JP3323223B2 - エンジンの排気ガス浄化装置 - Google Patents
エンジンの排気ガス浄化装置Info
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- injection timing
- fuel injection
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエンジンの排行ガス浄化
装置に関し、特に排気ガス中のＮＯx を効果的に低減で
きる排気ガス浄化装置に関する。
装置に関し、特に排気ガス中のＮＯx を効果的に低減で
きる排気ガス浄化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両用エンジンから排出される排気ガス
中に含まれる有害成分の一つであるＮＯx は、その排出
量に法的な規制値があり、所定値以下に抑えることを義
務づけられている。
中に含まれる有害成分の一つであるＮＯx は、その排出
量に法的な規制値があり、所定値以下に抑えることを義
務づけられている。
【０００３】そこで一般のガソリンエンジン車では、排
気通路に三元触媒よりなる触媒コンバータを設け、この
三元触媒の浄化作用によって、排気ガス中に含まれるＮ
ＯxおよびＣＯ，ＨＣを除去している。
気通路に三元触媒よりなる触媒コンバータを設け、この
三元触媒の浄化作用によって、排気ガス中に含まれるＮ
ＯxおよびＣＯ，ＨＣを除去している。
【０００４】一方、燃費向上のために、空燃比を理論空
燃比よりもリーンに制御するいわゆるリーンバーン制御
が行なわれているが、リーンバーン運転域では、触媒の
ＮＯx 浄化率が低下するので、車両から最終的に排出さ
れるＮＯx の量が増加する。この排気ガス中のＮＯx
は、燃料噴射タイミングによって増減し、燃料噴射タイ
ミングを早めればＮＯx の生成量を低減できることが知
られているが、燃料噴射タイミングを早めると、エンジ
ンのトルク変動率が増大し、運転性（ドライバビリテ
ィ）が悪化するという相反する特性を有する。
燃比よりもリーンに制御するいわゆるリーンバーン制御
が行なわれているが、リーンバーン運転域では、触媒の
ＮＯx 浄化率が低下するので、車両から最終的に排出さ
れるＮＯx の量が増加する。この排気ガス中のＮＯx
は、燃料噴射タイミングによって増減し、燃料噴射タイ
ミングを早めればＮＯx の生成量を低減できることが知
られているが、燃料噴射タイミングを早めると、エンジ
ンのトルク変動率が増大し、運転性（ドライバビリテ
ィ）が悪化するという相反する特性を有する。
【０００５】このため、例えば特開昭60-209644 号公報
に開示された「内燃機関の燃料噴射制御装置」では、リ
ーンバーン運転域における燃料噴射量の変化に応じて、
ＮＯx 生成量とトルク変動率との双方が少なくなるよう
に、燃料噴射開始時期を制御している。
に開示された「内燃機関の燃料噴射制御装置」では、リ
ーンバーン運転域における燃料噴射量の変化に応じて、
ＮＯx 生成量とトルク変動率との双方が少なくなるよう
に、燃料噴射開始時期を制御している。
【０００６】一方、上記触媒は、図11に示すように、そ
の入口温度が約400 ℃ときにもっとも排気ガス浄化率が
良く、この中心温から外れるのに従ってＮＯx 浄化率が
低下する特性を有している。このため、エンジンの冷機
時には点火タイミングを遅角させることにより排気ガス
温度を上昇させて触媒を活性化し、これによってＮＯx
排出量を低減させることが行なわれており、また例えば
特開平1-159431号公報に開示された「エンジンのバルブ
タイミング制御装置」では、冷機時に排気弁開弁時期を
遅らせて排気ガス温度を高め、これによって触媒の早期
活性化を図っている。
の入口温度が約400 ℃ときにもっとも排気ガス浄化率が
良く、この中心温から外れるのに従ってＮＯx 浄化率が
低下する特性を有している。このため、エンジンの冷機
時には点火タイミングを遅角させることにより排気ガス
温度を上昇させて触媒を活性化し、これによってＮＯx
排出量を低減させることが行なわれており、また例えば
特開平1-159431号公報に開示された「エンジンのバルブ
タイミング制御装置」では、冷機時に排気弁開弁時期を
遅らせて排気ガス温度を高め、これによって触媒の早期
活性化を図っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、点火タイミ
ングの調整によって排気ガス温度を制御する場合、図12
に示すように点火タイミングの進角に伴って排気ガス温
度は下降するが、ＮＯx生成量は増加する特性を有す
る。したがって、排気ガス温度、すなわち触媒入口温度
が図11に示す適正温度よりも高い場合、点火タイミング
を進角させて排気ガス温度を下げると、ＮＯx 生成量が
増加するという問題を生じる。
ングの調整によって排気ガス温度を制御する場合、図12
に示すように点火タイミングの進角に伴って排気ガス温
度は下降するが、ＮＯx生成量は増加する特性を有す
る。したがって、排気ガス温度、すなわち触媒入口温度
が図11に示す適正温度よりも高い場合、点火タイミング
を進角させて排気ガス温度を下げると、ＮＯx 生成量が
増加するという問題を生じる。
【０００８】なお、本明細書では、混同を避けるため
に、触媒を通過する以前のＮＯx の量を「ＮＯx 生成
量」と定義し、触媒を通過した後のＮＯx の量を「ＮＯ
