JP4666386B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、自動車用エンジンの排気ガス浄化に関し、より具体的には、三元触媒およびリーンNOx触媒を装備した自動車における空燃比制御に関する。

リーン空燃比で燃料を燃焼させるエンジン（以下リーンバーンエンジンという）においては、リーン時に排出するNOxを捕捉し、リッチまたは理論空燃比時に、捕捉したNOxを還元浄化するリーンNOx捕捉触媒（以下、LNCともいう）が使用される。このLNCが捕捉できるNOx量には限界があるので、リーンバーン運転のみを長時間継続することはできない。そこで、捕捉されたNOxを放出させるために空燃比（A/F）を一時的にリッチ化し、LNCに捕捉されたNOxを還元剤（HC、CO）によって還元してN₂として放出させている。以下、これを還元リッチ化という。

このような還元リッチ化は、リーン運転中におけるLNC捕捉NOx量の推定に基づきリーン運転時に間欠的に行われる他に、リーンバーン運転から理論空燃比運転（以下ストイキ運転）への移行時などにも行われている。

また、排気ガス対策のために、リーンNOx触媒の上流には、三元触媒（以下TWCともいう）が装着されることが多い。このようなTWCを備える場合には、還元リッチ化時にTWCによって還元剤が酸化されることを考慮する必要がある。

このようなリーンとリッチの運転を適切に切り替えるために、特許文献１には、排気流量に基づいてリッチ化運転の終了を判断してリッチ化を終了することが記載されている。
特開平２００２−１３００１９号公報

しかしながら、特許文献１では、排気流量のみによってリッチ化終了時点を判定しているので、適正量の還元剤をリーンNOx触媒に供給することができない虞がある。すなわち、TWCの劣化度合いによってLNCに供給される還元剤量が変化するので、TWC中の触媒がフレッシュな場合は供給される還元剤量が不足し、触媒が劣化した場合は供給される還元剤量が過剰となり、例えばNOxの還元が不完全となってCOやHC等の排出ガスが未浄化のまま排出されるおそれがあり、排出ガスを浄化する性能が悪化する場合がある。

そこで本発明は、リーンNOx捕捉触媒に捕捉されるNOx量の還元のためのリッチ化の終了時点をさらに精度良く判断することによって、排出ガスの浄化性能をより向上させる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、この発明は、内燃機関の制御装置において、排気系に三元触媒およびリーンNOx触媒を直列に配設し、リッチ化の開始検出に応答して前記三元触媒より上流に還元剤を供給する供給手段と、三元触媒とリーンNOx触媒の間に設けられた排気の空燃比に比例する値を出力する空燃比センサと、この空燃比センサの出力と排気流量に基づいてリーンNOx触媒に供給される還元剤量を推定する手段と、この推定する手段によって推定された還元剤量が所定値を超えた時、供給手段による還元剤の供給を停止する手段と、を備える。

この発明によると、リーンNOx触媒に還元剤（HCおよびCO）を供給するリッチスパイク制御を、三元触媒と該リーンNOx触媒との間の空燃比と排気流量とを用いて解除判定するため、リーンNOx触媒に捕捉されたNOxの還元終了を精度よく判定することが可能になり、排出ガスの高次元の浄化作用が得られる。また、該三元触媒と該リーンNOx触媒との間の空燃比を用いてリッチスパイク制御の終了判断を行うことにより、TWC下流のA/F比に応じた還元剤量の供給制御が可能であり、TWCの劣化状態に関わらず適正な還元剤量をLNCに供給できるため、安定したエミッション性能を得ることができる。

この発明の一形態（請求項２）では、前記推定する手段は、ストイキ近傍の空燃比から前記空燃比センサの出力を減算した値に排気流量を乗算し、この乗算値を積算することで還元剤量の推定値を求める。

この発明によると、リーン運転時にリッチ化した場合のリッチスパイク制御についてリーンNOx触媒に供給された還元剤量（HCおよびCO排出量）を、排気流量およびリッチ度合い（ストイキA/F比−実A/F比）に基づいてリッチスパイク制御を解除するため、リーンNOx触媒に捕捉されたNOxの還元終了を精度よく判定することが可能になり、排出ガスの高次元の浄化作用が得られる。

