JP2002061531A - 火花点火式エンジンの燃料制御装置 - Google Patents
火花点火式エンジンの燃料制御装置Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 NOx吸収タイプの触媒32を備え、低回転
低負荷側で成層燃焼モードに、また、高回転ないし高負
荷側で均一燃焼モードに切替えられるとともに、減速運
転時には所定条件下で燃料カット状態とされる直噴エン
ジン1において、それらの各状態によって異なるNOx
排出量や触媒32の温度状態等を総合的に勘案し、触媒
32のNOxパージをできるだけ効率的に行い、かつ、
エンジン運転中の全体的な燃費低減と運転フィールの向
上とを図る。 【解決手段】 エンジン1が燃料カット状態からアクセ
ルオンで成層燃焼領域内の高回転ないし高負荷側の特定
領域に移行するとき(S12)、触媒32のNOx吸収
量Snoxが第2設定量S2以上であれば(S13)、排気
の空燃比が略理論空燃比になるように、インジェクタ1
2により燃料を気筒2の膨張行程で追加噴射させて(S
7)、触媒32のNOxパージを行う。
低負荷側で成層燃焼モードに、また、高回転ないし高負
荷側で均一燃焼モードに切替えられるとともに、減速運
転時には所定条件下で燃料カット状態とされる直噴エン
ジン1において、それらの各状態によって異なるNOx
排出量や触媒32の温度状態等を総合的に勘案し、触媒
32のNOxパージをできるだけ効率的に行い、かつ、
エンジン運転中の全体的な燃費低減と運転フィールの向
上とを図る。 【解決手段】 エンジン1が燃料カット状態からアクセ
ルオンで成層燃焼領域内の高回転ないし高負荷側の特定
領域に移行するとき(S12)、触媒32のNOx吸収
量Snoxが第2設定量S2以上であれば(S13)、排気
の空燃比が略理論空燃比になるように、インジェクタ1
2により燃料を気筒2の膨張行程で追加噴射させて(S
7)、触媒32のNOxパージを行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、酸素過剰雰囲気の
排気中の窒素酸化物(NOx)を吸収するいわゆるNO
x吸収タイプの排気浄化用触媒を備え、エンジンをその
運転状態に応じて、空燃比のリーンな燃焼状態とリッチ
な燃焼状態とに切替えるようにした火花点火式エンジン
の燃料制御装置に関する。
排気中の窒素酸化物(NOx)を吸収するいわゆるNO
x吸収タイプの排気浄化用触媒を備え、エンジンをその
運転状態に応じて、空燃比のリーンな燃焼状態とリッチ
な燃焼状態とに切替えるようにした火花点火式エンジン
の燃料制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、この種のエンジンの燃料制御
装置として、例えば特開平11−229856号公報に
開示されるように、エンジンの気筒内燃焼室に臨むよう
に燃料噴射弁を設け、エンジンが低回転低負荷側の所定
運転領域にあるときに該燃料噴射弁により燃料を主に気
筒の圧縮行程で噴射させて、成層燃焼状態にさせる一
方、高回転ないし高負荷側においては前記燃料噴射弁に
より燃料を主に気筒の吸気行程で噴射させて、燃焼室内
に略均一な混合気を形成した上で燃焼させるようにした
ものが知られている。
装置として、例えば特開平11−229856号公報に
開示されるように、エンジンの気筒内燃焼室に臨むよう
に燃料噴射弁を設け、エンジンが低回転低負荷側の所定
運転領域にあるときに該燃料噴射弁により燃料を主に気
筒の圧縮行程で噴射させて、成層燃焼状態にさせる一
方、高回転ないし高負荷側においては前記燃料噴射弁に
より燃料を主に気筒の吸気行程で噴射させて、燃焼室内
に略均一な混合気を形成した上で燃焼させるようにした
ものが知られている。
【0003】前記成層燃焼状態では、混合気が点火プラ
グの電極付近に偏在する状態で燃焼するので、エンジン
の気筒内燃焼室における平均的な空燃比を例えばA/F
=30〜130というように極めてリーンな状態とする
ことができ、このことで、均一燃焼状態に比べてポンプ
損失や熱損失を低減して、燃料消費率を大幅に改善でき
るものである。
グの電極付近に偏在する状態で燃焼するので、エンジン
の気筒内燃焼室における平均的な空燃比を例えばA/F
=30〜130というように極めてリーンな状態とする
ことができ、このことで、均一燃焼状態に比べてポンプ
損失や熱損失を低減して、燃料消費率を大幅に改善でき
るものである。
【0004】このとき、前記の如く点火前の燃焼室にお
ける平均的な空燃比が極めてリーンな状態になるので、
燃焼後の排気の空燃比も同じようにリーンな状態にな
る。すなわち、一般的に、混合気の空燃比が略理論空燃
比であれば、排気中に残存する酸素濃度は略0.5%以
下となり、このときに排気の空燃比が略理論空燃比であ
るということができる。一方、混合気の空燃比がリーン
になって、排気中の酸素濃度が高くなれば、NOxを効
率良く還元することは困難になる。
ける平均的な空燃比が極めてリーンな状態になるので、
燃焼後の排気の空燃比も同じようにリーンな状態にな
る。すなわち、一般的に、混合気の空燃比が略理論空燃
比であれば、排気中に残存する酸素濃度は略0.5%以
下となり、このときに排気の空燃比が略理論空燃比であ
るということができる。一方、混合気の空燃比がリーン
になって、排気中の酸素濃度が高くなれば、NOxを効
率良く還元することは困難になる。
【0005】そこで、前記従来例においては酸素過剰雰
囲気の排気中のNOxを吸収し、酸素濃度が低下すると
NOxを放出するNOx吸収型触媒を設けるとともに、
これに隣接するように三元触媒を配設し、排気の空燃比
がリーンな状態では前記NOx吸収型触媒によりNOx
を吸収させる一方、例えばエンジンが高負荷状態で均一
燃焼状態になり、排気の空燃比が略理論空燃比ないしそ
れよりもリッチな状態になったときには、該触媒から放
出されるNOxを三元触媒により還元浄化するようにし
ている。
囲気の排気中のNOxを吸収し、酸素濃度が低下すると
NOxを放出するNOx吸収型触媒を設けるとともに、
これに隣接するように三元触媒を配設し、排気の空燃比
がリーンな状態では前記NOx吸収型触媒によりNOx
を吸収させる一方、例えばエンジンが高負荷状態で均一
燃焼状態になり、排気の空燃比が略理論空燃比ないしそ
れよりもリッチな状態になったときには、該触媒から放
出されるNOxを三元触媒により還元浄化するようにし
ている。
【0006】ここで、一般的に、前記のようなNOx吸
収タイプの触媒には、NOx吸収量の増大に伴いNOx
の吸収能力が低下するという性質がある。そこで、前記
従来例のものでは、エンジンの成層燃焼状態での運転が
長時間継続したときに、そのことによってNOx吸収能
力が大きく低下する前に強制的に均一燃焼状態に切り替
えて、排気の空燃比をリッチな状態とすることで、触媒
からNOxを放出させて、還元させるようにしている
(以下、NOxパージともいう)。
収タイプの触媒には、NOx吸収量の増大に伴いNOx
の吸収能力が低下するという性質がある。そこで、前記
従来例のものでは、エンジンの成層燃焼状態での運転が
長時間継続したときに、そのことによってNOx吸収能
力が大きく低下する前に強制的に均一燃焼状態に切り替
えて、排気の空燃比をリッチな状態とすることで、触媒
からNOxを放出させて、還元させるようにしている
(以下、NOxパージともいう)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような強制的なNOxパージは、エンジンを成層燃焼状
態での運転中に、引き続いて安定的に成層燃焼を行える
状況であるにも拘わらず、強制的に均一燃焼状態に切替
えるものであるから、燃費効率の点で好ましいものでは
ない。従って、触媒によるNOx浄化性能をエンジンの
運転中に全体的に高めようとして、強制的なNOxパー
ジを行う頻度を高めると、そのことによって燃費が悪化
してしまう。
ような強制的なNOxパージは、エンジンを成層燃焼状
態での運転中に、引き続いて安定的に成層燃焼を行える
状況であるにも拘わらず、強制的に均一燃焼状態に切替
えるものであるから、燃費効率の点で好ましいものでは
ない。従って、触媒によるNOx浄化性能をエンジンの
運転中に全体的に高めようとして、強制的なNOxパー
ジを行う頻度を高めると、そのことによって燃費が悪化
してしまう。
【0008】また、エンジンが例えばアイドル運転状態
のときにNOxパージが行われると、本来的に振動や騒
音の小さいアイドル運転状態において、エンジンの燃焼
状態が成層燃焼→均一燃焼→成層燃焼と切替わることに
なるので、このときのトルクの変動がたとえ小さなもの
であっても、それが運転者の操作とは無関係に発生する
こともあって、運転者に違和感を感じさせることがあ
り、運転フィールの低下を招く虞れがある。
のときにNOxパージが行われると、本来的に振動や騒
音の小さいアイドル運転状態において、エンジンの燃焼
状態が成層燃焼→均一燃焼→成層燃焼と切替わることに
なるので、このときのトルクの変動がたとえ小さなもの
であっても、それが運転者の操作とは無関係に発生する
こともあって、運転者に違和感を感じさせることがあ
り、運転フィールの低下を招く虞れがある。
【0009】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、エンジンをその運転
状態に応じてリーン燃焼状態としたり、或いは燃料カッ
ト状態としたりする場合に、それらの各状態によって異
なるNOxの排出量等を勘案して、触媒のNOxパージ
をできるだけ効率的に行うことで、エンジン運転中の全
体的な燃費低減と運転フィールの向上とを図ることにあ
る。
であり、その目的とするところは、エンジンをその運転
状態に応じてリーン燃焼状態としたり、或いは燃料カッ
ト状態としたりする場合に、それらの各状態によって異
なるNOxの排出量等を勘案して、触媒のNOxパージ
をできるだけ効率的に行うことで、エンジン運転中の全
体的な燃費低減と運転フィールの向上とを図ることにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成すべ
く、本発明の第1の解決手段では、NOx排出量の最も
多いのが、エンジンのリーン運転領域のうちの高回転な
いし高負荷側の領域(特定領域)であることに着目し、
燃料カット状態から該特定領域に移行するときに、NO
xパージを行うようにしたものである。
く、本発明の第1の解決手段では、NOx排出量の最も
多いのが、エンジンのリーン運転領域のうちの高回転な
いし高負荷側の領域(特定領域)であることに着目し、
燃料カット状態から該特定領域に移行するときに、NO
xパージを行うようにしたものである。
【0011】具体的に、請求項1の発明では、図1に例
示するように、エンジン1の気筒2毎に燃料を供給する
燃料供給手段(図例では燃料噴射弁12)と、エンジン
1の排気通路28に配設され、排気中の酸素濃度が高い
酸素過剰雰囲気でNOxを吸収する一方、酸素濃度の低
下によって前記吸収したNOxを放出するNOx吸収型
触媒32と、エンジンが低回転低負荷側に設定したリー
ン運転領域にあるときに、点火前の気筒2内燃焼室6の
平均的な空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態になる
ように、前記燃料供給手段による燃料の供給量を制御す
る燃料供給制御手段40aと、少なくともエンジン1の
減速運転時に所定条件下で、前記燃料供給手段による燃
料の供給を停止させる燃料カット制御を行う燃料カット
制御手段40bとを備えた火花点火式エンジンの燃料制
御装置Aを前提とする。
示するように、エンジン1の気筒2毎に燃料を供給する
燃料供給手段(図例では燃料噴射弁12)と、エンジン
1の排気通路28に配設され、排気中の酸素濃度が高い
酸素過剰雰囲気でNOxを吸収する一方、酸素濃度の低
下によって前記吸収したNOxを放出するNOx吸収型
触媒32と、エンジンが低回転低負荷側に設定したリー
ン運転領域にあるときに、点火前の気筒2内燃焼室6の
平均的な空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態になる
ように、前記燃料供給手段による燃料の供給量を制御す
る燃料供給制御手段40aと、少なくともエンジン1の
減速運転時に所定条件下で、前記燃料供給手段による燃
料の供給を停止させる燃料カット制御を行う燃料カット
制御手段40bとを備えた火花点火式エンジンの燃料制
御装置Aを前提とする。
【0012】そして、前記燃料カット制御手段40bに
よる燃料カット制御が終了するときに、エンジン1が前
記リーン運転領域のうちの高回転ないし高負荷側の特定
領域に移行するかどうか判定する移行領域判定手段(図
例ではアクセル操作判定部40e)と、該移行領域判定
手段によりエンジン1の前記特定領域への移行が判定さ
れたとき、排気の空燃比が略理論空燃比ないし理論空燃
比よりもリッチな状態になるように、前記燃料供給手段
による燃料供給量を補正する補正制御手段40dとを設
ける構成とする。
よる燃料カット制御が終了するときに、エンジン1が前
記リーン運転領域のうちの高回転ないし高負荷側の特定
領域に移行するかどうか判定する移行領域判定手段(図
例ではアクセル操作判定部40e)と、該移行領域判定
手段によりエンジン1の前記特定領域への移行が判定さ
れたとき、排気の空燃比が略理論空燃比ないし理論空燃
比よりもリッチな状態になるように、前記燃料供給手段
による燃料供給量を補正する補正制御手段40dとを設
ける構成とする。
【0013】前記の構成により、エンジン1の減速時に
は所定条件下で燃料カット制御手段40bにより燃料カ
ット制御が行われて、燃料供給手段による燃料供給が一
旦、停止される。そして、その後、前記燃料カット制御
が終了するときに、エンジン1がリーン運転領域のうち
の高回転ないし高負荷側の特定領域に移行することが移
行領域判定手段により判定されると、燃料供給手段によ
る燃料供給の再開にあたって、排気の空燃比が略理論空
