JP4729405B2 - Catalyst deterioration judgment device - Google Patents

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JP4729405B2 JP2006012689A JP2006012689A JP4729405B2 JP 4729405 B2 JP4729405 B2 JP 4729405B2 JP 2006012689 A JP2006012689 A JP 2006012689A JP 2006012689 A JP2006012689 A JP 2006012689A JP 4729405 B2 JP4729405 B2 JP 4729405B2
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Description

本発明は、内燃機関の排気管に設けられ、還元剤が供給されたときに、この還元剤により排ガス中のNOxを還元し、浄化する触媒の劣化を判定する触媒の劣化判定装置に関する。   The present invention relates to a catalyst deterioration determination device that is provided in an exhaust pipe of an internal combustion engine, and when a reducing agent is supplied, NOx in exhaust gas is reduced by the reducing agent to determine deterioration of the catalyst to be purified.

従来、この種の劣化判定装置として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この劣化判定装置は、NOx触媒が次のような特性を有することを前提として、NOx触媒の劣化を判定する。具体的には、NOx触媒は、排ガス中の酸素濃度が高いときには、排ガス中のNOxを捕捉する一方、NOx触媒の捕捉能力を回復するために、内燃機関に供給される燃料の増量などにより排ガス中に還元剤が供給され、排ガスが還元雰囲気に制御されたときには、捕捉したNOxをNO2として放出する。以下、このように排ガスを還元雰囲気に制御することを「リッチ化制御」という。   Conventionally, for example, a device disclosed in Patent Document 1 is known as this type of deterioration determination device. This deterioration determination device determines the deterioration of the NOx catalyst on the assumption that the NOx catalyst has the following characteristics. Specifically, when the oxygen concentration in the exhaust gas is high, the NOx catalyst captures NOx in the exhaust gas, while the NOx catalyst recovers the NOx catalyst capture capability by increasing the amount of fuel supplied to the internal combustion engine. When the reducing agent is supplied into the exhaust gas and the exhaust gas is controlled in a reducing atmosphere, the trapped NOx is released as NO2. Hereinafter, controlling the exhaust gas to the reducing atmosphere in this way is referred to as “riching control”.

また、この従来の劣化判定装置は、排気管のNOx触媒よりも下流側にNOx濃度センサを有しており、リッチ化制御中にこのNOx濃度センサで検出された排ガス中のNOx濃度の平均値を算出する。そして、算出された平均値が所定の判定値よりも小さいときには、リッチ化制御までにNOx触媒に捕捉されていたNOx量が小さく、その捕捉能力が低下しているとして、NOx触媒が劣化していると判定する。   In addition, this conventional deterioration determination device has a NOx concentration sensor on the downstream side of the NOx catalyst in the exhaust pipe, and the average value of the NOx concentration in the exhaust gas detected by this NOx concentration sensor during the enrichment control. Is calculated. When the calculated average value is smaller than the predetermined determination value, the NOx catalyst has deteriorated because the NOx amount trapped by the NOx catalyst until the enrichment control is small and the trapping capacity is reduced. It is determined that

上述したように、従来の劣化判定装置は、リッチ化制御中にNOx触媒がNOxをNO2として放出するという前提に基づいて、NOx触媒の劣化を判定する。しかし、この種のNOx触媒では、リッチ化制御中に、捕捉したNOxのすべてがNO2として放出されるのではなく、少なくともNOxの一部は、還元剤によって還元され、N2となって放出される。このN2はNOx濃度センサで検出されないため、検出されたNOx濃度は、NOx触媒で捕捉されたNOxの量を表さず、その結果、従来の劣化判定装置では、触媒の劣化を精度良く判定できない。   As described above, the conventional deterioration determination device determines the deterioration of the NOx catalyst based on the premise that the NOx catalyst releases NOx as NO2 during the enrichment control. However, in this type of NOx catalyst, not all of the trapped NOx is released as NO2 during the enrichment control, but at least a part of NOx is reduced by the reducing agent and released as N2. . Since this N2 is not detected by the NOx concentration sensor, the detected NOx concentration does not represent the amount of NOx trapped by the NOx catalyst, and as a result, the conventional deterioration determination device cannot accurately determine the deterioration of the catalyst. .

また、NOx触媒では、その劣化の有無にかかわらず、リッチ化制御中、NOxの還元が完全に行われないことによって、NH3が発生する場合がある。また、このNH3の発生の仕方は、排ガス中の還元剤の量や触媒の温度などによって変化する。さらに、NOx濃度センサには、排ガス中のNH3の濃度を含めてNOx濃度を検出するタイプのものがあり、このタイプのNOx濃度センサでは、NH3が発生した場合、NOx濃度が見かけ上、増大してしまう。このため、そのようなタイプのNOx濃度センサで検出されたNOx濃度に基づいて劣化を判定した場合には、このNH3の影響によって、その判定精度を保てないおそれがある。   In addition, in the NOx catalyst, NH3 may be generated due to the fact that NOx is not completely reduced during the enrichment control regardless of the deterioration. Further, the way NH3 is generated varies depending on the amount of reducing agent in the exhaust gas, the temperature of the catalyst, and the like. Furthermore, there is a type of NOx concentration sensor that detects the NOx concentration including the concentration of NH3 in the exhaust gas. With this type of NOx concentration sensor, when NH3 is generated, the NOx concentration apparently increases. End up. For this reason, when the deterioration is determined based on the NOx concentration detected by such a type of NOx concentration sensor, the determination accuracy may not be maintained due to the influence of NH3.

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、還元剤の供給中に、触媒において発生したNH3の影響を受けることなく、触媒の劣化を精度良く判定することができる触媒の劣化判定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can accurately determine deterioration of a catalyst without being affected by NH3 generated in the catalyst during supply of a reducing agent. An object of the present invention is to provide a catalyst deterioration determination device.

