JP2001271685A - 筒内噴射式エンジンの触媒温度制御方法及びエンジンの制御装置 - Google Patents

筒内噴射式エンジンの触媒温度制御方法及びエンジンの制御装置

Info

Publication number
JP2001271685A
JP2001271685A JP2000087038A JP2000087038A JP2001271685A JP 2001271685 A JP2001271685 A JP 2001271685A JP 2000087038 A JP2000087038 A JP 2000087038A JP 2000087038 A JP2000087038 A JP 2000087038A JP 2001271685 A JP2001271685 A JP 2001271685A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
catalyst
injection
nox
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000087038A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3835664B2 (ja
Inventor
Yoichi Kuji
洋一 久慈
Junichi Taga
淳一 田賀
Keiji Araki
啓二 荒木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2000087038A priority Critical patent/JP3835664B2/ja
Publication of JP2001271685A publication Critical patent/JP2001271685A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3835664B2 publication Critical patent/JP3835664B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】リーンＮＯｘ触媒の硫黄被毒の回復時におい
て、排気ガス温度を急速に上昇させる。 【解決手段】ステップＳ１４〜Ｓ１８で、気筒内の空燃
比をλ≒１に設定しつつ、吸気行程から点火時期にかけ
ての期間内に、圧縮行程中期以降の後期噴射と、該後期
噴射より早い早期噴射との少なくとも２つに分割して燃
料を噴射し、触媒温度の昇温要求が高い程、スワールが
弱くなるように吸気流動制御弁を開動作させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒内噴射式エンジ
ンの触媒硫黄被毒を回復する筒内噴射式エンジンの触媒
温度制御方法及びエンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの排気通路に混合気の空燃比が
リーンのときの排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を吸
着し、排気ガス中の酸素濃度が低下したときにＮＯｘを
放出するリーンＮＯｘ触媒を設け、この放出されるＮＯ
ｘを還元浄化するようにしたものは一般に知られてい
る。リーンＮＯｘ触媒は、燃料やエンジンオイルに硫黄
成分が含まれている場合、排気ガス中のＮＯｘを吸着す
るよりも排気ガス中のＳＯｘ（硫黄酸化物）を吸着しや
すいという特性を持っており、ＳＯｘの吸着により硫黄
被毒されるとＮＯｘの吸着能力が著しく低下していま
う。
【０００３】この硫黄被毒を回復するために、特開平６
−２７２５４１号公報には、リーンＮＯｘ触媒上の酸化
バリウムが硫黄被毒によって硫酸バリウムになることを
利用し、当該触媒を高温に加熱した後に排気ガスの空燃
比をリッチにすること、硫酸バリウムが分解してＳＯ2
ガスとして脱離させる方法が記載されている。
【０００４】また、硫黄被毒されたリーンＮＯｘ触媒を
高温にするために、空燃比をλ≒１に設定し、吸気行程
と圧縮行程の２回に分けて燃料を噴射するものが提案さ
れている（特開平１１−１０７７４０号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そして、リーンＮＯｘ
触媒の硫黄被毒の回復時には、排気ガス温度を急速に上
げることと、筒内噴射式エンジンの利点である燃費改善
を損なわないことが要求される。
【０００６】本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、そ
の目的は、リーンＮＯｘ触媒の硫黄被毒の回復時におい
て、排気ガス温度を急速に上昇させ、筒内噴射式エンジ
ンの利点である燃費改善を損うことのない筒内噴射式エ
ンジンの触媒温度制御方法及びエンジンの制御装置を提
供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明の筒内噴射式エンジンの制
御装置は、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁
と、排気通路に酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着し、酸素
濃度が減少するにしたがって吸着したＮＯｘを放出する
ＮＯｘ触媒を備え、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復処理の
実行時に、気筒内の空燃比をλ≒１に設定しつつ、吸気
行程から点火時期にかけての期間内に、圧縮行程中期以
降の後期噴射と、該後期噴射より早い早期噴射との少な
くとも２回に分割して燃料を噴射して該ＮＯｘ触媒の温
度を上昇させるエンジンの制御装置において、前記ＮＯ
ｘ触媒の温度状態を検出する温度検出手段と、気筒内の
吸気流動強さを強制的に変化させる可変手段とを備え、
前記ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復処理時に、該ＮＯｘ触媒
温度の昇温要求が高い程、前記吸気流動強さが弱くなる
ように前記可変手段を動作させる。
【０００８】また、好ましくは、前記ＮＯｘ触媒温度の
昇温要求の高さに応じて、前記吸気流動強さを弱くし、
且つ後期噴射時期を遅らせる。
【０００９】また、好ましくは、前記ＮＯｘ触媒温度の
昇温要求が最も高いときには、前記吸気流動強さを弱く
し、後期噴射時期を遅らせ、且つ点火時期を遅らせる。
【００１０】また、好ましくは、前記ＮＯｘ触媒温度の
昇温要求の高さは、前記ＮＯｘ触媒の温度状態及びエン
ジン負荷が低い程高く設定される。
【００１１】また、好ましくは、前記硫黄被毒回復処理
は、エンジン負荷が低く、空燃比がλ＞１の運転領域に
おいて、前記ＮＯｘ触媒温度の昇温要求が高いときに実
行される。
【００１２】また、本発明の筒内噴射式エンジンの制御
装置は、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
排気通路に酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着し、酸素濃度
が減少するにしたがって吸着したＮＯｘを放出するＮＯ
ｘ触媒を備え、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復処理の実行
時に、気筒内の空燃比をλ≒１に設定しつつ、吸気行程
から点火時期にかけての期間内に、圧縮行程中期以降の
後期噴射と、該後期噴射より早い早期噴射との少なくと
も２回に分割して燃料を噴射して該ＮＯｘ触媒の温度を
上昇させるエンジンの制御装置において、点火時期を制
御する点火時期制御手段と、気筒内の吸気流動強さを強
制的に変化させる可変手段と、燃料噴射時期を制御する
噴射時期制御手段とを備え、前記点火時期制御手段は、
前記ＮＯｘ触媒の温度状態が目標触媒温度に未達のとき
は所定の第１期間点火時期を遅らせ、その後目標触媒温
度に未達のときは前記可変手段が所定の第２期間吸気流
動強さを弱め、その後目標触媒温度に未達のときは前記
噴射時期制御手段が所定の第３期間後期噴射時期を遅ら
せる。
【００１３】また、好ましくは、前記ＮＯｘ触媒温度が
低いエンジン低負荷時に実行する。
【００１４】また、好ましくは、前記排気通路の前記Ｎ
Ｏｘ触媒上流には過給機が配置されている。
【００１５】また、好ましくは、前記排気通路には、前