燃比ないし理論空燃比よりもリッチな状態になるよう
に、補正制御手段40dにより燃料供給量の補正が行わ
れる。
は所定条件下で燃料カット制御手段40bにより燃料カ
ット制御が行われて、燃料供給手段による燃料供給が一
旦、停止される。そして、その後、前記燃料カット制御
が終了するときに、エンジン1がリーン運転領域のうち
の高回転ないし高負荷側の特定領域に移行することが移
行領域判定手段により判定されると、燃料供給手段によ
る燃料供給の再開にあたって、排気の空燃比が略理論空
燃比ないし理論空燃比よりもリッチな状態になるよう
に、補正制御手段40dにより燃料供給量の補正が行わ
れる。
【0014】このことで、本来ならば排気の空燃比がリ
ーンな燃焼状態になるリーン運転領域において、燃料カ
ット状態からの復帰時には排気の空燃比が相対的にリッ
チな状態になり、触媒32からのNOxの放出及び還元
浄化が促進される(NOxパージ)。このため、その
後、エンジン1がNOx排出量の多い特定領域において
排気の空燃比がリーンな運転状態とされたときに、触媒
32のNOx吸収能力が十分に高くなり、大気中へのN
Oxの排出を低減できる。また、燃料カット状態から前
記特定領域に移行するときには、燃料供給の再開に伴い
エンジンのトルクが変動しても、運転者が違和感を感じ
ることはない。
ーンな燃焼状態になるリーン運転領域において、燃料カ
ット状態からの復帰時には排気の空燃比が相対的にリッ
チな状態になり、触媒32からのNOxの放出及び還元
浄化が促進される(NOxパージ)。このため、その
後、エンジン1がNOx排出量の多い特定領域において
排気の空燃比がリーンな運転状態とされたときに、触媒
32のNOx吸収能力が十分に高くなり、大気中へのN
Oxの排出を低減できる。また、燃料カット状態から前
記特定領域に移行するときには、燃料供給の再開に伴い
エンジンのトルクが変動しても、運転者が違和感を感じ
ることはない。
【0015】つまり、この発明では、燃料カット状態か
らの運転復帰時にNOxパージを行うことで、触媒32
によるNOx浄化性能を十分に高く維持することができ
るとともに、強制的なNOxパージの回数は減らして、
エンジン運転中の全体的な燃費改善と運転フィールの向
上とを実現できる。
らの運転復帰時にNOxパージを行うことで、触媒32
によるNOx浄化性能を十分に高く維持することができ
るとともに、強制的なNOxパージの回数は減らして、
エンジン運転中の全体的な燃費改善と運転フィールの向
上とを実現できる。
【0016】請求項2の発明では、燃料供給手段はエン
ジンの気筒内燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁で
あり、補正制御手段は、少なくとも前記燃料噴射弁によ
り燃料を気筒の膨張行程ないし排気行程において追加噴
射させるものとする。このことで、燃料噴射弁により燃
料が気筒の膨張行程ないし排気行程において追加噴射さ
れると、その燃料の一部が後燃えしたり、或いは排気通
路内で排気中の酸素と反応したりして、排気の空燃比が
略理論空燃比ないしそれよりもリッチな状態になる。
ジンの気筒内燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁で
あり、補正制御手段は、少なくとも前記燃料噴射弁によ
り燃料を気筒の膨張行程ないし排気行程において追加噴
射させるものとする。このことで、燃料噴射弁により燃
料が気筒の膨張行程ないし排気行程において追加噴射さ
れると、その燃料の一部が後燃えしたり、或いは排気通
路内で排気中の酸素と反応したりして、排気の空燃比が
略理論空燃比ないしそれよりもリッチな状態になる。
【0017】請求項3の発明では、請求項2における燃
料供給制御手段を、エンジンがリーン運転領域にあると
きに成層燃焼状態になるように、燃料噴射弁により燃料
を気筒の圧縮行程中期以降で噴射させるものとし、補正
制御手段は、前記燃料噴射弁による気筒の圧縮行程での
燃料噴射量は変更せずに、かつ、該燃料噴射弁により燃
料を気筒の膨張行程において追加噴射させるものとす
る。
料供給制御手段を、エンジンがリーン運転領域にあると
きに成層燃焼状態になるように、燃料噴射弁により燃料
を気筒の圧縮行程中期以降で噴射させるものとし、補正
制御手段は、前記燃料噴射弁による気筒の圧縮行程での
燃料噴射量は変更せずに、かつ、該燃料噴射弁により燃
料を気筒の膨張行程において追加噴射させるものとす
る。
【0018】このことで、点火時点での混合気の空燃比
を変化させずに、補正制御によって排気の空燃比だけを
リッチな状態にさせることができ、補正制御に起因する
エンジンのトルク変動を大幅に抑制することができる。
しかも、追加の燃料噴射を気筒の膨張行程で行うことに
より、燃料の反応性を高めることができ、これにより、
NOxパージを効果的に行える。
を変化させずに、補正制御によって排気の空燃比だけを
リッチな状態にさせることができ、補正制御に起因する
エンジンのトルク変動を大幅に抑制することができる。
しかも、追加の燃料噴射を気筒の膨張行程で行うことに
より、燃料の反応性を高めることができ、これにより、
NOxパージを効果的に行える。
【0019】請求項4の発明では、触媒のNOx吸収量
を推定する推定手段と、エンジンがリーン運転領域にあ
って、かつ前記推定手段による推定NOx吸収量が第1
設定量以上になったとき、排気の空燃比が略理論空燃比
ないし理論空燃比よりもリッチな状態になるように、燃
料供給手段による燃料供給量を増量させる燃料増量手段
とを設ける。また、補正制御手段は、前記推定NOx吸
収量が前記第1設定量よりも少ない第2設定量以上のと
きに、燃料供給量の補正を行う構成とする。
を推定する推定手段と、エンジンがリーン運転領域にあ
って、かつ前記推定手段による推定NOx吸収量が第1
設定量以上になったとき、排気の空燃比が略理論空燃比
ないし理論空燃比よりもリッチな状態になるように、燃
料供給手段による燃料供給量を増量させる燃料増量手段
とを設ける。また、補正制御手段は、前記推定NOx吸
収量が前記第1設定量よりも少ない第2設定量以上のと
きに、燃料供給量の補正を行う構成とする。
【0020】この構成では、エンジンがリーン運転領域
にあるときに、触媒におけるNOx吸収量が多くなっ
て、飽和する手前の第1設定量以上になったとき、燃料
増量手段によって強制的にNOxパージが行われる。一
方、触媒のNOx吸収量が前記第1設定量よりも少ない
第2設定量に満たないときには、燃料カット状態からの
復帰時であっても。NOxパージは行われない。すなわ
ち、例えば、燃料カット状態になる直前に強制的なNO
xパージが行われていて、触媒にNOxが殆ど吸収され
ていないような状況では、燃料カット状態からの復帰時
に無駄なNOxパージを行わないようにすることで、さ
らなる燃費改善が図られる。
にあるときに、触媒におけるNOx吸収量が多くなっ
て、飽和する手前の第1設定量以上になったとき、燃料
増量手段によって強制的にNOxパージが行われる。一
方、触媒のNOx吸収量が前記第1設定量よりも少ない
第2設定量に満たないときには、燃料カット状態からの
復帰時であっても。NOxパージは行われない。すなわ
ち、例えば、燃料カット状態になる直前に強制的なNO
xパージが行われていて、触媒にNOxが殆ど吸収され
ていないような状況では、燃料カット状態からの復帰時
に無駄なNOxパージを行わないようにすることで、さ
らなる燃費改善が図られる。
【0021】次に、本発明の第2の解決手段は、低回転
低負荷側のリーン運転領域において成層燃焼状態とする
ようにした直噴式エンジンを対象とする。そして、こ
の場合も、NOxの排出量が最も多いのは、リーン運転
領域のうちの高回転ないし高負荷側であることと、成
層燃焼を行うようにしたエンジンでは、燃料カット状態
において通常、スロットル弁が閉じられるので、触媒が
過度に冷却されることはないが、反面、その状態からア
イドル運転状態に復帰するときには、吸気の充填遅れに
よって、失火やエンジンストールを招く虞があることに
着目し、燃料カット状態からの復帰時には、そのときの
アクセル操作状態に応じて、燃料噴射制御を適切に補正
するようにしたものである。
低負荷側のリーン運転領域において成層燃焼状態とする
ようにした直噴式エンジンを対象とする。そして、こ
の場合も、NOxの排出量が最も多いのは、リーン運転
領域のうちの高回転ないし高負荷側であることと、成
層燃焼を行うようにしたエンジンでは、燃料カット状態
において通常、スロットル弁が閉じられるので、触媒が
過度に冷却されることはないが、反面、その状態からア
イドル運転状態に復帰するときには、吸気の充填遅れに
よって、失火やエンジンストールを招く虞があることに
着目し、燃料カット状態からの復帰時には、そのときの
アクセル操作状態に応じて、燃料噴射制御を適切に補正
するようにしたものである。
【0022】具体的に、請求項5の発明では、エンジン
の気筒内燃焼室に燃料を直接、噴射供給する燃料噴射弁
と、前記燃焼室に連通する排気通路に配設され、排気中
の酸素濃度が高い酸素過剰雰囲気でNOxを吸収する一
方、酸素濃度の低下によって前記吸収したNOxを放出
するNOx吸収型触媒と、エンジンが低回転低負荷側に
設定したリーン運転領域にあるときに、点火前の燃焼室
の平均的な空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態にな
るように、前記燃料噴射弁による燃料の噴射供給量を制
御する燃料供給制御手段と、少なくともエンジンの減速
運転時に所定条件下で、前記燃料供給手段による燃料供
給を停止させる燃料カット制御を行う燃料カット制御手
段とを備えた火花点火式エンジンの燃料制御装置を前提
とする。
の気筒内燃焼室に燃料を直接、噴射供給する燃料噴射弁
と、前記燃焼室に連通する排気通路に配設され、排気中
の酸素濃度が高い酸素過剰雰囲気でNOxを吸収する一
方、酸素濃度の低下によって前記吸収したNOxを放出
するNOx吸収型触媒と、エンジンが低回転低負荷側に
設定したリーン運転領域にあるときに、点火前の燃焼室
の平均的な空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態にな
るように、前記燃料噴射弁による燃料の噴射供給量を制
御する燃料供給制御手段と、少なくともエンジンの減速
運転時に所定条件下で、前記燃料供給手段による燃料供
給を停止させる燃料カット制御を行う燃料カット制御手
段とを備えた火花点火式エンジンの燃料制御装置を前提
とする。
【0023】そして、前記燃料供給制御手段は、エンジ
ンが前記リーン運転領域にあるときに、成層燃焼状態に
なるように前記燃料噴射弁により燃料を気筒の圧縮行程
中期以降で噴射させるものとする。また、前記燃料カッ
ト制御手段による燃料カット制御が終了するときに、ア
クセル操作がなされているかどうか判定するアクセル操
作判定手段を設けるとともに、該アクセル操作判定手段
によりアクセル操作がなされていると判定されたとき、
排気の空燃比が略理論空燃比ないし理論空燃比よりもリ
ッチな状態になるように、前記燃料噴射弁により燃料を
気筒の膨張行程ないし排気行程で追加噴射させる一方、
アクセル操作がなされていないと判定されたときには、
前記燃料供給制御手段による制御を禁止し、かつ前記燃
料噴射弁により燃料を、点火前の燃焼室の平均的な空燃
比が燃料カットからリッチな状態になるように気筒の吸
気行程で噴射させる補正制御手段を設ける構成とする。
ンが前記リーン運転領域にあるときに、成層燃焼状態に
なるように前記燃料噴射弁により燃料を気筒の圧縮行程
中期以降で噴射させるものとする。また、前記燃料カッ
ト制御手段による燃料カット制御が終了するときに、ア
クセル操作がなされているかどうか判定するアクセル操
作判定手段を設けるとともに、該アクセル操作判定手段
によりアクセル操作がなされていると判定されたとき、
排気の空燃比が略理論空燃比ないし理論空燃比よりもリ
ッチな状態になるように、前記燃料噴射弁により燃料を
気筒の膨張行程ないし排気行程で追加噴射させる一方、
アクセル操作がなされていないと判定されたときには、
前記燃料供給制御手段による制御を禁止し、かつ前記燃
料噴射弁により燃料を、点火前の燃焼室の平均的な空燃
比が燃料カットからリッチな状態になるように気筒の吸
気行程で噴射させる補正制御手段を設ける構成とする。
【0024】前記の構成により、エンジンの減速時には
所定条件下で燃料カット制御手段により燃料カット制御
が行われ、燃料供給手段による燃料供給が停止される。
そして、その後、前記燃料カット制御が終了するとき
に、アクセル操作のなされていることがアクセル操作判
定手段により判定されると、補正制御手段による補正制
御が行われて、排気の空燃比が略理論空燃比ないし理論
空燃比よりもリッチな状態になるよう、燃料噴射弁によ
り気筒の膨張行程ないし排気行程で燃料の追加噴射が行
われる。
所定条件下で燃料カット制御手段により燃料カット制御
が行われ、燃料供給手段による燃料供給が停止される。
そして、その後、前記燃料カット制御が終了するとき
に、アクセル操作のなされていることがアクセル操作判
定手段により判定されると、補正制御手段による補正制
御が行われて、排気の空燃比が略理論空燃比ないし理論
空燃比よりもリッチな状態になるよう、燃料噴射弁によ
り気筒の膨張行程ないし排気行程で燃料の追加噴射が行
われる。
【0025】このことで、請求項1の発明と同様に、燃
料カット状態からの復帰時に排気の空燃比が相対的にリ
ッチな状態とされて、触媒のNOxパージが行われるよ
うになるので、該触媒によるNOx浄化性能を高く維持
しながら、強制的なNOxパージの行われる回数を減ら
して、エンジン運転中の全体的な燃費改善と運転フィー
ルの向上とを実現できる。
料カット状態からの復帰時に排気の空燃比が相対的にリ
ッチな状態とされて、触媒のNOxパージが行われるよ
うになるので、該触媒によるNOx浄化性能を高く維持
しながら、強制的なNOxパージの行われる回数を減ら
して、エンジン運転中の全体的な燃費改善と運転フィー
ルの向上とを実現できる。
