第2中間値設定済みフラグF_AFMID1,F_AFMID2がいずれも「0」であるか否かを判別する。この判別結果がYESのとき、すなわち今回のリッチスパイク制御においてスリップ補正制御を実行していないときには、ステップ111に進み、P項ゲインKPを所定のハイゲイン値KP1に、I項ゲインKIを所定のハイゲイン値KI1に、D項ゲインKDを所定のハイゲイン値KD1にそれぞれ設定する。なお、これらの3つのハイゲイン値KP1,KI1,KD1はいずれも正の所定値に設定されている。   First, in step 110, it is determined whether or not the first and second intermediate value set flags F_AFMID1 and F_AFMID2 described above are both “0”. When the determination result is YES, that is, when slip correction control is not executed in the current rich spike control, the routine proceeds to step 111 where the P-term gain KP is set to a predetermined high gain value KP1 and the I-term gain KI is set to a predetermined high gain. The D term gain KD is set to a predetermined high gain value KD1 for the value KI1. These three high gain values KP1, KI1, and KD1 are all set to positive predetermined values.

一方、ステップ110の判別結果がNOのとき、すなわち今回のリッチスパイク制御においてスリップ補正制御を実行中で、目標空燃比AF_CMDが中間値AF_MIDに設定されているときには、ステップ112に進み、リッチ設定済みフラグF_AFRICHが「0」であるか否かを判別する。この判別結果がYESのときには、上述したステップ111を実行する。   On the other hand, when the determination result in step 110 is NO, that is, when slip correction control is being executed in the current rich spike control and the target air-fuel ratio AF_CMD is set to the intermediate value AF_MID, the routine proceeds to step 112 and rich setting has been completed. It is determined whether or not the flag F_AFRICH is “0”. When the determination result is YES, the above-described step 111 is executed.

一方、ステップ112の判別結果がNOのとき、すなわち、スリップ補正制御を実行中で、目標空燃比AF_CMDがリッチスパイク用値AF_RICHに設定されているときには、ステップ113に進み、リッチスパイク用値と空燃比との偏差の絶対値|AF_RICH−AF|が所定値DAF1より小さいか否かを判別する。この所定値DAF1は、値0に近い正の値に設定されている。   On the other hand, when the determination result in step 112 is NO, that is, when slip correction control is being executed and the target air-fuel ratio AF_CMD is set to the rich spike value AF_RICH, the routine proceeds to step 113, where the rich spike value and the empty spike value are set. It is determined whether or not the absolute value | AF_RICH-AF | of the deviation from the fuel ratio is smaller than a predetermined value DAF1. The predetermined value DAF1 is set to a positive value close to the value 0.

この判別結果がNOで、空燃比AFがリッチスパイク用値AF_RICH付近まで収束していないときには、ステップ114に進み、3つのローゲイン値KP2,KI2,KD2を以下に述べる手法により算出する。   If the determination result is NO and the air-fuel ratio AF has not converged to the vicinity of the rich spike value AF_RICH, the routine proceeds to step 114, and the three low gain values KP2, KI2, and KD2 are calculated by the method described below.

まず、F_KNOx=1&F_AFSLIP=0のとき、すなわち前回のリッチスパイク制御の際、スリップ補正制御を実行していない状態で、スリップNOxが発生したときには、空燃比補正係数K_NOxに応じて、図示しない3つのマップを検索することにより、3つのローゲイン値KP2,KI2,KD2をそれぞれ算出する。   First, when F_KNOx = 1 & F_AFSLIP = 0, that is, when slip NOx occurs in the state where slip correction control is not executed in the previous rich spike control, three unillustrated values are selected according to the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx. By searching the map, three low gain values KP2, KI2, and KD2 are respectively calculated.

これらのマップでは、3つのローゲイン値KP2,KI2,KD2はそれぞれ、前述した3つのハイゲイン値KP1,KI1,KD1よりもかなり小さい値に設定されているとともに、空燃比補正係数K_NOxが小さいほど、すなわちスリップNOxの発生度合が大きいほど、より小さい値になるように設定されている。これは、スリップNOxの発生度合が大きいほど、スリップ補正制御において、空燃比AFを、その変化速度がより小さい値になるように制御することで、スリップNOxの発生を抑制するためである。   In these maps, the three low gain values KP2, KI2, and KD2 are set to values considerably smaller than the three high gain values KP1, KI1, and KD1, respectively, and the smaller the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx, that is, It is set to be a smaller value as the generation degree of slip NOx is larger. This is to suppress the generation of slip NOx by controlling the air-fuel ratio AF so that the change speed thereof becomes a smaller value in the slip correction control as the generation degree of slip NOx is larger.

また、F_KNOx=1&F_AFSLIP=1&F_CORR=0のとき、すなわち前回のリッチスパイク制御の際、スリップ補正制御を実行していた状態で、スリップNOxが発生しなかったときには、前回以前のスリップ補正制御で算出された3つのローゲイン値KP2,KI2,KD2をそのまま用いる。   In addition, when F_KNOx = 1 & F_AFSLIP = 1 & F_CORR = 0, that is, when slip NOx does not occur in the state in which slip correction control is being executed in the previous rich spike control, it is calculated by the previous slip correction control. The three low gain values KP2, KI2, and KD2 are used as they are.

さらに、F_KNOx=1&F_AFSLIP=1&F_CORR=1のとき、すなわち、前回のリッチスパイク制御において、スリップ補正制御を実行していたにもかかわらず、スリップNOxが発生したときには、空燃比補正値AF_CORRに応じて、図示しない3つのマップを検索することにより、3つのローゲイン値KP2,KI2,KD2をそれぞれ算出する。   Further, when F_KNOx = 1 & F_AFSLIP = 1 & F_CORR = 1, that is, when slip NOx occurs in spite of executing slip correction control in the previous rich spike control, according to the air-fuel ratio correction value AF_CORR, By searching three maps (not shown), three low gain values KP2, KI2, and KD2 are respectively calculated.

これらのマップでは、3つのローゲイン値KP2,KI2,KD2はそれぞれ、前述した3つのハイゲイン値KP1,KI1,KD1よりもかなり小さい値に設定されているとともに、空燃比補正値AF_CORRが大きいほど、すなわちスリップNOxの発生度合が大きいほど、より小さい値になるように設定されている。これは、前述したように、スリップNOxの発生度合が大きいほど、スリップ補正制御において、空燃比AFを、その変化速度がより小さい値になるように制御することで、スリップNOxの発生を抑制するためである。   In these maps, the three low gain values KP2, KI2, and KD2 are set to values considerably smaller than the three high gain values KP1, KI1, and KD1, respectively, and the larger the air-fuel ratio correction value AF_CORR, that is, It is set to be a smaller value as the generation degree of slip NOx is larger. As described above, as the degree of occurrence of slip NOx increases, the slip correction control is performed so that the change rate of the air-fuel ratio AF becomes smaller in the slip correction control, thereby suppressing the occurrence of slip NOx. Because.