特開平11−294149号公報JP-A-11-294149

上記の目的を達成するため、請求項1に係る発明は、内燃機関3の排気系(実施形態における(以下、本項において同じ)排気管5)に設けられ、還元剤が供給されたときに、還元剤により排ガス中のNOxを還元し、浄化する触媒(三元触媒7)の劣化を判定する触媒の劣化判定装置1であって、排気系の触媒よりも下流側において排ガス中のNOx濃度を検出するNOx濃度センサ14と、触媒への還元剤の供給中であるか否かを判別する還元剤供給判別手段(ECU2、ステップ4)と、還元剤の供給中に触媒においてNH3が発生する発生タイミングを推定する発生タイミング推定手段(ECU2、図3,ステップ10、31)と、還元剤の供給中でかつ推定された発生タイミングの前に検出されたNOx濃度CNOxに基づいて、触媒の劣化を判定する触媒劣化判定手段(ECU2、ステップ11、13、14、16)と、内燃機関3の運転状態を検出する運転状態検出手段(エアーフローセンサ11、LAFセンサ12、排ガス温度センサ13、ECU2、ステップ23)と、を備え、発生タイミング推定手段は、検出された運転状態に応じて、触媒におけるNH3の発生の遅れ時間τを算出する遅れ時間算出手段(ECU2、図3)を有し、触媒への還元剤の供給の開始後、算出された遅れ時間τが経過したタイミング(ステップ10:NO)を、発生タイミングとして推定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is provided in the exhaust system of the internal combustion engine 3 (the exhaust pipe 5 in the embodiment (hereinafter, the same in this section)), and when the reducing agent is supplied. 1 is a catalyst deterioration determination device 1 for determining deterioration of a catalyst (three-way catalyst 7) that reduces and purifies NOx in exhaust gas by a reducing agent, and the NOx concentration in the exhaust gas on the downstream side of the exhaust system catalyst. NOx concentration sensor 14 for detecting NO, reducing agent supply determining means (ECU 2, step 4) for determining whether or not the reducing agent is being supplied to the catalyst, and NH 3 is generated in the catalyst during the supply of the reducing agent. Based on the generation timing estimation means (ECU 2, steps 10, 31) for estimating the generation timing and the NOx concentration CNOx detected during the supply of the reducing agent and before the estimated generation timing, Catalyst deterioration determining means for determining deterioration of medium (ECU 2, step 11,13,14,16) and operating condition detecting means (airflow sensor 11, LAF sensor 12 for detecting the operating state of the internal combustion engine 3, exhaust gas temperature sensor 13, ECU 2, step 23), and the generation timing estimation means includes delay time calculation means (ECU 2, FIG. 3) that calculates the delay time τ of NH 3 generation in the catalyst according to the detected operating state. And the timing when the calculated delay time τ has elapsed after the start of the supply of the reducing agent to the catalyst (step 10: NO) is estimated as the generation timing .

この触媒の劣化判定装置によれば、排気系の触媒よりも下流側を流れる排ガス中のNOx濃度が、NOx濃度センサにより検出され、NOx還元用の還元剤の供給中であるか否かが、還元剤供給判別手段により判別されるとともに、発生タイミング推定手段によって、還元剤の供給中に触媒においてNH3が発生する発生タイミングが推定される。また、還元剤の供給中でかつ推定した発生タイミングの前に検出されたNOx濃度に基づいて、触媒劣化判定手段により触媒の劣化が判定される。   According to this catalyst deterioration determination device, the NOx concentration in the exhaust gas flowing downstream from the exhaust system catalyst is detected by the NOx concentration sensor, and whether or not the reducing agent for NOx reduction is being supplied. The determination is made by the reducing agent supply determining means, and the generation timing at which NH3 is generated in the catalyst during the supply of the reducing agent is estimated by the generation timing estimating means. Further, based on the NOx concentration detected during the supply of the reducing agent and before the estimated generation timing, the catalyst deterioration determining means determines the deterioration of the catalyst.

触媒が劣化した場合には、触媒の還元能力が低下するので、還元剤の供給中、触媒で還元され、浄化されるNOxの量が低下し、その結果、触媒の下流側を流れる排ガス中のNOx濃度、すなわち、NOx濃度センサで検出されたNOx濃度は大きくなる。したがって、上述したように、還元剤の供給中にNOx濃度センサで検出されたNOx濃度に基づいて、触媒の劣化を判定することができる。また、上述したように、還元剤の供給中、触媒においてNH3が発生する発生タイミングを推定するとともに、推定された発生タイミングの前に検出されたNOx濃度に基づいて触媒の劣化を判定するので、触媒においてNH3が発生しても、その影響を排除でき、したがって、触媒の劣化を精度良く判定することができる。
さらに、前述した構成によれば、検出された内燃機関の運転状態に応じて、触媒におけるNH3の発生の遅れ時間が、遅れ時間算出手段により算出される。また、還元剤の供給の開始後、この算出された遅れ時間が経過したタイミングを発生タイミングとして推定するので、発生タイミングを、内燃機関の運転状態に応じて適切に推定でき、それにより、劣化判定に及ぼすNH3の影響を確実に排除することができる。
When the catalyst is deteriorated, the reducing ability of the catalyst is reduced. Therefore, during the supply of the reducing agent, the amount of NOx that is reduced and purified by the catalyst is reduced. As a result, in the exhaust gas flowing downstream of the catalyst, The NOx concentration, that is, the NOx concentration detected by the NOx concentration sensor increases. Therefore, as described above, the deterioration of the catalyst can be determined based on the NOx concentration detected by the NOx concentration sensor during the supply of the reducing agent. Further, as described above, during the supply of the reducing agent, the generation timing at which NH3 is generated in the catalyst is estimated, and the deterioration of the catalyst is determined based on the NOx concentration detected before the estimated generation timing. Even if NH 3 is generated in the catalyst, its influence can be eliminated, and therefore deterioration of the catalyst can be determined with high accuracy.
Furthermore, according to the above-described configuration, the delay time of NH3 generation in the catalyst is calculated by the delay time calculation means in accordance with the detected operating state of the internal combustion engine. Further, since the timing at which the calculated delay time has elapsed after the start of the supply of the reducing agent is estimated as the generation timing, the generation timing can be appropriately estimated according to the operating state of the internal combustion engine, thereby determining deterioration. The influence of NH3 on the can be surely eliminated.

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について説明する。図1は、本実施形態による触媒の劣化判定装置1、およびこれを適用した内燃機関3を示している。この内燃機関(以下「エンジン」という)3は、車両(図示せず)に搭載されたガソリンエンジンである。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a catalyst deterioration determination device 1 according to this embodiment and an internal combustion engine 3 to which the catalyst deterioration determination device 1 is applied. The internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 3 is a gasoline engine mounted on a vehicle (not shown).

エンジン3のシリンダヘッド(図示せず)には、吸気管4および排気管5(排気系)がそれぞれ接続されるとともに、燃料噴射弁(以下「インジェクタ」という)6が、燃焼室(図示せず)に臨むように取り付けられている。   An intake pipe 4 and an exhaust pipe 5 (exhaust system) are connected to a cylinder head (not shown) of the engine 3, and a fuel injection valve (hereinafter referred to as “injector”) 6 is connected to a combustion chamber (not shown). ).

インジェクタ6は、燃焼室の天壁中央部に配置されており、燃料タンクの燃料を燃焼室に噴射する。インジェクタ6の燃料噴射量QINJは、ECU2によって設定され、ECU2からの駆動信号により、設定した燃料噴射量QINJが得られるように、インジェクタ6の開弁時間が制御される。   The injector 6 is disposed at the center of the top wall of the combustion chamber, and injects fuel from the fuel tank into the combustion chamber. The fuel injection amount QINJ of the injector 6 is set by the ECU 2, and the valve opening time of the injector 6 is controlled so that the set fuel injection amount QINJ is obtained by a drive signal from the ECU 2.