【0026】一方、燃料カット制御の終了時にアクセル
操作がなされていないと判定されたときには、点火前の
燃焼室の平均的な空燃比が相対的にリッチな状態になる
ように、燃料噴射弁により燃料が気筒の吸気行程で噴射
される。すなわち、アイドル復帰時にはエンジンを一時
的に均一燃焼状態にさせることで、燃料噴射の再開時点
における吸気の充填遅れが大きくても、そのことによる
燃焼状態の悪化を抑制し、失火やエンジンストールを防
止することができる。
操作がなされていないと判定されたときには、点火前の
燃焼室の平均的な空燃比が相対的にリッチな状態になる
ように、燃料噴射弁により燃料が気筒の吸気行程で噴射
される。すなわち、アイドル復帰時にはエンジンを一時
的に均一燃焼状態にさせることで、燃料噴射の再開時点
における吸気の充填遅れが大きくても、そのことによる
燃焼状態の悪化を抑制し、失火やエンジンストールを防
止することができる。
【0027】請求項6の発明では、請求項5の発明にお
いて、触媒によるNOxの吸収能力が低下する所定の高
温状態であることを判定する触媒高温状態判定手段と、
該触媒高温状態判定手段により触媒が前記高温状態であ
ると判定された場合には、燃料カット制御の終了時にア
クセル操作判定手段によりアクセル操作がなされている
と判定されたとき、補正制御手段による制御を禁止する
補正制御禁止手段とを設ける構成とする。
いて、触媒によるNOxの吸収能力が低下する所定の高
温状態であることを判定する触媒高温状態判定手段と、
該触媒高温状態判定手段により触媒が前記高温状態であ
ると判定された場合には、燃料カット制御の終了時にア
クセル操作判定手段によりアクセル操作がなされている
と判定されたとき、補正制御手段による制御を禁止する
補正制御禁止手段とを設ける構成とする。
【0028】このことで、触媒が所定の高温状態にある
場合には、補正制御手段による燃料噴射弁の補正制御が
補正制御禁止手段により禁止されて、燃料噴射弁による
気筒の膨張行程での追加噴射が行われないようになる。
よって、高温状態の触媒が過熱することを防止できる。
場合には、補正制御手段による燃料噴射弁の補正制御が
補正制御禁止手段により禁止されて、燃料噴射弁による
気筒の膨張行程での追加噴射が行われないようになる。
よって、高温状態の触媒が過熱することを防止できる。
【0029】
【発明の実施の形態】(実施形態1)図1は、本発明の
実施形態1に係る火花点火式エンジンの燃料制御装置A
を示し、1は車両に搭載された多気筒エンジンである。
このエンジン1は複数の気筒2,2,…(1つのみ図示
する)が直列に設けられたシリンダブロック3と、この
シリンダブロック3上に配置されたシリンダヘッド4と
を有し、該各気筒2内にピストン5が図の上下方向に往
復動可能に嵌挿されていて、そのピストン5の頂面とシ
リンダヘッド4の底面との間の気筒2内に燃焼室6が区
画されている。一方、前記ピストン5よりも下方のシリ
ンダブロック3内にはクランク軸7が回転自在に支持さ
れていて、このクランク軸7及びピストン5がコネクテ
ィングロッドにより駆動連結されている。また、クラン
ク軸7の一端側にはその回転角度を検出する電磁式のク
ランク角センサ8が配設されており、さらに、シリンダ
ブロック3内のウオータジャケットに臨んで、冷却水温
度(エンジン水温)を検出する水温センサ9が配設され
ている。
実施形態1に係る火花点火式エンジンの燃料制御装置A
を示し、1は車両に搭載された多気筒エンジンである。
このエンジン1は複数の気筒2,2,…(1つのみ図示
する)が直列に設けられたシリンダブロック3と、この
シリンダブロック3上に配置されたシリンダヘッド4と
を有し、該各気筒2内にピストン5が図の上下方向に往
復動可能に嵌挿されていて、そのピストン5の頂面とシ
リンダヘッド4の底面との間の気筒2内に燃焼室6が区
画されている。一方、前記ピストン5よりも下方のシリ
ンダブロック3内にはクランク軸7が回転自在に支持さ
れていて、このクランク軸7及びピストン5がコネクテ
ィングロッドにより駆動連結されている。また、クラン
ク軸7の一端側にはその回転角度を検出する電磁式のク
ランク角センサ8が配設されており、さらに、シリンダ
ブロック3内のウオータジャケットに臨んで、冷却水温
度(エンジン水温)を検出する水温センサ9が配設され
ている。
【0030】前記各気筒2毎の燃焼室6上方のシリンダ
ヘッド4内には、点火回路10に接続された点火プラグ
11が燃焼室6の上部に臨むように取り付けられる一
方、燃焼室6の周縁部には燃料を直接、噴射供給するよ
うにインジェクタ(燃料噴射弁)12が取り付けられて
いる。すなわち、詳しくは図示しないが、前記燃焼室6
は、天井部の2つの傾斜面が互いに差し掛けられた屋根
のような形状をなすいわゆるペントルーフ型の燃焼室で
あり、その各傾斜面に吸気及び排気ポート13,14が
それぞれ2つずつ開口していて、その各開口端を開閉す
るように吸気及び排気バルブ15,15,…が配設され
ている。
ヘッド4内には、点火回路10に接続された点火プラグ
11が燃焼室6の上部に臨むように取り付けられる一
方、燃焼室6の周縁部には燃料を直接、噴射供給するよ
うにインジェクタ(燃料噴射弁)12が取り付けられて
いる。すなわち、詳しくは図示しないが、前記燃焼室6
は、天井部の2つの傾斜面が互いに差し掛けられた屋根
のような形状をなすいわゆるペントルーフ型の燃焼室で
あり、その各傾斜面に吸気及び排気ポート13,14が
それぞれ2つずつ開口していて、その各開口端を開閉す
るように吸気及び排気バルブ15,15,…が配設され
ている。
【0031】また、前記インジェクタ12は、2つの吸
気ポート13,13の間に挟まれるようにその下方に配
置されている。このインジェクタ12の先端側噴孔は2
つの吸気バルブ15,15の傘部に近接して燃焼室6の
周縁部に臨み、該燃焼室6に側方から燃料を噴射するよ
うになっている。一方、インジェクタ12は全気筒に共
通の燃料供給通路17を介して高圧燃料ポンプ18に接
続されており、この高圧燃料ポンプ18と図外の高圧プ
レッシャレギュレータとによって燃料を適正な圧力状態
に調節しながら、インジェクタ12に供給するようにな
っている。また、前記燃料供給通路17には、内部の燃
料の圧力状態(燃圧)を検出するための燃圧センサ19
が設けられている。
気ポート13,13の間に挟まれるようにその下方に配
置されている。このインジェクタ12の先端側噴孔は2
つの吸気バルブ15,15の傘部に近接して燃焼室6の
周縁部に臨み、該燃焼室6に側方から燃料を噴射するよ
うになっている。一方、インジェクタ12は全気筒に共
通の燃料供給通路17を介して高圧燃料ポンプ18に接
続されており、この高圧燃料ポンプ18と図外の高圧プ
レッシャレギュレータとによって燃料を適正な圧力状態
に調節しながら、インジェクタ12に供給するようにな
っている。また、前記燃料供給通路17には、内部の燃
料の圧力状態(燃圧)を検出するための燃圧センサ19
が設けられている。
【0032】そして、前記インジェクタ12により燃料
が気筒2の圧縮行程中期以降に噴射されると、その燃料
噴霧はピストン5の頂面に形成された長円形状のキャビ
ティ5aにトラップされて、点火プラグ11の近傍に比
較的濃い混合気の層を形成する。一方、前記インジェク
タ12により燃料が気筒2の吸気行程で噴射されると、
その燃料噴霧は燃焼室6に拡散して吸気と十分に混合さ
れ、点火時点までに燃焼室6に略均一な混合気を形成す
る。
が気筒2の圧縮行程中期以降に噴射されると、その燃料
噴霧はピストン5の頂面に形成された長円形状のキャビ
ティ5aにトラップされて、点火プラグ11の近傍に比
較的濃い混合気の層を形成する。一方、前記インジェク
タ12により燃料が気筒2の吸気行程で噴射されると、
その燃料噴霧は燃焼室6に拡散して吸気と十分に混合さ
れ、点火時点までに燃焼室6に略均一な混合気を形成す
る。
【0033】同図に示すように、エンジン1の一側面
(図の左側の側面)には、吸気ポート13に連通するよ
うに吸気通路20が接続されている。この吸気通路20
は、エンジン1の燃焼室6に対し図外のエアクリーナで
濾過した吸気を供給するものであり、その上流側から下
流側に向かって順に、エンジン1に吸入される吸入空気
量を検出するホットワイヤ式エアフローセンサ21と、
吸気通路20を絞るバタフライバルブからなるスロット
ル弁22と、サージタンク23とがそれぞれ配設されて
いる。前記スロットル弁22は、図外のアクセルペダル
に対し機械的には連結されておらず、弁軸が電動モータ
により回動されて開閉する電気式のものである。さら
に、該スロットル弁22の開度を検出するスロットル開
度センサ24と、該スロットル弁22よりも下流の吸気
の圧力状態を検出するための吸気圧センサ25とがそれ
ぞれ設けられている。
(図の左側の側面)には、吸気ポート13に連通するよ
うに吸気通路20が接続されている。この吸気通路20
は、エンジン1の燃焼室6に対し図外のエアクリーナで
濾過した吸気を供給するものであり、その上流側から下
流側に向かって順に、エンジン1に吸入される吸入空気
量を検出するホットワイヤ式エアフローセンサ21と、
吸気通路20を絞るバタフライバルブからなるスロット
ル弁22と、サージタンク23とがそれぞれ配設されて
いる。前記スロットル弁22は、図外のアクセルペダル
に対し機械的には連結されておらず、弁軸が電動モータ
により回動されて開閉する電気式のものである。さら
に、該スロットル弁22の開度を検出するスロットル開
度センサ24と、該スロットル弁22よりも下流の吸気
の圧力状態を検出するための吸気圧センサ25とがそれ
ぞれ設けられている。
【0034】また、前記サージタンク23よりも下流側
の吸気通路20は、気筒2毎に分岐する独立通路とされ
ていて、その各独立通路の下流端部がさらに2つに分岐
してそれぞれ吸気ポート8,8に連通しており、その分
岐路のうちの一方にスワール制御弁26が設けられてい
る。そして、このスワール制御弁26が閉じられると、
吸気は殆どが他方の分岐路のみから燃焼室6に流入する
ようになり、この燃焼室6に強いスワールが生成され
る。一方、スワール制御弁26が開かれると、両方の分
岐路から吸気が吸い込まれるようになり、吸気のタンブ
ル成分が強まるとともに、スワール成分が弱まるように
なる。
の吸気通路20は、気筒2毎に分岐する独立通路とされ
ていて、その各独立通路の下流端部がさらに2つに分岐
してそれぞれ吸気ポート8,8に連通しており、その分
岐路のうちの一方にスワール制御弁26が設けられてい
る。そして、このスワール制御弁26が閉じられると、
吸気は殆どが他方の分岐路のみから燃焼室6に流入する
ようになり、この燃焼室6に強いスワールが生成され
る。一方、スワール制御弁26が開かれると、両方の分
岐路から吸気が吸い込まれるようになり、吸気のタンブ
ル成分が強まるとともに、スワール成分が弱まるように
なる。
【0035】一方、エンジン1の他側面(図の右側の側
面)には、燃焼室6から既燃ガスを排出する排気通路2
8が接続されている。この排気通路28の上流端部は、
各気筒2毎に分岐して排気ポート14に連通する排気マ
ニホルド29からなり、該排気マニホルド29の集合部
には排気中の酸素濃度を検出するO2センサ30が配設
されている。このO2センサ30は排気中の酸素濃度に
基づいて空燃比を検出するためのものであり、その出力
が理論空燃比を境にステップ状に反転するいわゆるラム
ダO2センサが用いられている。また、前記排気マニホ
ルド29の集合部には排気管31の上流端が接続されて
おり、一方、この排気管31の下流端には排気を浄化す
るための触媒32が接続されている。
面)には、燃焼室6から既燃ガスを排出する排気通路2
8が接続されている。この排気通路28の上流端部は、
各気筒2毎に分岐して排気ポート14に連通する排気マ
ニホルド29からなり、該排気マニホルド29の集合部
には排気中の酸素濃度を検出するO2センサ30が配設
されている。このO2センサ30は排気中の酸素濃度に
基づいて空燃比を検出するためのものであり、その出力
が理論空燃比を境にステップ状に反転するいわゆるラム
ダO2センサが用いられている。また、前記排気マニホ
ルド29の集合部には排気管31の上流端が接続されて
おり、一方、この排気管31の下流端には排気を浄化す
るための触媒32が接続されている。
【0036】この触媒32は、排気中の酸素濃度が高い
(例えば4%以上の)酸素過剰雰囲気でNOxを吸収す
る一方、酸素濃度の低下によって吸収したNOxを放出
しかつ還元浄化するNOx吸収還元タイプのもので、特
に理論空燃比近傍では、いわゆる三元触媒と同様の高い
排気浄化性能を発揮するものである。また、この触媒3
2による酸素過剰雰囲気におけるNOx浄化性能は図2
に一例を示すような温度依存性を示し、触媒32の温度
状態が約250〜400°Cくらいの範囲にあるときに
はNOx浄化率が十分に高くなるものの、それよりも低
い温度状態では温度が低いほど、NOx浄化率が急速に
低下する。また、反対に触媒の温度状態が400°C以
上になると、その温度上昇とともにNOx浄化率が低下
する。
(例えば4%以上の)酸素過剰雰囲気でNOxを吸収す
る一方、酸素濃度の低下によって吸収したNOxを放出
しかつ還元浄化するNOx吸収還元タイプのもので、特
に理論空燃比近傍では、いわゆる三元触媒と同様の高い
排気浄化性能を発揮するものである。また、この触媒3
2による酸素過剰雰囲気におけるNOx浄化性能は図2
に一例を示すような温度依存性を示し、触媒32の温度
状態が約250〜400°Cくらいの範囲にあるときに
はNOx浄化率が十分に高くなるものの、それよりも低
い温度状態では温度が低いほど、NOx浄化率が急速に
低下する。また、反対に触媒の温度状態が400°C以
上になると、その温度上昇とともにNOx浄化率が低下
する。
【0037】さらに、前記排気管31の上流側には、排
気通路28を流れる排気の一部を吸気系に還流させるE
GR通路33の上流端が分岐接続されている。このEG
R通路33の下流端は前記スロットル弁22とサージタ
ンク23との間の吸気通路20に接続され、その近傍に
