JP2000282920A - 内燃機関制御装置 - Google Patents
内燃機関制御装置Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Exhaust Silencers (AREA)
- Supercharger (AREA)
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 筒内噴射式の内燃機関における触媒の暖機性
能を向上させる。 【解決手段】 触媒33が活性化していない時に、点火
後の膨張行程又は排気行程で1回又は複数回の追加燃料
を噴射して該追加燃料を主燃焼の火炎で後燃焼させるこ
とで、排気温度を上昇させて触媒33を活性化させる。
この際、排気SCV21を閉じ側に制御して、排気行程
中に気筒内のガス流動にスワールを発生させながら、排
気弁の開弁タイミングを進角側に制御して、気筒内の燃
焼ガスの一部を片方の排気ポート19bに向けて流動さ
せる。これにより、気筒内のガス流動を促進して、追加
燃料の微粒化を促進すると共に、追加燃料と筒内ガスと
の混合攪拌も促進し、それによって、噴射した追加燃料
を完全燃焼させてスモークを発生させることなく、排気
温度を上昇させて、スモーク防止と触媒早期活性化とを
両立させる。
能を向上させる。 【解決手段】 触媒33が活性化していない時に、点火
後の膨張行程又は排気行程で1回又は複数回の追加燃料
を噴射して該追加燃料を主燃焼の火炎で後燃焼させるこ
とで、排気温度を上昇させて触媒33を活性化させる。
この際、排気SCV21を閉じ側に制御して、排気行程
中に気筒内のガス流動にスワールを発生させながら、排
気弁の開弁タイミングを進角側に制御して、気筒内の燃
焼ガスの一部を片方の排気ポート19bに向けて流動さ
せる。これにより、気筒内のガス流動を促進して、追加
燃料の微粒化を促進すると共に、追加燃料と筒内ガスと
の混合攪拌も促進し、それによって、噴射した追加燃料
を完全燃焼させてスモークを発生させることなく、排気
温度を上昇させて、スモーク防止と触媒早期活性化とを
両立させる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、気筒内に燃料を直
接噴射して燃焼させる筒内噴射式の内燃機関制御装置に
関するものである。
接噴射して燃焼させる筒内噴射式の内燃機関制御装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、低燃費、低排気エミッション、高
出力の特長を兼ね備えた筒内噴射エンジンの需要が急増
している。この筒内噴射エンジンは、一般に成層燃焼方
式を採用するものが多い。成層燃焼方式では、圧縮行程
後期に燃料を噴射し、燃料と空気との混合気を成層化し
て点火プラグ付近に比較的濃い混合気を形成し、この混
合気に着火させることで、混合気全体として大幅にリー
ンな空燃比での燃焼を可能とするものである。
出力の特長を兼ね備えた筒内噴射エンジンの需要が急増
している。この筒内噴射エンジンは、一般に成層燃焼方
式を採用するものが多い。成層燃焼方式では、圧縮行程
後期に燃料を噴射し、燃料と空気との混合気を成層化し
て点火プラグ付近に比較的濃い混合気を形成し、この混
合気に着火させることで、混合気全体として大幅にリー
ンな空燃比での燃焼を可能とするものである。
【0003】このような成層燃焼方式では、熱効率が高
く排気ガスへの熱損失が少なくなると共に、単位燃料当
たりの吸入空気量が多いこと等から、従来型エンジン
(吸気ポート噴射エンジン)と比較して排気温度が大幅
に低下する。このため、特にアイドリングを含めた低負
荷領域では、排気温度が従来型エンジンの排気温度を前
