JP4508045B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.

従来から、燃費の改善などを目的として、空燃比を理論空燃比よりもリーン側に制御するリーンバーンエンジンや筒内噴射エンジンが開発されている。これらのエンジンでは、リーン燃焼時に発生するNOx(窒素酸化物)を浄化するために排気系にNOx吸蔵還元触媒が設けられている。NOx吸蔵還元触媒は、排気の空燃比がリーンのときに排気中のNOxを吸蔵し、空燃比がリッチになったときに吸蔵NOxを還元浄化して放出する特性を有している。   Conventionally, lean burn engines and in-cylinder injection engines that control the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio have been developed for the purpose of improving fuel efficiency. In these engines, a NOx occlusion reduction catalyst is provided in the exhaust system in order to purify NOx (nitrogen oxides) generated during lean combustion. The NOx storage-reduction catalyst has a characteristic of storing NOx in the exhaust when the air-fuel ratio of the exhaust is lean, and reducing and purifying the stored NOx when the air-fuel ratio becomes rich.

ここで、NOx吸蔵還元触媒では、NOx吸蔵量が飽和して吸蔵限界になるとNOx浄化能力が低下する。そのため、NOx浄化能力の低下を抑制するべく、一時的にリッチ燃焼が行われ、その際排出される排気中のHC、COなどの還元成分により吸蔵NOxの還元が行われる。この技術は一般にリッチスパイクと称されており、その制御手法は例えば特許文献1などに開示されている。   Here, in the NOx occlusion reduction catalyst, when the NOx occlusion amount is saturated and reaches the occlusion limit, the NOx purification capacity is lowered. Therefore, in order to suppress a decrease in the NOx purification capacity, rich combustion is temporarily performed, and the stored NOx is reduced by reducing components such as HC and CO in the exhaust discharged at that time. This technique is generally called a rich spike, and its control method is disclosed in, for example, Patent Document 1.

ところで、リッチスパイク制御を実行する場合、燃焼室内の空燃比が過剰にリッチ化されると、その燃焼に際し粒子状物質(パティキュレート・マター)が生成される。そのため、リッチスパイク制御時における粒子状物質の発生を抑制することが望まれている。   By the way, when performing rich spike control, if the air-fuel ratio in the combustion chamber is excessively enriched, particulate matter (particulate matter) is generated during the combustion. Therefore, it is desired to suppress the generation of particulate matter during rich spike control.

ちなみに、内燃機関から排出される粒子状物質を除去する技術として、排気系にパティキュレートフィルタ(PF)を設け、このパティキュレートフィルタにより排気中の粒子状物質を捕集する技術が提案されている(例えば特許文献2,3)。しかしながら、パティキュレートフィルタを排気系に設ける構成では、当該フィルタの設置に伴いコストが上昇するといった不都合が生じる。
特開2004−84617号公報 特開2003−206786号公報 特開2003−254039号公報
Incidentally, as a technique for removing the particulate matter discharged from the internal combustion engine, a technique is proposed in which a particulate filter (PF) is provided in the exhaust system and the particulate matter in the exhaust gas is collected by this particulate filter. (For example, Patent Documents 2 and 3). However, the configuration in which the particulate filter is provided in the exhaust system has a disadvantage that the cost increases with the installation of the filter.
JP 2004-84617 A JP 2003-206786 A JP 2003-254039 A

本発明は、リッチスパイク制御時における粒子状物質の発生を抑制し、ひいては排気エミッションの改善を図ることができる内燃機関の制御装置を提供することを主たる目的とするものである。   The main object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can suppress the generation of particulate matter during the rich spike control and thus improve exhaust emission.

内燃機関の排気系にNOx吸蔵還元型の触媒を設けた構成では、当該触媒のNOx浄化能力を再生するためにリッチスパイク制御が実施される。かかる場合、内燃機関の燃焼室内において過リッチの雰囲気が生じると、その過リッチ分の燃焼に伴い粒子状物質(パティキュレート・マター)が発生する。とりわけ直噴式内燃機関では、局所的に過リッチの雰囲気が生じ、粒子状物質発生の問題が生じやすくなると考えられる。この点第1の発明では、リッチスパイク制御の実施に際し、粒子状物質の発生状況を監視し、その監視結果に基づいてリッチスパイク制御時の空燃比を可変設定する。これにより、リッチスパイク制御の実施に伴う粒子状物質の発生を抑制することができ、排気ミッションの改善を図ることができる。 In the configuration in which the NOx occlusion reduction type catalyst is provided in the exhaust system of the internal combustion engine, rich spike control is performed in order to regenerate the NOx purification ability of the catalyst. In such a case, when an overrich atmosphere is generated in the combustion chamber of the internal combustion engine, particulate matter (particulate matter) is generated along with the overrich combustion. Particularly in a direct injection internal combustion engine, it is considered that an excessively rich atmosphere is locally generated, and the problem of generation of particulate matter is likely to occur. In this regard, in the first invention, when the rich spike control is performed, the generation state of the particulate matter is monitored, and the air-fuel ratio at the rich spike control is variably set based on the monitoring result. Thereby, generation | occurrence | production of the particulate matter accompanying implementation of rich spike control can be suppressed, and improvement of an exhaust mission can be aimed at.

なおここで、「粒子状物質の発生状況を監視する」には、粒子状物質が発生するか否かを監視したり、粒子状物質が発生する場合にその発生量を求めたりすることが含まれる。「粒子状物質」は、一般にパティキュレート・マターと称される物質であり、可溶有機分SOFや不溶有機分ISFなどの総称である。以下の記載では、粒子状物質(パティキュレート・マター)を「PM」とも称することとする。   Here, “monitoring the occurrence of particulate matter” includes monitoring whether or not particulate matter is generated and determining the amount of particulate matter generated when it occurs. It is. “Particulate matter” is a material generally called particulate matter, and is a generic term for soluble organic component SOF, insoluble organic component ISF, and the like. In the following description, the particulate matter (particulate matter) is also referred to as “PM”.

第2の発明では、リッチスパイク制御の実施に際して、排気中の粒子状物質の量を計測又は推定により求め、該計測又は推定により求めた粒子状物質の量によって粒子状物質の発生状況を監視する。そして、粒子状物質の量に基づいてリッチスパイク制御時の空燃比のリッチ度合を決定する。この場合、粒子状物質の発生量を直接的又は間接的に求めるようにしているため、その発生量が逐次変化する場合にもそれに対応する好適なリッチスパイク制御を実施することができる。 In the second invention, when the rich spike control is performed, the amount of particulate matter in the exhaust gas is obtained by measurement or estimation, and the generation state of the particulate matter is monitored by the amount of particulate matter obtained by the measurement or estimation. . Then, the richness of the air-fuel ratio at the time of rich spike control is determined based on the amount of particulate matter. In this case, since the generation amount of the particulate matter is obtained directly or indirectly, suitable rich spike control corresponding to the generation amount can be implemented even when the generation amount changes sequentially.

より具体的には、粒子状物質の量が所定量よりも多い場合にリッチスパイク制御時の空燃比のリッチ度合を減少させたり、同粒子状物質の量が多いほどリッチスパイク制御時の空燃比のリッチ度合を減少させたりする構成が考えられる。   More specifically, when the amount of the particulate matter is larger than a predetermined amount, the richness of the air-fuel ratio at the time of rich spike control is decreased, or the air-fuel ratio at the time of rich spike control is increased as the amount of the particulate matter is larger. A configuration that reduces the richness of the image can be considered.

ここで、排気中の粒子状物質の量(PM量)を計測により求める手法としては、内燃機関の排気管において前記触媒よりも上流側にPMセンサなどの計測装置を設け、該計測装置の計測結果に基づいて粒子状物質の量(PM量)を算出する手法が考えられる。また、排気中の粒子状物質を推定により求める手法としては、吸入空気量や燃料噴射量などをパラメータとして、マップや演算式により算出する手法が考えられる。   Here, as a method for obtaining the amount of particulate matter (PM amount) in the exhaust by measurement, a measurement device such as a PM sensor is provided upstream of the catalyst in the exhaust pipe of the internal combustion engine, and measurement by the measurement device is performed. A method of calculating the amount of particulate matter (PM amount) based on the result can be considered. Further, as a method for obtaining the particulate matter in the exhaust gas by estimation, a method of calculating by a map or an arithmetic expression using the intake air amount or the fuel injection amount as a parameter can be considered.

また、第3の発明では、内燃機関の運転状態と粒子状物質の発生量との関係をあらかじめ規定してデータとして保持しておき、前記規定データを用い、都度の運転状態に基づいて粒子状物質の発生状況を監視する。この場合、粒子状物質の量を直接的又は間接的に求めなくても、粒子状物質の発生状況を監視することができる。 In the third invention, the relationship between the operating state of the internal combustion engine and the generation amount of the particulate matter is defined in advance and held as data, and the particulate data is used based on the respective operating state using the specified data. Monitor the occurrence of substances. In this case, it is possible to monitor the generation state of the particulate matter without directly or indirectly obtaining the amount of the particulate matter.

内燃機関の運転状態と粒子状物質の発生量との関係を表す規定データは、次のようなものであると良い。すなわち、
・前記規定データは、内燃機関の回転速度と粒子状物質の発生量との関係を規定したものである(第4の発明)。このとき、内燃機関の回転速度が大きいほど粒子状物質の発生量が多くなるような関係が想定される。
・前記規定データは、燃料噴射弁による燃料噴射時期と粒子状物質の発生量との関係を規定したものである(第5の発明)。
・前記規定データは、点火時期と粒子状物質の発生量との関係を規定したものである(第6の発明)。このとき、点火時期が遅いほど粒子状物質の発生量が多くなるような関係が想定される。
The prescribed data representing the relationship between the operating state of the internal combustion engine and the amount of particulate matter generated is preferably as follows. That is,
The prescribed data defines the relationship between the rotational speed of the internal combustion engine and the amount of particulate matter generated ( fourth invention ). At this time, a relationship is assumed in which the amount of particulate matter generated increases as the rotational speed of the internal combustion engine increases.
The prescribed data defines the relationship between the fuel injection timing by the fuel injection valve and the amount of particulate matter generated ( fifth invention ).
The prescribed data defines the relationship between the ignition timing and the amount of particulate matter generated ( sixth invention ). At this time, a relationship is assumed such that the later the ignition timing, the greater the amount of particulate matter generated.

ところで、内燃機関の燃焼室内では、実際に燃焼に供される燃焼ガスの空燃比(燃焼空燃比)が9.5以下になると粒子状物質が発生することが確認されている。ちなみに、この数値はOAU(Otto A.Uyehara)ナンバとして知られている。この点を踏まえると、第7の発明のように、前記規定データは、燃焼室内の局所的な空燃比が9.5以下とならないように規定したものであると良い。又は、第8の発明のように、前記規定データは、燃焼室内全体の空燃比が9.5以下とならないように規定したものであると良い。これにより、リッチスパイク制御時における粒子状物質の発生を抑制することができる。 Incidentally, it has been confirmed that particulate matter is generated in the combustion chamber of the internal combustion engine when the air-fuel ratio (combustion air-fuel ratio) of the combustion gas that is actually used for combustion becomes 9.5 or less. By the way, this number is known as the OAU (Otto A. Uyehara) number. In view of this point, as in the seventh invention , the specified data may be specified so that the local air-fuel ratio in the combustion chamber does not become 9.5 or less. Alternatively, as in the eighth aspect of the invention , the specified data is preferably specified so that the air-fuel ratio of the entire combustion chamber does not become 9.5 or less. Thereby, generation | occurrence | production of the particulate matter at the time of rich spike control can be suppressed.

また、第9の発明では、排気中に含まれる粒子状物質の量を計測する計測装置を内燃機関の排気系に設けている。そして、前記規定データにより求めた粒子状物質の量と、前記計測装置により計測した粒子状物質の量とを比較し、その結果により前記規定データの正当性を判定する。 In the ninth invention, a measuring device for measuring the amount of particulate matter contained in the exhaust is provided in the exhaust system of the internal combustion engine. Then, the amount of the particulate matter obtained from the prescribed data is compared with the amount of the particulate matter measured by the measuring device, and the validity of the prescribed data is determined based on the result.

要するに、内燃機関を長期にわたって使用していると、燃料噴射弁等に付着した堆積物(デポジット)などにより燃料噴射量が適正量から相違し、それに起因して内燃機関の運転状態と粒子状物質の発生量との関係を規定した規定データにずれが生じることが考えられる。規定データのずれが生じると、本来は粒子状物質の量が所定レベル以下に制限されている筈の状態で粒子状物質の量が過多になる場合が生じる。この場合、PMセンサ等の計測装置を用いれば、実際の粒子状物質の量が計測でき、その結果から規定データのずれを知り得ることができる。したがって、規定データの正当性を適正に評価できる。なお、規定データの正当性が損なわれた場合には、その時点でのリッチスパイク制御の空燃比を補正したり、規定データを補正したりすると良い。また、これらの補正が不可能な場合には警告を発したりすると良い。   In short, when the internal combustion engine is used for a long period of time, the fuel injection amount differs from the appropriate amount due to deposits (deposits) adhering to the fuel injection valve, etc., resulting in the operating state of the internal combustion engine and particulate matter. It is conceivable that there will be a deviation in the prescribed data that defines the relationship with the generation amount of When the deviation of the prescribed data occurs, the amount of the particulate matter may be excessive in a state where the amount of the particulate matter is originally limited to a predetermined level or less. In this case, if a measuring device such as a PM sensor is used, the actual amount of particulate matter can be measured, and the deviation of the prescribed data can be known from the result. Therefore, the correctness of the prescribed data can be properly evaluated. If the legitimacy of the prescribed data is impaired, it is preferable to correct the air-fuel ratio of the rich spike control at that time or correct the prescribed data. If these corrections are impossible, a warning may be issued.

また、リッチスパイク制御時における粒子状物質の発生量は、空燃比だけでなく、燃料噴射弁による燃料噴射時期や点火時期にも関与している。そこで、第10の発明のように、監視手段による監視結果(リッチスパイク制御時の粒子状物質の発生状況)に基づいて、燃料噴射弁による燃料噴射時期を可変設定すると良い。又は、第11の発明のように、監視手段による監視結果(リッチスパイク制御時の粒子状物質の発生状況)に基づいて、点火時期を可変設定すると良い。 Further, the amount of particulate matter generated during the rich spike control is related not only to the air-fuel ratio but also to the fuel injection timing and ignition timing by the fuel injection valve. Therefore, as in the tenth aspect of the invention, it is preferable to variably set the fuel injection timing by the fuel injection valve based on the monitoring result by the monitoring means (the generation state of particulate matter during the rich spike control). Alternatively, as in the eleventh aspect of the invention , the ignition timing may be variably set based on the monitoring result by the monitoring means (the generation state of particulate matter during rich spike control).

第10の発明、第11の発明によれば、粒子状物質の発生を抑制する上で、空燃比のリッチ度合の制限を緩和することができる。したがって、所望とする触媒のNOx浄化能力の再生を効率良く実施することが可能となる。またこのとき、所望とするNOx浄化能力の再生がいち早く行われるため、リッチスパイクの継続時間を短縮することが可能となる。 According to the tenth and eleventh aspects, the restriction on the richness of the air-fuel ratio can be relaxed in suppressing the generation of particulate matter. Therefore, it is possible to efficiently regenerate the NOx purification capacity of the desired catalyst. At this time, since the desired NOx purification capacity is regenerated quickly, the duration of the rich spike can be shortened.

また、第12の発明では、リッチスパイク制御の開始時に設定した目標空燃比に対し、そのリッチ度合を粒子状物質の発生状況に基づいて徐々に減じさせる。これにより、粒子状物質の減量化を図りつつ、触媒浄化能力を再生する上で要するリッチ成分の確保を図ることができる。 In the twelfth aspect of the invention, the richness is gradually reduced with respect to the target air-fuel ratio set at the start of the rich spike control based on the generation state of the particulate matter. As a result, it is possible to secure a rich component necessary for regenerating the catalyst purification capacity while reducing the amount of particulate matter.

また、第13の発明では、粒子状物質の量が所定の限界値以上である場合に、リッチスパイク制御の実施を禁止する。「限界値」は、上述した空燃比の可変設定やその他の処理を行っても粒子状物質を許容レベル内に抑制することが不可能であると考えられる値であり、粒子状物質の量が限界値を超えた場合には、リッチスパイクを実施しないことで粒子状物質の発生を抑制する。 In the thirteenth invention, the execution of rich spike control is prohibited when the amount of particulate matter is equal to or greater than a predetermined limit value. The “limit value” is a value considered that it is impossible to suppress the particulate matter within an allowable level even if the above-described variable setting of the air-fuel ratio or other processing is performed. When the limit value is exceeded, generation of particulate matter is suppressed by not performing rich spike.

(第1の実施の形態)
以下、本発明を具体化した第1の実施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態では、燃料噴射弁としてのインジェクタにより燃料を筒内(燃焼室内)に直接噴射するように構成した車両用の筒内噴射式ガソリンエンジンを制御対象に、エンジン制御システムを構築するものとしており、当該制御システムにおいては電子制御ユニット(以下、ECUという)を中枢として燃料噴射量制御、点火時期制御、電子スロットル制御等が実施される。なお周知の通り、筒内噴射式エンジンでは、吸気行程で燃料を噴射して均質燃焼させる均質燃焼運転と、圧縮行程で燃料を噴射して成層燃焼させる成層燃焼運転とで運転状態が切り替えられるようになっている。先ずは、図1を用いてエンジン制御システムの概略を説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, an engine control system is constructed with an in-cylinder injection gasoline engine for a vehicle configured to inject fuel directly into a cylinder (combustion chamber) by an injector as a fuel injection valve. In this control system, fuel injection amount control, ignition timing control, electronic throttle control, and the like are performed with an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) as a center. As is well known, in a cylinder injection engine, the operating state can be switched between a homogeneous combustion operation in which fuel is injected in the intake stroke and homogeneous combustion is performed, and a stratified combustion operation in which fuel is injected in the compression stroke and stratified combustion is performed. It has become. First, the outline of the engine control system will be described with reference to FIG.

図1に示す筒内噴射式エンジン(以下、エンジン10という)において、シリンダブロック11には電磁駆動式のインジェクタ12が設けられている。インジェクタ12には、図示しない燃料供給系から高圧燃料が供給され、インジェクタ12の開弁に伴い当該インジェクタ12から燃焼室13内に燃料が直接噴射供給される。   In the in-cylinder injection engine (hereinafter referred to as the engine 10) shown in FIG. 1, the cylinder block 11 is provided with an electromagnetically driven injector 12. The injector 12 is supplied with high-pressure fuel from a fuel supply system (not shown), and the fuel is directly injected into the combustion chamber 13 from the injector 12 when the injector 12 is opened.

吸気管15に通じる吸気ポートと排気管16に通じる排気ポートとにはそれぞれ吸気バルブ17と排気バルブ18とが設けられており、吸気バルブ17の開動作により吸気管15から燃焼室13内に吸入空気が導入され、排気バルブ18の開動作により燃焼後の排気が排気管16に排出される。少なくとも吸気バルブ17には可変動弁機構19が設けられている。この可変動弁機構19は、吸気バルブ17のリフト量や開弁時期(作用角)等のバルブ開閉動作条件を可変とすることができる構造を有し、その都度のエンジン運転状態等に応じてバルブ開閉動作条件が適宜調整されるようになっている。吸気管15には、吸入空気量を検出するためのエアフロメータ20が設けられている。   An intake valve 17 and an exhaust valve 18 are respectively provided at the intake port leading to the intake pipe 15 and the exhaust port leading to the exhaust pipe 16, and the intake valve 17 opens to suck into the combustion chamber 13 from the intake pipe 15. Air is introduced, and the exhaust after combustion is discharged to the exhaust pipe 16 by opening the exhaust valve 18. At least the intake valve 17 is provided with a variable valve mechanism 19. The variable valve mechanism 19 has a structure that can vary the valve opening / closing operation conditions such as the lift amount and valve opening timing (working angle) of the intake valve 17, and according to the engine operating state each time. The valve opening / closing operation conditions are adjusted as appropriate. The intake pipe 15 is provided with an air flow meter 20 for detecting the amount of intake air.

エンジン10のシリンダヘッドには気筒ごとに点火プラグ21が取り付けられており、点火プラグ21には、図示しない点火コイル等を通じて、所望とする点火時期において高電圧が印加される。この高電圧の印加により、各点火プラグ21の対向電極間に火花放電が発生し、燃焼室13内において燃料が着火されて燃焼に供される。   A spark plug 21 is attached to the cylinder head of the engine 10 for each cylinder, and a high voltage is applied to the spark plug 21 at a desired ignition timing through an ignition coil (not shown). By applying this high voltage, a spark discharge is generated between the opposing electrodes of each spark plug 21, and the fuel is ignited in the combustion chamber 13 and used for combustion.

排気管16には、排気中のCO,HC,NOx等を浄化するための三元触媒23が設けられるとともに、その下流側にNOx吸蔵還元触媒24が設けられている。周知のとおり、NOx吸蔵還元触媒24は、流入する排気の空燃比がリーンの時に排気中のNOxを吸着、吸収又はその両方にて選択的に吸蔵保持し、流入する排気の空燃比がリッチ(又は理論空燃比)となった時に、吸蔵したNOxを排気中のHC、CO等の還元成分を用いて還元浄化するものである。   The exhaust pipe 16 is provided with a three-way catalyst 23 for purifying CO, HC, NOx and the like in the exhaust gas, and a NOx storage reduction catalyst 24 is provided downstream thereof. As is well known, the NOx occlusion reduction catalyst 24 selectively adsorbs and absorbs NOx in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and absorbs or holds both, and the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is rich ( (Or the stoichiometric air-fuel ratio), the stored NOx is reduced and purified using reducing components such as HC and CO in the exhaust gas.

また、三元触媒23の上流側には、排気中の酸素濃度等に基づいて空燃比(A/F)を検出するA/Fセンサ31が設けられ、NOx吸蔵還元触媒24の上流側及び下流側には、排気がリッチかリーンかに応じて異なる起電力信号を出力するO2センサ32,33がそれぞれ設けられている。その他、シリンダブロック11には、エンジン冷却水の温度を検出する冷却水温センサ34や、エンジン10の所定クランク角毎に(例えば30°CA周期で)矩形状のクランク角信号を出力するクランク角度センサ35が取り付けられている。   Further, on the upstream side of the three-way catalyst 23, an A / F sensor 31 for detecting an air-fuel ratio (A / F) based on the oxygen concentration or the like in the exhaust gas is provided, and upstream and downstream of the NOx storage reduction catalyst 24. On the side, O2 sensors 32 and 33 for outputting different electromotive force signals depending on whether the exhaust is rich or lean are provided. In addition, the cylinder block 11 includes a coolant temperature sensor 34 that detects the temperature of the engine coolant, and a crank angle sensor that outputs a rectangular crank angle signal for each predetermined crank angle of the engine 10 (for example, at a cycle of 30 ° CA). 35 is attached.

上述した各種センサの出力は、エンジン制御を司るECU40に入力される。ECU40は、CPU、ROM、RAM等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されており、ROMに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射量の調整による空燃比制御や、点火時期の調整による点火制御などを適宜実施する。このとき、都度のエンジン運転状態に基づいて成層燃焼と均質燃焼とのいずれが適宜実施される。空燃比制御に関して簡単に説明すると、ECU40は、A/Fセンサ31により検出した実空燃比と都度設定される目標空燃比との偏差に基づいて空燃比フィードバック制御を実施する
また特に、ECU40は、所定のリッチスパイク実行条件が成立することに伴い、空燃比を一時的にリッチ側に制御するリッチスパイク制御を実施する。これにより、NOx吸蔵還元触媒24に吸着されたNOxがHC、CO等の還元成分により還元浄化され、同触媒24のNOx浄化能力の再生が行われる。
The outputs of the various sensors described above are input to the ECU 40 that controls the engine. The ECU 40 is configured mainly by a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and by executing various control programs stored in the ROM, the air-fuel ratio is adjusted by adjusting the fuel injection amount in accordance with the engine operating state. Control, ignition control by adjusting the ignition timing, etc. are appropriately implemented. At this time, either stratified combustion or homogeneous combustion is appropriately performed based on the engine operating state at each time. Briefly describing the air-fuel ratio control, the ECU 40 performs the air-fuel ratio feedback control based on the deviation between the actual air-fuel ratio detected by the A / F sensor 31 and the target air-fuel ratio set each time. As the predetermined rich spike execution condition is satisfied, rich spike control for temporarily controlling the air-fuel ratio to the rich side is performed. As a result, NOx adsorbed on the NOx storage reduction catalyst 24 is reduced and purified by the reducing components such as HC and CO, and the NOx purification capacity of the catalyst 24 is regenerated.

なお、NOx吸蔵還元触媒24の前後に設けられたO2センサ32,33は、NOx吸蔵還元触媒24のNOx吸蔵能力の低下、すなわち同触媒24の劣化を検出するために用いられる。このとき、ECU40は、上流側のO2センサ32の検出値により、NOx吸蔵還元触媒24に対して実際にリッチ成分が供給されるタイミングを検知するとともに、下流側のO2センサ33の検出値により、NOx吸蔵還元触媒24において吸蔵NOxの還元浄化が完了したタイミングを検知し、それら各タイミング間の所要時間に基づいてNOx吸蔵還元触媒24の劣化を検出する。   The O2 sensors 32 and 33 provided before and after the NOx storage reduction catalyst 24 are used to detect a decrease in the NOx storage capability of the NOx storage reduction catalyst 24, that is, the deterioration of the catalyst 24. At this time, the ECU 40 detects the timing at which the rich component is actually supplied to the NOx storage reduction catalyst 24 based on the detection value of the upstream O2 sensor 32, and also detects the timing of the downstream O2 sensor 33 based on the detection value of the downstream O2 sensor 33. The timing at which the reduction and purification of the stored NOx is completed in the NOx storage reduction catalyst 24 is detected, and the deterioration of the NOx storage reduction catalyst 24 is detected based on the required time between these timings.

ところで、上記のような筒内噴射式のエンジン10では、リッチスパイクを実施する際、燃焼室13内において局所的に過リッチの雰囲気が生じると、その過リッチ分の燃焼に伴いPM(粒子状物質)が発生すると考えられる。このとき、理論上は、燃焼空燃比≦9.5の状態でリッチ燃焼が行われるとPMが発生する。そこでその対策として、リッチスパイク時においてPM発生状況を監視し、その監視結果に基づいてリッチスパイク時の空燃比を可変設定する。   By the way, in the in-cylinder injection type engine 10 as described above, when the rich spike is performed, if an over-rich atmosphere is locally generated in the combustion chamber 13, PM (particulate) is generated along with the combustion of the over-rich portion. Material). At this time, theoretically, PM is generated when rich combustion is performed in a state of combustion air-fuel ratio ≦ 9.5. Therefore, as a countermeasure, the PM occurrence state is monitored during the rich spike, and the air-fuel ratio during the rich spike is variably set based on the monitoring result.

本実施の形態では、エンジン運転状態とPM発生量との関係をあらかじめ規定してマップデータとしてメモリ(ROM)内に保持しておき、該マップデータを用い、都度の運転状態に基づいてPM発生状況を監視する。   In the present embodiment, the relationship between the engine operation state and the PM generation amount is defined in advance and stored in the memory (ROM) as map data, and the PM generation is performed based on the respective operation state using the map data. Monitor the situation.

具体的には、PM発生量が、空燃比(A/F)、エンジン回転速度NE、燃料の噴射開始時期SOI及び点火時期IGTに応じて変わることに着目し、これら各パラメータに基づいてPM発生状況を推測する。図2は、A/Fと噴射開始時期SOIに対するPM発生量の違いをエンジン回転速度NEごとに示す図である。ここでは、吸気行程で燃料噴射を行うこととしており、図2中の噴射開始時期SOIは、進角側から遅角側へ順に、300BTDC°CA、250BTDC°CA、200BTDC°CAである。   Specifically, paying attention to the fact that the PM generation amount changes according to the air-fuel ratio (A / F), the engine speed NE, the fuel injection start timing SOI, and the ignition timing IGT, the PM generation is based on these parameters. Guess the situation. FIG. 2 is a diagram showing the difference in PM generation amount with respect to A / F and injection start timing SOI for each engine speed NE. Here, fuel injection is performed in the intake stroke, and the injection start timing SOI in FIG. 2 is 300 BTDC ° CA, 250 BTDC ° CA, and 200 BTDC ° CA in order from the advance side to the retard side.

図2によれば、A/Fがリッチになるほど、噴射開始時期SOIが進角側になるほどPM発生量が増えることが分かる。また、エンジン回転速度NEが高くなるほど、PM発生量が増えることが分かる。なお、図2では、噴射開始時期SOIを、ピストンが下動する吸気行程(300BTDC°CA、250BTDC°CA、200BTDC°CA)としていることにも絡み、噴射開始時期SOIが進角であるほどPM発生量が増えているが、この傾向はピストン動作向きなどにより変更されると考えられる。   As can be seen from FIG. 2, the PM generation amount increases as the A / F becomes richer and the injection start timing SOI becomes the advance side. It can also be seen that the PM generation amount increases as the engine speed NE increases. In FIG. 2, the injection start timing SOI is also related to the intake stroke (300 BTDC ° CA, 250 BTDC ° CA, 200 BTDC ° CA) in which the piston moves downward, and the PM is increased as the injection start timing SOI is advanced. Although the generation amount is increasing, this tendency is considered to be changed depending on the direction of piston operation.

また、図3は、A/Fと点火時期IGTに対するPM発生量の違いを示す図である。図3中の点火時期IGTは、進角側から遅角側へ順に、30BTDC°CA、25BTDC°CA、20BTDC°CAである。図3によれば、点火時期IGTが進角側になるほど、PM発生量が増えることが分かる。   FIG. 3 is a diagram showing a difference in PM generation amount with respect to A / F and ignition timing IGT. The ignition timing IGT in FIG. 3 is 30BTDC ° CA, 25BTDC ° CA, and 20BTDC ° CA in order from the advance side to the retard side. According to FIG. 3, it can be seen that the PM generation amount increases as the ignition timing IGT is advanced.

上記の図2,図3の関係によれば、A/F、エンジン回転速度NE、噴射開始時期SOI及び点火時期IGTに基づいてPM発生量の推定が可能となる。本実施の形態では、PM発生量の推定結果に基づいて、リッチスパイク制御時における目標空燃比を可変設定する。   2 and FIG. 3, the PM generation amount can be estimated based on the A / F, the engine rotation speed NE, the injection start timing SOI, and the ignition timing IGT. In the present embodiment, the target air-fuel ratio at the time of rich spike control is variably set based on the PM generation amount estimation result.

図4は、リッチスパイク制御時における目標空燃比の設定処理を示すフローチャートであり、本処理はECU40により所定の時間周期で実行される。   FIG. 4 is a flowchart showing a target air-fuel ratio setting process at the time of rich spike control, and this process is executed by the ECU 40 at a predetermined time period.

図4において、ステップS101では、リッチスパイクの実行条件が成立したか否かを判定する。本実施の形態では、NOx吸蔵還元触媒24のNOx吸着量が所定の判定レベルを超えた時にリッチスパイク実行条件が成立することとしている。このとき、NOx吸蔵還元触媒24のNOx吸着量は、都度のエンジン運転状態(運転モード)に基づいて推定することが可能であり、例えば、エンジン回転速度や負荷(吸入空気量など)に基づいて燃焼温度を算出するとともに、その燃焼温度に基づいてNOx発生濃度を算出する。そして、そのNOx発生濃度と排気流量とからNOx量を求め、NOx量の積算によりNOx吸蔵還元触媒24のNOx吸着量を推定する。また、筒内圧力をパラメータとして、燃焼温度の算出→NOx発生濃度の算出→NOx量の算出→NOx吸着量の算出といった順序でNOx吸着量を推定したり、排気管にNOxセンサを設けて該センサの検出値に基づいてNOx吸着量を算出したりすることも可能である。その他、所定時間が経過する度にリッチスパイク実行条件が成立することとしたり、車両の走行距離が所定距離となる度にリッチスパイク実行条件が成立することとしたりしても良い。   In FIG. 4, in step S101, it is determined whether or not the rich spike execution condition is satisfied. In the present embodiment, the rich spike execution condition is established when the NOx adsorption amount of the NOx occlusion reduction catalyst 24 exceeds a predetermined determination level. At this time, the NOx adsorption amount of the NOx occlusion reduction catalyst 24 can be estimated based on each engine operating state (operation mode), for example, based on the engine rotational speed and load (intake air amount, etc.). The combustion temperature is calculated, and the NOx generation concentration is calculated based on the combustion temperature. Then, the NOx amount is obtained from the NOx generation concentration and the exhaust flow rate, and the NOx adsorption amount of the NOx storage reduction catalyst 24 is estimated by integrating the NOx amount. Further, using the in-cylinder pressure as a parameter, the NOx adsorption amount is estimated in the order of calculation of combustion temperature → calculation of NOx generation concentration → calculation of NOx amount → calculation of NOx adsorption amount, or a NOx sensor is provided in the exhaust pipe. It is also possible to calculate the NOx adsorption amount based on the detection value of the sensor. In addition, the rich spike execution condition may be satisfied every time a predetermined time elapses, or the rich spike execution condition may be satisfied every time the travel distance of the vehicle becomes a predetermined distance.

リッチスパイク実行条件が不成立の場合、そのまま本処理を終了する。このとき、エンジンのリーン運転等が継続される。また、リッチスパイク実行条件が成立する場合、ステップS102に進む。   If the rich spike execution condition is not satisfied, this process is terminated. At this time, the lean operation of the engine is continued. If the rich spike execution condition is satisfied, the process proceeds to step S102.

ステップS102では、都度のエンジン運転状態に基づいてPM発生量を推定する。具体的には、A/F、エンジン回転速度NE、噴射開始時期SOI及び点火時期IGTをパラメータとして、前記図2や図3の関係に基づいて規定したマップデータによりPM発生量を推定する。このとき、A/Fはリッチスパイク時の基準A/F(例えば、A/F=12)とし、それ以外のパラメータは都度の値を用いる。なお簡易には、噴射開始時期SOI及び点火時期IGTの少なくともいずれかを推定パラメータから排除し、それ以外のパラメータによりPM発生量を推定することも可能である。   In step S102, the PM generation amount is estimated based on the engine operating state at each time. Specifically, the PM generation amount is estimated from map data defined on the basis of the relationship shown in FIGS. 2 and 3 using A / F, engine rotation speed NE, injection start timing SOI, and ignition timing IGT as parameters. At this time, A / F is set to a reference A / F at the time of rich spike (for example, A / F = 12), and other values are used for other parameters. For simplicity, it is also possible to exclude at least one of the injection start timing SOI and the ignition timing IGT from the estimation parameters and estimate the PM generation amount using other parameters.

続くステップS103では、前記推定したPM発生量が所定の限界値以上であるか否かを判定する。限界値は、後述する目標空燃比の補正処理を実施しても、PM発生量が許容値内に入らないと想定される値である。PM発生量≧限界値であれば、そのまま本処理を終了する。つまり、今回はリッチスパイクを実施しない。また、PM発生量<限界値であれば、ステップS104に進み、後続のリッチスパイク処理を実行する。   In a succeeding step S103, it is determined whether or not the estimated PM generation amount is equal to or greater than a predetermined limit value. The limit value is a value that is assumed that the PM generation amount does not fall within the allowable value even if the target air-fuel ratio correction process described later is performed. If PM generation amount ≧ limit value, this processing is terminated as it is. In other words, the rich spike is not performed this time. If the PM generation amount <the limit value, the process proceeds to step S104, and the subsequent rich spike process is executed.

ステップS104では、エンジン回転速度とNOx吸蔵還元触媒24の温度(触媒温度)に基づいてリッチスパイク時のベース目標空燃比を設定する。このとき、例えば、あらかじめ規定した目標空燃比マップを参照し、ベース目標空燃比を設定する。触媒温度は、エンジン始動後の経過時間から推定したり、触媒に温度センサを設置して計測したりすることが可能である。ただし、ベース目標空燃比を固定値として設定することも可能である。   In step S104, the base target air-fuel ratio at the time of rich spike is set based on the engine speed and the temperature of the NOx storage reduction catalyst 24 (catalyst temperature). At this time, for example, the base target air-fuel ratio is set with reference to a predetermined target air-fuel ratio map. The catalyst temperature can be estimated from the elapsed time after the engine is started, or can be measured by installing a temperature sensor on the catalyst. However, it is possible to set the base target air-fuel ratio as a fixed value.

その後、ステップS105では、PM発生量(前記ステップS102で算出したPM発生量)があらかじめ定めた許容値以上であるか否かを判定する。そして、PM発生量<許容値であれば、ステップS106に進み、ベース目標空燃比をそのまま最終の目標空燃比とする。また、PM発生量≧許容値であれば、ステップS107に進み、ベース目標空燃比よりもリーン側のA/Fを最終の目標空燃比とする。具体的には、前記図2や図3の関係に基づいて規定したマップデータを用い、PM発生量が許容値未満となるような目標空燃比を設定する。   Thereafter, in step S105, it is determined whether the PM generation amount (PM generation amount calculated in step S102) is equal to or greater than a predetermined allowable value. If PM generation amount <allowable value, the process proceeds to step S106, and the base target air-fuel ratio is set as the final target air-fuel ratio as it is. If PM generation amount ≧ allowable value, the process proceeds to step S107, and the A / F on the lean side of the base target air-fuel ratio is set as the final target air-fuel ratio. Specifically, the target air-fuel ratio is set such that the PM generation amount is less than the allowable value using map data defined based on the relationship of FIG. 2 or FIG.

目標空燃比の修正に関して図5を用いて説明する。図5において、ベース目標空燃比は「AFR1」として算出される。このとき、A/F=AFR1では、PM発生量が許容値を超えると推測されるため、ベース目標空燃比のリッチ度合を減少させるような修正が行われる。これにより、最終の目標空燃比が「AFR2」とされる。   The correction of the target air-fuel ratio will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the base target air-fuel ratio is calculated as “AFR1”. At this time, when A / F = AFR1, it is estimated that the PM generation amount exceeds the allowable value, and therefore, correction is performed so as to reduce the rich degree of the base target air-fuel ratio. As a result, the final target air-fuel ratio is set to “AFR2”.

上記のようにリッチスパイク制御の目標空燃比が設定されると、その目標空燃比に基づいてリッチスパイクが実施される。このリッチスパイクは、開始から所定時間が経過した時点で終了される。   When the target air-fuel ratio for rich spike control is set as described above, rich spike is performed based on the target air-fuel ratio. The rich spike is ended when a predetermined time has elapsed from the start.

以上詳述した本実施の形態によれば、以下の優れた効果が得られる。   According to the embodiment described above in detail, the following excellent effects can be obtained.

リッチスパイク制御の実施に際し、PM発生量を規定したマップデータ(前記図2や図3の関係に基づいて規定したマップデータ)によりPMの発生状況を監視し、その監視結果に基づいてリッチスパイク制御時の空燃比を可変設定するようにしたため、リッチスパイク制御の実施に伴うPMの発生を抑制することができ、排気ミッションの改善を図ることができる。この場合、マップデータを用いることにより、PM発生量を直接的又は間接的に求めなくてもPMの発生状況を監視することができる。   When the rich spike control is performed, the PM occurrence state is monitored based on the map data defining the PM generation amount (map data defined based on the relationship shown in FIGS. 2 and 3), and the rich spike control is performed based on the monitoring result. Since the hourly air-fuel ratio is variably set, the generation of PM accompanying the execution of rich spike control can be suppressed, and the exhaust mission can be improved. In this case, by using the map data, it is possible to monitor the PM generation status without directly or indirectly obtaining the PM generation amount.

その他、パティキュレートフィルタなどの外部装置を付加せずに、リッチスパイク制御時のPM排出を抑制することができる。パティキュレートフィルタなどの外部装置を付加するとしても、比較的小型のもので済むといったメリットもある。   In addition, PM emission during rich spike control can be suppressed without adding an external device such as a particulate filter. Even if an external device such as a particulate filter is added, there is an advantage that a relatively small size is sufficient.

PM発生量が、空燃比(A/F)、エンジン回転速度NE、燃料の噴射開始時期SOI及び点火時期IGTに応じて変わることに着目し、これらをパラメータとして、PM発生量に関するマップデータを規定したため、PMの発生状況を好適に把握することができる。   Paying attention to the fact that the PM generation amount changes according to the air-fuel ratio (A / F), the engine rotation speed NE, the fuel injection start timing SOI and the ignition timing IGT, map data relating to the PM generation amount is defined using these as parameters. Therefore, it is possible to appropriately grasp the occurrence state of PM.

PM発生量が所定の限界値以上である場合に、リッチスパイク制御の実施を禁止するようにしたため、PM発生を確実に防止することができる。   Since the execution of rich spike control is prohibited when the PM generation amount is equal to or greater than a predetermined limit value, PM generation can be reliably prevented.

(第2の実施の形態)
上記第1の実施の形態では、あらかじめ規定したマップデータを用い、都度のエンジン運転状態に基づいてリッチスパイク制御時のPM発生量を推定したが、本実施の形態ではこれを変更し、排気管16において三元触媒23よりも上流側にPMセンサを設け、そのPMセンサの検出信号に基づいてPM発生量を直接的に検知する。システム構成は、前記図1の構成に対し排気管16にPMセンサを設けることだけが相違し、その相違は微小であるため、ここでは図示を省略する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, map data defined in advance is used, and the amount of PM generated during rich spike control is estimated based on the engine operating state every time. However, in the present embodiment, this is changed to the exhaust pipe. 16, a PM sensor is provided on the upstream side of the three-way catalyst 23, and the PM generation amount is directly detected based on the detection signal of the PM sensor. The system configuration is different from the configuration of FIG. 1 only in that a PM sensor is provided in the exhaust pipe 16, and the difference is very small.

PMセンサの構成は従来より知られており(例えば、特開2003−98136号公報)、それを簡単に説明する。PMセンサは、絶縁性材料よりなる基体を有し、その基体には排気を流通させるための多数の孔部が形成されている。また、該孔部にはその上流側及び下流側に一対の電極が設けられている。かかる構成において、排気中にPMが含まれていると、PMが電極付近に付着し、それに伴い各電極間が導通される。このとき、電極間を流れる電流を計測することによりPM発生量が検出される。   The configuration of the PM sensor is conventionally known (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-98136), and will be briefly described. The PM sensor has a base made of an insulating material, and the base is formed with a large number of holes for circulating exhaust gas. The hole is provided with a pair of electrodes on the upstream side and the downstream side. In such a configuration, when PM is contained in the exhaust gas, PM adheres to the vicinity of the electrodes, and accordingly, the electrodes are electrically connected. At this time, the PM generation amount is detected by measuring the current flowing between the electrodes.

図6は、本実施の形態における目標空燃比の設定処理を示すフローチャートであり、本処理は前記図4の代わりにECU40により実行される。なお、図6は、前記図4と重複する処理も含まれており、ステップS201,S203,S205などは同一処理であるため説明を簡略化する。   FIG. 6 is a flowchart showing a target air-fuel ratio setting process in the present embodiment. This process is executed by the ECU 40 instead of FIG. Note that FIG. 6 includes processing that is the same as that in FIG. 4, and steps S201, S203, S205, and the like are the same processing, and thus the description is simplified.

図6において、ステップS201では、リッチスパイクの実行条件が成立したか否かを判定する。リッチスパイク実行条件が不成立の場合、そのまま本処理を終了する。このとき、エンジンのリーン運転等が継続される。また、リッチスパイク実行条件が成立する場合、ステップS202に進む。   In FIG. 6, in step S201, it is determined whether or not a rich spike execution condition is satisfied. If the rich spike execution condition is not satisfied, this process is terminated. At this time, the lean operation of the engine is continued. If the rich spike execution condition is satisfied, the process proceeds to step S202.

ステップS202では、PMセンサの検出信号に基づいてPM発生量を検出する。続くステップS203では、前記検出したPM発生量が所定の限界値以上であるか否かを判定する。PM発生量≧限界値であれば、そのまま本処理を終了する。つまり、今回はリッチスパイクを実施しない。また、PM発生量<限界値であれば、ステップS204に進み、後続のリッチスパイク処理を実行する。   In step S202, the PM generation amount is detected based on the detection signal of the PM sensor. In subsequent step S203, it is determined whether or not the detected PM generation amount is equal to or greater than a predetermined limit value. If PM generation amount ≧ limit value, this processing is terminated as it is. In other words, the rich spike is not performed this time. If the PM generation amount <the limit value, the process proceeds to step S204, and the subsequent rich spike process is executed.

ステップS204では、今回がリッチスパイク制御の初回処理時であるか否かを判定し、初回処理時であることを条件に、続くステップS205でエンジン回転速度とNOx吸蔵還元触媒24の温度(触媒温度)に基づいてリッチスパイク時のベース目標空燃比を設定する。その後、ステップS206では、その時のPM発生量の検出値があらかじめ定めた許容値以上であるか否かを判定する。そして、PM発生量<許容値であれば、ステップS207に進み、前回の目標空燃比をそのまま最終の目標空燃比とする。なお、初回処理時である場合には、ベース目標空燃比をそのまま最終の目標空燃比とする。   In step S204, it is determined whether or not the current time is the initial processing of rich spike control. On the condition that the current time is the initial processing, in step S205, the engine speed and the temperature of the NOx storage reduction catalyst 24 (catalyst temperature) are determined. ) To set the base target air-fuel ratio at the time of rich spike. Thereafter, in step S206, it is determined whether or not the detected value of the PM generation amount at that time is equal to or larger than a predetermined allowable value. If PM generation amount <allowable value, the process proceeds to step S207, and the previous target air-fuel ratio is used as it is as the final target air-fuel ratio. In the case of the initial processing, the base target air-fuel ratio is used as it is as the final target air-fuel ratio.

また、PM発生量≧許容値であれば、ステップS208に進み、前回の目標空燃比(初回処理時にはベース目標空燃比)を所定の増加分αだけリーン側に補正し、その補正後の空燃比を最終の目標空燃比とする。具体的には、前回の目標空燃比を5%加増する。この目標空燃比の補正は、PM発生量が許容レベル未満となるまで繰り返し行われる。これにより、PM発生量が許容レベルを越える場合に、目標空燃比のリッチ度合が徐々に減じられる。   If PM generation amount ≧ allowable value, the process proceeds to step S208, where the previous target air-fuel ratio (base target air-fuel ratio in the initial processing) is corrected to the lean side by a predetermined increment α, and the corrected air-fuel ratio is corrected. Is the final target air-fuel ratio. Specifically, the previous target air-fuel ratio is increased by 5%. This correction of the target air-fuel ratio is repeated until the PM generation amount becomes less than the allowable level. As a result, when the PM generation amount exceeds the allowable level, the rich degree of the target air-fuel ratio is gradually reduced.

以上第2の実施の形態によれば、上記第1の実施の形態と同様に、リッチスパイク制御の実施に伴うPMの発生を抑制することができ、排気ミッションの改善を図ることができる。またこのとき、PMセンサの検出値によりPM発生量が直接的に求められるため、PM発生量が逐次変化する場合にもそれに対応する好適なリッチスパイク制御が実施できる。   As described above, according to the second embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to suppress the generation of PM accompanying the execution of the rich spike control, and to improve the exhaust mission. At this time, since the PM generation amount is directly obtained from the detection value of the PM sensor, suitable rich spike control corresponding to the PM generation amount can be implemented even when the PM generation amount changes sequentially.

また、リッチスパイク制御時において、その制御開始時に設定した目標空燃比に対し、PM発生状況に応じてリッチ度合を徐々に減じさせるようにしたため、PM抑制を図る上で最適なる空燃比を求め、その空燃比でのリッチスパイク制御を実施することができる。この場合、PM量の減量化を図りつつ、NOx吸蔵還元触媒24のNOx浄化能力を再生する上で要するリッチ成分の確保を図ることができる。   Further, at the time of rich spike control, since the rich degree is gradually reduced according to the PM generation state with respect to the target air-fuel ratio set at the time of starting the control, an optimum air-fuel ratio for obtaining PM suppression is obtained, Rich spike control at the air-fuel ratio can be performed. In this case, it is possible to secure a rich component necessary for regenerating the NOx purification ability of the NOx storage reduction catalyst 24 while reducing the PM amount.

(第3の実施の形態)
本実施の形態では、リッチスパイク制御に際し、PM発生量に基づいて目標空燃比を可変設定するとともに、インジェクタ12による噴射開始時期SOIを可変設定する。これは、目標空燃比の可変設定(リッチ度合の低減)によるPM抑制効果と、噴射開始時期SOIの可変設定によるPM抑制効果とにより、PM発生量の低減を図るものである。システム構成は前記図1を流用する。
(Third embodiment)
In the present embodiment, at the time of rich spike control, the target air-fuel ratio is variably set based on the PM generation amount, and the injection start timing SOI by the injector 12 is variably set. This is intended to reduce the amount of PM generated by the PM suppression effect by variable setting of target air-fuel ratio (reduction of richness) and the PM suppression effect by variable setting of injection start timing SOI. The system configuration is the same as in FIG.

図7は、本実施の形態における目標空燃比の設定処理を示すフローチャートであり、本処理は前記図4等の代わりにECU40により実行される。なお、図7は、前記図4と重複する処理も含まれており、ステップS301〜S305は同一処理であるため説明を簡略化する。   FIG. 7 is a flowchart showing a target air-fuel ratio setting process in the present embodiment, and this process is executed by the ECU 40 instead of FIG. Note that FIG. 7 includes a process that overlaps with FIG. 4, and steps S301 to S305 are the same process, so the description is simplified.

図7では、リッチスパイクの実行条件が成立する場合においてPM発生量を算出する(ステップS301,S302)。このとき、PM発生量は、第1の実施の形態で説明したようにマップデータを用いて算出されても良いし、第2の実施の形態で説明したようにPMセンサの検出信号に基づいて算出されても良い。その後、PM発生量が所定の限界値未満であることを条件に、リッチスパイク時のベース目標空燃比を設定する(ステップS303,S304)。   In FIG. 7, the PM generation amount is calculated when the rich spike execution condition is satisfied (steps S301 and S302). At this time, the PM generation amount may be calculated using map data as described in the first embodiment, or based on the detection signal of the PM sensor as described in the second embodiment. It may be calculated. Thereafter, the base target air-fuel ratio at the time of rich spike is set on condition that the PM generation amount is less than a predetermined limit value (steps S303 and S304).

その後、PM発生量があらかじめ定めた許容値以上であるか否かを判定し(ステップS305)、PM発生量<許容値であれば、ステップS306に進み、ベース目標空燃比をそのまま最終の目標空燃比とする。   Thereafter, it is determined whether or not the PM generation amount is equal to or greater than a predetermined allowable value (step S305). If the PM generation amount is less than the allowable value, the process proceeds to step S306, and the base target air-fuel ratio is used as it is as the final target air amount. Let the fuel ratio.

また、PM発生量≧許容値であれば、ステップS307に進み、噴射開始時期SOIを遅角側に修正するとともに、ベース目標空燃比よりもリーン側のA/Fを最終の目標空燃比とする。具体的には、前記図2や図3の関係に基づいて規定したマップデータを用い、PM発生量が許容値未満となるような噴射開始時期SOIと目標空燃比とを設定する。   If PM generation amount ≧ allowable value, the process proceeds to step S307, the injection start timing SOI is corrected to the retard side, and the A / F leaner than the base target air-fuel ratio is set as the final target air-fuel ratio. . Specifically, using the map data defined based on the relationship of FIG. 2 and FIG. 3, the injection start timing SOI and the target air-fuel ratio are set such that the PM generation amount is less than the allowable value.

噴射開始時期SOI及び目標空燃比の補正に関して図8を用いて説明する。図8において、修正前は制御点が図のA1(A/F=AFR1、SOI=SOI1)であり、これではPM発生量が許容値を超えると推測される。そのため、目標空燃比がリッチ度合減少側に修正されるとともに噴射開始時期SOIが遅角側に修正され、制御点が図のA2(A/F=AFR2、SOI=SOI2)に変更される。このとき、目標空燃比のリッチ度合だけを修正する場合、すなわち制御点を図のA3(A/F=AFR3、SOI=SOI1)に変更する場合に比して、目標空燃比のリッチ度合減少の程度が小さくなる。   The correction of the injection start timing SOI and the target air-fuel ratio will be described with reference to FIG. In FIG. 8, the control point before the correction is A1 (A / F = AFR1, SOI = SOI1) in the figure, and it is estimated that the PM generation amount exceeds the allowable value. Therefore, the target air-fuel ratio is corrected to the rich degree decreasing side, the injection start timing SOI is corrected to the retard side, and the control point is changed to A2 (A / F = AFR2, SOI = SOI2) in the figure. At this time, when only the rich degree of the target air-fuel ratio is corrected, that is, when the control point is changed to A3 (A / F = AFR3, SOI = SOI1) in the figure, the rich degree of the target air-fuel ratio is reduced. The degree becomes smaller.

以上第3の実施の形態によれば、リッチスパイク制御に際し、PM発生量に基づいて目標空燃比だけでなく噴射開始時期SOIを可変設定するようにしため、PM発生を抑制する上で、空燃比のリッチ度合の制限を緩和することができる。したがって、所望とするNOx吸蔵還元触媒24のNOx浄化能力の再生を効率良く実施することが可能となる。また、所望とするNOx浄化能力の再生がいち早く行われるため、リッチスパイクの継続時間を短縮することが可能となる。   As described above, according to the third embodiment, in the rich spike control, not only the target air-fuel ratio but also the injection start timing SOI is variably set based on the PM generation amount. The restriction on the degree of richness can be relaxed. Therefore, it is possible to efficiently regenerate the NOx purification capacity of the desired NOx storage reduction catalyst 24. In addition, since the desired NOx purification capacity is quickly regenerated, the duration of the rich spike can be shortened.

リッチスパイク制御に際し、PM発生量に基づいて目標空燃比と点火時期IGTとを可変設定するようにしても良い。かかる場合には、リッチスパイク制御時にPM発生量≧許容値であれば、点火時期IGTを遅角側に修正するとともに、ベース目標空燃比よりもリーン側のA/Fを最終の目標空燃比とする。具体的には、前記図2や図3の関係に基づいて規定したマップデータを用い、PM発生量が許容値未満となるような点火時期IGTと目標空燃比とを設定する。   In the rich spike control, the target air-fuel ratio and the ignition timing IGT may be variably set based on the PM generation amount. In such a case, if the amount of PM generated during the rich spike control is equal to or greater than the allowable value, the ignition timing IGT is corrected to the retard side, and the A / F on the lean side of the base target air-fuel ratio is set as the final target air-fuel ratio. To do. More specifically, the ignition timing IGT and the target air-fuel ratio are set so that the PM generation amount is less than the allowable value using map data defined based on the relationship shown in FIGS.

点火時期IGT及び目標空燃比の補正に関して図9を用いて説明する。図9において、修正前は制御点が図のB1(A/F=AFR1、IGT=IGT1)であり、これではPM発生量が許容値を超えると推測される。そのため、目標空燃比がリッチ度合減少側に修正されるとともに点火時期IGTが遅角側に修正され、制御点が図のB2(A/F=AFR2、IGT=IGT2)に変更される。このとき、目標空燃比のリッチ度合だけを修正する場合、すなわち制御点を図のB3(A/F=AFR3、IGT=IGT1)に変更する場合に比して、目標空燃比のリッチ度合減少の程度が小さくなる。   The correction of the ignition timing IGT and the target air-fuel ratio will be described with reference to FIG. In FIG. 9, the control point before correction is B1 (A / F = AFR1, IGT = IGT1) in the figure, and it is estimated that the PM generation amount exceeds the allowable value. Therefore, the target air-fuel ratio is corrected to the rich degree decreasing side, the ignition timing IGT is corrected to the retarding side, and the control point is changed to B2 (A / F = AFR2, IGT = IGT2) in the figure. At this time, when only the richness of the target air-fuel ratio is corrected, that is, when the control point is changed to B3 (A / F = AFR3, IGT = IGT1) in the figure, the richness reduction of the target air-fuel ratio is reduced. The degree becomes smaller.

本構成においても、前述のとおりPM発生を抑制する上で、空燃比のリッチ度合の制限を緩和することができる。したがって、所望とするNOx吸蔵還元触媒24のNOx浄化能力の再生を効率良く実施することが可能となる。また、所望とするNOx浄化能力の再生がいち早く行われるため、リッチスパイクの継続時間を短縮することが可能となる。   Also in this configuration, as described above, the restriction on the richness of the air-fuel ratio can be relaxed in suppressing the generation of PM. Therefore, it is possible to efficiently regenerate the NOx purification capacity of the desired NOx storage reduction catalyst 24. In addition, since the desired NOx purification capacity is quickly regenerated, the duration of the rich spike can be shortened.

なお、リッチスパイク制御時にPM発生量が許容値を超える場合において、空燃比の修正と、噴射開始時期SOIの修正と、点火時期IGTの修正とを同時に行うようにすることも可能である。   When the PM generation amount exceeds the allowable value during the rich spike control, it is possible to simultaneously perform the correction of the air-fuel ratio, the correction of the injection start timing SOI, and the correction of the ignition timing IGT.

(第4の実施の形態)
エンジンを長期にわたって使用していると、インジェクタ12などに付着した堆積物(デポジット)などに起因して燃料噴射量が適正量から相違し、それに起因してPM発生量を規定したマップデータ(前記図2や図3の関係に基づいて規定したマップデータ)にずれが生じることが考えられる。マップデータのずれが生じると、本来はPM発生量が所定レベル以下に制限されている筈の状態でPM発生量が過多になる場合が生じる。そこで本実施の形態では、排気管16にPMセンサを設けたシステム構成を採用し(上記第2の実施の形態と同様)、マップデータにより求めたPM発生量と、PMセンサにより検出したPM発生量とを比較し、その結果によりマップデータの正当性を判定する。
(Fourth embodiment)
When the engine has been used for a long period of time, map data that defines the amount of PM generated due to the difference in fuel injection amount from an appropriate amount due to deposits (deposits) attached to the injector 12 and the like. It is conceivable that a deviation occurs in the map data defined based on the relationship of FIG. 2 or FIG. When the map data shifts, the PM generation amount may be excessive in a state where the PM generation amount is originally limited to a predetermined level or less. Therefore, in the present embodiment, a system configuration in which a PM sensor is provided in the exhaust pipe 16 is adopted (similar to the second embodiment), the PM generation amount obtained from the map data, and the PM generation detected by the PM sensor. The amount is compared, and the validity of the map data is determined based on the result.

図10は、マップデータの評価処理を示すフローチャートであり、本処理は、前記図4の目標空燃比の設定処理に並行してECU40により実行される。   FIG. 10 is a flowchart showing the map data evaluation process, and this process is executed by the ECU 40 in parallel with the target air-fuel ratio setting process of FIG.

図10において、ステップS401では、今現在リッチスパイク制御の実行中であるか否かを判定し、リッチスパイク制御の実行中であれば、後続のステップS402に進む。ステップS402では、PMセンサの検出信号に基づいてPM発生量を検出する。また、ステップS403では、前記検出したPM発生量が所定の判定値TH以上であるか否かを判定する。判定値THは、マップデータの正当性を評価するための判定値であり、マップデータで規定されるPM発生量の許容値に相当する。   In FIG. 10, in step S401, it is determined whether or not rich spike control is currently being executed. If rich spike control is being executed, the process proceeds to the subsequent step S402. In step S402, the PM generation amount is detected based on the detection signal of the PM sensor. In step S403, it is determined whether the detected PM generation amount is equal to or greater than a predetermined determination value TH. The determination value TH is a determination value for evaluating the validity of the map data, and corresponds to an allowable value of the PM generation amount defined by the map data.

そして、PM発生量(センサ検出値)≧THであれば、ステップS404に進み、マップデータの正当性が低下した旨判定する。また、続くステップS405では、マップデータの正当性低下に対応するフェイルセーフ処理を実行する。具体的には、その時点でのリッチスパイク制御の空燃比をリッチ度合低減方向に補正したり、マップデータを補正したりする。例えば、インジェクタ12に堆積したデポジットにより燃料噴射量が減少する場合には、補正による対処が可能であるため、こうした補正処理を実行する。また、これらの補正が不可能な場合には、リッチスパイク制御を禁止したり、警告ランプの点灯などによる異常警告を発したりする。例えば、インジェクタ12に堆積したデポジットにより燃料の噴霧形状が変化する場合には、筒内混合気の分布が乱れることにより異常燃焼が生じる。かかる場合には補正による対処が困難であるため、異常警告などを実行する。   If the PM generation amount (sensor detection value) ≧ TH, the process proceeds to step S404, and it is determined that the validity of the map data has decreased. In the subsequent step S405, a fail safe process corresponding to a decrease in the validity of the map data is executed. Specifically, the air-fuel ratio of the rich spike control at that time is corrected in the rich degree decreasing direction, or the map data is corrected. For example, when the fuel injection amount is reduced due to deposits deposited on the injector 12, such correction processing is executed because it is possible to cope with the correction. Further, when these corrections are impossible, rich spike control is prohibited, or an abnormal warning is generated by lighting a warning lamp or the like. For example, when the fuel spray shape changes due to deposits deposited on the injector 12, abnormal combustion occurs due to disturbance in the distribution of the in-cylinder air-fuel mixture. In such a case, since it is difficult to deal with correction, an abnormality warning or the like is executed.

以上第4の実施の形態によれば、マップデータを用いてのリッチスパイク制御に際し、それに並行してPMセンサにより実際のPM発生量が計測される。これにより、マップデータのずれを知り得ることができ、同マップデータの正当性を適正に評価できる。   As described above, according to the fourth embodiment, the actual PM generation amount is measured by the PM sensor in parallel with the rich spike control using the map data. Thereby, the shift of map data can be known and the validity of the map data can be evaluated appropriately.

また、マップデータの評価結果に基づいてフェイルセーフ処理が適宜実行されることにより、PM漏れに至る不具合を解消することができる。   Further, the fail-safe process is appropriately executed based on the evaluation result of the map data, so that a problem that leads to PM leakage can be solved.

なお、本発明は上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。   In addition, this invention is not limited to the content of description of the said embodiment, For example, you may implement as follows.

上記実施の形態では、図4のフローチャートおいて、A/F、エンジン回転速度NE、噴射開始時期SOI及び点火時期IGTをパラメータとして、マップデータ(図2や図3の関係に基づいて規定したマップデータ)によりPM発生量を推定したが、これを変更し、演算式によりPM発生量を推定することも可能である。このとき、吸入空気量、燃料噴射量、噴射開始時期SOI、点火時期IGTなどをパラメータとする演算式を用いてPM発生量を算出する。   In the above embodiment, in the flowchart of FIG. 4, map data (a map defined based on the relationship of FIG. 2 or FIG. 3) using A / F, engine speed NE, injection start timing SOI, and ignition timing IGT as parameters. The PM generation amount is estimated from the data), but it is also possible to change this and estimate the PM generation amount by an arithmetic expression. At this time, the PM generation amount is calculated using an arithmetic expression having parameters such as the intake air amount, the fuel injection amount, the injection start timing SOI, and the ignition timing IGT.

上記各実施の形態では、リッチスパイク制御時におけるPM発生量を所定の許容値未満に抑えるべく、空燃比の可変設定などを適宜実施したが、リッチスパイク制御時にPMが全く発生しないような制御を実施するようにしても良い(ただし許容値=0とすれば、上記の説明に含まれる)。かかる場合、例えば、PM発生量を規定するマップデータを、燃焼室13内の局所的な空燃比が9.5以下とならないように規定すると良い。又は、同マップデータを、燃焼室13内全体の空燃比が9.5以下とならないように規定すると良い。   In each of the above-described embodiments, the air-fuel ratio is variably set in order to suppress the PM generation amount during the rich spike control to less than a predetermined allowable value. However, control is performed so that no PM is generated during the rich spike control. It may be carried out (however, if the allowable value = 0 is included in the above description). In such a case, for example, the map data that defines the PM generation amount may be defined so that the local air-fuel ratio in the combustion chamber 13 does not become 9.5 or less. Or it is good to prescribe | regulate the map data so that the air fuel ratio of the whole combustion chamber 13 may not become 9.5 or less.

上記実施の形態では、筒内噴射式のガソリンエンジンに本発明を適用したが、これ以外に、ポート噴射式のガソリンエンジンに本発明を適用することも可能である。ポート噴射式エンジンにおいてもリーン燃焼が行われるエンジンでは、排気系にNOx吸蔵還元触媒が設けられる。この場合、上記のとおりリッチスパイク制御が行われ、その際PM発生状況に基づいて空燃比の可変設定等を実行する。   In the above embodiment, the present invention is applied to an in-cylinder injection type gasoline engine. However, the present invention can also be applied to a port injection type gasoline engine. In an engine in which lean combustion is performed even in a port injection engine, a NOx storage reduction catalyst is provided in the exhaust system. In this case, rich spike control is performed as described above, and variable setting of the air-fuel ratio or the like is executed based on the PM generation status.

発明の実施の形態におけるエンジン制御システムの概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of the engine control system in embodiment of invention. A/Fと噴射開始時期に対するPM発生量の違いをエンジン回転速度ごとに示す図である。It is a figure which shows the difference of PM generation amount with respect to A / F and injection start time for every engine speed. A/Fと点火時期に対するPM発生量の違いを示す図である。It is a figure which shows the difference of PM generation amount with respect to A / F and ignition timing. リッチスパイク制御時の目標空燃比設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the target air fuel ratio setting process at the time of rich spike control. 目標空燃比の修正に伴いPM発生量が低減されることを説明するための図である。It is a figure for demonstrating that PM generation amount is reduced with correction of a target air fuel ratio. 第2の実施の形態においてリッチスパイク制御時の目標空燃比設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the target air fuel ratio setting process at the time of rich spike control in 2nd Embodiment. 第3の実施の形態においてリッチスパイク制御時の目標空燃比設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the target air fuel ratio setting process at the time of rich spike control in 3rd Embodiment. 目標空燃比及び噴射開始時期の修正に伴いPM発生量が低減されることを説明するための図である。It is a figure for demonstrating that PM generation amount is reduced with correction of a target air fuel ratio and injection start timing. 目標空燃比及び点火時期の修正に伴いPM発生量が低減されることを説明するための図である。It is a figure for demonstrating that PM generation amount is reduced with the correction of a target air fuel ratio and ignition timing. マップデータ評価処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a map data evaluation process.

符号の説明Explanation of symbols

10…エンジン、12…インジェクタ、13…燃焼室、16…排気管、24…NOx吸蔵還元触媒、40…ECU。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine, 12 ... Injector, 13 ... Combustion chamber, 16 ... Exhaust pipe, 24 ... NOx storage reduction catalyst, 40 ... ECU.

Claims (22)

内燃機関の排気系に設けた触媒に吸蔵した窒素酸化物を還元浄化するために、内燃機関のリーン運転中に空燃比を一時的にリッチ側に制御するリッチスパイク制御を行う内燃機関の制御装置において、
前記リッチスパイク制御の実施に際し、粒子状物質の発生状況を監視する監視手段と、
前記監視手段による監視結果に基づいて前記リッチスパイク制御時の空燃比を可変設定する空燃比設定手段と、
を備え
前記内燃機関の運転状態と前記粒子状物質の発生量との関係をあらかじめ規定してデータとして保持しておき、前記監視手段は、前記規定データを用い、都度の運転状態に基づいて前記粒子状物質の発生状況を監視し、
前記規定データは、点火時期と前記粒子状物質の発生量との関係を規定したものであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
A control device for an internal combustion engine that performs rich spike control that temporarily controls the air-fuel ratio to the rich side during lean operation of the internal combustion engine in order to reduce and purify nitrogen oxides stored in a catalyst provided in an exhaust system of the internal combustion engine In
In performing the rich spike control, monitoring means for monitoring the occurrence of particulate matter,
Air-fuel ratio setting means for variably setting the air-fuel ratio at the time of the rich spike control based on the monitoring result by the monitoring means;
Equipped with a,
The relationship between the operating state of the internal combustion engine and the amount of the particulate matter generated is defined in advance and stored as data, and the monitoring unit uses the specified data and uses the specified data to determine the particulate state. Monitor the occurrence of substances,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the specified data specifies a relationship between an ignition timing and a generation amount of the particulate matter.
前記規定データは、燃焼室内の局所的な空燃比が9.5以下とならないように規定したものであることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置 2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the specified data is specified so that a local air-fuel ratio in the combustion chamber does not become 9.5 or less . 前記規定データは、燃焼室内全体の空燃比が9.5以下とならないように規定したものであることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置 2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the specified data is specified so that the air-fuel ratio of the entire combustion chamber does not become 9.5 or less . 内燃機関の排気系に設けた触媒に吸蔵した窒素酸化物を還元浄化するために、内燃機関のリーン運転中に空燃比を一時的にリッチ側に制御するリッチスパイク制御を行う内燃機関の制御装置において、
前記リッチスパイク制御の実施に際し、粒子状物質の発生状況を監視する監視手段と、
前記監視手段による監視結果に基づいて前記リッチスパイク制御時の空燃比を可変設定する空燃比設定手段と、
を備え、
前記内燃機関の運転状態と前記粒子状物質の発生量との関係をあらかじめ規定してデータとして保持しておき、前記監視手段は、前記規定データを用い、都度の運転状態に基づいて前記粒子状物質の発生状況を監視し、
前記規定データは、燃焼室内の局所的な空燃比が9.5以下とならないように規定したものであることを特徴とする内燃機関の制御装置
A control device for an internal combustion engine that performs rich spike control that temporarily controls the air-fuel ratio to the rich side during lean operation of the internal combustion engine in order to reduce and purify nitrogen oxides stored in a catalyst provided in an exhaust system of the internal combustion engine In
In performing the rich spike control, monitoring means for monitoring the occurrence of particulate matter,
Air-fuel ratio setting means for variably setting the air-fuel ratio at the time of the rich spike control based on the monitoring result by the monitoring means;
With
The relationship between the operating state of the internal combustion engine and the amount of the particulate matter generated is defined in advance and stored as data, and the monitoring unit uses the specified data and uses the specified data to determine the particulate state. Monitor the occurrence of substances,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the specified data is specified so that a local air-fuel ratio in the combustion chamber does not become 9.5 or less .
内燃機関の排気系に設けた触媒に吸蔵した窒素酸化物を還元浄化するために、内燃機関のリーン運転中に空燃比を一時的にリッチ側に制御するリッチスパイク制御を行う内燃機関の制御装置において、A control device for an internal combustion engine that performs rich spike control that temporarily controls the air-fuel ratio to the rich side during lean operation of the internal combustion engine in order to reduce and purify nitrogen oxides stored in a catalyst provided in an exhaust system of the internal combustion engine In
前記リッチスパイク制御の実施に際し、粒子状物質の発生状況を監視する監視手段と、  In performing the rich spike control, monitoring means for monitoring the occurrence of particulate matter,
前記監視手段による監視結果に基づいて前記リッチスパイク制御時の空燃比を可変設定する空燃比設定手段と、  Air-fuel ratio setting means for variably setting the air-fuel ratio at the time of the rich spike control based on the monitoring result by the monitoring means;
を備え、With
前記内燃機関の運転状態と前記粒子状物質の発生量との関係をあらかじめ規定してデータとして保持しておき、前記監視手段は、前記規定データを用い、都度の運転状態に基づいて前記粒子状物質の発生状況を監視し、  The relationship between the operating state of the internal combustion engine and the amount of the particulate matter generated is defined in advance and stored as data, and the monitoring unit uses the specified data and uses the specified data to determine the particulate state. Monitor the occurrence of substances,
前記規定データは、燃焼室内全体の空燃比が9.5以下とならないように規定したものであることを特徴とする内燃機関の制御装置。  The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the specified data is specified so that the air-fuel ratio of the entire combustion chamber does not become 9.5 or less.
排気中に含まれる粒子状物質の量を計測する計測装置を前記内燃機関の排気系に設け、A measurement device for measuring the amount of particulate matter contained in the exhaust is provided in the exhaust system of the internal combustion engine,
前記規定データにより求めた粒子状物質の量と、前記計測装置により計測した粒子状物質の量とを比較し、その結果により前記規定データの正当性を判定することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。  The amount of the particulate matter obtained from the prescribed data is compared with the amount of the particulate matter measured by the measuring device, and the validity of the prescribed data is determined based on the result. 6. The control device for an internal combustion engine according to any one of 5 above.
内燃機関の排気系に設けた触媒に吸蔵した窒素酸化物を還元浄化するために、内燃機関のリーン運転中に空燃比を一時的にリッチ側に制御するリッチスパイク制御を行う内燃機関の制御装置において、A control device for an internal combustion engine that performs rich spike control that temporarily controls the air-fuel ratio to the rich side during lean operation of the internal combustion engine in order to reduce and purify nitrogen oxides stored in a catalyst provided in an exhaust system of the internal combustion engine In
前記リッチスパイク制御の実施に際し、粒子状物質の発生状況を監視する監視手段と、  In performing the rich spike control, monitoring means for monitoring the occurrence of particulate matter,
前記監視手段による監視結果に基づいて前記リッチスパイク制御時の空燃比を可変設定する空燃比設定手段と、  Air-fuel ratio setting means for variably setting the air-fuel ratio at the time of the rich spike control based on the monitoring result by the monitoring means;
を備え、With
前記内燃機関の運転状態と前記粒子状物質の発生量との関係をあらかじめ規定してデータとして保持しておき、前記監視手段は、前記規定データを用い、都度の運転状態に基づいて前記粒子状物質の発生状況を監視し、  The relationship between the operating state of the internal combustion engine and the amount of the particulate matter generated is defined in advance and stored as data, and the monitoring unit uses the specified data and uses the specified data to determine the particulate state. Monitor the occurrence of substances,
排気中に含まれる粒子状物質の量を計測する計測装置を前記内燃機関の排気系に設け、  A measurement device for measuring the amount of particulate matter contained in the exhaust is provided in the exhaust system of the internal combustion engine,
前記規定データにより求めた粒子状物質の量と、前記計測装置により計測した粒子状物質の量とを比較し、その結果により前記規定データの正当性を判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。  Control of an internal combustion engine characterized by comparing the amount of particulate matter obtained from the prescribed data with the amount of particulate matter measured by the measuring device and determining the validity of the prescribed data based on the result apparatus.
前記監視手段による監視結果に基づいて、燃料噴射弁による燃料噴射時期を可変設定することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。8. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a fuel injection timing by the fuel injection valve is variably set based on a monitoring result by the monitoring means. 前記監視手段による監視結果に基づいて、点火時期を可変設定することを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。9. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the ignition timing is variably set based on a monitoring result by the monitoring means. 前記空燃比設定手段は、前記リッチスパイク制御の開始時に設定した目標空燃比に対し、そのリッチ度合を前記粒子状物質の発生状況に基づいて徐々に減じさせることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。10. The air-fuel ratio setting unit gradually reduces the rich degree based on the generation state of the particulate matter with respect to the target air-fuel ratio set at the start of the rich spike control. The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of the above. 前記粒子状物質の量が所定の限界値以上である場合に、前記リッチスパイク制御の実施を禁止することを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。11. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein execution of the rich spike control is prohibited when the amount of the particulate matter is equal to or greater than a predetermined limit value. 内燃機関の排気系に設けた触媒に吸蔵した窒素酸化物を還元浄化するために、内燃機関のリーン運転中に空燃比を一時的にリッチ側に制御するリッチスパイク制御を行う内燃機関の制御装置において、A control device for an internal combustion engine that performs rich spike control that temporarily controls the air-fuel ratio to the rich side during lean operation of the internal combustion engine in order to reduce and purify nitrogen oxides stored in a catalyst provided in an exhaust system of the internal combustion engine In
前記リッチスパイク制御の実施に際し、粒子状物質の発生状況を監視する監視手段と、  In performing the rich spike control, monitoring means for monitoring the occurrence of particulate matter,
前記監視手段による監視結果に基づいて前記リッチスパイク制御時の空燃比を可変設定する空燃比設定手段と、  Air-fuel ratio setting means for variably setting the air-fuel ratio at the time of the rich spike control based on the monitoring result by the monitoring means;
を備え、With
前記監視手段による監視結果に基づいて、燃料噴射弁による燃料噴射時期を可変設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。  A control apparatus for an internal combustion engine, wherein a fuel injection timing by a fuel injection valve is variably set based on a monitoring result by the monitoring means.
前記監視手段による監視結果に基づいて、点火時期を可変設定することを特徴とする請求項12に記載の内燃機関の制御装置。The control device for an internal combustion engine according to claim 12, wherein the ignition timing is variably set based on a monitoring result by the monitoring means. 内燃機関の排気系に設けた触媒に吸蔵した窒素酸化物を還元浄化するために、内燃機関のリーン運転中に空燃比を一時的にリッチ側に制御するリッチスパイク制御を行う内燃機関の制御装置において、A control device for an internal combustion engine that performs rich spike control that temporarily controls the air-fuel ratio to the rich side during lean operation of the internal combustion engine in order to reduce and purify nitrogen oxides stored in a catalyst provided in an exhaust system of the internal combustion engine In
前記リッチスパイク制御の実施に際し、粒子状物質の発生状況を監視する監視手段と、  In performing the rich spike control, monitoring means for monitoring the occurrence of particulate matter,
前記監視手段による監視結果に基づいて前記リッチスパイク制御時の空燃比を可変設定する空燃比設定手段と、  Air-fuel ratio setting means for variably setting the air-fuel ratio at the time of the rich spike control based on the monitoring result by the monitoring means;
を備え、With
前記監視手段による監視結果に基づいて、点火時期を可変設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。  A control apparatus for an internal combustion engine, wherein the ignition timing is variably set based on a monitoring result by the monitoring means.
前記空燃比設定手段は、前記リッチスパイク制御の開始時に設定した目標空燃比に対し、そのリッチ度合を前記粒子状物質の発生状況に基づいて徐々に減じさせることを特徴とする請求項12乃至14のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。15. The air-fuel ratio setting means gradually reduces the rich degree of the target air-fuel ratio set at the start of the rich spike control based on the generation state of the particulate matter. The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of the above. 内燃機関の排気系に設けた触媒に吸蔵した窒素酸化物を還元浄化するために、内燃機関のリーン運転中に空燃比を一時的にリッチ側に制御するリッチスパイク制御を行う内燃機関の制御装置において、A control device for an internal combustion engine that performs rich spike control that temporarily controls the air-fuel ratio to the rich side during lean operation of the internal combustion engine in order to reduce and purify nitrogen oxides stored in a catalyst provided in an exhaust system of the internal combustion engine In
前記リッチスパイク制御の実施に際し、粒子状物質の発生状況を監視する監視手段と、  In performing the rich spike control, monitoring means for monitoring the occurrence of particulate matter,
前記監視手段による監視結果に基づいて前記リッチスパイク制御時の空燃比を可変設定する空燃比設定手段と、  Air-fuel ratio setting means for variably setting the air-fuel ratio at the time of the rich spike control based on the monitoring result by the monitoring means;
を備え、With
前記空燃比設定手段は、前記リッチスパイク制御の開始時に設定した目標空燃比に対し、そのリッチ度合を前記粒子状物質の発生状況に基づいて徐々に減じさせることを特徴とする内燃機関の制御装置。  The control device for an internal combustion engine, wherein the air-fuel ratio setting means gradually reduces the rich degree based on the generation state of the particulate matter with respect to the target air-fuel ratio set at the start of the rich spike control. .
前記粒子状物質の量が所定の限界値以上である場合に、前記リッチスパイク制御の実施を禁止することを特徴とする請求項12乃至16のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。17. The control device for an internal combustion engine according to claim 12, wherein execution of the rich spike control is prohibited when the amount of the particulate matter is equal to or greater than a predetermined limit value. 内燃機関の排気系に設けた触媒に吸蔵した窒素酸化物を還元浄化するために、内燃機関のリーン運転中に空燃比を一時的にリッチ側に制御するリッチスパイク制御を行う内燃機関の制御装置において、A control device for an internal combustion engine that performs rich spike control that temporarily controls the air-fuel ratio to the rich side during lean operation of the internal combustion engine in order to reduce and purify nitrogen oxides stored in a catalyst provided in an exhaust system of the internal combustion engine In
前記リッチスパイク制御の実施に際し、粒子状物質の発生状況を監視する監視手段と、  In performing the rich spike control, monitoring means for monitoring the occurrence of particulate matter,
前記監視手段による監視結果に基づいて前記リッチスパイク制御時の空燃比を可変設定する空燃比設定手段と、  Air-fuel ratio setting means for variably setting the air-fuel ratio at the time of the rich spike control based on the monitoring result by the monitoring means;
を備え、With
前記粒子状物質の量が所定の限界値以上である場合に、前記リッチスパイク制御の実施を禁止することを特徴とする内燃機関の制御装置。  The control apparatus for an internal combustion engine, wherein execution of the rich spike control is prohibited when the amount of the particulate matter is equal to or greater than a predetermined limit value.
前記リッチスパイク制御の実施に際し、排気中の粒子状物質の量を計測又は推定により求める手段を備え、When performing the rich spike control, comprising means for measuring or estimating the amount of particulate matter in the exhaust,
前記監視手段は、前記計測又は推定により求めた粒子状物質の量によって前記粒子状物質の発生状況を監視し、  The monitoring means monitors the occurrence state of the particulate matter by the amount of the particulate matter obtained by the measurement or estimation,
前記空燃比設定手段は、前記粒子状物質の量に基づいて前記リッチスパイク制御時の空燃比のリッチ度合を決定することを特徴とする請求項12乃至18のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。  The control of an internal combustion engine according to any one of claims 12 to 18, wherein the air-fuel ratio setting means determines the richness of the air-fuel ratio at the time of the rich spike control based on the amount of the particulate matter. apparatus.
前記内燃機関の運転状態と前記粒子状物質の発生量との関係をあらかじめ規定してデータとして保持しておき、前記監視手段は、前記規定データを用い、都度の運転状態に基づいて前記粒子状物質の発生状況を監視することを特徴とする請求項12乃至18のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。The relationship between the operating state of the internal combustion engine and the amount of the particulate matter generated is defined in advance and stored as data, and the monitoring unit uses the specified data and uses the specified data to determine the particulate state. The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 12 to 18, wherein the state of generation of the substance is monitored. 前記規定データは、前記内燃機関の回転速度と前記粒子状物質の発生量との関係を規定したものであることを特徴とする請求項1乃至11,20のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。The control of an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 11, wherein the specified data defines a relationship between a rotation speed of the internal combustion engine and an amount of the particulate matter generated. apparatus. 前記規定データは、燃料噴射弁による燃料噴射時期と前記粒子状物質の発生量との関係を規定したものであることを特徴とする請求項1乃至11,20,21のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 11, 20, and 21, wherein the specified data defines a relationship between a fuel injection timing by a fuel injection valve and a generation amount of the particulate matter. Engine control device.
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