は開度調節可能な電気式のEGR弁34が配設されてい
て、EGR通路33による排気の還流量を調節するよう
になっている。
気通路28を流れる排気の一部を吸気系に還流させるE
GR通路33の上流端が分岐接続されている。このEG
R通路33の下流端は前記スロットル弁22とサージタ
ンク23との間の吸気通路20に接続され、その近傍に
は開度調節可能な電気式のEGR弁34が配設されてい
て、EGR通路33による排気の還流量を調節するよう
になっている。
【0038】前記点火回路10、インジェクタ12、ス
ロットル弁22のモータ、スワール制御弁26のアクチ
ュエータ、EGR弁34のアクチュエータ等はコントロ
ールユニット40(以下、ECUという)によって作動
制御されるようになっている。一方、このECU40に
は、少なくとも、前記クランク角センサ8、水温センサ
9、エアフローセンサ21、スロットル開度センサ2
4、吸気圧センサ25及びO2センサ30の各出力信号
が入力されるようになっており、加えて、アクセルペダ
ルの開度を検出するアクセル開度センサ35の出力信号
と、図示しないが、吸気温度を検出する吸気温センサ、
大気圧を検出する大気圧センサ等の各出力信号とが入力
されるようになっている。
ロットル弁22のモータ、スワール制御弁26のアクチ
ュエータ、EGR弁34のアクチュエータ等はコントロ
ールユニット40(以下、ECUという)によって作動
制御されるようになっている。一方、このECU40に
は、少なくとも、前記クランク角センサ8、水温センサ
9、エアフローセンサ21、スロットル開度センサ2
4、吸気圧センサ25及びO2センサ30の各出力信号
が入力されるようになっており、加えて、アクセルペダ
ルの開度を検出するアクセル開度センサ35の出力信号
と、図示しないが、吸気温度を検出する吸気温センサ、
大気圧を検出する大気圧センサ等の各出力信号とが入力
されるようになっている。
【0039】(制御の概要)前記ECU40は、エンジ
ン出力に関係する制御パラメータとして、インジェクタ
12による燃料噴射量及び噴射時期、スロットル弁22
により調節される吸入空気量、スワール制御弁26によ
り調節される吸気スワール強さ、EGR弁34により調
節される排気の還流割合等をそれぞれエンジン1の運転
状態に応じて制御するようになっている。そして、エン
ジン1は、その運転状態に応じてインジェクタ12によ
る燃料噴射形態が切替えられて、異なる燃焼状態(燃焼
モード)で運転されるようになる。
ン出力に関係する制御パラメータとして、インジェクタ
12による燃料噴射量及び噴射時期、スロットル弁22
により調節される吸入空気量、スワール制御弁26によ
り調節される吸気スワール強さ、EGR弁34により調
節される排気の還流割合等をそれぞれエンジン1の運転
状態に応じて制御するようになっている。そして、エン
ジン1は、その運転状態に応じてインジェクタ12によ
る燃料噴射形態が切替えられて、異なる燃焼状態(燃焼
モード)で運転されるようになる。
【0040】具体的には、図3にエンジン1の温間運転
領域における制御マップの一例を示すように、低回転低
負荷側の所定領域(イ)が成層燃焼領域とされており、
この成層燃焼領域では、図4(a)に模式的に示すよう
に、インジェクタ12により気筒2の圧縮行程中期以
降、即ち例えば図に矢印で示すBTDC120°CA〜BTDC3
5°CAのクランク角期間において燃料を一括して噴射さ
せて、点火プラグ11の近傍に混合気が偏在する成層状
態で燃焼させる成層燃焼モードになる。一方、図3に示
す運転領域(ロ)(ハ)は均一燃焼領域とされており、
図4(c),(d)に示すように、インジェクタ12により気
筒2の吸気行程で燃料を噴射させて吸気と十分に混合
し、燃焼室6に均一な混合気を形成した上で燃焼させる
均一燃焼モードになる。
領域における制御マップの一例を示すように、低回転低
負荷側の所定領域(イ)が成層燃焼領域とされており、
この成層燃焼領域では、図4(a)に模式的に示すよう
に、インジェクタ12により気筒2の圧縮行程中期以
降、即ち例えば図に矢印で示すBTDC120°CA〜BTDC3
5°CAのクランク角期間において燃料を一括して噴射さ
せて、点火プラグ11の近傍に混合気が偏在する成層状
態で燃焼させる成層燃焼モードになる。一方、図3に示
す運転領域(ロ)(ハ)は均一燃焼領域とされており、
図4(c),(d)に示すように、インジェクタ12により気
筒2の吸気行程で燃料を噴射させて吸気と十分に混合
し、燃焼室6に均一な混合気を形成した上で燃焼させる
均一燃焼モードになる。
【0041】また、例えば車両の減速開始時のように、
エンジン1が無負荷ないしマイナス負荷の状態にあっ
て、かつエンジン回転速度Nが燃料カット制御を開始す
る所定回転速度以上のときには、その後にエンジン回転
速度Nが降下して所定の復帰回転速度N1になるまでの
間、即ちエンジン1が図3の運転領域(ニ)にあると
き、各気筒2のインジェクタ12による燃料の噴射を一
時的に停止させる燃料カット制御を行うようにしてい
る。
エンジン1が無負荷ないしマイナス負荷の状態にあっ
て、かつエンジン回転速度Nが燃料カット制御を開始す
る所定回転速度以上のときには、その後にエンジン回転
速度Nが降下して所定の復帰回転速度N1になるまでの
間、即ちエンジン1が図3の運転領域(ニ)にあると
き、各気筒2のインジェクタ12による燃料の噴射を一
時的に停止させる燃料カット制御を行うようにしてい
る。
【0042】前記のようなインジェクタ12の作動制御
は、いずれもECU40のROMに電子的に格納された
制御プログラムがCPUにより実行されることにより、
実現される。すなわち、前記の如く、エンジン1が低回
転低負荷側の成層燃焼領域(イ)(リーン運転領域)に
あるときに、点火前の気筒2内燃焼室6の平均的な空燃
比が理論空燃比よりもリーンな状態になるように、イン
ジェクタ12による燃料の噴射供給量を制御するという
制御手順により、ソフトウエア的に燃料供給制御部40
a(燃料供給制御手段)が構成されている。
は、いずれもECU40のROMに電子的に格納された
制御プログラムがCPUにより実行されることにより、
実現される。すなわち、前記の如く、エンジン1が低回
転低負荷側の成層燃焼領域(イ)(リーン運転領域)に
あるときに、点火前の気筒2内燃焼室6の平均的な空燃
比が理論空燃比よりもリーンな状態になるように、イン
ジェクタ12による燃料の噴射供給量を制御するという
制御手順により、ソフトウエア的に燃料供給制御部40
a(燃料供給制御手段)が構成されている。
【0043】また、エンジン1の減速運転時に所定条件
下で、インジェクタ12による燃料噴射を停止させると
いう制御手順により、ソフトウエア的に燃料カット制御
部40b(燃料カット制御手段)が構成されている。
下で、インジェクタ12による燃料噴射を停止させると
いう制御手順により、ソフトウエア的に燃料カット制御
部40b(燃料カット制御手段)が構成されている。
【0044】さらに、上述の如くエンジン1を成層燃焼
モードで運転するときには、触媒32の浄化性能を安定
して発揮させるために、該触媒32におけるNOxの吸
収量が飽和する前に、排気の空燃比が略理論空燃比にな
るように、インジェクタ12により燃料を気筒2の膨張
行程で追加噴射して、触媒32に吸収されているNOx
を放出させかつ還元浄化するようにしている(図4(b)
参照:以下、NOxパージともいう)。すなわち、前記
ECU40には、触媒32におけるNOxの吸収量を推
定するNOx吸収量推定部40c(推定手段)と、エン
ジン1がリーン運転領域にあって、かつ前記NOx吸収
量推定部40cによる推定NOx吸収量が所定以上に多
くなったとき、そのNOxを放出させるべく、インジェ
クタ12により気筒2の膨張行程で燃料の追加噴射を行
わせる補正制御部40d(燃料増量手段)とが設けられ
ている。
モードで運転するときには、触媒32の浄化性能を安定
して発揮させるために、該触媒32におけるNOxの吸
収量が飽和する前に、排気の空燃比が略理論空燃比にな
るように、インジェクタ12により燃料を気筒2の膨張
行程で追加噴射して、触媒32に吸収されているNOx
を放出させかつ還元浄化するようにしている(図4(b)
参照:以下、NOxパージともいう)。すなわち、前記
ECU40には、触媒32におけるNOxの吸収量を推
定するNOx吸収量推定部40c(推定手段)と、エン
ジン1がリーン運転領域にあって、かつ前記NOx吸収
量推定部40cによる推定NOx吸収量が所定以上に多
くなったとき、そのNOxを放出させるべく、インジェ
クタ12により気筒2の膨張行程で燃料の追加噴射を行
わせる補正制御部40d(燃料増量手段)とが設けられ
ている。
【0045】次に、スロットル弁22の制御としては、
基本的にはアクセル開度とエンジン回転速度Nとに基づ
いて、所要のトルク特性が得られるようにスロットル開
度を調節するのであるが、具体的に、前記成層燃焼モー
ドでは、エンジン1のポンプ損失を低減するためにスロ
ットル弁22を相対的に大きく開くようにしており、こ
のときの燃焼室6の平均的な空燃比は例えばA/F=約
30〜140と極めてリーンな状態になる。また、前記
均一燃焼モードの領域(ロ)では、燃焼室6における混
合気の空燃比が略理論空燃比(A/F=14.7)にな
るようにスロットル開度を制御している(以下、ストイ
キオモードともいう)。さらに、均一燃焼モードの高負
荷ないし高回転側の領域(ハ)では、空燃比が理論空燃
比よりもリッチな状態(例えばA/F=13〜14)に
なるように、燃料噴射量を増やして、高負荷に対応した
大出力が得られるようにしている(以下、エンリッチモ
ードともいう)。加えて、前記燃料カット制御が行われ
るときにはスロットル弁22は閉じて、エンジンブレー
キの利きを高めかつ触媒32の過冷却を防止するように
している。
基本的にはアクセル開度とエンジン回転速度Nとに基づ
いて、所要のトルク特性が得られるようにスロットル開
度を調節するのであるが、具体的に、前記成層燃焼モー
ドでは、エンジン1のポンプ損失を低減するためにスロ
ットル弁22を相対的に大きく開くようにしており、こ
のときの燃焼室6の平均的な空燃比は例えばA/F=約
30〜140と極めてリーンな状態になる。また、前記
均一燃焼モードの領域(ロ)では、燃焼室6における混
合気の空燃比が略理論空燃比(A/F=14.7)にな
るようにスロットル開度を制御している(以下、ストイ
キオモードともいう)。さらに、均一燃焼モードの高負
荷ないし高回転側の領域(ハ)では、空燃比が理論空燃
比よりもリッチな状態(例えばA/F=13〜14)に
なるように、燃料噴射量を増やして、高負荷に対応した
大出力が得られるようにしている(以下、エンリッチモ
ードともいう)。加えて、前記燃料カット制御が行われ
るときにはスロットル弁22は閉じて、エンジンブレー
キの利きを高めかつ触媒32の過冷却を防止するように
している。
【0046】尚、前記図3に斜線を入れて示す領域で
は、EGR弁34を開弁させて、EGR通路33により
排気の一部を吸気通路20に還流させるようにしてお
り、このことで、排気の還流により燃焼最高温度を適度
に低下させて、NOxの生成を抑制することができる。
また、エンジン冷間時には、燃焼安定性を確保するため
にエンジン1を前記運転領域(イ)(ロ)(ハ)の全て
で均一燃焼状態にさせるようにしている。
は、EGR弁34を開弁させて、EGR通路33により
排気の一部を吸気通路20に還流させるようにしてお
り、このことで、排気の還流により燃焼最高温度を適度
に低下させて、NOxの生成を抑制することができる。
また、エンジン冷間時には、燃焼安定性を確保するため
にエンジン1を前記運転領域(イ)(ロ)(ハ)の全て
で均一燃焼状態にさせるようにしている。
【0047】(燃料噴射制御)以下に、前記ECU40
によるエンジン1の燃料噴射制御の処理手順について、
具体的に図5のフローチャート図に沿って説明する。
尚、この制御は各気筒2毎に独立して吸気行程以前の所
定クランク角で実行される。
によるエンジン1の燃料噴射制御の処理手順について、
具体的に図5のフローチャート図に沿って説明する。
尚、この制御は各気筒2毎に独立して吸気行程以前の所
定クランク角で実行される。
【0048】まず、スタート後のステップS0におい
て、クランク角センサ8、水温センサ9,エアフローセ
ンサ21、アクセル開度センサ35等の各種センサ信号
を入力するとともに、ECU40のメモリから各種デー
タを読み込む。続いて、ステップS1において、エンジ
ン1の負荷状態とエンジン回転速度Nとに基づいて、エ
ンジンが成層燃焼領域(イ)にあるかどうか判定する。
すなわち、エンジン1の負荷状態として例えばエアフロ
ーセンサ21の出力値及びエンジン回転速度N等から求
められる正味平均有効圧を用い、全負荷の半分くらいま
での負荷状態であり、かつエンジン回転速度Nが許容最
高回転速度の約1/2の所定回転速度以下であれば、成
層燃焼領域にあるYESと判定してステップS2に進む
一方、判定がNOであれば、後述のステップS8に進
む。
て、クランク角センサ8、水温センサ9,エアフローセ
ンサ21、アクセル開度センサ35等の各種センサ信号
を入力するとともに、ECU40のメモリから各種デー
タを読み込む。続いて、ステップS1において、エンジ
ン1の負荷状態とエンジン回転速度Nとに基づいて、エ
ンジンが成層燃焼領域(イ)にあるかどうか判定する。
すなわち、エンジン1の負荷状態として例えばエアフロ
ーセンサ21の出力値及びエンジン回転速度N等から求
められる正味平均有効圧を用い、全負荷の半分くらいま
での負荷状態であり、かつエンジン回転速度Nが許容最
高回転速度の約1/2の所定回転速度以下であれば、成
層燃焼領域にあるYESと判定してステップS2に進む
一方、判定がNOであれば、後述のステップS8に進
む。
【0049】前記ステップS1に続くステップS2で
は、NOxパージを行う期間であることを示すパージタ
イマがセットされているかどうか判定し、この判定がY
ESならば後述のステップS7に進む一方、判定がNO
ならばステップS3に進み、触媒32におけるNOx吸
