JP3603724B2 - Engine exhaust purification device - Google Patents

Engine exhaust purification device Download PDF

Info

Publication number
JP3603724B2
JP3603724B2 JP2000056751A JP2000056751A JP3603724B2 JP 3603724 B2 JP3603724 B2 JP 3603724B2 JP 2000056751 A JP2000056751 A JP 2000056751A JP 2000056751 A JP2000056751 A JP 2000056751A JP 3603724 B2 JP3603724 B2 JP 3603724B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust
catalyst
cylinder group
fuel ratio
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2000056751A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001248427A (en
Inventor
和彦 兼利
俊一 椎野
要 長沼
彰 田山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2000056751A priority Critical patent/JP3603724B2/en
Publication of JP2001248427A publication Critical patent/JP2001248427A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3603724B2 publication Critical patent/JP3603724B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの排気浄化装置、特にエンジンをリーン(希薄混合気)で運転させるものに関する。
【0002】
【従来の技術】
排気の空燃比が理論空燃比(以下「ストイキ」という。)のときにHC、CO成分の酸化とNOxの還元を同時に行ない、有害三成分を浄化するものが三元触媒である。三元触媒はリーン空燃比でのNOxの還元効率が悪いためリーンバーンエンジンの排気中のNOxを低レベルまで浄化することが困難であるので、排気空燃比がリーンである場合にNOxを吸収し、排気空燃比がリッチである場合に吸収したNOxを脱離させて還元処理するNOx吸収剤を排気通路に配置し、リーン運転中の排出NOxをこのNOx吸収剤に吸収させておき、NOx吸収剤が所定値以上になったとき排気空燃比を一時的にリッチにしてHC、COを還元剤としてNOx吸収剤に供給し、この還元剤成分を用いて吸収したNOxを脱離還元処理することで、NOx吸収剤を再生しつつリーンバーンエンジンの排気中のNOxを低レベルまで浄化するようにした技術が公知である。
【0003】
また、エンジンの始動直後のように触媒が活性状態にない場合には触媒が十分に働くことができず排気中の有害成分を効率よく浄化できないので、なるべく短時間で触媒を活性化させるためエンジンの排気出口近傍に触媒を配置するものが公知である。このためリーンバーンエンジンに使用されるNOx吸収剤についてもエンジン排気出口近傍に配置することが考えられるが、NOx吸収剤はNOxの吸収や脱離、還元を高効率で行なうことのできる温度範囲がエンジン排気出口近傍の温度よりも低い場合があるので、エンジン排気出口近傍にNOx吸収剤を配置することは必ずしも好ましいことでない。
【0004】
そこで、エンジン排気出口近傍に始動時用の触媒を配置するとともに、その始動用触媒の下流にNOx吸収剤を配置するようにしたものがある(特開平11−62563号公報参照)。このものでは複数の気筒が2つの気筒群に分割され、各気筒群毎に設けた始動用触媒にまず各気筒群からの排気が導かれ、これら2つの始動用触媒を出た排気がまとめてNOx吸収剤に導かれるように構成してあり、これによりエンジン始動直後に多く発生するHC、COは始動用触媒で酸化され、暖機完了後のリーン運転中のNOxは下流側のNOx吸収剤を用いて上述したようにして浄化することで、リーンバーンエンジンにおいても有害三成分を効率よく浄化することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジン排気出口近傍に始動用触媒を、その始動用触媒の下流にNOx吸収剤を配置した上記の従来装置においても、リーン運転域においてNOx吸収剤に吸収されたNOxを脱離還元処理する場合、排気空燃比を一時的にリッチにして還元剤成分(HC、CO)を多く発生させ、これをNOx吸収剤に供給することになる。
【0006】
このとき、エンジンから排出された還元剤成分過剰な排気は始動用触媒を通過した後に下流側のNOx吸収剤へ流入することになるが、エンジンの排気浄化用触媒はその種類に拘わらず酸素ストレージ機能を有しているのが一般的であり、従来装置の始動用触媒が酸素ストレージ機能を有している場合に、通過させるべき還元剤成分を保持酸素によって酸化してしまうという問題が生じる。
【0007】
そこで、2つに分割されている気筒群の一方だけをリッチ空燃比に制御することが考えられる。すなわち、気筒群毎の始動用触媒はそれぞれの容量が全体の半分であるから、1つの始動用触媒が保持している酸素量も全体の半分であり、触媒保持酸素によって酸化されてしまう還元剤成分の量も半減させることが可能となるからである。
【0008】
このとき、リッチ空燃比に制御しない気筒群の空燃比はリッチ空燃比気筒群とのトルク差を生じさせないためストイキ程度とすることが望ましいが、この場合ストイキ空燃比気筒群の始動用触媒から酸素が放出され、NOx吸収剤上でのNOx還元効率を低下させる可能性がある。すなわち、触媒が保持していられる酸素の量は雰囲気の酸素濃度が高いほど多いので、リーンからストイキへ空燃比を変化させた気筒群の始動用触媒からはリーン運転中に保持していた酸素の大部分が放出されることになる。この酸素がリッチ空燃比気筒群の始動用触媒を通過した還元剤成分と同時期にNOx吸収剤へ流入すると、NOx吸収剤上では、NOxと還元剤成分との反応の他に酸素と還元剤成分との反応も行われることになってNOxの還元効率が低下する。
【0009】
従来装置のNOx吸収剤は、流入する排気の空燃比がストイキよりリッチ側となればその排気に含まれる還元剤成分の量に無関係にNOxを放出してしまうので、前述のようなNOx還元効率の低下が起こると還元浄化されずにNOx吸収剤から放出してしまうNOxの量が多くなる。
【0010】
そこで本発明は、上流側に始動時用の触媒を配置し、下流側にNOxをトラップして保持する機能を有する触媒を配設する場合に、下流側触媒上でのNOx還元効率を良好に保つことが可能な排気浄化装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、一または複数の気筒からなる第1気筒群と、一または複数の気筒からなる第2気筒群と、前記第1気筒群からの排気が導かれる第1上流側触媒と、前記第2気筒群からの排気が導かれる第2上流側触媒であって酸素ストレージ機能を有する第2上流側触媒と、これら2つの上流側触媒からの排気が導かれる下流側触媒であって酸素過剰の雰囲気でNOxをトラップして保持する機能を有する一方、還元剤成分の過剰な雰囲気で保持していたNOxを放出して還元する機能を有する下流側触媒と、リーン運転中に前記下流側触媒からNOxを放出させるときに、前記第1上流側触媒入口の排気空燃比がリッチとなるようにかつ前記第2上流側触媒入口の排気空燃比がストイキとなるように気筒群毎の空燃比を制御する手段とを備えるエンジンの排気浄化装置において、前記空燃比制御の実行時に、前記第2上流側触媒から放出されて前記下流側触媒に到達する酸素がなくなったときまたはその後に、前記第1上流側触媒を経てくる還元剤成分の過剰な排気を前記下流側触媒へ到達させる手段を備える。
【0012】
第2の発明は、一または複数の気筒からなる第1気筒群と、一または複数の気筒からなる第2気筒群と、前記第1気筒群からの排気が導かれる第1上流側触媒と、前記第2気筒群からの排気が導かれる第2上流側触媒であって酸素ストレージ機能を有する第2上流側触媒と、これら2つの上流側触媒からの排気が導かれる下流側触媒であって排気空燃比がリーンである場合にNOxをトラップして保持する機能を有する一方、排気空燃比がストイキまたはリッチである場合に保持していたNOxを放出して還元する機能を有する下流側触媒と、リーン運転中に前記下流側触媒からNOxを放出させるときに、前記第1気筒群の排気空燃比がリッチとなるようにかつ前記第2気筒群の排気空燃比がストイキとなるように気筒群毎の空燃比を制御する手段とを備えるエンジンの排気浄化装置において、前記第1気筒群の排気出口付近(たとえば排気ポート)から前記下流側触媒までの排気通路容積を前記第2気筒群の排気出口付近から前記下流側触媒までの排気通路容積より大きくする。
【0013】
第3の発明は、第2の発明において前記第1気筒群の排気出口付近から前記第1上流側触媒までの排気通路容積を前記第2気筒群の排気出口付近から前記第2上流側触媒までの排気通路容積より大きくする。
【0014】
第4の発明は、第3の発明において前記第1気筒群の排気出口付近から前記第1上流側触媒までの排気通路長さを前記第2気筒群の排気出口付近から前記第2上流側触媒までの排気通路長さより長くする。
【0015】
第5の発明は、第3の発明おいて前記第1気筒群の排気出口付近から前記第1上流側触媒までの排気通路径を前記第2気筒群の排気出口付近から前記第2上流側触媒までの排気通路径より大きくする。
【0016】
第6の発明は、第2の発明において前記第1上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路容積を前記第2上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路容積より大きくする。
【0017】
第7の発明は、第6の発明において前記第1上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路長さを前記第2上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路長さより長くする。
【0018】
第8の発明は、第6の発明において前記第1上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路径を前記第2上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路径より大きくする。
【0019】
第9の発明は、一または複数の気筒からなる第1気筒群と、一または複数の気筒からなる第2気筒群と、前記第1気筒群からの排気が導かれる第1上流側触媒と、前記第2気筒群からの排気が導かれる第2上流側触媒であって酸素ストレージ機能を有する第2上流側触媒と、これら2つの上流側触媒からの排気が導かれる下流側触媒であって排気空燃比がリーンである場合にNOxをトラップして保持する機能を有する一方、排気空燃比がストイキまたはリッチである場合に保持していたNOxを放出して還元する機能を有する下流側触媒と、リーン運転中に前記下流側触媒からNOxを放出させるときに、前記第1気筒群の排気空燃比がリッチとなるようにかつ前記第2気筒群の排気空燃比がストイキとなるように気筒群毎の空燃比を制御する手段とを備えるエンジンの排気浄化装置において、前記第1気筒群の排気出口付近(たとえば排気ポート)から前記下流側触媒までの排気通路容積と前記第2気筒群の排気出口付近から前記下流側触媒までの排気通路容積とがほぼ同じになるように構成するとともに、前記空燃比制御の実行時に、前記第2気筒群の排気空燃比をストイキとした後、一定期間(一定時間)遅らせて前記第1気筒群の排気空燃比をリッチとする遅延手段を設ける。
【0020】
【発明の効果】
第1の発明によれば、リーン運転中に下流側触媒からNOxを放出させるときに、第1気筒群の空燃比をリッチ、第2気筒群の空燃比をストイキに制御するので、2つの気筒群の間に大きなトルク差を生じさせることなく上流側触媒によって無駄に酸化されてしまう還元剤成分の量を半減させることができる。
【0021】
特に、第2上流側触媒から放出された酸素が下流側触媒へ流入している間は還元剤成分を下流側触媒へ流入させないので、この間に下流側触媒からNOxが放出されることがなく、放出酸素の下流側触媒への流入が終了して良好なNOx還元効率が得られる条件が整ってから還元剤成分を下流側触媒へ流入させるので、下流側触媒に保持されていたNOxを高い効率で還元浄化することができる。すなわち、排気性能を良好に保ちつつ下流側触媒のNOxトラップ機能を効率良く回復させることができる。
【0022】
第2、第3、第4、第5の発明によれば、第1気筒群の排気出口付近から下流側触媒までの排気通路容積を、第2気筒群の排気出口付近から下流側触媒までの排気通路容積より大きくすることで、リーン運転域での下流側触媒の再生時に、排気空燃比がリッチとなる気筒群(第1気筒群)からの還元剤成分の過剰な雰囲気の排気が第1上流側触媒を経て下流側触媒に流入するタイミングを、排気空燃比がストイキとなる気筒群(第2気筒群)の第2上流側触媒から脱離してくる酸素が下流側触媒に流入するタイミングよりも遅らせることができ、これによって排気性能を良好に保ちつつ下流側触媒を効率よく再生できる。
【0023】
出力向上に対して各気筒の排気通路の長さをほぼ等しくすることが効果的であるのに、排気出口付近から上流側触媒までの排気通路容積を2つの気筒群間で相違させたのでは出力が低下するのであるが、第6の発明によれば、排気出口付近から上流側触媒までの排気通路の容積を変更することがないので、出力低下を防止できる。
【0024】
第7、8の発明によれば、下流側の排気通路の容積を長さや径により変更することで、エンジンルーム内のレイアウトが容易となる。
【0025】
第9の発明によれば、出力向上のための排気通路の等長化を維持しつつ還元剤成分により効率的に下流側触媒の再生を行うことができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
図1において、1はエンジン本体、2は吸気通路、3はDCモータ等からなるスロットルアクチュエータ3aにより駆動されるスロットル装置、4はECU(エレクトロニックコントロールユニット)10からの噴射信号により運転条件に応じて所定の空燃比となるように燃料を噴射供給する燃料噴射弁である。なお、燃料噴射弁4は燃焼室内に臨んで設けられているが、このタイプに限られるものでない。
【0027】
ECU10にはクランク角センサ8からの基準位置信号と単位角度信号、エアフローメータ7からの吸入空気量信号、アクセル開度センサ9からのアクセル開度信号、さらには水温センサ(図示しない)からのエンジン冷却水温信号、トランスミッションのギア位置センサ(図示しない)からのギア位置信号、車速センサ(図示しない)からの車速信号等が入力し、これらに基づいて運転状態を判断しながら、負荷のそれほど大きくない所定の運転域においてはリーン空燃比による運転を行い、それ以外の運転域では空燃比を主にストイキへと制御する。
【0028】
エンジンの構成は直列4気筒で、図示のように気筒番号を振ると、点火順序は#1−#3−#4−#2の順となっている。これら4つの気筒を2つの気筒群にわけ、このうち#1気筒および#4気筒を第1気筒群、残りの#2気筒および#3気筒を第2気筒群とし、気筒群毎に排気通路を束ねる。すなわち、#1気筒の排気通路14aと#4気筒の排気通路14dを束ねて一つの排気通路15aとし、同様にして#2気筒の排気通路14bと#3気筒の排気通路14cを束ねて一つの排気通路15bとし、これら2つの排気通路15aおよび15bをさらに集合させて1つの排気通路16とする。各部の排気通路を区別する必要があるので、以下では14a、14b、14c、14dを上流側排気通路、15a、15bを下流側排気通路という。
【0029】
そして、第1気筒群の下流側排気通路15a、第2気筒群の下流側排気通路15bに上流側触媒11、12が、排気通路16に下流側触媒13が配置される。
【0030】
このうち上流側触媒11、12は、エンジン本体に近いことからエンジン始動後早期に活性化し、活性状態では排気中に過剰な酸素が存在するとき排気中の酸素をトラップして保持し、排気中に過剰な還元剤成分(HC、CO)が存在するとき保持していた酸素を放出して排気中の還元剤成分を酸化する機能(酸素ストレージ機能)を有する。
【0031】
これに対して下流側触媒13は活性状態で排気中に過剰な酸素が存在するとき排気中のNOxをトラップして保持し、排気中に過剰な還元剤成分が存在するとき保持していたNOxを放出し、その放出したNOxを排気中の還元剤成分で還元する機能を有する。
【0032】
ここで、上記4つの上流側排気通路14a〜14dはその通路長さおよび通路径がほぼ同一となるように、また2つの下流側排気通路15aおよび15bもその通路長さおよび通路径がほぼ同一となるように構成され、さらに2つの上流側触媒11、12には触媒容量および触媒機能がほぼ同等のものを選択している。
【0033】
下流側触媒13は、前述の通り排気中のNOxをトラップする機能を有しているが、保持NOx量が飽和量に近づくとNOxトラップ効率が低下するので、このようなときには還元剤成分過剰な排気を意図的に供給して保持していたNOxを放出させ、NOxトラップ機能の回復を図る必要がある。
【0034】
ECU10で実行されるこの触媒再生制御内容を以下のフローチャートにしたがって詳細に説明する。
【0035】
ここで、フローの説明に入る前に、本実施形態での下流側触媒13の再生制御を図6の波形図を用いて概説すると、同図は一定の運転条件でリーン運転が継続した場合の各変数の変化をモデル的に示している。本実施形態での再生制御では最下段に示したように、リーン運転途中のt2で下流側触媒13の再生タイミングになると、このt2のタイミングより第1、第2のいずれの気筒群(第1気筒群について実線、第2気筒群について破線で示す。なお、両者の差を明確にするため、重ねることはせず、少しずらせている。)とも大きなトルク段差が生じないように徐々に燃料増量してストイキとし(t3のタイミングでストイキになる)、第2気筒群のほうはt5の再生終了タイミングまでストイキを継続する。これに対して第1気筒群のほうは空燃比がストイキに達するt3のタイミングより所定のディレイ時間(ディレイ期間)後のt4のタイミングで空燃比をリッチにしたあと、この空燃比リッチ状態をt5の再生終了タイミングまで継続する。
【0036】
そして、再生が終了するt5のタイミングからは第1、第2のいずれの気筒群とも大きなトルク段差が生じないように徐々に燃料減量して再生制御前の空燃比へと戻す(t6のタイミングで再生制御前の空燃比に戻る)。
【0037】
こうした再生制御を行うため、以下の操作を実行する。
【0038】
〈1〉リーン運転中に下流側触媒13にトラップされるNOx量の積算値をSNOとすればこのSNOが徐々に増えてゆくので(第3段目参照)、SNOが所定値SLNOに達するt2のタイミングを再生制御の開始タイミングとし、このときNOxフラグFLGNOを0より1に切換える。このNOxフラグはFLGNO=1のとき再生制御を実行することを、またFLGNO=0のとき再生制御を実行しないことを示すフラグである(第2段目参照)。
【0039】
〈2〉再生制御の開始タイミングのt2で目標当量比仮り置き値TFBYA1を目標当量比のマップ値TFBYAmpより1.0へと切換える(第5段目の一点鎖線参照)。目標当量比のマップ値TFBYAmpはリーン運転時の目標当量比(1.0未満の値)を与えるもので、これにより運転中の空燃比がリーンになる。これに対して、目標当量比仮り置き値TFBYA1を1.0にすることは空燃比をストイキにすることを意味する。したがって、目標当量比仮り置き値にしたがえばt2のタイミングで空燃比がステップ的に大きくなる。しかしながら当量比(空燃比)をステップ的に切換えたのではトルク段差が生じて運転性に影響するので、図示のように徐々に増えていく値(たとえば階段状に増えていく値)を目標当量比TFBYAとして算出する(第5段目の実線参照)。
【0040】
さらに説明すると、本実施形態のリーンバーンエンジンでは、エンジン回転速度Neとアクセル開度(アクセル開度センサ9で検出)とに基づいてエンジンの目標トルクTTCを算出し、この目標トルクTTCと目標当量比TFBYAとから目標吸入空気量を算出し、この目標吸入空気量と同じ量の空気が吸入されるようにスロットルアクチュエータ3aによりスロットルバルブの開度を制御することで、目標当量比TFBYAの変化に関わらず常に運転者が求めるトルクをエンジンが発生するようにしている。この際、目標当量比が急に変化すると吸入空気の制御が追いつかず、運転者の意図せぬトルク変動が生じる可能性がある。このため、上記の目標当量比を徐々に増やす処理(ランプ処理)が必要となる。
【0041】
〈3〉目標当量比TFBYAが目標当量比仮り置き値TFBYA1と一致するt3のタイミングでディレイ時間タイマDLTMをゼロにリセットして時間計測を行い(下から2段目参照)、所定のディレイ時間が終了するt4のタイミングでリッチ制御フラグFLGRSを0より1に切換える(下から3段目参照)。このリッチ制御フラグFLGRSはFLGRS=1のとき空燃比リッチ制御を実行することを、またFLGRS=0のとき空燃比リッチ制御を実行しないかまたは空燃比リッチ制御の実行に入る前に待機することを示すフラグである。
【0042】
〈4〉リッチ制御フラグFLGRSを0より1に切換えるt4のタイミングよりリッチ時間タイマRSTMを増加させ(第4段目参照)、所定のリッチ制御時間が終了するt5のタイミングを再生制御の終了タイミングとし、このときNOxフラグFLGNO、リッチ制御フラグFLGRSを1より0に切換える。また、次回の再生制御に備えるためトラップNOx量積算値SNOを0に戻す。
【0043】
〈5〉再生制御の終了タイミングであるt5で目標当量比仮り置き値TFBYA1を1.0よりマップ値TFBYAmpへと戻す。このときも当量比(空燃比)を目標当量比仮り置き値TFBYA1にしたがってステップ的に切換えたのではトルク段差が生じて運転性に影響するので、図示のように徐々に減っていく値(たとえば階段状に減っていく値)を目標当量比TFBYAとして算出する。
【0044】
〈6〉その後もリーン運転が続く限り、上記の〈1〉〜〈5〉を一連の処理として繰り返す。
【0045】
以上で再生制御の概説を終え、以下のフローチャートにより具体的に説明する。
【0046】
図2のフローチャートは再生制御を実行するかそれとも非実行とするかを判定するためのものである。すなわち、空燃比リッチ制御が実行されていない場合には、下流側触媒13の保持NOx量の推定演算を行って再生制御を実行するか実行しないのかを判定し、これに対して空燃比リッチ制御が実行されている間は空燃比リッチ制御の実行開始からの時間を計測して再生制御の終了タイミングとなったかどうかを判定する。
【0047】
なお、ここで行う処理は一定時間毎(たとえば10ms毎)に実行する。この演算周期は後述する図3〜図5のフローチャートも同じである。
【0048】
S101ではエンジン回転速度Ne、目標トルクTTC、リッチ制御時間SLRSTMを読み込む。エンジン回転速度Neはクランク角センサ8からのクランク角信号に基づいて、また目標トルクTTCは図示しない目標トルク算出ルーチンで算出される。リッチ制御時間SLRSTMは後述する再生制御時間を算出するためのフローチャート(図5)により算出され、ECM10内のメモリ(RAM)に格納されるので、そのメモリよりから読み込めばよい。
【0049】
S102ではリッチ制御フラグFLGRSをみる。このフラグは第1気筒群に対してのみ必要となるフラグで、FLGRS=1のとき第1気筒群に対して空燃比リッチ制御を行うことを、またFLGRS=0のとき第1気筒群に対して空燃比リッチ制御を行わないかまたは空燃比リッチ制御の前の待機状態にあることを示す。
【0050】
リーン空燃比での運転中にはNOxが多く排出され、このNOxが下流側触媒13にトラップされる。このトラップNOx量を積算した値が所定値に達したら再生制御を行わなければならないが、ここではまずトラップNOx量の積算値が所定値に到達していない状態で考えると、このとき図6に示したように、リッチ制御フラグFLGRS=0(空燃比リッチ制御の非実行中)であるので、S103に進み、エンジン回転速度Neと目標トルクTTCに基づいて、演算周期当たり(所定時間当たり)にエンジンから排出されるNOx量を算出し、これに下流側触媒13のトラップ効率を乗算した値を、演算周期当たりに下流側触媒13にトラップされるNOx量△NOとして算出する。
【0051】
S104ではトラップNOx量積算値の前回値であるSNOzにこの演算周期当たりのトラップNOx量△NOを加算した値を、トラップNOx量積算値(の今回値)SNOとして算出し、これをS105で所定値SLSNOと比較する。
【0052】
SNOがSLSNO以下(再生制御の開始時期でない)のときはそのまま今回の処理を終了する。次回からもリーン空燃比での運転が続いていればS103、S104の操作を繰り返し、やがてSNOがSLSNOより大きくなると、再生制御を実行する必要があると判断し、S106に進んでNOxフラグFLGNOを1に設定する。NOxフラグはFLGNO=1のとき再生制御を実行することを、またFLGNO=0のとき再生制御を実行しないことを示す。
【0053】
S106ではまたリッチ時間タイマRSTMをゼロにリセットする。リッチ時間タイマRSTMは空燃比リッチ制御に入ってからの時間を計測するためのものである。
【0054】
次回からもリーン空燃比での運転が続いていればS106の操作を繰り返す。
【0055】
一方、後述する図3のフローによりリッチ制御フラグFLGRSがFLGRS=1(空燃比リッチ制御の実行中)になると、S102よりS107に進み、リッチ時間タイマRSTMとリッチ制御時間SLRSTMを比較する。リッチ制御時間SLRSTMは空燃比リッチ制御を継続する時間を定めるものである。
【0056】
リッチ時間タイマRSTMがリッチ制御時間SLRSTM未満であるときにはS108に進んで、リッチ時間タイマの前回値であるRSTMzに本ルーチンの演算周期tを加算した値をリッチ時間タイマ(の今回値)RSTMとする。FLGRS=1であって次回からもリッチ空燃比での運転が続いていればS108の操作を繰り返し、やがてリッチ時間タイマRSTMがリッチ制御時間SLRSTM以上になると、再生のための必要十分な空燃比リッチ制御が行われたと判断し、再生制御を終了するためS107よりS109に進み、NOxフラグFLGNOを0(再生制御の実行不要)に戻し、トラップNOx量積算値SNOをゼロにリセットする。
【0057】
なお、図示しないが、本ルーチンにおいて次回の演算時に必要となる値(たとえばSNOz、RSTMz)あるいは他のルーチンにおいて必要となる値(たとえばFLGNOの値)はECM10内のメモリに格納している。
【0058】
図3のフローチャートは目標当量比TFBYAを算出するためのものである。
【0059】
S201ではエンジン回転速度Ne、目標トルクTTC、リッチ制御ディレイ時間SLDLTMを読み込む。リッチ制御ディレイ時間SLDLTMも、上記のリッチ制御時間SLRSTMと同様、後述する再生制御時間を算出するためのフローチャート(図5)で算出され、ECM10内のメモリに格納されるので、そのメモリよりから読み込めばよい。
【0060】
S202ではエンジン回転速度Neと目標トルクTTCに基づいて、NeとTTCとに対応させて目標当量比を記憶させてある制御マップをルックアップすることにより目標当量比マップ値TFBYAmpを算出する。TFBYAmpは基本的に1.0より小さい値に設定されており、エンジンをリーン空燃比で運転するようになっている。
【0061】
S203ではNOxフラグFLGNOをみる。FLGNO=0(再生制御を実行していない)であるときは、TFBYAmpを目標当量比仮り置き値TFBYA1に入れ、これに対してFLGNO=1(再生制御を実行している)であるときは、S203よりS205に進みTFBYAmpを無視して目標当量比仮り置き値TFBYA1に1.0を入れる。
【0062】
S206〜S212は目標当量比が急変しないようにする処理(ランプ処理)を行う部分である。S206では目標当量比の前回値であるTFBYAzと目標当量比の仮り置き値TFBYA1を比較する。TFBYAzがTFBYA1より小さいときにはS207に進みTFBYAzに所定のきざみ値DMPを加算した値を目標当量比(の今回値)TFBYAとして算出する。S208、S209ではこのTFBYAと目標当量比の仮り置き値TFBYA1(=1.0)を比較し、TFBYAがTFBYA1以上となったときTFBYAの値をTFBYA1に制限する。
【0063】
同様にしてTFBYAzがTFBYA1以上のときには、S206よりS210に進み、TFBYAzから所定のきざみ値DMPを減算した値を目標当量比(の今回値)TFBYAとして算出し、TFBYAがTFBYA1(=TFBYAmp)以下となったときS211よりS212に進んでTFBYAの値をTFBYA1に制限する。
【0064】
S213ではNOxフラグFLGNOをみる。FLGNO=1のときはS214、S215で目標当量比TFBYAとこの値の前回値であるTFBYAzをみる。TFBYA=1.0かつTFBYAz<1.0のときは目標当量比TFBYAが1.0に達した直後であるので、S216においてディレイ時間タイマDLTMをゼロにリセットする。この時間タイマは空燃比リッチ制御の開始からの時間を計測するためのものである。
【0065】
TFBYA=1.0かつTFBYAz=1.0のときはS215よりS217に進んでディレイ時間タイマの前回値であるDLTMzに演算周期tを加算した値をディレイ時間タイマ(の今回値)DLTMとする。
【0066】
S218ではディレイ時間タイマDLTMとリッチ制御ディレイ時間SLDLTMを比較する。DLTMがSLDLTM未満であるときにはS220に進んでリッチ制御フラグFLGRS=0(空燃比リッチ制御の非実行)、当量比補正係数RS=0とする。
【0067】
次回からはS217の操作を繰り返し、DLTMがSLDLTM以上になると、S218よりS219に進んで、リッチ制御フラグFLGRS=1(空燃比リッチ制御の実行)に設定するとともに空燃比リッチ制御のための当量比補正係数RS=0.2に設定する。
【0068】
FLGNO=0、TFBYA≠1.0のときにはS213、S214よりS220に進み、S220の操作を実行する。
【0069】
図4のフローチャートは燃料噴射弁4に与える燃料噴射パルス幅を算出するためのものである。
【0070】
S301ではエンジン回転速度Ne、吸入空気量Qa(エアフローメータ7により検出される)を、またECM10内のメモリから目標当量比TFBYA、当量比補正係数RSを読み込む。このうちNeとQaを用いS302において燃焼室内の空燃比をストイキにするための基本噴射パルス幅Tpを算出する。ただし、Kは定数である。
【0071】
S303、S304では
【0072】
【数1】
Ti14=Tp×(TFBYA+RS)×2+Ts、
ただし、Ts:無効噴射パルス幅、
の式により第1気筒群(#1気筒、#4気筒)のシーケンシャル噴射時の燃料噴射パルス幅Ti14を、これに対して
【0073】
【数2】
Ti23=Tp×TFBYA×2+Ts、
ただし、Ts:無効噴射パルス幅、
の式により第2気筒群(#2気筒、#3気筒)のシーケンシャル噴射時の燃料噴射パルス幅Ti23を算出する。
