JP2586218B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置

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JP2586218B2 JP2406184A JP40618490A JP2586218B2 JP 2586218 B2 JP2586218 B2 JP 2586218B2 JP 2406184 A JP2406184 A JP 2406184A JP 40618490 A JP40618490 A JP 40618490A JP 2586218 B2 JP2586218 B2 JP 2586218B2
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、NOX 浄化ゼオライト
触媒を排気系に具備したEGR付きリーンバーンエンジ
ンの制御に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、リーンバーン・エンジンの排気系
にゼオライトからなる触媒を設けることによって、排気
空燃比が酸化雰囲気中のNOX を浄化(還元)すること
が知られている。このゼオライト触媒(所謂、リーンN
X 触媒)は、酸化雰囲気中でNOX を浄化するため
に、炭化水素(HC)を必要とする。(特開昭63−2
83727号公報参照)リーンNOX 触媒へ供給するH
Cを、内燃機関から排出されるHCによって賄う場合、
内燃機関の運転状態によっては、HC量が不足する場合
がある。このHCが不足する運転状態に排気ガス再循環
(EGR)を利用して、HC不足を解決する技術を既に
出願している。特願平01−186015では、HCが
直接酸化するためHCが不足する排気温度高温時に、E
GRを実行するとともに空燃比をリッチ(それでもリー
ン)側にしており、EGR率(量)は中負荷、中回転で
多くしている。特願平02−51741では、NOX
出量が多くHCが不足する加速時に、EGRを実行する
とともに空燃比をリッチ(それでもリーン)側にしてお
り、EGR率(量)を排気温度が高い程多く設定してい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術は、NOX 排出量が多いため(後者)或いはHCの
直接酸化のため(前者)HCが不足する運転領域に、排
気中のHC濃度を大きくする(或いは酸素濃度を小さく
する)ものであり、排気中のHC濃度(或いは酸素濃
度)のみを考慮してEGR率(量)を決定していた。し
たがって、リーンNOX 触媒の浄化率を向上するため
に、EGRを有効に利用しているとはいえなかった。す
なわち、リーンNOX 触媒におけるNOX 浄化率は、触
媒に流入するHC量(或いは酸素濃度)の他に、触媒に
流入するHCの成分及び触媒床温(排気温度)にも大き
く影響される。例えば、排気温度が低い時には比較的小
さなHC成分(C5以下)がNOX の浄化に有効であ
り、排気温度が高い時には比較的大きなHC成分(C6
以上)がNOX の浄化に有効である。これは、低温時に
は部分酸化し易い、小さなHC成分が有効であるからで
あり、高温時には直接酸化し難い、大きなHC成分が有
効であるからである。また、触媒床温が400〜500
℃の時にピーク浄化率を示す。これに対して、排気中の
HC成分は、エンジン回転速度(NE)によって変化
し、NEが増大するにつれて大きなHC成分が低下す
る。また、EGR率を増大すると、NE低回転領域では
HC成分の変化は殆どないが、NE高回転領域では大き
なHC成分が多く生成されることがわかった。さらに、
リーンバーン・エンジンでは、EGR率(量)を増大す
ると、リーンリミットが減少するので、空燃比がリッチ
側(それでもリーン域)となり排気温度が高くなる。こ
のため、従来技術のようにHC濃度(或いは酸素濃度)
のみを考慮してEGR率(量)を設定しても、EGRに
よるHC成分の変化および排気温度の変化を考慮してい
ないため、その運転状態においてNOX 浄化に最適な条
件とならない。すなわち、HC濃度(或いは酸素濃度)
のみを考慮してEGR率を設定すると、低NE領域では
(排気温度は低く、また、NOX 排出量も少ないため、
