JP5366988B2 - Exhaust gas purification system for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control system for an internal combustion engine capable of constantly maintaining a NOx purification rate in a selective reduction catalyst to near its maximum during just after beginning of the start of the internal combustion engine through running. <P>SOLUTION: The exhaust emission control system includes an oxide catalyst and CSF provided in an exhaust pipe, and the selective reduction catalyst provided on a downstream side than the oxide catalyst and CSF in the exhaust pipe, for selectively reducing NOx in exhaust. In NO<SB POS="POST">2</SB>-NOx ratio optimization control for controlling a NO<SB POS="POST">2</SB>-NOx ratio of the exhaust flowing into the selective reduction catalyst toward an optimum value for maximizing a NOx purification rate in the selective reduction catalyst, an ECU prohibits performance of the NO<SB POS="POST">2</SB>-NOx ratio maximization control until predetermined time elapses from the beginning of the start of the engine or if the temperature of the exhaust system is below predetermined temperature, and permits performance of the NO<SB POS="POST">2</SB>-NOx ratio optimization control after the predetermined time has elapsed from the beginning of the start of the engine, or if the temperature of the exhaust system is the predetermined temperature or above. <P>COPYRIGHT: (C)2012,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。より詳しくは、還元剤の存在下で排気中の窒素酸化物(NOx)を選択的に還元する選択還元触媒(Selective Catalytic Reduction Catalysts)を備えた、内燃機関の排気浄化システムに関する。   The present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine. More specifically, the present invention relates to an exhaust gas purification system for an internal combustion engine including a selective reduction catalyst (Selective Catalytic Reduction Catalysts) that selectively reduces nitrogen oxide (NOx) in exhaust gas in the presence of a reducing agent.

従来、排気中のNOxを浄化する排気浄化システムの1つとして、アンモニア(NH)などの還元剤により排気中のNOxを選択的に還元する選択還元触媒を排気通路に設けたものが提案されている。例えば、尿素添加式の排気浄化システムでは、選択還元触媒の上流側からNHの前駆体である尿素水を供給し、この尿素水から排気の熱で熱分解又は加水分解することでNHを生成し、このNHにより排気中のNOxを選択的に還元する。このような尿素添加式のシステムの他、例えば、アンモニアカーバイトのようなNHの化合物を加熱することでNHを生成し、このNHを直接添加するシステムも提案されている。以下では、尿素添加式のシステムについて説明する。 Conventionally, as one of exhaust purification systems for purifying NOx in exhaust, a system in which a selective reduction catalyst for selectively reducing NOx in exhaust with a reducing agent such as ammonia (NH 3 ) is provided in the exhaust passage has been proposed. ing. For example, in the exhaust purification system of urea addition type, the NH 3 by supplying urea water which is a precursor of NH 3 from the upstream side of the selective reduction catalyst, thermal decomposition or hydrolysis in the exhaust heat from the urea water The NOx in the exhaust gas is selectively reduced by this NH 3 . In addition to such a urea addition type system, for example, a system in which NH 3 is generated by heating a NH 3 compound such as ammonia carbide and this NH 3 is directly added has also been proposed. Hereinafter, a urea addition type system will be described.

選択還元触媒におけるNOx浄化率は、流入する排気中のNOxを構成する一酸化窒素(NO)と二酸化窒素(NO)との割合によって変化することが知られている。より具体的には、流入する排気のNO−NOx比(NOとNOを合わせたNOxに対するNOのモル比)が0.5であるとき、すなわちNOとNOの比率が1:1であるときに最大となる。 It is known that the NOx purification rate in the selective reduction catalyst varies depending on the ratio of nitrogen monoxide (NO) and nitrogen dioxide (NO 2 ) constituting NOx in the inflowing exhaust gas. More specifically, when the NO 2 -NOx ratio of the inflowing exhaust gas (the molar ratio of NO 2 to NOx in which NO and NO 2 are combined) is 0.5, that is, the ratio of NO and NO 2 is 1: 1. It becomes the maximum when it is.

特許文献1には、このような選択還元触媒の性能を最大限に生かすため、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比が0.5になるようにした排気浄化装置が提案されている。この排気浄化装置では、内燃機関の運転状態から、予め定められたマップを検索することでフィードフォワード的にEGR量や燃料噴射時期などを制御することにより、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比が常に0.5に維持されるようにする。 Patent Document 1 proposes an exhaust emission control device in which the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is set to 0.5 in order to maximize the performance of such a selective reduction catalyst. Yes. In this exhaust purification device, NO 2 of exhaust flowing into the selective reduction catalyst is controlled by feedforward control of the EGR amount, fuel injection timing, and the like by searching a predetermined map from the operating state of the internal combustion engine. -Ensure that the NOx ratio is always maintained at 0.5.

特開2008−231950号公報JP 2008-231950 A

以上のように、特許文献1の排気浄化装置では、選択還元触媒におけるNOx浄化率を高く維持し続けるために選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を0.5に維持しているが、しかしながら、NO−NOx比の最適値は、常に0.5であるというわけではない。 As described above, in the exhaust gas purification device of Patent Document 1, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is maintained at 0.5 in order to keep the NOx purification rate in the selective reduction catalyst high. However, the optimum value of the NO 2 -NOx ratio is not always 0.5.

例えば、選択還元触媒にHCが付着していたり、あるいは選択還元触媒に新たに流入する排気にHCが含まれていたりすると、選択還元触媒上では、下記式(1)に示すような反応が発生し、排気中のNOは消費され、逆にNOが増加することとなる。

Figure 0005366988
For example, when HC adheres to the selective reduction catalyst or HC is contained in the exhaust gas newly flowing into the selective reduction catalyst, a reaction represented by the following formula (1) occurs on the selective reduction catalyst. However, NO 2 in the exhaust is consumed, and on the contrary, NO increases.
Figure 0005366988

したがって、酸化触媒でのHC浄化性能が高く理想的な状態である場合、選択還元触媒に流入するHC量はごく僅かであるのでNO−NOx比を0.5近傍にすることでNOx浄化率を最大化できるものの、酸化触媒の温度が低かったり劣化が進行したりすることでHC浄化性能が低い状態である場合、上述のようなHCの存在から、NOx浄化率を最大化するためには選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を0.5より大きく(例えば、0.65程度)する必要がある。 Therefore, when the HC purification performance of the oxidation catalyst is high and in an ideal state, the amount of HC flowing into the selective reduction catalyst is very small. Therefore, the NO 2 -NO x ratio is set to around 0.5 to reduce the NO x purification rate. In order to maximize the NOx purification rate from the presence of HC as described above, when the temperature of the oxidation catalyst is low or the deterioration progresses and the HC purification performance is low. It is necessary to make the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst larger than 0.5 (for example, about 0.65).

また、例えば選択還元触媒の上流側に、排気中のスートを捕集する排気浄化フィルタを設けた場合、下記式(2)に示すようなCRT(Continuously Regenerating Trap)反応が発生し、酸化触媒で生成したNOがNOに戻ってしまうこととなる。このため、選択還元触媒におけるNOx浄化率を最大化するNO−NOx比は、実質的にはさらに不確定なものとなる。

Figure 0005366988
For example, when an exhaust gas purification filter that collects soot in the exhaust gas is provided on the upstream side of the selective reduction catalyst, a CRT (Continuously Regenerating Trap) reaction as shown in the following formula (2) occurs, and the oxidation catalyst The generated NO 2 will return to NO. For this reason, the NO 2 -NOx ratio that maximizes the NOx purification rate in the selective reduction catalyst becomes substantially more uncertain.
Figure 0005366988

以上のように、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比の最適値は、常に0.5であり続けるわけではないにもかかわらず、上記特許文献1ではこのような点について、十分な検討がなされていない。 As described above, although the optimum value of the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst does not always remain at 0.5, the above-mentioned Patent Document 1 is sufficient for this point. Has not been studied.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、内燃機関の始動開始直後から走行している間まで常に選択還元触媒におけるNOx浄化率をその最大近傍に維持できる内燃機関の排気浄化システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and is an internal combustion engine exhaust purification system that can always maintain the NOx purification rate in the selective reduction catalyst in the vicinity of its maximum from immediately after the start of the internal combustion engine to running. The purpose is to provide.

上記目的を達成するため本発明は、内燃機関(例えば、後述のエンジン1,1A,1B,1C)の排気通路(例えば、後述の排気管11)に設けられた酸化触媒(例えば、後述の酸化触媒21やCSF22)と、前記排気通路のうち前記酸化触媒より下流側に設けられ、排気中のNOxを選択的に還元する選択還元触媒(例えば、後述の選択還元触媒23)と、を備えた内燃機関の排気浄化システム(例えば、後述の排気浄化システム2,2A,2B,2C)を提供する。前記排気浄化システムは、前記選択還元触媒に流入する排気中のNOxに対するNOの比率に相当するNO−NOx比を、当該選択還元触媒におけるNOx浄化率を最大化する最適値に向けて制御するNO−NOx比最適化制御(例えば、後述のNOセンサフィードバックモードに基づく制御、NOセンサフィードバックモードに基づく制御、フィードフォワード制御モードに基づく制御)を実行する制御手段(例えば、後述のECU3,3A,3B,3C,3D)をさらに備え、前記制御手段は、前記内燃機関の始動を開始してから所定時間が経過するまで、又は、前記内燃機関の排気系の温度が所定温度未満である場合には前記NO−NOx比最適化制御の実行を禁止し、前記内燃機関の始動を開始してから所定時間が経過した後、又は、前記内燃機関の排気系の温度が所定温度以上である場合には前記NO−NOx比最適化制御の実行を許可する。 In order to achieve the above object, the present invention provides an oxidation catalyst (for example, an after-mentioned oxidation catalyst) provided in an exhaust passage (for example, an after-mentioned exhaust pipe 11) of an internal combustion engine (for example, an after-mentioned engine 1, 1A, 1B, 1C). Catalyst 21 and CSF 22), and a selective reduction catalyst (for example, selective reduction catalyst 23 described later) provided downstream of the oxidation catalyst in the exhaust passage and selectively reducing NOx in the exhaust. An exhaust gas purification system for an internal combustion engine (for example, an exhaust gas purification system 2, 2A, 2B, 2C described later) is provided. The exhaust purification system controls the NO 2 -NOx ratio corresponding to the ratio of NO 2 to NO x in the exhaust flowing into the selective reduction catalyst toward an optimum value that maximizes the NO x purification rate in the selective reduction catalyst. NO 2 -NOx ratio optimization control (for example, control based on the NO 2 sensor feedback mode described later, control based on the NO sensor feedback mode, control based on the feedforward control mode) (for example, ECU 3 described later) , 3A, 3B, 3C, 3D), the control means until the predetermined time elapses after starting the internal combustion engine or the temperature of the exhaust system of the internal combustion engine is less than the predetermined temperature in some cases it prohibits execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control, a predetermined time from the start of the start-up of the internal combustion engine After spent, or the temperature of the exhaust system of the internal combustion engine when it is higher than a predetermined temperature to allow the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control.

本発明では、酸化触媒より下流側に選択還元触媒を設け、さらに、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を、この選択還元触媒におけるNOx浄化率を最大化する最適値に向けて制御するNO−NOx比最適化制御を実行する制御手段を設けた。すなわち、本発明では、NO−NOx比最適化制御を適宜実行し、例えば酸化触媒で酸化され生成されるNOの量を増減することにより選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比をその最適値に向けて制御し、選択還元触媒におけるNOx浄化率を最大にすることができる。
ところで、内燃機関の始動開始直後や排気系の温度が低い場合、酸化触媒の温度は未だ活性温度に達しておらず、したがって比較的多くのHCが酸化触媒で酸化しきれずに選択還元触媒に流入したり、付着したりすると考えられる。ここで、選択還元触媒に多くのHCが流入したり付着したりすると、上述のように選択還元触媒に流入する排気においてNOは減少しNOは増加することとなるため、NO−NOx比の最適値が大きくずれてしまう。これに対し本発明では、このようなNO−NOx比の最適値がずれてしまうと考えられる期間には上述のNO−NOx比最適化制御の実行を禁止しておき、内燃機関の始動を開始してから所定時間が経過した後、又は、排気系の温度が所定温度以上となってからNO−NOx比最適化制御の実行を許可する。これにより、NO−NOx比を実際の最適値とは異なる値に制御してしまい、逆に選択還元触媒におけるNOx浄化率が悪化してしまうのを防止することができる。
In the present invention, a selective reduction catalyst is provided downstream of the oxidation catalyst, and the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is set to an optimum value that maximizes the NOx purification rate in the selective reduction catalyst. Control means for executing the NO 2 -NOx ratio optimization control to be controlled is provided. That is, in the present invention, the NO 2 -NOx ratio optimization control is appropriately executed, and the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst, for example, by increasing or decreasing the amount of NO 2 oxidized and generated by the oxidation catalyst. Can be controlled toward the optimum value, and the NOx purification rate in the selective reduction catalyst can be maximized.
By the way, immediately after the start of the internal combustion engine or when the temperature of the exhaust system is low, the temperature of the oxidation catalyst has not yet reached the activation temperature, so that a relatively large amount of HC cannot be oxidized by the oxidation catalyst and flows into the selective reduction catalyst. It is thought that it adheres and adheres. Since the the number of HC or attached or flowing into the selective reduction catalyst, so that the the NO 2 in the exhaust flowing into the selective reduction catalyst as described above decreased NO increases, NO 2 -NOx ratio The optimum value of is greatly deviated. In contrast, in the present invention, such NO 2 is in the period in which the optimum value of -NOx ratio is considered to deviate leave prohibits the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control described above, the start of the internal combustion engine The execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is permitted after a predetermined time has elapsed since the start of the engine, or after the temperature of the exhaust system becomes equal to or higher than the predetermined temperature. Thereby, the NO 2 -NOx ratio is controlled to a value different from the actual optimum value, and conversely, the NOx purification rate in the selective reduction catalyst can be prevented from deteriorating.

図13は、走行中の車両における酸化触媒のHC及びCO浄化率と、酸化触媒におけるNO生成効率(酸化触媒に流入するNO量に対しこの酸化触媒から流出するNO量の割合)と、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比との変化を示す図である。図13において、破線は酸化性能の高い酸化触媒を用いた場合を示し、一点鎖線は酸化性能の低い酸化触媒を用いた場合を示す。また、図13における実線は、エンジンの暖機中及び暖機後にわたり、排気中のHC、CO、NOxを全て効率的に浄化できる理想的な特性を示す。 FIG. 13 shows the HC and CO purification rates of the oxidation catalyst in the traveling vehicle, the NO 2 generation efficiency in the oxidation catalyst (the ratio of the amount of NO 2 flowing out from the oxidation catalyst to the amount of NO flowing into the oxidation catalyst), is a diagram showing changes in the NO 2 -NOx ratio of the exhaust flowing into the selective reduction catalyst. In FIG. 13, the broken line indicates a case where an oxidation catalyst having a high oxidation performance is used, and the alternate long and short dash line indicates a case where an oxidation catalyst having a low oxidation performance is used. Further, the solid line in FIG. 13 shows ideal characteristics that can efficiently purify all HC, CO, and NOx in the exhaust during and after the engine is warmed up.

図13に示すように、酸化性能の高い酸化触媒を用いた場合、酸化性能の低い酸化触媒を用いた場合と比較して、エンジンの始動直後の暖機中におけるHC、CO浄化率の立ち上がりを早くでき、また暖機後のCO、HC浄化率も高くできる。このため、CO、HC浄化率を高くするためには、一般的には酸化性能の高い酸化触媒を用いた方が好ましい。すなわち、酸化性能の高い酸化触媒を用いた場合におけるHC、CO浄化率の特性は、暖機中及び暖機後にわたり上記理想的な特性と一致する。
また、酸化性能の高い酸化触媒を用いた場合、エンジンの始動直後の暖機中におけるNO生成効率の立ち上がりを早くでき、したがって選択還元触媒に流入するNO−NOx比を速やかに0.5近傍の最適値まで上昇させることができる。したがって、酸化性能の高い酸化触媒を用いた場合におけるNO生成効率及びNO−NOx比の特性は、暖機中において上記理想的な特性と一致する。
As shown in FIG. 13, when an oxidation catalyst with high oxidation performance is used, the rise of the HC and CO purification rates during warm-up immediately after engine startup is greater than when an oxidation catalyst with low oxidation performance is used. It can be done quickly and the CO and HC purification rate after warm-up can be increased. For this reason, in order to increase the CO and HC purification rate, it is generally preferable to use an oxidation catalyst having high oxidation performance. That is, the characteristics of the HC and CO purification rates when using an oxidation catalyst with high oxidation performance are consistent with the ideal characteristics during and after warm-up.
In addition, when an oxidation catalyst with high oxidation performance is used, the rise of NO 2 generation efficiency during warm-up immediately after engine startup can be accelerated, and therefore the NO 2 -NOx ratio flowing into the selective reduction catalyst can be quickly reduced to 0.5. It can be raised to an optimal value in the vicinity. Therefore, the characteristics of NO 2 production efficiency and NO 2 -NOx ratio in the case of using an oxidation catalyst having high oxidation performance coincide with the ideal characteristics during warm-up.

しかしながら、酸化性能の高い酸化触媒を用いた場合、暖機後のNO生成効率が高くなりすぎてしまい、NO−NOx比は0.5近傍の最適値を大きく上回ってしまい、結果としてNOx浄化率が低下してしまうこととなる。したがって、暖機後については、酸化性能の低い酸化触媒を用いた方が、NO生成効率及びNO−NOx比は理想的な特性に近くなる。つまり、速やかな暖機を優先するならば酸化性能の高い酸化触媒を用いるのが好ましく、暖機後のNOx浄化率の向上を優先するならばこれよりも低い酸化性能の酸化触媒を用いるのが好ましい。 However, when an oxidation catalyst having a high oxidation performance is used, the NO 2 generation efficiency after warm-up becomes too high, and the NO 2 -NOx ratio greatly exceeds the optimum value in the vicinity of 0.5. As a result, NOx A purification rate will fall. Therefore, after warm-up, the NO 2 production efficiency and the NO 2 -NOx ratio are closer to ideal characteristics when using an oxidation catalyst with low oxidation performance. That is, if priority is given to quick warm-up, it is preferable to use an oxidation catalyst with high oxidation performance. If priority is given to improving the NOx purification rate after warm-up, it is preferable to use an oxidation catalyst with lower oxidation performance. preferable.

以上のように、酸化性能の高い酸化触媒を用いても、又は酸化性能の低い酸化触媒を用いても、HC、CO浄化率とNO生成効率との両方を、実線で示す理想的な特性に一致させることができないことから、酸化触媒の貴金属担持量、セル密度、容積、貴金属組成などの仕様を変更しその酸化性能を調製するだけでは、エンジンの始動直後の暖機中及び暖機後にわたり、HC、CO、NOxを全て効率的に浄化することは困難であると考えられる。
これに対し本発明によれば、酸化性能の高い酸化触媒を用いた上で、内燃機関の始動を開始してから所定時間が経過するまで又は排気系の温度が所定温度未満である場合にはあえてNO−NOx比最適化制御の実行を禁止することにより、暖機を速やかにすることができる。そして、内燃機関の始動を開始してから所定時間が経過した後又は排気系の温度が所定温度以上となった場合にはNO−NOx比最適化制御の実行を許可することにより、上述のように酸化性能の高い酸化触媒を用いたことでNO生成効率が過剰気味となった状態からこのNO生成効率を低下させるように、NO−NOx比を最適化(NO−NOx比を最適値に向けて低減)し、選択還元触媒におけるNOx浄化率を高く維持することができる。
本発明によれば、以上のような適切な時期にNO−NOx比最適化制御の実行を禁止又は許可することにより、酸化触媒の調製だけでは成し得ない理想的な特性でNO−NOx比を変化させることができ、したがって内燃機関の始動開始直後から走行している間まで常に選択還元触媒におけるNOx浄化率を高く維持することができる。
As described above, even if an oxidation catalyst with high oxidation performance is used or an oxidation catalyst with low oxidation performance is used, both the HC and CO purification rates and the NO 2 generation efficiency are ideal characteristics indicated by solid lines. Therefore, simply changing the specifications such as the noble metal loading, cell density, volume, and noble metal composition of the oxidation catalyst and adjusting its oxidation performance during and after warm-up immediately after engine startup In addition, it is considered difficult to efficiently purify all HC, CO, and NOx.
On the other hand, according to the present invention, after using an oxidation catalyst having high oxidation performance, until a predetermined time elapses after the start of the internal combustion engine or when the temperature of the exhaust system is lower than the predetermined temperature, By prohibiting execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control, warm-up can be speeded up. Then, after a predetermined time has elapsed since the start of the internal combustion engine, or when the temperature of the exhaust system becomes equal to or higher than the predetermined temperature, the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is permitted, so that as for the use of high oxidation performance oxidation catalyst NO 2 generation efficiency reduces the NO 2 generation efficiency from the state became slightly excessive in as, optimize the NO 2 -NOx ratio (NO 2 -NOx ratio Can be reduced toward the optimum value), and the NOx purification rate in the selective reduction catalyst can be kept high.
According to the present invention, by prohibiting or permitting the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control at an appropriate time as described above, NO 2 − with ideal characteristics that cannot be achieved only by preparing the oxidation catalyst. The NOx ratio can be changed, and therefore, the NOx purification rate in the selective reduction catalyst can always be kept high from immediately after the start of the internal combustion engine until the vehicle is running.

この場合、前記排気浄化システムは、前記排気通路のうち前記選択還元触媒より下流側の排気中のNOを検出するNO検出手段をさらに備え、前記NO−NOx比最適化制御では、前記NO検出手段による検出値が所定値より大きい場合に、前記NO−NOx比を前記最適値に向けて低減させる(例えば、後述の図7の時刻t2〜t3、t4〜t5の処理、図20の時刻t2〜t3、t4〜t5の処理、図25の時刻t2〜t3、t4〜t5の処理)ことが好ましい。 In this case, the exhaust purification system further includes NO 2 detection means for detecting NO 2 in the exhaust downstream of the selective reduction catalyst in the exhaust passage, and in the NO 2 -NOx ratio optimization control, When the detected value by the NO 2 detecting means is larger than a predetermined value, the NO 2 -NOx ratio is reduced toward the optimum value (for example, processing at times t2 to t3 and t4 to t5 in FIG. 7 described later, FIG. 20 at times t2 to t3 and t4 to t5, and processes at times t2 to t3 and t4 to t5 in FIG.

例えば、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比が最適値にある場合、選択還元触媒におけるNOx浄化率は最大となるため、その下流側にはNO及びNO共にほとんど排出されないのに対し、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比が上記最適値より大きくなりNOx浄化率が低下した場合、選択還元触媒に流入する排気はNO過多状態となり、その下流側にはNOが排出されることとなる。したがって本発明によれば、選択還元触媒に流入する排気がNO過多状態となりNO−NOx比が最適値より大きくなったことを、NO検出手段による検出値が所定値より大きくなることとして検知し、NO−NOx比最適化制御では、これに応じてNO−NOx比を最適値に向けて低減させることにより、結果として選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比をその最適値と最適値より大きな所定値との間で振動するように制御することができる。以上のように、本発明によればNO検出手段による検出値に基づいてフィードバック的にNO−NOx比を最適値の近傍に制御することにより、内燃機関の運転状態、運転条件、運転履歴、及び酸化触媒や選択還元触媒の劣化状態などによらず、選択還元触媒におけるNOx浄化率をその最大近傍に維持することができる。 For example, when the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is at the optimum value, the NOx purification rate in the selective reduction catalyst is maximized, so that both NO and NO 2 are hardly discharged downstream. On the other hand, when the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst becomes larger than the optimum value and the NOx purification rate is lowered, the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is in a NO 2 excessive state, and the downstream side is NO 2 2 will be discharged. Therefore, according to the present invention, the fact that the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst becomes excessive in NO 2 and the NO 2 -NOx ratio becomes larger than the optimum value is that the detection value by the NO 2 detection means becomes larger than the predetermined value. In the NO 2 -NOx ratio optimization control, the NO 2 -NOx ratio is reduced toward the optimum value accordingly, and as a result, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is reduced. It can be controlled to vibrate between an optimum value and a predetermined value larger than the optimum value. As described above, according to the present invention, by controlling the NO 2 -NOx ratio in the vicinity of the optimum value in a feedback manner based on the detected value by the NO 2 detecting means, the operating state, operating condition, operating history of the internal combustion engine. In addition, the NOx purification rate of the selective reduction catalyst can be maintained in the vicinity of the maximum regardless of the deterioration state of the oxidation catalyst or the selective reduction catalyst.

この場合、前記NO−NOx比最適化制御では、前記内燃機関から排出されるNO量を増加させることにより、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を前記最適値に向けて低減させることが好ましい。 In this case, in the NO 2 -NOx ratio optimization control, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is directed toward the optimum value by increasing the amount of NO discharged from the internal combustion engine. It is preferable to reduce.

本発明では、NO検出手段による検出値が所定値より大きくなる場合、すなわちNO−NOx比が最適値よりも大きくなる条件下において、内燃機関から排出されるNO量を増加させ、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比をその最適値に向けて低減させる。これにより、内燃機関から排出されるNOx量は大きくなるものの、選択還元触媒におけるNOx浄化率をその最大近傍に維持し、結果としてシステム外に排出されるNOx量を大幅に減少させることができる。なお、上述の特許文献1の排気浄化装置では、NO−NOx比を低減させる場合、内燃機関から排出されるNOx量を低減させる制御を行うのに対し、上述のように本発明では逆に内燃機関から排出されるNOx量を増加させ、NO−NOx比を最適値の近傍に維持する点で、本発明と特許文献1の発明とでは異なる。 In the present invention, the amount of NO discharged from the internal combustion engine is increased and the selective reduction is performed under the condition that the detected value by the NO 2 detecting means is larger than the predetermined value, that is, under the condition that the NO 2 -NOx ratio is larger than the optimum value. The NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is reduced toward its optimum value. Thereby, although the amount of NOx discharged from the internal combustion engine becomes large, the NOx purification rate in the selective reduction catalyst can be maintained in the vicinity of the maximum, and as a result, the amount of NOx discharged outside the system can be greatly reduced. In the exhaust purification device of Patent Document 1 described above, when the NO 2 -NOx ratio is reduced, control is performed to reduce the amount of NOx discharged from the internal combustion engine, whereas in the present invention, as described above, conversely The present invention is different from the invention of Patent Document 1 in that the amount of NOx discharged from the internal combustion engine is increased and the NO 2 -NOx ratio is maintained in the vicinity of the optimum value.

この場合、前記排気浄化システムは、前記排気通路を流通する排気の一部を前記内燃機関の吸気通路(例えば、後述の吸気管12)に還流するEGR装置(例えば、後述の高圧EGR装置26)をさらに備え、前記NO−NOx比最適化制御では、前記EGR装置により還流される排気の量に相当するEGR量を減少させることにより前記内燃機関から排出されるNO量を増加させることが好ましい。 In this case, the exhaust gas purification system recirculates a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage to an intake passage (for example, an intake pipe 12 described later) of the internal combustion engine (for example, a high pressure EGR device 26 described later). In the NO 2 -NOx ratio optimization control, it is preferable that the amount of NO exhausted from the internal combustion engine is increased by decreasing the amount of EGR corresponding to the amount of exhaust gas recirculated by the EGR device. .

本発明によれば、EGR量を減少させることで内燃機関から排出されるNO量を増加させることにより、NO量を増加させるための新たなハードウェアを追加したり、複雑な燃焼制御を行ったりすることなく、NO−NOx比を最適値近傍に維持することができる。 According to the present invention, by increasing the NO amount discharged from the internal combustion engine by decreasing the EGR amount, new hardware for increasing the NO amount is added, or complicated combustion control is performed. Without this, the NO 2 -NOx ratio can be maintained in the vicinity of the optimum value.

この場合、前記酸化触媒に流入するNO量に対し当該酸化触媒から流出するNO量の割合をNO生成効率と定義し、前記NO−NOx比最適化制御では、前記内燃機関から排出されるHC量及びCO量が減少することによる前記NO生成効率の上昇効果よりも、前記内燃機関から排出されるNOx量が増加することによる前記NO生成効率の低下効果の方が大きくなるように、前記内燃機関の燃焼状態に相関のある燃焼パラメータを設定することが好ましい。 In this case, the ratio of the amount of NO 2 flowing out from the oxidation catalyst to the amount of NO flowing into the oxidation catalyst is defined as NO 2 generation efficiency, and the NO 2 -NOx ratio optimization control is exhausted from the internal combustion engine. The reduction effect of the NO 2 generation efficiency due to the increase in the amount of NOx discharged from the internal combustion engine is greater than the increase effect of the NO 2 generation efficiency due to the decrease in the amount of HC and CO that is produced. Further, it is preferable to set a combustion parameter correlated with the combustion state of the internal combustion engine.

本発明によれば、NO−NOx比最適化制御では、HC量及びCO量が減少することによるNO生成効率の上昇効果よりも、NOx量が増加することによるNO生成効率の低下効果が大きくなるように燃焼パラメータを設定することにより、結果として酸化触媒におけるNO生成効率を低下させ、これにより選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を低減し、ひいては選択還元触媒におけるNOx浄化率を最大近傍に維持する。なおここで、燃焼パラメータとは、例えば、燃料噴射量、燃料噴射タイミング、過給圧、及びEGR量など内燃機関の燃焼状態に相関のある全てのパラメータを言う。 According to the present invention, in the NO 2 -NOx ratio optimization control, the NO 2 generation efficiency lowering effect due to the NOx amount increasing than the NO 2 generation efficiency increasing effect due to the HC amount and CO amount decreasing. As a result, the NO 2 production efficiency in the oxidation catalyst is lowered, thereby reducing the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst, and consequently in the selective reduction catalyst. The NOx purification rate is maintained near the maximum. Here, the combustion parameter refers to all parameters correlated with the combustion state of the internal combustion engine, such as the fuel injection amount, the fuel injection timing, the supercharging pressure, and the EGR amount.

この場合、前記NO−NOx比最適化制御では、前記NO検出手段による検出値(Vno2)が所定値(Vno2_th)以下である場合に、前記内燃機関から排出されるNO量を減少させること(例えば、図7の時刻t1〜t2、t3〜t4、t5以降の処理、図20の時刻t1〜t2、t3〜t4、t5以降の処理、図25の時刻t1〜t2、t3〜t4、t5以降の処理)が好ましい。 In this case, in the NO 2 -NOx ratio optimization control, when the detected value (Vno2) by the NO 2 detecting means is equal to or smaller than a predetermined value (Vno2_th), the amount of NO discharged from the internal combustion engine is decreased. (For example, processing after time t1 to t2, t3 to t4, t5 in FIG. 7, processing after time t1 to t2, t3 to t4, t5 in FIG. 20, time t1 to t2, t3 to t4, t5 in FIG. Subsequent processing) is preferred.

上述のように、NO−NOx比最適化制御では、内燃機関から排出されるNO量を増加させることで、システム外に排出されるNOx量を抑制するものの、内燃機関から排出されるNO量が多くなりすぎた場合には、システム外に排出されるNOx量も増加に転じてしまうおそれがある。そこで本発明によれば、NO検出手段による検出値が所定値以下である場合には、内燃機関から排出されるNO量を減少させることにより、このように内燃機関から排出されるNO量が多くなりすぎてしまうのを防止することができる。 As described above, in the NO 2 -NOx ratio optimization control, the NO amount discharged from the internal combustion engine is suppressed by increasing the NO amount discharged from the internal combustion engine, but the NO amount discharged from the internal combustion engine. If the amount increases excessively, the amount of NOx discharged outside the system may also start to increase. Therefore, according to the present invention, when the detected value by the NO 2 detecting means is equal to or less than the predetermined value, the NO amount discharged from the internal combustion engine is thus reduced by reducing the NO amount discharged from the internal combustion engine. It can prevent becoming too much.

この場合、前記制御手段は、前記選択還元触媒の劣化度合いを判定し、劣化度合いが小さいと判定した場合には、前記NO−NOx比最適化制御の実行を禁止するとともに、前記EGR量を前記内燃機関の燃費が向上するように設定し、劣化度合いが大きいと判定した場合には、前記NO−NOx比最適化制御の実行を許可することが好ましい。 In this case, the control means determines the degree of deterioration of the selective reduction catalyst. If it is determined that the degree of deterioration is small, the control means prohibits execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control and sets the EGR amount. When the fuel consumption of the internal combustion engine is set to be improved and it is determined that the degree of deterioration is large, it is preferable to permit execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control.

本発明では、選択還元触媒の劣化度合いを判定し、この劣化度合いが小さいと判定した場合には、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比をその最適値に精度良く制御せずとも、NOx浄化率を高く維持できると判断し、NO−NOx比最適化制御の実行を禁止するとともに、内燃機関の燃費が向上するようにEGR量を設定する。そして、上記触媒の劣化度合いが大きいと判定した場合には、NO−NOx比最適化制御の実行を許可し、必要に応じてNO−NOx比最適化制御を実行する。これにより、NOx浄化率を必要以上に高く維持し続けようとするあまり、NO−NOx比最適化制御を過剰に実行してしまい、燃費が悪化するのを防止することができる。 In the present invention, the degree of deterioration of the selective reduction catalyst is determined, and when it is determined that the degree of deterioration is small, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is not accurately controlled to the optimum value. Therefore, it is determined that the NOx purification rate can be maintained high, execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is prohibited, and the EGR amount is set so that the fuel consumption of the internal combustion engine is improved. When it is determined that the degree of deterioration of the catalyst is large, the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is permitted, and the NO 2 -NOx ratio optimization control is executed as necessary. As a result, it is possible to prevent NO 2 -NOx ratio optimization control from being performed excessively and trying to keep the NOx purification rate higher than necessary, thereby preventing fuel consumption from deteriorating.

この場合、前記制御手段は、前記EGR量に対する目標値(Gegr_cmd)の、所定の基準値(Gegr_map)からの補正値(Kegr_no2)に基づいて前記選択還元触媒の劣化度合いを判定することが好ましい。   In this case, it is preferable that the control means determines the degree of deterioration of the selective reduction catalyst based on a correction value (Kegr_no2) of a target value (Gegr_cmd) for the EGR amount from a predetermined reference value (Gegr_map).

本発明によれば、EGR量に対する目標値の、所定の基準値からの補正値、すなわちNO−NOx比最適化制御においてEGR量の目標値を、基準値から変化させるために用いられるパラメータに基づいて選択還元触媒の劣化度合いを判定することにより、センサなどの新たな装置を追加することなく劣化度合いを判定することができる。 According to the present invention, the target value for the EGR amount is corrected from the predetermined reference value, that is, the parameter used for changing the target value of the EGR amount from the reference value in the NO 2 -NOx ratio optimization control. By determining the degree of deterioration of the selective reduction catalyst based on this, the degree of deterioration can be determined without adding a new device such as a sensor.

この場合、前記NO−NOx比最適化制御では、前記内燃機関の空燃比をよりリッチ側に変更し、排気の酸素濃度を低下させることにより、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を前記最適値に向けて低減させることが好ましい。 In this case, in the NO 2 -NOx ratio optimization control, the air-fuel ratio of the internal combustion engine is changed to a richer side, and the oxygen concentration of the exhaust gas is reduced to thereby reduce the NO 2 − of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst. It is preferable to reduce the NOx ratio toward the optimum value.

本発明では、NO検出手段による検出値が所定値より大きくなる場合、すなわちNO−NOx比が最適値よりも大きくなる条件下において、内燃機関の混合気の空燃比をよりリッチ側に変更し、排気の酸素濃度を低下させることにより、酸化触媒においてNOが酸化する割合を少なくし、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比をその最適値に向けて低減させる。これにより、選択還元触媒におけるNOx浄化率をその最大近傍に維持し、システム外に排出されるNOx量を大幅に減少させることができる。 In the present invention, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture of the internal combustion engine is changed to a richer side when the detected value by the NO 2 detecting means is larger than a predetermined value, that is, under the condition that the NO 2 -NOx ratio is larger than the optimum value. Then, by reducing the oxygen concentration of the exhaust gas, the ratio of NO oxidation in the oxidation catalyst is reduced, and the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is reduced toward its optimum value. As a result, the NOx purification rate in the selective reduction catalyst can be maintained in the vicinity of the maximum, and the amount of NOx discharged outside the system can be greatly reduced.

この場合、前記酸化触媒に流入するNO量に対し当該酸化触媒から流出するNO量の割合をNO生成効率と定義し、前記NO−NOx比最適化制御では、前記内燃機関から排出されるNOx量が減少することによる前記NO生成効率の上昇効果よりも、排気の酸素濃度が低下しかつ前記内燃機関から排出されるHC量及びCO量が増加することによる前記NO生成効率の低下効果の方が大きくなるように、前記内燃機関の燃焼状態に相関のある燃焼パラメータを設定することが好ましい。 In this case, the ratio of the amount of NO 2 flowing out from the oxidation catalyst to the amount of NO flowing into the oxidation catalyst is defined as NO 2 generation efficiency, and the NO 2 -NOx ratio optimization control is exhausted from the internal combustion engine. that than increasing effect of the NO 2 generation efficiency due to the NOx amount decreases, the oxygen concentration of the exhaust gas is lowered and the NO 2 generation efficiency due to the HC amount and CO amount exhausted from the internal combustion engine is increased It is preferable to set a combustion parameter correlated with the combustion state of the internal combustion engine so that the lowering effect is greater.

本発明によれば、NO−NOx比最適化制御では、内燃機関から排出されるNOx量が減少することによるNO生成効率の上昇効果よりも、酸素濃度が低下しかつHC量及びCO量が増加することによるNO生成効率の低下効果の方が大きくなるように燃焼パラメータを設定することにより、結果として酸化触媒におけるNO生成効率を低下させ、これにより選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比をその最適値に向けて低減し、ひいては選択還元触媒におけるNOx浄化率を最大近傍に維持する。なお、本発明では、NO生成効率を低下させるために、内燃機関から排出されるNOx量を減少させることにより、選択還元触媒で還元するNOx量を少なくできるので、これを還元するために選択還元触媒に供給する還元剤の量を抑制することもできる。 According to the present invention, in the NO 2 -NOx ratio optimization control, the oxygen concentration is reduced and the HC amount and the CO amount are lower than the effect of increasing the NO 2 generation efficiency due to the reduction of the NOx amount discharged from the internal combustion engine. by but setting the combustion parameter so it is larger in the effect of lowering NO 2 generation efficiency by increasing, as a result reduce the NO 2 generation efficiency of the oxidation catalyst as, thereby the exhaust flowing into the selective reduction catalyst The NO 2 -NOx ratio is reduced toward the optimum value, and the NOx purification rate in the selective reduction catalyst is maintained in the vicinity of the maximum. In the present invention, in order to reduce the NO 2 generation efficiency, the amount of NOx reduced by the selective reduction catalyst can be reduced by reducing the amount of NOx discharged from the internal combustion engine. The amount of reducing agent supplied to the reduction catalyst can also be suppressed.

この場合、前記NO−NOx比最適化制御では、前記NO検出手段による検出値(Vno2)が所定値(Vno2_th)以下である場合に、前記内燃機関の混合気の空燃比をよりリーン側に変更することが好ましい。 In this case, in the NO 2 -NOx ratio optimization control, when the detected value (Vno2) by the NO 2 detecting means is equal to or less than a predetermined value (Vno2_th), the air-fuel ratio of the air-fuel mixture of the internal combustion engine is further reduced to the lean side. It is preferable to change to.

本発明によれば、NO検出手段による検出値が所定値以下である場合には、内燃機関の混合気の空燃比をよりリーン側に変更することにより、不要な燃料の消費を抑制することができる。 According to the present invention, when the detected value by the NO 2 detecting means is less than or equal to the predetermined value, the consumption of unnecessary fuel is suppressed by changing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture of the internal combustion engine to a leaner side. Can do.

この場合、前記制御手段は、燃料噴射パラメータ、過給圧、及びEGR装置により還流される排気の量に相当するEGR量の少なくとも何れかにより混合気の空燃比を変更することが好ましい。   In this case, it is preferable that the control means changes the air-fuel ratio of the air-fuel mixture according to at least one of a fuel injection parameter, a supercharging pressure, and an EGR amount corresponding to the amount of exhaust gas recirculated by the EGR device.

本発明によれば、燃料噴射パラメータ、過給圧、及びEGR装置により還流される排気の量に相当するEGR量の少なくとも何れかで混合気の空燃比を変更することにより、新たなハードウェアを追加することなくNO−NOx比を最適値近傍に維持することができる。 According to the present invention, new hardware can be obtained by changing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture by at least one of the fuel injection parameter, the supercharging pressure, and the EGR amount corresponding to the amount of exhaust gas recirculated by the EGR device. The NO 2 -NOx ratio can be maintained near the optimum value without adding.

この場合、前記制御手段は、前記選択還元触媒の劣化度合いを判定し、劣化度合いが小さいと判定した場合には、前記NO−NOx比最適化制御の実行を禁止するとともに、混合気の空燃比を前記内燃機関の燃費が向上するように設定し、劣化度合いが大きいと判定した場合には、前記NO−NOx比最適化制御の実行を許可することが好ましい。 In this case, the control means determines the degree of deterioration of the selective reduction catalyst. When it is determined that the degree of deterioration is small, the control means prohibits execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control and It is preferable to allow the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control when the fuel ratio of the internal combustion engine is set to be improved and it is determined that the degree of deterioration is large.

本発明では、選択還元触媒の劣化度合いを判定し、劣化度合いが小さいと判定した場合には、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比をその最適値に精度良く制御せずとも、NOx浄化率を高く維持できると判断し、NO−NOx比最適化制御の実行を禁止するとともに、内燃機関の燃費が向上するように混合気の空燃比を設定する。そして、劣化度合いが大きいと判定した場合には、NO−NOx比最適化制御の実行を許可し、必要に応じてNO−NOx比最適化制御を実行する。これにより、NOx浄化率を必要以上に高く維持し続けようとするあまり、NO−NOx比最適化制御を過剰に実行してしまい、燃費が悪化するのを防止することができる。 In the present invention, when the degree of deterioration of the selective reduction catalyst is determined and it is determined that the degree of deterioration is small, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is not accurately controlled to the optimum value, It is determined that the NOx purification rate can be maintained high, the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is prohibited, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is set so that the fuel consumption of the internal combustion engine is improved. If it is determined that the degree of deterioration is large, the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is permitted, and the NO 2 -NOx ratio optimization control is executed as necessary. As a result, it is possible to prevent NO 2 -NOx ratio optimization control from being performed excessively and trying to keep the NOx purification rate higher than necessary, thereby preventing fuel consumption from deteriorating.

この場合、前記制御手段は、前記混合気の空燃比に対する目標値(AF_cmd)の、所定の基準値(AF_map)からの補正値(Daf_no2)に基づいて前記選択還元触媒の劣化度合いを判定することが好ましい。   In this case, the control means determines the degree of deterioration of the selective reduction catalyst based on a correction value (Daf_no2) from a predetermined reference value (AF_map) of the target value (AF_cmd) for the air-fuel ratio of the air-fuel mixture. Is preferred.

本発明では、混合気の空燃比の目標値を基準値から変化させるための補正値、すなわちNO−NOx比最適化制御において空燃比を変化させるために用いられるパラメータに基づいて選択還元触媒の劣化度合いを判定することにより、センサなどの新たな装置を追加することなく劣化度合いを判定することができる。 In the present invention, based on the correction value for changing the target value of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture from the reference value, that is, the parameter used for changing the air-fuel ratio in the NO 2 -NOx ratio optimization control, By determining the degree of deterioration, the degree of deterioration can be determined without adding a new device such as a sensor.

この場合、前記NO−NOx比最適化制御では、前記酸化触媒の温度を、NO酸化効率が最大となる温度以下の領域(温度領域[Tdoc_L,Tdoc_scr_opt])内で低下させることにより、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を前記最適値に向けて低減させることが好ましい。 In this case, in the NO 2 -NOx ratio optimization control, the temperature of the oxidation catalyst is decreased in a region below the temperature at which the NO oxidation efficiency is maximized (temperature region [Tdoc_L, Tdoc_scr_opt]). It is preferable to reduce the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the reduction catalyst toward the optimum value.

本発明では、NO検出手段による検出値が所定値より大きくなる場合、すなわちNO−NOx比が最適値よりも大きくなる条件下において、酸化触媒の温度を、NO酸化効率が最大となる温度以下の領域内で低下させ、酸化触媒においてNOが酸化する割合を少なくすることにより、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比をその最適値に向けて低減させる。これにより、選択還元触媒におけるNOx浄化率をその最大近傍に維持し、システム外に排出されるNOx量を大幅に減少させることができる。 In the present invention, the temperature of the oxidation catalyst is set to the temperature at which the NO oxidation efficiency becomes maximum when the detected value by the NO 2 detecting means is larger than a predetermined value, that is, under the condition that the NO 2 -NOx ratio is larger than the optimum value. By reducing the ratio within the following region and reducing the rate at which NO is oxidized in the oxidation catalyst, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is reduced toward its optimum value. As a result, the NOx purification rate in the selective reduction catalyst can be maintained in the vicinity of the maximum, and the amount of NOx discharged outside the system can be greatly reduced.

前記NO−NOx比最適化制御では、前記内燃機関のアフター噴射量及びポスト噴射量の少なくとも何れかを減少させることにより、前記酸化触媒の温度を低下させることが好ましい。 In the NO 2 -NOx ratio optimization control, it is preferable to reduce the temperature of the oxidation catalyst by decreasing at least one of the after injection amount and the post injection amount of the internal combustion engine.

本発明によれば、アフター噴射量及びポスト噴射量の少なくとも何れかを減少させることで酸化触媒の温度を低下させることにより、新たなハードウェアを追加することなくNO−NOx比を最適値近傍に維持することができる。 According to the present invention, the temperature of the oxidation catalyst is lowered by reducing at least one of the after injection amount and the post injection amount, so that the NO 2 -NOx ratio is close to the optimum value without adding new hardware. Can be maintained.

この場合、前記NO−NOx比最適化制御では、前記内燃機関の燃焼状態に相関のある燃焼パラメータを、前記内燃機関から排出されるCO及びHCが、温度の低下に伴い酸化能力が低下した酸化触媒でも処理できる量以下になるように設定することが好ましい。 In this case, in the NO 2 -NOx ratio optimization control, the combustion parameters correlated with the combustion state of the internal combustion engine, the CO and HC exhausted from the internal combustion engine have been reduced in oxidation capacity as the temperature decreased. It is preferable to set the amount to be equal to or less than the amount that can be treated with an oxidation catalyst.

本発明では、NO−NOx比最適化制御を実行し、酸化触媒の温度を低下させる際、内燃機関から排出されるCO及びHCが、この温度の低下に伴い酸化能力が低下した酸化触媒でも処理できる量以下になるように、燃焼パラメータを設定する。これにより、NOx浄化率を最大近傍に維持するあまり、CO及びHCの浄化率が低下してしまうのを防止することができる。また、内燃機関から排出されるCO及びHCの量が少なくなるように燃焼パラメータを設定することにより、燃費を向上することができる。また、内燃機関から排出されるCO及びHCの量が少なくなるような燃焼パラメータの設定の下では、内燃機関から排出されるNOxの量も過剰に増加することは無いと考えられるため、選択還元触媒においてNOxを浄化するために消費する還元剤の量も抑制することができる。 In the present invention, when the NO 2 -NOx ratio optimization control is executed and the temperature of the oxidation catalyst is lowered, the CO and HC discharged from the internal combustion engine may be the oxidation catalyst whose oxidation ability is reduced as the temperature is lowered. Set the combustion parameters so that they are less than the amount that can be processed. As a result, it is possible to prevent the CO and HC purification rates from being lowered by maintaining the NOx purification rate in the vicinity of the maximum. In addition, fuel efficiency can be improved by setting the combustion parameters so that the amount of CO and HC discharged from the internal combustion engine is reduced. In addition, under the setting of combustion parameters that reduce the amount of CO and HC emitted from the internal combustion engine, it is considered that the amount of NOx emitted from the internal combustion engine will not increase excessively. The amount of reducing agent consumed for purifying NOx in the catalyst can also be suppressed.

この場合、前記NO−NOx比最適化制御は、前記NO検出手段による検出値(Vno2)が所定値(Vno2_th)以下である場合には、前記酸化触媒の温度を上昇させることが好ましい。 In this case, it is preferable that the NO 2 -NOx ratio optimization control increases the temperature of the oxidation catalyst when the detected value (Vno2) by the NO 2 detecting means is equal to or lower than a predetermined value (Vno2_th).

本発明によれば、NO検出手段による検出値が所定値以下である場合には、酸化触媒の温度を上昇させることにより、選択還元触媒に流入するNO量が過剰となり、選択還元触媒におけるNOx浄化率が逆に低下してしまうのを防止することができる。 According to the present invention, when the detected value by the NO 2 detecting means is equal to or lower than the predetermined value, the amount of NO flowing into the selective reduction catalyst becomes excessive by increasing the temperature of the oxidation catalyst, and the NOx in the selective reduction catalyst is increased. On the contrary, it is possible to prevent the purification rate from decreasing.

この場合、前記酸化触媒の温度に対する領域の下限温度は、前記NO−NOx比最適化制御において前記酸化触媒の温度をNO酸化効率が最大となる温度から当該下限温度まで低下させたときに、前記選択還元触媒の温度が低下することによるNOx浄化率の低下効果よりも、NO−NOx比をその最適値へ向けて低減することによるNOx浄化率の向上効果の方が大きくなるように設定されることが好ましい。 In this case, the lower limit temperature of the region with respect to the temperature of the oxidation catalyst is, when the temperature of the oxidation catalyst is lowered from the temperature at which the NO oxidation efficiency is maximized to the lower limit temperature in the NO 2 -NOx ratio optimization control, Setting is made such that the NOx purification rate improvement effect by reducing the NO 2 -NOx ratio toward its optimum value is greater than the NOx purification rate reduction effect by the temperature of the selective reduction catalyst decreasing. It is preferred that

本発明によれば、NO−NOx比最適化制御において酸化触媒の温度を低下させる際における下限温度を以上のように設定することにより、NO−NOx比最適化制御の実行により選択還元触媒におけるNOx浄化率が逆に低下するのを防止することができる。 According to the present invention, by setting as described above the minimum temperature at the time of lowering the temperature of the oxidation catalyst in NO 2 -NOx ratio optimization control, selective catalytic reduction by the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control On the other hand, it is possible to prevent the NOx purification rate from decreasing.

この場合、前記制御手段は、前記選択還元触媒の劣化度合いを判定し、劣化度合いが小さいと判定した場合には、前記NO−NOx比最適化制御の実行を禁止し、劣化度合いが大きいと判定した場合には、前記NO−NOx比最適化制御の実行を許可することが好ましい。 In this case, the control means determines the degree of deterioration of the selective reduction catalyst, and when it is determined that the degree of deterioration is small, the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is prohibited, and the degree of deterioration is large. When it is determined, it is preferable to allow execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control.