【0074】
Ti23の演算式によれば空燃比リッチ制御が実行されている間、第2気筒群の空燃比がストイキに維持されるのに対し、Ti14の演算式には当量比補正係数RSが入っているので、空燃比リッチ制御時に0.2となるRSにより、ストイキの得られる燃料量に対して20%増量された燃料噴射が第1気筒群に対して行われ、第1気筒群からの排気中には過剰な還元剤成分が含まれる。
【0075】
このようにして算出されたTi14、Ti23はECM10内のメモリにストアされ、図示しない燃料噴射実行ルーチンで読み出されて使用される。たとえば、クランク角センサ8の信号が#1気筒の燃料噴射開始時期と一致したとき、Ti14を開弁時間とする燃料噴射制御パルス信号が#1気筒の燃料噴射弁4に、またクランク角センサ8の信号が#3気筒の燃料噴射開始時期と一致したとき、Ti23を開弁時間とする燃料噴射制御パルス信号が#3気筒の燃料噴射弁4に送られる。
【0076】
空燃比リッチ制御を実行する場合、Ti14に対応する燃料を2度に分けて噴射するようにしてもよい。たとえば、クランク角センサ8の信号が#1気筒の燃料噴射開始時期(吸気行程にある)と一致したとき、Tp×TFBYA×2+Tsの長さの燃料噴射制御パルス信号を#1気筒の燃料噴射弁4に送るとともに、引き続く#1気筒の膨張あるいは排気行程中にTp×RS×2+Tsの長さの燃料噴射制御パルス信号を#1気筒の燃料噴射弁4に送るようにしてもよい。
【0077】
図5のフローチャートは再生制御時間を算出するためのものである。
【0078】
S401ではエンジン回転速度Ne、吸入空気量Qaを読み込み、S402でNOxフラグFLGNOをみる。FLGNO=1であるときだけS403以降に進む。
【0079】
S403、S404ではエンジン回転速度Neと吸入空気量Qaに基づいて空燃比リッチ制御の無効時間T1を算出し、この無効時間T1と下流側触媒13に保持されているNOxを還元処理するのに必要な時間RSTIMEとを加算した値をリッチ制御時間SLRSTMとして算出する。
【0080】
上記のT1は、還元剤成分過剰の排気が第1気筒群の上流側触媒11入口に到達してからその触媒出口が還元剤成分過剰となるまでの時間である。すなわち、還元剤成分過剰の排気が第1気筒群の上流側触媒11に到達した直後は、その触媒に保持されている酸素によって還元剤成分の一部が酸化されてしまうので、触媒の保持している酸素が全て消費されるまで触媒出口に還元剤成分が流出せず、この間の空燃比リッチ制御は下流側触媒13の再生に役立たない。そこで、このT1の時間を含ませてリッチ制御時間SLRSTMを算出することで、還元剤成分の一部が第1気筒群の上流側触媒11に消費されても下流側触媒13を完全に再生しようとするものである。無効時間T1は排気流量が多いほど短くなるので、NeとQaとに基づいてT1を算出するようにしている。
【0081】
空燃比リッチ制御が開始されるとき、下流側触媒13には常に所定値SLSNO程度のNOxが保持されていることになるので、この保持NOxを一定のリッチ空燃比(ストイキより20%増量)で還元処理するために必要な時間は予め実験等で知ることができる。よって、上記の必要時間RSTIMEは一定の固定値でよい。ただし、排気流量が多いほど再生に要する時間が短くなるので、エンジン回転速度Neと吸入空気量Qaとに基づいてRSTIMEを算出するようすればなおよい。
【0082】
S405、S406ではエンジン回転速度Neと吸入空気量Qaに基づいて、第2気筒群の上流側触媒12が保持している酸素の放出時間T2を算出し、この放出時間T2から上記の無効時間T1を減じた値をリッチ制御ディレイ時間SLDLTMとして算出する。
【0083】
上記のT2は、空燃比がストイキの排気が第2気筒群の上流側触媒12入口に到達してからその触媒出口の排気がストイキの空燃比となるまでの時間である。第2気筒群の上流側触媒12が保持しておける酸素量は、流入する排気中の酸素濃度によって変化し、酸素濃度が高いほど多くの酸素を保持できることが分かっている。このため、第2気筒群の空燃比がリーンからストイキに変化するとストイキの状態では保持できなくなった分の酸素を放出することになり、この放出が終了するまで触媒出口の排気空燃比がストイキにならない。放出時間T2は、排気流量が多いほど短くなるので、NeとQaとに基づいてT2を算出するようにしている。
【0084】
このようにして算出したリッチ制御時間SLRSTMとリッチ制御ディレイ時間SLDLTMとはECM10内のメモリに格納しておく。
【0085】
ここで、本実施形態の作用を図7のタイムチャートを参照して説明する。同図において上半分は下流側触媒13の再生時に空燃比をストイキへと制御する第2気筒群(この気筒群を「ストイキ制御気筒群」という。図8、図10において同じ。)のもの、下半分は下流側触媒13の再生時に空燃比をリッチへと制御する第1気筒群(この気筒群を「リッチ制御気筒群」という。図8、図10において同じ。)のものである。ここでは話を簡単にするため以下の事項を仮定する。
【0086】
▲1▼リーン空燃比の運転条件は一定とする。
【0087】
▲2▼燃焼室での燃焼は2つの気筒群で厳密には同時でないが、そのずれはわずかであるため2つの気筒群の燃焼室で同時に燃焼が生じるものと考える。
【0088】
▲3▼排気中の酸素濃度はストイキを中心に考え、排気中の空燃比がストイキのときの酸素濃度をゼロとする。
【0089】
▲4▼排気中の還元剤成分濃度はリーン運転の場合をゼロとする。
【0090】
以下では、ストイキ制御気筒群の作用を先に述べ、その後でリッチ制御気筒群の作用に移る。
(1)ストイキ制御気筒群
〈イ〉燃焼室内空燃比:以下の処理により、燃焼室内空燃比は再生制御の開始時期であるt0のタイミングより小さくなってt2のタイミングでストイキとなり、このストイキ状態がt10のタイミングまで継続した後ふたたび大きくなり、t12のタイミングで再生制御開始前の空燃比に戻る。なお、上記図6に示したt0〜t6のタイミングと図7とで示すt0〜t6のタイミングは別物である。
【0091】
t0: トラップNOx量積算値SNOが所定値SLSNOを越えるタ イミングであり、NOxフラグFLGNOが1に設定される( 図2のS106)。
【0092】
t0〜t2: 目標当量比TFBYAのランプ処理。
【0093】
t2〜t10: 空燃比がストイキに制御される。
【0094】
t10〜t12:目標当量比TFBYAのランプ処理。
【0095】
〈ロ〉上流側触媒12の入口酸素濃度:ストイキ制御気筒群の空燃比制御から若干(時間にしてd1)遅れて上流側触媒12の入口酸素濃度が変化する(ストイキ制御気筒群の空燃比がリーンよりストイキへと変化するときにはt1のタイミングより上流側触媒12の入口酸素濃度が大きい値からゼロへと変化し、またストイキ制御気筒群の空燃比がストイキよりリーンへと変化するときにはt11のタイミングより上流側触媒12の入口酸素濃度がゼロから大きい値へと変化する)。この場合、遅れ量d1は上流側排気通路14b、14cの容積(通路長さ×通路径)と排気流速で決まる。
【0096】
〈ハ〉上流側触媒12の出口酸素濃度:触媒が保持酸素を排気中へ放出することによりt3のタイミングで入口酸素濃度がゼロとなった後、出口酸素濃度がゼロとなるまでの間に放出時間T2の遅れを生じる。同様にして触媒が排気中の酸素をトラップすることによりt13のタイミングで入口酸素濃度が大きな値に戻った後、出口酸素濃度が大きな値に戻るまでの間に所定時間の遅れを生じる。
【0097】
〈ニ〉下流側触媒13の入口酸素濃度:上流側触媒12の出口酸素濃度が変化するt1のタイミングから若干(時間にしてd2)遅れて下流側触媒13の入口酸素濃度が大きい値からゼロに向けて変化し、t8のタイミングでゼロとなり、この状態がt13のタイミングまで続き、その後に大きな値へと戻ってゆく。
【0098】
この場合、遅れ量d2は下流側排気通路15bの容積(通路長さ×通路径)と排気流速で決まる。
(2)リッチ制御気筒群
〈イ〉燃焼室内空燃比:以下の処理により、燃焼室内空燃比はストイキ制御気筒群の燃焼室内空燃比と同じに動く。違っているのは、t4のタイミングからt10のタイミングまでの間で空燃比がリッチになる点だけである。
【0099】
tO: NOxフラグFLGNOが1に設定される。
【0100】
tO〜t2: 目標当量比TFBYAのランプ処理。
【0101】
t2〜t4: 空燃比リッチ制御におけるディレイ処理(t4−t2=SLDLT
M)。
【0102】
t4: 空燃比リッチ制御におけるディレイ処理が終了し、リッチ制御 フラグFLGRSが1に設定される(図3のS219)。
【0103】
t4〜t10: 空燃比リッチ制御(t10−t4=SLRSTM)。
【0104】
t10: 再生が終了し、NOxフラグFLGNOおよびリッチ制御フラ グFLGRSが0に設定される(図2のS109、図3のS2 20)。
【0105】
t10〜t12:目標当量比TFBYAのランプ処理。
【0106】
〈ロ〉上流側触媒11の入口還元剤成分濃度:リッチ制御気筒群の空燃比制御から若干(時間にしてd3)遅れて上流側触媒11の入口還元剤成分濃度が変化する(ストイキよりリッチへと変化するときにはt5のタイミングより上流側触媒11の入口還元剤成分濃度がゼロより大きくなる側に変化し、またリッチよりストイキへと変化するときにはt11のタイミングより上流側触媒11の入口還元剤成分濃度が大きい値からゼロへと変化する)。この場合、遅れ量d3は上流側排気通路14a、14dの容積(通路長さ×通路径)と排気流速で決まる。4つの上流側排気通路14a〜14dの通路長さ、通路径はほぼ同一なので、d1≒d3である。
【0107】
〈ハ〉上流側触媒11の出口還元剤成分濃度:触媒が保持酸素を放出して還元剤成分を酸化するため入口還元剤成分濃度が大きくなるt5のタイミングから出口還元剤成分濃度が大きくなるまでの間に無効時間T1の遅れを生じ、t6のタイミングより出口還元剤成分濃度が大きくなる。これに対して空燃比をリッチよりリーンに戻すときには入口還元剤成分濃度がゼロに戻るt11のタイミングとほぼ同タイミングで出口還元剤成分濃度もゼロに戻る。
【0108】
〈ニ〉下流側触媒13の入口還元剤成分濃度:上流側触媒11の出口還元剤成分濃度がゼロから大きな値へと変化するt6のタイミングから若干(時間にしてd4)遅れたt8のタイミングより下流側触媒13の入口還元剤成分濃度が変化して大きくなり、この状態がt13のタイミングまで続き、その後にゼロに戻る。この場合、遅れ量d4は下流側排気通路15aの容積(通路長さ×通路径)と排気流速で決まる。2つの下流側排気通路15a、15bの通路長さ、通路径はほぼ同一なので、d2≒d4である。
【0109】
この結果、t8のタイミングからt13のタイミングまでの区間においては、下流側触媒13の入口酸素濃度がゼロとなりかつ入口還元剤成分濃度が大きくなることから、下流側触媒13において効率良く保持NOxを還元処理することができる。
【0110】
このように、下流側触媒13の入口酸素濃度がゼロとなる区間と下流側触媒13の入口還元剤成分濃度が大きくなる区間とを一致させることができたのは、次のように構成したからである。
【0111】
(i)上記の遅れ量d1は上流側排気通路14b、14cの容積(通路長さ×通路径)と排気流速で、また遅れ量d3は上流側排気通路14a、14dの容積(通路長さ×通路径)と排気流速で決まることから、4つの上流側排気通路14a〜14dの通路長さ、通路径をほぼ同一に構成してd1≒d3となるようにしたこと。
【0112】
(ii)上記の遅れ量d2は下流側排気通路15bの容積(通路長さ×通路径)と排気流速で、また遅れ量d4は下流側排気通路15aの容積(通路長さ×通路径)と排気流速で決まることから、2つの下流側排気通路15a、15bの通路長さ、通路径もほぼ同一に構成してd2≒d4となるようしたこと。
【0113】
(iii)第1気筒群の空燃比リッチ制御を開始するまでに所定のディレイ時間(図でt2のタイミングからt4のタイミングまでの区間)をもたせたこと。
【0114】
ここで、(iii)の効果をさらに明確にするため、他の条件は同じにしてリッチ制御気筒群から空燃比リッチ制御のディレイ処理を除いた場合のタイムチャートを図8に示す。ただし、ストイキ制御気筒群については、空燃比をストイキよりリーンに戻すタイミングをt10よりt8へと少し早めている。
【0115】
空燃比リッチ制御のディレイ処理を除いたことより下流側触媒13の入口還元剤成分濃度がゼロから大きな値へと変化するタイミング(下流側触媒13に還元剤成分が到達するタイミング)がt6へと早まるため、t6からしばらくの間も下流側触媒13の入口酸素濃度がゼロでない値をもつ。すなわち、下流側触媒13に還元剤成分が到達してからしばらくの間(t6〜t8)は、第2気筒群の上流側触媒12から放出されてくる酸素と第1気筒群の上流側触媒11を通過してきた還元剤成分とが同時に下流側触媒13に流入する。この酸素と還元剤成分とが同時に流入する区間で下流側触媒13のNOx還元効率が低下し、還元されずに流出してしまうNOxが多くなる。特に、還元剤成分過剰の雰囲気となった直後は下流側触媒13からのNOxの放出量が多いので、還元剤成分到達後の初期段階において酸素が共存することは好ましくない。
【0116】
実施形態では、第1気筒群の排気出口付近(たとえば排気ポート)から下流側触媒13までの排気通路容積と第2気筒群の排気出口付近から下流側触媒13までの排気通路容積とがほぼ同じになるように構成するとともに、第2気筒群の排気空燃比がストイキとなった後、一定時間遅れて第1気筒群の排気空燃比がリッチとなるように空燃比リッチ制御のディレイ処理を行うことによって、下流側触媒13への酸素と還元剤成分との同時流入を回避する場合で説明したが、これとは別に空燃比制御のディレイ処理を行わない場合でも、酸素と還元剤成分の同時流入を回避することができる。すなわち、リーン運転域での下流側触媒13の再生時に第1気筒群の排気空燃比をリッチとすることと第2気筒群の排気空燃比をストイキとすることとを同タイミングで行う場合に、第1気筒群の排気出口付近(たとえば排気ポート)から下流側触媒13までの排気通路容積を第2気筒群の排気出口付近から下流側触媒13までの排気通路容積より大きくするのである(第2実施形態)。
【0117】
これについて説明すると、第1実施形態の再生制御より空燃比リッチ制御のディレイ処理を除く(すなわち図3のS215〜S218を削除する)。
【0118】
一方、図9に示したように上流側排気通路、下流側排気通路の通路径、通路長さを次のように構成する。
【0119】
〈a〉上流側排気通路について
▲1▼4つの上流側排気通路14a〜14dの通路径を同一とする。
【0120】
▲2▼第1気筒群の上流側排気通路14a、14dの通路長さをほぼ同一とする。
【0121】
▲3▼第2気筒群の上流側排気通路14b、14cの通路長さをほぼ同一とする。
【0122】
▲4▼第1気筒群の上流側排気通路14a、14dの通路長さを第2気筒群の上流側排気通路14b、14cの通路長さより長くする。
【0123】
〈b〉下流側排気通路について
▲1▼2つの下流側排気通路15a、15bの通路を同一とする。
【0124】
▲2▼第1気筒群の下流側排気通路15aの通路長さを第2気筒群の下流側排気通路15bの通路長さより長くする。
【0125】
図9のように構成しかつ空燃比リッチ制御のディレイ処理を除いた再生制御を行わせた場合のタイムチャートを図10に示す。第2実施形態では上記の〈a〉の上流側排気通路の構成、特に第1気筒群の上流側排気通路14a、14dの通路長さを第2気筒群の上流側排気通路14b、14cの通路長さより長くした(〈a〉▲4▼)のでd3>d1となり、かつ上記の〈b〉の下流側排気通路の構成、特に第1気筒群の下流側排気通路15aの通路長さを第2気筒群の下流側排気通路15bの長さより長くしたので(〈b〉▲2▼)のでd4>d2となる。この結果、空燃比リッチ制御のディレイ処理を行わなくとも、下流側触媒13の入口還元剤成分濃度がゼロより大きくなるタイミングが遅れて、下流側触媒13の入口酸素濃度がゼロとなるt8のタイミングで一致することになっている。したがって、第2実施形態においても第2気筒群の上流側触媒12から脱離してくる酸素に邪魔されることなく下流側触媒13から放出されるNOxを効率良く還元処理できる。
【0126】
なお、下流側触媒13に還元剤成分が流入する後半の時期(t11〜t13)において、酸素と還元剤成分が同時に流入しているが、このような時期では下流側触媒13より放出されるNOx量が少なくなっているので、NOx還元効率の低下に対する影響は少ない。
【0127】
第2実施形態では、リーン運転域での下流側側触媒13の再生時に第1気筒群の排気空燃比をリッチとすることと第2気筒群の排気空燃比をストイキとすることとを同タイミングで行う場合に、2つの気筒群の上流側排気通路の通路径を同一にするとともに、2つの気筒群の下流側排気通路の通路径をも同一にしておき、上流側排気通路および下流側排気通路の長さだけを2つの気筒群で相違させ、空燃比リッチ制御を行う第1気筒群のほうの通路長さを長くすることで、第2気筒群の上流側触媒12から放出されて下流側触媒13に到達する酸素がなくなったとき第1気筒群の上流側触媒11を経てくる還元剤成分の過剰な排気を下流側触媒13に到達させる場合で説明したが、2つの気筒群の上流側排気通路の通路径を同一にするとともに、2つの気筒群の下流側排気通路の通路径をも同一にしておき、上流側排気通路についてだけあるいは下流側排気通路についてだけその排気通路長さを2つの気筒群で相違させ、空燃比リッチ制御を行う第1気筒群のほうの通路長さを長くすることでも同一の目的を達成することができる。同一の目的は、さらに次の方法でも達成できる。
【0128】
〈A〉2つの気筒群の上流側排気通路の通路長さを同一にするとともに、2つの気筒群の下流側排気通路の通路長さをも同一にしておき、上流側排気通路および下流側排気通路の通路径を2つの気筒群で相違させ、空燃比リッチ制御を行う第1気筒群のほうの通路径を大きくする。
【0129】
〈B〉2つの気筒群の上流側排気通路の通路長さを同一にするとともに、2つの気筒群の下流側排気通路の通路長さをも同一にしておき、上流側排気通路についてだけあるいは下流側排気通路についてだけその排気通路の通路径を2つの気筒群で相違させ、空燃比リッチ制御を行う第1気筒群のほうの通路径を大きくする。
【0130】
第1実施形態では第2気筒群の上流側触媒12から放出されて下流側触媒13に到達する酸素がなくなったときと同じタイミングで、第1気筒群の上流側触媒11を経てくる還元剤成分の過剰な排気を下流側触媒13に到達させる場合で説明したが、第2気筒群の上流側触媒12から放出されて下流側触媒13に到達する酸素がなくなった後に第1気筒群の上流側触媒11を経てくる還元剤成分の過剰な排気を下流側触媒13に到達させるようにしてもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態の制御システム図。
【図2】触媒再生制御の実行/非実行の判定を説明するためのフローチャート。
【図3】目標当量比の算出を説明するためのフローチャート。
【図4】燃料噴射パルス幅の算出を説明するためのフローチャート。
【図5】再生制御時間の算出を説明するためのフローチャート。
【図6】一実施形態の作用を説明するための波形図。
【図7】一実施形態の作用を説明するための波形図。
【図8】一実施形態の作用を説明するための波形図。
【図9】第2実施形態の制御システム図。
【図10】第2実施形態の作用を説明するための波形図。
【符号の説明】
1 エンジン本体
4 燃料噴射弁
10 ECU
11 第1上流側触媒
12 第2上流側触媒
13 下流側触媒
14a〜14d 上流側排気通路
15a、15b 下流側排気通路
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification apparatus for an engine, and more particularly to an apparatus for operating an engine lean (lean mixture).
[0002]
[Prior art]
A three-way catalyst that purifies harmful three components by simultaneously oxidizing HC and CO components and reducing NOx when the exhaust air has a stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter referred to as “stoichiometric”). Since the three-way catalyst has a low NOx reduction efficiency at a lean air-fuel ratio, it is difficult to purify NOx in the exhaust of a lean burn engine to a low level, so that the three-way catalyst absorbs NOx when the exhaust air-fuel ratio is lean. When the exhaust air-fuel ratio is rich, a NOx absorbent for desorbing and reducing the NOx absorbed is disposed in the exhaust passage, and the exhausted NOx during the lean operation is absorbed by the NOx absorbent. When the agent becomes a predetermined value or more, the exhaust air-fuel ratio is temporarily made rich, and HC and CO are supplied to the NOx absorbent as a reducing agent, and the NOx absorbed by using this reducing agent component is subjected to desorption reduction treatment. There is known a technique for purifying NOx in exhaust gas of a lean burn engine to a low level while regenerating a NOx absorbent.
[0003]
In addition, when the catalyst is not in an active state, such as immediately after the start of the engine, the catalyst cannot work sufficiently and harmful components in the exhaust gas cannot be efficiently purified. It is known to dispose a catalyst in the vicinity of the exhaust outlet. For this reason, it is conceivable that the NOx absorbent used for the lean burn engine is also disposed near the engine exhaust outlet, but the temperature range in which the NOx absorbent can absorb, desorb, and reduce NOx with high efficiency is considered. Since the temperature may be lower than the temperature near the engine exhaust outlet, it is not always preferable to arrange the NOx absorbent near the engine exhaust outlet.
[0004]
Therefore, there is an engine in which a starting catalyst is arranged near the engine exhaust outlet and a NOx absorbent is arranged downstream of the starting catalyst (see JP-A-11-62563). In this device, a plurality of cylinders are divided into two cylinder groups, and exhaust gas from each cylinder group is first guided to a starting catalyst provided for each cylinder group. It is configured to be led to the NOx absorbent, whereby HC and CO, which are often generated immediately after the engine is started, are oxidized by the starting catalyst, and NOx during the lean operation after the warm-up is completed is reduced to the downstream NOx absorbent. As described above, the harmful three components can be efficiently purified even in a lean burn engine.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, even in the above-described conventional device in which a starting catalyst is arranged near the engine exhaust outlet and a NOx absorbent is arranged downstream of the starting catalyst, the NOx absorbed by the NOx absorbent is desorbed and reduced in the lean operation range. In this case, the exhaust air-fuel ratio is temporarily made rich to generate a large amount of reducing agent components (HC, CO), which are supplied to the NOx absorbent.
[0006]
At this time, the excess exhaust gas of the reducing agent component discharged from the engine flows into the NOx absorbent on the downstream side after passing through the starting catalyst. Generally, when the starting catalyst of the conventional apparatus has an oxygen storage function, a problem arises in that the reducing agent component to be passed is oxidized by the retained oxygen.
[0007]
Therefore, it is conceivable to control only one of the two divided cylinder groups to the rich air-fuel ratio. That is, since the capacity of the starting catalyst for each cylinder group is half of the total capacity, the amount of oxygen held by one starting catalyst is also half of the entire capacity, and the reducing agent oxidized by the catalyst-holding oxygen. This is because the amount of the component can be reduced by half.
[0008]
At this time, the air-fuel ratio of the cylinder group that is not controlled to the rich air-fuel ratio is desirably about stoichiometric so as not to generate a torque difference from the rich air-fuel ratio cylinder group. Is released, which may reduce the NOx reduction efficiency on the NOx absorbent. In other words, since the amount of oxygen retained by the catalyst is higher as the oxygen concentration in the atmosphere is higher, the starting catalyst of the cylinder group in which the air-fuel ratio is changed from lean to stoichiometric is supplied from the starting catalyst of the cylinder group during lean operation. Most will be released. When this oxygen flows into the NOx absorbent at the same time as the reducing agent component that has passed through the starting catalysts of the rich air-fuel ratio cylinder group, on the NOx absorbent, in addition to the reaction between the NOx and the reducing agent component, oxygen and the reducing agent The reaction with the components is also performed, so that the NOx reduction efficiency decreases.
[0009]