HC濃度は少なくてよいので)小さなEGR率に設定さ
れ空燃比はリーン側に設定される。しかし、この領域で
は、接触床温をピーク浄化率を示す温度に近づけるため
に、EGR率を大きくしてNOX 排出量を低減するとと
もに、空燃比をリッチ側に設定し排気温度を上昇した方
がリーンNOX 触媒におけるNOX 浄化に有効である。
また、中NE領域では、EGRによってHC濃度を増大
(或いは、酸素濃度を低下)しても、EGRによって大
きなHC成分が増加しないため、NOX の浄化率がそれ
程向上しないばかりか、EGR率を大きくすると却って
NOX 浄化率が低下する。すなわち、EGRによって
(空燃比がリーン域のリッチ側になるので)排気温度が
上昇し、比較的排気温度が高温であったのが、EGRに
よる排気温度上昇が加わり、さらに高温となるため、N
X を良好に浄化できるHC成分は大きなHC成分とな
る。しかし、EGRによって大きなHC成分が増加しな
いので、EGRによるHC濃度の増大(或いは酸素濃度
の低下)を用いてNOX 浄化率を向上するより、排気温
度が上昇する弊害の方が大きくなる。(EGRの増加に
よりNOX 排出量が低下するが、リーンNOX 触媒の浄
化率低下の方が大きい。)大きなHC成分が少ない高N
E領域では、EGRによって大きなHC成分が発生する
ので、排気温度が高い高NE領域では、EGRによるH
C濃度の増大(或いは酸素濃度の低下)を利用して有効
にNOX を浄化できる。(この時、EGR流入によって
排気温度も上昇するが、大きなHC成分が少量の状態よ
り、EGRによって大きなHC成分が増大することの方
が、NOX 浄化率を向上することに有効に作用する。)
以上のように、HC濃度の観点のみからEGR率(量)
を決定しても、EGRによるHC成分の変化及び(設定
空燃比が変化するための)排気温度の変化により、リー
ンNOX 触媒にとって最適な条件とならず、NOX 浄化
率の向上のためにEGRを有効に利用しているとは、い
えなかった。
【0004】本発明の目的は、リーンバーンエンジにお
いて、EGRによるHC濃度の変化(或いは酸素濃度の
変化)でなく、EGRによる設定空燃比の変化及びHC
成分の変化を考慮してEGR率(量)を決定することに
よって、リーンNOX 触媒の浄化率向上のために、EG
Rを有効に利用することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる内燃機関
の制御装置は、図1に示すように、酸化雰囲気中でNO
X を還元可能なゼオライトからなる触媒6を、排気系4
に設けたリーンバーンエンジン2において、エンジン回
転速度(NE)検出手段11、EGR制御手段13、空
燃比制御手段16を備え、EGR制御手段13は、NE
が所定回転以下の領域では排気温度が所定温度範囲とな
る空燃比に基づいたEGR弁開度を演算し、NEが所定
回転以上の領域では排気中の大きなHC成分が設定値以
上となるEGR弁開度を演算するEGR弁開度演算手段
15と、EGR弁開度演算手段によって演算されたEG
R弁開度となるように、EGR弁10を駆動するEGR
弁駆動手段14を含み、空燃比制御手段16は、空燃比
をEGR弁開度に基づいたリーン空燃比に設定する空燃
比設定手段18を含むことを特徴とする。
【0006】
【作用】リーンバーンエンジンのため排気空燃比は酸化
雰囲気となるが、ゼオライトからなる触媒6によってN
X が還元・浄化される。EGR制御手段13によって
EGR弁開度が演算され、EGRが供給される。空燃比
制御手段16によってEGR弁開度に基づいたリーン空
燃比とされる。EGR弁開度は、NEが所定回転以下の
領域では、排気温度が所定温度範囲となる空燃比に基づ
いたEGR弁開度にされる。これによって、触媒床温を
NOX 浄化率の高い温度範囲とすることができる。NE
が所定回転以上の領域では、大きなHC成分が設定値以
上となるEGR弁開度によってEGRが供給される。こ
れによって、大きなHC成分が少ないNE高回転時に
は、EGRによって大きなHC成分が発生し、NEが高
く排気温度が高温であっても、有効にNOX を浄化でき
る。
【0007】
【実施例】
【0008】第1実施例 図2は、本発明に係わる内燃機関の制御装置の一実施例
