KR19990014199A - 내연기관의 배기 정화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 질소 산화물 흡장 환원촉매를 구비하고 있는 내연기관의 배기 정화장치에 있어서, 리치 스파이크(rich spike) 제어를 행하는 경우의 출력변동을 억제하며, 실화의 방지를 도모하는 것으로서, 배기덕트(55)내에는, 질소 산화물 흡장 환원촉매(56)가 설치되며, 이 촉매(56)는 린 공연비에서의 운전이 행해지면, 배기가스중의 질소 산화물(NOx)를 흡장하며, 리치로 되어되면 흡장되어 있던 NOx를 환원한다. 전자 제어장치(ECU)(30)는, 운전상태에 따라서 연소모드를 설정하며, 성층연소, 균질연소 등을 실행한다. ECU(30)는 총합 NOx흡장량이 한계 기준치를 넘고 있는 경우로서, 또한, 리치 스파이크 제어가 허가되어 있을때에만 리치 스파이크 제어를 행한다. ECU(30)는, 엔진(1)의 연소모드가 변환된 경우 및 변환된후 소정시간이 경과될때까지의 사이는 리치 스파이크 제어를 허가하지 않는다.

Description

내연기관의 배기 정화장치
본 발명은 내연기관의 배기 정화장치에 관한 것으로서, 상세하게는 내연기관의 배기통로에 질소 산화물 흡장 환원촉매를 구비하는 내연기관의 배기 정화장치에 관한 것이다.
(종래의 기술)
종래, 일반적으로 사용되고 있는 엔진에 있어서는, 연료 분사밸브로부터의 연료는 흡기포트로 분사되며, 연소실에는 미리 연료와 공기와의 균질 혼합기가 공급된다. 이러한 엔진에서는 엑셀조작에 연동되는 스로틀 밸브에 의해 흡기통로가 개폐되며, 이 계폐에 의해 엔진의 연소실에 공급되는 흡입 공기량(결과적으로는 연료와 공기가 균질하게 혼합된 기체의 량)이 조정되며, 따라서 엔진출력이 제어된다.
그러나, 상기에서 이야기하는 균질연소에 의한 기술에서는, 스로틀 밸브의 스로틀 동작에 따라서 커다란 흡기부압이 발생하며, 펌핑로스가 크게되어 효율은 낮게된다. 이것에 대하여, 스로틀 밸브의 스로틀을 작게하며, 연소실에 직접연료를 공급하는 것에 의해 점화 플러그의 근방에 가연 혼합기를 존재시켜 해당부분의 공연비를 높여서 착화성을 향상시키도록 한 '성층연소'라고 하는 기술이 알려져 있다.
이러한 기술에 있어서는, 엔진의 저부하시에는 분사된 연료가 점화 플러그주위에 편재공급됨과 동시에 스로틀 밸브가 거의 전체 개방으로 열려져 성층연소가 실행된다. 이것에 의해 펌핑로스의 저감이 도모되며, 연비의 향상이 도모되어진다.
그런데, 상기 성층연소와 같이, 희박(린)공연비에서의 운전이 행해지는 엔진에 있어서는, 린 공연비 영역에서 발생되기 쉬운 질소 산화물(NOx)을 정화시키며, NOx흡장 환원 촉매장치가 이용되고 있다.
상기 NOx 흡장 환원촉매는, 예를들면 제오라이트를 주성분으로 하는 것이며, 배기중의 탄화수소(HC)를 일시적으로 흡착하며, 이 HC에 의해 NOx를 환원하는 것으로 추정되고 있다. 이러한 NOx흡장 환원 촉매장치를 갖는 기술로서 예를들면 일본 특개평6-193487호 공보에 개시된 것이 알려져 있다. 이 기술에서는 기본적인 제어로서, 리치 스파이크제어라는 것이 행해진다. 즉, 린 공연비에서의 운전이 계속되면, 상기 촉매에 흡착되는 NOx가 포화상태에 도달하며, 남은 NOx는 배기가스중으로 방출되어 버린다는 우려가 있다. 이 때문에 본 제어에서는 소정의 타이밍을 계산하여 공연비가 일시적으로 강제적으로 리치로 제어된다. 이와같은 제어가 행해지는 것으로서 배기중의 HC의 량이 증대되며, NOx가 질소가스(N2)에 환원되어 대기중에 방출되는 것이다.
또한, 상기 기술에서는 리치 스파이크 제어시의 엔진의 토오크변동을 억제하기 위한 리치량을 설정하도록하고 있다. 즉, 리치 스파이크 제어가 행해지기 전의 리치 공연비에 있어서의 출력 토오크와 리치 스파이크 제어가 행해지는 경우의 리치 공연비에 있어서의 출력 토오크가 거의 동등하게 되도록 연료 분사량등이 산출된다.
그렇지만, 상기 종래기술에서는, 다음에 기재하는 문제가 있었다. 즉, 엔진이 안정되어 있지 않은상태 '예를들면, (1) 성층연소와 균질연소와의 사이에서 변환이 있었던 때. (2) 흡입 공기량이 크게 변화하는 과도시 등'에 있어서 리치 스파이크제어가 행해진 경우에는, 엔진의 출력 변동이 발생되어 버리며, 더나아가서는 실화가 일어나 버린다는 우려가 있었다.
우선, 성층연소와 균질연소와의 사이에서 변환이 있었던 경우, '(1)의 경우'에 관하여 보다 상세히 설명한다. 균질 연소시에 있어서 리치 스파이크 제어를 행하는 경우에는, 연료 분사량을 증량하며, 또한, 점화시기의 지각제어를 행하는 것이 일반적이다. 이것에 대하여, 성층연소시에 있어서는, 흡입 공기량이 많으며, 리치로 하기 위한 연료의 증량폭이 지나치게 커서 플러그 주위의 연료 농도가 상당히 짙게 되어 버리기 때문에 균질 연소시와 동일한 제어방법을 채용하는 것이 불가능하다. 그 때문에 리치 스파이크제어를 행하는 경우에는, 연료 분사량을 어느 정도 증량함과 동시에 스로틀 개방도나, 스왈 콘트롤 밸브(SCV)의 개방도나, EGR밸브의 개방도를 작게하며, 펌프손실을 늘리는 것으로 토오크의 증대를 억제한다. 이것은, 균질연소 상태에 유사한 상태로 제어하는 것이며, 또한, 이것과는 별도로 균질연소로 변화되는 것이 고려된다. 즉, 성층상태시에는 상기과 같이 하여 리치 스파이크 제어를 행하지 않으면 않된다.
따라서, 성층연소와 균질연소와의 사이에서 연소상태의 변환이 행해질때라는 것은, 흡입 공기량이 크게 변화되어 있는 상태이며, 이러한 상태하에 있어서 리치 스파이크제어를 행한 것은, 출력변동이 발생되기 쉬우며, 또한, 실화가 일어나기 쉽게되어 버린다.
또한, 상기 연소상태의 변환시 이외, 즉, 단순하게 흡입 공기량이 변화되는 과도시 '상기(2)의 경우'에도 실제의 엑추에이터(스로틀 밸브, SCV, ECU밸브)의 개방도와, 요구개방도와의 사이에 차이가 발생되기 쉽다. 이러한 경우에는, 당연하지만 흡입 공기의 상태(공연비, 스왈강도, EGR량 등)은, 실제의 상태와 요구상태와의 사이에 의해 한층 차이가 발생되기 쉽다. 이러한 상황아래에서, 리치 스파이크제어가 행해진 경우에는, 출력변동이 발생되기 쉬우며, 또한, 실화가 일어나기 쉽게되어 버린다.