また、この発明の他の形態（請求項３）では、三元触媒の上流に設けられた前段空燃比センサをさらに備え、供給手段は、前段空燃比センサの出力に基づいて還元剤の供給量を制御する。

この発明によると、三元触媒の上流の空燃比に基づいてリッチ化に伴う空燃比のフィードバック制御を行うことにより、燃焼A/Fを応答性良く所定のリッチA/Fに保てるため、安定した還元剤の供給ができ、燃焼変動も抑制することができる。

また、この発明の他の形態（請求項４）では、前記三元触媒の劣化度合いを検出する手段と、該検出された劣化度合いに応じて前記所定量を補正する手段と、をさらに備える。

この発明によると、三元触媒の劣化に起因する下流側の空燃比センサの応答遅れを補正して、リッチスパイク制御の終了判断がされるので、還元剤の供給量が安定し、ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ排出量の低減ができる。

また、この発明の他の形態（請求項５）では、前記劣化度合いを検出する手段は、前記上流空燃比センサの出力と排気流量に基づいて三元触媒に流入する還元剤量を推定する手段と、前記推定したリーンNOx触媒に供給される還元剤量と、前記推定した三元触媒に流入する還元剤量との統計的処理から三元触媒の劣化度合いを推定する手段と、を備える。

この発明によると、三元触媒の前後の供給還元剤量を統計的に処理して三元触媒の劣化状況を精度よく判定するので、三元触媒の劣化に起因する空燃比センサの応答遅れを高精度に補正できる。

また、この発明の他の形態（請求項６）では、前記三元触媒に流入する還元剤量を推定する手段は、ストイキ近傍の空燃比から前記上流空燃比センサの出力を減算した値に排気流量を乗算し、この乗算値を積算することで三元触媒に流入する還元剤量の推定値を求め、前記劣化度合いを推定する手段は、推定したリーンNOx触媒に供給される還元剤量と、前記推定した三元触媒に流入する還元剤量との比についての平均値を劣化度合いとして算出し、前記所定値を補正する手段は、前記劣化度合いが所定の範囲内において前記劣化度合いに応じて前記所定値を減少させるように補正する。

この発明によると、推定したリーンNOx触媒に供給される還元剤量と、前記推定した三元触媒に流入する還元剤量との比についての平均値を劣化度合いとして算出して、この劣化度合いが所定範囲内で大きくなるにつれて、必要な還元剤量の所定値を減少させるので、劣化度合いが大きくなると消費される還元剤量が減少する三元触媒の特性に応じた、リッチ時間の短縮が可能となる。

以下図面を参照して、この発明の実施の形態を説明する。

実施の形態１
まずこの発明が適用されるエンジンの構造を説明すると、図１に示すようにエンジン１は、吸気管２、燃料噴射装置６、センサ11および排気系を備えている。吸気管２には吸気管内圧力（PB）センサ７が設けられており、この圧力センサ７により検出された吸気管内圧力信号は電子制御ユニット（以下ECUという）20に供給される。

センサ11はエンジン回転数（NE）を検出するセンサを含んでおり、エンジン回転数に応じた電気信号をECU20に供給する。センサ11は、エンジン水温センサなど他の複数のセンサを総合的に示している。

排気系にはHC、CO、NOxを浄化する三元触媒（以下TWCともいう）13が装着されており、さらにその下流にNOxを捕捉するリーンNOx捕捉触媒（以下LNCともいう）15が直列に装着されている。リーンNOx触媒15は排気ガスリーン時に生成されるNOxを捕捉し、捕捉されたNOxは、リッチ運転時に排気ガス中に含まれるHC、COにより還元されN₂として放出される。

三元触媒13の上流、すなわちエンジン１と三元触媒13との間には、エンジン１と三元触媒13との間の排気ガス中の空燃比を測定するリニア空燃比センサ（F_LAFセンサ）14が設けられており、三元触媒13とリーンNOx捕捉触媒15との間には、三元触媒13とリーンNOx捕捉触媒15との間の排気ガス中の空燃比を測定するリニア空燃比センサ（M_LAFセンサ）16とが設けられている。三元触媒13に酸素ストレージ機能があるため、F_LAF14の出力に対し、M_LAF16の出力には遅れが生じる。この遅れ分は三元触媒13中の触媒の劣化状態によって変化する。F_LAF14は、後述する燃料のフィードバック制御におけるフィードバック入力として用いており、M_LAF16は後述するリッチスパイク終了判断に用いている。