本発明では、選択還元触媒の劣化度合いを判定し、劣化度合いが小さいと判定した場合には、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比をその最適値に精度良く制御せずとも、NOx浄化率を高く維持できると判断し、NO−NOx比最適化制御の実行を禁止する。そして、劣化度合いが大きいと判定した場合には、NO−NOx比最適化制御の実行を許可し、必要に応じてNO−NOx比最適化制御を実行する。これにより、NOx浄化率を必要以上に高く維持し続けようとするあまり、NO−NOx比最適化制御を過剰に実行してしまい、燃費が悪化するのを防止することができる。 In the present invention, when the degree of deterioration of the selective reduction catalyst is determined and it is determined that the degree of deterioration is small, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is not accurately controlled to the optimum value, It is determined that the NOx purification rate can be maintained high, and execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is prohibited. If it is determined that the degree of deterioration is large, the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is permitted, and the NO 2 -NOx ratio optimization control is executed as necessary. As a result, it is possible to prevent NO 2 -NOx ratio optimization control from being performed excessively and trying to keep the NOx purification rate higher than necessary, thereby preventing fuel consumption from deteriorating.

この場合、前記制御手段は、前記酸化触媒の温度に対する目標値(Tdoc_cmd)の、所定の基準値(Tdoc_scr_opt)からの補正値(Dt_no2)に基づいて前記選択還元触媒の劣化度合いを判定することが好ましい。   In this case, the control means may determine the degree of deterioration of the selective reduction catalyst based on a correction value (Dt_no2) of a target value (Tdoc_cmd) with respect to the temperature of the oxidation catalyst from a predetermined reference value (Tdoc_scr_opt). preferable.

本発明では、酸化触媒の温度の目標値を基準値から変化させるための補正値、すなわちNO−NOx比最適化制御において酸化触媒の温度を変化させるために用いられるパラメータに基づいて選択還元触媒の劣化度合いを判定することにより、センサなどの新たな装置を追加することなく劣化度合いを判定することができる。 In the present invention, the selective reduction catalyst is based on a correction value for changing the target value of the oxidation catalyst temperature from the reference value, that is, a parameter used for changing the temperature of the oxidation catalyst in the NO 2 -NOx ratio optimization control. By determining the degree of deterioration, it is possible to determine the degree of deterioration without adding a new device such as a sensor.

この場合、前記NO−NOx比最適化制御では、前記酸化触媒の温度を、NO酸化効率が最大となる温度以上の領域(温度領域[Tdoc_scr_opt,Tdoc_H])内で上昇させることにより、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を前記最適値に向けて低減させることが好ましい。 In this case, in the NO 2 -NOx ratio optimization control, the temperature of the oxidation catalyst is increased in a region (temperature region [Tdoc_scr_opt, Tdoc_H]) equal to or higher than the temperature at which the NO oxidation efficiency is maximized. It is preferable to reduce the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the reduction catalyst toward the optimum value.

本発明では、NO検出手段による検出値が所定値より大きくなる場合、すなわちNO−NOx比が最適値よりも大きくなる条件下において、酸化触媒の温度を、NO酸化効率が最大となる温度以上の領域内で上昇させ、酸化触媒においてNOが酸化する割合を少なくすることにより、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比をその最適値に向けて低減させる。これにより、選択還元触媒におけるNOx浄化率をその最大近傍に維持し、システム外に排出されるNOx量を大幅に減少させることができる。 In the present invention, the temperature of the oxidation catalyst is set to the temperature at which the NO oxidation efficiency becomes maximum when the detected value by the NO 2 detecting means is larger than a predetermined value, that is, under the condition that the NO 2 -NOx ratio is larger than the optimum value. By raising within the above region and reducing the rate of oxidation of NO in the oxidation catalyst, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is reduced toward its optimum value. As a result, the NOx purification rate in the selective reduction catalyst can be maintained in the vicinity of the maximum, and the amount of NOx discharged outside the system can be greatly reduced.

この場合、前記NO−NOx比最適化制御では、前記内燃機関のアフター噴射量及びポスト噴射量の少なくとも何れかを増加させることにより、前記酸化触媒の温度を上昇させることが好ましい。 In this case, in the NO 2 -NOx ratio optimization control, it is preferable to increase the temperature of the oxidation catalyst by increasing at least one of the after injection amount and the post injection amount of the internal combustion engine.

本発明によれば、アフター噴射量及びポスト噴射量の少なくとも何れかを増加させることで酸化触媒の温度を上昇させることにより、新たなハードウェアを追加することなくNO−NOx比を最適値近傍に維持することができる。 According to the present invention, the temperature of the oxidation catalyst is increased by increasing at least one of the after injection amount and the post injection amount, so that the NO 2 -NOx ratio is close to the optimum value without adding new hardware. Can be maintained.

この場合、前記NO−NOx比最適化制御では、前記NO検出手段による検出値(Vno2)が所定値(Vno2_th)以下である場合には、前記酸化触媒の温度を低下させることが好ましい。 In this case, in the NO 2 -NOx ratio optimization control, it is preferable that the temperature of the oxidation catalyst is lowered when the detected value (Vno2) by the NO 2 detecting means is equal to or less than a predetermined value (Vno2_th).

本発明によれば、NO検出手段による検出値が所定値以下である場合には、酸化触媒の温度を低下させることにより、選択還元触媒に流入するNO量が過剰となり、選択還元触媒におけるNOx浄化率が逆に低下してしまうのを防止することができる。 According to the present invention, when the detected value by the NO 2 detecting means is not more than the predetermined value, the amount of NO flowing into the selective reduction catalyst becomes excessive by lowering the temperature of the oxidation catalyst, and NOx in the selective reduction catalyst On the contrary, it is possible to prevent the purification rate from decreasing.

この場合、前記酸化触媒の温度に対する領域の上限温度(Tdoc_H)は、前記NO−NOx比最適化制御において前記酸化触媒の温度をNO酸化効率が最大となる温度から当該上限温度まで上昇させたときに、前記選択還元触媒の温度が上昇することによるNOx浄化率の低下効果よりも、NO−NOx比をその最適値へ向けて低減することによるNOx浄化率の向上効果の方が大きくなるように設定されることが好ましい。 In this case, the upper limit temperature (Tdoc_H) of the region with respect to the temperature of the oxidation catalyst is increased from the temperature at which the NO oxidation efficiency is maximized to the upper limit temperature in the NO 2 -NOx ratio optimization control. Sometimes, the effect of improving the NOx purification rate by reducing the NO 2 -NOx ratio toward its optimum value is greater than the effect of reducing the NOx purification rate by increasing the temperature of the selective reduction catalyst. It is preferable to set as follows.

本発明によれば、NO−NOx比最適化制御において酸化触媒の温度を上昇させる際における上限温度を以上のように設定することにより、NO−NOx比最適化制御の実行により選択還元触媒におけるNOx浄化率が逆に低下するのを防止することができる。 According to the present invention, by setting the upper limit temperature at the time of raising the temperature of the oxidation catalyst in the NO 2 -NOx ratio optimization control as described above, the selective reduction catalyst is executed by executing the NO 2 -NOx ratio optimization control. On the other hand, it is possible to prevent the NOx purification rate from decreasing.

この場合、前記制御手段は、前記選択還元触媒の劣化度合いを判定し、劣化度合いが小さいと判定した場合には、前記NO−NOx比最適化制御の実行を禁止し、劣化度合いが大きいと判定した場合には、前記NO−NOx比最適化制御の実行を許可することが好ましい。 In this case, the control means determines the degree of deterioration of the selective reduction catalyst, and when it is determined that the degree of deterioration is small, the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is prohibited, and the degree of deterioration is large. When it is determined, it is preferable to allow execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control.

本発明によれば、NOx浄化率を必要以上に高く維持し続けようとするあまり、NO−NOx比最適化制御を過剰に実行してしまい、燃費が悪化するのを防止することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the NO 2 -NOx ratio optimization control from being performed excessively and trying to keep the NOx purification rate higher than necessary, thereby deteriorating fuel consumption.

この場合、前記制御手段は、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を低減させ続けたときに、前記NO検出手段による検出値(Vno2)が劣化判定閾値(Vno2_JD_th)を下回ったタイミングに基づいて前記選択還元触媒の劣化度合いを判定することが好ましい。
又は、この場合、前記制御手段は、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を増加させ続けたときに、前記NO検出手段による検出値(Vno2)が劣化判定閾値(Vno2_JD_th)を上回ったタイミングに基づいて前記選択還元触媒の劣化度合いを判定することが好ましい。
In this case, when the control means continues to reduce the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst, the detection value (Vno2) by the NO 2 detection means falls below the deterioration determination threshold value (Vno2_JD_th). It is preferable to determine the degree of deterioration of the selective reduction catalyst based on the determined timing.
Alternatively, in this case, when the control means continues to increase the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst, the detected value (Vno2) by the NO 2 detection means is a deterioration determination threshold value (Vno2_JD_th). It is preferable to determine the degree of deterioration of the selective reduction catalyst based on a timing exceeding

本発明では、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を増加させ続けたときに、NO検出手段による検出値が劣化判定閾値を下回ったタイミング又は上回ったタイミングに基づいて選択還元触媒の劣化度合いを判定する。これにより、センサなどの新たな装置を追加することなく劣化度合いを判定することができる。 In the present invention, when the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is continuously increased, the selective reduction catalyst is based on the timing when the detected value by the NO 2 detection means falls below or exceeds the deterioration judgment threshold. The degree of deterioration is determined. As a result, the degree of deterioration can be determined without adding a new device such as a sensor.

この場合、前記制御手段は、前記酸化触媒の劣化度合いを判定し、劣化度合いが小さいと判定した場合には、前記NO−NOx比最適化制御の実行を許可し、劣化度合いが大きいと判定した場合には、前記NO−NOx比最適化制御の実行を禁止することが好ましい。 In this case, the control means determines the degree of deterioration of the oxidation catalyst, and when it is determined that the degree of deterioration is small, the control means permits execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control and determines that the degree of deterioration is large. In this case, it is preferable to prohibit execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control.

本発明では、酸化触媒の劣化度合いを判定し、この劣化度合いが小さいと判定した場合にはNO−NOx比最適化制御の実行を許可する。酸化触媒における劣化度合いが小さい場合には、酸化触媒におけるNO生成効率は十分であり、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比は最適値に対しNO過剰気味となる傾向があるので、これと併せてNO−NOx比最適化制御を実行することにより、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を最適値に制御することができる。
そして、酸化触媒の劣化度合いが大きいと判定した場合には、NO−NOx比最適化制御の実行を禁止する。酸化触媒におけるNO酸化効率の低下と、酸化触媒におけるHC酸化効率の低下を起因として選択還元触媒に流入するHC量の増加と、により選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比は、NO過剰気味となる傾向があるので、NO−NOx比最適化制御の実行を禁止することにより、NO−NOx比の過剰な低下を防止することができる。
In the present invention, the degree of deterioration of the oxidation catalyst is determined. When it is determined that the degree of deterioration is small, execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is permitted. When the degree of deterioration in the oxidation catalyst is small, the NO 2 generation efficiency in the oxidation catalyst is sufficient, and the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst tends to be excessive in NO 2 with respect to the optimum value. since, by running in conjunction with NO 2 -NOx ratio optimization control this can be controlled to the optimum value of the NO 2 -NOx ratio of the exhaust flowing into the selective reduction catalyst.
If it is determined that the degree of deterioration of the oxidation catalyst prohibits the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control. The NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst due to the decrease in the NO oxidation efficiency in the oxidation catalyst and the increase in the amount of HC flowing into the selective reduction catalyst due to the decrease in the HC oxidation efficiency in the oxidation catalyst is NO Since it tends to be excessive, prohibiting the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control can prevent an excessive decrease in the NO 2 -NOx ratio.

この場合、前記排気浄化システムは、前記排気通路のうち前記選択還元触媒より下流側の排気中のNOを検出するNO検出手段(例えば、後述のNOセンサ43C)をさらに備え、前記NO−NOx比最適化制御では、前記NO検出手段による検出値(Vno)が所定値(Vno_th)より大きい場合に、前記NO−NOx比を前記最適値に向けて増加させることが好ましい。 In this case, the exhaust purification system further includes NO detection means (for example, a NO sensor 43C described later) for detecting NO in the exhaust downstream of the selective reduction catalyst in the exhaust passage, and the NO 2 -NOx. In the ratio optimization control, it is preferable to increase the NO 2 -NOx ratio toward the optimum value when the detected value (Vno) by the NO detecting means is larger than a predetermined value (Vno_th).

例えば、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比が0.5近傍の最適値にある場合、選択還元触媒におけるNOx浄化率は最大となるため、その下流側にはNO及びNO共にほとんど排出されないのに対し、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比が上記最適値より小さくなりNOx浄化率が低下した場合、選択還元触媒に流入する排気はNO過多状態となり、その下流側にはNOが排出されることとなる。したがって本発明によれば、選択還元触媒に流入する排気がNO過多状態となりNO−NOx比が最適値より小さくなったことを、NO検出手段による検出値が所定値より大きくなることとして検知し、NO−NOx比最適化制御では、これに応じてNO−NOx比を最適値に向けて増加させることにより、結果として選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比をその最適値と最適値より小さな所定値との間で振動するように制御することができる。以上のように、本発明によればNO検出手段による検出値に基づいてフィードバック的にNO−NOx比を最適値の近傍に制御することにより、内燃機関の運転状態、運転条件、運転履歴、及び酸化触媒や選択還元触媒の劣化状態などによらず、選択還元触媒におけるNOx浄化率をその最大近傍に維持することができる。 For example, when the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is at an optimum value in the vicinity of 0.5, the NOx purification rate in the selective reduction catalyst is maximized, and therefore both NO and NO 2 are downstream. When the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is smaller than the above optimum value and the NOx purification rate is lowered while the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is reduced to a NO excessive state, NO will be discharged to the side. Therefore, according to the present invention, it is detected that the detected value by the NO detecting means is larger than the predetermined value when the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst becomes excessive in NO and the NO 2 -NOx ratio becomes smaller than the optimum value. In the NO 2 -NOx ratio optimization control, the NO 2 -NOx ratio is increased toward the optimum value accordingly, and as a result, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst becomes the optimum value. And a predetermined value smaller than the optimum value can be controlled to vibrate. As described above, according to the present invention, by controlling the NO 2 -NOx ratio in the vicinity of the optimum value in a feedback manner based on the detected value by the NO detecting means, the operating state, operating conditions, operating history of the internal combustion engine, In addition, the NOx purification rate in the selective reduction catalyst can be maintained in the vicinity of the maximum regardless of the deterioration state of the oxidation catalyst or the selective reduction catalyst.

この場合、前記NO−NOx比最適化制御では、前記内燃機関から排出されるNO量を減少させることにより、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を前記最適値に向けて増加させることが好ましい。
この場合、前記排気浄化システムは、前記排気通路を流通する排気の一部を前記内燃機関の吸気通路に還流するEGR装置をさらに備え、前記NO−NOx比最適化制御では、前記EGR装置により還流される排気の量に相当するEGR量を増加させることにより前記内燃機関から排出されるNO量を減少させることが好ましい。
この場合、前記NO−NOx比最適化制御では、前記内燃機関の混合気の空燃比をよりリーン側に変更し、前記酸化触媒に流入する排気の酸素濃度を上昇させることにより、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を増加させることが好ましい。
この場合、前記制御手段は、燃料噴射パラメータ、過給圧、及びEGR装置により還流される排気の量に相当するEGR量の少なくとも何れかにより混合気の空燃比を変更することが好ましい。
この場合、前記NO−NOx比最適化制御では、前記酸化触媒の温度を、NO酸化効率が最大となる温度以下の領域内で上昇させることにより、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を前記最適値に向けて増加させることが好ましい。
この場合、前記NO−NOx比最適化制御では、前記内燃機関のアフター噴射量及びポスト噴射量の少なくとも何れかを増加させることにより、前記酸化触媒の温度を上昇させることが好ましい。
この場合、前記NO−NOx比最適化制御では、前記酸化触媒の温度を、NO酸化効率が最大となる温度以上の領域内で低下させることにより、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を前記最適値に向けて増加させることが好ましい。
この場合、前記NO−NOx比最適化制御では、前記内燃機関のアフター噴射量及びポスト噴射量の少なくとも何れかを減少させることにより、前記酸化触媒の温度を低下させることが好ましい。
以上の発明によれば、NO検出手段の代わりにNO検出手段を用いた上述の発明と同様の効果を奏する。
In this case, in the NO 2 -NOx ratio optimization control, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is directed toward the optimum value by reducing the amount of NO discharged from the internal combustion engine. It is preferable to increase.
In this case, the exhaust purification system further includes an EGR device that recirculates a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage to the intake passage of the internal combustion engine, and in the NO 2 -NOx ratio optimization control, the EGR device It is preferable to reduce the NO amount discharged from the internal combustion engine by increasing the EGR amount corresponding to the amount of exhaust gas recirculated.
In this case, in the NO 2 -NOx ratio optimization control, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture of the internal combustion engine is changed to a leaner side, and the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst is increased, whereby the selective reduction It is preferable to increase the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst.
In this case, it is preferable that the control means changes the air-fuel ratio of the air-fuel mixture according to at least one of a fuel injection parameter, a supercharging pressure, and an EGR amount corresponding to the amount of exhaust gas recirculated by the EGR device.
In this case, in the NO 2 -NOx ratio optimization control, the temperature of the oxidation catalyst is raised within a region below the temperature at which the NO oxidation efficiency is maximized, so that NO 2 of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is increased. It is preferable to increase the -NOx ratio toward the optimum value.
In this case, in the NO 2 -NOx ratio optimization control, it is preferable to increase the temperature of the oxidation catalyst by increasing at least one of the after injection amount and the post injection amount of the internal combustion engine.
In this case, in the NO 2 -NOx ratio optimization control, the temperature of the oxidation catalyst is reduced in a region equal to or higher than the temperature at which the NO oxidation efficiency is maximized, so that NO 2 of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is reduced. It is preferable to increase the -NOx ratio toward the optimum value.
In this case, in the NO 2 -NOx ratio optimization control, it is preferable to reduce the temperature of the oxidation catalyst by reducing at least one of the after injection amount and the post injection amount of the internal combustion engine.
According to the above invention, the same effects as the above-described invention using the NO 2 detecting means instead of the NO detector.

この場合、前記排気浄化システムは、前記排気通路のうち前記選択還元触媒より下流側の排気中のNOを検出するNO検出手段(例えば、後述のNOセンサ43)と、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比の推定値(Rscr_no_nox)を算出する推定手段(例えば、後述のフィードNOx推定器34D、及びNO−NOx比推定器35D)と、前記NO検出手段の検出値(Vno2)に基づいてNO−NOx比の推定値(Rscr_no_nox)を修正する修正手段(例えば、後述のモデル修正器36D)と、をさらに備え、前記制御手段は、前記NO−NOx比の推定値が、前記最適値(Rscr_no_nox_cmd)の近傍に収束するように、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を増減させるパラメータ(Kegr_scr,Dt_no2,Daf_no2)を決定するNO−NOx比コントローラ(例えば、後述のフィードフォワードNO−NOx比コントローラ31D)を備えることが好ましい。 In this case, the exhaust purification system includes NO 2 detection means (for example, a NO 2 sensor 43 described later) for detecting NO 2 in the exhaust downstream of the selective reduction catalyst in the exhaust passage, and the selective reduction catalyst. An estimation means (for example, a feed NOx estimator 34D and a NO 2 -NOx ratio estimator 35D described later) for calculating an estimated value (Rscr_no_nox) of the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the engine, and the NO 2 detection means Correction means (for example, a model corrector 36D described later) for correcting the estimated value (Rscr_no_nox) of the NO 2 -NOx ratio based on the detected value (Vno2), and the control means includes the NO 2 -NOx. The estimated value of the ratio converges in the vicinity of the optimum value (Rscr_no_nox_cmd) so that the N of exhaust flowing into the selective reduction catalyst Parameters to increase or decrease the 2 -NOx ratio (Kegr_scr, Dt_no2, Daf_no2) preferably comprises a NO 2 -NOx ratio controller for determining (e.g., feedforward NO 2 -NOx ratio controller 31D below).

本発明では、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比の推定値を算出し、この推定値が、選択還元触媒におけるNOx浄化率を最大化する最適値の近傍に収束するように、NO−NOx比を増減させるパラメータを決定する。また、選択還元触媒より下流側の排気中のNOを検出するNO検出手段を設け、この検出値に基づいてNO−NOx比の推定値を修正する修正手段を設けた。これにより、酸化触媒の劣化や、選択還元触媒へのHCの流入や付着などの予期できない変化に適応してNO−NOx比の推定値を修正することができる。 In the present invention, an estimated value of the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is calculated, and this estimated value converges in the vicinity of the optimum value that maximizes the NOx purification rate in the selective reduction catalyst. A parameter for increasing or decreasing the NO 2 -NOx ratio is determined. Further, NO 2 detection means for detecting NO 2 in the exhaust downstream from the selective reduction catalyst is provided, and correction means for correcting the estimated value of the NO 2 -NOx ratio based on the detected value is provided. Thereby, the estimated value of the NO 2 -NOx ratio can be corrected in response to an unexpected change such as the deterioration of the oxidation catalyst or the inflow or adhesion of HC to the selective reduction catalyst.

この場合、前記修正手段は、NO検出手段の検出値が所定の閾値を超えた場合には前記NO−NOx比の推定値を増加側に修正し、前記NO検出手段の検出値が前記閾値以下である場合には前記推定値を減少側に修正することが好ましい。 In this case, the correction means, when the detection value of the NO 2 detecting means exceeds a predetermined threshold value is corrected in the increasing side an estimate of the NO 2 -NOx ratio, the detection value of the NO 2 detecting means When it is less than or equal to the threshold value, it is preferable to correct the estimated value to the decreasing side.

本発明によれば、NO検出手段の検出値が所定の閾値を超えた場合にはNO−NOx比の推定値を増加側に修正し、検出値が閾値以下である場合にはNO−NOx比の推定値を減少側に修正することにより、実際のNO−NOx比とのずれが無くなるようにNO−NOx比の推定値を修正することができる。 According to the present invention, when the detected value of the NO 2 detecting means exceeds a predetermined threshold value, the estimated value of the NO 2 -NOx ratio is corrected to the increasing side, and when the detected value is equal to or less than the threshold value, NO 2 by modifying the decreasing side estimates of -NOx ratio, it is possible to correct the estimated value of the NO 2 -NOx ratio as the deviation of the actual NO 2 -NOx ratio is eliminated.

この場合、前記排気通路のうち前記選択還元触媒より下流側の排気中のNOを検出するNO検出手段(例えば、後述のNOセンサ43C)と、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比の推定値を算出する推定手段と、前記NO検出手段の検出値に基づいてNO−NOx比の推定値を修正する修正手段と、をさらに備え、前記制御手段は、前記NO−NOx比の推定値が、前記最適値の近傍に収束するように、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を増減させるパラメータを決定するNO−NOx比コントローラを備えることが好ましい。 In this case, NO detection means (for example, NO sensor 43C described later) for detecting NO in the exhaust downstream of the selective reduction catalyst in the exhaust passage, and NO 2 -NOx of the exhaust flowing into the selective reduction catalyst An estimation unit that calculates an estimated value of the ratio; and a correction unit that corrects the estimated value of the NO 2 -NOx ratio based on the detection value of the NO detection unit; and the control unit includes the NO 2 -NOx It is preferable to provide a NO 2 -NOx ratio controller that determines a parameter for increasing or decreasing the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst so that the estimated value of the ratio converges in the vicinity of the optimum value.

本発明では、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比の推定値を算出し、この推定値が、選択還元触媒におけるNOx浄化率を最大化する最適値の近傍に収束するように、NO−NOx比を増減させるパラメータを決定する。また、選択還元触媒より下流側の排気中のNOを検出するNO検出手段を設け、この検出値に基づいてNO2−NOx比の推定値を修正する修正手段を設けた。これにより、酸化触媒の劣化や、選択還元触媒へのHCの流入や付着などの予期できない変化に適応してNO2−NOx比の推定値を修正することができる。 In the present invention, an estimated value of the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is calculated, and this estimated value converges in the vicinity of the optimum value that maximizes the NOx purification rate in the selective reduction catalyst. A parameter for increasing or decreasing the NO 2 -NOx ratio is determined. In addition, NO detection means for detecting NO in the exhaust downstream of the selective reduction catalyst is provided, and correction means for correcting the estimated value of the NO2-NOx ratio based on the detected value is provided. Thereby, the estimated value of the NO 2 -NO x ratio can be corrected in response to an unexpected change such as deterioration of the oxidation catalyst or inflow or adhesion of HC to the selective reduction catalyst.

この場合、前記修正手段は、NO検出手段の検出値が所定の閾値を超えた場合には前記NO−NOx比の推定値を減少側に修正し、前記NO検出手段の検出値が前記閾値以下である場合には前記推定値を増加側に修正することが好ましい。 In this case, when the detection value of the NO detection means exceeds a predetermined threshold value, the correction means corrects the estimated value of the NO 2 -NOx ratio to the decreasing side, and the detection value of the NO detection means is the threshold value. In the case of the following, it is preferable to correct the estimated value to the increasing side.

本発明によれば、NO検出手段の検出値が所定の閾値を超えた場合にはNO−NOx比の推定値を減少側に修正し、検出値が閾値以下である場合にはNO2−NOx比の推定値を増加側に修正することにより、実際のNO−NOx比とのずれが無くなるようにNO−NOx比の推定値を修正することができる。 According to the present invention, when the detected value of the NO detecting means exceeds a predetermined threshold value, the estimated value of the NO 2 -NOx ratio is corrected to the decreasing side, and when the detected value is equal to or smaller than the threshold value, NO 2 -NOx. by modifying the increasing side an estimate of the ratio, it is possible to correct the estimated value of the NO 2 -NOx ratio as the deviation of the actual NO 2 -NOx ratio is eliminated.

この場合、前記NO−NOx比コントローラは、前記推定手段により算出されたNO−NOx比の推定値(Rscr_no_nox)に遅れを生じさせた値(Eff_no_nox)を前記最適値(Rscr_no_nox_cmd)の近傍に収束させることが好ましい。 In this case, the NO 2 -NOx ratio controller sets a value (Eff_no_nox) that causes a delay in the estimated value (Rscr_no_nox) of the NO 2 -NOx ratio calculated by the estimating means to the vicinity of the optimum value (Rscr_no_nox_cmd). It is preferable to converge.

本発明によれば、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比の推定値に対し、意図的に遅れを生じさせたものを、最適値の近傍に収束させることにより、選択還元触媒におけるNO及びNOのストレージ効果を考慮し、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を実質的に有効な値に維持することができる。 According to the present invention, the intentional delay of the estimated value of the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is converged to the vicinity of the optimum value, so that Considering the storage effect of NO and NO 2 , it is possible to maintain the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst at a substantially effective value.

この場合、前記推定手段は、前記内燃機関から排出されるNOx量及び前記酸化触媒の温度を含む入力に基づいて、予め定められたマップを検索することで、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比の推定値を算出することが好ましい。 In this case, the estimation means searches for a predetermined map based on the input including the amount of NOx discharged from the internal combustion engine and the temperature of the oxidation catalyst, and thereby the exhaust flowing into the selective reduction catalyst. It is preferable to calculate an estimated value of the NO 2 -NOx ratio.

本発明では、内燃機関から排出されるNOx量及び酸化触媒の温度、すなわち酸化触媒におけるNO生成効率に大きな影響を与えるパラメータを、マップを検索する際の入力に含めることにより、高い精度で選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比の推定値を算出することができる。 In the present invention, the amount of NOx discharged from the internal combustion engine and the temperature of the oxidation catalyst, that is, parameters that greatly affect the NO 2 generation efficiency in the oxidation catalyst are selected with high accuracy by including them in the input when searching the map. An estimated value of the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the reduction catalyst can be calculated.

この場合、前記推定手段は、所定の関数に従って出力する複数のニューロンを結合して構成されたニューラルネットワークに基づいて、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比の推定値を算出することが好ましい。 In this case, the estimation means calculates an estimated value of the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst based on a neural network configured by connecting a plurality of neurons that output in accordance with a predetermined function. It is preferable.

本発明では、非線形な動特性の再現性に優れたニューラルネットワークに基づいてNOx量を推定することにより、例えば過渡時など排気中のNO量が非線形的な挙動を示すような場合であっても、これを高い精度で推定することができる。 In the present invention, the NOx amount is estimated based on a neural network that is excellent in reproducibility of nonlinear dynamic characteristics, so that the NO 2 amount in the exhaust shows a nonlinear behavior, for example, during a transient state. This can be estimated with high accuracy.

この場合、前記ニューラルネットワークへの入力には、排気の酸素濃度に相関のあるパラメータ(例えば、後述のGair,Gegr,Gfuelなど)、排気中の未燃HC量に相関のあるパラメータ(例えば、後述のGfuel,Gpost,Gpilot,θpost,θmainなど)、及び前記排気通路内に設けられたフィルタ(例えば、後述のCSF22)へのスート堆積量(例えば、後述のMs)のうち少なくとも何れかが含まれることが好ましい。   In this case, the input to the neural network includes parameters correlated with the oxygen concentration of the exhaust (for example, Gair, Gegr, Gfuel described later) and parameters correlated with the amount of unburned HC in the exhaust (for example, described later). Gfuel, Gpost, Gpilot, θpost, θmain, etc.) and a soot deposition amount (for example, Ms, which will be described later) on a filter (for example, CSF22 which will be described later) provided in the exhaust passage. It is preferable.

本発明によれば、排気の酸素濃度や排気中の未燃HC量に相関のあるパラメータ、及び排気通路に設けられたフィルタへのスート堆積量、すなわち酸化触媒におけるNO生成効率に大きな影響を与えるパラメータを、ニューラルネットワークへの入力に含めることにより、高い精度で選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比の推定値を算出することができる。 According to the present invention, there is a great influence on the parameters correlated to the oxygen concentration of exhaust gas and the amount of unburned HC in the exhaust gas, and the soot accumulation amount on the filter provided in the exhaust passage, that is, the NO 2 generation efficiency in the oxidation catalyst. By including the given parameter in the input to the neural network, the estimated value of the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst can be calculated with high accuracy.

この場合、前記排気浄化システムは、前記排気通路を流通する排気の一部を前記内燃機関の吸気通路に還流するEGR装置をさらに備え、前記NO−NOx比コントローラは、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を増減させるパラメータとして、前記EGR装置により還流される排気の量に相当するEGR量の目標値(Gegr_cmd)の、所定の基準値(Gegr_map)からの補正値(Kegr_no2)を決定することが好ましい。
この場合、前記NO−NOx比コントローラは、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を増減させるパラメータとして、前記酸化触媒の温度の目標値(Tdoc_cmd)の、所定の基準値(Tdoc_scr_opt)からの補正値(Dt_no2)を決定することが好ましい。
この場合、前記NO−NOx比コントローラは、前記選択還元触媒に流入する排気のNO2−NOx比を増減させるパラメータとして、前記内燃機関の混合気の空燃比の目標値(AF_cmd)の、所定の基準値(AF_map)からの補正値(Daf_no2)を決定することが好ましい。
In this case, the exhaust purification system further includes an EGR device that recirculates a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage to the intake passage of the internal combustion engine, and the NO 2 -NOx ratio controller flows into the selective reduction catalyst. As a parameter for increasing / decreasing the NO 2 -NOx ratio of exhaust gas, the correction value (Kegr_no2) of the target value (Gegr_cmd) of the EGR amount corresponding to the amount of exhaust gas recirculated by the EGR device from the predetermined reference value (Gegr_map) ) Is preferably determined.
In this case, the NO 2 -NOx ratio controller uses a predetermined reference value (Tdoc_cmd) of the target value (Tdoc_cmd) of the temperature of the oxidation catalyst as a parameter for increasing or decreasing the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst. It is preferable to determine a correction value (Dt_no2) from Tdoc_scr_opt).
In this case, the NO 2 -NOx ratio controller has a predetermined air-fuel ratio target value (AF_cmd) of the air-fuel mixture of the internal combustion engine as a parameter for increasing or decreasing the NO2-NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst. It is preferable to determine a correction value (Daf_no2) from the reference value (AF_map).

本発明によれば、EGR量の目標値、酸化触媒の温度の目標値、又は混合気の空燃比の目標値を補正することにより、新たなハードウェアを追加したり、複雑な燃焼制御を行ったりすることなく、NO−NOx比をその最適値に向けて増減させることができる。 According to the present invention, by correcting the target value of the EGR amount, the target value of the temperature of the oxidation catalyst, or the target value of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture, new hardware is added or complex combustion control is performed. The NO 2 -NOx ratio can be increased or decreased without being lost.

本発明の第1実施形態に係るエンジン及びその排気浄化システムの構成を示す模式図である。It is a mimetic diagram showing composition of an engine and its exhaust purification system concerning a 1st embodiment of the present invention. 酸化触媒の温度と、酸化触媒におけるNO酸化効率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature of an oxidation catalyst, and the NO oxidation efficiency in an oxidation catalyst. 酸化触媒及びCSFの各部分におけるCO量、HC量、NO量及びNO量を示す図である。CO amount in each portion of the oxidation catalyst and CSF, HC amount is a diagram showing the amount of NO and NO 2 amount. 選択還元触媒におけるNO−NOx比に対するNOx浄化率の特性を示す図である。Is a diagram showing characteristics of the NOx purification rate for NO 2 -NOx ratio of the selective reduction catalyst. 高圧EGRバルブのリフト量に対する指令値の決定に係る制御ブロックの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control block which concerns on the determination of the command value with respect to the lift amount of a high pressure EGR valve. 選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比と、選択還元触媒の下流側のNO量及びNO量との関係を示す図である。And NO 2 -NOx ratio of the exhaust flowing into the selective reduction catalyst is a diagram showing the relationship between the 2 amount and the amount of NO on the downstream side NO selective reduction catalyst. NOフィードバックモードでNO−NOx比コントローラを作動させた場合におけるNOセンサの出力値、EGR補正係数、及び目標EGR量の変化を示すタイムチャートである。The output value of the NO 2 sensor in the case of actuating the NO 2 -NOx ratio controller NO 2 feedback mode is a time chart showing EGR correction coefficient, and the change in the target EGR amount. 排気管の各部分におけるNO−NOx比、NO量、NO量、HC量及びCO量を示す図である。 NO 2 -NOx ratio at each part of the exhaust pipe, NO amount, NO 2 amount is a diagram showing the amount of HC and CO amounts. EGR補正係数を減少させた場合、又は増加させた場合におけるフィードNO量、NO−NOx比、及び選択還元触媒の下流側のNO量の変化を示す図である。If reduced EGR correction coefficient, or feed amount of NO in the case of increasing, NO 2 -NOx ratio, and it is a diagram showing changes in the downstream side of the NO 2 content of the selective reduction catalyst. 触媒劣化判定モードの実行時におけるEGR補正係数及びNOセンサの出力値の変化を示す図である。Is a graph showing changes in EGR correction coefficient and NO 2 sensor output values during the execution of the catalyst degradation determination mode. 触媒劣化判定モードの実行時におけるEGR補正係数及びNOセンサの出力値の変化を示す図である。Is a graph showing changes in EGR correction coefficient and NO 2 sensor output values during the execution of the catalyst degradation determination mode. NO−NOx比コントローラにおけるモードの切り換え手順の一例を示すタイムチャートである。Is a time chart showing an example of a mode switching procedure in the NO 2 -NOx ratio controller. 走行中の車両における酸化触媒のHC及びCO浄化率と、酸化触媒におけるNO生成効率と、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比との変化を示す図である。And HC and CO purification rates of the oxidation catalyst in a moving vehicle, and NO 2 generation efficiency in the oxidation catalyst is a graph showing changes in the NO 2 -NOx ratio of the exhaust flowing into the selective reduction catalyst. 目標EGR量を決定する手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which determines the target EGR amount. 目標EGR量を決定する手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which determines the target EGR amount. NOセンサフィードバックモードの非作動時におけるシミュレーション結果である。NO 2 is a simulation result at the time of non-operation of the sensor feedback mode. NOセンサフィードバックモードの作動時におけるシミュレーション結果である。NO 2 is a simulation result at the time of operation of the sensor feedback mode. 混合気の空燃比と、酸化触媒及びCSFの下流側のNO量と、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比との関係を示す図である。And air-fuel ratio of the mixture, and NO 2 amount on the downstream side of the oxidation catalyst and CSF, is a diagram showing the relationship between NO 2 -NOx ratio of the exhaust flowing into the selective reduction catalyst. 本発明の第2実施形態に係るエンジンの排気浄化システム及びそのECUの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the engine exhaust gas purification system which concerns on 2nd Embodiment of this invention, and its ECU. NOセンサフィードバックモードでNO−NOx比コントローラを作動させた場合におけるNOセンサの出力値、空燃比補正係数、及び目標空燃比の変化を示すタイムチャートである。6 is a time chart showing changes in the output value of the NO 2 sensor, the air-fuel ratio correction coefficient, and the target air-fuel ratio when the NO 2 -NOx ratio controller is operated in the NO 2 sensor feedback mode. 排気管の各部分における酸素濃度、NO−NOx比、NO量、NO量、HC量及びCO量、並びに混合気の空燃比を示す図である。Oxygen concentration in each portion of the exhaust pipe, NO 2 -NOx ratio, NO amount, NO 2 amount, HC amount and CO amount, and a diagram showing the air-fuel ratio of the mixture. NO−NOx比コントローラにおけるモードの切り換え手順の一例を示すタイムチャートである。Is a time chart showing an example of a mode switching procedure in the NO 2 -NOx ratio controller. 酸化触媒の温度と、酸化触媒及びCSFの下流側のNO量と、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比との関係を示す図である。And the temperature of the oxidation catalyst, and NO 2 amount on the downstream side of the oxidation catalyst and CSF, is a diagram showing the relationship between NO 2 -NOx ratio of the exhaust flowing into the selective reduction catalyst. 本発明の第3実施形態に係るエンジンの排気浄化システム及びそのECUの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the engine exhaust gas purification system which concerns on 3rd Embodiment of this invention, and its ECU. NOセンサフィードバックモードでNO−NOx比コントローラを作動させた場合におけるNOセンサの出力値、温度補正量、及び目標酸化触媒温度の変化を示すタイムチャートである。The output value of the NO 2 sensor in the case of actuating the NO 2 -NOx ratio controller NO 2 sensor feedback mode, temperature correction amount, and a time chart showing the changes in the target oxidation catalyst temperature. 選択還元触媒におけるNOx浄化率と、NO−NOx比及び酸化触媒の温度との関係を示す図である。And the NOx purification rate of the selective reduction catalyst is a diagram showing the relationship between the temperature of the NO 2 -NOx ratio and oxidation catalyst. 排気管の各部分における酸素濃度、NO−NOx比、NO量、NO量、HC量及びCO量、並びに混合気の空燃比を示す図である。Oxygen concentration in each portion of the exhaust pipe, NO 2 -NOx ratio, NO amount, NO 2 amount, HC amount and CO amount, and a diagram showing the air-fuel ratio of the mixture. NO−NOx比コントローラにおけるモードの切り換え手順の一例を示すタイムチャートである。Is a time chart showing an example of a mode switching procedure in the NO 2 -NOx ratio controller. 本発明の第4実施形態に係るエンジンの排気浄化システム及びそのECUの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the engine exhaust gas purification system which concerns on 4th Embodiment of this invention, and its ECU. NOセンサフィードバックモードでNO−NOx比コントローラを作動させた場合におけるNOセンサの出力値、EGR補正係数、及び目標EGR量の変化を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the change of the output value of a NO sensor, the EGR correction coefficient, and the target EGR amount when the NO 2 -NOx ratio controller is operated in the NO sensor feedback mode. 本発明の第7実施形態に係る排気浄化システムのECU3Dに構成された制御ブロックのうち、EGRバルブ指令値の決定に係る制御ブロックの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control block which concerns on determination of an EGR valve command value among the control blocks comprised by ECU3D of the exhaust gas purification system which concerns on 7th Embodiment of this invention. フィードNOx量推定値に対する基準値を決定するマップの具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the map which determines the reference value with respect to feed NOx amount estimated value. EGR率に基づいて補正係数を決定するマップの具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the map which determines a correction coefficient based on an EGR rate. 排気ボリュームの推定値及びフィードNOx量推定値に基づいて、NO酸化効率に対する基準値を決定するマップの具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the map which determines the reference value with respect to NO oxidation efficiency based on the estimated value of exhaust volume, and feed NOx amount estimated value. 酸化触媒温度に基づいて補正係数を決定するマップの具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the map which determines a correction coefficient based on oxidation catalyst temperature. 切換関数設定パラメータの設定テーブルを示す図である。It is a figure which shows the setting table of a switching function setting parameter. モデル修正器により決定された修正係数の変化を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the change of the correction coefficient determined by the model corrector. 酸化触媒及びCSFを新品とし、かつフィードフォワード制御モード及びモデル修正器を非作動にした場合におけるシミュレーション結果である。It is a simulation result when the oxidation catalyst and CSF are new and the feedforward control mode and the model corrector are deactivated. 酸化触媒及びCSFを新品とし、かつモデル修正器を非作動にしながらフィードフォワード制御モードを作動させた場合におけるシミュレーション結果である。It is a simulation result in the case where the oxidation catalyst and the CSF are new and the feedforward control mode is operated while the model corrector is inactive. 酸化触媒及びCSFを新品とし、かつフィードフォワード制御モード及びモデル修正器を共に作動させた場合におけるシミュレーション結果である。It is a simulation result when the oxidation catalyst and CSF are new and the feedforward control mode and the model corrector are operated together. 酸化触媒及びCSFを劣化品とし、かつフィードフォワード制御モード及びモデル修正器を非作動にした場合におけるシミュレーション結果である。It is a simulation result in the case where the oxidation catalyst and CSF are deteriorated products, and the feedforward control mode and the model corrector are deactivated. 酸化触媒及びCSFを劣化品とし、かつモデル修正器を非作動にしながらフィードフォワード制御モードを作動させた場合におけるシミュレーション結果である。It is a simulation result in the case where the oxidation catalyst and CSF are deteriorated products and the feedforward control mode is operated while the model corrector is inactive. 酸化触媒及びCSFを劣化品とし、かつフィードフォワード制御モード及びモデル修正器を作動させた場合におけるシミュレーション結果である。It is a simulation result in the case where the oxidation catalyst and the CSF are deteriorated products, and the feedforward control mode and the model corrector are operated. フィードNOx推定器のニューラルネットワーク構造を示す図である。It is a figure which shows the neural network structure of a feed NOx estimator. シグモイド関数を示す図である。It is a figure which shows a sigmoid function.

[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態を、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る内燃機関(以下、「エンジン」という)1及びその排気浄化システム2の構成を示す模式図である。エンジン1は、リーンバーン運転方式のガソリンエンジン又はディーゼルエンジンであり、図示しない車両に搭載されている。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 1 and its exhaust purification system 2 according to the present embodiment. The engine 1 is a lean burn operation type gasoline engine or diesel engine, and is mounted on a vehicle (not shown).

排気浄化システム2は、エンジン1の排気管11に設けられた酸化触媒21と、排気管11に設けられ、排気中のスートを捕集するCSF(Catalyzed Soot Filter)22と、排気管11に設けられ、この排気管11を流通する排気中のNOxを還元剤としてのNHの存在下で浄化する選択還元触媒23と、排気管11のうち選択還元触媒23の上流側に、アンモニアの前駆体である尿素水を供給する尿素水噴射装置25と、排気管11を流通する排気の一部を吸気管12内に還流する高圧EGR装置26と、電子制御ユニット(以下、「ECU」という)3とを含んで構成される。 The exhaust purification system 2 includes an oxidation catalyst 21 provided in the exhaust pipe 11 of the engine 1, a CSF (Catalyzed Soot Filter) 22 provided in the exhaust pipe 11 for collecting soot in the exhaust, and provided in the exhaust pipe 11. A selective reduction catalyst 23 for purifying NOx in the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 11 in the presence of NH 3 as a reducing agent, and an ammonia precursor upstream of the selective reduction catalyst 23 in the exhaust pipe 11. A urea water injection device 25 for supplying urea water, a high pressure EGR device 26 for returning a part of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 11 into the intake pipe 12, and an electronic control unit (hereinafter referred to as "ECU") 3 It is comprised including.

高圧EGR装置26は、高圧EGR管261と、高圧EGRバルブ262と、を含んで構成される。高圧EGR管261は、排気管11のうち酸化触媒21より上流側と、吸気管12とを接続する。高圧EGRバルブ262は、高圧EGR管261に設けられ、この高圧EGR管261を介して還流される排気の量(以下、「EGR量」という)を制御する。この高圧EGRバルブ262は、図示しないアクチュエータを介してECU3に接続されており、その開度(リフト量)はECU3により電磁的に制御される。   The high pressure EGR device 26 includes a high pressure EGR pipe 261 and a high pressure EGR valve 262. The high pressure EGR pipe 261 connects the intake pipe 12 to the upstream side of the oxidation catalyst 21 in the exhaust pipe 11. The high pressure EGR valve 262 is provided in the high pressure EGR pipe 261 and controls the amount of exhaust gas recirculated through the high pressure EGR pipe 261 (hereinafter referred to as “EGR amount”). The high pressure EGR valve 262 is connected to the ECU 3 via an actuator (not shown), and the opening degree (lift amount) is electromagnetically controlled by the ECU 3.

酸化触媒21は、排気管11のうちエンジン1の直下であってCSF22よりも上流側に設けられ、排気中のHC及びCOを酸化し浄化する他、排気中のNOを酸化しNOに変換する。 The oxidation catalyst 21 is provided in the exhaust pipe 11 immediately below the engine 1 and upstream of the CSF 22 to oxidize and purify HC and CO in the exhaust, and also oxidizes NO in the exhaust and converts it into NO 2 . To do.

図2は、酸化触媒の温度と、酸化触媒におけるNO酸化効率との関係を示す図である。ここで、NO酸化効率とは、酸化触媒に流入するNO量に対し、この酸化触媒で酸化され流出するNO量の割合をいい、したがってNO生成効率ともいうことができる。図2に示すように、酸化触媒におけるNO酸化効率は、酸化触媒の温度に対して上に凸の特性を示し、図2に示す例では300℃近傍において最も効率良くNOを酸化するようになっている。すなわち、酸化触媒におけるNO酸化効率は、酸化触媒の温度が最適値(図2の例では300℃)より低くなると低下し、また最適値より高くなっても低下する。なお、これに対し、酸化触媒におけるCO及びHCの酸化効率は、基本的には酸化触媒の温度とともに上昇する特性がある。すなわち、酸化触媒の温度が高くなる程CO及びHCの酸化効率も高くなる。 FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the temperature of the oxidation catalyst and the NO oxidation efficiency in the oxidation catalyst. Here, the NO oxidation efficiency refers to the ratio of the amount of NO 2 that is oxidized and flows out by this oxidation catalyst to the amount of NO that flows into the oxidation catalyst, and can also be referred to as NO 2 generation efficiency. As shown in FIG. 2, the NO oxidation efficiency in the oxidation catalyst shows a convex characteristic with respect to the temperature of the oxidation catalyst, and in the example shown in FIG. 2, NO is oxidized most efficiently in the vicinity of 300 ° C. ing. That is, the NO oxidation efficiency in the oxidation catalyst is lowered when the temperature of the oxidation catalyst is lower than the optimum value (300 ° C. in the example of FIG. 2), and is lowered even when the temperature is higher than the optimum value. In contrast, the oxidation efficiency of CO and HC in the oxidation catalyst basically has a characteristic of increasing with the temperature of the oxidation catalyst. That is, the higher the temperature of the oxidation catalyst, the higher the oxidation efficiency of CO and HC.

図1に戻って、CSF22は、排気管11のうち酸化触媒21よりも下流側かつ選択還元触媒23よりも上流側に設けられる。CSF22は、排気がフィルタ壁の微細な孔を通過する際、排気中の炭素を主成分とするスートを、フィルタ壁の表面及びフィルタ壁中の孔に堆積させることによって捕集する。また、このフィルタ壁には、酸化触媒が塗布されているため、上述の酸化触媒21と同様に、排気中のCO、HC、及びNOを酸化する機能を有する。   Returning to FIG. 1, the CSF 22 is provided downstream of the oxidation catalyst 21 and upstream of the selective reduction catalyst 23 in the exhaust pipe 11. When the exhaust gas passes through the fine holes in the filter wall, the CSF 22 collects soot mainly composed of carbon in the exhaust gas by depositing soot on the surface of the filter wall and the holes in the filter wall. In addition, since an oxidation catalyst is applied to the filter wall, the filter wall has a function of oxidizing CO, HC, and NO in the exhaust similarly to the oxidation catalyst 21 described above.

なお、上流側の酸化触媒21と下流側のCSF22とで貴金属組成の異なるものを用いることにより、上流側と下流側とで機能を分担させてもよい。例えば上流側の酸化触媒21にはPtとPdとを混合したものを用いることにより、低温時のHC及びCOの酸化性能を向上し、下流側のCSF22にはPdを少量混合するとともにPtを主体としたものを用いることにより、NOの酸化性能(すなわちNOの生成性能)を向上することができる。 In addition, you may share a function by an upstream side and a downstream side by using what has a different noble metal composition by the upstream oxidation catalyst 21 and the downstream CSF22. For example, by using a mixture of Pt and Pd for the upstream side oxidation catalyst 21, the oxidation performance of HC and CO at low temperatures is improved, and a small amount of Pd is mixed in the downstream CSF 22 and Pt is mainly used. By using the above, NO oxidation performance (that is, NO 2 generation performance) can be improved.

図3は、酸化触媒及びCSFの各部分におけるCO量、HC量、NO量及びNO量を示す図である。
図3に示すように、エンジンから排出された排気に含まれるCO、HC及びNOは、それぞれ、酸化触媒及びCSFを通過する過程で酸化されるため、上流側から下流側へ向かうに従い各々の量は減少する。また、NOが酸化されることでNOが生成されるため、上流側から下流側へ向かうに従いNO量は増加する。
FIG. 3 is a diagram showing the CO amount, HC amount, NO amount, and NO 2 amount in each part of the oxidation catalyst and CSF.
As shown in FIG. 3, CO, HC and NO contained in the exhaust discharged from the engine are oxidized in the process of passing through the oxidation catalyst and CSF, respectively. Decrease. Further, since NO 2 is generated by oxidizing NO, the amount of NO 2 increases as it goes from the upstream side to the downstream side.