본 발명은 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 배기통로에 질소 산화물 흡장 환원촉매를 갖는 내연기관의 배기 정화장치에 있어서, 리치 스파이크제어를 행하는 경우의 출력변동을 억제하며, 실화의 방지를 도모할 수 있는 내연기관의 배기 정화장치를 제공하는 것에 있다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기 목적을 달성하기 위해, 청구항 1항에 기재된 발명에 있어서는, 내연기관의 배기통로에 설치되며, 공연비가 린일때에는 질소 산화물을 흡장하며, 공연비가 리치일때에는 흡장된 질소 산화물을 환원하여 방출하는 질소 산화물 흡장 환원촉매와, 상기 질소 산화물 흡장 환원촉매에 흡장된 질소 산화물을 환원하여 방출하는 경우에는, 상기 내연기관의 연소실내에 도입되는 혼합기의 공연비를 리치로 하는 리치 스파이크 제어수단을 구비한 내연기관의 배기 정화장치에 있어서,
상기 내연기관의 운전상태의 안정도를 판단하는 상태 안정도 판단수단과, 상기 상태 안정도 판단수단에 의해 상기 내연기관의 운전상태가 안정되어 있다고 판단된 때에, 상기 리치 스파이크 제어수단에 의해 제어를 허용하는 리치 스파이크 제어허용 수단을 설치하는 것을 요지로 하고 있다.
또한, 청구항 2에 기재된 발명에서는, 청구항 1에 기재된 내연기관의 배기 정화장치에 있어서, 상기 내연기관의 연소상태를 변환하는 연소상태 변환수단을 설치함과 함께, 상기 연소상태 변환수단에 의해 상기 내연기관의 연소상태가 변환된때에는, 상기 상태 안정도 판단수단은, 상기 내연기관의 운전상태가 안정되어 있지않다고 판단하는 것을 그 요지로 하고 있다.
또한, 청구항 3에 기재된 발명에서는, 청구항 2에 기재된 내연기관의 배기 정화장치에 있어서, 상기 상태안정도 판단수단은, 상기 연소상태 변환수단에 의해 상기 내연기관의 연소상태가 변환된후 소정시간 경과후에 상기 내연기관의 운전상태가 안정되어 있다고 판단하는 것을 그 요지로 하고 있다.
청구항 4에 기재된 발명에서는, 청구항 2 또는 3에 기재된 내연기관의 배기 정화장치에 있어서, 상기 연소상태 변환수단은, 적어도 성층연소와 균질연소와의 사이에서 상기 내연기관의 연소상태를 변환하는 것을 그 요지로 하고 있다.
청구항 5에 기재된 발명에서는, 청구항 1에 기재된 내연기관의 배기 정화장치에 있어서, 상기 내연기관의 연소실로의 흡입 공기량의 변화를 검출하는 흡입 공기량 변화 검출수단을 설치함과 동시에, 상기 흡입 공기량 변화 검출수단에 의해 흡입 공기량의 소정이상의 변화가 검출된때에는, 상기 상태안정도 판단수단은, 상기 내연기관의 운전상태가 안정되어 있지않은 것이라고 판단하는 것을 그 요지로 하고 있다.
또한, 청구항 6에 기재된 발명에서는, 청구항 5에 기재된 내연기관의 배기 정화장치에 있어서, 상기 흡입 공기량 변화 검출수단은, 상기 내연기관의 연소실로의 흡입공기량을 변경시기키 위한 엑추에이터의 동작상태에 근거하여 흡입 공기량의 변화를 검출하는 것을 그 요지로 하고 있다.
(작용)
상기 청구항 1항에 기재된 발명에 의하면, 내연기관의 배기통로에 설치된 질소 산화물 흡장 환원촉매는, 공연비가 린일때에는 질소 산화물을 흡장하며, 공연비가 리치일때에는 흡장한 산소 산화물을 환원하여 방출한다. 그리고, 질소 산화물 흡장 환원촉매에 흡장된 질소 산화물을 환원하여 방출하는 경우에는 리치 스파이크 제어수단에 의해 내연기관의 연소실내에 도입되는 혼합기의 공연비가 리치로 된다. 이것에 의해, 배기중의 탄화수소의 량이 증대하며, 상기 촉매에 흡장된 질소 산화물이 환원되어 방출된다.
또한, 본 발명에서는, 상태 안정도 판단수단에 의해 내연기관의 운전상태의 안정도가 판단된다. 그리고, 그 상태 안정도 판단수단에 의해 내연기관의 운전상태가 안정되어 있다고 판단된때에, 상기 리치 스파이크 제어수단에 의한 제어가 리치스파이크 제어허용 수단에 의해 허용된다.
이 때문에, 내연기관의 운정상태가 안정되어 있지 않은때에는, 내연기관에 도입되는 흡입 공기도 안정되어 있지 않은 경우가 많지만, 이러한 경우에는, 리치 스파이크 제어수단에 의한 제어가 행해지지 않는다. 따라서, 흡입공기가 불안정한 상태에 있어서 리치 스파이크 제어가 행해지는 것에 의한 연소의 불합리가 억제된다.
또한, 청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 청구항 1에 기재된 발명의 작용에 가해져셔 또한, 연소상태 변환수단에 의해 내연기관의 연소상태가 변환된다. 그리고, 연소상태 변환수단에 의해 내연기관의 연소상태가 변환된 때에는 상기 상태 안정도 판단수단은, 내연기관의 운전상태가 안정되어 있지 않다고 판단한다. 따라서, 내연기관의 연소상태가 변환된때에는, 내연기관에 도입되는 흡입 공기도 안정되어 있지 않은 경우가 많지만, 이러한 경우에는 리치 스파이크 제어수단에 의한 제어가 행해지지 않는다. 따라서, 연소상태가 변환되어진 때에 리치 스파이크제어가 행해지는 것에 의한 연소의 불합리가 억제된다.
또한, 청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 청구항 2에 기재된 발명의 작용에 가해져서 상태 안정도 판단수단은, 연소상태 변환수단에 의해 내연기관의 연소상태가 변환된후 소정시간 경과후에 내연기관의 운전상태가 안정되어 있다고 판단한다. 여기에서, 내연기관의 연소상태가 변환되어지고나서 소정시간이 경과될때까지는 내연기관에 도입되는 흡입 공기도 안정되지 않는 것이 많다. 본 발명에서는 이러한 경우에도, 리치 스파이크 제어수단에 의한 제어가 행해지지 않기 때문에 상기 청구항 2에 기재된 발명의 작용이 보다 확실하게 이루어지게 된다.
또한, 청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 청구항 2, 3에 기재된 발명의 작용에 추가하여 상기 연소상태 변환수단은, 적어도 성층연소와 균질연소와의 사이에서 상기 내연기관의 연소상태를 변환한다. 성층연소로부터 균질연소로 혹은 균질연소로부터 성층연소로 연소상태가 변환된 경우에는, 연소기관에 도입되는 흡입공기가 안정되지 않는다. 본 발명에서는, 이러한 경우에, 혹은, 이러한 경우로부터 소정시간 경과할때까지는, 리치 스파이크 제어수단에 의한 제어가 행해지지 않는 것으로부터 상기 청구항 2 또는 3에 기재된 발명의 작용이 보다 확실하게 이루어지게 된다.