次いで、ステップ115に進み、P項ゲインKPを上記ローゲイン値KP2に、I項ゲインKIを上記ローゲイン値KI2に、D項ゲインKDを上記ローゲイン値KD2にそれぞれ設定する。   Next, the routine proceeds to step 115, where the P-term gain KP is set to the low gain value KP2, the I-term gain KI is set to the low gain value KI2, and the D-term gain KD is set to the low gain value KD2.

一方、ステップ113の判別結果がYESで、AF≒AF_RICHであるときには、前述したステップ111を実行する。   On the other hand, when the determination result in step 113 is YES and AF≈AF_RICH, step 111 described above is executed.

ステップ111または115に続くステップ116では、RAMに記憶されている新気量偏差DMおよびI項積分値SUMIの値をそれぞれ、新気量偏差の前回値DMZおよびI項積分値の前回値SUMIZとして設定する。その後、ステップ117で、新気量偏差DMを、新気量と目標新気量との偏差(M_ACT−M_CMD)に設定する。   In step 116 following step 111 or 115, the fresh air amount deviation DM and the I-term integral value SUMI stored in the RAM are respectively set as the previous value DMZ of the new air quantity deviation and the previous value SUMIZ of the I-term integral value. Set. Thereafter, in step 117, the fresh air amount deviation DM is set to a deviation (M_ACT-M_CMD) between the fresh air amount and the target fresh air amount.

次に、ステップ118で、比例項FBPを、P項ゲインと新気量偏差の積KP・DMに設定する。その後、ステップ119に進み、積分項FBIを、I項ゲインと新気量偏差の積KI・DMに設定する。   Next, in step 118, the proportional term FBP is set to the product KP · DM of the P term gain and the fresh air quantity deviation. Thereafter, the process proceeds to step 119, where the integral term FBI is set to the product KI · DM of the I term gain and the fresh air amount deviation.

次いで、ステップ120に進み、I項積分値SUMIを、その前回値と積分項の和SUMIZ+FBIに設定する。その後、ステップ121で、微分項FBDを、新気量偏差の今回値と前回値との偏差にD項ゲインを乗算した値KD(DM−DMZ)に設定する。   Next, the routine proceeds to step 120, where the I-term integral value SUMI is set to the sum of its previous value and integral term SUMIZ + FBI. Thereafter, in step 121, the differential term FBD is set to a value KD (DM-DMZ) obtained by multiplying the deviation between the current value of the fresh air amount deviation and the previous value by the D term gain.

次に、ステップ122に進み、補正値EGR_FBを、比例項とI項積分値と微分項との和(FBP+SUMI+FBD)に設定した後、本処理を終了する。   Next, the process proceeds to step 122, where the correction value EGR_FB is set to the sum of the proportional term, the I-term integral value, and the derivative term (FBP + SUMI + FBD), and then the present process is terminated.

以上のように、この補正値EGR_FBの算出処理では、スリップ補正制御中、目標空燃比AF_CMDが中間値AF_MIDに設定されているときには、3つのフィードバックゲインKP,KI,KDが所定のハイゲイン値KP1,KI1,KD1に設定されるので、空燃比AFを中間値AF_MIDまで迅速に収束させることができる。さらに、目標空燃比AF_CMDが中間値AF_MIDからリッチスパイク用値AF_RICHに切り換わったときには、3つのフィードバックゲインKP,KI,KDが、ハイゲイン値KP1,KI1,KD1よりもかなり小さいローゲイン値KP2,KI2,KD2に設定されるとともに、これらのローゲイン値KP2,KI2,KD2が空燃比補正係数K_NOxまたは空燃比補正値AF_CORRに応じて算出されるので、空燃比AFを、スリップNOxの発生度合に応じて、リッチスパイク用値AF_RICHまで緩やかに収束させることができる。   As described above, in the calculation process of the correction value EGR_FB, during the slip correction control, when the target air-fuel ratio AF_CMD is set to the intermediate value AF_MID, the three feedback gains KP, KI, KD are set to the predetermined high gain value KP1, Since KI1 and KD1 are set, the air-fuel ratio AF can be quickly converged to the intermediate value AF_MID. Further, when the target air-fuel ratio AF_CMD is switched from the intermediate value AF_MID to the rich spike value AF_RICH, the three feedback gains KP, KI, KD are low gain values KP2, KI2, which are considerably smaller than the high gain values KP1, KI1, KD1. Since these low gain values KP2, KI2, and KD2 are calculated according to the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx or the air-fuel ratio correction value AF_CORR, the air-fuel ratio AF is set according to the degree of occurrence of slip NOx. It is possible to gently converge to the rich spike value AF_RICH.

特に、スリップNOxの発生度合が大きいほど、空燃比AFの変化速度がより小さい値になるように、空燃比AFが制御されるので、空燃比AFをリーン制御中の値からリッチスパイク用値AF_RICHまで一気に変化させる場合と比べて、スリップNOxの発生をより確実に抑制することができる。さらに、空燃比AFがリッチスパイク用値AF_RICHに収束した以降は、3つのフィードバックゲインKP,KI,KDが所定のハイゲイン値KP1,KI1,KD1に設定されるので、空燃比AFをリッチスパイク用値AF_RICHに確実に保持することができる。   In particular, since the air-fuel ratio AF is controlled so that the change rate of the air-fuel ratio AF becomes smaller as the generation degree of slip NOx becomes larger, the rich-spike value AF_RICH is changed from the value during lean control to the air-fuel ratio AF. The generation of slip NOx can be more reliably suppressed as compared with the case where the change is made at once. Further, after the air-fuel ratio AF has converged to the rich spike value AF_RICH, the three feedback gains KP, KI, KD are set to the predetermined high gain values KP1, KI1, KD1, so the air-fuel ratio AF is set to the rich spike value. It is possible to reliably hold the AF_RICH.

図12に戻り、ステップ101で補正値EGR_FBの算出処理を以上のように実行した後、ステップ102に進み、目標EGR量EGR_CMDを、基本値と補正値の和(EGR_FF+EGR_FB)に設定する。   Returning to FIG. 12, after the calculation process of the correction value EGR_FB is executed in step 101 as described above, the process proceeds to step 102, where the target EGR amount EGR_CMD is set to the sum of the basic value and the correction value (EGR_FF + EGR_FB).

次いで、ステップ103で、目標EGR量EGR_CMDが所定の下限値EGR_LIMIT_L以下であるか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、ステップ104に進み、目標EGR量EGR_CMDが所定の上限値EGR_LIMIT_H以上であるか否かを判別する。この判別結果がNOで、EGR_LIMIT_L<EGR_CMD<EGR_LIMIT_Hであるときには、そのまま本処理を終了する。   Next, in step 103, it is determined whether or not the target EGR amount EGR_CMD is equal to or smaller than a predetermined lower limit value EGR_LIMIT_L. When the determination result is NO, the process proceeds to step 104 to determine whether or not the target EGR amount EGR_CMD is equal to or greater than a predetermined upper limit value EGR_LIMIT_H. If this determination result is NO and EGR_LIMIT_L <EGR_CMD <EGR_LIMIT_H, this processing is ended as it is.

