JP2000356124A - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
収率を回復させつつリッチスパイク処理に用いる燃料消
費を最小限にとどめる。 【解決手段】 NOx吸蔵型触媒32を排気通路31に
備える一方、リーン空燃域で吸収NOx量を演算手段3
3が演算し、この演算した吸収NOx量に基づいてリー
ン空燃域でリッチスパイク処理が必要となったかどうか
を判定手段34が判定する。この判定結果よりリーン空
燃域でリッチスパイク処理が必要となったとき、リッチ
スパイク処理手段35が処理時間のあいだリッチ化度合
で空燃比をリッチ化することによりリッチスパイク処理
を行う。この場合に、リーン空燃比域で前記リッチスパ
イク処理が必要となったときのエンジン負荷を検出手段
36が検出し、この検出したエンジン負荷に応じて前記
処理時間または前記リッチ化度合を可変制御手段37が
可変制御する。
Description
化装置、特にエンジンをリーン(希薄混合気)運転させ
るものに関する。
にNOxを吸収し、空燃比が理論空燃比や理論空燃比よ
りもリッチになると、触媒に吸収されているNOx(こ
のNOxを以下単に「吸収NOx」という)を脱離する
とともに、この脱離したNOxを未燃HCやCOを還元
剤として用いて浄化する機能を有する触媒を排気通路に
設けておき、吸着NOx量が限界にきたと判断したら、
ごく短時間だけ空燃比を理論空燃比(あるいは理論空燃
比よりもリッチ側の空燃比)へとリッチ化する(このご
く短時間だけの空燃比のリッチ化処理を以下「リッチス
パイク処理」という)とともに、このリッチ化度合を、
触媒温度や触媒への単位時間当たりの流入排気量に応じ
て設定するものがある(特開平6−10725号、同6
−294319号公報参照)。
装置は、リッチスパイク処理に際し、吸収NOx量の全
てを脱離・還元させることを前提としてリッチ化度合を
設定するものとなっている。このため、リーン空燃域で
リッチスパイク処理が必要となったときのエンジン負荷
に関係なく、吸収NOx量の全てを脱離・還元させるリ
ッチスパイク処理を常に行うことになり、エンジンの燃
費性能の改善の余地が残っている。
単位時間当たりの吸収NOx量を単位時間当たりに触媒
に流入するNOx量で除した値で定義されるNOx吸収
率がある。このNOx吸収率は、一般的に吸収NOx量
が増えるに従い低下する。また、NOx吸収率が高く保
たれていれば、吸収NOx量に関係なく触媒にNOxが
吸収される。
Ox量が増えるのに従いNOx吸収率が低下する傾向
は、リーン空燃比域におけるエンジンの低負荷状態のほ
うが、高負荷状態より弱いことを新たに見い出した。こ
れより結論されることは、リーン空燃比域における低負
荷状態では吸収NOx量が多くても高いNOx吸収率が
維持されるのであるから、リッチスパイク処理に際して
吸収NOx量の全てを脱離・還元する必要がなく、その
一部だけの脱離・還元を行うことによって、かえってリ
ッチスパイク処理に用いる燃料量を減らすことができ
る、ということである。
パイク処理が必要となったとき、低負荷状態であれば吸
収NOx量の一部を脱離・還元するリッチスパイク処理
を行うことにより、NOx吸収率の回復を図りつつもリ
ッチスパイク処理に用いる燃料消費を最小限にとどめる
ことを目的とする。
すように、空燃比が理論空燃比よりもリーンのときにN
Oxを吸収し、空燃比が理論空燃比または理論空燃比よ
りもリッチになると、吸収NOxを脱離するとともに、
この脱離したNOxを排気中の還元成分を用いて還元浄
化する機能を有する触媒(NOx吸蔵型触媒)32を排
気通路31に備える一方、リーン空燃域で吸収NOx量
TNOXを演算する手段33と、この演算した吸収NO