収量が飽和する手前の第1設定量になったかどうか判定
する。すなわち、まず、例えば車両の走行距離とその間
の燃料の総噴射量とを積算し、その積算値に基づいて、
触媒32におけるNOx吸収量Snoxを推定する。そし
て、この推定NOx吸収量Snoxが第1設定量S1以上か
どうか判定する。尚、NOx吸収量の推定としては、エ
ンジン1の運転時間とその間の燃料の総噴射量とを積算
し、さらにエンジン1の運転状態に基づいてその積算値
を修正して、その積算値に基づいてNOx吸収量を推定
するようにしてもよい。
は、NOxパージを行う期間であることを示すパージタ
イマがセットされているかどうか判定し、この判定がY
ESならば後述のステップS7に進む一方、判定がNO
ならばステップS3に進み、触媒32におけるNOx吸
収量が飽和する手前の第1設定量になったかどうか判定
する。すなわち、まず、例えば車両の走行距離とその間
の燃料の総噴射量とを積算し、その積算値に基づいて、
触媒32におけるNOx吸収量Snoxを推定する。そし
て、この推定NOx吸収量Snoxが第1設定量S1以上か
どうか判定する。尚、NOx吸収量の推定としては、エ
ンジン1の運転時間とその間の燃料の総噴射量とを積算
し、さらにエンジン1の運転状態に基づいてその積算値
を修正して、その積算値に基づいてNOx吸収量を推定
するようにしてもよい。
【0050】前記ステップS3におけるNOx吸収量の
判定がYESで、触媒32がNOx吸収量の飽和しそう
な状態になったときには、ステップS4に進み、強制的
なNOxパージを行う期間の経過をカウントするパージ
タイマをセットする。そして、後述のステップS7に進
んで、強制的にNOxパージを実行する。このパージタ
イマは、排気の空燃比が略理論空燃比付近のときに、触
媒32に吸収されているNOxが略全部放出されるのに
要する時間に対応するように設定されている。一方、触
媒32のNOx吸収量に十分な余裕があり、判定がNO
であれば、ステップS5に進む。
判定がYESで、触媒32がNOx吸収量の飽和しそう
な状態になったときには、ステップS4に進み、強制的
なNOxパージを行う期間の経過をカウントするパージ
タイマをセットする。そして、後述のステップS7に進
んで、強制的にNOxパージを実行する。このパージタ
イマは、排気の空燃比が略理論空燃比付近のときに、触
媒32に吸収されているNOxが略全部放出されるのに
要する時間に対応するように設定されている。一方、触
媒32のNOx吸収量に十分な余裕があり、判定がNO
であれば、ステップS5に進む。
【0051】このステップS5では、今度は、エンジン
1の燃料カット状態からの復帰時にNOxパージを行う
期間であることを示す復帰タイマがセットされているか
どうか判定し、この判定がYESならばステップS7に
進む一方、判定がNOならばステップS6に進んで成層
燃焼モードとし、しかる後にリターンする。つまり、エ
ンジン1が成層燃焼領域にあるときには、NOxパージ
を行う場合を除いて、エンジン1を成層燃焼状態で運転
するようにしている。
1の燃料カット状態からの復帰時にNOxパージを行う
期間であることを示す復帰タイマがセットされているか
どうか判定し、この判定がYESならばステップS7に
進む一方、判定がNOならばステップS6に進んで成層
燃焼モードとし、しかる後にリターンする。つまり、エ
ンジン1が成層燃焼領域にあるときには、NOxパージ
を行う場合を除いて、エンジン1を成層燃焼状態で運転
するようにしている。
【0052】これに対し、前記の如く強制的なNOxパ
ージを行う期間であるか(ステップS2,S3でYE
S)、或いは燃料カット状態からの復帰時にNOxパー
ジを行う期間であるかのいずれかであれば(ステップS
5でYES)、ステップS7において前記ステップS6
と同様に、成層燃焼状態になるようにインジェクタ12
により燃料を気筒2の圧縮行程で噴射させるとともに、
排気の空燃比が略理論空燃比になるように気筒2の膨張
行程において追加の燃料噴射を行わせ、しかる後にリタ
ーンする。
ージを行う期間であるか(ステップS2,S3でYE
S)、或いは燃料カット状態からの復帰時にNOxパー
ジを行う期間であるかのいずれかであれば(ステップS
5でYES)、ステップS7において前記ステップS6
と同様に、成層燃焼状態になるようにインジェクタ12
により燃料を気筒2の圧縮行程で噴射させるとともに、
排気の空燃比が略理論空燃比になるように気筒2の膨張
行程において追加の燃料噴射を行わせ、しかる後にリタ
ーンする。
【0053】つまり、NOxパージを行うときには、エ
ンジン1の出力トルクに対する影響の少ない気筒2の膨
張行程で追加の燃料噴射を行うことで、トルクショック
を極小化しながら、排気の空燃比を略理論空燃比になる
ように制御する。この際、気筒2の膨張行程で高温の燃
焼室6に燃料を噴射して、その反応性を高めるようにし
ているので、触媒32からのNOxの放出及び還元浄化
をさらに促進できる。しかも、膨張行程で噴射された燃
料の一部が後燃えしたり、或いは排気通路28内で排気
中の酸素と反応したりするので、触媒32の温度状態を
高めることが可能になる。
ンジン1の出力トルクに対する影響の少ない気筒2の膨
張行程で追加の燃料噴射を行うことで、トルクショック
を極小化しながら、排気の空燃比を略理論空燃比になる
ように制御する。この際、気筒2の膨張行程で高温の燃
焼室6に燃料を噴射して、その反応性を高めるようにし
ているので、触媒32からのNOxの放出及び還元浄化
をさらに促進できる。しかも、膨張行程で噴射された燃
料の一部が後燃えしたり、或いは排気通路28内で排気
中の酸素と反応したりするので、触媒32の温度状態を
高めることが可能になる。
【0054】また、前記ステップS1においてエンジン
1が成層燃焼領域にないNOと判定して進んだステップ
S8では、今度はエンジン1が燃料カット領域(F/C
領域)にあるかどうか判定する。すなわち、エンジン回
転速度Nが燃料カット制御の開始回転速度以上であり、
かつアクセルペダルが全閉になっていれば、燃料カット
制御を行う領域(ニ)にあるYESと判定して、ステッ
プS9に進み、インジェクタ12による燃料の噴射を停
止させる。
1が成層燃焼領域にないNOと判定して進んだステップ
S8では、今度はエンジン1が燃料カット領域(F/C
領域)にあるかどうか判定する。すなわち、エンジン回
転速度Nが燃料カット制御の開始回転速度以上であり、
かつアクセルペダルが全閉になっていれば、燃料カット
制御を行う領域(ニ)にあるYESと判定して、ステッ
プS9に進み、インジェクタ12による燃料の噴射を停
止させる。
【0055】さらに、前記ステップS8において判定が
NOであれば、ステップS10に進み、今度は、ちょう
ど燃料カット制御を終了して、インジェクタ12による
燃料の噴射供給を再開させるときかどうか判定する。具
体的には、燃料カット制御が行われていてかつアクセル
ペダルが踏み込まれたか、或いはエンジン回転速度Nが
所定の復帰回転速度N1(図6参照)になったときに、
YESと判定して、ステップS12に進む一方、判定が
NOであれば、エンジン1は均一燃焼領域(ロ)(ハ)
のいずれかにあるから、ステップS11に進んで、エン
ジン1を均一燃焼モードとして、リターンする。
NOであれば、ステップS10に進み、今度は、ちょう
ど燃料カット制御を終了して、インジェクタ12による
燃料の噴射供給を再開させるときかどうか判定する。具
体的には、燃料カット制御が行われていてかつアクセル
ペダルが踏み込まれたか、或いはエンジン回転速度Nが
所定の復帰回転速度N1(図6参照)になったときに、
YESと判定して、ステップS12に進む一方、判定が
NOであれば、エンジン1は均一燃焼領域(ロ)(ハ)
のいずれかにあるから、ステップS11に進んで、エン
ジン1を均一燃焼モードとして、リターンする。
【0056】一方、前記ステップS10において、燃料
カット制御の終了時点であるYESと判定されて進んだ
ステップS12では、アクセルペダルが踏み操作されて
いるかどうか判定する(アクセルオン?)。そして、ア
クセルオフで判定がNOであれば前記ステップS6に進
んで、成層燃焼モードとする一方、アクセルオンで判定
がYESであれば、ステップS13に進み、今度は触媒
32における推定NOx吸収量Snoxが前記第1設定量
S1よりも少ない第2設定量S2以上かどうか判定する。
カット制御の終了時点であるYESと判定されて進んだ
ステップS12では、アクセルペダルが踏み操作されて
いるかどうか判定する(アクセルオン?)。そして、ア
クセルオフで判定がNOであれば前記ステップS6に進
んで、成層燃焼モードとする一方、アクセルオンで判定
がYESであれば、ステップS13に進み、今度は触媒
32における推定NOx吸収量Snoxが前記第1設定量
S1よりも少ない第2設定量S2以上かどうか判定する。
【0057】前記ステップS13における判定がNOで
あれば、前記ステップS6に進んで、成層燃焼モードと
する一方、判定がYESであれば、即ち、燃料カット状
態からの復帰時点でアクセルペダルが踏み込まれてお
り、かつ触媒32にある程度の量のNOxが吸収されて
いる状態であれば、ステップS14に進んで復帰タイマ
をセットし、その後、前記ステップS7に進んで燃料の
追加噴射を行い、触媒32からのNOxの放出及びその
還元浄化を促進する。
あれば、前記ステップS6に進んで、成層燃焼モードと
する一方、判定がYESであれば、即ち、燃料カット状
態からの復帰時点でアクセルペダルが踏み込まれてお
り、かつ触媒32にある程度の量のNOxが吸収されて
いる状態であれば、ステップS14に進んで復帰タイマ
をセットし、その後、前記ステップS7に進んで燃料の
追加噴射を行い、触媒32からのNOxの放出及びその
還元浄化を促進する。
【0058】すなわち、エンジン1が減速運転時に燃料
カット状態とされ、エンジン回転速度Nが徐々に低下し
ている途中で、アクセルペダルの操作がなされて(アク
セルオン)、インジェクタ12による燃料噴射が再開さ
れるときには、図6において模式的に実線の矢印で示す
ように、エンジン1は成層燃焼領域(イ)のうちの高回
転ないし高負荷側の領域(図に斜線を入れて示す特定領
域)に移行すると考えられる。そして、この特定領域で
は燃焼に伴うNOxの生成量が特に多いことから、当該
特定領域への移行が判定されたときに、なおかつ触媒3
2のNOx吸収量があまり少ない状態でなければ(Sno
x>S2)、NOxパージを行って、触媒32のNOx吸
収能力を高めるようにするのである。
カット状態とされ、エンジン回転速度Nが徐々に低下し
ている途中で、アクセルペダルの操作がなされて(アク
セルオン)、インジェクタ12による燃料噴射が再開さ
れるときには、図6において模式的に実線の矢印で示す
ように、エンジン1は成層燃焼領域(イ)のうちの高回
転ないし高負荷側の領域(図に斜線を入れて示す特定領
域)に移行すると考えられる。そして、この特定領域で
は燃焼に伴うNOxの生成量が特に多いことから、当該
特定領域への移行が判定されたときに、なおかつ触媒3
2のNOx吸収量があまり少ない状態でなければ(Sno
x>S2)、NOxパージを行って、触媒32のNOx吸
収能力を高めるようにするのである。
【0059】一方、アクセルペダルの操作がなされなけ
れば(アクセルオフ)、前記図6に破線の矢印で示すよ
うに、エンジン1は燃料カット状態からアイドル運転状
態に移行することになる。そして、このアイドル復帰の
場合にはその後のアイドル運転状態におけるエンジン1
からのNOx排出量があまり多くはないことから、敢え
て復帰時のNOxパージは行わないのである。
れば(アクセルオフ)、前記図6に破線の矢印で示すよ
うに、エンジン1は燃料カット状態からアイドル運転状
態に移行することになる。そして、このアイドル復帰の
場合にはその後のアイドル運転状態におけるエンジン1
からのNOx排出量があまり多くはないことから、敢え
て復帰時のNOxパージは行わないのである。
【0060】要するに、前記した燃料噴射制御によれ
ば、燃料カット制御中に触媒32が冷却されることがあ
り、しかも、その後にエンジン1がNOx排出量の多い
運転状態になって、触媒32のNOx吸収量が急速に増
大すると予想されるような状況では、燃料カット状態か
らの復帰のタイミングを利用して燃料の追加噴射を行
い、触媒32の昇温を促進しかつNOxパージを行っ
て、該触媒32のNOx吸収能力を高めるようにしてい
るのである。尚、前記ステップS12では、アクセルペ
ダルが踏み込まれたときに、エンジン1が特定領域に移
行すると判定するようにしているが、これに限らず、そ
のときのエンジン回転速度Nやアクセル開度、或いはア
クセル開度の変化量等を加味して、判定を行うようにし
てもよい。
ば、燃料カット制御中に触媒32が冷却されることがあ
り、しかも、その後にエンジン1がNOx排出量の多い
運転状態になって、触媒32のNOx吸収量が急速に増
大すると予想されるような状況では、燃料カット状態か
らの復帰のタイミングを利用して燃料の追加噴射を行
い、触媒32の昇温を促進しかつNOxパージを行っ
て、該触媒32のNOx吸収能力を高めるようにしてい
るのである。尚、前記ステップS12では、アクセルペ
ダルが踏み込まれたときに、エンジン1が特定領域に移
行すると判定するようにしているが、これに限らず、そ
のときのエンジン回転速度Nやアクセル開度、或いはア
クセル開度の変化量等を加味して、判定を行うようにし
てもよい。
【0061】前記図5に示すフローのステップS6が、
低回転低負荷側に設定された成層燃焼領域(イ)におい
てエンジン1が成層燃焼モードとなるように、インジェ
クタ12による燃料の噴射供給量を制御する燃料供給制
御部40aに対応しており、また、ステップS9が、エ
ンジン減速時の所定条件下で燃料カット制御を実行する
燃料カット制御部40bに対応している。
低回転低負荷側に設定された成層燃焼領域(イ)におい
てエンジン1が成層燃焼モードとなるように、インジェ
クタ12による燃料の噴射供給量を制御する燃料供給制