F_LAF14、M_LAF16は排気の空燃比に比例した信号を出力する。これらのセンサからの信号は、ECU20に送られる。

電子制御ユニットECU20は、コンピュータで構成され、コンピュータで実行するプログラムおよびデータを格納するＲＯＭ（リードオンリメモリ）、実行時に必要なプログラムおよびデータを取り出して記憶し、演算の作業領域を提供するＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、プログラムを実行するＣＰＵ（プロセッサ）、および各種のセンサからの入力信号を処理する回路およびエンジン各部に制御信号を送る駆動回路を備える。図１ではこのようなハードウェア構成を踏まえてECU20を機能ブロックで示してある。

電子制御装置の全体的機能
捕捉NOx推定部23は、センサ7から吸気管圧力ＰＢ、センサ11からエンジン回転数ＮＥを受け取り、これらのセンサ出力に基づいてリーンバーン運転中のリーンNOx触媒15の捕捉NOx量を推定する。

リーンバーン運転中は、加算部25が、捕捉NOx推定部23で推定された捕捉NOx量に還元リッチ化中に捕捉されるはずのNOx分を加算する。こうして得られた加算値と所定の飽和判定値とが判定部26で比較される。捕捉NOx量が飽和判定値を超えたと判定されると、判定部26がその判定信号を目標空燃比設定部21に出力する。これに応答して目標空燃比設定部21は空燃比を還元リッチ化時目標空燃比（KBSRSP）、例えば13.0に設定する。加算部25において、還元リッチ化中に捕捉されるはずのNOx量を加算するのは、還元リッチ化実施中にも若干のNOxがリーンNOx触媒15に捕捉されるので、その分を捕捉NOx推定量に上積みして還元リッチ化への移行を判定することにより、還元リッチ化中に発生したNOxがリーンNOx触媒15に捕捉されずに大気に放出されるのを防止するためである。

運転状態判定部24は、エンジン回転数、吸気管圧力、アクセル開度その他のパラメータに基づいて自動車の運転状態を判断し、リーンバーン運転モードとストイキ運転モードとの間の切り替えを決定し、この切り替え信号を目標空燃比設定部21に出力する。

目標空燃比設定部21は、運転状態に応じた目標空燃比を設定する機能を有している。例えば、運転状態判定部24からリーンバーン運転からストイキ運転への移行（以下リーン→ストイキ移行という）を指示されたときには、空燃比を一旦理論空燃比よりリッチな値に設定してリーンバーン運転中にリーンNOx触媒15に捕捉されたNOxを還元してリーンNOx触媒15の機能を回復させる処理を行う。これをストイキ移行時のリッチ化と呼ぶ。目標空燃比設定部21は、リーン→ストイキ移行時リッチ化目標空燃比としてたとえば空燃比13.0を設定する。この場合、加算部25は、捕捉NOx推定部23で推定された捕捉NOx量にストイキ移行時リッチ化中に捕捉されるはずのNOx分を加算する。この値は、リッチ化の終了点を判定するためのしきい値としてしきい値設定部29で使用される。これについては次に説明する。

還元剤量積算部27は、リッチ運転（リッチスパイク）中に燃料増量の開始が判断されると、還元剤量の積算処理を開始する。還元終了判定部31は、積算部27で積算された還元剤量の積算値がしきい値設定部29で設定されたしきい値に達するとき、還元の終了（リッチスパイクの終了）を決定し、この還元終了信号を目標空燃比設定部21に送る。

しきい値設定部29は、リーンバーン運転時の還元リッチ化中は固定の値をしきい値として設定し、リーン→ストイキ移行時のリッチ化中は、捕捉NOx推定部23により推定された捕捉NOx推定値に前述のストイキ移行時リッチ化中に捕捉されるはずのNOx分を加算した値に基づいてテーブルを検索して対応するしきい値を求める。 燃料噴射制御部22は、目標空燃比設定部21に設定された目標空燃比を使用して次の式にしたがって燃料噴射パルス幅Ｔｏｕｔを演算し、燃料噴射装置６を駆動する。
Ｔｏｕｔ＝ＴＩＭ × Ｋｃｙｌ ＋ ＴiＶｂ