吸気管4には、エアフローセンサ11(運転状態検出手段)が設けられており、エアフローセンサ11は、吸入空気量QAを検出し、その検出信号をECU2に出力する。   The intake pipe 4 is provided with an air flow sensor 11 (operating state detection means). The air flow sensor 11 detects an intake air amount QA and outputs a detection signal to the ECU 2.

排気管5には、三元触媒7(触媒)が設けられている。三元触媒7は、所定温度(例えば300℃)以上で活性化し、排ガス中のHCやCOを排ガス中の酸素により酸化するとともに、排ガス中のNOxを排ガス中のHCやCOにより還元することによって、排ガスを浄化する。   A three-way catalyst 7 (catalyst) is provided in the exhaust pipe 5. The three-way catalyst 7 is activated at a predetermined temperature (for example, 300 ° C.) or higher, oxidizes HC and CO in the exhaust gas with oxygen in the exhaust gas, and reduces NOx in the exhaust gas with HC and CO in the exhaust gas. , Purify the exhaust gas.

また、排気管5には、三元触媒7の上流側に、LAFセンサ12および排ガス温度センサ13が設けられている。LAFセンサ12は、リッチ領域からリーン領域までの広範囲な空燃比の領域において排ガス中の酸素濃度VLAFをリニアに検出する。ECU2は、LAFセンサ12で検出された酸素濃度VLAFに基づいて、燃焼室で燃焼した混合気の空燃比を表す実空燃比A/FACTを算出する。排ガス温度センサ13は、排ガス温度TEXGを検出し、その検出信号をECU2に出力する。   The exhaust pipe 5 is provided with a LAF sensor 12 and an exhaust gas temperature sensor 13 on the upstream side of the three-way catalyst 7. The LAF sensor 12 linearly detects the oxygen concentration VLAF in the exhaust gas in a wide air-fuel ratio region from the rich region to the lean region. Based on the oxygen concentration VLAF detected by the LAF sensor 12, the ECU 2 calculates an actual air-fuel ratio A / FACT representing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned in the combustion chamber. The exhaust gas temperature sensor 13 detects the exhaust gas temperature TEXG and outputs a detection signal to the ECU 2.

さらに、排気管5には、三元触媒7の下流側に、NOx濃度センサ14が設けられている。NOx濃度センサ14は、酸素イオン伝導性の電解質層および電極を組み合わせた酸素ポンプセルなどによって構成されており、三元触媒7の下流側を流れる排ガス中のNOxの濃度(以下「NOx濃度」という)CNOxを検出し、その検出信号をECU2に出力する。   Furthermore, a NOx concentration sensor 14 is provided in the exhaust pipe 5 on the downstream side of the three-way catalyst 7. The NOx concentration sensor 14 includes an oxygen pump cell that combines an oxygen ion conductive electrolyte layer and electrodes, and the concentration of NOx in the exhaust gas flowing downstream of the three-way catalyst 7 (hereinafter referred to as “NOx concentration”). CNOx is detected, and the detection signal is output to the ECU 2.

また、ECU2には、エンジン回転数センサ15(運転状態検出手段)からエンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを表す検出信号が、出力される。   Further, the ECU 2 outputs a detection signal representing the engine speed (hereinafter referred to as “engine speed”) NE of the engine 3 from the engine speed sensor 15 (operating state detecting means).

ECU2は、I/Oインターフェース、CPU、RAMおよびROMなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種のセンサ11〜15からの検出信号はそれぞれ、I/OインターフェースでA/D変換や整形がなされた後、CPUに入力される。また、ECU2は、これらの入力信号に応じ、ROMに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン3の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、燃料噴射量QINJの制御を含むエンジン制御処理や、三元触媒7の劣化を判定する劣化判定処理を実行する。なお、本実施形態では、ECU2は、還元剤供給判別手段、発生タイミング推定手段、触媒劣化判定手段、運転状態検出手段、および遅れ時間算出手段に相当する。   The ECU 2 is composed of a microcomputer including an I / O interface, CPU, RAM, ROM, and the like. The detection signals from the various sensors 11 to 15 described above are each input to the CPU after A / D conversion and shaping by the I / O interface. Further, the ECU 2 determines the operating state of the engine 3 in accordance with these input signals in accordance with a control program stored in the ROM, etc., and includes engine control including control of the fuel injection amount QINJ in accordance with the determined operating state. Processing and deterioration determination processing for determining deterioration of the three-way catalyst 7 are executed. In the present embodiment, the ECU 2 corresponds to a reducing agent supply determination unit, a generation timing estimation unit, a catalyst deterioration determination unit, an operating state detection unit, and a delay time calculation unit.

次に、図2を参照しながら、本発明の第1実施形態による劣化判定処理について説明する。本処理は、所定時間(例えば10msec)ごとに実行される。まず、ステップ1(「S1」と図示。以下同じ)では、判定終了フラグF_DONEが「1」であるか否かを判別する。この答がYESで、後述する劣化判定が終了しているときには、アップカウント式のリッチタイマのタイマ値TMRICHを値0にリセットする(ステップ2)とともに、遅れ時間算出終了フラグF_τDONEを「0」にリセットし(ステップ3)、本処理を終了する。なお、判定終了フラグF_DONEは、エンジン3の始動時に「0」にリセットされるものであり、劣化判定は、エンジン3の始動から停止までの1運転サイクルごとに1回行われる。   Next, the deterioration determination process according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This process is executed every predetermined time (for example, 10 msec). First, in step 1 (illustrated as “S1”, the same applies hereinafter), it is determined whether or not the determination end flag F_DONE is “1”. If the answer is YES and the deterioration determination described later is completed, the timer value TMRICH of the up-counting rich timer is reset to 0 (step 2), and the delay time calculation end flag F_τDONE is set to “0”. Reset (step 3) and end the process. The determination end flag F_DONE is reset to “0” when the engine 3 is started, and the deterioration determination is performed once for each operation cycle from the start to the stop of the engine 3.

一方、上記ステップ1の答がNOのときには、実空燃比A/FACTが所定のしきい値α(例えば0.9×14.7(理論空燃比))よりも小さいか否かを判別する(ステップ4)。この答がNOで、実空燃比A/FACTが理論空燃比に対してリーンまたは弱リッチのときには、三元触媒7へのHC、COなどの還元剤の供給中でないとして、劣化を判定することなく、上記ステップ2以降を実行する。これは、本処理では、後述するように三元触媒7の浄化率に基づいて劣化を判定するのに対し、還元剤が供給されていないときには、三元触媒7の劣化の有無にかかわらず、三元触媒7においてNOxの還元・浄化がもともと行われないため、浄化率に基づく判定を適切に行うことができないからである。   On the other hand, if the answer to step 1 is NO, it is determined whether or not the actual air-fuel ratio A / FACT is smaller than a predetermined threshold value α (eg, 0.9 × 14.7 (theoretical air-fuel ratio)) ( Step 4). If the answer is NO and the actual air-fuel ratio A / FACT is lean or weakly rich with respect to the stoichiometric air-fuel ratio, the deterioration is judged as not being supplied with a reducing agent such as HC or CO to the three-way catalyst 7. Rather, step 2 and the subsequent steps are executed. In this process, the deterioration is determined based on the purification rate of the three-way catalyst 7 as will be described later. On the other hand, when the reducing agent is not supplied, regardless of whether the three-way catalyst 7 is deteriorated or not, This is because NOx reduction / purification is not originally performed in the three-way catalyst 7, and therefore determination based on the purification rate cannot be performed appropriately.