記過給機をバイパスするバイパス通路が形成され、エン
ジン低負荷時におけるＮＯｘ触媒の昇温要求時に該バイ
パス通路を開通する。
【００１６】本発明の筒内噴射式エンジンの触媒温度制
御方法は、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁
と、排気通路に酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着し、酸素
濃度が減少するにしたがって吸着したＮＯｘを放出する
ＮＯｘ触媒を備え、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復処理の
実行時に、気筒内の空燃比をλ≒１に設定しつつ、吸気
行程から点火時期にかけての期間内に、圧縮行程中期以
降の後期噴射と、該後期噴射より早い早期噴射との少な
くとも２回に分割して燃料を噴射して該ＮＯｘ触媒の温
度を上昇させるエンジンの制御装置において、点火時期
を制御する点火時期制御手段を備え、前記点火時期制御
手段は、前記ＮＯｘ触媒の温度状態が目標触媒温度に未
達のときは点火時期を遅らせる。
【００１７】また、好ましくは、気筒内の吸気流動強さ
を強制的に変化させる可変手段と、燃料噴射時期を制御
する噴射時期制御手段とを更に備え、該可変手段は前記
ＮＯｘ触媒の温度状態が目標触媒温度に未達のときは吸
気流動強さを弱め、その後目標触媒温度に未達のときは
該噴射時期制御手段が後期噴射時期を遅らせる。
【００１８】また、好ましくは、前記ＮＯｘ触媒の温度
状態が目標触媒温度に未達のときは前記点火時期制御手
段が点火時期を戻しつつ、前記可変手段が吸気流動強さ
を弱め、その後目標触媒温度に未達のときは前記噴射時
期制御手段が後期噴射時期を遅らせる。
【００１９】本発明の筒内噴射式エンジンの触媒温度制
御方法は、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁
と、排気通路に酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着し、酸素
濃度が減少するにしたがって吸着したＮＯｘを放出する
ＮＯｘ触媒を備え、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復処理の
実行時に、気筒内の空燃比をλ≒１に設定しつつ、吸気
行程から点火時期にかけての期間内に、圧縮行程中期以
降の後期噴射と、該後期噴射より早い早期噴射との少な
くとも２回に分割して燃料を噴射して該ＮＯｘ触媒の温
度状態を上昇させる筒内噴射式エンジンにおいて、前記
ＮＯｘ触媒の温度状態が目標触媒温度に未達のときは所
定の第１期間点火時期を遅らせ、その後目標触媒温度に
未達のときは所定の第２期間吸気流動強さを弱め、その
後目標触媒温度に未達のときは所定の第３期間後期噴射
時期を遅らせる。
【００２０】また、好ましくは、前記ＮＯｘ触媒温度が
低いエンジン低負荷時に実行する。
【００２１】また、好ましくは、前記排気通路の前記Ｎ
Ｏｘ触媒上流には過給機が配置されている。
【００２２】また、好ましくは、前記排気通路には、前
記過給機をバイパスするバイパス通路が形成され、エン
ジン低負荷時におけるＮＯｘ触媒の昇温要求時に該バイ
パス通路を開通する。
【００２３】本発明の筒内噴射式エンジンの触媒温度制
御方法は、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁
と、排気通路に酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着し、酸素
濃度が減少するにしたがって吸着したＮＯｘを放出する
ＮＯｘ触媒を備え、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復処理の
実行時に、気筒内の空燃比をλ≒１に設定しつつ、吸気
行程から点火時期にかけての期間内に、圧縮行程中期以
降の後期噴射と、該後期噴射より早い早期噴射との少な
くとも２回に分割して燃料を噴射して該ＮＯｘ触媒の温
度を上昇させる筒内噴射式エンジンにおいて、前記ＮＯ
ｘ触媒の温度状態が目標触媒温度に未達のときは点火時
期を遅らせる。
【００２４】また、好ましくは、前記ＮＯｘ触媒の温度
状態が目標触媒温度に未達のときは吸気流動強さを弱
め、その後目標触媒温度に未達のときは後期噴射時期を
遅らせる。
【００２５】また、好ましくは、前記ＮＯｘ触媒の温度
状態が目標触媒温度に未達のときは点火時期を戻しつ
つ、吸気流動強さを弱め、その後目標触媒温度に未達の
ときは後期噴射時期を遅らせる。
【００２６】
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復処理時に、ＮＯｘ触媒温
度の昇温要求が高い程、吸気流動強さを弱くすることに
より、排気ガス温度を急速に上昇させ、筒内噴射式エン
ジンの利点である高い燃費改善率の悪化を抑制すること
ができる。
【００２７】請求項２の発明によれば、ＮＯｘ触媒温度
の昇温要求の高さに応じて、吸気流動強さを弱くし、且
つ後期噴射時期を遅らせることにより、燃費悪化を抑え
ながら昇温効果を高めることができる。
【００２８】請求項３の発明によれば、ＮＯｘ触媒温度
の昇温要求が最も高いときには、吸気流動強さを弱く
し、後期噴射時期を遅らせ、且つ点火時期を遅らせるこ
とにより、燃費悪化代を少なくしつつ昇温効果をより高
めることができる。
【００２９】請求項４の発明によれば、ＮＯｘ触媒温度
の昇温要求の高さは、ＮＯｘ触媒の温度状態及びエンジ
ン負荷が低い程高く設定されることにより、排気ガス温
度が低いときの昇温要求に対処できる。
【００３０】請求項５の発明によれば、硫黄被毒回復処
理は、エンジン負荷が低く、空燃比がλ＞１の運転領域
において、ＮＯｘ触媒温度が比較的低い状態であっても
触媒を急速に昇温できる。
【００３１】請求項６及び１３によれば、ＮＯｘ触媒の
温度状態が目標触媒温度に未達のときは所定の第１期間
点火時期を遅らせ、その後目標触媒温度に未達のときは
所定の第２期間吸気流動強さを弱め、その後目標触媒温
度に未達のときは所定の第３期間後期噴射時期を遅らせ
ることにより、排気ガス温度を急速に上昇させ、筒内噴
射式エンジンの利点である高い燃費改善率の悪化を抑制
することができる。
【００３２】請求項７及び１４の発明によれば、ＮＯｘ
触媒の温度が低いエンジン低負荷時に実行することによ
り、運転頻度が比較的多い領域で触媒を急速に昇温でき
る。
【００３３】請求項８、９、１５及び１６によれば、排
気通路のＮＯｘ触媒上流には過給機が配置され、排気通
路には、過給機をバイパスするバイパス通路が形成さ
れ、エンジン低負荷時におけるＮＯｘ触媒の昇温要求時
に該バイパス通路を開通することにより、タービンへの
放熱が減少して昇温効果をより高めることができる。
【００３４】請求項１０及び１７の発明によれば、ＮＯ
ｘ触媒の温度状態が目標触媒温度に未達のときは点火時
期を遅らせることにより、燃費悪化代を少なくしつつ触
媒を急速に昇温させることができる。
【００３５】請求項１１及び１８の発明によれば、ＮＯ
ｘ触媒の温度状態が目標触媒温度に未達のときは吸気流
動強さを弱め、その後目標触媒温度に未達のときは後期
噴射時期を遅らせることにより、燃費悪化代を少なくし
つつ触媒を急速に昇温させることができる。
【００３６】請求項１２及び１９の発明によれば、ＮＯ
ｘ触媒の温度状態が目標触媒温度に未達のときは点火時
期を戻しつつ、吸気流動強さを弱め、その後目標触媒温
度に未達のときは後期噴射時期を遅らせることにより、
燃費悪化を最小限に抑えながら触媒を急速に昇温させる
ことができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて添付図面を参照して詳細に説明する。［筒内噴射式
エンジンの構造］図１は、本実施形態の筒内噴射式エン
ジンの燃焼室部分の構造を示す概略断面図である。
【００３８】図１に示すように、１はエンジンであっ
て、シリンダブロック２には複数のシリンダが形成さ
れ、シリンダブロック２の頂部にシリンダヘッド３がガ
スケットを介して固定されている。各シリンダにはピス
トン４が嵌挿され、ピストン４の頂面とシリンダヘッド
３の下面との間に燃焼室５が形成されている。そして、
燃焼室５に連通するように吸気ポート６及び排気ポート
７とこれらポート６、７を開閉する吸気弁８及び排気弁
９とが配設され、燃焼室５に臨むように点火プラグ１０