청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 청구항 1에 기재된 발명의 작용에 추가하여 흡입 공기량 변화 검출수단에의해 내연기관의 연소실로의 흡입 공기량의 변화가 검출된다. 그리고, 흡입 공기량 변화 검출수단에 의해 흡입 공기량의 소정이상의 변화가 검출된 때에는, 상기 상태 안정도 판단수단은, 내연기관의 운전상태가 안정되어 있지 않은 것이라고 판단한다. 따라서, 흡입 공기량의 소정이상의 변화가 있었던 때에는, 리치 스파이크 제어수단에 의한 제어가 행해지지 않는다. 따라서, 흡입 공기량이 크게 변화될 때에 리치 스파이크 제어가 행해지는 것에 의한 연소의 불합리가 억제된다.
또한, 청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 청구항 5에 기재된 발명의 작용에 추가하여 상기 흡입 공기량 변화 검출수단은, 내연기관의 연소실로의 흡입 공기량을 변경시키기 위한 엑추에이터의 동작상태에 근거하여 흡입 공기량의 변화를 검출한다. 따라서, 흡입 공기량의 변화가 비교적 용이하며 확실하게 검출된다.
도 1은 제 1실시예에 있어서의 엔진의 배기 정화장치를 나타내는 개략 구성도.
도 2는 엔진의 기통부분을 확대하여 나타내는 단면도.
도 3은 ECU에 의해 실행되는 리치 스파이크(rich spike) 요구 플래그설정 루틴을 나타내는 흐름도.
도 4는 ECU에 의해 실행되는 리치 스파이크 제어실행 루틴을 나타내는 흐름도.
도 5는 엔진 회전수 및 부하에 대하여 각종의 연소모드를 정하여 이루어지는 맵.
도 6은 제 2실시예에 있어서 ECU에 의해 실행되는 리치스파이크 제어실행 루틴을 나타내는 흐름도.
도 7은 제 3실시예에 있어서 ECU에 의해 실행되는 리치 스파이크 제어실행 루틴을 나타내는 흐름도.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1 : 엔진 11 : 연소 분사밸브
17 : 스왈 콘트롤 밸브 23 : 스로틀 밸브
25 : 스로틀 센서 26A : 엑셀센서
29 : 스왈 콘트롤 밸브센서 30 : ECU
53 : EGR 밸브 55 : 배기통로를 구성하는 배기덕트
56 : 질소 산화물 흡장 환원촉매 64 : EGR 센서
(제 1실시예)
이하, 본 발명에 있어서의 내연기관의 배기 정화장치를 구체화한 제 1실시예를 도면에 근거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 실시예에 있어서, 차량에 탑재된 통내 분사식 엔진의 배기 정화장치를 나타내는 개략 구성도 이다. 내연기관으로서의 엔진(1)은, 예를들면, 4개의 기통(1a)을 구비하며, 이것들 각 기통(1a)의 연소실 구조가 도 2에 나타나 있다. 이것들의 도면에 나타내듯이 엔진(1)은 실린더 블록(2)내에 피스톤을 구비하고 있으며, 상기 피스톤은 실린더 블록(2)내에서 왕복운동 한다. 실린더 블록(2)의 상부에는 실린더 헤드(4)가 설치되며, 상기 피스톤과 실린더 헤드(4)와의 사이에는 연소실(5)이 형성되어 있다. 또한, 본 실시예에서는 1기통(1a)에 4개의 밸브가 배치되어 있으며, 도면중에 있어서 부호 6a로서 제 1흡기밸브, 6b로서 제 2흡기밸브, 7a로서 제 2흡기포트, 7b로서 제 2흡기포트, 8로서 한쌍의 배기밸브, 9로서 한쌍의 배기 포트가 각각 나타나 있다.
도 2에 나타내듯이, 제 1흡기포트(7a)는 헤리칼형 흡기포트로 이루어지며, 제 2흡기포트(7b)는 거의 곧게 연장되는 스트레트 포트로 이루어진다. 또한, 실린더 헤드(4)의 내벽면의 중앙부에는 점화 플러그(10)가 설치되어 있다. 이 점화 플러그(10)에는, 도시생략된 분배기(distribute)를 통해 이그네이터(12)로부터의 고전압이 인가되도록 이루어져 있다. 그리고, 이 점화 플러그(10)의 점화 타이밍은 이그네이터(12)로부터의 고전압의 출력 타이밍에 의해 결정된다. 또한, 제 1흡기밸브(6a) 및 제 2흡기밸브(6b)근방의 실린더 헤드(4)내 벽면 주변부에는 연료 분사밸브(11)가 배치되어 있다. 즉, 본 실시에에 있어서는, 연료 분사밸브(11)로부터의 직접적으로 기통(1a)내에 분사되도록 이루어져 있다.
도 1에 나타내듯이, 각기통(1a)의 제 1흡기포트(7a) 및 제 2흡기포트(7b)는, 각각 흡기매니폴드(15)내에 형성된 제 1흡기로(15a) 및 제 2흡기포(15b)를 통해 서지탱크(16)내로 연결되어 있다. 각 제 2흡기통로(15b)내에는 각각 스왈 콘트롤밸브(17)가 배치되어 있다. 이것들의 스왈 콘트롤 밸브(17)는 공통의 샤프트(18)를 통해 예를들면 스텝모터(19)에 연결되어 있다. 이 스텝모터(19)는 후술하는 전자 제어장치(이하 간단히 'ECU'라고 칭함)(30)으로부터의 출력신호에 근거하여 제어된다. 또한, 해당 스텝모터(19)대신에 엔진(1)의 흡기포트(7a, 7b)의 부압에 따라서 제어되는 것을 이용하여도 좋다.
상기 서지탱크(16)는, 흡기덕트(20)를 통해 에어클리너(21)에 연결되며, 흡기덕트(20)내에는, 스텝모터(22)에 의해 개폐되는 스로틀(23)이 설치되어 있다. 즉, 본 실시예의 스로틀밸브(23)는, 전자 제어식이며, 기본적으로는, 스텝모터(22)가 상기 ECU(30)로부터의 출력신호에 근거하여 구동되는 것에 의해 스로틀밸브(23)가 개폐제어 된다. 그리고, 이 스로틀 밸브(23)의 개폐에 의해 흡기덕트(20)를 통과하여 연소실(5)내에 도입되는 흡기 공기량이 조절되도록 이루어져 있다. 본 실시예에서는 흡기 덕트(20), 서지탱크(16) 및 제 1흡기로(15a) 및 제 2흡기로(15b) 등에 의해 흡기통로가 구성되어 있다.
또한, 스로틀 밸브(23)의 근방에는, 그 개방도(스로틀 개방도(trtnow))를 검출하기 위한 스로틀 센서(25)가 설치되어 있다. 또한, 상기 각 기통의 배기포트(9)에는 배기 메니폴드(14)가 접속되어 있다. 그리고, 연소후의 배기가스는 해당 배기 매니폴드(14)를 통해 배기통로를 구성하는 배기덕트(55)로 배출되도록 이루어져 있다.