一方、上記ステップ4の答がYESで、三元触媒7への還元剤の供給中のときには、第1空燃比変化量DA/F1が所定のしきい値ωよりも小さい状態が所定時間Tα(例えば1sec)、継続したか否かを判別する(ステップ5)。この第1空燃比変化量DA/F1は、実空燃比A/FACTの今回値と前回値との差の絶対値である。   On the other hand, when the answer to step 4 is YES and the reducing agent is being supplied to the three-way catalyst 7, the state in which the first air-fuel ratio change amount DA / F1 is smaller than a predetermined threshold value ω is a predetermined time Tα ( For example, 1 sec), it is determined whether or not the process has been continued (step 5). The first air-fuel ratio change amount DA / F1 is an absolute value of the difference between the current value and the previous value of the actual air-fuel ratio A / FACT.

このステップ5の答がNOのときには、実空燃比A/FACTが安定していないとして、劣化を判定することなく、そのまま本処理を終了する。これは、実空燃比A/FACTが安定していないときには、還元剤の量やエンジン3で生成されるNOxの量が安定しておらず、それにより三元触媒7の浄化率が変化することによって、劣化の判定精度が低下するおそれがあるためである。   If the answer to step 5 is NO, it is determined that the actual air-fuel ratio A / FACT is not stable, and the present process is terminated without determining deterioration. This is because when the actual air-fuel ratio A / FACT is not stable, the amount of reducing agent and the amount of NOx generated by the engine 3 are not stable, and the purification rate of the three-way catalyst 7 changes accordingly. This is because the determination accuracy of deterioration may decrease.

一方、上記ステップ5の答がYESのときには、遅れ時間算出終了フラグF_τDONEが「1」であるか否かを判別し(ステップ6)、その答がNOのときには、遅れ時間τを算出する(ステップ7)。この遅れ時間τは、三元触媒7への還元剤の供給の開始後、三元触媒7においてNOxの不完全な還元によりNH3が発生するまでに要する時間に相当する。   On the other hand, if the answer to step 5 is YES, it is determined whether or not the delay time calculation end flag F_τDONE is “1” (step 6). If the answer is NO, the delay time τ is calculated (step 6). 7). This delay time τ corresponds to the time required for NH3 to be generated by incomplete reduction of NOx in the three-way catalyst 7 after the start of the supply of the reducing agent to the three-way catalyst 7.

図3は、この遅れ時間τの算出処理を示している。まず、ステップ21では、遅れ時間τの基本値τBASEを算出する。この基本値τBASEは、実空燃比A/FACTに応じ、図4に示すτBASEテーブルを検索することによって算出される。τBASEテーブルでは、基本値τBASEは、実空燃比A/FACTが小さく、リッチであるほど、より小さな値に設定されている。これは、空燃比A/FACTがリッチであるほど、すなわち三元触媒7に供給される還元剤の量が多いほど、三元触媒7におけるNOxの還元動作がより速く行われ、それに伴い、NH3の発生タイミングもまたより早くなるためである。   FIG. 3 shows a calculation process of the delay time τ. First, in step 21, a basic value τBASE of the delay time τ is calculated. This basic value τBASE is calculated by searching the τBASE table shown in FIG. 4 according to the actual air-fuel ratio A / FACT. In the τBASE table, the basic value τBASE is set to a smaller value as the actual air-fuel ratio A / FACT is smaller and richer. This is because, as the air-fuel ratio A / FACT is richer, that is, as the amount of the reducing agent supplied to the three-way catalyst 7 is larger, the NOx reduction operation in the three-way catalyst 7 is performed faster. This is because the occurrence timing of the error also becomes earlier.

次のステップ22以降では、基本値τBASEを補正するための各種の補正係数を算出する。まず、ステップ22では、温度補正係数KTを、排ガス温度TEXGに応じ、図5に示すKTテーブルを検索することによって算出する。このKTテーブルでは、温度補正係数KTは、排ガス温度TEXGが所定温度TREF(例えば200℃)未満のときには、TEXGが低いほど、より大きな値に設定され、TREF以上のときには、TEXGが高いほど、より大きな値に設定されている。これは、排ガス温度TEXGが所定温度TREF未満のときには、TEXGが低いほど、三元触媒7の活性化の度合が低く、三元触媒7において還元反応が行われにくいことで、NH3の発生タイミングが遅くなるためである。また、排ガス温度TEXGが所定温度TREF以上のときには、三元触媒7が高温であるために、発生したNH3が分解されやすくなり、TEXGが高いほど、その分解の度合が高く、NH3の実質的な発生タイミングが遅くなるためである。   In the next step 22 and subsequent steps, various correction coefficients for correcting the basic value τBASE are calculated. First, in step 22, the temperature correction coefficient KT is calculated by searching the KT table shown in FIG. 5 according to the exhaust gas temperature TEXG. In this KT table, the temperature correction coefficient KT is set to a larger value as TEXG is lower when the exhaust gas temperature TEXG is lower than a predetermined temperature TREF (for example, 200 ° C.), and is higher as TEXG is higher than TREF. It is set to a large value. This is because when the exhaust gas temperature TEXG is lower than the predetermined temperature TREF, the lower the TEXG, the lower the degree of activation of the three-way catalyst 7, and the reduction reaction in the three-way catalyst 7 is less likely to occur. This is to slow down. Further, when the exhaust gas temperature TEXG is equal to or higher than the predetermined temperature TREF, the generated three-way catalyst 7 is easily decomposed, so that the generated NH3 is easily decomposed. The higher the TEXG, the higher the degree of decomposition. This is because the generation timing is delayed.

次いで、三元触媒7における排ガスの空間速度(以下、単に「空間速度」という)SVを、吸入空気量QAおよび燃料噴射量QINJに応じ、マップ(図示せず)を検索することによって算出する(ステップ23)。   Next, the space velocity (hereinafter simply referred to as “space velocity”) SV of exhaust gas in the three-way catalyst 7 is calculated by searching a map (not shown) according to the intake air amount QA and the fuel injection amount QINJ ( Step 23).