ここでＴＩＭは基本燃料噴射幅、Ｋｃｙｌは噴射補正項、ＴiＶｂは無効噴射幅である。ＴＩＭおよびＴiＶｂは適切な値が予め与えられている。噴射補正項Ｋｃｙｌは次の式で算出される。
Ｋｃｙｌ＝ＫＣＭＤ × ＫＡＦ

ここでＫＣＭＤはフィードフォワード（Ｆ/Ｆ）補正項であり、運転条件に応じた基本目標空燃比ＫＢＳおよび還元リッチ化目標空燃比KBSRSPより決定される。またＫＡＦはフィードバック（Ｆ/Ｂ）補正項であり、ＥＣＵ20は、ＫＣＭＤを目標値として空燃比Ｆ/Ｂを実行する。

燃料噴射制御部22は、算出された燃料噴射パルス幅Ｔｏｕｔに基づいて、燃料噴射回数、燃料噴射タイミング、燃料噴射量等の燃料制御パラメータを決定して、これら燃料制御パラメータに基づいて目標の空燃比となるように噴射制御を行う。このリッチスパイク時の燃料制御の際には、F_LAFセンサ14の出力をフィードバック入力として用いて燃料制御を実行する。

ここで、TDCごとに実行される燃料制御のフィードバック処理を図２に基づいて説明する。図２において、まず、例えば、所定のフラグなどを参照することによりリッチスパイク制御が実行中であるか否かが判断される（２０１）。このフラグとしては、リーン→ストイキ移行時にリッチ化するときに１になるフラグ、およびリーンバーン運転中にリーンNOx触媒15に捕捉されたNOxの推定量と還元リッチ化中に捕捉されるはずのNOx分の合計値が所定の飽和判定値を超えたときに１になるフラグ（判定部26での比較において飽和判定値を越えた際に１になるフラグ）などを用いるようにすればよい。リッチスパイク制御中は、目標空燃比設定部21にはリッチ化時の目標空燃比（例えば13.0）が設定されている。

リッチスパイク制御が実行中であるときは、吸気圧力センサ７の出力に基づいて吸気量が予め設定したリッチスパイク時の所定の吸気量に収束したか否かが判定される（２０３）。吸気量の収束の有無は、運転状態判定部24により判断される。

吸気量が収束した場合は、エンジン運転状態に応じたリッチスパイク時燃料制御パラメータを決定する（２０５）。燃料制御のパラメータとしては、噴射回数、噴射タイミング、噴射量などが挙げられる。これらのパラメータの決定に際しては、目標トルク〜NE（回転数）のマップを用いることができる。リッチスパイク時のエンジン運転状態に応じた目標A/F比から算出された燃料噴射パルス幅Ｔｏｕｔに基づいてこれらのパラメータを決定する。

燃料制御パラメータが決定されると、燃料噴射制御部２２は、F_LAFセンサ14の出力をフィードバック入力として用いて、目標の空燃比となるようにフィードバック制御を行う（２０７）。

なお、リッチスパイク制御が実行中でないときや、吸気量が収束しないときは、リッチスパイク時でないエンジン運転状態に応じた燃料制御パラメータを決定する（２０９）。

上記のフィードバック制御では、F_LAFセンサ14の出力を用いて空燃比（A/F）制御を行っている。TWC13が有する酸素ストレージ機能（OSC）のためにTWC下流の空燃比（A/F）が遅れて変化するので、M_LAFセンサ16の出力はA/Fフィードバック制御に適さない。

このように、TWC13の上流側に設けたF_LAFセンサ14の出力をフィードバック入力として用いてリッチ化に伴うフィードバック制御を行うことにより、燃焼A/Fを応答性良く所定のリッチA/Fに保てるため、安定した還元剤の供給ができ、燃焼変動も抑制することができる。

次に、一定の周期ごとに実行されるリッチスパイク終了判断の処理について説明する。図３は一定の周期、例えばTDCごとに実行されるリッチスパイク終了判断の処理を示すフローチャートである。図３において、まず、例えば前述のフラグなどを参照することによりリッチスパイク制御が実行中であるか否かが判断され（３０１）、リッチ運転中である場合は、燃料増量が開始されたかを判定する（３０３）。燃料増量が開始されたか否かは、例えば、図２の２０３での吸気量収束の判断などが利用される。燃料増量が開始されると、図１の還元剤量積算部27が還元剤量の積算を開始する（３０５）。