또한, 본 실시예에서는 공지의 배기가스 재순환(EGR)기구(51)가 설치되어 있다. 이 EGR기구(51)는 배기가스 재순환 통로로서의 EGR통로(52)와 동 통로(52)의 도중에 설치된 EGR밸브(53)를 포함하고 있다. EGR통로(52)는, 스로틀 밸브(23)의 하류측의 흡기덕트(20)와, 배기덕트(55)와의 사이를 연통하도록 설치되어 있다. 또한, EGR밸브(53)는, 밸브시트, 밸브체 및 스텝모터(모두 도시생략)을 내장하고 있다. EGR밸브(53)의 개방도는, 스텝모터가 밸브체를 밸브시트에 대하여 단속적으로 변위시키는 것에의해 변동된다. 그리고, EGR밸브(53)가 개방되는 것에의해 배기덕트(55)로 배출된 배기가스의 일부가 EGR통로(52)로 흐른다. 이 배기가스는, EGR밸브(53)를 통해 흡기덕트(20)로 흐른다. 즉, 배기가스의 일부가 EGR기구(51)에 의해 흡입 혼합기중에 재순환된다. 이때, EGR밸브(53)개방도가 조절되는 것에 의해 배기가스의 재순환량이 조정되는 것이다.
아울러서, 본 실시예에서는, 상기 배기덕트(55)내에는, 질소 산화물 흡장 환원촉매(56)가 설치되어 있다. 이 촉매(56)는, 기본적으로는 린 공연비에서의 운전이 행해지면, 배기가스중의 질소 산화물(NOx)을 흡장한다. 또한, 공연비가 리치로 제어되면, 배기중의 HC량의 증대에 의해 흡장되어 있던 NOx가 질소가스(N2)로 환원되어 대기중에 방출되도록 이루어져 있다(리치 스파이크제어).
이어서, 상술한 ECU(30)는, 디지탈 컴퓨터로 이루어져 있으며, 쌍방향성 버스(31)를 통해 상호 접속된 RAM(random access memory)(32), ROM(read only memory)(33), 마이크로 프로세서로 이루어지는 CPU(중앙처리 장치)(34), 입력포트(35) 및 출력포트(36)를 구비하고 있다.
운전자에 의해 조작되는 엑셀페들(24)에는, 해당 엑셀페들(24)의 밟기량에 비례한 출력전압을 발생하는 엑셀센서(26A)가 접속되며, 상기 엑셀센서(26A)에 의해 엑셀 개방도(ACCP)가 검출된다. 해당 엑셀센서(26A)의 출력전압은, AD변환기(37)를 통해 입력포트(35)에 입력된다. 또한, 동일 엑셀페들(24)에는 엑셀페들(24)의 밟기량이 [0]인 것을 검출하기 위한 전체 폐쇄스위치(26B)가 설치되어 있다. 즉, 이 전체 폐쇄 스위치(26B)는, 엑셀페들(24)의 밟기량이 [0]인 경우에 전체 폐쇄신호로서 [1]의 신호를, 상기 전체 스위치(26B)의 출력전압도 입력포트(35)에 입력되도록 이루어져 있다.
또한, 상사점 센서(27)는 예를들면 1번 기통(1a)가 흡기상사점에 도달한 때에 출력패스를 발생하며, 이 출력 패스가 입력포트(35)에 입력된다. 크랭크각 센서(28)는 예를들면 크랭크 샤프트가 30°CA회전할 때마다 출력펄스를 발생하며, 이 출력 펄스가 입력 포트에 입력된다. CPU(34)에서는 상사점 센서(27)의 출력펄스와 크랭크각 센서(28)의 출력 펄스로부터의 엔진 회전수(NE)가 산출된다(판독된다).
또한, 상기 샤프트(18)의 회전각도는 스왈 콘트롤 밸브센서(29)에 의해 검출되며, 이것에 의해 스왈 콘트롤 밸브(17)의 개방도(SCV 개방도)(scvnow)가 검출된다. 그리고, 스왈 콘트롤 밸브센서(29)의 출력은 A/ D변환기(37)를 통해 입력포트(35)에 입력된다.
아울러, 상기 스로틀 센서(25)에 의해 스로틀 개방도(trtnow)가 검출된다. 이 스로틀센서(25)의 출력은 A/D변환기(37)을 통해 입력포트(35)에 입력된다.
본 실시예에서는 서지탱크(16)내의 압력(흡기압 PiM)을 검출하는 흡기압 센서(61)가 설치되어 있다. 또한, 엔진(1)의 냉각수의 온도(냉각수온 THW)를 검출한느 수온센서(62)가 설치되어 있다. 또한, 배기덕트(55)의 질소 산화물 흡장 환원촉매(56)보다도 상류측에 있어서는, 배기중의 산소농도(OX)를 검출하기 위한 산소센서(63)가 설치되어 있다. 이 산소센서(63)는, 이론 공연비근방에서 출력전압이 급변하는 특성을 가지고 있다. 그리고, 본 실시예에서는, 이러한 특성에 근거하여 공연비 A/F가 검출되도록 이루어져 있다. 또한, EGR밸브(53)의 근방에는 상기 밸브(53)의 개방도(EGR개방도)(egrnow)를 검출하기 위한 EGR센서(64)가 설치되어 있다. 이들 각 센서(61, 62, 63, 64)의 출력도 A/D변환기(37)를 통해 입력포트(35)에 입력되도록 이루어져 있다.
한편, 출력포트(36)는, 대응하는 구동회로(38)를 통해 각 연료 분사밸브(11), 각 스텝모터(19, 22)이그네이터(12) 및 EGR밸브(53)(스텝모터)에 접속되어 있다. 그리고, ECU(30)은 각센서등(25-29, 61-64)로부터의 신호에 근거하여 ROM(33)내에 격납된 제어 프로그램에 따라서, 연료 분사밸브(11), 스텝모터(19, 22), 이그네이터(12)(점화플러그 10) 및 EGR밸브(53) 등을 바람직하게 제어한다.
이어서, 상기 구성을 구비한 엔진의 배기 정화장치에 있어서의 본 실시예에 따른 각종 제어에 관한 프로그램에 관하여 흐름도를 참조하여 설명한다. 우선, 도 3은 본 실시예에 있어서, 상기 질소 산화물 흡장 환원촉매(56)에 흡장된 질소 산화물(NOx)를 환원하여 방출하는 뜻을 요구하는지 아닌지를 나타내는 리치 스파이크 요구 플래그(Xrichreq)를 결정하기 위한 '리치 스파이크 요구 플래그 설정루틴'을 나타내는 흐름도로서, 소정 크랭크각(예를들면 [180°CA])마다 들어가서 ECU(30)에 의해 실행된다.
처리가 이 루틴으로 이행되면, ECU(30)는 우선 스텝(101)에 있어서, 현재 리치 스파이크 실행 플래그(Xrichon)가 [0]인지 아닌지를 판단한다. 여기에서 리치 스파이크 실행 플래그(Xrichon)는, 실제로 리치 스파이크제어를 실행하는지 아닌지를 나타내기 위한 플래그로서, 실제로 리치 스파이크 제어가 실행되는 경우에는 [1]로, 그렇지 않은 경우에는 [0]으로 설정된다. 그리고, 현재 리치 스파이크 실행 플래그(Xrichon)가 [0]의 경우에는, 실제로 리치 스파이크제어가 실행되지 않고, 질소산화물 흡수 환원촉매(56)에는, NOx가 계속 흡장되는 것으로서, 스텝(102)으로 이행된다.