次に、算出した空間速度SVに応じ、図6に示すKSVテーブルを検索することによって、空間速度補正係数KSVを算出する(ステップ24)。このKSVテーブルでは、空間速度補正係数KSVは、空間速度SVが大きいほど、より大きな値に設定されている。これは、空間速度SVが大きく、排ガスの流速が大きいほど、NOxが三元触媒7の壁面に接触しにくくなり、それに伴い、三元触媒7においてNOxの還元反応が行われにくくなることによって、NH3の発生タイミングが遅くなるためである。   Next, the space velocity correction coefficient KSV is calculated by searching the KSV table shown in FIG. 6 according to the calculated space velocity SV (step 24). In this KSV table, the space velocity correction coefficient KSV is set to a larger value as the space velocity SV is larger. This is because, as the space velocity SV is larger and the exhaust gas flow velocity is larger, NOx is less likely to contact the wall surface of the three-way catalyst 7, and accordingly, the reduction reaction of NOx is less likely to be performed in the three-way catalyst 7. This is because the generation timing of NH3 is delayed.

次いで、第2空燃比変化量DA/F2を算出する(ステップ25)。この第2空燃比変化量DA/F2は、前記ステップ4の判別においてA/FACT<αが成立する直前における実空燃比A/FACTから成立する直後の実空燃比A/FACTを減算することによって算出される。   Next, the second air-fuel ratio change amount DA / F2 is calculated (step 25). This second air-fuel ratio change amount DA / F2 is obtained by subtracting the actual air-fuel ratio A / FACT just after the establishment from the actual air-fuel ratio A / FACT just before the establishment of A / FACT <α in the determination of step 4. Calculated.

次に、算出した第2空燃比変化量DA/F2に応じ、図7に示すKDA/Fテーブルを検索することによって、空燃比変化量補正係数KDA/Fを算出する(ステップ26)。このKDA/Fテーブルでは、空燃比変化量補正係数KDA/Fは、第2空燃比変化量DA/F2が大きいほど、より小さな値に設定されている。これは、第2空燃比変化量DA/F2が大きいほど、すなわち、リッチ空燃比への変化速度が速いほど、NOxが三元触媒7において不完全に還元されやすくなり、それにより、NH3の発生タイミングが早くなるためである。   Next, the air-fuel ratio change correction coefficient KDA / F is calculated by searching the KDA / F table shown in FIG. 7 according to the calculated second air-fuel ratio change amount DA / F2 (step 26). In this KDA / F table, the air-fuel ratio variation correction coefficient KDA / F is set to a smaller value as the second air-fuel ratio variation DA / F2 is larger. This is because as the second air-fuel ratio change amount DA / F2 is larger, that is, as the rate of change to the rich air-fuel ratio is faster, NOx is more likely to be reduced incompletely in the three-way catalyst 7, thereby generating NH3. This is because the timing becomes early.

次いで、次式(1)のように、ステップ21で算出した基本値τBASEに、ステップ22、24および26でそれぞれ算出した温度補正係数KT、空間速度補正係数KSVおよび空燃比変化量補正係数KDA/Fを乗算することによって、遅れ時間τを算出し(ステップ27)、本処理を終了する。
τ=τBASE・KT・KSV・KDA/F …… (1)
Next, as shown in the following equation (1), the temperature correction coefficient KT, space velocity correction coefficient KSV, and air-fuel ratio change amount correction coefficient KDA / By multiplying F, the delay time τ is calculated (step 27), and this process is terminated.
τ = τBASE / KT / KSV / KDA / F (1)

図2に戻り、前記ステップ7に続くステップ8では、遅れ時間τの算出が終了したことを表すために、遅れ時間算出終了フラグF_τDONEを「1」にセットし、ステップ9に進む。このステップ8の実行により、前記ステップ6の答がYESになり、その場合には、ステップ7および8をスキップし、ステップ9に進む。   Returning to FIG. 2, in Step 8 following Step 7, the delay time calculation end flag F_τDONE is set to “1” in order to indicate that the calculation of the delay time τ has ended, and the process proceeds to Step 9. By executing step 8, the answer to step 6 becomes YES. In this case, steps 7 and 8 are skipped and the process proceeds to step 9.

このステップ9では、算出した遅れ時間τが所定時間Tβ(例えば1.5sec)よりも長いか否かを判別する。この答がNOのときには、遅れ時間τが短すぎ、還元剤の供給開始後、NH3がすぐに発生するような状況であるため、劣化判定を行わず、そのまま本処理を終了する。   In step 9, it is determined whether or not the calculated delay time τ is longer than a predetermined time Tβ (for example, 1.5 sec). When this answer is NO, the delay time τ is too short and NH3 is generated immediately after the start of the supply of the reducing agent. Therefore, the process is terminated without performing the deterioration determination.

一方、上記ステップ9の答がYESのときには、前記ステップ2でセットしたリッチタイマのタイマ値TMRICHが遅れ時間τよりも小さいか否かを判別する(ステップ10)。この答がYESのとき、すなわち、三元触媒7への還元剤の供給開始後、遅れ時間τが経過していないときには、三元触媒7の浄化率ηNOxを次式(2)によって算出する(ステップ11)。
ηNOx=(UCNOx−CNOx)/UCNOx …… (2)
ここで、UCNOxは、三元触媒7の上流側のNOxの濃度(以下「上流側NOx濃度」という)であり、以下のようにして算出される。
On the other hand, if the answer to step 9 is YES, it is determined whether or not the timer value TMRICH of the rich timer set in the step 2 is smaller than the delay time τ (step 10). When the answer is YES, that is, when the delay time τ has not elapsed after the start of the supply of the reducing agent to the three-way catalyst 7, the purification rate ηNOx of the three-way catalyst 7 is calculated by the following equation (2) ( Step 11).
ηNOx = (UCNOx−CNOx) / UCNOx (2)
Here, UCNOx is the concentration of NOx upstream of the three-way catalyst 7 (hereinafter referred to as “upstream NOx concentration”), and is calculated as follows.

すなわち、まず、上流側NOx濃度の基本値UCNOxBを、エンジン回転数NEおよび燃料噴射量QINJに応じ、マップ(図示せず)を検索することによって算出する。このマップでは、基本値UCNOxBは、エンジン回転数NEが高いほど、また、燃料噴射量QINJが大きいほど、燃焼ガス温度がより高く、それにより、エンジン3で生成されるNOxの量がより多くなるため、より大きな値に設定されている。次いで、算出した基本値UCNOxBを、実空燃比A/FACTがリッチであるほどより小さな値に補正することによって、上流側NOx濃度UCNOxを算出する。   That is, first, the basic value UCNOxB of the upstream NOx concentration is calculated by searching a map (not shown) according to the engine speed NE and the fuel injection amount QINJ. In this map, the basic value UCNOxB is such that the higher the engine speed NE and the larger the fuel injection amount QINJ, the higher the combustion gas temperature, and thus the greater the amount of NOx produced by the engine 3. Therefore, it is set to a larger value. Next, the upstream NOx concentration UCNOx is calculated by correcting the calculated basic value UCNOxB to a smaller value as the actual air-fuel ratio A / FACT is richer.