一方、ステップ104の判別結果がYESで、EGR_CMD≧EGR_LIMIT_Hであるときには、ステップ105に進み、目標EGR量EGR_CMDを所定の上限値EGR_LIMIT_Hに設定した後、本処理を終了する。   On the other hand, if the determination result in step 104 is YES and EGR_CMD ≧ EGR_LIMIT_H, the process proceeds to step 105, the target EGR amount EGR_CMD is set to a predetermined upper limit value EGR_LIMIT_H, and then this process is terminated.

一方、ステップ103の判別結果がYESで、EGR_CMD≦EGR_LIMIT_Lであるときには、ステップ106に進み、目標EGR量EGR_CMDを所定の下限値EGR_LIMIT_Lに設定した後、本処理を終了する。以上のように、目標EGR量EGR_CMDが算出されることにより、新気量M_ACTが目標新気量M_CMDに収束するように、フィードバック制御される。その結果、空燃比AFが目標空燃比AF_CMDに収束するように、フィードバック制御される。   On the other hand, if the determination result in step 103 is YES and EGR_CMD ≦ EGR_LIMIT_L, the process proceeds to step 106, the target EGR amount EGR_CMD is set to a predetermined lower limit value EGR_LIMIT_L, and then this process ends. As described above, by calculating the target EGR amount EGR_CMD, feedback control is performed so that the fresh air amount M_ACT converges to the target fresh air amount M_CMD. As a result, feedback control is performed so that the air-fuel ratio AF converges to the target air-fuel ratio AF_CMD.

次に、図14および15を参照しながら、以上のような本実施形態の空燃比制御処理を実行した場合の制御結果について説明する。図14は、空燃比制御の結果例を示しており、図15は、理解の容易化のために、図14におけるNOx濃度CNOxの曲線の一部を拡大したものである。   Next, a control result when the air-fuel ratio control process of the present embodiment as described above is executed will be described with reference to FIGS. FIG. 14 shows an example of the result of air-fuel ratio control, and FIG. 15 is an enlarged view of a part of the NOx concentration CNOx curve in FIG. 14 for easy understanding.

同図14に示す制御結果例では、リッチスパイク制御の実行条件が成立し、F_RICH=1が成立した時点(時刻t1)で、F_KNOx=0であり、ステップ80,81の判別結果がいずれもNOとなることによって、目標空燃比AF_CMDがリッチスパイク用値AF_RICHに設定される。それにより、ハイゲイン値KP1,KI1,KD1を用いたPID制御アルゴリズムによって、空燃比AFがリッチスパイク用値AF_RICHまで迅速に収束するように制御される。すなわち、リッチスパイク制御が実行される。   In the control result example shown in FIG. 14, when the execution condition of rich spike control is satisfied and F_RICH = 1 is satisfied (time t1), F_KNOx = 0, and the determination results of steps 80 and 81 are both NO. As a result, the target air-fuel ratio AF_CMD is set to the rich spike value AF_RICH. Thus, the air-fuel ratio AF is controlled so as to quickly converge to the rich spike value AF_RICH by the PID control algorithm using the high gain values KP1, KI1, and KD1. That is, rich spike control is executed.

このリッチスパイク制御の開始以降、NOx濃度CNOxは、時刻t2まで初期値ST_NOxから上昇し続けるとともに、時刻t2以降、低下する。すなわち、スリップNOxが発生することによって、時刻t2でのNOx濃度CNOxが最大値MX_CNOxとして設定される。そして、時刻t3で、S_QRA≧S_QRA2が成立し、ステップ42の判別結果がYESとなると、スルー値TH_CNOxが算出され(ステップ43)、次いで、スリップ・スルー比R_SLTHが算出される(ステップ44)。これに加えて、空燃比補正係数K_NOxが算出されるとともに、補正係数算出済みフラグF_KNOxが「1」に設定される(ステップ52,53)。   After the start of the rich spike control, the NOx concentration CNOx continues to increase from the initial value ST_NOx until time t2, and decreases after time t2. That is, the occurrence of slip NOx causes the NOx concentration CNOx at time t2 to be set as the maximum value MX_CNOx. Then, when S_QRA ≧ S_QRA2 is satisfied at time t3 and the determination result in step 42 is YES, a through value TH_CNOx is calculated (step 43), and then a slip-through ratio R_SLTH is calculated (step 44). In addition, the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx is calculated, and the correction coefficient calculated flag F_KNOx is set to “1” (steps 52 and 53).

次いで、時刻t4で、S_QRA≧S_QRA1が成立し、ステップ7の判別結果がYESとなると、リッチ条件フラグF_RICHが「0」に設定されることによって、リッチスパイク制御からリーン制御に切り換えられる。   Next, when S_QRA ≧ S_QRA1 is satisfied at time t4 and the determination result in step 7 is YES, the rich condition flag F_RICH is set to “0”, thereby switching from rich spike control to lean control.

そして、リーン制御中、リッチスパイク制御の実行条件が成立し、F_RICH=1が成立した時点(時刻t5)では、F_KNOx=1が成立しており、ステップ81の判別結果がYESとなることで、それ以降、スリップ補正制御が実行される。すなわち、中間値AF_MIDが空燃比補正係数K_NOxに基づいて算出され、目標空燃比AF_CMDが中間値AF_MIDに設定される(ステップ85,88)とともに、空燃比AFがPID制御アルゴリズムにより目標空燃比AF_CMDに収束するように制御される。   During the lean control, when the execution condition of the rich spike control is satisfied and F_RICH = 1 is satisfied (time t5), F_KNOx = 1 is satisfied, and the determination result in step 81 is YES, Thereafter, slip correction control is executed. That is, the intermediate value AF_MID is calculated based on the air / fuel ratio correction coefficient K_NOx, the target air / fuel ratio AF_CMD is set to the intermediate value AF_MID (steps 85 and 88), and the air / fuel ratio AF is set to the target air / fuel ratio AF_CMD by the PID control algorithm. Controlled to converge.

その際、目標空燃比AF_CMDがリッチスパイク用値AF_RICHに設定されるまでの間は、F_AFMID1=1&F_AFRICH=0が成立することで、3つのフィードバックゲインKP,KI,KDが所定のハイゲイン値KP1,KI1,KD1に設定される(ステップ112,111)。それにより、空燃比AFは中間値AF_MIDまで迅速に収束するように制御されるとともに、AF≦AF_MIDが成立した以降、F_AFRICH=1となることで、3つのフィードバックゲインKP,KI,KDが、空燃比補正係数K_NOxに応じて算出したローゲイン値KP2,KI2,KD2に設定される(ステップ112,114,115)。それにより、空燃比AFはリッチスパイク用値AF_RICHまで緩やかに収束するように制御される。   At that time, until the target air-fuel ratio AF_CMD is set to the rich spike value AF_RICH, F_AFMID1 = 1 & F_AFRICH = 0 is established, so that the three feedback gains KP, KI, KD have predetermined high gain values KP1, KI1. , KD1 (steps 112 and 111). As a result, the air-fuel ratio AF is controlled so as to converge quickly to the intermediate value AF_MID, and after AF ≦ AF_MID is established, F_AFRICH = 1, so that the three feedback gains KP, KI, KD are empty. The low gain values KP2, KI2, and KD2 calculated according to the fuel ratio correction coefficient K_NOx are set (steps 112, 114, and 115). Thereby, the air-fuel ratio AF is controlled so as to converge gradually to the rich spike value AF_RICH.