また、酸化触媒及びこの酸化触媒とほぼ同じ機能を有するCSFでは、CO、HC及びNOの酸化反応に、CO、HC、NOの順の優先順位がある。すなわち、CO、HC及びNOを含んだ排気が酸化触媒及びCSFを通過する過程において、最も先に(すなわち最も上流側で)COが酸化され、その次にHCが酸化され、最後に(すなわち最も下流側で)NOが酸化されNOが生成される。すなわち、排気中のNOは、排気中のCOとHCが無くなった後で酸化されNOが生成されるようになっており、したがって、排気中にCO及びHCが多く含まれていると、酸化触媒及びCSFにおけるCO、HC酸化効率が低下するよりも先に、NO酸化効率が低下する傾向がある。
また、一般的には酸化触媒やCSFでは、排気の空間速度、すなわち酸化する物質(CO、HC、NO)の単位時間当たりの通過量(g/s)が大きくなるに従い、その酸化効率は低下する。さらに、上述のように、排気中のNOは、酸化触媒及びCSFの最も下流側において酸化されるため、エンジンから排出される排気のボリュームが大きくなると、CO、HC酸化効率が低下するよりも先に、NO酸化効率が低下する傾向がある。
In addition, in the oxidation catalyst and CSF having almost the same function as this oxidation catalyst, the oxidation reaction of CO, HC and NO has a priority in the order of CO, HC and NO. That is, in the process in which the exhaust gas containing CO, HC and NO passes through the oxidation catalyst and CSF, CO is oxidized first (ie, most upstream), then HC is oxidized, and finally (ie, most) downstream side) NO is is oxidized NO 2 is generated. That is, NO in exhaust gas is oxidized after NO of CO and HC in exhaust gas is generated, so that NO 2 is generated. Therefore, if a lot of CO and HC are contained in exhaust gas, The NO oxidation efficiency tends to decrease before the CO and HC oxidation efficiency in the catalyst and CSF decreases.
In general, in an oxidation catalyst or CSF, as the space velocity of exhaust gas, that is, the passing amount (g / s) per unit time of substances to be oxidized (CO, HC, NO) increases, the oxidation efficiency decreases. To do. Furthermore, as described above, NO in the exhaust is oxidized on the most downstream side of the oxidation catalyst and CSF. Therefore, if the volume of exhaust exhausted from the engine increases, the CO and HC oxidation efficiency decreases. In addition, the NO oxidation efficiency tends to decrease.

図1に戻って、尿素水噴射装置25は、尿素水タンク251と、尿素水噴射弁253とを備える。尿素水タンク251は、尿素水を貯蔵するものであり、尿素水供給路254及び図示しない尿素水ポンプを介して、尿素水噴射弁253に接続されている。この尿素水タンク251には、尿素水レベルセンサ255が設けられている。この尿素水レベルセンサ255は、尿素水タンク251内の尿素水の水位を検出し、この水位に略比例する検出信号をECU3に供給する。尿素水噴射弁253は、ECU3に接続されており、ECU3からの制御信号により作動し、この制御信号に応じた量の尿素水を排気管11内に噴射する。   Returning to FIG. 1, the urea water injection device 25 includes a urea water tank 251 and a urea water injection valve 253. The urea water tank 251 stores urea water, and is connected to the urea water injection valve 253 via a urea water supply path 254 and a urea water pump (not shown). The urea water tank 251 is provided with a urea water level sensor 255. The urea water level sensor 255 detects the water level of the urea water in the urea water tank 251 and supplies a detection signal substantially proportional to the water level to the ECU 3. The urea water injection valve 253 is connected to the ECU 3 and is operated by a control signal from the ECU 3 to inject an amount of urea water corresponding to the control signal into the exhaust pipe 11.

選択還元触媒23は、NHなどの還元剤が存在する雰囲気下で、排気中のNOxを選択的に還元する。具体的には、尿素水噴射装置25により尿素水を噴射すると、この尿素水は、排気の熱により熱分解又は加水分解されて還元剤としてのNHが生成される。生成されたNHは、選択還元触媒23に供給され、これらNHにより排気中のNOxが選択的に還元される。 The selective reduction catalyst 23 selectively reduces NOx in the exhaust in an atmosphere in which a reducing agent such as NH 3 exists. Specifically, when urea water is injected by the urea water injection device 25, the urea water is thermally decomposed or hydrolyzed by the heat of the exhaust to generate NH 3 as a reducing agent. The produced NH 3 is supplied to the selective reduction catalyst 23, and NOx in the exhaust is selectively reduced by these NH 3 .

選択還元触媒23におけるNO及びNOの還元反応を示す反応式は、下記式(3−1)、(3−2)、(3−3)のようになっている。式(3−1)に示す反応は、排気中のNOとNOとを同時に還元する反応であり、式(3−2)に示す反応は、排気中のNOのみを還元する反応であり、式(3−3)に示す反応は、排気中のNOのみを還元する反応である。

Figure 0005366988
The reaction formulas showing the reduction reaction of NO and NO 2 in the selective reduction catalyst 23 are as shown in the following formulas (3-1), (3-2), and (3-3). The reaction shown in Formula (3-1) is a reaction that simultaneously reduces NO and NO 2 in the exhaust gas, and the reaction shown in Formula (3-2) is a reaction that reduces only NO in the exhaust gas, The reaction shown in Formula (3-3) is a reaction that reduces only NO 2 in the exhaust.
Figure 0005366988

選択還元触媒では上記式(3−1)〜(3−3)に示す反応が進行することで、排気中のNO及びNOがNHにより還元されることとなるが、各反応の進行度合いは、NO−NOx比に応じて変化すると考えられる。 In the selective reduction catalyst, the reactions shown in the above formulas (3-1) to (3-3) proceed, so that NO and NO 2 in the exhaust are reduced by NH 3. Is considered to change according to the NO 2 -NOx ratio.

例えば、NO−NOx比が0.5である場合、排気中のNOとNOのモル比が1:1であることから、選択還元触媒では主として上記式(3−1)に示す反応が進行する。 For example, when the NO 2 -NOx ratio is 0.5, the molar ratio of NO to NO 2 in the exhaust gas is 1: 1. Therefore, the selective reduction catalyst mainly performs the reaction represented by the above formula (3-1). proceed.

NO−NOx比が0.5より小さい場合、すなわちNOよりもNOの方が多い場合、上記式(3−1)に示す反応だけでは還元しきれないNOが残るが、この余剰分のNOは上記式(3−2)に示す反応が進行することで還元される。したがって、NO−NOx比が0.5より小さい場合には、NO−NOx比が小さくなるに従い、上記式(3−1)に示す反応の進行度合いが低くなり、上記式(3−2)に示す反応の進行度合いが高くなる。 When the NO 2 -NOx ratio is smaller than 0.5, that is, when there is more NO than NO 2 , NO that cannot be reduced only by the reaction shown in the above formula (3-1) remains. NO is reduced by the progress of the reaction shown in the above formula (3-2). Therefore, when the NO 2 -NOx ratio is smaller than 0.5, as the NO 2 -NOx ratio decreases, the degree of progress of the reaction shown in the above equation (3-1) decreases, and the above equation (3-2) The degree of progress of the reaction shown in FIG.

一方、NO−NOx比が0.5より大きい場合、すなわちNOよりもNOの方が多い場合、上記式(3−1)に示す反応だけでは還元しきれないNOが残るが、この余剰分のNOは上記式(3−3)に示す反応が進行することで還元される。したがって、NO−NOx比が0.5よりも大きい場合には、NO−NOx比が大きくなるに従い、上記式(3−1)に示す反応の進行度合いが低くなり、上記式(3−3)に示す反応の進行度合いが高くなる。 On the other hand, if NO 2 -NOx ratio is greater than 0.5, that is, if there are more NO 2 than NO, although NO 2 where only reactions represented by the above formula (3-1) can not be reduced remains, the Excess NO 2 is reduced by the progress of the reaction shown in the above formula (3-3). Therefore, when the NO 2 -NOx ratio is larger than 0.5, as the NO 2 -NOx ratio increases, the progress of the reaction shown in the above equation (3-1) decreases, and the above equation (3- The degree of progress of the reaction shown in 3) is increased.

図4は、選択還元触媒におけるNO−NOx比に対するNOx浄化率の特性を示す図である。実線は新品の選択還元触媒のNOx浄化率の特性を示し、破線は劣化した選択還元触媒のNOx浄化率の特性を示す図である。選択還元触媒では、上述のような3つの異なる反応によりNO及びNOが還元されることから、選択還元触媒におけるNOx浄化率は、図4に示すように、流入する排気中のNO−NOx比に応じて変化することとなる。
すなわち、選択還元触媒におけるNOx浄化率は、その劣化の進行度合いによらず、流入する排気のNO−NOx比が0.5にあるときに最大となるように、上に凸の特性を示す。また、NO−NOx比が最適値から離れたときのNOx浄化率の低下の割合を最適値より大きい場合と小さい場合とで比較すると、小さい方がNOx浄化率の低下の割合は大きい。
また、NO−NOx比が最適値から離れたときのNOx浄化率の低下の割合を選択還元触媒の劣化度合いが小さい場合(図4中、実線)と大きい場合(図4中、破線)とで比較すると、劣化度合いが大きい方がNOx浄化率の低下の割合は大きい。すなわち、選択還元触媒の劣化度合いが小さい場合には、NOx浄化率は排気のNO−NOx比によらず概ね一定となるのに対し、選択還元触媒の劣化度合いが大きい場合には、NOx浄化率は排気のNO−NOx比によって大きく変化する。
FIG. 4 is a graph showing the characteristics of the NOx purification rate with respect to the NO 2 -NOx ratio in the selective reduction catalyst. The solid line shows the characteristic of the NOx purification rate of the new selective reduction catalyst, and the broken line shows the characteristic of the NOx purification rate of the deteriorated selective reduction catalyst. In the selective reduction catalyst, NO and NO 2 are reduced by the three different reactions as described above. Therefore, the NOx purification rate in the selective reduction catalyst is NO 2 -NOx in the inflowing exhaust gas as shown in FIG. It will change according to the ratio.
That is, the NOx purification rate in the selective reduction catalyst exhibits an upwardly convex characteristic so that it becomes maximum when the NO 2 -NOx ratio of the inflowing exhaust gas is 0.5, regardless of the degree of deterioration. . In addition, when the ratio of decrease in the NOx purification rate when the NO 2 -NOx ratio deviates from the optimum value is compared between the case where the NOx purification rate is larger than the optimum value and the case where it is smaller, the rate of decrease in the NOx purification rate is larger.
Further, the rate of decrease in the NOx purification rate when the NO 2 -NOx ratio deviates from the optimum value is when the degree of deterioration of the selective reduction catalyst is small (solid line in FIG. 4) and when it is large (broken line in FIG. 4). If the degree of deterioration is larger, the rate of decrease in the NOx purification rate is larger. That is, when the degree of deterioration of the selective reduction catalyst is small, the NOx purification rate is substantially constant regardless of the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas, whereas when the degree of deterioration of the selective reduction catalyst is large, the NOx purification rate. The rate varies greatly depending on the NO 2 -NOx ratio of the exhaust.

図1に戻って、選択還元触媒23は、尿素水から生成したNHで排気中のNOxを還元する機能を有するとともに、生成したNHを所定の量だけ貯蔵する機能も有する。以下では、選択還元触媒23において貯蔵されたNH量をストレージ量とし、選択還元触媒23において貯蔵できるNH量を最大ストレージ容量とする。このようにして貯蔵されたNHは、排気中のNOxの還元にも適宜消費される。このため、ストレージ量が多くなるに従い、選択還元触媒23におけるNOx浄化率は高くなる。一方、ストレージ量がストレージ容量に達し選択還元触媒23が飽和状態になると、NOx浄化率も最高値に達するものの、NOxの還元に供されず余剰となったNHが選択還元触媒23の下流側へ排出されるNHスリップが発生する。このようにして選択還元触媒23の下流側へ排出されたNHがシステム外に排出されるのを防止するため、選択還元触媒23の下流側にはスリップ抑制触媒24が設けられている。このスリップ抑制触媒24としては、例えば、選択還元触媒23からスリップしたNHを酸化しNとHOに分解する酸化触媒や、スリップしたNHを貯蔵するかあるいは排気中のNOxの還元に供する選択還元触媒などを用いることができる。 Returning to FIG. 1, the selective reduction catalyst 23 has a function of reducing NOx in the exhaust with NH 3 generated from urea water, and also has a function of storing the generated NH 3 by a predetermined amount. Hereinafter, the amount of NH 3 stored in the selective reduction catalyst 23 is referred to as a storage amount, and the amount of NH 3 that can be stored in the selective reduction catalyst 23 is referred to as a maximum storage capacity. The NH 3 stored in this way is also consumed as appropriate in the reduction of NOx in the exhaust. For this reason, as the storage amount increases, the NOx purification rate in the selective reduction catalyst 23 increases. On the other hand, when the storage amount reaches the storage capacity and the selective reduction catalyst 23 becomes saturated, the NOx purification rate also reaches the maximum value, but the surplus NH 3 that is not used for NOx reduction is downstream of the selective reduction catalyst 23. NH 3 slip is generated. In order to prevent the NH 3 discharged to the downstream side of the selective reduction catalyst 23 from being discharged outside the system in this way, a slip suppression catalyst 24 is provided on the downstream side of the selective reduction catalyst 23. Examples of the slip suppression catalyst 24 include an oxidation catalyst that oxidizes NH 3 slipped from the selective reduction catalyst 23 and decomposes it into N 2 and H 2 O, or stores slipped NH 3 or reduces NOx in exhaust gas. A selective reduction catalyst for use in the above can be used.

排気浄化システム2の状態を検出するため、ECU3には、排気温度センサ41、NHセンサ42、NOセンサ43、クランク角度位置センサ14、アクセル開度センサ15、尿素水残量警告灯16、及び触媒劣化警告灯17などが接続されている。 In order to detect the state of the exhaust purification system 2, the ECU 3 includes an exhaust temperature sensor 41, an NH 3 sensor 42, a NO 2 sensor 43, a crank angle position sensor 14, an accelerator opening sensor 15, a urea water remaining amount warning lamp 16, In addition, a catalyst deterioration warning lamp 17 and the like are connected.

排気温度センサ41は、酸化触媒21及びCSF22の下流側の排気温度を検出し、検出値に略比例した信号をECU3に供給する。ECU3では、この排気温度センサ41の検出値に基づいて選択還元触媒23の温度Tscrや酸化触媒21の温度Tdocを算出する。   The exhaust temperature sensor 41 detects the exhaust temperature downstream of the oxidation catalyst 21 and the CSF 22 and supplies a signal substantially proportional to the detected value to the ECU 3. The ECU 3 calculates the temperature Tscr of the selective reduction catalyst 23 and the temperature Tdoc of the oxidation catalyst 21 based on the detected value of the exhaust temperature sensor 41.

NHセンサ42は、排気管11のうち選択還元触媒23とスリップ抑制触媒24との間における排気のアンモニアの濃度又は量を検出し、検出値に略比例した信号Vnh3をECU3に供給する。NOセンサ43は、排気管11のうち選択還元触媒23の直下の排気中のNOの濃度又は量を検出し、検出値に略比例した信号Vno2をECU3に供給する。 The NH 3 sensor 42 detects the concentration or amount of exhaust ammonia between the selective reduction catalyst 23 and the slip suppression catalyst 24 in the exhaust pipe 11, and supplies a signal Vnh 3 that is substantially proportional to the detected value to the ECU 3. The NO 2 sensor 43 detects the concentration or amount of NO 2 in the exhaust pipe 11 immediately below the selective reduction catalyst 23, and supplies the ECU 3 with a signal Vno2 that is substantially proportional to the detected value.

クランク角度位置センサ14は、エンジン1のクランク軸の回転角度を検出するとともに、クランク角1度ごとにパルスを発生し、そのパルス信号をECU3に供給する。ECU3では、このパルス信号に基づいて、エンジン1の回転数NEを算出する。クランク角度位置センサ14は、さらに特定気筒の所定クランク角度位置で気筒識別パルスを生成して、ECU3に供給する。   The crank angle position sensor 14 detects the rotation angle of the crankshaft of the engine 1, generates a pulse at every crank angle, and supplies the pulse signal to the ECU 3. The ECU 3 calculates the rotational speed NE of the engine 1 based on this pulse signal. The crank angle position sensor 14 further generates a cylinder identification pulse at a predetermined crank angle position of the specific cylinder and supplies it to the ECU 3.

アクセル開度センサ15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、検出したアクセル開度APに略比例した検出信号をECU3に供給する。ECU3では、このアクセル開度AP及び回転数NEに応じて、エンジン1の要求エンジン負荷TRQが算出される。   The accelerator opening sensor 15 detects a depression amount (hereinafter referred to as “accelerator opening”) AP of an accelerator pedal (not shown) of the vehicle, and supplies a detection signal substantially proportional to the detected accelerator opening AP to the ECU 3. The ECU 3 calculates the required engine load TRQ of the engine 1 according to the accelerator opening AP and the rotational speed NE.

尿素水残量警告灯16は、例えば、車両のメータパネルに設けられ、尿素水タンク251内の尿素水の残量が所定の残量より少なくなったことに応じて点灯する。これにより、尿素水タンク251内の尿素水の残量が少なくなったことを運転者に警告する。   The urea water remaining amount warning lamp 16 is provided, for example, on a meter panel of the vehicle, and lights up when the remaining amount of urea water in the urea water tank 251 is less than a predetermined remaining amount. As a result, the driver is warned that the remaining amount of urea water in the urea water tank 251 has decreased.

触媒劣化警告灯17は、例えば、車両のメータパネルに設けられ、後述の触媒劣化判定値DET_SCR_AGDが“3”となったことに応じて点灯する。これにより、選択還元触媒23が劣化した状態であることを運転者に警告する。   The catalyst deterioration warning lamp 17 is provided, for example, on a meter panel of the vehicle, and is turned on when a catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD described later becomes “3”. As a result, the driver is warned that the selective reduction catalyst 23 is in a deteriorated state.

ECU3は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定のレベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換するなどの機能を有する入力回路と、中央演算処理ユニット(以下「CPU」という)とを備える。この他、ECU3は、CPUで実行される各種演算プログラム及び演算結果などを記憶する記憶回路と、エンジン1、高圧EGRバルブ262、及び尿素水噴射弁253などに制御信号を出力する出力回路と、を備える。   The ECU 3 shapes an input signal waveform from various sensors, corrects a voltage level to a predetermined level, converts an analog signal value into a digital signal value, and a central processing unit (hereinafter, “ CPU ”). In addition, the ECU 3 includes a storage circuit that stores various calculation programs executed by the CPU and calculation results, an output circuit that outputs control signals to the engine 1, the high pressure EGR valve 262, the urea water injection valve 253, and the like. Is provided.

図5は、ECU3に構成された制御ブロックのうち、高圧EGRバルブ262のリフト量に対する指令値(以下、「EGRバルブ指令値」という)Legr_cmdの決定に係る制御ブロックの構成を示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a control block related to determination of a command value (hereinafter referred to as “EGR valve command value”) Legr_cmd for the lift amount of the high pressure EGR valve 262 among the control blocks configured in the ECU 3.

なおECU3には、図5に示すようなEGRバルブ指令値Legr_cmdの決定に係る制御ブロックの他、例えば、尿素水噴射制御、すなわち尿素水噴射弁253からの尿素水の噴射量を決定する制御ブロックが形成されている。より具体的には、尿素水噴射制御では、選択還元触媒23のストレージ量及び最大ストレージ容量を推定しながら、このストレージ量が最大ストレージ容量の近傍に維持されるように、選択還元触媒23の下流側に設けられたNHセンサ42の検出値に基づいて尿素水の噴射量を決定する。このように、ストレージ量を最大ストレージ容量の近傍に維持することにより、選択還元触媒23からのNHスリップを最小限にとどめつつ、選択還元触媒23におけるNOx浄化率を高く維持することができる。なお、以上のような尿素水噴射制御の詳細なアルゴリズムは、例えば、本願出願人による国際公開第2009/128169などに詳しく記載されているので、ここではこれ以上詳細な説明を省略する。 In addition to the control block relating to the determination of the EGR valve command value Legr_cmd as shown in FIG. 5, the ECU 3 includes, for example, a urea water injection control, that is, a control block that determines the urea water injection amount from the urea water injection valve 253. Is formed. More specifically, in the urea water injection control, while estimating the storage amount and maximum storage capacity of the selective reduction catalyst 23, the downstream of the selective reduction catalyst 23 is maintained so that this storage amount is maintained in the vicinity of the maximum storage capacity. The injection amount of urea water is determined based on the detection value of the NH 3 sensor 42 provided on the side. Thus, by maintaining the storage amount in the vicinity of the maximum storage capacity, it is possible to keep the NOx purification rate in the selective reduction catalyst 23 high while minimizing the NH 3 slip from the selective reduction catalyst 23. The detailed algorithm of the urea water injection control as described above is described in detail in, for example, International Publication No. 2009/128169 by the applicant of the present application, and therefore, detailed description thereof is omitted here.

図5に示すように、EGRバルブ指令値Legr_cmdの決定に係る制御ブロックは、NO−NOx比コントローラ31と、基準EGR量マップ値算出部32と、EGRコントローラ33と、を含んで構成される。 As shown in FIG. 5, the control block relating to the determination of the EGR valve command value Legr_cmd includes a NO 2 -NOx ratio controller 31, a reference EGR amount map value calculation unit 32, and an EGR controller 33. .

この制御ブロックによれば、目標EGR量Gegr_cmdは、基準EGR量マップ値算出部32により算出された基準EGR量Gegr_mapに、NO−NOx比コントローラ31により算出されたEGR補正係数Kegr_no2を乗算することで算出される(下記式(4)参照)。そして、EGRバルブ指令値Legr_cmdは、EGR量に対する推定値(以下、「EGR量推定値」という)Gegr_hatが、上記目標EGR量Gegr_cmdに一致するように、EGRコントローラ33により算出される。
なお、目標EGR量Gegr_cmdは、式(4)に示すように、基準EGR量Gegr_mapにEGR補正係数Kegr_no2を乗算したものだけでなく、基準EGR量Gegr_mapにEGR補正係数Kegr_no2を加算したものでも定義してもよい。

Figure 0005366988
According to this control block, the target EGR amount Gegr_cmd is obtained by multiplying the reference EGR amount Gegr_map calculated by the reference EGR amount map value calculation unit 32 by the EGR correction coefficient Kegr_no2 calculated by the NO 2 -NOx ratio controller 31. (See the following formula (4)). The EGR valve command value Legr_cmd is calculated by the EGR controller 33 so that an estimated value for the EGR amount (hereinafter referred to as “EGR amount estimated value”) Gegr_hat matches the target EGR amount Gegr_cmd.
The target EGR amount Gegr_cmd is defined not only by multiplying the reference EGR amount Gegr_map by the EGR correction coefficient Kegr_no2 but also by adding the EGR correction coefficient Kegr_no2 to the reference EGR amount Gegr_map as shown in the equation (4). May be.
Figure 0005366988

ここで、記号(k)は、離散化した時間を示す記号であり、所定の制御周期ごとに検出又は算出されたデータであることを示す。すなわち、記号(k)が今回の制御サイクルにおいて検出又は算出されたデータであるとした場合、記号(k−1)は前回の制御サイクルにおいて検出又は算出されたデータであることを示す。なお、以下の説明においては、記号(k)を適宜、省略する。   Here, the symbol (k) is a symbol indicating the discretized time, and indicates that the data is detected or calculated every predetermined control period. That is, when the symbol (k) is data detected or calculated in the current control cycle, the symbol (k-1) indicates that the data is detected or calculated in the previous control cycle. In the following description, the symbol (k) is omitted as appropriate.

基準EGR量マップ値算出部32は、エンジン回転数NE及び要求エンジン負荷TRQに基づいて、予め定められたマップを検索することにより基準EGR量Gegr_mapを決定する。なお、この基準EGR量マップ値算出部32におけるマップは、燃費、スート量、及びフィードNOx量などのバランスを考慮しつつ、選択還元触媒23に流入する排気のNO−NOx比がNO過多気味になるように設定されていることが好ましい。 The reference EGR amount map value calculation unit 32 determines a reference EGR amount Gegr_map by searching a predetermined map based on the engine speed NE and the required engine load TRQ. The map in the reference EGR amount map value calculation unit 32 has a NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst 23 in excess of NO 2 in consideration of a balance of fuel consumption, soot amount, feed NOx amount, and the like. It is preferable that the setting is made so as to make a difference.

NO−NOx比コントローラ31は、以下の4種類の制御モードの何れかで作動し、各制御モードで異なるアルゴリズムに基づいて、上述のマップ値Gegr_mapを補正するためのEGR補正係数Kegr_no2を算出する。
1.NOセンサフィードバックモード
2.触媒劣化判定モード
3.燃費優先モード
4.NO生成優先モード
以下、これら4つの制御モードによりEGR補正係数Kegr_no2を算出する手順について順に説明する。
The NO 2 -NOx ratio controller 31 operates in one of the following four control modes, and calculates the EGR correction coefficient Kegr_no2 for correcting the map value Gegr_map described above based on an algorithm that is different in each control mode. .
1. NO 2 sensor feedback mode 2. Catalyst deterioration judgment mode 3. Fuel economy priority mode NO 2 Generation Priority Mode Hereinafter, the procedure for calculating the EGR correction coefficient Kegr_no2 by these four control modes will be described in order.

<NOセンサフィードバックモード>
NOセンサフィードバックモードでは、NO−NOx比コントローラ31は、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を、NOx浄化率を最大化する最適値に向けて制御する。より具体的には、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比がその最適値の近傍に平均的に維持されるように、NOセンサの出力値Vno2に基づいてEGR補正係数Kegr_no2を決定する。
<NO 2 sensor feedback mode>
In the NO 2 sensor feedback mode, the NO 2 -NOx ratio controller 31 controls the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst toward an optimum value that maximizes the NOx purification rate. More specifically, as NO 2 -NOx ratio of the exhaust flowing into the selective reduction catalyst is averagely maintained near its optimum value, the EGR correction coefficient Kegr_no2 based on the output value Vno2 of NO 2 sensor decide.

このモードでは、選択還元触媒の直下の排気のNO濃度に比例したNOセンサの出力値Vno2を、下記式(5)で定義された出力偏差E_Vno2に変換する。すなわち、NOセンサの出力偏差E_Vno2は、出力値Vno2が所定のNO検出閾値Vno2_th以下の場合には“0”となり、出力値Vno2がNO検出閾値Vno2_thより大きい場合にはその偏差(Vno2−Vno2_th)となる。

Figure 0005366988
In this mode, the output value Vno2 of the NO 2 sensor proportional to the NO 2 concentration in the exhaust gas immediately below the selective reduction catalyst is converted into an output deviation E_Vno2 defined by the following equation (5). That is, the output deviation E_Vno2 of the NO 2 sensor becomes “0” when the output value Vno2 is equal to or smaller than the predetermined NO 2 detection threshold value Vno2_th, and when the output value Vno2 is larger than the NO 2 detection threshold value Vno2_th, the deviation (Vno2 −Vno2_th).
Figure 0005366988

以下、詳細に説明するように、このNO検出閾値Vno2_thは、NOセンサの出力値Vno2に基づいて選択還元触媒の下流側のNOの存在を判定するために用いられる閾値であるため、理想的には“0”より僅かに大きな値に設定されることが好ましい値であるが、NOセンサの固体ばらつき、経年劣化、妨害ガスなどの影響を考慮した上で、選択還元触媒の下流側にNOが排出されていると確実に判断できる値に設定される。 Hereinafter, as will be described in detail, the NO 2 detection threshold value Vno2_th is a threshold value used for determining the presence of NO 2 on the downstream side of the selective reduction catalyst based on the output value Vno2 of the NO 2 sensor. Ideally, it should be set to a value slightly larger than “0”. However, in consideration of the influence of solid dispersion, aging, interference gas, etc. of the NO 2 sensor, downstream of the selective reduction catalyst. The value is set such that it can be reliably determined that NO 2 is discharged to the side.

ここで、出力偏差E_Vno2が0となる状態と、0でない正の値となる状態の違いについて、図6を参照して説明する。
図6は、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比と、選択還元触媒の下流側のNO量及びNO量との関係を示す図である。図6において実線は、選択還元触媒が理想的な状態にある場合における、NO−NOx比とNO量及びNO量の関係を示す。ここで、選択還元触媒の理想的な状態とは、選択還元触媒にHCが付着も流入もしておらず、したがってNO−NOx比が略0.5となったときにNOx浄化率が最大となる状態をいう。破線は、選択還元触媒へのHC流入量が多い状態にある場合における、NO−NOx比とNO量及びNO量の関係を示す。例えば上流側の酸化触媒が劣化することにより、選択還元触媒へのHC流入量が多くなると、上記式(1)に示すように、NOが消費されNOが増加することとなるため、NOx浄化率が最大となるNO−NOx比は、上記理想的な状態よりも大きくなる。また太線はNO量を示し、細線はNO量を示す。
Here, the difference between the state in which the output deviation E_Vno2 is 0 and the state in which the output deviation E_Vno2 is a positive value other than 0 will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst and the NO 2 amount and NO amount on the downstream side of the selective reduction catalyst. In FIG. 6, the solid line indicates the relationship between the NO 2 -NOx ratio, the NO amount, and the NO 2 amount when the selective reduction catalyst is in an ideal state. Here, the ideal state of the selective reduction catalyst is that no HC adheres to or flows into the selective reduction catalyst, and therefore the NOx purification rate is maximum when the NO 2 -NOx ratio becomes approximately 0.5. The state which becomes. The broken line indicates the relationship between the NO 2 -NOx ratio, the NO amount, and the NO 2 amount when the amount of HC flowing into the selective reduction catalyst is large. For example, if the HC inflow to the selective reduction catalyst increases due to deterioration of the upstream oxidation catalyst, NO 2 is consumed and NO increases as shown in the above formula (1). The NO 2 -NOx ratio that maximizes the rate is greater than the ideal state. The thick line indicates the NO 2 amount, and the thin line indicates the NO amount.

図6中、太実線で示すように、理想的な状態の選択還元触媒の下流側のNO量は、NO−NOx比が、NOx浄化率の最大となる略0.5以下である場合には、NO−NOx比によらず略0となり、NO−NOx比が略0.5以上である場合には、NO−NOx比が大きくなるに従い増加する。また、図6中、太破線で示すように、HC流入量が多い状態の選択還元触媒の下流側のNO量は、NO−NOx比が、NOx浄化率の最大となる略0.6以下である場合には、NO−NOx比によらず略0となり、NO−NOx比が略0.6以上である場合には、NO−NOx比が大きくなるに従い増加する。
つまり、選択還元触媒の下流側のNO量は、その状態によらず、NO−NOx比が、そのNOx浄化率が最大となる最適値を超えると、すなわち選択還元触媒に流入する排気がNO過多になると増加する。
As shown by the thick solid line in FIG. 6, the NO 2 amount on the downstream side of the selective reduction catalyst in an ideal state is approximately 0.5 or less where the NO 2 -NOx ratio is the maximum of the NOx purification rate. , the next approximately 0 regardless of the NO 2 -NOx ratio, when NO 2 -NOx ratio is approximately 0.5 or more, increases as NO 2 -NOx ratio increases. Further, as shown by a thick broken line in FIG. 6, the NO 2 amount on the downstream side of the selective reduction catalyst in a state where the HC inflow amount is large is approximately 0.6 in which the NO 2 -NOx ratio becomes the maximum of the NOx purification rate. the case is less, next approximately 0 regardless of the NO 2 -NOx ratio, when NO 2 -NOx ratio is approximately 0.6 or more, increases as NO 2 -NOx ratio increases.
That is, the amount of NO 2 on the downstream side of the selective reduction catalyst does not depend on the state, and the NO 2 -NOx ratio exceeds the optimum value at which the NOx purification rate becomes maximum, that is, the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst Increased when NO 2 is excessive.

また、図6中、細実線で示すように、理想的な状態の選択還元触媒の下流側のNO量は、NO−NOx比が、NOx浄化率の最大となる略0.5以上である場合には、NO−NOx比によらず略0となり、NO−NOx比が略0.5以下である場合には、NO−NOx比が小さくなるに従い増加する。また、図6中、細破線で示すように、HC流入量が多い状態の選択還元触媒の下流側のNO量は、NO−NOx比が、NOx浄化率の最大となる略0.6以上である場合には、NO−NOx比によらず略0となり、NO−NOx比が略0.6以下である場合には、NO−NOx比が小さくなるに従い増加する。
つまり、選択還元触媒の下流側のNO量は、その状態によらず、NO−NOx比が、そのNOx浄化率が最大となる最適値を下回ると、すなわち選択還元触媒に流入する排気がNO過多になると増加する。
In addition, as shown by a thin solid line in FIG. 6, the NO amount on the downstream side of the selective reduction catalyst in an ideal state is approximately 0.5 or more at which the NO 2 -NOx ratio becomes the maximum of the NOx purification rate. in this case, it becomes substantially 0 regardless of the NO 2 -NOx ratio, when NO 2 -NOx ratio is approximately 0.5 or less, increases as NO 2 -NOx ratio decreases. Further, as shown by a thin broken line in FIG. 6, the NO 2 amount on the downstream side of the selective reduction catalyst in a state where the amount of HC inflow is large is approximately 0.6 in which the NO 2 -NOx ratio becomes the maximum of the NOx purification rate. the case is greater than or equal, it becomes substantially 0 regardless of the NO 2 -NOx ratio, when NO 2 -NOx ratio is approximately 0.6 or less, increases as NO 2 -NOx ratio decreases.
That is, the amount of NO on the downstream side of the selective catalytic reduction catalyst does not depend on the state, and the NO 2 -NOx ratio falls below the optimum value at which the NOx purification rate becomes maximum, that is, the exhaust flowing into the selective catalytic reduction catalyst is NO. It increases when it becomes excessive.

以上のことから、上記式(5)において、出力偏差E_Vno2が“0”になる状態とは、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比はNOx浄化率が最大となる最適値近傍にあるか、あるいは上記最適値より小さなNO過多の状態にあると判断できる。
一方、出力偏差E_Vno2が正の値になる状態とは、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比はNOx浄化率が最大となる最適値より大きなNO過多の状態にあると判断できる。
From the above, in the above equation (5), the state in which the output deviation E_Vno2 becomes “0” means that the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is close to the optimum value at which the NOx purification rate becomes maximum. It can be determined that there is an excessive NO value that is smaller than the optimum value.
On the other hand, the state where the output deviation E_Vno2 becomes a positive value can be determined that the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is in a state where the NO 2 is excessively larger than the optimum value at which the NOx purification rate is maximized. .

NOセンサフィードバックモードでは、以上のような意味を有する出力偏差E_Vno2を用い、下記式(6)、(7)、(8)に基づいてEGR補正係数Kegr_no2を算出する。

Figure 0005366988
Figure 0005366988
Figure 0005366988
In the NO 2 sensor feedback mode, the EGR correction coefficient Kegr_no2 is calculated based on the following equations (6), (7), and (8) using the output deviation E_Vno2 having the above meaning.
Figure 0005366988
Figure 0005366988
Figure 0005366988

式(8)に示されるように、EGR補正係数Kegr_no2は、上限値を“1”とし、下限値をKegr_no2_Lとし、これら上限値と下限値との間で設定される。
式(7)中のフィードバックゲインKi_no2は負の値に設定される。これにより、出力偏差E_Vno2が正の値になる場合、すなわち選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比がNO過多の状態となる場合に、EGR補正係数Kegr_no2を、徐々に減少させることができる。
式(6)中の初回減算量Dkegr_DECは、出力偏差E_Vno2が“0”から正の値に転じた時、すなわちNOセンサの出力値Vno2がNO検出閾値Vno2_thを上回った時のみにおけるEGR補正係数Kegr_no2の変化量に相当し、負の値に設定される。また、式(6)中の復帰量Dkegr_INCは、出力偏差E_Vno2が“0”となる場合、すなわち選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比が最適値にあるか又はNO過多の状態にある場合におけるEGR補正係数Kegr_no2の変化量に相当し、正の値に設定される。
As shown in Expression (8), the EGR correction coefficient Kegr_no2 is set between the upper limit value and the lower limit value, with the upper limit value being “1” and the lower limit value being Kegr_no2_L.
The feedback gain Ki_no2 in the equation (7) is set to a negative value. Thereby, when the output deviation E_Vno2 becomes a positive value, that is, when the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst becomes a state of excessive NO 2 , the EGR correction coefficient Kegr_no2 is gradually decreased. Can do.
Equation (6) first subtraction amount Dkegr_DEC in, when the output deviation E_Vno2 is turned to a positive value from "0", i.e. only definitive EGR correction when the output value Vno2 of NO 2 sensor exceeds the NO 2 detection threshold Vno2_th This corresponds to the amount of change of the coefficient Kegr_no2, and is set to a negative value. Further, the return amount Dkegr_INC in the equation (6) is the state where the output deviation E_Vno2 is “0”, that is, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is at an optimum value or is in an excessive NO state. This corresponds to the amount of change in the EGR correction coefficient Kegr_no2 in a certain case, and is set to a positive value.

図7は、上記式(5)〜(8)で定義されたNOセンサフィードバックモードでNO−NOx比コントローラを作動させた場合におけるNOセンサの出力値Vno2、EGR補正係数Kegr_no2、及び目標EGR量Gegr_cmdの変化を示すタイムチャートである。 7, the above equation (5) to the output value of the NO 2 sensor in the case of actuating the NO 2 -NOx ratio controller defined NO 2 sensor feedback mode (8) Vno2, EGR correction coefficient Kegr_no2, and the target It is a time chart which shows the change of EGR amount Gegr_cmd.

時刻t1〜t2までの間、NOセンサの出力値Vno2はNO検出閾値Vno2_th以下である。この場合、EGR補正係数Kegr_no2は、上限値へ向かって、式(6)で設定した復帰量Dkegr_INCずつ増加する。これにより、目標EGR量Gegr_cmdは、マップ値Gegr_mapに近づくように徐々に大きくなり、結果としてエンジンから排出されるNO量は、EGR補正係数Kegr_no2を増加させなかった場合と比較して徐々に減少する。 Between times t1 to t2, the output value Vno2 of NO 2 sensor is less NO 2 detection threshold Vno2_th. In this case, the EGR correction coefficient Kegr_no2 increases toward the upper limit by the return amount Dkegr_INC set in Expression (6). As a result, the target EGR amount Gegr_cmd gradually increases so as to approach the map value Gegr_map, and as a result, the NO amount discharged from the engine gradually decreases as compared to the case where the EGR correction coefficient Kegr_no2 is not increased. .

次に、時刻t2では、NOセンサの出力値Vno2がNO検出閾値Vno2_thを上回る。この瞬間、EGR補正係数Kegr_no2は、式(6)で設定した初回減算量Dkegr_DECだけ小さくなる。これにより、目標EGR量Gegr_cmdは、マップ値Gegr_mapから離れるようにより小さな値に瞬間的に変更される。その後、時刻t2からNOセンサの出力値Vno2がNO検出閾値Vno2_thを下回る時刻t3までの間、EGR補正係数Kegr_no2は、式(7)に示すように、出力偏差E_Vno2に比例した分ずつ減少する。これにより、目標EGR量Gegr_cmdは、マップ値Gegr_mapから離れるように、より小さくなり、結果としてエンジンから排出されるNO量は、EGR補正係数Kegr_no2を減少させなかった場合と比較して徐々に増加する。 Next, at time t2, the output value Vno2 of NO 2 sensor exceeds the NO 2 detection threshold Vno2_th. At this moment, the EGR correction coefficient Kegr_no2 is reduced by the initial subtraction amount Dkegr_DEC set by the equation (6). Thereby, the target EGR amount Gegr_cmd is instantaneously changed to a smaller value so as to be away from the map value Gegr_map. Thereafter, from time t2 the output value Vno2 of NO 2 sensor to the time t3 below NO 2 detection threshold Vno2_th, EGR correction coefficient Kegr_no2, as shown in equation (7), decreased by amount proportional to the output deviation E_Vno2 To do. As a result, the target EGR amount Gegr_cmd decreases further away from the map value Gegr_map, and as a result, the NO amount discharged from the engine gradually increases as compared with the case where the EGR correction coefficient Kegr_no2 is not decreased. .

時刻t3〜t4までの間、及び時刻t5以降、NOセンサの出力値Vno2は、NO検出閾値Vno2_th以下である。したがって、この間におけるEGR補正係数Kegr_no2と目標EGR量Gegr_cmdは、上記時刻t1〜t2までの間と定性的に同じ振る舞いを示すので、詳細な説明を省略する。また時刻t4〜t5までの間、NOセンサの出力値Vno2は、NO検出閾値Vno2_thより大きい。したがって、この間、EGR補正係数Kegr_no2と目標EGR量Gegr_cmdは、上記時刻t2〜t3までの間と定性的に同じ振る舞いを示すので、詳細な説明を省略する。 Between times t3 to t4, and time t5 and later, the output value Vno2 of NO 2 sensor is less NO 2 detection threshold Vno2_th. Therefore, since the EGR correction coefficient Kegr_no2 and the target EGR amount Gegr_cmd during this period exhibit the same qualitative behavior as from the time t1 to the time t2, detailed description thereof is omitted. The time until t4 to t5, the output value Vno2 of NO 2 sensor is greater than the NO 2 detection threshold Vno2_th. Accordingly, during this period, the EGR correction coefficient Kegr_no2 and the target EGR amount Gegr_cmd behave qualitatively from the time t2 to t3, and detailed description thereof is omitted.

次に、出力偏差E_Vno2が正の値となったことに応じて、目標EGR量Gegr_cmdを、マップ値Gegr_mapから離れるように減少させる処理(図7中、時刻t2〜t3、t4〜t5)を実行することによる効果について、図8を参照しながら説明する。   Next, a process of decreasing the target EGR amount Gegr_cmd so as to be away from the map value Gegr_map (time t2 to t3, t4 to t5 in FIG. 7) is executed in response to the output deviation E_Vno2 becoming a positive value. The effect by doing will be described with reference to FIG.

図8は、排気管の各部分におけるNO−NOx比、NO量、NO量、HC量及びCO量を示す図である。図8中、破線は、目標EGR量Gegr_cmdとしてマップ値Gegr_mapを採用し続けた従来手法の例を示し、実線は、出力偏差E_Vno2が正の値となったことに応じて目標EGR量Gegr_cmdを、マップ値Gegr_mapから離れるように減少させた本実施形態の例を示す。 FIG. 8 is a diagram showing the NO 2 -NOx ratio, the NO amount, the NO 2 amount, the HC amount, and the CO amount in each part of the exhaust pipe. In FIG. 8, the broken line indicates an example of a conventional technique that continues to adopt the map value Gegr_map as the target EGR amount Gegr_cmd, and the solid line indicates the target EGR amount Gegr_cmd in response to the output deviation E_Vno2 having a positive value. The example of this embodiment reduced so that it may leave | separate from map value Gegr_map is shown.

先ず、破線で示す従来手法では、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比が0.5近傍の最適値を大きく上回ったNO過多の状態になると、浄化しきれなかったNOが選択還元触媒の下流側に排出されてしまう。 First, in the conventional technique shown by the broken line, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust flowing into the selective reduction catalyst is in a state of greatly surpassed NO 2 excessive optimum value near 0.5, NO 2 is that has not been purified It will be discharged downstream of the selective reduction catalyst.

これに対し本実施形態では、出力偏差E_Vno2が正の値となりNO過多の状態となった場合には、目標EGR量Gegr_cmdをマップ値Gegr_mapから離れるように減少させることにより、EGR量を低減させる。EGR量が少なくなると、エンジンから排出されるNO量(以下、「フィードNO量」という)は従来手法と比較して増加し、エンジンから排出されるHC量及びCO量は減少し、排気ボリュームは増加する。なお、エンジンから排出されるNO量は、フィードNO量と比較してごく僅かでありかつEGR量によってさほど大きく変化しない。 On the other hand, in the present embodiment, when the output deviation E_Vno2 is a positive value and is in a state of excessive NO 2 , the EGR amount is reduced by decreasing the target EGR amount Gegr_cmd away from the map value Gegr_map. . When the EGR amount decreases, the NO amount discharged from the engine (hereinafter referred to as “feed NO amount”) increases as compared to the conventional method, the HC amount and CO amount discharged from the engine decrease, and the exhaust volume becomes smaller. To increase. Note that the amount of NO 2 discharged from the engine is very small compared to the amount of feed NO, and does not change much depending on the amount of EGR.

フィードNO量が増加しかつ排気ボリュームが増加すると、上述のように酸化触媒及びCSFにおけるCO、HC酸化効率は変化せずに、先ずNO生成効率が低下する。これにより、従来手法と比較して、酸化触媒及びCSFにより酸化されないまま下流側の選択還元触媒に流入するNO量(残留NO量)は増加し、また酸化触媒及びCSFにより生成され選択還元触媒に流入するNO量は低下する。 When the feed NO amount increases and the exhaust volume increases, as described above, the CO and HC oxidation efficiency in the oxidation catalyst and CSF does not change, and the NO 2 production efficiency first decreases. As a result, compared to the conventional method, the amount of NO (residual NO) flowing into the selective reduction catalyst on the downstream side without being oxidized by the oxidation catalyst and CSF increases (residual NO amount), and is generated by the oxidation catalyst and CSF and becomes the selective reduction catalyst. The amount of inflowing NO 2 decreases.

以上のように、NO−NOx比が0.5近傍の最適値を大きく上回っていた従来手法に対し、本実施形態では選択還元触媒に流入するNO量を増加しかつNO量を低下させることにより、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を0.5近傍の最適値に向けて低減させ、結果として選択還元触媒から排出されるNO量及びNO量ともに抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, the amount of NO flowing into the selective reduction catalyst is increased and the amount of NO 2 is decreased compared to the conventional method in which the NO 2 -NOx ratio is significantly higher than the optimum value in the vicinity of 0.5. As a result, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is reduced toward an optimum value in the vicinity of 0.5, and as a result, both the NO amount and NO 2 amount discharged from the selective reduction catalyst are suppressed. it can.

なお本実施形態では、EGR量を減少させることにより、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を最適値に向けて低減させたが、NO−NOx比を低減させる方法は、EGR量の調整のみに限らない。図8に示すように、エンジンから排出されるHC量及びCO量が減少することを起因とした酸化触媒及びCSFにおけるNO生成効率の上昇効果よりも、エンジンから排出されるNOx量が増加することを起因とした酸化触媒及びCSFにおけるNO生成効率の低下効果の方が大きくなるように、エンジンの燃焼状態に相関のある燃焼パラメータを設定することにより、NO−NOx比を低減させてもよい。なお、燃焼パラメータとしては、例えば、燃料噴射量、燃料噴射タイミング、過給圧、及びEGR量などが挙げられる。 In this embodiment, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is reduced toward the optimum value by reducing the EGR amount. However, the method of reducing the NO 2 -NOx ratio is an EGR method. It is not limited to adjusting the amount. As shown in FIG. 8, the amount of NOx discharged from the engine increases more than the effect of increasing the NO 2 generation efficiency in the oxidation catalyst and CSF due to the decrease in the amount of HC and CO discharged from the engine. The NO 2 -NOx ratio is reduced by setting combustion parameters correlated with the combustion state of the engine so that the effect of lowering the NO 2 production efficiency in the oxidation catalyst and CSF is greater. Also good. Examples of the combustion parameter include a fuel injection amount, fuel injection timing, a supercharging pressure, and an EGR amount.

次に、上記式(6)中の初回減算量Dkegr_DEC及び復帰量Dkegr_INCの設定方針について、図9を参照して説明する。
図9は、EGR補正係数Kegr_no2を、“1”から“0”へ減少させた場合、又は“0”から“1”へ増加させた場合におけるフィードNO量、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比、及び選択還元触媒の下流側のNO量の変化を示す図である。図9中、実線はEGR補正係数Kegr_no2の減少時、破線はEGR補正係数Kegr_no2の増加時を示す。
Next, the setting policy of the initial subtraction amount Dkegr_DEC and the return amount Dkegr_INC in the above equation (6) will be described with reference to FIG.
FIG. 9 shows the amount of feed NO when the EGR correction coefficient Kegr_no2 is decreased from “1” to “0” or increased from “0” to “1”, and the NO of exhaust flowing into the selective reduction catalyst. 2 -NOx ratio, and is a diagram showing changes in the downstream side of the NO 2 content of the selective reduction catalyst. In FIG. 9, the solid line indicates when the EGR correction coefficient Kegr_no2 is decreased, and the broken line indicates when the EGR correction coefficient Kegr_no2 is increased.

選択還元触媒の下流側のNO量、すなわち選択還元触媒におけるNO浄化率には、図9に示すようなヒステリシス特性がある。
例えば、補正係数Kegr_no2を“1”から“0”へ減少させ、EGR量を減少させると、フィードNO量が増加し、これに伴い選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比が0.5へ向けて低下し、選択還元触媒におけるNOx浄化率は高くなる。しかしながら、補正係数Kegr_no2を“1”から“0”へ変化させる間、図9においてΔで示す領域では、選択還元触媒におけるNOx浄化率の上昇効果よりも、フィードNO量が増加することによるNOx浄化率の低下効果の方が勝ってしまい、結果として一時的に選択還元触媒の下流側のNO量が増加してしまう。
これに対し、補正係数Kegr_no2を“0”から“1”へ増加させた場合、図9中、破線で示すように、選択還元触媒の下流側のNO量は、上記低減時とは定性的に異なった振る舞いを示す。すなわち、補正係数Kegr_no2の増加時には、上記領域Δを通過する際であっても、低減時のように選択還元触媒の下流側のNO量が一時的に増加することがない。これは、何らかのメカニズムにより選択還元触媒に発生するNOストレージ効果、又はNOストレージ効果により、領域Δを通過する際にも、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比が0.5よりも大きくなるにも関わらず、選択還元触媒における有効NO−NOx比が0.5の近傍に保たれるためであると考えられる。
The amount of NO 2 on the downstream side of the selective reduction catalyst, that is, the NO 2 purification rate in the selective reduction catalyst has a hysteresis characteristic as shown in FIG.
For example, when the correction coefficient Kegr_no2 is decreased from “1” to “0” and the EGR amount is decreased, the feed NO amount increases, and accordingly, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst becomes 0. The NOx purification rate in the selective reduction catalyst increases. However, while changing the correction coefficient Kegr_no2 from “1” to “0”, in the region indicated by Δ in FIG. 9, the NOx purification due to the increase in the feed NO amount rather than the NOx purification rate increasing effect in the selective reduction catalyst. The lowering effect of the rate wins, and as a result, the NO 2 amount on the downstream side of the selective reduction catalyst temporarily increases.
On the other hand, when the correction coefficient Kegr_no2 is increased from “0” to “1”, the NO 2 amount on the downstream side of the selective reduction catalyst is qualitative as shown in the broken line in FIG. Shows different behavior. That is, when the correction coefficient Kegr_no2 is increased, the amount of NO 2 on the downstream side of the selective reduction catalyst is not temporarily increased even when the correction coefficient Kegr_no2 is passing through the region Δ. This is because the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is more than 0.5 even when passing through the region Δ due to the NO storage effect generated in the selective reduction catalyst by some mechanism or the NO 2 storage effect. This is considered to be because the effective NO 2 -NOx ratio in the selective reduction catalyst is maintained in the vicinity of 0.5 in spite of the increase in the value of NO.

補正係数Kegr_no2に対し以上のようなヒステリシス特性を有する選択還元触媒に対し、補正係数Kegr_no2の減少時又は増加時にも、NO浄化率が高く維持されるように、初回減算量DKegr_DEC及び復帰量Dkegr_INCは、以下のように設定されることが好ましい。
すなわち、補正係数Kegr_no2を減少させる際にNO浄化率が一時的に悪化するのを防止するため、初回減算量Dkegr_DECは、NO浄化率が一時的に悪化する領域Δを瞬時に通過できるような値に設定される。
補正係数Kegr_no2を増加させる際、上述のようなNOストレージ効果又はNOストレージ効果が確実に奏されるように、補正係数Kegr_no2は上記減少時と比較して長い時間をかけて徐々に増加させることが好ましい。このため、復帰量Dkegr_INCは、補正係数Kegr_no2の増加が緩やかになるような値に設定される。
For the selective reduction catalyst having the above hysteresis characteristics with respect to the correction coefficient Kegr_no2, the initial subtraction amount DKegr_DEC and the return amount Dkegr_INC are maintained so that the NO 2 purification rate is maintained high even when the correction coefficient Kegr_no2 is decreased or increased. Is preferably set as follows.
That is, in order to prevent the NO 2 purification rate from temporarily deteriorating when the correction coefficient Kegr_no2 is decreased, the initial subtraction amount Dkegr_DEC can instantaneously pass through the region Δ where the NO 2 purification rate is temporarily degraded. Set to the correct value.
When the correction coefficient Kegr_no2 is increased, the correction coefficient Kegr_no2 is gradually increased over a longer period of time than the above decrease so that the NO storage effect or the NO 2 storage effect as described above can be reliably achieved. Is preferred. For this reason, the return amount Dkegr_INC is set to a value such that the increase in the correction coefficient Kegr_no2 becomes moderate.