とインジェクタ１１が配設されている。インジェクタ１
１は燃焼室５内に直接燃料を噴射する。
【００３９】シリンダヘッド３の下面には断面略台形の
凹部が形成され、燃焼室５の上部を画定している。燃焼
室５の上面部には吸気ポート６が開口し、傾斜面部には
排気ポート７が開口している。吸気ポート６及び排気ポ
ート７は、夫々２個ずつ紙面と直交する方向に並んで設
けられ、吸気弁８及び排気弁９が夫々配設されている。
吸気弁８及び排気弁９は、図示しないカムシャフト等か
らなる動弁機構により作動されて所定タイミングで開閉
する。
【００４０】点火プラグ１０は、燃焼室５上部の略中央
部に配置され、点火ギャップが燃焼室５内に臨むように
シリンダヘッド３に取り付られる。
【００４１】インジェクタ１１は燃焼室５の周縁部に配
設され、吸気ポート６の側方においてシリンダヘッド３
に取り付けられ、吸気ポート６が開口する燃焼室５上面
部とシリンダブロック２に対する合わせ面との間の壁面
１２にインジェクタ１１のノズル部が臨み、斜め下方に
向けて燃料を噴射する。
【００４２】ビストン４頂部のインジェクタ１１寄りに
は、凹状の成層用キャビティ１３が形成されている。そ
して、ピストン４が上死点に近い位置となる圧縮行程後
半に燃料がインジェクタ１１からキャビティ１３に向け
て噴射されると共に、キャビティ１３で反射されて点火
プラグ１０付近に達するように、インジェクタ１１の位
置及び方向とキャビティ１の位置と点火プラグ１０の位
置関係が予め設定されている。
【００４３】図２は、筒内噴射式エンジン全体の概略図
である。
【００４４】図２に示すように、エンジン１には吸気通
路１５及び排気通路１６が接続されている。吸気通路１
５の下流には、吸気マニホールドにおいてシリンダごと
に分岐し、且つ気筒別通路１５ａには並列に２つの分岐
通路が形成され、その下流端に２つの吸気ポート６が図
１の燃焼室５に開口している。一方の分岐通路には吸気
流動制御弁１７が設けられ、吸気流動制御弁１７の開度
を制御することにより、他方の分岐通路から導入される
吸気により燃焼室５に吸気流動（スワール又はタンブ
ル）が生成されると共に、吸気流動の強弱が制御され
る。尚、吸気流動の強弱は、２つの吸気弁の一方の開度
を制御したり、バルブタイミングの可変制御により実行
することもできる。
【００４５】吸気通路１５の途中にはスロットル弁１８
が設けられ、吸入空気量を制御可能にステップモータ等
の電気的なアクチュエータ１９によってスロットル弁１
８が作動される。
【００４６】排気通路１６には、排気中の空燃比検出の
ためのＯ2センサ２１が配設されると共に、排気ガス浄
化用の触媒を備えた触媒装置２２が設けられている。こ
の触媒装置２２は、排気通路１６の上流側に配設された
ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを浄化する三元触媒２２ａと、三元
触媒２２ａの下流側に配設されたＮＯｘを吸着するＮＯ
ｘ触媒２２ｂとから構成される。ＮＯｘ触媒２２ｂは、
暖機後に空燃比をλ＞１のリーン領域にして成層燃焼を
行う場合に、空燃比λ＞１においてＮＯｘを吸着する。
また、ＮＯｘ触媒２２ｂは理論空燃比λ＝１付近におい
て三元機能を発揮し、λ≦１の空燃比において吸着した
ＮＯｘを放出してＨＣやＣＯと反応させる。
【００４７】排気通路１６における触媒装置２２は、排
気マニホールド１６ａの直下流（排気マニホールドに直
結）に配置すると高速高負荷時に触媒温度が過剰に上昇
しやすくなり、触媒保護のためにエンジンから遠ざかる
ように排気マニホールド１６ａに接続された排気管１６
ｂの途中に配置されている。
【００４８】排気通路１６と吸気通路１５との間には、
排気ガスの−部を吸気系に還流するＥＧＲ通路４３が接
続され、このＥＧＲ通路４３にはＥＧＲバルブ４４が介
設されている。
【００４９】排気管１６ｂにおける触媒装置２２の上流
側には、過給機のタービン４０と、タービン４０をバイ
パスするウエストゲート４１とが設けられている。ウエ
ストゲート４１はウエストゲートバルブ４２により開閉
され、過給圧が過剰に上昇するのを抑制する。
【００５０】エンジン制御ＥＣＵ（電気的コントロール
ユニット）３０は、排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ
2センサ２１、エンジンのクランク角を検出するクラン
ク角センサ２３、アクセル開度（アクセルペダル踏み込
み量）を検出するアクセル開度センサ２４、吸入空気量
を検出するエアフローメータ２５、エンジン冷却水の水
温を検出する水温センサ２６、エンジン回転数センサ２
７、吸気温センサ２８及び大気圧センサ２９等からの信
号が入力される。
【００５１】図３は、エンジン及び触媒の状態検出及び
エンジン制御を実行するためのエンジン制御ＥＣＵに入
力される各種パラメータを示す図である。
【００５２】エンジン制御ＥＣＵ３０は、温度状態判別
部３１、運転状態検出部３２、燃料供給制御部３３、噴
射量演算部３４、点火時期制御部３５及び回転数制御部
３６を含んでいる。
【００５３】温度状態判別部３１は、エンジン回転数セ
ンサ２７からのエンジン回転数検出信号、アクセル開度
センサ２４からのアクセル開度検出信号、エアフローメ
ータ２５からの吸気流量検出信号、水温センサ２６から
の水温検出信号、燃料噴射量Ｔａ、噴射モード等の過去
の履歴によって触媒温度を推定すると共に、この推定さ
れた触媒温度からＮＯｘ浄化率を検出することで触媒温
度を昇温させて硫黄被毒回復処理を実行するか否かを判
定する。さらに温度状態判別部３１はエンジン温度も推
定し、水温が設定温度未満であればエンジン冷機状態、
設定温度以上であればエンジン暖機状態と判定する。
尚、触媒温度の推定は、水温検出とエンジン始動からの
経過時間の判定とを併用して行なうようにしてもよく、
また、触媒温度を直接検出するようにしてもよい。
【００５４】噴射モードは、吸気行程噴射（均一燃焼領
域）、又は圧縮行程噴射（成層燃焼領域）、更にこれら
の領域での分割噴射という噴射形態を有し、運転領域ご
とに予め設定されているため、運転領域の判定により設
定される。
【００５５】運転状態検出部３２は、エンジン回転数セ
ンサ２７からのエンジン回転数検出信号、アクセル開度
センサ２４からのアクセル開度検出信号、エアフローメ
ータ２５からの吸気流量検出信号及び水温センサ２６か
らの水温検出信号、吸気温センサ２８からの吸気温検出
信号、大気圧センサ２９からの大気圧検出信号によって
リーン領域やリッチ領域等のエンジンの運転領域を判定
する。また、吸気流量検出信号からエンジンの急加速や
高負荷運転等の過渡運転状態を判定する。また、水温検
出信号からエンジンの冷間若しくは温間運転状態の判定
を行う。更に、Ｏ2センサ２１からのＯ2検出信号はＯ2
センサ２１の活性時に出力され、Ｏ2フィードバック制
御時に用いられる。
【００５６】燃料噴射制御部３３は、エンジン回転数セ
ンサ２７からのエンジン回転数検出信号、アクセル開度
センサ２４からのアクセル開度検出信号、エアフローメ
ータ２５からの吸気流量検出信号及び水温センサ２６か
らの水温検出信号、Ｏ2センサ２１からのＯ2検出信号に
よって燃料の噴射時期Ｑａを演算する。
【００５７】噴射量演算部３４は、エンジン回転数セン
サ２７からのエンジン回転数検出信号、アクセル開度セ
ンサ２４からのアクセル開度検出信号、エアフローメー
タ２５からの吸気流量検出信号、水温センサ２６からの
水温検出信号、燃圧及び噴射モードによって燃料噴射量
Ｔａを演算する。
【００５８】燃圧は、インジェクタに作用する高圧燃料
ポンプの吐出圧力であり、燃圧センサ出力と筒内圧（推
測値）との差圧により噴射量Ｔａが補正される。
【００５９】燃料噴射制御部３３及び噴射量演算部３４
は、インジェクタ駆動回路３７を介してインジェクタ１
１からの燃料噴射時期Ｑａ及び噴射量（パルス幅）Ｔａ
を制御するものであり、触媒冷機状態のときは、燃焼室
５全体の空燃比は略理論空燃比λ≒１としつつ、吸気行
程から点火時期にかけての期間内に、圧縮行程中期以降
の後期噴射と、この後期噴射より早い吸気行程前半の早
期噴射との少なくとも２つに分割して燃料を噴射する分
割噴射により、燃焼室５内の点火プラグ１０付近の領域
に理論空燃比（λ＝１）若しくはこれよりリッチな空燃
比λ＜１の混合気を形成するとともに、点火プラグ１０
付近の領域の周囲に理論空燃比λ＝１よりもリーンな空
燃比λ＞１の混合気を形成するように制御する。
【００６０】点火時期制御部３５は、エンジン回転数セ