x量TNOXに基づいてリーン空燃域でリッチスパイク
処理が必要となったかどうかを判定する手段34と、こ
の判定結果よりリーン空燃域でリッチスパイク処理が必
要となったとき、処理時間のあいだリッチ化度合で空燃
比をリッチ化する(理論空燃比または理論空燃比よりリ
ッチ側の空燃比にする)ことによりリッチスパイク処理
を行う手段35と、リーン空燃比域で前記リッチスパイ
ク処理が必要となったときのエンジン負荷(たとえば吸
入空気量Qa)を検出する手段36と、この検出したエ
ンジン負荷に応じて前記処理時間または前記リッチ化度
合を可変制御する手段37とを備える。
リッチスパイク処理が必要となったときのエンジン負荷
が低いほど前記触媒より脱離するNOx量が少なくなる
ように前記処理時間または前記リッチ化度合を演算す
る。
おいて前記リッチスパイク処理が必要となったときのエ
ンジン負荷に代えて、前記リッチスパイク処理が必要と
なったときまでのエンジン負荷の履歴(たとえば吸入空
気量の加重平均値QaH)を用いる。
おいてリーン運転域で前記吸収NOx量TNOXが所定
値NOXthに達したとき、前記リッチスパイク処理が
必要となったと判定する。
リッチスパイク処理から次のリッチスパイク処理までの
間のNOx排出量が一定基準以下となるように前記所定
値NOXthを設定する。
がってNOx吸収率が低下するのであるが、この場合
に、吸収NOx量の増加とNOx吸収率の低下とが常に
一義的に対応するものでなく、吸収NOx量が多くても
リーン空燃比域におけるエンジン負荷が低いときにはエ
ンジン負荷が高いときに比べて高いNOx吸収率が維持
されることを実験で確認した(図5参照)。このため、
リッチスパイク処理が必要となったときのエンジン負荷
が低い状態では、吸収NOx量の一部を脱離するだけで
も高いNOx吸収率を維持できる。第1、第2、第3、
第4、第5の発明は、こうした点に着目し、吸収NOx
量の全てを常に脱離・還元するのではなく、吸収NOx
量から脱離するNOx量の割合を、リッチスパイク処理
が必要となったときのエンジン負荷に応じて可変制御で
きるように構成したもので、これによって、リーン空燃
比域でリッチスパイク処理が必要となったとき、触媒の
NOx吸収率を回復させつつトータルの燃費をより向上
させることができる。
体、2は吸気通路、3はDCモータ等からなるスロット
ルアクチュエータ3Aにより駆動されるスロットル装
置、4はECU(エレクトロニックコントロールユニッ
ト)11からの噴射信号により運転条件に応じて所定の
空燃比となるように燃料を噴射供給する燃料噴射弁、5
は点火プラグである。なお、燃料噴射弁4は燃焼室内に
臨んで設けられているが、このタイプに限られるものは
でない。
の基準位置信号と単位角度信号、エアフローメータ13
(エンジン負荷検出手段)からの吸入空気量信号、アク
セルセンサ14からのアクセル開度信号、さらには水温
センサ15からのエンジン冷却水温信号、トランスミッ
ションのギア位置センサ(図示しない)からのギア位置
信号、車速センサ(図示しない)からの車速信号等が入
力し、これらに基づいて運転状態を判断しながら、負荷
のそれほど大きくない所定の運転域においてはリーン空
燃比による運転を行い、それ以外の運転域では空燃比を
主に理論空燃比へと制御する。
される。このNOx吸蔵型触媒7は、流入排気の空燃比
が理論空燃比よりもリーン側であるときに、流入排気中
のNOxを吸収し、流入排気の空燃比が理論空燃比また
は理論空燃比よりもリッチ側になると、吸収NOxを脱
離するとともに、この脱離されるNOxを、理論空燃比
やリッチ側空燃比の雰囲気中のHC、CO等を還元剤と
して用いて還元浄化する機能を有するものである。たと
えばアルミナをコーティングしたハニカム担体に、白金
