JP3509404B2 - Intake control device for internal combustion engine - Google Patents

Intake control device for internal combustion engine

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JP3509404B2
JP3509404B2 JP21485396A JP21485396A JP3509404B2 JP 3509404 B2 JP3509404 B2 JP 3509404B2 JP 21485396 A JP21485396 A JP 21485396A JP 21485396 A JP21485396 A JP 21485396A JP 3509404 B2 JP3509404 B2 JP 3509404B2
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amount
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air
combustion
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伸孝 高橋
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武昭 小幡
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  • Supplying Secondary Fuel Or The Like To Fuel, Air Or Fuel-Air Mixtures (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも所定の
運転条件で成層化した混合気を燃焼室内に形成して燃焼
を行うと共に、蒸発燃料を吸気系に供給して処理する装
置を備えた内燃機関において、蒸発燃料の供給によって
吸気を制御する技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine having a device for forming a stratified air-fuel mixture in a combustion chamber at least under a predetermined operating condition for combustion and supplying evaporated fuel to an intake system for processing. The present invention relates to a technique for controlling intake air by supplying evaporated fuel in an engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関において、所定の運転条件の領
域では、機関の燃焼室内の点火プラグ付近には可燃混合
気の混合気層を、それ以外の領域では空気層を形成する
成層化混合気を形成し、成層混合気による燃焼を行うよ
うにしたものが公知である。例えば、燃焼室内に直接燃
料を噴射する火花点火式機関として、特開平4−241
754号に示されるものがある。
2. Description of the Related Art In an internal combustion engine, a stratified mixture which forms a mixture layer of combustible mixture in the vicinity of a spark plug in a combustion chamber of the engine in a predetermined operating condition region and an air layer in other regions. Is known, and is burned with a stratified mixture. For example, as a spark ignition type engine in which fuel is directly injected into a combustion chamber, there is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-241.
There is one shown in No. 754.

【0003】また、燃料タンク内などで蒸発した燃料が
大気中に拡散されないように、これを容器 (キャニス
タ) に収められた活性炭等の吸着剤に吸着させて保持
し、状況に応じこれを放出させて吸気に混合し、機関に
供給することにより、蒸発燃料を消費するシステムも公
知である。しかし、前記成層化混合気を生成する運転条
件が存在する内燃機関の場合は、このキャニスタに溜め
られ、吸気系に放出 (パージ) される蒸発燃料は、吸気
に混合させられるため、成層化混合気の空気層にも蒸発
燃料が混入することになる。この蒸発燃料が混入した空
気層の混合比は、通常可燃混合比を大きく上回ってリー
ンとなっているため、可燃混合気層で形成された燃焼火
炎は、この空気層に進行することなく消えることにな
り、空気層に含まれる蒸発燃料はそのまま燃焼室から排
出されることになる。
Further, in order to prevent the fuel evaporated in the fuel tank and the like from being diffused into the atmosphere, it is adsorbed and held by an adsorbent such as activated carbon contained in a container (canister), and released according to the situation. A system is also known in which the evaporated fuel is consumed by being mixed with intake air and supplied to the engine. However, in the case of an internal combustion engine that has operating conditions that generate the stratified mixture, the evaporated fuel that is stored in this canister and is discharged (purged) into the intake system is mixed with the intake, so the stratified mixture is generated. The vaporized fuel is also mixed in the air layer of the air. Since the mixture ratio of the air layer mixed with the vaporized fuel is much higher than the normal combustible mixture ratio and becomes lean, the combustion flame formed in the combustible mixture layer disappears without advancing to this air layer. Therefore, the evaporated fuel contained in the air layer is directly discharged from the combustion chamber.

【0004】したがって、成層燃焼中にむやみにパージ
を行うと、排気中に不要なHC成分を放出することとな
るため、排気浄化の観点から必ずしも望ましいこととは
いえない。このため、特開平5−223017号に示さ
れるものでは、成層燃焼を行うような低・中負荷領域に
おいては、蒸発燃料のパージを行わない構成を提案して
いる。
Therefore, if the purging is performed unnecessarily during the stratified combustion, unnecessary HC components are released into the exhaust gas, which is not always desirable from the viewpoint of exhaust gas purification. For this reason, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-223017 proposes a configuration in which vaporized fuel is not purged in a low / medium load region where stratified charge combustion is performed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平5−223017号に示されるような構成を採用し
た場合、低負荷の運転が継続して行われる状態では、蒸
発燃料は、パージされる機会がないまま、キャニスタに
蓄えられ続けることになる。つまり、キャニスタの容量
を超えても、蒸発燃料が供給され続けることになるた
め、できれば大きなキャニスタを設けるべきであるが、
重量やレイアウトの関係で問題となる。
However, in the case of adopting the configuration as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. Hei 5-223017, the evaporative fuel has a chance to be purged under the condition that the operation under a low load is continuously carried out. Without it, it will continue to be stored in the canister. In other words, even if the capacity of the canister is exceeded, the evaporated fuel will continue to be supplied, so a large canister should be installed if possible.
It becomes a problem in terms of weight and layout.

【0006】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
なされたもので、蒸発燃料のパージを適正に行うことに
より、蒸発燃料の消費率を高められると共に、該蒸発燃
料をパージによって窒素酸化物 (NOx) の浄化性能を
も向上できるようにした内燃機関の吸気制御装置を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above conventional problems, and by appropriately purging the vaporized fuel, the consumption rate of the vaporized fuel can be increased, and the vaporized fuel can be purged by nitrogen oxidation. An object of the present invention is to provide an intake control device for an internal combustion engine, which is also capable of improving the purification performance of substances (NOx).

【0007】[0007]

【0008】[0008]

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明は、 図1に示すように、燃焼室内に混合気層と空
気層との成層化状態を形成して燃焼を行う成層混合気燃
焼と、燃焼室内に均質な混合気を形成して燃焼を行う均
質混合気燃焼と、を、機関の運転条件に応じて切り換え
て行う混合気形成切換手段と、燃料供給系から蒸発した
燃料を、機関の吸気系に供給する蒸発燃料供給手段と、
前記蒸発燃料の吸気系への供給量を制御する蒸発燃料供
給量制御手段と、燃焼室から排出される窒素酸化物の量
を算出する窒素酸化物排出量算出手段と、前記窒素酸化
物排出量算出手段により算出された窒素酸化物排出量に
対し、機関の排気系に介装された排気浄化用の触媒で窒
素酸化物の還元を行うのに必要な炭化水素量を算出する
還元剤要求量算出手段と、成層混合気燃焼時に、前記還
元剤要求量に応じた量の蒸発燃料を吸気系に供給するよ
うに供給量を設定する蒸発燃料供給量設定手段と、を含
んで構成され、前記成層混合気燃焼時に吸気系に供給さ
れた蒸発燃料の炭化水素成分を成層混合気の空気層に混
入させて未燃焼のまま排気系に排出させ、窒素酸化物の
還元に供し、前記成層混合気燃焼時の蒸発燃料の供給
は、燃焼安定度の悪化に起因して混合気の設定空燃比を
リッチ補正しているときに、行うようにしたことを特徴
とする。
Therefore, according to claim 1,
As shown in FIG. 1, the present invention relates to stratified mixture combustion in which a stratified state of a mixture layer and an air layer is formed in a combustion chamber for combustion, and a homogeneous mixture is formed in the combustion chamber for combustion. A homogeneous air-fuel mixture combustion that performs the above, and a mixture formation switching unit that performs switching by switching in accordance with the operating conditions of the engine; and an evaporated fuel supply unit that supplies the fuel evaporated from the fuel supply system to the intake system of the engine,
Evaporative fuel supply amount control means for controlling the supply amount of the evaporated fuel to the intake system, nitrogen oxide discharge amount calculating means for calculating the amount of nitrogen oxides discharged from the combustion chamber, and the nitrogen oxide discharge amount Demand for reducing agent to calculate the amount of hydrocarbons required to reduce nitrogen oxides with an exhaust purification catalyst installed in the exhaust system of the engine, with respect to the amount of nitrogen oxides calculated by the calculation means And a vaporized fuel supply amount setting means for setting a supply amount so as to supply an amount of vaporized fuel according to the reducing agent required amount to the intake system during stratified mixture combustion. The hydrocarbon component of the evaporated fuel supplied to the intake system during combustion of the stratified mixture is mixed into the air layer of the stratified mixture and discharged to the exhaust system as it is unburned, and is used for the reduction of nitrogen oxides. Supply of evaporated fuel during combustion
Is the set air-fuel ratio of the air-fuel mixture due to deterioration of combustion stability.
The feature is that it is performed during rich correction .

