JP2000227023A - エンジンの制御装置 - Google Patents
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Abstract
できるエンジンの制御装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 排気通路34に配置され、酸素過剰雰囲
気でNOxを吸収し、酸素濃度低下によりNOxを放出
すると共に、硫黄成分を吸収するNOx吸収材36と、
NOx吸収材36が吸収した硫黄吸収状態が所定値以下
であることを判断する判断手段と、判断手段の判断結果
に基づき、EGR率の関連値を減少させてNOx吸収材
の温度を昇温させ、NOx吸収材中の硫黄を離脱させる
還元材濃度制御手段46とを具備し、EGR率の関連値
を減少させると、それに伴って排気ガスの温度が上昇し
てNOx吸収材の温度が昇温し、NOx吸収材中の硫黄
が離脱されて放出される。
Description
された排気ガス中の硫黄成分を低減するエンジンの制御
装置に関するものである。
化物(NOx)を低減する手段としては、例えば特開平
6−229322号公報に示されるように、排気ガスの
一部を吸気系に還流させるEGRを行うものが広く知ら
れるに至っている。
ェクタを備えて低負荷域で圧縮行程噴射により成層燃焼
を行う直噴エンジンのように、特定運転領域で空燃比を
リーンにするエンジンでは、空燃比がリーンのときの排
気ガス中に存在するNOx(窒素酸化物)を吸収し、排
気ガスの酸素濃度が低下したときにNOxを放出するN
Ox吸収材を設け、この放出されるNOxを還元浄化す
るようにしたものは一般に知られている。このようなN
Ox吸収材は、燃料やエンジンオイルに硫黄成分が含ま
れている特定地域のものを使用すると、排気中のNOx
を吸収するよりも排気中のSOx(硫黄酸化物)を吸収
し易いという性質を有し、従って、SOxの吸収によっ
て被毒されたNOx吸収材は事後のNOx吸収性が大き
く低下する。
066129号公報には、NOx吸収触媒中の硫黄が大
のとき、触媒温度を上昇させる技術が開示されている。
この技術は、電気ヒータを用いて触媒温度を上昇させて
いる。
6−066129号の技術では、触媒温度を上昇させる
べく電気ヒータを別途設ける必要があり、スペース的に
もコスト的にも好ましくない。
ース化が図れ、かつコスト上昇を回避できるエンジンの
制御装置を提供することを目的とする。
の手段として、本発明は、排ガスの一部を吸気系に環流
するEGR調整手段を有するエンジンの制御装置であっ
て、排気通路に配置され、酸素過剰雰囲気でNOxを吸
収し、酸素濃度低下によりNOxを放出すると共に、硫
黄成分を吸収するNOx吸収材と、NOx吸収材が所定
の硫黄吸収状態となったことを判断する判断手段と、判
断手段の判断結果に基づき、EGR率の関連値を減少さ
せてNOx吸収材の温度を昇温させ、NOx吸収材中の
硫黄を離脱させる硫黄離脱制御手段とを具備する構成で
ある(請求項1)。
がEGR率の関連値を減少させると、それに伴って排気
ガスの温度が上昇してNOx吸収材の温度が昇温し、N
Ox吸収材中の硫黄が離脱されて放出される。この場
合、EGR率関連値の減少は、EGRを行う場合には予
め備わったEGR調整手段にて行われるため、スペース
を占める硫黄離脱制御手段を別途必要としない。
いて、所定の硫黄吸収状態とは、硫黄の吸収によってN
Ox吸収性が所定値以下に低下する状態となったことを
言う。
装置において、前記硫黄離脱制御手段は、排ガス中に含
まれる還元材の濃度を増量制御する還元材濃度制御手段
を備える構成とすることができる。
に加え、還元材濃度制御手段は排ガス中に含まれる還元
材(例えばCO)の濃度が増量するので、NOx吸収材
中の硫黄の離脱が促進される。
いて、NOx吸収材が所定の硫黄吸収状態となったこと
を判断手段が判断したとき、前記還元材濃度制御手段は
還元材濃度の増量制御を開始し、NOx吸収材からの放
出NOx量がピークとなった後にEGR率の関連値を減
少させる構成とすることができる。
多い間は、EGRにより生NOx(浄化前の排気ガス中
のNOx)が減少するため、還元材のうちで生NOxの
還元に費やされる量が減ることで放出NOxを還元する
作用が高められるため、NOxピーク高さを抑制するこ
とができる(NOxが減ればEGRカットにより昇温化
が図れる)。
いて、前記還元材濃度制御手段は、吸入空気量に対する
燃料噴射量の割合を増量して空燃比λをλ≦1にする空