を示す全体概略図である。図2において、内燃機関2の
吸気通路8には圧力センサ26が設けられている。圧力
センサ26は吸入空気圧を直接計測する半導体式のもの
であって、吸入空気圧に比例したアナログ電圧の出力信
号を発生する。この出力信号は制御回路40のマルチプ
レクサ内蔵AD変換器51に提供されている。図示しな
いディストリビュータには、その軸がたとえばクランク
角に換算して720°毎に基準位置検出用パルス信号を
発生するクランク角センサ36とクランク角に換算して
30°毎に基準位置検出用パルス信号を発生するクラン
ク角センサ38が設けられている。30°CA毎のクラ
ンク角センサ38は図1のNE検出手段11を構成す
る。これらクランク角センサ36、38のパルス信号は
制御回路40の入出力インターフェイス52に供給さ
れ、このうちクランク角センサ38の出力はCPU(セ
ントラルプロセッサユニット)53の割込み端子に供給
される。さらに、吸気通路8には各気筒毎に燃料供給系
から加圧燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴射弁
22が設けられている。また、内燃機関2のシリンダブ
ロックのウォータジャケット(図示せず)には、冷却水
の温度を検出するための水温センサ34が設けられてい
る。水温センサ34は冷却水の温度THWに応じたアナ
ログ電圧の電気信号を発生する。この出力もA/D変換
器51に供給されている。EGR弁10のアクチュエー
タは、制御回路40の入出力インターフェイス52から
の出力により制御されるステップモータを内蔵してい
る。内燃機関2の排気系4には、遷移金属或いは貴金属
を担持せしめたゼオライトからなり、酸化雰囲気中、H
C存在下で、NOX を還元するリーンNOX 触媒6が設
けられる。また、リーンNOX 触媒6の下流に、HC、
COを高率に浄化する酸化触媒24が設けられている。
なお、酸化触媒24の代りに三元触媒を用いてもよい。
制御回路40は、たとえばマイクロコンピュータとして
構成され、A/D変換器51、入出力インターフェイス
52、CPU53の外に、ROM(リードオンメモリ)
54、RAM(ランダムアクセスメモリ)55、バック
アップRAM56、クロック発生回路57等が設けられ
ている。また、制御回路40において、ダウンカウンタ
58、フリップフロップ59、および駆動回路60は燃
料噴射弁22を制御するためのものである。すなわち、
後述のルーチンにおいて、燃料噴射量TAUが演算され
ると、燃料噴射量TAUがダウンカウンタ58にプリセ
ットされると共にフリップフロップ59もセットされ
る。この結果、駆動回路60が燃料噴射弁22の付勢を
開始する。他方、ダウンカウンタ58がクロック信号
(図示せず)を計算して最後にそのボローアウト端子が
「1」レベルとなったときに、フリップフロップ59が
セットされて駆回路60は燃料噴射弁22の付勢を停止
する。つまり、上述の燃料噴射量TAUだけ燃料噴射弁
22は付勢され、従って、燃料噴射量TAUに応じた量
の燃料が内燃機関2の燃焼室に送り込まれることにな
る。なお、CPU53の割込み発生は、A/D変換器5
1のA/D変換終了後、入出力インターフェイス52が
クランク角センサ38のパルス信号を受信した時、クロ
ック発生回路57からの割込み信号を受信した時、等で
ある。圧力センサ26の吸入空気圧データPM、冷却水
温データTHW、及び排気ガス温度TEXは所定時間も
しくは所定クランク角毎に実行されるA/D変換ルーチ
ンによって、取込まれ、RAM55におけるデータP
M、THW、及びTEXは所定時間毎に更新されてい
る。また、回転速度データNEはクランク角センサ38
の30°CA毎の割込みによって演算されてRAM55
の所定領域に格納される。図3、図4、図5、図6を参
照して図2の制御回路の動作を説明する。
【0009】図3は、EGR制御ルーチンであり、所定
時間毎に割り込み処理される。ステップ101では、E
GR条件が成立しているか否かを判断する。例えば、暖
機完了(冷却水温(THW>80℃)およびスロットル
全閉でない(LL、ONでない)ことが成立している
と、EGR条件が成立する。ステップ101でEGR条
件が成立していないと判断されると、ステップ102に
