JP2003106184A - 圧縮着火エンジンの制御装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 火花点火と圧縮着火との燃焼切り替え時、前
記火花点火燃焼時、及び前記圧縮着火燃焼時における排
気悪化を防止するとともに、ＮＯｘ検出器及び三元触媒
の劣化を診断して排気悪化を防止することができる圧縮
着火エンジンの制御装置を提供する。 【解決手段】 該制御装置は、燃料及び空気の予混合気
を圧縮して着火させる圧縮着火エンジンの排気管に設置
された三元触媒と、該三元触媒の上流側にて空燃比を検
出する空燃比検出器と、前記三元触媒の下流側にてＮＯ
ｘを検出するＮＯｘ検出器と、を備えてなる。
記火花点火燃焼時、及び前記圧縮着火燃焼時における排
気悪化を防止するとともに、ＮＯｘ検出器及び三元触媒
の劣化を診断して排気悪化を防止することができる圧縮
着火エンジンの制御装置を提供する。 【解決手段】 該制御装置は、燃料及び空気の予混合気
を圧縮して着火させる圧縮着火エンジンの排気管に設置
された三元触媒と、該三元触媒の上流側にて空燃比を検
出する空燃比検出器と、前記三元触媒の下流側にてＮＯ
ｘを検出するＮＯｘ検出器と、を備えてなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮着火エンジン
の制御装置に係り、特に、火花点火運転と圧縮着火運転
との切り替え時、及び圧縮着火運転時の排気悪化を防止
する圧縮着火エンジンの制御装置に関する。
の制御装置に係り、特に、火花点火運転と圧縮着火運転
との切り替え時、及び圧縮着火運転時の排気悪化を防止
する圧縮着火エンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のリーンバーンエンジンは、ポンピ
ングロス低減効果等により燃費の向上が可能である。
ングロス低減効果等により燃費の向上が可能である。
【０００３】しかし、リーン運転中のＮＯｘが三元触媒
では浄化できないという問題があるため、この問題の解
決策の一つとしてリーン空燃比においてエンジンアウト
のＮＯｘを数ｐｐｍに抑えることができる圧縮着火エン
ジンの技術が提案されている（例えば、特開昭６２−１
５７２２号公報等参照）。該公報所載の圧縮着火エンジ
ンは、空気と燃料の予混合気を圧縮して自己着火させる
ことで、ＮＯｘが発生する温度１８００Ｋよりも低い燃
焼温度での燃焼を可能にする（図１）。
では浄化できないという問題があるため、この問題の解
決策の一つとしてリーン空燃比においてエンジンアウト
のＮＯｘを数ｐｐｍに抑えることができる圧縮着火エン
ジンの技術が提案されている（例えば、特開昭６２−１
５７２２号公報等参照）。該公報所載の圧縮着火エンジ
ンは、空気と燃料の予混合気を圧縮して自己着火させる
ことで、ＮＯｘが発生する温度１８００Ｋよりも低い燃
焼温度での燃焼を可能にする（図１）。
【０００４】しかし、該公報でも指摘されているよう
に、エンジン始動時や高負荷領域等において圧縮着火を
実現することは困難であり、運転領域或いはエンジンの
状態に基づいて圧縮着火運転領域と点火プラグによる火
花点火運転領域とを切り替える必要があることから（図
２）、これを達成する圧縮着火エンジンの制御装置の技
術が提案されている（例えば、特開平１１−６４３５号
公報等参照）。該公報所載の圧縮着火エンジンは、燃焼
室内のイオン電流に基づいて着火時期を検出し、検出し
た着火時期と点火プラグによる火花点火時期との差が所
定値以下になったときに燃焼を切り替えることによって
燃焼異常を防止する。或いは、排気中のＮＯｘを検出
し、このＮＯｘ濃度の変化に基づいて燃焼を切り替える
ことによって燃焼が不安定になるのを防止する技術も提
案されており（例えば、特開平１１−３３６６００号公
報等参照）、切り替えのタイミングを適切に判断するこ
とで失火による排気悪化を防止している。
に、エンジン始動時や高負荷領域等において圧縮着火を
実現することは困難であり、運転領域或いはエンジンの
状態に基づいて圧縮着火運転領域と点火プラグによる火
花点火運転領域とを切り替える必要があることから（図
２）、これを達成する圧縮着火エンジンの制御装置の技
術が提案されている（例えば、特開平１１−６４３５号
公報等参照）。該公報所載の圧縮着火エンジンは、燃焼
室内のイオン電流に基づいて着火時期を検出し、検出し
た着火時期と点火プラグによる火花点火時期との差が所
定値以下になったときに燃焼を切り替えることによって
燃焼異常を防止する。或いは、排気中のＮＯｘを検出
し、このＮＯｘ濃度の変化に基づいて燃焼を切り替える
ことによって燃焼が不安定になるのを防止する技術も提
案されており（例えば、特開平１１−３３６６００号公
報等参照）、切り替えのタイミングを適切に判断するこ
とで失火による排気悪化を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記の従来
の技術は、切り替え時の燃焼異常に伴う排気悪化を防止
することはできるものの、排気を浄化する触媒のことが
考慮されておらず、触媒で排気が浄化できない状態にお
いても燃焼を切り替えてしまい、大気中に放出される排
気を悪化させる可能性があるという不都合が生ずる。つ
まり、排気管に三元触媒を備えた場合では、切り替え時
において空燃比が極度にリーンとなればＮＯｘが浄化で
きずに排出され、逆に、空燃比が極度にリッチになれば
ＨＣ、ＣＯが浄化されずに排出されてしまうという問題
がある。また、リーン空燃比において圧縮着火を行って
いる場合には、ＮＯｘは三元触媒では浄化できないこと
から、このときにエンジンから排出されるＮＯｘ悪化を
防止する何等かの手段が必要になる。
の技術は、切り替え時の燃焼異常に伴う排気悪化を防止
することはできるものの、排気を浄化する触媒のことが
考慮されておらず、触媒で排気が浄化できない状態にお
いても燃焼を切り替えてしまい、大気中に放出される排
気を悪化させる可能性があるという不都合が生ずる。つ
まり、排気管に三元触媒を備えた場合では、切り替え時
において空燃比が極度にリーンとなればＮＯｘが浄化で
きずに排出され、逆に、空燃比が極度にリッチになれば
ＨＣ、ＣＯが浄化されずに排出されてしまうという問題
がある。また、リーン空燃比において圧縮着火を行って
いる場合には、ＮＯｘは三元触媒では浄化できないこと
から、このときにエンジンから排出されるＮＯｘ悪化を
防止する何等かの手段が必要になる。
【０００６】すなわち、本願発明者は、三元触媒と、該
三元触媒の下流側に設けられたＮＯｘ検出器とを用いる
ことにより、火花点火運転と圧縮着火運転との切り替え
時において触媒で排気が浄化されているかを監視できる
とともに、圧縮着火運転時においても燃焼が悪化してい
るかを監視できるとの新たな知見を得、この知見から最
小のエンジンシステムで構築させることを見出してい
る。しかし、前記従来の技術は、いずれもこれらの点に
ついて格別な配慮がなされていない。
三元触媒の下流側に設けられたＮＯｘ検出器とを用いる
ことにより、火花点火運転と圧縮着火運転との切り替え
時において触媒で排気が浄化されているかを監視できる
とともに、圧縮着火運転時においても燃焼が悪化してい
るかを監視できるとの新たな知見を得、この知見から最
小のエンジンシステムで構築させることを見出してい
る。しかし、前記従来の技術は、いずれもこれらの点に
ついて格別な配慮がなされていない。
【０００７】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、火花点火と圧縮着
火との燃焼切り替え時、前記火花点火燃焼時、及び前記
圧縮着火燃焼時における排気悪化を防止するとともに、
ＮＯｘ検出器及び三元触媒の劣化を診断して排気悪化を
防止することができる圧縮着火エンジンの制御装置を提
供することである。
たもので、その目的とするところは、火花点火と圧縮着
火との燃焼切り替え時、前記火花点火燃焼時、及び前記
圧縮着火燃焼時における排気悪化を防止するとともに、
ＮＯｘ検出器及び三元触媒の劣化を診断して排気悪化を
防止することができる圧縮着火エンジンの制御装置を提
供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明に係る圧縮着火エンジンの制御装置は、燃料及び
空気の予混合気を圧縮して着火させる圧縮着火エンジン
の排気管に設置された三元触媒と、該三元触媒の上流側
にて空燃比を検出する空燃比検出器と、前記三元触媒の
下流側にてＮＯｘを検出するＮＯｘ検出器と、を備えた
ことを特徴としている。
本発明に係る圧縮着火エンジンの制御装置は、燃料及び
空気の予混合気を圧縮して着火させる圧縮着火エンジン
の排気管に設置された三元触媒と、該三元触媒の上流側
にて空燃比を検出する空燃比検出器と、前記三元触媒の
下流側にてＮＯｘを検出するＮＯｘ検出器と、を備えた
ことを特徴としている。
【０００９】前記の如く構成された本発明の圧縮着火エ
ンジンの制御装置は、三元触媒の下流側にＮＯｘ検出器
が備えられ、このＮＯｘ検出値に基づいてエンジン制御
がなされているので、該圧縮着火エンジンの最小のシス
テムを構築することができ、しかも、この構成によっ
て、火花点火燃焼時、圧縮着火燃焼時のほか、火花点火
と圧縮着火との燃焼切り替え時における排気悪化の防止
と、ＮＯｘセンサ、三元触媒等の各種診断による排気悪
化の防止を図ることができる。
ンジンの制御装置は、三元触媒の下流側にＮＯｘ検出器
が備えられ、このＮＯｘ検出値に基づいてエンジン制御
がなされているので、該圧縮着火エンジンの最小のシス
テムを構築することができ、しかも、この構成によっ
て、火花点火燃焼時、圧縮着火燃焼時のほか、火花点火
と圧縮着火との燃焼切り替え時における排気悪化の防止
と、ＮＯｘセンサ、三元触媒等の各種診断による排気悪
化の防止を図ることができる。
【００１０】また、本発明に係る圧縮着火エンジンの制
御装置の具体的態様は、前記制御装置は、排気悪化を防
止するべく、前記ＮＯｘ検出器の出力信号を用いるこ
と、又は前記制御装置は、火花点火と圧縮着火との燃焼
切り替え時、前記火花点火燃焼時、又は前記圧縮着火燃
焼時における排気悪化を防止することを特徴としてい
る。
御装置の具体的態様は、前記制御装置は、排気悪化を防
止するべく、前記ＮＯｘ検出器の出力信号を用いるこ
と、又は前記制御装置は、火花点火と圧縮着火との燃焼
切り替え時、前記火花点火燃焼時、又は前記圧縮着火燃
焼時における排気悪化を防止することを特徴としてい
る。
【００１１】さらに、本発明に係る圧縮着火エンジンの
制御装置の他の具体的態様は、前記制御装置は、火花点
火と圧縮着火とを切り替える燃焼切り替え手段と、該切
り替え時のＮＯｘ検出値に基づいて排気悪化要因を推定
する排気悪化要因推定手段と、該排気悪化要因に基づい
て前記燃焼切り替え手段の制御量又は制御対象を学習す
る切り替え学習手段とを備えること、より具体的には、
前記切り替え学習手段は、点火時期を学習すること、前
記切り替え学習手段は、スロットル制御量を学習する、
前記切り替え学習手段は、燃料噴射量を学習すること、
前記切り替え学習手段は、前記圧縮着火に切り替える以
前の燃料カット時間を学習すること、若しくは前記切り
替え学習手段は、目標空気量又は目標ＥＧＲ量を学習す
ることを特徴とし、又は前記切り替え学習手段は、前記
火花点火と前記圧縮着火とによる燃焼切り替え領域を学
習することを特徴としている。
制御装置の他の具体的態様は、前記制御装置は、火花点
火と圧縮着火とを切り替える燃焼切り替え手段と、該切
り替え時のＮＯｘ検出値に基づいて排気悪化要因を推定
する排気悪化要因推定手段と、該排気悪化要因に基づい
て前記燃焼切り替え手段の制御量又は制御対象を学習す
る切り替え学習手段とを備えること、より具体的には、
前記切り替え学習手段は、点火時期を学習すること、前
記切り替え学習手段は、スロットル制御量を学習する、
前記切り替え学習手段は、燃料噴射量を学習すること、
前記切り替え学習手段は、前記圧縮着火に切り替える以
前の燃料カット時間を学習すること、若しくは前記切り
替え学習手段は、目標空気量又は目標ＥＧＲ量を学習す
ることを特徴とし、又は前記切り替え学習手段は、前記
火花点火と前記圧縮着火とによる燃焼切り替え領域を学
習することを特徴としている。
【００１２】さらにまた、本発明に係る圧縮着火エンジ
ンの制御装置のさらに他の具体的態様は、前記制御装置
は、前記圧縮着火の運転時における膨張から排気行程の
間に燃料噴射を行うこと、前記制御装置は、前記空燃比
検出器の出力を目標空燃比に近づけるように制御する空
燃比制御手段と、前記三元触媒の浄化率が最適になるよ
うに前記目標空燃比を演算する目標空燃比演算手段とを
備え、該目標空燃比演算手段は、前記ＮＯｘ検出器の出
力信号に基づいて前記目標空燃比を演算すること、前記
制御装置は、前記ＮＯｘ検出値が所定値を越えた場合に
は、前記目標空燃比を一時的にリッチ側に設定するこ
と、前記制御装置は、前記ＮＯｘ検出器の異常を診断す
るＮＯｘ検出器診断手段を備え、前記ＮＯｘ検出器の異
常が判定された場合には、前記空燃比検出器の出力がス