燃比制御、および点火リタード制御のうちの少なくとも
一方を行う構成とすることができる。
点火タイミング制御により簡単に還元成分濃度の増量が
できる。
いて、燃焼室に直接燃料を噴射するインジェクタを備え
ると共に、前期空燃比制御を行うとき、還元材濃度制御
手段は吸気行程から圧縮行程までの間に少なくとも2回
の分割噴射を行わせる構成とすることができる。なお、
このとき、空燃比はλ≒1とするのが好ましい。
せることがない状態で、NOx吸収材の温度上昇が図れ
る。
いて、点火リタード制御を行う場合、還元材濃度制御手
段はNOx吸収材からの放出NOx量がピークとなる前
に、点火リタード量を大きくする構成とすることができ
る。
クとなる時に、特に還元成分であるCO濃度の増量を大
にでき、かつNOx吸収材の温度上昇も促進できる。
いて、空燃比制御を行う場合、還元材濃度制御手段はそ
の空燃比制御を行う前に、一部の気筒の空燃比をリーン
にし、残りの気筒の空燃比を略λ≦1にする構成とする
ことができる。
させるための還元成分を前もって供給可能となる。
いて、還元材濃度制御手段は空燃比を略λ≦1にする気
筒に対して、吸気行程から圧縮行程までの間に少なくと
も2回の分割噴射を行う構成とすることができる。
比リッチにより還元成分(CO)の濃度がリッチとな
り、このときリーンの気筒から排出されるO2と前記C
Oとが反応して急激にNOx吸収材の温度上昇が図れ、
硫黄の離脱性が向上される。
いて、還元材濃度制御手段が点火リタード制御を行う前
に、吸気行程から圧縮行程までの間に少なくとも2回の
分割噴射を実行する構成とすることができる。
クとなる時に、特に還元成分濃度の増量を大にでき、か
つ温度上昇も高くできることに加えて、前もって温度上
昇を行わせることが可能である。
いて、高負荷のときは点火リタード制御を主として行う
構成とすることができる。
易く、かつEGRの導入や分割噴射による燃焼性の悪化
を招き易い高負荷域では点火リタードによりノッキング
の発生を防止しつつ、S離脱促進を図ることができる。
いて、低負荷のときに分割噴射を主として実行する構成
とすることができる。
負荷域で分割噴射を行うようにすることにより、CO増
加が達成される。
直接燃料を噴射するインジェクタを備えたエンジンの制
御装置であって、排気通路に配置され、酸素過剰雰囲気
でNOxを吸収し、酸素濃度低下によりNOxを放出す
ると共に、硫黄成分を吸収するNOx吸収材と、NOx
吸収材が吸収した硫黄吸収状態が所定値以下であること
を判断する判断手段と、判断手段の判断結果に基づき、
点火リタード制御と、吸気行程から圧縮行程までの間に
前記インジェクタが少なくとも2回に分割して燃料を噴
射させる分割噴射制御との少なくとも一方を行う還元材
濃度制御手段とを備え、還元材濃度制御手段は高負荷で
は点火リタード制御を優先適用する構成である。
たは分割噴射でCO増量及び排気温上昇が起こり、S離
脱を促進できる。特に、点火リタードまたは分割噴射を
運転状態に応じて使い分け、高負荷域のノッキング防止
等にも有効である。
面に基づいて説明する。
気筒12を有し、各気筒12内にピストン14が装填さ
れており、各ピストン14の上方に燃焼室16が形成さ
れている。この実施の形態では、前記燃焼室16に対し
て2つの吸気ポートと排気ポートとが開口し、各吸気ポ
ート及び排気ポートがそれぞれ吸気弁17及び排気弁1
8によって開閉されるようになっている。
配設され、そのプラグ先端が燃焼室16内に臨んでい
る。また、各燃焼室16内には側方からインジェクタ2
2の先端部(すなわち燃料噴射部)が臨み、このインジ
ェクタ22から燃焼室16内に直接燃料が噴射されるよ
うに構成されている。すなわち、このエンジンは筒内噴
射式エンジンとなっている。各インジェクタ22は、図
略のニードル弁及びソレノイドを内蔵し、このソレノイ
ドに後述のパルス信号が入力されることにより、そのパ
ルス入力時期に相当する時期にパルス幅に応じた量だけ
燃料を噴射するように構成されている。
れている。この吸気通路24には、その上流側から順
に、エアクリーナー25、エアフローセンサ26、スロ
ットルセンサ及びスロットル弁をもつエレキスロットル
28、サージタンク30が設けられている。このサージ
タンク30の下流側通路は、各吸気ポートに対応して分
岐する独立吸気通路となっている。
2つの通路24a,24bに分岐し、各通路24a,2
4bが燃焼室16内に接続されるとともに、通路24b
にのみスワール生成用の開閉弁31が設けられている。