進み基本EGR率:BEGRを0とする(TGER←
0)。ステップ101でEGR条件が成立していると判
断されると、ステップ103に進み、負荷(吸気圧:P
M)とNEとからマップA(図7)により基本EGR
率:BEGRを補間演算する。マップAのEGR率は、
燃費、ドラビリ(エンジンのトルク変動を含む)、及び
NOX 排出量が両立するように設定されるものであり、
一般的には、中負荷、中回転時に大きなEGR率とな
る。ステップ104では、リーン補正係数KLEANが
1.0未満か否かが判断される。すなわち、現在リーン
領域で運転されているか否かが判断される。(KLEA
Nに後述の噴射量算出ルーチンを参照)。KLEAN<
1.0と判断されると、ステップ105に進み、KLE
AN≧1.0であると判断されると、ステップ106に
進む。ステップ105では、現在リーン領域で運転され
ており、リーンNOX 触媒6にとって最適な状態とす
る。具体的には、NEからマップB(図8)により補正
係数KEGRを補間演算する。補正係数KEGRは、基
本EGR率を、NE高回転領域では排気中のHC成分の
うち大きな成分が設定値以上となるEGR率に、低回転
領域では、リーンNOX 触媒6が高浄化率を示す排気温
度となる空燃比に基づいたEGR率に補正するものであ
る。ステップ105は、図1のEGR弁開度演算手段1
5を構成する。この実施例では、マップBに示すよう
に、高回転側(3200rpm以下)では1.0より大
きく、中回転領域で1.0より小さくなっている。NE
高回転領域で、EGR率を大きくして、排気中のHC成
分のうち大きなHC(C6以上:トルエン、イソオクタ
ン、キシレン等)が800ppm以上となるようなEG
R率にするための係数である。なお、4300rpm以
上の高NEでKEGRを1.0としているのは、排気温
度が上昇し過ぎて、リーンNOX 触媒6の劣化が進行す
ることを防止するためである。低回転領域では、排気温
度が低いため、(触媒直上流の排気温度が)380℃以
上となるような空燃比(リーン域のリッチ側)に設定
し、その時にトルク変動とNOX 排出量が両立するEG
R率となるよう、EGR率を増大する係数である。ま
た、中回転領域では、排気温度が高温であり、EGR率
が大きく空燃比がリッチ目(リーン域)であると、ピー
ク浄化率を示す温度から高温側に遠ざかるため、空燃比
をリーン側に設定しEGR率を減少して、(触媒直上流
の排気温度が)520℃以下となるような空燃比に設定
し、その空燃比に基づくEGR率にするための係数であ
る。このように作用する補正係数KEGRのマップB
は、実験によって予め求められる。ステップ106で
は、補正係数KEGRが1.0とされる。ステップ10
7では、基本EGR率BEGRと補正係数KEGRを乗
算して目標EGR率TEGRを演算する。ステップ10
8では、目標EGR率TEGRから、目標EGR率を達
成するためのEGR弁開度(ステップ数)を求める。
(その時のPM、NEにおいて、TEGRを達成するた
めのEGR弁ステップ数を演算する。)ステップ109
では、ステップ108で求めたステップ数にEGR弁を
駆動処理する。ステップ109は、図1のEGR弁駆動
手段14を構成する。
【0010】図4は、噴射量制御ルーチンであり、所定
クランク角毎(360°CA毎)に割り込み処理され
る。この噴射量制御ルーチンで空燃比が変更される。ス
テップ201では、PM、NE及びTEGRから基本噴
射量TPを算出する。すなわち、PM、NEの2次元マ
ップから求めたTPBをTEGRを用いて補正する。
(EGR作動によるPM上昇分を補正する) TP=TPB×(1−k1×TEGR) k1:定数 これによって、基本噴射量TPは、EGR作動による新
気量低下が補正されて、理論空燃比相当値になる。ステ
ップ202では、リーン運転条件か否かが判断される。
例えば、冷却水温THWが所定値であれば、リーン運転
条件であると判断する。リーン運転条件でなければ、ス
テップ203に進み、リーン運転条件と判断されるとス
テップ204に進む。ステップ203では、リーン補正
係数KLEANを1.0とする。ステップ204では、
PMに基づきマップC(図9)から係数KLEAN P