その後、AF≒AF_RICHとなった時点(時刻t6)で、3つのフィードバックゲインKP,KI,KDが所定のハイゲイン値KP1,KI1,KD1に設定され(ステップ113,111)、それにより、空燃比AFはリッチスパイク用値AF_RICH付近に保持される。次いで、時刻t7で、S_QRA≧S_QRA1が成立し、ステップ7の判別結果がYESとなると、F_RICH=0が成立することによって、リッチスパイク制御からリーン制御に切り換えられる。   Thereafter, at the time when AF≈AF_RICH (time t6), the three feedback gains KP, KI, KD are set to predetermined high gain values KP1, KI1, KD1 (steps 113, 111), whereby the air-fuel ratio AF Is held near the rich spike value AF_RICH. Next, at time t7, when S_QRA ≧ S_QRA1 is satisfied and the determination result in step 7 is YES, F_RICH = 0 is satisfied, whereby the rich spike control is switched to the lean control.

以上のように、本実施形態の空燃比制御装置1によれば、リッチスパイク制御中にスリップNOxが発生したときには、スリップ値SLIP_CNOxおよびスリップ・スルー比R_SLTHが算出され、これらのスリップ値SLIP_CNOxおよびスリップ・スルー比R_SLTHに応じて、空燃比補正係数K_NOxが算出されるとともに、次回のリッチスパイク制御の際、スリップ補正制御が実行される。   As described above, according to the air-fuel ratio control apparatus 1 of the present embodiment, when the slip NOx occurs during the rich spike control, the slip value SLIP_CNOx and the slip-through ratio R_SLTH are calculated, and these slip value SLIP_CNOx and slip The air-fuel ratio correction coefficient K_NOx is calculated according to the through ratio R_SLTH, and the slip correction control is executed during the next rich spike control.

このスリップ補正制御では、まず、目標空燃比AF_CMDが中間値AF_MIDに設定されるとともに、フィードバックゲインKP,KI,KDがそれぞれ所定のハイゲイン値KP1,KI1,KD1に設定されることにより、空燃比AFが中間値AF_MIDまで迅速に収束するように制御される。そして、空燃比AFが中間値AF_MIDまで収束した以降は、目標空燃比AF_CMDがリッチスパイク用値AF_RICHに設定されるとともに、フィードバックゲインKP,KI,KDがそれぞれ、ハイゲイン値KP1,KI1,KD1よりもかなり小さいローゲイン値KP2,KI2,KD2に設定されることにより、空燃比AFがリッチスパイク用値AF_RICHまで緩やかに収束するように制御される。このように、空燃比AFをリーン側からリッチ側に切り換える際、空燃比AFは、その変化速度が2段階に切り換わるように制御されるので、空燃比AFをリッチスパイク用値AF_RICHまで一気に変化させる場合と異なり、空燃比AFを、その変化速度が全体としてより小さくなるようにきめ細かく制御できることで、スリップNOxの発生を抑制しながら、NOx浄化触媒のNOx捕捉能力を回復させることができる。   In this slip correction control, first, the target air-fuel ratio AF_CMD is set to the intermediate value AF_MID, and the feedback gains KP, KI, and KD are set to predetermined high gain values KP1, KI1, and KD1, respectively. Is controlled to converge quickly to the intermediate value AF_MID. After the air-fuel ratio AF converges to the intermediate value AF_MID, the target air-fuel ratio AF_CMD is set to the rich spike value AF_RICH, and the feedback gains KP, KI, KD are higher than the high gain values KP1, KI1, KD1, respectively. By setting the gain values KP2, KI2, and KD2 to be very small, the air-fuel ratio AF is controlled so as to gradually converge to the rich spike value AF_RICH. As described above, when the air-fuel ratio AF is switched from the lean side to the rich side, the air-fuel ratio AF is controlled so that the change speed is switched in two stages, so that the air-fuel ratio AF changes at a stretch to the rich spike value AF_RICH. Unlike the case where the air-fuel ratio AF is performed, the NOx trapping ability of the NOx purification catalyst can be recovered while suppressing the generation of slip NOx because the air-fuel ratio AF can be finely controlled so that the change speed thereof becomes smaller as a whole.

すなわち、リッチスパイク制御を実行する際の空燃比AFの変化速度を変えるだけで、スリップNOxを抑制できるので、リーン制御の実行時間を変える従来の場合と異なり、NOx浄化触媒12が劣化したときでも、リッチスパイク制御の実行頻度が増大するのを回避でき、その分、燃費を向上させることができる。   In other words, slip NOx can be suppressed only by changing the change rate of the air-fuel ratio AF when the rich spike control is executed. Therefore, unlike the conventional case where the execution time of the lean control is changed, even when the NOx purification catalyst 12 deteriorates. Thus, it is possible to avoid an increase in the execution frequency of the rich spike control, and to improve the fuel efficiency accordingly.

さらに、中間値AF_MIDの算出に用いるスリップ値SLIP_CNOxおよびスリップ・スルー比R_SLTHがいずれも、NOx浄化触媒12の下流側の排ガス中のNOx濃度のみに基づいて算出されるので、NOx浄化触媒の下流側のNOx濃度と上流側のNOx濃度との偏差を用いる従来の場合と異なり、還元剤としての未燃燃料を含む排ガスおよびNOx浄化触媒12におけるNOx浄化能力が、スリップNOxの判定結果に影響を及ぼすのを回避でき、スリップNOxの発生度合の判定精度を向上させることができる。その結果、スリップNOxをより確実に抑制できることで、排ガス特性を向上させることができる。   Further, since both the slip value SLIP_CNOx and the slip-through ratio R_SLTH used for calculating the intermediate value AF_MID are calculated based only on the NOx concentration in the exhaust gas downstream of the NOx purification catalyst 12, the downstream side of the NOx purification catalyst Unlike the conventional case of using the deviation between the NOx concentration of NOx and the upstream NOx concentration, the NOx purification ability of the exhaust gas containing unburned fuel as the reducing agent and the NOx purification catalyst 12 affects the determination result of the slip NOx. Can be avoided, and the determination accuracy of the degree of occurrence of slip NOx can be improved. As a result, the exhaust gas characteristics can be improved by more reliably suppressing the slip NOx.

また、スリップ値SLIP_CNOxが大きいほど、空燃比補正係数K_NOxがより小さい値に設定されることにより、中間値AF_MIDがより理論空燃比側の値として算出されるとともに、ローゲイン値KP2,KI2,KD2がより小さい値として算出される。その結果、スリップNOxの発生度合が大きいほど、リッチスパイク制御開始からリッチスパイク用値AF_RICHに達するまでの間の空燃比AFの変化速度がより小さくなるように、空燃比AFが制御されるので、スリップNOxの発生をより確実に抑制できる。   Further, as the slip value SLIP_CNOx is larger, the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx is set to a smaller value, whereby the intermediate value AF_MID is calculated as a value on the theoretical air-fuel ratio side, and the low gain values KP2, KI2, and KD2 are Calculated as a smaller value. As a result, the air-fuel ratio AF is controlled such that the change rate of the air-fuel ratio AF from the start of the rich spike control until reaching the rich spike value AF_RICH becomes smaller as the degree of occurrence of slip NOx increases. Generation of slip NOx can be more reliably suppressed.