この開閉弁31は、図略のアクチュエータにより駆動さ
れて開閉作動するもので、この開閉弁31が第2の通路
24bを閉じるときには第1の通路24aのみを通る吸
気によって燃焼室15内にスワールが生成され、開閉弁
31が開かれるにつれてスワールが弱められるようにな
っている。
接続されている。この排気通路34の途中には、その上
流側から順に、三元触媒35と、リーンNOx触媒(N
Ox吸収材)36とが設けられている。これらの触媒
は、軸方向に沿って相互平行に延びる多数の貫通孔をも
つハニカム構造のコージェライト製担体の各貫通孔壁面
に触媒層を形成したものである。
費近傍にある状態でNOx、CO、及びHCを浄化す
る。これに対してリーンNOx触媒36は、排気ガスの
空気過剰率が大きいリーン状態でNOxを吸着し、この
吸着したNOxを排気ガスの空気過剰率が小さいリッチ
状態で放出する。このリーンNOx触媒36は、三元触
媒35に好適な排気温度よりも低い特定温度域に排気温
度が存するときに有効な浄化性能を発揮するものであ
り、例えば特開平10-151353号公報に示される
ように、前記担体上に、Ptなどの貴金属とバリウムな
どのアルカリ土類金属担持のアルミナが担持された内側
触媒層と、白金及びロジウム担持のゼオライトが担持さ
れた外側触媒層とをコーティングしたもの等が好適であ
る。また、リーンNOx触媒36は、セリア(Ce
O2)を含んだものを使用するのが好ましい。含む場合
には、リーンで吸着した酸素(O2)を、リッチ(λ≧
1)にすることで徐々に放出させることが可能になり、
リッチ時にセリアから放出される酸素(O2)と特にC
Oとを反応させることで、分割噴射等によりリーンNO
x触媒36が上昇した温度を保持させ得る。
は、排気ガスを吸気通路24側に還流させるためのEG
R通路32が設けられている。このEGR通路32の入
口端は、排気通路34における三元触媒35のさらに上
流側の部分に接続されている。出口端は、吸気通路24
におけるエレキスロットル28の下流側の吸気集合部分
(サージタンク30よりも上流側の部分)に接続されて
いる。この出口端にはEGR弁33が設けられており、
このEGR弁33の駆動によってEGR流量の調節が可
能となっている。
サ、エアフローセンサ26の他、エンジン回転数センサ
37、アクセル開度センサ38等の各種センサ類が装備
され、これらセンサの出力信号(検出信号)がECU
(コントロールユニット)40に入力されるようになっ
ている。このECU40は、燃料制御及びEGR制御に
関連する機能として、運転状態判定手段42、スロット
ル制御手段44、還元材濃度制御手段46、EGR制御
手段48、分割噴射制御手段49または点火リタード制
御手段50を備えている。
出力信号を取り込んで、現在のエンジンの運転状態が図
2に示す運転領域のうちのいずれに属するのかを判定す
るものである。各運転領域はエンジン回転数Ne及びエ
ンジン負荷Ceに基づいて区画されている。
回転低負荷運転領域であって、成層燃焼運転、すなわ
ち、圧縮行程後半でのみ燃料を一括噴射することによ
り、燃焼室16内全体は燃料リーンの状態にしながら点
火プラグ20の近傍のみ他の領域と比較して相対的かつ
局所的にリッチ状態にして点火する燃焼運転を行う領域
である。
低回転領域であってかつ領域Aよりも高負荷の領域であ
り、吸気行程で燃料を一括噴射することにより均一燃焼
を行う領域である。
中高回転かつ高負荷の領域及び低負荷高回転領域であ
り、領域Bと同様に均一燃焼運転を行うが、一括噴射で
はなく分割噴射(第1の分割噴射)による運転を行う領
域である。すなわち、この領域Cでは、吸気行程の期間
内で燃料噴射を分割して行うことにより、燃料の分散及
びミキシングを促進しつつ均一燃焼運転を行う。
も、エンジン負荷の非常に高い領域は、燃料噴射量が多
くて吸気行程内で燃料噴射を分割することが困難である
ため、一括噴射運転領域Bが設定されている。
おいて、その燃焼に適した吸入空気量を実現するために
エレキスロットル28のスロットル開度をスロットルセ
ンサの検出信号に基づいてフィードバック制御するもの
である。
噴射時期の調整により還元材の濃度を制御するもので、
運転状態判定手段42により判定された運転領域での燃
焼に見合う通常の制御に加え、NOxやSOxの離脱の
ための制御を行うときは還元材としてのCOを増加させ
るべく燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定し、図略のイ