x 排出量」と定義する。
に、触媒を通過する以前のＮＯx の量を「ＮＯx 生成
量」と定義し、触媒を通過した後のＮＯx の量を「ＮＯ
x 排出量」と定義する。
【０００９】一方、触媒の浄化率は、図13に示すよう
に、触媒の劣化度と反比例するから、走行距離および使
用年数に応じて触媒が劣化すると、図14の曲線Ｉで示す
ように浄化率も低下する。そのため、従来は、エンジン
の点火タイミングおよび燃料噴射タイミングを、触媒劣
化後のＮＯx 浄化率のレベル（図14のＬ１）に合わせて
設定して、触媒が劣化してもＮＯx 排出量が規制値を上
まわらないようにしていた。そのため、劣化があまり進
行していない比較的新しい触媒を備えた車両において
は、ＮＯx 排出量が規制値よりもかなり少ない値となっ
ている。
に、触媒の劣化度と反比例するから、走行距離および使
用年数に応じて触媒が劣化すると、図14の曲線Ｉで示す
ように浄化率も低下する。そのため、従来は、エンジン
の点火タイミングおよび燃料噴射タイミングを、触媒劣
化後のＮＯx 浄化率のレベル（図14のＬ１）に合わせて
設定して、触媒が劣化してもＮＯx 排出量が規制値を上
まわらないようにしていた。そのため、劣化があまり進
行していない比較的新しい触媒を備えた車両において
は、ＮＯx 排出量が規制値よりもかなり少ない値となっ
ている。
【００１０】しかしながら、図15に示すように、ＮＯx
生成量はエンジン出力に比例し、また図16に示すよう
に、エンジン出力が増大すると走行性は良好になり、か
つ燃料消費量は減少する傾向にあるから、触媒の劣化が
ほとんど進行していない比較的新しい車両においては、
その走行性および燃費性能が犠牲になっているのが現状
である。
生成量はエンジン出力に比例し、また図16に示すよう
に、エンジン出力が増大すると走行性は良好になり、か
つ燃料消費量は減少する傾向にあるから、触媒の劣化が
ほとんど進行していない比較的新しい車両においては、
その走行性および燃費性能が犠牲になっているのが現状
である。
【００１１】また、触媒は、これを浄化率のもっとも良
い温度範囲で使用した場合、劣化の進行が早くなるとい
う特性を有しており、その分図14のレベルＬ１を低く設
定しなければならないという問題もあった。
い温度範囲で使用した場合、劣化の進行が早くなるとい
う特性を有しており、その分図14のレベルＬ１を低く設
定しなければならないという問題もあった。
【００１２】このような課題に鑑み、本発明の第１の目
的は、点火タイミングおよび燃料噴射タイミングの制御
により、ＮＯx 排出量を効果的に低減できるエンジンの
排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
的は、点火タイミングおよび燃料噴射タイミングの制御
により、ＮＯx 排出量を効果的に低減できるエンジンの
排気ガス浄化装置を提供することを目的とする。
【００１３】本発明の第２の目的は、車両走行性および
燃費性能を犠牲にすることなく、ＮＯx 排出量を所定値
以下に抑制することができるエンジンの排気ガス浄化装
置を提供することを目的とする。
燃費性能を犠牲にすることなく、ＮＯx 排出量を所定値
以下に抑制することができるエンジンの排気ガス浄化装
置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明によるエンジンの
排気ガス浄化装置は、排気ガス中に含まれるＮＯx を浄
化するとともに、触媒温度がＮＯｘ浄化率の良好な温度
よりも低い場合は該触媒温度が低くなるに従ってＮＯｘ
浄化率が低下していき、触媒温度がＮＯｘ浄化率の良好
な温度よりも高い場合は該触媒温度が高くなるに従って
ＮＯｘ浄化率が低下していく触媒を排気通路に備えたエ
ンジンにおいて、前記触媒の入口温度を検出する触媒入
口温度検出手段と、点火タイミング可変手段と、燃料の
少なくとも一部が吸気行程で気筒内に供給されるように
各気筒の吸気行程に同期して燃料を噴射する燃料噴射手
段と、該燃料噴射手段の燃料噴射タイミングを変化させ
る噴射タイミング可変手段と、前記触媒の劣化度合を判
定する手段と、前記触媒入口温度検出手段により検出さ
れた触媒入口温度に基づいて前記触媒の温度が前記ＮＯ
x 浄化率の良好な適正温度範囲よりも高いか低いかを判
定し、前記触媒の温度が前記適正温度範囲よりも低い場
合には、前記点火タイミング可変手段を制御して点火タ
イミングを遅角させ、前記触媒の温度が前記適正温度範
囲よりも高い場合には、前記噴射タイミング可変手段を
制御して排気ガス温度が低下するように燃料噴射タイミ
ングを進角させるか又は遅角させる制御手段とを備え、
前記適正温度範囲を、前記劣化度合判定手段により判定
された前記触媒の劣化が進行していない場合は広くし、
該劣化の進行に応じて該適正温度範囲の上限が低下し下
限が上昇するように狭めることを特徴とするものであ
る。
排気ガス浄化装置は、排気ガス中に含まれるＮＯx を浄
化するとともに、触媒温度がＮＯｘ浄化率の良好な温度
よりも低い場合は該触媒温度が低くなるに従ってＮＯｘ
浄化率が低下していき、触媒温度がＮＯｘ浄化率の良好
な温度よりも高い場合は該触媒温度が高くなるに従って
ＮＯｘ浄化率が低下していく触媒を排気通路に備えたエ
ンジンにおいて、前記触媒の入口温度を検出する触媒入
口温度検出手段と、点火タイミング可変手段と、燃料の
少なくとも一部が吸気行程で気筒内に供給されるように