스텝(102)에 있어서, ECU(30)는 현재의 운전상태에 있어서의 질소 산화물 흡장 환원촉매(56)에서의 단위시간당의 NOx흡장량(Qnox)을 산출한다. 이 단위 시간당의 NOx 흡장량(Qnox)은 현재의 운전상태 '예를들면 엔진 회전수[NE 및 부하(예를들면 연료 분사량)]에 근거하여 도시생략된 맵이 참작되는 것에 의해 산출된다.
또한, 계속 스텝(103)에 있어서, ECU(30)는, 현재, 질소 산화물 흡장 환원촉매(56)에 있어서 흡장되어 있는 총합 NOx 흡장량(SQnox)을 산출한다. 보다 상세하게는, 전회의 총합 NOx 흡장량(SQnoxi-1)에 대하여 금회 산출된 단위 시간당의 NOx 흡장량(Qnox)을 가산하는 것에 의해 총합 NOx 흡장량(SQnox)이 산출된다.
또한, 다음의 스텝(104)에 있어서는, 현재의 총합 NOx 흡장량(SQnox)가, 미리 결정된 한계 기준값(Cq)을 넘고 있는지 아닌지를 판단한다. 여기에서 이 한계 기준값(Cq)은, 질소 산화물 흡장 환원촉매(56)에 있어서 그 이상 NOx의 흡장이 불가능하게 되는 한계의 값, 또는 그것보다도 약간 작은 값이다. 그리고, 총합 NOx 흡장량(SQnox)이 한계 기준값(CQ)을 아직 넘지 않은 경우에는, 어떠한 처리도 행하지 않으며, 그 후의 처리를 일단 종료한다. 이것에 대하여 총합 NOx 흡장량(SQnox)이 한계 기준값(CQ)을 넘고 있는 경우에는 스텝(105)로 이행된다.
스텝(105)에 있어서, ECU(30)은, 질소 산화물 흡장 환원촉매(56)에 흡장되어 있는 NOx를 환원할 필요가 있는 것으로서, 리치 스파이크 요구플래그(Xrichreq)를 [1]로 설정하며, 그후의 처리를 일단 종료한다.
한편, 상기 스텝(101)에 있어서, 현재 리치스파이크 실행 플래그(Xrichon)이 [0]이 아니며, 즉 [1]라고 판단된 경우에는, 실제로 리치 스파이크 제어가 실행되어 있으며, 질소 산화물 흡장 환원촉매(56)에 흡장되어 있는 NOx가 환원되며, 방출되어 있는 것으로서 스텝(106)으로 이행된다.
스텝(106)에 있어서, ECU(30)는 현재의 운전상태에 있어서의 질소 산화물 흡장 환원촉매(56)에서의 단위 시간당 NOx환원량(Qnoxd)을 산출한다. 그 단위시간당 NOx환원량(Qnoxd)은, 현재의 운전상태 예를들면 엔진 회전수(NE) 및 부하에 근거하며, 혹은 공연비에 근거하여 도시생략된 맵이 참작되는 것에 의해 산출된다.
또한, 계속 스텝(107)에 있어서, ECU(30)는, 현재 질소 산화물 흡장 환원촉매(56)에 있어서 흡장되어 있는 총합 NOx흡장량(SQnox)을 산출한다. 보다 상세하게는, 전회의 총합 NOx흡장량(SQnoxi-1)에 대하여 금회 산출된 단위 시간당의 NOx환원량(Qnoxd)을 감산하는 것에 의해 총합 NOx흡장량(SQnox)이 산출된다.
또한, 다음의 스텝(108)에 있어서는, 현재의 총합 NOx흡장량(SQnox)이 [0]으로 되었는지 아닌지를 판단한다. 그리고, 현재의 총합 NOx흡장량(SQ nox)이 아직[0]으로 되어 있지 않은경우에는, 어떤 처리를 행하는 일없이 그 후의 처리를 일단 종료한다. 이것에 대하여 현재의 총합 NOx흡장량(SQnox)이 [0]으로 된 경우에는, 그 이상 리치 스파이크 제어를 행할 필요가 없다고 판단하여 스텝(109)으로 이행한다.
스텝(109)에 있어서, ECU(30)는 리치 스파이크 실행플래그(Xrichon)를 [0]으로 설정함과 함께, 리치 스파이크 요구 플래그(Xrichreq)를 [0]으로 설정한다. 그리고, 그후의 처리를 일단 종료한다.
이와같이, 상기 '리치 스파이크 요구플래그 설정루틴'에 있어서는, 총합 NOx흡장량(SQnox)에 대하여 리치 스파이크 요구 플래그(Xrichreq)가 설정된다.
이어서, 본 실시예에 있어서, ECU(30)에 의해 최종적으로 리치 스파이크 제어의 실행 가부를 판단하는 경우의 제어내용에 관하여 설명한다. 즉, 도 4는, ECU(30)에 의해 실행되는 '리치 스파이크제어 실행루틴'을 나타내는 흐름도 로서, 소정시간 마다의 입력으로 실행된다.
처리가 이 루틴으로 이행되면, ECU(30)는, 우선 스텝(201)에 있어서 현재의 운전상태에 근거하여 금회의 연소모드(fmode)를 설정한다. 본 실시예에서는, 도 5에 나타내는 맵이 참작되는 것에 의해 연소모드(fmode)가 설정된다. 이 맵은, 엔진회전수(NE) 및 부하에 대하여 연소모드(fmode)가 미리 설정된 것이다. 그리고, 상기 맵이 참작되는 것에의해, 스텝(201)에 있어서는, 그때마다의 엔진회전수(NE) 및 부하에 따라서 성층연소(fmode=0), 약성층 연소(fmode=1), 균질린 연소(fmode=2) 및 스토이크 또는 리치 공연비에서의 균질연소(fmode=3) 중, 어느것이 연소모드(fmode)가 설정되게 된다.
이어서, 스텝(202)에 있어서는, 금회 설정된 연소모드(fmode)가, 전회설정되어 있던 연소모드(fmode)와는 다르게 되었는지 아닌지가 즉, 연소모드가 변환되었는지 아닌지를 판단한다. 그리고, 금회의 연소모드(fmode)가 전회의 연소모드(fmode)와는 다르게 된 경우에는 스텝(203)에 있어서, 모드 변화후 카운터의 카운트치(crichs)를 [0]으로 클리어 한다.
또한, 계속 스텝(204)에 있어서, 연소모드(fmode)가 변환된 직후로서, 흡입 공기상태가 불안정한 것으로서, 리치 스파이크 제어를 금지하는 리치 스파이크 허가 플래그(Xirchs)를 [0]으로 설정하며, 그후 스텝(208)으로 이행한다.
한편, 상기 스텝(202)에 있어서, 금회의 연소모드(fmode)가 전회의 연소모드(fmodeb)와 동일한 경우에는, 스텝(205)으로 이행한다. 스텝(205)에 있어서는, 모드 변화후 카운터의 카운트치(crichs)를 [1]씩 처리한다.
