KR0182847B1 - 내연엔진제어장치 및 제어방법 - Google Patents

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요시하루 단노
카즈히데 토카이
키요시 히라코
쇼고 오오모리
다이스케 미바야시
요시아키 코다마
카즈오 코가
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나까무라 유이찌
미쯔비시지도오샤고오교오 가부시기가이샤
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Abstract

본 발명은 배기정화촉매장치의 정화기능저하를 방지하는 내연엔진의 제어장치 및 제어방법에 관한 것으로서, 엔진이 농후연소운전되고 있을 때 희박연소운전시에 흡착한 배기가스중의 질소산화물을 환원하는 배기정화촉매장치를 가진 내연엔진의 제어장치는 전자제어유닛을 포함하고, 이 전자제어유닛은, 차량주행거리, 혹은 엔진의 소비연료량 또는 흡입공기량의 적산치에 의거해서, 촉매장치의 질소산화물흡착능력을 저하시키는 질소산화물이외의 정화능력저하물질의 촉매장치에의 흡착량을 추정하고, 추정흡착량이 소정흡착량에 달했다고 판정했을 때, 배기가스온도가 상승하도록 엔진의 작동상태를 변화시킨다. 배기정화촉매장치는, 고온의 배기가스에 의해 승온되고, 정화능력저하물질이 촉매장치로부터 이탈하는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

내연엔진제어장치 및 제어방법
제1도는 본 발명의 제1실시예에 의한 엔진제어장치를 이 장치에 의해 제어되는 엔진과 함께 표시한 개략도.
제2도는 전자제어유닛에 의해 실행되는 리프레시제어루틴의 순서도.
제3도는 제1도에 표시한 V형 6기통엔진의 기통배열을 표시한 개략도.
제4도는 제1실시예의 변형예에 의한 엔진제어장치가 적용되는 직렬6기통엔진의 기통배열을 표시한 개략도.
제5도는 본 발명의 제2실시예에 의한 엔진제어장치를 표시한 제1도와 마찬가지의 도면.
제6도는 제5도에 표시한 엔진이 탑재되는 차량의 동력기구의 개략도.
제7도는 제5도에 표시한 전자제어유닛에 의해 실행되는 리프레시제어루틴의 일부를 표시한 순서도.
제8도는 제7도에 계속되는 리프레시제어루틴의 나머지부를 표시한 순서도.
제9도는 제2실시예의 변형예에 관한 리프레시제어루틴의 요부를 표시한 순서도.
제10도는 제2실시예의 다른 변형예에 관한 리프레시제어루틴의 요부를 표시한 순서도.
제11도는 제2실시예의 또 다른 변형예에 관한 리프레시제어루틴의 요부를 표시한 순서도.
제12도는 본 발명의 제3실시예에 의한 엔진제어장치의 전자제어유닛에 의해 실행되는 리프레시제어루틴의 일부를 표시한 순서도.
제13도는 제12도에 계속되는 리프레시제어루틴의 나머지부를 표시한 순서도.
제14도는 본 발명의 제4실시예에 의한 엔진제어장치를 주변요소와 함께 표시한 개략도.
제15도는 제14도에 표시한 전자제어유닛에 의해 실행되는 리프레시제어루틴의 승온모드운전 스텝 및 리프레시모드운전스텝을 표시한 순서도.
제16도는 본 발명의 제5실시예에 의한 엔진제어장치의 요부를 표시한 부분개략도.
제17도는 본 발명의 제5실시예의 엔진제어장치에 있어서 실행되는 리프레시제어루틴의 승온모드운전스텝 및 리프레시모드운전스텝을 표시한 순서도.
제18도는 본 발명의 제6실시예에 의한 엔진제어장치의 요부를 표시한 부분개략도.
제19도는 본 발명의 제6실시예의 엔진제어장치에 있어서 실행되는 리프레시제어루틴의 승온모드운전스텝 및 리프레시모드운전스텝을 표시한 순서도.
제20도는 본 발명의 제7실시예에 의한 엔진제어장치를 주변요소와 함께 표시한 개략도.
제21도는 제20도에 표시한 전자제어유닛에 의해 실행되는 리프레시제어루틴의 일부를 표시한 순서도.
제22도는 제21도에 계속되는 리프레시제어루틴의 나머지부의 순서도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 엔진 2a,2b : 흡기포트
3a,3b : 연료분사밸브 4 : 흡기매니폴드
5 : 에어클리너 6 : 에어플로센서
7,160 : 스로틀밸브 8 : ISC밸브
9 : 흡기관 10a,10b : 배기포트
11a,11b : 배기매니폴드 12 : 공연비센서
13a,113a,113b : NOx촉매 13b : 3원촉매
13 : 배기정화촉매장치 14,127 : 배기관
15a,15b : 연소실 16a,16b : 점화플러그
18 : 크랭크각센서 19 : 스로틀센서
20 : 수온센서 21 : 대기압센서
22 : 흡기온센서 23 : ECU
24 : 점화유닛 25 : 거리미터
26 : 촉매온도센서 30 : 자동변속장치
31,50 : 출력축 32 : 변속기
33 : 토크컨버터 34 : 케이싱
36 : 펌프 37 : 터빈
38 : 스테이터 39 : 입력축
40 : 댐퍼클러치(록업클러치) 42,46 : 유로
60 : 유압콘트롤러 61 : 유압원
130 : 2차공기도입관 130a,130b : 바이패스관
131a,131b : 절환밸브 132 : 에어펌프
132a,132b,162 : 밸브구동장치 134a,134b,142 : 연료분사노즐
140 : 버너 144 : 점화장치
146,149 : 연료파이프 148 : 보조노즐
본 발명은 배기정화촉매장치의 정화기능저하를 방지하는 내연엔진의 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.
내연엔진이 소정운정상태에 있을때에 공연비를 이론공연비(14.7)보다도 연료희박쪽(리인쪽)의 목표치(예를들면22)로 제어해서 엔진을 희박연소운전하고, 이에 의해 엔진의 연비특성 등을 개선하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 이와 같은 희박공연비제어방법이 적용되는 엔진의 배기정화에, 이론공연비 또는 그 근처에서 정화능력을 발휘하는 3원촉매장치를 사용한 경우, 희박연소운전중에는 질소산화물(NOx)을 충분히 정화할 수는 없다. 그래서, 엔진으로부터 배출되는 NOx를 산소부과상태(산화분위기)에서 흡착하고, 이렇게 흡착한 NOx를 탄화수소(HC)과잉상태(환원분위기)에서 환원시킨다는 특성을 구비한 소위 NOx촉매를 사용해서, 희박연소운전중에 있어서도 NOx배출량을 저감하도록 하고 있다.
그러나, NOx촉매에의 NOx흡착량에는 한도가 있다. 따라서, 희박연소운전을 계속해서 행하면, 촉매가 흡착NOx에 의해서 포화하는 경우가 있다. 이 경우, 엔진으로부터 배출되는 NOx의 대부분이 대기에 배출된다. 그래서, NOx촉매가 흡착NOx에 의해서 포화하기 전 혹은 포화상태에 달했을때에, 공연비를 이론공연비 또는 그 근처의 값으로 제어하는 농후공연비제어로 절환해서, 엔진을 이론공연비운전 또는 농후연소운전NOx하고, 이에 의해, 배기가스중에 미연소가스가 많이 함유되는 환원분위기를 형성해서, 이 환원분위기에서 NOx의 환원을 개시하도록 하고 있다.
그리고, 희박연소운전으로부터 이론공연비운전 또는 농후연소운전에의 절환타이밍에 관련해서 희박공연비제어를 개시한 후의 경과시간을 계시하고, 소정시간이 경과한 시점에서 농후공연비제어에 강제적으로 절환하는 방법이 일본국 특개평 5-133260호 공보에 의해 알려져 있다. 이 공연비제어방법에서는, 촉매에 흡착되어 있는 NOx의, 농후공연비제어에 의한 환원이 종료하면, 다시 희박공연비제어에 복귀된다. 이와 같이, 희박연소운전과 농후연소운전을 교호로 반복함으로써, NOx배출량을 저감하도록 하고 있다.
상기 종래기술에 의하면, NOx촉매에 흡착한 NOx를 환원, 제거해서 NOx촉매의 정화능력을 부활시킬 수 있다. 그러나, NOx촉매에는 본래 NOx가 흡착되어야 하는 부분에 부착해서 촉매의 NOx흡착능력을 저감시키는 물질(이하, 정화능력저하물질이라 함), 예를 들면 황이나 그 화합물등도 부착한다.
NOx이외의 정화능력저하물질은, 일본국 특개평5-133260호 공보에 개시되는 공연비제어를 행하여도 촉매로부터 제거할 수 없고, 엔진운전시간의 경과에 따라서, 그 부착량이 증가한다.
따라서, 정화능력저하물질의 부착을 방치해두면, NOx촉매의 NOx흡착능력이 저하해서 정화기능을 충분히 다하지 않게될 염려가 있다.
그래서, 배기정화촉매장치에 의해 흡착된 황산화물의 양이 소정량에 달했다고 판정했을때에 전기히터를 사용해서 배기정화촉매장치를 가열함으로써, 촉매장치에 흡착하고 있는 황산화물을 촉매장치로부터 이탈시키는 기술이 일본국 특개평6-66129호에 개시되어 있다. 그러나, 이 종래기술은, 배기정화촉매장치를 가열하는 전기히터를 새로히 배설할 필요가 있는 동시에, 전기히터에 전기에너지를 공급하지 않으면 안된다. 그 한편으로, 내연엔진을 구동원으로 하는 차량에 탑재되는 배터리의 용량은 한정되어 있고, 배기정화촉매장치를 전기히터에 의해 가열하기 위해서는, 배터리를 대용량의 것으로 할 필요가 있다.
또, 일본국 특개평5-76771호에는, 질소산화물을 직접분해하는 타입의 배기정화촉매장치에 흡착한 황산화물을, 엔진고온시에, 산화 또는 환원시키므로써, 황산화물을 촉매장치로부터 이탈시키는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이 종래기술은, 황산화물의 흡착량이 과대하게 되었다고해도, 엔진온도가 낮으면, 황산화물을 촉매장치로부터 이탈시킬 수 없다.
본 발명의 목적은, 질소산화물이외의 정화능력저하물질이 배기정화촉매장치에 부착해도, 내연엔진을 운전시킨 그대로 배기정화촉매장치의 정화기능을 부활가능하게 하는, 내연엔진의 제어장치 및 제어방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 하나의 태양에 의하면, 내연엔진에 공급되는 혼합기의 공연비가 이론공연비보다도 희박쪽인 엔진의 희박연소운전시에, 엔진으로부터 배출되는 배기가스중에 함유되는 질소산화물을 흡착시키고, 공연비가 이론공연비 또는 이보다도 농후쪽인 엔진의 농후연소 운전시에는 흡착질소산화물을 환원해서 대기중에의 질소산화물배출량을 저감하는 배기정화촉매장치를, 배기통로에 설치한 내연엔진의 제어장치가 제공된다.
이 엔진제어장치는, 배기정화촉매장치의 질소산화물흡착능력을 저하시키는 정화능력저하물질의, 배기정화촉매장치에의 흡착량을 추정하고, 추정흡착량이 소정흡착량에 달했는지를 판정하는 흡착량추정수단과 추정흡착량이 소정흡착량에 달했다고 흡착량추정수단이 판정했을때에, 배기가스온도가 상승하도록 내연엔진의 작동상태를 변화시켜 배기정화촉매장치의 온도를 상승시켜, 정화능력저하물질을 배기정화촉매장치로부터 이탈시키는 촉매가열수단을 구비한다.
이 엔진제어장치에 의하면, 배기정화촉매장치에 부착한 질소산화물이외의 정화능력저하물질을, 엔진을 운전시킨 그대로, 제거해서 배기정화촉매장치의 정화기능을 부활시킬 수 있다.
바람직하게는, 흡착량추정수단은, 내연엔진의 소비연료량을 적산하는 연료량 적산수단을 포함하고, 연료량적산수단에 의해서 산출된 적산소비연료량이 소정치에 달했을때에, 소정흡착량에 달했다고 판정한다. 이 바람직한 실시예에 의하면, 정화능력저하물질의 부착량을 직접 측정하지 않고, 소비연료량의 적산치로부터 용이하게 구할 수 있다.
바람직하게는 내연엔진은, 펄스형상의 구동전류에 의해서 구동되는 연료분사 밸브로부터 연료를 공급받고, 연료량적산수단은, 구동전류의 펄스폭을 적산하고, 적산펄스폭에 의거해서 적산소비연료량을 산출한다. 이 바람직한 실시예에 의하면, 정화능력저하물질의 부착량을 연료분사밸브의 구동펄스폭의 적산치로부터 용이하게 구할 수 있다.
바람직하게는, 연료량적산수단은, 내연엔진이 희박연소운전되고 있을때에만, 소비연료량을 적산한다. 이 경우, 소비연료량적산수단은, 정화능력저하물질이 부착하기 쉽고 촉매열화가 심한 희박연소운전시에 있어서만 소비연료량을 적산하게 되고, 정화능력저하물질의 부착량을 보다 정확히 추정할 수 있다.
바람직하게는, 배기정화촉매장치의 온도를 검출하는 촉매온도검출수단을 또 포함하고, 연료량적산수단은, 검출된 촉매장치 온도가 소정온도이하일때에만 소비연료량을 적산한다. 이 경우, 정화능력저하물질의 부착량을 더욱 정확히 추정할 수 있다.
바람직하게는, 흡착량추정수단은 내연엔진을 탑재한 차량의 주행거리를 적산하는 주행거리 적산수단을 포함하고, 적산된 차량주행거리가 소정치에 달했을때에 소정흡착량에 달했다고 판정한다. 이 바람직한 실시예에 의하면, 정화능력저하물질의 부착량을 직접측정하지 않고, 차량의 주행거리의 적산치로부터 용이하게 구할 수 있다.
바람직하게는 흡착량추정수단은, 내연엔진의 흡입공기량을 검출해서 적산하는 흡입공기량적산수단을 포함하고, 적산된 흡입공기량이 소정치에 달했을때에 소정흡착량에 달했다고 판정한다. 이 경우, 정화능력저하물질의 부착량을 직접 측정하지 않고, 흡입공기량의 적산치로부터 용이하게 구할 수 있다.
바람직하게는, 촉매가열수단은, 배기가스중에 연료 및 공기가 공급되도록 내연엔진의 자동상태를 변화시켜, 이 연료를 배기정화촉매장치의 근처에서 연소시키고, 이에 의해 배기가스온도를 상승시켜 배기촉매장치를 가열한다. 이 바람직한 실시예에 의하면, 정화능력저하물질을 양호하게 제고하고, 배기정화촉매에의 질소산화물의 흡착능력을 부활시킬 수 있다.
바람직하게는, 촉매가열수단은, 내연엔진에 공급되는 혼합기의 공연비를 제어하는 공연비제어수단을 포함하고, 이 공연비제어수단은, 내연엔진의 기통의 일부의 공연비를 이론공연비보다도 작은값으로 제어해서 일부의 기통에서 농후연소운전을 실시시키는 동시에 잔여 기통의 공연비를 이론공연비보다 큰 값으로 제어해서 잔여기통에서 희박연소운전을 실시시키고, 이에 의해 연료 및 공기를 배기가스중에 공급한다. 이 경우, 배기정화촉매장치의 외부에 연료 및 공기의 공급장치를 별도로 설치하지 않고, 배기정화촉매에 탄화수소 및 산소를 용이하게 공급할 수 있고, 또, 정화능력저하물질을 양호하게 제거할 수 있다.
바람직하게는, 공연비제어수단은, 배기정화촉매장치의 가열시에 내연엔진의 전체기통의 평균공연비를 이론공연비와 거의 동등하게 한다. 이 경우, 배기가스중의 오염물질을 증가시키는 일없이 배기정화촉매장치를 승온시킬 수 있다.
바람직하게는 공연비제어수단은, 배기정화촉매장치의 온도를 검출하는 촉매 온도검출수단을 포함하고, 검출된 촉매장치온도가 소정온도로 상승한 후에는, 촉매장치온도가 소정온도로 유지되도록 공연비를 제어한다. 이 경우, 촉매장치온도를 유지하는데 최소한 필요한 공연비보정을 행하면 되고, 공연비제어에 기인하는 엔진운전상태의 악화를 방지할 수 있다.
바람직하게는 공연비제어수단은, 검출된 촉매장치온도가 소정온도에 달할때까지는 내연엔진의 전체기통의 평균공연비를 이론공연비와 거의 동등하게 하고 소정온도에 달한 후에는 평균공연비를 이론공연비보다도 농후쪽으로 수정한다. 이 경우, 배기가스에 많이 함유되는 일산화 탄소 및 탄화수소가 정화능력저하물질과 반응해서, 정화능력저하물질이 양호하게 제거된다.
또, 탄화수소에 의해 질소산화물을 환원, 제거할 수 있다.
바람직하게는 내연엔진은 V형엔진이고, 일부기통은 V형엔진의 한쪽의 뱅크쪽의 기통이고, 잔여기통은 다른쪽의 뱅크쪽의 기통이다. 이 경우, 엔진에 있어서 농후연소운전과 희박연소운전을 균형좋게 실시해서 엔진출력의 안정화를 도모할 수 있다.
바람직하게는, 공연비제어수단은 내연엔진의 점화시기를 제어하는 점화시기제어수단을 포함하고, 이 점화시기제어수단은 농후연소운전상태에 있는 일부 기통의 점화시기를 지연각시키는 동시에, 희박연소운전상태에 있는 잔여기통의 점화시기를 전진각시킨다. 이 경우, 농후연소운전이 실시되는 기통에서의 점화시기 및 희박연소운전이 실시되는 기통에서의 점화시기의 쌍방을 적저하게 할 수 있고, 공연비제어에 의한 엔진출력의 저하를 방지할 수 있다.
바람직하게는, 공연비제어수단은 흡입공기량조정수단을 포함하고, 이 흡입공기량조정수단은 내연엔진의 일부기통을 농후연소상태로 하는 동시에 잔여기통을 희박연소운전상태로 하고 있을때에, 내연엔진의 흡입공기량을 증대시킨다. 이 경우, 공연비제어에 의한 엔진출력의 저하를 방지할 수 있다.
바람직하게는 엔진제어장치는, 내연엔진과 자동변속장치와의 사이에 개재하는 록업클러치와, 이 록업클러치를 엔진과 자동변속장치를 직결하는 직결상태와 엔진과 자동변속장치를 직결하지 않는 비직결상태와의 사이에서 절환하는 클러치제어수단을 포함하고, 촉매가열수단에 의해 배기정화촉매장치의 온도를 상승시키고 있는 동안, 클러치제어수단은 록업클러치를 비직결상태로 한다. 이 경우, 공연비제어시에는 자동변속장치의 록업클러치의 직결상태를 해제할 수 있고, 엔진의 출력변동을 차량의 구동륜에 까지 전달시키지 않도록 해서 주행느낌의 악화를 방지할 수 있다.
바람직하게는, 내연엔진의 운전상태를 검출하는 운전상태검출수단을 또 포함하고, 이 운전상태검출수단이 내연엔진이 소정의 중고부하운전상태에 있다고 판정했을 때, 촉매가열수단은 배기정화촉매장치를 가열한다. 이 바람직한 실시예에 의하면, 엔진의 운전상태가 안정되고 있지 않을때에는, 배기정화촉매장치에의 연료 및 공기의 공급을 저지해서 운전상태의 악화를 방지할 수 있다.
바람직하게는, 운전상태검출수단은 내연엔진의 배기온도를 추정하는 배기온도추정수단을 포함하고, 운전상태검출수단은, 추정된 배기온도가 소정온도이상일때에 내연엔진이 소정의 중고부하운전
상태에 있다고 판정한다. 이 경우, 배기온도가 낮을때에는, 배기정화촉매에의 연료 및 공기의 공급을 저지해서 운전상태의 악화를 방지할 수 있다.
바람직하게는, 배기온도추정수단은, 내연엔진의 부하를 검출하는 부하검출수단과, 내연엔진의 회전속도를 검출하는 회전속도검출수단을 포함하고, 배기온도추정수단은, 검출된 엔진부하와 검출된 엔진회전속도에 의거해서 배기온도를 추정한다. 이 경우, 엔진이 중고부하운전상태에 없는 것을 적정하게 판단할 수 있고, 배기정화촉매에의 연료 및 공기의 무용공급을 저지해서 운전상태의 악화를 방지할 수 있다.