トイキになるように空燃比を制御すること、前記制御装
置は、前記圧縮着火燃焼時におけるＮＯｘ検出値に基づ
いて燃焼悪化を検出する燃焼悪化検出手段を備えるこ
と、前記燃焼悪化検出手段は、前記空燃比検出器の出力
がリーンである場合に、前記圧縮着火燃焼時における燃
焼悪化を検出すること、前記制御装置は、前記燃焼悪化
検出手段によって燃焼悪化が検出された場合に前記圧縮
着火の燃焼改善を行う燃焼改善制御手段とを備えるこ
と、若しくは前記制御装置は、前記燃焼改善制御手段の
実施後に、前記排気悪化検出手段によって燃焼悪化が検
出された場合には、前記空燃比検出器の出力がストイキ
になるように空燃比を制御すること、又は前記制御装置
は、前記空燃比検出器の異常を検出する空燃比検出器診
断手段を備え、該空燃比検出器の異常が診断された場合
には、前記ＮＯｘ検出器の出力信号に基づいて燃料噴射
量を補正することを特徴としている。
ンの制御装置のさらに他の具体的態様は、前記制御装置
は、前記圧縮着火の運転時における膨張から排気行程の
間に燃料噴射を行うこと、前記制御装置は、前記空燃比
検出器の出力を目標空燃比に近づけるように制御する空
燃比制御手段と、前記三元触媒の浄化率が最適になるよ
うに前記目標空燃比を演算する目標空燃比演算手段とを
備え、該目標空燃比演算手段は、前記ＮＯｘ検出器の出
力信号に基づいて前記目標空燃比を演算すること、前記
制御装置は、前記ＮＯｘ検出値が所定値を越えた場合に
は、前記目標空燃比を一時的にリッチ側に設定するこ
と、前記制御装置は、前記ＮＯｘ検出器の異常を診断す
るＮＯｘ検出器診断手段を備え、前記ＮＯｘ検出器の異
常が判定された場合には、前記空燃比検出器の出力がス
トイキになるように空燃比を制御すること、前記制御装
置は、前記圧縮着火燃焼時におけるＮＯｘ検出値に基づ
いて燃焼悪化を検出する燃焼悪化検出手段を備えるこ
と、前記燃焼悪化検出手段は、前記空燃比検出器の出力
がリーンである場合に、前記圧縮着火燃焼時における燃
焼悪化を検出すること、前記制御装置は、前記燃焼悪化
検出手段によって燃焼悪化が検出された場合に前記圧縮
着火の燃焼改善を行う燃焼改善制御手段とを備えるこ
と、若しくは前記制御装置は、前記燃焼改善制御手段の
実施後に、前記排気悪化検出手段によって燃焼悪化が検
出された場合には、前記空燃比検出器の出力がストイキ
になるように空燃比を制御すること、又は前記制御装置
は、前記空燃比検出器の異常を検出する空燃比検出器診
断手段を備え、該空燃比検出器の異常が診断された場合
には、前記ＮＯｘ検出器の出力信号に基づいて燃料噴射
量を補正することを特徴としている。
【００１３】また、前記制御装置は、前記ＮＯｘ検出器
及び／又は前記三元触媒の劣化を診断して排気悪化を防
止すること、前記制御装置は、減速時に燃料噴射を中止
させる燃料カット手段を備え、該燃料カット中の前記Ｎ
Ｏｘ検出器の出力信号に基づいて前記ＮＯｘ検出器の劣
化を診断すること、若しくは前記制御装置は、前記燃料
カット後に燃料噴射を再開させる燃料リカバ手段を備
え、該燃料リカバ中の前記ＮＯｘ検出値と前記燃料カッ
ト中の前記ＮＯｘ検出値との差が所定値以下である場合
には、前記ＮＯｘ検出器の異常と判定すること、又は前
記制御装置は、前記空燃比検出器の出力を目標空燃比に
近づけるように制御する空燃比制御手段を備え、前記目
標空燃比がストイキに設定されたときの前記ＮＯｘ検出
器の出力信号に基づいて前記三元触媒の劣化を診断する
ことを特徴としている。さらに、自動車が前記圧縮着火
エンジンの制御装置を備えたことを特徴としている。
及び／又は前記三元触媒の劣化を診断して排気悪化を防
止すること、前記制御装置は、減速時に燃料噴射を中止
させる燃料カット手段を備え、該燃料カット中の前記Ｎ
Ｏｘ検出器の出力信号に基づいて前記ＮＯｘ検出器の劣
化を診断すること、若しくは前記制御装置は、前記燃料
カット後に燃料噴射を再開させる燃料リカバ手段を備
え、該燃料リカバ中の前記ＮＯｘ検出値と前記燃料カッ
ト中の前記ＮＯｘ検出値との差が所定値以下である場合
には、前記ＮＯｘ検出器の異常と判定すること、又は前
記制御装置は、前記空燃比検出器の出力を目標空燃比に
近づけるように制御する空燃比制御手段を備え、前記目
標空燃比がストイキに設定されたときの前記ＮＯｘ検出
器の出力信号に基づいて前記三元触媒の劣化を診断する
ことを特徴としている。さらに、自動車が前記圧縮着火
エンジンの制御装置を備えたことを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施形
態について説明する。図３は、本発明の実施形態を示す
ものであり、該実施形態の圧縮着火エンジンの制御装置
を自動車用ガソリンエンジンに適用させたシステム構成
図である。
態について説明する。図３は、本発明の実施形態を示す
ものであり、該実施形態の圧縮着火エンジンの制御装置
を自動車用ガソリンエンジンに適用させたシステム構成
図である。
【００１５】該エンジン５０は、燃料及び空気の予混合
気を圧縮して自己着火させる圧縮着火エンジンであり、
吸入空気量を計測するエアフローセンサ１と、吸気流量
を調整するスロットル２とが吸気管１１の各々の適宜位
置に備えられ、燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ３
と、点火エネルギーを供給する点火プラグ４と、筒内の
ＥＧＲ量を調整するための可変バルブ５とが気筒１２の
各々の適宜位置に備えられ、また、排気を浄化する三元
触媒７と、空燃比検出器の一態様あって、三元触媒７の
上流側にて排気の空燃比を検出する空燃比センサ６と、
ＮＯｘ検出器の一態様あって、三元触媒７の下流側にて
ＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ８とが排気管１３の
各々の適宜位置に備えられ、さらに、クランク軸１４に
は、回転角度を算出するためのクランク角度センサ9が
備えられており、これら各種信号は、該信号を処理する
マイコンを備えたエンジン制御装置（以下、ＥＣＵとす
る）１０に入力される。該ＥＣＵ１０は、排気悪化を防
止するべく、ＮＯｘセンサ８の出力信号に基づいて各種
制御を行う排気制御装置１０Ａ及び診断装置１０Ｂを備
えている。そして、後述のように、排気制御装置１０Ａ
は、火花点火と圧縮着火との燃焼切り替え時、前記火花
点火燃焼時、及び前記圧縮着火燃焼時における排気悪化
を防止し、診断装置１０Ｂは、ＮＯｘセンサ８及び三元
触媒７の劣化を診断して排気悪化を防止している。
気を圧縮して自己着火させる圧縮着火エンジンであり、
吸入空気量を計測するエアフローセンサ１と、吸気流量
を調整するスロットル２とが吸気管１１の各々の適宜位
置に備えられ、燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ３
と、点火エネルギーを供給する点火プラグ４と、筒内の
ＥＧＲ量を調整するための可変バルブ５とが気筒１２の
各々の適宜位置に備えられ、また、排気を浄化する三元
触媒７と、空燃比検出器の一態様あって、三元触媒７の
上流側にて排気の空燃比を検出する空燃比センサ６と、
ＮＯｘ検出器の一態様あって、三元触媒７の下流側にて
ＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ８とが排気管１３の
各々の適宜位置に備えられ、さらに、クランク軸１４に
は、回転角度を算出するためのクランク角度センサ9が
備えられており、これら各種信号は、該信号を処理する
マイコンを備えたエンジン制御装置（以下、ＥＣＵとす
る）１０に入力される。該ＥＣＵ１０は、排気悪化を防
止するべく、ＮＯｘセンサ８の出力信号に基づいて各種
制御を行う排気制御装置１０Ａ及び診断装置１０Ｂを備
えている。そして、後述のように、排気制御装置１０Ａ
は、火花点火と圧縮着火との燃焼切り替え時、前記火花
点火燃焼時、及び前記圧縮着火燃焼時における排気悪化
を防止し、診断装置１０Ｂは、ＮＯｘセンサ８及び三元
触媒７の劣化を診断して排気悪化を防止している。
【００１６】図４は、ＥＣＵ１０による火花点火時にお
ける燃焼室内圧力及び燃料噴射信号と点火タイミングと
を説明したものである。図示のように、通常の火花点火
運転では、吸気行程においてインジェクタ３が燃料を噴
射し、圧縮行程において点火プラグ４が燃料を着火させ
ている。
ける燃焼室内圧力及び燃料噴射信号と点火タイミングと
を説明したものである。図示のように、通常の火花点火
運転では、吸気行程においてインジェクタ３が燃料を噴
射し、圧縮行程において点火プラグ４が燃料を着火させ
ている。
【００１７】一方、図５は、ＥＣＵ１０による圧縮着火
運転における燃焼室内圧力及び燃料噴射信号等を説明し
たものである。ここで、圧縮着火運転を実現する方法は
いくつか存在するが、ここでは図示のように、まず、吸
排気弁５、５のプロフィールを変えて排気を閉じこめ
（内部ＥＧＲ）、この閉じこめた排気中にインジェクタ
３が副燃料を噴射して圧縮することでラジカルを発生さ
せ、次に、圧縮行程においてインジェクタ３が主燃料を
噴射することで燃料を自己着火させている。つまり、Ｅ
ＣＵ１０は、内部ＥＧＲによって気筒１２内の筒内温度
を制御し、かつ、副燃料噴射及び主燃料噴射により着火
温度を制御することが可能であり、圧縮着火時期を適切
にコントロールしている。
運転における燃焼室内圧力及び燃料噴射信号等を説明し
たものである。ここで、圧縮着火運転を実現する方法は
いくつか存在するが、ここでは図示のように、まず、吸
排気弁５、５のプロフィールを変えて排気を閉じこめ
（内部ＥＧＲ）、この閉じこめた排気中にインジェクタ
３が副燃料を噴射して圧縮することでラジカルを発生さ
せ、次に、圧縮行程においてインジェクタ３が主燃料を
噴射することで燃料を自己着火させている。つまり、Ｅ
ＣＵ１０は、内部ＥＧＲによって気筒１２内の筒内温度
を制御し、かつ、副燃料噴射及び主燃料噴射により着火
温度を制御することが可能であり、圧縮着火時期を適切
にコントロールしている。
【００１８】図６は、前記内部ＥＧＲを制御するための
吸排気弁５のプロフィールを示したものであり、図６
（ａ）は、圧縮着火時の吸排気弁５のリフト量を火花点
火時に比べて減らすことにより、排気を閉じこめて前記
内部ＥＧＲを増加させる方法を示しており、また、図６
（ｂ）は、圧縮着火時の排気弁５のリフト時間を吸気弁
５のリフト時間に比べて短くすることにより、排気を閉
じこめて前記内部ＥＧＲを増加させる方法を示してい
る。
吸排気弁５のプロフィールを示したものであり、図６
（ａ）は、圧縮着火時の吸排気弁５のリフト量を火花点
火時に比べて減らすことにより、排気を閉じこめて前記
内部ＥＧＲを増加させる方法を示しており、また、図６
（ｂ）は、圧縮着火時の排気弁５のリフト時間を吸気弁
５のリフト時間に比べて短くすることにより、排気を閉
じこめて前記内部ＥＧＲを増加させる方法を示してい
る。
【００１９】ところで、上述の図１にも示したように、
圧縮着火運転時にはＮＯｘがほとんど生成されず、しか
も、このときのＮＯｘ生成は空燃比にほとんど依存しな
いため、圧縮着火運転時には空燃比をリーンにしても排
気が悪化しない。すなわち、本実施形態のエンジン５０
は、排気管１３に三元触媒７を設置するとともに、該三
元触媒７の下流側にＮＯｘセンサ８を設置し、ＥＣＵ１
０の排気制御装置１０Ａは、火花点火運転時には空燃比
をストイキに制御することによって大気中に放出される
排気の低減を図り、また、圧縮着火運転時にはストイキ
或いはリーンに空燃比を制御することによって大気中に
放出される排気の低減を図っている。
圧縮着火運転時にはＮＯｘがほとんど生成されず、しか
も、このときのＮＯｘ生成は空燃比にほとんど依存しな
いため、圧縮着火運転時には空燃比をリーンにしても排
気が悪化しない。すなわち、本実施形態のエンジン５０
は、排気管１３に三元触媒７を設置するとともに、該三
元触媒７の下流側にＮＯｘセンサ８を設置し、ＥＣＵ１
０の排気制御装置１０Ａは、火花点火運転時には空燃比
をストイキに制御することによって大気中に放出される
排気の低減を図り、また、圧縮着火運転時にはストイキ
或いはリーンに空燃比を制御することによって大気中に
放出される排気の低減を図っている。
【００２０】ここで、三元触媒７の下流側に設置された
ＮＯｘセンサ８のＮＯｘ検出値に基づいた火花点火運転
時の空燃比制御について説明する。図７は、ＥＣＵ１０
の排気制御装置１０Ａによる空燃比制御系の制御ブロッ
ク図である。
ＮＯｘセンサ８のＮＯｘ検出値に基づいた火花点火運転
時の空燃比制御について説明する。図７は、ＥＣＵ１０
の排気制御装置１０Ａによる空燃比制御系の制御ブロッ
ク図である。
【００２１】ＥＣＵ１０は、燃料噴射演算部７０１と、
目標空燃比演算部７０２とを備えており、前記排気制御
装置１０Ａが三元触媒７において排気を高効率で浄化す
るためには、触媒７内の貯蔵酸素量を適切に制御する必
要があるので、目標空燃比演算部７０２は、ＮＯｘセン
サ８からのＮＯｘ検出値に基づいて三元触媒７の浄化率
が最適になるように目標空燃比を演算して、空燃比制御
手段の一態様である燃料噴射演算部７０１に出力し、該