提として設計された触媒の活性下限温度よりも低くなっ
てしまい、結果として排気浄化性能が悪化してしまう事
態が発生するおそれがある。
く排気ガスへの熱損失が少なくなると共に、単位燃料当
たりの吸入空気量が多いこと等から、従来型エンジン
(吸気ポート噴射エンジン)と比較して排気温度が大幅
に低下する。このため、特にアイドリングを含めた低負
荷領域では、排気温度が従来型エンジンの排気温度を前
提として設計された触媒の活性下限温度よりも低くなっ
てしまい、結果として排気浄化性能が悪化してしまう事
態が発生するおそれがある。
【0004】この対策として、特開平8−100638
号公報に示すように、点火前の燃料の噴射(主燃料の噴
射)に加え、点火後の膨張行程初期から中期にかけて追
加燃料の噴射を行い、この追加燃料を点火による主燃料
の燃焼(主燃焼)の火炎伝播により後燃焼させて排気温
度を上昇させることで、触媒を活性化させる技術が提案
されている。
号公報に示すように、点火前の燃料の噴射(主燃料の噴
射)に加え、点火後の膨張行程初期から中期にかけて追
加燃料の噴射を行い、この追加燃料を点火による主燃料
の燃焼(主燃焼)の火炎伝播により後燃焼させて排気温
度を上昇させることで、触媒を活性化させる技術が提案
されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
公報の技術では、追加燃料噴射を膨張行程初期から中期
に行うとしているが、膨張行程初期に燃料を噴射した場
合には、主燃焼の火炎が残存する高温高圧下で追加燃料
が噴射されるため、噴射直後から追加燃料が着火し始め
る。その結果、追加燃料が十分に微粒化する前に、燃料
滴の外周が燃え始めて燃料滴の内部が炭化してしまい、
スモークが発生するという問題が生じる。
公報の技術では、追加燃料噴射を膨張行程初期から中期
に行うとしているが、膨張行程初期に燃料を噴射した場
合には、主燃焼の火炎が残存する高温高圧下で追加燃料
が噴射されるため、噴射直後から追加燃料が着火し始め
る。その結果、追加燃料が十分に微粒化する前に、燃料
滴の外周が燃え始めて燃料滴の内部が炭化してしまい、
スモークが発生するという問題が生じる。
【0006】また、前述の公報では、追加燃料の噴射量
について全く言及されていないが、追加燃料の噴射量に
は最適値が存在し、追加燃料の噴射量が少ない場合に
は、着火に至らず、未燃ガス(炭化水素)が排出されて
排気エミッションが悪化したり、排気温度を上昇させる
ことができない。反対に、追加燃料の噴射量が多い場合
には、主燃焼後の筒内ガス中の残存酸素量に対し、過剰
噴射分は、燃焼せずに未燃HCとして排出されてしま
い、排気エミッションが悪化したり、スモークが発生し
たり、過剰な燃料噴射によって燃費が悪化する原因にも
なる。
について全く言及されていないが、追加燃料の噴射量に
は最適値が存在し、追加燃料の噴射量が少ない場合に
は、着火に至らず、未燃ガス(炭化水素)が排出されて
排気エミッションが悪化したり、排気温度を上昇させる
ことができない。反対に、追加燃料の噴射量が多い場合
には、主燃焼後の筒内ガス中の残存酸素量に対し、過剰
噴射分は、燃焼せずに未燃HCとして排出されてしま
い、排気エミッションが悪化したり、スモークが発生し
たり、過剰な燃料噴射によって燃費が悪化する原因にも
なる。
【0007】また、前述の公報では、アイドリングを含
めた低負荷域で、追加燃料を噴射するようにしている
が、エンジンが暖機されていない冷間時のようにエンジ
ンフリクションが高い状態で成層燃焼を行うと、圧縮行
程で噴射された燃料が十分に気化する前に点火すること
になり、燃焼が安定せず、エンジン振動の増加を招くこ
とになる。
めた低負荷域で、追加燃料を噴射するようにしている