各気筒の吸気行程に同期して燃料を噴射する燃料噴射手
段と、該燃料噴射手段の燃料噴射タイミングを変化させ
る噴射タイミング可変手段と、前記触媒の劣化度合を判
定する手段と、前記触媒入口温度検出手段により検出さ
れた触媒入口温度に基づいて前記触媒の温度が前記ＮＯ
x 浄化率の良好な適正温度範囲よりも高いか低いかを判
定し、前記触媒の温度が前記適正温度範囲よりも低い場
合には、前記点火タイミング可変手段を制御して点火タ
イミングを遅角させ、前記触媒の温度が前記適正温度範
囲よりも高い場合には、前記噴射タイミング可変手段を
制御して排気ガス温度が低下するように燃料噴射タイミ
ングを進角させるか又は遅角させる制御手段とを備え、
前記適正温度範囲を、前記劣化度合判定手段により判定
された前記触媒の劣化が進行していない場合は広くし、
該劣化の進行に応じて該適正温度範囲の上限が低下し下
限が上昇するように狭めることを特徴とするものであ
る。
【００１５】本発明の１つの態様によれば、前記制御手
段は、ＮＯx 生成量がもっとも多い噴射タイミングを中
心にして、燃料噴射タイミングが前記中心よりも進角側
にあるときは燃料噴射タイミングを進角させ、燃料噴射
タイミングが前記中心よりも遅角側にあるときには、燃
料噴射タイミングを遅角させるように前記噴射タイミン
グ可変手段を制御する。
段は、ＮＯx 生成量がもっとも多い噴射タイミングを中
心にして、燃料噴射タイミングが前記中心よりも進角側
にあるときは燃料噴射タイミングを進角させ、燃料噴射
タイミングが前記中心よりも遅角側にあるときには、燃
料噴射タイミングを遅角させるように前記噴射タイミン
グ可変手段を制御する。
【００１６】また、本発明は、排気ガス中に含まれるＮ
Ｏx を浄化するとともに、触媒温度がＮＯｘ浄化率の良
好な温度よりも低い場合は該触媒温度が低くなるに従っ
てＮＯｘ浄化率が低下していき、触媒温度がＮＯｘ浄化
率の良好な温度よりも高い場合は該触媒温度が高くなる
に従ってＮＯｘ浄化率が低下していく触媒を排気通路に
備えたエンジンにおいて、前記触媒の入口温度を検出す
る触媒入口温度検出手段と、燃料の少なくとも一部が吸
気行程で気筒内に供給されるように各気筒の吸気行程に
同期して燃料を噴射する燃料噴射手段と、該燃料噴射手
段の燃料噴射タイミングを変化させる噴射タイミング可
変手段と、前記触媒の劣化度合を判定する手段と、前記
触媒入口温度検出手段により検出された触媒入口温度に
基づいて前記触媒の温度が前記ＮＯx 浄化率の良好な適
正温度範囲よりも高いか否かを判定し、前記触媒の温度
が前記適正温度範囲よりも高い場合には、前記噴射タイ
ミング可変手段を制御して排気ガス温度が低下するよう
に燃料噴射タイミングを進角させるか又は遅角させる制
御手段とを備え、前記適正温度範囲を、前記劣化度合判
定手段により判定された前記触媒の劣化が進行していな
い場合は広くし、該劣化の進行に応じて該適正温度範囲
の上限が低下し下限が上昇するように狭めることを特徴
とするエンジンの排気ガス浄化装置である。
Ｏx を浄化するとともに、触媒温度がＮＯｘ浄化率の良
好な温度よりも低い場合は該触媒温度が低くなるに従っ
てＮＯｘ浄化率が低下していき、触媒温度がＮＯｘ浄化
率の良好な温度よりも高い場合は該触媒温度が高くなる
に従ってＮＯｘ浄化率が低下していく触媒を排気通路に
備えたエンジンにおいて、前記触媒の入口温度を検出す
る触媒入口温度検出手段と、燃料の少なくとも一部が吸
気行程で気筒内に供給されるように各気筒の吸気行程に
同期して燃料を噴射する燃料噴射手段と、該燃料噴射手
段の燃料噴射タイミングを変化させる噴射タイミング可
変手段と、前記触媒の劣化度合を判定する手段と、前記
触媒入口温度検出手段により検出された触媒入口温度に
基づいて前記触媒の温度が前記ＮＯx 浄化率の良好な適
正温度範囲よりも高いか否かを判定し、前記触媒の温度
が前記適正温度範囲よりも高い場合には、前記噴射タイ
ミング可変手段を制御して排気ガス温度が低下するよう
に燃料噴射タイミングを進角させるか又は遅角させる制
御手段とを備え、前記適正温度範囲を、前記劣化度合判
定手段により判定された前記触媒の劣化が進行していな
い場合は広くし、該劣化の進行に応じて該適正温度範囲
の上限が低下し下限が上昇するように狭めることを特徴
とするエンジンの排気ガス浄化装置である。
【００１７】本発明の１つの態様によれば、前記制御手
段は、ＮＯx 生成量がもっとも多い噴射タイミングを中
心にして、燃料噴射タイミングが前記中心よりも進角側
にあるときは燃料噴射タイミングを進角させ、燃料噴射
タイミングが前記中心よりも遅角側にあるときには、燃
料噴射タイミングを遅角させるように前記噴射タイミン
グ可変手段を制御する。
段は、ＮＯx 生成量がもっとも多い噴射タイミングを中
心にして、燃料噴射タイミングが前記中心よりも進角側
にあるときは燃料噴射タイミングを進角させ、燃料噴射
タイミングが前記中心よりも遅角側にあるときには、燃
料噴射タイミングを遅角させるように前記噴射タイミン
グ可変手段を制御する。
【００１８】
【作用および効果】本発明によれば、触媒入口温度に基
づいて前記触媒の温度が前記ＮＯx 浄化率の良好な適正
温度範囲よりも高いか低いかを判定し、前記触媒の温度
が前記適正温度範囲よりも低い場合には点火タイミング
を遅角させて排気ガス温度を上昇させ、前記触媒の温度
が前記適正温度範囲よりも高い場合には燃料噴射タイミ