ンサ２７からのエンジン回転数検出信号、アクセル開度
センサ２４からのアクセル開度検出信号、エアフローメ
ータ２５からの吸気流量検出信号、水温センサ２６から
の水温検出信号及び噴射モードによって点火時期θｉｇ
を演算する。
【００６１】点火時期制御部３５は、点火装置３８に制
御信号を出力して、点火時期θｉｇをエンジンの運転状
態に応じて制御するものであり、基本的には点火時期θ
ｉｇをＭＢＴ（ベストトルクを発揮する点火タイミング
近傍）に制御するが、後述のように硫黄被毒回復処理時
にエンジン低負荷の成層運転領域において点火時期をリ
タードする。
【００６２】また、エンジン制御ＥＣＵ３０は、スロッ
トル弁１８を駆動するアクチュエータ１９に制御信号を
出力することによって吸入空気量の制御も行なうように
なっており、エンジン暖機後に圧縮行程のみの燃料噴射
により成層燃焼が行われるような場合等に、空燃比をリ
ーンとすべく吸入空気量を調整する。スロットル弁開度
θｔｖは、エンジン回転数センサ２７からのエンジン回
転数検出信号、アクセル開度センサ２４からのアクセル
開度検出信号、エアフローメータ２５からの吸気流量検
出信号、吸気温センサ２８からの吸気温検出信号、大気
圧センサ２９からの大気圧検出信号及び噴射モードによ
って演算される。
【００６３】また、エンジン制御ＥＣＵ３０は、分割噴
射時等に燃焼室５内にスワールを生じさせるべく、吸気
流動制御弁１７を制御すると共に、空燃比をλ＝１より
リーンとする成層燃焼時等にＥＧＲを行なうべくＥＧＲ
弁４４を制御する。
【００６４】吸気流動制御弁１７の開閉は、エンジン回
転数センサ２７からのエンジン回転数検出信号、アクセ
ル開度センサ２４からのアクセル開度検出信号、エアフ
ローメータ２５からの吸気流量検出信号及び噴射モード
によって制御され、気筒内のスワール比（スワールの旋
回角速度／エンジン回転角速度）により制御される。
【００６５】ＥＧＲ弁開度θｅｇｒは、エンジン回転数
センサ２７からのエンジン回転数検出信号、アクセル開
度センサ２４からのアクセル開度検出信号、エアフロー
メータ２５からの吸気流量検出信号、水温センサ２６か
らの水温検出信号及び噴射モードによって演算される。
【００６６】エンジン制御ＥＣＵ３０は、エンジン回転
数センサ２７からのエンジン回転数検出信号及びスター
タ信号からエンジン始動を判定する。
【００６７】更に、エンジン制御ＥＣＵ３０は、硫黄被
毒回復処理時にエンジン低負荷ならばウエストゲートバ
ルブ４２によりウエストゲート４１を開いてリーンＮＯ
ｘ触媒２２ｂに流れる排気ガス量を増加させて昇温効果
を高めている。 ［触媒の温度制御］ ＜硫黄被毒回復処理のための触媒の昇温制御＞先ず、リ
ーンＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復時において、触媒温度を
６００℃以上に急速に上昇させるための触媒の昇温制御
について説明する。
【００６８】図４及び図５は、本実施形態の筒内噴射式
ガソリンエンジンにおける触媒の昇温制御を示すフロー
チャートである。
【００６９】先ず、触媒の昇温制御の概要について説明
する。
【００７０】本実施形態では、リーンＮＯｘ触媒が暖機
した状態で、リーンＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復処理時に
触媒温度を６００℃以上に急速に上昇させるために、エ
ンジン低負荷のリーン運転領域において以下の制御を実
行する。但し、ＮＯｘ触媒は暖機した状態である。
【００７１】気筒内の空燃比をλ≒１に設定しつつ、
吸気行程から点火時期にかけての期間内に、圧縮行程中
期以降の後期噴射と、該後期噴射より早い早期噴射との
少なくとも２回に分割して燃料を噴射する。
【００７２】触媒温度の昇温要求の高さに応じて、ス
ワールが弱くなるように吸気流動制御弁を開動作させ、
スワール弱の時の要求噴射タイミング（同一運転領域に
おいてスワール強の時の要求噴射タイミングよりリター
ド側に設定されたタイミング）に設定する。
【００７３】触媒温度の昇温要求の高さに応じて、ス
ワールを弱くし、且つ後期噴射時期を上記スワール弱の
時の要求噴射時期に対してリタードさせる。
【００７４】触媒温度の昇温要求が最も高いときに
は、上記スワールを弱くし、且つ後期噴射時期のリター
ドに加え、さらに点火時期をリタードさせる。
【００７５】次に、図４及び図５を参照して上記〜
の制御を実行するためのエンジン制御ＥＣＵ３０による
具体的フローについて説明する。
【００７６】図４に示すように、ステップＳ１では、フ
ラグＦをゼロリセットし、ステップＳ２では、エンジン
制御ＥＣＵ３０は、Ｏ2センサ２１、エンジンのクラン
ク角を検出するクランク角センサ２３、アクセル開度セ
ンサ２４、エアフローメータ２５、水温センサ２６、エ
ンジン回転数センサ２７、吸気温センサ２８、大気圧セ
ンサ２９、燃圧センサ及びスタータ等からの各検出信号
を読み込む。
【００７７】ステップＳ３では、エンジン回転数センサ
２７からのエンジン回転数検出信号、アクセル開度セン
サ２４からのアクセル開度検出信号、エアフローメータ
２５からの吸気流量検出信号、水温センサ２６からの水
温検出信号、燃料噴射量Ｔａ、噴射モード等の過去の履
歴によってＮＯｘ触媒温度Ｔcatを推定する。尚、排気
ガス温度を計測し、ＮＯｘ触媒温度Ｔcatに代用しても
よい。
【００７８】ステップＳ４では、ステップＳ２で推定さ
れたＮＯｘ触媒温度ＴcatからＮＯｘ浄化率Ｃを検出す
る。
【００７９】ステップＳ６では、タイマＮ１〜Ｎ３を設
定する。期間Ｎ１〜Ｎ３は実験等により最適な時間に設
定される。
【００８０】ステップＳ８では、ＮＯｘ浄化率Ｃが所定
値Ｃ１未満か否かを判定する。
【００８１】ステップＳ８でＮＯｘ浄化率Ｃが所定値Ｃ
１以上ならば（ステップＳ８でＮＯ）、ステップＳ９で
通常のエンジン制御を実行する。
【００８２】ステップＳ８でＮＯｘ浄化率Ｃが所定値Ｃ
１未満ならば（ステップＳ８でＹＥＳ）、硫黄被毒によ
りＮＯｘ浄化率Ｃが低下しているのでステップＳ１０に
進む。
【００８３】ステップＳ１０では、硫黄被毒回復処理に
必要な温度Ｔre（例えば、６００℃）と現在のＮＯｘ触
媒温度Ｔcatとの差ΔＴを算出して触媒の昇温要求度合
を算出する。
【００８４】ステップＳ１２では、触媒温度差ΔＴが所
定温度Ｔ１以上か否かを判定する。ステップＳ１２で触
媒温度差ΔＴが所定温度Ｔ１以上ならば（ステップＳ１
２でＹＥＳ）、触媒の昇温要求が高いのでステップＳ１
４に進み、触媒温度差ΔＴが所定温度Ｔ１未満ならば
（ステップＳ１２でＮＯ）、触媒の昇温要求が低いので
ステップＳ２２に進む。
【００８５】ステップＳ１４では、触媒の昇温要求が高
いので吸気流動制御弁を開作動させてスワール弱とし、
排気ガス温度を上昇させる。
【００８６】ステップＳ１６では、噴射パルス幅Ｔａを
α：１−αに配分して、分割噴射における早期噴射パル
スＴａｋ（＝α×Ｔａ）と、後期噴射パルスＴａｄ（＝
（１−α）×Ｔａ）とを算出する。但し、α＜０．５に
設定して後期噴射パルス幅Ｔａｄを大きくする。
【００８７】ステップＳ１８では、スワール弱の時に要
求される早期基本噴射時期θａｋｂと後期基本噴射時期
θａｄｂとを設定する。
【００８８】ステップＳ２０では、スワール弱の時に要
求される後期基本噴射時期θａｄｂを設定する。尚、こ
の後期基本噴射時期θａｄｂは、相対的にスワール弱の
時の要求値がスワール強の時の要求値に対してリタード
側にある。
【００８９】一方、触媒の昇温要求が低いときには、ス
テップＳ２２で吸気流動制御弁１７を閉作動させてスワ
ール強とする。
【００９０】ステップＳ２４では、噴射パルス幅Ｔａを
α：１−αに配分して、分割噴射における早期噴射パル
スＴａｋ（＝α×Ｔａ）と、後期噴射パルスＴａｄ（＝
（１−α）×Ｔａ）とを算出する。但し、α≧０．５に
設定して後期噴射パルス幅Ｔａｄを小さくする。
【００９１】ステップＳ２６では、スワール強の時に要
求される早期基本噴射時期θａｋｂと後期基本噴射時期
θａｄｂとを設定する。
【００９２】ステップＳ２８では、スワール強の時に要
求される後期基本噴射時期θａｄｂを設定する。尚、こ
のスワール強の時に要求される後期基本噴射時期θａｄ
ｂは、スワール弱の時に要求される値より相対的にアド
バンス側にある。
【００９３】ステップＳ３０では、フラグＦが１か否か
を判定し、点火時期θｉｇリタードのフラグＦが１なら
ば（ステップＳ３０でＹＥＳ）、ステップＳ４５で設定