【0011】(作用・効果)窒素酸化物算出手段は、燃焼
室からの窒素酸化物の排出量を算出し、還元剤要求量算
出手段は、触媒において前記算出された排出量分の窒素
酸化物と酸化還元反応するのに必要な還元剤としての炭
化水素 (HC) の要求量を算出する。蒸発燃料供給量設
定手段は、この還元剤要求量に基づいて、成層混合気燃
焼時に窒素酸化物の還元剤となる蒸発燃料の供給量を設
定し、蒸発燃料供給量制御手段は、該設定された量の蒸
発燃料が吸気系に供給されるように、蒸発燃料供給量を
制御する。
(Operation / Effect) The nitrogen oxide calculating means calculates the emission amount of nitrogen oxides from the combustion chamber, and the reducing agent required amount calculating means calculates the amount of nitrogen oxides in the catalyst. The required amount of hydrocarbon (HC) as a reducing agent necessary for the redox reaction is calculated. The evaporative fuel supply amount setting means sets the supply amount of the evaporative fuel that serves as a reducing agent for nitrogen oxides during stratified mixture combustion based on the reducing agent required amount, and the evaporative fuel supply amount control means sets the set amount. The supply amount of evaporated fuel is controlled so that a large amount of evaporated fuel is supplied to the intake system.

【0012】このように、窒素酸化物の排出量に応じた
量の蒸発燃料を供給することにより、該蒸発燃料と窒素
酸化物とを同時に効果的に処理することができる。
た、成層混合気燃焼時にあって、燃焼安定度の悪化に起
因して混合気の空燃比を設定値に対してリッチ補正して
いる場合、窒素酸化物の排出量は、増加する傾向を持
つ。そこで、前記成層混合気燃焼時の蒸発燃料の供給
を、燃焼安定度の悪化に起因して混合気の設定空燃比を
リッチ補正しているときに、行うようにしたことによ
り、蒸発燃料を窒素酸化物と触媒で反応して処理できる
と同時に触媒下流の窒素酸化物を低減することができ
る。また、請求項2に係る発明は、前記窒素酸化物排出
量算出手段は、機関の運転状態、混合気の空燃比及び燃
料噴射時期に基づいて窒素酸化物の排出量を算出するこ
とを特徴とする。
As described above, by supplying the evaporated fuel in an amount corresponding to the discharge amount of the nitrogen oxide, the evaporated fuel and the nitrogen oxide can be effectively treated at the same time. Well
In addition, when the stratified mixture burns, the combustion stability deteriorates.
Therefore, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is rich-corrected with respect to the set value.
Nitrogen oxides emissions tend to increase
One. Therefore, supply of vaporized fuel during combustion of the stratified mixture
The set air-fuel ratio of the air-fuel mixture due to deterioration of combustion stability.
Because you did it while performing rich correction
Can process evaporative fuel by reacting with nitrogen oxides and catalysts
At the same time, nitrogen oxides downstream of the catalyst can be reduced.
It Further, the invention according to claim 2 is characterized in that the nitrogen oxides emission amount calculating means calculates the emission amount of nitrogen oxides based on the operating state of the engine, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture, and the fuel injection timing. To do.

【0013】(作用・効果)窒素酸化物の排出量を、機関
の回転速度や負荷といった運転状態と、燃焼室に供給さ
れる混合気の空燃比及び燃料噴射時期といった窒素酸化
物の生成に影響の大きい要素に基づいて高精度に推定し
て算出することができる。また、請求項3に係る発明
は、図1に一点鎖線で示すように、前記蒸発燃料供給手
段は、燃料系から蒸発した燃料を一時的に蓄積する蒸発
燃料蓄積部を備え、前記蒸発燃料蓄積部における蒸発燃
料の蓄積量を算出する蒸発燃料蓄積量算出手段を含んで
構成され、前記成層混合気燃焼時の蒸発燃料の供給は、
前記蒸発燃料の蓄積量が限界値付近となったときに、行
うようにしたことを特徴とする。
(Operation / Effect) The emission amount of nitrogen oxides affects the operating conditions such as the engine speed and load, and the generation of nitrogen oxides such as the air-fuel ratio and fuel injection timing of the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber. Can be estimated and calculated with high accuracy on the basis of a large element. Further, in the invention according to claim 3 , as shown by a one-dot chain line in FIG. 1, the vaporized fuel supply means includes a vaporized fuel storage portion for temporarily storing fuel vaporized from a fuel system, and the vaporized fuel storage means Is configured to include an evaporated fuel accumulated amount calculating means for calculating an accumulated amount of evaporated fuel in the section, and the supply of evaporated fuel during the stratified mixture combustion is
It is characterized in that it is carried out when the accumulated amount of the evaporated fuel becomes close to the limit value.

【0014】(作用・効果)このようにすることにより、
成層混合気燃焼において、敢えて蒸発燃料の吸気系への
パージを行う条件を限定している。つまり、蒸発燃料量
が蓄積可能な量の限界値に近づいた場合において、パー
ジを行うこととする。これには、以下の2つの目標・効
果がある。
(Operation / effect) By doing so,
In the stratified air-fuel mixture combustion, the conditions for purging the evaporated fuel to the intake system are limited. That is, purging is performed when the amount of evaporated fuel approaches the limit value of the amount that can be accumulated. This has the following two goals and effects.

【0015】(1) 1つは、蒸発燃料蓄積部 (例えばキャ
ニスタの活性炭層) 内に蒸発燃料を蓄える余裕がある場
合は、必ずしも蒸発燃料の処理を必要としていないため
である。 (2)別の理由として、蒸発燃料量の制御は、実際にはパ
ージ用の空気と混合させたパージ混合気の量を制御して
なされるものであり、直接蒸発燃料量を制御するもので
はない。したがって、蒸発燃料蓄積部に蓄積されている
燃料量により、実際に吸気系に導入される蒸発燃料量
は、変化してしまう。その場合、蒸発燃料蓄積部に十分
に蒸発燃料が蓄積保持されている場合は、供給量制御部
材 (パージ制御弁等) の操作量に対する蒸発燃料の供給
量が比較的精度良く推定でき、蒸発燃料の吸気への混合
量の制御を比較的高精度に行えるためである。
(1) One is that, if there is a room to store the evaporated fuel in the evaporated fuel storage portion (for example, the activated carbon layer of the canister), the processing of the evaporated fuel is not necessarily required. (2) As another reason, the control of the evaporated fuel amount is actually performed by controlling the amount of the purged air-fuel mixture mixed with the purging air, and not the direct control of the evaporated fuel amount. Absent. Therefore, the amount of evaporated fuel actually introduced into the intake system changes depending on the amount of fuel accumulated in the evaporated fuel accumulation portion. In that case, if the evaporated fuel is sufficiently accumulated and held in the evaporated fuel storage unit, the supply amount of evaporated fuel relative to the operation amount of the supply amount control member (purge control valve, etc.) can be estimated relatively accurately, and the evaporated fuel can be estimated. This is because it is possible to control the mixing amount of the intake air into the intake air with relatively high accuracy.