ンジェクタドライバに指令信号を出力して、前記燃料噴
射時期に前記燃料噴射量に相当する幅のパルス信号をイ
ンジェクタ22へ出力させるものである。この実施の形
態では、後述する図4および図5に示すフローチャート
に基づく制御を行うと共に、その制御に基づく指令内容
を該当するEGR制御手段48、分割噴射制御手段49
または点火リタード制御手段50に出力する。
各運転領域に応じて設定された目標値に合致するように
EGR弁33の開度を制御するものである。この実施の
形態では、通常の運転状態に応じたEGR制御に加え、
還元材濃度制御手段46による制御と関連して硫黄離脱
制御を行うべきことを判定したとき、EGR量を減少さ
せる制御を、EGR弁33を介して行う。
手段46が実行する制御の際に求めた前期燃料噴射量お
よび前期燃料噴射時期と、後期燃料噴射量および後期燃
料噴射時期とを入力すると、その内容に該当する時期に
該当量の燃料をインジェクタ22より分割噴射する。
制御手段46が実行する制御の際に求めた、基本点火時
期を補正してなる点火時期を入力すると、その内容に該
当する点火時期に点火プラグ20を点火させる。
手段48、分割噴射制御手段49および点火リタード制
御手段50により、NOx吸収材36が所定の硫黄吸収
状態となったときにNOx吸収材36の昇温及び還元材
の供給を行う硫黄離脱制御手段が構成されている。
材濃度制御動作を、図3のタイムチャートと図4および
図5のフローチャートに基づいて説明する。
ンの各気筒毎に所定のタイミングでスタートし、運転状
態判定手段42からエンジン回転数Ne、アクセル開度
Acc、エアフローセンサ出力等を取り込み(図4のス
テップS1)、これらに基づき、基本燃料噴射量TBを
設定する(ステップS2)。この基本燃料噴射量TB
は、エンジン回転数Neとアクセル開度Accと図2に
示す運転領域A、B、Cとに基づいて空燃比を設定し、
その空燃比と吸入空気量及び回転数Ne等に基づいて算
出される。
(ステップS3)、分割噴射の場合には、前期燃料噴射
量Tlが前期燃料噴射量基本値Tl1に、前期燃料噴射
時期Ilが前期燃料噴射時期基本値Il1に設定され
(ステップS4)、続いて、後期燃料噴射量Ttが後期
燃料噴射量基本値Tt1に、後期燃料噴射時期Itが後
期燃料噴射時期基本値It1に設定され(ステップS
5)、ステップS10に進む。この分割燃料噴射量Tl
1およびTt1は、基本燃料噴射量TBと分割割合に基づ
いて求められる。
い場合は、後期のみの燃料噴射か否かを判断し(ステッ
プS6)、後期のみの燃料噴射である場合には、後期燃
料噴射量TtがTt2(前期燃料噴射量Tlは0)に設
定され、後期燃料噴射時期ItがIt2(前期燃料噴射
時期Ilが0)に設定され(ステップS7)、ステップ
S10に進む。また、ステップS8において、燃料カッ
トである場合には制御不要のため終了する。また、後期
のみの燃料噴射でなく(ステップS6)、かつ、燃料カ
ットでない(ステップS8)場合には、前期燃料噴射量
TlがTl3(後期燃料噴射量Ttは0)に設定され、
前期燃料噴射時期IlがIl3(後期燃料噴射時期It
が0)に設定され(ステップS9)、ステップS10に
進む。以上により、初期設定がなされる。
を行う。この推定は、前回のNOx放出制御した時点以
降のリーン運転の走行距離および総燃料噴射量(Qa
量)等に基づいて行う。そして、推定NOx量と比較値
NOとの比較を行い(ステップS11)、NOx量≧N
Oである場合、NOx放出制御実行フラグF1がセット
される(ステップS12)。そして、タイマーT1がイ
ンクリメントされ(ステップS14)、T1≧T10か否
かを判断する(ステップS15)。ここで、時間T10と
は、図3に示すように、NOx吸収材中のNOxが急激
に放出され始める直前までの時間である。T1≧T10で
ある場合は、前期燃料噴射量TlがTl4に、後期燃料
噴射量TtがTt4に設定され、前期燃料噴射時期Il
がIl4に、後期燃料噴射時期ItがIt4に設定される
(ステップS17)。このとき、空燃比はほぼ理想空燃
比(λ=1)になるように設定される。そして、ステッ
プS18に進む。
が4気筒の場合、今回噴射を行う気筒が1番気筒または
4番気筒であるか否かを判断し、そうでない場合、つま
り2番気筒または3番気筒である場合には、分割噴射を
行うべくステップS17に進んだ後にステップS18に
進む。1番気筒または4番気筒である場合には、ステッ
プS18に進む。つまり、T10の時間が経過するまで
は、1番気筒または4番気筒はそれまで通り制御(例え