Pt、パラジウムPd、ロジウムRh等の貴金属を担持
した触媒をベースに、バリウムBaで代表されるアルカ
リ土類、Csで代表されるアルカリ金属から選ばれた少
なくとも1つの成分を担持して構成される。
リッチスパイク処理により脱離・還元浄化してやる必要
がある。
ーン空燃比域における高負荷運転(リーン)が行われ
たあとに運転条件が変化し、リーン空燃比域における低
負荷運転(リーンの後半、リーン)が行われる場合
を示している。
るのに応じてNOx吸収率が低下し、NOxの取りこぼ
し量(触媒を通過してしまうNOx量)が増加する。し
たがって、リーン空燃比域における運転中のNOx排出
量を一定基準以下に抑えるため、吸収NOx量が所定値
に達した時点でリッチスパイク処理を行い、NOx吸収
率を回復させなければならない。なお、判定基準となる
この所定値は、1のリッチスパイク処理から次のリッチ
スパイク処理までの間(=リーン運転中)のNOx排出
量が一定基準以下となるように定められる。
吸収NOx量を、単位時間当たりに触媒に流入するNO
x量で除した値で定義すると、図5に示したように、リ
ーン空燃比域における高負荷運転と低負荷運転とでは、
吸収NOx量の増加に対するNOx吸収率の低下の幅が
異なり、低負荷状態のほうが高負荷状態より小さいこと
を本発明者が実験により新たに見い出した。
空燃比域におけるエンジンの負荷に関係なく、図2第3
段目の一点鎖線で示したように、従来装置と同様のリッ
チスパイク処理により、リーン空燃比域での吸収NOx
量が所定値に達したt1、t2のタイミングでリッチス
パイク処理を開始し、吸収NOx量の全てを触媒より脱
離・還元するまでリッチスパイク処理を継続したとき
(リッチとリッチ)、リーン空燃比域における低負
荷運転(リーン)のNOx吸収率(図2最上段の一点
鎖線参照)の低下幅が、リーン空燃比域における高負荷
運転(リーン)のNOx吸収率(図2最上段の実線参
照)の低下幅より小さくなるため、リーン空燃比域にお
ける低負荷運転の平均NOx吸収率(図2最上段の二点
鎖線参照)がリーン空燃比域における高負荷運転の平均
NOx吸収率(図2最上段の破線参照)よりも高くな
る。言い換えると、リーン空燃比域における高負荷運転
の平均NOx吸収率が適当なものであるとすれば、これ
よりもリーン空燃比域における低負荷運転の平均NOx
吸収率のほうがずっと高いため、リーン空燃比域におけ
る低負荷運転状態では、吸収NOx量の一部を脱離させ
るだけでも、高いNOx吸収率を維持できることにな
る。このとき、吸収NOx量の一部を脱離・還元するた
めのリッチスパイク処理に必要な燃料増加量は、吸収N
Ox量の全てを脱離・還元するためのリッチスパイク処
理に必要な燃料増加量よりも少なくなるので、吸収NO
x量の一部を脱離・還元するためのリッチスパイク処理
を行った方がトータルの燃費性能が良くなる。
おける低負荷状態で吸収NOx量が所定値に達したt
2、t3のタイミングで、エンジン負荷が低負荷状態で
あれば、吸収NOx量の一部を脱離・還元するリッチス
パイク処理(リッチ′とリッチ′)を行わせる(図
2第3段目の実線参照)。
ク処理の制御内容を、図3、図4のフローチャートにし
たがって詳細に説明する。なお、図3、図4のルーチン
は、一定時間毎(たとえば10ms毎)に実行する。
at、エンジン回転数Ne、吸入空気量Qaを読み込
む。なお、触媒温度Tcatは触媒7に設けた温度セン
サ16(図1参照)の出力をA/D変換して求める。エ
ンジン回転数Neはクランク角センサ12の基準位置信
号(4気筒エンジンでは180°毎の信号)の発生間隔
時間に基づいて演算する。
燃比を目標空燃比で除算した値)TFBYAと1を比較
する。ここで、目標当量比の単位は無名数で、目標空燃