なお、以上のように本実施形態では、初回減算量Dkegr_DEC及び復帰量Dkegr_INCを固定値としたが、これに限らず、エンジン回転数や負荷、排気系の温度、選択還元触媒の上流側のNOx量などに応じて変化させてもよい。   As described above, in the present embodiment, the initial subtraction amount Dkegr_DEC and the return amount Dkegr_INC are fixed values. However, the present invention is not limited to this, and the NOx on the upstream side of the engine speed, load, exhaust system temperature, selective reduction catalyst You may change according to quantity.

<触媒劣化判定モード>
図5に戻って、触媒劣化判定モードでは、NO−NOx比コントローラ31は、選択還元触媒23の劣化度合いを示す触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを決定する。
より具体的には、触媒劣化判定モードでは、下記式(9)及び(10)に基づいてEGR補正係数Kegr_no2を変化させるとともに、このときのEGR補正係数Kegr_no2とNOセンサの出力値Vno2を用いて下記式(11)により劣化判定用パラメータJ_SCRを更新し、この劣化判定用パラメータJ_SCRの大きさに応じて触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを決定する。
<Catalyst deterioration judgment mode>
Returning to FIG. 5, in the catalyst deterioration determination mode, the NO 2 -NOx ratio controller 31 determines a catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD indicating the deterioration degree of the selective reduction catalyst 23.
More specifically, in the catalyst deterioration determination mode, the EGR correction coefficient Kegr_no2 is changed based on the following formulas (9) and (10), and the EGR correction coefficient Kegr_no2 at this time and the output value Vno2 of the NO 2 sensor are used. Then, the deterioration determination parameter J_SCR is updated by the following equation (11), and the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is determined according to the magnitude of the deterioration determination parameter J_SCR.

図10は、触媒劣化判定モードの実行時におけるEGR補正係数Kegr_no2及びNOセンサの出力値Vno2の変化を示す図である。
触媒劣化判定モードでは、下記式(9)及び(10)に示すように、初期値Kegr_no2_temp(0)を“1”に設定し、そこから減少量Dkegr_JD_DEC(<0)ずつ加算することにより、EGR補正係数Kegr_no2を“1”から下限値Kegr_no2_Lまで減少させる。

Figure 0005366988
Figure 0005366988
FIG. 10 is a diagram showing changes in the EGR correction coefficient Kegr_no2 and the output value Vno2 of the NO 2 sensor when the catalyst deterioration determination mode is executed.
In the catalyst deterioration determination mode, as shown in the following formulas (9) and (10), the initial value Kegr_no2_temp (0) is set to “1”, and from there, the decrease amount Dkegr_JD_DEC (<0) is added by EGR. The correction coefficient Kegr_no2 is decreased from “1” to the lower limit value Kegr_no2_L.
Figure 0005366988
Figure 0005366988

このようにしてEGR補正係数Kegr_no2を“1”から減少させると、図9を参照して説明したように、NO過多の状態からフィードNO量が増加し、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比は徐々に最適値に近づき、選択還元触媒の下流側のNO量は、一旦大きくなった後、減少する。
一方、選択還元触媒の劣化が進行すると、図4を参照して説明したように、NO−NOx比の最適値からのずれに応じたNOx浄化率の低下も大きくなる。したがって、NO過多の状態からEGR補正係数Kegr_no2を“1”から減少させ、フィードNO量を増加させ続けたときに、NOセンサの出力値Vno2が所定の劣化判定閾値Vno2_JD_thを下回るタイミングは、選択還元触媒の劣化が進むに従い遅くなると考えられる。
When the EGR correction coefficient Kegr_no2 is decreased from “1” in this way, as described with reference to FIG. 9, the amount of feed NO increases from the state of excessive NO 2 , and the NO of exhaust flowing into the selective reduction catalyst The 2- NOx ratio gradually approaches the optimum value, and the NO 2 amount on the downstream side of the selective reduction catalyst once increases and then decreases.
On the other hand, when the degradation of the selective reduction catalyst proceeds, as described with reference to FIG. 4, the NOx purification rate decreases according to the deviation of the NO 2 -NOx ratio from the optimum value. Therefore, when the EGR correction coefficient Kegr_no2 is decreased from “1” from the state of excessive NO 2 and the feed NO amount is continuously increased, the timing when the output value Vno2 of the NO 2 sensor falls below the predetermined deterioration determination threshold value Vno2_JD_th is It is considered that the selective reduction catalyst becomes slower as the deterioration progresses.

そこで、この触媒劣化判定モードでは、下記式(11)に示すように、NOセンサの出力値Vno2が劣化判定閾値Vno2_JD_thを下回ったときにおけるEGR補正係数Kegr_no2の値で劣化判定用パラメータJ_SCRを固定する。

Figure 0005366988
Therefore, in this catalyst deterioration determination mode, as shown in the following equation (11), the deterioration determination parameter J_SCR is fixed by the value of the EGR correction coefficient Kegr_no2 when the output value Vno2 of the NO 2 sensor falls below the deterioration determination threshold value Vno2_JD_th. To do.
Figure 0005366988

このようにして得られた劣化判定用パラメータJ_SCRは、選択還元触媒の劣化が進むに従い小さくなると考えられることから、下記式(12)に示すように、劣化判定用パラメータJ_SCRと所定の閾値J_SCR_AGDとを比較することにより、選択還元触媒の劣化度合いを示す触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを決定する。すなわち、J_SCRが“1”である場合には、触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを、選択還元触媒はほぼ新品であることを意味する“1”に設定する。J_SCRが1より小さく閾値J_SCR_AGD以上である場合には、触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを、選択還元触媒はさほど劣化しておらず正常であることを意味する“2”に設定する。J_SCRが閾値J_SCR_AGDより小さい場合には、触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを、選択還元触媒は劣化が進行した状態であることを意味する“3”に設定する。なお、触媒劣化判定値DET_SCR_AGDの初期値は“0”とする。

Figure 0005366988
Since the degradation determination parameter J_SCR obtained in this way is considered to decrease as the degradation of the selective reduction catalyst proceeds, the degradation determination parameter J_SCR and a predetermined threshold value J_SCR_AGD are expressed as shown in the following equation (12). To determine the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD indicating the degree of deterioration of the selective reduction catalyst. That is, when J_SCR is “1”, the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is set to “1” which means that the selective reduction catalyst is almost new. When J_SCR is less than 1 and greater than or equal to the threshold value J_SCR_AGD, the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is set to “2” which means that the selective reduction catalyst has not deteriorated so much and is normal. When J_SCR is smaller than the threshold value J_SCR_AGD, the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is set to “3”, which means that the selective reduction catalyst is in a state where deterioration has progressed. The initial value of the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is “0”.
Figure 0005366988

また、上記式(9)〜(12)に示すようなEGR補正係数Kegr_no2を減少させることで劣化度合いを判定する他、図11及び下記式(13)〜(16)に示すように逆にEGR補正係数Kegr_no2を増加させることで劣化度合いを判定することもできる。
この場合、下記式(13)及び(14)に示すように、初期値Kegr_no2_temp(0)を下限値Kegr_no2_Lに設定し、そこから増加量DKegr_JD_INC(>0)ずつ加算することにより、EGR補正係数Kegr_no2を下限値Kegr_no2_Lから“1”まで増加させる。

Figure 0005366988
Figure 0005366988
In addition to determining the degree of deterioration by reducing the EGR correction coefficient Kegr_no2 as shown in the above equations (9) to (12), the EGR is reversed as shown in FIG. 11 and the following equations (13) to (16). The degree of deterioration can also be determined by increasing the correction coefficient Kegr_no2.
In this case, as shown in the following formulas (13) and (14), the initial value Kegr_no2_temp (0) is set to the lower limit value Kegr_no2_L, and from there, the increment DKegr_JD_INC (> 0) is added, thereby the EGR correction coefficient Kegr_no2 Is increased from the lower limit value Kegr_no2_L to “1”.
Figure 0005366988
Figure 0005366988

そして、下記式(15)に示すように、NOセンサの出力値Vno2が劣化判定閾値Vno2_JD_thを上回ったときにおけるEGR補正係数Kegr_no2の値で劣化判定用パラメータJ_SCRを固定し、下記式(16)に示すように、この劣化判定用パラメータJ_SCRと閾値J_SCR_AGDとを比較することにより触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを決定する。

Figure 0005366988
Figure 0005366988
Then, as shown in the following equation (15), the deterioration determination parameter J_SCR is fixed by the value of the EGR correction coefficient Kegr_no2 when the output value Vno2 of the NO 2 sensor exceeds the deterioration determination threshold value Vno2_JD_th, and the following equation (16) As shown in FIG. 4, the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is determined by comparing the deterioration determination parameter J_SCR and the threshold value J_SCR_AGD.
Figure 0005366988
Figure 0005366988

なお、上記式(13)〜(16)によりEGR補正係数Kegr_no2を増加させることで劣化度合いを判定する場合、図9を参照して説明したストレージ効果が確実に奏されるように、増加量DKegr_JD_INCの絶対値は、上記式(9)中の減少量DKegr_JD_DECの絶対値よりも十分に小さな値に設定し、EGR補正係数Kegr_no2を緩やかに増加させることが好ましい。   Note that, when the degree of deterioration is determined by increasing the EGR correction coefficient Kegr_no2 by the above formulas (13) to (16), the increase amount DKegr_JD_INC is ensured so that the storage effect described with reference to FIG. Is preferably set to a value sufficiently smaller than the absolute value of the decrease amount DKegr_JD_DEC in the above equation (9), and the EGR correction coefficient Kegr_no2 is preferably increased gradually.

<燃費優先モード>
図5に戻って、燃費優先モードでは、NO−NOx比コントローラ31は、NOフィードバックモードの実行時よりも燃費が向上するように、NOセンサの出力値Vno2によらずEGR補正係数Kegr_no2を燃費優先EGR補正係数Kegr_no2_optに設定する(下記式(17)参照)。

Figure 0005366988
<Fuel consumption priority mode>
Returning to FIG. 5, in the fuel efficiency priority mode, the NO 2 -NOx ratio controller 31 does not depend on the output value Vno 2 of the NO 2 sensor so that the fuel efficiency is improved as compared with the execution of the NO 2 feedback mode, and the EGR correction coefficient Kegr_no 2. Is set to the fuel efficiency priority EGR correction coefficient Kegr_no2_opt (see the following equation (17)).
Figure 0005366988

ガソリンエンジンの場合、基本的にはEGR量を多くした方が燃費は向上する傾向があるため、この燃費優先EGR補正係数Kegr_no2_optは、例えば“1”に近い値に設定される。一方、ディーゼルエンジンの場合、逆にEGR量を少なくした方が燃費は向上する傾向があるため、この燃費優先EGR補正係数Kegr_no2_optは、例えば下限値Kegr_no2_Lに近い値に設定される。   In the case of a gasoline engine, basically, increasing the EGR amount tends to improve fuel efficiency. Therefore, this fuel efficiency priority EGR correction coefficient Kegr_no2_opt is set to a value close to “1”, for example. On the other hand, in the case of a diesel engine, the fuel efficiency tends to improve when the amount of EGR is decreased. Therefore, the fuel efficiency priority EGR correction coefficient Kegr_no2_opt is set to a value close to the lower limit value Kegr_no2_L, for example.

<NO生成優先モード>
NO生成優先モードでは、NO−NOx比コントローラ31は、酸化触媒21及びCSF22で多くのNOが生成され、選択還元触媒23に流入する排気のNO量が多くなるように、下記式(18)に示すように、EGR補正係数Kegr_no2を“1”に設定する。

Figure 0005366988
<NO 2 generation priority mode>
In the NO 2 generation priority mode, the NO 2 -NOx ratio controller 31 generates a large amount of NO 2 in the oxidation catalyst 21 and the CSF 22 so that the amount of NO 2 in the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst 23 increases. As shown in (18), the EGR correction coefficient Kegr_no2 is set to “1”.
Figure 0005366988

以上のように、NO−NOx比コントローラは、NOセンサフィードバックモードと、触媒劣化判定モードと、燃費優先モードと、NO生成優先モードとの4種類の異なる制御モードで作動させることが可能となっている。次に、各モードを実行するのに好ましい時期について説明する。 As described above, the NO 2 -NOx ratio controller can be operated in four different control modes including the NO 2 sensor feedback mode, the catalyst deterioration determination mode, the fuel consumption priority mode, and the NO 2 generation priority mode. It has become. Next, a preferable time for executing each mode will be described.

先ず、図4を参照して説明したように、選択還元触媒が新品である場合、そのNOx浄化率はNO−NOx比によらず高く維持される。このため、NO−NOx比をその最適値に精度良く制御せずとも選択還元触媒のNOx浄化率は高く、NOセンサフィードバックモードの効果は小さい。
したがって、上述の触媒劣化判定値DET_SCR_AGDが“1”であり選択還元触媒が劣化していないと判断できる場合には、NOセンサフィードバックモードの実行を禁止するとともに燃費優先モード(上記式(17)参照)を実行し、NOセンサフィードバックモードの実行時よりも燃費を向上させることが好ましい。また、触媒劣化判定値DET_SCR_AGDが“2”又は“3”である場合、すなわち選択還元触媒の劣化がある程度進行したと判断できる場合には、NOセンサフィードバックモードの実行を許可することが好ましい。
First, as described with reference to FIG. 4, when the selective reduction catalyst is a new product, the NOx purification rate is maintained high regardless of the NO 2 -NOx ratio. Therefore, NOx purification ratio of the selective reduction catalyst without accurately controlling the NO 2 -NOx ratio to the optimum value is high, the effect of NO 2 sensor feedback mode is small.
Therefore, when the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is “1” and it can be determined that the selective reduction catalyst has not deteriorated, the NO 2 sensor feedback mode is prohibited and the fuel efficiency priority mode (the above formula (17)) is set. It is preferable to improve the fuel efficiency as compared with the execution of the NO 2 sensor feedback mode. In addition, when the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is “2” or “3”, that is, when it can be determined that the deterioration of the selective reduction catalyst has progressed to some extent, it is preferable to permit execution of the NO 2 sensor feedback mode.

また、酸化触媒及びCSFの劣化度合いを判定し、この劣化度合いが小さいと判定した場合には、NOセンサフィードバックモードの実行を許可し、劣化度合いが大きいと判定した場合には、NOセンサフィードバックモードの実行を禁止するとともに、例えばNO生成優先モードを実行することが好ましい。ここで、酸化触媒やCSFの劣化度合いを判定する方法としては、例えば、劣化の進行に伴って小さくなると考えられるこれら酸化触媒及びCSFの酸素貯蔵能の測定値に基づくものなど、従来既知の方法が用いられる。また、酸化触媒やCSFの劣化度合いが小さく酸素貯蔵能が大きいと、上流側の排気の酸素濃度変化に対する下流側の酸素濃度変化の遅れも大きくなると考えられることから、この酸素貯蔵能は、例えば、上流側及び下流側に設けられた空燃比センサの出力の時間差から測定することができる。なお、この手法に基づく劣化度合いの判定は、酸化触媒がセリアなどの酸素貯蔵能を含有したものである場合(三元触媒とも言う)に限られる。酸素貯蔵能を含有していない酸化触媒を対象とする場合は、例えばエンジン始動直後の昇温制御時の酸化触媒温度の上昇パターンと、予め設定した参照パターンとを比較することにより、昇温制御時の酸化触媒の昇温速度が低下したことを検出し、これに基づいて劣化度合いを判定してもよい。 Further, when the deterioration degree of the oxidation catalyst and the CSF is determined and it is determined that the deterioration degree is small, the execution of the NO 2 sensor feedback mode is permitted. When it is determined that the deterioration degree is large, the NO 2 sensor It is preferable to prohibit the execution of the feedback mode and execute the NO 2 generation priority mode, for example. Here, as a method of determining the degree of deterioration of the oxidation catalyst or CSF, for example, a conventionally known method such as a method based on the measured value of the oxygen storage capacity of these oxidation catalyst and CSF, which is considered to decrease with the progress of deterioration. Is used. In addition, when the degree of deterioration of the oxidation catalyst and CSF is small and the oxygen storage capacity is large, the delay in the downstream oxygen concentration change with respect to the oxygen concentration change in the upstream exhaust gas is considered to increase, so this oxygen storage capacity is, for example, It can be measured from the time difference between the outputs of the air-fuel ratio sensors provided on the upstream side and the downstream side. The determination of the degree of deterioration based on this method is limited to the case where the oxidation catalyst contains oxygen storage ability such as ceria (also called a three-way catalyst). When targeting an oxidation catalyst that does not contain oxygen storage capacity, for example, the temperature rise control is performed by comparing the rise pattern of the oxidation catalyst temperature during the temperature rise control immediately after engine startup with a preset reference pattern. It is also possible to detect that the temperature increase rate of the oxidation catalyst at that time has decreased, and to determine the degree of deterioration based on this.

図12は、NO−NOx比コントローラにおけるモードの切り換え手順の一例を示すタイムチャートである。
図12に示す例は、時刻“0”においてエンジンを始動してから、NO生成優先モード、触媒劣化判定モード、NOセンサフィードバックモードの順でNO−NOx比コントローラを作動させた場合を示す。
上述のように、触媒劣化判定値DET_SCR_AGDの値に応じてNOセンサフィードバックモードの実行を判断することから、図12に示すように、NOセンサフィードバックモードの実行を判断する前に触媒劣化判定モードを実行し、触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを決定しておくことが好ましい。ただし、この触媒劣化判定値DET_SCR_AGDは頻繁に変化するとは考えにくいので、エンジンを始動する度に行う必要はない。この場合、例えば前回の触媒劣化判定モードの実行結果に基づいて、NOセンサフィードバックモードの実行を判断してもよい。
FIG. 12 is a time chart showing an example of a mode switching procedure in the NO 2 -NOx ratio controller.
In the example shown in FIG. 12, the NO 2 -NOx ratio controller is operated in the order of the NO 2 generation priority mode, the catalyst deterioration determination mode, and the NO 2 sensor feedback mode after starting the engine at time “0”. Show.
As described above, since the execution of the NO 2 sensor feedback mode is determined according to the value of the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD, as shown in FIG. 12, the catalyst deterioration determination is performed before the execution of the NO 2 sensor feedback mode is determined. It is preferable to execute the mode and determine the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD. However, this catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is unlikely to change frequently, so it is not necessary to perform it every time the engine is started. In this case, for example, the execution of the NO 2 sensor feedback mode may be determined based on the previous execution result of the catalyst deterioration determination mode.

図13は、走行中の車両における酸化触媒のHC及びCO浄化率と、酸化触媒におけるNO生成効率と、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比との変化を示す図である。図13において、破線は酸化性能の高い酸化触媒を用いた場合を示し、一点鎖線は酸化性能の低い酸化触媒を用いた場合を示す。また、図13における実線は、エンジンの暖機中及び暖機後にわたり、排気中のHC、CO、NOxを全て効率的に浄化できる理想的な特性を示す。 FIG. 13 is a diagram showing changes in the HC and CO purification rates of the oxidation catalyst, the NO 2 generation efficiency in the oxidation catalyst, and the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst in a traveling vehicle. In FIG. 13, the broken line indicates a case where an oxidation catalyst having a high oxidation performance is used, and the alternate long and short dash line indicates a case where an oxidation catalyst having a low oxidation performance is used. Further, the solid line in FIG. 13 shows ideal characteristics that can efficiently purify all HC, CO, and NOx in the exhaust during and after the engine is warmed up.

図13に示すように、酸化性能の高い酸化触媒を用いた場合、酸化性能の低い酸化触媒を用いた場合と比較して、エンジンの始動直後の暖機中におけるHC、CO浄化率の立ち上がりを早くでき、また暖機後のCO、HC浄化率も高くできる。このため、CO、HC浄化率を高くするためには、酸化性能の高い酸化触媒を用いた方が好ましい。すなわち、酸化性能の高い酸化触媒を用いた場合におけるHC、CO浄化率の特性は、暖機中及び暖機後にわたり上記理想的な特性と一致する。
また、酸化性能の高い酸化触媒を用いた場合、エンジンの始動直後の暖機中におけるNO生成効率の立ち上がりを早くでき、したがって選択還元触媒に流入するNO−NOx比を速やかに0.5近傍の最適値まで上昇させることができる。したがって、酸化性能の高い酸化触媒を用いた場合におけるNO生成効率及びNO−NOx比の特性は、暖機中において上記理想的な特性と一致する。
As shown in FIG. 13, when an oxidation catalyst with high oxidation performance is used, the rise of the HC and CO purification rates during warm-up immediately after engine startup is greater than when an oxidation catalyst with low oxidation performance is used. It can be done quickly and the CO and HC purification rate after warm-up can be increased. For this reason, in order to increase the CO and HC purification rate, it is preferable to use an oxidation catalyst having high oxidation performance. That is, the characteristics of the HC and CO purification rates when using an oxidation catalyst with high oxidation performance are consistent with the ideal characteristics during and after warm-up.
In addition, when an oxidation catalyst with high oxidation performance is used, the rise of NO 2 generation efficiency during warm-up immediately after engine startup can be accelerated, and therefore the NO 2 -NOx ratio flowing into the selective reduction catalyst can be quickly reduced to 0.5. It can be raised to an optimal value in the vicinity. Therefore, the characteristics of NO 2 production efficiency and NO 2 -NOx ratio in the case of using an oxidation catalyst having high oxidation performance coincide with the ideal characteristics during warm-up.

しかしながら、酸化性能の高い酸化触媒を用いた場合、暖機後のNO生成効率が高くなりすぎてしまい、NO−NOx比は0.5近傍の最適値を大きく上回ってしまい、結果としてNOx浄化率が低下してしまうこととなる。したがって、暖機後については、酸化性能の低い酸化触媒を用いた方が、NO生成効率及びNO−NOx比は理想的な特性に近くなる。 However, when an oxidation catalyst having a high oxidation performance is used, the NO 2 generation efficiency after warm-up becomes too high, and the NO 2 -NOx ratio greatly exceeds the optimum value in the vicinity of 0.5. As a result, NOx A purification rate will fall. Therefore, after warm-up, the NO 2 production efficiency and the NO 2 -NOx ratio are closer to ideal characteristics when using an oxidation catalyst with low oxidation performance.

以上のように、酸化性能の高い酸化触媒を用いても、又は酸化性能の低い酸化触媒を用いても、HC、CO浄化率とNO生成効率との両方を、実線で示す理想的な特性に一致させることができないことから、酸化触媒の貴金属担持量、セル密度、容積、貴金属組成などの仕様を変更しその酸化性能を調製するだけでは、エンジンの始動直後の暖機中及び暖機後にわたり、HC、CO、NOxを全て効率的に浄化することは困難であると考えられる。 As described above, even if an oxidation catalyst with high oxidation performance is used or an oxidation catalyst with low oxidation performance is used, both the HC and CO purification rates and the NO 2 generation efficiency are ideal characteristics indicated by solid lines. Therefore, simply changing the specifications such as the noble metal loading, cell density, volume, and noble metal composition of the oxidation catalyst and adjusting its oxidation performance during and after warm-up immediately after engine startup In addition, it is considered difficult to efficiently purify all HC, CO, and NOx.

そこで、本実施形態では、図12に示すように、エンジンの始動を開始してから所定時間が経過するまでの間(暖機中)は、NOセンサフィードバックモードの実行を禁止し、その替わりにNO生成優先モードを実行する。すなわち暖機中は、NO生成優先モードを実行し、HC及びCO浄化率とともにNO生成効率を速やかに立ち上げる。そして、エンジンの始動を開始してから所定時間が経過した後(暖機後)は、NOセンサフィードバックモードの実行を許可し、NO−NOx比を0.5近傍の最適値に維持し、HC及びCO浄化率とともにNOx浄化率も高く維持する。
また、以上のようにエンジンの始動直後の暖機中の他、酸化触媒の温度がその活性温度未満である場合も同様にNOセンサフィードバックモードの実行を禁止するとともにNO生成優先モードを実行し、酸化触媒の温度がその活性温度以上である場合にNOセンサフィードバックモードの実行を許可してもよい。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 12, the execution of the NO 2 sensor feedback mode is prohibited during the period from the start of the engine start until the predetermined time elapses (during warming up). The NO 2 generation priority mode is executed. That is, during the warm-up, the NO 2 generation priority mode is executed, and the NO 2 generation efficiency is quickly raised together with the HC and CO purification rates. After a predetermined time has elapsed since the start of the engine (after warming up), the execution of the NO 2 sensor feedback mode is permitted, and the NO 2 -NOx ratio is maintained at an optimum value in the vicinity of 0.5. In addition, the NOx purification rate is kept high together with the HC and CO purification rates.
As described above, the NO 2 sensor feedback mode is similarly prohibited and the NO 2 generation priority mode is executed when the temperature of the oxidation catalyst is lower than the activation temperature in addition to the warming up immediately after the engine is started. Then, when the temperature of the oxidation catalyst is equal to or higher than its activation temperature, execution of the NO 2 sensor feedback mode may be permitted.

図14及び図15は、以上のように構成されたECUにより目標EGR量Gegr_cmdを決定する手順を示すフローチャートである。   14 and 15 are flowcharts showing a procedure for determining the target EGR amount Gegr_cmd by the ECU configured as described above.

先ず、S1では尿素水噴射装置が故障した状態であるか否かを判別する。この判別がNOであり、尿素水噴射装置が正常な状態である場合にはS2に移る。S2では、高圧EGR装置が故障した状態であるか否かを判別する。この判別がNOであり、高圧EGR装置が正常な状態である場合にはS3に移る。S3では、NHセンサ、温度センサ、及びNOセンサなどの各種センサが故障した状態であるか否かを判別する。この判別がNOであり、上記センサが何れも正常である場合S4に移る。また、これらS1〜S3の何れかにおいてYESであると判別された場合、すなわち尿素水噴射装置、高圧EGR装置、及び上記センサのうち何れか1つでも故障した状態であると判別された場合にはS5に移り、目標EGR量Gegr_cmdを強制的に“0”に設定した後、S17に移る。
S4では、エンジン回転数及び要求エンジン負荷などのパラメータに基づいて予め定められたマップを検索することにより、基準EGR量Gegr_mapを決定し、S6に移る。
First, in S1, it is determined whether or not the urea water injection device is in a failed state. If this determination is NO and the urea water injection device is in a normal state, the process proceeds to S2. In S2, it is determined whether or not the high-pressure EGR device is in a failed state. If this determination is NO and the high-pressure EGR device is in a normal state, the process proceeds to S3. In S3, it is determined whether various sensors such as an NH 3 sensor, a temperature sensor, and an NO 2 sensor are in a failed state. If this determination is NO and all of the above sensors are normal, the routine proceeds to S4. Further, when it is determined as YES in any of these S1 to S3, that is, when it is determined that any one of the urea water injection device, the high pressure EGR device, and the sensor is in a failed state. Moves to S5, forcibly sets the target EGR amount Gegr_cmd to “0”, and then moves to S17.
In S4, a reference EGR amount Gegr_map is determined by searching a predetermined map based on parameters such as engine speed and required engine load, and the process proceeds to S6.

S6では、エンジンを始動してから、酸化触媒を活性温度まで暖機するために設定された所定の暖機時間経過したか否かを判別する。この判別がNOであり、暖機中である場合には、S7に移る。
S7では、NO生成優先モードでEGR補正係数Kegr_no2を決定した後、S16に移る。NO生成優先モードでは、EGR補正係数Kegr_no2は“1”に設定され(上記式(18)参照)、結果として目標EGR量Gegr_cmdとして、マップ値Gegr_mapが採用される。
In S6, it is determined whether or not a predetermined warm-up time set for warming up the oxidation catalyst to the activation temperature has elapsed since the engine was started. If this determination is NO and the engine is warming up, the process proceeds to S7.
In S7, after determining the EGR correction coefficient Kegr_no2 in the NO 2 generation priority mode, the process proceeds to S16. In the NO 2 generation priority mode, the EGR correction coefficient Kegr_no2 is set to “1” (see the above equation (18)), and as a result, the map value Gegr_map is adopted as the target EGR amount Gegr_cmd.

S6における判別がYESであり、暖機後である場合にはS8に移り、選択還元触媒が活性状態にあるか否かを判別する。より具体的には、選択還元触媒の温度Tscrが、その活性状態を判定するために設定された閾値Tscr_act(例えば、250℃)より高いか否かを判別する。S8における判別がNOであり、選択還元触媒が活性状態にない場合にもS7に移り、上記暖機中と同様に、NO生成優先モードでEGR補正係数Kegr_no2を決定する。 If the determination in S6 is YES, and if it is after warm-up, the process proceeds to S8 to determine whether or not the selective reduction catalyst is in an active state. More specifically, it is determined whether or not the temperature Tscr of the selective reduction catalyst is higher than a threshold value Tscr_act (for example, 250 ° C.) set for determining the active state. When the determination in S8 is NO and the selective reduction catalyst is not in the active state, the process also proceeds to S7, and the EGR correction coefficient Kegr_no2 is determined in the NO 2 generation priority mode as in the warm-up.

S8における判別がYESであり、選択還元触媒が活性状態にある場合にはS9に移り、選択還元触媒のストレージ量が十分であるか否か、又は、NHスリップが発生した状態であるか否かを判別する。より具体的には、ストレージ量が十分であるか否かは、最大ストレージ容量の推定値に対するストレージ量の推定値の割合が、所定値(例えば20%以上)であるか否かによって判別できる。また、NHスリップが発生した状態であるか否かは、NHセンサの出力値Vnh3が所定の閾値以上であるか否かによって判別する。S9における判別がNOであり、選択還元触媒のNOx浄化性能が十分でない場合にもS7に移り、上記暖機中と同様に、NO生成優先モードでEGR補正係数Kegr_no2を決定する。 If the determination in S8 is YES and the selective reduction catalyst is in the active state, the process moves to S9, whether the storage amount of the selective reduction catalyst is sufficient, or whether NH 3 slip has occurred. Is determined. More specifically, whether or not the storage amount is sufficient can be determined based on whether or not the ratio of the estimated value of the storage amount to the estimated value of the maximum storage capacity is a predetermined value (for example, 20% or more). Whether or not NH 3 slip has occurred is determined based on whether or not the output value Vnh3 of the NH 3 sensor is equal to or greater than a predetermined threshold value. If the determination in S9 is NO and the NOx purification performance of the selective reduction catalyst is not sufficient, the process also proceeds to S7, and the EGR correction coefficient Kegr_no2 is determined in the NO 2 generation priority mode, as in the warm-up.

S9における判別がYESであり、選択還元触媒のNOx浄化性能が十分である場合にはS10に移り、選択還元触媒の劣化度合いを判定済みであるか否かを判別する。より具体的には、上述の触媒劣化判定値DET_SCR_AGDの値が、触媒劣化判定モードの未実行を示す初期値“0”以外であるか否かによって判別できる。   When the determination in S9 is YES and the NOx purification performance of the selective reduction catalyst is sufficient, the process proceeds to S10, and it is determined whether or not the degree of deterioration of the selective reduction catalyst has been determined. More specifically, the determination can be made based on whether or not the value of the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is other than the initial value “0” indicating that the catalyst deterioration determination mode is not executed.

S10における判別がNOであり、エンジンを始動してから未だ選択還元触媒の劣化度合いを判定していない場合には、S11に移り、触媒劣化判定モードでEGR補正係数Kegr_no2と触媒劣化判定値DET_SCR_AGDとを決定した後、S16に移る。より具体的には、上記式(9)〜(12)(又は、式(13)〜(16))に基づいて、EGR補正係数Kegr_no2と触媒劣化判定値DET_SCR_AGDとを決定する。   If the determination in S10 is NO and the degree of deterioration of the selective reduction catalyst has not yet been determined since the engine was started, the process proceeds to S11, and in the catalyst deterioration determination mode, the EGR correction coefficient Kegr_no2 and the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD are After determining, the process proceeds to S16. More specifically, the EGR correction coefficient Kegr_no2 and the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD are determined based on the above equations (9) to (12) (or equations (13) to (16)).

S10における判別がYESであり、選択還元触媒の劣化度合いを判定済みである場合には、その度合いをさらに詳細に判定するべくS12に移る。そしてS12では、選択還元触媒は新品状態であるか否か、すなわち触媒劣化判定値DET_SCR_AGDが“1”であるか否かを判別する。S12における判別がYESであり、選択還元触媒が新品状態である場合にはS13に移り、燃費優先モードでEGR補正係数Kegr_no2を決定した後、S16に移る。燃費優先モードでは、EGR補正係数Kegr_no2は、燃費優先EGR補正係数Kegr_no2_optに設定される(上記式(17)参照)。   When the determination in S10 is YES and the degree of deterioration of the selective reduction catalyst has been determined, the process proceeds to S12 to determine the degree in more detail. In S12, it is determined whether or not the selective reduction catalyst is in a new state, that is, whether or not the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is “1”. If the determination in S12 is YES and the selective reduction catalyst is in a new state, the process proceeds to S13, and after determining the EGR correction coefficient Kegr_no2 in the fuel efficiency priority mode, the process proceeds to S16. In the fuel efficiency priority mode, the EGR correction coefficient Kegr_no2 is set to the fuel efficiency priority EGR correction coefficient Kegr_no2_opt (see the above formula (17)).

S12における判別がNOであり、したがって選択還元触媒はある程度以上劣化した状態である場合には、S20に移り、酸化触媒及びCSFの劣化度合いを判定し、この劣化度合いが大きいか否かを判別する。このS20における判別がYESであり、酸化触媒及びCSFの劣化度合いが大きいと判断される場合にはNOセンサフィードバックモードの実行を禁止し、S7に移り、生成優先モードでEGR補正係数Kegt_no2を決定する。 If the determination in S12 is NO, and therefore the selective reduction catalyst is in a state that has deteriorated to some extent, the process proceeds to S20, where the deterioration degree of the oxidation catalyst and CSF is determined, and whether or not the deterioration degree is large is determined. . If the determination in S20 is YES and it is determined that the degree of deterioration of the oxidation catalyst and CSF is large, execution of the NO 2 sensor feedback mode is prohibited, and the process proceeds to S7 to determine the EGR correction coefficient Kegt_no2 in the generation priority mode. To do.

S20における判別がNOであり、したがって酸化触媒及びCSFの劣化はさほど大きく進行しておらずかつ選択還元触媒はある程度以上劣化した状態である場合には、現在のエンジンの運転状態がNOセンサフィードバックモードを作動させるのに適した状態であるか否かを判定するべく、S14に移る。そしてS14では、例えば排気ボリュームが大きな状態であるか否かを判別する。図3を参照して説明したように、排気ボリュームが大きくなると酸化触媒やCSFにおけるNO生成効率が低下する。そこで、S14における判別がYESであり、排気ボリュームが大きな状態(高負荷運転状態)である場合には、NO生成効率の過剰な低下を防止するべく、S7に移り、NO生成優先モードでEGR補正係数Kegr_no2を決定する。 If the determination in S20 is NO, and therefore the deterioration of the oxidation catalyst and CSF has not progressed significantly and the selective reduction catalyst has deteriorated to some extent, the current engine operating state is determined as NO 2 sensor feedback. To determine whether or not the mode is suitable for operating the mode, the process proceeds to S14. In S14, for example, it is determined whether or not the exhaust volume is large. As described with reference to FIG. 3, the NO 2 generation efficiency in the oxidation catalyst and CSF decreases as the exhaust volume increases. Therefore, when the determination in S14 is YES and the exhaust volume is in a large state (high load operation state), the process proceeds to S7 to prevent an excessive decrease in NO 2 generation efficiency, and in the NO 2 generation priority mode. An EGR correction coefficient Kegr_no2 is determined.

S14における判別がYESであり、排気ボリュームが小さな状態である場合にはS15に移り、NOセンサフィードバックモードでEGR補正係数Kegr_no2を決定した後、S16に移る。より具体的には、上記式(5)〜(8)に基づいてEGR補正係数Kegr_no2を決定する。 If the determination in S14 is YES and the exhaust volume is small, the process proceeds to S15, and after determining the EGR correction coefficient Kegr_no2 in the NO 2 sensor feedback mode, the process proceeds to S16. More specifically, the EGR correction coefficient Kegr_no2 is determined based on the above formulas (5) to (8).

S16では、各モードで決定されたEGR補正係数Kegr_no2を、マップ値Gegr_mapに乗算することで、目標EGR量Gegr_cmdを決定した後、S17に移る。S17では、選択還元触媒が劣化した状態であるか否か、すなわち触媒劣化判定値DET_SCR_AGDが“3”であるか否かを判別する。この判別がYESの場合にはS18に移り、触媒劣化警告灯を点灯させた後にこの処理を終了し、この判別がNOの場合には、直ちにこの処理を終了する。   In S16, the target EGR amount Gegr_cmd is determined by multiplying the map value Gegr_map by the EGR correction coefficient Kegr_no2 determined in each mode, and then the process proceeds to S17. In S17, it is determined whether or not the selective reduction catalyst is in a deteriorated state, that is, whether or not the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is “3”. If this determination is YES, the process proceeds to S18, the process is terminated after the catalyst deterioration warning lamp is turned on, and if this determination is NO, this process is immediately terminated.

次に、図16及び図17に示すシミュレーション結果を参照して、NOセンサフィードバックモードの効果について検討する。
図16は、NOセンサフィードバックモードの非作動時、より具体的にはEGR補正係数Kegr_no2を強制的に“1”に設定し続けた場合におけるシミュレーション結果である。
図17は、NOセンサフィードバックモードの作動時におけるシミュレーション結果である。これら図16及び図17には、それぞれ、上段から、排気ボリューム、EGR量、フィードNO量、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比、選択還元触媒におけるNOx浄化率、NOセンサの出力値Vno2、及びEGR補正係数Kegr_no2を示す。
Next, the effect of the NO 2 sensor feedback mode will be examined with reference to the simulation results shown in FIGS.
FIG. 16 shows a simulation result when the NO 2 sensor feedback mode is not operated, more specifically, when the EGR correction coefficient Kegr_no2 is forcibly continuously set to “1”.
FIG. 17 is a simulation result when the NO 2 sensor feedback mode is activated. 16 and 17, respectively, from the upper stage, the exhaust volume, the EGR amount, the feed NO amount, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst, the NOx purification rate in the selective reduction catalyst, and the NO 2 sensor An output value Vno2 and an EGR correction coefficient Kegr_no2 are shown.

図16に示すように、EGR補正係数Kegr_no2を強制的に“1”にし続けたので、目標EGR量Gegr_cmdとマップ値Gegr_mapは一致する。エンジンに断続的に高負荷をかけたことに伴い、排気ボリュームとフィードNO量が同じタイミングで大きくなり、結果として選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比が0.5よりも大きなNO過多の状態から、0.5よりも小さなNO過多の状態に断続的に推移するものの、平均的にはNO過多の状態となっている。このため、選択還元触媒のNOx浄化率は、本来の最大値よりも低い値を推移し、フィードNO量が少ないにも関わらず、選択還元触媒の下流側には浄化できなかったNOが断続的に排出される。 As shown in FIG. 16, since the EGR correction coefficient Kegr_no2 is forcibly kept at “1”, the target EGR amount Gegr_cmd matches the map value Gegr_map. As the engine is intermittently applied with a high load, the exhaust volume and the feed NO amount increase at the same timing. As a result, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust flowing into the selective reduction catalyst is larger than 0.5. Although the state is excessively shifted from the state of 2 excess to the state of NO excess that is smaller than 0.5, the state is excessively NO 2 on average. For this reason, the NOx purification rate of the selective reduction catalyst has a value lower than the original maximum value, and NO 2 that could not be purified downstream of the selective reduction catalyst is intermittent even though the feed NO amount is small. Are exhausted.

これに対し、図17に示すように、NOセンサフィードバックモードでは、NO2センサの出力値Vno2に基づいてEGR補正係数Kegr_no2を“1”と下限値との間でのこぎり状に変化させるため、目標EGR量Gegr_cmdは、マップ値Gegr_map以下の値に設定される。したがってフィードNO量は、図16に示す結果と比較して多めに制御されることとなるが、この結果、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比は、平均的には最適値である0.5の近傍を推移することとなり、選択還元触媒のNOx浄化率は高く維持される。このため、図16に示す結果と比較して、フィードNO量が多いにも関わらず、選択還元触媒の下流側のNO量は大幅に抑制される。以上により、NOセンサフィードバックモードの効果が検証された。 On the other hand, as shown in FIG. 17, in the NO 2 sensor feedback mode, the EGR correction coefficient Kegr_no2 is changed in a sawtooth shape between “1” and the lower limit value based on the output value Vno2 of the NO2 sensor. The EGR amount Gegr_cmd is set to a value less than or equal to the map value Gegr_map. Accordingly, the amount of feed NO is controlled more than the result shown in FIG. 16, but as a result, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is an optimum value on average. It moves in the vicinity of a certain 0.5, and the NOx purification rate of the selective reduction catalyst is maintained high. For this reason, compared with the result shown in FIG. 16, although the amount of feed NO is large, the amount of NO 2 on the downstream side of the selective reduction catalyst is greatly suppressed. As described above, the effect of the NO 2 sensor feedback mode was verified.

[第1実施形態の変形例]
次に、上記第1実施形態の変形例について説明する。
上記第1実施形態では、NOセンサフィードバックモードとは別に触媒劣化判定モードを設定し、NO−NOx比コントローラを、この触媒劣化判定モードで作動させることで選択還元触媒の劣化度合いを判定した。これに対し本変形例では、このように触媒劣化判定モードを別途設定することなく、NOセンサフィードバックモードで作動させている間におけるEGR補正係数Kegr_no2に基づいて劣化度合いを判定する点で、上記第1実施形態と異なる。
[Modification of First Embodiment]
Next, a modification of the first embodiment will be described.
In the first embodiment, the catalyst deterioration determination mode is set separately from the NO 2 sensor feedback mode, and the deterioration degree of the selective reduction catalyst is determined by operating the NO 2 -NOx ratio controller in the catalyst deterioration determination mode. . On the other hand, in the present modification, the degree of deterioration is determined based on the EGR correction coefficient Kegr_no2 during operation in the NO 2 sensor feedback mode without separately setting the catalyst deterioration determination mode as described above. Different from the first embodiment.

上述のように、NOセンサフィードバックモードでは、NOセンサでNOが検出されるまで、EGR補正係数Kegr_no2を増加させることで徐々にNO過多の状態にし、その後、NOセンサでNOが検出されなくなるまでEGR補正係数Kegr_no2を減少させる。一方、選択還元触媒の劣化が進行すると、NO−NOx比の最適値からのずれに応じたNOx浄化率の低下も大きくなる。したがって、劣化が進行した選択還元触媒に対しては、NOセンサでNOが検出されなくなるまで、すなわちNO−NOx比が最適値に近くなりNOx浄化率が高くなるまで、大幅にEGR補正係数Kegr_no2を減少させる必要がある。つまり、劣化が進行した選択還元触媒に対しNOセンサフィードバックモードでコントローラを作動させると、EGR補正係数Kegr_no2の最低値(図7における星印参照)は、小さくなると考えられる。 As described above, the NO 2 sensor feedback mode, with NO 2 sensor to NO 2 is detected, the state of gradual NO 2 excessive by increasing the EGR correction coefficient Kegr_no2, then, NO 2 in NO 2 sensor Until the EGR correction coefficient Kegr_no2 is decreased. On the other hand, as the deterioration of the selective reduction catalyst proceeds, the NOx purification rate decreases according to the deviation of the NO 2 -NOx ratio from the optimum value. Thus, for the selective reduction catalyst deterioration has progressed, with NO 2 sensor to NO 2 is not detected, that is, until NO 2 -NOx ratio becomes close to the optimum value NOx purification rate increases significantly EGR correction The coefficient Kegr_no2 needs to be reduced. That is, when the controller is operated in the NO 2 sensor feedback mode with respect to the selective reduction catalyst in which the deterioration has progressed, the minimum value of the EGR correction coefficient Kegr_no2 (see the asterisk in FIG. 7) is considered to be small.

このことから、本変形例では、NOフィードバックモードでEGR補正係数Kegr_no2を変化させている間、NOセンサの出力値Vno2が劣化判定閾値Vno2_JD_thを下回った時におけるEGR補正係数Kegr_no2に対し、下記式(19)に示すような統計処理を施すことにより、選択還元触媒の劣化度合いの進行に反比例した劣化判定用パラメータJ_SCRを算出する。ここで、フィルタリング係数Kjd_scrは、“0”から“1”の間、例えば、“0.995”に設定される。

Figure 0005366988
Therefore, in the present modification, while changing the EGR correction coefficient Kegr_no2 in the NO 2 feedback mode, the following is provided for the EGR correction coefficient Kegr_no2 when the output value Vno2 of the NO 2 sensor falls below the deterioration determination threshold value Vno2_JD_th. By performing statistical processing as shown in Expression (19), a deterioration determination parameter J_SCR that is inversely proportional to the progress of the deterioration degree of the selective reduction catalyst is calculated. Here, the filtering coefficient Kjd_scr is set between “0” and “1”, for example, “0.995”.
Figure 0005366988

そして、このようにして得られた劣化判定用パラメータJ_SCRと閾値J_SCR_AGDとを比較することにより、下記式(20)に示すように、触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを決定する。

Figure 0005366988
Then, by comparing the thus obtained deterioration determination parameter J_SCR and the threshold value J_SCR_AGD, the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is determined as shown in the following equation (20).
Figure 0005366988

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、第1実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

第1実施形態では、図3を参照して説明したように酸化触媒やCSFにおけるNOの酸化は、COやHCより優先順位が低いことに着目し、フィードNO量や排気ボリュームを増減することにより、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を適正値の近傍に制御する。これに対し第2実施形態では、酸化触媒やCSFにおけるNO生成効率は、排気の酸素濃度によっても変化することに着目する。 In the first embodiment, as described with reference to FIG. 3, focusing on the fact that the oxidation of NO in the oxidation catalyst and CSF has a lower priority than CO and HC, the feed NO amount and the exhaust volume are increased or decreased. Then, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is controlled in the vicinity of an appropriate value. On the other hand, in the second embodiment, attention is paid to the fact that the NO 2 production efficiency in the oxidation catalyst and CSF also changes depending on the oxygen concentration of the exhaust gas.

図18は、混合気の空燃比と、酸化触媒及びCSFの下流側のNO量と、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比との関係を示す図である。なお、図18には、燃料噴射タイミングや噴射パターンなど、混合気の空燃比とは無関係のパラメータを適宜調整することにより、フィードNO量が一定になるようにした場合を示す。
図18に示すように、フィードNO量を一定にしたまま空燃比をストイキよりリーン側の領域においてリーン側からリッチ側へ変化させ、これにより酸化触媒及びCSFに流入する排気の酸素濃度が低下させると、酸化触媒及びCSFで酸化されるNOの割合が低下し(すなわちNO生成効率が低下し)、NO−NOx比が低下する。これは、混合気の空燃比、より直接的には酸化触媒及びCSFに流入する排気の酸素濃度により、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を調整できることを意味する。
FIG. 18 is a diagram showing the relationship among the air-fuel ratio of the air-fuel mixture, the amount of NO 2 downstream of the oxidation catalyst and CSF, and the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst. FIG. 18 shows a case where the feed NO amount is made constant by appropriately adjusting parameters such as the fuel injection timing and the injection pattern that are unrelated to the air-fuel ratio of the air-fuel mixture.
As shown in FIG. 18, the air-fuel ratio is changed from the lean side to the rich side in the region on the lean side from the stoichiometric state with the feed NO amount kept constant, thereby reducing the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst and the CSF. As a result, the ratio of NO oxidized by the oxidation catalyst and CSF decreases (that is, NO 2 production efficiency decreases), and the NO 2 -NOx ratio decreases. This means that the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst can be adjusted by the air-fuel ratio of the air-fuel mixture, more directly, the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst and CSF.

図19は、混合気の空燃比とNO−NOx比との関係に着目することでなされた本実施形態に係るエンジン1Aの排気浄化システム2A及びそのECU3Aの構成を示すブロック図である。 FIG. 19 is a block diagram showing the configuration of the exhaust purification system 2A of the engine 1A and its ECU 3A according to the present embodiment made by paying attention to the relationship between the air-fuel ratio of the air-fuel mixture and the NO 2 -NOx ratio.

排気浄化システム2Aの状態を検出するため、ECU3Aには、酸素濃度センサ45Aが接続されている。この酸素濃度センサ45Aは、排気管11のうち酸化触媒21及びCSF22の下流側の排気の酸素濃度、すなわち排気の空燃比を検出し、検出値に略比例した信号AF_actをECU3Aに供給する。   In order to detect the state of the exhaust purification system 2A, an oxygen concentration sensor 45A is connected to the ECU 3A. The oxygen concentration sensor 45A detects the oxygen concentration of exhaust gas downstream of the oxidation catalyst 21 and CSF 22 in the exhaust pipe 11, that is, the air-fuel ratio of the exhaust gas, and supplies a signal AF_act substantially proportional to the detected value to the ECU 3A.

混合気の空燃比の調整方法は、ガソリンエンジンとディーゼルエンジンとで異なる。
ガソリンエンジンの場合は、スロットリングにより新気量を増減することにより混合気の空燃比を調整できる。
過給機を備えたディーゼルエンジンの場合は、EGR量、メイン噴射及びアフター噴射に係る燃料噴射量に相当する燃焼燃料噴射量、ポスト噴射に係る燃料噴射量に相当するポスト噴射量、及び過給圧などにより混合気の空燃比を調整できる。メイン噴射とは吸気工程から膨張工程までの間の所定のタイミングで実行される燃料噴射であり、アフター噴射とは上記メイン噴射の後に実行される燃料噴射である。ポスト噴射とは膨張工程から吸気工程までの間の所定のタイミングで実行される燃料噴射である。例えば、EGR量を増加させると混合気の空燃比はリッチ化され、逆に減少させると混合気の空燃比はリーン化される傾向がある。アフター噴射量やポスト噴射量を増加させると混合気の空燃比はリッチ化され、逆に減少させるとリーン化される傾向がある。また、メイン噴射やアフター噴射のタイミングを遅角すると燃焼効率が低下するため、同じエンジン出力トルクを維持するためには燃焼燃料噴射量を増加させる必要があるため、結果として混合気の空燃比はリッチ化され、逆にこれらタイミングを進角するとリーン化される傾向がある。
以下では、エンジン1Aはディーゼルエンジンとし、混合気の空燃比を調整するためのパラメータとして、燃焼燃料噴射量Gcomb、ポスト噴射量Gpost、目標過給圧Boost_cmd、及び目標EGR量Gegr_cmdを決定する例を説明する。
The method for adjusting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture differs between a gasoline engine and a diesel engine.
In the case of a gasoline engine, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture can be adjusted by increasing or decreasing the amount of fresh air by throttling.
In the case of a diesel engine equipped with a supercharger, the EGR amount, the combustion fuel injection amount corresponding to the fuel injection amount related to main injection and after injection, the post injection amount corresponding to the fuel injection amount related to post injection, and the supercharging The air-fuel ratio of the air-fuel mixture can be adjusted by pressure or the like. The main injection is a fuel injection that is executed at a predetermined timing from the intake process to the expansion process, and the after injection is a fuel injection that is executed after the main injection. Post-injection is fuel injection executed at a predetermined timing between the expansion process and the intake process. For example, when the EGR amount is increased, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture tends to be rich, and conversely when it is decreased, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture tends to be leaner. When the after injection amount or the post injection amount is increased, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture tends to be rich, and conversely, when it is decreased, it tends to be lean. In addition, if the timing of main injection or after injection is retarded, the combustion efficiency decreases, so that it is necessary to increase the combustion fuel injection amount in order to maintain the same engine output torque. On the contrary, when these timings are advanced, there is a tendency to be lean.
Hereinafter, the engine 1A is a diesel engine, and an example in which the combustion fuel injection amount Gcomb, the post injection amount Gpost, the target boost pressure Boost_cmd, and the target EGR amount Gegr_cmd are determined as parameters for adjusting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture. explain.