ばリーン)、2番気筒または3番気筒はλ≒1の分割噴
射を行い、T10の経過からT12の経過までの間は、全気
筒をλ≒1の分割噴射とする。分割噴射は、吸気行程か
圧縮行程の期間内に行うこととし、例えば、前期側を吸
気行程前半、後期側を圧縮行程後半とするように、I
l、Itを設定する。
否かを判定する。ここで、時間T12は、図6に示すよう
なT11より後の時間(空燃比のリーン開始時)であ
る。そして、T1≧T12の場合は、NOx放出制御実行
フラグF1がリセットされ(ステップS19)、ステッ
プS20に進む。T1≧T12でない場合は、後述のステ
ップS23に進む。
場合には、ステップS13に進んで、NOx放出制御実
行フラグF1がセットされているか否かを判定し、そう
であるときはステップS14に進む。また、ステップS
13において、NOx放出制御実行フラグF1がセット
されていない場合は、NOx放出制御実行フラグF1が
リセットされ(ステップS21)、T1が0に設定され
(ステップS22)、ステップS20に進む。
する。この推定は、前回のS放出制御を実行した時点以
降の走行距離、総燃料噴射量、NOx吸収材の温度が低
温となっている時間に基づいて行う。そして、推定した
SOx吸収量と基準SOとを比較する(図5のステップ
S23)。推定したSOx吸収量が、SOx吸収量≧基
準SOである場合には、S放出制御実行フラグF2がセ
ットされ(ステップS24)、排ガス温度Tcの推定を
行う(ステップS25)。この排ガス温度Tcの推定
は、空燃比がリーンの時間、分割噴射の時間等により行
われる。ステップS24において、S放出制御実行フラ
グF2がセットされると、その後所定のタイミングで後
述の点火リタード制御およびEGR制御が実行される。
温度Tc0とを比較し(ステップS26)、Tc≧Tc0
である場合には、タイマーT2がインクリメントされ
(ステップS27)、T2≧T10を判定する(ステップ
S28)。T2≧T10である場合(T2の時間の経過
後)には、噴射量TlがTl4+Tcl(燃料追加補正
量)に、噴射量TtがTt4+Tct(燃料追加補正
量)に設定され、時期基本値IlがIl4に、時期基本
値ItがIt4に設定される(ステップS29)。この
設定は、分割噴射でかつ空燃比をλ≦1(燃料リッチ)
にし、CO量を多くするためである。これにより、NO
x吸収材から放出されるNOx放出量を還元するための
COを前もって供給できる。
30)。そして、T2≧T20であるかを判定し(ステッ
プS31)、そうである場合は、S放出制御実行フラグ
F2が0に設定され(ステップS32)、ステップS3
3に進む。
0でない場合(T2の時間の経過前)には、燃料補正量T
ceが0に、燃料補正量Tctが0に設定され(ステッ
プS34)、今回噴射を行う気筒が1番気筒または4番
気筒であるか否かを判断し(ステップS35)、そうで
ない場合には上述のように分割噴射でかつ空燃比λをλ
≦1にしてCO量を多くするためのステップS29に進
む。一方、気筒が1番気筒または4番気筒である場合に
は、ステップS30に進む。これにより、2番、3番気
筒では分割噴射でかつ空燃比リッチによりCO濃度がリ
ッチとなり、そのCOとリーンの気筒(1番、4番気
筒)から排出される酸素とが反応して反応熱が生じるこ
とにより温度上昇が促進される。
収量≧基準SOでない場合には、S放出制御実行フラグ
F2が1にセットされているか否かを判断し(ステップ
S36)、そうである場合はステップS25に進む。そ
うでない場合には、T2が0に設定され(ステップS3
7)、S放出制御実行フラグF2がリセットされ(ステ
ップS38)、ステップS33に進む。
量)=0か否かを判断し、そうでない場合には、Il
(前期燃料噴射時期)タイミングか否かを判断し(ステ
ップS39)、Ilタイミングとなるまで待機する。I
lタイミングになると、前期燃料(Tl)の噴射を行い
(ステップS40)、ステップS41に進む。一方、ス
テップS33において、Tl=0である場合にはステッ
プS41に進む。
量)=0であるか否かを判断し、そうでない場合にはI
t(後期燃料噴射時期)タイミングか否かを判断し(ス
テップS42)、Itタイミングとなるまで待機する。
Itタイミングになると、後期燃料(Tt)の噴射を行
う制御指令を発する(ステップS43)。これにより、
Tl、Ttが共に0でなければ分割噴射が行われること
になり、還元材の還元成分(CO)が増量されて、NO
x還元材中のNOxの還元が行われる。