比を理論空燃比とするとき1となり、目標空燃比を理論
空燃比よりもリーンとするとき1よりも小さな値に、こ
の逆に目標空燃比を理論空燃比よりもリッチとするとき
1よりも大きな値になる。目標当量比TFBYAは、簡
単にはエンジン回転数Neと吸入空気量Qaをパラメー
タとするマップ値である(図7参照)。
進む。
吸収NOx量を演算し、この演算した吸収NOx量が所
定値に達したかどうか(リッチスパイク処理が必要とな
ったかどうか)を判定する部分である。まず、ステップ
3で吸入空気量Qaの加重平均値QaHを、
負荷履歴を表すもので、QaHが小さければ、それまで
リーン空燃比域における低負荷運転が継続して行われて
いたことを示しており、今後もリーン空燃比域における
低負荷運転が続く可能性が高いと考えることができる。
気量Qaのデータを時系列で記憶しておき、統計処理を
行って現在までのエンジンの負荷推移の傾向を求め、今
後の負荷が平均的にどのような値になるかを予測するよ
うにし、その予測値をQaHとして演算するようにして
もよい。また、簡易的には、最新のQaだけをQaHと
して記憶しておくだけでもよい。
Xを、
吸収量、 の式により演算する。つまり、本ルーチンの演算間隔当
たりの吸収NOx量ΔNOXを、前回演算した吸収NO
x量であるTNOXzに加算した値を今回の吸収NOx
量TNOXとする。
NOXは、
チンの演算間隔当たりにエンジンが排気通路に排出する
NOx量で、エンジンの運転条件(エンジン回転数N
e、吸入空気量Qa、目標当量比TFBYA等)から推
定する。この推定方法は公知であるため詳述しない。
吸収NOx量を、単位時間当たりに触媒に流入するNO
x量を除した値である。これは、吸収NOx量の前回値
であるTNOXzとリーン空燃比域におけるエンジン負
荷(たとえば吸入空気量Qa)から図5を内容とするマ
ップを検索することにより演算する。図5のように、リ
ーン空燃比域における高負荷運転よりもリーン運転域に
おける低負荷運転のほうがNOx吸収率が高いのは、本
発明者が実験により初めて見い出したものである。な
お、同図には簡単のため高負荷運転のときと低中負荷運
転のときの2つの値しかないように(つまり2値的に)
示しているが、精度を上げるためには、負荷に応じて段
階的に設定してやればよい。
も受けるので、さらに触媒温度Tcatをもパラメータ
として演算させてもかまわない。このときのNOx吸収
率の温度特性は、たとえば負荷を一定としたとき所定の
触媒温度で最大となり、この触媒温度より低くても高く
ても低下する傾向の特性になる。
が必要であるかどうかを判断するための判定基準(つま
り所定値)NOXthを設定し、この判定基準NOXt
hと吸収NOx量TNOXとをステップ6において比較
する。
catの影響を受けるので、触媒温度Tcatに応じて
演算している。具体的には触媒温度Tcatが所定温度
のとき最大となり、その所定温度より高温側でも低温側
でも減っていく特性である。
種類によっても異なり、触媒温度の影響が無視できる程
度であれば、NOXthを固定値としてよい。
hを超えるときは、リッチスパイク処理が必要であるた
め、ステップ7に進んでリッチスパイクフラグFnox
を立て(Fnox=1)、このフラグの値をECU11
内のメモリにストアする。吸収NOx量TNOXが判定
基準NOXth以下であるときは、前回までのフラグの
値が保持される(つまりFnox=0)。なお、フラグ
Fnoxはエンジン始動時にFnox=0に初期設定さ
れる。
は、後で図6により説明する燃料噴射パルス幅Tiの演
算ルーチンで読み出されても使用される。このため、同
ルーチンによれば、フラグFnoxの1へのセットによ
り、リッチスパイク処理が開始され、TFBYAが1以
上となるので、図3のフローにおいては、フラグFno