ングを進角または遅角させて排気ガス温度を低下させて
いるから、ＮＯx 生成量の抑制とともにＮＯx 排出量を
効果的に低下させることが可能となる。
づいて前記触媒の温度が前記ＮＯx 浄化率の良好な適正
温度範囲よりも高いか低いかを判定し、前記触媒の温度
が前記適正温度範囲よりも低い場合には点火タイミング
を遅角させて排気ガス温度を上昇させ、前記触媒の温度
が前記適正温度範囲よりも高い場合には燃料噴射タイミ
ングを進角または遅角させて排気ガス温度を低下させて
いるから、ＮＯx 生成量の抑制とともにＮＯx 排出量を
効果的に低下させることが可能となる。
【００１９】また、本発明によれば、触媒の劣化の進行
度合を判定する手段を備え、前記触媒の温度が高いか低
いかを判定するための前記適正温度範囲を、該触媒の劣
化が進行していない場合は広くし、該劣化の進行に応じ
て狭めるようにしているから、触媒の劣化の進行が抑制
されるとともにＮＯx 排出量を所定値以内に抑えなが
ら、走行性および燃費を優先した制御が可能になる。
度合を判定する手段を備え、前記触媒の温度が高いか低
いかを判定するための前記適正温度範囲を、該触媒の劣
化が進行していない場合は広くし、該劣化の進行に応じ
て狭めるようにしているから、触媒の劣化の進行が抑制
されるとともにＮＯx 排出量を所定値以内に抑えなが
ら、走行性および燃費を優先した制御が可能になる。
【００２０】また、本発明によれば、触媒入口温度に基
づいて前記触媒の温度が前記ＮＯx浄化率の良好な適正
温度範囲よりも高いか否かを判定し、前記触媒の温度が
前記適正温度範囲よりも高い場合には燃料噴射タイミン
グを進角または遅角させて排気ガス温度を低下させると
ともに、前記適正温度範囲を前記触媒の劣化が進行して
いない場合は広くし、該劣化の進行に応じて該適正温度
範囲の上限が低下するように狭めるようにしているか
ら、触媒の劣化の進行を抑えながら、ＮＯx 排出量を効
果的に低下させることが可能となる。
づいて前記触媒の温度が前記ＮＯx浄化率の良好な適正
温度範囲よりも高いか否かを判定し、前記触媒の温度が
前記適正温度範囲よりも高い場合には燃料噴射タイミン
グを進角または遅角させて排気ガス温度を低下させると
ともに、前記適正温度範囲を前記触媒の劣化が進行して
いない場合は広くし、該劣化の進行に応じて該適正温度
範囲の上限が低下するように狭めるようにしているか
ら、触媒の劣化の進行を抑えながら、ＮＯx 排出量を効
果的に低下させることが可能となる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００２２】図１は本発明による排気ガス浄化装置を備
えたエンジンの概略的構成図を示し、エンジン１は、シ
リンダブロック２、ピストン３、シリンダボア４、シリ
ンダヘッド５、燃焼室６を備えている。燃焼室６には吸
気ポート７および排気ポート８が接続され、吸気ポート
７には吸気弁９が、排気ポート８には排気弁10がそれぞ
れ設けられている。吸気ポート７には吸気通路11が接続
され、排気ポート８には排気通路12が接続されている。
えたエンジンの概略的構成図を示し、エンジン１は、シ
リンダブロック２、ピストン３、シリンダボア４、シリ
ンダヘッド５、燃焼室６を備えている。燃焼室６には吸
気ポート７および排気ポート８が接続され、吸気ポート
７には吸気弁９が、排気ポート８には排気弁10がそれぞ
れ設けられている。吸気ポート７には吸気通路11が接続
され、排気ポート８には排気通路12が接続されている。
【００２３】吸気通路11の最上流にはエアクリーナ13が
設けられ、ここに吸気温センサ14が取付けられている。
またエアクリーナ13下流の吸気通路11にはエアフローメ
ータ15およびスロットル弁16が設けられ、かつスロット
ル弁16にはその開度を検出するスロットル開度センサ17
が連結されている。18は吸気ポート７に燃料を噴射する
インジェクタである。このインジェクタ18は、エンジン
１の各気筒毎にそれぞれ設けられており、かつインジェ
クタ18から噴射された燃料の少なくとも一部が当該気筒
の吸気行程で気筒内に供給されるように、当該気筒の吸
気行程で燃料を噴射する。
設けられ、ここに吸気温センサ14が取付けられている。
またエアクリーナ13下流の吸気通路11にはエアフローメ
ータ15およびスロットル弁16が設けられ、かつスロット
ル弁16にはその開度を検出するスロットル開度センサ17
が連結されている。18は吸気ポート７に燃料を噴射する
インジェクタである。このインジェクタ18は、エンジン
１の各気筒毎にそれぞれ設けられており、かつインジェ
クタ18から噴射された燃料の少なくとも一部が当該気筒
の吸気行程で気筒内に供給されるように、当該気筒の吸
気行程で燃料を噴射する。
【００２４】一方、排気通路12には、排気ガスを浄化す
るための触媒19が設けられ、この触媒19の上流側に、酸
素センサ（リーンセンサ）20および触媒19の入口温度を
あらわす排気ガス温度を検出する第１の温度センサ21が
設けられている。また、触媒19の下流側の排気通路12
に、触媒19の出口温度をあらわす排気ガス温度を検出す
る第２の温度センサ22が設けられている。
るための触媒19が設けられ、この触媒19の上流側に、酸
素センサ（リーンセンサ）20および触媒19の入口温度を
あらわす排気ガス温度を検出する第１の温度センサ21が
設けられている。また、触媒19の下流側の排気通路12
に、触媒19の出口温度をあらわす排気ガス温度を検出す