또한, 계속 스텝(206)에 있어서, ECU(30)는, 현재의 모드 변화후 카운터의 카운트치(crichs)가, 소정시간(Cr)을 초과하였는지 아닌지를 판단한다. 여기에서, 소정시간(Cr)은, 연소모드(fmode)가 변환된후 계통이 안정될때까지의 시간으로서 미리 정해진 고정치라도 좋으며, 연소모드의 변환전후의 각종 엑추에이터(스로틀 밸브(23), 스왈 콘트롤 밸브(17), EGR밸브(53))의 속도차에 따라서 산출하여도 좋다. 그리고, 상기 카운트치(crichs)가 소정시간(Cr)을 아직 넘지않은 경우에는, 어떤 처리를 행하는일 없이 그후의 처리를 일단 종료한다. 이것에 대하여, 카운트치(crichs)가 소정시간(Cr)을 넘은 경우에는, 연소모드(fmode)가 변환된후 소정시간(Cr)이 경과되는 것으로서, 흡입 공기상태가 안정된 것으로 판정되어 스텝(207)으로 이행된다.
그리고, 스텝(207)에 있어서, ECU(30)는, 리치 스파이크 허가 플래그(Xirchs)를 [1]로 설정하며, 그후 스텝(208)로 이행한다.
스텝(204) 또는 스텝(207)으로부터 이행되어, 스텝(208)에 있어서는, 현재 상술한 '리치 스파이크 요구플래그 설정루틴'으로 설정되어 있는 리치 스파이크 요구플래그(Xrichreq)가 [1]인지 아닌지를 판단한다. 그리고, 리치 스파이크 요구플래그(Xrichreq)가 [1]이 아닌 경우, 즉[0]인 경우에는, 리치 스파이크제어를 실행할 필요가 없는 것으로서 어떠한 처리를 행하는 일없이 (리치 스파이크 실행플래그(Xrichon)가 [0]으로 된그대로)그후의 처리를 일단 종료한다.
또한, 리치 스파이크 요구플래그(Xrichreq)가 [1]의 경우에는, 계속 스텝(209)에 있어서, 리치 스파이크 허가 플래그(Xirchs)가 [1]로 설정되어 있는지 아닌지를 판단한다. 그리고, 리치 스파이크 허가 플래그(Xirchs)가 [1]로 설정되어 있지않은 경우, 즉, [0]인 경우에는, 리치 스파이크제어는 요구되어 들어가는 흡입 공기상태가 불안정하며, 리치 스파이크제어를 행하면 되지않는 것으로서, 어떤 처리도 행하지 않고(리치 스파이크 실행플래그(Xrichon)가 [0]으로 된 그대로)그후의 처리를 일단 종료한다.
이것에 대하여, 리치 스파이크 허가플래그(Xirchs)가 [1]로 설정되어 있는 경우에는, 리치 스파이크제어가 요구되어 있으며, 또한, 흡입 공기상태가 안정되어 있고, 리치 스파이크제어가 허가되어 있는 것으로서, 스텝(210)으로 이행한다. 스텝(210)에 있어서, ECU(30)는, 리치 스파이크 실행플래그(Xrichon)를 [1]로 설정하며, 그리고 그후의 처리를 일단 종료한다. 따라서 이러한 경우에는, 실제로 리치 스파이크 제어가 실행되게 된다.
이어서, 본 실시예의 작용 및 효과에 관하여 설명한다.
본 실시예에서는, 총합 NOx흡장량(SQnox)이 한계 기준값(CQ)을 넘고 있는 경우에는 질소 산화물 흡장 환원촉매(56)에 흡장되어 있는 NOx를 환원할 필요가 있으므로 리치 스파이크 요구플래그(Xrichreq)가 [1]로 설정된다. 그러나, 본 실시예에서는, 리치 스파이크 허가 플래그(Xirchs)가 [1]로 설정되어 있지 않은한, 리치 스파이크제어가 행해지지 않는다. 따라서, 상태가 불안정한 상태에 있어서 리치 스파이크제어가 행해지는 것에 의한 연소의 불합리가 제어된다. 그 결과, 출력변동이 발생하는일 없이, 또한 실화의 발생을 방지할 수 있다.
특히, 본 실시예에서는, 엔진(1)의 연소모드(fmode)가 변환된 경우에는, 리치 스파이크제어가 허가되지 않도록 하였다. 이 때문에, 연소모드(fmode)가 변환된 때에는, 흡입공기도 안정되지 않은 경우가 많지만, 이러한 경우에는, 리치 스파이크제어수단에 의한 제어가 행해지지 않는다. 따라서, 연료모드(fmode)가 변환된때에 리치 스파이크 제어가 행해지는것에 의한 연소의 불합리가 제어된다. 그 결과, 상기 작용효과를 보다 확실한 것으로 할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 연소모드(fmode)가 변환된 경우에만 한정되지 않고, 연소모드(fmode)가 변환된후 소정시간(Cr)이 경과할 때까지는 리치 스파이크제어가 허가되지 않도록 하였다. 이 때문에, 연소모드(fmode)가 변환된후 소정시간(Cr)이 경과할 때까지는 흡입 공기도 안정되지 않는일이 많지만, 본 실시예에서는, 이러한 경우에도 리치 스파이크제어가 행해지지 않는 것으로 상기 작용효과를 보다 확실한 것으로 할 수 있다.
(제 2실시예)
이어서, 본 발명을 구체화한 제 2실시예에 관하여 설명한다. 단, 본 실시예의 구성 등에 있어서는 상술한 제 1실시예와 동일한 것이기 때문에 동일한 부재 등에 관해서는 동일부호를 병기하여 그설명을 생략한다. 그리고, 이하에는, 제 1실시예와의 상이점을 중심으로 설명한다.
상기 제 1실시예에서는, 연소모드(fmode)가 변환된 경우 및 변환된후 소정시간(Cr)이 경과하기 까지의 사이는, 리치 스파이크제어가 허가되지 않도록 하였다. 이것에 대하여 본 실시예에서는, 흡입 공기량의 소정이상의 변화가 검출된 때에는, 리치 스파이크제어가 허가되지 않는 점에 특징을 가지고 있다.
따라서, 상술한 '리치 스파이크 요구플래그 설정루틴'은 본 실시예에 있어서도 ECU(30)에의해 실행되는 것으로서 다음에는, ECU(30)에 의해 최종적으로 리치 스파이크제어의 실행 가부를 판단하는 경우의 제어내용에 관하여 설명한다. 즉, 도 6은, ECU(30)에 의해 실행되는 '리치 스파이크제어 실행루틴'을 나타내는 흐름도로서 소정시간 마다 입력실행된다.
처리가 이 루틴으로 이행되면, ECU(30)는, 우선 스텝(301)에 있어서, ECU(30)에 의해 별도의 루틴으로 산출된 요구 스로틀 개방도(trtreq)와, 실제로 스로틀 센서(25)에 의해 검출된 스로틀 개방도(trtnow)와의 편차를 산출하며, 상기 편차가 소정값(Ct)이하인지 아닌지를 판단한다. 그리고, 상기 편차가 소정값(Ct)보다도 큰 경우에는 흡입 공기상태가 불안정이며, 리치 스파이크제어를 행해서는 않되는 것으로, 어떤 처리를 행하지 않고(리치 스파이크 실행플래그(Xrichon)가 [0]으로 된 그대로)그후의 처리를 일단 종료한다.