xが1になった直後よりステップ2からステップ8以降
に進むことになる。
よりステップ8に進み、目標当量比TFBYAが1未満
より1以上へと変化(つまりリーン空燃比域から理論空
燃比域またはリッチ空燃比域へと変化)したかどうかま
たはフラグFnoxが0から1に反転したかどうかみ
る。
1以上へと変化したかどうかは、前回の目標当量比であ
るTFBYAzの値をみればわかる。前回の目標当量比
であるTFBYAzが1未満であれば、リーン空燃比域
から理論空燃比域またはリッチ空燃比域へと変化したの
で、ステップ9に進み、理論空燃比域(またはリッチ空
燃比域)での運転が開始されてからの経過時間を計測す
るためカウンタをリセット(TIMER=0)する。
うかは、フラグFnoxの前回値をみればわかる。フラ
グFnoxの前回値が0であれば、今回演算時がフラグ
Fnoxの0から1への反転時であるためこのときもス
テップ9に進み、フラグFnoxが反転してからの経過
時間を計測するためカウンタをリセットする。
る。フラグFnox=0であれば(つまり運転条件の変
化によりリーン空燃比域から理論空燃比域またはリッチ
空燃比域へと変化した場合)、ステップ15に進み、触
媒に判定基準NOXth程度のNOxが吸収されている
場合に、理論空燃比の運転でその吸収NOx量の全てを
脱離・還元できる時間RTbaseをリッチスパイク処
理時間RTとして設定し、今回の処理を終了する。
から理論空燃比域(またはリッチ空燃比域)に移行した
場合に、RTbaseの時間が経過すれば吸収NOx量
の全てが脱離・還元されることになる。
きは、運転条件はリーン空燃比域にあっても強制的に空
燃比をリッチ化して吸収NOx量の所定割合を脱離・還
元するリッチスパイク処理を行うため、ステップ11〜
14に進む。
リッチスパイク処理に用いる制御値(リッチ化度合RI
CHとリッチスパイク処理時間RT)を演算する部分で
ある。
ど単位時間当たりに触媒より脱離されるNOx量が多く
なり、処理時間RTが長くなるほどトータルのNOx脱
離量が多くなる。
還元成分(HC、CO)の量がリッチ化度合と排気流量
(≒吸入空気流量Qa)の積に比例し、この単位時間当
たりの還元成分供給量が、単位時間当たりのNOx脱離
量よりも少なくなると、脱離されたNOxを十分に還元
浄化することができなくなるので、リッチ化度合RIC
Hは、ある値より小さくすることができない。よって、
リッチ化度合RICHと処理時間RTのうちいずれか一
方の制御値だけを変えてNOx脱離量を制御する場合
は、処理時間RTのほうを可変制御するほうが望まし
い。
現在の吸収NOx量TNOXとに応じて、リッチスパイ
ク処理に用いる基本制御値R0、RT0を算出する。こ
のうち、R0はリッチ化度合の基本制御値(単位は当量
比相当の値)、RT0はリッチスパイク処理時間の基本
制御値(単位は時間相当の値)である。より詳細にはR
0は、現在の吸入空気量Qaの条件下で触媒に十分な還
元成分を供給できる(単位時間当たりの還元成分供給量
が単位時間当たりのNOx脱離量よりも多い)リッチ化
度合の値(R0≧1)、またRT0はトータルのNOx
脱離量が現在の吸収NOx量の全量以上となる時間であ
る(RT0>0)。したがって、処理時間RT0のあい
だリッチ化度合R0で空燃比をリッチ化するリッチスパ
イク処理を行えば、従来装置と同様に、吸収NOx量の
全てが脱離・還元されることになる。
直後の吸収NOx量TNOXは、ほぼ判定基準NOXt
hとなっているので、TNOXの代わりに判定基準NO
Xthを用いてもよい。また、判定基準NOXthを単
一の固定値とする場合は、吸入空気量Qaのみから基本
制御値R0、RT0を演算することになる。
始直前までの吸入空気量の加重平均値QaHに応じて、