る第２の温度センサ22が設けられている。
【００２５】さらに、燃焼室６には燃焼圧力センサ23が
設けられ、エンジン１の冷却水通路24には水温センサ25
が設けられている。26は点火プラグ27に必要な高電圧を
発生するイグナイタ、28はディストリビュータ、29はク
ランク角センサ、30はバッテリである。また、上述した
各種センサの出力に基づいて、インジェクタ18から噴射
される燃料噴射量および燃料噴射タイミング、ならびに
点火タイミングを制御するためのコントロールユニット
31が設けられている。
設けられ、エンジン１の冷却水通路24には水温センサ25
が設けられている。26は点火プラグ27に必要な高電圧を
発生するイグナイタ、28はディストリビュータ、29はク
ランク角センサ、30はバッテリである。また、上述した
各種センサの出力に基づいて、インジェクタ18から噴射
される燃料噴射量および燃料噴射タイミング、ならびに
点火タイミングを制御するためのコントロールユニット
31が設けられている。
【００２６】次にコントロールユニット31が実行する点
火タイミングおよび燃料噴射タイミングの制御ルーチン
を図２のフローチャートに基づいて説明する。
火タイミングおよび燃料噴射タイミングの制御ルーチン
を図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００２７】まず、図２のステップＳ１において、クラ
ンク角センサ29およびスロットル開度センサ17の出力か
ら、エンジン回転数および負荷を入力する。そして次の
ステップＳ２でエンジン回転数および負荷から、図３に
示すようなＮＯx 生成量マップを用いて、触媒通過前の
ＮＯx 生成量を算出する。次のステップＳ３では、第１
および第２の温度センサ21，22の出力から、触媒19の入
口温度および出口温度を入力して、触媒19の出入口温度
の差を測定し、図４に示すような触媒浄化率線図を用い
て触媒19の浄化率を算出する。そして次のステップＳ５
で、ステップＳ２で算出されたＮＯx 生成量に上記浄化
率を乗算して、触媒通過後のＮＯx 排出量を算出してス
テップＳ６へ進む。
ンク角センサ29およびスロットル開度センサ17の出力か
ら、エンジン回転数および負荷を入力する。そして次の
ステップＳ２でエンジン回転数および負荷から、図３に
示すようなＮＯx 生成量マップを用いて、触媒通過前の
ＮＯx 生成量を算出する。次のステップＳ３では、第１
および第２の温度センサ21，22の出力から、触媒19の入
口温度および出口温度を入力して、触媒19の出入口温度
の差を測定し、図４に示すような触媒浄化率線図を用い
て触媒19の浄化率を算出する。そして次のステップＳ５
で、ステップＳ２で算出されたＮＯx 生成量に上記浄化
率を乗算して、触媒通過後のＮＯx 排出量を算出してス
テップＳ６へ進む。
【００２８】ステップＳ６では、ステップＳ５で算出さ
れた触媒通過後のＮＯx 排出量が目標値以内にあるか否
かを判定し、目標値以内にあれば、今回の制御サイクル
を終了してステップＳ１に戻る。しかしながら、触媒通
過後のＮＯx 排出量が目標値を超えていれば、ステップ
Ｓ７以降へ進み、ＮＯx 排出量が目標値以内になるよう
に点火時期または燃料噴射時期の変更によって触媒入口
温度を変化させる。
れた触媒通過後のＮＯx 排出量が目標値以内にあるか否
かを判定し、目標値以内にあれば、今回の制御サイクル
を終了してステップＳ１に戻る。しかしながら、触媒通
過後のＮＯx 排出量が目標値を超えていれば、ステップ
Ｓ７以降へ進み、ＮＯx 排出量が目標値以内になるよう
に点火時期または燃料噴射時期の変更によって触媒入口
温度を変化させる。
【００２９】すなわち、触媒19の劣化が最も進んだ状態
では、ステップＳ７では、触媒入口温度が浄化率のもっ
とも良い温度（約400 ℃）に対して高いか低いかを判定
し、低い場合はステップＳ８へ進んで点火タイミングを
遅角させて排気ガス温度を上昇させ、ステップＳ３へ戻
る。一方、触媒入口温度が浄化率のもっとも良い温度よ
りも高い場合には、燃料噴射タイミングを変化させて触
媒入口温度を下降させ、ステップＳ３へ戻る。この場
合、図５に示すように、ＮＯx 生成量、触媒入口温度お
よびエンジン出力は、噴射タイミングの変化に対して、
ともに両端下りの特性を有するから（ピークの位置は互
いに少しずつずれている）、噴射タイミングは進角また
は遅角の何れの方向にも変化させてもよいが、その方向
は、負荷、エンジン回転数、トルク変動率等によって決
定される。
では、ステップＳ７では、触媒入口温度が浄化率のもっ
とも良い温度（約400 ℃）に対して高いか低いかを判定
し、低い場合はステップＳ８へ進んで点火タイミングを
遅角させて排気ガス温度を上昇させ、ステップＳ３へ戻
る。一方、触媒入口温度が浄化率のもっとも良い温度よ
りも高い場合には、燃料噴射タイミングを変化させて触
媒入口温度を下降させ、ステップＳ３へ戻る。この場
合、図５に示すように、ＮＯx 生成量、触媒入口温度お
よびエンジン出力は、噴射タイミングの変化に対して、
ともに両端下りの特性を有するから（ピークの位置は互
いに少しずつずれている）、噴射タイミングは進角また
は遅角の何れの方向にも変化させてもよいが、その方向
は、負荷、エンジン回転数、トルク変動率等によって決
定される。
【００３０】図６は燃料噴射タイミングに対するＮＯx
生成量およびトルク変動率との関係を示すもので、燃料