図19に示すように、混合気の空燃比の調整に係るパラメータ(Gcomb、Gpost、Boost_cmd、及びGegr_cmd)の決定に係る制御ブロックは、NO−NOx比コントローラ31Aと、基準空燃比マップ値算出部32Aと、空燃比コントローラ33Aと、を含んで構成される。 As shown in FIG. 19, the control block relating to the determination of the parameters (Gcomb, Gpost, Boost_cmd, and Gegr_cmd) relating to the adjustment of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture includes the NO 2 -NOx ratio controller 31A and the reference air-fuel ratio map value calculation. The unit 32A and an air-fuel ratio controller 33A are included.

この制御ブロックによれば、酸化触媒21及びCSF22の下流側の排気の空燃比に対する目標値である目標空燃比AF_cmdは、基準空燃比マップ値算出部32Aにより算出された基準目標空燃比AF_mapに、NO−NOx比コントローラ31Aにより算出された空燃比補正係数Daf_no2を加算することで算出される(下記式(21)参照)。そして、燃焼燃料噴射量Gcomb、ポスト噴射量Gpost、目標過給圧Boost_cmd、及び目標EGR量Gegr_cmdは、酸素濃度センサ45Aの出力値AF_actが上記目標空燃比AF_cmdに一致するように、空燃比コントローラ33Aにより算出される。

Figure 0005366988
According to this control block, the target air-fuel ratio AF_cmd, which is the target value for the air-fuel ratio of the exhaust downstream of the oxidation catalyst 21 and CSF 22, is set to the reference target air-fuel ratio AF_map calculated by the reference air-fuel ratio map value calculation unit 32A. It is calculated by adding the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 calculated by the NO 2 -NOx ratio controller 31A (see the following formula (21)). The combustion fuel injection amount Gcomb, the post injection amount Gpost, the target boost pressure Boost_cmd, and the target EGR amount Gegr_cmd are set so that the output value AF_act of the oxygen concentration sensor 45A matches the target air-fuel ratio AF_cmd. Is calculated by
Figure 0005366988

基準空燃比マップ値算出部32Aは、エンジン回転数NE及び要求エンジン負荷TRQに基づいて、予め定められたマップを検索することにより、基準目標空燃比AF_mapを決定する。なお、この基準空燃比マップ値算出部32Aにおけるマップは、燃費、スート量、及びフィードNOx量などのバランスを考慮しつつ、第1実施形態と同様に、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比がNO過多気味になるように設定されていることが好ましい。 The reference air-fuel ratio map value calculation unit 32A determines a reference target air-fuel ratio AF_map by searching a predetermined map based on the engine speed NE and the required engine load TRQ. The map in the reference air-fuel ratio map value calculation unit 32A is similar to the first embodiment in consideration of the balance of the fuel consumption, the soot amount, the feed NOx amount, etc., and the NO 2 of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst. it is preferred that -NOx ratio is set to be NO 2 excessive slightly.

NO−NOx比コントローラ31Aは、第1実施形態のNO−NOx比コントローラ31と同様に、以下の4種類の制御モードの何れかで作動し、各制御モードで異なるアルゴリズムに基づいて、上記マップ値AF_mapを補正するための空燃比補正係数Daf_no2を算出する。
1.NOセンサフィードバックモード
2.触媒劣化判定モード
3.燃費優先モード
4.NO生成優先モード
以下、これら4つの制御モードにより、空燃比補正係数Daf_no2を算出する手順について順に説明する。
Similar to the NO 2 -NOx ratio controller 31 of the first embodiment, the NO 2 -NOx ratio controller 31A operates in one of the following four types of control modes, and is based on an algorithm that is different in each control mode. An air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 for correcting the map value AF_map is calculated.
1. NO 2 sensor feedback mode 2. Catalyst deterioration judgment mode 3. Fuel economy priority mode NO 2 Generation Priority Mode Hereinafter, the procedure for calculating the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 in these four control modes will be described in order.

<NOセンサフィードバックモード>
NOセンサフィードバックモードでは、NO−NOx比コントローラ31Aは、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比がその最適値の近傍に平均的に維持されるように、NOセンサの出力値Vno2に基づいて空燃比補正係数Daf_no2を決定する。
<NO 2 sensor feedback mode>
In the NO 2 sensor feedback mode, the NO 2 -NOx ratio controller 31A outputs the NO 2 sensor output so that the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is maintained in the vicinity of the optimum value on average. An air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 is determined based on the value Vno2.

本実施形態も第1実施形態と同様に、下記式(22)で定義された出力偏差E_Vno2を用い、さらに下記式(23)、(24)、(25)に基づいて空燃比補正係数Daf_no2を算出する。

Figure 0005366988
Figure 0005366988
Figure 0005366988
Figure 0005366988
Similarly to the first embodiment, this embodiment uses the output deviation E_Vno2 defined by the following equation (22), and further calculates the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 based on the following equations (23), (24), and (25). calculate.
Figure 0005366988
Figure 0005366988
Figure 0005366988
Figure 0005366988

式(25)に示されるように、空燃比補正係数Daf_no2は、上限値を“0”とし、下限値をDaf_no2_Lとし、これら上限値と下限値との間で設定される。式(24)中のフィードバックゲインKi_af_no2は負の値に設定される。式(23)中の初回減算量DDaf_DECは、負の値に設定され、復帰量DDaf_INCは、正の値に設定される。   As shown in Expression (25), the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 is set between the upper limit value and the lower limit value with the upper limit value being “0” and the lower limit value being Daf_no2_L. The feedback gain Ki_af_no2 in the equation (24) is set to a negative value. The initial subtraction amount DDaf_DEC in equation (23) is set to a negative value, and the return amount DDaf_INC is set to a positive value.

図20は、上記式(22)〜(25)で定義されたNOセンサフィードバックモードでNO−NOx比コントローラを作動させた場合におけるNOセンサの出力値Vno2、空燃比補正係数Daf_no2、及び目標空燃比AF_cmdの変化を示すタイムチャートである。 Figure 20 shows the above formula (22) to (25) the output value of the NO 2 sensor in the case of actuating the NO 2 -NOx ratio controller defined NO 2 sensor feedback mode Vno2, the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 and, It is a time chart which shows the change of target air fuel ratio AF_cmd.

時刻t1〜t2までの間、NOセンサの出力値Vno2はNO検出閾値Vno2_th以下である。この場合、空燃比補正係数Daf_no2は、上限値へ向かって、式(23)で設定した復帰量DDaf_INCずつ増加し、目標空燃比AF_cmdは、マップ値AF_mapに近づくように徐々に大きくなる。これにより、混合気の空燃比はよりリーン側に変更され、結果として排気の酸素濃度は、空燃比補正係数Daf_no2を増加させなかった場合と比較して徐々に上昇する。 Between times t1 to t2, the output value Vno2 of NO 2 sensor is less NO 2 detection threshold Vno2_th. In this case, the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 increases toward the upper limit by the return amount DDaf_INC set in Expression (23), and the target air-fuel ratio AF_cmd gradually increases so as to approach the map value AF_map. As a result, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is changed to a leaner side, and as a result, the oxygen concentration of the exhaust gas gradually increases as compared to the case where the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 is not increased.

次に、時刻t2では、NOセンサの出力値Vno2がNO検出閾値Vno2_thを上回る。この瞬間、空燃比補正係数Daf_no2は、式(23)で設定した初回減算量DDaf_DECだけ小さくなる。これにより、目標空燃比AF_cmdは、マップ値AF_mapから離れるようにより小さな値に瞬間的に変更される。その後、時刻t2からNOセンサの出力値Vno2がNO検出閾値Vno2_thを下回る時刻t3までの間、空燃比補正係数Daf_no2は、式(24)に示すように、出力偏差E_Vno2に比例した分ずつ減少する。これにより、目標空燃比AF_cmdは、マップ値AF_mapから離れるように、より小さくなる。これにより、混合気の空燃比はよりリッチ側に変更され、結果として排気の酸素濃度は、空燃比補正係数Daf_no2を減少させなかった場合と比較して徐々に低下する。 Next, at time t2, the output value Vno2 of NO 2 sensor exceeds the NO 2 detection threshold Vno2_th. At this moment, the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 is decreased by the initial subtraction amount DDaf_DEC set by the equation (23). As a result, the target air-fuel ratio AF_cmd is instantaneously changed to a smaller value so as to depart from the map value AF_map. Thereafter, from time t2 the output value Vno2 of NO 2 sensor to the time t3 below NO 2 detection threshold Vno2_th, the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2, as shown in equation (24), each amount that is proportional to the output deviation E_Vno2 Decrease. Thereby, the target air-fuel ratio AF_cmd becomes smaller so as to be away from the map value AF_map. As a result, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is changed to a richer side. As a result, the oxygen concentration of the exhaust gas gradually decreases as compared with the case where the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 is not decreased.

時刻t3〜t4までの間、及び時刻t5以降、NOセンサの出力値Vno2は、NO検出閾値Vno2_th以下である。したがって、この間における空燃比補正係数Daf_no2と目標空燃比AF_cmdは、上記時刻t1〜t2までの間と定性的に同じ振る舞いを示すので、詳細な説明を省略する。また時刻t4〜t5までの間、NOセンサの出力値Vno2は、NO検出閾値Vno2_thより大きい。したがって、この間における空燃比補正係数Daf_no2と目標空燃比AF_cmdは、上記時刻t2〜t3までの間と定性的に同じ振る舞いを示すので、詳細な説明を省略する。 Between times t3 to t4, and time t5 and later, the output value Vno2 of NO 2 sensor is less NO 2 detection threshold Vno2_th. Accordingly, the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 and the target air-fuel ratio AF_cmd during this period exhibit the same qualitative behavior as during the period from the time t1 to the time t2, and thus detailed description thereof is omitted. The time until t4 to t5, the output value Vno2 of NO 2 sensor is greater than the NO 2 detection threshold Vno2_th. Accordingly, the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 and the target air-fuel ratio AF_cmd during this period exhibit qualitatively the same behaviors from the time t2 to t3, and detailed description thereof will be omitted.

次に、出力偏差E_Vno2が正の値となったことに応じて、目標空燃比AF_cmdを、マップ値AF_mapから離れるように減少させる処理(図20中、時刻t2〜t3、t4〜t5)を実行することによる効果について、図21を参照しながら説明する。   Next, in accordance with the output deviation E_Vno2 becoming a positive value, a process of decreasing the target air-fuel ratio AF_cmd so as to be away from the map value AF_map (time t2 to t3, t4 to t5 in FIG. 20) is executed. The effect by doing will be described with reference to FIG.

図21は、排気管の各部分における酸素濃度、NO−NOx比、NO量、NO量、HC量及びCO量、並びに混合気の空燃比を示す図である。図21中、破線は、目標空燃比AF_cmdとしてマップ値AF_mapを採用し続けた従来手法の例を示し、実線は、出力偏差E_Vno2が正の値となったことに応じて目標空燃比AF_cmdを、マップ値AF_mapから離れるように減少させた本実施形態の例を示す。 FIG. 21 is a diagram showing the oxygen concentration, the NO 2 -NOx ratio, the NO amount, the NO 2 amount, the HC amount and the CO amount, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in each part of the exhaust pipe. In FIG. 21, the broken line indicates an example of the conventional technique that continues to adopt the map value AF_map as the target air-fuel ratio AF_cmd, and the solid line indicates the target air-fuel ratio AF_cmd in response to the output deviation E_Vno2 having a positive value. The example of this embodiment reduced so that it may leave | separate from map value AF_map is shown.

先ず、破線で示す従来手法では、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比が0.5近傍の最適値を大きく上回ったNO過多の状態になると、浄化しきれなかったNOが選択還元触媒の下流側に排出されてしまう。 First, in the conventional technique shown by the broken line, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust flowing into the selective reduction catalyst is in a state of greatly surpassed NO 2 excessive optimum value near 0.5, NO 2 is that has not been purified It will be discharged downstream of the selective reduction catalyst.

これに対し本実施形態では、出力偏差E_Vno2が正の値となりNO過多の状態となった場合には、目標空燃比AF_cmdをマップ値AF_mapから離れるように減少させることにより、混合気の空燃比をよりリッチ側に変更し、排気の酸素濃度を低下させる。なお、混合気の空燃比のリッチ化は、例えば、燃焼燃料噴射量Gcomb、ポスト噴射量Gpost、及びEGR量Gegr_cmdを増加させたりすることで行われる。このため、混合気の空燃比のリッチ化に伴って、酸化触媒及びCSFに流入する排気のHC量及びCO量は増加し、逆にNO量は減少する。 On the other hand, in the present embodiment, when the output deviation E_Vno2 becomes a positive value and is in a state of excessive NO 2 , the target air-fuel ratio AF_cmd is decreased away from the map value AF_map, whereby the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is decreased. To a richer side to reduce the oxygen concentration in the exhaust. Note that enrichment of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is performed, for example, by increasing the combustion fuel injection amount Gcomb, the post injection amount Gpost, and the EGR amount Gegr_cmd. For this reason, as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes richer, the HC amount and CO amount of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst and the CSF increase, and conversely the NO amount decreases.

排気の酸素濃度が低下すると、酸化触媒におけるNOの酸化効率が低下する。加えて、混合気の空燃比のリッチ化に伴い、酸化の優先順位がNOより高いHC及びCOの量が増加するので、NOの酸化効率がさらに低下する。したがって、酸化触媒におけるNO生成効率が低下する。 When the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, the oxidation efficiency of NO in the oxidation catalyst decreases. In addition, as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes richer, the amount of HC and CO whose oxidation priority is higher than that of NO increases, so that the oxidation efficiency of NO further decreases. Therefore, the NO 2 production efficiency in the oxidation catalyst is lowered.

以上のように、NO−NOx比が0.5近傍の最適値を大きく上回っていた従来手法に対し、本実施形態では、混合気の空燃比をよりリッチ側に変更し、酸素濃度を低下させることにより、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を0.5近傍の最適値に向けて低減させ、結果として選択還元触媒から排出されるNO量及びNO量ともに抑制することができる。 As described above, in contrast to the conventional method in which the NO 2 -NOx ratio is significantly higher than the optimum value in the vicinity of 0.5, in this embodiment, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is changed to a richer side to lower the oxygen concentration. As a result, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is reduced toward an optimum value in the vicinity of 0.5, and as a result, both the NO amount and NO 2 amount discharged from the selective reduction catalyst are suppressed. Can do.

なお、本実施形態では、混合気の空燃比をリッチ側に変更し、排気の酸素濃度を低下させることで選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を最適値に向けて低減させたが、NO−NOx比を最適値に向けて低減させる方法はこれに限らない。図21に示すように、エンジンから排出されるNOx量が減少することを起因とした酸化触媒及びCSFにおけるNO生成効率の上昇効果よりも、排気の酸素濃度が低下しかつエンジンから排出されるHC量及びCO量が増加することを起因とした酸化触媒及びCSFにおけるNO生成効率の低下効果の方が大きくなるように、エンジンの燃焼状態に相関のある燃焼パラメータを設定することにより、NO−NOx比を低減させてもよい。 In the present embodiment, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is reduced toward the optimum value by changing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to the rich side and lowering the oxygen concentration of the exhaust gas. However, the method for reducing the NO 2 -NOx ratio toward the optimum value is not limited to this. As shown in FIG. 21, the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced and exhausted from the engine rather than the effect of increasing the NO 2 production efficiency in the oxidation catalyst and CSF due to the decrease in the amount of NOx exhausted from the engine. By setting combustion parameters correlated to the combustion state of the engine so that the NO 2 production efficiency reduction effect in the oxidation catalyst and CSF due to the increase in the HC amount and the CO amount becomes larger, NO The 2- NOx ratio may be reduced.

ところで、第1実施形態では、混合気の空燃比がストイキから十分に離れたリーンの状態でEGR量を低減させることにより、NO生成効率を低下させるのに対し、第2実施形態では、EGR量を増加させ、混合気の空燃比をストイキよりリーン側かつストイキ近傍までリッチ化させることにより、NO生成効率を低下させる。このように第1実施形態と第2実施形態とでは、NO生成効率を低下させる際におけるEGR量の変化の方向は逆となるが、これは前提となる混合気の空燃比が大きく異なるためであり、矛盾するものではない。 By the way, in the first embodiment, the NO 2 generation efficiency is lowered by reducing the EGR amount in a lean state where the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is sufficiently away from the stoichiometry, whereas in the second embodiment, the EGR is reduced. By increasing the amount and enriching the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to the lean side of the stoichiometry and close to the stoichiometry, the NO 2 generation efficiency is lowered. As described above, in the first embodiment and the second embodiment, the direction of change in the EGR amount when the NO 2 generation efficiency is reduced is reversed, but this is because the air-fuel ratio of the air-fuel mixture as a premise is greatly different. It is not contradictory.

<2.触媒劣化判定モード>
図19に戻って、触媒劣化判定モードでは、NO−NOx比コントローラ31Aは、選択還元触媒23の劣化度合いを示す触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを決定する。
より具体的には、空燃比補正係数Daf_no2を、上限値“0”から下限値Daf_no2_Lに向かって減少させることで混合気の空燃比をリッチ側に変化させ続けたときに、NOセンサの出力値Vno2が劣化判定閾値Vno2_JD_thを下回ったタイミングに基づいて触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを決定する。このようにして、空燃比補正係数Daf_no2を変化させ続けながら、触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを決定するアルゴリズムは、第1実施形態における式(9)〜(12)中のEGR補正係数Kegr_no2に関するパラメータを、空燃比補正係数Daf_no2のものに置き換えることで構築することができる。
また、逆に、空燃比補正係数Daf_no2を、下限値Daf_no2_Lから上限値“0”に向かって増加させることで混合気の空燃比をリーン側に変化させ続けたときに、NOセンサの出力値Vno2が劣化判定閾値Vno2_JD_thを上回ったタイミングに基づいて触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを決定することもできる。このアルゴリズムは、第1実施形態における式(13)〜(16)中のEGR補正係数Kegr_no2に関するパラメータを、空燃比補正係数Daf_no2のものに置き換えることで構築することができる。
<2. Catalyst deterioration judgment mode>
Returning to FIG. 19, in the catalyst deterioration determination mode, the NO 2 -NOx ratio controller 31 A determines a catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD that indicates the deterioration degree of the selective reduction catalyst 23.
More specifically, when the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 is decreased from the upper limit value “0” toward the lower limit value Daf_no2_L to continuously change the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to the rich side, the output of the NO 2 sensor The catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is determined based on the timing when the value Vno2 falls below the deterioration determination threshold value Vno2_JD_th. In this way, the algorithm for determining the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD while continuing to change the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 is a parameter for the EGR correction coefficient Kegr_no2 in the equations (9) to (12) in the first embodiment. It can be constructed by substituting the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2.
Conversely, when the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 is increased from the lower limit value Daf_no2_L toward the upper limit value “0” to continue to change the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to the lean side, the output value of the NO 2 sensor The catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD can also be determined based on the timing when Vno2 exceeds the deterioration determination threshold value Vno2_JD_th. This algorithm can be constructed by replacing the parameter related to the EGR correction coefficient Kegr_no2 in the equations (13) to (16) in the first embodiment with the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2.

<燃費優先モード>
燃費優先モードでは、NO−NOx比コントローラ31Aは、NOフィードバックモードの実行時よりも燃費が向上するように、すなわち混合気の空燃比がよりリーンになるように、NOセンサの出力値Vno2によらず空燃比補正係数Daf_no2を燃費優先空燃比補正係数Daf_no2_optに設定する(下記式(26)参照)。

Figure 0005366988
<Fuel consumption priority mode>
In the fuel efficiency priority mode, the NO 2 -NOx ratio controller 31A outputs the output value of the NO 2 sensor so that the fuel efficiency is improved as compared with the execution of the NO 2 feedback mode, that is, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes leaner. Regardless of Vno2, the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 is set to the fuel efficiency priority air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2_opt (see the following equation (26)).
Figure 0005366988

<NO生成優先モード>
NO生成優先モードでは、NO−NOx比コントローラ31Aは、酸化触媒及びCSFで多くのNOが生成され、選択還元触媒に流入する排気のNO量が多くなるように、下記式(27)に示すように、空燃比補正係数Daf_no2を“0”に設定する。

Figure 0005366988
<NO 2 generation priority mode>
In the NO 2 generation priority mode, the NO 2 -NOx ratio controller 31A generates the following equation (27) so that a large amount of NO 2 is generated by the oxidation catalyst and CSF, and the amount of NO 2 in the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst increases. ), The air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 is set to “0”.
Figure 0005366988

以上のように、NO−NOx比コントローラは、NOセンサフィードバックモードと、触媒劣化判定モードと、燃費優先モードと、NO生成優先モードとの4種類の異なる制御モードで作動させることが可能となっている。また、各モードを実行するのに好ましい時期は、第1実施形態と同じである。
すなわち、触媒劣化判定値DET_SCR_AGDが“1”であり選択還元触媒が劣化していないと判断できる場合には、NOセンサフィードバックモードの実行を禁止するとともに燃費優先モード(上記式(26)参照)を実行し、NOセンサフィードバックモードの実行時よりも燃費を向上させることが好ましい。また、触媒劣化判定値DET_SCR_AGDが“2”又は“3”である場合、すなわち選択還元触媒の劣化がある程度進行したと判断できる場合には、NOセンサフィードバックモードの実行を許可することが好ましい。
また、酸化触媒及びCSFの劣化度合いを判定し、この劣化度合いが小さいと判定した場合には、NOセンサフィードバックモードの実行を許可し、劣化度合いが大きいと判定した場合には、NOセンサフィードバックモードの実行を禁止するとともに、例えばNO生成優先モードを実行することが好ましい。
As described above, the NO 2 -NOx ratio controller can be operated in four different control modes including the NO 2 sensor feedback mode, the catalyst deterioration determination mode, the fuel consumption priority mode, and the NO 2 generation priority mode. It has become. The preferred time for executing each mode is the same as in the first embodiment.
That is, when the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is “1” and it can be determined that the selective reduction catalyst has not deteriorated, execution of the NO 2 sensor feedback mode is prohibited and the fuel efficiency priority mode (see the above formula (26)). It is preferable to improve the fuel efficiency compared to when the NO 2 sensor feedback mode is executed. In addition, when the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is “2” or “3”, that is, when it can be determined that the deterioration of the selective reduction catalyst has progressed to some extent, it is preferable to permit execution of the NO 2 sensor feedback mode.
Further, when the deterioration degree of the oxidation catalyst and the CSF is determined and it is determined that the deterioration degree is small, the execution of the NO 2 sensor feedback mode is permitted. When it is determined that the deterioration degree is large, the NO 2 sensor It is preferable to prohibit the execution of the feedback mode and execute the NO 2 generation priority mode, for example.

図22は、NO−NOx比コントローラにおけるモードの切り換え手順の一例を示すタイムチャートである。図22に示す例は、時刻“0”においてエンジンを始動してから、NO生成優先モード、触媒劣化判定モード、NOセンサフィードバックモードの順でNO−NOx比コントローラを作動させた場合を示す。
図22に示すように、エンジンの始動を開始してから所定時間が経過するまでの間(暖機中)は、NOセンサフィードバックモードの実行を禁止し、その替わりにNO生成優先モードを実行する。すなわち暖機中は、NO生成優先モードを実行し、HC及びCO浄化率とともにNO生成効率を速やかに立ち上げる。そして、エンジンの始動を開始してから所定時間が経過した後(暖機後)は、NOセンサフィードバックモードの実行を許可し、NO−NOx比が0.5近傍の最適値に維持し、HC及びCO浄化率とともにNOx浄化率も高く維持する。
また、以上のようにエンジンの始動直後の暖機中の他、酸化触媒の温度がその活性温度未満である場合も同様にNOセンサフィードバックモードの実行を禁止するとともにNO生成優先モードを実行し、酸化触媒の温度がその活性温度以上である場合にNOセンサフィードバックモードの実行を許可してもよい。
これにより、第1実施形態において図13を参照して説明したように、エンジンの始動直後の暖機中及び暖機後にわたり、HC、CO、NOxを全て効率的に浄化することができる。
FIG. 22 is a time chart illustrating an example of a mode switching procedure in the NO 2 -NOx ratio controller. In the example shown in FIG. 22, the NO 2 -NOx ratio controller is operated in the order of the NO 2 generation priority mode, the catalyst deterioration determination mode, and the NO 2 sensor feedback mode after starting the engine at time “0”. Show.
As shown in FIG. 22, during the period from when the engine starts to when a predetermined time elapses (during warm-up), the execution of the NO 2 sensor feedback mode is prohibited, and instead the NO 2 generation priority mode is set. Run. That is, during the warm-up, the NO 2 generation priority mode is executed, and the NO 2 generation efficiency is quickly raised together with the HC and CO purification rates. After a predetermined time has elapsed since the start of the engine (after warming up), the execution of the NO 2 sensor feedback mode is permitted, and the NO 2 -NOx ratio is maintained at an optimum value in the vicinity of 0.5. In addition, the NOx purification rate is kept high together with the HC and CO purification rates.
As described above, the NO 2 sensor feedback mode is similarly prohibited and the NO 2 generation priority mode is executed when the temperature of the oxidation catalyst is lower than the activation temperature in addition to the warming up immediately after the engine is started. Then, when the temperature of the oxidation catalyst is equal to or higher than its activation temperature, execution of the NO 2 sensor feedback mode may be permitted.
Accordingly, as described with reference to FIG. 13 in the first embodiment, HC, CO, and NOx can all be efficiently purified during warm-up immediately after engine startup and after warm-up.

[第2実施形態の変形例]
次に、上記第2実施形態の変形例について説明する。
本変形例では、上記第2実施形態のように触媒劣化判定モードを別途設定することなく、NOセンサフィードバックモードで作動させている間における空燃比補正係数Daf_no2に基づいて劣化度合いを判定する。
より具体的には、NOフィードバックモードで空燃比補正係数Daf_no2を変化させている間、NOセンサの出力値Vno2が劣化判定閾値Vno2_JD_thを下回った時における空燃比補正係数Daf_no2に対し、上記式(19)と同様の統計処理を施すことにより、選択還元触媒の劣化度合いの進行に反比例した劣化判定用パラメータJ_SCRを算出し、さらにこのパラメータを上記式(20)と同様に閾値と比較することにより、触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを決定する。
[Modification of Second Embodiment]
Next, a modification of the second embodiment will be described.
In the present modification, the degree of deterioration is determined based on the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 during operation in the NO 2 sensor feedback mode without separately setting the catalyst deterioration determination mode as in the second embodiment.
More specifically, while changing the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 in the NO 2 feedback mode, the above formula is applied to the air-fuel ratio correction coefficient Daf_no2 when the output value Vno2 of the NO 2 sensor falls below the deterioration determination threshold value Vno2_JD_th. By performing the same statistical processing as in (19), a deterioration determination parameter J_SCR that is inversely proportional to the progress of the deterioration degree of the selective reduction catalyst is calculated, and this parameter is compared with the threshold in the same manner as in the above equation (20) Thus, the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is determined.

[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、第1実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

第1実施形態では酸化触媒やCSFにおけるNOの酸化はCOやHCより優先順位が低いことに着目し、第2実施形態では酸化触媒やCSFにおけるNO生成効率は、排気の酸素濃度によって変化することに着目した。これに対し第3実施形態では、酸化触媒やCSFにおけるNO生成効率は、その温度によって変化することに着目する。 In the first embodiment, attention is paid to the fact that oxidation of NO in the oxidation catalyst and CSF has a lower priority than CO and HC. In the second embodiment, the NO 2 generation efficiency in the oxidation catalyst and CSF varies depending on the oxygen concentration of the exhaust gas. Focused on that. On the other hand, in the third embodiment, attention is paid to the fact that the NO 2 production efficiency in the oxidation catalyst or CSF varies depending on the temperature.

図23は、酸化触媒の温度と、酸化触媒及びCSFの下流側のNO量と、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比との関係を示す図である。なお、図23には、フィードNO量が一定になるように酸化触媒の温度を変化させた場合を示す。
図23に示すように、酸化触媒の温度が上昇すると、酸化触媒及びCSFにおけるNO生成効率も上昇するが、ある温度以上になると、NOが再度NOに戻る反応が発生するためNO生成効率も再度低下する。以下、詳細に説明するように、本実施形態では、酸化触媒の目標温度を上限値Tdoc_scr_optと下限値Tdoc_Lとの間で変化させることにより、NO−NOx比をその最適値の近傍に制御する。
FIG. 23 is a diagram showing the relationship between the temperature of the oxidation catalyst, the NO 2 amounts on the downstream side of the oxidation catalyst and CSF, and the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst. FIG. 23 shows a case where the temperature of the oxidation catalyst is changed so that the feed NO amount becomes constant.
As shown in FIG. 23, when the temperature of the oxidation catalyst is increased, but also rises NO 2 generation efficiency of the oxidation catalyst and CSF, it becomes more than a certain temperature, generating NO 2 for reaction NO 2 returns to again NO is generated Efficiency also decreases again. Hereinafter, as described in detail, in this embodiment, the target temperature of the oxidation catalyst is changed between the upper limit value Tdoc_scr_opt and the lower limit value Tdoc_L, thereby controlling the NO 2 -NOx ratio in the vicinity of the optimum value. .

図24は、酸化触媒21の温度とNO−NOx比との関係に着目することでなされた本実施形態に係るエンジン1Bの排気浄化システム2B及びそのECU3Bの構成を示すブロック図である。 FIG. 24 is a block diagram showing the configuration of the exhaust purification system 2B of the engine 1B and its ECU 3B according to the present embodiment made by paying attention to the relationship between the temperature of the oxidation catalyst 21 and the NO 2 -NOx ratio.

酸化触媒21及びCSF22の温度は、メイン噴射量、アフター噴射量、及びポスト噴射量の他、メイン噴射タイミングやアフター噴射タイミングなどにより調整できる。例えば、メイン噴射量、アフター噴射量、及びポスト噴射量を増加させると酸化触媒21及びCSF22の温度は高くなり、逆にこれらの量を少なくすると低くなる傾向がある。また、メイン噴射タイミングやアフター噴射タイミングを遅角すると酸化触媒21及びCSF22の温度は高くなり、逆に進角させると低くなる傾向がある。
以下では、酸化触媒21及びCSF22の温度を調整するためのパラメータとして、ポスト噴射量Gpostを決定する例を説明する。
The temperature of the oxidation catalyst 21 and the CSF 22 can be adjusted by the main injection timing, the after injection timing, the main injection timing, the after injection timing, and the like. For example, when the main injection amount, the after injection amount, and the post injection amount are increased, the temperatures of the oxidation catalyst 21 and the CSF 22 increase, and conversely, when these amounts are decreased, they tend to decrease. Further, when the main injection timing and after injection timing are retarded, the temperatures of the oxidation catalyst 21 and the CSF 22 increase, and conversely, when advanced, they tend to decrease.
Hereinafter, an example in which the post injection amount Gpost is determined as a parameter for adjusting the temperatures of the oxidation catalyst 21 and the CSF 22 will be described.

図24に示すように、ポスト噴射量Gpostの決定に係る制御ブロックは、NO−NOx比コントローラ31Bと、基準ポスト噴射量マップ値算出部32Bと、温度コントローラ33Bと、を含んで構成される。 As shown in FIG. 24, the control block relating to the determination of the post injection amount Gpost includes a NO 2 -NOx ratio controller 31B, a reference post injection amount map value calculation unit 32B, and a temperature controller 33B. .

この制御ブロックによれば、酸化触媒21の目標温度Tdoc_cmdは、後述の最適温度Tdoc_scr_optに、NO2−NOx比コントローラ31Bにより算出された温度補正量Dt_no2を加算することで算出される(下記式(28)参照)。そして、ポスト噴射量Gpostは、基準ポスト噴射量マップ値算出部32Bにより算出された基準ポスト噴射量Gpost_mapに、温度コントローラ33Bにより算出されたポスト噴射量補正値DGpostを加算することで算出される(下記式(29)参照)。

Figure 0005366988
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According to this control block, the target temperature Tdoc_cmd of the oxidation catalyst 21 is calculated by adding the temperature correction amount Dt_no2 calculated by the NO2-NOx ratio controller 31B to the optimum temperature Tdoc_scr_opt described later (the following equation (28) )reference). The post injection amount Gpost is calculated by adding the post injection amount correction value DGpost calculated by the temperature controller 33B to the reference post injection amount Gpost_map calculated by the reference post injection amount map value calculation unit 32B ( (See the following formula (29)).
Figure 0005366988
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ところで、選択還元触媒のNOx浄化率は、その温度によって変化することが知られている。より具体的には、酸化触媒及びCSFのNO生成効率がその温度に対して上に凸の特性を示す(図23参照)のと同様に、選択還元触媒のNOx浄化率は、その温度に対して上に凸の特性を示し、したがって所定の温度で最大となる。そこで、上述の酸化触媒の最適温度Tdoc_scr_optは、下流側の選択還元触媒がNOx浄化率最大となる温度にある状態における酸化触媒の温度とする。また、酸化触媒やCSFの仕様や排気系のレイアウトを調整することで、下流側の選択還元触媒のNOx浄化率を最大化する最適温度Tdoc_scr_optを、図23に示すように、酸化触媒におけるNO生成効率が最大となる温度とほぼ等しくすることができる。 Incidentally, it is known that the NOx purification rate of the selective reduction catalyst varies depending on the temperature. More specifically, the NOx purification rate of the selective reduction catalyst is equal to the temperature in the same manner as the NO 2 production efficiency of the oxidation catalyst and CSF shows a convex characteristic with respect to the temperature (see FIG. 23). On the other hand, it exhibits an upwardly convex characteristic and is therefore maximum at a given temperature. Therefore, the above-described optimum temperature Tdoc_scr_opt of the oxidation catalyst is the temperature of the oxidation catalyst in a state where the downstream selective reduction catalyst is at a temperature at which the NOx purification rate becomes maximum. Further, the optimum temperature Tdoc_scr_opt that maximizes the NOx purification rate of the downstream selective reduction catalyst by adjusting the specifications of the oxidation catalyst and CSF and the layout of the exhaust system, as shown in FIG. It can be approximately equal to the temperature at which efficiency is maximized.

基準ポスト噴射量マップ値算出部32Bは、エンジン回転数NE及び要求エンジン負荷TRQに基づいて、予め定められたマップを検索することにより、基準ポスト噴射量Gpost_mapを算出する。なお、この基準ポスト噴射量マップ値算出部32Bにおけるマップは、燃費、スート量、及びフィードNOx量などを考慮しながら酸化触媒21の温度が上述の最適温度Tdoc_scr_optに維持されるように、かつ第1実施形態と同様に選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比がNO過多気味になるように設定されていることが好ましい。 The reference post injection amount map value calculation unit 32B calculates a reference post injection amount Gpost_map by searching a predetermined map based on the engine speed NE and the required engine load TRQ. The map in the reference post-injection amount map value calculation unit 32B is such that the temperature of the oxidation catalyst 21 is maintained at the above-mentioned optimum temperature Tdoc_scr_opt while taking into account the fuel consumption, the soot amount, the feed NOx amount, and the like. Similarly to the first embodiment, it is preferable that the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is set so as to be excessively NO 2 .

温度コントローラ33Bは、下記式(30)に示される酸化触媒温度Tdocと目標温度Tdoc_cmdとの偏差E_tdocが“0”になるように、下記式(31)に基づいてポスト噴射量補正値DGpostを算出する。

Figure 0005366988
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The temperature controller 33B calculates the post injection amount correction value DGpost based on the following equation (31) so that the deviation E_tdoc between the oxidation catalyst temperature Tdoc and the target temperature Tdoc_cmd shown in the following equation (30) becomes “0”. To do.
Figure 0005366988
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NO−NOx比コントローラ31Bは、以下の3種類の制御モードの何れかで作動し、各制御モードで異なるアルゴリズムに基づいて、上述の最適温度Tdoc_scr_optを補正するための温度補正量Dt_no2を算出する。
1.NOセンサフィードバックモード
2.触媒劣化判定モード
3.NO生成優先モード
以下、これら3つの制御モードにより、温度補正量Dt_no2を算出する手順について順に説明する。
The NO 2 -NOx ratio controller 31B operates in one of the following three control modes, and calculates a temperature correction amount Dt_no2 for correcting the above-described optimum temperature Tdoc_scr_opt based on different algorithms in each control mode. .
1. NO 2 sensor feedback mode 2. Catalyst deterioration judgment mode NO 2 Generation Priority Mode Hereinafter, the procedure for calculating the temperature correction amount Dt_no2 by these three control modes will be described in order.

<NOセンサフィードバックモード>
NOセンサフィードバックモードでは、NO−NOx比コントローラ31Bは、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比がその最適値の近傍に維持されるように、NOセンサの出力値Vno2に基づいて温度補正量Dt_no2を決定する。
<NO 2 sensor feedback mode>
NO The 2 sensor feedback mode, NO 2 -NOx ratio controller 31B, as NO 2 -NOx ratio of the exhaust flowing into the selective reduction catalyst is maintained in the vicinity of the optimum value, the output value Vno2 of NO 2 sensor Based on this, the temperature correction amount Dt_no2 is determined.

本実施形態も第1実施形態と同様に、下記式(32)で定義された出力偏差E_Vno2を用い、さらに下記式(33)、(34)、(35)に基づいて温度補正量Dt_no2を算出する。

Figure 0005366988
Figure 0005366988
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Similarly to the first embodiment, this embodiment uses the output deviation E_Vno2 defined by the following equation (32), and further calculates the temperature correction amount Dt_no2 based on the following equations (33), (34), and (35). To do.
Figure 0005366988
Figure 0005366988
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式(35)に示されるように、温度補正量Dt_no2は、上限値を“0”とし、下限値を“Tdoc_L−Tdoc_scr_opt”とし、これら上限値と下限値との間で設定される。したがって、式(28)より、目標温度Tdoc_cmdの上限値は最適温度Tdoc_scr_optとなり、下限値はTdoc_Lとなる。
式(34)中のフィードバックゲインKi_no2は負の値に設定される。式(33)中の初回減算量DDt_DECは、負の値に設定され、復帰量DDaf_INCは、正の値に設定される。
As shown in the equation (35), the temperature correction amount Dt_no2 is set between the upper limit value and the lower limit value with the upper limit value being “0” and the lower limit value being “Tdoc_L-Tdoc_scr_opt”. Therefore, from equation (28), the upper limit value of the target temperature Tdoc_cmd is the optimum temperature Tdoc_scr_opt, and the lower limit value is Tdoc_L.
The feedback gain Ki_no2 in the equation (34) is set to a negative value. The initial subtraction amount DDt_DEC in equation (33) is set to a negative value, and the return amount DDaf_INC is set to a positive value.

図25は、上記式(32)〜(35)で定義されたNOセンサフィードバックモードでNO−NOx比コントローラを作動させた場合におけるNOセンサの出力値Vno2、温度補正量Dt_no2、及び目標酸化触媒温度Tdoc_cmdの変化を示すタイムチャートである。 Figure 25 shows the above formula (32) - (35) the output value of the NO 2 sensor in the case of actuating the NO 2 -NOx ratio controller defined NO 2 sensor feedback mode Vno2, temperature correction amount Dt_no2, and the target It is a time chart which shows the change of oxidation catalyst temperature Tdoc_cmd.

時刻t1〜t2までの間、NOセンサの出力値Vno2はNO検出閾値Vno2_th以下である。この場合、温度補正量Dt_no2は、上限値“0”へ向かって、式(33)で設定した復帰量DDt_INCずつ増加し、目標酸化触媒温度Tdoc_cmdは、最適温度Tdoc_scr_optに近づくように徐々に大きくなる。これにより、ポスト噴射量が増量側に補正され、結果として酸化触媒の温度は、温度補正量Dt_no2を増加させなかった場合と比較して徐々に上昇する。 Between times t1 to t2, the output value Vno2 of NO 2 sensor is less NO 2 detection threshold Vno2_th. In this case, the temperature correction amount Dt_no2 increases by the return amount DDt_INC set in the equation (33) toward the upper limit value “0”, and the target oxidation catalyst temperature Tdoc_cmd gradually increases so as to approach the optimum temperature Tdoc_scr_opt. . As a result, the post injection amount is corrected to the increase side, and as a result, the temperature of the oxidation catalyst gradually increases as compared to the case where the temperature correction amount Dt_no2 is not increased.

次に、時刻t2では、NOセンサの出力値Vno2がNO検出閾値Vno2_thを上回る。この瞬間、温度補正量Dt_no2は、式(33)で設定した初回減算量DDt_DECだけ小さくなる。これにより、目標酸化触媒温度Tdoc_cmdは、Tdoc_scr_optから離れるようにより小さな値に、瞬間的に変更される。その後時刻t2からNOセンサの出力値Vno2がNO検出閾値Vno2_thを下回る時刻t3までの間、温度補正量Dt_no2は、式(34)に示すように、出力偏差E_Vno2に比例した分ずつ減少する。これにより、目標酸化触媒温度Tdoc_cmdは、Tdoc_scr_optからさらに離れるように、より小さくなる。これにより、ポスト噴射量が減量側に補正され、結果として酸化触媒の温度は、温度補正量Dt_no2を減少させなかった場合と比較して徐々に低下する。 Next, at time t2, the output value Vno2 of NO 2 sensor exceeds the NO 2 detection threshold Vno2_th. At this moment, the temperature correction amount Dt_no2 is reduced by the initial subtraction amount DDt_DEC set by the equation (33). As a result, the target oxidation catalyst temperature Tdoc_cmd is instantaneously changed to a smaller value so as to be away from Tdoc_scr_opt. Between the subsequent time t2 the output value Vno2 of NO 2 sensor to the time t3 below NO 2 detection threshold Vno2_th, temperature correction amount Dt_no2, as shown in equation (34), decreases by amount proportional to the output deviation E_Vno2 . Thereby, the target oxidation catalyst temperature Tdoc_cmd becomes smaller so as to be further away from Tdoc_scr_opt. As a result, the post injection amount is corrected to the decreasing side, and as a result, the temperature of the oxidation catalyst gradually decreases as compared with the case where the temperature correction amount Dt_no2 is not decreased.

時刻t3〜t4までの間、及び時刻t5以降、NOセンサの出力値Vno2は、NO検出閾値Vno2_th以下である。したがって、この間における温度補正量Dt_no2と目標酸化触媒温度Tdoc_cmdは、上記時刻t1〜t2までの間と定性的に同じ振る舞いを示すので、詳細な説明を省略する。また時刻t4〜t5までの間、NOセンサの出力値Vno2は、NO検出閾値Vno2_thより大きい。したがって、この間における温度補正量Dt_no2と目標酸化触媒温度Tdoc_cmdは、上記時刻t2〜t3までの間と定性的に同じ振る舞いを示すので、詳細な説明を省略する。 Between times t3 to t4, and time t5 and later, the output value Vno2 of NO 2 sensor is less NO 2 detection threshold Vno2_th. Accordingly, the temperature correction amount Dt_no2 and the target oxidation catalyst temperature Tdoc_cmd during this period exhibit qualitatively the same behavior as during the period from the time t1 to the time t2, and thus detailed description thereof is omitted. The time until t4 to t5, the output value Vno2 of NO 2 sensor is greater than the NO 2 detection threshold Vno2_th. Accordingly, the temperature correction amount Dt_no2 and the target oxidation catalyst temperature Tdoc_cmd during this period exhibit qualitatively the same behaviors from the time t2 to t3, and detailed description thereof will be omitted.

図26は、選択還元触媒におけるNOx浄化率と、NO−NOx比及び酸化触媒の温度との関係を示す図である。図26には、酸化触媒の温度を最適温度Tdoc_scr_optにしたときにおけるNOx浄化率を実線で示し、酸化触媒の温度を最適温度Tdoc_optより低い目標温度Tdoc_cmdにしたときにおけるNOx浄化率を破線で示す。
上述のように、選択還元触媒におけるNOx浄化率は酸化触媒の温度が最適温度Tdoc_scr_optにあるときに最大となることから、基本的には、酸化触媒の目標温度Tdoc_cmdは、この最適温度Tdoc_scr_optに設定される。しかしながら、最適温度Tdoc_scr_optに維持したとしても、例えば図26中、白丸で示すようにNO−NOx比がNO過多の状態となると、そのNOx浄化率は大きく低下してしまう。このような場合、酸化触媒の目標温度Tdoc_cmdを低下させてでも、酸化触媒のNO生成効率を低下させ、図26中、星印で示すようにNO−NOx比が最適値近傍にまで減少させた方が、NOx浄化率を高くすることができる。
なお、このことから、上記式(35)で定義された目標温度Tdoc_cmdの下限値Tdoc_Lは、酸化触媒の温度をTdoc_scr_optからTdoc_Lまで低下させたときに、選択還元触媒の温度が低下することによるNOx浄化率の低下効果よりも、NO−NOx比を低減し最適化することによるNOx浄化率の上昇効果の方が大きくなるように設定されることが好ましい。
FIG. 26 is a diagram showing the relationship between the NOx purification rate in the selective reduction catalyst, the NO 2 -NOx ratio, and the temperature of the oxidation catalyst. In FIG. 26, the NOx purification rate when the temperature of the oxidation catalyst is set to the optimum temperature Tdoc_scr_opt is indicated by a solid line, and the NOx purification rate when the temperature of the oxidation catalyst is set to the target temperature Tdoc_cmd lower than the optimum temperature Tdoc_opt is indicated by a broken line.
As described above, the NOx purification rate in the selective reduction catalyst becomes maximum when the temperature of the oxidation catalyst is at the optimum temperature Tdoc_scr_opt. Therefore, basically, the target temperature Tdoc_cmd of the oxidation catalyst is set to this optimum temperature Tdoc_scr_opt. Is done. However, even if kept at optimum temperature Tdoc_scr_opt, for example in FIG. 26, when the NO 2 -NOx ratio as indicated by the white circle is the state of NO 2 excessive, the NOx purification rate decreases significantly. In such a case, even if the target temperature Tdoc_cmd of the oxidation catalyst is lowered, the NO 2 generation efficiency of the oxidation catalyst is lowered, and the NO 2 -NOx ratio is reduced to the vicinity of the optimum value as shown by an asterisk in FIG. It is possible to increase the NOx purification rate by making it.
From this, the lower limit value Tdoc_L of the target temperature Tdoc_cmd defined by the above equation (35) is NOx due to the decrease in the temperature of the selective reduction catalyst when the temperature of the oxidation catalyst is decreased from Tdoc_scr_opt to Tdoc_L. It is preferable that the effect of increasing the NOx purification rate by reducing and optimizing the NO 2 -NOx ratio is set larger than the effect of reducing the purification rate.

次に、出力偏差E_Vno2が正の値となったことに応じて、目標酸化触媒温度Tdoc_cmdを、Tdoc_scr_optから離れるように減少させる処理(図25中、時刻t2〜t3、t4〜t5)を実行することによる効果について、図27を参照しながら説明する。   Next, in accordance with the output deviation E_Vno2 becoming a positive value, a process of reducing the target oxidation catalyst temperature Tdoc_cmd so as to be away from Tdoc_scr_opt (time t2 to t3, t4 to t5 in FIG. 25) is executed. The effect of this will be described with reference to FIG.

図27は、排気管の各部分における酸素濃度、NO−NOx比、NO量、NO量、HC量及びCO量、並びに混合気の空燃比を示す図である。図27中、破線は、目標酸化触媒温度Tdoc_cmdとして最適温度Tdoc_scr_optを採用し続けた従来手法の例を示し、実線は、出力偏差E_Vno2が正の値となったことに応じて目標酸化触媒温度Tdoc_cmdを最適温度Tdoc_scr_optから離れるように低下させた本実施形態の例を示す。 FIG. 27 is a diagram showing the oxygen concentration, the NO 2 -NOx ratio, the NO amount, the NO 2 amount, the HC amount and the CO amount, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in each part of the exhaust pipe. In FIG. 27, the broken line indicates an example of the conventional method in which the optimum temperature Tdoc_scr_opt is continuously adopted as the target oxidation catalyst temperature Tdoc_cmd, and the solid line indicates the target oxidation catalyst temperature Tdoc_cmd according to the output deviation E_Vno2 having a positive value. An example of this embodiment is shown in which the temperature is lowered so as to be away from the optimum temperature Tdoc_scr_opt.

先ず、破線で示す従来手法では、選択還元触媒はNOx浄化率が最大となる温度になっているにも関わらず、流入する排気のNO−NOx比が0.5近傍の最適値を大きく上回ったNO過多の状態になると、NOは浄化しきれずに選択還元触媒の下流側に排出されてしまう。 First, in the conventional method indicated by the broken line, the NO 2 -NOx ratio of the inflowing exhaust gas greatly exceeds the optimum value in the vicinity of 0.5, even though the selective reduction catalyst has a temperature at which the NOx purification rate is maximized. In a state of excessive NO 2 , NO 2 is not completely purified and is discharged downstream of the selective reduction catalyst.

これに対し、本実施形態では、出力偏差E_Vno2が正の値となりNO過多の状態となった場合には、目標温度Tdoc_cmdを最適温度Tdoc_scr_optから離れるように低下させることにより、ポスト噴射量Gpostをより減量側に補正し、酸化触媒及びCSFの温度を低下させる。ここで、ポスト噴射量Gpostを減量することにより、酸化触媒に流入する排気のHC量及びCO量は減少し、逆にNO量は僅かに増加する。また、酸化触媒及びCSFの温度が低下すると、これら酸化触媒及びCSFにおけるNO生成効率が低下する。 In contrast, in the present embodiment, when the output deviation E_Vno2 becomes a positive value in a state of NO 2 excessive by lowering away the target temperature Tdoc_cmd from the optimum temperature Tdoc_scr_opt, the post injection amount Gpost It corrects more to the weight loss side and lowers the temperature of the oxidation catalyst and CSF. Here, by reducing the post injection amount Gpost, the HC amount and CO amount of the exhaust gas flowing into the oxidation catalyst are decreased, and conversely, the NO amount is slightly increased. Further, when the temperature of the oxidation catalyst and CSF is lowered, NO 2 generation efficiency in these oxidation catalyst and CSF decreases.