御部40aに対応しており、また、ステップS9が、エ
ンジン減速時の所定条件下で燃料カット制御を実行する
燃料カット制御部40bに対応している。
【0062】また、前記フローにおいてステップS2,
S3からステップS7へと進む制御手順が、エンジン1
が成層燃焼領域(イ)にあって、かつ触媒32の推定N
Ox吸収量Snoxが第1設定量S1以上になったとき、該
触媒32のNOx吸収量が飽和する前に強制的にNOx
パージを行うべく、排気の空燃比が略理論空燃比になる
ようにインジェクタ12により気筒2の膨張行程で追加
噴射を行わせるという補正制御部40dの制御に対応し
ている。
S3からステップS7へと進む制御手順が、エンジン1
が成層燃焼領域(イ)にあって、かつ触媒32の推定N
Ox吸収量Snoxが第1設定量S1以上になったとき、該
触媒32のNOx吸収量が飽和する前に強制的にNOx
パージを行うべく、排気の空燃比が略理論空燃比になる
ようにインジェクタ12により気筒2の膨張行程で追加
噴射を行わせるという補正制御部40dの制御に対応し
ている。
【0063】さらに、前記フローのステップS12によ
り、燃料カット制御が終了するときにアクセルペダルの
操作状態に基づいて、エンジン1が成層燃焼領域(イ)
のうちの高回転ないし高負荷側の特定領域に移行するこ
とを判定するアクセル操作判定部40e(移行領域判定
手段)が構成され、このアクセル操作判定部40eは、
アクセルペダルが踏み込まれているアクセルオン状態の
ときに、エンジン1が前記特定領域へ移行すると判定す
るものである。
り、燃料カット制御が終了するときにアクセルペダルの
操作状態に基づいて、エンジン1が成層燃焼領域(イ)
のうちの高回転ないし高負荷側の特定領域に移行するこ
とを判定するアクセル操作判定部40e(移行領域判定
手段)が構成され、このアクセル操作判定部40eは、
アクセルペダルが踏み込まれているアクセルオン状態の
ときに、エンジン1が前記特定領域へ移行すると判定す
るものである。
【0064】さらにまた、前記フローにおいてステップ
S4,S5からステップS7に進む制御手順が、エンジ
ン1の燃料カット状態からの復帰時に特定領域への移行
が判定されたとき、排気の空燃比が略理論空燃比になる
ように気筒2の膨張行程で追加噴射を行わせるという前
記補正制御部40dの制御に対応している。そして、こ
の補正制御部40dは、触媒32の推定NOx吸収量S
noxが第2設定量S2以上のときにのみ、前記した追加噴
射を行わせるように構成されている。
S4,S5からステップS7に進む制御手順が、エンジ
ン1の燃料カット状態からの復帰時に特定領域への移行
が判定されたとき、排気の空燃比が略理論空燃比になる
ように気筒2の膨張行程で追加噴射を行わせるという前
記補正制御部40dの制御に対応している。そして、こ
の補正制御部40dは、触媒32の推定NOx吸収量S
noxが第2設定量S2以上のときにのみ、前記した追加噴
射を行わせるように構成されている。
【0065】(実施形態1の作用効果)次に、前記実施
形態1の作用効果を説明する。
形態1の作用効果を説明する。
【0066】前記の如き燃料噴射制御により、まず、エ
ンジン1が低回転低負荷側の成層燃焼領域(イ)にある
とき、通常は、インジェクタ12により燃料が主に気筒
2の圧縮行程中期以降で噴射されて、成層燃焼状態とな
り、ポンプ損失等の少ない燃費効率に優れた運転状態と
なる。この際、排気の空燃比は、点火前の混合気の空燃
比と同様の極めてリーンな状態になるが、排気中のNO
xは触媒32に吸収されるので、大気中へのNOxの排
出は十分に低減される。
ンジン1が低回転低負荷側の成層燃焼領域(イ)にある
とき、通常は、インジェクタ12により燃料が主に気筒
2の圧縮行程中期以降で噴射されて、成層燃焼状態とな
り、ポンプ損失等の少ない燃費効率に優れた運転状態と
なる。この際、排気の空燃比は、点火前の混合気の空燃
比と同様の極めてリーンな状態になるが、排気中のNO
xは触媒32に吸収されるので、大気中へのNOxの排
出は十分に低減される。
【0067】そして、エンジン1の前記成層燃焼領域
(イ)での燃焼が継続して、触媒32におけるNOxの
吸収量が徐々に増大すると、そのことによって触媒32
のNOx吸収容量が減少し、該触媒32のNOx吸収能
力が徐々に低下することになる。これに対し、図7に一
例を示すように、推定NOx吸収量Snoxが第1設定量
S1になれば、強制的なNOxパージが行われて、触媒
32のNOx吸収量が飽和する前にNOxが放出され、
還元浄化される。
(イ)での燃焼が継続して、触媒32におけるNOxの
吸収量が徐々に増大すると、そのことによって触媒32
のNOx吸収容量が減少し、該触媒32のNOx吸収能
力が徐々に低下することになる。これに対し、図7に一
例を示すように、推定NOx吸収量Snoxが第1設定量
S1になれば、強制的なNOxパージが行われて、触媒
32のNOx吸収量が飽和する前にNOxが放出され、
還元浄化される。
【0068】一方、エンジン1が均一燃焼領域(ロ)
(ハ)にあるときには、インジェクタ12により燃料が
主に気筒2の吸気行程で噴射されて、均一燃焼状態とな
り、高負荷に対応する高出力が得られるとともに、排気
の空燃比が略理論空燃比ないしそれよりもリッチな状態
になることで、自ずと触媒32に吸収されていたNOx
が放出されて、還元されるようになる。
(ハ)にあるときには、インジェクタ12により燃料が
主に気筒2の吸気行程で噴射されて、均一燃焼状態とな
り、高負荷に対応する高出力が得られるとともに、排気
の空燃比が略理論空燃比ないしそれよりもリッチな状態
になることで、自ずと触媒32に吸収されていたNOx
が放出されて、還元されるようになる。
【0069】ここで、車両の走行に伴い、例えば図8に
示すようにエンジン回転速度Nが変化するときの、触媒
32におけるNOx吸収量Snoxの変化について、具体
的に説明する。まず、エンジン1がアイドル運転状態に
あるときには(〜t1)、NOxの生成量が比較的少な
く、また、排気流量も少ないことから、触媒32におけ
るNOx吸収量Snoxは緩やかに増大する。続いて、エ
ンジン1が急加速運転状態になり、均一燃焼モードで運
転されるようになると(t1〜t2)、排気の空燃比が略
理論空燃比ないしそれよりもリッチな状態になるので、
触媒32に吸収されたNOxが放出されて、還元浄化さ
れる。
示すようにエンジン回転速度Nが変化するときの、触媒
32におけるNOx吸収量Snoxの変化について、具体
的に説明する。まず、エンジン1がアイドル運転状態に
あるときには(〜t1)、NOxの生成量が比較的少な
く、また、排気流量も少ないことから、触媒32におけ
るNOx吸収量Snoxは緩やかに増大する。続いて、エ
ンジン1が急加速運転状態になり、均一燃焼モードで運
転されるようになると(t1〜t2)、排気の空燃比が略
理論空燃比ないしそれよりもリッチな状態になるので、
触媒32に吸収されたNOxが放出されて、還元浄化さ
れる。
【0070】続いて、エンジン1が成層燃焼領域(イ)
の高回転側で一定速度で運転される間(t2〜t3)、触
媒32のNOx吸収量は急速に増大するが、その後、エ
ンジン減速運転中の燃料カット状態では(t3〜t4)、
NOx吸収量は変化しない(t3〜t4)。また、この燃
料カット状態では、触媒32の過冷却を防止するため
に、スロットル弁22が略全閉状態にされる。
の高回転側で一定速度で運転される間(t2〜t3)、触
媒32のNOx吸収量は急速に増大するが、その後、エ
ンジン減速運転中の燃料カット状態では(t3〜t4)、
NOx吸収量は変化しない(t3〜t4)。また、この燃
料カット状態では、触媒32の過冷却を防止するため
に、スロットル弁22が略全閉状態にされる。
【0071】そして、燃料カット制御が終了して、前記
図6に実線の矢印で示すように、アクセルオンでエンジ
ン1が成層燃焼状態に復帰するときには(t=t4)、
インジェクタ12により気筒の膨張行程で追加噴射が行
われ、これにより、排気温度が高められるとともに、排
気の空燃比が略理論空燃比とされて、触媒32のNOx
パージが行われる。このことで、その後、エンジン1が
NOx排出量の多い領域で一定速度で運転されるときに
(t4〜t5)、触媒32のNOx吸収能力が十分に高い
状態になり、大気中へのNOxの排出を十分に低減でき
る。
図6に実線の矢印で示すように、アクセルオンでエンジ
ン1が成層燃焼状態に復帰するときには(t=t4)、
インジェクタ12により気筒の膨張行程で追加噴射が行
われ、これにより、排気温度が高められるとともに、排
気の空燃比が略理論空燃比とされて、触媒32のNOx
パージが行われる。このことで、その後、エンジン1が
NOx排出量の多い領域で一定速度で運転されるときに
(t4〜t5)、触媒32のNOx吸収能力が十分に高い
状態になり、大気中へのNOxの排出を十分に低減でき
る。
【0072】続いて、エンジン1が再び燃料カット状態
になった後に(t5〜t6)、再度、一定速度でのリーン
運転状態に復帰するときにも(t=t6)、前記と同様
に、復帰時のNOxパージが行われ、触媒32は再びN
Oxを放出して、NOx吸収能力の高い状態になる。
になった後に(t5〜t6)、再度、一定速度でのリーン
運転状態に復帰するときにも(t=t6)、前記と同様
に、復帰時のNOxパージが行われ、触媒32は再びN
Oxを放出して、NOx吸収能力の高い状態になる。
【0073】ここで、仮に、前記したような復帰時のN
Oxパージを行わないようにした場合、触媒32におけ
るNOx吸収量の変化は、前記図8に仮想線で示すよう
になり、復帰時のNOxパージを行うようににした場合
(実線のグラフ)と比べて、特にt4〜t7 の期間にお
いて平均的にNOx吸収量Snoxの多い状態、即ちNO
x吸収能力の低い状態になってしまう。
Oxパージを行わないようにした場合、触媒32におけ
るNOx吸収量の変化は、前記図8に仮想線で示すよう
になり、復帰時のNOxパージを行うようににした場合
(実線のグラフ)と比べて、特にt4〜t7 の期間にお
いて平均的にNOx吸収量Snoxの多い状態、即ちNO
x吸収能力の低い状態になってしまう。
【0074】また、復帰時のNOxパージを行わないよ
うにした場合、前記図8に示すように、エンジン1が低
速の定常運転状態にあるときに触媒32におけるNOx
吸収量Snoxが第1設定量S1に達して(t=t7)、強
制的なNOxパージが行われることになり、本来、エン
ジン1の出力が変化しない状況で運転者の操作とは無関
係に、強制的にエンジン1の燃焼状態が切換えられるこ
とになるので、このときのトルクの変動がたとえ小さな
ものであっても、運転者に違和感を感じさせる虞れがあ
る。
うにした場合、前記図8に示すように、エンジン1が低
速の定常運転状態にあるときに触媒32におけるNOx
吸収量Snoxが第1設定量S1に達して(t=t7)、強
制的なNOxパージが行われることになり、本来、エン
ジン1の出力が変化しない状況で運転者の操作とは無関
係に、強制的にエンジン1の燃焼状態が切換えられるこ
とになるので、このときのトルクの変動がたとえ小さな
ものであっても、運転者に違和感を感じさせる虞れがあ
る。
【0075】これに対し、この実施形態の燃料制御装置
Aのように、エンジン1が燃料カット状態から成層燃焼
状態に復帰して、インジェクタ12により燃料の供給を
再開するというタイミングでNOxパージを行うように
し、しかも、エンジン1出力に対する影響の少ない気筒
2の膨張行程で追加の燃料噴射を行うようにすれば、運
転者が違和感を感じることは希である。また、前記のよ
うな復帰時のNOxパージを行うことにより、強制的な
NOxパージが行われる頻度を大幅に低下させることが
できる。
Aのように、エンジン1が燃料カット状態から成層燃焼
状態に復帰して、インジェクタ12により燃料の供給を
再開するというタイミングでNOxパージを行うように
し、しかも、エンジン1出力に対する影響の少ない気筒
2の膨張行程で追加の燃料噴射を行うようにすれば、運
転者が違和感を感じることは希である。また、前記のよ
うな復帰時のNOxパージを行うことにより、強制的な
NOxパージが行われる頻度を大幅に低下させることが
できる。
【0076】したがって、この実施形態に係る燃料制御
装置Aによれば、エンジン1が燃料カット状態から成層
燃焼領域(イ)内の特定領域に復帰するときに、インジ
ェクタ12により燃料噴射を再開するタイミングを利用
して、気筒2の膨張行程での追加噴射によりNOxパー
ジを行うようにしたので、触媒32によるNOx浄化性
能を全体として高くなるように維持することができると
ともに、強制的なNOxパージの回数を減らして、全体
的な燃費の改善と違和感の低減による運転フィールの向
上とを実現できる。
装置Aによれば、エンジン1が燃料カット状態から成層
燃焼領域(イ)内の特定領域に復帰するときに、インジ
ェクタ12により燃料噴射を再開するタイミングを利用
して、気筒2の膨張行程での追加噴射によりNOxパー
ジを行うようにしたので、触媒32によるNOx浄化性
能を全体として高くなるように維持することができると
ともに、強制的なNOxパージの回数を減らして、全体
的な燃費の改善と違和感の低減による運転フィールの向
上とを実現できる。
【0077】また、そのような燃料の追加噴射を、触媒
32におけるNOx吸収量Snoxがあまり少ないとき
(Snox≦S2)には行わないようにしているので、例え
ば、エンジン1が燃料カット状態になる直前に強制的な
NOxパージが行われていて、触媒32にNOxが殆ど
吸収されていないような状況では、無駄な追加噴射は行
わずに、エンジン1を通常の成層燃焼モードで復帰させ
ることで、燃費のさらなる改善が図られる。
32におけるNOx吸収量Snoxがあまり少ないとき
(Snox≦S2)には行わないようにしているので、例え
ば、エンジン1が燃料カット状態になる直前に強制的な
NOxパージが行われていて、触媒32にNOxが殆ど
吸収されていないような状況では、無駄な追加噴射は行
わずに、エンジン1を通常の成層燃焼モードで復帰させ
ることで、燃費のさらなる改善が図られる。