が、エンジンが暖機されていない冷間時のようにエンジ
ンフリクションが高い状態で成層燃焼を行うと、圧縮行
程で噴射された燃料が十分に気化する前に点火すること
になり、燃焼が安定せず、エンジン振動の増加を招くこ
とになる。
【0008】ところで、筒内噴射エンジンは、混合気の
空燃比をリーンにして、酸素過剰状態で混合気を燃焼さ
せるため、排気ガス中のNOx(窒素酸化物)の量が多
くなる傾向があり、その対策として、排気管にNOx吸
蔵型のリーンNOx触媒を設置することが多い。このリ
ーンNOx触媒は、排気ガス中の酸素濃度が高いリーン
運転中に、排気ガス中のNOxを吸蔵し、空燃比がリッ
チ又は理論空燃比に切り換えられて排気ガス中の酸素濃
度が低下した時に、それまでに吸蔵したNOxを還元浄
化する。従って、リーンNOx触媒のNOx浄化性能を
維持するためには、リーン運転中に、時々、リッチ運転
(又はストイキ運転)に切り換える必要がある。しか
し、リーン運転からリッチ運転に切り換える際に、燃料
噴射量を増量すると、トルクショックが発生し、ドライ
バビリティが低下する欠点がある。
空燃比をリーンにして、酸素過剰状態で混合気を燃焼さ
せるため、排気ガス中のNOx(窒素酸化物)の量が多
くなる傾向があり、その対策として、排気管にNOx吸
蔵型のリーンNOx触媒を設置することが多い。このリ
ーンNOx触媒は、排気ガス中の酸素濃度が高いリーン
運転中に、排気ガス中のNOxを吸蔵し、空燃比がリッ
チ又は理論空燃比に切り換えられて排気ガス中の酸素濃
度が低下した時に、それまでに吸蔵したNOxを還元浄
化する。従って、リーンNOx触媒のNOx浄化性能を
維持するためには、リーン運転中に、時々、リッチ運転
(又はストイキ運転)に切り換える必要がある。しか
し、リーン運転からリッチ運転に切り換える際に、燃料
噴射量を増量すると、トルクショックが発生し、ドライ
バビリティが低下する欠点がある。
【0009】また、更なる高出力化、省燃費化を狙って
筒内噴射エンジンに、排気圧力で駆動される過給機(タ
ーボチャージャ)を装着することが検討されているが、
過給機を装着すると、過給機の応答性の悪さによって、
筒内噴射エンジンの大きな利点である加速レスポンスの
良さが損なわれてしまう。
筒内噴射エンジンに、排気圧力で駆動される過給機(タ
ーボチャージャ)を装着することが検討されているが、
過給機を装着すると、過給機の応答性の悪さによって、
筒内噴射エンジンの大きな利点である加速レスポンスの
良さが損なわれてしまう。
【0010】本発明はこれらの事情を考慮してなされた
ものであり、第1の目的は、追加燃料をスモークを発生
させることなく後燃焼させて排気温度を上昇させ、触媒
を早期に活性化させるようにすることである。
ものであり、第1の目的は、追加燃料をスモークを発生
させることなく後燃焼させて排気温度を上昇させ、触媒
を早期に活性化させるようにすることである。
【0011】また、第2の目的は、追加燃料の噴射を適
正な時期、適正な噴射量で行うことで、燃費悪化や排気
エミッション悪化を防止しつつ、触媒を早期に活性化さ
せるようにすることである。
正な時期、適正な噴射量で行うことで、燃費悪化や排気
エミッション悪化を防止しつつ、触媒を早期に活性化さ
せるようにすることである。
【0012】また、第3の目的は、アイドリング時のエ
ンジン振動(ラフネス)低減と触媒の早期活性化とを両
立させるようにすることである。
ンジン振動(ラフネス)低減と触媒の早期活性化とを両
立させるようにすることである。
【0013】また、第4の目的は、リーンNOx触媒に
吸蔵されたNOxを還元浄化するためにリーン運転から
リッチ運転に切り換える際に、トルクショックが発生し
ないようにすることである。