【0016】また、請求項4に係る発明は、前記成層混
合気燃焼時の蒸発燃料の供給は、前記窒素酸化物排出量
算出手段によって算出される窒素酸化物排出量が所定以
上のときに、行うようにしたことを特徴とする。 (作用・効果)請求項3 に係る発明と同様に、成層混合気燃焼時におい
て、敢えて蒸発燃料の吸気系へのパージを行う条件を限
定している。つまり、窒素酸化物排出量算出手段により
得られた窒素酸化物の排出量が比較的多い場合におい
て、成層混合気燃焼時であってもパージを行うこととす
る。これにより、既述したように、何らかの要求によっ
て窒素酸化物の排出量が多めになった場合でも、触媒下
流に排出される窒素酸化物の量を低減できる。
According to a fourth aspect of the present invention, the supply of the evaporated fuel during the stratified mixture combustion is performed when the nitrogen oxide emission amount calculated by the nitrogen oxide emission amount calculating means is equal to or more than a predetermined value. It is characterized in that it is done. (Operation / Effect) As in the case of the invention according to claim 3 , the conditions for deliberately purging evaporated fuel into the intake system during stratified mixture combustion are limited. That is, when the emission amount of nitrogen oxides obtained by the nitrogen oxide emission amount calculation means is relatively large, purging is performed even during stratified mixture combustion. As a result, as described above, the amount of nitrogen oxides discharged downstream of the catalyst can be reduced even if the amount of nitrogen oxides discharged increases due to some demand.

【0017】但し、通常機関においてはEGRシステム
などにより、窒素酸化物の総排出量は、このような排出
量が増加するような場合も考慮して設計され、総量とし
て所望の量以下となるように設計されているため、かか
る操作は、必要性の高い効果というより、より環境保全
等に効果を持つ方の意味合いが大きい。
However, in an ordinary engine, the total emission of nitrogen oxides is designed in consideration of such an increase in the emission by an EGR system or the like, so that the total emission becomes less than a desired amount. Since such an operation is designed as described above, such an operation has more implications for those who have an effect on environmental protection rather than an effect that is highly necessary .

【0018】[0018]

【0019】また、請求項5に係る発明は、図1に点線
で示すように、前記排気浄化用触媒の活性状態を判断す
る触媒活性状態判断手段を含んで構成され、前記成層混
合気燃焼時の蒸発燃料の供給は、窒素酸化物の還元が進
行するには触媒活性が十分でないと判断されたときは、
禁止するようにしたことを特徴とする。
Further, as shown by a dotted line in FIG. 1, the invention according to claim 5 comprises a catalyst active state judging means for judging an active state of the exhaust gas purification catalyst, and when the stratified mixture combustion is performed. When it is determined that the catalytic activity of the evaporated fuel is not sufficient for the reduction of nitrogen oxides to proceed,
The feature is that it is prohibited.

【0020】(作用・効果)前記成層混合気燃焼時の蒸発
燃料パージによる効果は、全て触媒が正常に機能してい
ることが前提となる。したがって、触媒の活性状態を判
断して、炭化水素を供給したときに確実に窒素酸化物が
還元される必要条件として、触媒が十分活性化されたと
判断された場合のみ、蒸発燃料の供給を行うことによ
り、既述した各効果を確実に発揮することができる。
(Operation / Effect) The effects of purging the evaporated fuel during the stratified mixture combustion are premised on that the catalyst is functioning normally. Therefore, the evaporative fuel is supplied only when it is judged that the catalyst is sufficiently activated as a necessary condition for surely reducing the nitrogen oxides when the hydrocarbon is supplied by judging the active state of the catalyst. As a result, the effects described above can be exhibited reliably.

【0021】また、請求項6に係る発明は、前記蒸発燃
料供給量設定手段は、前記還元剤要求量算出手段により
算出された還元剤要求量に対して、蒸発燃料の供給量を
少なめとなるように設定することを特徴とする。 (作用・効果) 還元剤要求量算出手段により算出された要求量に対し、
少なくとも少なめとなるように蒸発燃料を吸気系に供給
することにより、少なくとも窒素酸化物の一部を還元で
きる効果を得られると共に、窒素酸化物の排出量の推定
に誤差が生じたとしても、炭化水素を過剰に供給し、排
出してしまうことを防止できる。
Further, in the invention according to claim 6 , the evaporative fuel supply amount setting means reduces the evaporative fuel supply amount with respect to the reducing agent required amount calculated by the reducing agent required amount calculating means. Is set as follows. (Action / Effect) With respect to the required amount calculated by the reducing agent required amount calculating means,
By supplying at least a small amount of evaporated fuel to the intake system, at least part of the nitrogen oxides can be reduced, and even if there is an error in the estimation of the nitrogen oxide emissions, carbonization will occur. It is possible to prevent excessive supply and discharge of hydrogen.

【0022】また、請求項7に係る発明は、前記蒸発燃
料供給量設定手段は、空燃比のリーン度合いの大きい成
層混合気燃焼時に、蒸発燃料中の炭化水素のうち、排気
中の酸素と反応せず、窒素酸化物と還元反応を行うもの
の割合に基づいて、蒸発燃料の供給量を設定することを
特徴とする。
Further, in the invention according to claim 7 , the evaporative fuel supply amount setting means reacts with oxygen in exhaust gas among hydrocarbons in evaporative fuel at the time of stratified mixture combustion with a large lean degree of air-fuel ratio. It is characterized in that the supply amount of the evaporated fuel is set based on the ratio of those that undergo the reduction reaction with the nitrogen oxides.

【0023】(作用・効果)還元剤要求量算出手段は、空
燃比リーン度合いが大きい状態において触媒に供給され
た蒸発燃料中の炭化水素のうち、排気中の酸素と反応せ
ず、窒素酸化物を還元させる反応割合より算出すること
により、排出される窒素酸化物と反応するために必要な
適正な還元剤量を算出できる効果を持つ。
(Action / Effect) The reducing agent demand amount calculating means does not react with oxygen in the exhaust gas among hydrocarbons in the evaporated fuel supplied to the catalyst in a state where the air-fuel ratio lean degree is large, and the reducing agent is a nitrogen oxide. By calculating from the reaction ratio of reducing, it is possible to calculate the appropriate amount of reducing agent required to react with the discharged nitrogen oxides.

【0024】また、請求項8に係る発明は、前記窒素酸
化物排出量算出手段は、機関の運転状態と、混合気の空
燃比とに基づいて窒素酸化物の基本排出量を求め、該基
本排出量を燃料噴射時期で補正して算出することを特徴
とする。 (作用・効果) 窒素酸化物排出量の算出を、比較的簡単な構成で、か
つ、精度良く算出することができる。
Further, in the invention according to claim 8 , the nitrogen oxide emission amount calculating means obtains the basic emission amount of nitrogen oxides based on the operating state of the engine and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture, It is characterized in that the emission amount is calculated by correcting the fuel injection timing. (Operation / Effect) The emission amount of nitrogen oxides can be calculated accurately with a relatively simple configuration.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態を図に
基づいて説明する。図2は、一実施形態のシステム構成
を示す。図において、内燃機関1の吸気通路2には、吸
入空気流量Qを検出するエアフローメータ3が設けら
れ、また、該吸入空気流量Qを調整するスロットル弁
4、該スロットル弁4をバイパスする補助空気通路5、
該補助空気通路5を流れる補助空気流量を制御する補助
空気量制御弁6が設けられている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 shows a system configuration of one embodiment. In the figure, an air flow meter 3 for detecting an intake air flow rate Q is provided in an intake passage 2 of an internal combustion engine 1, a throttle valve 4 for adjusting the intake air flow rate Q, and an auxiliary air bypassing the throttle valve 4. Passage 5,
An auxiliary air amount control valve 6 for controlling the flow rate of the auxiliary air flowing through the auxiliary air passage 5 is provided.