吸収NOx量のうちのどの程度を脱離・還元させるのか
を定める脱離割合Kを設定する。たとえば脱離割合K=
50%は、吸収NOx量の半分を脱離・還元させること
を表す。K=100%は、吸収NOx量の全てを脱離・
還元させることに相当する。
リーン空燃比域における低負荷運転が継続される可能性
が高い)ときほどKの値を小さく設定し、これによって
脱離するNOx量を少なくする代わりにリッチスパイク
処理に用いる燃料増加量を抑制する。今後も低負荷運転
が継続される状態であれば、吸収NOx量の全てを脱離
・還元させなくても、十分なNOx吸収率を維持するこ
とができる。
(つまり今後もリーン空燃比域における高負荷運転が継
続される可能性が高い)場合は、吸収NOx量の全てを
脱離・還元しておかないと、必要なNOx吸収率を確保
できないので、Kを100%近くの値に設定する。
域における今後(次にリッチスパイク処理を行うまで)
の平均的なエンジン負荷状態に近いことが望ましいの
で、吸入空気量QaそのものをQaHとするよりはQa
の加重平均値QaHとするほうがよく、現在までのデー
タを統計処理をして予測値を求められればなおよい。ま
た、リーン空燃比域における負荷状態(排気流量の状
態)と相関するパラメータであれば、スロットル開度や
吸気管負圧、基本燃料噴射パルス幅Tp等やその加重平
均値をQaやQaHの代わりに用いてもよい。
RT0に対する補正値R1、RT1を演算する。つま
り、上記の基本制御値R0、RT0を減少補正(リッチ
化度合を小さくするか、リッチスパイク処理時間を短く
する)すれば、NOx脱離量が減少するので、脱離され
るNOx量が吸収NOx量のK%になるような補正値R
1、RT1(0<R1≦1、0<RT1≦1)を演算
し、この補正値R1、RT1と上記の基本制御値R0、
RT0を用い、ステップ14において
を、リッチスパイク処理に用いるリッチ化度合RIC
H、リッチスパイク処理時間RTとして計算し、今回の
処理を終了する。ただし、補正値R1によりリッチ化度
合の基本制御量R0を減少補正するといっても、減少補
正後の値であるRICHが1以上の値となるようにKの
値を設定していることはいうまでもない。
はECU11内のメモリ(RAM)にストアされ、この
うちRTは次に説明するリッチスパイク処理が終了した
かどうかの判定とリッチスパイク処理の終了直後かどう
かの判定(図4のステップ16、18)に、またRIC
Hは後で説明する燃料噴射パルス幅Tiの演算ルーチン
で読み出されて用いられる。
リッチ空燃比域)にあれば、次回からは図3のステップ
8より図4のステップ16に進むことになり、カウンタ
値TIMERとメモリにストアされている処理時間RT
を比較する。カウンタの開始当初はカウンタ値TIME
Rが処理時間RTより小さいので、図4のステップ17
に進みカウンタ値TIMERをカウントアップして今回
の処理を終了する。
プの繰り返しによりやがて、TIMER≧RTになる
と、図4のステップ18に進み、カウンタ値の前回値で
あるTIMERzと処理時間RTを比較する。TIME
Rz<RTであれば、カウンタ値がRT以上となった直
後であると判断し、図4のステップ19に進み、フラグ
Fnoxの値をみる。これは図3のステップ10の趣旨
と同じである。すなわち、Fnox=0のときはリーン
空燃比域から理論空燃比域(またはリッチ空燃比域)に
移ってからRTbase(=RT)の時間が経過したと
判断し、このときは吸収NOx量の全てが脱離・還元さ
れるので、ステップ22に進み、吸収NOx量TNOX
をリセットする(TNOX=0)。
制的に空燃比をリッチ化して吸収NOx量の所定割合を
脱離・還元するリッチスパイク処理を開始してからRT
0×RT1(=RT)の時間が経過したと判断し、この
ときはこのリッチスパイク処理を終了させるためステッ