以上のように、NO−NOx比が0.5近傍の最適値を大きく上回っていた従来手法に対し、本実施形態では、ポスト噴射量を減量側に補正し、酸化触媒及びCSFの温度を低下させることにより、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を0.5近傍の最適値に向けて低減させ、結果として選択還元触媒から排出されるNO量及びNO量ともに抑制することができる。 As described above, in contrast to the conventional method in which the NO 2 -NOx ratio greatly exceeds the optimum value in the vicinity of 0.5, in this embodiment, the post injection amount is corrected to the decrease side, and the temperatures of the oxidation catalyst and CSF are adjusted. By lowering, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is reduced toward an optimum value in the vicinity of 0.5, and as a result, both the NO amount and NO 2 amount discharged from the selective reduction catalyst are suppressed. be able to.

なお、本実施形態では、ポスト噴射量Gpostを減量側に補正し、酸化触媒及びCSFの温度を低下させたが、酸化触媒及びCSFの温度を低下させる方法はこれに限らない。酸化触媒及びCSFの温度を低下させるには、ポスト噴射量だけでなく、例えばアフター噴射量を減量側に補正してもよい。また、酸化触媒の温度を低下させることにより、NO酸化効率だけでなくHCやCOの酸化効率も低下する。このため本実施形態では、エンジンの燃焼状態に相関のある燃焼パラメータを、エンジンから排出されるCO及びHCが、温度の低下に伴い酸化能力が低下した酸化触媒で及びCSFも処理できる量以下になるように設定することが好ましい。   In the present embodiment, the post-injection amount Gpost is corrected to the decrease side, and the temperatures of the oxidation catalyst and CSF are reduced. However, the method of reducing the temperatures of the oxidation catalyst and CSF is not limited to this. In order to lower the temperatures of the oxidation catalyst and the CSF, not only the post injection amount but also the after injection amount may be corrected to the decrease side, for example. Further, by reducing the temperature of the oxidation catalyst, not only the NO oxidation efficiency but also the oxidation efficiency of HC and CO are reduced. For this reason, in this embodiment, the combustion parameters correlated with the combustion state of the engine are set so that the CO and HC exhausted from the engine are less than the amount that can be treated with an oxidation catalyst whose oxidation ability has decreased with a decrease in temperature and CSF. It is preferable to set so that

<2.触媒劣化判定モード>
図24に戻って、触媒劣化判定モードでは、NO−NOx比コントローラ31Bは、選択還元触媒23の劣化度合いを示す触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを決定する。
より具体的には、温度補正量Dt_no2を、上限値“0”から下限値(Tdoc_L−Tdoc_scr_opt)に向かって減少させることで酸化触媒及びCSFの温度を低下させ続けたときに、NOセンサの出力値Vno2が劣化判定閾値Vno2_JD_thを下回ったタイミングに基づいて触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを決定する。このようにして、温度補正量Dt_no2を変化させ続けながら、触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを決定するアルゴリズムは、第1実施形態における式(9)〜(12)中のEGR補正係数Kegr_no2に関するパラメータを、温度補正量Dt_no2のものに置き換えることで構築することができる。
また、逆に、温度補正量Dt_no2を、下限値(Tdoc_L−Tdoc_scr_opt)から上限値“0”に向かって増加させることで酸化触媒及びCSFの温度を上昇させ続けたときに、NOセンサの出力値Vno2が劣化判定閾値Vno2_JD_thを上回ったタイミングに基づいて触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを決定することもできる。このアルゴリズムは、第1実施形態における式(13)〜(16)中のEGR補正係数Kegr_no2に関するパラメータを、温度補正量Dt_no2のものに置き換えることで構築することができる。
<2. Catalyst deterioration judgment mode>
Returning to FIG. 24, in the catalyst deterioration determination mode, the NO 2 -NOx ratio controller 31B determines a catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD indicating the deterioration degree of the selective reduction catalyst 23.
More specifically, the temperature correction amount Dt_no2, when continued to lower the temperature of the oxidation catalyst and CSF by decreasing towards the lower limit from the upper limit value "0" (Tdoc_L-Tdoc_scr_opt) , the NO 2 sensor The catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is determined based on the timing when the output value Vno2 falls below the deterioration determination threshold value Vno2_JD_th. In this way, the algorithm for determining the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD while continuously changing the temperature correction amount Dt_no2 is obtained by changing the parameter related to the EGR correction coefficient Kegr_no2 in the equations (9) to (12) in the first embodiment with the temperature It can be constructed by replacing with a correction amount Dt_no2.
Conversely, when the temperature correction amount Dt_no2 is increased from the lower limit value (Tdoc_L-Tdoc_scr_opt) toward the upper limit value “0” to continue to increase the temperature of the oxidation catalyst and CSF, the output of the NO 2 sensor The catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD can also be determined based on the timing when the value Vno2 exceeds the deterioration determination threshold value Vno2_JD_th. This algorithm can be constructed by replacing the parameter relating to the EGR correction coefficient Kegr_no2 in the equations (13) to (16) in the first embodiment with the temperature correction amount Dt_no2.

<NO生成優先モード>
NO生成優先モードでは、NO−NOx比コントローラ31Bは、酸化触媒及びCSFで多くのNOが生成され、選択還元触媒に流入する排気のNO量が多くなるように、下記式(36)に示すように、温度補正量Dt_no2を“0”に設定する。

Figure 0005366988
<NO 2 generation priority mode>
In the NO 2 generation priority mode, the NO 2 -NOx ratio controller 31B generates a large amount of NO 2 in the oxidation catalyst and the CSF, and increases the amount of NO 2 in the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst (36) ), The temperature correction amount Dt_no2 is set to “0”.
Figure 0005366988

以上のように、NO−NOx比コントローラは、NOセンサフィードバックモードと、触媒劣化判定モードと、NO生成優先モードとの3種類の異なる制御モードで作動させることが可能となっている。また、各モードを実行するのに好ましい時期は、第1実施形態と同じである。
すなわち、触媒劣化判定値DET_SCR_AGDが“1”であり、選択還元触媒が劣化していないと判断できる場合には、NOセンサフィードバックモードの実行を禁止し、NOセンサフィードバックモードの実行時よりも燃費を向上させることが好ましい。また、触媒劣化判定値DET_SCR_AGDが“2”又は“3”である場合、すなわち選択還元触媒の劣化がある程度進行したと判断できる場合には、NOセンサフィードバックモードの実行を許可することが好ましい。
また、酸化触媒及びCSFの劣化度合いを判定し、この劣化度合いが小さいと判定した場合には、NOセンサフィードバックモードの実行を許可し、劣化度合いが大きいと判定した場合には、NOセンサフィードバックモードの実行を禁止するとともに、例えばNO生成優先モードを実行することが好ましい。
As described above, the NO 2 -NOx ratio controller can be operated in three different control modes of the NO 2 sensor feedback mode, the catalyst deterioration determination mode, and the NO 2 generation priority mode. The preferred time for executing each mode is the same as in the first embodiment.
That is a catalyst degradation determination value DET_SCR_AGD is "1", if it can be determined that the selective reduction catalyst has not deteriorated prohibits execution of the NO 2 sensor feedback mode, than during execution of NO 2 sensor feedback mode It is preferable to improve fuel consumption. In addition, when the catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is “2” or “3”, that is, when it can be determined that the deterioration of the selective reduction catalyst has progressed to some extent, it is preferable to permit execution of the NO 2 sensor feedback mode.
Further, when the deterioration degree of the oxidation catalyst and the CSF is determined and it is determined that the deterioration degree is small, the execution of the NO 2 sensor feedback mode is permitted. When it is determined that the deterioration degree is large, the NO 2 sensor It is preferable to prohibit the execution of the feedback mode and execute the NO 2 generation priority mode, for example.

図28は、NO−NOx比コントローラにおけるモードの切り換え手順の一例を示すタイムチャートである。図28に示す例は、時刻“0”においてエンジンを始動してから、NO生成優先モード、触媒劣化判定モード、NOセンサフィードバックモードの順でNO−NOx比コントローラを作動させた場合を示す。
図28に示すように、エンジンの始動を開始してから所定時間が経過するまでの間(暖機中)は、NOセンサフィードバックモードの実行を禁止し、その替わりにNO生成優先モードを実行する。すなわち暖機中は、NO生成優先モードを実行し、HC及びCO浄化率とともにNO生成効率を速やかに立ち上げる。そして、エンジンの始動を開始してから所定時間が経過した後(暖機後)は、NOセンサフィードバックモードの実行を許可し、NO−NOx比が0.5近傍の最適値に維持し、HC及びCO浄化率とともにNOx浄化率も高く維持する。
また、以上のようにエンジンの始動直後の暖機中の他、酸化触媒の温度がその活性温度未満である場合も同様にNOセンサフィードバックモードの実行を禁止するとともにNO生成優先モードを実行し、酸化触媒の温度がその活性温度以上である場合にNOセンサフィードバックモードの実行を許可してもよい。
これにより、第1実施形態において図13を参照して説明したように、エンジンの始動直後の暖機中及び暖機後にわたり、HC、CO、NOxを全て効率的に浄化することができる。
FIG. 28 is a time chart illustrating an example of a mode switching procedure in the NO 2 -NOx ratio controller. In the example shown in FIG. 28, the NO 2 -NOx ratio controller is operated in the order of the NO 2 generation priority mode, the catalyst deterioration determination mode, and the NO 2 sensor feedback mode after starting the engine at time “0”. Show.
As shown in FIG. 28, execution of the NO 2 sensor feedback mode is prohibited during a period until the predetermined time has elapsed after the start of the engine (during warm-up), and instead, the NO 2 generation priority mode is set. Run. That is, during the warm-up, the NO 2 generation priority mode is executed, and the NO 2 generation efficiency is quickly raised together with the HC and CO purification rates. After a predetermined time has elapsed since the start of the engine (after warming up), the execution of the NO 2 sensor feedback mode is permitted, and the NO 2 -NOx ratio is maintained at an optimum value in the vicinity of 0.5. In addition, the NOx purification rate is kept high together with the HC and CO purification rates.
As described above, the NO 2 sensor feedback mode is similarly prohibited and the NO 2 generation priority mode is executed when the temperature of the oxidation catalyst is lower than the activation temperature in addition to the warming up immediately after the engine is started. Then, when the temperature of the oxidation catalyst is equal to or higher than its activation temperature, execution of the NO 2 sensor feedback mode may be permitted.
Accordingly, as described with reference to FIG. 13 in the first embodiment, HC, CO, and NOx can all be efficiently purified during warm-up immediately after engine startup and after warm-up.

[第3実施形態の変形例1]
次に、上記第3実施形態の変形例1について説明する。
本変形例では、上記第3実施形態のように触媒劣化判定モードを別途設定することなく、NOセンサフィードバックモードで作動させている間における温度補正量Dt_no2に基づいて劣化度合いを判定する。
より具体的には、NOフィードバックモードで温度補正量Dt_no2を変化させている間、NOセンサの出力値Vno2が劣化判定閾値Vno2_JD_thを下回った時における温度補正量Dt_no2に対し、上記式(19)と同様の統計処理を施すことにより、選択還元触媒の劣化度合いの進行に反比例した劣化判定用パラメータJ_SCRを算出し、さらにこのパラメータを上記式(20)と同様に閾値と比較することにより、触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを決定する。
[Modification 1 of the third embodiment]
Next, Modification 1 of the third embodiment will be described.
In this modification, the degree of deterioration is determined based on the temperature correction amount Dt_no2 during operation in the NO 2 sensor feedback mode without separately setting the catalyst deterioration determination mode as in the third embodiment.
More specifically, while varying the temperature correction amount Dt_no2 with NO 2 feedback mode, with respect to temperature correction amount Dt_no2 at the time when the output value Vno2 of NO 2 sensor is below the degradation determination threshold value Vno2_JD_th, the equation (19 )), The deterioration determination parameter J_SCR that is inversely proportional to the progress of the deterioration degree of the selective reduction catalyst is calculated, and this parameter is compared with the threshold value in the same manner as the above equation (20). A catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is determined.

[第3実施形態の変形例2]
次に、上記第3実施形態の変形例2について説明する。
図23に示すように、下限値Tdoc_Lと最適温度Tdoc_scr_optの間では、酸化触媒の温度が低下するとNO生成効率が低下し、NO−NOx比も低下する。上記第3実施形態では、酸化触媒の温度を低下させるとNO生成効率が低下する温度領域[Tdoc_L,Tdoc_scr_opt]内で目標温度Tdoc_cmdを変化させることにより、NO−NOx比をその最適値の近傍に制御する。すなわち上記第3実施形態では、NO−NOx比を低減させる際、酸化触媒の温度を低下させる。
[Modification 2 of the third embodiment]
Next, Modification 2 of the third embodiment will be described.
As shown in FIG. 23, between the lower limit value Tdoc_L and the optimum temperature Tdoc_scr_opt, when the temperature of the oxidation catalyst decreases, the NO 2 generation efficiency decreases and the NO 2 -NOx ratio also decreases. In the third embodiment, the temperature region lowering the temperature NO 2 generation efficiency decreases the oxidation catalyst [Tdoc_L, Tdoc_scr_opt] by changing the target temperature Tdoc_cmd within, the optimum value of NO 2 -NOx ratio Control near. That in the third embodiment, when reducing the NO 2 -NOx ratio, to lower the temperature of the oxidation catalyst.

ところで、図23に示すように、最適温度Tdoc_dcr_optは、酸化触媒及びCSFにおけるNO酸化効率が最大となる温度とほぼ等しい。この場合、最適温度Tdoc_scr_optと所定の上限値Tdoc_Hとの間では、酸化触媒の温度が上昇するとNO酸化効率が低下し、NO−NOx比も低下する。本変形例では、このように酸化触媒の温度を上昇させるとNO生成効率が低下する温度領域[Tdoc_scr_opt,Tdoc_H]内で目標温度Tdoc_cmdを変化させることにより、NO−NOx比をその最適値の近傍に制御する。すなわち本変形例では、目標温度Tdoc_cmdを領域[Tdoc_scr_opt,Tdoc_H]内に設定するとともに、この領域内で目標温度Tdoc_cmdを上記第3実施形態とは逆に上昇させるように補正することにより、NO−NOx比を低減させる。 By the way, as shown in FIG. 23, the optimum temperature Tdoc_dcr_opt is substantially equal to the temperature at which the NO oxidation efficiency in the oxidation catalyst and CSF becomes maximum. In this case, between the optimum temperature Tdoc_scr_opt and the predetermined upper limit value Tdoc_H, when the temperature of the oxidation catalyst increases, the NO oxidation efficiency decreases and the NO 2 -NOx ratio also decreases. In this modification, thus the temperature region Raising the temperature NO 2 generation efficiency decreases the oxidation catalyst [Tdoc_scr_opt, Tdoc_H] by changing the target temperature Tdoc_cmd in, NO 2 -NOx ratio the optimal value Control near to. That is, in the present modification, the target temperature Tdoc_cmd is set in the region [Tdoc_scr_opt, Tdoc_H], and the target temperature Tdoc_cmd is corrected to increase in this region in the opposite direction to that in the third embodiment, whereby NO 2 -Reduce the NOx ratio.

したがって、本変形例におけるNOセンサフィードバックモードでは、温度補正量Dt_no2を、上記第3実施形態とは逆の方向に変化させる。具体的には、NOセンサの出力値Vno2がNO検出閾値Vno2_th以下である場合には温度補正量Dt_no2を減少させることにより、目標温度Tdoc_cmd、ひいては酸化触媒及びCSFの温度を低下させる。また、NOセンサの出力値Vno2がNO検出閾値より大きい場合には温度補正量Dt_no2を増加させることにより、目標温度Tdoc_cmd、ひいては酸化触媒及びCSFの温度を上昇させる。以上のように、温度補正量Dt_no2を決定するための演算式は、例えば、上記式(33)、(34)中の初回減算量DDt_DEC、復帰量DDt_INC、及びフィードバックゲインKi_no2の符号を反転することで構成することができる。また、目標温度Tdoc_cmdの設定領域を[Tdoc_L,Tdoc_scr_opt]から[Tdoc_scr_opt,Tdoc_H]に変更するに伴い、式(35)における温度補正量Dt_no2の上限値を“0”からTdoc_H−Tdoc_scr_optに変更し、下限値をTdoc_L−Tdoc_scr_optから“0”に変更する。 Therefore, in the NO 2 sensor feedback mode in the present modification, the temperature correction amount Dt_no2 is changed in the direction opposite to that in the third embodiment. Specifically, when the output value Vno2 of NO 2 sensor is below NO 2 detection threshold Vno2_th by reducing the temperature correction amount Dt_no2, the target temperature Tdoc_cmd, reduce the temperature of the thus oxidation catalyst and CSF. Further, when the output value Vno2 of the NO 2 sensor is larger than the NO 2 detection threshold value, the temperature correction amount Dt_no2 is increased to increase the target temperature Tdoc_cmd, and thus the temperature of the oxidation catalyst and CSF. As described above, the arithmetic expression for determining the temperature correction amount Dt_no2 is, for example, that the signs of the initial subtraction amount DDt_DEC, the return amount DDt_INC, and the feedback gain Ki_no2 in the above equations (33) and (34) are inverted. Can be configured. Further, as the target temperature Tdoc_cmd setting region is changed from [Tdoc_L, Tdoc_scr_opt] to [Tdoc_scr_opt, Tdoc_H], the upper limit value of the temperature correction amount Dt_no2 in the equation (35) is changed from “0” to Tdoc_H−Tdoc_sc, The lower limit value is changed from Tdoc_L-Tdoc_scr_opt to “0”.

また、触媒劣化判定モードでも、温度補正量Dt_no2を上記第3実施形態とは逆の方向に変化させる。具体的には、温度補正量Dt_no2を下限値“0”から上限値(Tdoc_H−Tdoc_scr_opt)に向かって増加させることで、酸化触媒及びCSFの温度を上昇させ続けたときに、NOセンサの出力値Vno2が劣化判定閾値Vno2_JD_thを下回ったタイミングに基づいて触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを決定する。又は、温度補正量Dt_no2を上限値(Tdoc_H−Tdoc_scr_opt)から下限値“0”に向かって減少させることで、酸化触媒及びCSFの温度を低下させ続けたときに、NOセンサの出力値Vno2が劣化判定閾値Vno2_JD_thを上回ったタイミングに基づいて触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを決定する。 Even in the catalyst deterioration determination mode, the temperature correction amount Dt_no2 is changed in the direction opposite to that in the third embodiment. Specifically, when the temperature correction amount Dt_no2 is increased from the lower limit value “0” toward the upper limit value (Tdoc_H−Tdoc_scr_opt), the temperature of the oxidation catalyst and the CSF is continuously increased, and the output of the NO 2 sensor The catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is determined based on the timing when the value Vno2 falls below the deterioration determination threshold value Vno2_JD_th. Alternatively, when the temperature of the oxidation catalyst and the CSF is continuously decreased by decreasing the temperature correction amount Dt_no2 from the upper limit value (Tdoc_H-Tdoc_scr_opt) toward the lower limit value “0”, the output value Vno2 of the NO 2 sensor is The catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is determined based on the timing at which the deterioration determination threshold Vno2_JD_th is exceeded.

ところで、NO−NOx比を最適化するべく酸化触媒及びCSFの温度を、上記最適温度Tdoc_scr_optから上昇させると、その下流側の選択還元触媒の温度も上昇し、そのNOx浄化率が低下してしまうため、温度を上昇させすぎてしまうと逆にシステム外へのNOxの排出が悪化するおそれもある。したがって、酸化触媒及びCSFの温度を上昇させNO−NOx比を低減させた場合に、選択還元触媒におけるNOx浄化率が確実に上昇するように、目標温度Tdoc_cmdの上限値Tdoc_Hは、酸化触媒の温度をTdoc_scr_optからTdoc_Hまで上昇させたときに、選択還元触媒の温度が上昇することによるNOx浄化率の低下効果よりも、NO−NOx比を低減し最適化することによるNOx浄化率の上昇効果の方が大きくなるように設定されることが好ましい。 By the way, when the temperature of the oxidation catalyst and CSF is raised from the optimum temperature Tdoc_scr_opt to optimize the NO 2 -NOx ratio, the temperature of the selective reduction catalyst on the downstream side also rises and the NOx purification rate decreases. Therefore, if the temperature is raised too much, there is a risk that NOx emission to the outside of the system will worsen. Therefore, the upper limit value Tdoc_H of the target temperature Tdoc_cmd is set so that the NOx purification rate in the selective reduction catalyst is reliably increased when the temperature of the oxidation catalyst and the CSF is increased to reduce the NO 2 -NOx ratio. When the temperature is increased from Tdoc_scr_opt to Tdoc_H, the effect of increasing the NOx purification rate by reducing and optimizing the NO 2 -NOx ratio rather than the effect of reducing the NOx purification rate by increasing the temperature of the selective reduction catalyst It is preferable to set so as to be larger.

また、本変形例のように酸化触媒及びCSFの温度を上昇させると、エンジンから排出されるHC、CO量も増加する傾向がある。しかしながら、酸化触媒におけるHC、CO酸化効率は、図2に示すような上に凸の特性を示すNO酸化効率の特性とは異なり、その温度の上昇とともに高くなる。したがって、酸化触媒及びCSFの温度を上昇させるためにエンジンから排出されるHC、CO量が増加したとしても、これによってシステム外へのHC、COの排出が大きく悪化することはない。   Further, when the temperature of the oxidation catalyst and CSF is increased as in this modification, the amounts of HC and CO discharged from the engine also tend to increase. However, the HC and CO oxidation efficiency in the oxidation catalyst is different from the NO oxidation efficiency characteristic that shows upward convex characteristics as shown in FIG. Therefore, even if the amount of HC and CO discharged from the engine to increase the temperature of the oxidation catalyst and CSF increases, the discharge of HC and CO to the outside of the system does not deteriorate greatly.

以上のように、本変形例では、NO−NOx比を低減する場合、酸化触媒及びCSFの温度を上昇させることから、上記第3実施形態と比較すると排気系の平均温度は高い。また、ガソリンエンジンは、ディーゼルエンジンと比較して排気系の平均温度が高いため上記第3実施形態のように酸化触媒やCSFの温度を下げる制御は比較的困難である。一方、排気温度を上昇させることに関しては、例えば点火時期をリタードすることなどによって比較的容易に行えるため、したがって、本変形例のように、酸化触媒やCSFの温度を上昇させる本変形例は、特にガソリンエンジンの排気浄化システムに適している。 As described above, in this modification, when the NO 2 -NOx ratio is reduced, the temperatures of the oxidation catalyst and the CSF are raised, so that the average temperature of the exhaust system is higher than that in the third embodiment. Further, since the gasoline engine has a higher exhaust system average temperature than the diesel engine, it is relatively difficult to control the temperature of the oxidation catalyst and the CSF as in the third embodiment. On the other hand, since the exhaust temperature can be raised relatively easily by, for example, retarding the ignition timing, the present modification that raises the temperature of the oxidation catalyst and the CSF, as in this modification, It is particularly suitable for gasoline engine exhaust purification systems.

[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、第1実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

上述の第1〜第3実施形態では、選択還元触媒23の下流側に設けられたNOセンサの出力値Vno2が閾値Vno2_thより大きい場合、すなわち選択還元触媒に流入する排気がNO過多の状態である場合に、NO−NOx比を低減させることにより、選択還元触媒におけるNOx浄化率を最大近傍に維持した。これに対し、本実施形態では、選択還元触媒の下流側にNOを検出するNOセンサを設け、その出力値Vnoが閾値Vno_thより大きい場合、すなわち選択還元触媒に流入する排気がNO過多の状態である場合に、NO−NOx比を逆に増加させることにより、選択還元触媒におけるNOx浄化率を最大近傍に維持する。
また、第1実施形態では、EGR量を増減することでNO−NOx比を調整した。この第1実施形態と同様に、本実施形態もEGR量を増減することでNO−NOx比を調整する。
In the first to third embodiments described above, when the output value Vno2 of the NO 2 sensor provided on the downstream side of the selective reduction catalyst 23 is larger than the threshold value Vno2_th, that is, the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is in a state of excessive NO 2. In this case, the NO 2 purification rate in the selective reduction catalyst was maintained near the maximum by reducing the NO 2 -NOx ratio. On the other hand, in this embodiment, a NO sensor that detects NO is provided on the downstream side of the selective reduction catalyst, and when the output value Vno is larger than the threshold value Vno_th, that is, the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is in a state of excessive NO. In some cases, by increasing the NO 2 -NOx ratio in reverse, the NOx purification rate in the selective reduction catalyst is maintained near the maximum.
In the first embodiment, the NO 2 -NOx ratio is adjusted by increasing or decreasing the EGR amount. Similar to the first embodiment, the present embodiment also adjusts the NO 2 -NOx ratio by increasing or decreasing the EGR amount.

図29は、NOセンサ43を備えた本実施形態に係るエンジン1Cの排気浄化システム2C及びそのECU3Cの構成を示すブロック図である。   FIG. 29 is a block diagram showing the configuration of the exhaust purification system 2C of the engine 1C according to the present embodiment including the NO sensor 43 and its ECU 3C.

排気浄化システム2Aの状態を検出するため、ECU3Cには、NOセンサ43Cが接続されている。このNOセンサ43Cは、排気管11のうち選択還元触媒23より下流側の排気中のNOの量又は濃度を検出し、検出値に略比例した信号VnoをECU3Cに供給する。
ところで、このように排気中のNOのみに感応するNOセンサとして、車載に適したものは現存していない。しかしながら、排気中のNOxは、NOとNOのみでほぼ全て構成されているとみなしてよいことから、上述のようなNOセンサは、NOxセンサとNOセンサとを組み合わせて構成することができる。また、現存するNOxセンサはNOxだけでなくNHにも感応することから、NOxセンサ及びNOセンサに加えて、NHセンサを組み合わせることが好ましい。すなわち、NOxセンサの出力値から、NOセンサの出力値及びNHセンサの出力値を減算することにより、NO濃度又は量に比例した所望の出力値を得ることができる。
In order to detect the state of the exhaust purification system 2A, a NO sensor 43C is connected to the ECU 3C. This NO sensor 43C detects the amount or concentration of NO in the exhaust downstream of the selective reduction catalyst 23 in the exhaust pipe 11, and supplies a signal Vno substantially proportional to the detected value to the ECU 3C.
By the way, there is no existing sensor suitable for in-vehicle use as a NO sensor sensitive only to NO in exhaust gas. However, NOx in the exhaust gas, since it may be regarded as being almost all composed of only NO and NO 2, NO sensors, such as described above can be constructed by combining a NOx sensor and NO 2 sensor . In addition, since existing NOx sensors are sensitive not only to NOx but also to NH 3 , it is preferable to combine an NH 3 sensor in addition to the NOx sensor and the NO 2 sensor. That is, a desired output value proportional to the NO concentration or amount can be obtained by subtracting the output value of the NO 2 sensor and the output value of the NH 3 sensor from the output value of the NOx sensor.

図29に示すように、EGRバルブ指令値Legr_cmdの決定に係る制御ブロックは、NO−NOx比コントローラ31Cと、基準EGR量マップ値算出部32Cと、EGRコントローラ33と、を含んで構成される。
以下、第1実施形態と本実施形態の相違点のみを説明する。
As shown in FIG. 29, the control block relating to the determination of the EGR valve command value Legr_cmd includes a NO 2 -NOx ratio controller 31C, a reference EGR amount map value calculation unit 32C, and an EGR controller 33. .
Only the differences between the first embodiment and this embodiment will be described below.

先ず、本実施形態では、NOセンサ43CによりNO過多の状態を検知することから、基準EGR量マップ値算出部32Cにおけるマップは、選択還元触媒23に流入する排気のNO−NOx比が、第1実施形態とは逆に、NO過多気味になるように設定されていることが好ましい。 First, in this embodiment, since the NO excessive state is detected by the NO sensor 43C, the map in the reference EGR amount map value calculation unit 32C indicates that the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst 23 is the first. Contrary to 1st Embodiment, it is preferable to set so that it may become NO excessive.

NO−NOx比コントローラ31CにおけるNOセンサフィードバックモードでは、NOセンサ43Cの出力値Vnoが所定の劣化判定閾値Vno_thより大きい場合、すなわち、NO過多状態である場合には、EGR量を増加させ、フィードNO量を減少させることによりNO−NOx比を増加させる。すなわち、NOセンサフィードバックモードにおけるEGR量、フィードNO量、及びNO−NOx比の変化する方向は、それぞれ第1実施形態と逆となる。
したがって、NO−NOx比コントローラ31CのNOセンサフィードバックモードにおける演算式は、式(6)〜(8)中の初回減算量Dkegr_DEC、復帰量Dkegr_INC、及びフィードバックゲインKi_no2の符号を反転することで構成することができる。
In the NO sensor feedback mode in the NO 2 -NOx ratio controller 31C, when the output value Vno of the NO sensor 43C is larger than a predetermined deterioration determination threshold value Vno_th, that is, when the NO is excessive, the EGR amount is increased and the feed is increased. The NO 2 -NOx ratio is increased by decreasing the NO amount. That is, the direction in which the EGR amount, the feed NO amount, and the NO 2 -NOx ratio change in the NO sensor feedback mode is opposite to that in the first embodiment.
Therefore, the arithmetic expression in the NO sensor feedback mode of the NO 2 -NOx ratio controller 31C is configured by inverting the signs of the initial subtraction amount Dkegr_DEC, the return amount Dkegr_INC, and the feedback gain Ki_no2 in the equations (6) to (8). can do.

図30は、以上のように構成されたNOセンサフィードバックモードでNO−NOx比コントローラを作動させた場合におけるNOセンサの出力値Vno、EGR補正係数Kegr_no、及び目標EGR量Gegr_cmdの変化を示すタイムチャートである。 FIG. 30 is a time chart showing changes in the NO sensor output value Vno, the EGR correction coefficient Kegr_no, and the target EGR amount Gegr_cmd when the NO 2 -NOx ratio controller is operated in the NO sensor feedback mode configured as described above. It is a chart.

時刻t1〜t2までの間、NOセンサの出力値VnoはNO検出閾値Vno_th以下である。この場合、EGR補正係数Kegr_noは、下限値へ向かって、徐々に減少する。これにより、目標EGR量Gegr_cmdは、マップ値Gegr_mapから離れるように徐々に小さくなり、結果としてエンジンから排出されるNO量は、EGR補正係数Kegr_no2を小さくさせなかった場合と比較して徐々に増加する。   From time t1 to t2, the output value Vno of the NO sensor is equal to or less than the NO detection threshold value Vno_th. In this case, the EGR correction coefficient Kegr_no gradually decreases toward the lower limit value. As a result, the target EGR amount Gegr_cmd gradually decreases away from the map value Gegr_map, and as a result, the NO amount discharged from the engine gradually increases as compared with the case where the EGR correction coefficient Kegr_no2 is not decreased. .

次に、時刻t2では、NOセンサの出力値VnoがNO検出閾値Vno2_thを上回る。この瞬間、EGR補正係数Kegr_noは、初回減算量だけ小さくなる。これにより、目標EGR量Gegr_cmdは、マップ値Gegr_mapに近づくようにより大きな値に瞬間的に変更される。その後、時刻t2からNOセンサの出力値VnoがNO検出閾値Vno_thを下回る時刻t3までの間、EGR補正係数Kegr_noは、出力偏差に比例した分ずつ増加する。これにより、目標EGR量Gegr_cmdは、マップ値Gegr_mapに近づくように、より大きくなり、結果としてエンジンから排出されるNO量は、EGR補正係数Kegr_no2を減少させなかった場合と比較して徐々に増加する。   Next, at time t2, the output value Vno of the NO sensor exceeds the NO detection threshold value Vno2_th. At this moment, the EGR correction coefficient Kegr_no decreases by the initial subtraction amount. Thereby, the target EGR amount Gegr_cmd is instantaneously changed to a larger value so as to approach the map value Gegr_map. Thereafter, from time t2 to time t3 when the output value Vno of the NO sensor falls below the NO detection threshold value Vno_th, the EGR correction coefficient Kegr_no increases by an amount proportional to the output deviation. As a result, the target EGR amount Gegr_cmd becomes larger so as to approach the map value Gegr_map, and as a result, the NO amount discharged from the engine gradually increases as compared with the case where the EGR correction coefficient Kegr_no2 is not decreased. .

また、NO−NOx比コントローラ31Cの触媒劣化判定モードにおける演算式も同様に、減少量Dkegr_JD_DEC又は増加量Dkegr_JD_INCの符号を反転させて、EGR補正係数Kegr_no2の変化する方向を逆にすることで構成できる。 Similarly, the arithmetic expression in the catalyst deterioration determination mode of the NO 2 -NOx ratio controller 31C is configured by inverting the sign of the decrease amount Dkegr_JD_DEC or the increase amount Dkegr_JD_INC to reverse the direction in which the EGR correction coefficient Kegr_no2 changes. it can.

[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態を説明する。
本実施形態では、上記第4実施形態と同様に、選択還元触媒の下流側にNOセンサを設け、その出力値Vnoが閾値Vno_thより大きい場合、すなわち選択還元触媒に流入する排気がNO過多の状態である場合に、NO−NOx比を増加させることにより、選択還元触媒におけるNOx浄化率を最大近傍に維持する。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, as in the fourth embodiment, a NO sensor is provided on the downstream side of the selective reduction catalyst, and when the output value Vno is larger than the threshold value Vno_th, that is, the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is in a state of excessive NO. In this case, the NO 2 purification rate in the selective reduction catalyst is maintained in the vicinity of the maximum by increasing the NO 2 -NOx ratio.

また、第2実施形態では、混合気の空燃比を変更し、排気の酸素濃度を増減することでNO−NOx比を調整した。この第2実施形態と同様に、本実施形態も混合気の空燃比を変更し、排気の酸素濃度を増減することでNO−NOx比を調整する。
以下、第2実施形態と本実施形態の相違点を説明する。
In the second embodiment, the NO 2 -NOx ratio is adjusted by changing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture and increasing / decreasing the oxygen concentration of the exhaust gas. Similar to the second embodiment, this embodiment also adjusts the NO 2 -NOx ratio by changing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture and increasing or decreasing the oxygen concentration of the exhaust gas.
Hereinafter, differences between the second embodiment and the present embodiment will be described.

先ず、本実施形態では、NOセンサによりNO過多の状態を検知することから、基準空燃比マップ値算出部におけるマップは、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比が、第2実施形態とは逆に、NO過多気味になるように設定されていることが好ましい。 First, in the present embodiment, since a NO excessive state is detected by the NO sensor, the map in the reference air-fuel ratio map value calculation unit shows that the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is the second embodiment. On the contrary, it is preferable that the setting is made so as to make the NO excessive.

また、NO−NOx比コントローラにおけるNOセンサフィードバックモードでは、NOセンサの出力値Vnoが劣化判定閾値Vno_thより大きい場合、すなわち、NO過多状態である場合には、燃料噴射パラメータ、過給圧、及びEGR量の少なくとも何れかにより混合気の空燃比をよりリーン側に変更し、排気の酸素濃度を上昇させることにより、NO−NOx比を増加させる。すなわち、NOセンサフィードバックモードにおける混合気の空燃比、排気の酸素濃度、及びNO−NOx比の変化する方向は、それぞれ第2実施形態と逆となる。
したがって、NO−NOx比コントローラのNOセンサフィードバックモードにおける演算式は、式(23)〜(25)中の初回減算量DDaf_DEC、復帰量DDaf_INC、及びフィードバックゲインKi_af_no2の符号を反転することで構成できる。
また、NO−NOx比コントローラの触媒劣化判定モードにおける演算式も同様に、空燃比補正係数の変化する方向を第2実施形態と逆にすることで構成できる。
Further, in the NO sensor feedback mode in the NO 2 -NOx ratio controller, when the output value Vno of the NO sensor is larger than the deterioration determination threshold value Vno_th, that is, when the NO excessive state, the fuel injection parameter, the boost pressure, and The NO 2 -NOx ratio is increased by changing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture to a leaner side according to at least one of the EGR amounts and increasing the oxygen concentration of the exhaust gas. That is, the direction in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture, the oxygen concentration of the exhaust gas, and the NO 2 -NOx ratio change in the NO sensor feedback mode is opposite to that in the second embodiment.
Therefore, the arithmetic expression in the NO sensor feedback mode of the NO 2 -NOx ratio controller can be configured by inverting the signs of the initial subtraction amount DDaf_DEC, the return amount DDaf_INC, and the feedback gain Ki_af_no2 in the equations (23) to (25). .
Similarly, the arithmetic expression in the catalyst deterioration determination mode of the NO 2 -NOx ratio controller can be configured by reversing the direction in which the air-fuel ratio correction coefficient changes from that in the second embodiment.

[第6実施形態]
次に、本発明の第6実施形態を説明する。
本実施形態では、上記第4実施形態と同様に、選択還元触媒の下流側にNOセンサを設け、その出力値Vnoが閾値Vno_thより大きい場合、すなわち選択還元触媒に流入する排気がNO過多の状態である場合に、NO−NOx比を増加させることにより、選択還元触媒におけるNOx浄化率を最大近傍に維持する。
[Sixth Embodiment]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, as in the fourth embodiment, a NO sensor is provided on the downstream side of the selective reduction catalyst, and when the output value Vno is larger than the threshold value Vno_th, that is, the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is in a state of excessive NO. In this case, the NO 2 purification rate in the selective reduction catalyst is maintained in the vicinity of the maximum by increasing the NO 2 -NOx ratio.

また、第3実施形態では、酸化触媒の温度を増減することでNO−NOx比を調整した。この第3実施形態と同様に、本実施形態も酸化触媒の温度を増減することでNO−NOx比を調整する。
以下、第3実施形態と本実施形態の相違点を説明する。
In the third embodiment, the NO 2 -NOx ratio is adjusted by increasing or decreasing the temperature of the oxidation catalyst. Similar to the third embodiment, this embodiment also adjusts the NO 2 -NOx ratio by increasing or decreasing the temperature of the oxidation catalyst.
Hereinafter, differences between the third embodiment and this embodiment will be described.

先ず、本実施形態では、NOセンサによりNO過多の状態を検知することから、基準ポスト噴射量マップ値算出部におけるマップは、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比が第3実施形態とは逆に、NO過多気味になるように設定されていることが好ましい。 First, in the present embodiment, since the NO excessive state is detected by the NO sensor, the map in the reference post-injection amount map value calculation unit has the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst in the third embodiment. On the contrary, it is preferable that the setting is made so as to make the NO excessive.

また、NO−NOx比コントローラにおけるNOセンサフィードバックモードでは、NOセンサの出力値Vnoが劣化判定閾値Vno_thより大きい場合、すなわちNO過多状態である場合には、アフター噴射量及びポスト噴射量の少なくとも何れかにより酸化触媒の温度を上昇させることにより、NO−NOx比を増加させる。すなわち、NOセンサフィードバックモードにおけるアフター噴射量、ポスト噴射量、酸化触媒の温度、及びNO−NOx比の変化する方向は、それぞれ第3実施形態と逆になる。
したがって、NO−NOx比コントローラのNOセンサフィードバックモードにおける演算式は、式(33)〜(35)中の初回減算量DDt_DEC、復帰量DDt_INC、及びフィードバックゲインKi_no2の符号を反転することで構成できる。
また、NO−NOx比コントローラの触媒劣化判定モードにおける演算式も同様に、温度補正量の変化する方向を第3実施形態と逆にすることで構成できる。
Further, in the NO sensor feedback mode in the NO 2 -NOx ratio controller, when the output value Vno of the NO sensor is larger than the deterioration determination threshold value Vno_th, that is, when the NO is excessive, at least one of the after injection amount and the post injection amount. The NO 2 -NOx ratio is increased by raising the temperature of the oxidation catalyst. That is, the after-injection amount, the post-injection amount, the temperature of the oxidation catalyst, and the direction in which the NO 2 -NOx ratio changes in the NO sensor feedback mode are opposite to those in the third embodiment.
Therefore, the arithmetic expression in the NO sensor feedback mode of the NO 2 -NOx ratio controller can be configured by inverting the signs of the initial subtraction amount DDt_DEC, the return amount DDt_INC, and the feedback gain Ki_no2 in the equations (33) to (35). .
Similarly, the arithmetic expression in the catalyst deterioration determination mode of the NO 2 -NOx ratio controller can be configured by reversing the direction in which the temperature correction amount changes from that in the third embodiment.

[第7実施形態]
次に、本発明の第7実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、第1実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
図31は、本実施形態に係る排気浄化システムのECU3Dに構成された制御ブロックのうち、EGRバルブ指令値Legr_cmdの決定に係る制御ブロックの構成を示す図である。
[Seventh Embodiment]
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
FIG. 31 is a diagram showing a configuration of a control block related to determination of the EGR valve command value Legr_cmd among the control blocks configured in the ECU 3D of the exhaust purification system according to the present embodiment.

図31に示すように、EGRバルブ指令値Legr_cmdの決定に係る制御ブロックは、フィードフォワードNO−NOx比コントローラ31Dと、基準EGR量マップ値算出部32と、EGRコントローラ33と、フィードNOx推定器34Dと、NO−NOx比推定器35Dと、モデル修正器36Dと、を備える。 As shown in FIG. 31, the control block for determining the EGR valve command value Legr_cmd includes a feedforward NO 2 -NOx ratio controller 31D, a reference EGR amount map value calculation unit 32, an EGR controller 33, and a feed NOx estimator. comprises a 34D, and NO 2 -NOx ratio estimator 35D, model modifier and 36D, the.

この制御ブロックによれば、目標EGR量Gegr_cmdは、基準EGR量マップ値算出部32により算出された基準EGR量Gegr_mapに、フィードフォワードNO−NOx比コントローラ31Dにより算出されたEGR補正係数Kegr_scrを乗算することで算出される(下記式(37)参照)。
なお、目標EGR量Gegr_cmdは、式(37)に示すように、基準EGR量Gegr_mapにEGR補正係数Kegr_scrを乗算したものだけでなく、基準EGR量Gegr_mapにEGR補正係数Kegr_scrを加算したものでも定義してもよい。

Figure 0005366988
According to this control block, the target EGR amount Gegr_cmd multiplies the reference EGR amount Gegr_map calculated by the reference EGR amount map value calculation unit 32 by the EGR correction coefficient Kegr_scr calculated by the feedforward NO 2 -NOx ratio controller 31D. (See the following formula (37)).
The target EGR amount Gegr_cmd is defined not only by multiplying the reference EGR amount Gegr_map by the EGR correction coefficient Kegr_scr, but also by adding the EGR correction coefficient Kegr_scr to the reference EGR amount Gegr_map as shown in the equation (37). May be.
Figure 0005366988

フィードNOx推定器34Dは、エンジン回転数、新気量、燃料噴射量、燃料噴射パターン、EGR率、及び吸気温度など、エンジンの燃焼に関わるパラメータに基づいてフィードNOx量の推定値NOx_eng_hatを算出する。具体的には、フィードNOx量推定値NOx_eng_hatは、予め定められたマップを検索することで決定された基準値NOx_eng_bsと補正係数Knox_engとを、下記式(38)に示すように乗算することで算出される。

Figure 0005366988
The feed NOx estimator 34D calculates an estimated value NOx_eng_hat of the feed NOx amount based on parameters related to engine combustion, such as the engine speed, fresh air amount, fuel injection amount, fuel injection pattern, EGR rate, and intake air temperature. . Specifically, the feed NOx amount estimated value NOx_eng_hat is calculated by multiplying the reference value NOx_eng_bs determined by searching a predetermined map and the correction coefficient Knox_eng as shown in the following equation (38). Is done.
Figure 0005366988

図32は、上記パラメータのうちエンジン回転数NE及び燃料噴射量Gfuelに基づいて、フィードNOx量推定値NOx_eng_hatに対する基準値NOx_eng_bsを決定するマップの具体例を示す図である。図32に示す例によれば、基準値NOx_eng_hatは、エンジン回転数NEが高くなるほど、また燃料噴射量Gfuelが多くなるほど大きな値に決定される。
図33は、上記パラメータのうちEGR率Regrに基づいて、上記基準値NOx_eng_bsに対する補正係数Knox_engを決定するマップの具体例を示す図である。図33に示す例によれば、補正係数Knox_engは、EGR率Regrが高くなるほど小さな値に決定される。
FIG. 32 is a diagram showing a specific example of a map for determining the reference value NOx_eng_bs for the feed NOx amount estimated value NOx_eng_hat based on the engine speed NE and the fuel injection amount Gfuel among the parameters. According to the example shown in FIG. 32, the reference value NOx_eng_hat is determined to be larger as the engine speed NE is higher and the fuel injection amount Gfuel is larger.
FIG. 33 is a diagram showing a specific example of a map for determining the correction coefficient Knox_eng for the reference value NOx_eng_bs based on the EGR rate Regr among the parameters. According to the example shown in FIG. 33, the correction coefficient Knox_eng is determined to be smaller as the EGR rate Regr is higher.

図31に戻って、NO−NOx比推定器35Dは、フィードNOx量推定値NOx_eng_hatと、酸化触媒及びCSFのNO酸化効率に関わるパラメータと、に基づいて選択還元触媒に流入する排気のNO量の推定値NO2_csf_hat、NO量の推定値NO_csf_hat、及びNO−NOx比の推定値Rscr_no_noxを算出する。 Returning to FIG. 31, the NO 2 -NOx ratio estimator 35D determines the NO 2 of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst based on the estimated feed NOx amount NOx_eng_hat and the parameters related to the NO oxidation efficiency of the oxidation catalyst and CSF. An amount estimation value NO2_csf_hat, an NO amount estimation value NO_csf_hat, and an NO 2 -NOx ratio estimation value Rscr_no_nox are calculated.

具体的には、選択還元触媒に流入するNO量の推定値NO2_csf_hatは、下記式(39)に基づいて算出される。ここで、パラメータRox_no_no2_bsは、酸化触媒及びCSFにおけるNO酸化効率に対する基準値であり、排気ボリュームの推定値Gex及びフィードNOx量推定値NOx_eng_hatに基づいて、予め定められたマップを検索することで決定される。パラメータKno_no2_tdocは、上記NO酸化効率Rox_no_no2_bsに対する補正係数であり、酸化触媒温度Tdocに基づいて、予め定められたマップを検索することで決定される。また、下記式(39)において、パラメータKmod_no2は、後述のモデル修正器36Dにより算出される修正係数である。

Figure 0005366988
Specifically, the estimated value NO2_csf_hat of the NO 2 amount flowing into the selective reduction catalyst is calculated based on the following formula (39). Here, the parameter Rox_no_no2_bs is a reference value for the NO oxidation efficiency in the oxidation catalyst and CSF, and is determined by searching a predetermined map based on the estimated value Gex of the exhaust volume and the estimated value of feed NOx amount NOx_eng_hat. The The parameter Kno_no2_tdoc is a correction coefficient for the NO oxidation efficiency Rox_no_no2_bs, and is determined by searching a predetermined map based on the oxidation catalyst temperature Tdoc. In the following equation (39), the parameter Kmod_no2 is a correction coefficient calculated by a model corrector 36D described later.
Figure 0005366988

図34は、排気ボリュームの推定値Gex及びフィードNOx量推定値NOx_eng_hatに基づいて、上記基準値Rox_no_no2_bsを決定するマップの具体例を示す図である。図3を参照して説明したように、酸化触媒及びCSFにおける酸化効率は、酸化する物質の単位時間当たりの通過量が大きくなるに従い低下し、また排気ボリュームが大きくなるに従い低下する傾向がある。これを考慮して、図34に示す例によれば、基準値Rox_no_no2_bsは、排気ボリュームの推定値Gexが大きくなるほど、またフィードNOx量推定値NOx_eng_hatが大きくなるほど小さな値に決定される。   FIG. 34 is a diagram showing a specific example of a map for determining the reference value Rox_no_no2_bs based on the estimated value Gex of the exhaust volume and the estimated value of feed NOx amount NOx_eng_hat. As described with reference to FIG. 3, the oxidation efficiency of the oxidation catalyst and the CSF tends to decrease as the passing amount of the substance to be oxidized per unit time increases and decreases as the exhaust volume increases. In view of this, according to the example shown in FIG. 34, the reference value Rox_no_no2_bs is determined to be smaller as the estimated value Gex of the exhaust volume becomes larger and the estimated value of feed NOx amount NOx_eng_hat becomes larger.

図35は、酸化触媒温度Tdocに基づいて、上記補正係数Kno_no2_tdocを決定するマップの具体例を示す図である。この補正係数Kno_no2_tdocは、図2に示すような酸化触媒及びCSFにおけるNO酸化効率の温度に対する特性を反映させるための係数であり、0から1の間で設定される。図35に示す例によれば、補正係数Kno_no2_tdocは、NO酸化効率が高くなる約200〜350℃の間では略1に設定され、この範囲以外では酸化触媒温度Tdocが低下するに従い又は上昇するに従い0に近づくように設定される。   FIG. 35 is a diagram showing a specific example of a map for determining the correction coefficient Kno_no2_tdoc based on the oxidation catalyst temperature Tdoc. This correction coefficient Kno_no2_tdoc is a coefficient for reflecting the characteristics of the NO oxidation efficiency in the oxidation catalyst and CSF as shown in FIG. 2 with respect to temperature, and is set between 0 and 1. According to the example shown in FIG. 35, the correction coefficient Kno_no2_tdoc is set to approximately 1 between about 200 to 350 ° C. at which the NO oxidation efficiency increases, and outside this range, as the oxidation catalyst temperature Tdoc decreases or increases. It is set to approach zero.

また、選択還元触媒に流入するNO量の推定値NO_csf_hatは、下記式(40)に示すように、フィードNOx量推定値NOx_eng_hatから、NO量推定値NO2_csf_hatを減算することで算出される。

Figure 0005366988
Further, the estimated value NO_csf_hat of the NO amount flowing into the selective reduction catalyst is calculated by subtracting the NO 2 amount estimated value NO2_csf_hat from the feed NOx amount estimated value NOx_eng_hat, as shown in the following equation (40).
Figure 0005366988

さらに、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比の推定値Rscr_no_noxは、下記式(41)に示すように、NO量推定値NO2_csf_hatを、フィードNOx量推定値NOx_eng_hatで除算することで算出される。

Figure 0005366988
Further, the estimated value Rscr_no_nox of the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is obtained by dividing the NO 2 amount estimated value NO2_csf_hat by the feed NOx amount estimated value NOx_eng_hat, as shown in the following equation (41). Calculated.
Figure 0005366988

図31に戻って、フィードフォワードNO−NOx比コントローラ31Dの構成について説明する。フィードフォワードNO−NOx比コントローラ31Dは、以下の4種類の制御モードの何れかで作動し、各制御モードで異なるアルゴリズムに基づいて、EGR補正係数Kegr_scrを算出する。
1.フィードフォワード制御モード
2.触媒劣化判定モード
3.燃費優先モード
4.NO生成優先モード
以下、これら4つの制御モードによりEGR補正係数Kegr_scrを算出する手順について順に説明する。
Returning to FIG. 31, the configuration of the feedforward NO 2 -NOx ratio controller 31D will be described. The feedforward NO 2 -NOx ratio controller 31D operates in any of the following four control modes, and calculates the EGR correction coefficient Kegr_scr based on different algorithms in each control mode.
1. 1. Feed forward control mode 2. Catalyst deterioration judgment mode 3. Fuel economy priority mode NO 2 Generation Priority Mode Hereinafter, the procedure for calculating the EGR correction coefficient Kegr_scr using these four control modes will be described in order.