【0026】また、機関1のシリンダ部には、燃焼室7
内に燃料を噴射する燃料噴射弁8、燃焼室7内で火花点
火を行う点火プラグ9が設けられる。さらに、機関1の
排気通路10には、排気中の酸素濃度等から混合気の空燃
比を検出する空燃比センサ11が設けられ、下流部分に
は、HC,CO,NOx等の排気汚染物質を浄化するた
めの排気浄化用触媒 (三元触媒) 21が介装されている。
Further, the combustion chamber 7 is provided in the cylinder portion of the engine 1.
A fuel injection valve 8 for injecting fuel and a spark plug 9 for spark ignition in the combustion chamber 7 are provided. Further, the exhaust passage 10 of the engine 1 is provided with an air-fuel ratio sensor 11 for detecting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture from the oxygen concentration in the exhaust gas and the like, and exhaust gas pollutants such as HC, CO, NOx are provided in the downstream portion. An exhaust gas purification catalyst (three-way catalyst) 21 for purification is provided.

【0027】この他、機関のクランク角位置や機関回転
速度Neを検出するためのクランク角センサ12、機関冷
却水温度を検出する図示しない水温センサ等が設けられ
る。また、燃料タンク13から蒸発した燃料を導く蒸発燃
料通路14、該蒸発燃料通路14を介して導かれた蒸発燃料
を一時吸着して蓄える蒸発燃料蓄積部としての活性炭層
15、該活性炭層15を内蔵したキャニスタ16、前記スロッ
トル弁4上流の吸気通路2から前記キャニスタ16内の活
性炭層15に蒸発燃料パージ用の空気を導くためのパージ
エア導入通路17、活性炭層15から放出された蒸発燃料を
前記スロットル弁4下流の吸気通路2に導くためのパー
ジ通路18、該パージ通路18の流路面積を制御して蒸発燃
料のパージ量を制御するパージ制御弁19が設けられ、こ
れらによって蒸発燃料処理系が構成されている。なお、
蒸発燃料通路14、キャニスタ16、パージエア導入通路1
7、パージ通路18は、蒸発燃料供給手段を構成し、パー
ジ制御弁19と後述するコントロールユニット20とは、蒸
発燃料供給量制御手段を構成する。
In addition, a crank angle sensor 12 for detecting the crank angle position of the engine and the engine rotation speed Ne, a water temperature sensor (not shown) for detecting the engine cooling water temperature, etc. are provided. Further, an evaporated fuel passage 14 for guiding the fuel evaporated from the fuel tank 13, and an activated carbon layer as an evaporated fuel storage portion for temporarily adsorbing and storing the evaporated fuel guided through the evaporated fuel passage 14.
15, a canister 16 containing the activated carbon layer 15, a purge air introduction passage 17 for introducing air for purifying evaporated fuel from the intake passage 2 upstream of the throttle valve 4 to the activated carbon layer 15 in the canister 16, from the activated carbon layer 15 A purge passage 18 for guiding the discharged vaporized fuel to the intake passage 2 downstream of the throttle valve 4 and a purge control valve 19 for controlling the flow passage area of the purge passage 18 to control the purge amount of the vaporized fuel are provided. The evaporative fuel processing system is constituted by these. In addition,
Evaporative fuel passage 14, canister 16, purge air introduction passage 1
7. The purge passage 18 constitutes evaporative fuel supply means, and the purge control valve 19 and the control unit 20 described later constitute evaporative fuel supply amount control means.

【0028】前記機関運転状態を検出する各種センサ類
の信号は、コントロールユニット (ECU) 20に入力さ
れ、該コントロールユニット20は、これらの信号に応じ
て、前記補助空気量制御弁6、燃料噴射弁8、点火プラ
グ9、パージ制御弁19等のアクチュエータ類に駆動信号
を出力して、機関の各種制御を行う。次に前記システム
の作用を説明する。
Signals from various sensors for detecting the engine operating state are input to a control unit (ECU) 20, and the control unit 20 responds to these signals by the auxiliary air amount control valve 6 and fuel injection. Drive signals are output to actuators such as the valve 8, the spark plug 9, and the purge control valve 19 to perform various controls of the engine. Next, the operation of the system will be described.

【0029】燃焼室7内における混合気の空燃比がリー
ンになるに従い、吸気のポンピングロスの低減などによ
り、一般に同一出力トルクを得るために必要な燃料が減
少し、したがって、燃費は改善される。ここで、ガソリ
ン等の燃料を吸気ポート内に噴射して燃焼室内に均一な
空燃比の混合気を形成し、火花点火するタイプの通常の
火花点火式機関においては、ガソリンの場合空燃比が25
辺りが安定的に燃焼を行える限界となっている。これに
対し、本実施形態のように、燃焼室7内に燃料を直接噴
射して点火プラグ9周りにのみ混合気を形成し、その他
の領域には空気を配するような成層混合気を形成して燃
焼を行えば、点火プラグ9周りでは燃焼可能な混合気が
存在しながら、実質的に燃焼室7内の平均空燃比として
は、更にリーンな状態を実現でき、更なる燃費の向上が
図れる。
As the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber 7 becomes leaner, the amount of fuel generally required to obtain the same output torque is reduced due to a reduction in intake pumping loss and the like, thus improving fuel efficiency. . Here, in the case of a normal spark ignition type engine of the type in which fuel such as gasoline is injected into the intake port to form an air-fuel mixture with a uniform air-fuel ratio in the combustion chamber and spark ignition is used, in the case of gasoline, the air-fuel ratio is 25
There is a limit to stable combustion around here. On the other hand, as in the present embodiment, the fuel is directly injected into the combustion chamber 7 to form the air-fuel mixture only around the spark plug 9, and the air is distributed in the other regions to form a stratified air-fuel mixture. If the combustion is carried out in this manner, a leaner state can be realized as the average air-fuel ratio in the combustion chamber 7 while there is a combustible air-fuel mixture around the spark plug 9, and the fuel efficiency can be further improved. Can be achieved.

【0030】また、成層混合気状態で機関の運転を行う
場合、最大限に吸気を増加させても燃料量は相対的に少
ないため、発生トルクは小さくなる。したがって、成層
混合気燃焼は、通常比較的小さい負荷状態において用い
られ、負荷が大きい場合は混合気を燃焼室7内全体に満
たした状態での均質混合気での運転を行うようにする。
Further, when the engine is operated in the stratified mixture state, the generated torque becomes small because the fuel amount is relatively small even if the intake air is increased to the maximum. Therefore, the stratified mixture combustion is usually used under a relatively small load condition, and when the load is large, the homogeneous mixture is operated while the entire combustion chamber 7 is filled with the mixture.

【0031】一方、蒸発燃料の多くは機関の運転停止後
に発生するが、通常走行中も発生し、燃料温度の上昇に
伴い発生量は増加する。これらの蒸発燃料は、多くのシ
ステムではキャニスタ内の活性炭に吸着され、所定の運
転条件において、パージ制御弁を開いて吸着した蒸発燃
料を放出し、吸気系内から燃焼室に導いて処理してい
る。
On the other hand, most of the evaporated fuel is generated after the operation of the engine is stopped, but it is also generated during normal running, and the generated amount increases with the increase of the fuel temperature. In many systems, these vaporized fuels are adsorbed by the activated carbon in the canister.Under certain operating conditions, the purge control valve is opened to release the adsorbed vaporized fuel, which is then introduced from the intake system into the combustion chamber for processing. There is.