【0078】(実施形態2)図9は、本発明の実施形態
2に係る燃料制御装置Aによる燃料噴射制御の処理手順
を示し、この実施形態2では、エンジン1が燃料カット
状態からアクセルオンで復帰するときには、前記実施形
態1と同じく気筒2の膨張行程で追加噴射を行うように
する一方、アクセルオフのときには、エンジン1を一時
的に略理論空燃比の均一燃焼状態とするようにしたもの
である。尚、この実施形態2に係る燃料制御装置の全体
構成は前記実施形態1のもの(図1参照)と同じなの
で、実施形態1と同じ構成要素については同一符号を付
して、その説明は省略する。
2に係る燃料制御装置Aによる燃料噴射制御の処理手順
を示し、この実施形態2では、エンジン1が燃料カット
状態からアクセルオンで復帰するときには、前記実施形
態1と同じく気筒2の膨張行程で追加噴射を行うように
する一方、アクセルオフのときには、エンジン1を一時
的に略理論空燃比の均一燃焼状態とするようにしたもの
である。尚、この実施形態2に係る燃料制御装置の全体
構成は前記実施形態1のもの(図1参照)と同じなの
で、実施形態1と同じ構成要素については同一符号を付
して、その説明は省略する。
【0079】具体的に、前記図9のフローに示すよう
に、この実施形態2の燃料噴射制御の手順は、ステップ
S0〜S12までが前記実施形態1と同じである。すな
わち、同図のステップS10において燃料カット制御か
らの復帰時点であると判定されたとき(YES)、ステ
ップS12においてアクセルオンかどうか判定し、判定
がYESであれば、ステップS13’に進む一方、判定
がNOであれば、ステップS15に進む。
に、この実施形態2の燃料噴射制御の手順は、ステップ
S0〜S12までが前記実施形態1と同じである。すな
わち、同図のステップS10において燃料カット制御か
らの復帰時点であると判定されたとき(YES)、ステ
ップS12においてアクセルオンかどうか判定し、判定
がYESであれば、ステップS13’に進む一方、判定
がNOであれば、ステップS15に進む。
【0080】そして、前記ステップS13’では、触媒
32の推定温度Tcatが、予め触媒32の浄化性能の低
下する温度状態に対応するように設定した温度Tcat1
(例えば400°C)以下であるかどうか判定する。こ
の触媒32の温度状態の推定は、例えばエンジン水温と
エンジン1の運転履歴とに基づいて行うようにすればよ
く、推定温度Tcatが前記設定温度Tcat1以上であれ
ば、ステップS6に進んで、エンジン1を成層燃焼モー
ドとする一方、触媒32の温度状態がそれほど高くなけ
れば、ステップS14に進んで復帰タイマをセットし、
続いて、ステップS7において、エンジン1を成層燃焼
モードとした上で、各気筒2の膨張行程において燃料の
追加噴射を行わせるようにする。
32の推定温度Tcatが、予め触媒32の浄化性能の低
下する温度状態に対応するように設定した温度Tcat1
(例えば400°C)以下であるかどうか判定する。こ
の触媒32の温度状態の推定は、例えばエンジン水温と
エンジン1の運転履歴とに基づいて行うようにすればよ
く、推定温度Tcatが前記設定温度Tcat1以上であれ
ば、ステップS6に進んで、エンジン1を成層燃焼モー
ドとする一方、触媒32の温度状態がそれほど高くなけ
れば、ステップS14に進んで復帰タイマをセットし、
続いて、ステップS7において、エンジン1を成層燃焼
モードとした上で、各気筒2の膨張行程において燃料の
追加噴射を行わせるようにする。
【0081】つまり、触媒32の温度状態が低ければ、
前記実施形態1と同じく、エンジン1が燃料カット状態
からアクセルオンで成層燃焼領域(イ)に復帰するとき
に、膨張行程噴射によってNOxパージを行うようにす
る一方、触媒32の温度状態が所定以上に高いときに
は、前記膨張行程噴射は行わない。これは、膨張行程噴
射による排気温度の上昇によって、既に高温状態になっ
ている触媒32が過熱することを防止するためである。
前記実施形態1と同じく、エンジン1が燃料カット状態
からアクセルオンで成層燃焼領域(イ)に復帰するとき
に、膨張行程噴射によってNOxパージを行うようにす
る一方、触媒32の温度状態が所定以上に高いときに
は、前記膨張行程噴射は行わない。これは、膨張行程噴
射による排気温度の上昇によって、既に高温状態になっ
ている触媒32が過熱することを防止するためである。
【0082】また、前記ステップS12において、アク
セルオフでNOと判定されて進んだステップS15で
は、インジェクタ12により燃料を各気筒2の吸気行程
で噴射させて、エンジン1を略理論空燃比の均一燃焼状
態ででアイドル復帰させるようにしている。
セルオフでNOと判定されて進んだステップS15で
は、インジェクタ12により燃料を各気筒2の吸気行程
で噴射させて、エンジン1を略理論空燃比の均一燃焼状
態ででアイドル復帰させるようにしている。
【0083】この点について、図10を参照しながら詳
細に説明すると、まず、エンジン1が燃料カット状態に
あるときには、触媒32の過冷却を防止するために、ス
ロットル弁22が略全閉状態にされる。そして、その
後、エンジン回転速度Nが低下して、予め設定した復帰
回転速度N1になると、スロットル弁22が開かれると
ともに、インジェクタ12により気筒2の圧縮行程で燃
料噴射が再開される。この際、同図に実線示すように、
エンジン回転速度Nが復帰回転速度N1よりも高い設定
回転速度N2になったときに(t=t1)、先にスロット
ル弁22を開き、続いて、エンジン回転速度Nが復帰回
転速度N1になったときに(t=t2)、燃料噴射を再開
させるようにしている。
細に説明すると、まず、エンジン1が燃料カット状態に
あるときには、触媒32の過冷却を防止するために、ス
ロットル弁22が略全閉状態にされる。そして、その
後、エンジン回転速度Nが低下して、予め設定した復帰
回転速度N1になると、スロットル弁22が開かれると
ともに、インジェクタ12により気筒2の圧縮行程で燃
料噴射が再開される。この際、同図に実線示すように、
エンジン回転速度Nが復帰回転速度N1よりも高い設定
回転速度N2になったときに(t=t1)、先にスロット
ル弁22を開き、続いて、エンジン回転速度Nが復帰回
転速度N1になったときに(t=t2)、燃料噴射を再開
させるようにしている。
【0084】しかし、そのように先にスロットル弁22
を開くようにしていても、該スロットル弁22の作動遅
れや吸気の輸送遅れ等があるので、エンジン回転速度N
の降下速度が大きいときには、燃料噴射の再開時点(t
2)までに吸気流量を成層燃焼状態のときの適正値αま
で増大させることができない場合がある。そして、この
場合には、エンジン1の各気筒2への吸気充填量が一時
的に不足して、点火プラグ10の周囲に混合気を適切に
成層化することができなくなり、オーバーリッチにより
失火やエンジンストールを招く虞れがある。
を開くようにしていても、該スロットル弁22の作動遅
れや吸気の輸送遅れ等があるので、エンジン回転速度N
の降下速度が大きいときには、燃料噴射の再開時点(t
2)までに吸気流量を成層燃焼状態のときの適正値αま
で増大させることができない場合がある。そして、この
場合には、エンジン1の各気筒2への吸気充填量が一時
的に不足して、点火プラグ10の周囲に混合気を適切に
成層化することができなくなり、オーバーリッチにより
失火やエンジンストールを招く虞れがある。
【0085】これに対し、前記した燃料噴射制御のフロ
ーによれば、アクセルオフのままでエンジン1がアイド
ル運転状態に復帰するときには、エンジン回転速度Nが
復帰回転速度N1になったときに、インジェクタ12に
より気筒2の吸気行程で燃料噴射が再開されて、エンジ
ン1は均一燃焼状態でアイドル復帰するようになる。こ
のことで、均一燃焼状態であれば、前記図10において
点線で示すように、アイドル運転のために必要な適正な
吸気流量βが成層燃焼状態のときに比べて相対的に少な
くなるので、点火時点までにこの適正な吸気流量を得る
ことができる。また、仮に吸気の充填遅れがあったとし
ても、均一な混合気の濃度が全体としてややリッチ側に
ずれるだけであり、失火やエンジンストールが起きるこ
とはないのである。
ーによれば、アクセルオフのままでエンジン1がアイド
ル運転状態に復帰するときには、エンジン回転速度Nが
復帰回転速度N1になったときに、インジェクタ12に
より気筒2の吸気行程で燃料噴射が再開されて、エンジ
ン1は均一燃焼状態でアイドル復帰するようになる。こ
のことで、均一燃焼状態であれば、前記図10において
点線で示すように、アイドル運転のために必要な適正な
吸気流量βが成層燃焼状態のときに比べて相対的に少な
くなるので、点火時点までにこの適正な吸気流量を得る
ことができる。また、仮に吸気の充填遅れがあったとし
ても、均一な混合気の濃度が全体としてややリッチ側に
ずれるだけであり、失火やエンジンストールが起きるこ
とはないのである。
【0086】前記図9に示すフローにおいて、ステップ
S13’により、触媒32のNOxの吸収能力が低下す
る所定の高温状態であることを判定する触媒高温状態判
定部40fが構成されている。そして、このテップS1
3’においてNOと判定されてステップS6に進む制御
手順により、触媒32が前記高温状態であると判定され
た場合に、燃料カット状態からの復帰時に気筒2の膨張
行程で追加噴射を行うことを禁止する補正制御禁止部4
0gが構成されている。
S13’により、触媒32のNOxの吸収能力が低下す
る所定の高温状態であることを判定する触媒高温状態判
定部40fが構成されている。そして、このテップS1
3’においてNOと判定されてステップS6に進む制御
手順により、触媒32が前記高温状態であると判定され
た場合に、燃料カット状態からの復帰時に気筒2の膨張
行程で追加噴射を行うことを禁止する補正制御禁止部4
0gが構成されている。
【0087】また、前記フローのステップS12→S1
3’→S14→S7と進む制御手順が、アクセルペダル
の踏み操作が判定されたときに、排気の空燃比が略理論
空燃比ないし理論空燃比よりもリッチな状態になるよう
に、インジェクタ12により燃料を気筒2の膨張行程で
追加噴射させるという補正制御部40dによる制御に対
応している。
3’→S14→S7と進む制御手順が、アクセルペダル
の踏み操作が判定されたときに、排気の空燃比が略理論
空燃比ないし理論空燃比よりもリッチな状態になるよう
に、インジェクタ12により燃料を気筒2の膨張行程で
追加噴射させるという補正制御部40dによる制御に対
応している。
【0088】さらに、前記フローにおいて、ステップS
12→S15と進む制御手順が、アクセルペダルの踏み
操作がなされていないと判定されたときにインジェクタ
12により燃料を、点火前の燃焼室の平均的な空燃比が
略理論空燃比になるように気筒2の吸気行程で噴射させ
るという前記補正制御部40dによる制御に対応してい
る。
12→S15と進む制御手順が、アクセルペダルの踏み
操作がなされていないと判定されたときにインジェクタ
12により燃料を、点火前の燃焼室の平均的な空燃比が
略理論空燃比になるように気筒2の吸気行程で噴射させ
るという前記補正制御部40dによる制御に対応してい
る。
【0089】したがって、この実施形態2に係る火花点
火式エンジンの燃料制御装置Aによれば、エンジン1が
減速運転時の燃料カット状態から成層燃焼領域(イ)へ
復帰して、インジェクタ12により燃料噴射が再開され
るときに、アクセルオンで復帰する場合には、前記実施
形態1と同じく、エンジン1が成層燃焼モードとされた
上で、インジェクタ12により各気筒の膨張行程で燃料
の追加噴射が行われ、これにより、効果的にNOxパー
ジが行われる。
火式エンジンの燃料制御装置Aによれば、エンジン1が
減速運転時の燃料カット状態から成層燃焼領域(イ)へ
復帰して、インジェクタ12により燃料噴射が再開され
るときに、アクセルオンで復帰する場合には、前記実施
形態1と同じく、エンジン1が成層燃焼モードとされた
上で、インジェクタ12により各気筒の膨張行程で燃料
の追加噴射が行われ、これにより、効果的にNOxパー
ジが行われる。
【0090】一方、アクセルオフでエンジン1がアイド
ル復帰するときには、エンジン1は強制的に均一燃焼状
態とされるので、例えば車両の急制動時のように、エン
ジン回転速度Nが急低下するときであっても、吸気の遅
れに起因して失火やエンジンストールに至ることを確実
に防止できる。
ル復帰するときには、エンジン1は強制的に均一燃焼状
態とされるので、例えば車両の急制動時のように、エン
ジン回転速度Nが急低下するときであっても、吸気の遅
れに起因して失火やエンジンストールに至ることを確実
に防止できる。
【0091】(他の実施形態)尚、本発明の構成は、前
記実施形態1又は実施形態2の構成に限定されるもので
はなく、その他の種々の構成を包含するものである。す
なわち、前記実施形態では、触媒32のNOxパージを
行うときに、インジェクタ12により燃料を気筒の膨張
行程で追加噴射させるようにしているが、これに限ら
ず、例えば気筒の排気行程で追加噴射を行うようにして
もよく、或いは、気筒2の吸気行程で追加噴射を行うよ
うにすることも可能である。
記実施形態1又は実施形態2の構成に限定されるもので
はなく、その他の種々の構成を包含するものである。す
なわち、前記実施形態では、触媒32のNOxパージを
行うときに、インジェクタ12により燃料を気筒の膨張
行程で追加噴射させるようにしているが、これに限ら
ず、例えば気筒の排気行程で追加噴射を行うようにして
もよく、或いは、気筒2の吸気行程で追加噴射を行うよ
うにすることも可能である。
【0092】また、前記各実施形態では、NOxパージ
のときに排気の空燃比を略理論空燃比(A/F=14.
7)になるように制御するようにしているが、これに限
らず、排気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ(例えば
A/F=12くらい)になるように制御するようにして
もよい。
のときに排気の空燃比を略理論空燃比(A/F=14.