された点火時期θｉｇ（点火リタード）のまま、ステッ
プＳ３２に進む。
【００９４】一方、ステップＳ３０でフラグＦが１でな
いならば（ステップＳ３０でＮＯ）、ステップＳ３１に
進む。
【００９５】ステップＳ３１では、ステップＳ４５で設
定される点火時期θｉｇよりもアドバンス側にある適切
な点火時期θｉｇを設定する。
【００９６】ステップＳ３２では、クランク角センサ２
３から検出されたエンジンのクランク角が設定された噴
射時期になったならば（ステップＳ３２でＹＥＳ）、ス
テップＳ３４に進む。
【００９７】ステップＳ３４では、ステップＳ１６又は
Ｓ２４で算出された噴射パルス幅Ｔａｋ，Ｔａｄにてイ
ンジェクタ１１から燃料を噴射する。
【００９８】図５に示すように、ステップＳ３６では、
ステップＳ３１乃至Ｓ４５で設定された点火時期θｉｇ
になったならば（ステップＳ３６でＹＥＳ）、ステップ
Ｓ３８に進む。
【００９９】ステップＳ３８では、ステップＳ３１乃至
Ｓ４５で設定された点火時期θｉｇにて点火プラグ１０
を点火させる。
【０１００】ステップＳ３９では、フラグＦが１か否か
を判定し、点火時期θｉｇリタードのフラグＦが１なら
ば（ステップＳ３９でＹＥＳ）、ステップＳ４４へ進
む。
【０１０１】一方、フラグＦが１でないならば（ステッ
プＳ３９でＮＯ）、ステップＳ４０へ進む。
【０１０２】ステップＳ４０、４２では、タイマＮ２を
カウントダウンが終了するまでステップＳ８〜Ｓ３８ま
でのエンジン制御を継続する。
【０１０３】ステップＳ４４では、触媒温度差ΔＴがゼ
ロ以下、つまり触媒温度Ｔcat硫黄被毒回復処理に必要
な温度Ｔreまで上昇したか否かを判定する。
【０１０４】ステップＳ４４で触媒温度Ｔcatが硫黄被
毒回復処理に必要な温度Ｔreまで上昇したならば（ステ
ップＳ４４でＹＥＳ）、ステップＳ４７に進む。
【０１０５】また、触媒温度Ｔcatが硫黄被毒回復処理
に必要な温度Ｔreまで上昇していないならば（ステップ
Ｓ４４でＮＯ）、ステップＳ４５に進む。
【０１０６】ステップＳ４５では、さらに触媒温度Ｔca
tの上昇を図るため、点火時期θｉｇをリタードさせ、
ステップＳ４６で点火時期θｉｇのリタードフラグＦを
１にセットし、上記ステップＳ８〜Ｓ３８までのエンジ
ン制御を継続する。
【０１０７】ステップＳ４７では、ステップＳ４６まで
のフローに基づいたステップＳ８〜Ｓ３８までのエンジ
ン制御を継続する。
【０１０８】ステップＳ４８、５０では、タイマＮ１の
カウントダウンが終了するまで上記ステップＳ８〜Ｓ３
８までのエンジン制御を継続する。
【０１０９】ステップＳ５２では、ＮＯｘ浄化率Ｃが所
定値Ｃ２（所定値Ｃ１より多少大きい値）未満か否かを
判定する。
【０１１０】ステップＳ５２でＮＯｘ浄化率Ｃが所定値
Ｃ２以上ならば（ステップＳ５２でＹＥＳ）、硫黄被毒
が十分に回復したので、ステップＳ５４に進んで硫黄被
毒回復制御終了処理を実行してリターンする。
【０１１１】ステップＳ５２でＮＯｘ浄化率Ｃが所定値
Ｃ２未満ならば（ステップＳ５２でＮＯ）、硫黄被毒が
十分に回復していないので、ステップＳ５６に進む。
【０１１２】ステップＳ５６、５８、６０では、タイマ
Ｎ３のカウントダウンが終了するまで上記ステップＳ８
〜Ｓ３８までのエンジン制御を継続して、硫黄被毒回復
処理を延長する。
【０１１３】図７は、エンジンの運転領域を示すマップ
である。図８は、本実施形態の触媒の昇温制御による排
気ガス温度の変化を示す図である。図９は、点火時期に
応じた排気ガス温度と図示平均有効圧力との関係を示す
図である。図１０は、２分割噴射における燃料噴射量と
噴射時期とを示すタイミングチャートである。
【０１１４】図７に示す成層燃焼領域は、圧縮行程後期
のみに燃料を噴射することにより、点火プラグ１０まわ
りに混合気を偏在させて成層燃焼を行わせる領域であ
る。λ＝１の領域は、吸気行程前期及び圧縮行程中期乃
至後期に燃料を噴射し且つ燃焼室全体の空燃比を略理論
空燃比（λ≒１）とする領域である。エンリッチ領域
は、吸気行程前期乃至圧縮行程中期のみに燃料を噴射す
る領域である。
【０１１５】図１に示すエンジン１は、ピストン４の頂
部に、インジェクタ１１から噴出された燃料をトラップ
して点火プラグ１０方向に導く成層化用のキャビティ１
２を設けることにより、圧縮行程中期以降にインジェク
タ１１から燃料が噴射されたときに点火プラグ１０付近
の局所空燃比が後期噴射によりリッチとなるように気筒
内のスワール比（スワール流動角速度／エンジン角速
度）が設定される。
【０１１６】本実施形態の硫黄被毒回復処理は、図７に
示す成層燃焼領域で且つエンジン負荷が低い領域で実行
され、空燃比をλ≒１に設定して吸気流動制御弁１７を
開作動させてスワール弱とし、吸気行程から点火時期に
かけての期間内に、圧縮行程中期以降の後期噴射と、後
期噴射より早い早期噴射との２分割で燃料を噴射する。
更に、後期噴射割合を前期噴射割合より大きくしてい
る。
【０１１７】図８に示すように、後期噴射の割合を２０
〜６０％で変化させた場合に、後期噴射割合を大きくす
る程排気ガス温度が高まり、且つスワール弱により燃焼
速度が抑制されて緩慢燃焼になり排気ガス温度が高めら
れるため、触媒温度を急速に上昇させることができる。
また、成層領域で且つエンジン負荷が低い領域なので燃
費の悪化を最小限に抑えることができる。
【０１１８】ここで、圧縮行程中期とは、図１０に示す
ように圧縮行程を前期、中期、後期に３等分したときの
中期、つまり、クランク角でＢＴＤＣ（上死点前）１２
０°からＢＴＤＣ６０°の期間を意味する。従って、後
期噴射はＢＴＤＣ１２０°以降となる。但し、後述のよ
うに後期噴射の時期が遅すぎると燃焼安定性が損なわれ
ることから、圧縮行程の３／４の期間が経過するまで
（ＢＴＤＣ４５°まで）に後期噴射を開始することが望
ましい。
【０１１９】つまり、図１０に示すように後期噴射は圧
縮行程における上死点前１２０°から上死点前４５°ま
での期間内に開始されるように設定され、早期噴射は後
期噴射より前の適当な時期、例えば吸気行程の期間内に
開始されるように設定される。
【０１２０】更に、上記制御に加えて、図１０の点線に
示すように、後期噴射時期をリタードさせ、必要ならば
点火時期もリタードさせることにより、排気ガス温度を
急速に上昇できる。
【０１２１】点火時期のリタードは、図９に示すよう
に、エンジンのＰｉ（図示平均有効圧力）変動率が約５
％の範囲内において実行される。尚、このＰｉ変動率
は、Ｐｉの標準偏差σ／Ｐｉのサイクル平均×１００
（％）で定義される。 ＜他の触媒の昇温制御＞また、他の昇温制御手順とし
て、空燃比をλ≒１に設定して分割噴射させたときに、
ＮＯｘ触媒温度が硫黄被毒回復処理に必要な温度Ｔreに
未達のときは点火時期をリタードさせ、更にＮＯｘ触媒
温度が温度Ｔreに未達のときはスワール弱とし、それで
も温度Ｔreに未達のときは後期噴射時期を遅らせるか、
又は点火時期をリタードさせてもＮＯｘ触媒温度が硫黄
被毒回復処理に必要な温度Ｔreに未達のときは点火時期
を戻しつつ、スワール弱とし、その後温度Ｔreに未達の
ときは後期噴射時期をリタードさせることによって、燃
費悪化を最小限に抑えることができる。
【０１２２】尚、本実施形態のように過給機を搭載する
エンジンならば、エンジン低負荷領域では過給を必要と
しないので、硫黄被毒回復処理時にウエストゲートを開
通することにより、タービンへの放熱が少なくして触媒
に流れる排気ガス温度を高温に保ち、昇温効果をより高
めることができる。 ＜硫黄被毒回復制御後の触媒の温度復帰制御＞次に、リ
ーンＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復制御後に、６００℃以上
に昇温されてＮＯｘ浄化率の低い触媒を急速にＮＯｘ浄
化率の高い４００℃程度の温度領域まで戻すための触媒
の温度復帰制御について説明する。
【０１２３】図６は、本実施形態の筒内噴射式ガソリン
エンジンにおける触媒の温度復帰制御を示すフローチャ
ートである。
【０１２４】先ず、触媒の温度復帰制御の概要について
説明する。
【０１２５】硫黄被毒回復処理後の浄化可能温度範囲か
ら逸脱した触媒高温状態においてエンジンの運転状態が
空燃比λ≦１の領域からλ＞１のリーン領域に移行して
しまうと、ＮＯｘ触媒温度が低下するまでＮＯｘ吸着性
能が低いという不都合がある。
【０１２６】このため、本実施形態では、リーンＮＯｘ
触媒が暖機した状態で、硫黄被毒回復処理後の浄化可能
温度範囲から逸脱したＮＯｘ触媒温度を、早急にＮＯｘ