Mを求め、ステップ205に進んで、NEに基づきマッ
プD(図10)から係数KLEAN NEを演算する。
ステップ206では、リーン補正係数KLEANを KLEAN=KLEAN PM × KLEAN NE
として演算する。この、KLEANは、設定空燃比を燃
費とドラビリを両立する空燃比とするものであり、運転
状態によって変化し、一般的に中回転、中負荷時に最も
小さく(空燃比が最もリーン)なる。ステップ207で
は、KLEAN←KLEAN×(1−k2×TEG
R)、k2:定数として、KLEANをTEGRで補正
する。これは、EGRを流入することによって、リーン
リミット(トルク変動が発生する空燃比)が減少(リッ
チ側にずれる)するため、EGR率が大きい程、空燃比
をリッチ側(リーン域)に変更する必要があるからであ
る。ステップ208では、最終燃料噴射量TAUを TAU=TP×KLEAN×α+β により演算する。(α、βは、暖機補正、加速増量等の
補正係数)ステップ209で、噴射量TAUをダウンカ
ウンタ58にセットするとともに、フリップフロップ5
9をセットして、燃料噴射を開始させる。噴射量TAU
に相当する時間が経過すると、ダウンカウンタ58のボ
ローアウト信号によってフリップフロップ59がリセッ
トされて燃料噴射は終了する。
【0011】以上の第1実施例の作用は、次の通りであ
る。リーンバーン+EGR制御では、各運転状態におい
て燃費、ドラビリ(トルク変動も含む)、NOX 排出量
が両立する(最適化する)よう、リーン領域の設定空燃
比とEGR率を決定する。(NOX を低減するために
は、EGR率を大きくしたいが、EGR率を大きくする
とトルク変動が発生し、トルク変動を防止するため空燃
比をリッチ側(リーン域)にすると燃費が悪化する。)
このような観点から決定(実験から求める)された設定
空燃比を実現するのが、マップC(図9)、マップD
(図10)から演算されるKLEAN(図4:ステップ
206)であり、EGR率を実現するをが基本EGR率
BEGRのマップAである。そして、EGR率の変化に
よる設定空燃比の変更を行うのが、図4のステップ20
7のKLEANの補正である。本実施例では、リーン領
域で運転されている時(KLEAN<1.0)、図3ス
テップ105〜107で基本EGR率BEGRを補正係
数KEGRで補正し、EGR率と空燃比(による排気温
度)をリーンNOX 触媒の浄化率が最適となるようにし
ている。すなわち、大きなHC成分の少ないNE高回転
領域では、EGR率を増大することによって、大きなH
C成分を増大している。このため、排気温度が高い高N
E領域で、排気温度が高い時にNOX 浄化に有効に作用
する大きなHC成分が増大し、NOX 浄化率が向上す
る。なお、4300rpm以上の高NEでは、排気温度
が上昇し過ぎて、リーンNOX 触媒6の劣化が進行する
ことを防止するため、EGR率(すなわち、空燃比)の
補正を実施していない。また、NE低回転領域では、E
GR率を増大して空燃比をリッチ側(リーン域)に設定
し、排気温度を上昇させるので、触媒床温が上昇してピ
ーク浄化率に近づき、NOX 浄化率が向上する。また、
EGR率が大きいのでNOX 排出量も低下する。さら
に、NE中回転領域では、EGR率を減少し、空燃比を
リーン側にするので、排気温度が低下し、ピーク浄化率
を示す触媒床温に近づき、NOX 浄化率が向上する。
(HC濃度が低下し、NOX 排出量も増大するが、排気
温度低下によるリーンNOX 触媒での浄化率向上の方が
大きく、大気に排出されるNOX 量は低下する。)な
お、本実施例では、リーン運転条件であっても、KLE
ANが1.0未満であって空燃比がリーン側に制御され
ている時のみ、上記EGR率の補正を行っている。した
がって、リーン運転条件であっても、リーン域で制御さ
れない運転状態には、燃費とドラビリを両立した(リー
ンNOX 触媒での浄化率向上を目的としない)EGR率
及び空燃比の制御がなされるので、燃費、ドラビリの悪
化が防止される。
【0012】第2実施例 第2実施例は、第1実施例のマップBのみをマップE
(図11)に変更したものであるので、マップEのみを
説明する。マップEのマップBと異なる点は、低NE領
域(1600rpm以下)で、補正係数KEGRが1.