ように負荷Ceが低い領域Dを想定したものであり、高
負荷の領域Eを想定した場合には点火リタード制御を主
体として行うようにするのが好ましい。高負荷のとき点
火リタード制御を主として行う場合は、EGRの導入悪
化域においてノッキングの発生を防止できる。また、低
負荷のとき分割噴射を行う場合は、成層が生成し易い分
割噴射を行うようにできる。
ド制御を優先的に実行すると回転変動が大きくなるた
め、このときは点火リタード制御より分割噴射やEGR
制御を優先することが好ましい。
段50は、図8に示すように、所定クランク角度毎にス
タートし、負荷(Ce)、エンジン回転数(Ne)等の
データ入力し(ステップS100)、これらに基づいて
基本点火時期(θB)を設定する(ステップS10
1)。そして、前述した分割噴射のときのS放出制御実
行フラグF2がセットされているか否かを判断し(ステ
ップS102)、そうである場合には第1点火時期補正
量θc1を設定する(ステップS103)。このとき、
第1点火時期補正量(リタード量)θc1は、図7にお
ける領域Dでは小さく、領域Eでは大きく設定する。そ
して、T2≧T10であるか否かを判定し(ステップS1
04)、そうでない場合は第2点火時期補正量(リター
ド量)θc2が0に設定される(ステップS105)。
つまりS放出作用が低い初期段階では燃費を重視するた
めである。そして、点火時期θT=θB+θc1+θc2を
求める(ステップS106)。ステップS102におい
て、S放出制御実行フラグF2がセットされていないと
判断した場合は、ステップS106に進む。また、ステ
ップS104において、T2≧T10である場合はT2<T1
1であるか判断し(ステップS107)、そうでない場
合には、ステップS105に進む。T2<T11である場
合、つまりT11>T2≧T10である場合には、第2点火時
期補正量θc2がm(>0)に設定される(ステップS1
08)。これは燃費を無視してNOx吸収材温度を上昇
させ、かつCO量を増大させるためである。そして、ス
テップS106に進む。ここで求めた点火時期θTに基
づき、点火時期か否かを判定し(ステップS109)、
点火時期になるまで繰り返す。点火時期になると、点火
を行う(ステップS110)。よって、放出NOx量が
ピークになる時に、特に還元成分(CO)の濃度増量を
大にでき、かつNOx吸収最の温度上昇も高くできる。
9に示すように、所定クランク角度毎にスタートし、負
荷(Ce)、エンジン回転数(Ne)等のデータ入力し
(ステップS120)、基本EGR量(EGRB)、例
えばEGR率に基づいた弁開度を設定する(ステップS
101)。そして、還元材濃度制御手段46が前述のよ
うに行う制御に際してのS放出制御実行フラグF2がセ
ットされているか否かを判断し(ステップS122)、
そうである場合には、T2≧T11であるか否かを判定し
(ステップS123)、そうである場合には減量のため
の補正量EGRCを設定する(ステップS124)。そ
して、EGRT=EGRB−EGRC(実行量)を求める
(ステップS126)。
いと判断した場合、およびステップS123においてT
2≧T11でない場合は、補正量EGRC=0とし(ステッ
プS125)、ステップS126に進む。求めた実行E
GRTでEGR弁33を駆動させる。 この装置によれ
ば、硫黄離脱制御手段としての還元材濃度制御手段42
がEGR率の関連値を減少させると、それに伴って排気
ガスの温度が上昇してNOx吸収材36の温度が昇温
し、NOx吸収材36中の硫黄が離脱されて放出され
る。この場合、EGR率関連値の減少は、EGRを行う
場合には予め備わったEGR弁33にて行われるため、
スペースを占める硫黄離脱制御手段を別途必要とせず、
省スペース化が図れ、かつコスト上昇を回避できる。
減少を行う前に、点火リタード制御と分割噴射とを行う
場合には、還元成分(CO)の増大化が図れ、EGR制
御のみによる場合よりもNOx吸収材36中の硫黄の離
脱を向上できる。そして、点火リタード制御または分割
噴射を実施してNOx吸収材からの放出NOx量がピー
クとなった後にEGR量を減少させる制御を行うように
すると、放出NOx量がピークを過ぎるまではEGRに
より生NOx(浄化前の排気ガス中のNOx)が減少す
るため、還元材のうちで生NOxの還元に費やされる量
が減ることで放出NOxを還元する作用が高められるた
め、NOxピーク高さを抑制することができる、よっ
て、NOxが減ればEGR量減少(カットする場合を含