プ19よりステップ20に進み、フラグFnoxをリセ
ット(Fnox=0)する。
処理で触媒から脱離された分のNOx量を、リッチスパ
イク開始直前の吸収NOx量であるTNOXzから減算
して、現在触媒に残留している吸収NOx量TNOXを
演算する。リッチスパイク処理開始直前の吸収NOx量
であるTNOXzのK%を脱離させるリッチスパイク処
理が行われたはずであるから、TNOXz×Kが今回触
媒から脱離されたNOx量に相当する。
与える燃料噴射パルス幅Tiを演算するためのもので、
図3、図4のフローとは独立に一定時間毎(たとえば1
0ms毎)に実行する。
以外は従来と同じである。ステップ31ではエンジン回
転数Neと吸入空気量Qaを読み込み、これらからステ
ップ32において基本燃料噴射パルス幅Tpを、Tp=
(Qa/Ne)×k2(ただしk2は定数)の式により
算出する。このTpはエンジン1回転当たりに必要とな
る燃料量を与えるもので、このTpにより理論空燃比の
混合気が得られる。
いるフラグFnoxの値と1を比較し、Fnox=0の
ときにはリッチスパイク処理を行う必要がないためステ
ップ35に進み、エンジン回転数Neと吸入空気量Qa
から図7を内容とするマップを検索することにより、目
標当量比TFBYAを演算する。詳細には、図7に示し
たように大きく3つに分けられた運転域毎に異なる値が
入っている。同図において、TFBYA=1の領域が理
論空燃比を目標空燃比とする運転域(理論空燃比域)、
TFBYA<1の領域がリーン空燃比を目標空燃比とす
る運転域(リーン空燃比域)、またTFBYA>1の領
域がリッチ空燃比を目標空燃比とする運転域(リッチ空
燃比域)である。
的に空燃比をリッチ化して吸収NOx量の所定割合を脱
離・還元するリッチスパイク処理を行うためステップ3
3よりステップ34に進み、メモリにストアされている
上記のリッチ化度合RICHを目標当量比TFBYAと
して設定する。このとき、目標当量比TFBYA(=R
ICH)は1以上の値となり、理論空燃比または理論空
燃比よりもリッチ側の空燃比で運転される。
た目標当量比TFBYAと上記の基本燃料噴射パルス幅
Tpを用いて
iを計算する。なお、TFBYA≠1のときにはαは
1.0にクランプされる。
1内のメモリにストアされ、エンジンの回転に同期して
実行される燃料噴射実行ルーチンで読み出されて使用さ
れる(シーケンシャル噴射では、エンジン1回転毎に1
回、所定のタイミングで各気筒毎にTiの期間だけ燃料
噴射弁4が開かれ、噴射が行われる)。
本実施形態では、リーン空燃比域における低負荷運転状
態で吸収NOx量が所定値に達したとき、そのときのエ
ンジン負荷の履歴を表す吸入空気量のの加重平均値Qa
Hに応じて脱離割合Kが演算され、この脱離割合Kに基
づいてリッチスパイク処理による脱離NOx量が吸収N
Ox量のK%になるような2つの減少補正値R1、RT
1が演算され、これら補正値R1、RT1で対応する基
本制御値R0、RT0が減少補正されて、リッチスパイ
ク処理に用いるリッチ化度合RICH(=R0×R1)
とリッチスパイク処理時間RT(=RT0×RT1)が
計算され、これら制御値に基づいてリッチスパイク処理
が行われる。
値に達したときのエンジン負荷が低負荷状態であるt2
(またはt3)のタイミングでは、従来装置と相違して
脱離割合Kが100%よりも小さな値で演算されるた
め、吸収NOx量の全部ではなく、そのK%を脱離・還
元するリッチスパイク処理(リッチ′)が行われる。
そして、このリッチスパイク処理後のリーン空燃比域に
おける低負荷運転状態(リーン′)での平均NOx吸
収率(図2最上段の二点鎖線参照)は、従来装置と同様
のリッチスパイク処理を行う場合より若干低下するもの