The NOx absorbent of the conventional device releases NOx regardless of the amount of the reducing agent component contained in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes richer than the stoichiometric ratio. When the amount of NOx decreases, the amount of NOx released from the NOx absorbent without being reduced and purified increases.
[0010]
Therefore, the present invention improves the NOx reduction efficiency on the downstream catalyst when the starting catalyst is disposed on the upstream side and the catalyst having the function of trapping and holding NOx is disposed on the downstream side. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device that can be maintained.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A first invention provides a first cylinder group including one or more cylinders, a second cylinder group including one or more cylinders, a first upstream catalyst to which exhaust gas from the first cylinder group is guided, A second upstream catalyst to which exhaust gas from the second cylinder group is led, the second upstream catalyst having an oxygen storage function; and a downstream catalyst to which exhaust gas from these two upstream catalysts are led, A downstream catalyst having a function of trapping and holding NOx in an excess atmosphere, and a function of releasing and reducing NOx held in an atmosphere of an excess of a reducing agent; When releasing NOx from the catalyst, the air-fuel ratio of each cylinder group is set so that the exhaust air-fuel ratio at the first upstream catalyst inlet becomes rich and the exhaust air-fuel ratio at the second upstream catalyst inlet becomes stoichiometric. Means for controlling In the exhaust gas purifying apparatus for an engine, when the air-fuel ratio control is performed, when oxygen released from the second upstream catalyst and reaching the downstream catalyst is exhausted or after that, the oxygen is passed through the first upstream catalyst. Means are provided for allowing excess exhaust of the coming reducing agent component to reach the downstream catalyst.
[0012]
A second invention provides a first cylinder group including one or a plurality of cylinders, a second cylinder group including one or a plurality of cylinders, a first upstream catalyst to which exhaust gas from the first cylinder group is guided, A second upstream catalyst to which exhaust gas from the second cylinder group is guided and a second upstream catalyst having an oxygen storage function; and a downstream catalyst to which exhaust gas from these two upstream catalysts are guided. A downstream catalyst having a function of trapping and holding NOx when the air-fuel ratio is lean, and a function of releasing and reducing NOx held when the exhaust air-fuel ratio is stoichiometric or rich; When NOx is released from the downstream side catalyst during the lean operation, the exhaust air-fuel ratio of the first cylinder group becomes rich and the exhaust air-fuel ratio of the second cylinder group becomes stoichiometric. Control the air-fuel ratio of The exhaust passage volume from the vicinity of the exhaust outlet of the first cylinder group (for example, an exhaust port) to the downstream side catalyst from the vicinity of the exhaust outlet of the second cylinder group to the downstream side. Make it larger than the volume of the exhaust passage to the catalyst.
[0013]
According to a third aspect, in the second aspect, the exhaust passage volume from the vicinity of the exhaust outlet of the first cylinder group to the first upstream side catalyst is changed from the vicinity of the exhaust outlet of the second cylinder group to the second upstream side catalyst. Larger than the exhaust passage volume.
[0014]
In a fourth aspect based on the third aspect, the length of the exhaust passage from the vicinity of the exhaust outlet of the first cylinder group to the first upstream catalyst is changed from the vicinity of the exhaust outlet of the second cylinder group to the second upstream catalyst. Longer than the length of the exhaust passage.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, in the third aspect, the exhaust passage diameter from the vicinity of the exhaust outlet of the first cylinder group to the first upstream side catalyst is changed from the vicinity of the exhaust outlet of the second cylinder group to the second upstream side catalyst. Larger than the exhaust path diameter up to.
[0016]
In a sixth aspect based on the second aspect, the exhaust passage volume from the first upstream catalyst to the downstream catalyst is made larger than the exhaust passage volume from the second upstream catalyst to the downstream catalyst.
[0017]
In a seventh aspect based on the sixth aspect, the length of the exhaust passage from the first upstream catalyst to the downstream catalyst is longer than the length of the exhaust passage from the second upstream catalyst to the downstream catalyst.
[0018]
In an eighth aspect based on the sixth aspect, an exhaust passage diameter from the first upstream catalyst to the downstream catalyst is larger than an exhaust passage diameter from the second upstream catalyst to the downstream catalyst.
[0019]
A ninth invention provides a first cylinder group including one or more cylinders, a second cylinder group including one or more cylinders, a first upstream catalyst to which exhaust gas from the first cylinder group is guided, A second upstream catalyst to which exhaust gas from the second cylinder group is guided and a second upstream catalyst having an oxygen storage function; and a downstream catalyst to which exhaust gas from these two upstream catalysts are guided. A downstream catalyst having a function of trapping and holding NOx when the air-fuel ratio is lean, and a function of releasing and reducing NOx held when the exhaust air-fuel ratio is stoichiometric or rich; When NOx is released from the downstream side catalyst during the lean operation, the exhaust air-fuel ratio of the first cylinder group becomes rich and the exhaust air-fuel ratio of the second cylinder group becomes stoichiometric. Control the air-fuel ratio of The exhaust passage volume from the vicinity of an exhaust outlet of the first cylinder group (for example, an exhaust port) to the downstream side catalyst and the vicinity of the exhaust outlet of the second cylinder group to the downstream side. The exhaust passage volume up to the catalyst is configured to be substantially the same, and during the execution of the air-fuel ratio control, the exhaust air-fuel ratio of the second cylinder group is set to stoichiometric and then delayed for a fixed period (constant time). A delay means for making the exhaust air-fuel ratio of the first cylinder group rich is provided.
[0020]
【The invention's effect】
According to the first aspect, when NOx is released from the downstream side catalyst during the lean operation, the air-fuel ratio of the first cylinder group is controlled to be rich and the air-fuel ratio of the second cylinder group is controlled to be stoichiometric. The amount of the reducing agent component that is unnecessarily oxidized by the upstream catalyst can be halved without causing a large torque difference between the groups.
[0021]
In particular, while the oxygen released from the second upstream catalyst is flowing into the downstream catalyst, the reducing agent component is not allowed to flow into the downstream catalyst, so that NOx is not released from the downstream catalyst during this time. The reducing agent component is allowed to flow into the downstream catalyst after the conditions under which the released oxygen has finished flowing into the downstream catalyst and good NOx reduction efficiency is obtained, so that the NOx retained in the downstream catalyst can be efficiently removed. For purification. That is, it is possible to efficiently recover the NOx trap function of the downstream catalyst while maintaining good exhaust performance.
[0022]
According to the second, third, fourth, and fifth aspects of the present invention, the volume of the exhaust passage from the vicinity of the exhaust outlet of the first cylinder group to the downstream catalyst is increased from the vicinity of the exhaust outlet of the second cylinder group to the downstream catalyst. By making the exhaust gas passage volume larger than the exhaust passage volume, when the downstream side catalyst is regenerated in the lean operation range, the exhaust gas of the excessive atmosphere of the reducing agent component from the cylinder group (first cylinder group) in which the exhaust air-fuel ratio becomes rich becomes the first. The timing at which oxygen flows into the downstream catalyst via the upstream catalyst is compared with the timing at which oxygen desorbed from the second upstream catalyst of the cylinder group (second cylinder group) having a stoichiometric exhaust air-fuel ratio flows into the downstream catalyst. Therefore, the downstream catalyst can be efficiently regenerated while maintaining good exhaust performance.
[0023]
Although it is effective to make the length of the exhaust passage of each cylinder substantially equal to the output improvement, the volume of the exhaust passage from the vicinity of the exhaust outlet to the upstream side catalyst may be different between the two cylinder groups. Although the output decreases, according to the sixth aspect, the volume of the exhaust passage from the vicinity of the exhaust outlet to the upstream catalyst is not changed, so that the output can be prevented from decreasing.
[0024]
According to the seventh and eighth aspects, the layout in the engine room becomes easy by changing the volume of the exhaust passage on the downstream side according to the length and diameter.
[0025]
According to the ninth aspect, it is possible to efficiently regenerate the downstream-side catalyst by using the reducing agent component while maintaining the exhaust passage at the same length for improving the output.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is an intake passage, 3 is a throttle device driven by a throttle actuator 3a composed of a DC motor or the like, and 4 is an injection control signal from an ECU (Electronic Control Unit) 10 according to operating conditions. It is a fuel injection valve that injects and supplies fuel so as to have a predetermined air-fuel ratio. Note that the fuel injection valve 4 is provided facing the combustion chamber, but is not limited to this type.
[0027]
The ECU 10 has a reference position signal and a unit angle signal from the crank angle sensor 8, an intake air amount signal from the air flow meter 7, an accelerator opening signal from the accelerator opening sensor 9, and an engine from a water temperature sensor (not shown). A cooling water temperature signal, a gear position signal from a gear position sensor (not shown) of the transmission, a vehicle speed signal from a vehicle speed sensor (not shown), and the like are input, and while the operating state is determined based on these, the load is not so large. In a predetermined operation range, the operation is performed based on the lean air-fuel ratio, and in other operation ranges, the air-fuel ratio is mainly controlled to stoichiometric.
[0028]
The configuration of the engine is an in-line four-cylinder, and when the cylinder numbers are assigned as shown in the figure, the ignition order is # 1- # 3- # 4- # 2. These four cylinders are divided into two cylinder groups. Of these cylinders, the # 1 cylinder and # 4 cylinder are defined as a first cylinder group, the remaining # 2 cylinders and # 3 cylinders are defined as a second cylinder group, and an exhaust passage is provided for each cylinder group. Bundling. That is, the exhaust passage 14a of the # 1 cylinder and the exhaust passage 14d of the # 4 cylinder are bundled into one exhaust passage 15a, and similarly, the exhaust passage 14b of the # 2 cylinder and the exhaust passage 14c of the # 3 cylinder are bundled to form one exhaust passage. An exhaust passage 15b is formed, and the two exhaust passages 15a and 15b are further assembled to form one exhaust passage 16. Since it is necessary to distinguish the exhaust passage of each part, hereinafter, 14a, 14b, 14c, and 14d are referred to as upstream exhaust passages, and 15a and 15b are referred to as downstream exhaust passages.
[0029]
Then, upstream catalysts 11 and 12 are disposed in the downstream exhaust passage 15a of the first cylinder group, downstream exhaust passages 15b of the second cylinder group, and downstream catalysts 13 are disposed in the exhaust passage 16.
[0030]
Of these, the upstream catalysts 11 and 12 are activated early after the engine is started because they are close to the engine body. In the activated state, when there is excess oxygen in the exhaust, oxygen in the exhaust is trapped and held. Has a function (oxygen storage function) of oxidizing the reducing agent component in the exhaust by releasing the oxygen retained when excessive reducing agent components (HC, CO) are present.
[0031]
On the other hand, the downstream side catalyst 13 traps and holds NOx in the exhaust when excess oxygen is present in the exhaust in the active state, and holds NOx when the excess reducing agent component is present in the exhaust. And has the function of reducing the released NOx with a reducing agent component in the exhaust gas.
[0032]
Here, the four upstream exhaust passages 14a to 14d have substantially the same passage length and passage diameter, and the two downstream exhaust passages 15a and 15b have substantially the same passage length and passage diameter. The two upstream catalysts 11 and 12 are selected so as to have substantially the same catalyst capacity and catalyst function.
[0033]
As described above, the downstream catalyst 13 has a function of trapping NOx in the exhaust gas. However, when the retained NOx amount approaches the saturation amount, the NOx trapping efficiency decreases. It is necessary to intentionally supply exhaust gas to release the retained NOx to recover the NOx trap function.
[0034]
The content of the catalyst regeneration control executed by the ECU 10 will be described in detail according to the following flowchart.
[0035]
Here, before starting the description of the flow, the regeneration control of the downstream side catalyst 13 in the present embodiment will be outlined with reference to the waveform diagram of FIG. 6. The diagram shows the case where the lean operation is continued under certain operating conditions. The change of each variable is modeled. In the regeneration control of the present embodiment, as shown at the bottom, when the regeneration timing of the downstream side catalyst 13 is reached at t2 during the lean operation, any of the first and second cylinder groups (first The cylinder group is shown by a solid line, and the second cylinder group is shown by a broken line. In order to clarify the difference between them, they are not slightly overlapped but slightly shifted.) Then, the stoichiometric state is established (at the timing of t3, the stoichiometric state is reached), and the second cylinder group continues the stoichiometric operation until the regeneration end timing of t5. On the other hand, the first cylinder group enriches the air-fuel ratio at a timing t4 after a predetermined delay time (delay period) from the timing t3 when the air-fuel ratio reaches the stoichiometric state, and then changes this air-fuel ratio rich state to a timing t5. Is continued until the playback end timing.
[0036]
Then, from the timing of t5 when the regeneration is completed, the fuel is gradually reduced so as not to cause a large torque step in any of the first and second cylinder groups and returned to the air-fuel ratio before the regeneration control (at the timing of t6). Return to the air-fuel ratio before regeneration control).
[0037]
In order to perform such reproduction control, the following operation is performed.
[0038]
<1> If the integrated value of the amount of NOx trapped in the downstream side catalyst 13 during the lean operation is SNO, this SNO gradually increases (see the third stage), and therefore t2 when the SNO reaches the predetermined value SLNO Is set as the start timing of the regeneration control, and at this time, the NOx flag FLGNO is switched from 0 to 1. This NOx flag is a flag indicating that the regeneration control is executed when FLGNO = 1, and that the regeneration control is not executed when FLGNO = 0 (see the second row).
[0039]
<2> The target equivalence ratio provisional value TFBYA1 is switched from the target equivalence ratio map value TFBYAamp to 1.0 at t2 at the start timing of the reproduction control (see the dashed-dotted line in the fifth row). The target equivalence ratio map value TFBYAmp gives a target equivalence ratio (a value less than 1.0) at the time of lean operation, whereby the air-fuel ratio during operation becomes lean. On the other hand, setting the target equivalence ratio provisional value TFBYA1 to 1.0 means that the air-fuel ratio is stoichiometric. Therefore, according to the target equivalence ratio provisional value, the air-fuel ratio increases stepwise at the timing of t2. However, if the equivalence ratio (air-fuel ratio) is switched in a stepwise manner, a torque step occurs and affects drivability. Therefore, a gradually increasing value (for example, a value increasing stepwise) as shown in the figure is the target equivalent. The ratio is calculated as TFBYA (see the solid line in the fifth row).
[0040]
More specifically, in the lean burn engine of the present embodiment, a target torque TTC of the engine is calculated based on the engine rotation speed Ne and the accelerator opening (detected by the accelerator opening sensor 9), and the target torque TTC and the target equivalent are calculated. By calculating the target intake air amount from the ratio TFBYA and controlling the opening of the throttle valve by the throttle actuator 3a so that the same amount of air as the target intake air amount is sucked, the target equivalent ratio TFBYA changes. Regardless, the engine always generates the torque required by the driver. At this time, if the target equivalent ratio changes suddenly, the control of the intake air cannot keep up, and there is a possibility that a torque fluctuation unintended by the driver may occur. Therefore, a process (ramp process) for gradually increasing the target equivalent ratio is required.
[0041]
<3> At time t3 when the target equivalence ratio TFBYA matches the provisional target equivalence ratio value TFBYA1, the delay time timer DLTM is reset to zero and time measurement is performed (see the second stage from the bottom), and the predetermined delay time is determined. The rich control flag FLGRS is switched from 0 to 1 at the end of t4 (see the third row from the bottom). The rich control flag FLGRS indicates that the air-fuel ratio rich control should be executed when FLGRS = 1, and that the air-fuel ratio rich control should not be executed when FLGRS = 0, or that the standby should be performed before the execution of the air-fuel ratio rich control. It is a flag to indicate.
[0042]
<4> The rich time timer RSTM is increased from the timing of t4 when the rich control flag FLGRS is switched from 0 to 1 (see the fourth stage), and the timing of t5 at which the predetermined rich control time ends is set as the end timing of the regeneration control. At this time, the NOx flag FLGNO and the rich control flag FLGRS are switched from 1 to 0. Further, the trap NOx amount integrated value SNO is returned to 0 in preparation for the next regeneration control.
[0043]
<5> The target equivalence ratio provisional value TFBYA1 is returned from 1.0 to the map value TFBYAmp at t5, which is the end timing of the reproduction control. At this time, if the equivalence ratio (air-fuel ratio) is switched stepwise in accordance with the target equivalence ratio provisional value TFBYA1, a torque step occurs and affects the operability. Is calculated as the target equivalent ratio TFBYA.
[0044]
<6> As long as the lean operation continues, the above <1> to <5> are repeated as a series of processes.
[0045]
The outline of the reproduction control has been described above, and a specific description will be given with reference to the following flowchart.
[0046]
The flowchart in FIG. 2 is for determining whether to execute or not to execute the reproduction control. That is, when the air-fuel ratio rich control is not executed, it is determined whether the regeneration control is to be executed or not by performing the estimation calculation of the retained NOx amount of the downstream side catalyst 13, and the air-fuel ratio rich control is Is executed, the time from the start of the execution of the air-fuel ratio rich control is measured to determine whether or not the end timing of the regeneration control has been reached.
[0047]
Note that the processing performed here is executed at regular intervals (for example, every 10 ms). This calculation cycle is the same in the flowcharts of FIGS. 3 to 5 described later.
[0048]
In S101, the engine speed Ne, the target torque TTC, and the rich control time SLRSTM are read. The engine rotation speed Ne is calculated based on a crank angle signal from the crank angle sensor 8, and the target torque TTC is calculated by a target torque calculation routine (not shown). The rich control time SLRSTM is calculated according to a flowchart (FIG. 5) for calculating a reproduction control time described later, and is stored in a memory (RAM) in the ECM 10. Therefore, the rich control time SLRSTM may be read from the memory.
[0049]
In S102, the rich control flag FLGRS is checked. This flag is necessary only for the first cylinder group. The flag indicates that the air-fuel ratio rich control is to be performed on the first cylinder group when FLGRS = 1, and that the first cylinder group is not performed when FLGRS = 0. Indicates that the air-fuel ratio rich control is not performed or that the vehicle is in a standby state before the air-fuel ratio rich control.
[0050]
During operation at a lean air-fuel ratio, a large amount of NOx is emitted, and this NOx is trapped in the downstream catalyst 13. When the integrated value of the trap NOx amount reaches a predetermined value, regeneration control has to be performed. Here, first, considering that the integrated value of the trap NOx amount has not reached the predetermined value, FIG. As shown, since the rich control flag FLGRS is 0 (the air-fuel ratio rich control is not being executed), the process proceeds to S103, and based on the engine rotation speed Ne and the target torque TTC, per calculation cycle (per predetermined time). The amount of NOx discharged from the engine is calculated, and the product of the NOx amount and the trapping efficiency of the downstream catalyst 13 is calculated as the amount of NOx trapped in the downstream catalyst 13 per calculation cycle 下流 NO.
[0051]
In S104, a value obtained by adding SNOz, which is the previous value of the trap NOx amount integrated value, to the trap NOx amount per calculation cycle 演算 NO is calculated as a trap NOx amount integrated value (current value) SNO, and this value is determined in S105. Compare with value SLSNO.
[0052]
If the SNO is equal to or less than the SLSNO (not the start time of the regeneration control), the current process is terminated. If the operation at the lean air-fuel ratio continues from the next time, the operations of S103 and S104 are repeated. When the SNO becomes larger than the SLSNO, it is determined that the regeneration control needs to be executed, and the process proceeds to S106 to set the NOx flag FLGNO. Set to 1. The NOx flag indicates that regeneration control is executed when FLGNO = 1, and that regeneration control is not executed when FLGNO = 0.
[0053]
In S106, the rich time timer RSTM is reset to zero. The rich time timer RSTM is for measuring the time from the start of the air-fuel ratio rich control.
[0054]
If the operation at the lean air-fuel ratio continues from the next time, the operation of S106 is repeated.
[0055]
On the other hand, when the rich control flag FLGRS becomes FLGRS = 1 (during execution of the air-fuel ratio rich control) according to the flow of FIG. 3 described later, the process proceeds from S102 to S107, where the rich time timer RSTM and the rich control time SLRSTM are compared. The rich control time SLRSTM determines the time during which the air-fuel ratio rich control is continued.
[0056]
When the rich time timer RSTM is less than the rich control time SLRSTM, the process proceeds to S108, and a value obtained by adding the operation cycle t of the present routine to the previous value of the rich time timer, RSTMz, is used as the rich time timer (current value) RSTM. . If FLGRS = 1 and the operation at the rich air-fuel ratio continues from the next time, the operation of S108 is repeated, and when the rich time timer RSTM becomes equal to or longer than the rich control time SLRSTM, the air-fuel ratio rich enough for regeneration is required. When it is determined that the control has been performed, the process proceeds from S107 to S109 to end the regeneration control, the NOx flag FLGNO is returned to 0 (the execution of the regeneration control is unnecessary), and the trap NOx amount integrated value SNO is reset to zero.
[0057]
Although not shown, a value (for example, SNOz, RSTMz) required for the next calculation in this routine or a value (for example, FLGNO value) required for another routine is stored in a memory in the ECM 10.
[0058]
The flowchart of FIG. 3 is for calculating the target equivalent ratio TFBYA.
[0059]
In S201, the engine speed Ne, the target torque TTC, and the rich control delay time SLDLTM are read. Like the rich control time SLRSTM, the rich control delay time SLDLTM is calculated in a flowchart (FIG. 5) for calculating a reproduction control time, which will be described later, and is stored in the memory in the ECM 10. Therefore, the rich control delay time SLDLTM is read from the memory. Just fine.
[0060]
In S202, a target equivalent ratio map value TFBYAmp is calculated by looking up a control map in which the target equivalent ratio is stored in correspondence with Ne and TTC based on the engine rotation speed Ne and the target torque TTC. TFBYAmp is basically set to a value smaller than 1.0, and the engine is operated at a lean air-fuel ratio.
[0061]
In S203, the NOx flag FLGNO is checked. When FLGNO = 0 (regeneration control is not executed), TFBYAmp is set to the target equivalence ratio provisional value TFBYA1, and when FLGNO = 1 (regeneration control is executed), Proceeding from S203 to S205, the target equivalence ratio provisional value TFBYA1 is set to 1.0 ignoring TFBYAmp.
[0062]
Steps S206 to S212 are portions for performing processing (ramp processing) for preventing the target equivalent ratio from suddenly changing. In step S206, TFBYAAz, which is the previous value of the target equivalence ratio, is compared with a provisional value TFBYA1 of the target equivalence ratio. If TFBYAz is smaller than TFBYA1, the process proceeds to S207, and a value obtained by adding a predetermined step value DMP to TFBYAz is calculated as a target equivalent ratio (the current value) TFBYA. In S208 and S209, this TFBYA is compared with the provisional value TFBYA1 (= 1.0) of the target equivalent ratio, and when TFBYA becomes equal to or more than TFBYA1, the value of TFBYA is limited to TFBYA1.
[0063]
Similarly, when TFBYAz is equal to or more than TFBYA1, the process proceeds from S206 to S210, and a value obtained by subtracting a predetermined step value DMP from TFBYAz is calculated as a target equivalent ratio (this value) TFBYA. When it does, the process proceeds from S211 to S212 to limit the value of TFBYA to TFBYA1.
[0064]
In S213, the NOx flag FLGNO is checked. When FLGNO = 1, the target equivalence ratio TFBYA and the previous value TFBYAz of this value are checked in S214 and S215. When TFBYA = 1.0 and TFBYAz <1.0, since the target equivalent ratio TFBYA has just reached 1.0, the delay time timer DLTM is reset to zero in S216. This time timer is for measuring the time from the start of the air-fuel ratio rich control.
[0065]
When TFBYA = 1.0 and TFBYAz = 1.0, the process proceeds from S215 to S217, and a value obtained by adding the calculation cycle t to DLTMz, which is the previous value of the delay time timer, is set as the delay time timer (current value) DLTM.
[0066]
In S218, the delay time timer DLTM and the rich control delay time SLDLTM are compared. When the DLTM is less than the SLDLTM, the process proceeds to S220, where the rich control flag FLGRS = 0 (no execution of the air-fuel ratio rich control) and the equivalence ratio correction coefficient RS = 0.
[0067]
From the next time, the operation of S217 is repeated, and when DLTM becomes equal to or more than SLDLTM, the process proceeds from S218 to S219, where the rich control flag FLGRS is set to 1 (execution of the air-fuel ratio rich control) and the equivalence ratio for the air-fuel ratio rich control is set. The correction coefficient RS is set to 0.2.
[0068]
When FLGNO = 0 and TFBYA ≠ 1.0, the process proceeds from S213 and S214 to S220, and the operation of S220 is executed.
[0069]
The flowchart of FIG. 4 is for calculating the fuel injection pulse width given to the fuel injection valve 4.
[0070]
In S301, the engine rotation speed Ne, the intake air amount Qa (detected by the air flow meter 7), and the target equivalent ratio TFBYA and the equivalent ratio correction coefficient RS from the memory in the ECM 10 are read. Of these, Ne and Qa are used to calculate a basic injection pulse width Tp for making the air-fuel ratio in the combustion chamber stoichiometric in S302. Here, K is a constant.
[0071]
In S303 and S304
[0072]
(Equation 1)
Ti14 = Tp × (TFBYA + RS) × 2 + Ts,
Here, Ts: invalid injection pulse width,
The fuel injection pulse width Ti14 at the time of sequential injection of the first cylinder group (# 1 cylinder, # 4 cylinder) is
[0073]
(Equation 2)
Ti23 = Tp × TFBYA × 2 + Ts,
Here, Ts: invalid injection pulse width,
The fuel injection pulse width Ti23 during the sequential injection of the second cylinder group (# 2 cylinder, # 3 cylinder) is calculated by the following equation.
[0074]
According to the calculation formula of Ti23, while the air-fuel ratio rich control is executed, the air-fuel ratio of the second cylinder group is maintained at the stoichiometric ratio, whereas the calculation formula of Ti14 includes the equivalence ratio correction coefficient RS. Therefore, by the RS which becomes 0.2 at the time of the air-fuel ratio rich control, the fuel injection in which the stoichiometric fuel amount is increased by 20% is performed to the first cylinder group. Contains excess reducing agent components.
[0075]
The Ti14 and Ti23 calculated in this way are stored in a memory in the ECM 10, and are read and used by a fuel injection execution routine (not shown). For example, when the signal of the crank angle sensor 8 coincides with the fuel injection start timing of the # 1 cylinder, a fuel injection control pulse signal with Ti14 as the valve opening time is transmitted to the fuel injection valve 4 of the # 1 cylinder and the crank angle sensor 8 Is coincident with the fuel injection start timing of the # 3 cylinder, a fuel injection control pulse signal with the valve opening time of Ti23 is sent to the fuel injection valve 4 of the # 3 cylinder.
[0076]
When the air-fuel ratio rich control is executed, the fuel corresponding to Ti14 may be injected twice. For example, when the signal of the crank angle sensor 8 coincides with the fuel injection start timing of the # 1 cylinder (in the intake stroke), a fuel injection control pulse signal having a length of Tp × TFBYA × 2 + Ts is supplied to the fuel injector of the # 1 cylinder. 4, a fuel injection control pulse signal having a length of Tp × RS × 2 + Ts may be sent to the fuel injection valve 4 of the # 1 cylinder during the subsequent expansion or exhaust stroke of the # 1 cylinder.
[0077]
The flowchart in FIG. 5 is for calculating the reproduction control time.
[0078]
In S401, the engine speed Ne and the intake air amount Qa are read, and in S402, the NOx flag FLGNO is checked. Only when FLGNO = 1, the process proceeds to S403 and thereafter.
[0079]
In S403 and S404, the ineffective time T1 of the air-fuel ratio rich control is calculated based on the engine speed Ne and the intake air amount Qa, and the ineffective time T1 and the time necessary for reducing the NOx held in the downstream catalyst 13 are required. Is calculated as the rich control time SLRSTM.
[0080]
The above T1 is the time from when the exhaust gas with excess reducing agent component reaches the upstream catalyst 11 inlet of the first cylinder group to when the catalyst outlet becomes excessive with reducing agent component. That is, immediately after the exhaust gas with excess reducing agent component reaches the upstream side catalyst 11 of the first cylinder group, a part of the reducing agent component is oxidized by the oxygen held in the catalyst. The reducing agent component does not flow out to the catalyst outlet until all the oxygen is consumed, and the air-fuel ratio rich control during this period does not contribute to the regeneration of the downstream catalyst 13. Therefore, by calculating the rich control time SLRSTM including the time T1, even if a part of the reducing agent component is consumed by the upstream catalyst 11 of the first cylinder group, the downstream catalyst 13 will be completely regenerated. It is assumed that. Since the invalid time T1 becomes shorter as the exhaust gas flow rate increases, T1 is calculated based on Ne and Qa.
[0081]
When the air-fuel ratio rich control is started, NOx of about the predetermined value SLSNO is always held in the downstream side catalyst 13. Therefore, this held NOx is kept at a constant rich air-fuel ratio (20% increase from stoichiometric). The time required for the reduction treatment can be known in advance by experiments or the like. Therefore, the required time RSTIME may be a fixed value. However, since the time required for the regeneration becomes shorter as the exhaust gas flow rate becomes larger, it is more preferable to calculate the RSTIME based on the engine rotation speed Ne and the intake air amount Qa.
[0082]
In S405 and S406, the release time T2 of the oxygen held by the upstream catalyst 12 of the second cylinder group is calculated based on the engine speed Ne and the intake air amount Qa, and the ineffective time T1 is calculated from the release time T2. Is calculated as the rich control delay time SLDLTM.
[0083]
The above T2 is the time from when the exhaust gas having the stoichiometric air-fuel ratio reaches the upstream catalyst 12 inlet of the second cylinder group to when the exhaust gas at the catalyst outlet reaches the stoichiometric air-fuel ratio. It is known that the amount of oxygen that can be held by the upstream catalyst 12 of the second cylinder group varies depending on the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas, and that the higher the oxygen concentration, the more oxygen can be held. For this reason, when the air-fuel ratio of the second cylinder group changes from lean to stoichiometric, oxygen that cannot be maintained in the stoichiometric state is released, and the exhaust air-fuel ratio at the catalyst outlet becomes stoichiometric until this release is completed. No. Since the discharge time T2 becomes shorter as the flow rate of the exhaust gas increases, T2 is calculated based on Ne and Qa.
[0084]
The rich control time SLRSTM and the rich control delay time SLDLTM calculated in this way are stored in a memory in the ECM 10.
[0085]
Here, the operation of the present embodiment will be described with reference to the time chart of FIG. In the figure, the upper half is of a second cylinder group (this cylinder group is referred to as a "stoichiometric control cylinder group", which is the same in FIGS. 8 and 10) for controlling the air-fuel ratio to stoichiometric when the downstream catalyst 13 is regenerated. The lower half is of a first cylinder group that controls the air-fuel ratio to be rich during regeneration of the downstream catalyst 13 (this cylinder group is referred to as a “rich control cylinder group”; the same applies to FIGS. 8 and 10). Here, the following items are assumed for the sake of simplicity.
[0086]
(1) The operating condition of the lean air-fuel ratio is constant.
[0087]
{Circle around (2)} Although combustion in the combustion chambers is not strictly simultaneous in the two cylinder groups, it is considered that combustion occurs simultaneously in the combustion chambers of the two cylinder groups because the deviation is small.
[0088]
{Circle around (3)} The oxygen concentration in the exhaust gas is considered stoichiometric, and the oxygen concentration when the air-fuel ratio in the exhaust gas is stoichiometric is set to zero.
[0089]
(4) The concentration of the reducing agent component in the exhaust gas is set to zero in the case of the lean operation.
[0090]
Hereinafter, the operation of the stoichiometric control cylinder group will be described first, and then the operation of the rich control cylinder group will be described.
(1) Stoichiometric control cylinder group
<B> Air-fuel ratio in the combustion chamber: By the following processing, the air-fuel ratio in the combustion chamber becomes smaller than the timing of t0, which is the start timing of the regeneration control, and becomes stoichiometric at the timing of t2, and after the stoichiometric state continues until the timing of t10. It becomes larger again, and returns to the air-fuel ratio before the start of the regeneration control at the timing of t12. The timing of t0 to t6 shown in FIG. 6 and the timing of t0 to t6 shown in FIG. 7 are different.
[0091]
t0: The trap NOx amount integrated value SNO exceeds the predetermined value SLSNO, and the NOx flag FLGNO is set to 1 (S106 in FIG. 2).
[0092]
t0 to t2: ramp processing of the target equivalent ratio TFBYA.
[0093]
t2 to t10: The air-fuel ratio is controlled stoichiometrically.
[0094]
t10 to t12: ramp processing of the target equivalent ratio TFBYA.
[0095]
<B> Inlet oxygen concentration of upstream catalyst 12: The inlet oxygen concentration of upstream catalyst 12 changes slightly (d1 in time) from the air-fuel ratio control of the stoichiometric control cylinder group (the air-fuel ratio of the stoichiometric control cylinder group When changing from lean to stoichiometric, the inlet oxygen concentration of the upstream side catalyst 12 changes from a large value to zero from the timing of t1, and when the air-fuel ratio of the stoichiometric control cylinder group changes from stoichiometric to lean, the timing of t11. The oxygen concentration at the inlet of the upstream catalyst 12 changes from zero to a large value). In this case, the delay amount d1 is determined by the volume of the upstream side exhaust passages 14b and 14c (passage length × passage diameter) and the exhaust flow velocity.
[0096]
<C> Outlet oxygen concentration of the upstream side catalyst 12: After the inlet oxygen concentration becomes zero at the timing of t3 by releasing the retained oxygen into the exhaust gas by the catalyst, it is released until the outlet oxygen concentration becomes zero. A delay of time T2 occurs. Similarly, after the catalyst traps the oxygen in the exhaust gas, a predetermined time delay occurs after the inlet oxygen concentration returns to a large value at the timing of t13 until the outlet oxygen concentration returns to a large value.
[0097]
<D> Inlet oxygen concentration of the downstream catalyst 13: The oxygen concentration of the inlet of the downstream catalyst 13 is reduced from a large value to zero slightly (d2 in time) from the timing of t1 at which the outlet oxygen concentration of the upstream catalyst 12 changes. It changes to zero at the timing of t8, this state continues until the timing of t13, and thereafter returns to a large value.
[0098]
In this case, the delay amount d2 is determined by the volume (passage length × passage diameter) of the downstream side exhaust passage 15b and the exhaust flow velocity.
(2) Rich control cylinder group
<A> Air-fuel ratio in the combustion chamber: The air-fuel ratio in the combustion chamber moves in the same manner as the air-fuel ratio in the combustion chamber of the stoichiometric control cylinder group by the following processing. The only difference is that the air-fuel ratio becomes rich between the timing of t4 and the timing of t10.
[0099]
tO: The NOx flag FLGNO is set to 1.
[0100]
tO to t2: ramp processing of the target equivalent ratio TFBYA.
[0101]
t2 to t4: delay processing in air-fuel ratio rich control (t4−t2 = SLDLT)
M).
[0102]
t4: The delay process in the air-fuel ratio rich control ends, and the rich control flag FLGRS is set to 1 (S219 in FIG. 3).
[0103]
t4 to t10: Air-fuel ratio rich control (t10-t4 = SLRSTM).
[0104]
t10: The regeneration is completed, and the NOx flag FLGNO and the rich control flag FLGRS are set to 0 (S109 in FIG. 2, S220 in FIG. 3).
[0105]
t10 to t12: ramp processing of the target equivalent ratio TFBYA.
[0106]
<B> Concentration of the reducing agent component at the inlet of the upstream side catalyst 11: The concentration of the reducing agent component at the inlet side of the upstream side catalyst 11 changes slightly (d3 in time) from the air-fuel ratio control of the rich control cylinder group (from stoichiometric to richer). Is changed from the timing of t5 to a side where the concentration of the inlet reducing agent component of the upstream side catalyst 11 becomes larger than zero, and when changing from rich to stoichiometric, the inlet reducing agent component of the upstream side catalyst 11 is changed from the timing of t11. The concentration changes from a large value to zero). In this case, the delay amount d3 is determined by the volume (passage length × passage diameter) of the upstream exhaust passages 14a and 14d and the exhaust flow velocity. Since the lengths and diameters of the four upstream exhaust passages 14a to 14d are almost the same, d1dd3.
[0107]
<C> Outlet reducing agent component concentration of the upstream side catalyst 11: From the timing t5 when the inlet reducing agent component concentration increases because the catalyst oxidizes the reducing agent component by releasing the retained oxygen, from the time t5 when the outlet reducing agent component concentration increases. , A delay of the invalid time T1 occurs, and the outlet reducing agent component concentration becomes larger than the timing of t6. On the other hand, when the air-fuel ratio is returned from rich to lean, the outlet reducing agent component concentration also returns to zero at substantially the same timing as t11 when the inlet reducing agent component concentration returns to zero.
[0108]
<D> Concentration of the reducing agent component at the inlet of the downstream-side catalyst 13: From the timing of t8, which is slightly (d4 in time) from the timing of t6 when the concentration of the reducing agent component at the outlet of the upstream-side catalyst 11 changes from zero to a large value. The concentration of the reducing agent component at the inlet of the downstream catalyst 13 changes and increases, and this state continues until the timing of t13, and thereafter returns to zero. In this case, the delay amount d4 is determined by the volume of the downstream exhaust passage 15a (passage length × passage diameter) and the exhaust flow velocity. Since the lengths and diameters of the two downstream exhaust passages 15a and 15b are substantially the same, d2 ≒ d4.
[0109]
As a result, in the section from the timing of t8 to the timing of t13, the oxygen concentration at the inlet of the downstream catalyst 13 becomes zero and the concentration of the reducing agent component at the inlet increases, so that the retained NOx is efficiently reduced in the downstream catalyst 13. Can be processed.
[0110]
As described above, the section where the oxygen concentration at the inlet of the downstream side catalyst 13 becomes zero and the section where the concentration of the reducing agent component at the inlet side of the downstream side catalyst 13 becomes large can be made to coincide with each other because of the following configuration. It is.
[0111]
(I) The delay amount d1 is the volume (passage length × passage diameter) of the upstream exhaust passages 14b and 14c and the exhaust flow velocity, and the delay amount d3 is the volume (passage length × passage length) of the upstream exhaust passages 14a and 14d. Path diameter) and the exhaust flow velocity, the lengths and diameters of the four upstream exhaust paths 14a to 14d are made substantially the same so that d1 ≒ d3.
[0112]
(Ii) The delay amount d2 is the volume (passage length × passage diameter) of the downstream exhaust passage 15b and the exhaust flow velocity, and the delay amount d4 is the volume (passage length × passage diameter) of the downstream exhaust passage 15a. The length and diameter of the two downstream-side exhaust passages 15a and 15b are substantially the same because they are determined by the exhaust flow velocity, so that d2 ≒ d4.
[0113]
(Iii) A predetermined delay time (a section from timing t2 to timing t4 in the figure) is provided until the air-fuel ratio rich control of the first cylinder group is started.
[0114]
Here, in order to further clarify the effect of (iii), FIG. 8 shows a time chart when the delay processing of the air-fuel ratio rich control is removed from the rich control cylinder group under the same other conditions. However, for the stoichiometric control cylinder group, the timing of returning the air-fuel ratio to lean from stoichiometric is slightly advanced from t10 to t8.
[0115]
The timing at which the concentration of the reducing agent component at the inlet of the downstream catalyst 13 changes from zero to a large value (the timing at which the reducing agent component reaches the downstream catalyst 13) due to the elimination of the delay processing of the air-fuel ratio rich control becomes t6. Since it is earlier, the oxygen concentration at the inlet of the downstream side catalyst 13 has a non-zero value for a while after t6. That is, for a while (t6 to t8) after the reducing agent component reaches the downstream side catalyst 13, the oxygen released from the upstream side catalyst 12 of the second cylinder group and the upstream side catalyst 11 of the first cylinder group And the reducing agent component having passed through at the same time flows into the downstream side catalyst 13. In the section where the oxygen and the reducing agent component flow simultaneously, the NOx reduction efficiency of the downstream catalyst 13 decreases, and the amount of NOx that flows out without being reduced increases. In particular, immediately after the atmosphere becomes excessive in the reducing agent component, the amount of NOx released from the downstream side catalyst 13 is large, so that it is not preferable that oxygen coexists in the initial stage after the reducing agent component arrives.
[0116]
In the embodiment, the volume of the exhaust passage from the vicinity of the exhaust outlet of the first cylinder group (for example, the exhaust port) to the downstream catalyst 13 is substantially the same as the volume of the exhaust passage from the vicinity of the exhaust outlet of the second cylinder group to the downstream catalyst 13. After the exhaust air-fuel ratio of the second cylinder group becomes stoichiometric, the delay process of the air-fuel ratio rich control is performed such that the exhaust air-fuel ratio of the first cylinder group becomes rich with a certain delay. In the above description, the simultaneous inflow of oxygen and the reducing agent component to the downstream catalyst 13 has been described. However, even when the air-fuel ratio control delay process is not separately performed, the simultaneous Inflow can be avoided. That is, when making the exhaust air-fuel ratio of the first cylinder group rich and making the exhaust air-fuel ratio of the second cylinder group stoichiometric at the same timing during regeneration of the downstream catalyst 13 in the lean operation range, The exhaust passage volume from the vicinity of the exhaust outlet of the first cylinder group (for example, the exhaust port) to the downstream catalyst 13 is made larger than the exhaust passage volume from the vicinity of the exhaust outlet of the second cylinder group to the downstream catalyst 13 (second). Embodiment).
[0117]
Explaining this, the delay processing of the air-fuel ratio rich control is excluded from the regeneration control of the first embodiment (that is, S215 to S218 in FIG. 3 are deleted).
[0118]
On the other hand, as shown in FIG. 9, the passage diameter and the passage length of the upstream side exhaust passage and the downstream side exhaust passage are configured as follows.
[0119]
<a> Upstream exhaust passage
(1) The four upstream exhaust passages 14a to 14d have the same passage diameter.
[0120]
(2) The upstream exhaust passages 14a and 14d of the first cylinder group have substantially the same passage length.
[0121]
{Circle around (3)} The upstream exhaust passages 14b and 14c of the second cylinder group have substantially the same passage length.
[0122]
(4) The length of the upstream exhaust passages 14a and 14d of the first cylinder group is made longer than the length of the upstream exhaust passages 14b and 14c of the second cylinder group.
[0123]
<B> Downstream exhaust passage
(1) The two downstream exhaust passages 15a and 15b have the same passage.
[0124]
(2) The length of the downstream exhaust passage 15a of the first cylinder group is made longer than the length of the downstream exhaust passage 15b of the second cylinder group.
[0125]
FIG. 10 shows a time chart when the regeneration control is performed as shown in FIG. 9 and the air-fuel ratio rich control excluding the delay processing is performed. In the second embodiment, the configuration of the upstream exhaust passage of <a> described above, in particular, the length of the upstream exhaust passages 14a and 14d of the first cylinder group is changed to the passage of the upstream exhaust passages 14b and 14c of the second cylinder group. Since it is longer than the length (<a> (4)), d3> d1 and the configuration of the downstream exhaust passage of <b>, in particular, the length of the downstream exhaust passage 15a of the first cylinder group is set to the second length. Since it is longer than the length of the exhaust passage 15b on the downstream side of the cylinder group (<b> (2)), d4> d2. As a result, even when the delay processing of the air-fuel ratio rich control is not performed, the timing at which the concentration of the reducing agent component at the inlet of the downstream catalyst 13 becomes larger than zero is delayed, and the timing at t8 when the oxygen concentration at the inlet of the downstream catalyst 13 becomes zero. Is supposed to match. Therefore, also in the second embodiment, the NOx released from the downstream catalyst 13 can be efficiently reduced without being disturbed by the oxygen desorbed from the upstream catalyst 12 of the second cylinder group.
[0126]
In the latter half of the time when the reducing agent component flows into the downstream catalyst 13 (t11 to t13), oxygen and the reducing agent component are simultaneously flowing. However, at such a time, NOx released from the downstream catalyst 13 is discharged. Since the amount is small, the influence on the decrease in the NOx reduction efficiency is small.
[0127]
In the second embodiment, when the downstream side catalyst 13 is regenerated in the lean operation range, the exhaust air-fuel ratio of the first cylinder group is made rich and the exhaust air-fuel ratio of the second cylinder group is made stoichiometric at the same timing. In this case, the diameters of the upstream exhaust passages of the two cylinder groups are made the same, and the diameters of the downstream exhaust passages of the two cylinder groups are also made the same. By making only the length of the passage different between the two cylinder groups, and increasing the passage length of the first cylinder group for performing the air-fuel ratio rich control, the first cylinder group is discharged from the upstream catalyst 12 of the second cylinder group and downstream. The case where excess exhaust of the reducing agent component passing through the upstream catalyst 11 of the first cylinder group reaches the downstream catalyst 13 when the oxygen reaching the side catalyst 13 is exhausted has been described. If the side exhaust passage has the same passage diameter, Also, the diameters of the downstream exhaust passages of the two cylinder groups are made the same, and the exhaust passage lengths of the two cylinder groups are different only for the upstream exhaust passage or only for the downstream exhaust passage. The same purpose can be achieved by increasing the passage length of the first cylinder group for controlling. The same purpose can be further achieved by the following method.
[0128]
<A> The lengths of the upstream exhaust passages of the two cylinder groups are made the same, and the lengths of the downstream exhaust passages of the two cylinder groups are also made the same. The passage diameter of the passage is made different between the two cylinder groups, and the passage diameter of the first cylinder group for performing the air-fuel ratio rich control is increased.
[0129]
<B> The lengths of the upstream exhaust passages of the two cylinder groups are made the same, and the lengths of the downstream exhaust passages of the two cylinder groups are also made the same. Only in the side exhaust passage, the passage diameter of the exhaust passage is made different between the two cylinder groups, and the passage diameter of the first cylinder group for performing the air-fuel ratio rich control is increased.
[0130]
In the first embodiment, the reducing agent component passing through the upstream catalyst 11 of the first cylinder group at the same timing as when oxygen released from the upstream catalyst 12 of the second cylinder group and reaching the downstream catalyst 13 is exhausted. Is described in the case where excessive exhaust gas reaches the downstream side catalyst 13, but after the oxygen exhausted from the upstream side catalyst 12 of the second cylinder group and reaching the downstream side catalyst 13 disappears, the upstream side of the first cylinder group Excessive exhaust of the reducing agent component passing through the catalyst 11 may reach the downstream catalyst 13.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a control system diagram of one embodiment.
FIG. 2 is a flowchart for explaining determination of execution / non-execution of catalyst regeneration control.
FIG. 3 is a flowchart for explaining calculation of a target equivalent ratio.
FIG. 4 is a flowchart for explaining calculation of a fuel injection pulse width.
FIG. 5 is a flowchart for explaining calculation of a reproduction control time.
FIG. 6 is a waveform chart for explaining the operation of the embodiment.
FIG. 7 is a waveform chart for explaining the operation of the embodiment.
FIG. 8 is a waveform chart for explaining the operation of the embodiment.
FIG. 9 is a control system diagram of a second embodiment.
FIG. 10 is a waveform chart for explaining the operation of the second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Engine body
4 Fuel injection valve
10 ECU
11 First upstream catalyst
12 Second upstream catalyst
13 Downstream catalyst
14a to 14d Upstream exhaust passage
15a, 15b Downstream exhaust passage

Claims (9)

一または複数の気筒からなる第1気筒群と、
一または複数の気筒からなる第2気筒群と、
前記第1気筒群からの排気が導かれる第1上流側触媒と、
前記第2気筒群からの排気が導かれる第2上流側触媒であって酸素ストレージ機能を有する第2上流側触媒と、
これら2つの上流側触媒からの排気が導かれる下流側触媒であって酸素過剰の雰囲気でNOxをトラップして保持する機能を有する一方、還元剤成分の過剰な雰囲気で保持していたNOxを放出して還元する機能を有する下流側触媒と、
リーン運転中に前記下流側触媒からNOxを放出させるときに、前記第1上流側触媒入口の排気空燃比がリッチとなるようにかつ前記第2上流側触媒入口の排気空燃比がストイキとなるように気筒群毎の空燃比を制御する手段と
を備えるエンジンの排気浄化装置において、
前記空燃比制御の実行時に、前記第2上流側触媒から放出されて前記下流側触媒に到達する酸素がなくなったときまたはその後に、前記第1上流側触媒を経てくる還元剤成分の過剰な排気を前記下流側触媒へ到達させる手段
を備えることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
A first cylinder group including one or more cylinders;
A second cylinder group including one or more cylinders;
A first upstream catalyst to which exhaust gas from the first cylinder group is guided;
A second upstream catalyst to which exhaust gas from the second cylinder group is guided, the second upstream catalyst having an oxygen storage function;
A downstream catalyst to which exhaust gas from these two upstream catalysts is led has a function of trapping and holding NOx in an oxygen-excess atmosphere, while releasing NOx held in an atmosphere of an excess of a reducing agent component. A downstream catalyst having a function of reducing
When NOx is released from the downstream catalyst during the lean operation, the exhaust air-fuel ratio at the first upstream catalyst inlet becomes rich and the exhaust air-fuel ratio at the second upstream catalyst inlet becomes stoichiometric. Means for controlling the air-fuel ratio for each cylinder group in the exhaust gas purifying apparatus for an engine,
During the execution of the air-fuel ratio control, when there is no oxygen released from the second upstream catalyst and reaching the downstream catalyst, or thereafter, excessive exhaust of the reducing agent component passing through the first upstream catalyst is performed. An exhaust purification device for an engine, comprising: means for causing the exhaust gas to reach the downstream catalyst.
一または複数の気筒からなる第1気筒群と、
一または複数の気筒からなる第2気筒群と、
前記第1気筒群からの排気が導かれる第1上流側触媒と、
前記第2気筒群からの排気が導かれる第2上流側触媒であって酸素ストレージ機能を有する第2上流側触媒と、
これら2つの上流側触媒からの排気が導かれる下流側触媒であって排気空燃比がリーンである場合にNOxをトラップして保持する機能を有する一方、排気空燃比がストイキまたはリッチである場合に保持していたNOxを放出して還元する機能を有する下流側触媒と、
リーン運転中に前記下流側触媒からNOxを放出させるときに、前記第1気筒群の排気空燃比がリッチとなるようにかつ前記第2気筒群の排気空燃比がストイキとなるように気筒群毎の空燃比を制御する手段と
を備えるエンジンの排気浄化装置において、
前記第1気筒群の排気出口付近から前記下流側触媒までの排気通路容積を前記第2気筒群の排気出口付近から前記下流側触媒までの排気通路容積より大きくすることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
A first cylinder group including one or more cylinders;
A second cylinder group including one or more cylinders;
A first upstream catalyst to which exhaust gas from the first cylinder group is guided;
A second upstream catalyst to which exhaust gas from the second cylinder group is guided, the second upstream catalyst having an oxygen storage function;
A downstream catalyst to which exhaust gas is guided from these two upstream catalysts, which has a function of trapping and holding NOx when the exhaust air-fuel ratio is lean, and has a function of trapping and holding NOx when the exhaust air-fuel ratio is stoichiometric or rich. A downstream catalyst having a function of releasing and reducing the retained NOx,
When NOx is released from the downstream side catalyst during the lean operation, the exhaust air-fuel ratio of the first cylinder group becomes rich and the exhaust air-fuel ratio of the second cylinder group becomes stoichiometric. Means for controlling the air-fuel ratio of the engine,
An exhaust gas of an engine, wherein an exhaust passage volume from near an exhaust outlet of the first cylinder group to the downstream catalyst is larger than an exhaust passage volume from near an exhaust outlet of the second cylinder group to the downstream catalyst. Purification device.
前記第1気筒群の排気出口付近から前記第1上流側触媒までの排気通路容積を前記第2気筒群の排気出口付近から前記第2上流側触媒までの排気通路容積より大きくすることを特徴とする請求項2に記載のエンジンの排気浄化装置。An exhaust passage volume from near the exhaust outlet of the first cylinder group to the first upstream catalyst is larger than an exhaust passage volume from near the exhaust outlet of the second cylinder group to the second upstream catalyst. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 2. 前記第1気筒群の排気出口付近から前記第1上流側触媒までの排気通路長さを前記第2気筒群の排気出口付近から前記第2上流側触媒までの排気通路長さより長くすることを特徴とする請求項3に記載のエンジンの排気浄化装置。The length of the exhaust passage from the vicinity of the exhaust outlet of the first cylinder group to the first upstream side catalyst is longer than the length of the exhaust passage from the vicinity of the exhaust outlet of the second cylinder group to the second upstream side catalyst. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 3, wherein 前記第1気筒群の排気出口付近から前記第1上流側触媒までの排気通路径を前記第2気筒群の排気出口付近から前記第2上流側触媒までの排気通路径より大きくすることを特徴とする請求項3に記載のエンジンの排気浄化装置。An exhaust passage diameter from near the exhaust outlet of the first cylinder group to the first upstream catalyst is larger than an exhaust passage diameter from near the exhaust outlet of the second cylinder group to the second upstream catalyst. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 3. 前記第1上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路容積を前記第2上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路容積より大きくすることを特徴とする請求項2に記載のエンジンの排気浄化装置。The engine exhaust according to claim 2, wherein an exhaust passage volume from the first upstream catalyst to the downstream catalyst is larger than an exhaust passage volume from the second upstream catalyst to the downstream catalyst. Purification device. 前記第1上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路長さを前記第2上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路長さより長くすることを特徴とする請求項6に記載のエンジンの排気浄化装置。The engine according to claim 6, wherein an exhaust passage length from the first upstream catalyst to the downstream catalyst is longer than an exhaust passage length from the second upstream catalyst to the downstream catalyst. Exhaust gas purification device. 前記第1上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路径を前記第2上流側触媒から前記下流側触媒までの排気通路径より大きくすることを特徴とする請求項6に記載のエンジンの排気浄化装置。7. The engine exhaust according to claim 6, wherein an exhaust passage diameter from the first upstream catalyst to the downstream catalyst is larger than an exhaust passage diameter from the second upstream catalyst to the downstream catalyst. Purification device. 一または複数の気筒からなる第1気筒群と、
一または複数の気筒からなる第2気筒群と、
前記第1気筒群からの排気が導かれる第1上流側触媒と、
前記第2気筒群からの排気が導かれる第2上流側触媒であって酸素ストレージ機能を有する第2上流側触媒と、
これら2つの上流側触媒からの排気が導かれる下流側触媒であって排気空燃比がリーンである場合にNOxをトラップして保持する機能を有する一方、排気空燃比がストイキまたはリッチである場合に保持していたNOxを放出して還元する機能を有する下流側触媒と、
リーン運転中に前記下流側触媒からNOxを放出させるときに、前記第1気筒群の排気空燃比がリッチとなるようにかつ前記第2気筒群の排気空燃比がストイキとなるように気筒群毎の空燃比を制御する手段と
を備えるエンジンの排気浄化装置において、
前記第1気筒群の排気出口付近から前記下流側触媒までの排気通路容積と前記第2気筒群の排気出口付近から前記下流側触媒までの排気通路容積とがほぼ同じになるように構成するとともに、前記空燃比制御の実行時に、前記第2気筒群の排気空燃比をストイキとした後、一定期間遅らせて前記第1気筒群の排気空燃比をリッチとする遅延手段を設けることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
A first cylinder group including one or more cylinders;
A second cylinder group including one or more cylinders;
A first upstream catalyst to which exhaust gas from the first cylinder group is guided;
A second upstream catalyst to which exhaust gas from the second cylinder group is guided, the second upstream catalyst having an oxygen storage function;
A downstream catalyst to which exhaust gas is guided from these two upstream catalysts, which has a function of trapping and holding NOx when the exhaust air-fuel ratio is lean, and has a function of trapping and holding NOx when the exhaust air-fuel ratio is stoichiometric or rich. A downstream catalyst having a function of releasing and reducing the retained NOx,
When NOx is released from the downstream side catalyst during the lean operation, the exhaust air-fuel ratio of the first cylinder group becomes rich and the exhaust air-fuel ratio of the second cylinder group becomes stoichiometric. Means for controlling the air-fuel ratio of the engine,
The exhaust passage volume from the vicinity of the exhaust outlet of the first cylinder group to the downstream side catalyst is substantially equal to the exhaust passage volume from the vicinity of the exhaust outlet of the second cylinder group to the downstream side catalyst. When executing the air-fuel ratio control, a delay means is provided for setting the exhaust air-fuel ratio of the second cylinder group to stoichiometric and then delaying the exhaust air-fuel ratio of the first cylinder group for a certain period to enrich the exhaust air-fuel ratio of the first cylinder group. Engine exhaust purification device.
JP2000056751A 2000-03-02 2000-03-02 Engine exhaust purification device Expired - Lifetime JP3603724B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000056751A JP3603724B2 (en) 2000-03-02 2000-03-02 Engine exhaust purification device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000056751A JP3603724B2 (en) 2000-03-02 2000-03-02 Engine exhaust purification device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001248427A JP2001248427A (en) 2001-09-14
JP3603724B2 true JP3603724B2 (en) 2004-12-22

Family

ID=18577643

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000056751A Expired - Lifetime JP3603724B2 (en) 2000-03-02 2000-03-02 Engine exhaust purification device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3603724B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001248427A (en) 2001-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2003269148A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2005048715A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2008128162A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2000337129A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP4244562B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
US9765663B2 (en) Method of regenerating lean NOx trap of exhaust purification system provided with lean NOx trap and selective catalytic reduction catalyst and exhaust purification system
JPWO2004097200A1 (en) Control device for internal combustion engine
JP4292671B2 (en) Hydrocarbon emission reduction device for internal combustion engine
JP4273797B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3603724B2 (en) Engine exhaust purification device
JP4492776B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2001003782A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2004339967A (en) Exhaust emission control device of engine
JP5392021B2 (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP2010031737A (en) Air-fuel ratio control device and hybrid vehicle
JP2009036153A (en) Exhaust-emission purifying apparatus of internal combustion engine
JP3951630B2 (en) Diesel engine exhaust purification system
JP4867694B2 (en) Engine exhaust purification system
KR20190073187A (en) Exhaust system of gasoline engine
JP5229001B2 (en) Engine exhaust purification system
JP2019132165A (en) Exhaust emission control device for engine
JP2000120483A (en) Lean-burn internal combustion engine
JP2004346844A (en) Exhaust emission control system
JP3684929B2 (en) Engine exhaust purification system
JP5195173B2 (en) Diesel engine exhaust purification system

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040810

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040907

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040920

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 3603724

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081008

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091008

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101008

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111008

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121008

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121008

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131008

Year of fee payment: 9

EXPY Cancellation because of completion of term