7)になるように制御するようにしているが、これに限
らず、排気の空燃比を理論空燃比よりもリッチ(例えば
A/F=12くらい)になるように制御するようにして
もよい。
【0093】さらに、前記各実施形態では、本発明を直
噴式エンジン1の燃料制御装置Aに適用しているが、こ
れに限るものではない。すなわち、エンジンの吸気ポー
トに燃料を噴射するようにインジェクタを配設したいわ
ゆるポート噴射式エンジンにおいて、該エンジンの低回
転低負荷側にリーン運転領域を設定し、この領域内で空
燃比A/F=18〜24くらいで均一燃焼状態でのリー
ンバーン運転を行うようにしたものにも、本発明を適用
することができる。
噴式エンジン1の燃料制御装置Aに適用しているが、こ
れに限るものではない。すなわち、エンジンの吸気ポー
トに燃料を噴射するようにインジェクタを配設したいわ
ゆるポート噴射式エンジンにおいて、該エンジンの低回
転低負荷側にリーン運転領域を設定し、この領域内で空
燃比A/F=18〜24くらいで均一燃焼状態でのリー
ンバーン運転を行うようにしたものにも、本発明を適用
することができる。
【0094】
【発明の効果】以上、説明したように、請求項1の発明
に係る火花点火式エンジンの燃料制御装置によると、酸
素過剰雰囲気の排気中のNOxを吸収するNOx吸収型
触媒を備え、エンジンをその運転状態に応じてリーン燃
焼状態としたり、或いは燃料カット状態としたりするよ
うにしたものにおいて、エンジンが燃料カット状態から
復帰して、NOx生成量の多い特定領域に移行するとき
に、排気の空燃比を略理論空燃比ないしそれよりもリッ
チな状態になるように制御して、触媒のNOxパージを
行うようにしたので、この触媒によるNOx浄化性能を
十分に高く維持することができるとともに、強制的なN
Oxパージの回数を減らして、エンジン運転中の全体的
な燃費改善と運転フィールの向上とを実現できる。
に係る火花点火式エンジンの燃料制御装置によると、酸
素過剰雰囲気の排気中のNOxを吸収するNOx吸収型
触媒を備え、エンジンをその運転状態に応じてリーン燃
焼状態としたり、或いは燃料カット状態としたりするよ
うにしたものにおいて、エンジンが燃料カット状態から
復帰して、NOx生成量の多い特定領域に移行するとき
に、排気の空燃比を略理論空燃比ないしそれよりもリッ
チな状態になるように制御して、触媒のNOxパージを
行うようにしたので、この触媒によるNOx浄化性能を
十分に高く維持することができるとともに、強制的なN
Oxパージの回数を減らして、エンジン運転中の全体的
な燃費改善と運転フィールの向上とを実現できる。
【0095】請求項2の発明によると、NOxパージの
ときに燃料噴射弁により燃料を気筒の膨張行程ないし排
気行程において追加噴射させることで、排気の空燃比を
略理論空燃比ないしそれよりもリッチな状態にすること
ができる。
ときに燃料噴射弁により燃料を気筒の膨張行程ないし排
気行程において追加噴射させることで、排気の空燃比を
略理論空燃比ないしそれよりもリッチな状態にすること
ができる。
【0096】請求項3の発明によると、補正制御に起因
するエンジンのトルク変動を抑えつつ、膨張行程での追
加噴射により燃料の反応性を高めて、NOxパージの効
果を高めることができる。
するエンジンのトルク変動を抑えつつ、膨張行程での追
加噴射により燃料の反応性を高めて、NOxパージの効
果を高めることができる。
【0097】請求項4の発明によると、エンジンが燃料
カット状態から復帰するときであっても、無駄なNOx
パージは行わないようにすることで、燃費をさらに改善
できる。
カット状態から復帰するときであっても、無駄なNOx
パージは行わないようにすることで、燃費をさらに改善
できる。
【0098】また、請求項5の発明に係る火花点火式エ
ンジンの燃料制御装置によると、特に、低回転低負荷側
で成層燃焼状態となる直噴式エンジンにおいて、燃料カ
ット状態からの復帰時にアクセル操作がなされていれ
ば、エンジンを成層燃焼状態で復帰させるとともに、気
筒の膨張行程ないし排気行程で追加噴射を行わせて、触
媒のNOxパージを行うことで、請求項1の発明と同様
の効果を得ることができる。一方、燃料カット状態から
の復帰時にアクセル操作がなされていなければ、エンジ
ンを均一燃焼状態とすることで、失火やエンジンストー
ルを防止することができる。
ンジンの燃料制御装置によると、特に、低回転低負荷側
で成層燃焼状態となる直噴式エンジンにおいて、燃料カ
ット状態からの復帰時にアクセル操作がなされていれ
ば、エンジンを成層燃焼状態で復帰させるとともに、気
筒の膨張行程ないし排気行程で追加噴射を行わせて、触
媒のNOxパージを行うことで、請求項1の発明と同様
の効果を得ることができる。一方、燃料カット状態から
の復帰時にアクセル操作がなされていなければ、エンジ
ンを均一燃焼状態とすることで、失火やエンジンストー
ルを防止することができる。
【0099】請求項6の発明によると、NOx吸収型触
媒がNOx吸収能力の低下する所定の高温状態にあると
きに、燃料噴射弁による気筒の膨張行程での追加噴射を
禁止することで、該触媒の過熱を防止することができ
る。
媒がNOx吸収能力の低下する所定の高温状態にあると
きに、燃料噴射弁による気筒の膨張行程での追加噴射を
禁止することで、該触媒の過熱を防止することができ
る。
【図1】本発明の実施形態1に係る火花点火式エンジン
の燃料制御装置の全体構成図である。
の燃料制御装置の全体構成図である。
【図2】触媒の温度状態の変化に対するNOx浄化率の
変化特性を示す図である。
変化特性を示す図である。
【図3】エンジンの成層燃焼領域、均一燃焼領域及び燃
料カット制御を行う領域を設定した制御マップの一例を
示す図である。
料カット制御を行う領域を設定した制御マップの一例を
示す図である。
【図4】エンジンの燃料噴射形態を模式的に示す図であ
る。
る。
【図5】ECUによる燃料噴射制御の手順を示すフロー
チャート図である。
チャート図である。
【図6】燃料カット状態からアクセルオンで成層燃焼領
域内の特定領域に復帰するときと、アクセルオフでアイ
ドル復帰するときとを互いに対比して示す模式図であ
る。
域内の特定領域に復帰するときと、アクセルオフでアイ
ドル復帰するときとを互いに対比して示す模式図であ
る。
【図7】成層燃焼モードが継続して、強制的なNOxパ
ージが行われるときの触媒のNOx吸収量の変化を示す
タイムチャート図である。
ージが行われるときの触媒のNOx吸収量の変化を示す
タイムチャート図である。
【図8】エンジンの運転状態が種々、変化するときのエ
ンジン回転速度N、排気の空燃比状態及び触媒のNOx
吸収量の変化を互いに対比して示すタイムチャート図で
ある。
ンジン回転速度N、排気の空燃比状態及び触媒のNOx
吸収量の変化を互いに対比して示すタイムチャート図で
ある。
【図9】本発明の実施形態2に係る図5相当図である。
【図10】アクセルオフでアイドル復帰するときの、エ
ンジン回転速度、スロットル弁開度及び吸気流量の変化
を互いに対比して示すタイムチャート図である。
ンジン回転速度、スロットル弁開度及び吸気流量の変化
を互いに対比して示すタイムチャート図である。
A 火花点火式エンジンの燃料制御装置 1 エンジン 2 気筒 6 燃焼室 12 インジェクタ(燃料噴射弁) 32 触媒 40 コントロールユニット(ECU) 40a 燃料供給制御部(燃料供給制御手段) 40b 燃料カット制御部(燃料カット制御手段) 40c NOx吸収量推定部(推定手段) 40d 補正制御部(補正制御手段、燃料増量手段) 40e アクセル操作判定部(移行領域判定手段、ア
クセル操作判定手段) 40f 触媒高温状態判定部(触媒高温状態判定手
段) 40g 補正制御禁止部(補正制御禁止手段)
クセル操作判定手段) 40f 触媒高温状態判定部(触媒高温状態判定手
段) 40g 補正制御禁止部(補正制御禁止手段)
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 3/08 F02B 17/00 101 4D048 3/20 F02D 41/02 330A 3/24 41/04 305D 3/28 301 305A F02B 17/00 101 45/00 314F F02D 41/02 330 314K 41/04 305 314Z B01D 53/34 ZAB 45/00 314 129A 53/36 102Z Fターム(参考) 3G023 AA02 AA05 AA18 AB01 AC04 AF01 AG01 AG02 AG03 3G084 AA03 AA04 BA05 BA09 BA15 BA20 BA21 BA27 CA03 CA04 CA06 CA09 DA02 DA25 DA28 DA34 DA37 EA11 EB08 EC01 FA08 FA10 FA11 FA20 FA27 FA33 FA38 3G091 AA02 AA11 AA12 AA17 AA24 AA28 AB06 BA04 BA08 BA10 BA14 BA33 CA13 CA27 CB02 CB03 CB05 CB07 CB08 DA01 DA02 DA03 DA05 DA08 DB06 DB10 EA00 EA01 EA05 EA06 EA07 EA14 EA15 EA16 EA31 EA34 FA05 FA08 FA09 FA12 FA13 FA14 FA19 FB03 FB10 FB11 FB12 FC02 FC04 FC08 HA36 HB05 3G301 HA01 HA04 HA06 HA13 HA14 HA16 HA17 JA02 JA03 JA23 JA31 JA32 KA07 KA08 KA09 KA16 KA24 KA25 KA26 KA27 LA03 LA05 LB04 LC03 MA01 MA19 MA24 MA25 MA26 MA27 NA01 NA04 NA08 NB02 NB11 NC02 NE01 NE13 NE14 NE15 NE23 PA04Z PA07Z PA09Z PA10Z PA11Z PA17Z PB08Z PB09Z PC02Z PD03A PD12Z PE01Z PE03Z PE08Z PF03Z 4D002 AA12 AC10 BA04 BA05 GA02 GB02 GB03 4D048 AA06 AB02 EA04
Claims (6)
- 【請求項1】 エンジンの気筒毎に燃料を供給する燃料
供給手段と、エンジンの排気通路に配設され、排気中の
酸素濃度が高い酸素過剰雰囲気でNOxを吸収する一
方、酸素濃度の低下によって前記吸収したNOxを放出
するNOx吸収型触媒と、 エンジンが低回転低負荷側に設定したリーン運転領域に
あるときに、点火前の気筒内燃焼室の平均的な空燃比が
理論空燃比よりもリーンな状態になるように、前記燃料
供給手段による燃料の供給量を制御する燃料供給制御手
段と、 少なくともエンジンの減速運転時に所定条件下で、前記
燃料供給手段による燃料の供給を停止させる燃料カット
制御を行う燃料カット制御手段とを備えた火花点火式エ
ンジンの燃料制御装置において、 前記燃料カット制御手段による燃料カット制御が終了す
るときに、エンジンが前記リーン運転領域のうちの高回
転ないし高負荷側の特定領域に移行するかどうか判定す
る移行領域判定手段と、 前記移行領域判定手段によりエンジンの前記特定領域へ
の移行が判定されたとき、排気の空燃比が略理論空燃比
ないし理論空燃比よりもリッチな状態になるように、前
記燃料供給手段による燃料供給量を補正する補正制御手
段とが設けられていることを特徴とする火花点火式エン
ジンの燃料制御装置。 - 【請求項2】 請求項1において、 燃料供給手段は、エンジンの気筒内燃焼室に燃料を直
接、噴射する燃料噴射弁であり、 補正制御手段は、少なくとも、前記燃料噴射弁により燃
料を気筒の膨張行程ないし排気行程において追加噴射さ
せるものであることを特徴とする火花点火式エンジンの
燃料制御装置。 - 【請求項3】 請求項2において、 燃料供給制御手段は、エンジンがリーン運転領域にある
ときに成層燃焼状態になるように、燃料噴射弁により燃
料を気筒の圧縮行程中期以降で噴射させるものであり、 補正制御手段は、前記燃料噴射弁による気筒の圧縮行程
での燃料噴射量は変更せずに、かつ、該燃料噴射弁によ
り燃料を気筒の膨張行程において追加噴射させるもので
あることを特徴とする火花点火式エンジンの燃料制御装
置。 - 【請求項4】 請求項1において、 触媒のNOx吸収量を推定する推定手段と、 エンジンがリーン運転領域にあって、かつ前記推定手段
による推定NOx吸収量が第1設定量以上になったと
き、排気の空燃比が略理論空燃比ないし理論空燃比より
もリッチな状態になるように、燃料供給手段による燃料
供給量を増量させる燃料増量手段とが設けられ、 補正制御手段は、前記推定NOx吸収量が前記第1設定
量よりも少ない第2設定量以上のときに、燃料供給量の
補正を行うように構成されていることを特徴とする火花
点火式エンジンの燃料制御装置。 - 【請求項5】 エンジンの気筒内燃焼室に燃料を直接、
噴射供給する燃料噴射弁と、 前記燃焼室に連通する排気通路に配設され、排気中の酸
素濃度が高い酸素過剰雰囲気でNOxを吸収する一方、
酸素濃度の低下によって前記吸収したNOxを放出する
NOx吸収型触媒と、 エンジンが低回転低負荷側に設定したリーン運転領域に
あるときに、点火前の燃焼室の平均的な空燃比が理論空
燃比よりもリーンな状態になるように、前記燃料噴射弁
による燃料の噴射供給量を制御する燃料供給制御手段
と、 少なくともエンジンの減速運転時に所定条件下で、前記
燃料供給手段による燃料供給を停止させる燃料カット制
御を行う燃料カット制御手段とを備えた火花点火式エン
ジンの燃料制御装置において、 前記燃料供給制御手段は、エンジンが前記リーン運転領
域にあるときに成層燃焼状態になるように、前記燃料噴
射弁により燃料を気筒の圧縮行程中期以降で噴射させる
ものであり、 前記燃料カット制御手段による燃料カット制御が終了す
るときに、アクセル操作がなされているかどうか判定す
るアクセル操作判定手段と、 前記アクセル操作判定手段によりアクセル操作がなされ
ていると判定されたとき、排気の空燃比が略理論空燃比
ないし理論空燃比よりもリッチな状態になるように、前
記燃料噴射弁により燃料を気筒の膨張行程ないし排気行
程で追加噴射させる一方、アクセル操作がなされていな
いと判定されたときには、前記燃料供給制御手段による
制御を禁止し、かつ前記燃料噴射弁により燃料を、点火
前の燃焼室の平均的な空燃比が略理論空燃比ないし理論
空燃比よりもリッチな状態になるように気筒の吸気行程
で噴射させる補正制御手段とが設けられていることを特
徴とする火花点火式エンジンの燃料制御装置。 - 【請求項6】 請求項5において、触媒によるNOxの
吸収能力が低下する所定の高温状態であることを判定す
る触媒高温状態判定手段と、 前記触媒高温状態判定手段により触媒が前記高温状態で
あると判定された場合には、燃料カット制御の終了時に
アクセル操作判定手段によりアクセル操作がなされてい
ると判定されたとき、補正制御手段による制御を禁止す
る補正制御禁止手段とが設けられていることを特徴とす
る火花点火式エンジンの燃料制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000250585A JP2002061531A (ja) | 2000-08-22 | 2000-08-22 | 火花点火式エンジンの燃料制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000250585A JP2002061531A (ja) | 2000-08-22 | 2000-08-22 | 火花点火式エンジンの燃料制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002061531A true JP2002061531A (ja) | 2002-02-28 |
Family
ID=18740131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000250585A Pending JP2002061531A (ja) | 2000-08-22 | 2000-08-22 | 火花点火式エンジンの燃料制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002061531A (ja) |
Cited By (6)
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 |
JP2008019729A (ja) * | 2006-07-11 | 2008-01-31 | Denso Corp | 筒内噴射式エンジンの制御装置 |
JP2009138546A (ja) * | 2007-12-04 | 2009-06-25 | Toyota Motor Corp | 車両および内燃機関の制御方法 |
DE102009027973A1 (de) | 2008-07-24 | 2010-02-11 | Denso Corporation, Kariya-City | Verbrennungsmotorsteuergerät und -system |
CN103912392A (zh) * | 2012-12-28 | 2014-07-09 | 铃木株式会社 | 燃料喷射控制装置 |
JP2015121182A (ja) * | 2013-12-24 | 2015-07-02 | 三菱自動車工業株式会社 | エンジンの制御装置 |
-
2000
- 2000-08-22 JP JP2000250585A patent/JP2002061531A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015121182A (ja) * | 2013-12-24 | 2015-07-02 | 三菱自動車工業株式会社 | エンジンの制御装置 |
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