噴射タイミングを中心位置から進角または遅角させる
と、ＮＯx 生成量は減少するが、エンジンのトルク変動
率が増大して運転性（ドライバビリティ）が悪化すると
いう相反する特性を有する。そこで図６上でトルク変動
率許容限界線を設定し、トルク変動率が上記許容限界線
上のＡ点またはＢ点の何れかになるように燃料噴射タイ
ミングを制御すれば、運転性をさして損なわずにＮＯx
生成量を低減させることができる。なお、上記Ａ点およ
びＢ点におけるＮＯx 生成量は、図７〜図９に示すよう
に、負荷、回転数およびエンジンがスワール弁を備えて
いる場合のスワール弁開度によって変化するから、Ａ
点，Ｂ点のうち運転状態によってＮＯx 生成量の少ない
方の点を選択すればよい。また、現在の燃料噴射タイミ
ングが中心位置よりも進角側にあるか遅角側にあるかを
判定して、進角側にあるときはＡ点を選択し、遅角側に
あるときはＢ点を選択すようにすれば、制御が簡単にな
り、かつ目標点への到達が速くなる。
生成量およびトルク変動率との関係を示すもので、燃料
噴射タイミングを中心位置から進角または遅角させる
と、ＮＯx 生成量は減少するが、エンジンのトルク変動
率が増大して運転性（ドライバビリティ）が悪化すると
いう相反する特性を有する。そこで図６上でトルク変動
率許容限界線を設定し、トルク変動率が上記許容限界線
上のＡ点またはＢ点の何れかになるように燃料噴射タイ
ミングを制御すれば、運転性をさして損なわずにＮＯx
生成量を低減させることができる。なお、上記Ａ点およ
びＢ点におけるＮＯx 生成量は、図７〜図９に示すよう
に、負荷、回転数およびエンジンがスワール弁を備えて
いる場合のスワール弁開度によって変化するから、Ａ
点，Ｂ点のうち運転状態によってＮＯx 生成量の少ない
方の点を選択すればよい。また、現在の燃料噴射タイミ
ングが中心位置よりも進角側にあるか遅角側にあるかを
判定して、進角側にあるときはＡ点を選択し、遅角側に
あるときはＢ点を選択すようにすれば、制御が簡単にな
り、かつ目標点への到達が速くなる。
【００３１】さらに、図５から明らかなように、ＮＯx
生成量、触媒入口温度およびエンジン出力の各ピーク位
置が互いに少しずつずれているので、エンジンの運転状
態によって何れを優先させるかを決定し、これによって
燃料噴射タイミングを変化させる方向を選択してもよ
い。
生成量、触媒入口温度およびエンジン出力の各ピーク位
置が互いに少しずつずれているので、エンジンの運転状
態によって何れを優先させるかを決定し、これによって
燃料噴射タイミングを変化させる方向を選択してもよ
い。
【００３２】このように、ＮＯx 排出量が目標値を超え
ている場合は、図２のフローチャートにおけるステップ
Ｓ３〜Ｓ９の処理を反復することによって、ＮＯx 排出
量を目標値以内に抑えることができる。
ている場合は、図２のフローチャートにおけるステップ
Ｓ３〜Ｓ９の処理を反復することによって、ＮＯx 排出
量を目標値以内に抑えることができる。
【００３３】以上の説明から明らかなように、本実施例
では、ＮＯx 排出量が目標値を超えていることが検出さ
れた場合、図10に示すように、触媒入口温度が浄化率の
もっとも良い温度よりも低い場合には、点火タイミング
を遅角させることによって触媒入口温度を上げ、触媒入
口温度が浄化率のもっとも良い温度より高い場合には、
燃料噴射タイミングを変化させることによって触媒入口
温度を下げるようにしているから、点火タイミングおよ
び燃料噴射タイミングを共にＮＯx 生成量が減る方向
で、かつ触媒浄化率の良い排気ガス温度側へ変更できる
ため、ＮＯx 排出量を有効に低減することができる。
では、ＮＯx 排出量が目標値を超えていることが検出さ
れた場合、図10に示すように、触媒入口温度が浄化率の
もっとも良い温度よりも低い場合には、点火タイミング
を遅角させることによって触媒入口温度を上げ、触媒入
口温度が浄化率のもっとも良い温度より高い場合には、
燃料噴射タイミングを変化させることによって触媒入口
温度を下げるようにしているから、点火タイミングおよ
び燃料噴射タイミングを共にＮＯx 生成量が減る方向
で、かつ触媒浄化率の良い排気ガス温度側へ変更できる
ため、ＮＯx 排出量を有効に低減することができる。
【００３４】また、本実施例によれば、現在の触媒19の
浄化率の算出に基づいて触媒通過後のＮＯx 排出量を算
出して、排気ガス温度を制御しているから、触媒19の劣
化が未だ進行していない状態では、触媒19の浄化能力を
100 ％使用する必要がなくなり、例えば図11のレベルＬ
３以下の浄化率の範囲を使用することができる。すなわ
ち、触媒19の劣化が進行していないときには、排気ガス
温度の適正範囲を拡げ、劣化の進行に応じて適正範囲を
狭める。したがって、図14の曲線IIに示すように触媒19
の劣化の進行を抑制することができ、浄化率の設定レベ
ルを図14のレベルＬ２まで高めることができるから、Ｎ
Ｏx 排出量を所定以内に抑制しながら、走行性および燃
費を優先した制御が可能になる。
浄化率の算出に基づいて触媒通過後のＮＯx 排出量を算
出して、排気ガス温度を制御しているから、触媒19の劣
化が未だ進行していない状態では、触媒19の浄化能力を
100 ％使用する必要がなくなり、例えば図11のレベルＬ
３以下の浄化率の範囲を使用することができる。すなわ
ち、触媒19の劣化が進行していないときには、排気ガス
温度の適正範囲を拡げ、劣化の進行に応じて適正範囲を