浄化率の高い温度領域まで戻す（温度を下げる）ために
以下の制御を実行する。
【０１２７】空燃比をλ≦１からλ＞１のリーン領域
に移行する前にスワール強としつつ、空燃比λ≒１に設
定する。
【０１２８】空燃比がλ＜１乃至λ≒１で分割噴射に
よる運転状態から、λ＞１のリーン領域に移行する時
に、少なくとも後期噴射時期をアドバンスする。
【０１２９】吸着されたＮＯｘを放出するとき、いわ
ゆるＮＯｘパージ時に、空燃比をλ＜１乃至λ≒１に設
定し、吸気行程から点火時期にかけての期間内に少なく
とも２回に分割して燃料を噴射すると共に、この運転状
態からλ＞１のリーン領域に移行する前に、スワール強
としつつ、空燃比をλ≒１に設定する。
【０１３０】次に、図６を参照して上記〜の制御を
実行するためのエンジン制御ＥＣＵ３０による具体的フ
ローについて説明する。
【０１３１】図６に示すように、ステップＳ６２では、
エンジン制御ＥＣＵ３０は、空燃比をλ≒１に保持した
状態で、吸気流動制御弁１７が閉状態か否かを判定す
る。
【０１３２】ステップＳ６２で閉状態ならば（ステップ
Ｓ６２でＹＥＳ）、スワール強を保持して、ステップＳ
６４に進む。
【０１３３】ステップＳ６４では、上記ステップＳ４５
で設定された点火時期θｉｇのリタードを終了する。
【０１３４】ステップＳ６６では分割噴射を終了して成
層燃焼領域での運転に戻され、上記ステップＳ９での通
常のエンジン制御を実行する。
【０１３５】ステップＳ６２で開状態ならば（ステップ
Ｓ６２でＹＥＳ）、ステップＳ６８に進んで吸気流動制
御弁を閉動作させてスワール強とする。
【０１３６】ステップＳ７０では、上記ステップＳ１８
又はＳ２６で設定された後期基本噴射時期θａｄｂをア
ドバンスしてステップＳ６６に進む。
【０１３７】図１１は、リーンＮＯｘ触媒と三元触媒の
温度変化に伴うＮＯｘ浄化率の特性を示す図である。図
１２は、本実施形態の触媒の温度復帰制御による排気ガ
ス温度の変化を示す図である。
【０１３８】図７及び図１２に示すように、上記温度復
帰制御は、硫黄被毒回復処理後に空燃比をλ≦１のリッ
チ領域からλ＞１の成層燃焼領域に移行させる前にスワ
ール強とすることにより、燃費悪化及び燃焼安定性低下
を抑えつつ、図１１に示すように排気ガス温度を急速に
低下させて硫黄被毒回復制御後に６００℃程度まで昇温
された触媒を急速にＮＯｘ浄化率の高い４００℃程度の
温度領域まで戻すことができ、この間、空燃比をλ≒１
に設定することにより三元触媒の浄化ウィンドウにおい
てＮＯｘ浄化を図ることができる。
【０１３９】また、三元触媒がない仕様においても空燃
比λ≒１の設定によって、ＮＯｘ触媒の三元機能を利用
し、排気ガスの浄化を図ることができる。
【０１４０】また、スワール強にするための吸気流動制
御弁の閉作動は、燃焼室への吸入空気量が少ないエンジ
ン低負荷及び低回転領域において行われ、出力効率が低
下する高負荷、高回転領域では行わないことが望まし
い。尚、スワールの代わりに、吸気弁等の他の手段を用
いて吸気流動を強化してもよい。
【０１４１】更に、空燃比がλ＜１乃至λ≒１で分割噴
射による運転状態から、λ＞１のリーン領域に移行する
時に、少なくとも後期噴射時期をアドバンスすることに
より、より排気ガス温度を急速に低下させることができ
る。
【０１４２】特に、リーンＮＯｘ触媒が吸着したＮＯｘ
を放出して、この触媒が有する還元浄化機能によりＮＯ
ｘを還元する触媒リフレッシュが実行されるときに、空
燃比をλ＜１乃至λ≒１に設定し、吸気行程から点火時
期にかけての期間内に少なくとも２回に分割して燃料を
噴射するとＮＯｘと反応するＣＯを増加できるので、Ｎ
Ｏｘを効率よく浄化できる。
【０１４３】尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲
で上記実施形態を修正又は変形したものに適用可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の筒内噴射式エンジンの燃焼室部分
の構造を示す概略断面図である。
【図２】筒内噴射式エンジン全体の概略図である。
【図３】エンジン及び触媒の状態検出及びエンジン制御
を実行するためのエンジン制御ＥＣＵに入力される各種
パラメータを示す図である。
【図４】本実施形態の筒内噴射式ガソリンエンジンにお
ける触媒の昇温制御を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態の筒内噴射式ガソリンエンジンにお
ける触媒の昇温制御を示すフローチャートである。
【図６】本実施形態の筒内噴射式ガソリンエンジンにお
ける触媒の温度復帰制御を示すフローチャートである。
【図７】エンジンの運転領域を示すマップである。
【図８】本実施形態の触媒の昇温制御による排気ガス温
度の変化を示す図である。
【図９】点火時期に応じた排気ガス温度と図示平均有効
圧力との関係を示す図である。
【図１０】２分割噴射における燃料噴射量と噴射時期と
を示すタイミングチャートである。
【図１１】リーンＮＯｘ触媒と三元触媒の温度変化に伴
うＮＯｘ浄化率の特性を示す図である。
【図１２】本実施形態の触媒の温度復帰制御による排気
ガス温度の変化を示す図である。
【符号の説明】
１…エンジン １０…点火プラグ １１…インジェクタ １５…吸気通路 １６…排気通路 ２１…Ｏ2センサ ２２…触媒装置 ３０…ＥＣＵ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｒ ３Ｇ３０１ Ｔ 3/28 ３０１ 3/28 ３０１Ｃ Ｆ０２Ｂ 23/00 Ｆ０２Ｂ 23/00 Ｓ 31/00 ３２１ 31/00 ３２１Ｂ Ｆ０２Ｄ 23/00 Ｆ０２Ｄ 23/00 Ｈ 23/02 23/02 Ｈ 41/02 ３０１ 41/02 ３０１Ｇ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｕ ３０１Ａ ３０１Ｊ 45/00 ３１４ 45/00 ３１４Ｒ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｂ Ｈ (72)発明者 荒木 啓二 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G022 AA07 AA08 BA01 CA09 DA01 DA02 EA01 GA01 GA05 GA06 GA08 GA09 GA10 GA11 GA12 3G023 AA00 AA01 AA02 AA05 AB01 AC05 AD02 AD06 AD12 AD29 AE05 AF01 AF03 AG01 AG03 3G084 AA04 BA08 BA09 BA15 BA21 CA03 CA04 DA02 DA10 EA04 EA07 EA11 EC02 EC03 FA01 FA02 FA07 FA10 FA18 FA20 FA27 FA29 FA33 FA36 FA38 3G091 AA02 AA10 AA11 AA12 AA17 AA24 AA28 AB03 AB06 AB08 BA11 BA14 BA15 BA19 BA32 BA33 CA13 CB02 CB03 CB05 CB07 CB08 DA01 DA02 DB06 DB07 DB10 DC01 EA00 EA01 EA03 EA05 EA07 EA14 EA15 EA16 EA17 EA18 EA30 EA34 FA04 FA13 FA14 FA17 FA18 FB02 FB03 FB10 FB11 FB12 FC04 FC05 HA08 HA18 HA36 HB03 HB05 HB06 3G092 AA01 AA06 AA09 AA10 AA17 AB02 BA05 BA06 BA09 BB06 BB12 DB03 DC08 EA04 EA06 EA07 EA08 EA11 EA17 FA17 FA24 GA05 GA06 HA01Z HA04Z HA11Y HC01Z HD02Z HD05X HE01Z HE03Z HE08Z HF08Z HF19Z HG08Z 3G301 HA01 HA04 HA11 HA13 HA16 HA17 JA02 JA25 KA08 KA09 KA13 LA03 LA05 LB04 MA01 MA19 MA26 MA27 NA08 NE12 NE14 NE15 NE23 PA01Z PA09Z PA10Z PA17Z PC02Z PD03A PD12Z PE01Z PE03Z PE08Z PF03Z PF16Z