３０５の還元剤量の積算の処理は、一定の周期、例えば１００ミリ秒ごとに実行される。還元剤量の積算は、次式（１）によって求められた排気系積算値に対応する還元剤量を図４に示すテーブルから検索することによって求められる。

式（１）中、SVは排気流量を示し、ストイキ近傍A/Fはストイキ近傍のA/F比を示し、M_LAF出力はM_LAFセンサ16の出力を示す。このストイキ近傍A/F比−実A/F比は、リッチ度合いを示している。

排気流量SVとしては、吸入空気量の相関値を用いることができる。吸入空気量の相関値は、基本燃料噴射幅ＴＩＭの１/16とエンジン回転数NEとを乗じてNETIを求め、このNETIに大気圧センサで検出される大気圧に基づいて決定される大気圧補正項ＫＰＡを乗じた値NTI（＝NETI×KPA）として算出される。なお吸入空気量の算出は上述の方法によらないで、実測値を使用しても良い。

次いで、３０５で求めた還元剤量の積算値が所定量（しきい値）を超えたか否かを判定する（３０７）。このとき用いるしきい値は、図１のしきい値設定部２９に設定された値を用いる。すなわち、しきい値設定部29は、リーンバーン運転時の還元リッチ化中は固定の必要還元剤量をしきい値として設定し、リーン→ストイキ移行時のリッチ化中は、捕捉NOx推定部23により推定された捕捉NOx推定値に前述のストイキ移行時リッチ化中に捕捉されるはずのNOx分を加算した値に基づいてテーブルを検索して求めた必要還元剤量をしきい値として設定する。なお、リーンバーン運転時の還元リッチ化中およびリーン→ストイキ移行時のリッチ化中の双方とも、捕捉NOx量と必要還元剤量（しきい値）との関係を示すマップを用いて、捕捉NOx推定部23で推測した捕捉NOx推定値に応じた必要還元剤量を求め、この必要還元剤量をリッチ運転終了判定のしきい値として用いるようにしてもよい。

還元終了判定部31は、積算された還元剤量がしきい値を超えた場合、リッチスパイク制御が終了したと判定する（３０９）。この終了判定信号は、目標空燃比設定部21に入力され、これにより目標空燃比が理想空燃比あるいはリーンバーン時の空燃比にセットされる。これにより、リッチスパイク制御が終了される。

このように、上記のリッチスパイク終了判断では、還元剤量を積算するためにM_LAFセンサ16の出力を用いている。これは、F_LAFセンサ14の出力を用いてしまうと、LNC前段に置かれているTWCの劣化度合いによって実際にLNCに供給される還元剤量が変化（触媒（CAT）がフレッシュの場合は供給還元剤量が不足し、CATが劣化した場合には過剰となる。）して、排気浄化能力（ＥＭ）が悪化する恐れがあるからである。

このように、M_LAFセンサ16の出力を用いてリッチスパイク終了判断を行うことにより、TWC後のA/F比に応じた所定の供給還元剤量制御が可能であり、TWCの劣化状態に関わらず適正な還元剤量がLNCに供給できるため、安定したＥＭ性能を得ることができる。

実施の形態２
実施の形態２においては、三元触媒13の劣化度合いを判定し、この判定結果に応じて先の図３の３０７で用いたスパイク終了判断のための所定値を可変させるようにしている。

M_LAFセンサ16は、F_LAFセンサ14の出力に対してOSC（酸素ストレージ機能）分遅れが生じる。この遅れ分はCATが劣化していくごとに短くなっていく。三元触媒13の劣化により生じる、F_LAFセンサ14の出力に対するM_LAFセンサ16の出力の遅れ分は、前回リッチスパイク制御を行ったときから今回リッチスパイク制御を行うまでの間、すなわち直前のリーン運転中の三元触媒13中のOSCへの酸素吸着量によって異なる。このため、上記のようにして積算した還元剤量の推定値が実際の還元剤量とずれてしまうこととなる場合があり、還元剤の供給量が不安定となり、ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘなどのＥＭ（排気性能）が悪化してしまうことがある。そこで、実施の形態２では以下のように劣化補正をおこなっている。