<フィードフォワード制御モード>
フィードフォワード制御モードでは、コントローラ31Dは、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を、NOx浄化率を最大化する最適値に向けて制御する。より具体的には、上記NO−NOx比の推定値Rscr_no_noxが、NOx浄化率を最大化する最適値に設定された目標NO−NOx比Rscr_no_nox_cmd(例えば、0.5)の近傍に収束するようにEGR補正係数Kegr_scrを決定する。
<Feed forward control mode>
In the feedforward control mode, the controller 31D controls the NO 2 -NOx ratio of the exhaust flowing into the selective reduction catalyst toward an optimum value that maximizes the NOx purification rate. More specifically, the estimated value Rscr_no_nox of the NO 2 -NOx ratio converges to the vicinity of the target NO 2 -NOx ratio set to the optimum value for maximizing the NOx purification rate Rscr_no_nox_cmd (e.g., 0.5) Thus, the EGR correction coefficient Kegr_scr is determined.

先ず、このフィードフォワード制御モードでは、下記式(42−1)〜(42−3)の何れかに基づいて、NO−NOx比誤差E_no2_noを定義する。

Figure 0005366988
First, in this feedforward control mode, the NO 2 -NOx ratio error E_no2_no is defined based on any of the following formulas (42-1) to (42-3).
Figure 0005366988

式(42−1)は、誤差E_no2_noを、推定値Rscr_no_noxと所定の目標NO−NOx比Rscr_no_nox_cmdとの偏差で定義したものであり、最も簡便な方法となっている。 Equation (42-1) defines the error E_no2_no as a deviation between the estimated value Rscr_no_nox and a predetermined target NO 2 -NOx ratio Rscr_no_nox_cmd, and is the simplest method.

式(42−2)は、誤差E_no2_noを、下記式(43)で定義された有効NO−NOx比Eff_no_noxと目標NO−NOx比Rscr_no_nox_cmdとの偏差で定義したものである。選択還元触媒には、上述のようにNO及びNOのストレージ効果があるため、実際の選択還元触媒における有効なNO−NOx比は、流入する排気のNO−NOx比に対し遅れが生じたようになる。そこで、下記式(43)では、選択還元触媒におけるストレージ効果を考慮するべく、推定値Rscr_no_noxに対し、遅れを生じさせた値で有効NO−NOx比Eff_no_noxを定義する。ここで、下記式(43)中、係数Klagは遅れ係数であり、−1から0の間で設定される。

Figure 0005366988
Equation (42-2) defines the error E_no2_no as a deviation between the effective NO 2 -NOx ratio Eff_no_nox defined by the following equation (43) and the target NO 2 -NOx ratio Rscr_no_nox_cmd. The selective reduction catalyst, since there is a storage effect of NO and NO 2 as described above, effective NO 2 -NOx ratio in the actual selective reduction catalyst, a delay occurs with respect to NO 2 -NOx ratio of the exhaust flowing It becomes like. Therefore, in the following formula (43), the effective NO 2 -NOx ratio Eff_no_nox is defined with a value that causes a delay with respect to the estimated value Rscr_no_nox in order to consider the storage effect in the selective reduction catalyst. Here, in the following equation (43), the coefficient Klag is a delay coefficient and is set between −1 and 0.
Figure 0005366988

式(42−3)は、誤差E_no2_noを、下記式(44)で定義された余剰NO量推定値Ex_no2で定義したものである。この余剰NO量推定値Ex_no2は、選択還元触媒に流入したNO量NO2_csf_hatとNO量の目標値(Rscr_no_nox_cmd・NOx_eng_hat)との偏差の積分値に相当する。選択還元触媒には上述のようなストレージ効果があるため、式(42−1)により誤差を定義し推定値Rscr_no_noxが常に目標NO−NOx比Rscr_no_nox_cmdに一致するような制御を行わずとも、式(42−3)により誤差を定義し目標値に対する余剰NO量が0になるような制御を行っても十分に有効である場合がある。

Figure 0005366988
Equation (42-3) defines the error E_no2_no by the surplus NO 2 amount estimated value Ex_no2 defined by the following equation (44). The surplus NO 2 amount estimated value Ex_no2 corresponds to an integral value of a deviation between the NO 2 amount NO2_csf_hat flowing into the selective reduction catalyst and the target value of the NO 2 amount (Rscr_no_nox_cmd · NOx_eng_hat). Since the selective reduction catalyst has a storage effect as described above, the error is defined by the equation (42-1), and the estimated value Rscr_no_nox is not always controlled so as to coincide with the target NO 2 -NOx ratio Rscr_no_nox_cmd. Even if control is performed such that the error is defined by (42-3) and the surplus NO 2 amount with respect to the target value becomes 0, it may be sufficiently effective.
Figure 0005366988

フィードフォワード制御モードでは、上記式(42−1)〜(42−3)の何れかで定義された誤差E_no2_noが0になるように、例えば、下記式(45)〜(50)に示すような応答指定型制御アルゴリズムに基づいてEGR補正量Kegr_scrを算出する。なお、フィードバックアルゴリズムとしては、PID制御アルゴリズムや最適レギュレータなど従来既知のものを用いてもよい。   In the feedforward control mode, for example, the following equations (45) to (50) are set so that the error E_no2_no defined by any one of the equations (42-1) to (42-3) becomes zero. An EGR correction amount Kegr_scr is calculated based on the response assignment control algorithm. As the feedback algorithm, a conventionally known algorithm such as a PID control algorithm or an optimum regulator may be used.

先ず、下記式(45)に示すように、予め定められたテーブルを検索することで−1から0の間で決定された切換関数設定パラメータVPOLE(k)と誤差の前回値Ex_no2(k−1)との積と、誤差の現在値Ex_no2(k)との和を算出し、これを切換関数σ(k)として定義する。

Figure 0005366988
First, as shown in the following formula (45), the switching function setting parameter VPOLE (k) determined between −1 and 0 by searching a predetermined table and the previous value Ex_no2 (k−1) of the error. ) And the current error value Ex_no2 (k) is calculated and defined as a switching function σ (k).
Figure 0005366988

例えば、横軸を誤差の前回値E_no2_no(k−1)とし、縦軸を誤差の現在値E_no2_no(k)とした位相平面を定義すると、式(45)で定義される切換関数σ(k)が0となる誤差E_no2_no(k)とE_no2_no(k−1)の組み合わせは、傾きが−VPOLEの切換直線となる。また、この切換直線上では、−VPOLEを1より小さく0より大きい値に設定することにより、E_no2_no(k−1)>E_no2_no(k)となるので、誤差E_no2_noは、0に収束することとなる。すなわち、切換関数設定パラメータVPOLEは、誤差E_no2_noの収束性を指定するパラメータとなっている。   For example, when a phase plane is defined with the horizontal axis representing the previous error value E_no2_no (k−1) and the vertical axis representing the current error value E_no2_no (k), the switching function σ (k) defined by Expression (45) The combination of the errors E_no2_no (k) and E_no2_no (k-1) where becomes 0 becomes a switching straight line with a slope of -VPOLE. On this switching straight line, by setting -VPOLE to a value smaller than 1 and larger than 0, E_no2_no (k-1)> E_no2_no (k), so that the error E_no2_no converges to 0. . That is, the switching function setting parameter VPOLE is a parameter that specifies the convergence of the error E_no2_no.

図36は、切換関数設定パラメータVPOLEの設定テーブルを示す図である。
図36に示すように、切換関数設定パラメータVPOLEは、推定値Rscr_no_nox(式(42−1)により誤差を定義した場合)、有効NO−NOx比Eff_no_nox(式(42−2)により誤差を定義した場合)、又は余剰NO量推定値Ex_no2(式(42−3)により誤差を定義した場合)に応じて高収束値(例えば、−0.35)とこれより小さな低収束値(例えば、−0.95)との間で略2値的に設定される。
FIG. 36 is a diagram showing a setting table for the switching function setting parameter VPOLE.
As shown in FIG. 36, the switching function setting parameter VPOLE has an estimated value Rscr_no_nox (when an error is defined by the equation (42-1)), an effective NO 2 -NOx ratio Eff_no_nox (an error is defined by the equation (42-2)). Or a surplus NO 2 amount estimated value Ex_no2 (when an error is defined by the equation (42-3)) and a low convergence value (for example, −0.35) and a smaller convergence value (for example, -0.95).

より具体的には、推定値Rscr_no_nox又は有効NO−NOx比Eff_no_noxが、目標NO−NOx比Rscr_no_nox_cmdを含む範囲[R_L,R_H]の間にある場合、推定値Rscr_no_nox又は有効NO−NOx比Eff_no_noxがこの範囲[R_L,R_H]内を漂うように制御するべくパラメータVPOLEの値を低収束値に設定する。そして、推定値Rscr_no_nox又は有効NO−NOx比Eff_no_noxが、範囲[R_L,R_H]以外にある場合、範囲[R_L,R_H]から離れるに従って速やかに高収束値に一致するようにパラメータVPOLEの値を設定し、推定値Rscr_no_nox又は有効NO−NOx比Eff_no_noxを速やかに目標NO−NOx比Rscr_no_nox_cmdに収束させる。
また、同様に、余剰NO量推定値Ex_no2が0を含む範囲[R_Ex_L,R_Ex_H]内にある場合、パラメータVPOLEの値を低収束値に設定し、範囲[R_Ex_L,R_Ex_H]以外にある場合、範囲[R_Ex_L,R_Ex_H]から離れるに従って速やかに高収束値に一致するようにパラメータVPOLEの値を設定する。
More specifically, when the estimated value Rscr_no_nox or the effective NO 2 -NOx ratio Eff_no_nox is in a range [R_L, R_H] including the target NO 2 -NOx ratio Rscr_no_nox_cmd, the estimated value Rscr_no_nox or the effective NO 2 -NOx ratio The value of the parameter VPOLE is set to a low convergence value so that Eff_no_nox is controlled to drift within this range [R_L, R_H]. When the estimated value Rscr_no_nox or the effective NO 2 -NOx ratio Eff_no_nox is outside the range [R_L, R_H], the value of the parameter VPOLE is set so that it quickly matches the high convergence value as the distance from the range [R_L, R_H] increases. The estimated value Rscr_no_nox or the effective NO 2 -NOx ratio Eff_no_nox is quickly converged to the target NO 2 -NOx ratio Rscr_no_nox_cmd.
Similarly, when the surplus NO 2 amount estimated value Ex_no2 is within a range [R_Ex_L, R_Ex_H] including 0, the value of the parameter VPOLE is set to a low convergence value, and when it is outside the range [R_Ex_L, R_Ex_H], The value of the parameter VPOLE is set so that it quickly matches the high convergence value as the distance from the range [R_Ex_L, R_Ex_H] increases.

ここで、図36に示すように、パラメータVPOLEを低収束値に設定する範囲の下限値R_L(又はR_Ex_L)は、上限値R_H(又はR_Ex_H)よりも、目標値Rscr_no_nox_xmd(又は0)に近い値に設定することが好ましい。これは、上述のように、NO−NOx比が最適値より小さくなる方が大きくなるよりも、選択還元触媒におけるNOx浄化率の低下が大きいからである。 Here, as shown in FIG. 36, the lower limit value R_L (or R_Ex_L) of the range in which the parameter VPOLE is set to the low convergence value is closer to the target value Rscr_no_nox_xmd (or 0) than the upper limit value R_H (or R_Ex_H). It is preferable to set to. This is because, as described above, the reduction in the NOx purification rate in the selective reduction catalyst is larger than when the NO 2 -NOx ratio is smaller than the optimum value.

次に、下記式(46)に示すように、到達則入力Urchと適応則入力Uadpとの和により、EGR補正量の暫定値Kegr_scr_temp´を算出する。

Figure 0005366988
Next, as shown in the following formula (46), the provisional value Kegr_scr_temp ′ of the EGR correction amount is calculated by the sum of the reaching law input Urch and the adaptive law input Uadp.
Figure 0005366988

上記式(46)において、到達則入力Urchは、偏差状態量を切換直線上に載せるための入力であり、下記式(47)に示すように、切換関数σに所定のフィードバックゲインKrchを乗算することで算出される。

Figure 0005366988
In the above equation (46), the reaching law input Urch is an input for placing the deviation state quantity on the switching line, and as shown in the following equation (47), the switching function σ is multiplied by a predetermined feedback gain Krch. It is calculated by.
Figure 0005366988

また、上記式(46)において、適応則入力Uadpは、モデル化誤差や外乱の影響を抑制し、偏差状態量を切換直線に載せるための入力であり、下記式(48)に示すように、適応則入力の前回値Uadp(k−1)と、切換関数σ及び所定のフィードバックゲインKadpの積と、の和により算出される。

Figure 0005366988
Further, in the above equation (46), the adaptive law input Uadp is an input for suppressing the influence of modeling error and disturbance and placing the deviation state quantity on the switching straight line. As shown in the following equation (48), It is calculated by the sum of the previous value Uadp (k−1) of the adaptive law input and the product of the switching function σ and the predetermined feedback gain Kadp.
Figure 0005366988

次に、上記式(46)により算出されたEGR補正量の暫定値Kegr_scr_temp´を、下記式(49)に示すように、上限値1及び下限値0の間で制限する。

Figure 0005366988
Next, the provisional value Kegr_scr_temp ′ of the EGR correction amount calculated by the above equation (46) is limited between the upper limit value 1 and the lower limit value 0 as shown in the following equation (49).
Figure 0005366988

そして、制限された暫定値Kegr_scr_tempにより、下記式(50)に示すように、EGR補正量Kegr_scrが決定される。なお、排気ボリュームの推定値Gexが所定の閾値Gex_Hより大きい高排気ボリューム時である場合には、特に制御せずとも酸化触媒及びCSFにおけるNO生成効率が低下すると考えられるため、第1実施形態において説明したNO生成優先モードと同様に、EGR補正係数Kegr_scrを強制的に“1”に設定する。

Figure 0005366988
Then, the EGR correction amount Kegr_scr is determined by the limited provisional value Kegr_scr_temp as shown in the following formula (50). Note that, when the exhaust volume estimation value Gex is at a high exhaust volume greater than the predetermined threshold Gex_H, it is considered that the NO 2 generation efficiency in the oxidation catalyst and the CSF is lowered without any particular control. As in the NO 2 generation priority mode described in, the EGR correction coefficient Kegr_scr is forcibly set to “1”.
Figure 0005366988

<触媒劣化判定モード>
図31に戻って、触媒劣化判定モードでは、コントローラ31Dは、選択還元触媒の劣化度合いを示す触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを算出する。すなわち、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を低減又は増加させ続けたときに、NOセンサの出力値Vno2が所定の劣化判定閾値Vno2_thを下回った又は上回ったタイミングに基づいて、上記触媒劣化判定値DET_SCR_AGDを算出する。
<燃費優先モード>
燃費優先モードでは、コントローラ31Dは、上記式(17)と同様に、EGR補正係数Kegr_scrを所定の燃費優先EGR補正係数Kegr_no2_optに設定する。
<NO生成優先モード>
NO生成優先モードでは、コントローラ31Dは、上記式(18)と同様に、EGR補正係数Kegr_scrを“1”に設定する。
なお、これらモードの具体的な手順や、各モードを実行するのに好ましい時期などについては、第1実施形態と同じであるので、詳細な説明を省略する。
<Catalyst deterioration judgment mode>
Returning to FIG. 31, in the catalyst deterioration determination mode, the controller 31D calculates a catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD indicating the degree of deterioration of the selective reduction catalyst. That is, when the continued decrease or increase the NO 2 -NOx ratio of the exhaust flowing into the selective reduction catalyst, based on the timing at which the output value Vno2 is that exceeds or falls below a predetermined deterioration determination threshold Vno2_th of NO 2 sensor, The catalyst deterioration determination value DET_SCR_AGD is calculated.
<Fuel consumption priority mode>
In the fuel efficiency priority mode, the controller 31D sets the EGR correction coefficient Kegr_scr to a predetermined fuel efficiency priority EGR correction coefficient Kegr_no2_opt, similarly to the equation (17).
<NO 2 generation priority mode>
In the NO 2 generation priority mode, the controller 31D sets the EGR correction coefficient Kegr_scr to “1” similarly to the above equation (18).
Note that the specific procedure of these modes and the preferred time for executing each mode are the same as those in the first embodiment, and thus detailed description thereof will be omitted.

モデル修正器36Dは、選択還元触媒の下流側に設けられたNOセンサの出力値Vno2に基づいて、上記NO−NOx比推定器35Dにより算出された推定値NO2_csf_hat,NO_csf_hat,Rscr_no_noxを修正するべく、修正係数Kmod_no2を算出する。 The model corrector 36D corrects the estimated values NO2_csf_hat, NO_csf_hat, Rscr_no_nox calculated by the NO 2 -NOx ratio estimator 35D based on the output value Vno2 of the NO 2 sensor provided downstream of the selective reduction catalyst. Therefore, the correction coefficient Kmod_no2 is calculated.

修正係数Kmod_no2は、上記式(39)の右辺に示すように、修正前のマップ値(Kno_no2_tdoc・Rox_no_no2_bs・NOx_eng_hat)に乗算されることで、推定値NO2_csf_hat、ひいては推定値Rscr_no_noxを修正する。したがって、推定値Rscr_no_noxは、修正係数Kmod_no2が大きくなると大きな値(NO過多側)に修正され、修正係数Kmod_no2が小さくなると小さな値(NO過多側)に修正される。 The correction coefficient Kmod_no2 is multiplied by an uncorrected map value (Kno_no2_tdoc · Rox_no_no2_bs · NOx_eng_hat) as shown on the right side of the above equation (39), thereby calculating the estimated value NO2_csf_hat and thus the estimated value Rscr_no. Therefore, the estimated value Rscr_no_nox is corrected to a large value (NO 2 excessive side) when the correction coefficient Kmod_no2 becomes large, and is corrected to a small value (NO excessive side) when the correction coefficient Kmod_no2 becomes small.

上述のようなフィードフォワード制御モードでコントローラ31Dを作動させると、理想的には、推定値Rscr_no_noxは目標値Rscr_no_nox_cmdに維持され、選択還元触媒におけるNOx浄化率は最大の状態に維持されるため、選択還元触媒の下流側へ排出されるNO量はごく僅かである。 When the controller 31D is operated in the feedforward control mode as described above, the estimated value Rscr_no_nox is ideally maintained at the target value Rscr_no_nox_cmd, and the NOx purification rate in the selective reduction catalyst is maintained at the maximum state. The amount of NO 2 discharged to the downstream side of the reduction catalyst is very small.

したがって、選択還元触媒の下流側に設けられたNOセンサの出力値Vno2が所定の閾値Vno2_thを超えた場合、すなわち選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比がNO過多の状態と判断できる場合、これは、推定値Rscr_no_noxが実際のNO−NOx比よりも大きめに見積もられているか、あるいは目標値Rscr_no_nox_cmdが実際の最適値よりも大きめの値に設定されているものと考えられる。
また、逆に、NOセンサの出力値Vno2が閾値Vno2_th以下である場合、すなわち選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比がNO過多の状態と判断できる場合、これは、推定値Rscr_no_noxが実際のNO−NOx比よりも小さめに見積もられているか、あるいは目標値Rscr_no_nox_cmdが実際の最適値よりも大きめの値に設定されているものと考えられる。
なお、推定値Rscr_no_noxが実際のNO−NOx比と異なった値に見積もられる要因としては、例えば、酸化触媒やCSFの劣化が挙げられる。また、目標値Rscr_no_nox_cmdが実際の最適値と異なった値に設定される要因としては、選択還元触媒へのHCの付着や流入などが挙げられる。
Therefore, when the output value Vno2 of the NO 2 sensor provided on the downstream side of the selective reduction catalyst exceeds the predetermined threshold value Vno2_th, that is, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is in a state where the NO 2 is excessive. If it can be determined, this is because the estimated value Rscr_no_nox is estimated to be larger than the actual NO 2 -NOx ratio, or the target value Rscr_no_nox_cmd is set to a value larger than the actual optimum value. It is done.
Conversely, when the output value Vno2 of the NO 2 sensor is equal to or less than the threshold value Vno2_th, that is, when it can be determined that the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is excessive, this is the estimated value Rscr_no_nox Is estimated to be smaller than the actual NO 2 -NOx ratio, or the target value Rscr_no_nox_cmd is set to a value larger than the actual optimum value.
In addition, as a factor by which the estimated value Rscr_no_nox is estimated to a value different from the actual NO 2 -NOx ratio, for example, deterioration of the oxidation catalyst and CSF can be cited. Further, factors that cause the target value Rscr_no_nox_cmd to be set to a value different from the actual optimum value include adhesion and inflow of HC to the selective reduction catalyst.

そこで、モデル修正器36Dでは、上述のようなフィードフォワード制御モードにおけるずれを解消するべく、NOセンサの出力値Vno2が閾値Vno2_thを超えた場合には、修正係数Kmod_no2の値を増加させることによりNO−NOx比の推定値Rscr_no_noxを増加側に修正し、逆に出力値Vno2が閾値Vno2_th以下である場合には、修正係数Kmod_no2の値を減少させることによりNO−NOx比の推定値Rscr_no_noxを減少側に修正する。 Therefore, the model corrector 36D increases the value of the correction coefficient Kmod_no2 when the output value Vno2 of the NO 2 sensor exceeds the threshold value Vno2_th in order to eliminate the shift in the feedforward control mode as described above. When the estimated value Rscr_no_nox of the NO 2 -NOx ratio is corrected to the increasing side, and the output value Vno 2 is less than or equal to the threshold value Vno 2_th, the estimated value Rscr_no_nox of the NO 2 -NOx ratio is decreased by decreasing the value of the correction coefficient Kmod_no2. To decrease.

より具体的には、以下の式(51)〜(53)に基づいて修正係数Kmod_no2を決定する。
先ず、下記式(51)により、NOセンサの出力値Vno2から所定の閾値Vno2_thを減算することにより、出力偏差DVno2を定義する。なお、この出力偏差DVno2の意味については、上記第1実施形態において図6を参照して説明したので、ここでは詳細な説明を省略する。

Figure 0005366988
More specifically, the correction coefficient Kmod_no2 is determined based on the following equations (51) to (53).
First, the output deviation DVno2 is defined by subtracting a predetermined threshold value Vno2_th from the output value Vno2 of the NO 2 sensor by the following equation (51). Since the meaning of the output deviation DVno2 has been described with reference to FIG. 6 in the first embodiment, detailed description thereof is omitted here.
Figure 0005366988

次に、下記式(52)に示すように、修正係数Kmod_no2の更新値Dkmodを決定し、下記式(53)に示すように、決定した更新値Dkmodだけ修正係数Kmod_no2を更新し、これを修正係数の暫定値Kmod_no2_tempとする。さらに、この暫定値Kmod_no2_tempを、下記式(54)に示すように、上限値1及び下限値0の間で制限することにより、修正係数Kmod_no2を決定する。

Figure 0005366988
Figure 0005366988
Figure 0005366988
Next, as shown in the following equation (52), the update value Dkmod of the correction coefficient Kmod_no2 is determined, and as shown in the following equation (53), the correction coefficient Kmod_no2 is updated by the determined update value Dkmod, and this is corrected. The provisional value of the coefficient is Kmod_no2_temp. Furthermore, the correction coefficient Kmod_no2 is determined by limiting the provisional value Kmod_no2_temp between the upper limit value 1 and the lower limit value 0 as shown in the following equation (54).
Figure 0005366988
Figure 0005366988
Figure 0005366988

上述のように、出力値Vno2が閾値Vno2_th以下である場合には、修正係数Kmod_no2を減少させるので、上記式(52)中、NO非検出時更新値Dkmod_ngは負の値に設定される。また、出力値Vno2が閾値Vno2_thより大きい場合には、修正係数Kmod_no2を増加させるので、上記式(52)中、NO検出時更新値Dkmod_po_Lは、正の値に設定される。
また、上記式(52)中、出力値Vno2が閾値Vno2_thを上回った時のみ採用されるNO検出時更新値の初回値Dkmod_po_Hは、上記NO検出時更新値Dkmod_po_Lよりも十分に大きな正の値に設定される。これは、第1実施形態において図9を参照して説明したように、修正係数Kmod_no2を変化させる際、NO浄化率が一時的に悪化するのを防止するためである。
As described above, when the output value Vno2 is equal to or less than the threshold value Vno2_th, the correction coefficient Kmod_no2 is decreased. Therefore, in the above formula (52), the NO 2 non-detection update value Dkmod_ng is set to a negative value. Further, when the output value Vno2 is larger than the threshold Vno2_th Since increases the correction factor Kmod_no2, in the above formula (52), NO 2 detected when updating value Dkmod_po_L is set to a positive value.
Further, in the above formula (52), the first value Dkmod_po_H of NO 2 detected during an update value that is employed only when the output value Vno2 exceeds the threshold Vno2_th is the NO 2 detecting when large enough positive than the update value Dkmod_po_L Set to a value. This is to prevent the NO 2 purification rate from temporarily deteriorating when the correction coefficient Kmod_no2 is changed as described with reference to FIG. 9 in the first embodiment.

図37は、以上のようなモデル修正器により決定された修正係数Kmod_no2の変化を示すタイムチャートである。
時刻t1〜t2までの間、NOセンサの出力値Vno2は閾値Vno2_th以下である。この場合、修正係数Kmod_no2は、下限値0へ向かって式(52)で定義した負の更新値Dkmod_ngずつ減少する。これにより、推定値NO2_csf_hatは、修正係数Kmod_no2による修正前のマップ値Kno_no2_tdoc・Rox_no_no2_bs・NOx_eng_hat(式(39)参照)から離れるように減少側に修正される。
FIG. 37 is a time chart showing changes in the correction coefficient Kmod_no2 determined by the model corrector as described above.
From time t1 to t2, the output value Vno2 of the NO 2 sensor is equal to or less than the threshold value Vno2_th. In this case, the correction coefficient Kmod_no2 decreases toward the lower limit value 0 by the negative update value Dkmod_ng defined by the equation (52). As a result, the estimated value NO2_csf_hat is corrected to the decreasing side so as to be away from the map value Kno_no2_tdoc · Rox_no_no2_bs · NOx_eng_hat (see Expression (39)) before the correction by the correction coefficient Kmod_no2.

次に、時刻t2では、NOセンサの出力値Vno2が閾値Vno2_thを上回る。この瞬間、修正係数Kmod_no2は、式(52)で設定した更新値の初回値Dkmod_po_Hだけ大きくなる。これにより、推定値NO2_csf_hatは、修正前のマップ値に近づくように、大きな値に瞬間的に変更される。その後、時刻t2からNOセンサの出力値Vno2が閾値Vno2_thを下回る時刻t3までの間、修正係数Kmod_no2は正の更新値Dkmod_po_Lずつ増加する。これにより、推定値NO2_csf_hatは、修正前のマップ値に近づくように増加側に修正される。 Next, at time t2, the output value Vno2 of the NO 2 sensor exceeds the threshold value Vno2_th. At this moment, the correction coefficient Kmod_no2 increases by the initial value Dkmod_po_H of the update value set by the equation (52). Thereby, the estimated value NO2_csf_hat is instantaneously changed to a large value so as to approach the map value before correction. Thereafter, the correction coefficient Kmod_no2 increases by a positive update value Dkmod_po_L from time t2 to time t3 when the output value Vno2 of the NO 2 sensor falls below the threshold value Vno2_th. Thus, the estimated value NO2_csf_hat is corrected to the increasing side so as to approach the map value before correction.

次に、図38〜図43に示すシミュレーション結果を参照して、フィードフォワード制御モードの効果について検討する。
図38は、酸化触媒及びCSFを新品とし、かつフィードフォワード制御モード及びモデル修正器を非作動にした場合におけるシミュレーション結果である。ここで、フィードフォワード制御モードを非作動にするとは、より具体的にはEGR補正係数Kegr_scrを強制的に“1”に設定し続けた場合を言い、モデル修正器を非作動にするとは修正係数Kmod_no2を強制的に“1”に設定し続けた場合を言う。
図39は、酸化触媒及びCSFを新品とし、かつモデル修正器を非作動にしながらフィードフォワード制御モードを作動させた場合におけるシミュレーション結果である。
図40は、酸化触媒及びCSFを新品とし、かつフィードフォワード制御モード及びモデル修正器を共に作動させた場合におけるシミュレーション結果である。
図41は、酸化触媒及びCSFを劣化品とし、かつフィードフォワード制御モード及びモデル修正器を非作動にした場合におけるシミュレーション結果である。
図42は、酸化触媒及びCSFを劣化品とし、かつモデル修正器を非作動にしながらフィードフォワード制御モードを作動させた場合におけるシミュレーション結果である。
図43は、酸化触媒及びCSFを劣化品とし、かつフィードフォワード制御モード及びモデル修正器を作動させた場合におけるシミュレーション結果である。
Next, the effects of the feedforward control mode will be examined with reference to the simulation results shown in FIGS.
FIG. 38 shows simulation results when the oxidation catalyst and CSF are new, and the feedforward control mode and the model corrector are deactivated. Here, deactivating the feedforward control mode refers more specifically to the case where the EGR correction coefficient Kegr_scr is continuously set to “1”, and deactivating the model corrector is a correction coefficient. This is a case where Kmod_no2 is forcibly continuously set to “1”.
FIG. 39 shows simulation results when the feed forward control mode is activated while the oxidation catalyst and CSF are new and the model corrector is deactivated.
FIG. 40 shows a simulation result when the oxidation catalyst and the CSF are new, and the feedforward control mode and the model corrector are operated together.
FIG. 41 shows simulation results when the oxidation catalyst and CSF are deteriorated products, and the feedforward control mode and the model corrector are deactivated.
FIG. 42 shows a simulation result when the feed forward control mode is activated while the oxidation catalyst and the CSF are deteriorated products and the model corrector is deactivated.
FIG. 43 shows a simulation result when the oxidation catalyst and the CSF are deteriorated products, and the feedforward control mode and the model corrector are operated.

なお、図38〜図43において、NO−NOx比の欄に細線で示す値は、選択還元触媒におけるNO及びNOのストレージ効果を考慮して得られる選択還元触媒内における有効NO−NOx比であり、NO−NOx比の推定値Rscr_no_noxより求められる計算値である。 38 to 43, the value indicated by the thin line in the column of NO 2 -NOx ratio is the effective NO 2 -NOx in the selective reduction catalyst obtained in consideration of the storage effect of NO and NO 2 in the selective reduction catalyst. It is a calculated value obtained from the estimated value Rscr_no_nox of the NO 2 -NOx ratio.

酸化触媒及びCSFを新品とすると、これら触媒によるNO生成効率は高いため、図38に示すように、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比はNO過多気味となってしまう。このため、NO浄化率は高く維持されるが、NO浄化率は低くなってしまい、選択還元触媒の下流側に排出されるNO量が多くなってしまう。 If the oxidation catalyst and the CSF are new, the NO 2 generation efficiency by these catalysts is high, and as shown in FIG. 38, the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst becomes NO 2 excessive. For this reason, the NO purification rate is maintained high, but the NO 2 purification rate becomes low, and the amount of NO 2 discharged to the downstream side of the selective reduction catalyst increases.

図38に示す結果からフィードフォワード制御モードのみを作動させると、図39に示すように、目標EGR量Gegr_cmdは、マップ値Gegr_mapより小さな値に設定され、これによりフィードNOx量はフィードフォワード制御モードの非作動時よりも大きくなるものの、NO−NOx比はNO過多気味の状態から適正な値に制御されるため、結果として選択還元触媒におけるNO浄化率及びNO浄化率共に高く維持されることとなる。 When only the feedforward control mode is operated from the result shown in FIG. 38, as shown in FIG. 39, the target EGR amount Gegr_cmd is set to a value smaller than the map value Gegr_map, whereby the feed NOx amount is set in the feedforward control mode. Although the NO 2 -NOx ratio is controlled to an appropriate value from the NO 2 excessive state, the NO purification rate and the NO 2 purification rate in the selective reduction catalyst are both kept high as a result, although the NO 2 -NOx ratio is increased as compared with the non-operating state. It will be.

図39に示す結果からさらにモデル修正器を作動させると、図40に示すように、NO浄化率は僅かながら悪化してしまう。これは、上記モデル修正器では、NOセンサの出力値Vno2が閾値Vno2_thを超えるまで修正係数Kmod_no2を減少させ続けることにより、周期的にNO過多の状態が作りだされるためである。このように、酸化触媒及びCSFが劣化していない状態でモデル修正器を作動させると、作動させない場合よりもNO浄化率は低下してしまうこととなるが、図38の結果と比較して十分に大きな値に維持されているため、許容範囲内であると言える。 When the model corrector is further operated from the result shown in FIG. 39, the NO 2 purification rate slightly deteriorates as shown in FIG. This is because the model corrector periodically creates a state of excessive NO 2 by continuously decreasing the correction coefficient Kmod_no2 until the output value Vno2 of the NO 2 sensor exceeds the threshold value Vno2_th. Thus, when the model corrector is operated in a state where the oxidation catalyst and CSF are not deteriorated, the NO 2 purification rate will be lower than when the model corrector is not operated, but compared with the result of FIG. Since it is maintained at a sufficiently large value, it can be said that it is within the allowable range.

次に、酸化触媒及びCSFを劣化品とすると、これら触媒によるNO生成効率は図38に示す例と比較して低下し、NO−NOx比は適切な値に維持され、結果としてNO浄化率は比較的高く維持されることとなる。 Next, when the oxidation catalyst and the CSF are deteriorated products, the NO 2 production efficiency by these catalysts is reduced as compared with the example shown in FIG. 38, the NO 2 -NOx ratio is maintained at an appropriate value, and as a result, NO 2 The purification rate will be kept relatively high.

図41に示す結果からフィードフォワード制御モードのみを作動させると、図42に示すように、NO−NOx比はばたつきの小さい安定した値に制御されるものの、モデル修正器を作動させていないため酸化触媒及びCSFが劣化した状態であることはフィードバックされず、結果としてNO−NOx比の推定値は実際のNO−NOx比よりも小さな値となってしまう。その結果、選択還元触媒にはNO過多の排気が流入することとなってしまい、NO浄化率が著しく低下してしまう。 When only the feedforward control mode is operated from the result shown in FIG. 41, the NO 2 -NOx ratio is controlled to a stable value with small fluttering as shown in FIG. 42, but the model corrector is not operated. Feedback it oxidation catalyst and CSF is a degraded state Sarezu estimate of resulting NO 2 -NOx ratio becomes a value smaller than the actual NO 2 -NOx ratio. As a result, exhaust gas containing excessive NO flows into the selective reduction catalyst, and the NO purification rate is significantly reduced.

図41に示す結果からさらにモデル修正器を作動させると、図43に示すように、修正係数Kmod_no2の値は初期値の1から0の近傍まで変化し、酸化触媒及びCSFの劣化度合いに合わせて推定値Rscr_no_noxが適切な値に修正されるため、NO−NOx比は適切な値に維持され、結果としてNO浄化率及びNO浄化率共に高く維持される。
以上により、フィードフォワード制御モード及びモデル修正器を作動させることの有効性が検証された。
When the model corrector is further operated from the result shown in FIG. 41, the value of the correction coefficient Kmod_no2 changes from the initial value of 1 to the vicinity of 0 as shown in FIG. 43, according to the deterioration degree of the oxidation catalyst and CSF. Since the estimated value Rscr_no_nox is corrected to an appropriate value, the NO 2 -NOx ratio is maintained at an appropriate value, and as a result, both the NO purification rate and the NO 2 purification rate are maintained high.
From the above, the effectiveness of operating the feedforward control mode and the model corrector was verified.

以上、本実施形態では、第1、4実施形態と同様に選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を増減させるパラメータとして目標EGR量Gegr_cmdのマップ値Gegr_mapに対する補正値であるEGR補正係数Kegr_scrを採用し、このEGR補正係数Kegr_scrをフィードフォワードNO−NOx比コントローラ31Dで決定したが、これに限るものではない。
例えば、第2、5実施形態と同様に、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を増減させるパラメータとして、エンジンの混合気の空燃比の目標値AF_cmdの、基準値AF_mapからの補正値Daf_no2を採用し、本実施形態と同様のアルゴリズムに基づいてこの補正値Daf_no2を決定するようにしてもよい。
また、例えば、第3、6実施形態と同様に、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を増減させるパラメータとして、酸化触媒及びCSFの温度の目標値Tdoc_cmdの、基準値Tdoc_scr_optからの補正値Dt_no2を採用し、本実施形態と同様のアルゴリズムに基づいてこの補正値Dt_no2を決定するようにしてもよい。
As described above, in the present embodiment, as in the first and fourth embodiments, the EGR correction coefficient that is a correction value for the map value Gegr_map of the target EGR amount Gegr_cmd as a parameter for increasing or decreasing the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst. Although Kegr_scr is employed and the EGR correction coefficient Kegr_scr is determined by the feedforward NO 2 -NOx ratio controller 31D, the present invention is not limited to this.
For example, as in the second and fifth embodiments, as a parameter for increasing or decreasing the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst, the target value AF_cmd of the air-fuel ratio of the engine air-fuel mixture is corrected from the reference value AF_map. The value Daf_no2 may be adopted and the correction value Daf_no2 may be determined based on the same algorithm as in the present embodiment.
Further, for example, as in the third and sixth embodiments, as a parameter for increasing / decreasing the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst, the target value Tdoc_cmd of the temperature of the oxidation catalyst and CSF from the reference value Tdoc_scr_opt is used. The correction value Dt_no2 may be adopted and the correction value Dt_no2 may be determined based on the same algorithm as in the present embodiment.

また、本実施形態では、式(39)に示すように、修正係数Kmod_no2を修正前のマップ値に乗算することで推定値NO2_csf_hat,NO_csf_hat,Rscr_no_noxを修正し、これにより、フィードフォワード制御モードにおけるずれを解消したが、これに限るものではない。上述のように、推定値Rscr_no_noxの他、目標値Rscr_no_nox_cmdも実際の最適値から変化しうる。したがって、上述のように推定値NO2_csf_hatを修正する替わりに、その目標値Rscr_no_nox_cmdを修正係数Kmod_no2で修正しても、同等の効果を奏する。   Further, in the present embodiment, as shown in Expression (39), the estimated values NO2_csf_hat, NO_csf_hat, and Rscr_no_nox are corrected by multiplying the map value before correction by the correction coefficient Kmod_no2, and thereby the shift in the feedforward control mode is corrected. However, it is not limited to this. As described above, in addition to the estimated value Rscr_no_nox, the target value Rscr_no_nox_cmd can also change from the actual optimum value. Therefore, even if the target value Rscr_no_nox_cmd is corrected with the correction coefficient Kmod_no2 instead of correcting the estimated value NO2_csf_hat as described above, the same effect can be obtained.

[第7実施形態の変形例1]
次に、上記第7実施形態の変形例1について説明する。
上記第7実施形態では、フィードNOx推定器及びNO−NOx比推定器において、それぞれ予め定められたマップを検索することでフィードNOx量推定値NOx_eng_hat、NO−NOx比推定値Rscr_no_nox、NO量推定値NO2_csf_hat、NO量推定値NO_csf_hatを算出した。
[Modification 1 of the seventh embodiment]
Next, Modification 1 of the seventh embodiment will be described.
In the seventh embodiment, the feed NOx estimator and the NO 2 -NOx ratio estimator search for predetermined maps, respectively, to thereby determine the feed NOx amount estimated value NOx_eng_hat, NO 2 -NOx ratio estimated value Rscr_no_nox, NO 2. The amount estimation value NO2_csf_hat and the NO amount estimation value NO_csf_hat were calculated.

本変形例におけるフィードNOx推定器及びNO−NOx比推定器では、ニューラルネットワークを用いてこれら推定値を算出する。以下、本変形例におけるフィードNOx推定器及びNO−NOx比推定器に構築されたニューラルネットワークについて順に説明する。 In the feed NOx estimator and the NO 2 -NOx ratio estimator in this modification, these estimated values are calculated using a neural network. Hereinafter, the neural networks constructed in the feed NOx estimator and the NO 2 -NOx ratio estimator in this modification will be described in order.

図44は、フィードNOx推定器のニューラルネットワーク構造を示す図である。
このニューラルネットワークは、所定の関数に従って出力する複数のニューロンを結合して構成され、m成分の入力ベクトルU(k)に応じて、値Y(k)を出力する。図44に示すように、このニューラルネットワークは、m個のニューロンW1j(j=1〜m)で構成された入力層と、m×(n−1)個のニューロンWij(i=2〜n,j=1〜m)で構成された中間層と、1個のニューロンYで構成された出力層との3つの層を含んで構成された階層型である。
入力層:W1j (j=1,2,…,m)
中間層:Wij (i=2,3,…,n,j=1,2,…,m)
出力層:Y
FIG. 44 is a diagram showing a neural network structure of the feed NOx estimator.
This neural network is configured by connecting a plurality of neurons that output in accordance with a predetermined function, and outputs a value Y (k) according to an m-component input vector U (k). As shown in FIG. 44, this neural network includes an input layer composed of m neurons W 1j (j = 1 to m) and m × (n−1) neurons W ij (i = 2 to 2). n, j = 1 to m), and a hierarchical type including three layers, that is, an intermediate layer composed of n, j = 1 to m) and an output layer composed of one neuron Y.
Input layer: W 1j (j = 1, 2,..., M)
Intermediate layer: W ij (i = 2, 3,..., N, j = 1, 2,..., M)
Output layer: Y

入力層のm個のニューロンW1j(j=1〜m)の動作について説明する。
入力層のニューロンW1jには、信号T1j(k)が入力される。この入力信号T1j(k)には、それぞれ、下記式(55)に示すように入力ベクトルU(k)のj番目の成分U(k)が用いられる。

Figure 0005366988
The operation of m neurons W 1j (j = 1 to m) in the input layer will be described.
A signal T 1j (k) is input to the neuron W 1j in the input layer. As this input signal T 1j (k), the j-th component U j (k) of the input vector U (k) is used as shown in the following equation (55).
Figure 0005366988

入力層のニューロンW1jは、中間層のm個のニューロンW2j(j=1〜m)に所定の重みで結合しており、これら結合したm個のニューロンW2jへ信号V1j(k)を出力する。すなわち、このニューロンW1jは、下記式(56),(57)に示すように、シグモイド関数f(x)に従って、入力信号T1j(k)に応じた信号V1j(k)をm個のニューロンW2jに出力する。

Figure 0005366988
Figure 0005366988
The neuron W 1j in the input layer is coupled to the m neurons W 2j (j = 1 to m) in the intermediate layer with a predetermined weight, and the signal V 1j (k) is connected to the m neurons W 2j that are coupled. Is output. That is, the neuron W 1j generates m signals V 1j (k) corresponding to the input signal T 1j (k) according to the sigmoid function f (x) as shown in the following equations (56) and (57). Output to neuron W 2j .
Figure 0005366988
Figure 0005366988

図45は、シグモイド関数f(x)を示す図である。この図45には、上記式(57)において、ε=0とし、β=0.5,1.0,2.0,3.0とした場合を示す。
シグモイド関数f(x)の値域は、[ε,ε+1]となっている。また、図45に示すように、シグモイド関数f(x)は、βを大きくするに従い、x=0を中心としたステップ関数に近づく。
FIG. 45 is a diagram showing the sigmoid function f (x). FIG. 45 shows the case where ε = 0 and β = 0.5, 1.0, 2.0, 3.0 in the above equation (57).
The range of the sigmoid function f (x) is [ε, ε + 1]. Further, as shown in FIG. 45, the sigmoid function f (x) approaches a step function centered on x = 0 as β is increased.

上記式(57)において、係数βはシグモイド関数f(x)の傾きゲインを示し、係数εはシグモイド関数f(x)のオフセット値を示す。傾きゲインβは、後述のニューラルネットワークの学習により設定する。オフセット値εは、後述のニューラルネットワークの学習により設定するか、又は所定の値に設定しておく。   In the above equation (57), the coefficient β represents the slope gain of the sigmoid function f (x), and the coefficient ε represents the offset value of the sigmoid function f (x). The slope gain β is set by learning of a neural network described later. The offset value ε is set by learning of a neural network described later or set to a predetermined value.

次に中間層の(n−1)×m個のニューロンWij(i=2〜n,j=1〜m)の動作について説明する。
中間層のニューロンWij(i=2〜n,j=1〜m)には、結合するニューロンから出力されたm個の信号Vi−1,j(j=1〜m)のそれぞれに所定の重みωi−1,j(j=1〜m)を乗じた信号の和が入力される。したがって、中間層のニューロンWijには、下記式(58)に示すような信号Tij(k)が入力される。

Figure 0005366988
Next, the operation of (n−1) × m neurons W ij (i = 2 to n, j = 1 to m) in the intermediate layer will be described.
An intermediate layer neuron W ij (i = 2 to n, j = 1 to m) has a predetermined value for each of m signals V i−1, j (j = 1 to m) output from the neurons to be coupled. The sum of signals multiplied by the weights ω i−1, j (j = 1 to m ) is input. Therefore, a signal T ij (k) as shown in the following equation (58) is input to the neuron W ij in the intermediate layer.
Figure 0005366988

中間層のニューロンのうち出力層に結合するm個を除いたニューロン、すなわち、(n−2)×m個のニューロンWij(i=2〜n−1,j=1〜m)は、中間層のm個のニューロンWi+1,j(j=1〜m)に重みωijで結合しており、これら結合したニューロンWi+1,jへ信号Vij(k)を出力する。すなわち、このニューロンWij(i=2〜n−1,j=1〜m)は、下記式(59)に示すように、シグモイド関数f(x)に従って、入力信号Tij(k)に応じた信号Vij(k)をm個のニューロンWi+1,jに出力する。

Figure 0005366988
Among the neurons in the intermediate layer, the neurons excluding m coupled to the output layer, that is, (n−2) × m neurons W ij (i = 2 to n−1, j = 1 to m) The layer is connected to m neurons W i + 1, j (j = 1 to m) with a weight ω ij , and a signal V ij (k) is output to the connected neurons W i + 1, j . That is, this neuron W ij (i = 2 to n−1, j = 1 to m) is in accordance with the input signal T ij (k) according to the sigmoid function f (x) as shown in the following equation (59). The signal V ij (k) is output to m neurons W i + 1, j .
Figure 0005366988

また、中間層のm個のニューロンWnj(j=1〜m)は、出力層のニューロンYに重みωnjで結合しており、この出力層のニューロンYへ信号Vnj(k)を出力する。すなわち、これらニューロンWnj(j=1〜m)は、下記式(60)に示すように、シグモイド関数f(x)に従って、入力信号Tnj(k)に応じた信号Vnj(k)をニューロンYに出力する。

Figure 0005366988
Further, m neurons W nj (j = 1 to m) in the intermediate layer are connected to the neuron Y in the output layer with a weight ω nj , and a signal V nj (k) is output to the neuron Y in the output layer. To do. That is, these neurons W nj (j = 1 to m) generate a signal V nj (k) corresponding to the input signal T nj (k) according to the sigmoid function f (x) as shown in the following equation (60). Output to neuron Y.
Figure 0005366988

次に出力層のニューロンYの動作について説明する。
出力層のニューロンYには、結合する中間層のニューロンから出力されたm個の信号Vn,j(j=1〜m)に所定の重みωn,j(j=1〜m)を乗じた信号の和が入力される。したがって、出力層のニューロンYには、下記式(61)に示すような信号T(k)が入力される。

Figure 0005366988
Next, the operation of the neuron Y in the output layer will be described.
The neuron Y of the output layer is multiplied by a predetermined weight ω n, j (j = 1 to m) by m signals V n, j (j = 1 to m) output from the neuron of the intermediate layer to be coupled. The sum of the received signals is input. Therefore, a signal T (k) as shown in the following formula (61) is input to the neuron Y in the output layer.
Figure 0005366988

出力層のニューロンYは、下記式(62)、(63)に示すように、シグモイド関数g(x)に従って、入力信号T(k)に応じた信号Y(k)を出力する。

Figure 0005366988
Figure 0005366988
The neuron Y in the output layer outputs a signal Y (k) corresponding to the input signal T (k) according to the sigmoid function g (x) as shown in the following equations (62) and (63).
Figure 0005366988
Figure 0005366988

シグモイド関数g(x)は、上述の図45に示す関数f(x)と、定性的には同じ振る舞いを示すが、値域が[δ,δ+α]である点でシグモイド関数f(x)と異なる。上記式(63)において、係数γはシグモイド関数g(x)の傾きゲインを示し、係数δはシグモイド関数g(x)のオフセット値を示す。また、係数αはニューラルネットワークの出力の取り得る自由度を設定するための出力ゲインを示す。傾きゲインγ及び出力ゲインαは、後述のニューラルネットワークの学習により設定する。オフセット値δは、後述のニューラルネットワークの学習により設定するか、又は所定の値に設定しておく。   The sigmoid function g (x) behaves qualitatively as the function f (x) shown in FIG. 45 described above, but differs from the sigmoid function f (x) in that the range is [δ, δ + α]. . In the above equation (63), the coefficient γ represents the slope gain of the sigmoid function g (x), and the coefficient δ represents the offset value of the sigmoid function g (x). The coefficient α indicates an output gain for setting the degree of freedom that the output of the neural network can take. The slope gain γ and the output gain α are set by learning with a neural network described later. The offset value δ is set by learning of a neural network described later, or set to a predetermined value.

以上のように構成されたフィードNOx推定器におけるニューラルネットワークに対する入力ベクトルU(k)の成分は、下記式(64)に示すように定義される。このように、入力ベクトルU(k)の成分には、フィードNOx量を推定するために必要となる複数の物理量(エンジン回転数NE、シリンダ吸入新気量Gair、シリンダ吸入EGR量Gegr、トータル燃料噴射量Gfuel、ポスト噴射量Gpost、パイロット噴射量Gpilot、ポスト噴射タイミングθpost、メイン噴射タイミングθmain、及び混合気ガス温度Tair)が含まれる。また、入力ベクトルU(k)の成分には、このようにフィードNOx量を推定するために必要な異なる種類の物理量に関するデータが含まれているとともに、異なる時刻の物理量に関するデータを含めることで、過渡運転時における推定値の動的挙動の再現性をより向上することができる。

Figure 0005366988
The component of the input vector U (k) for the neural network in the feed NOx estimator configured as described above is defined as shown in the following equation (64). Thus, the components of the input vector U (k) include a plurality of physical quantities (engine speed NE, cylinder intake fresh air amount Gair, cylinder intake EGR amount Gegr, total fuel required for estimating the feed NOx amount. Injection amount Gfuel, post injection amount Gpost, pilot injection amount Gpilot, post injection timing θpost, main injection timing θmain, and mixture gas temperature Tair). In addition, the component of the input vector U (k) includes data on physical quantities of different types necessary for estimating the feed NOx amount in this way, and also includes data on physical quantities at different times, The reproducibility of the dynamic behavior of the estimated value during transient operation can be further improved.
Figure 0005366988

ここで、上記式(64)に示すように、本変形例では、エンジン回転数NEとシリンダ吸入新気量Gairとの2つの物理量に対して、時刻kと、時刻k−3との異なる時刻のデータを含めた。このように、特定の物理量について異なる時刻のデータを含める場合、明らかに異なった値になっていると言える程度に離れた時刻におけるデータを1つの入力ベクトルに含めることにより、入力されるデータが過渡状態に関するデータであることをニューラルネットワークで認識させることができる。さらに、上記式(64)のように、時刻k−1と時刻k−2との、連続した時刻のデータを間引くことにより、演算にかかる負荷を低減することができる。また、差の小さい連続した異なる時刻のデータを含めた場合、逆に学習精度が低下する場合があるが、上記式(64)のように適度な時間間隔で間引いたデータを用いることにより、このような学習精度の低下を防止することができる。   Here, as shown in the above equation (64), in this modification, the time k is different from the time k-3 with respect to the two physical quantities of the engine speed NE and the cylinder intake fresh air amount Gair. Data were included. In this way, when data at different times for a specific physical quantity is included, data at times that are far enough to say that they are clearly different values are included in one input vector, so that the input data becomes transient. The neural network can recognize that the data is related to the state. Furthermore, the calculation load can be reduced by thinning out the data at successive times of time k-1 and time k-2 as in the above equation (64). In addition, when data at consecutive different times with a small difference are included, the learning accuracy may be reduced. However, by using data thinned out at an appropriate time interval as in the above equation (64), Such a decrease in learning accuracy can be prevented.