또한, 상기 편차가 소정값(Ct)이하인 경우에는, 스로틀 밸브(23)를 통과하는 흡입공기는 비교적 안정되어 있는 것으로서 스텝(302)로 이행한다. 스텝(302)에 있어서, ECU(30)는 별도의 루틴으로 산출된 요구 EGR개방도(egereq)와, 실제로 EGR센서(64)에 의해 검출된 EGR개방도(egrnow)와의 편차를 산출하며, 해당 편차가 소정값(Ce)이하인지 아닌지를 판단한다. 그리고, 상기 편차가 소정값(Ce)보다도 큰 경우에는, 흡입 공기상태가 불안정하며, 리치 스파이크제어를 행하지 않는 것으로서, 어떤 처리도 행하지 않으며(리치 스파이크 실행플래그(Xrichon)가 [0]으로 된 그대로)그후의 처리를 일단 종료한다.
또한, 상기 편차가 소정값(Ce)이하의 경우에는, EGR밸브(53)를 통과하는 흡입공기는 비교적 안정되어 있는 것으로서, 스텝(303)으로 이행한다. 스텝(303)에 있어서, ECU(30)는, 별도의 루틴으로 산출된 요구 SCV개방도(scvreq)와, 실제로 스왈 콘트롤 밸브센서(29)에 의해 검출된 SCV개방도(scvnow)와의 편차를 산출하며, 상기 편차가 소정값(Cs)이하인지 아닌지를 판단한다. 그리고, 상기 편차가 소정값(Cs)보다도 큰경우에는, 흡입공기 상태가 불안정하며, 리치 스파이크제어를 행하지 않는 것으로서, 어떤 처리도 행하지 않고(리치 스파이크 실행플래그(Xrichon)가 [0]으로 된 그대로)그후의 처리를 일단 종료한다.
또한, 상기 편차가 소정값(Cs)이하의 경우에는, 스왈 콘트롤 밸브(17)를 통과하는 흡입공기는 비교적 안정되어 있는 것으로서 스텝(304)으로 이행된다.
스텝(304)에 있어서, ECU(30)는 상술한 '리치 스파이크 요구플래그 설정루틴'으로 설정되어 있는 리치 스파이크 요구플래그(Xrichreq)가 [1]인지 아닌지를 판단한다. 그리고, 리치 스파이크 요구플래그(Xrichreq)가 [1]이 아니며, 즉, [0]의 경우에는 리치 스파이크제어를 실행할 필요가 없는 것으로서 어떤 처리를 행하는 일없이(리치 스파이크실행 플래그(Xrichon)가 [0]으로 된 그대로)그후의 처리를 일단 종료한다.
또한, 리치 스파이크 요구 플래그(Xrichreq)가 [1]인 경우에는, 계속 스텝(305)에 있어서, 리치 스파이크를 허가함과 동시에 리치 스파이크제어를 실행하는 리치 스파이크실행 플래그(Xrichon)를 [1]으로 설정하며, 그후의 처리를 일단 종료한다. 따라서, 이러한 경우에는, 실제로 리치 스파이크제어가 실행되어지게 된다.
이와같이 본 실시예에서는, 요구 스로틀 개방도(trtreq)와 실제의 스로틀 개방도(trtnow)와의 편차가 소정값(Ct)보다도 큰 경우, 요구 EGR개방도(egereq)와 실제의 EGR개방도(egrnow)와의 편차가 소정값(Ce)보다도 큰 경우, 혹은 요구 SCV개방도(scvreq)와 실제의 SCV개방도(scvnow)와의 편차가 소정값(Cs) 보다도 큰 경우에는, 흡입 공기상태가 불안정하며, 리치 스파이크제어를 금지하도록 하였다. 여기에서, 상기 각편차가 큰 경우에는, 흡입 공기량이 불안정하며, 따라서, 흡입 공기량이 불안정한 때의 리치 스파이크제어가 행해지는 것에 의한 연소의 불합리가 억제된다. 그 결과, 본 실시예에 있어서도 출력변동의 억제를 도모하며, 실화의 발생을 방지할 수 있다.
(제 3실시예)
이어서, 본 발명을 구체화한 제 3실시예에 관하여 설명한다. 단, 본 실시예에 있어서도 그 구성등은 상술한 제 1실시예와 동등하기 때문에 동일한 부재 등에 관해서는 동일한 부호를 병기하여 그 설명을 생략한다. 그리고, 이하에는 제 1, 제 2실시예와의 상이점을 중심으로서 설명한다.
상기 제 2실시예에서는, 각종 요구개방도와 실제의 개방도와의 편차가 소정값보다도 큰 경우에, 흡입 공기상태가 불안정으로 판단하며, 리치 스파이크제어를 금지하는 것으로 하였다. 이것에 대하여 본 실시예에 있어서는, 엑셀 개방도(ACCP)의 변동이 큰 경우 등에 리치 스파이크제어가 금지되는 점에 특징을 갖고 있다.
따라서, 본 실시예에 있어서도 상술한 '리치 스파이크 요구플래그 설정루틴'은 ECU(30)에 의해 실행되는 것으로서 다음에는, ECU(30)에 의해 최종적으로 리치 스파이크제어의 가부를 판단하는 경우의 제어내용에 관하여 설명한다. 즉, 도 7은, ECU(30)에 의해 실행되는 '리치 스파이크제어 실행루틴'을 나타내는 흐름도로서 소정시간마다 입력실행 된다.
처리가 이 루틴으로 이행되면, ECU(30)는, 우선 스텝(401)에 있어서 엑셀 센서(26A)의 검출 결과에 근거하여 엑셀 개방도(ACCP)를 판독한다.
이어서, 스텝(402)에 있어서, ECU(30)는 이번(금회)에 판독한 엑셀 개방도(ACCP)로부터 전회 판독한 엑셀 개방도(ACCPB)를 감산한 값의 절대값을 엑셀 편차(DACCP)로서 설정한다.
또한, 계속하여 스텝(403)에 있어서는, 금회 산출한 엑셀 편차(DACCP)가 예정된 기준값(Ca)이하인지 아닌지를 판단한다. 그리고, 엑셀편차(DACCP)가 기준값(Ca)보다도 큰 경우에는, 흡입 공기상태가 불안정이며, 리치 스파이크제어를 행해서는 않되는 것으로서, 스텝(404)으로 이행한다. 스텝(404)에 있어서 ECU(30)는, 엑셀 안정 카운터의 카운트치(caccp)를 [0]으로 클리어하며, 리치 스파이크 실행플래그(Xrichon)를 [0]으로 유지한 그대로, 그후의 처리를 일단 종료한다.
또한, 엑셀 편차(DACCP)가 기준값(Ca)이하의 경우에는, 흡입 공기상태가 안정된 것으로서, 스텝(407)으로 이행한다. 스텝(407)에 있어서, ECU(30)는 상술한 '리치 스파이크 요구플래그 설정루틴'으로설정되어 있는 리치 스파이크 요구 플래그(Xrichreq)가 [1]인지 아닌지를 판단한다. 그리고, 리치 스파이크 요구플래그(Xrichreq)가 [1]이 아닌, 즉 [0]의 경우에는, 리치 스파이크 제어를 실행할 필요가 없는 것으로서, 어떤 처리도 행하지 않으며(리치 스파이크 실행 플래그(Xrichon)가 [0]으로 된 그대로)그후의 처리를 일단 종료한다.
또한, 리치 스파이크 요구플래그(Xrichreq)가 [1]의 경우에는, 계속해서 스텝(408)에 있어서 리치 스파이크를 허가함과 동시에 리치 스파이크제어를 실행하는 리치 스파이크 실행플래그(Xrichon)를 [1]로 설정하며, 그후의 처리를 일단 종료한다. 따라서, 이러한 경우에는, 실제로 리치 스파이크제어가 실행되게 된다.
이와같이, 본 실시예에 있어서는, 엑셀편차(DACCP)가 기준값(Ca)보다도 큰 경우에는, 흡입 공기상태가 불안정하다고 판단하며, 리치 스파이크 제어를 금지하도록 하였다. 여기에서, 상기 엑셀 편차(DACCP)가 큰 경우에는, 실제로 흡입 공기량이 불안정 이며, 따라서, 흡입 공기량이 불안정한 때에 리치 스파이크제어가 행해지는 것에 의한 연소의 불합가 억제된다. 그 결과, 본 실시예에 있어서도 출력변동의 억제를 도모하며, 실화의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아닌, 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 구성의 일부를 적절하게 변경하여 다음과 같이 실시할 수 있다.
(1) 상기 실시예에서는, 엑추에이터(22)를 제어하는 것으로서 전자 제어식의 스로틀 밸브(23)의 개방도를 제어하여, 흡기량을 제어하도록 하였지만, 그것과 함께, 혹은 그이외에 스로틀 밸브(23)를 바이패스하는 통로에 아이들 회전수 제어밸브를 설치하며, 그것의 개방도를 제어하도록 하여도 좋다.
(2) 상기 실시예에서는 통내 분사식의 엔진(1)에 본 발명을 구체화하도록 하였지만, 일반적인 성층연소, 혹은 약성층 연소를 행하는 타입의 것으로 구체화하여도 좋다. 예를들면 흡기포트(7a, 7b)의 흡기밸브(6a, 6b)의 우산부의 안측에 향하여 분사되는 타입의 것도 포함된다. 또, 흡기밸브(6a, 6b)측에 연료 분사밸브가 설치되어 있들어가지만, 직접 실린더 보어(연소실(5))내에 분사하는 타입의 것도 포함된다. 또한, 그 상위의 개념으로 희박연소 및 스토이크연소를 행할 수 있는 엔진으로도 구체화할 수 있다.
또한, 연소모드를 변환하지 않는 타입의 엔진에도 구체화할 수 있다.
(3) 또한, 상기 각 실시예에서는, 헤리칼형의 흡기포트를 이루며, 스왈을 발생시키는 것이 가능한 구성으로 하였지만, 꼭 스왈을 발생하지 않아도 좋다. 따라서, 예를들면 상기 실시예에 있어서 스왈 콘트롤밸브(17), 스텝모터(19) 등을 생략 할수도 있다.
(4) 또한, 상기 각 실시예에서는, 내연기관으로서 가솔린 엔진(1)의 경우에 본 발명을 구체화하였지만, 그외에도 디젤 엔진 등의 경우에도 구체화할 수 있다.
(5) 상기 제 1실시예에서는 연료모드(fmode)가 변환된후 소정시간(Cr)이 경과할때까지는 리치 스파이크제어를 금지하도록 하였지만, 경우에 의해서는 연료모드(fmode)가 변환되어 곧 리치 스파이크제어를 허가하도록 하여도 좋다.
(6) 상기 제 2실시예에서는, 흡입 공기량의 변화의 상태를 엑추에이터의 동작상태(요구 스로틀 개방도(trtreq)와 실제의 스로틀 개방도(trtnow)와의 편차, 요구 EGR개방도(egereq)와 실제의 EGR개방도(egrnow)와의 편차, 요구SCV 개방도(scvreq)와 실제의 SCV개방도(scvnow)와의 편차)로부터 검출하도록 하였다. 이것에 대하여 스로틀 밸브(23)하류의 흡입 공기량을 센서로 직적 측정하도록 하여도 좋다.
이상 상술하였듯이, 본 발명에 의하면, 내연기관의 배기통로에 질소 산화물 흡장 환원촉매를 갖는 내연기관의 배기 정화장치에 있어서, 리치 스파이크제어를 행하는 경우의 출력변동을 제어하며, 실화의 방지를 도모할 수 있다는 우수한 효과를 이룬다.
또한, 청구항 2, 3, 4항에 기재된 발명에 의하면, 연소상태가 변환된 때에 리치 스파이크제어가 행해지게 되는 연소의 불합리가 억제되며, 따라서 상기 효과가 확실하게 이루어진다.
또한, 청구항 5, 6항에 기재된 발명에 의하면, 흡입 공기량이 크게 변화될 때에 리치 스파이크제어가 행해지는 것에 의한 연소의 불합리가 억제되며, 따라서, 상기효과가 확실하게 이루어진다.

Claims (6)

  1. 내연기관의 배기통로에 설치되며, 공연비가 린(lean)일때에는 질소 산화물을 흡장하며, 공연비가 리치(rich)일때에는 흡장된 질소 산화물을 환원하여 방출하는 질소 산화물 흡장 환원촉매와,
    상기 질소 산화물 흡장 환원촉매에 흡장된 질소 산화물을 환원하여 방출하는 경우에는, 상기 내연기관의 연소실내에 도입되는 혼합기의 공연비를 리치로 하는 리치 스파이크 제어수단을 구비한 내연기관의 배기 정화장치에 있어서,
    상기 내연기관의 운전상태의 안정도를 판단하는 상태 안정도 판단수단과,
    상기 상태 안정도 판단수단에 의해 상기 내연기관의 운전상태가 안정되어 있다고 판단된 때에, 상기 리치 스파이크 제어수단에 의해 제어를 허용하는 리치 스파이크 제어허용 수단을 설치하는 것을 특징으로하는 내연기관의 배기 정화장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 내연기관의 연소상태를 변환하는 연소상태 변환수단을 설치함과 동시에, 상기 연소상태 변환수단에 의해 상기 내연기관의 연소상태가 변환된때에는, 상기 상태 안정도 판단수단은, 상기 내연기관의 운전상태가 안정되어 있지 않은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기 정화장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 상태 안정도 판단수단은, 상기 연소상태 변환수단에 의해 상기 내연기관의 연소상태가 변환된후 소정시간 경과후에 상기 내연기관의 운전상태가 안정되어 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기 정화장치.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 연소상태 변환수단은, 적어도 성층연소와 균질연소와의 사이에서 상기 내연기관의 연소상태를 변환하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기 정화장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 내연기관의 연소실로의 흡입 공기량의 변화를 검출하는 흡입 공기량 변화 검출수단을 설치함과 동시에, 상기 흡입 공기량 변화 검출수단에 의해 흡입 공기량의 소정이상의 변화가 검출된때에는, 상기 상태 안정도 판단수단은, 상기 내연기관의 운전상태가 안정되어 있지않은 것이라고 판단하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기 정화장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 흡입 공기량 변화 검출수단은, 상기 내연기관의 연소실로의 흡입 공기량을 변경시기키 위한 엑추에이터의 동작상태에 근거하며, 흡입 공기량의 변화를 검출하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기 정화장치.
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