図５は、実施の形態２にかかるエンジン、排気ガス浄化装置および電子制御装置の構成を示す図である。図５に示す構成は、図１の構成に還元剤量積算部27からしきい値設定部29に出力する構成を追加したものである。図５において、特に説明がない限り図１と同一符号は同一構成を示す。

実施の形態２では、さらに、F_LAFセンサ14及びM_LAFセンサ16の両方を、三元触媒13の劣化状態を検出するために用いている。具体的には、F_LAFセンサ14を三元触媒13に流入する還元剤量を算出するためのセンサとして用い、M_LAFセンサ16を三元触媒13に排出される還元剤量を算出するためのセンサとして用いている。

還元剤量積算部27は、実施の形態１の動作に加えて、リッチ運転（リッチスパイク）中に燃料増量の開始が判断されると、F_LAFセンサ14及びM_LAFセンサ16のそれぞれの出力に基づいた還元剤量の積算処理を開始する。それぞれの出力に基づいて積算した還元剤量は、しきい値設定部29に出力する。

また、しきい値設定部29は、実施の形態１の動作に加えて、リッチ運転（リッチスパイク）中に燃料増量の開始が判断され、そのリッチ運転状態が安定し、M_LAFセンサ16の出力が所定の出力に達したと判断されると、三元触媒13の劣化状態の検出を開始して、この検出した劣化状態に応じて最初に設定されたしきい値を補正する。三元触媒13の劣化状態の検出は、還元剤量積算部27で算出されるF_LAFセンサ14及びM_LAFセンサ16の出力に基づく還元剤量の積算値を用いて検出する。

図６は、リッチスパイク制御終了判定のために用いるしきい値（所定値）を三元触媒の劣化に応じて補正する処理を示すフローチャートである。図６において、まず、例えば前述のフラグなどを参照することによりリッチスパイク制御が実行中であるか否かが判断され（６０１）、リッチスパイク制御中である場合は、例えば、リッチスパイク制御中にシフトチェンジをしていないことや、エンジン回転数NEが安定していることを条件として、そのリッチスパイク制御が安定に実行されているか否かが判断される（６０３）。

安定してリッチスパイク制御が行われている場合、M_LAFセンサ16の出力が所定の値に達したか否かが判断され（６０５）、所定の値に達した場合は、リーンNOx触媒に供給される還元剤量の積算値MCOを三元触媒に供給される還元剤量の積算値FCOで除算した値MCO/FCOを複数個数求めて、これら複数の値MCO/FCOからMCO/FCOの平均値を得る（６０７）。MCO/FCOの平均値は、複数時点で推定したMCOを対応する時点のFCOで除算することで複数の除算値（比）MCO/FCOをサンプル値として求め、これら複数のサンプル値MCO/FCOを例えば最小二乗法により平均化して得られる。このMCOとしては、前述の３０５において求められる還元剤量の積算値を用いることができる。またFCOは、MCOと同時に還元剤量の積算処理を実行して得られる。FCOは、F_LAFセンサ14の出力に基づいて次式（２）により求められた排気系積算値に対応する還元剤量を図４に示すテーブルから検索することによって求められる。

次いで、MCO/FCOのサンプル数が所定数を超えたか否かが判断され（６０９）、所定数を超えていない場合はしきい値の補正はしない。すなわち、サンプル数が少ないときは、劣化補正を有効にせず、リッチスパイク制御終了判定で用いられるしきい値はしきい値設定部29で設定された初期値を使用する。このようにして１回のサンプル値だけでなく、複数回のサンプル値の平均、すなわち、統計的処理をしたものを用いて三元触媒の劣化状況を判定するようにしている。

所定の数のサンプリングを行った場合は、６０７で算出したMCO/FCOの平均値にもとづいて劣化度合いを判定し、この劣化度合い応じて、リッチスパイク制御の終了判断を行うときに用いるしきい値を補正する（６１１）。しきい値の補正は、MCO/FCOの平均値を劣化度合いとして、この劣化度合いに対応するしきい値を、例えば図７に示すようなテーブルから検索して、図３のリッチスパイク終了判断の３０７で用いるしきい値を検索したしきい値に置き換えることによって実行する。