0となっている点である。これは、低NE領域は、NO
X 排出量が少ないため、排気温度を上昇してリーンNO
X 触媒6におけるNOX 浄化率を向上しなくとも、大気
へのNOX 排出量は充分低いことによる。したがって、
燃費悪化を伴う空燃比のリッチ側への補正を低NE領域
では実施しないので、第1実施例に比べて低NE領域の
燃費が向上する。他の構成・作用は、第1実施例と同一
である。
【0013】第3実施例 第3実施例は、補正係数KEGRをNEとPMから演算
するものであり、リーンNOX 触媒6の浄化率を各運転
状態毎により向上でき、かつ、ドラビリ、燃費を両立で
きるものである。第1実施例と異なるのは、ステップ1
05(図3)におけるマップBからの補正係数KEGR
の演算方法のみであるので、補正係数KEGRの算出方
法のみを説明する。補正係数KEGRは、NEとPMか
らマップF(図12)より補正・演算される。マップF
は、PMが大きい高負荷では、KEGRを1.0として
いる。これは、高負荷領域では大きな出力が要求される
ので、リーンNOX 触媒6の浄化率よりも出力を優先
し、ドラビリを向上するため、及び、特に高負荷、高回
転時にEGR率を大きくし空燃比をリッチ側とすると、
リーンNOX 触媒6の耐熱温度を越える排気温度とな
り、触媒が劣化するのを防止するためである。PMが中
の中負荷域では、低NE側でKEGRを1.0より大き
くする所定回転数を1200rpmとし、PMが小さい
低負荷領域での1600rpmより低回転側に設定して
いる。中負荷領域は低負荷領域に比較して排気温度が高
いので、リーンNOX 触媒6の浄化率を向上するために
は、より低回転側で(空燃比をリッチ側として)排気温
度を上昇すればよい。これによって、中負荷時における
空燃比のリッチ側(リーン域)への設定をより低回転側
にでき、中負荷時のリーンNOX 触媒6の浄化率の向上
と燃費が両立できる。また、中負荷領域と低負荷領域で
は、高NE側のKEGRの値が異なる。すなわち、中負
荷領域の方が(同一NEに対して)KEGRが大きく設
定してある。これは、中負荷の方が排気温度が高く、大
きなHC成分の不足する度合いが底負荷側に比較して大
きいからである。しかし、リーンNOX 触媒6の耐熱温
度を越える排気温度となるNEは、中負荷側の方が低回
転側であるので、KEGRを1.0に戻すNEは、中負
荷領域の方が低回転側となる。これによって、低負荷、
中負荷領域の浄化率をより向上できる。他の構成・作用
は、第1実施例と同一である。
【0014】第4実施例 第4実施例は、EGR率を算出することなく、直接EG
R弁開度(ステップ数)を演算するとともに、補正係数
KEGRの演算を省くため、予めリーンNOX 触媒6の
浄化率を向上できるEGR率に対応したEGR弁開度マ
ップとしておくものである。図5はEGR制御ルーチン
であり、第1実施例と同様に所定時間毎に割り込み処理
される。ステップ301は、第1実施例のステップ10
1と同一で、EGR条件か否かを判断するステップであ
る。EGR条件が成立していないと判断されると、ステ
ップ302へ進んで、EGR弁開度(ステップ数)SE
GRを0(全閉)とする。ステップ303では、後述の
噴射量制御ルーチン(図6)で更新されるフラグXLE
ANが1か否かが判断される、XLEAN=1であると
リーン運転を行っているので、ステップ303に進み、
XLEAN=0であるとリーン運転を行っていないの
で、ステップ302へ進んでSEGRを0(全閉)とす
る。ステップ304では,PMとNEからマップG(図
13)よりEGR弁開度SEGRを求める。このマップ
Gは、リーンNOX 触媒6の浄化率が最適となるEGR
率を実現するEGR弁開度を、実験から求めマップ化し
たものである。したがって、低回転領域では(触媒直上
流での排気温度が)380℃以上となるような空燃比
(リーン域のリッチ側)に設定した場合、その時のトル
ク変動とNOX 排出量が両立するEGR率となるEGR