次いで、エンジン回転数NEおよび燃料噴射量QINJに応じ、マップ(図示せず)を検索することによって、判定値γを算出し(ステップ12)、本処理を終了する。このマップは、劣化していない場合の三元触媒7の浄化率を、エンジン回転数NEおよび燃料噴射量QINJに応じて、実験により求め、判定値γとして記憶したものである。   Next, a determination value γ is calculated by searching a map (not shown) according to the engine speed NE and the fuel injection amount QINJ (step 12), and this process is terminated. In this map, the purification rate of the three-way catalyst 7 when it is not deteriorated is obtained by experiment according to the engine speed NE and the fuel injection amount QINJ, and is stored as the determination value γ.

一方、前記ステップ10の答がNOで、還元剤の供給開始後、遅れ時間τが経過したときには、三元触媒7においてNH3が発生したタイミングであるとして、そのときまでに得られている浄化率ηNOx、すなわち遅れ時間τが経過する直前に算出された浄化率ηNOxが、判定値γよりも大きいか否かを判別する(ステップ13)。この答がYESで、浄化率ηNOxが大きいときには、三元触媒7においてNOxが十分に還元され、浄化されているとして、三元触媒7が劣化していないと判定し、そのことを表すために、触媒劣化フラグF_NGを「0」にセットする(ステップ14)。次いで、判定終了フラグF_DONEを「1」にセットし(ステップ15)、本処理を終了する。   On the other hand, if the answer to step 10 is NO and the delay time τ has elapsed after the start of the supply of the reducing agent, it is assumed that it is the timing at which NH 3 is generated in the three-way catalyst 7, and the purification rate obtained so far It is determined whether or not ηNOx, that is, the purification rate ηNOx calculated immediately before the delay time τ elapses is larger than the determination value γ (step 13). When this answer is YES and the purification rate ηNOx is large, it is determined that the three-way catalyst 7 has not deteriorated because the NOx is sufficiently reduced and purified in the three-way catalyst 7, and this is indicated. Then, the catalyst deterioration flag F_NG is set to “0” (step 14). Next, the determination end flag F_DONE is set to “1” (step 15), and this process ends.

一方、上記ステップ13の答がNOで、浄化率ηNOxが小さいときには、三元触媒7においてNOxが十分には還元されていないとして、三元触媒7が劣化していると判定し、触媒劣化フラグF_NGを「1」にセットし(ステップ16)、上記ステップ15を実行する。   On the other hand, if the answer to step 13 is NO and the purification rate ηNOx is small, it is determined that the three-way catalyst 7 has deteriorated because the three-way catalyst 7 has not sufficiently reduced NOx, and the catalyst deterioration flag F_NG is set to “1” (step 16), and step 15 is executed.

図8は、エンジン3の運転を理論空燃比よりもリーンなリーン運転とリッチなリッチ運転との間で切り換えたときのNOx濃度CNOxや浄化率ηNOxなどの推移の一例を示している。同図に示すように、エンジン3の運転がリーン運転からリッチ運転に移行すると、それに伴い、上流側NOx濃度UCNOx(一点鎖線で図示)が若干、低下するとともに、実空燃比A/FACTがしきい値αを下回るようになり(ステップ4:YES)(時点t1)、還元剤の供給が開始される。そして、その後、第1空燃比変化量DA/F1がしきい値ωよりも小さい状態が所定時間Tα、継続したときに(ステップ5:YES)(時点t2)、浄化率ηNOxおよび判定値γが算出される(ステップ11、12)。また、供給された還元剤により三元触媒7においてNOxが還元されることによって、三元触媒7よりも下流側のNOx濃度CNOxは、上流側NOx濃度UCNOxよりも小さくなる。   FIG. 8 shows an example of transition of the NOx concentration CNOx, the purification rate ηNOx, and the like when the operation of the engine 3 is switched between a lean operation leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and a rich rich operation. As shown in the figure, when the operation of the engine 3 shifts from lean operation to rich operation, the upstream NOx concentration UCNOx (shown by a one-dot chain line) slightly decreases and the actual air-fuel ratio A / FACT is reduced accordingly. It falls below the threshold value α (step 4: YES) (time point t1), and the supply of the reducing agent is started. Thereafter, when the state in which the first air-fuel ratio change amount DA / F1 is smaller than the threshold value ω continues for a predetermined time Tα (step 5: YES) (time point t2), the purification rate ηNOx and the determination value γ are Calculated (steps 11 and 12). Further, NOx is reduced in the three-way catalyst 7 by the supplied reducing agent, so that the NOx concentration CNOx on the downstream side of the three-way catalyst 7 becomes smaller than the upstream NOx concentration UCNOx.

三元触媒7が劣化していないときには、還元剤の供給中、三元触媒7でNOxの還元が十分に行われることによって、実線で示すように、NOx濃度CNOxが非常に小さくなり、浄化率ηNOxは、判定値γを大きく上回る。したがって、ηNOx>γのときに、三元触媒7が劣化していないと判定することができる。これに対し、三元触媒7が劣化したときには、三元触媒7においてNOxの還元が十分に行われないため、二点鎖線で示すように、NOx濃度CNOxは、非劣化時よりも大きくなり、浄化率ηNOxは、判定値γを下回るようになる。したがって、ηNOx≦γのときに、三元触媒7が劣化していると判定することができる。そして、還元剤の供給が終了し、リーン運転が再開されると(時点t3以降)、上流側NOx濃度UCNOxおよびNOx濃度CNOxは、元の状態に戻る。   When the three-way catalyst 7 is not deteriorated, the NOx concentration CNOx becomes very small as shown by the solid line by sufficiently reducing NOx in the three-way catalyst 7 during the supply of the reducing agent, and the purification rate. ηNOx greatly exceeds the determination value γ. Therefore, when ηNOx> γ, it can be determined that the three-way catalyst 7 has not deteriorated. On the other hand, when the three-way catalyst 7 is deteriorated, NOx is not sufficiently reduced in the three-way catalyst 7, so that the NOx concentration CNOx is larger than that when the three-way catalyst 7 is not deteriorated, as shown by a two-dot chain line. The purification rate ηNOx becomes lower than the determination value γ. Therefore, when ηNOx ≦ γ, it can be determined that the three-way catalyst 7 has deteriorated. When the supply of the reducing agent is completed and the lean operation is restarted (after time t3), the upstream NOx concentration UCNOx and the NOx concentration CNOx return to the original state.