【0032】この際一般的に、空燃比制御や排気成分に
悪影響が出ないように、蒸発燃料の吸気系への導入量
は、吸気量や燃料噴射量に応じ比例的に制御する。但
し、前述したように成層混合気を形成した場合には、燃
焼に関与しない空気層に蒸発燃料が混入すると、未燃焼
のHC成分として燃焼室から排出されることとなるの
で、通常は、該成層混合気の形成中は、蒸発燃料の放出
を行わないようにする。
At this time, in general, the introduction amount of the evaporated fuel into the intake system is proportionally controlled according to the intake amount and the fuel injection amount so that the air-fuel ratio control and the exhaust component are not adversely affected. However, when the stratified mixture is formed as described above, if the evaporated fuel is mixed in the air layer that is not involved in combustion, it will be discharged from the combustion chamber as an unburned HC component. During the formation of the stratified mixture, the vaporized fuel should not be released.

【0033】しかし、成層混合気を形成するような運転
条件で機関が運転され続けた場合、蒸発燃料の放出を行
う機会が無くなってしまうという問題がある。このよう
な、蒸発燃料を十分に処理できないという問題を、本発
明の実施形態では、以下のような制御を行うことにより
対処したものである。以下に、本実施形態の制御を、図
3以降に示したフローチャートに従って説明する。
However, if the engine continues to be operated under the operating conditions such that a stratified mixture is formed, there is a problem that there is no opportunity to release the evaporated fuel. In the embodiment of the present invention, such a problem that the evaporated fuel cannot be sufficiently processed is addressed by performing the following control. The control of this embodiment will be described below with reference to the flowcharts shown in FIG.

【0034】図3は、全体の制御の流れを示すフローチ
ャートである。ステップ301 では、機関の運転条件に応
じて、成層混合気を形成するか、均質混合気を形成する
かを判断する。この判断の詳細は、後述する。ステップ
302 では、ステップ301 での判断に基づき、均質混合気
を形成する場合はステップ303 へ進み、成層混合気を形
成する場合はステップ304 へ進む。
FIG. 3 is a flowchart showing the overall control flow. In step 301, it is determined whether to form a stratified mixture or a homogeneous mixture according to the operating conditions of the engine. The details of this determination will be described later. Step
At 302, based on the determination made at step 301, the process proceeds to step 303 when forming a homogeneous mixture, and proceeds to step 304 when forming a stratified mixture.

【0035】ステップ303 では、均質混合気燃焼の場合
の制御を行う。これは、現在一般的に行われている制御
であるので、説明を省略する。ステップ304 では、現在
の運転状況に応じて、蒸発燃料のパージを行うか否かを
判断を行い、パージが不要の場合は本ルーチンを終了す
る。パージが必要な場合は、ステップ305 へ進み、ま
ず、窒素酸化物 (以下NOxという) の排出量を算出す
る。このNOx排出量の算出の詳細は、後述する。
In step 303, control is performed in the case of homogeneous mixture combustion. Since this is a control that is generally performed at present, the description is omitted. In step 304, it is determined whether or not the purge of the evaporated fuel is to be performed according to the current operating condition, and if the purge is unnecessary, this routine ends. When purging is necessary, the routine proceeds to step 305, and first, the emission amount of nitrogen oxides (hereinafter referred to as NOx) is calculated. Details of the calculation of the NOx emission amount will be described later.

【0036】ステップ306 では、前記生成されたNOx
を還元するのに要する還元剤の要求量を算出する。この
算出の詳細は、後述する。ステップ307 では、前記還元
剤要求量に対し、実際にパージする還元剤としての蒸発
燃料の要求量を算出する。ステップ308 では、前記蒸発
燃料要求量に基づいて、前記パージ制御弁19の開度を制
御する。
In step 306, the generated NOx is generated.
Calculate the required amount of reducing agent required to reduce. Details of this calculation will be described later. In step 307, the required amount of the evaporated fuel as the reducing agent to be actually purged is calculated with respect to the reducing agent required amount. In step 308, the opening degree of the purge control valve 19 is controlled based on the required amount of evaporated fuel.

【0037】図4は、前記図3のステップ301 における
混合気形成の判断の一方法を示すフローチャートであ
る。この図4に示す機能が、混合気形成方法切換手段を
構成する。ステップ401 では、機関回転速度Neを読み
取り、ステップ402 では、機関の負荷、例えば基本燃料
噴射量等を読み取る。
FIG. 4 is a flow chart showing a method for judging the mixture formation in step 301 of FIG. The function shown in FIG. 4 constitutes a mixture forming method switching means. In step 401, the engine speed Ne is read, and in step 402, the load of the engine, for example, the basic fuel injection amount and the like are read.

【0038】ステップ403 では、機関回転速度Neと機
関負荷とにより、予めこれらをパラメータとして設定さ
れた成層/均質混合気形成領域判定マップから、成層混
合気を形成すべき領域か、均質混合気を形成すべき領域
かを判断する。具体的には、中・低回転速度かつ中・低
負荷負荷領域において、成層混合気を形成すべき領域と
し、それ以外の領域を均質混合気を形成すべき領域と判
断する。
In step 403, the region where the stratified mixture is to be formed or the homogeneous mixture is determined from the stratified / homogeneous mixture formation region determination map, which is set in advance with the engine speed Ne and the engine load as parameters. Determine if it is a region to be formed. Specifically, in the medium / low rotation speed and medium / low load load regions, it is determined that the stratified mixture is to be formed, and the other region is determined to be the homogeneous mixture.

【0039】図5は、前記図3のステップ304 における
蒸発燃料のパージを行う必要があるか否かを判断する一
方法を示すフローチャートである。ステップ601 では、
蒸発燃料のキャニスタ16への蓄積量つまり蒸発燃料量を
算出する。この蒸発燃料量算出ルーチンを、図8のフロ
ーチャートに従って説明する。
FIG. 5 is a flow chart showing a method for judging whether or not purging of evaporated fuel in step 304 of FIG. 3 is necessary. In step 601,
The accumulated amount of evaporated fuel in the canister 16, that is, the evaporated fuel amount is calculated. This evaporative fuel amount calculation routine will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0040】ステップ110 では、内燃機関の始動後この
処理を実行するのが、最初の1回目であるか否かを判断
する。最初の1回目であるは判断された場合は、ステッ
プ120 へ進んで、初回の場合として蒸発燃料量の初期量
をQevapに設定する。(Qevap=Qevap
int) 。この初期値は、例えば、前回機関停止時の燃
料温度あるいはその推定値の関数として与える。推定方
法の1つとしては、機関停止時の機関冷却水温と、始動
からの機関運転継続時間とにより、そのそれぞれが大き
いほど、多くの蒸発燃料が発生する関係で、量を規定す
る方法などがある。
In step 110, it is judged whether or not this processing is executed for the first time after the internal combustion engine is started. If it is determined that it is the first time, the routine proceeds to step 120, where the initial amount of evaporated fuel is set to Qevap for the first time. (Qevap = Qevap
int). This initial value is given, for example, as a function of the fuel temperature when the engine was stopped the last time or its estimated value. As one of the estimation methods, there is a method of defining the amount because the engine cooling water temperature when the engine is stopped and the engine operation duration time from the start, the larger the respective amounts, the more evaporated fuel is generated. is there.

【0041】ステップ130 では蒸発燃料放出のためのパ
ージ制御弁が開いているか否かを判断し,閉じている場
合はΔQevapが増加するのものとして、ステップ14
0 ではその増加量ΔQevap (正値) を推定する。こ
の推定手法としては例えば、燃料温度あるいはその推定
値の関数として与える。ステップ150 では、逆にパージ
した結果の減少量ΔQevap (負値) を推定する。こ
の推定手法としては例えば、ΔQevapを制御弁開度
と吸気負圧の関数として与える。
In step 130, it is judged whether or not the purge control valve for releasing the evaporated fuel is opened, and if it is closed, ΔQevap is increased, and step 14
At 0, the amount of increase ΔQevap (positive value) is estimated. This estimation method is given, for example, as a function of the fuel temperature or its estimated value. In step 150, conversely, the reduction amount ΔQevap (negative value) resulting from the purging is estimated. As the estimation method, for example, ΔQevap is given as a function of the control valve opening and the intake negative pressure.