弁開度、中回転領域では(触媒上流の排気温度が)52
0℃以下となるような空燃比(リーン域)に設定した場
合に、その空燃比でトルク変動とNOX 排出量が両立す
るEGR率となるEGR弁開度、高回転領域では、排気
中の大きなHC成分(C6以上)が800ppm以上と
なり、かつ、燃費、ドラビリが両立するEGR弁開度と
なるように、マップGは設定されている。なお、430
0rpm以上の高NEでは、排気温度が上昇し過ぎて、
リーンNOX 触媒6の劣化が進行することを防止するた
め、排気中の大きなHC成分(C6以上)が800pp
m以上となるEGR弁開度でなく、燃費、ドラビリ(及
びNOX 排出量)を両立するEGR弁開度である。ステ
ップ305では、EGR弁開度(ステップ数)がSEG
Rとなるように駆動処理する。図6は、噴射量制御ルー
チンであり、所定クランク角毎(360°CA毎)に割
り込み処理される。ステップ401では、PM、NE及
びSEGRに基づいて基本噴射量TPを算出する。すな
わち、PM、NEの2次元マップから求めたTPBと、
SEGRから求めたEGRによる基本噴射量の補正係数
TPEGRから、 TP=TPB×(1−TPEGR) として、基本噴射量TPを求める。TPEGRは、EG
R弁開度SEGRとNEに依存し、例えばSEGRに比
例しNEに反比例する。このTPEGRは、予めマップ
としてROMに格納しておき、補間演算して算出する。
これによって、基本噴射量TPは、EGR作動による新
気量低下(PM上昇)が補正されて、理論空燃比相当値
になる。ステップ402では、リーン運転条件か否かが
判断される。例えば、冷却水温THWが所定値以上であ
れば、リーン運転条件であると判断する。リーン運転条
件でなければ、ステップ403に進み、リーン運転条件
と判断されるとステップ404に進む。ステップ403
では、リーン補正係数KLEANを1.0とするととも
に、XLEANを0とする。ステップ404では、XL
EANを1としステップ405に進む。ステップ405
では、PMに基づきマップHから係数KLEAN PM
を求め、ステップ406に進んで、NEに基づきマップ
Lから係数KLEAN NEを演算する。ステップ40
7では、リーン補正係数KLEANを KLEAN=KLEAN PM×KLEAN NEとし
て演算する。 このKLEANは、EGR供給を行わない(EGR弁全
閉)時に燃費とドラビリを両立できる基本的なリーン空
燃比に対して、マップGのEGRを行った場合のリーン
リミットの低下によるトルク変動の発生を防止できるリ
ーン空燃比を実験で求め、マップ化したものである。し
たがって、(同一運転状態では)EGR率が大きい程、
空燃比をリッチ側(リーン域)に変更する必要があるた
め、上記基本的なリーン空燃比に対して、低回転領域で
は、(触媒直上流の排気温度が)380℃以上となるよ
うな空燃比(リーン域のリッチ側)、中回転領域では、
(触媒直上流の排気温度が)520℃以下となるような
空燃比(リーン側)、高回転領域では、排気中の大きな
HC成分(C6以上)が800ppm以上となるEGR
弁開度に基づいてトルク変動が発生しない最もリーン側
の空燃比とされる。ステップ408では、最終燃料噴射
量TAUを TAU=TP×KLEAN×α+β により演算する。(α、βは、暖機補正、加速増量等の
補正係数)ステップ409では、TAUをセットする。
この後は、第1実施例と同様である。
【0015】第4実施例の作用について説明する。この
第4実施例においても、第1実施例と同様に、大きなH
C成分の少ないNE高回転領域では、EGR率を増大す
ることによって、大きなHC成分が増大するので、排気
温度が高い高NE領域で、排気温度が高い時にNOX
化に有効に作用する大きなHC成分によってNOX 浄化
率が向上する。また、NE低回転領域では、EGR率を
増大し、空燃比がリッチ側(リーン域)に設定され排気
温度が上昇し、触媒床温が上昇してピーク浄化率に近づ