これに加えて、スリップ値SLIP_CNOxが、リッチスパイク制御の開始後に検出されたNOx濃度の最大値MX_CNOxと、切換開始時に検出されたNOx濃度の初期値ST_CNOxとの偏差として算出されるので、前述したように、NOx浄化触媒の下流側のNOx濃度と上流側のNOx濃度との偏差を用いる従来の場合と異なり、還元剤としての未燃燃料を含む排ガスおよびNOx浄化触媒におけるNOx浄化能力が、スリップNOxの判定に影響を及ぼすのを回避でき、スリップNOxの発生度合の判定精度を向上させることができる。   In addition to this, the slip value SLIP_CNOx is calculated as a deviation between the maximum value MX_CNOx of the NOx concentration detected after the start of the rich spike control and the initial value ST_CNOx of the NOx concentration detected at the start of switching. Thus, unlike the conventional case where the deviation between the NOx concentration on the downstream side of the NOx purification catalyst and the NOx concentration on the upstream side is used, the NOx purification capability of the exhaust gas containing unburned fuel as the reducing agent and the NOx purification catalyst The influence on the determination of NOx can be avoided, and the determination accuracy of the degree of occurrence of slip NOx can be improved.

さらに、空燃比補正係数K_NOxが、スリップ値SLIP_CNOxに加えて、スリップ・スルー比R_SLTHに応じて算出されるので、NOxの還元がほぼ終了した時点での、NOx浄化触媒12から排出されるNOxの濃度CNOxすなわちエンジン3の運転状態を反映させながら、空燃比AFの変化速度を決定することができる。それにより、スリップNOxの発生をより一層、確実に抑制することができる。同じ理由により、NOxの還元がほぼ終了した時点でNOx浄化触媒12から排出されるNOxによる排ガス特性への影響を加味しながら、空燃比AFの変化速度を決定することができる。それにより、排ガス特性をさらに向上させることができる。   Further, since the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx is calculated according to the slip-through ratio R_SLTH in addition to the slip value SLIP_CNOx, the NOx exhausted from the NOx purification catalyst 12 at the point when NOx reduction is almost completed. The change rate of the air-fuel ratio AF can be determined while reflecting the concentration CNOx, that is, the operating state of the engine 3. Thereby, generation | occurrence | production of slip NOx can be suppressed further reliably. For the same reason, the rate of change of the air-fuel ratio AF can be determined while taking into consideration the effect on the exhaust gas characteristics of NOx discharged from the NOx purification catalyst 12 when the reduction of NOx is almost completed. Thereby, the exhaust gas characteristics can be further improved.

これに加えて、リッチスパイク制御の際、スリップ補正制御を実行していたにもかかわらず、NOx浄化触媒12の劣化などに起因してスリップNOxが発生した場合には、スリップ値SLIP_CNOxおよびスリップ・スルー比R_SLTHに応じて、空燃比補正値AF_CORRが算出され、次回のリッチスパイク制御でのスリップ補正制御の際、この空燃比補正値AF_CORRを用いて、中間値AF_MIDがより理論空燃比側の値に補正されるとともに、空燃比補正値AF_CORRに応じて、ローゲイン値KP2,KI2,KD2が算出される。それにより、スリップNOxの発生度合が大きいほど、次回のスリップ補正制御の際、リッチスパイク制御開始からリッチスパイク用値AF_RICHに達するまでの間の空燃比AFの変化速度がより小さくなるように、空燃比AFが制御されるので、スリップNOxの発生をより確実に抑制できる。   In addition to this, when slip NOx occurs due to deterioration of the NOx purification catalyst 12 in spite of executing the slip correction control during the rich spike control, the slip value SLIP_CNOx and the slip- An air-fuel ratio correction value AF_CORR is calculated according to the through ratio R_SLTH, and the intermediate value AF_MID is a value closer to the theoretical air-fuel ratio side by using this air-fuel ratio correction value AF_CORR at the time of slip correction control in the next rich spike control. And the low gain values KP2, KI2, and KD2 are calculated in accordance with the air-fuel ratio correction value AF_CORR. As a result, the greater the degree of occurrence of slip NOx, the smaller the speed of change of the air-fuel ratio AF from the start of the rich spike control until the rich spike value AF_RICH is reduced in the next slip correction control. Since the fuel ratio AF is controlled, the generation of slip NOx can be more reliably suppressed.

また、空燃比補正値AF_CORRが、空燃比補正係数K_NOxと同様に、スリップ値SLIP_CNOxおよびスリップ・スルー比R_SLTHに応じて算出されるので、空燃比補正係数K_NOxを用いた場合と同様の、前述した作用効果を得ることができる。   Further, since the air-fuel ratio correction value AF_CORR is calculated according to the slip value SLIP_CNOx and the slip-through ratio R_SLTH in the same manner as the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx, the same as described above when using the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx. An effect can be obtained.

なお、実施形態は、スリップ補正制御の際、空燃比AFを、中間値AF_MIDまでの変化速度が大きくなるように制御し、中間値AF_MIDからリッチスパイク用値AF_RICHまでの変化速度がより小さくなるように制御した例であるが、本願発明におけるスリップNOxを抑制するための空燃比制御の手法はこれに限らず、空燃比AFを、その変化速度が複数の段階で切り換わるように制御することによって、リッチスパイク用値AF_RICHへの変化速度が全体としてより小さくなるように制御し、それにより、スリップNOxを抑制できる制御手法であればよい。   In the embodiment, in the slip correction control, the air-fuel ratio AF is controlled so that the change speed from the intermediate value AF_MID to the rich spike value AF_RICH is controlled so that the change speed from the intermediate value AF_MID becomes smaller. However, the air-fuel ratio control method for suppressing the slip NOx in the present invention is not limited to this, and by controlling the air-fuel ratio AF so that the changing speed is switched at a plurality of stages. The control method may be any control method that can control the change speed to the rich spike value AF_RICH to be smaller as a whole, thereby suppressing the slip NOx.

例えば、図16に示すように、スリップ補正制御の際、空燃比AFを、中間値AF_MIDまでの変化速度が比較的、小さくなるように制御し、中間値AF_MIDからリッチスパイク用値AF_RICHまでの変化速度がより大きくなるように制御してもよい。また、図17に示すように、空燃比AFの変化速度が3段階に変化するように制御してもよい。さらに、図18に示すように、空燃比AFが階段状に多段階で変化するように制御することで、リッチスパイク用値AF_RICHへの変化速度が全体として小さくなるように構成してもよい。   For example, as shown in FIG. 16, in the slip correction control, the air-fuel ratio AF is controlled so that the changing speed to the intermediate value AF_MID is relatively small, and the change from the intermediate value AF_MID to the rich spike value AF_RICH is controlled. You may control so that speed may become larger. Further, as shown in FIG. 17, control may be performed so that the change speed of the air-fuel ratio AF changes in three stages. Further, as shown in FIG. 18, the air-fuel ratio AF may be controlled so as to change in a stepped manner in multiple steps, so that the changing speed to the rich spike value AF_RICH may be reduced as a whole.