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射
    弁と、排気通路に酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着し、酸
    素濃度が減少するにしたがって吸着したＮＯｘを放出す
    るＮＯｘ触媒を備え、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復処理
    の実行時に、気筒内の空燃比をλ≒１に設定しつつ、吸
    気行程から点火時期にかけての期間内に、圧縮行程中期
    以降の後期噴射と、該後期噴射より早い早期噴射との少
    なくとも２回に分割して燃料を噴射して該ＮＯｘ触媒の
    温度を上昇させるエンジンの制御装置において、 前記ＮＯｘ触媒の温度状態を検出する温度検出手段と、 気筒内の吸気流動強さを強制的に変化させる可変手段と
    を備え、 前記ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復処理時に、該ＮＯｘ触媒
    温度の昇温要求が高い程、前記吸気流動強さが弱くなる
    ように前記可変手段を動作させることを特徴とするエン
    ジンの制御装置。
  2. 【請求項２】 前記ＮＯｘ触媒温度の昇温要求の高さに
    応じて、前記吸気流動強さを弱くし、且つ後期噴射時期
    を遅らせることを特徴とする請求項１に記載のエンジン
    の制御装置。
  3. 【請求項３】 前記ＮＯｘ触媒温度の昇温要求が最も高
    いときには、前記吸気流動強さを弱くし、後期噴射時期
    を遅らせ、且つ点火時期を遅らせることを特徴とする請
    求項１に記載のエンジンの制御装置。
  4. 【請求項４】 前記ＮＯｘ触媒温度の昇温要求の高さ
    は、前記ＮＯｘ触媒の温度状態及びエンジン負荷が低い
    程高く設定されることを特徴とする請求項１乃至３のい
    ずれか１項に記載のエンジンの制御装置。
  5. 【請求項５】 前記硫黄被毒回復処理は、エンジン負荷
    が低く、空燃比がλ＞１の運転領域において、前記ＮＯ
    ｘ触媒温度の昇温要求が高いときに実行されることを特
    徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエンジ
    ンの制御装置。
  6. 【請求項６】 燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射
    弁と、排気通路に酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着し、酸
    素濃度が減少するにしたがって吸着したＮＯｘを放出す
    るＮＯｘ触媒を備え、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復処理
    の実行時に、気筒内の空燃比をλ≒１に設定しつつ、吸
    気行程から点火時期にかけての期間内に、圧縮行程中期
    以降の後期噴射と、該後期噴射より早い早期噴射との少
    なくとも２回に分割して燃料を噴射して該ＮＯｘ触媒の
    温度を上昇させるエンジンの制御装置において、 点火時期を制御する点火時期制御手段と、 気筒内の吸気流動強さを強制的に変化させる可変手段
    と、 燃料噴射時期を制御する噴射時期制御手段とを備え、 前記点火時期制御手段は、前記ＮＯｘ触媒の温度状態が
    目標触媒温度に未達のときは所定の第１期間点火時期を
    遅らせ、 その後目標触媒温度に未達のときは前記可変手段が所定
    の第２期間吸気流動強さを弱め、 その後目標触媒温度に未達のときは前記噴射時期制御手
    段が所定の第３期間後期噴射時期を遅らせることを特徴
    とするエンジンの制御装置。
  7. 【請求項７】 前記ＮＯｘ触媒温度が低いエンジン低負
    荷時に実行することを特徴とする請求項６に記載のエン
    ジンの制御装置。
  8. 【請求項８】 前記排気通路の前記ＮＯｘ触媒上流には
    過給機が配置されていることを特徴とする請求項６又は
    ７に記載のエンジンの制御装置。
  9. 【請求項９】 前記排気通路には、前記過給機をバイパ
    スするバイパス通路が形成され、エンジン低負荷時にお
    けるＮＯｘ触媒の昇温要求時に該バイパス通路を開通す
    ることを特徴とする請求項８に記載のエンジンの制御装
    置。
  10. 【請求項１０】 燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴
    射弁と、排気通路に酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着し、
    酸素濃度が減少するにしたがって吸着したＮＯｘを放出
    するＮＯｘ触媒を備え、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復処
    理の実行時に、気筒内の空燃比をλ≒１に設定しつつ、
    吸気行程から点火時期にかけての期間内に、圧縮行程中
    期以降の後期噴射と、該後期噴射より早い早期噴射との
    少なくとも２回に分割して燃料を噴射して該ＮＯｘ触媒
    の温度を上昇させるエンジンの制御装置において、 点火時期を制御する点火時期制御手段を備え、 前記点火時期制御手段は、前記ＮＯｘ触媒の温度状態が
    目標触媒温度に未達のときは点火時期を遅らせることを
    特徴とするエンジンの制御装置。
  11. 【請求項１１】 気筒内の吸気流動強さを強制的に変化
    させる可変手段と、燃料噴射時期を制御する噴射時期制
    御手段とを更に備え、該可変手段は前記ＮＯｘ触媒の温
    度状態が目標触媒温度に未達のときは吸気流動強さを弱
    め、その後目標触媒温度に未達のときは該噴射時期制御
    手段が後期噴射時期を遅らせることを特徴とする請求項
    １０に記載のエンジンの制御装置。
  12. 【請求項１２】 前記ＮＯｘ触媒の温度状態が目標触媒
    温度に未達のときは前記点火時期制御手段が点火時期を
    戻しつつ、前記可変手段が吸気流動強さを弱め、その後
    目標触媒温度に未達のときは前記噴射時期制御手段が後
    期噴射時期を遅らせることを特徴とする請求項１０に記
    載のエンジンの制御装置。
  13. 【請求項１３】 燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴
    射弁と、排気通路に酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着し、
    酸素濃度が減少するにしたがって吸着したＮＯｘを放出
    するＮＯｘ触媒を備え、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復処
    理の実行時に、気筒内の空燃比をλ≒１に設定しつつ、
    吸気行程から点火時期にかけての期間内に、圧縮行程中
    期以降の後期噴射と、該後期噴射より早い早期噴射との
    少なくとも２回に分割して燃料を噴射して該ＮＯｘ触媒
    の温度状態を上昇させる筒内噴射式エンジンにおいて、 前記ＮＯｘ触媒の温度状態が目標触媒温度に未達のとき
    は所定の第１期間点火時期を遅らせ、その後目標触媒温
    度に未達のときは所定の第２期間吸気流動強さを弱め、
    その後目標触媒温度に未達のときは所定の第３期間後期
    噴射時期を遅らせることを特徴とする筒内噴射式エンジ
    ンの触媒温度制御方法。
  14. 【請求項１４】 前記ＮＯｘ触媒温度が低いエンジン低
    負荷時に実行することを特徴とする請求項１３に記載の
    筒内噴射式エンジンの触媒温度制御方法。
  15. 【請求項１５】 前記排気通路の前記ＮＯｘ触媒上流に
    は過給機が配置されていることを特徴とする請求項１３
    又は１４に記載の筒内噴射式エンジンの触媒温度制御方
    法。
  16. 【請求項１６】 前記排気通路には、前記過給機をバイ
    パスするバイパス通路が形成され、エンジン低負荷時に
    おけるＮＯｘ触媒の昇温要求時に該バイパス通路を開通
    することを特徴とする請求項１５に記載の筒内噴射式エ
    ンジンの触媒温度制御方法。
  17. 【請求項１７】 燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴
    射弁と、排気通路に酸素過剰雰囲気でＮＯｘを吸着し、
    酸素濃度が減少するにしたがって吸着したＮＯｘを放出
    するＮＯｘ触媒を備え、該ＮＯｘ触媒の硫黄被毒回復処
    理の実行時に、気筒内の空燃比をλ≒１に設定しつつ、
    吸気行程から点火時期にかけての期間内に、圧縮行程中
    期以降の後期噴射と、該後期噴射より早い早期噴射との
    少なくとも２回に分割して燃料を噴射して該ＮＯｘ触媒
    の温度を上昇させる筒内噴射式エンジンにおいて、 前記ＮＯｘ触媒の温度状態が目標触媒温度に未達のとき
    は点火時期を遅らせることを特徴とする筒内噴射式エン
    ジンの触媒温度制御方法。
  18. 【請求項１８】 前記ＮＯｘ触媒の温度状態が目標触媒
    温度に未達のときは吸気流動強さを弱め、その後目標触
    媒温度に未達のときは後期噴射時期を遅らせることを特
    徴とする請求項１７に記載の筒内噴射式エンジンの触媒
    温度制御方法。
  19. 【請求項１９】 前記ＮＯｘ触媒の温度状態が目標触媒
    温度に未達のときは点火時期を戻しつつ、吸気流動強さ
    を弱め、その後目標触媒温度に未達のときは後期噴射時
    期を遅らせることを特徴とする請求項１７に記載の筒内
    噴射式エンジンの触媒温度制御方法。
JP2000087038A 2000-03-27 2000-03-27 筒内噴射式エンジンの触媒温度制御方法及びエンジンの制御装置 Expired - Fee Related JP3835664B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000087038A JP3835664B2 (ja) 2000-03-27 2000-03-27 筒内噴射式エンジンの触媒温度制御方法及びエンジンの制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000087038A JP3835664B2 (ja) 2000-03-27 2000-03-27 筒内噴射式エンジンの触媒温度制御方法及びエンジンの制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001271685A true JP2001271685A (ja) 2001-10-05
JP3835664B2 JP3835664B2 (ja) 2006-10-18