燃料噴射演算部７０１は、空燃比センサ６からの実空燃
比を前記目標空燃比に近づけるように燃料量を演算して
インジェクタ３に出力し、三元触媒７内の貯蔵酸素量を
制御している。
目標空燃比演算部７０２とを備えており、前記排気制御
装置１０Ａが三元触媒７において排気を高効率で浄化す
るためには、触媒７内の貯蔵酸素量を適切に制御する必
要があるので、目標空燃比演算部７０２は、ＮＯｘセン
サ８からのＮＯｘ検出値に基づいて三元触媒７の浄化率
が最適になるように目標空燃比を演算して、空燃比制御
手段の一態様である燃料噴射演算部７０１に出力し、該
燃料噴射演算部７０１は、空燃比センサ６からの実空燃
比を前記目標空燃比に近づけるように燃料量を演算して
インジェクタ３に出力し、三元触媒７内の貯蔵酸素量を
制御している。
【００２２】ここで、図８は、空燃比検出器６の検出値
がリーンにずれた場合の貯蔵酸素量とＮＯｘ検出値とを
示したものであり、図示のように、空燃比がリーンの場
合において貯蔵酸素量が貯蔵限界に達すると、三元触媒
７でＮＯｘが浄化できなくなるためＮＯｘ検出値が上昇
することが分かる。
がリーンにずれた場合の貯蔵酸素量とＮＯｘ検出値とを
示したものであり、図示のように、空燃比がリーンの場
合において貯蔵酸素量が貯蔵限界に達すると、三元触媒
７でＮＯｘが浄化できなくなるためＮＯｘ検出値が上昇
することが分かる。
【００２３】そこで、図９に示すように、前記排気制御
装置１０Ａは、ＮＯｘセンサ８の検出値が所定値ＮＯｘ
ＨＬｅを越えた場合には、空燃比Ｆ／Ｂの目標空燃比を
一時的にリッチ側にスキップさせ、その後、通常の目標
空燃比に徐々に戻すことで貯蔵酸素量を制御している。
なお、一部のＮＯｘセンサでは、酸素濃度を同時に測定
できるので、三元触媒７の下流側の酸素濃度が一定とな
るように目標空燃比を設定して空燃比Ｆ／Ｂ制御を行
い、ＮＯｘが検出された場合には前記酸素濃度の目標値
をＮＯｘが検出されなくなるまでリッチ側に移動するこ
とによっても、貯蔵酸素量を適切に制御できる。
装置１０Ａは、ＮＯｘセンサ８の検出値が所定値ＮＯｘ
ＨＬｅを越えた場合には、空燃比Ｆ／Ｂの目標空燃比を
一時的にリッチ側にスキップさせ、その後、通常の目標
空燃比に徐々に戻すことで貯蔵酸素量を制御している。
なお、一部のＮＯｘセンサでは、酸素濃度を同時に測定
できるので、三元触媒７の下流側の酸素濃度が一定とな
るように目標空燃比を設定して空燃比Ｆ／Ｂ制御を行
い、ＮＯｘが検出された場合には前記酸素濃度の目標値
をＮＯｘが検出されなくなるまでリッチ側に移動するこ
とによっても、貯蔵酸素量を適切に制御できる。
【００２４】また、ＥＣＵ１０は、空燃比センサ６の検
出値が目標空燃比に近づけるように燃料量を補正してい
るが、空燃比センサ６が異常と判断された場合には、空
燃比を目標空燃比に近づける制御を実施できないことか
ら、前記排気制御装置１０Ａは、空燃比センサ６の異常
が診断されたときには、次記のように、ＮＯｘセンサ８
に基づいて排気を低減させている。
出値が目標空燃比に近づけるように燃料量を補正してい
るが、空燃比センサ６が異常と判断された場合には、空
燃比を目標空燃比に近づける制御を実施できないことか
ら、前記排気制御装置１０Ａは、空燃比センサ６の異常
が診断されたときには、次記のように、ＮＯｘセンサ８
に基づいて排気を低減させている。
【００２５】図１０は、空燃比センサ故障時におけるＥ
ＣＵ１０の排気制御装置１０ＡによるＮＯｘ検出値と燃
料補正量との関係を示したものである。該排気制御装置
１０Ａは、空燃比センサ６の異常を検出する空燃比検出
器診断手段を備えており、図示のように、該空燃比セン
サ６の異常が診断された場合には、ＮＯｘセンサ８の出
力信号に基づいて燃料噴射量を補正している。つまり、
ＮＯｘ検出値が所定値ＮＯｘＨＬｅ以下の場合には、燃
料補正量を所定の割合で減少させるのに対し、ＮＯｘＨ
Ｌｅを越えたときには、リッチ側に所定量の燃料補正を
行い、その後、燃料補正量を所定の割合で増加させる。
そして、ＮＯｘ検出値が所定値ＮＯｘＬＬｅよりも小さ
くなったときには、リーン側に所定量の燃料補正を行
い、その後、燃料補正量を所定の割合で減少させる。こ
れにより、空燃比は若干リーンになるものの、極度の空
燃比ずれが生じないため、排気悪化を防止できることに
なる。
ＣＵ１０の排気制御装置１０ＡによるＮＯｘ検出値と燃
料補正量との関係を示したものである。該排気制御装置
１０Ａは、空燃比センサ６の異常を検出する空燃比検出
器診断手段を備えており、図示のように、該空燃比セン
サ６の異常が診断された場合には、ＮＯｘセンサ８の出
力信号に基づいて燃料噴射量を補正している。つまり、
ＮＯｘ検出値が所定値ＮＯｘＨＬｅ以下の場合には、燃
料補正量を所定の割合で減少させるのに対し、ＮＯｘＨ
Ｌｅを越えたときには、リッチ側に所定量の燃料補正を
行い、その後、燃料補正量を所定の割合で増加させる。
そして、ＮＯｘ検出値が所定値ＮＯｘＬＬｅよりも小さ
くなったときには、リーン側に所定量の燃料補正を行
い、その後、燃料補正量を所定の割合で減少させる。こ
れにより、空燃比は若干リーンになるものの、極度の空
燃比ずれが生じないため、排気悪化を防止できることに
なる。
【００２６】次に、ＥＣＵ１０の排気制御装置１０Ａに
よる火花点火と圧縮着火の燃焼切り替え時の排気制御に
ついて説明する。図１１は、該排気制御装置１０Ａによ
る燃焼切り替え時の排気悪化を防止する制御ブロック図
である。該排気制御装置１０Ａは、燃焼判定部１１０１
と、切り替え制御部１１０２と、排気悪化検出部１１０
３と、切り替え学習部１１０４とを備えている。
よる火花点火と圧縮着火の燃焼切り替え時の排気制御に
ついて説明する。図１１は、該排気制御装置１０Ａによ
る燃焼切り替え時の排気悪化を防止する制御ブロック図
である。該排気制御装置１０Ａは、燃焼判定部１１０１
と、切り替え制御部１１０２と、排気悪化検出部１１０
３と、切り替え学習部１１０４とを備えている。
【００２７】燃焼判定部１１０１は、機関回転数、機関
負荷、アクセル開度、水温、触媒温度等を読み込み、燃
焼切り替えを行うか否かの判定を行っており、その判定
結果に基づいて切り替え要求を切り替え制御部１１０２
に出力する。例えば、図２に示したように、機関回転数
と機関負荷とに対して圧縮着火可能な領域をマップとし
て持ち、アクセル開度から目標の機関負荷を演算し、現
在の回転数と目標とする機関負荷とが前記マップの圧縮
着火可能な範囲にある場合には、火花点火から圧縮着火
への燃焼切り替えを行うか否かを判定する。ただし、排
気悪化を防止するためには、圧縮着火が可能な運転領域
であっても、水温或いは触媒温度が所定値に達しない場
合には、圧縮着火への切り替えを禁止する。
負荷、アクセル開度、水温、触媒温度等を読み込み、燃
焼切り替えを行うか否かの判定を行っており、その判定
結果に基づいて切り替え要求を切り替え制御部１１０２
に出力する。例えば、図２に示したように、機関回転数
と機関負荷とに対して圧縮着火可能な領域をマップとし
て持ち、アクセル開度から目標の機関負荷を演算し、現
在の回転数と目標とする機関負荷とが前記マップの圧縮
着火可能な範囲にある場合には、火花点火から圧縮着火
への燃焼切り替えを行うか否かを判定する。ただし、排
気悪化を防止するためには、圧縮着火が可能な運転領域
であっても、水温或いは触媒温度が所定値に達しない場
合には、圧縮着火への切り替えを禁止する。
【００２８】切り替え制御部１１０２は、前記切り替え
要求に従って火花点火から圧縮着火、或いは圧縮着火か
ら火花点火へと燃焼を切り替えて切り替え学習部１１０
４に出力する。排気悪化検出部１１０３は、後述のよう
に、前記切り替え時のＮＯｘセンサ８の検出値に基づい
て排気悪化要因を推定する手段であり、この推定結果を
切り替え学習部１１０４に出力する。
要求に従って火花点火から圧縮着火、或いは圧縮着火か
ら火花点火へと燃焼を切り替えて切り替え学習部１１０
４に出力する。排気悪化検出部１１０３は、後述のよう
に、前記切り替え時のＮＯｘセンサ８の検出値に基づい
て排気悪化要因を推定する手段であり、この推定結果を
切り替え学習部１１０４に出力する。
【００２９】切り替え学習部１１０４は、後述のよう
に、排気悪化検出部１１０３の排気悪化要因に基づい
て、前記切り替え制御部１１０２の制御量（例えば、点
火時期、スロットル制御量、燃料噴射量、圧縮着火に切
り替える以前の燃料カット時間、若しくは目標空気量或
いは目標ＥＧＲ量等）を学習する、又は前記切り替え制
御部１１０２の制御対象（例えば、前記燃焼判定部１１
０１の火花点火と圧縮着火とによる燃焼切り替え領域
等）を学習することによって、燃焼切り替え時の排気悪
化を防止している。
に、排気悪化検出部１１０３の排気悪化要因に基づい
て、前記切り替え制御部１１０２の制御量（例えば、点
火時期、スロットル制御量、燃料噴射量、圧縮着火に切
り替える以前の燃料カット時間、若しくは目標空気量或
いは目標ＥＧＲ量等）を学習する、又は前記切り替え制
御部１１０２の制御対象（例えば、前記燃焼判定部１１
０１の火花点火と圧縮着火とによる燃焼切り替え領域
等）を学習することによって、燃焼切り替え時の排気悪
化を防止している。
【００３０】以上の制御により、経時変化などにより内
部ＥＧＲ量にずれが生じても、学習によって内部ＥＧＲ
量に対してリッチにならない空気量を確保し、かつ、圧
縮着火に切り替え可能な内部ＥＧＲ量に制御されること
ができるので、排気悪化を防止することができる。
部ＥＧＲ量にずれが生じても、学習によって内部ＥＧＲ
量に対してリッチにならない空気量を確保し、かつ、圧
縮着火に切り替え可能な内部ＥＧＲ量に制御されること
ができるので、排気悪化を防止することができる。
【００３１】図１２は、排気制御装置１０Ａの切り替え
制御部１１０２による火花点火から圧縮着火へと燃焼を
切り替える場合の切り替え制御の一例を示したものであ
り、定常状態（出力一定）での切り替え制御である。
制御部１１０２による火花点火から圧縮着火へと燃焼を
切り替える場合の切り替え制御の一例を示したものであ
り、定常状態（出力一定）での切り替え制御である。
【００３２】そして、スロットル２の操作量、排気弁５
のリフト量、点火プラグ４の点火信号のタイミング、及
びインジェクタ３の燃料噴射パルス幅の各目標値を時系
列に沿って示したものである（図面上方に向かってそれ
ぞれ、スロットル開放、リフト量増加、点火時期進角、
燃料パルス幅増加を表す）。
のリフト量、点火プラグ４の点火信号のタイミング、及
びインジェクタ３の燃料噴射パルス幅の各目標値を時系
列に沿って示したものである（図面上方に向かってそれ
ぞれ、スロットル開放、リフト量増加、点火時期進角、
燃料パルス幅増加を表す）。
【００３３】まず、内部ＥＧＲ量と排気弁リフト量ＥＶ
１或いは該排気弁５のリフト時間との関係は、機関回転
数や負荷等の運転状態によって異なるため、予め実験或
いはシミュレーションにより運転状態毎の内部ＥＧＲ量
と排気弁リフト量ＥＶ１或いはリフト時間との関係を求
めておき、マップ或いはモデルとして持っておく必要が
ある。
１或いは該排気弁５のリフト時間との関係は、機関回転
数や負荷等の運転状態によって異なるため、予め実験或
いはシミュレーションにより運転状態毎の内部ＥＧＲ量
と排気弁リフト量ＥＶ１或いはリフト時間との関係を求
めておき、マップ或いはモデルとして持っておく必要が
ある。
【００３４】ここで、排気弁５のバルブリフト量低下に
より内部ＥＧＲを増加させると、気筒１２内に流入され
る新規空気量が減少するため、空燃比がリッチになる恐
れがある。この極度なリッチ空燃比は、三元触媒７での
酸化作用を低下させて排気悪化に繋がることから、排気
制御装置１０Ａは、燃焼切り替え開始時にスロットル２
を内部ＥＧＲ量に応じて予め開くことにより、空燃比が
リッチになることを防止する。
より内部ＥＧＲを増加させると、気筒１２内に流入され
る新規空気量が減少するため、空燃比がリッチになる恐
れがある。この極度なリッチ空燃比は、三元触媒７での
酸化作用を低下させて排気悪化に繋がることから、排気
制御装置１０Ａは、燃焼切り替え開始時にスロットル２
を内部ＥＧＲ量に応じて予め開くことにより、空燃比が
リッチになることを防止する。
【００３５】そのためには、内部ＥＧＲ量と同等の空気
量を気筒１２内に流入させる必要があることから、ＴＶ
１分のスロットル２を開く。内部ＥＧＲ量は、運転領域
毎に異なるため、スロットル量ＴＶ１は、運転領域毎の
マップから呼び出されるＦ／Ｆ制御量とし、空燃比がリ
ッチにならないスロットル量ＴＶ１を予め実験或いはシ
ミュレーションにより求めておく。
量を気筒１２内に流入させる必要があることから、ＴＶ
１分のスロットル２を開く。内部ＥＧＲ量は、運転領域
毎に異なるため、スロットル量ＴＶ１は、運転領域毎の
マップから呼び出されるＦ／Ｆ制御量とし、空燃比がリ
ッチにならないスロットル量ＴＶ１を予め実験或いはシ
ミュレーションにより求めておく。
【００３６】そして、空気流量によって決まる吸気遅れ
の後、膨張工程にある気筒１２を検出して、排気行程に
入る前に排気弁５のリフト量を所定値まで移動させるこ
とで内部ＥＧＲを制御して圧縮着火可能な状態に切り替