また、実施形態は、スリップ補正制御の際、空燃比AFをフィードバック制御した例であるが、本願発明におけるスリップNOxを抑制するために空燃比を制御する際に用いる制御アルゴリズムはこれに限らないことは言うまでもない。例えば、リーン制御中の値から中間値AF_MIDまでは、フィードフォワード制御アルゴリズムにより、空燃比AFを迅速に制御し、それ以降は、フィードバック制御アルゴリズムにより、空燃比AFをリッチスパイク用値AF_RICHまで緩やかに収束させるように制御してもよい。   The embodiment is an example in which the air-fuel ratio AF is feedback controlled during the slip correction control, but the control algorithm used when controlling the air-fuel ratio in order to suppress the slip NOx in the present invention is not limited to this. Needless to say. For example, from the value during lean control to the intermediate value AF_MID, the air-fuel ratio AF is quickly controlled by the feedforward control algorithm, and thereafter, the air-fuel ratio AF is gradually reduced to the rich spike value AF_RICH by the feedback control algorithm. You may control so that it may converge.

一方、上記とは逆に、リーン制御中の値から中間値AF_MIDまでは、空燃比AFをフィードバック制御アルゴリズムにより迅速に制御し、それ以降は、フィードフォワード制御アルゴリズムにより、リッチスパイク用値AF_RICHまで緩やかに制御してもよい。この場合には、目標空燃比AF_CMDを、中間値AF_MIDからリッチスパイク用値AF_RICHまで漸減するように設定すればよい。さらに、空燃比AFを、フィードフォワード制御アルゴリズムにより、リーン制御中の値からリッチスパイク用値AF_RICHまで制御してもよい。この場合にも、目標空燃比AF_CMDを、中間値AF_MIDからリッチスパイク用値AF_RICHまで漸減するように設定すればよい。   On the other hand, contrary to the above, from the value during lean control to the intermediate value AF_MID, the air-fuel ratio AF is quickly controlled by the feedback control algorithm, and thereafter, it is gradually reduced to the rich spike value AF_RICH by the feedforward control algorithm. You may control to. In this case, the target air-fuel ratio AF_CMD may be set so as to gradually decrease from the intermediate value AF_MID to the rich spike value AF_RICH. Further, the air-fuel ratio AF may be controlled from a value during lean control to a rich spike value AF_RICH by a feedforward control algorithm. Also in this case, the target air-fuel ratio AF_CMD may be set so as to gradually decrease from the intermediate value AF_MID to the rich spike value AF_RICH.

また、実施形態は、スリップNOxパラメータとしてのスリップ値SLIP_CNOxを、NOx濃度の最大値MX_CNOxと、切換開始時に検出されたNOx濃度の初期値ST_CNOxとの偏差として算出した例であるが、本願発明のスリップNOxパラメータはこれに限らず、スリップNOxの発生度合を表すものであればよい。   The embodiment is an example in which the slip value SLIP_CNOx as the slip NOx parameter is calculated as a deviation between the maximum value MX_CNOx of the NOx concentration and the initial value ST_CNOx of the NOx concentration detected at the start of switching. The slip NOx parameter is not limited to this, and any parameter that represents the degree of occurrence of slip NOx may be used.

例えば、スリップNOxパラメータとして、リッチスパイク制御の開始から開始後の所定タイミング(例えば、実施形態の図14の時刻t2、t3またはt4のタイミング)までの間におけるNOx濃度CNOxの平均値を用いてもよい。このように構成した場合には、以下に述べるような作用効果を得ることができる。すなわち、リッチスパイク制御を実行した場合、制御開始以降、スリップNOxの発生状態としては、NOx濃度が一時的なピークを示すように変化する場合が一般的であるが、それ以外にも、例えばスリップNOx量が少ないときなどには、NOx濃度がアップダウンを繰り返すことなどがあり、多様な変化パターンが存在する。したがって、上記のように、NOx濃度CNOxの平均値をスリップNOxパラメータとして用いることにより、NOx濃度CNOxがどのような変化パターンで変化しても、その影響を受けることなく、スリップNOxパラメータをスリップNOxの発生度合を適切に表す値として算出でき、それにより、スリップNOxの発生度合の判定精度をさらに向上させることができる。   For example, the average value of the NOx concentration CNOx from the start of the rich spike control to the predetermined timing after the start (for example, the timing at time t2, t3, or t4 in FIG. 14 in the embodiment) may be used as the slip NOx parameter. Good. In such a configuration, the following effects can be obtained. In other words, when rich spike control is executed, the state of occurrence of slip NOx after the start of control is generally the case where the NOx concentration changes so as to show a temporary peak. When the amount of NOx is small, the NOx concentration repeatedly increases and decreases, and various change patterns exist. Therefore, as described above, by using the average value of the NOx concentration CNOx as the slip NOx parameter, the slip NOx parameter can be set to the slip NOx without being affected by any change pattern of the NOx concentration CNOx. Can be calculated as a value that appropriately represents the degree of occurrence of slip NOx, thereby further improving the accuracy of determining the degree of occurrence of slip NOx.

また、スリップNOxパラメータとして、リッチスパイク制御の開始から開始後の所定タイミング(例えば、実施形態の図14の時刻t2、t3またはt4のタイミング)までの間において、NOx浄化触媒12から排出された総NOx量を用いてもよい。例えば、この所定タイミングを図14の時刻t4のタイミングとした場合、総NOx量は、NOx浄化触媒12における排ガスの空間速度と、図14の時刻t1〜時刻t4までの間におけるNOx濃度CNOxの平均値とに基づいて算出される。このように構成した場合、上述したように、NOx濃度CNOxがどのような変化パターンで変化しても、その影響を受けることなく、スリップNOxパラメータをスリップNOxの発生度合を適切に表す値として算出でき、それにより、スリップNOxの発生度合の判定精度をさらに向上させることができる。   Further, as the slip NOx parameter, the total amount discharged from the NOx purification catalyst 12 from the start of the rich spike control to the predetermined timing after the start (for example, the timing at time t2, t3 or t4 in FIG. 14 of the embodiment). A NOx amount may be used. For example, when this predetermined timing is the timing at time t4 in FIG. 14, the total NOx amount is the average of the space velocity of exhaust gas in the NOx purification catalyst 12 and the NOx concentration CNOx between time t1 and time t4 in FIG. And based on the value. In such a configuration, as described above, the slip NOx parameter is calculated as a value that appropriately represents the degree of occurrence of slip NOx without being influenced by any change pattern of the NOx concentration CNOx. This can further improve the accuracy of determining the degree of occurrence of slip NOx.