図７に示すテーブルでは、所定の範囲内において、前記劣化度合いが大きくなるのに応じて前記所定値を減少させるように、劣化度合いとしきい値とが関係付けられている。

このようなテーブルを用いて劣化度合いに応じたしきい値を求めて、図３のリッチスパイク終了判断の３０７で用いるしきい値を補正することにより、リーンNOx触媒に適切な還元剤量を供給することができる。すなわち、三元触媒13の劣化度合いが大きくなると共に三元触媒13にて消費される還元剤量が減少するため、リッチ時間の短縮が可能になる。

このように、F_LAFセンサ14に対するM_LAFセンサ16の応答遅れを平均化して算出することにより、リッチスパイク制御毎の酸素吸着量の変化に影響されることなく、三元触媒13の劣化状況が把握できる。その結果、還元剤の安定的な供給が実現でき、HC、CO、NOxなどの排気量の低減が可能となる。

以上にこの発明の実施形態を説明したが、この発明はこのような実施形態に限られるものではない。

また、還元剤を供給する手段としては、以上に説明した手法以外にも、膨張行程又は排気行程時に燃料を噴射する手法や排気系に還元剤を供給する手段もある。

本発明の実施の一形態にかかるエンジン、排気ガス浄化装置および電子制御装置の構成を示す図。 燃料制御フィードバック処理を示すフローチャート。 リッチスパイク制御の終了を判断する処理を示すフローチャート。 供給した還元剤量の積算値を推定するためのテーブルを示す図。 本発明の他の実施形態にかかるエンジン、排気ガス浄化装置および電子制御装置の構成を示す図。 三元触媒の劣化に応じてリッチスパイク制御終了判定のために用いるしきい値の補正を行う処理を示すフローチャート。 三元触媒の劣化度合いに対応する還元剤量のしきい値を求めるためのテーブル。

符号の説明

１ エンジン
２ 吸気管
６ 燃料噴射装置
７ 吸気管内圧力センサ
11 センサ（エンジン回転数検出）
13 三元触媒(TWC)
14 リニア空燃比センサ（F_LAFセンサ）
15 リーンNOx捕捉触媒(LNC)
16 リニア空燃比センサ（M_LAFセンサ）
20 電子制御ユニット(ECU)
21 目標空燃比設定部
23 捕捉NOx推定部
24 運転状態判定部
27 還元剤量積算部
29 しきい値設定部
31 還元終了判定部

Claims (3)

1. 排気系に三元触媒およびリーンNOx触媒を直列に配設した内燃機関の制御装置において、
   前記三元触媒の上流に設けられた上流空燃比センサと、
   リッチ化の開始検出に応答して前記三元触媒より上流に還元剤を供給する供給手段であって、前記上流空燃比センサの出力に基づいて還元剤の供給量を制御する供給手段と、
   前記三元触媒とリーンNOx触媒の間に設けられた、排気の空燃比に比例する値を出力する空燃比センサと、
   該空燃比センサの出力と排気流量に基づいてリーンNOx触媒に供給される還元剤量を推定する手段と、
   前記推定する手段によって推定された還元剤量が所定値を超えた時、前記供給手段による還元剤の供給を停止する手段と、
   前記三元触媒の劣化度合いを検出する手段と、
   検出された劣化度合いに応じて前記所定値を補正する手段とを備え、
   前記劣化度合いを検出する手段は、
   前記上流空燃比センサの出力と排気流量とに基づいて三元触媒に流入する還元剤量を推定する手段と、
   前記推定したリーンNOx触媒に供給される還元剤量と、前記推定した三元触媒に流入する還元剤量との統計的処理から三元触媒の劣化度合いを推定する手段と、を含む
   内燃機関の制御装置。
2. 前記リーンNOx触媒に供給される還元剤量を推定する手段は、ストイキ近傍の空燃比から前記空燃比センサの出力を減算した値に排気流量を乗算して得られる乗算値を積算することにより、還元剤量の推定値を求める、請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記三元触媒に流入する還元剤量を推定する手段は、ストイキ近傍の空燃比から前記上流空燃比センサの出力を減算した値に排気流量を乗算して得られる乗算値を積算することにより、三元触媒に流入する還元剤量の推定値を求め、
   前記三元触媒の劣化度合いを推定する手段は、推定したリーンNOx触媒に供給される還元剤量と、前記推定した三元触媒に流入する還元剤量との比についての平均値を劣化度合いとして算出し、
   前記所定値を補正する手段は、前記劣化度合いが所定の範囲内において前記劣化度合いに応じて前記所定値を減少させるように補正する、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。

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