む)により昇温化が図れる。なお、点火リタード制御と
分割噴射とは、どちらか一方を行うようにしてもよい。
ア(CeO2)を含んだものを使用した場合の温度上昇
保持効果の説明図である。横軸は経過時間、縦軸は触媒
出口温度である。
なると、HC、COが反応できなくなるためすぐに温度
が低下するが、セリアがあるとセリアにより暫く酸素を
供給でき、HC、COの酸化反応が持続する。このため
温度の向上が図れる。
燃比を略λ≒1として分割噴射するときの効果の説明図
である。即ち、前期側噴射を一定タイミング(例えば圧
縮トップから−300゜CA)として後期噴射側タイミ
ングを種々変えつつ、CO濃度と排気温度とを調べたデ
ータが、(a)(b)である。これらのグラフにおい
て、横軸は圧縮トップを基準としたクランク角(ATD
Cで表す)である。なお、一括と記入している箇所のデ
ータは非分割噴射の場合の結果であり、他のデータが分
割噴射の場合の結果である。なお、このときの分割噴射
量比は、1:1である。
で分割噴射を行うとCOリッチとなると共に排気温度が
上昇し、特に圧縮トップ前の90゜〜50゜の範囲でC
Oの増加及び排気温度上昇が顕著になり、硫黄のNOx
吸収材からの脱離性を向上できる。
るものではなく、次のような実施形態をとることも可能
である。
ついて説明しているが、本発明はこれに限らず、EGR
制御を行わない場合にも適用できる。例えば、請求項1
3のように、排気通路に配置され、酸素過剰雰囲気でN
Oxを吸収し、酸素濃度低下によりNOxを放出すると
共に、硫黄成分を吸収するNOx吸収材と、NOx吸収
材が吸収した硫黄吸収状態が所定値以下であることを判
断する判断手段と、判断手段の判断結果に基づき、点火
リタード制御、及び吸気行程から圧縮行程までの間に少
なくとも2回の分割噴射との少なくとも一方を行う還元
材濃度制御手段とを備え、還元材濃度制御手段は高負荷
では点火リタード制御を優先適用する構成も適用でき
る。この場合には、EGR制御を行わなくてもNOx吸
収材の温度を昇温化でき、また、ノッキングの発生を抑
制できる。
程と圧縮行程とに分けて燃料を噴射するものを示した
が、3回以上に分けて噴射してもよいし、吸気行程に2
回燃料噴射を行うようにしてもよい。
適用したものを示したが、本発明はこれに限らず、互い
にEGR量目標値の異なる運転領域が隣接して設定され
たエンジンに広く適用が可能なものである。例えば、吸
気弁手前の吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射式エ
ンジンであっても、高いEGR量目標値が設定されるよ
うな運転領域(例えば吸気行程後期噴射とスワールで成
層燃焼を行う領域)で、S吸蔵量が増大する状態となっ
たとき、EGR量の減量や点火時期のリタード等を行う
ようにすればよい。
手段がEGR率の関連値を減少させると、それに伴って
排気ガスの温度が上昇してNOx吸収材の温度が昇温
し、NOx吸収材中の硫黄を離脱して放出させることが
可能になり、このとき、EGR率関連値の減少が、EG
Rを行う場合に予め備わったEGR調整手段にて行われ
るため、スペースを占める硫黄離脱制御手段を別途必要
とせず、省スペース化が図れ、かつコスト上昇を回避で
きる。
づき、点火リタード制御、及び吸気行程から圧縮行程ま
での間に少なくとも2回の分割噴射との少なくとも一方
を行う還元材濃度制御手段とを備え、還元材濃度制御手
段は高負荷では点火リタード制御を優先適用する構成と
した場合には、EGR制御を行わなくてもNOx吸収材
の温度を昇温化できるので、スペースを占める硫黄離脱
制御手段を別途必要とせず、省スペース化が図れ、かつ
コスト上昇を回避でき、また、ノッキングが発生し難く
できる。
成図である。
示すグラフである。
容を示すタイムチャートである。
御の内容を示すフローチャートである。
御の内容を示すフローチャートである。
行う時の時間を説明する図である。
一部を示す図である。
一部である点火リタード制御を示すフローチャートであ
る。
一部であるEGR制御を示すフローチャートである。
含んだものを使用した場合の温度上昇保持効果の説明図
である。
として分割噴射するときの効果の説明図である。
御装置において、前記硫黄離脱制御手段は、排ガス中に
含まれる還元材の濃度を増量制御する還元材濃度制御手
段を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
おいて、NOx吸収材が所定の硫黄吸収状態となったこ