狭める。したがって、図14の曲線IIに示すように触媒19
の劣化の進行を抑制することができ、浄化率の設定レベ
ルを図14のレベルＬ２まで高めることができるから、Ｎ
Ｏx 排出量を所定以内に抑制しながら、走行性および燃
費を優先した制御が可能になる。
【００３５】なお、本実施例では、触媒19の入口温度と
出口温度との差から触媒浄化率を算出しているため、触
媒19の劣化度合を正確に判定できる利点があるが、これ
に代え車両の走行距離から触媒の劣化度合を判定するこ
とも可能である。しかしながら、この場合は、地域、ユ
ーザーの使用条件によるバラツキを考慮する必要があ
り、その分走行性および燃費が犠牲となると思われる。
出口温度との差から触媒浄化率を算出しているため、触
媒19の劣化度合を正確に判定できる利点があるが、これ
に代え車両の走行距離から触媒の劣化度合を判定するこ
とも可能である。しかしながら、この場合は、地域、ユ
ーザーの使用条件によるバラツキを考慮する必要があ
り、その分走行性および燃費が犠牲となると思われる。
【図１】本発明による排気ガス浄化装置を備えたンエジ
ンの概略的構成図
ンの概略的構成図
【図２】図１のコントロールユニットが実行する排気ガ
ス浄化ルーチンのフローチャート
ス浄化ルーチンのフローチャート
【図３】エンジン回転数および負荷に対応したＮＯx 生
成量をあらわすマップ
成量をあらわすマップ
【図４】触媒出入口温度差と触媒浄化率との関係を示す
線図
線図
【図５】燃料噴射タイミングとＮＯx 生成量、触媒入口
温度およびエンジン出力との関係を示す線図
温度およびエンジン出力との関係を示す線図
【図６】燃料噴射タイミングとＮＯx 生成量およびトル
ク変動率との関係を示す線図
ク変動率との関係を示す線図
【図７】図６のＡ点およびＢ点について、負荷とＮＯx
生成量との関係を示す線図
生成量との関係を示す線図
【図８】図６のＡ点およびＢ点について、回転数とＮＯ
x 生成量との関係を示す線図
x 生成量との関係を示す線図
【図９】図６のＡ点およびＢ点について、スワール弁開
度とＮＯx 生成量との関係を示す線図
度とＮＯx 生成量との関係を示す線図
【図１０】本発明における制御の特徴を示す線図
【図１１】排気ガス温度とＮＯx 浄化率との関係を示す
線図
線図
【図１２】点火タイミングとＮＯx 生成量および排気ガ
ス温度との関係を示す線図
ス温度との関係を示す線図
【図１３】触媒劣化度と浄化率との関係を示す線図
【図１４】触媒のＮＯx 浄化率の経年変化を示す線図
【図１５】エンジン出力とＮＯx 生成量との関係を示す
線図
線図
【図１６】エンジン出力と走行性および燃料消費量との
関係を示す線図
関係を示す線図
１ エンジン 11 吸気通路 12 排気通路 16 スロットル弁 17 スロットル弁開度センサ 18 インジェクタ 19 触媒 20 酸素センサ 21，22 温度センサ 31 コントロールユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/34 Ｆ０２Ｄ 41/34 Ｆ 45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｒ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｋ (72)発明者 橋本 一彦 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−164549（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−27632（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−50147（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02D 43/00 301 F01N 3/20 F01N 3/24 F02D 41/04 335 F02D 41/34 F02D 45/00 312 F02P 5/15
Claims (3)
- 【請求項１】 排気ガス中に含まれるＮＯx を浄化する
とともに、触媒温度がＮＯｘ浄化率の良好な温度よりも
低い場合は該触媒温度が低くなるに従ってＮＯｘ浄化率
が低下していき、触媒温度がＮＯｘ浄化率の良好な温度
よりも高い場合は該触媒温度が高くなるに従ってＮＯｘ
浄化率が低下していく触媒を排気通路に備えたエンジン
において、 前記触媒の入口温度を検出する触媒入口温度検出手段
と、 点火タイミング可変手段と、 燃料の少なくとも一部が吸気行程で気筒内に供給される
ように各気筒の吸気行程に同期して燃料を噴射する燃料
噴射手段と、 該燃料噴射手段の燃料噴射タイミングを変化させる噴射
タイミング可変手段と、 前記触媒の劣化度合を判定する手段と、 前記触媒入口温度検出手段により検出された触媒入口温
度に基づいて前記触媒の温度が前記ＮＯx 浄化率の良好
な適正温度範囲よりも高いか低いかを判定し、前記触媒
の温度が前記適正温度範囲よりも低い場合には、前記点
火タイミング可変手段を制御して点火タイミングを遅角
させ、前記触媒の温度が前記適正温度範囲よりも高い場
合には、前記噴射タイミング可変手段を制御して排気ガ
ス温度が低下するように燃料噴射タイミングを進角させ
るか又は遅角させる制御手段とを備え、 前記適正温度範囲を、前記劣化度合判定手段により判定