また、図9は、リッチ運転による還元剤の供給中、劣化していない三元触媒7においてNH3が発生した場合のNOx濃度CNOxや浄化率ηNOxなどの推移の一例を示している。同図に示すように、還元剤の供給中、三元触媒7においてNH3が発生すると(時点t4以降)、このNH3分の濃度がNOx濃度CNOxに含まれることによって、その分、NOx濃度CNOxが見かけ上、増大する。それに伴い、NOx濃度CNOxに基づいて算出される浄化率ηNOxは、三元触媒7が劣化していないにもかかわらず、見かけ上、低下し、判定値γを下回る。   FIG. 9 shows an example of changes in the NOx concentration CNOx, the purification rate ηNOx, and the like when NH 3 is generated in the three-way catalyst 7 that is not deteriorated during the supply of the reducing agent by the rich operation. As shown in the figure, when NH3 is generated in the three-way catalyst 7 during the supply of the reducing agent (after time t4), the concentration of NH3 is included in the NOx concentration CNOx, so that the NOx concentration CNOx is correspondingly increased. Apparently increases. Accordingly, the purification rate ηNOx calculated based on the NOx concentration CNOx apparently decreases and falls below the determination value γ even though the three-way catalyst 7 has not deteriorated.

これに対して、本実施形態によれば、前述したように、還元剤の供給開始後、NH3が発生するまでに要する時間に相当する遅れ時間τを算出する(ステップ7)とともに、この遅れ時間τが経過する直前、すなわちNH3が発生するタイミングの直前に算出された浄化率ηNOxを劣化判定に用いる(ステップ10、11、13)。したがって、NH3の影響を受けることなく、三元触媒7の劣化を精度良く判定することができる。   In contrast, according to the present embodiment, as described above, after the start of the supply of the reducing agent, the delay time τ corresponding to the time required until NH3 is generated is calculated (step 7), and this delay time is also calculated. The purification rate ηNOx calculated immediately before τ elapses, that is, immediately before the timing at which NH 3 is generated, is used for deterioration determination (steps 10, 11, and 13). Therefore, it is possible to accurately determine the deterioration of the three-way catalyst 7 without being affected by NH3.

また、遅れ時間τを、実空燃比A/FACT、排ガス温度TEXG、空間速度SVおよび第2空燃比変化量DA/F2に応じて算出する。したがって、NH3の発生タイミングをエンジン3の運転状態や三元触媒7の温度状態などに応じて適切に推定でき、それにより、劣化判定に及ぼすNH3の影響を確実に排除することができる。   Further, the delay time τ is calculated according to the actual air-fuel ratio A / FACT, the exhaust gas temperature TEXG, the space velocity SV, and the second air-fuel ratio change amount DA / F2. Therefore, the generation timing of NH3 can be appropriately estimated according to the operating state of the engine 3, the temperature state of the three-way catalyst 7, and the like, and thereby the influence of NH3 on the deterioration determination can be surely eliminated.

なお、本実施形態では、実空燃比A/FACTが安定しているか否かを判定するために第1空燃比変化量DA/F1と比較されるしきい値ωを、一定値に設定しているが、次のようにして設定してもよい。すなわち、NOx濃度センサ14の検出精度は、エンジン3の運転状態、例えば、エンジン回転数NE、燃料噴射量QINJ、実空燃比A/FACTや空間速度SVに応じて変化するので、これらのパラメータに応じて、しきい値ωを設定してもよい。   In the present embodiment, the threshold value ω to be compared with the first air-fuel ratio change amount DA / F1 is set to a constant value in order to determine whether or not the actual air-fuel ratio A / FACT is stable. However, it may be set as follows. That is, the detection accuracy of the NOx concentration sensor 14 changes according to the operating state of the engine 3, for example, the engine speed NE, the fuel injection amount QINJ, the actual air-fuel ratio A / FACT, and the space velocity SV. The threshold value ω may be set accordingly.

次に、図10を参照しながら、本発明の第2実施形態による劣化判定処理について説明する。本処理は、上述した第1実施形態による図2の処理と比較して、三元触媒7におけるNH3の発生タイミングを推定する手法のみが異なっている。このため、図10において、第1実施形態と同じ実行内容の部分については、同じステップ番号を付するとともに、以下、第1実施形態と異なる実行内容を中心として説明する。   Next, the deterioration determination process according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This process differs from the process of FIG. 2 according to the first embodiment described above only in the method for estimating the generation timing of NH 3 in the three-way catalyst 7. For this reason, in FIG. 10, portions having the same execution contents as those in the first embodiment are given the same step numbers, and the following description will focus on execution contents different from those in the first embodiment.

前記ステップ1の答がYESのとき(F_DONE=1)、またはステップ4の答がNOのとき(A/FACT≧α)には、そのまま本処理を終了する。また、前記ステップ5の答がYESで、第1空燃比変化量DA/F1が所定のしきい値ωよりも小さい状態が所定時間Tα、継続したときには、NOx濃度変化量DCNOxが所定の正のしきい値DNOxREFよりも大きいか否かを判別する(ステップ31)。このNOx濃度変化量DCNOxは、NOx濃度CNOxの今回値から前回値を減算することによって算出される。ステップ31の答がNOのときには、前記ステップ11以降を実行し、浄化率ηNOxおよび判定値γを算出する。   When the answer to step 1 is YES (F_DONE = 1), or when the answer to step 4 is NO (A / FACT ≧ α), the process is terminated. If the answer to step 5 is YES and the first air-fuel ratio change amount DA / F1 is smaller than the predetermined threshold value ω for a predetermined time Tα, the NOx concentration change amount DCNOx is a predetermined positive value. It is determined whether or not the threshold value is greater than DNOxREF (step 31). This NOx concentration change amount DCNOx is calculated by subtracting the previous value from the current value of the NOx concentration CNOx. When the answer to step 31 is NO, the step 11 and the subsequent steps are executed to calculate the purification rate ηNOx and the determination value γ.

一方、上記ステップ31の答がYESになったとき、すなわちNOx濃度CNOxが増大し始めたときには、NH3が発生したと推定する。次いで、前記ステップ13以降を実行し、前述したように、NH3が発生する直前に算出された浄化率ηNOxに基づいて、劣化を判定する。   On the other hand, when the answer to step 31 is YES, that is, when the NOx concentration CNOx starts to increase, it is estimated that NH 3 has been generated. Next, the steps after step 13 are executed, and as described above, the deterioration is determined based on the purification rate ηNOx calculated immediately before NH 3 is generated.

以上のように、本実施形態によれば、還元剤の供給中、NOx濃度CNOxが増大し始めたタイミングを、三元触媒7においてNH3が発生したタイミングとして推定するので、実際にNH3が発生したタイミングを適切に推定することができる。また、NOx濃度CNOxが増大し始めたタイミングの判定を、前記ステップ4および5の答がYESのとき、すなわち、実空燃比A/FACTが安定しており、還元剤の量および生成されるNOxの量が安定していることを条件として行うので、NH3の発生タイミングをより精度良く推定することができる。   As described above, according to the present embodiment, the timing at which the NOx concentration CNOx starts to increase during the supply of the reducing agent is estimated as the timing at which NH3 is generated in the three-way catalyst 7, so that NH3 is actually generated. The timing can be estimated appropriately. Further, the determination of the timing at which the NOx concentration CNOx begins to increase is made when the answer to Steps 4 and 5 is YES, that is, the actual air-fuel ratio A / FACT is stable, the amount of reducing agent and the generated NOx. Therefore, the NH3 generation timing can be estimated with higher accuracy.

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態は、触媒として三元触媒7を用いた例であるが、排ガス中のNOxを供給された還元剤により還元し、浄化する触媒であれば、他の適当な触媒、例えば、排ガス中の酸素濃度が高いときにNOxを捕捉するとともに、捕捉したNOxを還元雰囲気下で還元するNOx触媒を用いてもよい。また、実施形態では、還元剤の供給を、実空燃比A/FACTを理論空燃比よりもリッチ側に制御することによって行っているが、還元剤としての燃料を触媒に直接、供給することによって行ってもよい。   In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to the described embodiment. For example, the embodiment is an example in which the three-way catalyst 7 is used as a catalyst. However, any other suitable catalyst, for example, an exhaust gas, may be used as long as it is a catalyst that reduces and purifies NOx in exhaust gas with a supplied reducing agent. A NOx catalyst that captures NOx when the oxygen concentration therein is high and reduces the captured NOx under a reducing atmosphere may be used. In the embodiment, the reducing agent is supplied by controlling the actual air-fuel ratio A / FACT to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio. However, by supplying the fuel as the reducing agent directly to the catalyst. You may go.

さらに、実施形態では、劣化を判定するためのパラメータとして、浄化率ηNOxを用いているが、他の適当なパラメータ、例えば、還元剤の供給中においてNH3が発生する前に検出されたNOx濃度CNOxをそのまま用いてもよい。また、実施形態では、NH3の発生タイミングの推定を、エンジン3の運転状態に応じて算出した遅れ時間τやNOx濃度CNOxの実際の増加開始タイミングに基づいて行っているが、推定可能な他の適当なパラメータに基づいて行ってもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。   Furthermore, in the embodiment, the purification rate ηNOx is used as a parameter for determining deterioration, but other appropriate parameters, for example, the NOx concentration CNOx detected before NH 3 is generated during the supply of the reducing agent. May be used as they are. Further, in the embodiment, the NH3 generation timing is estimated based on the delay time τ calculated according to the operating state of the engine 3 and the actual increase start timing of the NOx concentration CNOx. You may perform based on a suitable parameter. In addition, it is possible to appropriately change the detailed configuration within the scope of the gist of the present invention.

本実施形態による触媒の劣化判定装置、およびこれを適用した内燃機関を概略的に示す図である。1 is a diagram schematically showing a catalyst deterioration determination device according to an embodiment and an internal combustion engine to which the device is applied. FIG. 本発明の第1実施形態による劣化判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the deterioration determination process by 1st Embodiment of this invention. 図2のステップ7のτ算出処理のサブルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the subroutine of (tau) calculation process of step 7 of FIG. 図3の処理で用いられるτBASEテーブルの一例である。4 is an example of a τBASE table used in the process of FIG. 3. 図3の処理で用いられるKTテーブルの一例である。It is an example of the KT table used by the process of FIG. 図3の処理で用いられるKSVテーブルの一例である。It is an example of the KSV table used by the process of FIG. 図3の処理で用いられるKDA/Fテーブルの一例である。It is an example of the KDA / F table used by the process of FIG. エンジンの運転の切換に伴うNOx濃度などの推移の一例を、三元触媒の劣化時および非劣化時について示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows an example of transition of NOx concentration etc. accompanying switching of operation of an engine about the time of degradation of a three way catalyst, and non-degradation. エンジンの運転の切換に伴うNOx濃度などの推移の一例を、三元触媒においてNH3が発生した場合について示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows an example of changes, such as NOx concentration accompanying change of operation of an engine, about the case where NH3 occurs in a three way catalyst. 本発明の第2実施形態による劣化判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the deterioration determination process by 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 劣化判定装置
2 ECU(還元剤供給判別手段、発生タイミング推定手段、触媒劣化判定手段、運転
状態検出手段、遅れ時間算出手段)
3 エンジン
5 排気管(排気系)
7 三元触媒(触媒)
11 エアーフローセンサ(運転状態検出手段)
12 LAFセンサ(運転状態検出手段)
13 排ガス温度センサ(運転状態検出手段)
14 NOx濃度センサ
CNOx NOx濃度
τ 遅れ時間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Degradation determination apparatus 2 ECU (reducing agent supply determination means, generation timing estimation means, catalyst deterioration determination means, operation
(State detection means, delay time calculation means)
3 Engine 5 Exhaust pipe (exhaust system)
7 Three-way catalyst (catalyst)
11 Air flow sensor (Operating state detection means)
12 LAF sensor (operating state detection means)
13 Exhaust gas temperature sensor (operating state detection means)
14 NOx concentration sensor CNOx NOx concentration τ Delay time

Claims (1)

内燃機関の排気系に設けられ、還元剤が供給されたときに、当該還元剤により排ガス中のNOxを還元し、浄化する触媒の劣化を判定する触媒の劣化判定装置であって、
前記排気系の前記触媒よりも下流側において排ガス中のNOx濃度を検出するNOx濃度センサと、
前記触媒への前記還元剤の供給中であるか否かを判別する還元剤供給判別手段と、
前記還元剤の供給中に前記触媒においてNH3が発生する発生タイミングを推定する発生タイミング推定手段と、
前記還元剤の供給中でかつ前記推定された発生タイミングの前に検出された前記NOx濃度に基づいて、前記触媒の劣化を判定する触媒劣化判定手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、を備え、
前記発生タイミング推定手段は、
前記検出された運転状態に応じて、前記触媒におけるNH3の発生の遅れ時間を算出する遅れ時間算出手段を有し、
前記触媒への前記還元剤の供給の開始後、前記算出された遅れ時間が経過したタイミングを、前記発生タイミングとして推定することを特徴とする触媒の劣化判定装置。
A catalyst deterioration determination device that is provided in an exhaust system of an internal combustion engine, and when a reducing agent is supplied, reduces NOx in exhaust gas by the reducing agent and determines deterioration of the catalyst to be purified,
A NOx concentration sensor for detecting the NOx concentration in the exhaust gas downstream of the catalyst in the exhaust system;
Reducing agent supply determining means for determining whether or not the reducing agent is being supplied to the catalyst;
A generation timing estimation means for estimating a generation timing at which NH3 is generated in the catalyst during the supply of the reducing agent;
Catalyst deterioration determination means for determining deterioration of the catalyst based on the NOx concentration detected during the supply of the reducing agent and before the estimated generation timing;
Operating state detecting means for detecting the operating state of the internal combustion engine,
The generation timing estimation means includes
A delay time calculating means for calculating a delay time of generation of NH3 in the catalyst according to the detected operating state;
An apparatus for determining deterioration of a catalyst , wherein the timing at which the calculated delay time has elapsed after the start of the supply of the reducing agent to the catalyst is estimated as the generation timing .
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