える。その後、当該気筒１２の点火時期を圧縮着火の時
期、すなわち予混合気が自己着火する時期よりもリター
ドすることによって、火花点火から圧縮着火に切り替え
ることができる。
の後、膨張工程にある気筒１２を検出して、排気行程に
入る前に排気弁５のリフト量を所定値まで移動させるこ
とで内部ＥＧＲを制御して圧縮着火可能な状態に切り替
える。その後、当該気筒１２の点火時期を圧縮着火の時
期、すなわち予混合気が自己着火する時期よりもリター
ドすることによって、火花点火から圧縮着火に切り替え
ることができる。
【００３７】次に、圧縮着火に切り替わると、空燃比の
目標値をリーンに設定する。より具体的には、スロット
ル２をさらに開いて空気量を増やす一方、燃料量はポン
ピングロス分の改善と燃焼効率の向上分を見込んで減ら
していく。このとき、圧縮着火の時期を制御することで
トルクが最大となるようにすることが望ましい。
目標値をリーンに設定する。より具体的には、スロット
ル２をさらに開いて空気量を増やす一方、燃料量はポン
ピングロス分の改善と燃焼効率の向上分を見込んで減ら
していく。このとき、圧縮着火の時期を制御することで
トルクが最大となるようにすることが望ましい。
【００３８】図１３は、排気制御装置１０Ａによる本制
御を実行した時の気筒１２内の空気量、エンジンアウト
の空燃比、触媒７前後のＮＯｘ濃度を時系列で示したも
のである（図面上方に向かって空気量増加、空燃比リー
ン、ＮＯｘ濃度増加を示す。）。
御を実行した時の気筒１２内の空気量、エンジンアウト
の空燃比、触媒７前後のＮＯｘ濃度を時系列で示したも
のである（図面上方に向かって空気量増加、空燃比リー
ン、ＮＯｘ濃度増加を示す。）。
【００３９】排気制御装置１０Ａによる本制御では、空
気量は火花点火の時は一定となり、圧縮着火に切り替え
た後には、スロットル２が開かれるため、空気量が増加
する。また、空燃比センサ６によって検出される空燃比
は、火花点火運転の時はストイキに、圧縮着火運転時は
リーンとなる。さらに、三元触媒７の上流側たる前ＮＯ
ｘは、火花点火から圧縮着火に切り替わるときに減少
し、圧縮着火後は圧縮着火時と同レベルまで低下するの
で、三元触媒７の下流側たる後ＮＯｘは、切り替え前後
で同レベルの濃度となることが分かる。
気量は火花点火の時は一定となり、圧縮着火に切り替え
た後には、スロットル２が開かれるため、空気量が増加
する。また、空燃比センサ６によって検出される空燃比
は、火花点火運転の時はストイキに、圧縮着火運転時は
リーンとなる。さらに、三元触媒７の上流側たる前ＮＯ
ｘは、火花点火から圧縮着火に切り替わるときに減少
し、圧縮着火後は圧縮着火時と同レベルまで低下するの
で、三元触媒７の下流側たる後ＮＯｘは、切り替え前後
で同レベルの濃度となることが分かる。
【００４０】以上で説明したように、排気制御装置１０
Ａによる排気制御は、気筒１２内の空燃比がリッチにな
るのを防ぐために、スロットル２をＴＶ１開き、また、
圧縮着火に切り替えるべく内部ＥＧＲ量を制御するため
に、排気弁５のリフト量をＥＶ１だけ小さくしている。
しかし、これらの制御量は、出荷時に調整されたもので
あることから、経時変化等により必ずしも適切でなくな
る場合がある。
Ａによる排気制御は、気筒１２内の空燃比がリッチにな
るのを防ぐために、スロットル２をＴＶ１開き、また、
圧縮着火に切り替えるべく内部ＥＧＲ量を制御するため
に、排気弁５のリフト量をＥＶ１だけ小さくしている。
しかし、これらの制御量は、出荷時に調整されたもので
あることから、経時変化等により必ずしも適切でなくな
る場合がある。
【００４１】例えば、図１４に示すように、スロットル
開度ＴＶ１により気筒１２内に流入される実空気量が大
きければ、空気量が増加した分だけ空燃比がリーンとな
り、この結果、火花点火時に生じたＮＯｘが三元触媒７
でＮＯｘが一時的に浄化できなくなってＮＯｘがスパイ
ク状に放出されることがある。また、図１５に示すよう
に切り替え時の内部ＥＧＲ量制御が適切でないと、圧縮
着火から火花点火へと切り替わるタイミングが遅れるた
め、空燃比をリーンにする過程でＮＯｘがスパイク状に
放出されることがある。
開度ＴＶ１により気筒１２内に流入される実空気量が大
きければ、空気量が増加した分だけ空燃比がリーンとな
り、この結果、火花点火時に生じたＮＯｘが三元触媒７
でＮＯｘが一時的に浄化できなくなってＮＯｘがスパイ
ク状に放出されることがある。また、図１５に示すよう
に切り替え時の内部ＥＧＲ量制御が適切でないと、圧縮
着火から火花点火へと切り替わるタイミングが遅れるた
め、空燃比をリーンにする過程でＮＯｘがスパイク状に
放出されることがある。
【００４２】そこで、排気制御装置１０Ａは、図１１の
如く排気悪化検出部１１０３を設けており、該排気悪化
検出部１１０３において、切り替え時におけるＮＯｘス
パイクを検出して排気悪化要因を分析し、切り替え学習
部１１０４に分析結果を出力している。
如く排気悪化検出部１１０３を設けており、該排気悪化
検出部１１０３において、切り替え時におけるＮＯｘス
パイクを検出して排気悪化要因を分析し、切り替え学習
部１１０４に分析結果を出力している。
【００４３】より具体的には、排気悪化検出部１１０３
は、ＮＯｘスパイクの発生時期と燃焼切り替えタイミン
グ及び触媒前側の空燃比センサ６出力との関係からＮＯ
ｘの発生が空気量制御のずれなのか、ＥＧＲ制御のずれ
なのかを判断する。そして、切り替え学習部１１０４で
は、ＮＯｘスパイクが燃焼切り替え前に検出された場合
にはスロットル開度ＴＶ１をＮＯｘスパイク量に応じて
小さくし、また、燃焼切り替え後に検出された場合には
排気弁５のリフト量ＥＶ１をＮＯｘスパイク量に応じて
大きくするように切り替え制御部１１０２のＦ／Ｆ制御
量を学習する。
は、ＮＯｘスパイクの発生時期と燃焼切り替えタイミン
グ及び触媒前側の空燃比センサ６出力との関係からＮＯ
ｘの発生が空気量制御のずれなのか、ＥＧＲ制御のずれ
なのかを判断する。そして、切り替え学習部１１０４で
は、ＮＯｘスパイクが燃焼切り替え前に検出された場合
にはスロットル開度ＴＶ１をＮＯｘスパイク量に応じて
小さくし、また、燃焼切り替え後に検出された場合には
排気弁５のリフト量ＥＶ１をＮＯｘスパイク量に応じて
大きくするように切り替え制御部１１０２のＦ／Ｆ制御
量を学習する。
【００４４】また、切り替え学習部１１０４は、学習後
の値が予め決められていた制御範囲を超えた場合には燃
焼を切り替えることが不可能と判断し、燃焼判定部１１
０１が持つ燃焼切り替え領域マップを変更し、切り替え
を禁止する。なお、燃焼切り替え領域マップは、図２に
示したマップと同じマップでも良いし、排気を悪化せず
に燃焼切り替え制御が実施できるという意味の別のマッ
プにしても良い。
の値が予め決められていた制御範囲を超えた場合には燃
焼を切り替えることが不可能と判断し、燃焼判定部１１
０１が持つ燃焼切り替え領域マップを変更し、切り替え
を禁止する。なお、燃焼切り替え領域マップは、図２に
示したマップと同じマップでも良いし、排気を悪化せず
に燃焼切り替え制御が実施できるという意味の別のマッ
プにしても良い。
【００４５】図１６乃至図１９は、排気制御装置１０Ａ
による排気制御の動作フローチャートであり、図１６
は、図１１の制御ブロックをフローチャートで表現した
ものである。ステップ１６０１では、運転状態（機関回
転数、アクセル開度、水温、触媒温度等）を各種センサ
から読み込み、ステップ１６０２では、燃焼判定部１１
０１において燃焼状態を切り替えるか否かを判定をして
ステップ１６０３に進む。
による排気制御の動作フローチャートであり、図１６
は、図１１の制御ブロックをフローチャートで表現した
ものである。ステップ１６０１では、運転状態（機関回
転数、アクセル開度、水温、触媒温度等）を各種センサ
から読み込み、ステップ１６０２では、燃焼判定部１１
０１において燃焼状態を切り替えるか否かを判定をして
ステップ１６０３に進む。
【００４６】ステップ１６０３では、燃焼切り替え要求
があるか否かを判定し、切り替え要求がある場合、すな
わちＹＥＳのときにはステップ１６０４に進んで、切り
替え制御部１１０２で燃料を切り替えてステップ１６０
５に進む。なお、ステップ１６０３で燃焼切り替え要求
が無い場合には一連の動作を終了する。
があるか否かを判定し、切り替え要求がある場合、すな
わちＹＥＳのときにはステップ１６０４に進んで、切り
替え制御部１１０２で燃料を切り替えてステップ１６０
５に進む。なお、ステップ１６０３で燃焼切り替え要求
が無い場合には一連の動作を終了する。
【００４７】ステップ１６０５では、燃焼切り替えが完
了しているか否かを判断し、切り替え制御が終わるまで
はステップ１６０６に進まず、切り替えが完了している
場合、すなわちＹＥＳのときにはステップ１６０６に進
み、切り替え学習部１１０４にて、ＮＯｘセンサ８の検
出値をもとに切り替え制御部１１０２の制御量或いは燃
焼判定部１１０１の切り替え領域を学習して一連の動作
を終了する。
了しているか否かを判断し、切り替え制御が終わるまで
はステップ１６０６に進まず、切り替えが完了している
場合、すなわちＹＥＳのときにはステップ１６０６に進
み、切り替え学習部１１０４にて、ＮＯｘセンサ８の検
出値をもとに切り替え制御部１１０２の制御量或いは燃
焼判定部１１０１の切り替え領域を学習して一連の動作
を終了する。
【００４８】次に、これら、ステップ１６０２の燃焼判
定部１１０１、ステップ１６０４の切り替え制御部１１
０２、ステップ１６０６の切り替え学習部１１０４にお
ける各動作をフローチャートに基づいて説明する。図１
７は、排気制御装置１０Ａの燃焼判定部１１０１の動作
フローチャートである。
定部１１０１、ステップ１６０４の切り替え制御部１１
０２、ステップ１６０６の切り替え学習部１１０４にお
ける各動作をフローチャートに基づいて説明する。図１
７は、排気制御装置１０Ａの燃焼判定部１１０１の動作
フローチャートである。
【００４９】ステップ１７０１では、切り替え要求フラ
グをクリアし、ステップ１７０２では、現在の燃焼状態
が火花点火であるか否かを判定し、火花点火である場
合、すなわち、ＹＥＳのときにはステップ１７０３に進
み、火花点火でないとき（圧縮着火のとき）にはステッ
プ１７０６に進む。
グをクリアし、ステップ１７０２では、現在の燃焼状態
が火花点火であるか否かを判定し、火花点火である場
合、すなわち、ＹＥＳのときにはステップ１７０３に進
み、火花点火でないとき（圧縮着火のとき）にはステッ
プ１７０６に進む。
【００５０】ステップ１７０３及びステップ１７０４で
は、火花点火から圧縮着火へ移行可能か否かをチェック
する。より具体的には、ステップ１７０３では、水温が
所定値以上であること、回転数が所定値以下であるこ
と、空気流量が所定値以下であること、アクセル開度変
化が所定範囲内であること、回転数変動が所定値以内で
あること等、安定して圧縮着火燃焼が制御可能であるか
の条件をチェックし、該制御可能であるときにはステッ
プ１７０４に進む。そして、ステップ１７０４では、火
花点火から圧縮着火に切り替えるのに許可されている運
転領域にあるかを判断している。ここでは、火花点火か
ら圧縮着火に切り替わるときに排気が悪化しない領域
を、例えば回転数とトルクのマップとして用い、現在の
運転領域がその範囲に入っているかをチェックしてお
り、現在の運転領域が排気の悪化しない領域内にあると
き、すなわち、ＹＥＳのときにはステップ１７０５に進
み、一方、ステップ１７０３で安定して圧縮着火燃焼が
制御可能ではない、又はステップ１７０４で現在の運転
領域が排気の悪化しない領域内にないときには一連の動
作を終了する。
は、火花点火から圧縮着火へ移行可能か否かをチェック
する。より具体的には、ステップ１７０３では、水温が
所定値以上であること、回転数が所定値以下であるこ
と、空気流量が所定値以下であること、アクセル開度変
化が所定範囲内であること、回転数変動が所定値以内で
あること等、安定して圧縮着火燃焼が制御可能であるか
の条件をチェックし、該制御可能であるときにはステッ
プ１７０４に進む。そして、ステップ１７０４では、火
花点火から圧縮着火に切り替えるのに許可されている運
転領域にあるかを判断している。ここでは、火花点火か
ら圧縮着火に切り替わるときに排気が悪化しない領域
を、例えば回転数とトルクのマップとして用い、現在の
運転領域がその範囲に入っているかをチェックしてお
り、現在の運転領域が排気の悪化しない領域内にあると
き、すなわち、ＹＥＳのときにはステップ１７０５に進
み、一方、ステップ１７０３で安定して圧縮着火燃焼が
制御可能ではない、又はステップ１７０４で現在の運転
領域が排気の悪化しない領域内にないときには一連の動
作を終了する。
【００５１】ステップ１７０５では、火花点火から圧縮
着火切り替え要求フラグをオンにして一連の動作を終了
する。一方、ステップ１７０２にて、現在の燃焼が圧縮
着火の場合には、ステップ１７０６に進んで、圧縮着火
許可条件が不成立か否かをチェックし、許可条件が不成
立の場合、すなわち、ＹＥＳのときには、ステップ１７
０８に進み、ステップ１７０６で許可条件が成立のとき
にはステップ１７０７に進んで、燃焼悪化が生じている
か否かをチェックする。ここでは、クランク角度センサ
９の信号等に基づいた失火チェック、及びＮＯｘセンサ
８の信号等に基づいた燃焼異常のチェックする。そし
て、燃焼悪化が検出された場合、すなわち、ＹＥＳのと
きにはステップ１７０８に進み、圧縮着火から火花点火
への切り替え要求フラグをオンにして一連の動作を終了
する。なお、燃焼悪化が検出されないときには一連の動
作を終了する。
着火切り替え要求フラグをオンにして一連の動作を終了
する。一方、ステップ１７０２にて、現在の燃焼が圧縮
着火の場合には、ステップ１７０６に進んで、圧縮着火
許可条件が不成立か否かをチェックし、許可条件が不成
立の場合、すなわち、ＹＥＳのときには、ステップ１７
０８に進み、ステップ１７０６で許可条件が成立のとき
にはステップ１７０７に進んで、燃焼悪化が生じている
か否かをチェックする。ここでは、クランク角度センサ
９の信号等に基づいた失火チェック、及びＮＯｘセンサ
８の信号等に基づいた燃焼異常のチェックする。そし
て、燃焼悪化が検出された場合、すなわち、ＹＥＳのと
きにはステップ１７０８に進み、圧縮着火から火花点火
への切り替え要求フラグをオンにして一連の動作を終了
する。なお、燃焼悪化が検出されないときには一連の動
作を終了する。
【００５２】したがって、排気制御装置１０Ａの燃焼判
定部１１０１は、圧縮着火が可能であるかの判断部に加
えて、排気を悪化せずに切り替え可能である領域におい
てのみ燃焼の切り替えが行われるので、切り替え時の排
気悪化が防止できる。
定部１１０１は、圧縮着火が可能であるかの判断部に加
えて、排気を悪化せずに切り替え可能である領域におい
てのみ燃焼の切り替えが行われるので、切り替え時の排
気悪化が防止できる。
【００５３】また、さらに圧縮着火時において燃焼悪化
をモニタし、燃焼悪化が検出された場合には速やかに火
花点火に戻されているので、圧縮着火運転時の排気悪化
も防止できる。さらに、燃焼悪化の判定にＮＯｘセンサ
８の出力を用いることで、混合気の不均質性に基づくＮ
Ｏｘ排出量の増加等、回転変動では分からない微妙な排
気悪化も検出することができる。
をモニタし、燃焼悪化が検出された場合には速やかに火
花点火に戻されているので、圧縮着火運転時の排気悪化
も防止できる。さらに、燃焼悪化の判定にＮＯｘセンサ
８の出力を用いることで、混合気の不均質性に基づくＮ
Ｏｘ排出量の増加等、回転変動では分からない微妙な排
気悪化も検出することができる。
【００５４】図１８は、排気制御装置１０Ａの切り替え
制御部１１０２において火花点火から圧縮着火に切り替
えるときの一例の動作フローチャートである。ステップ
１８０１では、圧縮着火に切り替えるための目標ＥＧＲ
量を演算し、この目標ＥＧＲ量に応じてリッチになるの
を防止するための目標空気量を設定する。そして、ステ
ップ１８０２では、目標ＥＧＲ量及び目標空気量を実現
するためのスロットル２の目標スロットル開度ＴＶ１及
び排気弁５の目標リフト量ＥＶ１を設定する。
制御部１１０２において火花点火から圧縮着火に切り替
えるときの一例の動作フローチャートである。ステップ
１８０１では、圧縮着火に切り替えるための目標ＥＧＲ
量を演算し、この目標ＥＧＲ量に応じてリッチになるの
を防止するための目標空気量を設定する。そして、ステ
ップ１８０２では、目標ＥＧＲ量及び目標空気量を実現
するためのスロットル２の目標スロットル開度ＴＶ１及
び排気弁５の目標リフト量ＥＶ１を設定する。
【００５５】ステップ１８０３では、切り替えを始める
気筒１２を設定し、ステップ１８０４では、スロットル
２の開度をＴＶ１だけ開く。ステップ１８０５では、切
り替える気筒１２が膨張行程に入るまで待ってステップ
１８０６に進み、排気弁５のリフト量をＥＶ１だけ下
げ、ステップ１８０７で切り替える気筒１２が圧縮行程
に入るまで待ち、ステップ１８０８で点火時期を圧縮着
火時期よりも後にリタードして一連の動作を終了する。
気筒１２を設定し、ステップ１８０４では、スロットル
２の開度をＴＶ１だけ開く。ステップ１８０５では、切
り替える気筒１２が膨張行程に入るまで待ってステップ
１８０６に進み、排気弁５のリフト量をＥＶ１だけ下
げ、ステップ１８０７で切り替える気筒１２が圧縮行程
に入るまで待ち、ステップ１８０８で点火時期を圧縮着
火時期よりも後にリタードして一連の動作を終了する。
【００５６】したがって、排気制御装置１０Ａの切り替
え制御部１１０２は、運転領域毎に適切な内部ＥＧＲを
演算し、排気弁５のリフト量を設定することによって、
圧縮着火に着実に移行でき、また、内部ＥＧＲ量に応じ
た目標空気量を設定し、予めスロットル２を開くことに
よって空燃比がリッチになり、排気の悪化を防止するこ
とができる。
え制御部１１０２は、運転領域毎に適切な内部ＥＧＲを
演算し、排気弁５のリフト量を設定することによって、
圧縮着火に着実に移行でき、また、内部ＥＧＲ量に応じ
た目標空気量を設定し、予めスロットル２を開くことに
よって空燃比がリッチになり、排気の悪化を防止するこ
とができる。
【００５７】さらに、点火時期を圧縮着火時期よりも後
にリタードすることによって、火花点火から圧縮着火へ
の移行時に、万が一、圧縮着火しない場合でも、火花点
火による燃焼が起こるので、失火による排気悪化を防止
することができる。
にリタードすることによって、火花点火から圧縮着火へ
の移行時に、万が一、圧縮着火しない場合でも、火花点
火による燃焼が起こるので、失火による排気悪化を防止
することができる。
【００５８】図１９は、排気制御装置１０Ａの切り替え
学習部１１０４の動作フローチャートである。ステップ
１９０１では、火花点火時の排気悪化があったか否かを
判定し、排気悪化がある場合、すなわち、ＹＥＳのとき
にはステップ１９０２に進み、排気悪化がなければステ
ップ１９０３に進む。
学習部１１０４の動作フローチャートである。ステップ
１９０１では、火花点火時の排気悪化があったか否かを
判定し、排気悪化がある場合、すなわち、ＹＥＳのとき
にはステップ１９０２に進み、排気悪化がなければステ
ップ１９０３に進む。
【００５９】ステップ１９０２では、目標空気量を減ら
すように学習する。つまり、火花点火時の排気悪化要因
は、空燃比がリーンになりすぎたためであるので、目標
空気量を小さくする、より具体的には、スロットル２の
開度ＴＶ１を小さくすることで排気の悪化を防止する。
すように学習する。つまり、火花点火時の排気悪化要因
は、空燃比がリーンになりすぎたためであるので、目標
空気量を小さくする、より具体的には、スロットル２の
開度ＴＶ１を小さくすることで排気の悪化を防止する。
【００６０】ステップ１９０３では、圧縮着火時の排気
悪化があったか否かを判定し、排気悪化がある場合、す
なわち、ＹＥＳのときにはステップ１９０４に進み、排
気悪化がなければステップ１９０５に進む。この圧縮着
火時の排気悪化は、ＥＧＲが十分には入らず圧縮時の気
筒１２内温度が圧縮着火に至らないためであるので、ス
テップ１９０４にて目標ＥＧＲ量を増やすように学習す
る。より具体的には、排気弁５のリフト量ＥＶ１を小さ
くすることで排気の悪化を防止する。
悪化があったか否かを判定し、排気悪化がある場合、す
なわち、ＹＥＳのときにはステップ１９０４に進み、排
気悪化がなければステップ１９０５に進む。この圧縮着
火時の排気悪化は、ＥＧＲが十分には入らず圧縮時の気
筒１２内温度が圧縮着火に至らないためであるので、ス
テップ１９０４にて目標ＥＧＲ量を増やすように学習す
る。より具体的には、排気弁５のリフト量ＥＶ１を小さ
くすることで排気の悪化を防止する。
【００６１】次に、ステップ１９０５では、ステップ１
９０２或いはステップ１９０４で設定された各学習値
と、スロットル２や排気弁５の稼働範囲等で決まる所定
値とを比較し、前記学習値が前記所定値以下であるか否
かを判定し、前記学習値が前記所定値以下である場合、
すなわち、ＹＥＳのときには一連の動作を終了し、一
方、前記学習値が前記所定値を越えていたときには、ス
テップ１９０６に進み、当該領域での切り替えを禁止す
る。
９０２或いはステップ１９０４で設定された各学習値
と、スロットル２や排気弁５の稼働範囲等で決まる所定
値とを比較し、前記学習値が前記所定値以下であるか否
かを判定し、前記学習値が前記所定値以下である場合、
すなわち、ＹＥＳのときには一連の動作を終了し、一
方、前記学習値が前記所定値を越えていたときには、ス
テップ１９０６に進み、当該領域での切り替えを禁止す
る。
【００６２】したがって、排気制御装置１０Ａの切り替
え学習部１１０４は、火花点火時における空気量制御の
制御量を学習で適切に設定することにより排気の悪化を
防止でき、また、圧縮着火時における内部ＥＧＲ制御の
制御量を学習で適切に設定することにより排気の悪化を
防止でき、さらに、学習による制御量の設定量が所定値
範囲を超えている場合には、その領域での切り替えを禁
止することによっても排気の悪化を防止できる。
え学習部１１０４は、火花点火時における空気量制御の
制御量を学習で適切に設定することにより排気の悪化を
防止でき、また、圧縮着火時における内部ＥＧＲ制御の
制御量を学習で適切に設定することにより排気の悪化を
防止でき、さらに、学習による制御量の設定量が所定値
範囲を超えている場合には、その領域での切り替えを禁
止することによっても排気の悪化を防止できる。
【００６３】ここで、切り替え学習部１１０４におい
て、火花点火から圧縮着火への切り替えは、ストイキで
行うのが原則であるが、いくつかの例外がある。図２０
は、その例外の一つであり、燃料カット運転後の燃料リ
カバを圧縮着火で行う場合について示したものであり、
燃料リカバ時の火花点火から圧縮着火への切り替え制御
時における、スロットル２の操作量、排気弁５のリフト
量、点火プラグ４の点火タイミング、インジェクタ３の
燃料噴射パルス幅の各目標値を時系列に沿って示したも
のである（図面上方に向かってそれぞれ、スロットル開
放、リフト量増加、点火時期進角、燃料パルス幅増加を
表す）。
て、火花点火から圧縮着火への切り替えは、ストイキで
行うのが原則であるが、いくつかの例外がある。図２０
は、その例外の一つであり、燃料カット運転後の燃料リ
カバを圧縮着火で行う場合について示したものであり、
燃料リカバ時の火花点火から圧縮着火への切り替え制御
時における、スロットル２の操作量、排気弁５のリフト
量、点火プラグ４の点火タイミング、インジェクタ３の
燃料噴射パルス幅の各目標値を時系列に沿って示したも
のである（図面上方に向かってそれぞれ、スロットル開
放、リフト量増加、点火時期進角、燃料パルス幅増加を
表す）。
【００６４】ここでは、減速時に燃料カットし、その後
燃料リカバを圧縮着火運転によって行っている例であ
る。スロットル２を閉じ、回転数が所定値以下になった
ときに燃料供給を開始して圧縮着火によって動力を発生
させため、排気弁５のリフト量を下げて排気を閉じこ
め、燃料を噴射する気筒１２の点火時期をリタードして
圧縮着火に移行させる。
燃料リカバを圧縮着火運転によって行っている例であ
る。スロットル２を閉じ、回転数が所定値以下になった
ときに燃料供給を開始して圧縮着火によって動力を発生
させため、排気弁５のリフト量を下げて排気を閉じこ
め、燃料を噴射する気筒１２の点火時期をリタードして
圧縮着火に移行させる。
【００６５】図２１は、図１３と同様に、このときの空
気量、空燃比、触媒前後のＮＯｘを示したものである。
まず、燃料カット中はＮＯｘが発生しないため、三元触
媒７前後のＮＯｘ検出値は０となる。よって、燃料カッ
ト中のＮＯｘ値によってセンサ８の診断及びキャリブレ
ーションができるがこれについては後述する。
気量、空燃比、触媒前後のＮＯｘを示したものである。
まず、燃料カット中はＮＯｘが発生しないため、三元触
媒７前後のＮＯｘ検出値は０となる。よって、燃料カッ
ト中のＮＯｘ値によってセンサ８の診断及びキャリブレ
ーションができるがこれについては後述する。
【００６６】この切り替えにおける問題は、燃料カット
中は燃焼が行われないために排気温度が下がることであ
る。このため、燃料カット時間が長い場合、図２２に示
すように、圧縮着火できずにリタードした点火信号によ
る火花点火による燃焼が起こり、スパイク状にＮＯｘ濃
度が変化する場合がある。したがって、図２１のよう
に、燃料リカバを圧縮着火で行える時間ＦＣ１を予め実
験或いはシミュレーションにより求めておき、燃料カッ
ト後の所定時間（ＦＣ１）内であれば圧縮着火で燃料リ
カバをし、そうでなければ空燃比をストイキに制御し
て、火花点火で燃料リカバを実現する必要がある。そし
て、圧縮着火で燃料リカバを行い、ＮＯｘがスパイク状
に発生してしまった場合には、前記ＦＣ１を短くするよ
うに学習すれば、排気の悪化をさらに確実に防止でき
る。
中は燃焼が行われないために排気温度が下がることであ
る。このため、燃料カット時間が長い場合、図２２に示
すように、圧縮着火できずにリタードした点火信号によ
る火花点火による燃焼が起こり、スパイク状にＮＯｘ濃
度が変化する場合がある。したがって、図２１のよう
に、燃料リカバを圧縮着火で行える時間ＦＣ１を予め実
験或いはシミュレーションにより求めておき、燃料カッ
ト後の所定時間（ＦＣ１）内であれば圧縮着火で燃料リ
カバをし、そうでなければ空燃比をストイキに制御し
て、火花点火で燃料リカバを実現する必要がある。そし
て、圧縮着火で燃料リカバを行い、ＮＯｘがスパイク状
に発生してしまった場合には、前記ＦＣ１を短くするよ
うに学習すれば、排気の悪化をさらに確実に防止でき
る。
【００６７】次は、上述の火花点火から圧縮着火とは逆
に、排気制御装置１０Ａの切り替え学習部１１０４によ
る圧縮着火から火花点火に切り替える制御について説明
する。図２３は、定常時におけるスロットル２の操作
量、排気弁５のリフト量、点火プラグ４の点火タイミン
グ、インジェクタ３の燃料噴射パルス幅の各目標値を時
系列に沿って示したものである（図面上方に向かってそ
れぞれ、スロットル開放、リフト量増加、点火時期進
角、燃料パルス幅増加を表す）。
に、排気制御装置１０Ａの切り替え学習部１１０４によ
る圧縮着火から火花点火に切り替える制御について説明
する。図２３は、定常時におけるスロットル２の操作
量、排気弁５のリフト量、点火プラグ４の点火タイミン
グ、インジェクタ３の燃料噴射パルス幅の各目標値を時
系列に沿って示したものである（図面上方に向かってそ
れぞれ、スロットル開放、リフト量増加、点火時期進
角、燃料パルス幅増加を表す）。
【００６８】圧縮着火から火花点火への切り替え要求に
基づき、まず、空燃比をストイキに戻すためにスロット
ル２を閉じ、次に、内部ＥＧＲを減らすために排気弁５
のリフトを大きくする。そして、点火信号をオンにして
内部ＥＧＲが抜けた気筒１２から点火信号を進角させて
火花点火に切り替える。なお、このときポンプロスの増
加及び燃焼効率の悪化が伴うため、火花点火運転時の燃
料パルス幅は、圧縮着火運転時の燃料パルス幅よりも増
量させることでトルク段差が無く切り替えることでき
る。
基づき、まず、空燃比をストイキに戻すためにスロット
ル２を閉じ、次に、内部ＥＧＲを減らすために排気弁５
のリフトを大きくする。そして、点火信号をオンにして
内部ＥＧＲが抜けた気筒１２から点火信号を進角させて
火花点火に切り替える。なお、このときポンプロスの増
加及び燃焼効率の悪化が伴うため、火花点火運転時の燃
料パルス幅は、圧縮着火運転時の燃料パルス幅よりも増
量させることでトルク段差が無く切り替えることでき
る。
【００６９】図２４は、排気制御装置１０Ａによる本制
御を実行した時の気筒１２内の空気量、空燃比、触媒７
前後のＮＯｘ濃度を時系列で示したものである（図面上
方に向かって空気量増加、空燃比リーン、ＮＯｘ濃度増
加を示す）。
御を実行した時の気筒１２内の空気量、空燃比、触媒７
前後のＮＯｘ濃度を時系列で示したものである（図面上
方に向かって空気量増加、空燃比リーン、ＮＯｘ濃度増
加を示す）。
【００７０】図示のように、圧縮着火から火花点火へと
切り替えるときには空気量は減少し、空燃比は、リーン
（或いはストイキ）からストイキへと変化する。また、
触媒７の下流のＮＯｘは、切り替え前後で一定である
が、触媒７の上流のＮＯｘは、火花点火に切り替わると
増加している。図２５は、排気制御装置１０Ａによる圧
縮着火運転時の排気空燃比をストイキに制御するための
一例を示したものである。
切り替えるときには空気量は減少し、空燃比は、リーン
（或いはストイキ）からストイキへと変化する。また、
触媒７の下流のＮＯｘは、切り替え前後で一定である
が、触媒７の上流のＮＯｘは、火花点火に切り替わると
増加している。図２５は、排気制御装置１０Ａによる圧
縮着火運転時の排気空燃比をストイキに制御するための
一例を示したものである。
【００７１】排気制御装置１０Ａは、圧縮着火の運転時
における膨張行程から排気行程の間に、空燃比合わせを
行うべく２回の副燃料噴射が行われており、空燃比をス
トイキに制御している。この副燃料噴射による燃料は、
ほとんどトルクに関与しないため、トルク段差を伴わず
に排気空燃比をストイキに制御することができる。
における膨張行程から排気行程の間に、空燃比合わせを
行うべく２回の副燃料噴射が行われており、空燃比をス
トイキに制御している。この副燃料噴射による燃料は、
ほとんどトルクに関与しないため、トルク段差を伴わず
に排気空燃比をストイキに制御することができる。
【００７２】図２６は、圧縮着火から火花点火時への切
り替え時における排気悪化の一例を示したものである。
これは、圧縮着火から火花点火への切り替え時に空燃比
をストイキに戻す前に火花点火が行われたためにＮＯｘ
が悪化している状態である、したがって、このような場
合は、図２５で示した空燃比合わせの燃料量を増加する
ように学習することにより、排気悪化防止が可能であ
る。或いは切り替え時間が長くなるものの、点火時期を
進角させるタイミングを遅くしても同様の効果が得られ
る。
り替え時における排気悪化の一例を示したものである。
これは、圧縮着火から火花点火への切り替え時に空燃比
をストイキに戻す前に火花点火が行われたためにＮＯｘ
が悪化している状態である、したがって、このような場
合は、図２５で示した空燃比合わせの燃料量を増加する
ように学習することにより、排気悪化防止が可能であ
る。或いは切り替え時間が長くなるものの、点火時期を
進角させるタイミングを遅くしても同様の効果が得られ
る。
【００７３】次に、図２７は、切り替え制御部１１０２
において、加速時に圧縮着火から火花点火に切り替える
場合の一例を示したものである。つまり、スロットル及
び燃料パルス幅を制御して圧縮着火時の空燃比をストイ
キ近傍まで近づけ、排気弁５のリフト量を大きくして内
部ＥＧＲを筒内から減らし、点火信号を進角させること
により、圧縮着火から火花点火へと燃焼を切り替えてい
る。なお、圧縮着火から火花点火への切り替え時の時ト
ルクショックが大きい場合には、点火進角量を目標値よ
り小さくすることでトルクショックを低減することが好
ましい。
において、加速時に圧縮着火から火花点火に切り替える
場合の一例を示したものである。つまり、スロットル及
び燃料パルス幅を制御して圧縮着火時の空燃比をストイ
キ近傍まで近づけ、排気弁５のリフト量を大きくして内
部ＥＧＲを筒内から減らし、点火信号を進角させること
により、圧縮着火から火花点火へと燃焼を切り替えてい
る。なお、圧縮着火から火花点火への切り替え時の時ト
ルクショックが大きい場合には、点火進角量を目標値よ
り小さくすることでトルクショックを低減することが好
ましい。
【００７４】図２８は、切り替え制御部１１０２による
本制御を行ったときの空気量、空燃比、及び触媒前後の
ＮＯｘ値を示す。空気量は加速に伴って増加し、空燃比
はリーンからストイキへと移行する。また、触媒７の下
流のＮＯｘは切り替え前後でほぼ一定だが、触媒７の上
流のＮＯｘは火花点火へ切り替え後に急激に上昇してい
る。
本制御を行ったときの空気量、空燃比、及び触媒前後の
ＮＯｘ値を示す。空気量は加速に伴って増加し、空燃比
はリーンからストイキへと移行する。また、触媒７の下
流のＮＯｘは切り替え前後でほぼ一定だが、触媒７の上
流のＮＯｘは火花点火へ切り替え後に急激に上昇してい
る。
【００７５】図２９は、切り替え時に排気が悪化した例
を示したものである。ここでは、圧縮着火から火花点火
へ切り替える場合に、リーンの空燃比で火花点火を行っ
たためにスパイク状にＮＯｘが排出されていることが分
かる。
を示したものである。ここでは、圧縮着火から火花点火
へ切り替える場合に、リーンの空燃比で火花点火を行っ
たためにスパイク状にＮＯｘが排出されていることが分
かる。
【００７６】したがって、排気悪化を防止するために
は、切り替え制御部１１０２のように、燃料噴射の増量
分を多くするか、或いは点火進角タイミングを遅くする
ように学習する必要がある。
は、切り替え制御部１１０２のように、燃料噴射の増量
分を多くするか、或いは点火進角タイミングを遅くする
ように学習する必要がある。
【００７７】次に、排気制御装置１０Ａによる圧縮着火
運転時の排気制御について説明する。図３０は、圧縮着
火時における燃焼異常をＮＯｘセンサで検出し、燃焼悪
化時には燃焼改善或いは圧縮着火を禁止して排気悪化を
防止する動作フローチャートである。
運転時の排気制御について説明する。図３０は、圧縮着
火時における燃焼異常をＮＯｘセンサで検出し、燃焼悪
化時には燃焼改善或いは圧縮着火を禁止して排気悪化を
防止する動作フローチャートである。
【００７８】ステップ３００１では、ＮＯｘセンサ８及
び三元触媒７の診断を行う。これについては後述する
が、例えば、排気制御装置１０Ａに備えられたＮＯｘセ
ンサ８の異常を診断するＮＯｘ検出器診断手段において
行われる。
び三元触媒７の診断を行う。これについては後述する
が、例えば、排気制御装置１０Ａに備えられたＮＯｘセ
ンサ８の異常を診断するＮＯｘ検出器診断手段において
行われる。
【００７９】ステップ３００２では、ＮＯｘセンサ８の
故障や三元触媒７の劣化が無いことをチェックし、劣化
や故障がない場合、すなわち、ＹＥＳのときにはステッ
プ３００３に進み、一方、劣化や故障があるときには、
一連の動作を終了する。
故障や三元触媒７の劣化が無いことをチェックし、劣化
や故障がない場合、すなわち、ＹＥＳのときにはステッ
プ３００３に進み、一方、劣化や故障があるときには、
一連の動作を終了する。
【００８０】ステップ３００３では、現在の運転状態が
圧縮着火運転であるか及び空燃比がリーンであるか否か
をチェックし、圧縮着火運転、かつ、リーン空燃比であ
る場合、すなわち、ＹＥＳのときにはステップ３００４
に進み、一方、圧縮着火運転、かつ、リーン空燃比でな
いときには、一連の動作を終了する。
圧縮着火運転であるか及び空燃比がリーンであるか否か
をチェックし、圧縮着火運転、かつ、リーン空燃比であ
る場合、すなわち、ＹＥＳのときにはステップ３００４
に進み、一方、圧縮着火運転、かつ、リーン空燃比でな
いときには、一連の動作を終了する。
【００８１】ステップ３００４では、ＮＯｘ検出値と燃
焼悪化しきい値ＮＯｘＨＬとを比較する。この燃焼悪化
しきい値ＮＯｘＨＬは、検出クライテリアによって決ま
る値であり、空気流量が多ければ小さい値となる。そし
て、ＮＯｘ検出値が燃焼悪化しきい値ＮＯｘＨＬ以上で
ある、すなわち、ＹＥＳのときにはステップ３００５に
進み、一方、ＮＯｘ検出値が燃焼悪化しきい値ＮＯｘＨ
Ｌ以下のときには、一連の動作を終了する。
焼悪化しきい値ＮＯｘＨＬとを比較する。この燃焼悪化
しきい値ＮＯｘＨＬは、検出クライテリアによって決ま
る値であり、空気流量が多ければ小さい値となる。そし
て、ＮＯｘ検出値が燃焼悪化しきい値ＮＯｘＨＬ以上で
ある、すなわち、ＹＥＳのときにはステップ３００５に
進み、一方、ＮＯｘ検出値が燃焼悪化しきい値ＮＯｘＨ
Ｌ以下のときには、一連の動作を終了する。
【００８２】ステップ３００５以降は、燃焼改善制御手
段において、圧縮着火燃焼の改善のため燃料の微粒化或
いは混合気均質化を目的とした制御を行う。具体的に
は、排気制御装置１０Ａは、圧縮着火の運転時における
ＮＯｘセンサ８の検出値に基づいて燃焼悪化を検出する
燃焼悪化検出手段と、該燃焼悪化検出手段によって燃焼
悪化が検出された場合に圧縮着火の燃焼改善を行う燃焼
改善制御手段とを備えており、前記燃焼悪化検出手段に
よって燃焼悪化が検出された場合には、前記燃焼改善制
御手段は、空燃比センサ６の出力がストイキになるよう
に空燃比を制御している。
段において、圧縮着火燃焼の改善のため燃料の微粒化或
いは混合気均質化を目的とした制御を行う。具体的に
は、排気制御装置１０Ａは、圧縮着火の運転時における
ＮＯｘセンサ８の検出値に基づいて燃焼悪化を検出する
燃焼悪化検出手段と、該燃焼悪化検出手段によって燃焼
悪化が検出された場合に圧縮着火の燃焼改善を行う燃焼
改善制御手段とを備えており、前記燃焼悪化検出手段に
よって燃焼悪化が検出された場合には、前記燃焼改善制
御手段は、空燃比センサ６の出力がストイキになるよう
に空燃比を制御している。
【００８３】つまり、ステップ３００５では、前記燃焼
改善制御手段にて、例えば、通常よりも燃圧を上げる、
タンブルコントロールバルブ或いはスワールコントロー
ルバルブを通常よりも閉めて筒内流動を強化する、若し
くは圧縮着火時の空燃比をリーンにする、若しくはＥＧ
Ｒ量を増やす等の制御を行い、混合気の均質化を図る制
御を実施し、これでも燃焼改善されない場合（ＮＯｘ検
出値が所定値以下にならずに、ＮＯｘセンサ８の異常が
判定されたとき）には、インジェクタ３に付着したデポ
を焼くために、燃焼を火花点火に切り替えて高負荷運転
を所定時間行うまで圧縮着火を禁止する。そして、これ
らの燃焼改善制御を行った後、ステップ３００６に進
み、燃焼改善効果があるか否かをチェックして、燃焼改
善効果がある場合には一連の動作を終了し、燃焼改善効
果が無いときには、ステップ３００７に進み、圧縮着火
運転の時であっても空燃比センサ６の出力がストイキに
なるように空燃比を制御し、排気を三元触媒７で浄化さ
せることとする。
改善制御手段にて、例えば、通常よりも燃圧を上げる、
タンブルコントロールバルブ或いはスワールコントロー
ルバルブを通常よりも閉めて筒内流動を強化する、若し
くは圧縮着火時の空燃比をリーンにする、若しくはＥＧ
Ｒ量を増やす等の制御を行い、混合気の均質化を図る制
御を実施し、これでも燃焼改善されない場合（ＮＯｘ検
出値が所定値以下にならずに、ＮＯｘセンサ８の異常が
判定されたとき）には、インジェクタ３に付着したデポ
を焼くために、燃焼を火花点火に切り替えて高負荷運転
を所定時間行うまで圧縮着火を禁止する。そして、これ
らの燃焼改善制御を行った後、ステップ３００６に進
み、燃焼改善効果があるか否かをチェックして、燃焼改
善効果がある場合には一連の動作を終了し、燃焼改善効
果が無いときには、ステップ３００７に進み、圧縮着火
運転の時であっても空燃比センサ６の出力がストイキに
なるように空燃比を制御し、排気を三元触媒７で浄化さ
せることとする。
【００８４】次に、ＥＣＵ１０の診断装置１０Ｂについ
て説明する。本実施形態のＥＣＵ１０は、上述のように
排気制御装置１０Ａのほか、排気悪化を防止するべく、
三元触媒７下流側に設けられたＮＯｘセンサ８の出力信
号に基づいてＮＯｘセンサ８の劣化の診断等を行う診断
装置１０Ｂを備えている。
て説明する。本実施形態のＥＣＵ１０は、上述のように
排気制御装置１０Ａのほか、排気悪化を防止するべく、
三元触媒７下流側に設けられたＮＯｘセンサ８の出力信
号に基づいてＮＯｘセンサ８の劣化の診断等を行う診断
装置１０Ｂを備えている。
【００８５】具体的には、図３０のステップ３００１に
おいて行われるＮＯｘセンサ８の診断は、例えば、図３
１に示されているように、ＥＣＵ１０に備えられた燃料
カット手段が、減速時に燃料噴射を中止させ、この燃料
カット中のＮＯｘ検出値に基づいて行われる。つまり、
燃料カット中には燃焼が行われないため、ＮＯｘが排出
されず、燃料カット中のＮＯｘ検出値が０になることか
ら、ＥＣＵ１０に備えられた燃料リカバ手段による燃料
リカバの際には三元触媒７内の空燃比がリーンとなるた
め、若干のＮＯｘが排出される場合が多い。したがっ
て、燃料カット中のＮＯｘ検出値の下限値と、燃料リカ
バ中のＮＯｘ検出値、より具体的には、燃料リカバ直後
のＮＯｘピーク値との差ΔＮＯｘ１を求め、この値が所
定値以下であればＮＯｘセンサが劣化していると判断す
るものである。
おいて行われるＮＯｘセンサ８の診断は、例えば、図３
１に示されているように、ＥＣＵ１０に備えられた燃料
カット手段が、減速時に燃料噴射を中止させ、この燃料
カット中のＮＯｘ検出値に基づいて行われる。つまり、
燃料カット中には燃焼が行われないため、ＮＯｘが排出
されず、燃料カット中のＮＯｘ検出値が０になることか
ら、ＥＣＵ１０に備えられた燃料リカバ手段による燃料
リカバの際には三元触媒７内の空燃比がリーンとなるた
め、若干のＮＯｘが排出される場合が多い。したがっ
て、燃料カット中のＮＯｘ検出値の下限値と、燃料リカ
バ中のＮＯｘ検出値、より具体的には、燃料リカバ直後
のＮＯｘピーク値との差ΔＮＯｘ１を求め、この値が所
定値以下であればＮＯｘセンサが劣化していると判断す
るものである。
【００８６】また、図３０のステップ３００１において
行われる三元触媒７の劣化を診断は、例えば、図３２の
触媒が正常である時の触媒前の空燃比と触媒内の貯蔵酸
素量及びＮＯｘ検出値との関係にも示されているよう
に、三元触媒７の上流側の空燃比センサ６と、三元触媒
７の下流側のＮＯｘセンサ８との各出力を用い、三元触
媒７が正常であれば、空燃比がストイキからリーン又は
リッチに外れても、三元触媒７内に酸素が貯蔵されるた
めに三元触媒７の下流のＮＯｘはほとんど変動しないこ
とが分かる。
行われる三元触媒７の劣化を診断は、例えば、図３２の
触媒が正常である時の触媒前の空燃比と触媒内の貯蔵酸
素量及びＮＯｘ検出値との関係にも示されているよう
に、三元触媒７の上流側の空燃比センサ６と、三元触媒
７の下流側のＮＯｘセンサ８との各出力を用い、三元触
媒７が正常であれば、空燃比がストイキからリーン又は
リッチに外れても、三元触媒７内に酸素が貯蔵されるた
めに三元触媒７の下流のＮＯｘはほとんど変動しないこ
とが分かる。
【００８７】一方、図３３に示すように、三元触媒７が
劣化してくると、酸素を貯蔵できる貯蔵限界が低くな
り、この限界量を超えたところではＮＯｘが触媒内で浄
化できず、スパイク状のＮＯｘが検出されるようにな
る。
劣化してくると、酸素を貯蔵できる貯蔵限界が低くな
り、この限界量を超えたところではＮＯｘが触媒内で浄
化できず、スパイク状のＮＯｘが検出されるようにな
る。
【００８８】したがって、ＥＣＵ１０に備えられた空燃
比制御手段が、空燃比センサ６の出力を目標空燃比に近
づけるように制御し、診断装置１０Ｂは、前記目標空燃
比がストイキに設定されたときのＮＯｘセンサ８の出力
信号に基づいて三元触媒７の劣化を診断している。例え
ば、空燃比の振幅とＮＯｘ検出値との相関が所定値を越
えた場合、空燃比の振幅が所定範囲内のときのＮＯｘ検
出値が所定値を越えたとき、或いはＮＯｘ検出値を周波
数変換した際の高周波数特性のパワーが所定値を越えた
とき等には三元触媒７の劣化を診断している。
比制御手段が、空燃比センサ６の出力を目標空燃比に近
づけるように制御し、診断装置１０Ｂは、前記目標空燃
比がストイキに設定されたときのＮＯｘセンサ８の出力
信号に基づいて三元触媒７の劣化を診断している。例え
ば、空燃比の振幅とＮＯｘ検出値との相関が所定値を越
えた場合、空燃比の振幅が所定範囲内のときのＮＯｘ検
出値が所定値を越えたとき、或いはＮＯｘ検出値を周波
数変換した際の高周波数特性のパワーが所定値を越えた
とき等には三元触媒７の劣化を診断している。
【００８９】また、図３０のステップ３００４において
行われる燃焼悪化の検出もまた、診断装置１０Ｂにて行
われる。つまり、診断装置１０Ｂは、前記圧縮着火の運
転時におけるＮＯｘセンサ８の検出値と、前記燃焼悪化
しきい値との比較から燃焼悪化を検出しており、より具
体的には、診断装置１０Ｂは、空燃比センサ６の出力が
リーンである場合に、圧縮着火の燃焼悪化の検出を行う
燃焼悪化検出手段を備えており、該燃焼悪化検出手段に
て比較判定が行われる。以上のように、本発明の前記各
実施形態は、上記の構成としたことによって次の機能を
奏するものである。
行われる燃焼悪化の検出もまた、診断装置１０Ｂにて行
われる。つまり、診断装置１０Ｂは、前記圧縮着火の運
転時におけるＮＯｘセンサ８の検出値と、前記燃焼悪化
しきい値との比較から燃焼悪化を検出しており、より具
体的には、診断装置１０Ｂは、空燃比センサ６の出力が
リーンである場合に、圧縮着火の燃焼悪化の検出を行う
燃焼悪化検出手段を備えており、該燃焼悪化検出手段に
て比較判定が行われる。以上のように、本発明の前記各
実施形態は、上記の構成としたことによって次の機能を
奏するものである。
【００９０】すなわち、前記実施形態のＥＣＵ１０の排
気制御装置１０Ａは、圧縮自己着火エンジンにおいて、
排気管１３の三元触媒７の下流側にＮＯｘセンサ８が配
置され、該ＮＯｘセンサ８の検出値に基づいて、火花点
火と圧縮着火との燃焼切り替え時、火花点火時、及び圧
縮着火時において三元触媒７で排気が浄化されているか
を監視できるので、各運転時及び移行時の排気悪化を防
止することができ、さらに、前記ＥＣＵ１０の診断装置
１０Ｂは、ＮＯｘセンサ８及び三元触媒７の診断、並び
に圧縮着火時の燃焼の診断をも行うことができるので、
各機器類の劣化等の場合における排気悪化をも防止する
ことができる。
気制御装置１０Ａは、圧縮自己着火エンジンにおいて、
排気管１３の三元触媒７の下流側にＮＯｘセンサ８が配
置され、該ＮＯｘセンサ８の検出値に基づいて、火花点
火と圧縮着火との燃焼切り替え時、火花点火時、及び圧
縮着火時において三元触媒７で排気が浄化されているか
を監視できるので、各運転時及び移行時の排気悪化を防
止することができ、さらに、前記ＥＣＵ１０の診断装置
１０Ｂは、ＮＯｘセンサ８及び三元触媒７の診断、並び
に圧縮着火時の燃焼の診断をも行うことができるので、
各機器類の劣化等の場合における排気悪化をも防止する
ことができる。
【００９１】また、前記ＥＣＵ１０による排気悪化の防
止を行う前記構成は、圧縮自己着火エンジンにおける最
小システムとなることから、エンジン製造コストの低廉
化等を図ることができる。
止を行う前記構成は、圧縮自己着火エンジンにおける最
小システムとなることから、エンジン製造コストの低廉
化等を図ることができる。
【００９２】以上、本発明の一実施形態について詳説し
たが、本発明は前記実施形態に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しな
い範囲で、設計において種々の変更ができるものであ
る。
たが、本発明は前記実施形態に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しな
い範囲で、設計において種々の変更ができるものであ
る。
【００９３】例えば、前記各実施形態では、図６におい
て、圧縮着火時の吸排気弁５のリフト量、及びリフト時
間を変えることにより、排気を閉じこめて前記内部ＥＧ
Ｒを増加させる方法を示しているが、この方法以外にも
吸排気弁５のバルブオーバーラップを増やして排気を吸
気側に吹き戻させる如くの内部ＥＧＲを増加させる方法
によっても内部ＥＧＲの制御を行うことができ、また、
排気管１３と吸気管１２とを繋ぐバイパス流路を設け、
そのバイパス流路途中に設置されたバルブの開度によっ
て排気を吸気側に引き戻す外部ＥＧＲ制御を併用しても
良く、これらの場合にも前記と同様の効果を得ることが
できるものである。
て、圧縮着火時の吸排気弁５のリフト量、及びリフト時
間を変えることにより、排気を閉じこめて前記内部ＥＧ
Ｒを増加させる方法を示しているが、この方法以外にも
吸排気弁５のバルブオーバーラップを増やして排気を吸
気側に吹き戻させる如くの内部ＥＧＲを増加させる方法
によっても内部ＥＧＲの制御を行うことができ、また、
排気管１３と吸気管１２とを繋ぐバイパス流路を設け、
そのバイパス流路途中に設置されたバルブの開度によっ
て排気を吸気側に引き戻す外部ＥＧＲ制御を併用しても
良く、これらの場合にも前記と同様の効果を得ることが
できるものである。
【００９４】また、図３０のステップ３００４では、Ｎ
Ｏｘセンサ８のノイズの影響を避けるため、ＮＯｘ検出
値の重みつき平均値と所定値とを比較しても良く、さら
に、図３４に示すように、ＮＯｘ検出値が所定時間ＴＮ
Ｏｘよりも多くＮＯｘＨＬを越えたときには、前記ステ
ップ３００５に進むようにしても良い。
Ｏｘセンサ８のノイズの影響を避けるため、ＮＯｘ検出
値の重みつき平均値と所定値とを比較しても良く、さら
に、図３４に示すように、ＮＯｘ検出値が所定時間ＴＮ
Ｏｘよりも多くＮＯｘＨＬを越えたときには、前記ステ
ップ３００５に進むようにしても良い。
【００９５】
【発明の効果】以上の説明から理解できるように、本発
明の圧縮着火エンジンの制御装置は、三元触媒の下流に
備えられたＮＯｘ検出器の出力信号に基づいて排気制御
及び診断をするので、該エンジンの最小のシステムを構
築することができるとともに、燃焼切り替え時のほか、
圧縮着火運転時の排気悪化を防止することができ、しか
も、ＮＯｘ検出器、三元触媒等の各種診断をも行うこと
もできる。
明の圧縮着火エンジンの制御装置は、三元触媒の下流に
備えられたＮＯｘ検出器の出力信号に基づいて排気制御
及び診断をするので、該エンジンの最小のシステムを構
築することができるとともに、燃焼切り替え時のほか、
圧縮着火運転時の排気悪化を防止することができ、しか
も、ＮＯｘ検出器、三元触媒等の各種診断をも行うこと
もできる。
【図１】火花点火運転と圧縮着火運転の燃焼温度とＮＯ
ｘ排出量の関係を示す図。
ｘ排出量の関係を示す図。
【図２】火花点火と圧縮着火の運転領域或いは切り替え
可能領域を示す図。
可能領域を示す図。
【図３】本発明の実施形態の圧縮着火エンジンの制御装
置を筒内噴射エンジンに適用したときのシステム構成
図。
置を筒内噴射エンジンに適用したときのシステム構成
図。
【図４】図３のエンジン制御装置による火花点火運転時
の１サイクル制御を示す図。
の１サイクル制御を示す図。
【図５】図３のエンジン制御装置による圧縮着火運転時
の１サイクル制御を示す図。
の１サイクル制御を示す図。
【図６】図３のエンジン制御装置による火花点火と圧縮
着火運転時の排気弁プロフィールを示す図。
着火運転時の排気弁プロフィールを示す図。
【図７】図３のエンジン制御装置による空燃比及びＮＯ
ｘ検出値に基づいた空燃比制御のブロック図。
ｘ検出値に基づいた空燃比制御のブロック図。
【図８】図３の排気制御装置による火花点火運転時の空
燃比及びＮＯｘ検出値のチャート。
燃比及びＮＯｘ検出値のチャート。
【図９】図７の目標空燃比演算部の出力例を示す図。
【図１０】空燃比センサ故障時における図７の燃料噴射
量演算部の補正量演算例を示す図。
量演算部の補正量演算例を示す図。
【図１１】図３の排気制御装置による切り替え制御部分
の制御ブロック図。
の制御ブロック図。
【図１２】図１１の燃焼切り替え制御（火花点火から圧
縮着火）時の制御信号１を示す図。