さらに、実施形態は、スリップNOxパラメータとしてのスリップ値SLIP_CNOxと、運転状態パラメータとしてのスリップ・スルー比R_SLTHとに応じて、図7のマップを検索することにより、空燃比AFの変化速度を決定する空燃比補正係数K_NOxを算出した例であるが、本願発明の空燃比AFの変化速度を決定する手法はこれに限らず、スリップNOxパラメータに加えて、リッチスパイク制御中のエンジン3の運転状態を表す運転状態パラメータに応じて、空燃比AFの変化速度を決定する手法であればよい。   Further, the embodiment determines the change rate of the air-fuel ratio AF by searching the map of FIG. 7 according to the slip value SLIP_CNOx as the slip NOx parameter and the slip-through ratio R_SLTH as the operation state parameter. In this example, the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx is calculated. However, the method of determining the change rate of the air-fuel ratio AF according to the present invention is not limited to this, and in addition to the slip NOx parameter, the operating state of the engine 3 during the rich spike control is determined. Any method may be used as long as it determines the change rate of the air-fuel ratio AF in accordance with the represented operating condition parameter.

例えば、運転状態パラメータとして、スリップ・スルー比R_SLTHに代えて、図14の時刻t1〜時刻t4までの間にNOx浄化触媒12に供給された排ガスの空間速度の積算値を用いてもよい。すなわち、空燃比補正係数K_NOxを、空間速度の積算値およびスリップ値SLIP_CNOxに応じて、マップ検索することにより算出してもよい。このように構成した場合、図14の時刻t1〜時刻t4までの間にNOx浄化触媒12から排出された総NOx量を反映させながら、空燃比AFの変化速度を決定することができる。それにより、排ガス特性をさらに向上させることができる。   For example, instead of the slip-through ratio R_SLTH, an integrated value of the space velocity of the exhaust gas supplied to the NOx purification catalyst 12 between time t1 and time t4 in FIG. 14 may be used as the operating state parameter. That is, the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx may be calculated by searching the map according to the integrated value of the space velocity and the slip value SLIP_CNOx. When configured in this manner, the change rate of the air-fuel ratio AF can be determined while reflecting the total amount of NOx discharged from the NOx purification catalyst 12 between time t1 and time t4 in FIG. Thereby, the exhaust gas characteristics can be further improved.

また、実施形態は、スリップ補正制御において、空燃比AFを中間値AF_MIDからリッチスパイク用値AF_RICHまでフィードバック制御する際、そのフィードバックゲインKP,KI,KDをそれぞれ、空燃比補正係数K_NOxまたは空燃比補正値AF_CORRに応じてマップ検索したローゲイン値KP2,KI2,KD2に設定した例であるが、フィードバックゲインKP,KI,KDをそれぞれ、所定値に設定してもよい。   In the embodiment, when the air-fuel ratio AF is feedback controlled from the intermediate value AF_MID to the rich spike value AF_RICH in the slip correction control, the feedback gains KP, KI, and KD are respectively set to the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx or the air-fuel ratio correction. In this example, the low gain values KP2, KI2, and KD2 searched for the map according to the value AF_CORR are set. However, the feedback gains KP, KI, and KD may be set to predetermined values, respectively.

さらに、実施形態は、空燃比補正係数K_NOxを用いたスリップ補正制御の実行中、スリップNOxが発生したときには、空燃比補正値AF_CORRを算出し、これを用いて、空燃比AFを、その変化速度がより小さな値になるように制御した例であるが、空燃比補正係数K_NOxを用いたスリップ補正制御の実行中、スリップNOxが発生したときには、スリップNOxの発生度合に応じて、空燃比補正係数K_NOx自体を補正することにより、空燃比AFを、その変化速度がより小さな値になるように制御してもよい。   Further, in the embodiment, when slip NOx occurs during the execution of slip correction control using the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx, the air-fuel ratio correction value AF_CORR is calculated and used to change the air-fuel ratio AF to the change rate thereof. However, when slip NOx occurs during execution of slip correction control using the air-fuel ratio correction coefficient K_NOx, the air-fuel ratio correction coefficient is determined according to the degree of occurrence of slip NOx. By correcting K_NOx itself, the air-fuel ratio AF may be controlled so that the changing speed becomes a smaller value.

一方、実施形態は、スリップ・スルー比R_SLTHの算出に用いるスルー値TH_CNOxを、S_QRA≧SQRA2が成立したタイミングでのNOx濃度CNOxとして算出した例であるが、スルー値TH_CNOxを、リッチスパイク制御開始後、所定時間が経過したタイミングで検出されたNOx濃度CNOxとして算出してもよく、また、そのタイミングでのエンジン3の運転状態(例えばNOx浄化触媒12における排ガスの空間速度)に応じて推定した値として算出してもよい。   On the other hand, the embodiment is an example in which the through value TH_CNOx used for calculating the slip-through ratio R_SLTH is calculated as the NOx concentration CNOx at the timing when S_QRA ≧ SQRA2 is established. The through value TH_CNOx is calculated after the rich spike control is started. Further, the NOx concentration CNOx detected at a timing when a predetermined time has elapsed may be calculated, or a value estimated according to the operating state of the engine 3 at the timing (for example, the space velocity of exhaust gas in the NOx purification catalyst 12). May be calculated as

また、実施形態は、リッチスパイク制御の実行中、スリップNOxが発生したときには、次回のリッチスパイク制御でのスリップ補正制御の際、空燃比AFの変化速度が2段階で切り換わるように制御した例であるが、本願発明の空燃比の制御手法はこれに限らず、スリップNOxパラメータに応じて、空燃比のリーン側からリッチ側への変化速度を決定するものであればよい。例えば、リッチスパイク制御でのスリップ補正制御の際、空燃比AFのリーン側からリッチ側への変化速度が一定勾配になるように制御するとともに、その勾配を、スリップNOxパラメータとしてのスリップ値SLIP_CNOxに応じて、決定してもよい。   Further, in the embodiment, when slip NOx occurs during execution of rich spike control, control is performed so that the change speed of the air-fuel ratio AF is switched in two stages at the time of slip correction control in the next rich spike control. However, the air-fuel ratio control method of the present invention is not limited to this, and any method may be used as long as it determines the rate of change of the air-fuel ratio from the lean side to the rich side according to the slip NOx parameter. For example, during the slip correction control in the rich spike control, the control is performed so that the change speed of the air-fuel ratio AF from the lean side to the rich side becomes a constant gradient, and the gradient is set to the slip value SLIP_CNOx as the slip NOx parameter. It may be determined accordingly.