바람직하게는, 엔진제어장치는, 내연엔진이 중고부하운전상태에 있다고 운전상태검출수단이 판정하고 있는 동안에 경과하는 시간을 적산하는 계시수단을 포함하고, 촉매가열수단은, 적산된 경과시간이 소정시간에 달할때까지 배기정화촉매장치를 가열한다. 이 바람직한 실시예에 의하면, 배기정화촉매장치를 고온상태로 충분히 유지할 수 있고, 정화능력저하물질을 대략 완전히 제거할 수 있다.
바람직하게는, 엔진제어장치는 배기정화촉매장치의 온도를 검출하는 촉매온도검출수단을 포함하고, 계시수단은, 검출된 촉매장치온도가 소정온도이상일때에 경과시간을 적산한다. 이 경우, 배기정화촉매장치온도가 충분히 상승하고 있지 않은 동안에서의 경과시간의 계측을 저지할 수 있고, 정화능력저하물질을 확실히 제거할 수 있다.
바람직하게는 계시수단은, 내연엔진이 소정의 중고부하운전상태에 있다고 운전상태검출수단이 판정한 후, 소정의 지연시간이 경과했을때부터 경과시간의 적산을 개시한다. 이 경우, 배기정화촉매장치의 온도상승이 개시된 직후와 같이 온도가 안정되어 있지 않은 동안에서의 경과시간의 계측을 방지할 수 있고, 정화능력저하물질을 보다 확실히 제거할 수 있다.
바람직하게는, 흡착량추정수단은, 전원에 접속되고 이 전원으로부터 전력이 공급되고 있는 한 정화능력저하물질의 추정흡착량을 기억유지하는 기억수단을 포함하고, 촉매가열수단은 전원으로부터 기억수단에 전력이 공급되지 않게 된후, 전원으로부터 기억수단에의 전력공급이 개재되었을 때, 추정흡착량과 관계없이 배기정화촉매장치를 가열한다. 이 경우, 정화능력저하물질의 추정부착량이 실제부착량을 정확히 표시하지 않을 염려가 있는 경우에도, 배기정화촉매장치의 정화능력저하를 방지할 수 있다.
바람직하게는, 촉매가열수단은, 내연엔진의 연소상태를 변경해서 배기가스온도를 상승시킨다. 이 경우, 전기히터 등의 특별한 촉매가열수단을 사용하지 않고, 정화능력저하물질을 배기정화촉매장치로부터 제거할 수 있다.
바람직하게는, 가열수단은 내연엔진의 점화시기를 보정하는 점화시기보정수단을 포함하고, 이 점화시기보정수단은, 내연엔진의 점화시기를 지연각시킴으로써 내연엔진의 연소상태를 변경한다. 이 경우, 점화시기의 지연각에 의해 배기가스온도가 상승해서, 배기정화촉매장치를 승온시킬 수 있다.
바람직하게는, 촉매가열수단은 내연엔진의 흡입공기량을 보정하는 흡입공기량보정수단을 포함하고, 이 흡입공기량보정수단은, 점화시기보정수단이 점화시기를 지연각시키고 있는 동안, 흡입공기량을 증대시킨다. 이 경우, 점화시기의 지연각에 따른 엔진출력의 저하를 방지할 수 있다.
바람직하게는, 내연엔진의 회전속도를 검출하는 회전속도검출수단과, 내연엔진의 체적효율을 검출하는 체적효율검출수단을 포함하고, 점화시기보정수단은, 검출된 엔진회전속도와 검출된 체적효율에 의거해서 점화시기의 지연각량을 설정한다. 이 경우, 점화시기의 지연각량을 적정하게 할 수 있고, 점화시기의 지연각에 따른 엔진의 운전상태의 악화를 방지할 수 있다.
바람직하게는 촉매가열수단은 배기정화촉매장치의 온도를 검출하는 촉매온도검출수단과, 검출된 촉매장치온도가 소정온도에 달했을 때 내연엔진에 공급되는 혼합기의 공연비가 이론공연비 또는 이보다도 농후쪽인 농후연소운전이 행해지도록 내연엔진을 제어하는 공연비제어수단을 포함한다. 이 바람직한 실시예에 의하면, 농후연소운전의 실시에 의해, 배기가스중에 미연탄화수소를 많이 함유시킬 수 있고, 미연탄화수소와 정화능력저하물질을 고온하에서 반응시켜 정화능력저하물질을 배기정화촉매로부터 양호하게 제거할 수 있다.
바람직하게는 촉매가열수단은, 정화능력저하물질의 흡착량이 소정흡착량에 달한 것을 흡착량추정수단이 판정했을 때, 내연엔진에 공급되는 혼합기의 공연비가 이론공연비 또는 이보다도 농후쪽인 농후연소운전이 행해지도록 내연엔진을 제어하는 공연비제어수단과, 농후연소운전이 행해지도록 내연엔진이 제어되고 있을때에 배기통로내의 배기정화촉매장치에 관해서 상류쪽에 2차공기를 공급하는 2차공기공급수단을 포함한다. 이 경우, 배기가스중에 미연탄화수소를 많이 함유시키고, 2차공기중의 산소존재하에 미연탄화수소를 배기통로내에서 연소시켜서, 배기정화촉매장치를 승온시킬 수 있다.
바람직하게는, 촉매가열수단은, 배기정화촉매장치의 온도를 검출하는 촉매온도검출수단을 포함하고, 2차공기공급수단은, 검출된 촉매장치온도가 소정온도에 달했을때에 2차공기공급량을 감소시킨다. 이 경우, 촉매온도가 소정온도에 달한 후에는 촉매온도의 유지에 필요한 연소만을 실시할 수 있고, 또, 잔존하는 미연탄화수소와 정화능력저하물질을 고온하에서 반응시켜서, 정화능력저하물질을 제조할 수 있다.
바람직하게는 제어장치는, 내연엔진의 회전속도를 검출하는 회전속도검출수단과, 내연엔진의 체적효율을 검출하는 체적효율검출수단을 포함하고, 공연비제어수단은, 검출된 엔진회전속도와 검출된 체적효율에 의거해서 내연엔진의 농후연소운전중의 공연비를 설정한다. 이 경우, 농후연소운전시의 공연비를 바람직하게 설정할 수 있고, 엔진운전상태의 악화를 방지할 수 있다.
바람직하게는 제어장치는 내연엔진의 회전속도를 검출하는 회전속도검출수단과, 내연엔진의 체적효율을 검출하는 체적효율검출수단을 포함하고, 2차공기공급수단은, 검출된 엔진회전속도와 검출된 체적효율에 의거해서 2차공기공급량을 설정한다. 이 경우, 2차공기의 공급량을 바람직하게 설정할 수 있고, 미연탄화수소량에 적합한 양의 산소를 함유한 2차공기를 배기통로레 공급할 수 있다.
바람직하게는, 촉매가열수단은 배기가스의 유속을 변화시킴으로써 배기가스온도를 상승시킨다. 이 경우에도 정화능력저하물질을 배기정화촉매장치로부터 양호하게 연소제거할 수 있다.
바람직하게는, 촉매가열수단은, 배기통로의 배기정화촉매장치에 관해서 하류쪽에 설치되고 배기통로면적을 변화시키기 위한 배기스로틀밸브를 포함하고, 촉매가열수단은, 배기통로면적이 감소하도록 배기스로틀밸브를 제어해서 배기가스의 유속을 변화시킨다. 이 바람직한 실시예에 의하면, 통로면적을 좁게하므로써 배기가스유속을 느리게 해서, 배기가스를 배기정화촉매장치내에 체류시키고, 배기가스의 열에 의해 배기정화촉매장치를 승온시킬 수 있다.
바람직하게는, 촉매가열수단은 배기정화촉매장치의 온도를 검출하는 촉매온도검출수단과, 검출된 촉매장치온도가 소정온도에 달했을때에 배기통로내의 배기정화촉매장치에 관해서 상류쪽에 연료를 공급하는 연료공급수단을 포함한다. 이 경우, 배기정화촉매장치에 탄화수소를 공급해서, 이 탄화수소와 정화능력저하물질을 고온하에서 반응시킴으로써 정화능력저하물질을 제거할 수 있다.
바람직하게는, 제어장치는 내연엔진의 배기포트로부터의 배기정화촉매장치까지의 배기통로 길이를 변경하는 배기관길이변경수단을 포함하고, 정화능력저하물질의 흡착량이 소정흡착량에 달한 것을 흡착량추정수단이 판정했을 때, 배기통로길이가 소정흡착량에의 도달의 판정전의 것보다도 짧게 되도록 배기관길이변경수단을 제어하고, 이에 의해 배기정화촉매장치에 공급되는 배기가스의 온도를 상승시킨다. 이 바람직한 실시예에 의하면, 보다 고온의 배기가스를 배기정화촉매장치에 공급해서 촉매장치를 승온시켜, 정화능력저하물질을 연소제거할 수 있다.
바람직하게는, 배기정화촉매장치는 내연엔진의 본체의 근처에 배치된다. 이 경우, 내연엔진본체로부터 방산되는 열을 유효하게 이용해서 배기정화촉매의 승온을 보조할 수 있다.
바람직하게는, 촉매가열수단은, 배기정화촉매장치의 온도를 검출하는 촉매온도검출수단과, 검출된 촉매온도가 소정온도에 달했을때에 배기통로내의 배기정화촉매장치에 관해서 상류쪽에 연료를 공급하는 연료공급수단을 포함한다. 이 바람직한 실시예에 의하면, 배기정화촉매장치에 탄화수소를 공급해서, 이 탄화수소와 정화능력저하물질을 고온하에서 반응시킴으로써, 정화능력저하물질을 배기정화촉매장치에 다시 부착시키지 않고 확실하게 제거할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에 의하면, 엔진제어장치는, 배기정화촉매장치의 근처에 설치되고 배기정화촉매장치를 가열하는 버너와, 배기정화촉매장치의 질소산화물흡착능력을 저하시키는 정화능력저하물질의 배기정화촉매장치에의 흡착량을 추정하고, 추정흡착량이 소정흡착량에 달했는지를 판정하는 흡착량추정수단과, 정화능력저하물질의 흡착량이 소정흡착량에 달했다고 흡착량추정수단이 판정했을때에, 버너를 작동시켜 정화능력저하물질을 배기정화촉매장치로부터 이탈시키는 촉매가열수단을 구비한다. 이 제어장치에 의하면, 배기정화촉매장치를 버너로부터의 화염에 의해서 직접 가열해서 촉매온도를 확실하게 또한 신속하게 승온시켜, 정화능력저하물질을 제거할 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 내연엔진의 동엔진에 공급되는 혼합기의 공연비가 이론공연비보다도 희박쪽인 희박연소운전시에, 내연엔진으로부터 배출되는 배기가스중에 함유되는 질소산화물을 내연엔진의 배기통로에 배설된 배기정화촉매장치에 흡착시키는 한편, 공연비가 이론공연비 또는 이보다도 농후쪽인 엔진의 농후연소운전시에는 흡착질소산화물을 배기정화촉매장치에 의해 환원해서, 대기중에의 질소산화물배출량을 저감하는 하기의 스텝을 구비한 내연엔진제어방법이 제공된다.
이 엔진제어방법은, (a)배기정화촉매장치의 질소산화물흡착능력을 저하시키는 정화능력저하물질의 배기정화촉매장치에의 흡착량을 추정하고, 추정흡착량이 소정흡착량에 달했는지를 판정하는 스텝과, (b)추정흡착량이 소정흡착량에 달한 것이 스텝(a)에 있어서 판정되었을때에, 배기가스온도가 상승하도록 내연엔진의 작동상태를 변화시켜서 배기정화촉매장치의 온도를 상승시켜서, 정화능력저하물질을 배기정화촉매장치로부터 이탈시키는 스텝을 구비한다.
이 엔진제어방법에 의하면, 배기정화촉매장치에 부착한 정화능력저하물질을 엔진을 운전시킨 그대로, 제거해서, 배기정화촉매장치의 정화기능을 부활시킬 수 있다.
상기한 엔진제어장치의 경우와 마찬가지로, 이 엔진제어방법에는, 상기 엔진제어장치의 바람직한 실시예의 것과 마찬가지의 효과를 나타내는 여러 가지의 바람직한 태양이 있다.
상기한 및 그밖의 목적 및 이점은 첨부도면을 참조한 하기의 바람직한 태양으로부터 명백해질 것이다.
이하, 본 발명의 제1실시예에 의한 엔진제어장치를 설명한다.
제1도에 있어서, 참조부호(1)은 후술하는 엔진제어장치의 제어하에서 운전되는 자동차용내연엔진의 본체(이하, 엔진이라고 함)를 표시한다. 이 엔진은 예를 들면 각각 3개의 기통으로 이루어진 제1 및 제2뱅크(1a)(1b)를 가진 V형 6기통가솔린엔진(제3도)으로서 희박연소운전에 적합하도록 설계된 연소실, 흡기계, 점화계 등을 가지고 있다.
엔진(1)의 각 기통의 흡기포트(2a)(2b)에는 흡기매니폴드(4)가 접속되고, 흡기매니폴드(4)에는 각기통마다 연료분사밸브(3a)(3b)가 설치되어 있다. 흡기매니폴드(4)에 접속된 흡기관(9)에는, 에어클리너(5), 스로틀밸브(7)등이 설치되고, 또 스로틀밸브(7)를 바이패스하는 바이패스통로에는, 엔진(1)의 아이들링운전을 안정화하기 위한 아이들회전수제어(ISC)밸브(8)가 설치되어 있다.
그리고, 엔진(1)의 배기포트(10a)(10b)에는 배기매니폴드(11a)(11b)가 접속되고, 배기매니폴드(11a)(11b)에는 배기관(14) 및 배기정화촉매장치(13)를 개재해서 도시하지 않은 머플러가 접속되어 있다.
배기정화촉매장치(13)는, NOx촉매(13a)와 그 하류쪽에 배치된 3원촉매(13b)를 구비하고 있다. NOx촉매(13a)는 예를 들면 Pt(백금)와 란탄, 세륨 등의 알칼리희토류를 촉매물질로서 함유하고, 산화분위기에서 NOx촉매(13a)를 흡착시키고, HC가 존재하는 환원분위기에서는 NOx를 N2(질소) 등에 환원시키는 기능을 가지고 있다. 3원촉매(13b)는 HC, CO(일산화탄소)를 산화시키는 동시에 NOx를 환원하는 기능을 가지고, 이 NOx환원능력은 이론공연비부근에 있어서 최대가 된다.
또, 엔진(1)에는 흡기포트(2a)(2b)로부터 연소실(15a)(15b)에 공급된 공기와 연료의 혼합가스에 점화하기 위한 점화플러그(16a)(16b)가 설치되어 있다.
그리고, 엔진제어장치는 전자제어유닛(ECU)(23)을 주요구성요소로서 구비하고 있다. ECU(23)는 입출력장치, 각종제어프로그램을 내장한 기억장치(ROM, RAM, 불휘발성 RAM등), 중앙처리장치(CPU), 계시수단으로서의 타이머카운터등(모두 도시생략)을 가지고 있다. 이 ECU(23)의 입력쪽에는 제1도에 표시한 각종센서가 접속되어 있다.
제1도 중, 참조부호(6)은, 흡기관(9)에 장착되고 흡입공기량Af를 검출하는 에어플로센서를 표시하고, 이 에어플로센서(6)로서는 카르만소용돌이식 에어플로센서등이 바람직하게 사용된다. 또, 참조부호(12)는 배기관(14)에 장착되고 공연비를 검출하는 공연비센서(리니어공연비센서등), (18)은 엔진(1)의 캠축과 연동하는 엔코더를 포함하고 크랭크각 동기신호 eCR을 발생하는 크랭크각센서, (19)는 스로틀밸브(7)의 개방도 eTH를 검출하는 스로틀센서를 표시한다. 또, 참조부호(20)은 엔진냉각수온 TW를 검출하는 수온센서, (21)은 대기압Pa를 검출하는 대기압센서, (22)는 흡기온도Ta를 검출하는 흡기온센서이다. 참조부호(25)는 엔진(1)을 탑재한 차량에 장비된 거리미터를 표시하고, 이 거리미터(25)는 도시하지 않은 차륜속센서 등으로 부터 송출되는 차속펄스에 의거해서 차량의 주행거리를 검출하도록 설치되어 있다. 또, 참조번호(26)은 배기관(14)내에 있어서 NOx촉매(13a)의 바로 상류쪽에 배치되고 NOx촉매온도를 고온영역까지 검출가능한 촉매온도센서(촉매온도검출수단)를 표시한다.
엔진회전속도Ne는, 크랭크각센서(18)로부터 송출되는 크랭크각동기신호eCR의 발생시간간격으로부터, ECU(23)에 의해서 연산된다. 또, 엔진부하Le는, 엔진회전속도Ne나 스로틀센서(19)에 의해서 검출되는 스로틀개방도eTH 등으로부터 연산된다. 또 체적효율ηv는, 에어플로센서(6)에 의해 검출된 공기유량Af와 엔진회전속도Ne에 의거해서 ECU(23)에 의해서 연산된다. 즉, ECU(23)는 센서(6)(18) 및 (19)와 협동해서, 엔진회전수검출수단, 엔진부하검출수단 및 체적효율검출수단으로서 기능한다. 또, ECU(23)는 촉매온도센서(26)와 협동해서, 엔진(1)으로부터의 배기가스의 온도를 추정하는 배기온도추정수단으로서도 기능한다.
그리고, ECU(23)는 각종센서류로부터의 검출정보에 의거해서 연료분사량이나 점화시기 등의 최적치를 연산하고, ECU(23)의 출력쪽에 접속된 연료분사밸브(3a)(3b)나 점화유닛(24)을, 이 연산결과에 따라서 구동하도록 되어 있다. 연료분사밸브(3a)(3b)는, ECU(23)로부터 펄스형상의 전류신호가 공급되고 있는 동안, 밸브개방동작하도록 설치되고, 전류신호의 펄스폭에 따라서 연료분사량이 변화하도록 되어 있다. 점화유닛(24)은 ECU(23)로부터의 지령에 따라서 각 기통의 점화플러그(16)에 고전압을 출력한다. 또, ECU(23)는, 아이들운전시, 도시하지 않은 에어컨 등의 작동에 따른 엔진부하 Le의 변동에 따라서 ISC밸브(8)의 개방도를 조정하고, 엔진(1)에의 흡입공기량을 적정화하고, 이에 의해 엔진부하 Le의 변동에 의한 아이들회전수의 변동을 방지한다.
또, 엔진제어장치는, NOx이외의 정화능력저하물질(예를들면 황이나 그 화합물등)의, NOx촉매(13a)에의 부착에 의한 촉매(13a)의 정화능력저하를 방지하는 기능을 가지고 있다. 즉 NOx촉매(13a)에의 정화능력저하물질의 부착량이 소정량에 달했을 때, NOx촉매(13a)를 고온상태로 가열하는 리프레시운전을 실시해서, NOx촉매(13a)에 흡착할때의 장해가 되는 정화능력저하물질을 소각, 제거하고, 이에 의해 촉매(13a)의 NOx흡착능력을 부활시키도록 하고 있다.
본 실시예의 리프레시운전에서는, 정화능력저하물질의 흡착량을 차량주행거리에 의거해서 추정하도록 하고 있다. 또, 엔진(1)의 기통의 일부에서 희박연소를 행하게 하는 한편, 잔여 기통에서 농후연소를 행하게 하므로써, 일부기통으로부터 배출되는 공기와 잔여기통으로부터 배출되는 미연탄화수소를 NOx촉매(13a)에 공급해서, NOx촉매(13a)를 가열하도록 하고 있다.
리프레시운전과의 관련에 있어서, ECU(23)는 거리미터(25)와 협동해서 흡착량추정수단으로서 기능하고, 또 연료분사밸브(3a)(3b)와 협동해서 리프레시운전을 위한 공연비제어 나아가서는 NOx촉매(13a)의 가열을 행하는 촉매가열수단으로서 기능한다. 또한, 리프레시운전시, 공연비보정에 따른 엔진출력의 저하를 보충하도록 ISC밸브(8)의 개방도가 조정된다.
이하, 제2도를 참조해서, 상기한 바와 같이 구성되는 엔진제어장치의 작용을 설명한다. 엔진(1)이 시동되면, 제2도에 표시한 리프레시제어루틴이 개시된다. 이 제어루틴을 ECU(23)에 의해 소정주기에서 실행된다.
제어루틴의 최초의 실행주기에 있어서, 스텝S10에서, 플래그f(F)의 값이 NOx촉매(13a)에의 정화능력저하물질의 부착량에 추정을 종료한 것을 표시하는 1 인지 아닌지가 판별된다.
엔진시동직후는, 플래그f(F)는 초기치 0으로 리세트된 그대로이고, 스텝S10에서의 판별결과가 부정이 된다.