縮着火）時の制御信号１を示す図。
【図１３】図１２の正常時における各種センサ出力１を
示す図。
示す図。
【図１４】図１２の空気量制御ミスによる異常時におけ
る各種センサ出力２を示す図。
る各種センサ出力２を示す図。
【図１５】図１２のＥＧＲ制御ミスによる異常時におけ
る各種センサ出力３を示す図。
る各種センサ出力３を示す図。
【図１６】図１１の排気制御の動作フローチャート。
【図１７】図１１の燃焼判定部の動作フローチャート
【図１８】図１１の燃焼切り替え制御部の動作フローチ
ャート。
ャート。
【図１９】図１１の切り替え学習部の動作フローチャー
ト。
ト。
【図２０】図１１の燃焼切り替え制御（火花点火から圧
縮着火）時の制御信号２を示す図。
縮着火）時の制御信号２を示す図。
【図２１】図２０の正常時における各種センサ出力１を
示す図。
示す図。
【図２２】図２０の燃料リカバ制御ミスによる異常時に
おける各種センサ出力２を示す図。
おける各種センサ出力２を示す図。
【図２３】図１１の燃焼切り替え制御（圧縮着火から火
花点火）時の制御信号１を示す図。
花点火）時の制御信号１を示す図。
【図２４】図２３の正常時における各種センサ出力１を
示す図。
示す図。
【図２５】図２３の排気制御装置による圧縮着火運転時
の１サイクル制御を示す図。
の１サイクル制御を示す図。
【図２６】図２３の燃料制御ミスによる異常時における
各種センサ出力２を示す図。
各種センサ出力２を示す図。
【図２７】図１１の燃焼切り替え制御（圧縮着火から火
花点火）時の制御信号２を示す図。
花点火）時の制御信号２を示す図。
【図２８】図２７の正常時における各種センサ出力１を
示す図。
示す図。
【図２９】図２７の燃料制御ミス或いは点火時期制御ミ
スによる異常時における各種センサ出力２を示す図。
スによる異常時における各種センサ出力２を示す図。
【図３０】図３の診断装置を備えたエンジン制御装置に
よる圧縮着火運転時の排気制御の動作フローチャート。
よる圧縮着火運転時の排気制御の動作フローチャート。
【図３１】図３０の診断装置によるＮＯｘセンサ診断を
示す図。
示す図。
【図３２】図３０の診断装置による三元触媒正常時の触
媒診断を示す図。
媒診断を示す図。
【図３３】図３０の診断装置による三元触媒異常時の触
媒診断を示す図。
媒診断を示す図。
【図３４】図３０の診断装置による燃焼悪化時のＮＯｘ
センサ出力を示す図。
センサ出力を示す図。
１ エアフローセンサ
２ スロットル
３ インジェクタ
４ 点火プラグ
５ 吸排気弁
６ 空燃比検出器
７ 三元触媒
８ ＮＯｘ検出器
１０ 制御装置（ＥＣＵ）
１３ 排気管
５０ 圧縮自己着火エンジン
７０１ 空燃比制御手段（燃料噴射量演算部）
７０２ 目標空燃比演算手段
１１０２ 燃焼切り替え手段
１１０３ 排気悪化要因推定手段
１１０４ 切り替え学習手段
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）
Ｆ０２Ｄ 41/22 ３８０ Ｆ０２Ｄ 41/22 ３８０Ａ
45/00 ３４０ 45/00 ３４０Ｆ
３６８ ３６８Ｆ
３６８Ｚ
(72)発明者 大須賀 稔
茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株
式会社日立製作所日立研究所内
Ｆターム(参考） 3G084 BA04 BA05 BA09 BA13 BA17
BA20 CA06 DA27 DA30 EB20
FA29
3G091 AA02 AA24 AB03 BA27 BA33
CB02 CB05 CB07 DC03 EA01
EA03 EA07 EA18 EA33 EA34
FB10 FB11 FB12
3G301 HA01 HA04 JA21 JB01 KA06
LA01 LB04 MA01 MA11 ND25
NE13 NE14 PA01A PA11A
PA11Z PA17Z PB03A PD12Z
PD15A PE01Z PE08Z PF03Z
Claims (24)
- 【請求項１】 燃料及び空気の予混合気を圧縮して着火
させる圧縮着火エンジンの排気管に設置された三元触媒
と、該三元触媒の上流側にて空燃比を検出する空燃比検
出器と、前記三元触媒の下流側にてＮＯｘを検出するＮ
Ｏｘ検出器と、を備えたことを特徴とする圧縮着火エン
ジンの制御装置。 - 【請求項２】 前記制御装置は、排気悪化を防止するべ
く、前記ＮＯｘ検出器の出力信号を用いることを特徴と
する請求項１記載の圧縮着火エンジンの制御装置。 - 【請求項３】 前記制御装置は、火花点火と圧縮着火と
の燃焼切り替え時、前記火花点火燃焼時、若しくは前記
圧縮着火燃焼時における排気悪化を防止することを特徴
とする請求項１又は２記載の圧縮着火エンジンの制御装
置。 - 【請求項４】 前記制御装置は、火花点火と圧縮着火と
を切り替える燃焼切り替え手段と、該切り替え時のＮＯ
ｘ検出値に基づいて排気悪化要因を推定する排気悪化要
因推定手段と、該排気悪化要因に基づいて前記燃焼切り
替え手段の制御量又は制御対象を学習する切り替え学習
手段とを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいず
れか一項に記載の圧縮着火エンジンの制御装置。 - 【請求項５】 前記切り替え学習手段は、点火時期を学
習することを特徴とする請求項４記載の圧縮着火エンジ
ンの制御装置。 - 【請求項６】 前記切り替え学習手段は、スロットル制
御量を学習することを特徴とする請求項４記載の圧縮着
火エンジンの制御装置。 - 【請求項７】 前記切り替え学習手段は、燃料噴射量を
学習することを特徴とする請求項４記載の圧縮着火エン
ジンの制御装置。 - 【請求項８】 前記切り替え学習手段は、前記圧縮着火
に切り替える以前の燃料カット時間を学習することを特
徴とする請求項４記載の圧縮着火エンジンの制御装置。 - 【請求項９】 前記切り替え学習手段は、目標空気量又
は目標ＥＧＲ量を学習することを特徴とする請求項４記
載の圧縮着火エンジンの制御装置。 - 【請求項１０】 前記切り替え学習手段は、前記火花点
火と前記圧縮着火とによる燃焼切り替え領域を学習する
ことを特徴とする請求項４記載の圧縮着火エンジンの制
御装置。 - 【請求項１１】 前記制御装置は、前記圧縮着火の運転
時における膨張から排気行程の間に燃料噴射を行うこと
を特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の
圧縮着火エンジンの制御装置。 - 【請求項１２】 前記制御装置は、前記空燃比検出器の
出力を目標空燃比に近づけるように制御する空燃比制御
手段と、前記三元触媒の浄化率が最適になるように前記
目標空燃比を演算する目標空燃比演算手段とを備え、該
目標空燃比演算手段は、前記ＮＯｘ検出器の出力信号に
基づいて前記目標空燃比を演算することを特徴とする請
求項１乃至１１のいずれか一項に記載の圧縮着火エンジ
ンの制御装置。 - 【請求項１３】 前記制御装置は、前記ＮＯｘ検出値が
所定値を越えた場合には、前記目標空燃比を一時的にリ
ッチ側に設定することを特徴とする請求項１２記載の圧
縮着火エンジンの制御装置。 - 【請求項１４】 前記制御装置は、前記ＮＯｘ検出器の
異常を診断するＮＯｘ検出器診断手段を備え、前記ＮＯ
ｘ検出器の異常が判定された場合には、前記空燃比検出
器の出力がストイキになるように空燃比を制御すること
を特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の
圧縮着火エンジンの制御装置。 - 【請求項１５】 前記制御装置は、前記圧縮着火燃焼時
におけるＮＯｘ検出値に基づいて燃焼悪化を検出する燃
焼悪化検出手段を備えることを特徴とする請求項１乃至
１４のいずれか一項に記載の圧縮着火エンジンの制御装
置。 - 【請求項１６】 前記燃焼悪化検出手段は、前記空燃比
検出器の出力がリーンである場合に、前記圧縮着火燃焼
時における燃焼悪化を検出することを特徴とする請求項
１５記載の圧縮着火エンジンの制御装置。 - 【請求項１７】 前記制御装置は、前記燃焼悪化検出手
段によって燃焼悪化が検出された場合に前記圧縮着火の
燃焼改善を行う燃焼改善制御手段とを備えることを特徴
とする請求項１５又は１６記載の圧縮着火エンジンの制
御装置。 - 【請求項１８】 前記制御装置は、前記燃焼改善制御手
段の実施後に、前記排気悪化検出手段によって燃焼悪化
が検出された場合には、前記空燃比検出器の出力がスト
イキになるように空燃比を制御することを特徴とする請
求項１７記載の圧縮着火エンジンの制御装置。 - 【請求項１９】 前記制御装置は、前記空燃比検出器の
異常を検出する空燃比検出器診断手段を備え、該空燃比
検出器の異常が診断された場合には、前記ＮＯｘ検出器
の出力信号に基づいて燃料噴射量を補正することを特徴
とする請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の圧縮着
火エンジンの制御装置。 - 【請求項２０】 前記制御装置は、前記ＮＯｘ検出器及
び／又は前記三元触媒の劣化を診断して排気悪化を防止
することを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか一項
に記載の圧縮着火エンジンの制御装置。 - 【請求項２１】 前記制御装置は、減速時に燃料噴射を
中止させる燃料カット手段を備え、該燃料カット中の前
記ＮＯｘ検出器の出力信号に基づいて前記ＮＯｘ検出器
の劣化を診断することを特徴とする請求項２０記載の圧
縮着火エンジンの制御装置。 - 【請求項２２】 前記制御装置は、前記燃料カット後に
燃料噴射を再開させる燃料リカバ手段を備え、該燃料リ
カバ中の前記ＮＯｘ検出値と前記燃料カット中の前記Ｎ
Ｏｘ検出値との差が所定値以下である場合には、前記Ｎ
Ｏｘ検出器の異常と判定することを特徴とする請求項２
１記載の圧縮着火エンジンの制御装置。 - 【請求項２３】 前記制御装置は、前記空燃比検出器の
出力を目標空燃比に近づけるように制御する空燃比制御
手段を備え、前記目標空燃比がストイキに設定されたと
きの前記ＮＯｘ検出器の出力信号に基づいて前記三元触
媒の劣化を診断することを特徴とする請求項２０乃至２
２のいずれか一項に記載の圧縮着火エンジンの制御装
置。 - 【請求項２４】 請求項１乃至２３のうち、少なくとも
いずれか一項に記載の前記圧縮着火エンジンの制御装置
を備えたことを特徴とする自動車。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP2001302994A JP3927395B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 圧縮着火エンジンの制御装置 |
| EP02021788A EP1298292A3 (en) | 2001-09-28 | 2002-09-26 | Controller of compression-ignition engine |
| US10/255,703 US6772585B2 (en) | 2001-09-28 | 2002-09-27 | Controller of compression-ignition engine |
| KR1020020058666A KR100767896B1 (ko) | 2001-09-28 | 2002-09-27 | 압축 착화 엔진의 제어 장치 |
| US10/429,859 US20030192305A1 (en) | 2001-09-28 | 2003-05-06 | Controller of compression-ignition engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001302994A JP3927395B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 圧縮着火エンジンの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003106184A true JP2003106184A (ja) | 2003-04-09 |
| JP3927395B2 JP3927395B2 (ja) | 2007-06-06 |
Family
ID=19123147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001302994A Expired - Fee Related JP3927395B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 圧縮着火エンジンの制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1298292A3 (ja) |
| JP (1) | JP3927395B2 (ja) |
| KR (1) | KR100767896B1 (ja) |
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