いて、NOX 浄化率が向上する。また、EGR率が大き
いのでNOX 排出量も低下する。さらに、NE中回転領
域では、EGR率を減少し、空燃比をリーン側にするの
で、排気温度が低下し、ピーク浄化率を示す触媒床温に
近づきNOX 浄化率が向上する。(HC濃度が低下し、
NOX 排出量も増大するが、排気温度低下によるリーン
NOX 触媒での浄化率向上の方が大きく、大気に排出さ
れるNOX 量は低下する。)なお、第4実施例では、リ
ーン運転領域のみEGRを供給しているが、リーン運転
領域以外にもEGRを供給しても良い。具体的には、図
5のステップ303でXLEAN=0であると判断され
た後、リーン運転領域以外に適合させたEGR弁開度S
EGRを演算し、EGRを実行するようにしても良い。
【0016】
【発明の効果】以上のように、本発明では、リーンバー
ンエンジンにおいてはEGR率の変化に伴い設定空燃比
も変化するという特性と、EGR率の増大すると大きな
HC成分が増大する特性を利用して、NEが所定回転以
下の領域では、排気温度がリーンNOX 触媒のピーク浄
化率を示す温度に近づく空燃比及びEGR率とし、NE
が所定回転数以上の領域では、大きなHC成分が多くな
るEGR率としたので、リーンNOX 触媒の浄化率の向
上のために、EGRを有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る内燃機関の制御装置の基本ブロッ
ク図である。
【図2】本発明に係る内燃機関の制御装置の系統図であ
る。
【図3】本発明の第1実施例に係るEGR制御フローチ
ャートである。
【図4】本発明の第1実施例に係る噴射量制御フローチ
ャートである。
【図5】本発明の第4実施例に係るEGR制御フローチ
ャートである。
【図6】本発明の第4実施例に係る噴射量制御フローチ
ャートである。
【図7】負荷(吸気圧PM)とエンジン回転速度NEと
から基本EGR率BEGRを求めるマップAである。
【図8】NEから補正係数KEGRを求めるマップBで
ある。
【図9】PMからリーン補正係数KLEAN PMを求
めるマップCである。
【図10】NEからリーン補正係数KLEAN NEを
求めるマップDである。
【図11】NEから補正係数KEGRを求めるマップE
である。
【図12】NEとPMとから補正係数KEGRを求める
マップFである。
【図13】NEとPMとからEGR弁開度SEGRを求
めるマップGである。
【図14】PMから補正係数KLEAN PMを求める
マップHである。
【図15】NEから補正係数KLEAN NEを求める
マップIである。
【符号の説明】
2 内燃機関 4 排気系 6 ゼオライト触媒(リーンNOX 触媒) 10 EGR弁 13 EGR制御手段 14 EGR弁駆動手段 16 空燃比制御手段 18 空燃比設定手段

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化雰囲気中でNOX を還元可能なゼオラ
    イトからなる触媒を、排気系に設けたリーンバーンエン
    ジンにおいて、エンジン回転速度検出手段、EGR制御
    手段、空燃比制御手段を備え、前記EGR制御手段は、
    エンジン回転速度が所定回転以下の領域では排気温度が
    所定温度範囲となる空燃比に基づいたEGR弁開度を演
    算し、エンジン回転速度が所定回転以上の領域では排気
    中の大きなHC成分が設定値以上となるEGR弁開度を
    演算するEGR弁開度演算手段と、該EGR弁開度演算
    手段によって演算されたEGR弁開度となるように、E
    GR弁を駆動するEGR弁駆動手段を含み、前記空燃比
    制御手段は、空燃比をEGR弁開度に基づいたリーン空
    燃比に設定する空燃比設定手段を含むことを特徴とする
    内燃機関の制御装置。
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