本願発明の一実施形態に係る空燃比制御装置を適用した内燃機関の概略構成を模式的に示す図である。1 is a diagram schematically showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which an air-fuel ratio control apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. 空燃比制御装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of an air fuel ratio control apparatus. リッチスパイク制御の実行条件判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the execution condition determination process of rich spike control. スリップ値SLIP_CNOxの算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of slip value SLIP_CNOx. スリップ・スルー比RATIOの算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of slip through ratio RATIO. 空燃比補正係数K_NOxおよび空燃比補正値AF_CORRの算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of the air fuel ratio correction coefficient K_NOx and the air fuel ratio correction value AF_CORR. 空燃比補正係数K_NOxの算出に用いるマップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the map used for calculation of the air fuel ratio correction coefficient K_NOx. 空燃比補正値AF_CORRの算出に用いるマップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the map used for calculation of the air fuel ratio correction value AF_CORR. 空燃比制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an air fuel ratio control process. リッチスパイク制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a rich spike control process. 目標空燃比AF_CMDの算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of target air fuel ratio AF_CMD. 目標EGR量EGR_CMDの算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of the target EGR amount EGR_CMD. 補正値EGR_FBの算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of correction value EGR_FB. 空燃比制御の結果例を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the example of a result of air fuel ratio control. 図14のタイミングチャートの一部を拡大した図である。It is the figure which expanded a part of timing chart of FIG. スリップ補正制御処理の変形例の制御結果を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the control result of the modification of slip correction control processing. スリップ補正制御処理の他の変形例の制御結果を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the control result of the other modification of slip correction control processing. スリップ補正制御処理のさらに他の変形例の制御結果を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the control result of the other modification of slip correction control processing.

符号の説明Explanation of symbols

1 空燃比制御装置
2 ECU(空燃比制御手段、スリップNOxパラメータ算出手段)
3 内燃機関
12 NOx浄化触媒
23 NOxセンサ(NOx濃度検出手段)
AF 混合気の空燃比
CNOx NOx浄化触媒よりも下流側の排ガス中のNOx濃度
ST_CNOx 初期値(切換開始時に検出されたNOx濃度)
MX_CNOx 最大値(切換後に検出されたNOx濃度の最大値)
TH_CNOx スルー値(空燃比のリッチ側への切換後の、NOx浄化触媒におけ るNOx還元動作が終了していると推定されるタイミングで検出さ れたNOx濃度)
SLIP_CNOx スリップ値(スリップNOxパラメータ)
R_SLTH スリップ・スルー比(スリップNOx比
1 Air-fuel ratio control device
2 ECU (air-fuel ratio control means, slip NOx parameter calculation means)
3 Internal combustion engine
12 NOx purification catalyst
23 NOx sensor (NOx concentration detection means)
AF air-fuel ratio
NOx concentration in exhaust gas downstream of CNOx NOx purification catalyst ST_CNOx initial value (NOx concentration detected at start of switching)
MX_CNOx maximum value (maximum value of NOx concentration detected after switching)
TH_CNOx through value (after switching to the rich side air-fuel ratio, the detected NOx concentration at the time that is estimated to NOx reduction operation that put into the NOx purification catalyst is completed)
SLIP_CNOx Slip value (slip NOx parameter)
R_SLTH Slip-through ratio ( slip NOx ratio )

Claims (6)

リーン雰囲気の排ガス中のNOxを捕捉するとともにリッチ雰囲気の排ガスが供給されたときに当該捕捉したNOxを還元するNOx浄化触媒を備えた内燃機関の空燃比制御装置であって、
前記NOx浄化触媒の下流側の排ガス中のNOx濃度を検出するNOx濃度検出手段と、
前記NOx浄化触媒にリッチ雰囲気の排ガスを供給すべきリッチ制御条件が成立したときに、前記内燃機関に供給される混合気の空燃比を、理論空燃比よりもリーン側からリッチ側に切り換えるように制御する空燃比制御手段と、
当該空燃比制御手段による混合気の空燃比のリッチ側への切換以降に検出されたNOx濃度に応じて、スリップNOxの発生度合を表すスリップNOxパラメータを算出するスリップNOxパラメータ算出手段と、
を備え、
前記空燃比制御手段は、当該算出されたスリップNOxパラメータと、前記空燃比のリッチ側への切換後の、前記NOx浄化触媒におけるNOx還元動作が終了していると推定されるタイミングで検出されたNOx濃度との比であるスリップNOx比、および前記スリップNOxパラメータに応じて、リーン側からリッチ側に切り換えるときの前記空燃比の変化速度を決定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine comprising a NOx purification catalyst that captures NOx in exhaust gas in a lean atmosphere and reduces the captured NOx when exhaust gas in a rich atmosphere is supplied,
NOx concentration detection means for detecting the NOx concentration in the exhaust gas downstream of the NOx purification catalyst;
When the rich control condition for supplying exhaust gas in a rich atmosphere to the NOx purification catalyst is satisfied, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine is switched from the lean side to the rich side with respect to the stoichiometric air-fuel ratio. Air-fuel ratio control means to control;
Slip NOx parameter calculating means for calculating a slip NOx parameter representing the degree of occurrence of slip NOx according to the NOx concentration detected after the air-fuel ratio control means switches to the rich side of the air-fuel ratio of the air-fuel ratio;
With
The air-fuel ratio control means is detected at the timing when the calculated slip NOx parameter and the NOx reduction operation in the NOx purification catalyst after the rich switching of the air-fuel ratio is estimated to have ended. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, wherein a change speed of the air-fuel ratio when switching from a lean side to a rich side is determined according to a slip NOx ratio that is a ratio to a NOx concentration and the slip NOx parameter .
前記空燃比制御手段は、前記スリップNOx比および前記スリップNOxパラメータに応じて、前記空燃比の変化速度を複数の段階で切り換わるように決定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の空燃比制御装置。 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the air-fuel ratio control unit determines the change speed of the air-fuel ratio to be switched in a plurality of stages according to the slip NOx ratio and the slip NOx parameter. Air-fuel ratio control device. 前記空燃比制御手段は、前記空燃比の変化速度を、前記スリップNOxパラメータによって表されるスリップNOxの発生度合が大きいほど、より小さくなるように決定することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の空燃比制御装置。   The air-fuel ratio control means determines the air-fuel ratio change rate so as to be smaller as the degree of occurrence of slip NOx represented by the slip NOx parameter is larger. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine as described. 前記スリップNOxパラメータ算出手段は、前記スリップNOxパラメータを、前記空燃比のリッチ側への切換後に検出されたNOx濃度の最大値と、切換開始時に検出されたNOx濃度との偏差として算出することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の内燃機関の空燃比制御装置。   The slip NOx parameter calculating means calculates the slip NOx parameter as a deviation between a maximum value of the NOx concentration detected after switching to the rich side of the air-fuel ratio and a NOx concentration detected at the start of switching. The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, 前記スリップNOxパラメータ算出手段は、前記スリップNOxパラメータを、前記空燃比のリッチ側への切換開始から切換後の所定タイミングまでのNOx濃度の平均値として算出することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の内燃機関の空燃比制御装置。   4. The slip NOx parameter calculating means calculates the slip NOx parameter as an average value of NOx concentration from a start of switching to the rich side of the air-fuel ratio to a predetermined timing after switching. An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of the above. 前記スリップNOxパラメータ算出手段は、前記スリップNOxパラメータを、前記空燃比のリッチ側への切換開始から切換後の所定タイミングまでの間に前記NOx浄化触媒から排出された総NOx量として算出することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の内燃機関の空燃比制御装置。   The slip NOx parameter calculating means calculates the slip NOx parameter as a total NOx amount discharged from the NOx purification catalyst between a start of switching to the rich side of the air-fuel ratio and a predetermined timing after switching. The air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3.
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