の、この値をリーン空燃比域における高負荷運転の平均
NOx吸収率(図2最上段の破線参照)以上に維持する
ことは容易である。しかも、吸収NOx量の一部の脱離
・還元で済むため、リッチスパイク処理に用いる燃料量
を大幅に低減できる。すなわち、リーン空燃比域で吸収
NOx量が所定値に達したときのリッチスパイク処理に
際して、触媒のNOx吸収率を回復させつつトータルの
燃費をより向上させることができるのである。
のエンジン負荷が高負荷状態であるt1のタイミングで
は、脱離割合Kが100%にほぼ近い値で演算されるた
め、従来装置と同様に、吸収NOx量の全部を脱離・還
元するリッチスパイク処理が行われる。
が排気通路に排出するNOx量ΔNOXeoとNOx吸
収率の積を演算間隔当たりの吸収NOx量ΔNOXとし
て求め、これを演算間隔毎に積算することによって現在
触媒に残存する吸収NOx量TNOXを求め、この吸収
NOx量TNOXと判定基準(所定値)NOXthとの
比較により、リッチスパイク処理が必要となったかどう
かを判定する場合で説明したが、吸収NOx量TNOX
の演算を簡略化することも可能である。たとえば〈1〉
リーン空燃比域におけるエンジン回転数の積算値Sum
Ne、〈2〉リーン空燃比域におけるスロットル開度の
積算値SumTh、〈3〉リーン空燃比域における吸入
空気量の積算値SumQa、のいずれかを吸収NOx量
TNOXの代わりに演算するようにしてもよい。このと
きは、各積算値SumNe、SumTh、SumQaの
いずれかの値がそれぞれについて設定される判定基準B
1Ne、B1Th、B1Qaを超えた場合に、上記のリ
ッチスパイクフラグFnoxを1とすればよい。
ャート。
ャート。
収率の特性図。
ーチャート。
Claims (5)
- 【請求項1】空燃比が理論空燃比よりもリーンのときに
NOxを吸収し、空燃比が理論空燃比または理論空燃比
よりもリッチになると、吸収NOxを脱離するととも
に、この脱離したNOxを排気中の還元成分を用いて還
元浄化する機能を有する触媒を排気通路に備える一方、 リーン空燃域で吸収NOx量を演算する手段と、 この演算した吸収NOx量に基づいてリーン空燃域でリ
ッチスパイク処理が必要となったかどうかを判定する手
段と、 この判定結果よりリーン空燃域でリッチスパイク処理が
必要となったとき、処理時間のあいだリッチ化度合で空
燃比をリッチ化することによりリッチスパイク処理を行
う手段と、 リーン空燃比域で前記リッチスパイク処理が必要となっ
たときのエンジン負荷を検出する手段と、 この検出したエンジン負荷に応じて前記処理時間または
前記リッチ化度合を可変制御する手段とを備えることを
特徴とするエンジンの排気浄化装置。 - 【請求項2】前記リッチスパイク処理が必要となったと
きのエンジン負荷が低いほど前記触媒より脱離するNO
x量が少なくなるように前記処理時間または前記リッチ
化度合を演算することを特徴とする請求項1に記載のエ
ンジンの排気浄化装置。 - 【請求項3】前記リッチスパイク処理が必要となったと
きのエンジン負荷に代えて、前記リッチスパイク処理が
必要となったときまでのエンジン負荷の履歴を用いるこ
とを特徴とする請求項1または2に記載のエンジンの排
気浄化装置。 - 【請求項4】リーン運転域で前記吸収NOx量が所定値
に達したとき、前記リッチスパイク処理が必要となった
と判定することを特徴とする請求項1または2に記載の
エンジンの排気浄化装置。 - 【請求項5】1のリッチスパイク処理から次のリッチス
パイク処理までの間のNOx排出量が一定基準以下とな
るように前記所定値を設定することを特徴とする請求項
4に記載のエンジンの排気浄化装置。
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