された前記触媒の劣化が進行していない場合は広くし、
該劣化の進行に応じて該適正温度範囲の上限が低下し下
限が上昇するように狭めることを特徴とするエンジンの
排気ガス浄化装置。 - 【請求項２】 排気ガス中に含まれるＮＯx を浄化する
とともに、触媒温度がＮＯｘ浄化率の良好な温度よりも
低い場合は該触媒温度が低くなるに従ってＮＯｘ浄化率
が低下していき、触媒温度がＮＯｘ浄化率の良好な温度
よりも高い場合は該触媒温度が高くなるに従ってＮＯｘ
浄化率が低下していく触媒を排気通路に備えたエンジン
において、 前記触媒の入口温度を検出する触媒入口温度検出手段
と、 燃料の少なくとも一部が吸気行程で気筒内に供給される
ように各気筒の吸気行程に同期して燃料を噴射する燃料
噴射手段と、 該燃料噴射手段の燃料噴射タイミングを変化させる噴射
タイミング可変手段と、 前記触媒の劣化度合を判定する手段と、 前記触媒入口温度検出手段により検出された触媒入口温
度に基づいて前記触媒の温度が前記ＮＯx 浄化率の良好
な適正温度範囲よりも高いか否かを判定し、前記触媒の
温度が前記適正温度範囲よりも高い場合には、前記噴射
タイミング可変手段を制御して排気ガス温度が低下する
ように燃料噴射タイミングを進角させるか又は遅角させ
る制御手段とを備え、 前記適正温度範囲を、前記劣化度合判定手段により判定
された前記触媒の劣化が進行していない場合は広くし、
該劣化の進行に応じて該適正温度範囲の上限が低下し下
限が上昇するように狭めることを特徴とするエンジンの
排気ガス浄化装置。 - 【請求項３】 前記制御手段は、ＮＯx 生成量がもっと
も多い噴射タイミングを中心にして、燃料噴射タイミン
グが前記中心よりも進角側にあるときには燃料噴射タイ
ミングを進角させ、燃料噴射タイミングが前記中心より
も遅角側にあるときには燃料噴射タイミングを遅角させ
るように前記噴射タイミング可変手段を制御することを
特徴とする請求項１又は請求項２に記載のエンジンの排
気ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06210692A JP3323223B2 (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | エンジンの排気ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06210692A JP3323223B2 (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | エンジンの排気ガス浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05263700A JPH05263700A (ja) | 1993-10-12 |
| JP3323223B2 true JP3323223B2 (ja) | 2002-09-09 |
Family
ID=13190471
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06210692A Expired - Fee Related JP3323223B2 (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | エンジンの排気ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3323223B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10711719B2 (en) | 2016-12-12 | 2020-07-14 | Hyundai Motor Company | Apparatus and method of controlling catalyst activation during cold start of vehicle |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4908759B2 (ja) * | 2004-01-14 | 2012-04-04 | ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | 排気ガス温度調節のための方法及び制御装置 |
| JP6209837B2 (ja) * | 2013-03-21 | 2017-10-11 | アイシン精機株式会社 | エンジン駆動式空調装置 |
-
1992
- 1992-03-18 JP JP06210692A patent/JP3323223B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10711719B2 (en) | 2016-12-12 | 2020-07-14 | Hyundai Motor Company | Apparatus and method of controlling catalyst activation during cold start of vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05263700A (ja) | 1993-10-12 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |