JP4743443B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

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Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
ディーゼルエンジン等では、排気中の窒素酸化物(NOx)を浄化する目的で排気管の途中に吸蔵還元型NOx触媒(NOx触媒、Lean NOx Trap、LNT)を配置する場合がある。LNTには、ディーゼルエンジンにおいて基本的となるリーン雰囲気でNOxが吸蔵され、間隔を置いてリッチ雰囲気に切り替えることにより吸蔵されていたNOxが無害な窒素に還元されて放出される。
リッチ雰囲気を形成する手法としては、エンジン筒内でリッチガスを作り出すリッチ燃焼や、燃焼がほぼ完了した後に燃料をシリンダ内に噴射するポスト噴射、排気管に燃料添加弁を設置してLNTに直接還元剤である未燃燃料を噴射する排気燃料添加が知られている。
LNTによる排気浄化の性能向上に関して、各種の提案がある。例えば、下記の特許文献1においては、NOx触媒を備えたシステムにおいて酸素濃度センサの検出値からNOx触媒の劣化状態を判断し、リーン期間の長さを設定するシステムが開示されている。
特開2006−336518号公報
リッチ燃焼は、ポスト噴射や排気燃料添加と比較して、還元効率のよい還元剤を供給できることや付加する燃料が少量ですむ等の利点を有する。しかし、リッチ燃焼において問題となる事柄にトルク段差(トルクショック)の問題がある。トルク段差の問題は、リーン燃焼時とリッチ燃焼時との間におけるトルク値の違いの問題である。
従来からディーゼルエンジンでは排気浄化の目的で排気管から吸気管へ排気を還流するEGR管が装備されている場合が多い。EGR管が装備されている場合、トルク段差の問題には、従来考慮されてこなかった標高からくる問題が加わる。それを図8を用いて説明する。
図8にはリーン燃焼中に、時刻t0からt1までの期間リッチ燃焼に切り替えた場合の、スロットル開度、新気量、EGR開度、吸気圧、トルクの例が示されている。なおスロットル開度とは吸気スロットルの開度、EGR開度とはEGRバルブの開度を指すとする。
図8に示されているように、リッチ燃焼時には吸気スロットルをリーン燃焼時の開度よりも小さい所定の開度に調節する。リッチ燃焼時に吸気スロットルを所定の開度とするためにフィードバック制御を行うとしてもよい。吸気スロットルの開度の減少により吸入空気量が減少する。またリッチ燃焼時にはEGR開度も所定の開度に設定する。
以上の状況下で、高地では外気圧の減少のためにリッチ燃焼時における吸気圧の値がより小さくなる。図8では吸気圧が、低地では100kPaだが、高地では80kPaとなる様子が示されている。ここで吸気圧は例えば吸気マニホールドにおける圧力値とすればよい。また高地とは、車両が通常走行することが想定される範囲で最も高く、かつLNTの触媒制御(NOx還元)が必要となる高度、例えば1800mとすればよい。また図8での100kPa、80kPaはおおよその値とする。
高地では、吸気圧の減少にともなって筒内に吸入される新気量、EGRガス量の合計値が減少する。この様子が図9に示されている。なおPimは吸気マニホールド内の圧力値を示すとする。この合計値のうちで新気量は、吸気スロットルの開度によって決定され、高地と低地とで同じ量となる。したがって高地では、吸気圧の減少にともなって図9に示されているようにEGRガス量が減少することとなる。
EGRガス内では酸素濃度はほぼゼロとみなせるので、EGRガス量が減少すると筒内の酸素濃度が増加する。酸素濃度の増加によって発生するトルク値が大きくなる。したがって図9のとおり、高地の場合のリッチ燃焼時におけるトルク値は、低地におけるリッチ燃焼時におけるトルク値よりも大きくなる。よって図8のとおり、低地でリーン燃焼時とリッチ燃焼時との間のトルク段差を回避しても、高地ではトルク段差が発生してしまう。このような標高の問題から発生するトルク段差の回避は従来技術では考慮されていない。
そこで本発明が解決しようとする課題は、上記問題点に鑑み、内燃機関が位置する標高の影響でリーン燃焼状態とリッチ燃焼状態との間のトルク段差が発生することを抑制する内燃機関の排気浄化装置を提供することである。
課題を解決するための手段及び発明の効果
上記課題を解決するために、本発明の内燃機関の排気浄化装置は、排気通路に装備されて、リーン雰囲気においてNOxを吸蔵しリッチ雰囲気において吸蔵されたNOxを還元するNOx触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置であって、前記排気通路から吸気通路へ排気を還流する排気還流通路と、その排気還流通路の途中に備えられた弁である排気還流弁と、前記内燃機関においてリッチ燃焼を実行するリッチ燃焼制御手段と、前記吸気通路における圧力値である吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、外気圧を検出する外気圧検出手段と、前記リッチ燃焼制御手段がリッチ燃焼を実行する間に、前記外気圧検出手段によって検出された外気圧を用いて、前記排気還流弁の基本開度を、前記リッチ燃焼の開始時から前記排気還流弁の開度が前記内燃機関の標高に応じて補正されるように算出する基本開度算出手段と、その基本開度算出手段によって算出された基本開度と、前記吸気圧検出手段によって検出された吸気圧値をフィードバックするフィードバック制御により算出された開度値とによって、前記リッチ燃焼の開始後に時間が推移するにつれて吸気圧が目標吸気圧に収束するように前記排気還流弁の開度を制御する排気還流弁制御手段とを備えたことを特徴とする。
これにより本発明の内燃機関の排気浄化装置では、リッチ燃焼実行中に排気還流弁制御手段によって吸気通路内の圧力値を所定の圧力値と一致するように排気還流弁の開度を制御するので、内燃機関が位置する標高に関係なく吸気圧が一定値とできる。よって吸気圧の変動によって排気還流量が変動し、それによって内燃機関で発生するトルク値が標高の影響で変動することが抑制できる。したがって標高の影響でリ―ン燃焼時とリッチ燃焼時との間のトルク段差が発生することが抑制された排気浄化装置が実現できる。
また前記所定の圧力値は、前記内燃機関が所定の高度に位置した状態での前記吸気通路内の圧力値であるとしてもよい。
これによりリッチ燃焼時に排気還流弁制御手段によって吸気圧を所定の高度における吸気圧に一致するように制御するので、高地においても低地と同じ吸気圧とすることで排気還流量も同じとし、それによって高地と低地とでのリッチ燃焼時のトルク値を同じにできる。したがって従来技術のように高地と低地とで排気還流弁の開度を同じにすることによって、高地で排気還流量が減少してトルクが増加することが回避できる。よって内燃機関が位置する標高に関係なくトルク段差が抑制できる排気浄化装置が実現できる。
また前記吸気通路における圧力を検出する吸気圧検出手段を備え、前記排気還流弁制御手段は、前記吸気圧検出手段によって検出された前記吸気通路における圧力をフィードバックして前記所定の圧力値に近づけるフィードバック制御手段を備えたとしてもよい。
これにより排気還流弁制御手段はフィードバック制御によって吸気圧が所定の圧力に近づけるように排気還流弁の開度を制御するので、フィードバック制御の効果によって精度よく吸気圧を所定の圧力値に近づけることができる。
また外気圧を検出する外気圧検出手段を備え、前記排気還流弁制御手段は、前記外気圧検出手段によって検出された前記外気圧に応じて前記排気還流弁の基本開度を設定する設定手段を備え、前記排気還流弁制御手段は、前記設定手段によって設定された前記基本開度と前記フィードバック制御手段による開度との和を前記排気還流弁の開度とするとしてもよい。
これにより排気還流弁の開度は外気圧によって応じて設定される基本開度とフィードバック制御手段による開度との和となるので、外気圧に応じて適切に基本開度を設定することにより、排気還流弁の開度をリッチ燃焼期間の最初から望ましい開度に近い値にできて、その後フィードバック制御手段によってさらに望ましい開度に近づけることができる。したがって設定手段による基本開度の設定と、フィードバック制御手段による定常値への収束とが相まって、排気還流弁の開度をリッチ期間の全体に渡って精度よく望ましい値に近づけることができる排気浄化装置が実現できる。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。まず図1は、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置1の実施例1における装置構成の概略図である。
図1には、4気筒のディーゼルエンジン2(以下では単にエンジンと称する)に対して構成された排気浄化装置1の例が示されている。図1の内燃機関及び排気浄化装置1は主に、エンジン2、吸気管3、排気管4、排気還流管5からなる。この内燃機関及び排気浄化装置1は自動車車両に搭載されているとすればよい。
吸気管3から吸気マニホールド35を通ってエンジン2に空気(新気、吸気)が供給される。吸気管3には吸気スロットル32が配置されている。吸気スロットル32の開度が調節されることによってエンジン2に供給される吸気量が増減する。また吸気マニホールド35には吸気圧センサ33が装備されている。吸気圧センサ33によって吸気マニホールド内の吸気圧力が計測される。
エンジン2にはインジェクタ21、エンジン回転数センサ22が装備されている。インジェクタ21からの噴射によってシリンダ内に燃料が供給される。エンジン回転数センサ22によってエンジン2の(単位時間あたりの)回転数が計測される。エンジン回転数センサ22は、例えばエンジン2から連結されたクランクの回転角度を計測するクランク角センサとすればよい。そしてクランク角センサの検出値がECU7へ送られてエンジン2の回転数が算出されるとすればよい。
排気還流管5(EGR管)は、排気管4から吸気管3への排気還流(Exhaust Gas Recirculation、EGR)をおこなう。EGR管5にはEGRバルブ51が装備されている。EGRバルブ51の開閉によって排気の還流量が調節される。EGR管5による排気の還流によってエンジン2での燃焼温度を低くしてエンジン2からのNOxの排出量を低減する。
エンジン2に接続された排気管4へ排気が排出される。排気管4の途中には、LNT6(NOx触媒)が装備されている。LNT6は例えばセラミック製の基材上に担体の層が形成されて、担体上に吸蔵剤と触媒とが担持された構造であるとすればよい。担体としては例えばガンマアルミナを用いれば表面の凹凸による大きな表面積によって多くの吸蔵剤、触媒が担持できて好適である。また吸蔵剤としては例えばバリウム、リチウム、カリウムなど、触媒としては例えば白金などを用いればよい。
LNT6においては、理論空燃比よりも燃料が希薄な(通常、A/F値(空燃比値)は17以上)リーン雰囲気時に排気中のNOxが吸蔵剤に吸蔵される。そして理論空燃比よりも燃料が過剰な(通常、A/F値は14.5以下)リッチ雰囲気に空燃比が調節され、所定の温度条件(例えば触媒が機能するために摂氏300度以上。以下では温度は全て摂氏を用いる。)が満たされると、吸蔵剤に吸蔵されていたNOxが、燃料中の成分から生成された還元剤によって還元されて無害な窒素となって排出される。リッチ雰囲気を形成するためにはリッチ燃焼と呼ばれる手法がある。リッチ燃焼では、ECU7からの指令によって吸入空気量を減少させるとともにインジェクタ21からのメイン噴射量を増量してリッチ雰囲気が形成される。
また排気浄化装置1は大気圧センサ80を装備する。大気圧センサ80はエンジンルーム内などに装備されて、大気圧(外気圧)を計測する。上で述べた吸気圧センサ33、エンジン回転数センサ22、大気圧センサ80の計測値は電子制御装置7(ECU)へ送られる。またECU7によりインジェクタ21によるエンジン2への燃料噴射のタイミングや噴射量、吸気スロットル32とEGRバルブ51との開度が制御される。ECU7は通常のコンピュータの構造を有するとし、各種演算をおこなうCPUや各種情報の記憶を行うメモリ71を備えるとすればよい。
本実施例では以上の装置構成のもとで、リッチ燃焼時でのEGR開度の制御処理を行う。なおEGR開度とはEGRバルブ51の開度を指すとする。その処理手順は図2に示されている。図2の処理がECU7によって順次自動的に実行されるとすればよい。
図2の処理ではまず手順S10でリッチ燃焼中であるか否かが判断される。リッチ燃焼中である場合(S10:YES)はS20へ進み、リッチ燃焼中でない場合(S10:NO)は図2の処理を終了する。S20ではリッチ燃焼時のEGR開度制御が実行される。
S20におけるリッチ燃焼時のEGR開度制御は図3の制御系で実行される。図3の制御系では、図1においてEGR開度を入力として吸気圧センサ33で計測される吸気圧を出力とする部分を制御対象としている。本発明ではリッチ燃焼時の吸気スロットル32の開度は予め定めておく。したがって図3における制御対象の特性は、吸気スロットル32の開度をリッチ燃焼時の所定開度に設定した際の、EGR開度から吸気圧への特性とすればよい。
図3ではEGR開度は基準となるEGR開度であるEGRベース開度(基本開度)にフィードバックコントローラ90の出力を加算した値としている。EGRベース開度は図8におけるリッチ燃焼時のEGR開度と同じとすればよい。EGRベース開度は、エンジン2におけるエンジン回転数NEと燃料噴射量Qとから、ベース開度決定則91(ベース開度決定ルーチン)によって決定される。エンジン回転数NEはエンジン回転数センサ22によって検出すればよい。燃料噴射量QはECU7からインジェクタ21への燃料噴射量の指令値を用いればよい。
ベース開度決定則91は予め定めておいてメモリ71に記憶しておき、それを用いればよい。ベース開度決定則91としては例えば、NEとQとを座標軸とする平面を複数の領域に分割しておき、個々の領域ごとにEGRベース開度を予め定めておくことによって作成されたマップの形態を用いてもよい。
図3のフィードバックコントローラ90は、目標吸気圧とフィードバックされた吸気圧との差を入力とする。上述のように吸気圧は吸気圧センサ33によって計測すればよい。また目標吸気圧は、リッチ燃焼時に標高の違いを原因とするトルク段差が生じないように、標高に関係ない値として予め設定する。
より具体的には、目標吸気圧は車両が通常走行することが想定される範囲で最も高く、かつLNT6の触媒制御が必要となる高度に排気浄化装置1が位置する状態で、EGR開度を調節すれば達成可能な吸気圧の値とする。したがって例えば目標吸気圧は図8における80kPaの値としてもよい。また図8の80kPaはEGR開度をある値にした場合の吸気圧の値なので、それよりもEGR開度を上げたときの吸気圧の値(80kPaよりも高い値)を目標吸気圧の値としてもよい。
図3のフィードバックコントローラ90は例えばPI(比例積分)あるいはPID(比例積分微分)コントローラとし、図3のフィードバック系を安定化するように予め設計しておいて、S20ではそれを用いればよい。PI(比例積分)あるいはPID(比例積分微分)コントローラを用いる場合、それに含まれる積分要素によって目標吸気圧が一定値ならば、定常状態において吸気圧を目標吸気圧と一致させることができる。
上述のとおり本発明のS20では、図3の制御系において目標吸気量を標高に関係なく一定として実行する。つまり排気浄化装置1が高地にあっても低地にあっても、図3の目標吸気圧は同じ値とする。これにより排気浄化装置1の標高に関係なく吸気圧は同じ値を目標値とし、これにより還流される排気ガスの量(EGR量)も標高に関係なく同じとできる。よってリッチ燃焼時のトルク値も標高に関係なく同じ値となる。
この様子が図4に示されている。図4ではリーン燃焼からリッチ燃焼に切り替えられた場合の、実施例1におけるスロットル開度、新気量、EGR開度、吸気圧、トルクの時間推移が示されている。スロットル開度、新気量の推移は従来技術の場合を示した図8と同じである。リッチ燃焼時の吸気圧は、上述の手順S20及び図3の制御によって時刻t0以降、過渡応答の後に標高に関係なく定常値に収束する。この定常値が図3の目標吸気圧である。
これにともなってEGR開度も図4のように変動する。図4のとおりEGR開度はまず時刻t0直後にある開度に変動する。この開度は上述のEGRベース開度であり、図8におけるリッチ燃焼時のEGR開度と同じ開度である。その後リッチ燃焼時のEGR開度は、フィードバック制御の効果によって定常値へと収束する。図4に示されているように、リッチ燃焼時のEGR開度は、低地の場合はEGRベース開度よりも絞り側へ、高地の場合はEGRベース開度よりも開く側へと変化する。したがってリッチ燃焼時のEGR開度の定常値は、高地の場合の方が低地の場合よりも大きな値となる。
以上の制御によって高地と低地とでリッチ燃焼時における新気量、EGRガス量はともに同じとなる。よって図4のように、高地と低地とでリッチ燃焼時のトルクの定常値が同じとなる。これにより低地でリッチ燃焼時とリーン燃焼時との間のトルク段差が回避されている場合、高地でもトルク段差が回避できる。なお図4におけるリーン燃焼時のトルク値は、リッチ燃焼時のトルク値に合わせるようにスロットル開度、EGR開度を調節して得られたトルク値とすればよい。
次に実施例2を説明する。実施例2では、実施例1におけるEGRベース開度を大気圧を用いて補正する。以下で実施例1と異なる部分のみを説明する。実施例2では、実施例1における図3の制御系が図5の制御系へ変更される。
図5の制御系では、EGRベース開度にEGR開度補正係数が乗算されて、その結果である補正後EGRベース開度にフィードバックコントローラ90の出力値が加えられてEGR開度が決定される。EGR開度補正係数は大気圧を用いて補正則92(補正ルーチン)によって決定される。大気圧は大気圧センサ80によって計測され、その計測値はECU7に送られるとすればよい。
補正則92の例が図6に示されている。すなわち大気圧が大きいほどEGR補正係数を小さくする。その理由は以下のとおりである。大気圧の値が高いと、排気管4から、圧力が高い車外空間へ排気が排出されにくくなる。したがってその分EGRに回るガス量が大きくなる。よって上述のように、低地でも高地でもEGRガス量を一定にしたい場合には、大気圧が高いほどEGR開度を絞る必要がある。こうした考え方から図6の補正則92が得られる。なお補正則は図6のような曲線に限られず、単調減少関数の範囲で適切に設定すればよい。
図6の補正則92を用いてEGRベース開度を補正することによって実施例2では、EGR開度をより迅速に定常値に(あるいは吸気圧をより迅速に目標吸気圧に)近づけることができる。その様子が図7に示されている。図7には、リーン燃焼からリッチ燃焼に切り替えられた場合の、実施例2におけるスロットル開度、新気量、EGR開度、吸気圧、トルクの時間推移が示されている。
図7を図4と比較すると、上述のとおり図4ではEGR開度が、時刻t0直後には(補正されていない)EGRベース開度となり、その後フィードバック制御の効果で定常値へと収束していた。図4ではこれにともなって吸気圧も時刻刻t0以後に、ある過渡応答の後にリッチ燃焼状態での定常値に落ち着く。これらの影響でリッチ燃焼時のトルク値も、時刻t0から定常値に収束するまでに過渡的な挙動を示す。
一方図7では、EGR開度補正係数による補正の効果によってEGRベース開度が標高に応じて補正される。したがって高地の場合も低地の場合も、時刻t0直後のEGR開度が補正後EGRベース開度となる。図7のとおり、高地、低地それぞれで補正後EGRベース開度はそれぞれの定常値に近い値となる。よってその後フィードバック制御によってEGR開度を定常値へ収束させることは、EGR開度の微調節に等しい程度となる。
このようにEGR開度が時刻t0直後から定常値に近いので、図7のとおり、吸気圧も図4と比べて速やかに定常値へ収束する。よってリッチ燃焼時におけるEGR開度や吸気圧の過渡的挙動が微小なので、図7では、リッチ燃焼時のトルク値の過渡的挙動も無視できる程度となり、リッチ燃焼時とリーン燃焼時との間のトルク段差もほぼ完全に抑制できている。以上が実施例2である。
上記実施例におけるECU7がリッチ燃焼制御手段を構成する。S20の手順が排気還流弁制御手段を構成する。吸気圧センサ33が吸気圧検出手段を構成する。フィードバックコントローラ90がフィードバック制御手段を構成する。大気圧センサ80が外気圧検出手段を構成する。ベース開度決定則91と補正則92とが設定手段を構成する。なお実施例1では大気圧センサ80を装備しなくともよい。
本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の実施形態の構成図。 リッチ燃焼時のEGR開度制御処理を示すフローチャート。 実施例1におけるフィードバック制御系を示す図。 実施例1によるスロットル開度、新気量、EGR開度、吸気圧、トルクの時間推移を示す図。 実施例2におけるフィードバック制御系を示す図。 補正則の例を示す図。 実施例2によるスロットル開度、新気量、EGR開度、吸気圧、トルクの時間推移を示す図。 従来技術によるスロットル開度、新気量、EGR開度、吸気圧、トルクの時間推移を示す図。 異なった吸気圧におけるEGRガス量、新気量、トルクを示す図。
符号の説明
1 排気浄化装置
2 ディーゼルエンジン(エンジン、内燃機関)
3 吸気管(吸気通路)
4 排気管(排気通路)
5 排気還流管(EGR管、排気還流通路)
6 吸蔵還元型NOx触媒(NOx触媒、LNT)
7 ECU
21 インジェクタ
22 エンジン回転数センサ
32 吸気スロットル
33 吸気圧センサ
35 吸気マニホールド
51 EGRバルブ(排気還流弁)
71 メモリ

Claims (4)

  1. 排気通路に装備されて、リーン雰囲気においてNOxを吸蔵しリッチ雰囲気において吸蔵されたNOxを還元するNOx触媒を備えた内燃機関の排気浄化装置であって、
    前記排気通路から吸気通路へ排気を還流する排気還流通路と、
    その排気還流通路の途中に備えられた弁である排気還流弁と、
    前記内燃機関においてリッチ燃焼を実行するリッチ燃焼制御手段と、
    前記吸気通路における圧力値である吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、
    外気圧を検出する外気圧検出手段と、
    前記リッチ燃焼制御手段がリッチ燃焼を実行する間に、前記外気圧検出手段によって検出された外気圧を用いて、前記排気還流弁の基本開度を、前記リッチ燃焼の開始時から前記排気還流弁の開度が前記内燃機関の標高に応じて補正されるように算出する基本開度算出手段と、
    その基本開度算出手段によって算出された基本開度と、前記吸気圧検出手段によって検出された吸気圧値をフィードバックするフィードバック制御により算出された開度値とによって、前記リッチ燃焼の開始後に時間が推移するにつれて吸気圧が目標吸気圧に収束するように前記排気還流弁の開度を制御する排気還流弁制御手段と
    を備えた内燃機関の排気浄化装置。
  2. 前記目標吸気圧は、前記内燃機関が所定の高度に位置した状態での前記吸気通路内の圧力値である請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  3. 前記基本開度算出手段は、外気圧が高いほど基本開度が小さくなるように基本開度を算出する請求項1又は2に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  4. 前記排気還流弁制御手段は、前記吸気圧検出手段によって検出された吸気圧値と目標吸気圧との差分値を入力として積分要素を有するコントローラを備えた請求項1乃至3のいずれか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9689327B2 (en) 2008-07-11 2017-06-27 Tula Technology, Inc. Multi-level skip fire
DE102011087399B4 (de) * 2011-11-30 2022-08-11 Volkswagen Ag Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine sowie zur Ausführung des Verfahrens eingerichtetes Steuergerät
US10400691B2 (en) 2013-10-09 2019-09-03 Tula Technology, Inc. Noise/vibration reduction control
US9399964B2 (en) 2014-11-10 2016-07-26 Tula Technology, Inc. Multi-level skip fire
US11236689B2 (en) 2014-03-13 2022-02-01 Tula Technology, Inc. Skip fire valve control
US10662883B2 (en) 2014-05-12 2020-05-26 Tula Technology, Inc. Internal combustion engine air charge control
WO2015175286A1 (en) * 2014-05-12 2015-11-19 Tula Technology, Inc. Internal combustion engine using variable valve lift and skip fire control
US10493836B2 (en) 2018-02-12 2019-12-03 Tula Technology, Inc. Noise/vibration control using variable spring absorber

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0797957A (ja) * 1993-09-30 1995-04-11 Honda Motor Co Ltd 内燃機関における排ガス浄化装置
JP3334597B2 (ja) * 1998-03-17 2002-10-15 トヨタ自動車株式会社 圧縮着火式内燃機関
US6240721B1 (en) * 1998-09-17 2001-06-05 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine and method for controlling an internal combustion engine
JP3750380B2 (ja) * 1998-11-25 2006-03-01 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
EP1203869B1 (de) * 2000-11-03 2002-08-21 Ford Global Technologies, Inc., A subsidiary of Ford Motor Company Regelungsanordnung und Verfahren zur Unterbrechung der Regeneration eines Partikelfilters eines Dieselmotors
JP2002195071A (ja) * 2000-12-25 2002-07-10 Mitsubishi Electric Corp 内燃機関制御装置
JP2002227692A (ja) * 2001-02-01 2002-08-14 Nissan Motor Co Ltd エンジンの空燃比制御装置
US6681564B2 (en) * 2001-02-05 2004-01-27 Komatsu Ltd. Exhaust gas deNOx apparatus for engine
US7137379B2 (en) * 2004-08-20 2006-11-21 Southwest Research Institute Method for rich pulse control of diesel engines
JP4511392B2 (ja) * 2005-03-08 2010-07-28 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
JP4650109B2 (ja) 2005-06-01 2011-03-16 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
JP2007224851A (ja) 2006-02-24 2007-09-06 Toyota Motor Corp 空燃比制御装置

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