Family

ID=18603118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000087038A Expired - Fee Related JP3835664B2 (ja) 2000-03-27 2000-03-27 筒内噴射式エンジンの触媒温度制御方法及びエンジンの制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3835664B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003269220A (ja) * 2002-03-19 2003-09-25 Hitachi Ltd 低排気型筒内噴射エンジンの構成および制御装置
US7013637B2 (en) 2002-08-01 2006-03-21 Nissan Motor Co., Ltd. Exhaust purification apparatus and method for internal combustion engine
JP2007064030A (ja) * 2005-08-30 2007-03-15 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
US7614229B2 (en) 2005-05-20 2009-11-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control system for supercharged internal combustion engine
WO2019207334A1 (ja) * 2018-04-27 2019-10-31 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置の温度制御方法及び内燃機関の制御装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003269220A (ja) * 2002-03-19 2003-09-25 Hitachi Ltd 低排気型筒内噴射エンジンの構成および制御装置
US7013637B2 (en) 2002-08-01 2006-03-21 Nissan Motor Co., Ltd. Exhaust purification apparatus and method for internal combustion engine
US7614229B2 (en) 2005-05-20 2009-11-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control system for supercharged internal combustion engine
JP2007064030A (ja) * 2005-08-30 2007-03-15 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
WO2019207334A1 (ja) * 2018-04-27 2019-10-31 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置の温度制御方法及び内燃機関の制御装置
JPWO2019207334A1 (ja) * 2018-04-27 2021-04-08 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置の温度制御方法及び内燃機関の制御装置
US11300065B2 (en) 2018-04-27 2022-04-12 Nissan Motor Co., Ltd. Method of controlling temperature of exhaust purification device of internal combustion engine, and internal combustion engine control device

Also Published As

Publication number Publication date
JP3835664B2 (ja) 2006-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1484494B1 (en) Device and method for controlling multiple fuel injection and variable valve timing in a direct injection engine
JP6350397B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP3052856B2 (ja) 排気昇温装置
JP4253986B2 (ja) 筒内噴射式エンジンの制御装置
JP2002242709A (ja) 自動車用４サイクルエンジン
WO2006036265A2 (en) Method for rapid stable torque transition between lean and rich combustion modes
JPH08144806A (ja) 内燃機関用燃料噴射制御装置及び内燃機関の燃料噴射制御方法
JP2009235920A (ja) 過給機付き筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置
JP2000110614A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP4385531B2 (ja) 触媒を備えた４サイクルエンジン
JP4075638B2 (ja) エンジンのバルブタイミング制御装置
JP4207295B2 (ja) 筒内噴射式エンジンの制御装置
JP2000145511A (ja) 排気昇温装置
JP3835664B2 (ja) 筒内噴射式エンジンの触媒温度制御方法及びエンジンの制御装置
JP2008157104A (ja) 内燃機関
JP3368217B2 (ja) エンジンの制御装置
JP2002332877A (ja) 自動車用４サイクルエンジン
JP3506018B2 (ja) エンジンの制御装置
JP2002242714A (ja) 自動車用４サイクルエンジン
JP3787834B2 (ja) 筒内噴射式エンジンの制御装置
JP4517517B2 (ja) 自動車用リーンバーンエンジン
JP2001241340A (ja) 内燃機関の制御装置
JP4069375B2 (ja) エンジン
JP2004263633A (ja) 内燃機関のノッキング抑制装置
JPH10212986A (ja) 筒内噴射式エンジン

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050530

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050603

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050726

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060707

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060720

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090804

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100804

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110804

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120804

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120804

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130804

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees