JP3775158B2 - Engine exhaust purification system - Google Patents

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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】
排気空燃比がリーンのときに排気中のNOxを吸着し、排気中の酸素濃度が低下したときに既に吸着したNOxを放出するNOx触媒を、エンジンの排気通路に配設した技術が公知である(特開平11−107813号公報参照)。
【0003】
この従来装置では、NOx触媒が排気中の硫黄成分(SOx)を吸着して触媒能力が低下したとき、NOx触媒の温度を上昇させて硫黄成分を放出させ、触媒能力を回復させるようにしており、その方法に関して、エンジンの運転条件が低回転速度かつ低負荷のときは吸気行程と膨張行程の2度に分けて燃料噴射(2度噴射)を行ってNOx触媒を昇温し、それ以上の負荷領域になると吸気行程のみの噴射(1度噴射)と点火時期のリタードを行ってNOx触媒を昇温する旨の開示がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この公報では、NOx触媒が吸着したNOxを放出させる際の燃料噴射制御に関する開示がなく、この従来装置では適切なNOx放出制御を行うことができない可能性がある。
【0005】
すなわち、NOx触媒がある程度のNOxを吸着したときには、酸素濃度が低く還元剤成分(CO、HC)を過剰に含む排気をNOx触媒へ流入させ、吸着NOxの放出と放出NOxの還元浄化を行うことになるが、このNOx放出還元制御(以下、「触媒再生制御」という。)を行う場合、エンジンの状態によって最適な燃料噴射の形態が異なることがわかった。これを以下に説明する。
【0006】
触媒再生制御における空燃比リッチ化制御を1度噴射で行うと、燃焼の際に燃焼室内に存在する酸素分子により燃料が部分酸化され、COが多量に生成される。ところが、これを吸気行程と膨張行程の2度に分けて噴射を行い、そのうち1度目の噴射の目標燃料量を排気空燃比が理論空燃比(以下「ストイキ」という。)となるように設定するとともに1度目の噴射による燃焼がほぼ終了した時点で2度目の噴射を行うようにしたとき、部分酸化がほとんど発生することがなく、空燃比リッチ化分の燃料(2度目に噴射された燃料)は、ほぼその全部がHCとしてNOx触媒に供給される。ただし、そのままでは1度噴射の場合と比較して排出HCの増加を招いてしまうが、2度目の噴射を行うときの燃焼室内温度が十分に高い場合には空燃比リッチ化分の燃料が高温の熱により改質され、1度噴射の場合と比較して、多重結合を有しないHC種(パラフィン系成分)の比率が減少し代わりに多重結合を有するHC種(オレフイン系成分)の比率が増加することがわかったのである。この作用により1度噴射の場合より還元剤の反応性が高くなり、NOx還元浄化の効率が高まる(図1参照)。言い換えると、この場合における2度噴射によれば1度噴射の場合よりも少ない燃料で1度噴射の場合と同等のNOx還元浄化効率が得られることになるため空燃比リッチ化制御を行う際の噴射量を1度噴射の場合よりも少なくでき、NOx還元浄化に供されずに排出されるHCの増加を抑えることが可能となる。
【0007】
一方、2度目の噴射を行うときの燃焼室内温度が不十分であるときには2度目の噴射燃料が改質されずにそのまま排出される。燃料中のパラフィン系成分の比率は、通常、排気よりも高いため、このような低温の条件で2度噴射を行うと還元剤の反応が1度噴射の場合よりもかえって悪くなり、NOx還元浄化の効率が低下するうえ排出HCの増加を招く。
【0008】
そこでこの発明は、2度目の噴射時の燃焼室内温度を推定し、その推定温度に基づいて2度目の噴射の燃料が、反応性の高いHC種の比率が大きくなる燃料へと改質される温度域かどうかを判定し、改質が行われる温度域では2度噴射で空燃比リッチ化制御を行うことにより、NOx還元浄化の効率を高めることを目的とする。また、改質が行われない温度域では1度噴射で空燃比リッチ化制御を行うことにより、改質が行われない温度域でも2度噴射で空燃比リッチ化制御を行うことによるNOx還元浄化効率の低下と排出HCの増加を防止することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、図20に示すように、流入する排気の空燃比がリーン空燃比のとき排気中のNOxをトラップして保持し、流入する排気の空燃比がリッチ空燃比のとき、保持していたNOxを放出するとともに排気中のHC、COで還元浄化する機能を有する触媒21と、この触媒21のNOx保持量が所定値を超えたとき排気空燃比を一時的にリッチ化する手段22とを備えるエンジンの排気浄化装置において、燃焼室に直接的に燃料を噴射供給する手段23と、この燃料噴射供給手段23を用いてエンジントルクの発生に結びつく時期とその後のエンジントルクの発生に結びつかない時期の2度に分けて燃料供給する2度噴射とエンジントルクの発生に結びつく時期だけで燃料供給する1度噴射とを切換可能な手段24と、2度噴射の2度目の噴射時の燃焼室内温度を推定する手段25と、この2度目の噴射時の燃焼室内温度に基づいて2度目の噴射の燃料が反応性の高いHC種の比率が大きくなる燃料へと改質され、2度目の噴射の燃料が改質されない温度域よりも高温である温度域であるかどうかを判定する手段26と、前記排気空燃比を一時的にリッチ化する場合に前記2度目の噴射の燃料が改質される温度域であると判定されたとき、前記2度噴射を選択する手段27とを設けた。
【0010】
第2の発明では、第1の発明において前記エンジントルクの発生に結びつく時期が燃焼サイクルにおける吸気行程または圧縮行程であり、前記エンジントルクの発生に結びつかない時期が膨張行程である。
【0011】
第3の発明では、第1または第2の発明において前記2度目の噴射の燃料が改質されない温度域であると判定されたとき前記1度噴射を選択する。
【0012】
第4の発明では、第3の発明において前記排気空燃比を一時的にリッチ化する場合に前記2度噴射を選択したときの総目標当量比TFBYA(TFBYAm+TFBYAa)を、前記排気空燃比を一時的にリッチ化する場合に前記1度噴射を選択したときの目標当量比TFBYAmよりリーン側に設定する。
【0013】
第5の発明では、第1から第4までのいずれか一つの発明において前記2度目の噴射時の燃焼室内温度を、エンジン回転速度、エンジン負荷、点火時期、エンジン冷却水温の何れかまたは全部に応じて推定する。
【0014】
第6の発明では、第5の発明において前記エンジン回転速度Neと前記エンジン負荷に基づいて燃焼ピーク温度TCpeakを算出し、燃焼温度がピークとなる時点から2度目の噴射時までの期間における温度降下を考慮するための補正率TCadvを前記エンジン回転速度Neと前記点火時期ADVに基づいて、また燃焼ガスが冷却されることによる温度降下を考慮するための補正率TCtwを前記エンジン回転速度Neと前記エンジン冷却水温Twに基づいてそれぞれ算出し、これら2つの温度降下補正率TCadv、TCtwで前記燃焼ピーク温度TCpeakを補正した値を前記2度目の噴射時の燃焼室内温度TC2として推定する。
【0015】
第7の発明では、第1から第6までのいずれか一つの発明において前記2度目の噴射時が、1度目の噴射による燃焼がほぼ終了した時点またはその時点より所定の期間が経過した時点である。
【0016】
第8の発明では、第7の発明において前記2度噴射を選択したときの1度目の噴射による排気空燃比がストイキまたはその近傍となるように1度目の噴射の目標燃料量(目標当量比TFBYAm)を設定する。
【0017】
第9の発明では、第8の発明において前記2度目の噴射の目標燃料量(目標当量比TFBYAa)を放出NOx濃度RNOxと還元剤効率REFFに基づいて算出する。
【0018】
第10の発明では、第9の発明において前記還元剤効率REFFを前記2度目の噴射時の燃焼室内温度TC2に応じて設定する。
【0019】
第11の発明では、第3の発明において前記排気空燃比を一時的にリッチ化する際に前記1度噴射と前記2度噴射のいずれかを選択したとき、その選択したタイミングより所定の期間(時間)はその選択した噴射を継続する。
【0020】
【発明の効果】
第1、第2の発明では、触媒に保持されたNOxを還元浄化するための空燃比のリッチ化制御を2度噴射で行う場合に2度目の噴射の燃料が燃焼室内の雰囲気温度に応じて改質され排気中に含まれる還元剤の反応性が向上することに着目し、2度目の噴射の燃料が改質される温度域であると判定されたとき2度噴射により空燃比のリッチ化制御を行う構成としたので、特に燃焼室内温度が高くなる高負荷時に触媒の保持するNOxを効率的に還元浄化することができる。
【0021】
一方、2度目の噴射を行うときの燃焼室内温度が不十分であるときにまで2度噴射を行うと還元剤の反応性が1度噴射の場合よりもかえって低くなり、NOx還元浄化の効率が低下するうえ排出HCの増加を招くのであるが、第3の発明によれば燃焼室内温度が不十分となる温度域になると1度噴射に切換えて空燃比のリッチ化制御を行うので、この低温域でも2度噴射を行うことによるNOx還元浄化の効率の低下と排出HCの増加を防止できる。
【0022】
第4の発明は、燃焼室内温度が高くなる温度域で2度噴射を行う場合には1度噴射の場合より還元剤の反応性が高くなり、そのぶんNOx還元浄化の効率が高まり、これによって1度噴射の場合よりも少ない燃料で1度噴射の場合と同等のNOx還元浄化効率が得られることに着目したもので、第4の発明によれば空燃比のリッチ化制御を行う際の噴射量を1度噴射の場合よりも少なくすることができ、NOx還元浄化に供されずに排出されるHCの増加を抑えることができる。
【0023】
第5、第6の発明によれば、エンジン回転速度、エンジン負荷、点火時期、エンジン冷却水温が変化しても精度よく2度目の噴射時の燃焼室内温度を推定できる。
【0024】
1度目の噴射による燃焼が終了する前に2度目の噴射を行ったのでは燃焼の際に燃焼室内に存在する酸素分子により燃料が部分酸化されてCOが多く生成され、そのぶん反応性の高いHC種へと改質される燃料が少なくなるのであるが、第7の発明によれば、部分酸化される燃料分が少なくなる。また、第8の発明によれば2度噴射を選択したときの1度目の噴射による排気空燃比がストイキまたはその近傍となるように設定するので2度目の噴射の燃料に部分酸化がほとんど発生することがなく、空燃比リッチ化分の燃料(2度目に噴射された燃料)のほぼ全部をHCとして触媒に供給できる。
【0025】
放出NOx濃度とNOx還元浄化のために供給した燃料のうち実際にNOxの還元浄化に使用される燃料の割合を表す還元剤効率とを考慮することなく2度目の噴射の目標燃料量を設定したのでは触媒から放出されるNOx量に対して還元剤としての燃料量が不足したり過剰となってしまうが、第9の発明によれば、触媒から放出されるNOx量に対して過不足なく還元剤としての燃料量を供給できる。
【0026】
第10の発明によれば、2度目の噴射時の燃焼室内温度が変化しても還元剤効率を精度よく与えることができる。
【0027】
1度噴射と2度噴射とで同一のトルクを得ようとすると要求空気量が変化する場合があり、この場合にエンジン負荷変化に応じて燃焼室内温度が上下に変化し、これを受けて空燃比のリッチ化制御中にこれら2つの噴射が頻繁に切換えられたのではスロットル及び吸入空気量の追従性等の観点から運転性の悪化につながる可能性があるが、第11の発明によれば、空燃比のリッチ化制御中に1度噴射と2度噴射とが頻繁に切換わるハンチングを防止できる。
【0028】
【発明の実施の形態】
図2において、1はエンジン本体、2は吸気通路、3は燃焼室、4は排気通路、5はDCモータ等からなるスロットルアクチュエータ5aにより駆動されるスロットル装置、6はECM(エレクトロニックコントロールモジュール)11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。
【0029】
ECM11にはクランク角センサ12からの基準位置信号と単位角度信号、エアフローメータ13からの吸入空気流量信号、アクセル開度センサ14からのアクセル開度信号、さらには水温センサ15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。
【0030】
排気通路4は、図示しないがエンジン出口に接続されて全気筒の排気を集合させる排気マニフォルド、この排気マニフォルドに接続され車両の床下を経て車体後部へと排気を運ぶパイプ状の排気管、この排気管の末端に接続されるマフラーなどからなり、このうちパイプ状の排気管のマニフォルド近傍位置と床下位置とにそれぞれ三元触媒7、8が配置される。これら2つの三元触媒を区別するためマニフォルド近傍位置の三元触媒7をマニフォルド触媒、床下位置の三元触媒8を床下触媒という。
【0031】
マニフォルド触媒7はエンジン排気出口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保持し、排気中に過剰な還元剤(HC、CO)が存在するとき保持していた酸素で排気中の還元剤を酸化する機能(酸素ストレージ機能)を有する。これに対して床下触媒8のほうは流入する排気の空燃比がストイキのとき排気中のHC、COの酸化浄化とNOxの還元浄化とを同時に行う機能を有するほか、流入する排気の空燃比がリーンのとき排気中のNOxをトラップして保持し、流入する排気の空燃比がリッチになると保持していたNOxを放出するとともにこの放出したNOxを排気中のHC、COで還元浄化する機能を有する。
【0032】
さて、リーン空燃比の運転時に床下触媒のNOx保持量がある程度になったら空燃比リッチ化制御を行って床下触媒を再生させる必要がある。
【0033】
ここで、本願の発明者による実験により燃料を直接的に燃焼室内に噴射供給できる燃料噴射弁を用いて空燃比リッチ化制御を燃焼サイクルにおける吸気行程と膨張行程の2度に分けた噴射(2度噴射)で行う場合に、2度目に噴射された燃料が燃焼室内の雰囲気温度に応じて改質され排気中に含まれる還元剤の反応性が向上する、という新たな知見を得ている。この点に着目し、ECM11では2度目の噴射時(膨張行程にある)の燃焼室内温度(この燃焼室内温度を以下「2度目噴射時燃焼室内温度」という)を推定し、この2度目噴射時燃焼室内温度に基づいて2度目の噴射燃料の改質が行われる温度域であると判定されたとき2度噴射で空燃比リッチ化制御を行い、また改質による効果が得られない温度域では1度噴射に切換えて空燃比リッチ化制御を行う。
【0034】
ECM11で実行されるこの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、本実施形態での床下触媒の再生制御を図18の波形図を用いて概説すると、同図は触媒再生制御の開始時にエンジン負荷が比較的高いことより2度目噴射時燃焼室内温度TC2(推定値)が、燃焼室内で噴射燃料が改質される温度域にあったものが、負荷の低下でt2のタイミングよりTC2が燃料改質による効果が得られない温度域へと移り、その後のt3のタイミングで触媒再生制御が終了する場合の例である。
【0036】
こうした場合に以下の操作を実行する。
【0037】
〈1〉床下触媒のNOx保持量をTNOxとすれば、このTNOxがリーン空燃比の運転中に徐々に増えていくので、TNOxが所定値TNOx0に達するt0のタイミングを触媒再生制御の開始タイミングとし、このとき再生フラグFNOxを0より1に切換える(第2段目参照)。また、空燃比リッチ化制御によりTNOxが徐々に減ってゆき、TNOxがゼロとなるt3のタイミングで触媒再生制御を終了させるため再生フラグFNOxを1より0に切換える。再生フラグはFNOx=1のとき触媒再生制御が必要であることを、また再生フラグFLGNO=0のとき触媒再生制御が必要でないことを示すフラグである。
【0038】
〈2〉触媒再生制御の開始タイミングのt0で、TC2の推定を開始する(第3段目参照)。t0のタイミングではこのTC2が判定値TC2INJHを超えており、燃料が改質される温度域にあるため、2度噴射フラグF2INJを0より1に切換える(第4段目の一点鎖線参照)。そのあとTC2がもう一つの判定値TC2INJL(TC2INJL<TC2INJH)にまで低下したt2のタイミング以降は燃料が改質されることがないので、2度噴射フラグF2INJを1より0に切換える。F2INJ=1は2度噴射を行うことを、F2INJ=0は2度噴射を行わない(すなわち1度噴射を行う)ことを示す。
【0039】
なお、第4段目には再生フラグFNOxが1となる前においてもF2INJ=1となっているものを実線で示すが、これは別の目的からの要請である。
【0040】
〈3〉一方、触媒再生制御の開始タイミングのt0で1度目の噴射の目標当量比仮り置き値TFBYA1を目標当量比のマップ値(=基本値)TFBYA0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TFBYA0はリーン空燃比の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、1度目の噴射の目標当量比仮り置き値TFBYA1を1.0にすることは1度目の噴射による排気の空燃比をストイキにすることを意味する。したがって、1度目の噴射の目標当量比仮り置き値に従えばt0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1度目の噴射の当量比(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を1度目の噴射の目標当量比TFBYAmとして算出する(第5段目の実線参照)。
【0041】
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14で検出)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1度目の噴射の目標当量比TFBYAm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5aによりスロットル開度を制御することで、1度目の噴射の目標当量比TFBYAm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、1度目の噴射の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、運転者の意図しないトルク変動が生じる可能性がある。このため、上記の1度目の噴射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。
【0042】
〈4〉1度目の噴射の目標当量比TFBYAmが1度目の噴射の目標当量比仮り置き値TFBYA1(=1.0)と一致するt1のタイミングで2度噴射で空燃比リッチ化制御を行うため、当量比増量分FBYARNOx(床下触媒から放出されるNOxの還元浄化に必要となる当量比増分)を2度目の噴射の目標当量比TFBYAaとして算出する(第6段目参照)。当量比増量分FBYARNOxは、放出NOx濃度RNOxに加えて、還元剤効率REFF(NOx還元浄化のために供給した燃料のうち実際にNOxの還元浄化に使用される燃料の割合を表す)を加味して算出する。
【0043】
〈5〉t2のタイミングで2度噴射を終了させるため2度目の噴射の目標当量比TFBYAa=0とする一方、1度噴射に切換えて空燃比リッチ化制御を行わせるため、〈4〉と同様にして算出した当量比増量分FBYARNOxを1.0に加算した値を1度目の噴射の目標当量比仮り置き値TFBYA1として算出する(第5段目の実線参照)。
【0044】
〈6〉触媒再生制御の終了タイミングであるt3で1度目の噴射の目標当量比仮り置き値TFBYA1を1.0+FBYARNOxの値よりマップ値TFBYA0へと戻す。このときも1度目の噴射の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(第5段目の一点鎖線参照)、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を1度目の噴射の目標当量比TFBYAmとして算出する(第5段目の実線参照)。
【0045】
〈7〉1度目の噴射の目標当量比TFBYAmと2度目の噴射の目標当量比TFBYAaを加算した値が総目標当量比TFBYAである(最下段参照)。
【0046】
以上で触媒再生制御の概説を終え、以下のルーチン(フローチャート)により具体的に説明する。
【0047】
図3のルーチンは床下触媒の再生制御が必要であるかそれとも必要でないかを判定するためのもので、本ルーチンは一定時間毎(たとえば10ms毎)に実行する。この演算周期は後述する他のルーチン(図7、図12、図14、図17)も同じである。
【0048】
なお、本ルーチン内で算出したり設定される値のうち本ルーチンにおいて次回演算時に必要となる値や後述する他のルーチンにおいて必要となる値は、本ルーチンを終了(RETURN)させる際にECM11内のメモリにストアされる。この点、後述する他のルーチンでも同様である。
【0049】
S101、S102ではエアフローメータ13の出力信号から吸入空気流量Qaを、またECM11内のメモリからエンジン回転速度Ne、目標トルクTTC、総目標当量比TFBYA、NOx保持量の前回値であるTNOxzを読み込む。
【0050】
NOx保持量TNOxは本ルーチンで算出する値であり、S102で読み込んだ値は前回に本ルーチンを実行した際に算出しメモリにストアしたものなので、今回算出する値と区別するため添え字zを付けている。エンジン回転速度Neはクランク角センサ12が基準信号を出力する毎に別ルーチンで算出され、その最新値がメモリにストアされている。目標トルクTTC、総目標当量比TFBYAは後述する目標吸入空気量算出のルーチン(図14)、目標当量比算出のルーチン(図12)で算出され、その最新値がメモリにストアされている。
【0051】
S103では総目標当量比TFBYAと1.0を比較する。当量比は空気過剰率λの逆数であり、総目標当量比TFBYAが1.0より小さいときは排気の空燃比がリーンであることを示す。排気の空燃比がリーンであるときには床下触媒に新たにNOxがトラップされて保持されるので、この新たに保持されるNOx量およびその積算値であるNOx保持量TNOxを算出するためS103よりS104、S105に進む。
【0052】
まずS104では排気中のNOx濃度CNOxをエンジン回転速度Neと目標トルクTTCから算出する。これはたとえばNe、TTCに対応させてCNOxを記憶させた制御マップ(図4)から値をルックアップすればよい。TTCはエンジン負荷を代表する値として用いている。エンジン負荷を代表するものであれば他のパラメータを用いてもよい。
【0053】
S105では排気流量に排気中のNOx濃度CNOxを乗じた値に基づいて得られる演算周期当たり(10ms当たり)のNOxトラップ量をNOx保持量の前回値であるTNOxzに加算した値をNOx保持量(の今回値)TNOxとして算出する。すなわち演算式は、
【0054】
【数1】
TNOx=TNOxz+K1×Qa×CNOx×t、
ただし、Qa:吸入空気流量(≒排気流量)、
K1:定数、
t:演算周期(=10ms)、
である。数1式の右辺第2項のK1×Qa×CNOxが単位時間当たりのNOxトラップ量で、これに演算周期を乗算した値が、演算周期当たりのNOxトラップ量となる。K1は単位換算のための係数である。
【0055】
S106ではNOx保持量TNOxと所定量TNOx0を比較する。TNOx0は床下触媒の飽和NOx保持量の1/2程度の量であり、予め実験的に求めておく。床下触媒の劣化を判断できる場合は、劣化の程度が進むのに応じてTNOx0を減少させるようにするとよい。
【0056】
TNOxがTNOx0以下であるときにはそのまま今回の処理を終了し、リーン空燃比の運転域でのS104、S105の操作の繰り返しによりやがてTNOxがTNOx0を超えると、S106よりS107に進み再生フラグFNOx(0に初期設定)=1に設定する。FNOx=1は触媒再生制御が必要であることを、FNOx=0は触媒再生制御が必要ないことを表す。
【0057】
一方、TFBYAが1.0以上のときはストイキやリッチ空燃比の運転域であるので、床下触媒からNOxが放出される。このため、S103よりS108に進み、この放出されるNOxの濃度に影響する床下触媒の温度Tcatをエンジン回転速度Neと目標トルクTTCから算出する。これはたとえばNe、TTCに対応させてTcatを記憶させた制御マップ(図5)から値をルックアップすればよい。なお、TTCはエンジン負荷を代表する値として用いている(S104と同じ)。エンジン負荷を代表するものであれば他のパラメータを用いてもよい。また、床下触媒に温度センサを取付けて直接にTcatを検出してもよい。
【0058】
このようにして算出した触媒温度TcatとNOx保持量TNOxに基づきS109で放出NOx濃度RNOxを算出する。これはたとえばTNOx、Tcatに対応させてRNOxを記憶させた制御マップ(図6)から値をルックアップすればよい。
【0059】
S110では排気流量に放出NOx濃度RNOxを乗じた値に基づいて得られる演算周期当たり(10ms当たり)のNOx放出量をNOx保持量の前回値であるTNOxzから減算した値をNOx保持量(の今回値)TNOxとして算出する。すなわち、演算式は
【0060】
【数2】
TNOx=TNOxz−K1×Qa×RNOx×t、
ただし、Qa:吸入空気流量(≒排気流量)、
K1:定数、
t:演算周期(=10ms)、
である。数2式の右辺第2項のK1×Qa×RNOxが単位時間当たりのNOx放出量で、これに演算周期を乗算した値が演算周期当たりのNOx放出量である。K1は単位換算のための係数である。
【0061】
S111ではNOx保持量TNOxとゼロを比較する。TNOxがゼロ以下のときはS112に進みTNOxをゼロに制限する。TNOx=0であるときには触媒再生制御は必要ないためS113で再生フラグFNOx=0に設定する。
【0062】
図7のルーチンは噴射モードを設定するためのものである。
【0063】
噴射モードには2度噴射モードと1度噴射モードがあり、以下に説明するようにして2度噴射フラグF2INJを設定することで、FNOx=1かつF2INJ=1のときが2度噴射モード、FNOx=1かつF2INJ=0のときが1度噴射モードとなる。2度目噴射時燃焼室内温度TC2を推定し、この推定温度に基づいて空燃比リッチ化制御として2度噴射モードが適しているのかどうかを判定する。
【0064】
S201では再生フラグFNOxをみる。FNOx=1(触媒再生制御が要求されている)であるときはS202以降に進む。
【0065】
S202〜S207は2度目噴射時燃焼室内温度TC2を推定する部分である。まずS202、S203では水温センサ15の出力信号から冷却水温Twを、またECM11内のメモリからエンジン回転速度Ne、目標トルクTTC、点火時期ADVを読み込む。点火時期ADVは図示しない別ルーチンで算出され、その最新値がメモリにストアされている。
【0066】
S204ではエンジン回転速度Neと目標トルクTTCに基づいて燃焼ピーク温度TCpeakを算出する。これはたとえばNe、TTCに対応させてTCpeakを記憶させた制御マップ(図8)から値をルックアップすればよい。本実施形態では2度噴射を行う場合の1度目の噴射による燃焼を常にストイキで行うので、図8の制御マップはストイキ条件下での実験値を記憶させておけばよい。なお、TTCはエンジン負荷を代表する値として用いている(図3のS104と同じ)。エンジン負荷を代表するものであれば他のパラメータを用いてもよい。
【0067】
S205、S206では燃焼温度がピークとなる時点から2度目の噴射を行うタイミングまでの期間における温度降下を考慮するための補正率TCadv(0<TCadv≦1)をエンジン回転速度Neと点火時期ADVに基づいて、また燃焼ガスがシリンダ壁等で冷却されることによる温度降下を考慮するための補正率TCtw(0<TCtw≦1)をエンジン回転速度Neと水温Twに基づいてそれぞれ算出し、これら2つの温度降下補正率TCadv、TCtwをS207において燃焼ピーク温度TCpeakに乗じた値を2度目噴射時燃焼室内温度TC2として算出する。上記の温度降下補正率については、たとえばNe、ADVに対応させてTCadvを記憶させた制御マップ(図9)から値を、同様にしてNe、Twに対応させてTCtwを記憶させた制御マップ(図10)から値をルックアップすればよい。TCadv、TCtwはいずれも値が大きいほど温度降下の割合が小さいことを表す。
【0068】
S208、S209、S211、S212、S213はこのようにして算出したTC2とヒステリシス付きの判定値(TC2INJH、TC2INJL)との比較により、空燃比リッチ化制御として2度噴射モードが適しているのかどうかを判定する部分である。具体的にはS208でTC2と判定値TC2INJHとを比較し、またS211、S212ではTC2ともう一つの判定値TC2INJLを比較するとともに2度噴射フラグF2INJをみる。
【0069】
ここで、TC2INJHは2度目に噴射した燃料が燃焼室内で良好に熱分解されることによりNOxの還元に有効なHC種の割合が増加する温度に設定する。これに対してTC2INJLはTC2INJHよりも低温側の値で、2度目に噴射した燃料の良好な熱分解は望めないものの1度噴射の場合と比較して排気エミッションを悪化させることもない下限の温度に設定する。
【0070】
次の▲1▼と▲2▼の場合に2度噴射フラグF2INJ=1(S209)に、また▲3▼と▲4▼の場合に2度噴射フラグF2INJ=0(S213)に設定する。F2INJ=1は2度噴射に適していることを、F2INJ=0は2度噴射に適していないことを表す。
【0071】
▲1▼TC2>TC2INJHの場合、
▲2▼TC2INJH≧TC2>TC2INJLかつF2INJ=1の場合、
▲3▼TC2INJH≧TC2>TC2INJLかつF2INJ=0の場合、
▲4▼TC2INJL≧TC2の場合、
このように構成すると、たとえばTC2が高い状態から低い状態へと変化する場合にはTC2がTC2INJH以下となった段階においても2度噴射フラグF2INJ=1のままであり、温度低下してTC2INJL以下となって初めて1から0へと切換わる。これに対してTC2が低い状態から高い状態へと変化する場合にはTC2がTC2INJLを超えても2度噴射フラグF2INJ=0の状態を維持し、温度上昇してTC2INJHを超えて初めて0から1へと切換わる。
【0072】
2度噴射の適否を判断する判定値にヒステリシスを付けているのは2度噴射と1度噴射とが頻繁に切り換わるのを防止するためである。すなわち、2度噴射時における1度目の噴射による燃焼はストイキで行われるのに対して1度噴射のときの燃焼はリッチ空燃比で行われるので、これらを切り換える際には多少のトルクショックを伴なう可能性があるが、ヒステリシスをつけることで空燃比の頻繁な切り換わりを回避することができる。
【0073】
2度噴射フラグF2INJ=1とするときにはエンジン回転速度NeとTC2に基づきNOx還元浄化のために供給した燃料のうち実際にNOxの還元浄化に使用される燃料の割合を表す還元剤効率REFFを算出する(S209、S210)。これはたとえばNe、TC2に対応させてREFFを記憶させた制御マップ(図11)から値をルックアップすればよい。2度噴射によってNOx還元浄化のための燃料を床下触媒に供給する場合、TC2が高いほど2度目に噴射した燃料の熱分解が進むため還元剤効率REFFが大きくなり、また、エンジン回転速度Neが低いほど2度目に噴射した燃料が燃焼ガスに晒される時間が長くなって熱分解が進むため還元剤効率REFFが大きくなる。図11はこれを表すものである。
【0074】
これに対してF2INJ=0とするときには還元剤効率REFFを所定値K3に設定する(S213、S214)。2度噴射を行わないときには1度噴射によりリッチ空燃比で燃焼を行い燃焼に使われなかった余剰燃料をNOx還元浄化の還元剤とするのであるが、この余剰燃料はあまり熱分解されず、また熱分解の程度が運転条件によってほとんど変化しないので、ここではREFFを固定値とするものである。なお、K3の大きさは、図11の制御マップでTC2=TC2INJLのときのマップ値とほぼ同程度の値となる。
【0075】
一方、再生フラグFNOx=0であるときはS201よりS215に進み、2度噴射フラグF2INJ=1とする。このとき再生フラグFNOx=0であるから、ここで2度噴射フラグF2INJ=1としても実際の燃料噴射に何らの影響も及ぼさないが、FNOx=0であるときにF2INJ=1としておくことにより、次に再生フラグFNOxが1となったとき2度噴射モードが選択されやすくなる。
【0076】
このようにして2度噴射フラグF2INJを設定することで、FNOx=1である場合においてF2INJ=1のときが2度噴射モード、またF2INJ=0のときが1度噴射モードとなる。
【0077】
図12のルーチンは3種の目標当量比を算出するためのものである。ここでは、エンジン運転条件(Ne、TTC)や触媒再生制御の要否(FNOxの値)、2度噴射の適否(F2INJの値)に基づき、1度目の噴射の目標当量比TFBYAm、2度目の噴射の目標当量比TFBYAa、これら2つの合算値としての総目標当量比TFBYAの3種を算出する。
【0078】
S301ではECM11内のメモリからエンジン回転速度Ne、目標トルクTTC、放出NOx濃度RNOx、還元剤効率REFF、1度目の噴射の目標当量比の前回値であるTFBYAmzを読み込む。なお、目標当量比TFBYAmは本ルーチンで算出する値であり、S301で読み込んだ値は前回に本ルーチンを実行した際に算出しメモリにストアしたものなので、今回算出する値と区別するために添え字zを付けて表している(図3のS102と同じ)。
【0079】
S302ではエンジン回転速度Neと目標トルクTTCから目標当量比の基本値TFBYA0を算出する。これはたとえばNe、TTCに対応させてTFBYA0を記憶させた制御マップ(図13)から値をルックアップすればよい。
【0080】
S303では再生フラグFNOxをみる。FNOx=1(触媒再生制御が要求されている)であるときはS304に進み放出NOx濃度RNOxを還元剤効率REFFで除算することにより、すなわち
【0081】
【数3】
FBYARNOx=RNOx/REFF
の式により床下触媒から放出されるNOxの還元浄化に必要となる当量比増量分FBYARNOxを算出する。
【0082】
ここで、当量比増量分FBYARNOxは総目標当量比TFBYAからストイキの当量比である1.0を減じた値であり、これは次のようにして求めたものである。まず、単位時間当たりに床下触媒から放出されるNOx量は、図3のS110で説明した通り、
Qa×RNOx
となる。一方、単位時間当たりに床下触媒に流入する燃料量はQa×FBYARNOxで求められ、この燃料のうち実際に還元剤として使用される燃料の割合はREFFで表されるので、放出NOxに対し等量の還元剤を供給しようとすれば、
Qa×RNOx=Qa×FBYARNOx×REFF
の関係を成立させればよい。この式をFBYARNOxについて整理すれば上記の数3式が得られる。
【0083】
なお、厳密には単位換算のための定数が必要となるが、REFFの制御マップ(図13)を作成する際にこの定数込みの値を記憶させるようにすればよい。
【0084】
S305では2度噴射フラグF2INJをみる。F2INJ=1(2度噴射適)であるときはNOx還元浄化のための燃料は全て2度目の噴射で供給し、1度目の噴射はストイキの燃料を供給するためS306に進み1度目の噴射の目標当量比の仮置き値TFBYA1に1.0を、また2度噴射フラグF2INJ=0であるときにはNOx還元浄化のための燃料分を含めた全ての燃料を1度噴射で供給するためS307に進みTFBYA1に1.0+FBYARNOxを設定する。
【0085】
一方、再生フラグFNOx=0であるときにはS303よりS308に進み、目標当量比の基本値TFBYA0をそのままTFBYA1に設定する。
【0086】
S309では1度目の噴射の目標当量比の前回値であるTFBYAmzと1.0を比較する。TFBYAmzが1.0より小さい場合はS310〜S316に進み、1度目の噴射の目標当量比を徐々に変化させる処理(ランプ処理)を行う。すなわち、S310でTFBYAmzと1度目の噴射の目標当量比の仮り置き値TFBYA1を比較する。リーン空燃比の運転域において触媒再生制御の開始によりTFBYA1が、基本値TFBYA0(1.0より小さな値)より1.0へと切換わった当初はTFBYAmzがTFBYA1より小さいのでS311に進み、TFBYAmz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)TFBYAmとして算出する。TFBYAmzがTFBYA1より小さいあいだS311の操作を繰り返し、TFBYAmがTFBYA1以上となった場合にS312よりS313に進んでTFBYAmの値をTFBYA1に制限する。
【0087】
同様にしてTFBYA1が、1.0+FBYARNOxの値より基本値TFBYA0へと切換わったときなどTFBYAmzがTFBYA1以上のときにはS310よりS314に進み、TFBYAmzより所定のきざみ値DMPを減算した値を目標当量比(の今回値)TFBYAmとして算出する。TFBYAmzがTFBYA1より大きいあいだS314の操作を繰り返し、TFBYAmがTFBYA1以下となった場合にS315よりS316に進んでTFBYAmの値をTFBYA1に制限する。
【0088】
1度目の噴射の目標当量比TFBYAmは、エンジンの出力トルクに影響する(エンジントルクの発生に結びつく)値なので、S310〜S316のランプ処理を行い、エンジンの出力トルクが急変しないようにしている。なお、本実施形態のエンジンでは、目標トルクTTCと1度目の噴射の目標当量比TFBYAmから目標吸入空気量TQaを求め、このTQaに基づいてスロットル開度を制御するので、基本的には1度目の噴射の目標当量比TFBYAmの変化に関わらず目標トルクを得ることができるが、TFBYAmが急変すると吸入空気量の制御が追いつかないので、上記のランプ処理を行っている。
【0089】
これに対して、TFBYAmzが1.0以上の場合にはS309よりS317に進みTFBYA1をそのままTFBYAmとする。すなわち、1度目の噴射の目標当量比の前回値であるTFBYAmzが1.0以上の場合はランプ処理を行わない。これは、1度噴射で空燃比リッチ化制御を行う場合に、当量比が1.0となってからNOx還元に必要な当量比へと空燃比をリッチ化させるときにまでランプ処理を行ったのでは空燃比をリッチ化するのがゆっくりとなり、NOx放出量に対し還元剤の供給遅れで還元剤量が不足する事態が発生することが考えられるからである。また、一連の空燃比リッチ化制御の途中で1度噴射と2度噴射が切り換わるときにも上記のランプ処理を行っていると還元剤量が不足する事態が発生することが考えられる。その一方で、運転条件に応じてTFBYAmを1.0以上に設定するときは運転者が高出力を要求しているときであり、このようなときは多少発生トルクが急変しても問題ない。
【0090】
S318、S319、S320では2つのフラグ(再生フラグFNOx、2度噴射フラグF2INJ)と1度目の噴射の目標当量比TFBYAmをみる。FNOx=1(触媒再生制御が要求されている)であること、F2INJ=1(2度噴射適)であること、TFBYAm=1.0であることの全てを満たすときには当量比増量分FBYARNOxを2度目の噴射の目標当量比TFBYAaとして設定し、それ以外のときには2度噴射を行わないようにするためS322に進んでTFBYAa=0とする。
【0091】
TFBYAm=1.0であることを条件として2度目の噴射の目標当量比TFBYAaを設定することにしたのは、燃焼がリーン空燃比で行われているときに2度目の噴射を行うと、2度目の噴射の燃料が燃焼室内に残留する酸素分子によって燃焼し、排気温度を大幅に上昇させてマニフォルド触媒の耐久性を悪化させる恐れがあるためである。
【0092】
このようにして算出した2度目の噴射の目標当量比TFBYAaと上記の1度目の噴射の目標当量比TFBYAmとを加算した値をS323において総目標当量比TFBYAとして算出する。
【0093】
図14のルーチンは目標吸入空気量を算出するためのものである。
【0094】
S401、S402ではアクセル開度センサ14の出力信号からアクセル開度Apsを、またECM11内のメモリからエンジン回転速度Ne、1度目の噴射の目標当量比TFBYAmを読み込む。
【0095】
S403、S404ではアクセル開度Apsに基づいて目標トルク(運転者の要求するエンジン出力トルク)TTCを、またエンジン回転速度Neと1度目の噴射の目標当量比TFBYAmに基づいてエンジン効率ITAを算出し、目標トルクTTCをS405においてITAとTFBYAmとで除算した値を、目標吸入空気量(目標トルクTTCを得るために必要となる1燃焼当たりの吸入空気量)TQaとして算出する。
【0096】
上記の目標トルクはたとえばApsに対応させてTTCを記憶させた制御テーブル(図15)から、またエンジン効率はたとえばNe、TFBYAmに対応させてITAを記憶させた制御マップ(図16)から値をルックアップすればよい。ITAは供給した燃料のエネルギーがトルクに変換される効率を表すものである。
【0097】
このようにして算出された目標吸入空気量TQaは図示しないスロットル制御ルーチンで使用される。具体的には実際の吸入空気量Qaを目標吸入空気量TQaに一致させるための目標スロットル開度が算出され、実際のスロットル開度(スロットル開度センサ16で検出)を目標スロットル開度に一致させるためのスロットル開度制御信号がスロットルアクチュエータ5aへと出力される。
【0098】
図17のルーチンは燃料噴射制御値(燃料噴射パルス幅と燃料噴射時期)を算出するためのものである。
【0099】
S501、S502ではエアフローメータ13の出力信号から吸入空気流量Qaを、またECM11内のメモリからエンジン回転速度Ne、1度目の噴射の目標当量比TFBYAm、2度目の噴射の目標当量比TFBYAaを読み込み、このうちQaとNeからS503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。
【0100】
S504、S505ではこの基本噴射パルス幅Tpと1度目の噴射の目標当量比TFBYAmを用いて、
【0101】
【数4】
Ti1=Tp×TFBYAm×α×2+Ts、
ただし、α:空燃比フィードバック補正係数、
Ts:無効パルス幅、
の式によりシーケンシャル噴射時の1度目の噴射の燃料噴射パルス幅Ti1を、また基本噴射パルス幅Tpと2度目の噴射の目標当量比TFBYAaを用いて、
【0102】
【数5】
Ti2=Tp×TFBYAa×2+Ts、
ただし、α:空燃比フィードバック補正係数、
Ts:無効パルス幅、
の式によりシーケンシャル噴射時の2度目の噴射の燃料噴射パルス幅Ti2を算出する。
【0103】
ここで、数4式、数5式の空燃比フィードバック補正係数αは、図示しない空燃比フィードバック制御ルーチンでO2センサ17(図1参照)の出力に基づきストイキ運転中に算出されるもので、触媒再生制御中は値が1にクランプされる。Tsは燃料噴射弁の作動遅れを考慮する値である。
【0104】
S506ではTFBYAm、Ne、Ti1に基づいて1度目の噴射の燃料噴射時期IT1を算出する。本実施形態のリーンバーンエンジンではリーン空燃比の運転のとき成層燃焼を行い、ストイキまたはリッチ空燃比の運転のとき均質燃焼を行うので、リーン空燃比の運転のとき(TFBYAmが1.0より小さいとき)のIT1は圧縮行程後半に設定され、ストイキまたはリッチ空燃比の運転のとき(TFBYAmが1.0以上のとき)のIT1は吸気行程中に設定される。なお、リーン空燃比の運転のときも均質燃焼を行うときは、IT1は吸気行程である。
【0105】
S506ではまたNe、Ti2に基づいて2度目の噴射の燃料噴射時期IT2を算出する。なお、TFBYAa=0のとき数5式よりTi2=Tsとなり、この状態では燃料噴射弁は開かれない。
【0106】
このようにして算出された1度目の噴射の燃料噴射パルス幅Ti1、1度目の噴射の燃料噴射時期IT1と2度目の噴射の燃料噴射パルス幅Ti2、2度目の噴射の燃料噴射時期IT2とは図示しない燃料噴射制御ルーチンで使用される。たとえば2度噴射モードの場合であれば、クランク角センサ12の信号が#1気筒のIT1と一致したとき、Ti1を開弁幅とする燃料噴射制御パルス信号が#1気筒の燃料噴射弁に出力され、クランク角センサ12の信号が#1気筒のIT2と一致したとき、Ti2を開弁幅とする燃料噴射制御パルス信号が#1気筒の燃料噴射弁に出力される。
【0107】
ここで、本実施形態の作用を図18のタイムチャートを参照して説明すると、同図は前述したように触媒再生制御の開始時には比較的エンジン負荷が高いことより2度目噴射時燃焼室内温度TC2が判定値TC2INJHより高かったものが、空燃比リッチ化制御中のエンジン負荷の低下でTC2が所定値TC2INJLより低くなり、その後に触媒再生制御が終了した場合の例である。制御上のポイントとなるタイミングにt0〜t4を割り振っている。t0〜t4の各タイミングに沿って説明を加えると次のようになる。
【0108】
t0 :床下触媒のNOx保持量TNOxが所定量TNOx0を越えるため、触媒再生制御が要求される(FNOx=1)。
【0109】
t0〜t1:1度目の噴射の目標当量比TFBYAmのランプ処理。
【0110】
t1 :TFBYAmがTFBYA1(=1.0)に達したため2度噴射の実行が可能となり、2度目の噴射による燃料の床下触媒への供給が開始される。
【0111】
t1〜t2:1度目の噴射でストイキの燃焼を実現しつつ膨張行程での2度目の噴射による燃料が床下触媒に供給される。このときの燃料は燃焼室内の高温の熱により熱分解が進んで反応性の高いHC種の割合が増加しているので、放出NOxの還元浄化が効率よく行われる。この結果、床下触媒のNOx保持量TNOxが徐々に減少し、それに伴ない放出NOx濃度RNOxも減少するので、この濃度減少したNOxを還元浄化するための当量比増量分FBYARNOxが小さくなり、2度目の噴射の目標当量比TFBYAaが徐々に小さくなる。
【0112】
t2 :TC2の低下により2度噴射モードより1度噴射モードに切換えられる。このとき、当量比増量分FBYARNOxが切換前より若干増加する。これは、1度噴射のときの還元剤効率REFFが2度噴射のときの還元剤効率REFFよりも小さくなるので、同じ量の還元剤を確保するためには1度噴射のときの当量比増量分のほうが2度噴射のときの当量比増量分より大きくなるからである。
【0113】
t2〜t3:t1〜t2と同様である。すなわち、床下触媒のNOx保持量TNOxが減少して放出NOx濃度RNOxがさらに小さくなるので、この濃度減少したNOxを還元浄化するための当量比増量分FBYARNOxが小さくなり、TFBYAmが徐々に小さくなる。
【0114】
t3 :床下触媒のNOx保持量TNOxがゼロまで減少し、触媒再生制御への要求が解除される(FNOx=0)。
【0115】
t3〜t4:1度目の噴射の目標当量比TFBYAmのランプ処理。
【0116】
このように本実施形態では、床下触媒に保持されたNOxを浄化するための空燃比リッチ化制御を、エンジントルクの発生に結びつく時期と結びつかない時期とに分けて2度噴射で行う場合に、2度目噴射時燃焼室内温度TC2が高いときには2度目に噴射された燃料が熱分解により多重結合を有するものの比率が高い燃料へと改質され還元剤としての反応性が向上することに着目し、2度目噴射時燃焼室内温度TC2を推測して改質により反応性の高いHC種の比率が大きくなる条件であるかどうかを判定し、改質により反応性の高いHC種の比率が大きくなる条件では還元剤の量、すなわち2度目の噴射における空燃比リッチ化分の燃料噴射量(FBYANOx)を適正に算出して、これを2度目の噴射により床下触媒に供給する構成としたので、特に燃焼室内温度が高くなる高負荷時に空燃比リッチ化制御が行われる際には、床下触媒の保持するNOxを効率的に浄化することができる。
【0117】
一方、低負荷時のように2度目噴射時燃焼室内温度TC2が不十分である条件のときにまで2度噴射を行うと還元剤の反応性が1度噴射の場合よりも悪くなり、NOx還元浄化の効率が低下するうえ排出HCの増加を招くのであるが、燃焼室内温度が不十分となる温度域になると、1度噴射に切換えて空燃比のリッチ化制御を行うので、この低温域でも2度噴射を行うことによるNOx還元浄化の効率の低下と排出HCの増加を防止できる。
【0118】
また、燃焼室内温度が高くなる温度域で2度噴射を行う場合には1度噴射の場合より還元剤の反応性が高くなり、そのぶんNOx還元浄化の効率が高まり、これによって1度噴射の場合よりも少ない燃料で1度噴射の場合と同等のNOx還元浄化効率が得られることから、本実施形態では2度噴射で空燃比リッチ化制御を行う場合の総目標当量比TFBYA(=TFBYAm+TFBYAa)を、1度噴射で空燃比リッチ化制御を行う場合の目標当量比TFBYAmよりリーン側に設定することができ、これにより空燃比リッチ化制御を行う際の噴射量を、1度噴射で空燃比リッチ化制御を行う場合よりも少なくすることができ、NOx還元浄化に供されずに排出されるHCの増加を抑えることができる。
【0119】
また、TC2を、エンジン回転速度、エンジン負荷、点火時期、エンジン冷却水温の全部に応じて推定するので、エンジン回転速度、エンジン負荷、点火時期、エンジン冷却水温が変化しても精度よく燃焼室内温度を推定できる。すなわち、エンジン回転速度Neと目標トルクTTC(エンジン負荷相当)に基づいて燃焼ピーク温度TCpeakを算出し、燃焼温度がピークとなる時点から2度目の噴射時までの期間における温度降下を考慮するための補正率TCadvをエンジン回転速度Neと点火時期ADVに基づいて、また燃焼ガスが冷却されることによる温度降下を考慮するための補正率TCtwをエンジン回転速度Neとエンジン冷却水温Twに基づいてそれぞれ算出し、これら2つの温度降下補正率TCadv、TCtwを燃焼ピーク温度TCpeakに乗じた値(TCadv、TCtwでTCpeakを補正した値)をTC2として算出(推定)するようにしたので、点火時期ADVやそのときのエンジン回転速度の相違があっても燃焼温度がピークとなる時点から2度目の噴射時までの期間における温度降下を、またエンジン冷却水温Twやそのときのエンジン回転速度Neの相違があっても燃焼ガスが冷却されることによる温度降下を精度よくTC2に反映させることができる。
【0120】
また、1度目の噴射による燃焼が終了する前に2度目の噴射を行ったのでは燃焼の際に燃焼室内に存在する酸素分子により燃料が部分酸化されてCOが多く生成され、そのぶん反応性の高いHC種へと改質される燃料が少なくなるのであるが、本実施形態によれば、1度目の噴射による燃焼がほぼ終了した時点で2度目の噴射を行うので、部分酸化が発生する割合を抑えることができ、さらに1度目の噴射による排気空燃比がストイキとなるようにしているので、2度目の噴射の燃料に部分酸化がほとんど発生することがなく、空燃比リッチ化分の燃料(2度目に噴射された燃料)のほぼ全部をHCとして床下触媒に供給できる。
【0121】
また、放出NOx濃度とNOx還元浄化のために供給した燃料のうち実際にNOxの還元浄化に使用される燃料の割合を表す還元剤効率とを考慮することなく2度目の噴射の目標当量比TFBYAaを設定したのでは床下触媒から放出されるNOx量に対して還元剤としての燃料量が不足したり過剰となってしまうが、本実施形態によれば、2度目の噴射の目標当量比TFBYAaを放出NOx濃度RNOxと還元剤効率REFFに基づいて算出するので、床下触媒から放出されるNOx量に対して過不足なく還元剤としての燃料量を供給できる。
【0122】
また、本実施形態によれば、還元剤効率REFFをTC2に応じて設定するので、TC2が変化しても還元剤効率REFFを精度よく与えることができる。
【0123】
また、1度噴射と2度噴射とで同一のトルクを得ようとすると要求空気量が変化する場合があり、この場合にエンジン負荷変化に応じて燃焼室内温度が上下に変化し、これを受けて空燃比リッチ化制御中にこれら2つの噴射が頻繁に切換えられたのではスロットル及び吸入空気量の追従性等の観点から運転性の悪化につながる可能性があるが、本実施形態によれば、TC2とヒステリシス付きの判定値(TC2INJH、TC2INJL)との比較により2度噴射モードが適しているのかどうかを判定するので、空燃比リッチ化制御中に1度噴射と2度噴射とが頻繁に切換わるハンチングを防止できる。
【0124】
図19のルーチンは第2実施形態で、前述の実施形態(第1実施形態)の図7と置き換わるものである。
【0125】
S601〜S604は図7のS201からS207とほぼ同じ操作である。ただし、S603でECM11内のメモリから2度噴射カウンタC2INJと1度噴射カウンタC1INJを読み込む点が第1実施形態と相違する。また、S604の操作は図7のS204からS207までの操作をまとめて示すものである。
【0126】
上記の2度噴射カウンタC2INJと1度噴射カウンタC1INJは、図示しない燃料噴射制御ルーチンで次のようにカウントアップされる値である。
【0127】
〔1〕何れかの気筒で2度噴射が実行されたとき、2度噴射カウンタC2INJを1だけカウントアップするとともに1度噴射カウンタC1INJをゼロにクリアする。
【0128】
〔2〕何れかの気筒で1度噴射のみが実行されたとき、1度噴射カウンタC1INJを1だけカウントアップするとともに2度噴射カウンタC2INJをゼロにクリアする。
【0129】
S605では2度目噴射時燃焼室内温度TC2と判定値TC2INJLを比較する。TC2がTC2INJLより高いときにはS606、S607に進み、2度噴射カウンタC2INJと1度噴射カウンタC1INJをみる。C2INJ=0(つまり直前の燃焼気筒が1度噴射だった)かつC1INJが所定値S1INJより小さい(つまり1度噴射の継続実行回数が少ない)ときだけS608に進んで2度噴射フラグF2INJ=0(2度噴射不適)に、それ以外ではS610に進んでF2INJ=1(2度噴射適)に設定する。
【0130】
一方、TC2がTC2INJL以下のときにはS605よりS612、S613に進み、ここでも1度噴射カウンタC1INJと2度噴射カウンタC2INJをみる。C1INJ=0(つまり直前の燃焼気筒が2度噴射だった)かつC2INJが所定値S2INJより小さい(つまり2度噴射の継続実行回数が少ない)ときだけS614に進んで2度噴射フラグF2INJ=1(2度噴射適)に、それ以外ではS616に進んでF2INJ=0(2度噴射不適)に設定する。
【0131】
なお、2度噴射フラグF2INJ=0のときに還元剤効率REFFを所定値K3に設定する点(S608、S609またはS616、S617)および2度噴射フラグF2INJ=1のときにエンジン回転速度Neと2度目噴射時燃焼室内温度TC2に基づいて還元剤効率REFFを算出する点(S610、S611またはS614、S615)は第1実施形態の図7と同じである。
【0132】
このように構成したときの作用を述べると、通常運転時(触媒再生制御を行っていないとき)には1度噴射が実行されており、1度噴射カウンタC1INJは大きな値となっている。このため、触媒再生制御の開始時に2度目噴射時燃焼室内温度TC2が判定値TC2INJLより高ければS605→S606→S607→S610と流れて2度噴射モードが選択され(2度噴射フラグF2INJ=1)、これに対してTC2がTC2INJL以下であればS605→S612→S616と流れて1度噴射モードが選択される(2度噴射フラグF2INJ=0)。すなわち、第2実施形態によれば、一方の噴射モードから他方の噴射モードヘの切換えの許可は、一方の噴射モードによる噴射が所定回数だけ継続して実行されていること(たとえば1度噴射モードから2度噴射モードへの切換は1度噴射が連続してS1INJ回以上実行されていること)が条件となるため、噴射モードの切換えが第1実施形態の場合よりも、より発生し難くなる。
【0133】
このように、第2実施形態によれば、空燃比リッチ化制御を行う際に1度噴射モードと2度噴射モードのいずれかを選択したとき、その選択したタイミングより所定の期間(時間)はその選択した噴射モードを継続するので、第2実施形態によっても空燃比リッチ化制御中に1度噴射と2度噴射とが頻繁に切換わるハンチングを防止できる。
【0134】
第2実施形態のほか、噴射モードの選択を触媒再生制御の開始時(再生フラグFNOxが0から1になったとき)に1回だけ行い、触媒再生制御の終了までその噴射モードを継続させるようにすれば簡便な制御とすることができる。
【0135】
実施形態では1度目の噴射による燃焼がほぼ終了した時点で2度目の噴射を行う場合で説明したが、1度目の噴射による燃焼がほぼ終了した時点より所定の期間が経過した時点で2度目の噴射を行うようにしてもかまわない。
【0136】
実施形態では、TC2をエンジン回転速度、エンジン負荷、点火時期、エンジン冷却水温の全部に応じて推定する場合で説明したが、これらのうちのいずれかに応じて推定するようにしてもかまわない。
【0137】
実施形態では、2度噴射を選択したときの1度目の噴射による排気空燃比がストイキとなるように1度目の噴射の目標当量比(目標燃料量)を設定する場合で説明したが、2度噴射を選択したときの1度目の噴射による排気空燃比がストイキの近傍となるように1度目の噴射の目標当量比を設定してもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【図1】燃料改質の効果を示す特性図。
【図2】一実施形態の制御システム図。
【図3】触媒再生制御の要否の判定を説明するためのルーチン。
【図4】排気中のNOx濃度の特性図。
【図5】床下触媒温度の特性図。
【図6】放出NOx濃度の特性図。
【図7】噴射モードの設定を説明するためのルーチン。
【図8】燃焼ピーク温度の特性図。
【図9】補正率の特性図。
【図10】補正率の特性図。
【図11】還元剤効率の特性図。
【図12】目標当量比の算出を説明するためのルーチン。
【図13】目標当量比の基本値の特性図。
【図14】目標吸入空気量の算出を説明するためのルーチン。
【図15】目標トルクの特性図。
【図16】エンジン効率の特性図。
【図17】燃料噴射制御値の算出を説明するためのルーチン。
【図18】一実施形態の作用を説明するための波形図。
【図19】第2実施形態の噴射モードの設定を説明するためのルーチン。
【図20】第1の発明のクレーム対応図。
【符号の説明】
1 エンジン本体
3 燃焼室
6 燃料噴射弁(燃料噴射供給手段)
7 マニフォルド触媒
8 床下触媒
11 ECM
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust emission control device for an engine, and more particularly, to an engine that operates lean (lean mixture).
[0002]
[Prior art]
A technique is known in which an NOx catalyst that adsorbs NOx in exhaust when the exhaust air-fuel ratio is lean and disposes NOx already adsorbed when the oxygen concentration in the exhaust decreases is disposed in the exhaust passage of the engine. (Refer to Unexamined-Japanese-Patent No. 11-107813).
[0003]
In this conventional apparatus, when the NOx catalyst adsorbs the sulfur component (SOx) in the exhaust gas and the catalytic capacity is lowered, the temperature of the NOx catalyst is raised to release the sulfur component to recover the catalytic capacity. As for the method, when the engine operating conditions are a low rotational speed and a low load, fuel injection (twice injection) is performed in two steps, an intake stroke and an expansion stroke, and the temperature of the NOx catalyst is increased. There is a disclosure that in the load region, only the intake stroke (injection once) and the ignition timing are retarded to raise the temperature of the NOx catalyst.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, this publication does not disclose fuel injection control when releasing NOx adsorbed by the NOx catalyst, and this conventional apparatus may not be able to perform appropriate NOx release control.
[0005]
That is, when the NOx catalyst adsorbs a certain amount of NOx, exhaust gas containing a low oxygen concentration and containing excessive reducing agent components (CO, HC) is caused to flow into the NOx catalyst to release adsorbed NOx and reduce and purify the released NOx. However, when performing this NOx release reduction control (hereinafter referred to as “catalyst regeneration control”), it has been found that the optimum fuel injection mode varies depending on the state of the engine. This will be described below.
[0006]
When the air-fuel ratio enrichment control in the catalyst regeneration control is performed by one injection, the fuel is partially oxidized by oxygen molecules existing in the combustion chamber during combustion, and a large amount of CO is generated. However, this is divided into an intake stroke and an expansion stroke for injection, and the target fuel amount of the first injection is set so that the exhaust air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter referred to as “stoichiometric”). In addition, when the second injection is performed when the combustion by the first injection is almost finished, the partial oxidation hardly occurs and the fuel for the rich air-fuel ratio (the fuel injected the second time) Is almost entirely supplied to the NOx catalyst as HC. However, if it is left as it is, the exhaust HC will increase compared to the case of the first injection, but if the temperature in the combustion chamber at the time of the second injection is sufficiently high, the fuel for the rich air-fuel ratio will be hot. Compared with the case of single injection, the ratio of HC species (paraffinic component) that does not have multiple bonds is reduced and the ratio of HC species (olefinic component) that has multiple bonds is reduced instead. It was found to increase. Due to this action, the reactivity of the reducing agent is higher than in the case of single injection, and the efficiency of NOx reduction purification is increased (see FIG. 1). In other words, according to the twice injection in this case, the NOx reduction and purification efficiency equivalent to that in the case of the one-time injection can be obtained with less fuel than in the case of the one-time injection. The amount of injection can be made smaller than in the case of one-time injection, and an increase in HC discharged without being subjected to NOx reduction purification can be suppressed.
[0007]
On the other hand, when the temperature in the combustion chamber when performing the second injection is insufficient, the second injected fuel is discharged without being reformed. Since the ratio of paraffinic components in the fuel is usually higher than that of exhaust gas, if the injection is performed twice under such low temperature conditions, the reaction of the reducing agent becomes worse than the case of the single injection, and NOx reduction purification is performed. Efficiency and exhaust HC increase.
[0008]
Therefore, the present invention estimates the temperature in the combustion chamber at the time of the second injection, and based on the estimated temperature, the fuel of the second injection is reformed into a fuel having a high ratio of highly reactive HC species. An object is to increase the efficiency of NOx reduction purification by determining whether or not the temperature is within the temperature range and performing air-fuel ratio enrichment control by twice injection in the temperature range where reforming is performed. Further, by performing air-fuel ratio enrichment control by one injection in a temperature range where reforming is not performed, NOx reduction purification is performed by performing air-fuel ratio enrichment control by twice injection even in a temperature region where reforming is not performed. The purpose is to prevent a decrease in efficiency and an increase in exhaust HC.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As shown in FIG. 20, the first invention traps and holds NOx in the exhaust when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust is a lean air-fuel ratio, and holds it when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust is a rich air-fuel ratio. The catalyst 21 having the function of releasing the NOx that has been discharged and reducing and purifying with HC and CO in the exhaust, and means for temporarily enriching the exhaust air-fuel ratio when the NOx retention amount of the catalyst 21 exceeds a predetermined value 22, means 23 for directly injecting and supplying fuel to the combustion chamber, and a timing associated with generation of engine torque using the fuel injection and supplying means 23 and subsequent generation of engine torque. A means 24 capable of switching between a two-time fuel injection divided into two times that are not connected and a one-time fuel supply only at a time that leads to the generation of engine torque, Based on the means 25 for estimating the combustion chamber temperature at the time of the second injection, the fuel of the second injection is changed to a fuel in which the ratio of the highly reactive HC species is increased based on the temperature of the combustion chamber at the second injection. Quality The temperature of the second injected fuel is higher than the temperature range where it is not reformed. And means 26 for determining whether or not the exhaust gas is in a temperature range in which the fuel for the second injection is reformed when the exhaust air-fuel ratio is temporarily enriched. And means 27 for selecting twice injection.
[0010]
In the second invention, in the first invention, the time associated with the generation of the engine torque is the intake stroke or the compression stroke in the combustion cycle, and the time not associated with the generation of the engine torque is the expansion stroke.
[0011]
In the third invention, the first injection is selected when it is determined in the first or second invention that the fuel of the second injection is in a temperature range where the fuel is not reformed.
[0012]
In the fourth invention, when the exhaust air-fuel ratio is temporarily enriched in the third invention, the total target equivalent ratio TFBYA (TFBYA + TFBYAa) when the two-time injection is selected is set, and the exhaust air-fuel ratio is temporarily set. In the case of enrichment, the target equivalence ratio TFBYAm when the one-time injection is selected is set on the lean side.
[0013]
In a fifth aspect of the invention, in any one of the first to fourth aspects of the invention, the combustion chamber temperature at the second injection is set to any or all of the engine speed, the engine load, the ignition timing, and the engine coolant temperature. Estimate accordingly.
[0014]
In a sixth aspect of the invention, the combustion peak temperature TCpeak is calculated based on the engine speed Ne and the engine load in the fifth aspect of the invention, and the temperature drop in the period from the time when the combustion temperature reaches the peak to the second injection time The correction rate TCadv for taking into account the engine speed Ne and the ignition timing ADV, and the correction rate TCtw for taking into account the temperature drop due to cooling of the combustion gas is set to the engine speed Ne and the A value obtained by correcting the combustion peak temperature TCpeak with the two temperature drop correction factors TCadv and TCtw, respectively, is estimated as the combustion chamber temperature TC2 at the second injection.
[0015]
According to a seventh aspect of the invention, in any one of the first to sixth aspects, the second injection is performed when combustion by the first injection is almost completed or when a predetermined period has elapsed from that point. is there.
[0016]
In the eighth invention, the target fuel amount (target equivalent ratio TFBYAm) of the first injection so that the exhaust air-fuel ratio by the first injection becomes stoichiometric or in the vicinity thereof when the second injection is selected in the seventh invention. ) Is set.
[0017]
In the ninth invention, the target fuel amount (target equivalent ratio TFBYAa) of the second injection in the eighth invention is calculated based on the released NOx concentration RNOx and the reducing agent efficiency REFF.
[0018]
According to a tenth aspect, in the ninth aspect, the reducing agent efficiency REFF is set according to the combustion chamber temperature TC2 at the time of the second injection.
[0019]
In the eleventh aspect of the invention, when either the one-time injection or the two-time injection is selected when the exhaust air-fuel ratio is temporarily enriched in the third aspect, a predetermined period ( Time) continues the selected injection.
[0020]
【The invention's effect】
In the first and second inventions, when the air-fuel ratio enrichment control for reducing and purifying NOx held in the catalyst is performed by the second injection, the fuel of the second injection depends on the atmospheric temperature in the combustion chamber. Focusing on the improved reactivity of the reducing agent that is reformed and contained in the exhaust, the air-fuel ratio is enriched by the second injection when it is determined that the temperature of the fuel injected for the second injection is within the temperature range to be reformed Since the control is performed, it is possible to efficiently reduce and purify NOx held by the catalyst particularly at a high load when the temperature in the combustion chamber becomes high.
[0021]
On the other hand, if the injection is performed twice until the temperature in the combustion chamber at the time of the second injection is insufficient, the reactivity of the reducing agent becomes lower than that in the case of the first injection, and the efficiency of NOx reduction purification is improved. According to the third aspect of the invention, when the temperature in the combustion chamber becomes inadequate, the air-fuel ratio enrichment control is performed by switching to once injection. Even in the region, it is possible to prevent a decrease in the efficiency of NOx reduction purification and an increase in exhaust HC caused by performing the injection twice.
[0022]
According to the fourth aspect of the present invention, when the injection is performed twice in the temperature range where the temperature in the combustion chamber becomes high, the reactivity of the reducing agent is higher than that in the case of the single injection, and the NOx reduction purification efficiency is increased. Focusing on the fact that the NOx reduction and purification efficiency equivalent to that in the case of the one-time injection can be obtained with less fuel than in the case of the one-time injection, according to the fourth invention, the injection at the time of performing the rich control of the air-fuel ratio The amount can be made smaller than in the case of single injection, and an increase in HC discharged without being subjected to NOx reduction purification can be suppressed.
[0023]
According to the fifth and sixth inventions, the temperature in the combustion chamber at the time of the second injection can be accurately estimated even if the engine rotation speed, the engine load, the ignition timing, and the engine coolant temperature change.
[0024]
If the second injection is performed before the completion of the combustion by the first injection, the fuel is partially oxidized by the oxygen molecules existing in the combustion chamber at the time of combustion, so that a lot of CO is generated, and its reactivity is high. Although the amount of fuel that is reformed to HC species decreases, according to the seventh aspect, the amount of fuel that is partially oxidized decreases. Further, according to the eighth aspect of the invention, when the second injection is selected, the exhaust air / fuel ratio by the first injection is set so as to be stoichiometric or in the vicinity thereof, so that partial oxidation is almost generated in the fuel of the second injection. Therefore, almost all of the fuel rich in the air-fuel ratio (fuel injected for the second time) can be supplied to the catalyst as HC.
[0025]
The target fuel amount for the second injection was set without considering the released NOx concentration and the reducing agent efficiency representing the proportion of fuel actually used for NOx reduction purification among the fuel supplied for NOx reduction purification. In this case, the amount of fuel as the reducing agent is insufficient or excessive with respect to the amount of NOx released from the catalyst. However, according to the ninth aspect, the amount of NOx released from the catalyst is not excessive or insufficient. The amount of fuel as a reducing agent can be supplied.
[0026]
According to the tenth invention, the reducing agent efficiency can be provided with high accuracy even if the temperature in the combustion chamber during the second injection changes.
[0027]
If the same torque is to be obtained for one-time injection and two-time injection, the required air amount may change. In this case, the temperature in the combustion chamber changes up and down in response to changes in the engine load, and in response to this, there is no If these two injections are frequently switched during the enrichment control of the fuel ratio, the operability may be deteriorated from the viewpoint of the followability of the throttle and the intake air amount, etc. According to the eleventh invention, In addition, it is possible to prevent hunting in which the one-time injection and the two-time injection are frequently switched during the air-fuel ratio enrichment control.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In FIG. 2, 1 is an engine body, 2 is an intake passage, 3 is a combustion chamber, 4 is an exhaust passage, 5 is a throttle device driven by a throttle actuator 5a composed of a DC motor or the like, and 6 is an ECM (Electronic Control Module) 11. This is a fuel injection valve that injects and supplies fuel so as to achieve a predetermined air-fuel ratio in accordance with operating conditions by means of an injection signal from.
[0029]
The ECM 11 includes a reference position signal and a unit angle signal from the crank angle sensor 12, an intake air flow rate signal from the air flow meter 13, an accelerator opening signal from the accelerator opening sensor 14, and an engine cooling water temperature signal from the water temperature sensor 15. A gear position signal from a transmission gear position sensor (not shown), a vehicle speed signal from a vehicle speed sensor (not shown), and the like are input, and based on these, the driving state is determined, and a predetermined operation with a not so large load is performed. The operation is performed with a lean air-fuel ratio in the region, and the air-fuel ratio is mainly controlled to stoichiometric in the other operation regions.
[0030]
Although not shown, the exhaust passage 4 is connected to the engine outlet and collects exhaust from all cylinders. The exhaust manifold 4 is connected to the exhaust manifold and is connected to the exhaust manifold to carry the exhaust to the rear of the vehicle body under the floor of the vehicle. It consists of a muffler or the like connected to the end of the pipe, and among these, the three-way catalysts 7 and 8 are arranged at positions near the manifold and under the floor of the pipe-like exhaust pipe, respectively. In order to distinguish these two three-way catalysts, the three-way catalyst 7 in the vicinity of the manifold is called a manifold catalyst, and the three-way catalyst 8 in the under-floor position is called an under-floor catalyst.
[0031]
Since the manifold catalyst 7 is close to the engine exhaust outlet, it is activated early after the engine is started. In the active state, when the excess oxygen is present in the exhaust, the manifold catalyst 7 retains the oxygen in the exhaust, and the excess reducing agent (HC, It has a function (oxygen storage function) of oxidizing the reducing agent in the exhaust gas with the oxygen retained when (CO) is present. On the other hand, the underfloor catalyst 8 has a function of simultaneously performing oxidation purification of HC and CO in the exhaust gas and reduction purification of NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is stoichiometric. A function of trapping and holding NOx in the exhaust when lean, releasing the held NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust becomes rich, and reducing and purifying the released NOx with HC and CO in the exhaust Have.
[0032]
Now, when the NOx retention amount of the underfloor catalyst reaches a certain level during the lean air-fuel ratio operation, it is necessary to regenerate the underfloor catalyst by performing air-fuel ratio enrichment control.
[0033]
Here, according to an experiment by the inventor of the present application, an air-fuel ratio enrichment control using a fuel injection valve that can inject and supply fuel directly into the combustion chamber is performed by dividing the intake stroke and the expansion stroke in the combustion cycle into two (2 In the case of the second injection, the fuel that has been injected a second time is reformed according to the atmospheric temperature in the combustion chamber, and the new finding has been obtained that the reactivity of the reducing agent contained in the exhaust is improved. Focusing on this point, the ECM 11 estimates the temperature in the combustion chamber at the time of the second injection (in the expansion stroke) (this temperature in the combustion chamber is hereinafter referred to as “the temperature in the combustion chamber at the time of the second injection”). When it is determined that the fuel is reformed for the second time based on the temperature in the combustion chamber, the air-fuel ratio enrichment control is performed by the second fuel injection, and in the temperature region where the effect of reforming cannot be obtained. The air-fuel ratio enrichment control is performed by switching to the one-time injection.
[0034]
This control content executed by the ECM 11 will be described in detail according to the following flowchart.
[0035]
Before starting the description of the flow, the regeneration control of the underfloor catalyst in this embodiment will be outlined with reference to the waveform diagram of FIG. 18 because the engine load is relatively high at the start of the catalyst regeneration control. Although the combustion chamber temperature TC2 (estimated value) at the time of the second injection is in the temperature range where the injected fuel is reformed in the combustion chamber, TC2 cannot obtain the effect of fuel reforming from the timing of t2 due to a decrease in load. This is an example in which the catalyst regeneration control is finished at the timing of t3 after moving to the temperature range.
[0036]
In such a case, the following operation is performed.
[0037]
<1> If the NOx retention amount of the underfloor catalyst is TNOx, this TNOx gradually increases during the lean air-fuel ratio operation. Therefore, the timing of t0 when TNOx reaches the predetermined value TNOx0 is set as the catalyst regeneration control start timing. At this time, the regeneration flag FNOx is switched from 0 to 1 (see the second stage). Further, the regeneration flag FNOx is switched from 1 to 0 in order to end the catalyst regeneration control at the timing t3 when TNOx is gradually decreased by the air-fuel ratio enrichment control and TNOx becomes zero. The regeneration flag is a flag indicating that the catalyst regeneration control is necessary when FNOx = 1, and that the catalyst regeneration control is not necessary when the regeneration flag FLGNO = 0.
[0038]
<2> The estimation of TC2 is started at t0 of the catalyst regeneration control start timing (see the third stage). Since the TC2 exceeds the determination value TC2INJH at the timing t0 and the fuel is in a temperature range where the fuel is reformed, the two-time injection flag F2INJ is switched from 0 to 1 (see the dashed line in the fourth stage). After that, since the fuel is not reformed after the timing t2 when TC2 drops to another determination value TC2INJL (TC2INJL <TC2INJH), the double injection flag F2INJ is switched from 1 to 0. F2INJ = 1 indicates that the injection is performed twice, and F2INJ = 0 indicates that the injection is not performed twice (that is, the injection is performed once).
[0039]
In the fourth row, a solid line indicates that F2INJ = 1 even before the regeneration flag FNOx becomes 1, but this is a request for another purpose.
[0040]
<3> On the other hand, the target equivalent ratio provisional value TFBYA1 of the first injection is switched from the target equivalent ratio map value (= basic value) TFBYA0 to 1.0 at the start timing t0 of the catalyst regeneration control (fifth stage). See the dash-dot line in the eye). The target equivalent ratio map value TFBYA0 gives a target equivalent ratio (a value less than 1.0) at the time of lean air-fuel ratio operation, whereby the air-fuel ratio during operation becomes lean. On the other hand, setting the target equivalent ratio provisional value TFBYA1 for the first injection to 1.0 means that the air-fuel ratio of the exhaust by the first injection is stoichiometric. Therefore, if the target equivalent ratio provisional value for the first injection is followed, the air-fuel ratio increases stepwise at the timing t0. However, if the equivalence ratio (air-fuel ratio) of the first injection is switched stepwise, a torque step is produced and affects the drivability, so the gradually increasing value is set to the target equivalent of the first injection as shown in the figure. Calculated as the ratio TFBYAm (see the solid line in the fifth row).
[0041]
More specifically, in the lean burn engine of the present embodiment, the engine target torque TTC is calculated based on the engine speed Ne and the accelerator opening (detected by the accelerator opening sensor 14), and the target torque TTC and the first time are calculated. The target intake air amount is calculated from the target equivalence ratio TFBYAm of the injection, and the throttle opening is controlled by the throttle actuator 5a so that the same amount of air as the target intake air amount is sucked. Regardless of the change in the target equivalent ratio TFBYAm, the engine always generates the torque required by the driver. At this time, if the target equivalence ratio of the first injection changes abruptly, intake air control cannot catch up, and torque fluctuations unintended by the driver may occur. For this reason, a process (ramp process) for gradually increasing the target equivalent ratio of the first injection is required.
[0042]
<4> In order to perform air-fuel ratio enrichment control by two injections at the timing t1 when the target equivalent ratio TFBYAm of the first injection coincides with the target equivalent ratio preliminary value TFBYA1 (= 1.0) of the first injection. The equivalent ratio increase FBYARNOx (equivalent ratio increment necessary for reduction and purification of NOx released from the underfloor catalyst) is calculated as the target equivalent ratio TFBYAa for the second injection (see the sixth stage). The equivalent ratio increase FBYARNOx takes into consideration the reducing agent efficiency REFF (representing the proportion of fuel actually used for NOx reduction purification out of the fuel supplied for NOx reduction purification) in addition to the released NOx concentration RNOx. To calculate.
[0043]
<5> The target equivalent ratio TFBYAa of the second injection is set to 0 in order to end the second injection at the timing t2, while the air-fuel ratio enrichment control is performed by switching to the first injection. A value obtained by adding the equivalent ratio increase amount FBYARNOx calculated as described above to 1.0 is calculated as a target equivalent ratio provisional value TFBYA1 for the first injection (see the solid line in the fifth stage).
[0044]
<6> The target equivalent ratio provisional value TFBYA1 for the first injection is returned to the map value TFBYA0 from the value of 1.0 + FBYARNOx at t3 which is the end timing of the catalyst regeneration control. Even at this time, if the target equivalent ratio provisional value TFBYA1 for the first injection is switched stepwise (see the fifth dot-and-dash line), a torque step occurs and affects the drivability, as shown in the figure. Is calculated as the target equivalent ratio TFBYAm for the first injection (see the solid line in the fifth stage).
[0045]
<7> A value obtained by adding the target equivalent ratio TFBYAm of the first injection and the target equivalent ratio TFBYAa of the second injection is the total target equivalent ratio TFBYA (see the bottom row).
[0046]
The outline of the catalyst regeneration control is finished as described above, and a specific explanation will be given by the following routine (flow chart).
[0047]
The routine of FIG. 3 is for determining whether or not regeneration control of the underfloor catalyst is necessary, and this routine is executed at regular intervals (for example, every 10 ms). This calculation cycle is the same for other routines (FIGS. 7, 12, 14, and 17) described later.
[0048]
Of the values calculated or set in this routine, values required for the next calculation in this routine and values required in other routines described later are stored in the ECM 11 when this routine is terminated (RETURN). Stored in the memory. This also applies to other routines described later.
[0049]
In S101 and S102, the intake air flow rate Qa is read from the output signal of the air flow meter 13, and the engine rotation speed Ne, the target torque TTC, the total target equivalent ratio TFBYA, and the previous value of NOx holding amount TNOxz are read from the memory in the ECM 11.
[0050]
The NOx retention amount TNOx is a value calculated by this routine. Since the value read in S102 is calculated and stored in the memory when the routine was executed last time, the subscript z is used to distinguish it from the value calculated this time. Attached. The engine speed Ne is calculated in a separate routine each time the crank angle sensor 12 outputs a reference signal, and the latest value is stored in the memory. The target torque TTC and the total target equivalent ratio TFBYA are calculated by a target intake air amount calculation routine (FIG. 14) and a target equivalent ratio calculation routine (FIG. 12) described later, and the latest values are stored in the memory.
[0051]
In S103, the total target equivalent ratio TFBYA is compared with 1.0. The equivalence ratio is the reciprocal of the excess air ratio λ, and when the total target equivalence ratio TFBYA is smaller than 1.0, it indicates that the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean. When the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, NOx is newly trapped and held in the underfloor catalyst. Therefore, in order to calculate the newly held NOx amount and the NOx holding amount TNOx that is the integrated value, S104, S104, The process proceeds to S105.
[0052]
First, in S104, the NOx concentration CNOx in the exhaust is calculated from the engine speed Ne and the target torque TTC. For example, a value may be looked up from a control map (FIG. 4) in which CNOx is stored in correspondence with Ne and TTC. TTC is used as a value representative of engine load. Other parameters may be used as long as they represent the engine load.
[0053]
In S105, a value obtained by adding the NOx trap amount per calculation cycle (per 10 ms) obtained based on the value obtained by multiplying the exhaust gas flow rate by the NOx concentration CNOx in the exhaust gas to the previous NOx retention amount TNOxz (NOx retention amount ( This value) is calculated as TNOx. That is, the arithmetic expression is
[0054]
[Expression 1]
TNOx = TNOXx + K1 × Qa × CNOx × t,
Where Qa: intake air flow rate (≈ exhaust flow rate),
K1: constant,
t: calculation cycle (= 10 ms),
It is. K1 × Qa × CNOx in the second term on the right side of Equation 1 is the NOx trap amount per unit time, and a value obtained by multiplying this by the calculation cycle is the NOx trap amount per calculation cycle. K1 is a coefficient for unit conversion.
[0055]
In S106, the NOx retention amount TNOx is compared with the predetermined amount TNOx0. TNOx0 is about ½ of the saturation NOx retention amount of the underfloor catalyst and is experimentally obtained in advance. When it is possible to determine the deterioration of the underfloor catalyst, it is preferable to decrease TNOx0 as the degree of deterioration progresses.
[0056]
When TNOx is equal to or lower than TNOx0, the current process is terminated as it is. When TNOx exceeds TNOx0 due to repeated operations of S104 and S105 in the lean air-fuel ratio operation region, the process proceeds from S106 to S107, and the regeneration flag FNOx (set to 0) is reached. Initial setting) = 1. FNOx = 1 indicates that catalyst regeneration control is necessary, and FNOx = 0 indicates that catalyst regeneration control is not necessary.
[0057]
On the other hand, when TFBYA is 1.0 or more, since it is a stoichiometric or rich air-fuel ratio operation region, NOx is released from the underfloor catalyst. Therefore, the process proceeds from S103 to S108, and the temperature Tcat of the underfloor catalyst that affects the concentration of released NOx is calculated from the engine rotational speed Ne and the target torque TTC. For example, a value may be looked up from a control map (FIG. 5) in which Tcat is stored in correspondence with Ne, TTC. The TTC is used as a representative value of the engine load (same as S104). Other parameters may be used as long as they represent the engine load. Further, Tcat may be detected directly by attaching a temperature sensor to the underfloor catalyst.
[0058]
Based on the catalyst temperature Tcat and the NOx retention amount TNOx calculated in this way, the released NOx concentration RNOx is calculated in S109. For example, a value may be looked up from a control map (FIG. 6) in which RNOx is stored in association with TNOx and Tcat.
[0059]
In S110, a value obtained by subtracting the NOx emission amount per calculation cycle (per 10 ms) obtained based on the value obtained by multiplying the exhaust gas flow rate by the emission NOx concentration RNOx from TNOxz which is the previous value of the NOx retention amount (this time) Value) Calculated as TNOx. In other words, the arithmetic expression is
[0060]
[Expression 2]
TNOx = TNOXz−K1 × Qa × RNOx × t,
Where Qa: intake air flow rate (≈ exhaust flow rate),
K1: constant,
t: calculation cycle (= 10 ms),
It is. K1 × Qa × RNOx in the second term on the right side of Equation 2 is the NOx release amount per unit time, and a value obtained by multiplying this by the calculation cycle is the NOx release amount per calculation cycle. K1 is a coefficient for unit conversion.
[0061]
In S111, the NOx retention amount TNOx is compared with zero. When TNOx is less than or equal to zero, the process proceeds to S112 and TNOx is limited to zero. Since catalyst regeneration control is not necessary when TNOx = 0, the regeneration flag FNOx = 0 is set in S113.
[0062]
The routine of FIG. 7 is for setting the injection mode.
[0063]
The injection mode includes a two-injection mode and a one-injection mode. By setting the two-injection flag F2INJ as described below, when FNOx = 1 and F2INJ = 1, the two-injection mode, FNOx = 1 and F2INJ = 0 is the one-time injection mode. The combustion chamber temperature TC2 at the time of the second injection is estimated, and it is determined based on this estimated temperature whether or not the second injection mode is suitable as the air-fuel ratio enrichment control.
[0064]
In S201, the regeneration flag FNOx is checked. When FNOx = 1 (catalyst regeneration control is required), the process proceeds to S202 and subsequent steps.
[0065]
S202 to S207 are portions for estimating the combustion chamber temperature TC2 during the second injection. First, in S202 and S203, the coolant temperature Tw is read from the output signal of the water temperature sensor 15, and the engine speed Ne, the target torque TTC, and the ignition timing ADV are read from the memory in the ECM 11. The ignition timing ADV is calculated by another routine (not shown), and the latest value is stored in the memory.
[0066]
In S204, the combustion peak temperature TCpeak is calculated based on the engine speed Ne and the target torque TTC. For example, a value may be looked up from a control map (FIG. 8) in which TCpeak is stored in correspondence with Ne, TTC. In the present embodiment, since the combustion by the first injection in the case of performing the second injection is always performed by stoichiometry, the control map of FIG. 8 may store experimental values under the stoichiometric condition. Note that TTC is used as a representative value of the engine load (same as S104 in FIG. 3). Other parameters may be used as long as they represent the engine load.
[0067]
In S205 and S206, the correction rate TCadv (0 <TCadv ≦ 1) for considering the temperature drop in the period from the time when the combustion temperature reaches a peak to the timing of the second injection is set to the engine speed Ne and the ignition timing ADV. Based on the engine speed Ne and the water temperature Tw, a correction factor TCtw (0 <TCtw ≦ 1) for considering the temperature drop due to the combustion gas being cooled by the cylinder wall or the like is calculated based on these 2 A value obtained by multiplying the two temperature drop correction factors TCadv and TCtw by the combustion peak temperature TCpeak in S207 is calculated as the combustion chamber temperature TC2 during the second injection. For the temperature drop correction factor, for example, the control map (FIG. 9) stores TCadv corresponding to Ne and ADV, and similarly stores the TCtw corresponding to Ne and Tw (FIG. 9). The value may be looked up from FIG. TCadv and TCtw both indicate that the larger the value, the smaller the rate of temperature drop.
[0068]
In S208, S209, S211, S212, and S213, whether or not the double injection mode is suitable as the air-fuel ratio enrichment control is determined by comparing the TC2 calculated in this way with the determination values with hysteresis (TC2INJH, TC2INJL). It is a part to judge. Specifically, TC2 is compared with the determination value TC2INJH at S208, and TC2 is compared with another determination value TC2INJL at S211 and S212, and the two-time injection flag F2INJ is checked.
[0069]
Here, TC2INJH is set to a temperature at which the proportion of HC species effective for NOx reduction increases as the fuel injected the second time is thermally decomposed well in the combustion chamber. On the other hand, TC2INJL is a lower temperature than TC2INJH, and good thermal decomposition of the fuel injected at the second time cannot be expected, but the lower limit temperature that does not deteriorate the exhaust emission as compared with the case of the first injection. Set to.
[0070]
In the following cases (1) and (2), the double injection flag F2INJ = 1 (S209), and in the cases (3) and (4), the double injection flag F2INJ = 0 (S213). F2INJ = 1 indicates that it is suitable for twice injection, and F2INJ = 0 indicates that it is not suitable for twice injection.
[0071]
(1) If TC2> TC2INJH,
(2) When TC2INJH ≧ TC2> TC2INJL and F2INJ = 1,
(3) When TC2INJH ≧ TC2> TC2INJL and F2INJ = 0,
(4) If TC2INJL ≧ TC2,
With this configuration, for example, when TC2 changes from a high state to a low state, the two-time injection flag F2INJ = 1 remains even when TC2 becomes TC2INJH or less, and the temperature drops to TC2INJL or less. Only then will it switch from 1 to 0. On the other hand, when TC2 changes from a low state to a high state, even if TC2 exceeds TC2INJL, the two-time injection flag F2INJ = 0 is maintained, and the temperature rises and exceeds TC2INJH for the first time from 0 to 1 Switch to.
[0072]
The reason why the determination value for determining the suitability of the two-time injection is provided with hysteresis is to prevent frequent switching between the two-time injection and the one-time injection. That is, the combustion by the first injection at the time of the second injection is performed by stoichiometry, whereas the combustion at the time of the first injection by the rich air-fuel ratio is accompanied by a slight torque shock. However, frequent switching of the air-fuel ratio can be avoided by adding hysteresis.
[0073]
When the two-time injection flag F2INJ = 1, the reducing agent efficiency REFF representing the ratio of the fuel actually used for NOx reduction purification out of the fuel supplied for NOx reduction purification based on the engine rotational speed Ne and TC2 is calculated. (S209, S210). For example, a value may be looked up from a control map (FIG. 11) in which REFF is stored in correspondence with Ne and TC2. When fuel for NOx reduction purification is supplied to the underfloor catalyst by twice-injection, the higher the TC2, the more the thermal decomposition of the fuel injected the second time proceeds, so the reductant efficiency REFF increases, and the engine speed Ne increases. The lower the value, the longer the time that the fuel injected for the second time is exposed to the combustion gas and the thermal decomposition proceeds, so that the reducing agent efficiency REFF increases. FIG. 11 shows this.
[0074]
On the other hand, when F2INJ = 0, the reducing agent efficiency REFF is set to a predetermined value K3 (S213, S214). When the injection is not performed twice, the excess fuel that is burned at the rich air-fuel ratio by the one-time injection is used as a reducing agent for NOx reduction purification. However, this excess fuel is not thermally decomposed much, and Since the degree of thermal decomposition hardly changes depending on the operating conditions, REFF is set to a fixed value here. The size of K3 is approximately the same as the map value when TC2 = TC2INJL in the control map of FIG.
[0075]
On the other hand, when the regeneration flag FNOx = 0, the process proceeds from S201 to S215, and the two-time injection flag F2INJ = 1. At this time, since the regeneration flag FNOx = 0, there is no influence on the actual fuel injection even if the double injection flag F2INJ = 1 here, but when FNOx = 0, by setting F2INJ = 1, Next, when the regeneration flag FNOx becomes 1, it becomes easy to select the twice injection mode.
[0076]
By setting the two-injection flag F2INJ in this way, when FNOx = 1, the two-injection mode is set when F2INJ = 1 and the one-injection mode is set when F2INJ = 0.
[0077]
The routine of FIG. 12 is for calculating three types of target equivalent ratios. Here, based on the engine operating conditions (Ne, TTC) and the necessity of catalyst regeneration control (FNOx value), the suitability of the second injection (F2INJ value), the target equivalent ratio TFBYAm for the first injection, the second time Three types of target equivalence ratio TFBYAa for injection and total target equivalence ratio TFBYA as the sum of these two values are calculated.
[0078]
In S301, the engine rotational speed Ne, the target torque TTC, the released NOx concentration RNOx, the reducing agent efficiency REFF, and the previous value of the target equivalence ratio of the first injection are read from the memory in the ECM11. The target equivalence ratio TFBYAm is a value calculated in this routine, and the value read in S301 is calculated when the routine was executed last time and stored in the memory. The letter z is attached (same as S102 in FIG. 3).
[0079]
In S302, the basic value TFBYA0 of the target equivalence ratio is calculated from the engine speed Ne and the target torque TTC. For example, a value may be looked up from a control map (FIG. 13) in which TFBYA0 is stored in correspondence with Ne and TTC.
[0080]
In S303, the regeneration flag FNOx is checked. When FNOx = 1 (catalyst regeneration control is required), the routine proceeds to S304, where the released NOx concentration RNOx is divided by the reducing agent efficiency REFF, that is,
[0081]
[Equation 3]
FBYARNOx = RNOx / REFF
The equivalent ratio increase FBYARNOx required for the reduction purification of NOx released from the underfloor catalyst is calculated by the following equation.
[0082]
Here, the equivalent ratio increment FBYARNOx is a value obtained by subtracting 1.0, which is the stoichiometric equivalent ratio, from the total target equivalent ratio TFBYA, which is obtained as follows. First, the amount of NOx released from the underfloor catalyst per unit time is as described in S110 of FIG.
Qa x RNOx
It becomes. On the other hand, the amount of fuel that flows into the underfloor catalyst per unit time is obtained by Qa × FBYARNOx, and the proportion of the fuel that is actually used as a reducing agent in this fuel is represented by REFF. If you try to supply the reducing agent
Qa x RNOx = Qa x FBYARNOx x REFF
The relationship may be established. If this equation is rearranged for FBYARNOx, the above Equation 3 is obtained.
[0083]
Strictly speaking, a constant for unit conversion is required, but when the REFF control map (FIG. 13) is created, the value including the constant may be stored.
[0084]
In S305, the double injection flag F2INJ is checked. When F2INJ = 1 (appropriate for the second injection), all the fuel for NOx reduction purification is supplied by the second injection, and the first injection supplies the stoichiometric fuel. The process proceeds to S307 in order to supply all the fuel including the fuel for NOx reduction purification by one injection when the temporary equivalent value TFBYA1 of the target equivalent ratio is 1.0 and when the two-injection flag F2INJ = 0. Set 1.0 + FBYARNOx to TFBYA1.
[0085]
On the other hand, when the regeneration flag FNOx = 0, the process proceeds from S303 to S308, and the basic value TFBYA0 of the target equivalence ratio is set to TFBYA1 as it is.
[0086]
In S309, TFBYAmz, which is the previous value of the target equivalence ratio of the first injection, is compared with 1.0. When TFBYAmz is smaller than 1.0, the process proceeds to S310 to S316, and processing (ramp processing) for gradually changing the target equivalent ratio of the first injection is performed. That is, in step S310, TFBYAmz is compared with the provisional value TFBYA1 of the target equivalent ratio of the first injection. When TFBYA1 is switched from the basic value TFBYA0 (value smaller than 1.0) to 1.0 due to the start of the catalyst regeneration control in the lean air-fuel ratio operation region, since TFBYAmz is smaller than TFBYA1 at first, the process proceeds to S311 and becomes TFBYAmz. A value obtained by adding a predetermined step value DMP is calculated as a target equivalent ratio (current value) TFBYAm. The operation of S311 is repeated while TFBYAmz is smaller than TFBYA1, and when TFBYAm becomes TFBYA1 or more, the process proceeds from S312 to S313, and the value of TFBYAm is limited to TFBYA1.
[0087]
Similarly, if TFBYA1 is switched from the value of 1.0 + FBYARNOx to the basic value TFBYA0, for example, if TFBYAmz is equal to or greater than TFBYA1, the process proceeds from S310 to S314, and the target equivalent ratio ( This value) is calculated as TFBYAm. The operation of S314 is repeated while TFBYAmz is greater than TFBYA1, and when TFBYAm becomes equal to or less than TFBYA1, the process proceeds from S315 to S316, and the value of TFBYAm is limited to TFBYA1.
[0088]
The target equivalence ratio TFBYAm for the first injection is a value that affects the output torque of the engine (which leads to the generation of engine torque), so the ramp processing of S310 to S316 is performed so that the output torque of the engine does not change suddenly. In the engine of this embodiment, the target intake air amount TQa is obtained from the target torque TTC and the target equivalence ratio TFBYAm of the first injection, and the throttle opening is controlled based on this TQa. The target torque can be obtained regardless of the change in the target equivalent ratio TFBYAm of the injection, but if the TTFYAm changes suddenly, the intake air amount cannot be controlled, so the above-described ramp processing is performed.
[0089]
On the other hand, when TFBYAmz is 1.0 or more, the process proceeds from S309 to S317, and TFBYA1 is set as TFBYAm as it is. That is, the ramp process is not performed when TFBYAmz, which is the previous value of the target equivalence ratio of the first injection, is 1.0 or more. In this case, when the air-fuel ratio enrichment control is performed by one injection, the ramp process is performed until the air-fuel ratio is enriched from the equivalent ratio of 1.0 to the equivalent ratio required for NOx reduction. In this case, it is possible that the air-fuel ratio is gradually enriched and a situation occurs in which the amount of the reducing agent is insufficient due to a delay in supplying the reducing agent with respect to the NOx release amount. Further, it is conceivable that a situation in which the amount of reducing agent is insufficient occurs if the above-described ramp processing is performed even when the one-time injection and the two-time injection are switched during a series of air-fuel ratio enrichment control. On the other hand, when the TFBYAm is set to 1.0 or more in accordance with the driving conditions, the driver is requesting a high output. In such a case, there is no problem even if the generated torque changes slightly.
[0090]
In S318, S319, and S320, two flags (regeneration flag FNOx, twice injection flag F2INJ) and the target equivalent ratio TFBYAm of the first injection are observed. When all of FNOx = 1 (catalyst regeneration control is required), F2INJ = 1 (suitable for two-time injection), and TFBYAm = 1.0 are satisfied, the equivalent ratio increase FBYARNOx is set to 2. The target equivalent ratio TFBYAa for the second injection is set, and otherwise, the process proceeds to S322 so that TFBYAa = 0 is set so as not to perform the second injection.
[0091]
The target equivalent ratio TFBYAa for the second injection is set on the condition that TFBYAm = 1.0. If the second injection is performed when the combustion is performed at the lean air-fuel ratio, 2 is set. This is because the fuel of the second injection is burned by the oxygen molecules remaining in the combustion chamber, and the exhaust temperature may be significantly increased to deteriorate the durability of the manifold catalyst.
[0092]
A value obtained by adding the target equivalent ratio TFBYAa of the second injection calculated in this way and the target equivalent ratio TFBYAm of the first injection is calculated as a total target equivalent ratio TFBYA in S323.
[0093]
The routine of FIG. 14 is for calculating the target intake air amount.
[0094]
In S401 and S402, the accelerator opening Aps is read from the output signal of the accelerator opening sensor 14, and the engine rotational speed Ne and the target equivalent ratio TFBYAm of the first injection are read from the memory in the ECM 11.
[0095]
In S403 and S404, the target torque (engine output torque requested by the driver) TTC is calculated based on the accelerator opening Aps, and the engine efficiency ITA is calculated based on the engine rotational speed Ne and the target equivalence ratio TFBYAm of the first injection. Then, a value obtained by dividing the target torque TTC by ITA and TFBYAm in S405 is calculated as a target intake air amount (intake air amount per combustion necessary for obtaining the target torque TTC) TQa.
[0096]
The target torque is a value from a control table (FIG. 15) in which TTC is stored corresponding to Aps, for example, and an engine efficiency is a value from a control map (FIG. 16) in which ITA is stored in correspondence with Ne and TFBYAm, for example. Look up. ITA represents the efficiency with which the energy of the supplied fuel is converted into torque.
[0097]
The target intake air amount TQa calculated in this way is used in a throttle control routine (not shown). Specifically, a target throttle opening for making the actual intake air amount Qa coincide with the target intake air amount TQa is calculated, and the actual throttle opening (detected by the throttle opening sensor 16) is made coincident with the target throttle opening. A throttle opening degree control signal is output to the throttle actuator 5a.
[0098]
The routine of FIG. 17 is for calculating a fuel injection control value (fuel injection pulse width and fuel injection timing).
[0099]
In S501 and S502, the intake air flow rate Qa is read from the output signal of the air flow meter 13, the engine speed Ne is read from the memory in the ECM 11, the target equivalent ratio TFBYAm of the first injection, and the target equivalent ratio TFBYAa of the second injection is read. Among these, the basic injection pulse width Tp for making the air-fuel ratio in the combustion chamber stoichiometric is calculated in S503 from Qa and Ne.
[0100]
In S504 and S505, using this basic injection pulse width Tp and the target equivalent ratio TFBYAm of the first injection,
[0101]
[Expression 4]
Ti1 = Tp × TFBYAm × α × 2 + Ts,
Where α: air-fuel ratio feedback correction coefficient,
Ts: Invalid pulse width,
By using the following formula, the fuel injection pulse width Ti1 of the first injection at the time of sequential injection, and the target equivalent ratio TFBYAa of the basic injection pulse width Tp and the second injection,
[0102]
[Equation 5]
Ti2 = Tp × TFBYAa × 2 + Ts,
Where α: air-fuel ratio feedback correction coefficient,
Ts: Invalid pulse width,
The fuel injection pulse width Ti2 of the second injection at the time of sequential injection is calculated by the following formula.
[0103]
Here, the air-fuel ratio feedback correction coefficient α in the equations (4) and (5) is determined by an air-fuel ratio feedback control routine (not shown). 2 This is calculated during the stoichiometric operation based on the output of the sensor 17 (see FIG. 1), and the value is clamped to 1 during the catalyst regeneration control. Ts is a value that takes into account the operation delay of the fuel injection valve.
[0104]
In S506, the fuel injection timing IT1 of the first injection is calculated based on TFBYAm, Ne, and Ti1. In the lean burn engine of the present embodiment, stratified combustion is performed during lean air-fuel ratio operation, and homogeneous combustion is performed during stoichiometric or rich air-fuel ratio operation. Therefore, during lean air-fuel ratio operation (TFBYAm is less than 1.0) IT1 is set in the latter half of the compression stroke, and IT1 during stoichiometric or rich air-fuel ratio operation (when TFBYAm is 1.0 or more) is set during the intake stroke. It should be noted that IT1 is the intake stroke when homogeneous combustion is performed even during the lean air-fuel ratio operation.
[0105]
In S506, the fuel injection timing IT2 of the second injection is calculated based on Ne and Ti2. When TFBYAa = 0, Ti2 = Ts from the equation (5), and the fuel injection valve is not opened in this state.
[0106]
The fuel injection pulse width Ti1 for the first injection calculated in this way, the fuel injection timing IT1 for the first injection, the fuel injection pulse width Ti2 for the second injection, and the fuel injection timing IT2 for the second injection. Used in a fuel injection control routine (not shown). For example, in the case of the double injection mode, when the signal of the crank angle sensor 12 coincides with IT1 of the # 1 cylinder, a fuel injection control pulse signal having Ti1 as the valve opening width is output to the fuel injection valve of the # 1 cylinder. When the signal of the crank angle sensor 12 coincides with IT2 of the # 1 cylinder, a fuel injection control pulse signal having Ti2 as the valve opening width is output to the fuel injection valve of the # 1 cylinder.
[0107]
Here, the operation of the present embodiment will be described with reference to the time chart of FIG. 18. As described above, the figure shows that the engine load is relatively high at the start of the catalyst regeneration control, and the combustion chamber temperature TC2 at the second injection is relatively high. Is higher than the determination value TC2INJH, which is an example when TC2 becomes lower than a predetermined value TC2INJL due to a decrease in engine load during the air-fuel ratio enrichment control, and then the catalyst regeneration control ends. T0 to t4 are assigned to timings that are points in control. An explanation will be given along the timings t0 to t4 as follows.
[0108]
t0: Since the NOx retention amount TNOx of the underfloor catalyst exceeds the predetermined amount TNOx0, catalyst regeneration control is required (FNOx = 1).
[0109]
t0 to t1: Ramp processing of the target equivalent ratio TFBYAm for the first injection.
[0110]
t1: Since TFBYAm reaches TFBYA1 (= 1.0), the second injection can be executed, and the supply of fuel to the underfloor catalyst by the second injection is started.
[0111]
t1 to t2: Fuel from the second injection in the expansion stroke is supplied to the underfloor catalyst while achieving stoichiometric combustion by the first injection. At this time, the fuel is thermally decomposed by the high-temperature heat in the combustion chamber and the ratio of highly reactive HC species is increased, so that reduction and purification of released NOx is efficiently performed. As a result, the NOx retention amount TNOx of the underfloor catalyst gradually decreases, and accordingly, the released NOx concentration RNOx also decreases. Therefore, the equivalent ratio increase FBYARNOx for reducing and purifying the NOx whose concentration has decreased is reduced, and the second time. The target equivalent ratio TFBYAa for the injection of becomes gradually smaller.
[0112]
t2: The two-injection mode is switched to the one-injection mode due to a decrease in TC2. At this time, the equivalent ratio increase FBYARNOx slightly increases from before the switching. This is because the reducing agent efficiency REFF at the time of one-time injection is smaller than the reducing agent efficiency REFF at the time of two-time injection, so that the equivalent ratio increase amount at the time of one-time injection is ensured in order to secure the same amount of reducing agent. This is because the minute becomes larger than the equivalent ratio increase at the time of the two-time injection.
[0113]
t2 to t3: The same as t1 to t2. That is, since the NOx retention amount TNOx of the underfloor catalyst is reduced and the released NOx concentration RNOx is further reduced, the equivalent ratio increase FBYARNOx for reducing and purifying this reduced NOx is reduced, and TFBYAm is gradually reduced.
[0114]
t3: The NOx retention amount TNOx of the underfloor catalyst decreases to zero, and the request for catalyst regeneration control is released (FNOx = 0).
[0115]
t3 to t4: Ramp processing of the target equivalent ratio TFBYAm for the first injection.
[0116]
As described above, in the present embodiment, when the air-fuel ratio enrichment control for purifying the NOx held in the underfloor catalyst is performed by two injections divided into a period that is associated with generation of engine torque and a period that is not associated with generation of engine torque, Paying attention to the fact that when the combustion chamber temperature TC2 at the second injection is high, the fuel injected at the second time is reformed into a fuel having a high ratio of those having multiple bonds by thermal decomposition, and the reactivity as a reducing agent is improved. Conditions for estimating the combustion chamber temperature TC2 during the second injection to determine whether the ratio of highly reactive HC species is increased by reforming, and for increasing the ratio of highly reactive HC species by reforming Then, the amount of the reducing agent, that is, the fuel injection amount (FBYANOx) for the enrichment of the air-fuel ratio in the second injection is calculated appropriately, and this is supplied to the underfloor catalyst by the second injection. Because, when the air-fuel ratio enrichment control is performed particularly at the time of high-load combustion chamber temperature becomes higher, it is possible to purify NOx held by the underfloor catalyst efficiently.
[0117]
On the other hand, if the injection is performed twice up to the condition where the combustion chamber temperature TC2 during the second injection is insufficient, such as at low load, the reactivity of the reducing agent becomes worse than in the case of the single injection, and NOx reduction is performed. Although the purification efficiency is reduced and the exhaust HC is increased, when the temperature in the combustion chamber becomes inadequate, the control is performed to enrich the air-fuel ratio by switching to once injection. It is possible to prevent a decrease in the efficiency of NOx reduction purification and an increase in exhaust HC caused by performing the injection twice.
[0118]
In addition, when the injection is performed twice in the temperature range where the temperature in the combustion chamber becomes high, the reactivity of the reducing agent is higher than that in the case of the single injection, and the NOx reduction purification efficiency is increased. Since the NOx reduction purification efficiency equivalent to that in the case of one-time injection is obtained with less fuel than in the case, in this embodiment, the total target equivalent ratio TFBYA (= TFBYAm + TFBYAa) when air-fuel ratio enrichment control is performed with two-time injection. Can be set to be leaner than the target equivalent ratio TFBYAm when air-fuel ratio enrichment control is performed with one-time injection, whereby the injection amount when air-fuel ratio enrichment control is performed is set to the air-fuel ratio with one-time injection. This can be reduced as compared with the case where the enrichment control is performed, and an increase in HC discharged without being subjected to NOx reduction purification can be suppressed.
[0119]
Further, since TC2 is estimated according to all of the engine speed, engine load, ignition timing, and engine coolant temperature, even if the engine speed, engine load, ignition timing, and engine coolant temperature change, the temperature in the combustion chamber is accurate. Can be estimated. That is, the combustion peak temperature TCpeak is calculated based on the engine rotational speed Ne and the target torque TTC (corresponding to the engine load), and the temperature drop in the period from the time when the combustion temperature reaches the peak to the second injection time is taken into consideration. The correction factor TCadv is calculated based on the engine rotational speed Ne and the ignition timing ADV, and the correction factor TCtw for considering the temperature drop due to the cooling of the combustion gas is calculated based on the engine rotational speed Ne and the engine coolant temperature Tw. Since the value obtained by multiplying the two temperature drop correction factors TCadv and TCtw by the combustion peak temperature TCpeak (the value obtained by correcting TCpeak with TCadv and TCtw) is calculated (estimated) as TC2, the ignition timing ADV and its Even when there is a difference in engine speed, the combustion temperature peaks. TC2 accurately reflects the temperature drop in the period from the time point until the second injection, and the temperature drop due to cooling of the combustion gas even if there is a difference in the engine coolant temperature Tw and the engine speed Ne at that time Can be made.
[0120]
In addition, if the second injection is performed before the combustion by the first injection is completed, the fuel is partially oxidized by the oxygen molecules existing in the combustion chamber at the time of combustion, and a lot of CO is generated. However, according to the present embodiment, the second injection is performed when the combustion by the first injection is almost completed, so that partial oxidation occurs. The ratio can be reduced, and the exhaust air-fuel ratio by the first injection becomes stoichiometric, so that the fuel of the second injection hardly generates partial oxidation, and the fuel for the air-fuel ratio enriched fuel Almost all of (the fuel injected the second time) can be supplied to the underfloor catalyst as HC.
[0121]
Further, the target equivalent ratio TFBYAa of the second injection is taken into consideration without considering the released NOx concentration and the reducing agent efficiency representing the ratio of the fuel actually used for NOx reduction purification among the fuel supplied for NOx reduction purification. Is set, the amount of fuel as a reducing agent is insufficient or excessive with respect to the amount of NOx released from the underfloor catalyst. However, according to the present embodiment, the target equivalent ratio TFBYAa for the second injection is set. Since the calculation is based on the released NOx concentration RNOx and the reducing agent efficiency REFF, the amount of fuel as a reducing agent can be supplied without excess or deficiency with respect to the amount of NOx released from the underfloor catalyst.
[0122]
Moreover, according to this embodiment, since the reducing agent efficiency REFF is set according to TC2, even if TC2 changes, the reducing agent efficiency REFF can be given accurately.
[0123]
In addition, if the same torque is to be obtained for the single injection and the double injection, the required air amount may change. In this case, the temperature in the combustion chamber changes up and down in response to changes in the engine load. If these two injections are frequently switched during the air-fuel ratio enrichment control, there is a possibility that drivability will deteriorate from the viewpoint of the followability of the throttle and the intake air amount, etc. , It is determined whether the two-injection mode is suitable by comparing TC2 with determination values with hysteresis (TC2INJH, TC2INJL), so that the one-time injection and the two-time injection frequently occur during the air-fuel ratio enrichment control. Switching hunting can be prevented.
[0124]
The routine in FIG. 19 is a second embodiment, which replaces FIG. 7 in the above-described embodiment (first embodiment).
[0125]
S601 to S604 are almost the same operations as S201 to S207 in FIG. However, the point that the two-injection counter C2INJ and the one-time injection counter C1INJ are read from the memory in the ECM 11 in S603 is different from the first embodiment. Further, the operation of S604 collectively shows the operations of S204 to S207 in FIG.
[0126]
The two-injection counter C2INJ and the one-time injection counter C1INJ are values counted up as follows in a fuel injection control routine (not shown).
[0127]
[1] When two-time injection is executed in any of the cylinders, the two-time injection counter C2INJ is incremented by 1 and the one-time injection counter C1INJ is cleared to zero.
[0128]
[2] When only one injection is executed in any cylinder, the one-time injection counter C1INJ is incremented by one and the two-time injection counter C2INJ is cleared to zero.
[0129]
In S605, the combustion chamber temperature TC2 for the second injection is compared with the determination value TC2INJL. When TC2 is higher than TC2INJL, the process proceeds to S606 and S607, and the two-time injection counter C2INJ and the one-time injection counter C1INJ are viewed. The process proceeds to S608 only when C2INJ = 0 (that is, the immediately preceding combustion cylinder was once-injected) and C1INJ is smaller than the predetermined value S1INJ (that is, the number of continuous executions of one-time injection is small), and the two-injection flag F2INJ = 0 ( Otherwise, the process proceeds to S610, and F2INJ = 1 (appropriate twice injection) is set.
[0130]
On the other hand, when TC2 is equal to or less than TC2INJL, the process proceeds from S605 to S612 and S613, and again, the one-time injection counter C1INJ and the two-time injection counter C2INJ are viewed. The process proceeds to S614 only when C1INJ = 0 (that is, the immediately preceding combustion cylinder was twice-injected) and C2INJ is smaller than the predetermined value S2INJ (that is, the number of times of continuous execution of two-injection is small), and the twice-injection flag F2INJ = 1 ( Otherwise, the process proceeds to S616, and F2INJ = 0 (inappropriate twice injection) is set.
[0131]
Note that the reducing agent efficiency REFF is set to a predetermined value K3 when the two-time injection flag F2INJ = 0 (S608, S609 or S616, S617), and the engine speed Ne is 2 when the two-time injection flag F2INJ = 1. The point (S610, S611 or S614, S615) for calculating the reducing agent efficiency REFF based on the combustion chamber temperature TC2 at the time of the second injection is the same as that in FIG. 7 of the first embodiment.
[0132]
To describe the operation when configured in this way, one-time injection is executed during normal operation (when catalyst regeneration control is not performed), and the one-time injection counter C1INJ has a large value. For this reason, if the combustion chamber temperature TC2 during the second injection is higher than the determination value TC2INJL at the start of the catalyst regeneration control, the flow proceeds as S605 → S606 → S607 → S610 and the two-injection mode is selected (two-injection flag F2INJ = 1). On the other hand, if TC2 is equal to or less than TC2INJL, the flow proceeds from S605 to S612 to S616, and the one-time injection mode is selected (two-time injection flag F2INJ = 0). That is, according to the second embodiment, permission to switch from one injection mode to the other injection mode is that the injection in one injection mode is continuously executed a predetermined number of times (for example, from the one-time injection mode). Since the switching to the two-time injection mode is based on the condition that the one-time injection is continuously executed S1INJ times or more), the switching of the injection mode is less likely to occur than in the first embodiment.
[0133]
As described above, according to the second embodiment, when either the one-time injection mode or the two-time injection mode is selected when the air-fuel ratio enrichment control is performed, a predetermined period (time) is determined from the selected timing. Since the selected injection mode is continued, hunting in which the one-time injection and the two-time injection are frequently switched during the air-fuel ratio enrichment control can be prevented also in the second embodiment.
[0134]
In addition to the second embodiment, the injection mode is selected only once at the start of the catalyst regeneration control (when the regeneration flag FNOx changes from 0 to 1), and the injection mode is continued until the end of the catalyst regeneration control. If it is made, it can be set as simple control.
[0135]
In the embodiment, the case where the second injection is performed when the combustion by the first injection is almost finished has been described. However, the second time when the predetermined period has elapsed from the time when the combustion by the first injection is almost finished. You may make it carry out.
[0136]
In the embodiment, the TC2 is estimated according to all of the engine speed, the engine load, the ignition timing, and the engine coolant temperature. However, the TC2 may be estimated according to any of these.
[0137]
In the embodiment, the case has been described where the target equivalent ratio (target fuel amount) of the first injection is set so that the exhaust air-fuel ratio by the first injection becomes stoichiometric when the second injection is selected. The target equivalence ratio of the first injection may be set so that the exhaust air-fuel ratio by the first injection when the injection is selected is close to the stoichiometry.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a characteristic diagram showing the effect of fuel reforming.
FIG. 2 is a control system diagram of one embodiment.
FIG. 3 is a routine for explaining determination of necessity of catalyst regeneration control.
FIG. 4 is a characteristic diagram of NOx concentration in exhaust gas.
FIG. 5 is a characteristic diagram of an underfloor catalyst temperature.
FIG. 6 is a characteristic diagram of the released NOx concentration.
FIG. 7 is a routine for explaining setting of an injection mode.
FIG. 8 is a characteristic diagram of combustion peak temperature.
FIG. 9 is a characteristic diagram of a correction rate.
FIG. 10 is a characteristic diagram of a correction rate.
FIG. 11 is a characteristic diagram of reducing agent efficiency.
FIG. 12 is a routine for explaining calculation of a target equivalent ratio.
FIG. 13 is a characteristic diagram of a basic value of a target equivalent ratio.
FIG. 14 is a routine for explaining calculation of a target intake air amount.
FIG. 15 is a characteristic diagram of target torque.
FIG. 16 is a characteristic diagram of engine efficiency.
FIG. 17 is a routine for explaining calculation of a fuel injection control value.
FIG. 18 is a waveform diagram for explaining the operation of the embodiment;
FIG. 19 is a routine for explaining setting of an injection mode according to the second embodiment.
FIG. 20 is a diagram corresponding to a claim of the first invention.
[Explanation of symbols]
1 Engine body
3 Combustion chamber
6 Fuel injection valve (fuel injection supply means)
7 Manifold catalyst
8 Underfloor catalyst
11 ECM

Claims (11)

流入する排気の空燃比がリーン空燃比のとき排気中のNOxをトラップして保持し、流入する排気の空燃比がリッチ空燃比のとき、保持していたNOxを放出するとともに排気中のHC、COで還元浄化する機能を有する触媒と、
この触媒のNOx保持量が所定値を超えたとき排気空燃比を一時的にリッチ化する手段と
を備えるエンジンの排気浄化装置において、
燃焼室に直接的に燃料を噴射供給する手段と、
この燃料噴射供給手段を用いてエンジントルクの発生に結びつく時期とその後のエンジントルクの発生に結びつかない時期の2度に分けて燃料供給する2度噴射とエンジントルクの発生に結びつく時期だけで燃料供給する1度噴射とを切換可能な手段と、
2度噴射の2度目の噴射時の燃焼室内温度を推定する手段と、
この2度目の噴射時の燃焼室内温度に基づいて2度目の噴射の燃料が反応性の高いHC種の比率が大きくなる燃料へと改質され、2度目の噴射の燃料が改質されない温度域よりも高温である温度域であるかどうかを判定する手段と、
前記排気空燃比を一時的にリッチ化する場合に前記2度目の噴射の燃料が改質される温度域であると判定されたとき、前記2度噴射を選択する手段と
を設けたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
When the air-fuel ratio of the inflowing exhaust is a lean air-fuel ratio, NOx in the exhaust is trapped and held, and when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust is a rich air-fuel ratio, the held NOx is released and HC in the exhaust A catalyst having a function of reducing and purifying with CO;
In the exhaust emission control device for an engine, comprising means for temporarily enriching the exhaust air-fuel ratio when the NOx retention amount of the catalyst exceeds a predetermined value,
Means for injecting and supplying fuel directly to the combustion chamber;
Using this fuel injection supply means, fuel is supplied only in two times of fuel supply divided into two times, the time that leads to the generation of engine torque and the time that does not lead to the generation of engine torque, and the time that leads to the generation of engine torque Means capable of switching between once injection and
Means for estimating the temperature in the combustion chamber at the second injection of the second injection;
Based on the temperature in the combustion chamber at the time of the second injection, the temperature range in which the fuel of the second injection is reformed into a fuel having a high ratio of highly reactive HC species and the fuel of the second injection is not reformed. means for determining whether the high-temperature der Ru temperature range than,
Means for selecting the second-time injection when it is determined that the temperature of the second-time injection fuel is a reforming temperature range when the exhaust air-fuel ratio is temporarily enriched. Exhaust gas purification device for the engine.
前記エンジントルクの発生に結びつく時期は燃焼サイクルにおける吸気行程または圧縮行程であり、前記エンジントルクの発生に結びつかない時期は膨張行程である
ことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの排気浄化装置。
2. The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein the timing associated with the generation of the engine torque is an intake stroke or a compression stroke in a combustion cycle, and the timing not associated with the generation of the engine torque is an expansion stroke. .
前記2度目の噴射の燃料が改質されない温度域であると判定されたとき前記1度噴射を選択する
ことを特徴とする請求項1または2に記載のエンジンの排気浄化装置。
3. The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein the one-time injection is selected when it is determined that the fuel of the second-time injection is in a temperature range in which the fuel is not reformed.
前記排気空燃比を一時的にリッチ化する場合に前記2度噴射を選択したときの総目標当量比を、前記排気空燃比を一時的にリッチ化する場合に前記1度噴射を選択したときの目標当量比よりリーン側に設定する
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 total target equivalent ratio when the two-time injection is selected when the exhaust air-fuel ratio is temporarily enriched, and the one-time injection when the exhaust air-fuel ratio is temporarily enriched. 4. The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 3, wherein the engine exhaust gas purification apparatus is set to be leaner than a target equivalent ratio.
前記2度目の噴射時の燃焼室内温度を、エンジン回転速度、エンジン負荷、点火時期、エンジン冷却水温の何れかまたは全部に応じて推定する
ことを特徴とする請求項1から4までのいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
The combustion chamber temperature at the time of the second injection is estimated according to any or all of engine speed, engine load, ignition timing, and engine coolant temperature. Exhaust gas purification device for an engine as described in 1.
前記エンジン回転速度と前記エンジン負荷に基づいて燃焼ピーク温度を算出し、
燃焼温度がピークとなる時点から2度目の噴射時までの期間における温度降下を考慮するための補正率を前記エンジン回転速度と前記点火時期に基づいて、また燃焼ガスが冷却されることによる温度降下を考慮するための補正率を前記エンジン回転速度と前記エンジン冷却水温に基づいてそれぞれ算出し、
これら2つの温度降下補正率で前記燃焼ピーク温度を補正した値を前記2度目の噴射時の燃焼室内温度として推定する
ことを特徴とする請求項5に記載のエンジンの排気浄化装置。
Calculate a combustion peak temperature based on the engine speed and the engine load,
Based on the engine speed and the ignition timing, a correction factor for considering a temperature drop in the period from the time when the combustion temperature reaches a peak to the second injection time, and a temperature drop caused by the combustion gas being cooled A correction factor for taking into account is calculated based on the engine speed and the engine coolant temperature,
6. The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 5, wherein a value obtained by correcting the combustion peak temperature with the two temperature drop correction factors is estimated as a combustion chamber temperature at the second injection.
前記2度目の噴射時は、1度目の噴射による燃焼がほぼ終了した時点またはその時点より所定の期間が経過した時点である
ことを特徴とする請求項1から6までのいずれか一つに記載のエンジンの排気浄化装置。
The time of the second injection is the time when the combustion by the first injection is almost completed or the time when a predetermined period has elapsed from that time. Engine exhaust purification system.
前記2度噴射を選択したときの1度目の噴射による排気空燃比がストイキまたはその近傍となるように1度目の噴射の目標燃料量を設定する
ことを特徴とする請求項7に記載のエンジンの排気浄化装置。
8. The engine target fuel amount according to claim 7, wherein the target fuel amount of the first injection is set so that the exhaust air-fuel ratio by the first injection when the second injection is selected becomes stoichiometric or in the vicinity thereof. Exhaust purification device.
前記2度目の噴射の目標燃料量を放出NOx濃度と還元剤効率に基づいて算出する
ことを特徴とする請求項8に記載のエンジンの排気浄化装置。
9. The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 8, wherein the target fuel amount of the second injection is calculated based on the released NOx concentration and the reducing agent efficiency.
前記還元剤効率を前記2度目の噴射時の燃焼室内温度に応じて設定する
ことを特徴とする請求項9に記載のエンジンの排気浄化装置。
The engine exhaust gas purification apparatus according to claim 9, wherein the reducing agent efficiency is set according to a temperature in the combustion chamber at the time of the second injection.
前記排気空燃比を一時的にリッチ化する際に前記1度噴射と前記2度噴射のいずれかを選択したとき、その選択したタイミングより所定の期間はその選択した噴射を継続する
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。
When either the one-time injection or the two-time injection is selected when the exhaust air-fuel ratio is temporarily enriched, the selected injection is continued for a predetermined period from the selected timing. The exhaust emission control device for an engine according to claim 3.
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