이 경우, 제어순서는 스텝S11에 진행하고, 흡착량추정수단으로서의 ECU(23)에 의해 거리미터(25)로부터의 주행거리데이터(차속펄스의 적산치)에 의거해서, 전회리프레시운전의 완료시부터의 주행거리D가 산출된다. 산출된 주행거리D는 ECU(23)의 기억장치내에 격납된다. NOx촉매(13a)에 부착하고 있는 정화능력저하물질의 양이 주행거리D에 대략 비례하므로, 주행거리D는 부착량을 적정하게 표시한다.
그러나, 배터리백업기능을 가지지 않는 ECU(23)의 경우에는, ECU(23)의 작동전원인 배터리가 분리되면, ECU(23)의 기억장치에 격납되어 주행거리D의 값이 0으로 리세트된다. 따라서, 배터리를 재접속한 직후에는, 스텝S11에서 판독되는 주행거리D는, 실제의 주행거리 나아가서는 정화능력저하물질의 부착량을 표시하지 않고, 스텝S11에서의 부착량의 추정은 부정확한 것이 된다. 이와 같은 불편을 해소하기 위하여, 후술하는 스텝S14가 형성되어 있다. 따라서, ECU(23)가 배터리백업기능 등을 구비하고, 배터리가 분리되어도 주행거리D의 값이 확실히 기억되도록 엔진제어장치가 구성되어 있는 경우에는, 스텝S14는 불필요하다.
다음의 스텝S12에서는, 스텝S10에서 판독한 주행거리D가 소정치D1이상인지 아닌지가 판별되고, 이에 의해, 정화능력저하물질이 소정량(허용부착량)에 달했는지 아닌지가 판별된다. 소정치D1은, 정화능력저하물질의 허용부착량에 대응하는 값, 바람직하게는, NOx배출량의 법규 등에 의한 규제치에 대응하는 값(예를 들면 1000㎞)로 실험 등에 의해 미리 설정되고, ECU(23)의 기억장치에 격납되어 있다.
스텝S12에서의 판별결과가 부정(No)이고 주행거리D가 소정치D1에 달하고 있지 않으면, 제어순서는 스텝S14에 진행하고, ECU(23)의 기억장치에 기억되어 있는 주행거리D가 0 또는 그것에 가까운 값인지 아닌지가 판별되고, 이에 의해 배터리가 재차 접속된 직후인지 아닌지가 판별된다.
스텝S14에서의 판별결과가 부정, 즉 배터리재접속직후가 아니면, 스텝S10에서의 주행거리D에 의거한 정화능력저하물질의 부착량의 추정은, 적정하게 행해지게 된다. 따라서, 앞의 스텝12에서의 주행거리D가 아직 소정치D1에 달하고 있지않다는 판정은 정확하고, 정화능력저하물질의 부착량은 허용한도에 달하고 있지 않다고 판단할 수 있다. 이 경우, 리프레시운전은 불필요하므로, 리프레시제어루틴은 종료한다.
한편, 스텝S12에서의 판별결과가 긍정(Yes), 즉 정화능력저하물질이 소정량을 넘었다고 판정되면, 스텝S13에서, 플래그f(F)가 정화능력저하물질의 부착량의 추정이 종료한 것을 표시한 값 1로 세트되고, 다음에, 제어순서는 스텝S16에 진행한다. 또, 스텝S12에서의 판별결과가 부정이어도, 스텝S14에서의 판별결과가 긍정이면, 제어순서는 스텝S13을 경유해서 스텝S16에 진행한다.
스텝S16에서는, 리프레시운전을 실시해야할 소정의 중·고운전영역(이하, 리프레시운전영역이라고 함)에서 엔진(1)이 운전되고 있는지 아닌지가 운전상태검출수단이 각종센서류로부터의 신호치에 의거해서 판별된다.
본 실시예에서는, 엔진회전속도Ne, 엔진부하Le를 표시하는 체적효율ηv 및 냉각수온TW에 각각 관련하고 또한 다음의 부등식①,② 및 ③에서 각각 표시되는 3개의 리프레시운전조건의 전부가 성립하고 있는지 아닌지가 판별된다.
Ne1 ≤ Ne ≤ Ne2 ①
ηv1 ≤ ηv ≤ ηv2 ②
TW1≤TW ③
여기서, Ne1 및 Ne2는, 리프레시운전영역에 대응하는 엔진회전속도영역의 하한치 및 상한치이고,
ηv1 및 ηv2는 리프레시운전영역에 대응하는 체적효율영역의 하한치 및 상한치이다. 즉, 임계치 Ne1, Ne2, ηv1 및 ηv2는 리프레시운전영역(바람직하게는, 엔진(1)으로부터의 배기가스의 온도가 소정온도 TEX(예를들면 600℃)이상인 엔진운전영역)을 정하는 값, 예를들면 1500rpm, 5000rpm, 30% 및 80%로 미리 설정되어 있다. 또 TW1은 리프레시운전에 적합한 냉각수온영역의 하한치를 표시하고, 예를들면, 난기운전이 완료했다고 간주하는 50℃로 설정되어 있다. 임계치 Ne1, Ne2, ηv1, ηv2 및 TW1은 ECU(23)의 기억장치에 격납되어 있다.
스텝S16에서의 판별결과가 부정, 즉 Ne, ηv, TW의 어느 하나가 상기 범위로부터 벗어나고 있으면, 리프레시제어루틴의 금회주기에서의 실행이 종료한다(이하, 제어순서가 스텝S10에 복귀된다고한다), 즉, 3개의 리프레시운전조건의 어느 하나 이상이 성립되지 않는한, 리프레시운전은 실시되지 않는다.
이 이유는, 엔진회전속도Ne가 임계치Ne1보다도 작고 혹은 체적효율 ηv가 임계치 ηv1 보다도 작은 저부하영역에서 리프레시운전을 실시하거나, 또는 냉각수온TW가 임계치TW1보다도 낮은 엔진냉간시에 리프레시운전을 행하면, 엔진출력이 불안정해져 운전느낌이 악하할 염려가 있기 때문이다. 또, 엔진회전속도Ne가 임계치Ne2보다도 크고 혹은 체적효율 ηv가 임계치 ηv2보다도 큰 고부하영역에서는 배기가스온도가 높아서 NOx촉매(13a)도 고온상태가 되고 있으므로, 고부하영역에서 리프레시운전을 실시하면, NOx촉매(13a)가 또 가열되어 소손할 염려가 있기 때문이다.
최초의 제어루틴실행주기의 스텝S12에서 정화능력저하물질의 부착량이 소정량에 달하고 있다고 판별되면 제어루틴이 소정주기에서 실행된다. 이 경우, 두 번째 이후의 제어루틴실행주기에서의 스텝S10에 있어서 f(F)=1이라고 판별되므로, 제어순서는 스텝S16으로 진행한다.
그리고, 스텝S16에서의 판별결과가 긍정, 즉 Ne, ηv, TW의 모든 값이 상기 부등식①∼③으로 표시되는 범위내에 있어서 엔진(1)이 리프레시운전영역에서 운전되고 있다고 판별되면, 제어순서는 스텝S18에 진행하고, 리프레시운전(여기서는 NOx촉매(13a)를 승온시키기 위한 리프레시운전)이 개시된다. 이와 동시에 ECU(23)의 타이머카운터(계시수단)에 의해 리프레시운전개시시점으로부터의 경과시간의 적산이 개시된다.
주목해야 할 것은, 주행거리D가 소정치D1에 달하고 있지 않은 경우에도, 배터리재접속직후인 것이 스텝S14에서 판별된 후에서 리프레시운전조건의 성립이 스텝S16에서 판별되면, 리프레시 운전이 강제적으로 개시되는 것이다.
스텝S18에서는, 기통마다 공연비보정제어가 행해진다. 공연비보정제어에서는, 엔진(1)의 기통의 일부(이하 희박연소기통이라고 함)에서 희박연소운전이 행해지는 동시에 잔여기통(이하 농후연소기통이라고함)에서 농후연소운전이 행해지는 공연비의 혼합기가 각각의 기통에 공급되도록, 각각의 기통의 연료분사밸브(3a)(3b)의 개방시간이 제어된다. 구체적으로는, 희박연소기통에 대해서 목표희박공연비LAF 및 농후연소기통에 대해서 목표농후공연비RAF가, 다음식 ④ 및 ⑤로부터 산출된다.
LAF=AVAF+AVAF×DAF/100 ④
RAF=AVAF-AVAF×DAF/100 ⑤
여기서, AVAF는 희박공연비 LAF와 농후공연비RAF의 평균치인 목표평균공연비를 표시하고 통상은, 예를들면 13.7이상의 값으로 설정된다. DAF는 공연비보정량(%)을 표시한다. 이 공연비보정량DAF는 ECU(23)의 기억장치내에 미리 설정된 DAF-Ne-ηv맵(도시생략)으로부터, 리프레시운전개시시점에서 검출되는 엔진회전속도Ne 및 체적효율ηv에 의거해서 설정된다.
공연비보정제어중, 실제의 공연비는, 공연비센서(12)로부터의 출력신호에 의거해서 ECU(23)에 의해서 상시감시된다. 그리고, 실제의 공연비가 평균공연비AVAF와 일치하고 있지 않은 경우에는, 양자의 편차가 0이 되도록 희박연소기통 또는/ 및 농후연소기통에 공급되는 연료량 혹은 공기량이 적당히 보정된다.
바람직하게는, 희박연소기통에 대해서는 공기량일정하에, 연료량을 줄임으로써 희박공연비 LAF를 실현하고, 또, 농후연소기통에 대해서는 연료량 일정하에 공기량을 줄임으로써 농후공연비RAF를 실현하도록 한다. 이 경우, 엔진의 각기통과 흡기관(9)의 스로틀밸브상류쪽과의 사이에 각각 뻗은 바이패스통로(도시생략)와, 각각의 바이패스통로를 개재한 공기유량을 각각 조정하는 밸브(도시생략)를 설치하고, 밸브개방도를 ECU(23)의 제어하에서 조정해서 소요의 공기량제어를 행한다.
이상과 같이, 엔진(1)의 일부기통에서 희박연소운전을 행하는 동시에 잔여기통에서 농후연소운전을 실시하면, 엔진(1)으로부터 배출되는 배기가스중에는, 희박연소기통으로부터 배출되는 잔존산소를 함유한 공기와 농후연소기통으로부터 배출되는 미연탄화수소를 함유한 연료가 혼재하게 된다. 그리고, 이들 배기가스는 배기관(14)을 개재해서 NOx촉매(13a)에 공급된다. 리프레시운전영역에서의 엔진운전중에는 배기가스의 열에 의해서 NOx촉매(13a)가 고온상태에 있으므로, NOx촉매(13a)에 공급된 미연탄화수소는 잔존산소를 함유한 공기의 존재하에서 NOx촉매(13a)내에서 연소하게 된다. 이 결과, NOx촉매(13a)의 온도가 급상승하고, 이 고온하에서, NOx촉매(13a)에 부착하고 있는 정화능력저하물질(황이나 그 화합물)이 연소하고 제거되게 된다.
그러나 희박연소운전중에는 엔진출력이 작아지고, 농후연소운전중에는 엔진출력이 커진다. 따라서, 엔진(1)의 일부기통에서 희박연소운전을 행하는 동시에 잔여기통에서 농후연소운전을 실시할 경우, 비록 희박연소기통수와 농후연소기통수가 동일해도, 농후연소운전 또는 농후연소운전이 연속해서 행해지면, 엔진출력에 불균일이 발생해서 운전감이 악화한다.
이와 같은 불편을 해소하기 위하여, #1-#2-#3-#4-#5-#6기통의 순서로 점화가 행해지는 V형 6기통엔진에 적용되는 본 실시예에서는, 제1뱅크(1a)의 #1,#3 및 #5기통을 희박연소기통으로서 선택하고, 제2뱅크(1b)의 #2,#4 및 #6기통을 농후연소기통으로서 선택하고, 이에 의해, 엔진(1)에서 희박연소운전과 농후연소운전이 교호로 실시되도록 하고 있다.
다음의 스텝S20에서는 각기통마다 점화시기보정이 행해진다. 즉, 희박연소기통에서의 점화시기는 전진각보정되고, 이에 의해 희박연소기통에서의 연소를 빠르게 해서 연소효율을 향상하도록 하고 있다. 한편, 농후연소기통에서으 점화시기는 지연각보정되고, 이에 의해 농후연소기통에서의 연소를 지연시켜 노킹의 발생 등을 방지하도록 하고 있다.
구체적으로는, L점화시기(희박연소기통에서의 점화시기) 및 R점화시기(농후연소기통에서의 점화시기)가, 다음식⑥ 및 ⑦에 따라서 설정된다.
L점화시기=O/L점화시기-kx(LAF-O/L목표AF) ⑥
R점화시기=O/L점화시기+kx(O/L목표AF-RAF) ⑦
여기서, O/L점화시기는, 통상의 희박연소운전시의 점화시기를 표시하고, O/L목표AF는 통상의 희박연소운전시의 목표공연비를 표시하고, k는 실험 등에 의해 구해진 비례정수이다.
또한, 식⑥ 및 ⑦의 각각은, 희박공연비LAF 또는 농후공연비 RAF를 변수로서 포함하고 있다. 이것은, L점화시기 및 R점화시기가, LAF 및 RAF와 마찬가지로, 엔진회전속도Ne 및 체적효율ηv에 의거해서 설정되는 것을 표시하고 있다.
다음의 스텝S22에서는, ISC밸브(8)의 개방도가 증대조절되어 흡입공기량이 증대보정된다.
이 흡입공기량보정에서 사용하는 흡입공기보정량은 공연비보정량DAF와 마찬가지로, ECU(23)의 기억장치에 미리 격납된 보정량-Ne-ηv맵으로부터, 엔진회전속도Ne 및 체적효율ηv에 의거해서 설정된다. 그리고, 이 흡입공기량보정에 의해, 흡입공기량이 증가하게 되고, 엔진출력저하가 방지되고, 엔진출력이 안정적으로 일정하게 유지된다.
스텝S22의 흡입공기량보정은, 프레시운전의 실행에 따른 엔진출력저하를 방지하는데 있어서 특히 유용하다. 예를들면, 스텝S18에서의 공연비보정제어에 있어서 일정공기량에 대해서 연료량을 줄임으로써 희박공연비LAF를 실현하는 동시에, 일정연료량에 대해서 공기량을 줄임으로써 농후공연비RAF를 실현하도록 한 경우, 공연비보정제어의 결과, 전체로서의 엔진출력이 저하한다. 이와같은 엔진출력저하는 스텝S22의 흡입공기량보정에 의해 방지할 수 있다.
또한, 상기의 공연비보정, 점화시기보정, 흡입공기량보정을 급격하게 행하면 엔진(1)의 운전상태에 변동이 생길염려가 있기 때문에, 보정치를 서서히 최종적인 보정치에 근접하도록 하는 것이 바람직하다.
다음의 스텝S24에서는, 촉매온도검출수단이 촉매온도센서(26)에 의해 검출된 촉매온도TCAT가 소정온도T1이상인지 아닌지를 판별한다. 이 소정온도T1은, 정화능력저하물질을 바람직하게 연소, 제거하기에 충분한 온도치(예를들면 650℃)로 설정되어 있다.
스텝S24에서의 판별결과가 부정, 즉 촉매온도 TCAT가 소정온도T1미만일 경우에는, 제어순서는 스텝S10으로 복귀된다.
그후, 스텝S16에서 리프레시운전조건의 성립이 재차 판별되고 있는한, ECU( 23)의 타이머카운터에 의해 적산되프레시운전시간을 계시하면서, 리프레시운전이 계속해서 행해지고, 이에 의해 NOx촉매(13a)가 더욱 승온한다. 단, 스텝S16에서 리프레시운전조건불성립이 판별되면, 그 제어루틴실행주기에서는 리프레시운전이 중단된다.
그후, 스텝S24에서의 판별결과가 긍정이 되고 촉매온도TCAT가 소정온도T1에 달했다고 판정되면, 제어순서는 스텝S26으로 진행한다. 스텝S26에서는, 리프레시운전개시시점으로부터 일정시간ts(예를들면 5초)가 경과했는지 아닌지가 판별된다. 이 판별결과가 부정이고 아직 일정시간ts가 경과하고 있지 않으면, 제어순서는 스텝S10으로 복귀된다. 그리고, 리프레시운전조건이 성립하고 있는 것이 스텝S10으로 복귀된다. 그리고, 리프레시운전조건이 성립하고 있는 것이 스텝S16에서 재차 판별되면, 적산리프레시운전시간을 계시하면서, 리프레시운전이 계속해서 행해진다. 단, 리프레시운전조건이 불성립이면, 리프레시운전은 중단된다.
그후, 스텝S26에서의 판별결과가 긍정이 되고, 일정시간ts가 경과했다고 판정된 경우에는, 제어순서는 스텝S28로 진행한다. 스텝S28에서는, 다음식 ⑧에 표시한 바와같이, 카운트치CST(초기치는 0)에 인크리멘트치 1이 더해진다. 인크리멘트치 1은 제2도의 리프레시제어루틴의 실행주기에 대응하는 기준시간 Xt에 대응하고 있다.
CST=CST+1 ⑧
스텝S28에서의 카운트치CST의 갱신은, 스텝S16, S24 및 S26에서의 판별결과의 전부가 긍정일 경우에만 행해진다. 따라서, 카운트치CST는, 리프레시운전개시시점으로부터 일정시간ts가 경과한 후에서 또한 촉매온도TCAT가 소정온도T1에 달한후에 있어서의 스텝S28의 실행횟수를 표시하고 있다. 또, 카운트치CST와 기준시간Xt와의 곱은 리프레시운전개시시점으로부터 일정시간ts가 경과하고 또한 촉매온도TCAT가 소정온도T1에 달한 후에 있어서의 리프레시운전의 정미의 누적실행시간을 표시하고 있다. 또한 이 리프레시운전은 정화능력저하물질의 제거를 기도해서 행해지는 것으로서, 이하 정화능력저하물질제거를 위한 리프레시운전이라고 한다.
다음의 스텝S30에서는, 카운트치CST가 소정치XC이상인지 아닌지가 판별된다. 소정치XC는, 미리 실험 등에 의해 설정되고 정화능력저하물질을 충분히 제거하기에 충분한 소정시간(예를 들면 600초)을 기준시간Xt로 나눈 값으로 설정되고, ECU(23)의 기억장치에 미리 격납되어 있다.
스텝S30에서의 판별결과가 부정, 즉 카운트치CST가 소정치XC에 달하고 있지 않으면, 정화능력저하물질제거를 위한 리프레시운전이 아직 소정시간에 걸쳐서 행해지고 있지 않고, 따라서, 정화능력저하물질의 제거가 충분치 않다고 판단할 수 있다. 이 경우 제저순서는 스텝S10에 복귀된다. 따라서, 리프레시운전조건성립이 스텝S16에서 판별되는 한, 정화능력저하물질제거를 위한 리프레시운전이 계속해서 행해진다.
그후, 스텝S30에서의 판별결과가 긍정, 즉 카운트치CST가 소정치XC에 달하면, 정화능력저하물질이 대략 완전히 제거되었다고 간주할 수 있다. 이 경우, 제어순서는 스텝S32에 진행하고, 카운트치CST, 주행거리D의 값 및 플래그f(F)를 0으로 리세트하고, 다음회의 리프레시운전에 대비한다. 그리고, 제2도의 리프레시제어루틴이 종료한다.
상기한 리프레시운전이 행해지면, 농후연소기통으로부터 배출되는 미연탄화수소가, 희박연소기통으로부터 배출되고 잔존산소를 함유한 공기의 존재하에서 NOx촉매(13a)에 있어서 연소하고, 이 연소에 따라서 NOx촉매(13a)에 부착하고 있던 정화능력저하물질이 연소, 제거된다. 이에 의해, NOx촉매(13a)의 NOx흡착능력(NOx정화능력)이 부활한다.
상기 제1실시예의 엔진제어장치는 여러 가지로 변형가능하다.
예를 들면, 제1실시예에서는 V형 6기통엔진(1)에 적용되는 경우에 대해서 설명했으나, 제1실시예의 장치는, 어떠한 기통수 또는 엔진형식의 엔진에도 적용가능하고, 예를들면 제4도에 표시한 직렬 6기통엔진(1')에 적용가능하다.
직렬 6기통엔진(1')의 경우, 기통의 점화순서는 통상 #1-#5-#3-#6-#2-#4기통 혹은 #1-#4-#2-#6-#3-#5기통의 순서가 된다. 따라서, #1,#2 및 #3기통을 희박연소기통으로서 선택하는 동시에, 다른 #4,#5 및 #6기통을 농후연소기통으로서 선택하고, 이에 의해 엔진(1')에서 희박연소운전과 농후연소운전이 교호로 실시되도록 한다.
또, 엔진의 전체기통의 반수씩을 희박연소기통 및 농후연소기통에 할당할 필요는 없다.
예를들면, 6기통증의 2기통을 희박연소기통으로 하고, 나머지 4기통을 농후연소기통으로서 선택해도 된다. 또, 본 발명은 6기통과 같은 짝수기통의 엔진에 한정되지 않고, 5기통과 같은 홀수기통의 엔진에도 적용하는 것이 가능하다. 이 경우, 희박연소기통수와 농후연소기통수는 동일하게는 안되나, 희박연소기통으로부터의 배기가스중에 함유되는 잔존산소의 양과 농후연소기통으로부터 배출되는 미연탄화수소량이 적정한 비율이 되도록, 각각의 기통에 공급되는 혼합기의 공연비를 조정해주면 된다.
이하, 본 발명의 제2실시예의 엔진제어장치를 설명한다.
본 실시예의 장치는, NOx촉매장치에의 정화능력저하물질의 추정흡착량이 소정량에 달했을때에 촉매장치를 가열해서 정화능력저하물질을 촉매장치로부터 제거하도록 한 점에 있어서 제 1실시예의 것과 공통하나, 엔진의 소비연량의 적산치에 의거해서 정화능력저하물질의 흡착량을 추정하도록 한 점에서, 주행거리에 의거해서 흡착량을 추정하는 제 1실시예의 것과 다르다. 또, 본 실시예의 장치는 엔진과 자동변속기를 록업클러치에 의해 직결가능하게 설치한 동력기구를 구비한 차량에 특히 바람직하도록 구성한 점에서 제 1실시예의 것과 다르다.
제 5도에 표시한 바와같이 , 본 실시예의 엔진제어장치가 장비되는 V형 6기통가솔린엔진 및 그주변요소는, 기본적으로는 제 1도에 표시한것과 마찬가지로 구성되고, 따라서, 제 1도와 제 5도에 공통의 요소를 동일한 참조부호에 의해 표시하고, 그 설명을 생략한다. 제5도증, 참조부호(60)은 후술하는 유압콘트롤러를 표시한다.
제 6도에 표시한 바와같이, 차량의 동력기구는 변속기(32)와 토크컨버터(33)로 구성된 자동변속장치(30)를 구비하고 있다. 자동변속장치(30)는, 그 입력쪽이 엔진(1)의 출력축(31)에 접속되고, 또, 출력축(31)에 접속되고, 또, 출력축(50)이 되시하지 않은 디퍼렌셜기어 등을 개재해서 차량의 구동륜(도시생략)에 접속되어 있다.
변속기(32)는 복수조의 유성기어의 외에, 유압클러치나 유압브레이크 등의 유압마찰걸어맞춤요소를 내장하고 있다. 여기서는, 변속기(32)에 대해서 상세한 설명을 생략한다.
토크컨버터(33)는 하우징(33), 케이싱(34), 펌프(36), 터빈(37), 스테이트(38)등으로 구성되어 있다. 케이싱(34)은 엔진출력축(31)에 접속되고, 출력축(31)과 동기해서 회전하도록 되어있다. 또 터빈(37)은, 변속기(32)의 입력축(39)에 접속되어 있고, 스테이터(38)는 도시하지 않은 원웨이클러치를 개재해서 하우징(33)에 장착되어 있다.
케이싱(34)내에는, 작동오일이 채워져 있다. 이 작동오일은 출력축(31)과 함께 회전하는 펌프(36)에 의해서 토출되고, 터빈(37)을 회전시키도록 되어 있다. 이에 의해, 토크컨버터(33)는 유체커플링으로서 기능하게 되고, 엔진(1)의 출력은 변속기(32)를 개재해서 구동륜에 전달된다.
케이싱(34)과 터빈(37)의 사시에는 습식단판식댐퍼클러치(록업클러치)(40)가 개장되어 있고, 이 댐퍼클러치(40)가 케이싱(34)에 걸어맞춤으로써 엔진(1)의 출력축(31)과 변속기(32)의 입력축(39)이 직결하고, 요소(40)과 (34)의 걸어맞춤이 해제되면 요소(31)과 (32)의 직결이 해제되도록 되어 있다.
유압원(61)과 유로(42)(46)의 각각의 일단부와의 사이에는, 유압콘트롤러(60)에 내장된 제어밸브(도시생략)가 개재하고 있다. 유로(42)의 타단부는 터빈(37)과 댐퍼클러치(40)와의 사이에 개구하고, 유로(46)의 타단부는 케이싱(34)과 댐퍼클러치(40)와의 사이에 개구하고 있다. 제어밸브는, ECU(23)로부터의 댐퍼클러치제어신호의 유무에 따라서 변화하는 파일럿압에 따라서 제1 또는 제2작동위치를 취하도록 되어 있다.
즉, ECU(23)로부터의 댐퍼클러치제어신호에 따라서 제어밸브가 제1작동위치를 취하면, 유로(46)가 유압원에 연통하는 동시에 유로(42)가 유압회로의 드레인족에 연통하고, 유압원으로부터의 작동오일은 유로(46)를 통해서 케이싱(34)과 댐퍼클러치(40)사이에 공급되는 한편, 케이싱(34)내의 작동오일이 터빈(37)과 댐퍼클러치(40)사이의 유로(42)로부터 배출된다.
이에 의해, 케이싱(34)과 댐퍼클러치(40)사이의 압력이 높아지고, 댐퍼클러치(40)는 케이싱(34)반대쪽으로 압압되어 댐퍼클러치(40)와 케이싱(34)이 비직결상태가 된다. 이 비직결상태에 있어서는, 토크컨버터(33)는 통상의 유체커플링으로서 기능하고 있다.
한편, ECU(23)로부터의 댐퍼클러치제어신호가 소멸해서 제어밸브가 제2작동위치를 취하면, 유압원으로부터의 작동오일은 유로(42)를 통해서 터빈(37)과 댐퍼클러치(40)사이에 공급되는 한편, 케이싱(34)과 댐퍼클러치(40)사이의 작동오일이 유로(46)로부터 배출된다. 이에 의해, 댐퍼클러치(40)는 케이싱(34)쪽으로 압압되어, 댐퍼클러치(40)와 케이싱(34)이 직결상태가 된다. 이와 같은 직결상태에서는, 엔진출력축(31)으로부터의 출력이 작동오일을 개재하지 않고 입력축(39)에 직접전달된다. 이 경우, 토크컨버터(33)는 유체커플링으로서는 기능하지 않게 된다.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 엔진제어장치의 작용을 설명한다.
엔진(1)이 시동될때마다, 제7도 및 제8도에 표시한 리프레시제어루틴이 ECU( 23)에 의해 실행된다. 이 제어루틴은 제2도에 표시한 것에 유사하고, 양제어루틴에 공통하는 스텝에 대해서 설명을 일부 생략한다.
먼저, 엔진시동직후이므로, 제2도의 스텝S10에 대응하는 스텝S110에서 플래그f(F)의 값이 「1」은 아니라고 판별되고, 제어순서는 제2도의 스텝S11에 대응하는 스텝S111에 진행한다.
이 스텝S111에 있어서, ECU(23)는 연료분사밸브(3a)(3b)구동용의 전류신호의 펄스폭의 적산치를 구하고, 적산펄스폭에 의거해서 엔진(1)의 소비연료적산량F를 연산하고, 이에 의해 NOx촉매(13a)에의 정화능력저하물질의 부착량을 추정한다. 정화능력저하물질의 부착량이 소비연료 적산량F에 대략 비례하므로, 소비연료적산량F는, NOx촉매(13a)에의 정화능력저하물질의 부착량을 표시한다.
또한, 이 소비연료적산량F는, 연료분사밸브(3a)(3b)에 공급되는 구동전류의 전체의 펄스폭의 적산치로부터 구해도 된다. 단, 희박연소운전중에 NOx촉매(13a)에 정화능력저하물질이 부착하는 경향이 있으므로, 희박연소기통(제3도의 #1,#3 및 #5기통)의 연료분사밸브(3a)에 공급되는 구동전류의 적산펄스폭에만 의거해서 소비연료적산량F를 구하는 편이 바람직하다.
또, NOx촉매온도가 소정온도이하일 경우에 정화능력저하물질이 NOx촉매(13a)에 부착하기 쉬운 것을 고려해서, 촉매온도가 소정온도이하일때에 희박연소기통의 연료분사밸브(3a)에 공급되는 구동전류의 적산펄스폭에만 의거해서 소비연료적산량F를 구하도록 하면, 보다 적절하게 정화능력저하물질의 부착량을 추정할 수 있다.
다음의 스텝S112(제2도의 스텝S12에 대응)에서는, 스텝S111에서 연산한 소비연료적산량F가 소정치F1이상인지 아닌지가 판별되고, 이에 의해, 정화능력저하물질의 부착량이 소정량에 달했는지 아닌지가 판별된다. 이 소정치F1은, 정화능력저하물질의 허용부착량에 대응하는 값, 바람직하게는, NOx배출량의 법규 등에 의한 규제치에 대응하는 값으로 설정되어 있다.
스텝S112에서의 판별결과가 긍정일 경우에는, 정화능력저하물질의 부착량이 소정량을 넘었다고 판정할 수 있고, 제어순서는, 제2도의 스텝S13에 대응하는 스텝S113을 경유해서, 제2도의 스텝S16에 대응하는 스텝S116에 진행한다. 한편, 스텝S112에서의 판별결과가 부정, 즉 소비연료적산량F가 소정치F1에 달하고 있지 않은 경우에도, 제2도의 스텝S14에 대응하는 스텝S114에 진행한다. 스텝S114에서의 판별결과가 부정일 경우에는, 리프레시제어루틴을 종료한다. 또, 스텝S114에서의 판별결과가 긍정이고, 배터리재접속직후라고 판별된 경우에는, 제어순서는 스텝S113을 경유해서 스텝S116에 진행한다.
스텝S116에서는 제2도의 스텝S16의 경우와 마찬가지로, 식①,② 및 ③으로 표시되는 3개의 프레시운전조건이 동시에 성립하고 있는지 아닌지가 판별된다.
스텝S116에서의 판별결과가 부정이면, 스텝S118에 있어서, 플래그f(RF)가 프레시운전실행중이 아닌 것을 표시하는 값 0으로 리세트되고, 제어순서는 스텝S110에 복귀된다. 한편 스텝S116에서의 판별결과가 긍정이고, 3개의 프레시운전조건의 전부가 성립하고 있으면, 리프레시운전을 개시하기 위하여, 제어순서는 스텝S120에 진행한다. 이와 동시에, 리프레시운전개시시점으로부터의 경과시간의 ECU(23)의 타이머카운터에 의한 적산이 개시된다.
스텝S120에서는, 플래그f(RF)의 값이 1인지 아닌지가 판별된다. 스텝S116에서의 판별결과가 처음으로 긍정이되고, 따라서, 3개의 리프레시운전조건이 성립한 직후에 있어서는, 이 플래그f(RF)의 값을 0으로 리세트된 그대로이기 때문에 스텝S120에서의 판별결과는 부정이 된다. 이 경우, 제어순서는 스텝S122에 진행한다.
스텝S122에서는, ECU(23)로부터의 유압콘트롤러(60)에 댐퍼클러치제어신호가 송출되고, 이에 의해, 자동변속장치(30)의 댐퍼클러치(40)가 비직결상태가 되고, 토크컨버터(33)는 통상의 유체커플링으로서 기능하게 된다. 따라서, 후술하는 리프레시운전의 실시에 따라서 엔진(1)의 출력이 변동한 경우에도, 엔진출력변동이 자동변속장치(30)의 출력쪽에 직접적으로 전달되는 일은 없고, 운전느낌의 악화를 방지할 수 있다. 또한, 이 스텝S122의 실행시에, 댐퍼클러치(40)가 이미 비직결상태인 경우에는, 그 비직결상태가 계속되게 된다.
다음의 스텝S124,S126 및 S128은, 리프레시운전중, NOx촉매(13a)의 온도TCAT를 NOx촉매(13a)로부터 정화능력저하물질을 연소제거하는데 충분한 소정온도T1(예를들면 650℃)까지 승온시키기 위한 승온모드운전을 구성하고 있다. 이 승온모드운전은, 제1실시예에서의 NOx촉매(13a)을 승온시키기 위한 리프레시운전에 대응하고 있고, 스텝S124,S126 및 S128은, 제2도의 스텝S18,S20 및 S22에 각각 대응하고 있다.
간략하게 설명하면, 스텝S124에서는, 제1도의 스텝S18의 경우와 마찬가지로 희박연소기통 및 농후연소기통에 공급되는 혼합기의 각각의 공연비가 식 ④⑤로 표시되는 희박공연비 LAF 및 농후공연비RAF가 되도록, 공연비보정제어가 행해진다. 단, 평균공연비AVAF가 13.7로 설정되는 제1실시예와는 달리, 본 실시예에서는, 평균공연비 AVAF가 13.7로 설정되는 제1실시예와는 달리, 본 실시예에서는, 평균공연 AVAF는 이론공연비(14.7)로 설정된다. 이 때문에, 배기가스중의 오염물질을 증가시키는 일없이 NOx촉매(13a)를 승온시킬 수 있다. 다음의 스텝S126에서는, 제2도의 스텝S20의 경우와 마찬가지로, 희박연소기통에서의 전진각보정되는 동시에 농후연소기통에서의 점화시기가 지연각보정되도록 식⑥,⑦에 따라서 점화시기보정이 행해진다. 다음의 스텝S128에서는, 제2도의 스텝S22의 경우와 마찬가지로, 리플레시운전에 따른 엔진출력저하를 방지하기 위한 흡입공기량보정이 행해진다.
이상과 같이 해서, 승온모드운전이 실시되면, NOx촉매(13a)는 급속하게 승온되고, NOx촉매(13a)의 온도TCAT는, NOx촉매(13a)에 부착한 정화능력저하물질이 연소제거되기에 충분한 소정온도T1(650℃)에 까지 달하게 된다.
다음의 스텝S130(제2도의 스텝S24에 대응)에서는, 촉매온도T CAT가 소정온도T1에 달했는지 아닌지가 판별된다. 이 판별결과가 부정이고 촉매온도T CAT가 소정온도T1미만일 경우에는 제어순서는 스텝S110으로부터 복귀된다. 한편스텝S130에서의 판별결과가 긍정이고 촉매온도T CAT가 소정온도T1에 달했다고 판정된 경우에는 제어순서는, 제2도의 스텝S26에 대응하는 스텝S132에 진행하고, 승온모드운전개시시점으로부터 일정시간ts가 경과했는지 아닌지가 판별된다. 이 판별결과가 부정이고, 아직 일정시간ts가 경과하고 있지 않은 경우에는 제어순서는 스텝S110에 복귀된다. 한편, 스텝S132에서의 판별결과가 긍정이고 일정시간ts가 경과했다고 판정된 경우에는, 제어순서는 스텝S134에 진행한다.
스텝S134,S136 및 S138은 리프레시운전중의 리프레시모드운전을 구성하는 것으로서, 여기서는 소정온도T1(650℃)에 달한 NOx촉매(13a)의 온도를 그 소정온도T1로 유지해서, 정화능력저하물질을 NOx촉매(13a)로부터 대략 완전하게 연소제거시킨다. 즉, 리프레시모드운전은, 제1실시예에 있어서의 정화능력저하물질제거를 위한 리프레시운전에 대응한다.
이 리프레시모드운전에서는 상기한 승온모드운전의 경우와 마찬가지로, 먼저 스텝S134에서 공연비보정을 행한 후, 스텝S136에서 점화시기보정을 행하고, 그리고 스텝S138에서 흡입공기량보정을 행한다.
스텝S134에서의 공연비보정에서는, 승온모드운전의 경우와 달리, 평균공연비 AVAF는, 이론공연비보다도 농후한 값, 예를 들면 13.7로 설정된다. 그리고, 이 평균공연비의 값 13.7을 사용해서, 상기한 식④⑤로부터 희박공연비LAF와 농후공연비RAF를 구하고, 이에 의거해서 각 기통의 공연비를 보정한다.
이와같이 평균공연비AVAF를 농후쪽의 값으로 설정하면, 배기가스는 승온모드 운전시의 것보다도 CO와 HC를 많이 함유하게 된다. 그리고, 이들 CO와 HC는 정화능력저하물질과 반응하고, 이에 의해서 정화능력저하물질이 양호하게 제거되게 된다. 또, HC의 NOx환원작용에 의해, NOx촉매(13a)에 흡착되어 있는 NOx도 동시에 제거된다.
스텝S136에서는, 승온모드운전의 경우와 마찬가지로, 상기한 식⑥ 및 ⑦에 따라서, 희박연소기통에서의 L점화시기와 농후연소운전의 R점화시기가, 스텝S134에서 보정설정된 희박공연비LAF와 농후공연비RAF에 적합하도록 바람직하게 보정된다. 그리고, 스텝S138에서는 승온모드운전의 경우와 마찬가지로, ISC밸브(8)를 밸브개방쪽으로 조절해서 흡입공기량의 보정이 행해지고, 엔진출력의 저하가 보상된다.
다음의 스텝S140에서는, 플래그f(RF)가 리프레시모드운전을 실행중인 것을 표시하는 값 1로세트된다. 제2도의 스텝S28에 대응하는 다음의 스텝S142에서는 리프레시모드운전개시시점으로부터 누적시간을 표시하는 카운트치CST가 갱신된다(식⑧참조). 그리고, 제2도의 스텝S30에 대응하는 다음의 스텝S144에서는 카운트치CST가 소정시간에 대응하는 소정치XC에 달했는지 아닌지가 판별된다.
스텝S144에서의 판별결과가 부정, 즉 카운트치CST가 소정치XC에 달하고 있지 않은 경우에는 리프레시모드운전이 아직 소정시간에 걸쳐서 실행되고 있지 않고, 따라서, 정화능력저하물질의 제거가 충분하지는 않다고 판단된다. 이 경우, 제어순서는 스텝S110에 복귀된다. 그리고, 스텝S116에 있어서 리프레시운전조건성립이 재차 판별되면 제어순서는 스텝S120에 진행한다. 여기서는, 플래그f(RF)가 리프레시모드운전실행중을 표시하는 값1로 이미 설정되어 있으므로, 스텝S120에서의 판별결과는 긍정이 된다. 이 경우, 제어순서는 스텝S134에 진행한다. 따라서, 승온모드운전을 실행하는 일없이 리프레시모드운전이 실행된다.
한편, 리프레시모드운전이 일단 개시되었음에도 불구하고, 리프레시운전조건이 불성립이 되어 스텝S116에서의 판별결과가 부정이 된 경우에는, 제어순서는 스텝S118에 진행하여 플래그f(RF)의 값이 0으로 리세트되고, 이어서, 스텝S110으로 복귀된다.
이와 같이 플래그f(RF)의 값이 일단 0으로 리세트되면, 리프레시운전조건성립이 스텝S116에서 재차 판별되었다고 해도, 다음의 스텝S120에서의 판별결과 부정이 된다. 이 때문에, 스텝S122에서 댐퍼클러치(40)가 비직결상태가 되고, 다음에 스텝S124이후에서 승온모드운전이 재차 실행되게 된다. 이에 의해, 리프레시모드운전의 중지에 의해서 촉매온도T CAT가 저하한 경우에도, 촉매온도를 다시 소정온도T1에까지 복귀시킬 수 있다. 또한, 승온모드운전중에 리프레시운전조건이 불성립이 된 경우에는 리프레시운전조건이 재차 성립했을때에 승온모드운전이 재개된다.
스텝S144에서의 판별결과가 긍정이 되고, 누적시간을 표시하는 카운트치CST가 소정시간에 대응하는 소정치XC에 달했다고 판정된 경우에는, 정화능력저하물질이 대략 완전히 제거되었다고 간주할 수 있다. 이 경우, 제어순서는 스텝S146에 진행하고, 카운트치CST, 소비연료적산량F, 플래그f(F) 및 플래그f(RF)의 값을 0으로 리세트하고, 나아가서는 AT직결해제를 리세트해서 자동변속기(30)의 댐퍼클러치(40)를 직결가능하게 한다. 이에 의해, 다음회의 리프레시운전의 실행에 대비한다. 그리고, 제7도 및 제8도의 리프레시제어루틴을 종료한다.
상기한 승온모드운전 및 리프레시모드운전을 포함한 리프레시운전이 행해지면, 제 1실시예의 경우와 마찬가지로, 농후연소기통으로부터 배출되는 미연탄화수소가, 희박연소기통으로부터 배출되고 잔존산소를 함유하는 공기의 존재하에서 NOx촉매(13a)에 있어서 연소하고, 이 연소에 따라서,
NOx촉매(13a)에 부착하고 있었던 정화능력저하물질이 연소, 제거된다. 이에 의해 NOx촉매(13a)의 NOx흡착능력(NOx정화능력)이 부활한다. 또, 이 리프레시모드운전시 NOx촉매(13a)를 통과하는 배기가스중에 HC가 함유되어 있으므로, 이 HC에 의해서 NOx도 양호하게 환원되어 제거된다.
상기한 제2실시예에 의한 엔진제어장치는 여러 가지로 변형가능하다.
예를들면, 제2실시예에 있어서는, 정화능력저하물질의 부착량을 소비연료적산량F에 의거해서 추정하도록 했으나, 이 밖에, 주행거리D, 흡입공기적산량A, 엔진(1)의 운전시간H에 의거해서 추정해도 소비연료적산량F에 의한 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 주행거리D에 대해서는, 제1실시예의 경우와 마찬가지로, 거리미터(25)에 의해서 구하도록 한다(주행거리적산수단). 또, 흡입공기적산량A에 대해서는, 카르만소용돌이식 에어플로센서(6)의 소용돌이 펄스수의 적산치를 연산해서 구하고(흡입공기량적산수단), 운전시간H에 대해서는 예를들면 타이머에 의해서 엔진(1)작동중의 시간을 계시하도록 하면 된다.
주행거리D에 의해서 정화능력저하물질의 부착량을 추정하는 경우에는, 제9도에 표시한 바와같이, 제7도의 부착량 추정스텝S111 및 S112를, 각각 주행거리D를 연산하는 스텝S111 및 주행거리D가 소정치D1(예를들면 1000㎞)에 달했는지 아닌지를 판별하는 스텝S1121로 치환한다.
또, 제8도의 연료적산량F를 리세트하는 스텝S146을, 주행거리D를 0으로 리세트하는 스텝S1461로 치환한다.
또, 흡입공기적산량A에 의해서 정화능력저하물질의 부착량을 추정하는 경우에는, 제10도에 표시한 바와같이, 제7도의 부착량추정스텝S111 및 S112를, 각각 흡입공기적산량A를 연산하는 스텝S1112 및 흡입공기적산량A가 소정치A1에 달했는지 아닌지를 판별하는 스텝S1122로 치환한다. 또, 제8도의 연료적산량F를 리세트하는 스텝S146을, 흡입공기적산량A를 0으로 리세트하는 스텝S1462로 치환한다.
운전시간H에 의해서 추정하는 경우에는, 제11도에 표시한 바와 같이, 제7도의 부착량추정 스텝S111 및 S112를, 각각 운전시간H를 연산하는 스텝S1113과 운전시간H가 소정치H1에 달했는지 아닌지를 판별하는 스텝S1123으로 치환하고, 또, 제8도의 연료적산량F를 리세트하는 스텝S146을 운전시간H를 0으로 리세트하는 스텝S1463으로 치환한다.
제2실시예에서는, 운전상태판별스텝S116, 촉매온도판별스텝S130 및 경과시간판별스텝S132의 모든 판별결과가 긍정인 경우에만 누적시간을 표시하는 카운트치CST를 인크리멘트하도록 했으나, 카운트치인크리멘트조건은 반드시 이것에 한정되지 않는다. 예를들면, 스텝S116 및 S130에서의 판별결과만, 혹은 스텝S116 및 S132에서의 판별결과만이 긍정일 경우에, 카운트치CST를 인크리멘트하도록 해도, 제2실시예의 경우와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또, 스텝S116에서 판별결과만이 긍정일 경우에 카운트치CST를 인크리멘트하도록 해도, 충분한 효과를 기대할 수 있다.
또, 제2실시예에서는, 정화능력저하물질부착량의 판별기준치로서 고정의 소정량(소비연료적산량F를 사용하는 경우는 소정치F1, 주행거리D를 사용하는 경우에는 소정치D1, 흡입공기적산량A를 사용하는 경우에서는 소정치A1, 운전시간H를 사용하는 경우에서는 소정치(H1)을 사용했으나, NOx촉매(13a)의 사용시간이 길어지면 촉매의 열화가 진행하는 것을 고려해서, 촉매사용시간의 증대에 따라서 서서히 작은 값을 취하도록, 판별기준치인 소정량을 가변설정하도록 해도 된다. 이 경우, NOx촉매(13a)의 사용시간이 길어지면 리프레시운전이 행해지기 쉽게 되고, 효과적이다.
또, 제2실시예에서는 V형 6기통엔진에 적용한 경우에 대해서 설명했으나, 제2실시예의 엔진제어장치는 그밖의 타입의 엔진에도 적용가능하다.
이하, 본 발명의 제3실시예의 엔진제어장치를 설명한다.
본 실시예의 장치는, NOx촉매장치에의 정화능력저하물질의 추정흡착량이 소정량에 달했을때에 촉매장치를 가열해서 정화능력저하물질을 촉매장치로부터 제거하도록 한 점에 있어서 제1 및 제2실시예의 것에 공통한다. 그 한편으로, 본 실시예의 장치는, 제1 및 제2실시예의 것에 비해서, NOx촉매장치의 가열방법(승온모드운전)이 다르다. 즉, 본 실시예의 장치는, 엔진의 점화시기를 보정함으로써, 엔진으로부터의 배기가스의 온도가 상승하도록 엔진의 연소상태를 변화시키고, 이에 의해 NOx촉매장치를 승온시키는 점에 특징이 있다.
본 실시예의 엔진제어장치는 제1도에 표시한 것과 마찬가지로 구성되고, 또, 본 실시예의 장치는, 제1도에 표시한 엔진(1)과 마찬가지의 구성의 엔진이 적용가능하다. 따라서, 엔진제어장치 및 엔진에 대한 구성설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 제3실시예에 의한 엔진제어장치의 작용을 설명한다.
엔진(1)이 시동될때마다, 제12도 및 제13도에 표시한 리프레시제어루틴이 EC U(23)에 의해 실행된다. 이 제어루틴은 제2도에 표시한 제어루틴 및 제7도, 제8도에 표시한 제어루틴과 유사하고, 이들 3개의 제어루틴에 공통하는 스텝에 대한 설명을 일부 생략한다.
먼저, NOx촉매(13a)에의 정화능력저하물질의 부착량을 추정하고, 이 추정부착량이 소정량에 달했는지를 판별하기 위하여, 제2도의 스텝S10, S11 및 S12에 각각 대응하는 스텝S210, S211 및 S212가 순차 실행된다.
스텝S212에서의 판별결과가 긍정, 즉 정화능력저하물질의 소정량을 넘었다고 판정되면, 제어순서는 제2도의 스텝S13에 대응하는 스텝S213을 경유해서 제2도의 스텝S16에 대응하는 스텝S216에 진행한다. 한편, 스텝S212에서의 판별결과가 부정이면, 제2도의 스텝S14에 대응하는 스텝S214에 진행한다. 스텝S214에서의 판별결과가 부정일 경우에는, 리프레시제어루틴을 종료한다. 한편, 스텝S214에서의 판별결과가 긍정이고, 배터리재접속직후라고 판별된 경우에는 제어순서는 스텝S213을 경유해서 스텝S216에 진행한다.
스텝S216에서는, 제2도의 스텝S16의 경우와 마찬가지로, 식①,② 및 ③에서 표시되는 3개의 프레시운전조건이 동시에 성립하고 있는지 아닌지가 판별된다.
스텝S216에서의 판별결과가 부정이면, 제7도의 스텝S118에 대응하는 스텝S218에 있어서, 플래그f(RF)가, 프레시운전실행중이 아닌 것을 표시하는 값 0으로 리세트하고, 제어순서는 스텝S210으로 복귀된다. 한편, 스텝S216에서의 판별결과가 긍정이고, 3개의 프레시운전조건의 전부가 성립하고 있으면, 리프레시운전을 개시하기 위하여, 제어순서는, 제7도의 스텝S120에 대응하는 스텝S220에 진행하고, 플래그f(RF)의 값이 1인지 아닌지가 판별된다. 이와 동시에, 리프레시운전개시시점으로부터의 경과시간의 ECU(23)의 타이머카운터에 의한 적산이 개시된다.
3개의 리프레시운전조건이 동시에 성립한 직후에 있어서는, 플래그f(RF)의 값은 0으로 리세트된 그대로이기 때문에, 스텝S220에서의 판별결과는 부정이 된다. 이 경우, NOx촉매(13a)의 온도 TCAT를 NOx촉매(13a)로부터 정화능력저하물질을 연소제거하기에 충분한 소정온도T1(예를들면 650℃)까지 승온시키기 위한 승온모드운전(제2실시예의 승온모드운전에 대응)에 들어간다.
이 승온모드운전에서는, 먼저, 스텝S224에 있어서, 엔진(1)의 전체기통에서의 점화시기를 지연각시키는 점화시기보정이 행해진다. 이 점화시기보정에 사용하는 보정량(지연각량)은, ECU(23)의 ROM에 미리 격납한 보정량-Ne-ηv맵으로부터, 엔진회전속도Ne와 체적효율ηv에 의거해서 구해진다.
이와같이 엔진(1)의 전체기통에서의 점화시기를 지연각시키면, 각 기통의 배기밸브가 개방되었때에도 연소가 아직 완료하지 않고 계속하고 있다. 따라서, 엔진(1)으로부터 배출되는 배기가스는, 연소한 상태를 유지한 그대로 배기관(14)내에 배출되고, 따라서 배기가스온도는 높아진다.
다음의 스텝S226에서는, 제7도의 스텝S128의 경우와 마찬가지로, 승온모드운전에 따른 엔진출력저하를 방지하기 위한 흡입공기량보정이 행해진다. 이 흡입공기량보정에 사용하는 보정량은, 점화시기보정의 경우와 마찬가지로, ECU(23)의 ROM에 격납된 보정량-Ne-ηv맵으로부터 구해진다. 그리고, 이 맵으로부터 판독한 보정량에 따라서 ISC밸브(8)의 개방도가 증대보정되고, 흡입공기보정이 적정하게 실시된다.
또한, 흡입공기보정량이 크고, ISC밸브(8)의 개방도조절만으로는 충분히 그 보정을 실시할 수 없는 경우에는, 스로틀밸브(7)를 바이패스하는 바이패스관과 그 관로단면적을 변화시키는 에어바이패스밸브(모두 도시생략)를 설치하고, 에어바이패스밸브를 조작해서 흡입공기량을 증량하도록 해도 된다.
이상과 같이 해서, 승온모드운전이 실시되면, NOx촉매(13a)는 급속하게 승온되고, NOx촉매(13a)의 온도TCAT는, NOx촉매(13a)에 부착한 정화능력저하물질이 연소제거되기에 충분한 소정온도T1(650℃)에까지 달하게 된다.
다음의 스텝S230(제7도의 스텝S130에 대응)에서는, 촉매온도TCAT가 소정온도T1에 달했는지 아닌지가 판별되고, 이 판별결과가 부정이면, 제어순서는 스텝S210에 복귀한다. 한편, 스텝S130에서 촉매온도TCAT가 소정온도T1에 달했다고 판정된 경우에는, 제어순서는, 제7도의 스텝S132에 대응하는 스텝S232에 진행하고, 승온모드운전개시시점으로부터 일정시간ts가 경과했는지 아닌지가 판별된다. 이 판별결과가 부정이면, 제어순서는 스텝S210에 복귀된다. 한편, 스텝S132에서 일정시간ts가 경과했다고 판정된 경우에는, NOx촉매(13a)를 소정온도T1로 유지해서, 정화능력저하물질을 NOx촉매(13a)로부터 대략 완전하게 연소제거시키기 위한 리프레시모드운전(제2실시예에서의 리프레시모드운전에 대응)에 들어간다.
이 리프레시모드운전에서는, 제8도의 스텝S134와 유사한 공연비보정스텝S234와, 제8도의 S136 및 S138에 각각 대응하는 점화시기보정스텝S236 및 흡입공기량보정스텝S238이 순차 실행된다.
스텝S234에서의 공연비보정에서는, 공연비-Ne-ηv맵(도시생략)으로부터 구한 보정량을 사용해서, 엔진(1)의 전체기통의 공연비가, 이론공연비보다도 농후한 값(예를들면 13.7)으로 보정된다. 혹은, 전체기통의 공연비가, 고정의 농후공연비로 설정된다. 이 결과, 배기가스에 많이 함유되는 CO 및 HC가 정화능력저하물질과 반응해서 정화능력저하물질이 양호하게 제거되는 동시에, HC의 NOx환원작용에 의해, NOx촉매(13a)에 흡착되어 있는 NOx도 동시에 제거된다.
스텝S236에서는, 식⑥ 및 ⑦에 따라서 희박연소기통에서의 L점화시기와 농후연소운전의 R점화시기가, 스텝S234에서 보정설정된 희박공연비LAF와 농후공연비RAF에 적합하도록, 바람직하게 보정된다. 그리고, 스텝S238에서는, ISC밸브(8)를 개방쪽으로 조절해서 흡입공기량의 보정이 행해지고, 엔진출력의 저하가 보상된다.
다음에, 제8도의 스텝S140,S142 및 S144에 각각 대응하는 스텝S240,S242 및 S244가 순차 실행된다. 스텝S240에서는, 플래그f(RF)가 리프레시모드운전을 실행중인 것을 표시하는 값 1로 세트된다. 스텝S242에서는, 리프레시모드운전 개시시점으로부터의 누적시간을 표시하는 카운트치CST가 갱신된다. 그리고, 스텝S244에서는, 카운트치CST가 소정시간에 대응하는 소정치XC에 달했는지 아닌지가 판별된다.
스텝S244에서 카운트치CST가 소정치XC에 달하고 있지 않다고 판단하여, 제어순서는 스텝S210에 복귀된다. 그리고 스텝S216에 있어서 리프레시운전조건성립이 재차 판별되면, 제어순서는 스텝S220에 진행한다. 여기서는, 플래그f(RF)가 리프레시모드운전실행중을 표시하는 값 1로 이미 설정되어 있으므로, 스텝S220에서의 판별결과는 긍정이 되고, 제어순서는 스텝S234에 진행하고, 리프레시모드운전이 실행된다.
한편, 리프레시모드운전이 일단 개시되었음에도 불구하고, 리프레시운전조건이 불성립이 되고 스텝S216에서의 판별결과가 부정이 된 경우에는, 제어순서는 스텝S218에 진행하는 플래그f(RF)의 값이 0으로 리세트되고, 이어서 스텝S210으로 복귀된다.
이와 같이 플래그f(RF)의 값이 일단 0으로 리세트되면, 리프레시운전조건성립이 스텝S216에서 재차 판별되었다고 해도, 다음의 스텝S220에서의 판별결과는 부정이 된다. 이 때문에, 스텝S224이후에서 승온모드운전이 재차 실행되게 된다.
스텝S244에 있어서, 카운트치CST가 소정치XC에 달했다고 판정되면, 제어순서는, 제2도의 스텝S32에 대응하는 스텝S246에 진행하고, 카운트치CST, 주행거리D, 플래그f(RF) 및 플래그f(RF)의 값을 0으로 리세트해서 다음회의 리프레시운전의 실행에 대비한다. 그리고, 제12도 및 제13도의 리프레시제어루틴을 종료한다.
이하, 본 발명의 제4실시예의 엔진제어장치를 설명한다.
본 실시예의 장치는, 제3실시예의 것과 기본적으로는 마찬가지로 구성되고, 마찬가지로 작용한다. 그 한편으로, 본 실시예의 장치는, 점화시기보정에 의해서 연소가스의 온도제어를 실시해서 NOx촉매(13a)를 승온시키도록 한 제3실시예의 것에 비해서, 배기가스중에 2차공기를 공급해서 배기가스에 함유되는 미연HC를 연소시켜 NOx촉매장치를 승온시키는 점에서 다르다.
이 차이에 관련해서 제14도에 표시한 바와같이, 본실시예의 엔진제어장치는, 에어클리너(5)로부터 배기관(14)에 뻗은 2차공기도입관(130)과, 이 2차공기도입관(130)의 도중에 설치되고 2차공기를 배기관(14)에 공급하기 위한 에어펌프(132)를 가지고, 필요에 따라서 배가관(14)중에 2차공기를 공급하도록 하고 있다. 에어펌프(132)는, 펌프구동전류치 등을 변화시킴으로써, 펌프출력을 조절가능하게 되어있다.
이하, 제14도의 엔진제어장치의 작용을 설명한다.
엔진(1)이 시동되면, 제15도에 표시한 승온모드운전스텝S324,S326 및 스텝S328 및 리프레시모드운전스텝S334,S336 및 스텝S338을 제외하고는, 제12도 및 제13도에 표시한 것과 동일한 리프레시제어루틴이, ECU(23)에 의해 실행된다. 따라서, 승온모드운전 및 리프레시모드운전이외에 대해서는 간략하게 설명한다.
NOx촉매(13a)에의 정화능력저하물질의 추정부착량이 소정량에 아직 달하지 않고, 또한 배터리재접속직후는 아니라고 판별되면(제12도의 스텝S210, S212 및 S214), 제어순서는 스텝S210에 복귀된다. 한편, 추정부착량이 소정량에 달했다고 판별되고, 혹은, 배터리재접속직후라고 판별되면, 3개의 리프레시운전조건이 동시에 성립하고 있는지 아닌지가 판별된다(스텝S216). 이 판별결과가 부정이면 플래그f(RF)의 값이 0으로 리세트되고(스텝S218), 판별결과가 긍정이면 승온모드운전에 들어간다.
승온모드운전에서는, 먼저, 제15도의 스텝S324에 있어서, 제13도의 스텝S234의 경우와 마찬가지의 공연비보정이 실시되고, 엔진(1)의 전체기통의 공연비가 농후쪽으로 보정되고, 배기가스중에는 미연HC가 많이 함유되게 된다.
다음에 스텝S326에서는 제13도의 스텝S224의 경우와 마찬가지의 점화시기보정이 실시되고, 전체기통의 점화시기가 지연각보정된다. 이에 의해, 배기가스온도가 상승한다.
그리고, 스텝S328에서는 에어펌프(32)가 작동되고 배기판(14)내에 2차공기도입관(130)을 개재해서 엔진회전수Ne 및 체적효율ηv로부터 구한 양의 2차공기가 공급된다. 이때, 스텝S324에서의 공연비보정이 실시에 의해 배기가스에는 많은 HC가 함유되어 있고, 또, 스텝S326에서의 점화시기의 지연각보정의 실시에 의해 배기온도가 고온영역에 달하고 있다. 따라서, 2차공기중의 산소의 존재하에서 미연HC가 연소하고, 배기온도가 더욱 상승하게 된다. 그리고, 이 고온의 배기가스가 통과함으로써, NOx촉매(13a)의 온도TCAT가 급속히 상승한다.
그후, 리프레시운전조건이 성립하고 있는 한, 상기한 승온모드운전이 계속해서 행해진다.
그리고, 촉매온도TCAT가 소정온도T1에까지 달하고, 또한, 승온모드운전개시시점으로부터 일정시간ts가 경과했다고 판별되면(제12도의 스텝S230 및 S232), 리프레시모드운전에 들어간다.
이 리프레시모드운전에서는, 승온모드운전의 경우와 마찬가지로, 엔진(1)의 전체기통의 공연비를 농후쪽으로 보정하기 위한 공연비보정이 실시되고(제15도의 스텝S334), 다음에 엔진(1)의 전체기통의 점화시기를 지연각보정하기 위한 점화시기보정이 실시되고(스텝S336), 또, 2차공기가 배기관(14)내에 공급된다(스텝S338).
리프레시모드운전은, 촉매온도TCAT를 소정온도T1로 유지하는 것을 기도한 것이므로, 스텝S338에서는, 에어펌프(132)의 출력이 감소조절되어, 촉매온도유지에 필요한 미연HC의 연소에 최소한 필요한 양의 2차공기가 공급된다. 마찬가지의 이유에서, 스텝S334에서의 공연비보정 및/또는 스텝S336에서의 점화시기보정에 사용하는 보정량을, 승온모드운전에서이 것보다도 작은 값으로 설정해도 된다. 또, 공연비보정, 점화시기보정 및 2차공기공급을 급격하게 행하면 엔진운전상태에 변동이 생겨서 운전느낌이 악화할 염려가 있기 때문에, 공연비보정량, 점화시기보정량 및 2차공기공급량을 서서히 변화시키는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 리프레시모드운전에서는, 스텝S334에서의 공연비농후화보정에 의해 엔진의 각기통으로부터의 배기가스중에는 미연HC가 잔존하고 있다. 이 잔존미연HC는, 고온하에서 NOx촉매(13a)로부터 연소제거된 정화능력저하물질과 반응한다. 이에 의해 정화능력저하물질은 다시 NOx촉매(13a)에 부착하는 일없이 확실히 제거된다.
이하, 본 발명의 제5실시예의 엔진제어장치를 설명한다.
본 실시예의 장치는, 리프레시모드운전에 앞서서 NOx촉매온도를 상승시키기 위한 승온모드운전을 행하는 점에서 제3 및 제4실시예의 것과 공통하나, 점화시기보정이나 2차공기공급(광의로는 엔진연소제어)을 행하는 제3, 제4실시예와 비교해서, 엔진연소제어이외의 수단을 사용해서 NOx촉매온도를 상승시키는 점이 다르다.
이 차이점에 관련해서, 제16도는 표시한 바와같이, 본 실시예의 엔진제어장치는, NOx촉매(13a)를 가열하기 위한 버너(140)를 가지고 있다. 버너(140)는, ECU(23)의 제어하에서 각각 작동하는 연료분사노즐(142)과 점화장치(144)와 보조노즐(148)로 이루어진다. 노즐(142) 및 (148)은 NOx촉매(13a)의 상류쪽에 배치되는 동시에, 연료파이프(146) 및 (149)를 개재해서 도시하지 않은 연료탱크에 접속되어 있다. 또, 엔진(1)에 공급되는 것과 동일한 가솔린연료를 노즐(142)(148)에 공급하는 것이 바람직하다. 또한, 보조노즐(148)은 생략가능하다. 이 경우, 연료분사노즐(142)로부터 연료를 많이 분사하도록 한다.
본 실시예의 엔진제어장치 및 그 제어하에서 작동하는 엔진은, 그밖의 점에서는 제14도의 것과 마찬가지로 구성가능하고, 따라서, 구성설명을 생략한다.
이하, 제5실시예에 의한 엔진제어장치의 작용을 설명한다.
엔진(1)이 시동되면, 제17도에 표시한 승온모드운전스텝S424 및 리프레시모드운전스텝S434 및 S436을 제외하고는, 제12도 및 제13도에 표시한 것과 동일한 리프레시제어루틴이 ECU(23)에 의해 실행된다. 따라서, 승온모드운전 및 리프레시모드운전이외에 대해서는 간략하게 설명한다.
NOx촉매(13a)에의 정화능력저하물질의 추정부착량이 소정량에 도달한 후, 혹은 배터리가 재접속된 직후에 3개의 리프레시운전조건이 동시에 성립하면, 승온모드운전에 들어간다.
승온모드운전에서는, 제17도의 스텝S424에 있어서, 버너(140)의 연료분사노즐(142) 및 점화장치(144)가 구동된다. 이 결과, 노즐(142)로부터 분사된 연료에 착화되고, 배기가스중에 함유되는 잔존산소의 존재하에서, 분사연료가 연소하고, 이에 의해 NOx촉매(13a)가 가열되어 NOx촉매(13a)의 온도TCAT가 소정온도T1에까지 급상승한다. 또한, 연료분사노즐(142)로부터 분사되는 연료를 보다 양호하게 연소시키기 위하여, 노즐(142)부근에 공기취입밸브(도시생략)를 설치하고, 이 공기취입밸브를 노즐(142)의 작동과 연동해서 개방시키도록 해도 된다.
그후, 리프레시운전조건이 성립하고 있는 한 버너(140)의 작동을 수반하는 승온모드운전이 계속해서 행해진다. 그리고, 촉매온도TCAT가 소정온도T1에 까지 달하고, 또한, 승온모드운전개시시점으로부터 일정시간ts가 경과하면, 리프레시모드운전에 들어간다.
리프레시모드운전에서는, 스텝S434에 있어서 버너(140)가 작동해서, 촉매온도TCAT를 소정온도T1로 유지한다. 이에 의해, 정화능력저하물질이 충분히 연소제거된다. 이때, 연료분사노즐(142)의 개방도를 감소변화시켜, 노즐(142)로부터의 연료분사량을 소정온도T1을 유지하는데 최소한 필요한 양으로 줄이는 것이 바람직하다. 그리고, 다음의 스텝S436에서는 보조노즐(148)이 구동된다. 이에 의해, 노즐(148)로부터 분사된 연료가, 배기가스중에 강제적으로 혼입된다. 이 결과, NOx촉매(13a)를 통과하는 배기가스는 HC를 많이 함유하게 되고, NOx촉매(13a)로부터 연소제거되는 정화능력저하물질과 이 HC가 고온하에서 반응하고, 정화능력저하물질이 확실히 제거된다.
상기한 리프레시운전에 의하면, 엔진(1)의 운전상태를 악화시키는 일없이, NOx촉매(13a)의 NOx정화능력을 부활할 수 있다.
이하, 본 발명의 제6실시예의 엔진제어장치를 설명한다.
본 실시예의 장치는, 엔진연소제어이외의 수단을 사용해서 NOx촉매온도를 상승시키는 점에서 제5실시예의 것과 공통하나, 촉매가열용 버너(140)를 사용하는 제5실시예와 비교해서, 촉매승온수단으로서 배기가스유속제어를 행하는 점이 다르다.
이 차이점에 관련해서, 제18도에 표시한 바와 같이, 본 실시예의 엔진제어장치는, 배기관(14)내에 있어서 NOx촉매(13a)의 하류쪽에 배치된 스로틀밸브(160)와, ECU(23)의 제어하에서 스로틀밸브(160)를 구동하기 위한 밸브구동장치(162)를 가지고 있다. 스로틀밸브(160)는 밸브구동장치(162)에 의해 소정의 개방도범위내에서 개폐되고, 이에 의해 배기관(14)의 통로단면적이 변화하도록 되어있다. 밸브구동장치(162)의 비작동시, 스로틀밸브(160)의 개방도 나아가서는 배기통로단면적이 최대가 되고, 통상의 배기가 행해진다.
또, NOx촉매(13a)의 상류쪽에는, 제5실시예의 경우와 마찬가지로, NOx촉매(13a)에 연료를 공급하기 위한 보조연료분사노즐(148)이 설치되고, 이 노즐(148)은 연료파이프(149)를 개재해서 도시하지 않은 연료탱크에 접속되어 있다.
본 실시예의 엔진제어장치 및 그 제어하에서 작동하는 엔진은, 그밖의 점에서는 제14도의 것과 마찬가지로 구성가능하고, 따라서 구성설명을 생략한다.
이하, 제6실시예에 의한 엔진제어장치의 작용을 설명한다.
엔진(1)이 시동되면, 제19도에 표시한 승온모드운전스텝S524 및 리프레시모드운전스텝S534 및 S536을 제외하고는, 제12도 및 제13도에 표시한 것과 동일한 리프레시제어루틴이, ECU(23)에 의해 실행된다. 따라서, 승온모드운전 및 리프레시모드운전이외에 대해서는 간략하게 설명한다.
NOx촉매(13a)에의 정화능력저하물질의 추정부착량이 소정량에 도달한 후, 혹은, 배터리가 재접속된 직후에 리프레시운전조건이 성립하면, 승온모드운전에 들어간다.
승온모드운전에서는, 제19도의 스텝S524에 있어서, 밸브구동장치(162)가 구동되고, 이에 의해, 스로틀밸브(160)가 소정개방도까지 폐쇄쪽으로 작동해서 배기관(14)의 통로단면적이 좁아진다. 이 결과, 배기가스가 스로틀밸브(160)를 통과하기 어렵게 되고, 배기가스전체의 유속이 느려진다. 이 때문에, NOx촉매(13a) 내에서의 배기가스의 체류시간이 길어지고, 배기가스의 열이 NOx촉매(13a)에 전달하기 쉬워진다. 그리고, 이 열에 의해서 NOx촉매(13a)가 가열되고, 촉매온도TCAT가 소정온도 T1에 달한다.
그후, 리프레시운전조건이 성립하고 있는 한 스로틀밸브(160)의 작동을 수반하는 승온모드운전이 계속해서 행해진다. 그리고, 촉매온도TCAT가 소정온도T1에까지 달하고, 또한, 승온모드운전개시시점으로부터 일정시간ts가 경과하면, 리프레시모드운전에 들어간다.
리프레시모드운전에는, 스텝S534에 있어서 스로틀밸브(160)가 구성되고, NOx촉매(13a)가 소성온도T1로 유지된다. 스로틀밸브(160)의 개방도를 승온모드운전시에서의 소정개방도보다도 큰 값으로 설정해서, 배기가스로부터 NOx촉매(13a)에의 열의 전달량을, 촉매온도TCAT를 소정온도T1로 유지하는데 최소한 필요한양으로 억제하는 것이 바람직하다.
그리고, 스텝S534에 있어서 연료분사노즐(148)을 구동해서, 노즐(148)로부터 연료를 배기가 스증에 강제적으로 혼입시킨다. 이에 의해, 제 5실시예의 경우와 마찬가지로, NOx촉매(13a)로부터 연소제거된 정화능력저하물질과 HC가 반응하고, 정화능력저하물질이 확실히 제거된다.
이와 같이 해서, 엔진(1)의 운전상태를 악화시키는 일없이, NOx촉매(13a)의 NOx정화능력이 부활한다.
상기 제 3내지 제 6실시예의 엔진제어장치는 여러가지로 변형가능하다.
예를 들면, 제 3내지 제 6실시예에서는 주행거리D에 의거해서 정화능력저하물질의 부착량을 추정하도록 했으나, 제 1 및 제2실시예의 및 이들 실시예의 변형예에서 설명한 바와같이, 소비연료적산량이나 흡입공기적산량, 나아가서는 엔진(1)의 운전시간 등에 의해서 부착량을 추정해도 된다.
또, 제 3내지 제 6실시예에서는, 운전상태판별스텝S216, 촉매온도판별스텝S230 및 경과시간판별스텝S232의 전체의 판별결과가 긍정의 경우에만, 누적시간을 표시하는 카운트치CST를 인크리멘트하도록 했으나, 제 2실시예의 변형예의 경우와 마찬가지로, 스텝S216 및 S230에서의 판결결과만, 혹은 스텝S216 및 S232에서의 판결결과만 긍정일 경우, 또는, 스텝S216에서의 판결결과만이 긍정일 경우에 카운트치CST를 인크리멘트하도록 해도된다.
또, 제3내지 제6실시예에서는, 정화능력저하물질부착량의 판별기준치로서 고정의 소정량을 사용했으나, 제2실시예의 변형예의 경우와 마찬가지로, 촉매사용시간의 증대에 따라서 서서히 작은 값을 취하도록 판별기준치인 소정량을 가변설정하도록 해도 된다.
제3내지 제6실시예에서는 V형 6기통엔진에 적용한 경우에 대해서 설명했으나, 엔진제어장치는 그밖의 타입의 엔진에도 적용가능하다.
또, 배기매니폴드(11a)(11b)의 주위에 단열성이 높은 보온재를 설치함으로써, 보다 큰 효과를 기대할 수 있다.
이하, 본 발명의 제7실시예의 엔진제어장치를 설명한다.
본 실시예의 장치는, NOx촉매장치에의 정화능력저하물질의 추정흡착량이 허용한 도에 달했을때에 촉매장치를 가열해서 정화능력저하물질을 촉매장치로부터 제거하는 점에서 상기 제1내지 제6실시예의 것에 공통하나, 승온모드운전시에 배기통로길이를 짧게해서 촉매장치를 승온시키는 점에서 제1내지 제6실시예의 것과 다르다.
본 실시예의 엔진제어장치는, 기본적으로는 제1도에 표시한 것과 마찬가지로 구성되고, 또, 제1도에 표시한 엔진(1)과 마찬가지의 구성의 엔진의 적용가능하다. 따라서, 엔진제어 장치 및 엔진에 대한 기본구성설명을 생략하다. 그 한편으로 본 실시예의 장치는, 상기한 차이점에 관련해서, 배기관 및 NOx촉매 및 주변요소의 구성이 제1도의 것과 다르다. 이하, 배기관주위의 구성을 설명한다.
제20도에 표시한 바와 같이, 본 실시예의 장치에서는 제1도의 배기관(14)에 대신해서, 배기관(제1배기통로)(14a)(14b)과, 바이패스관(제2배기통로)(130a)(130b)와, 배기관(127)이 배설되어 있다.
배기관(14a)(14b)의 상류쪽단부는, 배기매니폴드(11a)(11b)를 개재해서 엔진(1)의 배기포트(10a)(10b)에 접속되어 있다. 바이패스관(130a)(130b)은 배기관(14a)(14b)과 병렬로 설치되고, 배기관(14a)(14b)보다도 관로길이가 짧게되어 있다. 양 바이패스관(130a)(130b)은, 배기매니폴드(11a)(11b)의 출구부근에서 배기관(14a)(14b)으로부터 분기하고, NOx촉매(113a)(113b)의 바로앞에서 배기관(14a)(14b)에 합류하고 있다.
그리고, 배기관(14a)(14b) 및 바이패스관(130a)(130b)의 하류쪽에는 제1도의 NOx촉매(13a)에 대응하는 NOx촉매(113a)(113b)가 설치되고, 배기관(127)에는 3원촉매(13b)가 설치되어 있다. 참조부호(12a)(12b)는 배기관(14a)(14b)에 장착된 공연비센서를 표시한다.
바이패스관(130a)(130b)의 유입구부근에는 바이패스관(130a)(130b)에의 배기가스의 유입을 허용 또는 저지하기 위한 절환밸브(밸브수단)(131a)(131b)이 설치되어 있다. 참조부호(132a)(132b)는 ECU(23)의 제어하에서 작동해서 절환밸브(131a)(131b)를 개폐구동하기 위한 밸브구동장치(132a)(132b)를 표시한다. 또, 참조부호(26a)(26b)는, 제1도의 촉매온도센서(26)에 대응하는 촉매온도센서를 표시한다.
엔진(1)의 통상운전시에는, 절환밸브(131a)(131b)는 폐쇄되고, 따라서 엔진(1)으로부터 바이패스관(130a)(130b)에의 배기가스유입이 저지되고, 배기가스는 배기관(14a)(14b)을 통과하도록 되어 있다. 한편, 밸브구동장치(132a)(132b)에 의해서 절환밸브(131a)(131b)가 개방되면, 배기가스의 대부분은 바이패스관(130a)(130b)을 개재해서 NOx촉매(113a)(113b)에 유입하고, 이에 의해 배기포트(10a)(10b)로부터 배출직후의 고온의 배기가스가 NOx촉매(113a)(113b)에 공급되고, 고온의 배기가스의 의해 NOx촉매(113a)(113b)를 가열, 승온시키도록 하고 있다. 또, NOx촉매(113a)(113b)는, 엔진(1)의 근처에 배치되고 있고, 엔진(1)으로부터 방산되는 열에 의해서도 가열되도록 되어 있다.
또, NOx촉매(113a)(113b)의 상류쪽에는, ECU(23)로부터의 펄스전류신호에 따라서 밸브개방해서 NOx촉매(113a)(113b)에 향해서 연료(가솔린등)를 분사하기 위한 연료분사노즐(연료공급수단)(134a)(134b)이 각각 설치되어 있다.
이하, 제7실시예의 엔진제어장치의 작용을 설명한다.
엔진(1)이 시동되면, 제21도 및 제22도에 표시한 리프레시제어루틴이 ECU( 23)에 의해 실행된다. 이 제어루틴은, 제2도에 표시한 것, 또는 제7도 및 제8도에 표시하는 것과 유사하고, 이들 제어루틴에 공통하는 스텝에 대해서 설명을 일부 생략한다.
엔진시동직후에는, 제2도의 스텝S10에 대응하는 스텝S610에서 플래그f(F)의 값이 1은 아니라고 판별되고, 제2도의 스텝S11 및 S12에 각각 대응하는 스텝S611 및 S612가 순차 실행되고, 이에 의해 NOx촉매(13a)(13b)에의 정화능력저하물질의 부착량이 추정된다.
스텝 S612에서의 판별결과가 긍정, 즉 주행거리D가 소정치D1이상이고 정화능력저하물질의 부착량이 소정량(허용한도)에 달했다고 판별되면, 제어순서는 제2도의 스텝S13에 대응하는 스텝S613을 경유해서, 제2도의 스텝S61에 대응하는 스텝S616에 진행하다. 한편, 스텝S612에서의 판별결과가 부정, 즉 주행거리D가 소정치D1에 달하고 있지 않은 경우에는, 제2도의 스텝S14에 대응하는 스텝S614에 진행한다. 스텝S614에서의 판별결과가 부정, 즉, 배터리가 재접속된 직후는 아니라고 판별되면, 리프레시제어루틴을 종료한다. 또, 스텝S614에서의 판별결과가 긍정이고, 배터리재접속직후라고 판별된 경우에는, 제어순서는 스텝S613을 경유해서 스텝S616에 진행한다.
스텝S616에서는, 제2도의 스텝S16의 경우와 마찬가지로, 식①,② 및 ③에서 표시되는 3개의 프레시운전조건이 동시에 성립하고 있는지 아닌지가 판별된다.
스텝S616에서의 판별결과가 부정이면, 제7도의 스텝S118에 대응하는 스텝S618에 있어서 플래그f(RF)가 프레시운전실행중이 아닌 것을 표시하는 값0으로 리세트하고, 제어순서는 스텝S610으로 복귀된다. 한편, 스텝S616에서의 판별결과가 긍정이고, 3개의 프레시운전조건의 전체가 성립하고 있으면, 리프레시운전(여기서는 승온모드운전)을 개시하기 위하여, 제어순서는 제7도에 스텝S120에 대응하는 스텝S620에 진행한다. 이와 동시에, 리프레시운전개시시점으로부터의 경과시간의 ECU(23)의 타이머카운터에 의한 연산이 개시된다.
스텝S620에서는, 플래그f(RF)의 값이 1인지 아닌지가 판별된다. 리프레시운전조건이 성립직후에서는, 플래그f(RF)의 값은 0으로 리세트된 그대로이기 때문에, 스텝S620에서의 판별결과는 부정이 되고, 제어순서는 스텝S624에 진행한다.
스텝S624에서는 NOx촉매(113a)(113b)로부터 정화능력저하물질을 연소제거하는데 충분한 소정온도T1(예를들면, 650℃)가지 NOx촉매(113a)(113b)를 승온시키지 위하여 ECU(23)는 밸브구동장치(132a)(132b)에 구동신호를 공급해서 절환밸브(131a)(131b)를 개방해서 그 개방도를 완전개방으로 한다.
이 결과, 배기포트(10a)(10b)로부터 배출된 직후의 고온상태의 배기가스의 대부분이 바이패스관(130a)(130b)을 개재해서 단시간에서 NOx촉매(113a)(113b)에 유입한다. 따라서, NOx촉매(113a)(113b)를 통과하는 배기가스는, 통상운전시의 거리가 긴 배기관(14a)(14b)을 경유할때의 배기가스보다도 고온도에 있다. NOx촉매(113a)(113b)는 이 고온의 배기가스에 의해서 고온에까지 가열되고, NOx촉매(113a)(113b)의 온도TCAT는 정화능력저하물질을 연소제거하는데 충분한 소정온도T1에 달하게 된다.
다음의 스텝S630(제7도의 스텝S130에 대응)에서는 촉매온도TCAT가 소정온도T1에 달했는지 아닌지가 판별되고, 이 판별결과가 부정이면, 제어순서는 스텝S610에 복귀된다. 한편, 스텝S630에서 촉매온도TCAT가 소정온도T1에 달했다고 판정된 경우에는, 제어순서는, 제7도의 스텝S132에 대응하는 스텝S632에 진행하고, 승온모드운전개시시점으로 부터 일정시간ts가 경과했는지 아닌지가 판별된다. 이 판별결과가 부정이면, 제어순서는 스텝S610으로 복귀된다. 한편, 스텝S632에서 일정시간ts가 경과했다고 판정된 경우에는, NOx촉매(113a)(113b)를 소정온도T1로 유지해서 정화능력저하물질을 NOx촉매(113a)(113b)로부터 대략 완전히 연소제거시키기 위한 리프레시모드운전에 들어간다.
이 리프레시모드운전에서는, 먼저 스텝S634에 있어서, 스텝S624의 경우와 마찬가지로, ECU(23)로부터 밸브구동장치(132a)(132b)에 구동신호가 공급되어 절환밸브(131a)(131b)의 개방상태가 유지된다. 이 결과, 배기가스가 바이패스관(130a)(130b)을 개재해서 NOx촉매(113a)(113b)에 유입하고, 이에 의해 NOx촉매온도TCAT는 소정온도T1이상으로 유지되는 동시에, 정화능력저하물질과 HC가 반응해서, 정화능력저하물질이 양호하게 연소제거된다.
이때, ECU(23)로부터의 구동신호의 펄스폭을 변화시켜 밸브구동장치(132a)(132b)의 작동량을 변화시키도록 하면, 절환밸브(131a)(131b)의 밸브개방도를 변화시킴으로써 바이패스관(130a)(130b)을 통과하는 배기가스의 양을 조절할 수 있다. 즉, 배기가스의 온도가 소정온도T1보다도 지나치게 높을 경우에는, 절환밸브(131a)(131b)의 밸브개방도를 작게 하므로써, 바이패스관(130a)(130b)을 통과하는 배기가스의 양을 작게할 수 있고, NOx촉매온도TCAT를 소정온도T1로 바람직하게 유지할 수 있다.
다음의 스텝S636에서는, ECU(23)에 의해 연료분사노즐(134a)(134b)이 구동되고, 양노즐로부터 소정량의 연료가 분사되고 배기가스중에 강제적으로 혼입된다. 이에 의해, 배기가스는 HC를 많이 함유하게 되고, 정화능력저하물질과 이 HC가 고온하에서 반응해서, 정화능력저하물질이 다시 NOx촉매(113a)(113b)에 부착하는 일없이 확실히 제거되게 된다. 또, 이 HC는 NOx를 환원하므로, NOx촉매(113a)(113b)에 흡착되어 있는 NOx도 동시에 제거되게 된다.
다음에, 제8도의 스텝S140,S142 및 S144에 각각 대응하는 스텝S640,S642 및 S644가 순차실행된다. 스텝S640에서는, 플래그f(RF)가 리프레시모드운전을 실행중인 것을 표시하는 값1로 세트된다. 스텝S642에서는 리프레시모드운전개시시점으로부터의 누적시간을 표시하는 카운트치CST가 갱신된다. 그리고, 스텝S644에서는, 카운트치CST가 소정시간에 대응하는 소정치XC에 달했는지 아닌지가 판별된다.
스텝S644에서 카운트치CST가 소정치XC에 달하고 있지 않다고 판단되면, 제어순서는 스텝S610에 복귀된다. 그리고, 스텝S616에 있어서 리프레시운전조건성립이 재차 판별되면 제어순서는 스텝S620에 진행한다. 여기서는, 플래그f(RF)가 리프레시모드운전실행중을 표시하는 값1로 이미 설정되어 있으므로, 스텝S620에서의 판별결과는 긍정이 되고, 제어순서는 스텝S634에 진행하고, 리프레시모드운전이 실행된다.
한편, 리프레시모드운전이 일단 개시되었음에도 불구하고, 리프레시운전조건이 불성립이 되고 스텝S616에서의 판별결과가 부정이 된 경우에는, 제어순서는 스텝S618에 진행하여 플래그f(RF)의 값이 0으로 리세트되고, 이어서 스텝S610으로 복귀된다.
이와 같이 플래그f(RF)의 값이 일단 0으로 리세트되면, 리프레시운전조건성립이 스텝S616에서 재차 판별되었다고 해도, 다음의 스텝S620에서의 판별결과는 부정이 된다. 이 때문에, 스텝S624에서 승온모드운전이 재차 실행되게 된다.
스텝S644에 있어서, 카운트치CST가 소정치XC에 달했다고 판정되면, 제어순서는 제8도의 스텝S146에 대응하는 스텝S646에 진행하고, 카운트치CST, 주행거리D, 플래그f(F) 및 플래그f(RF)의 값을 0으로 리세트해서, 다음회의 리프레시운전의 실행에 대비하는 동시에, 절환밸브(131a)(131b)를 폐쇄하고 또한 연료분사노즐(134a)(134b)을 비작동화시킨다. 그리고, 제21도 및 제22도의 리프레시제어루틴을 종료한다.
상기 제7실시예는 여러 가지로 변형가능하다.
예를 들면, 제7실시예에서는, 리프레시제어루틴의 스텝S630에 있어서, 촉매온도센서(26a)에 의해 검출된 촉매온도TCAT와 촉매온도센서(26b)에 의해 검출된 촉매온도TCAT가 동시에 소정온도T1에 달했다고 판별되었을때에, NOx촉매(113a)(113b)의 쌍방에 대해서 리프레시모드운전을 동시에 실시하도록 했으나, NOx촉매(113a)에 대해서 리프레시모드운전과 NOx촉매(113b)에 대해서 리프레시모드운전을 서로 독립적으로 행하도록 해도 된다. 이 경우, 촉매온도센서(26a)혹은 촉매온도센서(26b)로부터의 검출신호에 의거해서 개별적으로 촉매온도판정이 행해지고, 이 판정결과에 따라서 리프레시모드운전이 NOx촉매(113a)(113b)마다 실시되게 된다.
또, 제7실시예에서는, 리프레시모드운전시에, 연료분사노즐(134a)(134b)로부터 강제적으로 연료를 분사해서 HC를 NOx촉매(113a)(113b)에 공급하도록 했으나, HC의 공급방법은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를들면, 엔진(1)에 공급되는 혼합기의 공연비를 농후화해서 배기가스에 미연HC가함유되도록 해도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
제7실시예에서는, 주행거리D에 의거해서 정화능력저하물질의 부착량을 추정하도록 했으나, 제1내지 제6실시예 및 이들 실시예의 변형예에서 설명한 바와 같이, 소비연료적산량이나 흡입공기적산량, 나아가서는 엔진(1)의 운전시간 등에 의거해서 부착량을 추정해도 된다.
또, 제7실시예에서는, 운전상태판별스텝S616, 촉매온도판별스텝S630 및 경과시간판별스텝S632의 전체의 판별결과가 긍정인 경우에만, 누적시간을 표시하는 카운트치CST를 인크리멘트하도록 했으나, 제2내지 제6실시예의 변형예의 경우와 마찬가지로, 스텝S616 및 S630에서의 판별결과만, 혹은 스텝S616 및 S632에서의 판별결과만이 긍정일 경우, 또는, 스텝S616에서의 판별결과만이 긍정일 경우에 카운트치CST를 인크리멘트하도록 해도된다.
또, 7실시예서는, 정화능력저하물질부착량의 판별기준치로서 고정의 소정량을 사용했으나, 제2실시예의 변형예의 경우와 마찬가지로, NOx촉매(113a)(113b)의 사용할 때간의 증대에 따라서 서서히 작은 값을 취하도록 판별기준치인 소정량을 가변설정하도록 해도 된다.
또, 제7실시예에서는 V형 6기통엔진의 적용한 경우에 대해서 설명했으나, 제1내지 제6실시예의 경우와 마찬가지로 제7실시예의 엔진제어장치는 그밖의 타입의 엔진에도 적용가능하다.
또, 제3내지 제6실시예의 변형예의 경우와 마찬가지로, 배기매니폴드(11a)(11b)의 주위에 단열성이 높은 보온재를 설치해도 된다.
또, 본 발명의 엔진제어장치는, 제1내지 제7실시예 및 이들의 변형예에 한정되지 않고, 여러 가지로 변형가능하다. 예를들면, 제1내지 제7실시예 및 이들의 변형예에서의 정화능력저하물질부착량의 추정, 승온모드운전 및 리프레시모드운전을 여러 가지로 조합할 수 있다.
첨부한 청구범위내 의해서 정의되는 본 발명의 범위로부터 일탈하는 일없이 본 발명을 당업자가 변형가능한 것은, 상기 실시예로부터 명백할 것이다. 또, 이러한 변형은, 당업자에게는 자명하고, 청구범위에서 정의한 본 발명의 범위내에 포함되는 것이다.

Claims (77)

  1. 내연엔진에 공급되는 혼합기의 공연비가 이론공연비보다도 희박쪽인 엔진의 희박연소운전시에, 엔진으로부터 배출되는 배기가스중에 함유되는 질소산화물을 흡착시키고, 상기 공연비가 상기 이론공연비 또는 이보다도 농후쪽인 엔진의 농후연소운전시에는 흡착질소산화물을 환원해서 대기중에의 질소산화물배출량을 저감하는 배기정화촉매장치를, 배기통로에 설치한 내연엔진의 제어장치에 있어서, 상기 배기정화촉매장치를, 배기통로에 설치한 내연엔진의 제어장치에 있어서, 상기 배기정화촉매장치(13a;113a,113b)의 질소산화물흡착능력을 저하시키는 정화능력저하물질의, 상기 배기정화촉매장치(13a;113a,113b)에의 흡착량을 추정하고, 상기 추정흡착량이 소정흡착량에 달했는지를 판정하는 흡착량추정수단(25;6) 및 상기 추정흡착량이 상기 소정흡착량에 달했다고 상기 흡착량추정수단(25;6)이 판정했을때에, 배기가스온도가 상승하도록 내연엔진의 작동상태를 변화시켜 상기 배기정화촉매장치(13a;113a,113b)의 온도를 상승시켜, 정화능력저하물질을 상기 배기정화촉매장치(13a;113a,113b)로부터 이탈시키는 촉매가열수단을 구비한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 흡착량추정수단(25)은, 내연엔진(1)의 소비연료량을 적산하는 연료량적산수단을 포함하고, 상기 연료량적산수단에 의해서 산출된 적산소비연료량(F)이 소정치(F1)에 달했을때에, 상기 소정흡착량에 달했다고 판정한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  3. 제2항에 있어서, 내연엔진(1)은, 펄스형상의 구동전류에 의해서 구동되는 연료분사밸브(3a,3b)로부터 연료를 공급받고, 상기 연료량적산수단은, 상기 구동전류의 펄스폭을 적산하고, 적산펄스폭에 의거해서 상기 적산소비연료량(F)을 산출한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 연료량적산수단은, 내연엔진(1)이 희박연소운전되고 있을때에만, 상기 소비연료량을 적산한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 배기정화촉매장치(13a)의 온도(TCAT)를 검출하는 촉매온도검출수단(26)을 또 포함하고, 상기 연료량적산수단은, 검출된 촉매장치온도(TCAT)가 소정온도이하일때에만 상기 소비연료량을 적산한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 흡착량추정수단(25)은 내연엔진(1)을 탑재한 차량의 주행거리를 적산하는 주행거리적산수단(25)을 포함하고, 적산된 차량주행거리(D)가 소정치(D1)에 달했을때에 상기 소정흡착량에 달했다고 판정하는 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 흡착량추정수단(6)은, 내연엔진의 흡입공기량을 검출해서 적산하는 흡입공기량 적산수단(6)을 포함하고, 적산된 흡입공기량(A)이 소정치(A1)에 달했을때에 상기 소정흡착량에 달했다고 판정한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 촉매가열수단은, 배기가스중에 연료 및 공기가 공급되도록 내연엔진의 작동상태를 변화시켜, 이 연료를 상기 배기정화촉매장치(13a)의 근처에서 연소시키고, 이에 의해 배기가스온도를 상승시켜 상기 배기촉매장치(13a)를 가열한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 촉매가열수단은, 내연엔진(1)에 공급되는 혼합기의 공연비를 제어하는 공연비제어수단을 포함하고, 이 공연비제어수단은, 내연엔진(1)의 기통의 일부(#2,#4,#6)의 공연비를 이론공연비보다도 작은값(RAF)으로 제어해서 상기 일부의 기통에서 농후연소운전을 실시시키는 동시에 잔여 기통(#1,#3,#5)의 공연비를 이론공연비보다도 큰값(LAF)으로 제어해서 상기 잔여기통에서 희박연소운전을 실시시키고, 이에 의해 상기 연료 및 공기를 배기가스중에 공급한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 공연비제어수단은, 상기 배기정화촉매장치(13a)의 가열시에 내연엔진(1)의 전체기통의 평균공연비(AVAF)를 이론공연비와 거의 동등하게 한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 공연비제어수단은, 상기 배기정화촉매장치(13a)의 온도(TCAT)가 소정온도(T1)로 상승한 후에는, 촉매장치온도(TCAT)가 상기 소정온도(T1)로 유지되도록 공연비를 제어한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 공연비제어수단은, 검출된 촉매장치온도(TCAT)가 소정온도(T1)에 달할때까지는 내연엔진(1)의 전체기통의 평균공연비(AVAF)를 이론공연비와 거의 동등하게하고 상기 소정온도(T1)에 달한 후에는 상기 평균공연비(AVAF)를 이론공연비보다도 농후쪽으로 수정한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  13. 제9항에 있어서, 내연엔진은 V형엔진(1)이고, 상기 일부기통은 상기 V형엔진의 한쪽의 뱅크(1b)쪽의 기통(#2,#4,#6)이고, 상기 잔여기통은 다른쪽의 뱅크(1A)쪽의 기통(#1,#3,#5)인 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 공연비제어수단은 내연엔진(1)의 점화시기를 제어하는 점화시기제어수단을 포함하고, 이 점화시기제어수단은 농후연소운전상태에 있는 상기 일부 기통(#2,#4,#6)의 점화시기를 지연각시키는 동시에, 희박연소운전상태에 있는 상기 잔여기통(#1,#3,#5)의 점화시키는 전진각시킨 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  15. 제9항에 있어서, 상기 공연비제어수단은 흡입공기량조정수단(8)을 포함하고, 흡입공기량조정수단(8)은 내연엔진의 일부기통(#2,#4,#6)을 농후연소상태로 하는 동시에 잔여기통(#1,#3,#5)을 희박연소운전상태로 하고 있을때에, 내연엔진(1)의 흡입공기량을 증대시킨 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  16. 제1항에 있어서, 내연엔진(1)과 자동변속장치(30)와의 사이에 개재하는 록업클러치(40)와, 이 록업클러치(40)를 엔진과 자동변속장치를 직결하는 직결상태와 엔진과 상기 자동변속장치를 직결하지 않는 비직결상태와의 사이에서 절환하는 클러치제어수단(60)을 포함하고, 상기 촉매가열수단에 의해 상기 배기정화촉매장치(13a)의 온도(TCAT)를 상승시키고 있는 동안, 상기 클러치제어수단(60)은 상기 록업클러치(40)를 비직결상태로 한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  17. 제1항에 있어서, 내연엔진의 운전상태를 검출하는 운전상태검출수단(18, 6)을 또 포함하고, 이 운전상태검출수단(18, 6)이 내연엔진(1)이 소정의 중고부하운전상태에 있다고 판정했을 때, 상기 촉매가열수단은 상기 배기정화촉매장치(13a)를 가열한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 운전상태검출수단은 내연엔진(1)의 배기온도를 추정하는 배기온도추정수단(26)을 포함하고, 상기 운전상태검출수단(18, 6, 26)은, 추정된 배기온도가 소정온도(TEX)이상일때에 내연엔진(1)이 상기 소정의 중고부하운전상태에 있다고 판정한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 배기온도추정수단은, 내연엔진(1)의 부하(Le, ηv)를 검출하는 부하검출수단(18, 19, 6)과, 내연엔진(1)의 회전속도(Ne)를 검출하는 회전속도검출수단(18)을 포함하고, 상기 배기온도추정수단(26, 18, 19, 6)은, 검출된 엔진부하((Le, ηv)와 검출된 엔진회전속도(Ne)에 의거해서 배기온도를 추정한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  20. 제17항에 있어서, 상기 제어장치는, 내연엔진(1)이 상기 중고부하운전상태에 있다고 상기 운전상태검출수단이 판정하고 있는 동안에 경과하는 시간(CST)을 적산하는 계시수단을 포함하고, 상기 촉매가열수단은, 적산된 경과시간(CST)이 소정시간(XC)에 달할때까지 상기 배기정화축매장치(13a)를 가열한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  21. 제20항에 있어서, 제어장치는 상기 배기정화촉매장치(13a)의 온도(TCAT)를 검출하는 촉매온도검출수단(26)을 포함하고, 상기 계시수단은, 검출된 촉매장치온도(TCAT)가 소정온도(T1)이상일때에 상기 경과시간(CST)을 적산할 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  22. 제20항에 있어서, 상기 계시수단(23)은, 내연엔진(1)이 상기 소정의 중고부하운전상태에 있다고 상기 운전상태검출수단이 판정한 후, 소정의 지연시간(ts)이 경과했을때부터 상기 경과시간(CST)의 적산을 개시한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  23. 제1항에 있어서, 상기 흡착량추정수단은, 전원에 접속되고 이 전원으로부터 전력이 공급되고 있는 한 상기 정화능력저하물질의 추정흡착량을 기억유지하는 기억수단을 포함하고, 상기 촉매가열수단은 상기 전원으로부터 상기 기억수단에 전력이 공급되지 않게된후, 상기 전원으로부터 상기 기억수단에의 전력공급이 재개되었을 때 상기 추정흡착량과 관계없이 상기 배기정화촉매장치(13a)를 가열한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  24. 제1항에 있어서, 상기 촉매가열수단은, 내연엔진(1)의 연소상태를 변경해서 배기가스온도를 상승시키는 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  25. 제24항에 있어서, 상기 촉매가열수단은 내연엔진(1)의 점화시기를 보정하는 점화시기보정수단을 포함하고, 이 점화시기보정수단은, 내연엔진(1)의 점화시기를 지연각시킴으로써 내연엔진(1)의 연소상태를 변경한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 촉매가열수단은 내연엔진(1)의 흡입공기량을 보정하는 흡입공기량보정수단(8)을 포함하고, 이 흡입공기량보정수단(8)은, 상기 점화시기보정수단이 점화시기를 지연각시키고 있는 동안, 흡입공기량을 증대시킨 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  27. 제25항에 있어서, 내연엔진(1)의 회전속도(Ne)를 검출하는 회전속도검출수단(18)과, 내연엔진(1)의 체적효율(ηv)을 검출하는 체적효율검출수단(6)을 포함하고, 상기 점화시기보정수단은, 검출된 엔진회전속도(Ne)와 검출된 체적효율(ηv)에 의거해서 점화시기의 지연각량을 설정하는 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  28. 제1항에 있어서, 상기 촉매가열수단은 상기 배기정화촉매장치(13a)의 온도(TCAT)를 검출하는 촉매온도검출수단(26)과, 검출된 촉매장치온도(TCAT)가 소정온도(T1)에 달했을 때 내연엔진(1)에 공급되는 혼합기의 공연비가 이론공연비 또는 이 보다도 농후쪽인 농후연소운전이 행해지도록 내연엔진(1)을 제어하는 공연비제어수단을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  29. 제1항에 있어서, 상기 촉매가열수단은, 상기 정화능력저하물질의 흡착량이 상기 소정흡착량에 달한 것을 흡착량추정수단(25;6)이 판정했을 때, 내연엔진(1)에 공급되는 혼합기의 공연비가 이론공연비 또는 이 보다도 농후쪽인 농후연소운전이 행해지도록 내연엔진을 제어하는 공연비제어수단과, 상기 농후연소운전이 행해지도록 내연엔진이 제어되고 있을때에 상기 배기통로(14)내의 상기 배기정화촉매장치(13a)에 관해서 상류쪽에 2차공기를 공급하는 2차공기공급수단(130, 132)을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  30. 제29항에 있어서, 상기 촉매가열수단은, 상기 배기정화촉매장치(13a)의 온도(TCAT)를 검출하는 촉매온도검출수단(26)을 포함하고, 상기 2차공기공급수단(130, 132)은, 검출된 촉매장치온도(TCAT)가 소정온도(T1)에 달했을때에 2차공기공급량을 감소시킨 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  31. 제29항에 있어서, 내연엔진(1)의 회전속도(Ne)를 검출하는 회전속도검출수단(18)과, 내연엔진(1)의 체적효율(ηv)을 검출하는 체적효율검출수단(6)을 포함하고, 상기 공연비제어수단은, 검출된 엔진회전속도(Ne)와 검출된 체적효율(ηv)에 의거해서 내연엔진(1)의 농후연소운전중의 공연비(RAF)를 설정한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  32. 제29항에 있어서, 내연엔진(1)의 회전속도(Ne)를 검출하는 회전속도검출수단(18)과, 내연엔진(1)의 체적효율(ηv)을 검출하는 체적효율검출수단(6)을 포함하고, 상기 2차공기공급수단(130, 132)은, 검출된 엔진회전속도(Ne)와 검출된 체적효율(ηv)에 의거해서 2차공기공급량을 설정한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  33. 제1항에 있어서, 상기 촉매가열수단은 배기가스의 유속을 변화시킴으로써 배기가스온도를 상승시킨 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  34. 제33항에 있어서, 상기 촉매가열수단은, 상기 배기통로의 상기 배기정화촉매장치에 관해서 하류쪽에 설치되고 배기통로면적을 변화시키기 위한 배기스로틀밸브(160)를 포함하고, 상기 촉매가열수단(162)은, 상기 배기통로면적이 감소하도록 상기 배기스로틀밸브(160)를 제어해서 배기가스의 유속을 변화시킨 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  35. 제33항에 있어서, 상기 촉매가열수단은 상기 배기정화촉매장치(13a)의 온도(TCAT)를 검출하는 촉매온도검출수단(26)과, 검출된 촉매장치온도(TCAT)가 소정온도(T1)에 달했을때에 상기 배기통로(14)내의 상기 배기정화촉매장치(13a)에 관해서 상류쪽에 연료를 공급하는 연료공급수단(148)을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  36. 제1항에 있어서, 내연엔진(1)의 배기포트(10a, 10b)로부터의 상기 배기정화촉매장치(113a, 113b)까지의 배기통로길이를 변경하는 배기관길이변경수단(14a, 14b, 130a, 130b, 131a, 131b)을 포함하고, 상기 정화능력저하물질의 흡착량이 상기 소정흡착량에 달한 것을 상기 흡착량추정수단(25;6)이 판정했을 때, 상기 배기통로길이가 상기 소정흡착량에의 도달의 판정전의 것보다도 짧게 되도록 상기 배기관길이변경수단(131a, 131b)을 제어하고, 이에 의해 상기 배기정화촉매장치(113a, 113b)에 공급되는 배기가스의 온도를 상승시킨 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  37. 제36항에 있어서, 상기 배기관길이변경수단은, 내연엔진(1)의 상기 배기포트(10a, 10b)로부터의 상기 배기정화촉매장치(113a, 113b)까지 뻗은 배기통로의 적어도 일부를 형성하는 제1배기통로(14a, 14b)와, 이 제1배기통로와 병설되고, 상기 제1배기통로(14a, 14b)보다도 짧은 제2배기통로(130a, 130b)와, 이 제2배기통로(130a, 130b)를 개폐하는 밸브수단(131a, 131b)을 포함하고, 상기 촉매가열수단은, 상기 소정흡착량에의 도달을 상기 흡착량추정수단(25;6)이 판정할때까지는 상기 밸브수단(131a, 131b)에 의해 상기 제2배기통로(130a, 130b)를 폐쇄하고, 또, 상기 소정흡착량에의 도달을 상기 흡착량추정수단이 판정했을 때 상기 제2배기통로(130a, 130b)가 개방하도록 상기 밸브수단(131a, 131b)을 구동해서, 상기 배기정화촉매장치(113a, 113b)에 배기가스를 상기 제2배기통로(130a, 130b)를 개재해서 공급하는 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  38. 제36항에 있어서, 상기 배기정화촉매장치(13a;113a, 113b)는 내연엔진의 본체(1)의 근처에 배치된 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  39. 제36항에 있어서, 상기 촉매가열수단은, 상기 배기정화촉매장치(113a, 113b)의 온도(TCAT)를 검출하는 촉매온도검출수단(26a, 26b)과, 검출된 촉매온도(TCAT)가 소정온도(T1)에 달했을때에 상기 배기통로(130a, 130b)내의 상기 배기정화촉매장치(113a, 113b)에 관해서 상류쪽에 연료를 공급하는 연료공급수단(134a, 134b)을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  40. 내연엔진에 공급되는 혼합기의 공연비가 이론공연비보다도 희박쪽인 엔진의 희박연소운전시에, 엔진으로부터 배출되는 배기가스중에 함유되는 질소산화물을 흡착시키고, 상기 공연비가 상기 이론공연비 또는 이보다도 농후쪽인 엔진의 농후연소운전시에는 흡착질소산화물을 환원해서 대기중에의 질소산화물배출량을 저감하는 배기정화촉매장치를, 배기통로에 설치한 내연엔진의 제어장치에 있어서, 상기 배기정화촉매장치(13a)의 근처에 설치되고 상기 배기정화촉매장치(13a)를 가열하는 버너(140)와; 상기 배기정화촉매장치(13a)의 질소산화물흡착능력을 저하시키는 정화능력저하물질의 상기 배기정화촉매장치(13a)에의 흡착량을 추정하고, 상기 추정흡착량이 소정흡착량에 달했는지를 판정하는 흡착량추정수단(25;6) 및 상기 정화능력저하물질의 흡착량이 상기 소정흡착량에 달했다고 상기 흡착량추정수단(25;6)이 판정했을때에, 상기 버너(140)를 작동시켜 상기 정화능력저하물질을 상기 배기정화촉매장치(13a)로부터 이탈시키는 촉매가열수단을 구비한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어장치.
  41. 내연엔진의 동엔진에 공급되는 혼합기의 공연비가 이론공연비보다도 희박쪽인 희박연소운전시에, 상기 내연엔진으로부터 배출되는 배기가스중에 함유되는 질소산화물을 상기 내연엔진의 배기통로에 배설된 배기정화촉매장치에 흡착시키는 한편, 상기 공연비가 이론공연비 또는 이보다도 농후쪽인 상기 엔진의 농후연소운전시에는 흡착질소산화물을 상기 배기정화촉매장치에 의해 환원해서, 대기중에의 질소산화물배출량을 저감하는 하기의 스텝을 구비한 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어방법.
    (a) 상기 배기정화촉매장치(13a;113a, 113b)의 질소산화물흡착능력을 저하시키는 정화능력저하물질의 상기 배기정화촉매장치(13a;113a, 113b)에의 흡착량을 추정하고, 상기 추정흡착량이 소정흡착량에 달했는지를 판정하고 (S12;S112;S1121; S1122;S1123;S212;S612) 및; (b) 상기 추정흡착량이 상기 소정흡착량에 달한 것이 상기 스텝(a)에 있어서 판정되었을때에, 배기가스온도가 상승하도록 내연엔진(1)의 작동상태를 변화시켜서 (S18, S20, S22; S124, S126, S128, S134, S136, S138; S224, S226, S234, S236, S238; S324, S326, S328, S334, S336, S338; S424, S434, S436;S524, S534, S536;S624, S634, S636) 상기 배기정화촉매장치(13a;113a, 113b) 온도(TCAT)를 상승시켜서, 상기 정화능력저하물질을 상기 배기정화촉매장치(13a;113a, 113b)로부터 이탈시킨다.
  42. 제41항에 있어서, 상기 스텝(a)는 하기의 서브스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어방법. (a1) 내연엔진의 소비연료량을 적산하고(S111); (a2) 상기 서브스텝(a1)에 있어서 산출된 적산소비연료량(F)이 소정치(F1)에 달했을때에, 상기 소정흡착량에 달했다고 판정한다(S112).
  43. 제42항에 있어서, 상기 서브스텝(a1)은 내연엔진(1)에 설치한 연료분사밸브(3a, 3b)에 공급되는 구동전류의 펄스폭을 적산하는 것과, 이 적산펄스폭에 의거해서 상기 적산소비연료량을 산출하는 것을 특징으로 하는 내연엔진의 제어방법.
  44. 제42항에 있어서, 상기 서브스텝(a1)은 내연엔진(1)이 희박연소운전되고 있을때에만, 상기 소비연료량을 적산하는 것을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법.
  45. 제42항에 있어서, 상기 배기정화촉매장치(13a;113a, 113b)의 온도(TCAT)를 검출하는 서브스텝(a3)을 또 포함하고; 상기 서브스텝(a1)은 상기 서브스텝(a3)에서 검출된 촉매장치온도가 소정온도이하일때에만 상기 소비연료량을 적산하는 것을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법.
  46. 제41항에 있어서, 상기 스텝(a)는 하기의 서브스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법. (a1) 내연엔진(1)을 탑재한 차량의 주행거리의 적산치(D)를 구하고(S11;S1111;S211;S611); (a2) 상기 서브스텝(a1)에서 구한 차량주행거리의 상기 적산치(D)가 소정치(D1)에 달했을때에 상기 소정흡착량에 달했다고 판정한다(S12;S1121;S212;S612).
  47. 제41항에 있어서, 상기 스텝(a)는 하기의 서브스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법. (a1) 내연엔진의 흡입공기량을 검출해서, 흡입공기량의 적산치(A)를 구하고(S1112); (a2) 상기 서브스텝(a1)에서 구한 흡입공기량의 상기 적산치(A)가 소정치(A1)에 달했을 때에 상기 소정흡착량에 달했다고 판정한다(S1122).
  48. 제41항에 있어서, 상기 스텝(b)는, 배기가스중에 연료 및 공기가 공급되도록 내연엔진(1)의 작동상태를 변화시켜(S18;S124,S134;S234;S324,S334), 이 연료를 상기 배기정화촉매장치(13a)의 근방에서 연소시키는 것을 포함하고, 이에 의해 배기가스온도를 상승시켜 상기 배기촉매장치(13a)를 가열한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법.
  49. 제48항에 있어서, 상기 스텝(b)는 내연엔진(1)의 기통의 일부(#2, #4, #6)에 관한 공연비를 이론 공연비보다도 작은 값(RAF)으로 제어하는 동시에, 잔여기통(#1, #3, #5)에 관한 공연비를 이론공연비보다도 큰 값(LAF)으로 제어하는 것을 포함하고(S18;S124;S134), 이에 의해 상기 일부의 기통에서 농후연소운전을 실시시키는 동시에 상기 잔여기통에서 희박연소운전을 실시시켜, 상기 연료 및 공기를 배기가스중에 공급한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법.
  50. 제49항에 있어서, 상기 스텝(b)는, 상기 배기정화촉매장치(13a)의 가열시에 내연엔진의 전체기통의 평균공연비(AVAF)를 이론 공연비와 거의 동등하게 하는 것(S124)을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법.
  51. 제49항에 있어서, 상기 스텝(b)는 하기의 서브스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법. (b1) 상기 배기정화촉매장치(13a)의 온도(TCAT)를 검출하고(S130); (b2) 상기 서브스텝(b1)에서 검출된 촉매장치온도(TCAT)가 소정온도(T1)로 상승한 후에는, 촉매장치온도가 상기 소정온도로 유지되도록 공연비를 제어한다(S134).
  52. 제 51항에 있어서, 상기 서브스텝(b1)에서 검출된 촉매장치온도(TCAT)가 상기 소정온도(T1)에 달할때까지는 내연엔진의 전체기통의 평균공연비(AVAF)를 이론 공연비와 거의 동등하게 하고(S124), 상기 소정온도(T1)에 달한 후에는 상기 평균공연비(AVAF)를 이론 공연비보다는 농후쪽으로 수정하는(S134)것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법.
  53. 제49항에 있어서, 상기 스텝(b)는 V형엔진(1)의 한쪽의 뱅크(1b)쪽의 기통(#2, #4, #6)의 공연비를 이론공연비보다 작은 값(RAF)으로 제어하는 동시에 상기 V형엔진의 다른쪽의 뱅크(1a)쪽의 기통(#1, #3, #5)의 공연비를 이론공연비보다 큰 값(LAF)으로 제어하는 것을 포함하고, 이에 의해 (S18;S124,S134)상기 한쪽의 뱅크쪽의 기통에서 농후연소운전을 실시시키는 동시에 상기 다른쪽의 뱅크쪽의 기통에서 희박연소운전을 실시시킨 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법.
  54. 제49항에 있어서, 하기스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법. (c) 상기 농후연소운전상태에 있는 상기 일부기통(#2, #4, #6)의 점화시기를 지연시키는 동시에, 상기 희박연소운전상태에 있는 상기 잔여기통(#1, #3, #5)의 점화시기를 전진각시킨다(S20;S126,S136).
  55. 제49항에 있어서, 하기스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법.
    (c) 내연엔진의 일부기통(#2, #4, #6)을 농후연소상태로 하는 동시에 잔여기통(#1, #3, #5)을 희박연소운전상태로 하고 있을때에, 내연엔진(1)의 흡입공기량을 증대시킨다(S22;S128,S138).
  56. 제41항에 있어서, 하기스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법. (c) 상기 스텝(b)에 있어서 상기 배기정화촉매장치(13a)의 온도(TCAT)를 상승시키고 있는 동안, 내연엔진(1)과 자동변속장치(30)와의 접속상태를 직결상태와 비직결상태의 사이에서 절환하는 록업클러치(40)에 의해, 내연엔진과 상기 자동변속장치를 비직결상태로 한다(S122).
  57. 제41항에 있어서, 상기 스텝(b)는 하기의 서브스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법. (b1) 내연엔진의 운전상태를 검출하고(S16;S116;S216;S616); (b2) 상기 서브스텝(b1)에 있어서 내연엔진(1)이 소정의 중고부하운전상태에 있다고 판정했을때(S16;S116;S216;S616), 상기 배기정화촉매장치(13a;113a,113b)를 가열한다.
  58. 제57항에 있어서, 상기 서브스텝(b1)은 하기의 서브스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법. (b11) 내연엔진의 배기온도를 추정하고(S16;S116;S216;S616); (b2) 상기 서브스텝(b11)에 있어서 추정된 배기온도가 소정온도이상일때에 내연엔진이 상기 소정의 중고부하운전상태에 있다고 판정한다(S16;S116;S216;S616).
  59. 제58항에 있어서, 상기 서브스텝(b11)은 하기의 서브스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법. (b111) 내연엔진의 부하(Le, ηv)를 검출하고; (b112) 내연엔진의 회전속도(Ne)를 검출하고; (b113) 상기 서브스텝(b111)에 있어서 검출된 엔진부하((Le, ηv)와 상기 서브스텝(b112)에 있어서 검출된 엔진회전속도(Ne)에 의거해서 상기 배기온도를 추정한다.
  60. 제57항에 있어서, 하기의 서브스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법. (b3) 상기 서브스텝(b1)에 있어서 내연엔진이 상기 소정의 중고부하운전상태에 있다고 판정되고 있는 동안에 경과하는 시간(CST)을 적산한다(S28;S142;S242;S642). 그리고, 상기 서브스텝(b2)는 상기 서브스텝(b3)에 있어서 적산된 경과시간(CST)이 소정시간(XC)에 달할때까지 (S30;S144;S244;S644) 상기 배기정화촉매장치(13a;113a,113b)를 가열하는 것을 포함한다.
  61. 제60항에 있어서, 하기의 서브스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법. (b4) 상기 배기정화촉매장치(13a;113a,113b)의 온도(TCAT)를 검출한다(S24;S130;S230;S630). 그리고 상기 스텝(b3)은 상기 서브스텝(b4)에서 검출된 촉매장치온도(TCAT)가 소정온도(T1)이상일때에 상기 경과시간(CST)을 적산하는 것을 포함한다.
  62. 제60항에 있어서, 상기 서브스텝(b3)은 상기 서브스텝(b1)에 있어서 내연엔진이 상기 소정의 중고부하운전상태에 있다고 판정된 후, (S16;S116;S216;S616), 소정의 지연시간(ts)이 경과했을때부터 상기 경과시간(CST)의 적산을 개시하는 것을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법.
  63. 제41항에 있어서, 하기의 스텝을 또 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법. (c) 상기 정화능력저하물질의 추정흡착량을 기억하고; (d) 상기 스텝(c)에 있어서 상기 정화능력저하물질의 추정흡착량의 기억이 다시 가능하게 되었을때에는(S14;S114;S214;S614), 상기 추정흡착량과 관계없이 상기 배기정화촉매장치(13a;113a,113b)를 가열한다.
  64. 제41항에 있어서, 상기 스텝(b)는 내연엔진의 연소상태를 변경해서(S224)배기가스온도를 상승시키는 것을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법.
  65. 제64항에 있어서, 상기 스텝(b)는 내연엔진의 점화시기를 지연각시킴으로써 내연엔진의 연소상태를 변경하는 것(S224)을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법.
  66. 제65항에 있어서, 하기의 스텝(c)를 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법. (c) 상기 스텝(b)에 있어서 내연엔진의 점화시기가 지연각되고 있는 동안, 흡입공기량을 증대시키는 것(S226)을 포함한다.
  67. 제65항에 있어서, 하기의 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법. (c) 내연엔진의 회적속도(Ne)를 검출하고; (d) 내연엔진의 체적효율(ηv)을 검출하고; 그리고, 상기 스텝(b)는 상기 스텝(c)에서 검출된 엔진회전속도(Le)와 상기스텝(d)에서 검출된 체적효율(ηv)에 의거해서 점화시기의 지연각량을 설정하는 것(S226)을 포함한다.
  68. 제41항에 있어서, 하기 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법. (c) 상기 배기정화촉매장치(13a)의 온도(TCAT)를 검출하고; (d) 상기 스텝(c)에서 검출된 촉매장치온도(TCAT)가 소정온도(T1)에 달했을 때, 내연엔진에 공급되는 혼합기의 공연비가 이론공연비 또는 이보다도 농후쪽인 농후연소운전이 행해지도록 내연엔진을 제어한다(S134;S234;S334).
  69. 제41항에 있어서, 상기 스텝(b)는 하기의 서브스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법. (b1) 상기 스텝(a)에 있어서 상기 추정흡착량이 상기 소정흡착량에 달한 것이 판정되었을 때(S212), 내연엔진에 공급되는 혼합기의 공연비가 이론공연비 또는 이보다도 농후쪽인 농후연소운전이 행해지도록 내연엔진을 제어하고(S324,S334), (b2) 상기 서브스텝(b1)에 있어서 상기 농후연소운전이 행해지도록 내연엔진이 제어되고 있을때에, 상기 배기통로(14)내의 상기 배기정화촉매장치(13a)에 관해서 상류쪽에 2차공기를 공급한다(S328,S338).
  70. 제69항에 있어서, 상기 스텝(b)는 하기의 서브스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법. (b3) 상기 배기정화촉매장치(13a)의 온도(TCAT)를 검출한다. 그리고, 상기 서브스텝(b2)는, 상기 서브스텝(b3)에서 검출된 촉매장치온도(TCAT)가 소정온도(T1)에 달했을때에 2차공기공급량을 감소시키는 것(S338)을 포함한다.
  71. 제69항에 있어서, 하기 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법. (c) 내연엔진의 회전속도(Ne)를 검출하고; (b) 내연엔진의 체적효율(ηv)을 검출하고; 그리고, 상기 서브스텝(b1)은, 상기 스텝(c)에서 검출된 엔진회전속도(Ne)와 상기 스텝(d)에서 검출된 체적효율(ηv)에 의거해서 내연엔진의 농후연소운전중의 공연비를 설정하는 것(S324,S334)을 포함한다.
  72. 제69항에 있어서, 하기 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법. (c) 내연엔진의 회전속도(Ne)를 검출하고; (b) 내연엔진의 체적효율(ηv)을 검출하고; 그리고, 상기 서브스텝(b2)는 상기 스텝(c)에서 검출된 엔진회전속도(Ne)와 상기 스텝(d)에서 검출된 체적효율(ηv)에 의거해서 2차 공기공급량을 설정하는 것(S328)을 포함한다.
  73. 제41항에 있어서, 상기 스텝(d)는, 내연엔진으로부터 배출되는 배기가스의 유속을 변화시킴으로써 배기가스온도를 상승시키는 것(S524,S534)을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법.
  74. 제73항에 있어서, 상기 스텝(b)는 상기 배기통로(14)의 상기 배기정화촉매장치(13a)에 관해서 하류쪽에서의 통로면적을 감소시켜, 상기 배기가스의 유속을 변화시키는 것(S524,S534)을 특징으로 하는 내연엔진제어방법.
  75. 제73항에 있어서, 하기 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법. (c) 상기 배기정화촉매장치(13a)의 온도(TCAT)를 검출하고; (d) 상기 스텝(c)에서 검출된 촉매장치온도(TCAT)가 소정온도(T1)에 달했을때에 상기 배기통로(14)내의 상기 배기정화촉매장치(13a)에 관해서 상류쪽에 연료를 공급하는 것(S536)을 포함한다.
  76. 제41항에 있어서, 상기 스텝(d)는, 상기 스텝(a)에서 상기 추정흡착량이 상기 소정흡착량에 달한 것이 판정되었을 때, 내연엔진의 배기포트(10a, 10b)로부터 상기 배기정화촉매장치(113a, 113b)까지의 배기통로길이가 상기 소정흡착량에의 도달의 판정전의 것보다 짧게 하는 것(S624, S634)을 포함하고, 이에 의해 상기 배기정화촉매장치(113a, 113b)에 공급되는 배기가스의 온도를 상승시키는 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법.
  77. 제76항에 있어서, 하기 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 내연엔진제어방법. (c) 상기 배기정화촉매장치(113a, 113b)의 온도(TCAT)를 검출하고; (d) 상기 스텝(c)에서 검출된 촉매온도(TCAT)가 소정온도(T1)에 달했을때에 상기 배기통로(14a, 14b, 130a, 130b)내의 상기 배기정화촉매장치(113a, 113b)에 관해서 상류쪽에 연료를 공급하는 것(S636)을 포함한다.
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