とを判断手段が判断したとき、前記還元材濃度制御手段
は還元材濃度の増量制御を開始し、NOx吸収材からの
放出NOx量がピークとなった後にEGR率の関連値を
減少させることを特徴とするエンジンの制御装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 排ガスの一部を吸気系に環流するEGR
調整手段を有するエンジンの制御装置であって、 排気通路に配置され、酸素過剰雰囲気でNOxを吸収
し、酸素濃度低下によりNOxを放出すると共に、硫黄
成分を吸収するNOx吸収材と、 NOx吸収材が所定の硫黄吸収状態となったことを判断
する判断手段と、 判断手段の判断結果に基づき、EGR率の関連値を減少
させてNOx吸収材の温度を昇温させ、NOx吸収材中
の硫黄を離脱させる硫黄離脱制御手段とを具備すること
を特徴とするエンジンの制御装置。 【請求項2】 請求項1に記載のエンジンの制御装置に
おいて、所定の硫黄吸収状態とは、硫黄の吸収によって
NOx吸収性が所定値以下に低下する状態となったこと
であるエンジンの制御装置。 【請求項2】 請求項1または2に記載のエンジンの制
御装置において、前記硫黄離脱制御手段は、排ガス中に
含まれる還元材の濃度を増量制御する還元材濃度制御手
段を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。 【請求項3】 請求項3に記載のエンジンの制御装置に
おいて、NOx吸収材が所定の硫黄吸収状態となったこ
とを判断手段が判断したとき、前記還元材濃度制御手段
は還元材濃度の増量制御を開始し、NOx吸収材からの
放出NOx量がピークとなった後にEGR率の関連値を
減少させることを特徴とするエンジンの制御装置。 【請求項5】 請求項4に記載のエンジンの制御装置に
おいて、前記還元材濃度制御手段は、吸入空気量に対す
る燃料噴射量の割合を増量して空燃比λをλ≦1にする
空燃比制御、および点火リタード制御のうちの少なくと
も一方を行うことを特徴とするエンジンの制御装置。 【請求項6】 請求項5に記載のエンジンの制御装置に
おいて、燃焼室に直接燃料を噴射するインジェクタを備
えると共に、前期空燃比制御を行うとき、還元材濃度制
御手段は吸気行程から圧縮行程までの間に少なくとも2
回の分割噴射を行わせることを特徴とするエンジンの制
御装置。 【請求項7】 請求項5に記載のエンジンの制御装置に
おいて、点火リタード制御を行う場合、還元材濃度制御
手段はNOx吸収材からの放出NOx量がピークとなる
前に、点火リタード量を大きくすることを特徴とするエ
ンジンの制御装置。 【請求項8】 請求項3に記載のエンジンの制御装置に
おいて、空燃比制御を行う場合、還元材濃度制御手段は
その空燃比制御を行う前に、一部の気筒の空燃比をリー
ンにし、残りの気筒の空燃比を略λ≦1にすることを特
徴とするエンジンの制御装置。 【請求項9】 請求項8に記載のエンジンの制御装置に
おいて、還元材濃度制御手段は空燃比を略λ≦1にする
気筒に対して、吸気行程から圧縮行程までの間に少なく
とも2回の分割噴射を行うことを特徴とするエンジンの
制御装置。 【請求項10】 請求項3に記載のエンジンの制御装置
において、還元材濃度制御手段が点火リタード制御を行
う前に、吸気行程から圧縮行程までの間に少なくとも2
回の分割噴射を実行することを特徴とするエンジンの制
御装置。 【請求項11】 請求項5に記載のエンジンの制御装置
において、高負荷のときは点火リタード制御を主として
行うことを特徴とするエンジンの制御装置。 【請求項12】 請求項6に記載のエンジンの制御装置
において、低負荷のときに分割噴射を主として実行する
ことを特徴とするエンジンの制御装置。 【請求項13】 燃焼室に直接燃料を噴射するインジェ
クタを備えたエンジンの制御装置であって、 排気通路に配置され、酸素過剰雰囲気でNOxを吸収
し、酸素濃度低下によりNOxを放出すると共に、硫黄
成分を吸収するNOx吸収材と、 NOx吸収材が吸収した硫黄吸収状態が所定値以下であ
ることを判断する判断手段と、 判断手段の判断結果に基づき、点火リタード制御と、吸
気行程から圧縮行程までの間に前記インジェクタが少な
くとも2回に分割して燃料を噴射させる分割噴射制御と
の少なくとも一方を行う還元材濃度制御手段とを備え、 還元材濃度制御手段は高負荷では点火リタード制御を優
先適用することを特徴とするエンジンの制御装置。
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