また、このような入力ベクトルU(k)に対するニューラルネットワークの出力Y(k)を、下記式(65)に示すように、フィードNOx量の推定値NOx_eng_hatとするべく、ニューラルネットワークには、以下に示すような学習が行われる。

Figure 0005366988
In order to set the output Y (k) of the neural network for such an input vector U (k) as an estimated value NOx_eng_hat of the feed NOx amount as shown in the following equation (65), the neural network includes the following: Learning as shown is performed.
Figure 0005366988

先ず、実際に準備したエンジン及びその排気浄化システムを運転することにより、上記式(64)の入力ベクトルUの成分の値と、そのときのフィードNOx量の測定値NOx_eng_mgとを記録し、学習データを準備する。なお、このような学習データには、定常データだけでなくエンジンを過渡的に変化させたときにおける過渡データを含むことが好ましい。   First, by operating the actually prepared engine and its exhaust purification system, the value of the component of the input vector U in the above equation (64) and the measured value NOx_eng_mg of the feed NOx amount at that time are recorded, and the learning data Prepare. Such learning data preferably includes not only steady data but also transient data when the engine is changed transiently.

次に、取得した学習データに基づいてニューラルネットワークの学習を行う。すなわち、学習データを入力したときのニューラルネットワークの出力NOx_eng_hatと上記測定値NOx_eng_mgとの偏差で定義される推定誤差Enn(=NOx_eng_hat(k)−NOx_eng_mg(k))が最小になるように、誤差伝播法、GA(遺伝的アルゴリズム)、最小2乗法などの従来既知のアルゴリズムにより、ニューロンの関数f(x),g(x)の各種ゲイン(α,β,γ,δ,ε)、並びに、各ニューロンの結合の強さを示す重みωij(i=1〜n,j=1〜m)を設定する。 Next, neural network learning is performed based on the acquired learning data. That is, error propagation is performed so that the estimated error Enn (= NOx_eng_hat (k) −NOx_eng_mg (k)) defined by the deviation between the output NOx_eng_hat of the neural network when learning data is input and the measured value NOx_eng_mg is minimized. Various gains (α, β, γ, δ, ε) of the neuron functions f (x), g (x), and each of the gains of the functions f (x), g (x) of the neuron, A weight ω ij (i = 1 to n, j = 1 to m) indicating the strength of connection of neurons is set.

なお、以上の説明では、NOとNOとを区別せずにフィードNOx量の推定値NOx_eng_hatのみを算出するニューラルネットワークの構成について説明したが、これに限らない。例えば、フィードNO量及びフィードNO量を独立して算出するニューラルネットワークを2つ構築し、NOとNOとを区別してもよい。 In the above description, the configuration of the neural network that calculates only the estimated value NOx_eng_hat of the feed NOx amount without distinguishing between NO and NO 2 has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, two neural networks that independently calculate the feed NO amount and the feed NO 2 amount may be constructed to distinguish NO from NO 2 .

また、NO−NOx比推定器におけるニューラルネットワーク、すなわち選択還元触媒に流入するNO量の推定値を算出するニューラルネットワークも、上記フィードNOx推定器と同様に構築することができる。この場合、入力ベクトルU(k)の成分には、下記式(66)に示すように、選択還元触媒に流入するNO量を推定するために必要となる複数の物理量(排気ボリューム推定値Gex、シリンダ吸入新気量Gair、シリンダ吸入EGR量Gegr、トータル燃料噴射量Gfuel、ポスト噴射量Gpost、パイロット噴射量Gpilot、ポスト噴射タイミングθpost、メイン噴射タイミングθmain、酸化触媒温度Tdoc、CSFへのスート堆積量Ms)が含まれる。また、上記式(64)と同様、過渡運転時における推定値の再現性を向上するため、特定の物理量に関し、異なる時刻のデータを含めることが好ましい。なお、上記CSFへのスート堆積量Msは、前回のCSFの再生処理からの経過時間、走行距離、排気ボリュームの積算値、エンジン回転数及びエンジン負荷からスート排出量マップを検索することで算出された推定値の積算値、及び走行エネルギの積算値などから推定される。

Figure 0005366988
A neural network in the NO 2 -NOx ratio estimator, that is, a neural network for calculating an estimated value of the amount of NO 2 flowing into the selective reduction catalyst can be constructed in the same manner as the feed NOx estimator. In this case, the component of the input vector U (k) includes a plurality of physical quantities (exhaust volume estimated value Gex) necessary for estimating the amount of NO 2 flowing into the selective reduction catalyst, as shown in the following equation (66). , Cylinder intake fresh air amount Gair, cylinder intake EGR amount Gegr, total fuel injection amount Gfuel, post injection amount Gpost, pilot injection amount Gpilot, post injection timing θpost, main injection timing θmain, oxidation catalyst temperature Tdoc, soot accumulation on CSF Amount Ms). Further, similarly to the above equation (64), in order to improve the reproducibility of the estimated value during the transient operation, it is preferable to include data at different times for the specific physical quantity. The soot accumulation amount Ms on the CSF is calculated by searching a soot emission amount map from the elapsed time from the previous CSF regeneration process, the travel distance, the integrated value of the exhaust volume, the engine speed, and the engine load. It is estimated from the integrated value of the estimated value and the integrated value of the traveling energy.
Figure 0005366988

酸化触媒及びCSFにおけるNO生成効率には排気の酸素濃度が大きく影響することから、選択還元触媒に流入するNO量の推定値、ひいてはNO−NOx比の推定値を算出するためのニューラルネットワークへの入力には、シリンダ吸入新気量Gair、シリンダ吸入EGR量Gegr、トータル燃料噴射量Gfuelなどの排気の酸素濃度に相関のあるパラメータが含まれていることが好ましい。また、酸化触媒及びCSFにおけるNO生成効率には酸化触媒及びCSFに流入する未燃HC量やCSFにおけるスート堆積量が大きく影響することから、上記ニューラルネットワークへの入力には、上記未燃HC量に相関のあるトータル燃料噴射量Gfuel、ポスト噴射量Gpost、パイロット噴射量Gpilot、ポスト噴射タイミングθpost、メイン噴射タイミングθmainなどの排気の未燃HC量に相関のあるパラメータやスート堆積量Msが含まれていることが好ましい。 Since the oxygen concentration of the exhaust gas greatly affects the NO 2 production efficiency in the oxidation catalyst and CSF, a neural network for calculating the estimated value of the NO 2 amount flowing into the selective reduction catalyst, and hence the estimated value of the NO 2 -NOx ratio. The input to the network preferably includes parameters correlated with the oxygen concentration of the exhaust gas, such as the cylinder intake fresh air amount Gair, the cylinder intake EGR amount Gegr, and the total fuel injection amount Gfuel. Further, since the amount of unburned HC flowing into the oxidation catalyst and CSF and the amount of soot accumulation in CSF greatly affect the NO 2 generation efficiency in the oxidation catalyst and CSF, the unburned HC is input to the neural network. Includes parameters related to the unburned HC amount of exhaust, such as total fuel injection amount Gfuel, post injection amount Gpost, pilot injection amount Gpilot, post injection timing θpost, main injection timing θmain, and soot accumulation amount Ms. It is preferable that

また、上記式(41)と同様に、以上のようにしてニューラルネットワークを用いて算出されたNO量推定値NO2_csf_hatを、フィードNOx量推定値NOx_eng_hatで除算することにより、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比の推定値Rscr_no_noxが算出される。 Similarly to the above equation (41), the NO 2 amount estimated value NO2_csf_hat calculated using the neural network as described above is divided by the feed NOx amount estimated value NOx_eng_hat to flow into the selective reduction catalyst. An estimated value Rscr_no_nox of the NO 2 -NOx ratio of the exhaust is calculated.

[第7実施形態の変形例2]
次に、上記第7実施形態の変形例2について説明する。
上記第7実施形態では、選択還元触媒の下流側に設けられたNOセンサの出力値Vno2に基づいて推定値NO2_csf_hat,NO_csf_hat,Rscr_no_nox,を修正する修正係数Kmod_no2を算出した。モデル修正器では、推定値Rscr_no_nox又はその目標値Rscr_no_nox_cmdと実際の値とのずれをNOセンサの出力値Vno2により判断し、このずれを解消するべく修正係数Kmod_no2を増加させたり減少させたりする。
[Modification 2 of the seventh embodiment]
Next, Modification 2 of the seventh embodiment will be described.
In the seventh embodiment, the correction coefficient Kmod_no2 for correcting the estimated values NO2_csf_hat, NO_csf_hat, Rscr_no_nox is calculated based on the output value Vno2 of the NO 2 sensor provided on the downstream side of the selective reduction catalyst. In the model corrector, the deviation between the estimated value Rscr_no_nox or the target value Rscr_no_nox_cmd and the actual value is determined by the output value Vno2 of the NO 2 sensor, and the correction coefficient Kmod_no2 is increased or decreased to eliminate this deviation.

本変形例におけるモデル修正器は、選択還元触媒の下流側に設けられたNOセンサの検出値Vno(第4実施形態におけるNOセンサ43と同じ)に基づいて、上記式(39)における修正係数Kmod_no2と同様に修正前のマップ値に乗算されることで推定値NO2_csf_hatを修正する修正係数Kmod_noを算出する。   The model corrector in the present modification is based on the detection value Vno of the NO sensor provided on the downstream side of the selective reduction catalyst (the same as the NO sensor 43 in the fourth embodiment), and the correction coefficient Kmod_no2 in the above equation (39). Similarly, the correction coefficient Kmod_no for correcting the estimated value NO2_csf_hat is calculated by multiplying the map value before correction.

NOセンサの出力値Vnoが閾値Vno_thを超えた場合、すなわち選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比がNO過多の状態と判断できる場合、これは推定値Rscr_no_noxが実際のNO−NOx比よりも小さめに見積もられているか、あるいは目標値Rscr_no_noxが実際の最適値よりも小さめの値に設定されているものと考えられる。したがってこの場合、モデル修正器は、修正係数Kmod_noの値を減少させることによりNO−NOx比の推定値Rscr_no_noxを減少側に修正する。 If the output value Vno the NO sensor exceeds a threshold Vno_th, that is, when the NO 2 -NOx ratio of the exhaust flowing into the selective reduction catalyst can be determined that the state of the NO excessive, this estimate Rscr_no_nox actual NO 2 -NOx It is considered that the estimated value is smaller than the ratio or the target value Rscr_no_nox is set to a value smaller than the actual optimum value. Therefore, in this case, the model corrector corrects the estimated value Rscr_no_nox of the NO 2 -NOx ratio to the decreasing side by decreasing the value of the correction coefficient Kmod_no.

また、NOセンサの出力値Vnoが閾値Vno_th以下である場合、すなわち選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比がNO過多の状態と判断できる場合、これは推定値Rscr_no_noxが実際のNO−NOx比よりも大きめに見積もられているか、あるいは目標値Rscr_no_nox_cmdが実際の最適値よりも大きめの値に設定されているものと考えられる。したがってこの場合、モデル修正器は、修正係数Kmod_noの値を増加させることによりNO−NOx比の推定値Rscr_no_noxを増加側に修正する。 Further, when the output value Vno the NO sensor is less than or equal to the threshold Vno_th, that is, when the NO 2 -NOx ratio of the exhaust flowing into the selective reduction catalyst can be determined that the state of the NO 2 excessive, this estimate Rscr_no_nox actual NO It is considered that the estimated value is larger than the 2- NOx ratio, or the target value Rscr_no_nox_cmd is set to a value larger than the actual optimum value. Therefore, in this case, the model corrector corrects the estimated value Rscr_no_nox of the NO 2 -NOx ratio to the increase side by increasing the value of the correction coefficient Kmod_no.

以上のような振る舞いを示す修正係数Kmod_noを決定するための演算式は、NOセンサの出力値Vno及び閾値Vno_thに対して上記式(51)と同様の出力偏差DVnoを定義した上で、上記式(52)〜(54)において、修正係数Kmod_noを更新するためのゲイン(Dkmod_po_H,Dkmod_po_L,Dkmod_ng)の符号を反転することにより構成することができるので、ここではこれ以上詳細な説明を省略する。   An arithmetic expression for determining the correction coefficient Kmod_no showing the above behavior is obtained by defining the output deviation DVno similar to the above expression (51) with respect to the output value Vno and the threshold value Vno_th of the NO sensor, In (52) to (54), it can be configured by inverting the sign of the gain (Dkmod_po_H, Dkmod_po_L, Dkmod_ng) for updating the correction coefficient Kmod_no.

なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を調整するため、第1及び第4実施形態では、EGR量を増減し(EGR法)、第2及び第5実施形態では、混合気の空燃比を変更し(AF法)、第3及び第6実施形態では、酸化触媒の温度を増減した(温度調整法)。
本発明は、これらEGR法、AF法、温度調整法を独立して実行するだけでなく、組み合わせてもよい。
ガソリンエンジンの場合は、ディーゼルエンジンと比較して混合気の空燃比を幅広く変更しやすいため、AF法を適用することが好ましく、ディーゼルエンジンの場合は、温度調整法やEGR法を適用することが好ましい。
また、温度調整法は、酸化触媒の温度を増減することでNO−NOx比を調整するが、排気管内の酸化触媒の温度が変化するには時間がかかるため、他のEGR法やAF法と比較して、NO−NOx比の変化が遅い。したがって、温度調整法は、他のEGR法やAF法と組み合わせて実行することが好ましい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
For example, in order to adjust the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst, the EGR amount is increased or decreased in the first and fourth embodiments (EGR method), and in the second and fifth embodiments, the mixture is mixed In the third and sixth embodiments, the temperature of the oxidation catalyst was increased or decreased (temperature adjustment method).
In the present invention, these EGR method, AF method, and temperature adjustment method may be combined as well as executed independently.
In the case of a gasoline engine, it is preferable to apply the AF method because the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is easily changed compared to a diesel engine, and in the case of a diesel engine, the temperature adjustment method or the EGR method may be applied. preferable.
The temperature adjustment method adjusts the NO 2 -NOx ratio by increasing / decreasing the temperature of the oxidation catalyst. However, since it takes time to change the temperature of the oxidation catalyst in the exhaust pipe, other EGR methods and AF methods are used. Compared with NO, the change in the NO 2 -NOx ratio is slow. Therefore, the temperature adjustment method is preferably executed in combination with other EGR methods or AF methods.

上記実施形態では、エンジン1の直下に酸化触媒21を設け、さらにその下流側にスートの捕集機能とCO、HC、NOなどの酸化機能との両方を有するCSF22を設けたが、本発明はこれに限らない。このようなCSF22の替わりに、スートの捕集機能のみを有し酸化機能の無いフィルタや、酸化機能のみを有しスートの捕集機能の無い酸化触媒などを用いてもよい。   In the above embodiment, the oxidation catalyst 21 is provided directly under the engine 1, and the CSF 22 having both the soot collection function and the oxidation function of CO, HC, NO, etc. is provided downstream thereof. Not limited to this. Instead of such CSF 22, a filter having only a soot collecting function and not an oxidizing function, an oxidation catalyst having only an oxidizing function and not a soot collecting function may be used.

1,1A,1B,1C…エンジン(内燃機関)
2,2A,2B,2C…排気浄化システム(排気浄化システム)
3,3A,3B,3C,3D…ECU(制御手段)
31D…フィードフォワードNO−NOx比コントローラ(NO−NOx比コントローラ)
34D…フィードNOx推定器(推定手段)
35D…NO−NOx比推定器(推定手段)
36D…モデル修正器(修正手段)
11…排気管(排気通路)
21…酸化触媒(酸化触媒)
22…CSF(酸化触媒)
23…選択還元触媒(選択還元触媒)
43…NOセンサ(NO検出手段)
43C…NOセンサ(NO検出手段)
1, 1A, 1B, 1C ... engine (internal combustion engine)
2, 2A, 2B, 2C ... Exhaust gas purification system (exhaust gas purification system)
3, 3A, 3B, 3C, 3D ... ECU (control means)
31D ... feed forward NO 2 -NOx ratio controller (NO 2 -NOx ratio controller)
34D: Feed NOx estimator (estimating means)
35D ... NO 2 -NOx ratio estimator (estimating means)
36D ... Model corrector (correction means)
11 ... Exhaust pipe (exhaust passage)
21 ... Oxidation catalyst (oxidation catalyst)
22 ... CSF (oxidation catalyst)
23 ... selective reduction catalyst (selective reduction catalyst)
43 ... NO 2 sensor (NO 2 detecting means)
43C ... NO sensor (NO detection means)

Claims (31)

内燃機関の排気通路に設けられた酸化触媒と、
前記排気通路のうち前記酸化触媒より下流側に設けられ、排気中のNOxを選択的に還元する選択還元触媒と、
前記排気通路を流通する排気の一部を前記内燃機関の吸気通路に還流するEGR装置と、を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記EGR装置により還流される排気の量に相当するEGR量の基準値を算出する基準値算出手段と、
前記EGR量が前記基準値に基づいて定められた目標値になるように前記EGR装置を制御するEGR量制御手段と、
前記基準値を目標値とするNO 生成優先制御と、前記選択還元触媒に流入する排気中のNOxに対するNOの比率に相当するNO−NOx比を、当該選択還元触媒におけるNOx浄化率を最大化する最適値に向けて制御するNO−NOx比最適化制御と、を実行可能な制御手段をさらに備え、
前記NO −NOx比最適化制御では、前記選択還元触媒の下流側の排気のNO 濃度が0又はその近傍である状態が維持されるように前記目標値を前記基準値以下の領域内で変化させ、
前記基準値は、前記酸化触媒の温度が所定温度以上であるときに前記選択還元触媒に流入する排気のNO −NOx比が前記最適値より大きくなるような値であり、
前記制御手段は、
前記内燃機関の始動を開始してから所定時間が経過するまで、又は、前記酸化触媒の温度が所定温度未満である場合には前記NO−NOx比最適化制御の実行を禁止するとともに前記NO 生成優先制御を実行し
前記内燃機関の始動を開始してから所定時間が経過した後、又は、前記酸化触媒の温度が所定温度以上である場合には前記NO−NOx比最適化制御の実行を許可することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
An oxidation catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine;
A selective reduction catalyst that is provided downstream of the oxidation catalyst in the exhaust passage and selectively reduces NOx in the exhaust;
An exhaust gas purification system for an internal combustion engine , comprising: an EGR device that recirculates a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage to the intake passage of the internal combustion engine,
Reference value calculating means for calculating a reference value of an EGR amount corresponding to an amount of exhaust gas recirculated by the EGR device based on an operating state of the internal combustion engine;
EGR amount control means for controlling the EGR device so that the EGR amount becomes a target value determined based on the reference value;
The NO 2 generation priority control using the reference value as a target value, the NO 2 -NOx ratio corresponding to the ratio of NO 2 to NOx in the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst, and the NOx purification rate in the selective reduction catalyst And a control means capable of executing NO 2 -NOx ratio optimization control for controlling toward an optimum value to be maximized,
In the NO 2 -NOx ratio optimization control, the target value is set within a region below the reference value so that the state in which the NO 2 concentration in the exhaust downstream of the selective reduction catalyst is 0 or in the vicinity thereof is maintained. Change
The reference value is a value such that the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst when the temperature of the oxidation catalyst is equal to or higher than a predetermined temperature is greater than the optimum value,
The control means includes
Until the predetermined time elapses after starting the internal combustion engine, or when the temperature of the oxidation catalyst is lower than the predetermined temperature, the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is prohibited and the NO 2 Perform generation priority control ,
The NO 2 -NOx ratio optimization control is allowed to be executed after a predetermined time has elapsed since the start of the internal combustion engine or when the temperature of the oxidation catalyst is equal to or higher than a predetermined temperature. An exhaust purification system for an internal combustion engine.
前記排気通路のうち前記選択還元触媒より下流側の排気中のNOを検出するNO検出手段と、
前記NO 検出手段の検出値に基づいて前記EGR量の補正値を算出する補正値算出手段と、
前記基準値及び前記補正値に基づいて前記EGR量の目標値を算出する目標値算出手段と、をさらに備え、
前記補正値算出手段は、前記NO−NOx比最適化制御では、前記NO検出手段による検出値が所定値より大きい場合には前記EGR量の目標値が前記基準値から離れて小さくなるように補正値を算出することによって、前記NO−NOx比を前記最適値に向けて低減させることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気浄化システム。
NO 2 detection means for detecting NO 2 in the exhaust downstream of the selective reduction catalyst in the exhaust passage ;
Correction value calculating means for calculating a correction value of the EGR amount based on the detection value of the NO 2 detecting means;
A target value calculating means for calculating a target value of the EGR amount based on the reference value and the correction value;
In the NO 2 -NOx ratio optimization control, the correction value calculation means is configured such that the target value of the EGR amount decreases away from the reference value when the value detected by the NO 2 detection means is larger than a predetermined value. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein the NO 2 -NOx ratio is reduced toward the optimum value by calculating a correction value .
前記NO−NOx比最適化制御では、前記目標値を小さくし、前記EGR量を低減させることによって前記酸化触媒に流入するNO量を増加させることにより、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比を前記最適値に向けて低減させることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排気浄化システム。 In the NO 2 -NOx ratio optimization control, the NO value of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is increased by decreasing the target value and increasing the NO amount flowing into the oxidation catalyst by reducing the EGR amount. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the 2- NOx ratio is reduced toward the optimum value. 前記酸化触媒に流入するNO量に対し当該酸化触媒から流出するNO量の割合をNO生成効率と定義し、
前記NO−NOx比最適化制御において、前記NO −NOx比を前記最適値へ向けて低減させる際には
前記内燃機関から排出されるHC量及びCO量が減少することによる前記NO生成効率の上昇効果よりも、
前記酸化触媒に流入するNO量が増加することによる前記NO生成効率の低下効果の方が大きくなるように、前記内燃機関の燃焼状態に相関のある燃焼パラメータを設定することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の排気浄化システム。
The ratio of the amount of NO 2 flowing out from the oxidation catalyst to the amount of NO flowing into the oxidation catalyst is defined as NO 2 production efficiency,
In the NO 2 -NOx ratio optimization control , when reducing the NO 2 -NOx ratio toward the optimum value ,
Than the effect of increasing the NO 2 production efficiency due to the decrease in the amount of HC and CO discharged from the internal combustion engine,
The combustion parameter correlated with the combustion state of the internal combustion engine is set so that the effect of lowering the NO 2 production efficiency due to the increase in the amount of NO flowing into the oxidation catalyst becomes larger. Item 3. An exhaust purification system for an internal combustion engine according to Item 2.
前記補正値算出手段は、前記NO−NOx比最適化制御では、前記NO検出手段による検出値が所定値以下である場合には前記EGR量の目標値が前記基準値以下の範囲内で増加するように補正値を算出することによって、前記酸化触媒に流入するNO量を減少させることを特徴とする請求項からの何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。 In the NO 2 -NOx ratio optimization control, the correction value calculation means is configured so that the target value of the EGR amount is within the reference value or less when the value detected by the NO 2 detection means is equal to or less than a predetermined value. by calculating the correction value so as to increase the exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claims 2 to any of 4, wherein to reduce the amount of NO flowing into the oxidation catalyst. 前記制御手段は、
前記選択還元触媒の劣化度合いを判定し、
劣化度合いが小さいと判定した場合には、前記NO−NOx比最適化制御の実行を禁止するとともに、前記EGR量を前記内燃機関の燃費が向上するように設定し、
劣化度合いが大きいと判定した場合には、前記NO−NOx比最適化制御の実行を許可することを特徴とする請求項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
The control means includes
Determining the degree of deterioration of the selective reduction catalyst;
When it is determined that the degree of deterioration is small, execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is prohibited, and the EGR amount is set so that the fuel consumption of the internal combustion engine is improved,
If it is determined that the degree of degradation is large, the exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 2, characterized in that to allow the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control.
前記制御手段は、前記補正値に基づいて前記選択還元触媒の劣化度合いを判定することを特徴とする請求項に記載の内燃機関の排気浄化システム。 It said control means, exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 6, characterized in that to determine the degree of degradation of the selective reduction catalyst based on the correction value. 内燃機関の排気通路に設けられた酸化触媒と、
前記排気通路のうち前記酸化触媒より下流側に設けられ、排気中のNOxを選択的に還元する選択還元触媒と、を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記内燃機関の混合気の空燃比の基準値を算出する基準値算出手段と、
前記空燃比が前記基準値に基づいて定められた目標値になるように燃料噴射量、過給圧、及びEGR量の少なくとも何れかを制御する空燃比制御手段と、
前記基準値を目標値とするNO 生成優先制御と、前記選択還元触媒に流入する排気中のNOxに対するNOの比率に相当するNO−NOx比を、当該選択還元触媒におけるNOx浄化率を最大化する最適値に向けて制御するNO−NOx比最適化制御と、を実行可能な制御手段をさらに備え、
前記NO −NOx比最適化制御では、前記選択還元触媒の下流側の排気のNO 濃度が0又はその近傍である状態が維持されるように前記目標値を前記基準値以下の領域内で変化させ、
前記基準値は、前記酸化触媒の温度が所定温度以上であるときに前記選択還元触媒に流入する排気のNO −NOx比が前記最適値より大きくなるような値であり、
前記制御手段は、
前記内燃機関の始動を開始してから所定時間が経過するまで、又は、前記酸化触媒の温度が所定温度未満である場合には前記NO−NOx比最適化制御の実行を禁止するとともに前記NO 生成優先制御を実行し
前記内燃機関の始動を開始してから所定時間が経過した後、又は、前記酸化触媒の温度が所定温度以上である場合には前記NO−NOx比最適化制御の実行を許可することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
An oxidation catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine;
An exhaust gas purification system for an internal combustion engine, comprising: a selective reduction catalyst that is provided downstream of the oxidation catalyst in the exhaust passage and selectively reduces NOx in the exhaust;
Reference value calculating means for calculating a reference value of the air-fuel ratio of the air-fuel mixture of the internal combustion engine based on the operating state of the internal combustion engine;
Air-fuel ratio control means for controlling at least one of a fuel injection amount, a supercharging pressure, and an EGR amount so that the air-fuel ratio becomes a target value determined based on the reference value;
The NO 2 generation priority control using the reference value as a target value, the NO 2 -NOx ratio corresponding to the ratio of NO 2 to NOx in the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst, and the NOx purification rate in the selective reduction catalyst And a control means capable of executing NO 2 -NOx ratio optimization control for controlling toward an optimum value to be maximized,
In the NO 2 -NOx ratio optimization control, the target value is set within a region below the reference value so that the state in which the NO 2 concentration in the exhaust downstream of the selective reduction catalyst is 0 or in the vicinity thereof is maintained. Change
The reference value is a value such that the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst when the temperature of the oxidation catalyst is equal to or higher than a predetermined temperature is greater than the optimum value,
The control means includes
Until the predetermined time elapses after starting the internal combustion engine, or when the temperature of the oxidation catalyst is lower than the predetermined temperature, the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is prohibited and the NO 2 Perform generation priority control ,
The NO 2 -NOx ratio optimization control is allowed to be executed after a predetermined time has elapsed since the start of the internal combustion engine or when the temperature of the oxidation catalyst is equal to or higher than a predetermined temperature. An exhaust purification system for an internal combustion engine.
前記排気通路のうち前記選択還元触媒より下流側の排気中のNONO in the exhaust gas downstream of the selective reduction catalyst in the exhaust passage. 2 を検出するNONO to detect 2 検出手段と、Detection means;
前記NONO 2 検出手段の検出値に基づいて前記空燃比の補正値を算出する補正値算出手段と、Correction value calculation means for calculating the correction value of the air-fuel ratio based on the detection value of the detection means;
前記基準値及び前記補正値に基づいて前記空燃比の目標値を算出する目標値算出手段と、をさらに備え、Target value calculation means for calculating a target value of the air-fuel ratio based on the reference value and the correction value;
前記補正値算出手段は、前記NOThe correction value calculation means is the NO 2 −NOx比最適化制御では、前記NOIn the NOx ratio optimization control, the NO 2 検出手段による検出値が所定値より大きい場合には前記空燃比の目標値が前記基準値からリッチ側へ離れるように補正値を算出することによって、前記NOWhen the detected value by the detecting means is larger than the predetermined value, the correction value is calculated so that the target value of the air-fuel ratio is deviated from the reference value to the rich side, whereby the NO 2 −NOx比を前記最適値に向けて低減させることを特徴とする請求項8に記載の内燃機関の排気浄化システム。The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 8, wherein the NOx ratio is reduced toward the optimum value.
前記酸化触媒に流入するNO量に対し当該酸化触媒から流出するNO量の割合をNO生成効率と定義し、
前記NO−NOx比最適化制御において前記NO −NOx比を前記最適値へ向けて低減させる際には
前記酸化触媒に流入するNO量が減少することによる前記NO生成効率の上昇効果よりも、
排気の酸素濃度が低下しかつ前記内燃機関から排出されるHC量及びCO量が増加することによる前記NO生成効率の低下効果の方が大きくなるように、前記内燃機関の燃焼状態に相関のある燃焼パラメータを設定することを特徴とする請求項に記載の内燃機関の排気浄化システム。
The ratio of the amount of NO 2 flowing out from the oxidation catalyst to the amount of NO flowing into the oxidation catalyst is defined as NO 2 production efficiency,
In reducing the NO 2 -NOx ratio toward the optimum value in the NO 2 -NOx ratio optimization control,
Than the effect of increasing the NO 2 production efficiency due to the decrease in the amount of NO flowing into the oxidation catalyst ,
It is correlated with the combustion state of the internal combustion engine so that the effect of lowering the NO 2 generation efficiency due to the decrease in the oxygen concentration of the exhaust gas and the increase in the amount of HC and CO discharged from the internal combustion engine becomes larger. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 9 , wherein a certain combustion parameter is set.
前記補正値算出手段は、前記NO−NOx比最適化制御では、前記NO検出手段による検出値が所定値以下である場合には前記空燃比の目標値が前記基準値以下の範囲内でリーン側へ変化するように補正値を算出することを特徴とする請求項9又は10に記載の内燃機関の排気浄化システム。 In the NO 2 -NOx ratio optimization control, the correction value calculation means is configured so that the target value of the air-fuel ratio is within the range of the reference value or less when the value detected by the NO 2 detection means is less than a predetermined value. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 9 or 10, wherein the correction value is calculated so as to change to a lean side . 前記制御手段は、燃料噴射パラメータ、過給圧、及びEGR装置により還流される排気の量に相当するEGR量の少なくとも何れかにより混合気の空燃比を変更することを特徴とする請求項9から11の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。   The control means changes the air-fuel ratio of the air-fuel mixture according to at least one of a fuel injection parameter, a supercharging pressure, and an EGR amount corresponding to the amount of exhaust gas recirculated by the EGR device. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to any one of 11. 前記制御手段は、
前記選択還元触媒の劣化度合いを判定し、
劣化度合いが小さいと判定した場合には、前記NO−NOx比最適化制御の実行を禁止するとともに、混合気の空燃比を前記内燃機関の燃費が向上するように設定し、
劣化度合いが大きいと判定した場合には、前記NO−NOx比最適化制御の実行を許可することを特徴とする請求項9に記載の内燃機関の排気浄化システム。
The control means includes
Determining the degree of deterioration of the selective reduction catalyst;
When it is determined that the degree of deterioration is small, the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is prohibited, and the air-fuel ratio of the mixture is set so that the fuel efficiency of the internal combustion engine is improved,
The exhaust purification system for an internal combustion engine according to claim 9, wherein when it is determined that the degree of deterioration is large, execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is permitted.
前記制御手段は、前記補正値に基づいて前記選択還元触媒の劣化度合いを判定することを特徴とする請求項13に記載の内燃機関の排気浄化システム。 It said control means, exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 13, characterized in that to determine the degree of degradation of the selective reduction catalyst based on the correction value. 内燃機関の排気通路に設けられた酸化触媒と、
前記排気通路のうち前記酸化触媒より下流側に設けられ、排気中のNOxを選択的に還元する選択還元触媒と、
前記内燃機関の燃料噴射態様を規定する燃料噴射パラメータの指令値を、前記内燃機関の運転状態に基づいて定められた基準値から変更することによって前記酸化触媒の温度を所定の目標温度に制御する酸化触媒温度制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、
所定の最適温度を目標温度とするNO 生成優先制御と、前記選択還元触媒に流入する排気中のNOxに対するNOの比率に相当するNO−NOx比を、当該選択還元触媒におけるNOx浄化率を最大化する最適値に向けて制御するNO−NOx比最適化制御と、を実行可能な制御手段をさらに備え、
前記NO −NOx比最適化制御では、前記選択還元触媒の下流側の排気のNO 濃度が0又はその近傍である状態が維持されるように、前記酸化触媒の目標温度を前記最適温度以下の領域内で変化させ、
前記酸化触媒におけるNO 生成効率は、その温度に対して前記最適温度で最大となる上に凸の特性を示し、
前記基準値は、前記酸化触媒の温度を前記最適温度に維持しかつ前記選択還元触媒に流入する排気のNO −NOx比が前記最適値より大きくなるような値であり、
前記制御手段は、
前記内燃機関の始動を開始してから所定時間が経過するまで、又は、前記酸化触媒の温度が所定温度未満である場合には前記NO−NOx比最適化制御の実行を禁止するとともに前記NO 生成優先制御を実行し
前記内燃機関の始動を開始してから所定時間が経過した後、又は、前記酸化触媒の温度が所定温度以上である場合には前記NO−NOx比最適化制御の実行を許可することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
An oxidation catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine;
A selective reduction catalyst that is provided downstream of the oxidation catalyst in the exhaust passage and selectively reduces NOx in the exhaust;
The temperature of the oxidation catalyst is controlled to a predetermined target temperature by changing a command value of a fuel injection parameter that defines a fuel injection mode of the internal combustion engine from a reference value determined based on an operating state of the internal combustion engine. An exhaust gas purification system for an internal combustion engine comprising an oxidation catalyst temperature control means ,
The NO 2 generation priority control using a predetermined optimum temperature as the target temperature and the NO 2 -NOx ratio corresponding to the ratio of NO 2 to NOx in the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst are determined as the NOx purification rate in the selective reduction catalyst. And a control means capable of executing NO 2 -NOx ratio optimization control for controlling toward an optimum value that maximizes
In the NO 2 -NOx ratio optimization control, the target temperature of the oxidation catalyst is set to be equal to or lower than the optimum temperature so that the state in which the NO 2 concentration in the exhaust downstream of the selective reduction catalyst is 0 or in the vicinity thereof is maintained. Within the domain of
The NO 2 production efficiency in the oxidation catalyst is maximized at the optimum temperature with respect to the temperature, and exhibits a convex characteristic.
The reference value is a value that maintains the temperature of the oxidation catalyst at the optimum temperature and that the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is larger than the optimum value,
The control means includes
Until the predetermined time elapses after starting the internal combustion engine, or when the temperature of the oxidation catalyst is lower than the predetermined temperature, the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is prohibited and the NO 2 Perform generation priority control ,
The NO 2 -NOx ratio optimization control is allowed to be executed after a predetermined time has elapsed since the start of the internal combustion engine or when the temperature of the oxidation catalyst is equal to or higher than a predetermined temperature. An exhaust purification system for an internal combustion engine.
前記燃料噴射パラメータは、前記内燃機関のメイン噴射量、アフター噴射量、ポスト噴射量、メイン噴射タイミング及びアフター噴射タイミングであり、
前記酸化触媒温度制御手段は、メイン噴射量、アフター噴射量及びポスト噴射量の少なくとも何れかの指令値それぞれの基準値から減少させるか、メイン噴射タイミング及びアフター噴射タイミングをそれぞれの基準値から進角することにより、前記酸化触媒の温度を低下させることを特徴とする請求項15に記載の内燃機関の排気浄化システム。
The fuel injection parameters are a main injection amount, an after injection amount, a post injection amount, a main injection timing, and an after injection timing of the internal combustion engine,
The oxidation catalyst temperature control means decreases at least one of the command value of the main injection amount, the after injection amount, and the post injection amount from the respective reference values, or advances the main injection timing and the after injection timing from the respective reference values. 16. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 15 , wherein the temperature of the oxidation catalyst is lowered by angling.
前記NO−NOx比最適化制御では、前記内燃機関の燃焼状態に相関のある燃焼パラメータを、前記内燃機関から排出されるCO及びHCが、温度の低下に伴い酸化能力が低下した酸化触媒でも処理できる量以下になるように設定することを特徴とする請求項16に記載の内燃機関の排気浄化システム。 In the NO 2 -NOx ratio optimization control, the combustion parameters correlated with the combustion state of the internal combustion engine are the same even if the CO and HC exhausted from the internal combustion engine are oxidation catalysts whose oxidation ability has decreased with a decrease in temperature. 17. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 16, wherein the exhaust gas purification system is set to be equal to or less than an amount that can be processed. 前記排気通路のうち前記選択還元触媒より下流側の排気中のNONO in the exhaust gas downstream of the selective reduction catalyst in the exhaust passage. 2 を検出するNONO to detect 2 検出手段と、Detection means;
前記NONO 2 検出手段の検出値に基づいて前記酸化触媒の温度の補正値を算出する補正値算出手段と、Correction value calculating means for calculating a correction value of the temperature of the oxidation catalyst based on the detection value of the detecting means;
前記最適温度及び前記補正値に基づいて前記酸化触媒の目標温度を設定する目標温度設定手段と、をさらに備え、A target temperature setting means for setting a target temperature of the oxidation catalyst based on the optimum temperature and the correction value;
前記補正値算出手段は、前記NOThe correction value calculation means is the NO 2 −NOx比最適化制御では、前記NOIn the NOx ratio optimization control, the NO 2 検出手段による検出値が所定値より大きい場合には前記目標温度が前記最適温度から離れて低下するように補正値を算出することによって、前記NOWhen the detection value detected by the detection means is larger than a predetermined value, the correction value is calculated so that the target temperature decreases away from the optimum temperature, whereby the NO 2 −NOx比を前記最適値に向けて低減させることを特徴とする請求項15から17の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to any one of claims 15 to 17, wherein a -NOx ratio is reduced toward the optimum value.
前記補正値算出手段は、前記NO−NOx比最適化制御では、前記NO検出手段による検出値が前記所定値以下である場合には前記目標温度が前記最適温度以下の範囲内で上昇するように補正値を算出することを特徴とする請求項18に記載の内燃機関の排気浄化システム。 It said correction value calculating means, in the NO 2 -NOx ratio optimization control, when the detection value by the NO 2 detecting means is equal to or less than the predetermined value is increased in a range wherein the target temperature is below the optimum temperature The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 18 , wherein the correction value is calculated as follows . 前記酸化触媒の温度に対する領域の下限温度は、前記NO−NOx比最適化制御において前記酸化触媒の温度をNO酸化効率が最大となる温度から当該下限温度まで低下させたときに、前記選択還元触媒の温度が低下することによるNOx浄化率の低下効果よりも、NO−NOx比をその最適値へ向けて低減することによるNOx浄化率の向上効果の方が大きくなるように設定されることを特徴とする請求項15から19の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。 The lower limit temperature of the region with respect to the temperature of the oxidation catalyst is the selective reduction when the temperature of the oxidation catalyst is lowered from the temperature at which NO oxidation efficiency is maximized to the lower limit temperature in the NO 2 -NOx ratio optimization control. The effect of improving the NOx purification rate by reducing the NO 2 -NOx ratio toward its optimum value is set to be larger than the effect of reducing the NOx purification rate by reducing the temperature of the catalyst. An exhaust purification system for an internal combustion engine according to any one of claims 15 to 19 , characterized in that: 前記制御手段は、
前記選択還元触媒の劣化度合いを判定し、
劣化度合いが小さいと判定した場合には、前記NO−NOx比最適化制御の実行を禁止し、
劣化度合いが大きいと判定した場合には、前記NO−NOx比最適化制御の実行を許可することを特徴とする請求項18又は19に記載の内燃機関の排気浄化システム。
The control means includes
Determining the degree of deterioration of the selective reduction catalyst;
When it is determined that the degree of deterioration is small, the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is prohibited,
If it is determined that the degree of degradation is large, the exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 18 or 19 and permits the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control.
前記制御手段は、前記補正値に基づいて前記選択還元触媒の劣化度合いを判定することを特徴とする請求項21に記載の内燃機関の排気浄化システム。 It said control means, exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 21, characterized in that to determine the degree of degradation of the selective reduction catalyst based on the correction value. 内燃機関の排気通路に設けられた酸化触媒と、
前記排気通路のうち前記酸化触媒より下流側に設けられ、排気中のNOxを選択的に還元する選択還元触媒と、
前記内燃機関の燃料噴射態様を規定する燃料噴射パラメータの指令値を、前記内燃機関の運転状態に基づいて定められた基準値から変更することによって前記酸化触媒の温度を所定の目標温度に制御する酸化触媒温度制御手段と、を備えた内燃機関の排気浄化システムであって、
所定の最適温度を目標温度とするNO 生成優先制御と、前記選択還元触媒に流入する排気中のNOxに対するNOの比率に相当するNO−NOx比を、当該選択還元触媒におけるNOx浄化率を最大化する最適値に向けて制御するNO−NOx比最適化制御と、を実行可能な制御手段をさらに備え、
前記NO −NOx比最適化制御では、前記選択還元触媒の下流側の排気のNO 濃度が0又はその近傍である状態が維持されるように、前記酸化触媒の目標温度を前記最適温度以上の領域内で変化させ、
前記酸化触媒におけるNO 生成効率は、その温度に対して前記最適温度で最大となる上に凸の特性を示し、
前記基準値は、前記酸化触媒の温度を前記最適温度に維持しかつ前記選択還元触媒に流入する排気のNO −NOx比が前記最適値より大きくなるような値であり、
前記制御手段は、
前記内燃機関の始動を開始してから所定時間が経過するまで、又は、前記酸化触媒の温度が所定温度未満である場合には前記NO−NOx比最適化制御の実行を禁止するとともに前記NO 生成優先制御を実行し
前記内燃機関の始動を開始してから所定時間が経過した後、又は、前記酸化触媒の温度が所定温度以上である場合には前記NO−NOx比最適化制御の実行を許可することを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
An oxidation catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine;
A selective reduction catalyst that is provided downstream of the oxidation catalyst in the exhaust passage and selectively reduces NOx in the exhaust;
The temperature of the oxidation catalyst is controlled to a predetermined target temperature by changing a command value of a fuel injection parameter that defines a fuel injection mode of the internal combustion engine from a reference value determined based on an operating state of the internal combustion engine. An exhaust gas purification system for an internal combustion engine comprising an oxidation catalyst temperature control means ,
The NO 2 generation priority control using a predetermined optimum temperature as the target temperature and the NO 2 -NOx ratio corresponding to the ratio of NO 2 to NOx in the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst are determined as the NOx purification rate in the selective reduction catalyst. And a control means capable of executing NO 2 -NOx ratio optimization control for controlling toward an optimum value that maximizes
In the NO 2 -NOx ratio optimization control, the target temperature of the oxidation catalyst is set to be equal to or higher than the optimum temperature so that the state in which the NO 2 concentration in the exhaust downstream of the selective reduction catalyst is 0 or close thereto is maintained. Within the domain of
The NO 2 production efficiency in the oxidation catalyst is maximized at the optimum temperature with respect to the temperature, and exhibits a convex characteristic.
The reference value is a value that maintains the temperature of the oxidation catalyst at the optimum temperature and that the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst is larger than the optimum value,
The control means includes
Until the predetermined time elapses after starting the internal combustion engine, or when the temperature of the oxidation catalyst is lower than the predetermined temperature, the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is prohibited and the NO 2 Perform generation priority control ,
The NO 2 -NOx ratio optimization control is allowed to be executed after a predetermined time has elapsed since the start of the internal combustion engine or when the temperature of the oxidation catalyst is equal to or higher than a predetermined temperature. An exhaust purification system for an internal combustion engine.
前記燃料噴射パラメータは、前記内燃機関のメイン噴射量、アフター噴射量、ポスト噴射量、メイン噴射タイミング及びアフター噴射タイミングであり、
前記酸化触媒温度制御手段は、メイン噴射量、アフター噴射量及びポスト噴射量の少なくとも何れかの指令値それぞれの基準値から増加させるか、メイン噴射タイミング及びアフター噴射タイミングをそれぞれの基準値から遅角することにより、前記酸化触媒の温度を上昇させることを特徴とする請求項23に記載の内燃機関の排気浄化システム。
The fuel injection parameters are a main injection amount, an after injection amount, a post injection amount, a main injection timing, and an after injection timing of the internal combustion engine,
The oxidation catalyst temperature control means increases the command value of at least one of the main injection amount, the after injection amount, and the post injection amount from the respective reference values, or delays the main injection timing and the after injection timing from the respective reference values. 24. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 23 , wherein the temperature of the oxidation catalyst is raised by making an angle .
前記排気通路のうち前記選択還元触媒より下流側の排気中のNONO in the exhaust gas downstream of the selective reduction catalyst in the exhaust passage. 2 を検出するNONO to detect 2 検出手段と、Detection means;
前記NONO 2 検出手段の検出値に基づいて前記酸化触媒の温度の補正値を算出する補正値算出手段と、Correction value calculating means for calculating a correction value of the temperature of the oxidation catalyst based on the detection value of the detecting means;
前記最適温度及び前記補正値に基づいて前記酸化触媒の目標温度を設定する目標温度設定手段と、をさらに備え、A target temperature setting means for setting a target temperature of the oxidation catalyst based on the optimum temperature and the correction value;
前記補正値算出手段は、前記NOThe correction value calculation means is the NO 2 −NOx比最適化制御では、前記NOIn the NOx ratio optimization control, the NO 2 検出手段による検出値が所定値より大きい場合には前記目標温度が前記最適温度から離れて上昇するように補正値を算出することによって、前記NOWhen the detection value detected by the detection means is larger than a predetermined value, the correction value is calculated so that the target temperature rises away from the optimum temperature, whereby the NO 2 −NOx比を前記最適値に向けて低減させることを特徴とする請求項23又は24に記載の内燃機関の排気浄化システム。25. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 23, wherein the NOx ratio is reduced toward the optimum value.
前記補正値算出手段は、前記NO−NOx比最適化制御では、前記NO検出手段による検出値が前記所定値以下である場合には、前記目標温度が前記最適温度以上の範囲内で下降するように補正値を算出することを特徴とする請求項25に記載の内燃機関の排気浄化システム。 Said correction value calculating means, in the NO 2 -NOx ratio optimization control, when the detection value by the NO 2 detecting means is equal to or less than the predetermined value, lowering the target temperature is within the range of more than the optimum temperature 26. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 25 , wherein the correction value is calculated as follows . 前記酸化触媒の温度に対する領域の上限温度は、前記NO−NOx比最適化制御において前記酸化触媒の温度をNO酸化効率が最大となる温度から当該上限温度まで上昇させたときに、前記選択還元触媒の温度が上昇することによるNOx浄化率の低下効果よりも、NO−NOx比をその最適値へ向けて低減することによるNOx浄化率の向上効果の方が大きくなるように設定されることを特徴とする請求項23から26の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。 The upper limit temperature of the region relative to the temperature of the oxidation catalyst is the selective reduction when the temperature of the oxidation catalyst is increased from the temperature at which the NO oxidation efficiency is maximized to the upper limit temperature in the NO 2 -NOx ratio optimization control. The effect of improving the NOx purification rate by reducing the NO 2 -NOx ratio toward its optimum value is set to be larger than the effect of reducing the NOx purification rate by increasing the temperature of the catalyst. 27. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to any one of claims 23 to 26 . 前記制御手段は、
前記選択還元触媒の劣化度合いを判定し、
劣化度合いが小さいと判定した場合には、前記NO−NOx比最適化制御の実行を禁止し、
劣化度合いが大きいと判定した場合には、前記NO−NOx比最適化制御の実行を許可することを特徴とする請求項25又は26に記載の内燃機関の排気浄化システム。
The control means includes
Determining the degree of deterioration of the selective reduction catalyst;
When it is determined that the degree of deterioration is small, the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is prohibited,
If it is determined that the degree of degradation is large, the exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to claim 25 or 26 and permits the execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control.
前記制御手段は、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比が低下するように前記補正値を変化させ続けたときに、前記NO検出手段による検出値が劣化判定閾値を下回ったタイミングに基づいて前記選択還元触媒の劣化度合いを判定する劣化判定制御をさらに実行可能であることを特徴とする請求項、13、21及び28の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。 When the control means continues to change the correction value so that the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst decreases, the detection value by the NO 2 detection means falls below a deterioration determination threshold value. 29. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to any one of claims 6 , 13, 21 and 28, wherein deterioration determination control for determining the degree of deterioration of the selective reduction catalyst based on timing can be further executed . 前記制御手段は、前記選択還元触媒に流入する排気のNO−NOx比が増加するように前記補正値を変化させ続けたときに、前記NO検出手段による検出値が劣化判定閾値を上回ったタイミングに基づいて前記選択還元触媒の劣化度合いを判定する劣化判定制御をさらに実行可能であることを特徴とする請求項、13、21及び28の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。 When the control means continues to change the correction value so that the NO 2 -NOx ratio of the exhaust gas flowing into the selective reduction catalyst increases, the detection value by the NO 2 detection means exceeds the deterioration determination threshold value. 29. The exhaust gas purification system for an internal combustion engine according to any one of claims 6 , 13, 21 and 28, wherein deterioration determination control for determining the degree of deterioration of the selective reduction catalyst based on timing can be further executed . 前記制御手段は、
前記酸化触媒の劣化度合いを判定し、
劣化度合いが小さいと判定した場合には、前記NO−NOx比最適化制御の実行を許可し、劣化度合いが大きいと判定した場合には、前記NO−NOx比最適化制御の実行を禁止することを特徴とする請求項1から30の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
The control means includes
Determining the degree of deterioration of the oxidation catalyst;
When it is determined that the degree of deterioration is small, execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is permitted, and when it is determined that the degree of deterioration is large, execution of the NO 2 -NOx ratio optimization control is prohibited. An exhaust purification system for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 30, wherein
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