【0042】ステップ160 では、Qevapに対し、変
化量ΔQevapを加え、蒸発燃料量推定量とする (Q
evap←Qevap+ΔQevap) 。以上により蒸
発燃料量Qevapつまり、キャニスタ内の蓄積蒸発燃
料量が推定される。図5に戻って、ステップ602 では、
前記蓄積量が所定の限界値に達しているか否かを判断
し、限界であればステップ603 へ進み、余裕があればス
テップ604 へ進む。
In step 160, the variation amount ΔQevap is added to Qevap to obtain the estimated evaporated fuel amount (Q
evap ← Qevap + ΔQevap). From the above, the evaporated fuel amount Qevap, that is, the accumulated evaporated fuel amount in the canister is estimated. Returning to FIG. 5, in step 602,
It is determined whether or not the accumulated amount has reached a predetermined limit value, and if it is a limit, the process proceeds to step 603, and if there is a margin, the process proceeds to step 604.

【0043】ステップ603 では、設定空燃比をリッチに
補正しているか否かを判断し、リッチ補正中であればス
テップ604 へ進み、そうでない場合はステップ606 へ進
む。例えば、通常の設定空燃比で運転中に機関の安定度
が減少したときに、安定度を確保するため設定空燃比を
リッチ補正することがある。このように、リッチ補正し
ている場合、NOxの排出量は、所望の値より多くなる
が、このNOxの排出量の増量を、成層混合気燃焼時の
蒸発燃料供給で還元処理するようにすれば、蒸発燃料の
処理量を増大できると共にNOx排出量を低減でき、し
かも、蒸発燃料の供給により、その分リッチ補正する燃
料噴射量を減少できるため燃費向上ともなる。そこで、
このような場合は、キャニスタ16への蒸発燃料の蓄積量
に余裕があるときでもステップ604 以降へ進み、可能な
限り蒸発燃料のパージを実行する。また、設定空燃比の
リッチ補正がされていない場合は、NOxを還元するの
に必要な量以上に蒸発燃料が供給されて、HC排出量が
増加する可能性があるので、ステップ606 へ進んで蒸発
燃料のパージを禁止する。
In step 603, it is judged whether or not the set air-fuel ratio is corrected to rich, and if rich correction is being performed, the routine proceeds to step 604, and if not, the routine proceeds to step 606. For example, when the stability of the engine decreases during operation at a normal set air-fuel ratio, the set air-fuel ratio may be rich-corrected to ensure stability. As described above, when the rich correction is performed, the NOx emission amount becomes larger than the desired value, but the increase amount of the NOx emission amount may be reduced by the fuel vapor supply during the stratified mixture combustion. In this case, the processing amount of the evaporated fuel can be increased and the NOx emission amount can be reduced, and further, the supply of the evaporated fuel can reduce the fuel injection amount for the rich correction by that amount, thereby improving the fuel efficiency. Therefore,
In such a case, even when the amount of accumulated evaporated fuel in the canister 16 has a margin, the process proceeds to step 604 and thereafter, and the evaporated fuel is purged as much as possible. If the rich correction of the set air-fuel ratio is not performed, the evaporated fuel may be supplied more than the amount required to reduce NOx, and the HC emission amount may increase, so the routine proceeds to step 606. Prohibit purging of evaporated fuel.

【0044】ステップ604 では、排気浄化触媒21の活性
度を判断する。これは、触媒温度や、始動後の経過時間
等から判断する。そして、十分な浄化性能を有する程度
に活性化されていると判断された場合は、ステップ605
へ進んで蒸発燃料のパージを実行し、活性化されていな
いと判断された場合は、ステップ606 へ進んで蒸発燃料
のパージを禁止する。なお、このステップ604 の機能
が、触媒活性状態判断手段を構成する。
In step 604, the activity of the exhaust purification catalyst 21 is judged. This is judged from the catalyst temperature, the elapsed time after starting, and the like. When it is determined that the activated carbon has sufficient purification performance, step 605
When it is determined that the fuel vapor has not been activated, the process proceeds to step 606, and the fuel vapor purge is prohibited. It should be noted that the function of this step 604 constitutes a catalyst active state judging means.

【0045】図6は、図3のステップ305 におけるNO
x排出量の算出の一方法を、明らかにするための図であ
る。このステップ305 の機能が、NOx排出量算出手段
を構成する。これは、所定の機関回転速度Neと負荷と
で定まる運転状態の空燃比とNOx排出量の関係を示す
特性図である。このような情報を、前記コントロールユ
ニット20 (のROM) に格納しておくことにより、運転
条件と混合気の空燃比とからNOx排出量を算出する。
また、この特性は、成層混合気による燃焼の際のデータ
であり、均質混合気燃焼時のデータとは異なる。また、
成層混合気燃焼では、NOx排出量の特性は燃料噴射時
期によっても変化するため、図7に示すように燃料噴射
時期に応じた補正係数を設定し、該補正係数を用いた補
正を行う。
FIG. 6 shows NO in step 305 of FIG.
It is a figure for clarifying one method of calculating x emission. The function of this step 305 constitutes NOx emission amount calculating means. This is a characteristic diagram showing the relationship between the NOx emission amount and the air-fuel ratio in the operating state determined by the predetermined engine rotation speed Ne and the load. By storing such information in (the ROM of) the control unit 20, the NOx emission amount is calculated from the operating conditions and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture.
Further, this characteristic is data when burning with a stratified mixture, and is different from the data when burning a homogeneous mixture. Also,
In the stratified mixture combustion, the characteristic of the NOx emission amount also changes depending on the fuel injection timing. Therefore, as shown in FIG. 7, the correction coefficient is set according to the fuel injection timing, and the correction coefficient is used for the correction.

【0046】次に、前記図3のステップ306 において、
算出されたNOx排出量に基づいて還元剤の要求量を算
出する際の基本的な考え方を説明する。このステップ30
6 の機能が、還元剤要求量算出手段を構成する。通常の
ガソリン燃料を使用する場合、ガソリンは空気に対し質
量比で14.7分の1の場合に、理論空燃比燃焼となって、
ガソリン中に含まれる水素や炭素と、大気中の酸素の量
が釣り合う。また、大気中の酸素質量は、約25%を占め
ており、ガソリン1gに対する酸素量は、約3.7 gとな
る。
Next, in step 306 of FIG.
The basic idea when calculating the required amount of the reducing agent based on the calculated NOx emission amount will be described. This step 30
The six functions constitute the reducing agent demand amount calculation means. When using normal gasoline fuel, when the mass ratio of gasoline to air is 14.7 / 1, it becomes stoichiometric air-fuel ratio combustion,
Hydrogen and carbon contained in gasoline balance the amount of oxygen in the atmosphere. The mass of oxygen in the atmosphere accounts for about 25%, and the amount of oxygen per 1 g of gasoline is about 3.7 g.

【0047】このことから、前述のNOx排出量に基づ
いて、その窒素と結合している酸素量を算出し、この酸
素量と釣り合うガソリン質量を、還元剤であるガソリン
(蒸発燃料) の要求量として算出する。次に、図3のス
テップ307 での実際の蒸発燃料のパージ量の算出につい
て、説明する。このステップ307 の機能が、蒸発燃料供
給量設定手段を構成する。
From this, the amount of oxygen bound to the nitrogen is calculated on the basis of the above-mentioned NOx emission amount, and the gasoline mass balanced with this oxygen amount is used as the reducing agent gasoline.
Calculated as the required amount of (evaporated fuel). Next, the calculation of the actual purge amount of the evaporated fuel in step 307 of FIG. 3 will be described. The function of this step 307 constitutes evaporative fuel supply amount setting means.

【0048】この算出の基本的な考え方は、ステップ30
6 で算出された還元剤の要求量に対し、実際に供給され
る還元剤量を少なめになるように算出する。これによ
り、少なくともNOxの一部を還元できる効果を得られ
ると共に、NOxの排出量の推定に誤差があった場合で
も、蒸発燃料のHC成分の排出を確実に防止することが
可能となる。この方法としては、ステップ306 での還元
剤要求量に対し一律に1より小の補正係数を乗じる方法
が簡易的である。
The basic idea of this calculation is step 30.
Calculate the amount of reducing agent actually supplied to be smaller than the required amount of reducing agent calculated in step 6. As a result, it is possible to obtain the effect of reducing at least part of NOx, and it is possible to reliably prevent the emission of the HC component of the evaporated fuel even if there is an error in the estimation of the NOx emission amount. As this method, the method of uniformly multiplying the required amount of reducing agent in step 306 by a correction coefficient smaller than 1 is simple.

【0049】また、パージにより吸気に混入した蒸発燃
料のうち、燃焼室内において成層混合気の可燃混合気部
分に混入したものは、燃えてしまうので、その燃焼分を
考慮して、敢えて減少補正しなくてもよいといった考え
方もある。これらの考え方をどの程度活かして実際の蒸
発燃料のパージ量を決定するかは、パージ流量制御の制
御精度をも考慮して、システム毎に決めるべきである。
Further, among the evaporated fuel mixed in the intake air by the purge, the mixed fuel in the combustible mixture portion of the stratified mixture in the combustion chamber will be burnt. Therefore, the combustion amount is taken into consideration and the correction is reduced. There is also the idea that it may not be necessary. The extent to which these ideas are applied to determine the actual purge amount of the evaporated fuel should be determined for each system in consideration of the control accuracy of the purge flow rate control.

【0050】次に、図3のステップ308 でのパージ制御
弁19の制御について概略説明すると、パージ制御弁19の
開度を、前記ステップ307 で算出された蒸発燃料のパー
ジ量と、吸気負圧等と、に基づいて算出する。詳細は省
略するが、例えば、同一のパージ量を得る場合、機関運
転状態 (回転速度や負荷等) に基づいて推定された吸気
負圧が大きいときは、小さいときより開度を小さく制御
する。
Next, the control of the purge control valve 19 in step 308 of FIG. 3 will be briefly described. The opening of the purge control valve 19 is set to the purge amount of the evaporated fuel calculated in step 307 and the intake negative pressure. And so on. Although details are omitted, for example, when the same purge amount is obtained, when the intake negative pressure estimated based on the engine operating state (rotational speed, load, etc.) is large, the opening is controlled to be smaller than when it is small.

【0051】また、前記空燃比センサ11として、空燃比
をリニアに検出できる広域型のものを使用すれば、パー
ジ制御弁19の開度を小量ずつ増大していって、その結果
変化した空燃比を空燃比センサによって検出することに
より、実際の蒸発燃料のパージ量を推定して、フィード
バック制御するような構成としてもよく、制御精度が向
上する。なお、この方式では、前記NOx排出量の推定
も、実際に検出された空燃比に基づいて高精度に行うこ
とも可能である。
Further, if the wide-range type which can linearly detect the air-fuel ratio is used as the air-fuel ratio sensor 11, the opening degree of the purge control valve 19 is increased little by little, and the air-fuel ratio changed as a result is changed. By detecting the fuel ratio by the air-fuel ratio sensor, the actual purge amount of the evaporated fuel may be estimated and feedback controlled, which improves the control accuracy. In this method, the NOx emission amount can also be estimated with high accuracy based on the actually detected air-fuel ratio.

【0052】また、排気浄化触媒20において、還元剤と
してのHCは、NOxとのみ選択的に反応するわけでは
なく、排気中の酸素とも反応する。したがって、NOx
を還元するために触媒に供給すべき還元剤の量は、前記
還元剤の必要量に対し、このNOxと反応する還元剤の
比率分を増量して算出する。具体的には、空燃比40程度
の排気中に多くの酸素が含まれる場合には、必要量に対
し数倍から十数倍程度の還元剤を供給する必要があるの
で、これに応じて蒸発燃料のパージ量を制御する。
Further, in the exhaust purification catalyst 20, HC as a reducing agent does not selectively react only with NOx, but also with oxygen in the exhaust. Therefore, NOx
The amount of the reducing agent to be supplied to the catalyst for reducing is calculated by increasing the ratio of the reducing agent that reacts with NOx with respect to the required amount of the reducing agent. Specifically, when a large amount of oxygen is contained in the exhaust gas with an air-fuel ratio of about 40, it is necessary to supply a reducing agent in the order of several times to more than ten times the required amount. Control the amount of fuel purge.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の構成・機能を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration and functions of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態のシステム構成図。FIG. 2 is a system configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【図3】同上実施形態に係る制御のメインルーチンを示
すフローチャート。
FIG. 3 is a flowchart showing a main routine of control according to the embodiment.

【図4】同じく、混合気形成方法切換のルーチンを示す
フローチャート。
FIG. 4 is a flowchart showing a routine for switching a mixture forming method.

【図5】同じく蒸発燃料のパージの要否を判断するルー
チンを示すフローチャート。
FIG. 5 is a flowchart showing a routine for determining whether purging of evaporated fuel is necessary.

【図6】同じくNOx排出量の算出の一方法を明らかに
するための図。
FIG. 6 is a diagram for clarifying a method of calculating NOx emission amount.

【図7】同じくNOx排出量の算出に用いられる燃料噴
射時期に応じた補正係数を設定するための図。
FIG. 7 is a diagram for setting a correction coefficient according to a fuel injection timing which is also used for calculation of NOx emission amount.

【図8】同じく蒸発燃料のキャニスタへの蓄積量を推定
するルーチンを示すフローチャート。
FIG. 8 is a flowchart showing a routine for estimating the amount of evaporated fuel accumulated in the canister.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 内燃機関 2 吸気通路 7 燃焼室 8 燃料噴射弁 10 排気通路 13 燃料タンク 14 蒸発燃料通路 15 活性炭層 16 キャニスタ 17 パージエア導入通路 18 パージ通路 19 パージ制御弁 20 コントロールユニット 21 排気浄化用触媒 1 Internal combustion engine 2 Intake passage 7 Combustion chamber 8 fuel injection valves 10 exhaust passage 13 Fuel tank 14 Evaporative fuel passage 15 Activated carbon bed 16 canister 17 Purge air introduction passage 18 Purge passage 19 Purge control valve 20 Control unit 21 Exhaust purification catalyst

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02D 41/02 301 F02D 41/02 301F 301J 41/04 335 41/04 335C 43/00 301 43/00 301E 301J 301T (56)参考文献 特開 平6−173660(JP,A) 特開 平7−63096(JP,A) 特開 平4−295150(JP,A) 特開 平5−113144(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02M 25/08 301 F01N 3/08 ZAB F01N 3/36 ZAB F02D 41/02 301 F02D 41/04 335 F02D 43/00 301 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F02D 41/02 301 F02D 41/02 301F 301J 41/04 335 41/04 335C 43/00 301 43/00 301E 301J 301T (56) References JP-A-6-173660 (JP, A) JP-A-7-63096 (JP, A) JP-A-4-295150 (JP, A) JP-A-5-113144 (JP, A) (58) Survey Fields (Int.Cl. 7 , DB name) F02M 25/08 301 F01N 3/08 ZAB F01N 3/36 ZAB F02D 41/02 301 F02D 41/04 335 F02D 43/00 301

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 燃焼室内に混合気層と空気層との成層化状
態を形成して燃焼を行う成層混合気燃焼と、燃焼室内に
均質な混合気を形成して燃焼を行う均質混合気燃焼と、
を、機関の運転条件に応じて切り換えて行う混合気形成
切換手段と、 燃料供給系から蒸発した燃料を、機関の吸気系に供給す
る蒸発燃料供給手段と、 前記蒸発燃料の吸気系への供給量を制御する蒸発燃料供
給量制御手段と、 燃焼室から排出される窒素酸化物の量を算出する窒素酸
化物排出量算出手段と、 前記窒素酸化物排出量算出手段により算出された窒素酸
化物排出量に対し、機関の排気系に介装された排気浄化
用の触媒で窒素酸化物の還元を行うのに必要な炭化水素
量を算出する還元剤要求量算出手段と、 成層混合気燃焼時に、前記還元剤要求量に応じた量の蒸
発燃料を吸気系に供給するように供給量を設定する蒸発
燃料供給量設定手段と、 を含んで構成され、 前記成層混合気燃焼時に吸気系に供給された蒸発燃料の
炭化水素成分を成層混合気の空気層に混入させて未燃焼
のまま排気系に排出させ、窒素酸化物の還元に供し、 前記成層混合気燃焼時の蒸発燃料の供給は、燃焼安定度
の悪化に起因して混合気の設定空燃比をリッチ補正して
いるときに、行うようにしたこと を特徴とする内燃機関
の吸気制御装置。
1. A stratified mixture combustion in which a stratified state of a mixture layer and an air layer is formed in a combustion chamber for combustion, and a homogeneous mixture combustion in which a homogeneous mixture is formed for combustion in the combustion chamber. When,
A fuel-air mixture formation switching means for switching the fuel injection system according to the operating conditions of the engine, an evaporated fuel supply means for supplying the fuel evaporated from the fuel supply system to the intake system of the engine, and a supply of the evaporated fuel to the intake system. Evaporative fuel supply amount control means for controlling the amount, nitrogen oxide discharge amount calculation means for calculating the amount of nitrogen oxides discharged from the combustion chamber, and nitrogen oxide calculated by the nitrogen oxide discharge amount calculation means Reducing agent demand amount calculation means for calculating the amount of hydrocarbons required to reduce nitrogen oxides with an exhaust purification catalyst installed in the exhaust system of the engine against the amount of emissions, and during stratified mixture combustion And evaporative fuel supply amount setting means for setting a supply amount so as to supply an amount of evaporated fuel corresponding to the reducing agent required amount to the intake system, and supply to the intake system during the stratified mixture combustion. The hydrocarbon components of the evaporated fuel Is mixed into the air layer of the stratified air-fuel mixture is discharged to leave the exhaust system unburned subjected to reduction of nitrogen oxides, the supply of the evaporative fuel during the stratified mixture combustion, the combustion stability
Rich correction of the set air-fuel ratio of the air-fuel mixture due to the deterioration of
An intake control device for an internal combustion engine, which is characterized in that it is performed when the engine is in operation.
【請求項2】 前記窒素酸化物排出量算出手段は、機関の
運転状態、混合気の空燃比及び燃料噴射時期に基づいて
窒素酸化物の排出量を算出することを特徴とする請求項
に記載の内燃機関の吸気制御装置。
Wherein said nitrogen oxide emission calculating means, claims, characterized in that to calculate the emissions of nitrogen oxides based on the operating state, the air-fuel ratio and fuel injection mixture timing of the engine
1. An intake control device for an internal combustion engine according to 1 .
【請求項3】 前記蒸発燃料供給手段は、燃料系から蒸発
した燃料を一時的に蓄積する蒸発燃料蓄積部を備え、 前記蒸発燃料蓄積部における蒸発燃料の蓄積量を算出す
る蒸発燃料蓄積量算出手段を含んで構成され、前記成層
混合気燃焼時の蒸発燃料の供給は、前記蒸発燃料の蓄積
量が限界値付近となったときに、行うようにしたことを
特徴とする請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の吸
気制御装置。
3. The evaporated fuel supply means comprises an evaporated fuel accumulation part for temporarily accumulating fuel evaporated from a fuel system, and an evaporated fuel accumulation amount calculation for calculating an accumulation amount of evaporated fuel in the evaporated fuel accumulation part. 2. The method according to claim 1 or 2 , wherein the means for supplying the evaporated fuel during the stratified mixture combustion is performed when the accumulated amount of the evaporated fuel approaches a limit value. Item 3. An intake control device for an internal combustion engine according to item 2 .
【請求項4】 前記成層混合気燃焼時の蒸発燃料の供給
は、前記窒素酸化物排出量算出手段によって算出される
窒素酸化物排出量が所定以上のときに、行うようにした
ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに
記載の内燃機関の吸気制御装置。
4. A supply of evaporative fuel during the stratified mixture combustion, and characterized in that nitrogen oxide emissions calculated by the nitrogen oxide emission calculating means when more than a predetermined, and to perform The intake control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 .
【請求項5】 前記排気浄化用触媒の活性状態を判断する
触媒活性状態判断手段を含んで構成され、前記成層混合
気燃焼時の蒸発燃料の供給は、窒素酸化物の還元が進行
するには触媒活性が十分でないと判断されたときは、禁
止するようにしたことを特徴とする請求項1〜請求項4
のいずれか1つに記載の内燃機関の吸気制御装置。
5. A is configured to include a catalytic active state determining means for determining the activity status of the emission control catalyst, the supply of the evaporative fuel during the stratified mixture combustion, the reduction of nitrogen oxides to proceed when the catalyst activity is determined not to be sufficient, according to claim 1 to claim 4, characterized in that so as to prohibit
An intake control device for an internal combustion engine according to any one of 1.
【請求項6】 前記蒸発燃料供給量設定手段は、前記還元
剤要求量算出手段により算出された還元剤要求量に対し
て、蒸発燃料の供給量を少なめとなるように設定するこ
とを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1つに記
載の内燃機関の吸気制御装置。
Wherein said evaporative fuel supply amount setting means includes a setting means sets to the reducing agent required amount calculated by the reducing agent required amount calculating means, so that fewer supply amount of the fuel vapor The intake control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5 .
【請求項7】 前記蒸発燃料供給量設定手段は、空燃比の
リーン度合いの大きい成層混合気燃焼時に、蒸発燃料中
の炭化水素のうち、排気中の酸素と反応せず、窒素酸化
物と還元反応を行うものの割合に基づいて、蒸発燃料の
供給量を設定することを特徴とする請求項1〜請求項6
のいずれか1つに記載の内燃機関の吸気制御装置。
7. The vaporized fuel supply amount setting means does not react with oxygen in exhaust gas among hydrocarbons in vaporized fuel during combustion of a stratified mixture having a large lean air-fuel ratio, and reduces with nitrogen oxides. based on the percentage of those carrying out the reaction, claims 1 and sets the supply amount of the fuel vapor 6
An intake control device for an internal combustion engine according to any one of 1.
【請求項8】 前記窒素酸化物排出量算出手段は、機関の
運転状態と、混合気の空燃比とに基づいて窒素酸化物の
基本排出量を求め、該基本排出量を燃料噴射時期で補正
して算出することを特徴とする請求項1〜請求項7のい
ずれか1つに記載の内燃機関の吸気制御装置。
Wherein said nitrogen oxide emission calculating means, operating condition of the engine, based on the air-fuel ratio of the mixture obtains a basic emissions of nitrogen oxides, the correction in the fuel injection timing the basic emissions The intake control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7 , wherein:
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