吸蔵されたNOxを還元浄化するためにリーン運転から
リッチ運転に切り換える際に、トルクショックが発生し
ないようにすることである。
【0014】また、第5の目的は、過給機を装着した筒
内噴射式の内燃機関において、加速レスポンスを向上さ
せることである。
内噴射式の内燃機関において、加速レスポンスを向上さ
せることである。
【0015】
【課題を解決するための手段】前記第1の目的を達成す
るために、本発明の請求項1では、追加燃料噴射制御手
段は、触媒が活性化していない時に、点火後の膨張行程
又は排気行程で1回又は複数回の追加燃料を噴射して該
追加燃料を点火による主燃焼の火炎で後燃焼させること
で排気温度を上昇させて触媒を活性化させる。この際、
ガス流動促進手段は、気筒内のガス流動を促進すること
で、噴射した追加燃料の微粒化をガス流動によって促進
すると共に、追加燃料と気筒内の酸素を含むガスとの混
合攪拌を促進する。これにより、噴射した追加燃料を完
全燃焼させてスモークを発生させることなく、排気温度
を上昇させることができ、スモーク防止と触媒早期活性
化とを両立させることができる。
るために、本発明の請求項1では、追加燃料噴射制御手
段は、触媒が活性化していない時に、点火後の膨張行程
又は排気行程で1回又は複数回の追加燃料を噴射して該
追加燃料を点火による主燃焼の火炎で後燃焼させること
で排気温度を上昇させて触媒を活性化させる。この際、
ガス流動促進手段は、気筒内のガス流動を促進すること
で、噴射した追加燃料の微粒化をガス流動によって促進
すると共に、追加燃料と気筒内の酸素を含むガスとの混
合攪拌を促進する。これにより、噴射した追加燃料を完
全燃焼させてスモークを発生させることなく、排気温度
を上昇させることができ、スモーク防止と触媒早期活性
化とを両立させることができる。
【0016】この場合、請求項2のように、ガス流動促
進手段として、各気筒に設けられた複数の排気ポートの
うちの1つの排気ポートに配置された排気スワールコン
トロールバルブを用い、追加燃料噴射制御中に排気スワ
ールコントロールバルブを閉じ側に制御するようにして
も良い。排気スワールコントロールバルブを閉じ側に制
御すると、排気行程で、追加燃料が燃焼し始める前に、
気筒内のガス流動にスワールが発生し、このスワールに
よって追加燃料の微粒化が促進されると共に、追加燃料
と筒内ガスとの混合攪拌が促進される。
進手段として、各気筒に設けられた複数の排気ポートの
うちの1つの排気ポートに配置された排気スワールコン
トロールバルブを用い、追加燃料噴射制御中に排気スワ
ールコントロールバルブを閉じ側に制御するようにして
も良い。排気スワールコントロールバルブを閉じ側に制
御すると、排気行程で、追加燃料が燃焼し始める前に、
気筒内のガス流動にスワールが発生し、このスワールに
よって追加燃料の微粒化が促進されると共に、追加燃料
と筒内ガスとの混合攪拌が促進される。
【0017】或は、請求項3のように、追加燃料噴射制
御中に排気弁の開弁タイミングを進角側に制御すること
で、気筒内のガス流動を促進させるようにしても良い。
つまり、排気弁の開弁タイミングを進角側に制御する
と、気筒内の燃焼ガスが排出されるタイミングが早ま
り、追加燃料が燃焼し始める前に、気筒内の燃焼ガスの
一部が排気ポートに向けて流動するようになる。これに
より、気筒内のガス流動が促進され、追加燃料の微粒化
が促進されると共に、追加燃料と筒内ガスとの混合攪拌
が促進される。
御中に排気弁の開弁タイミングを進角側に制御すること
で、気筒内のガス流動を促進させるようにしても良い。
つまり、排気弁の開弁タイミングを進角側に制御する
と、気筒内の燃焼ガスが排出されるタイミングが早ま
り、追加燃料が燃焼し始める前に、気筒内の燃焼ガスの
一部が排気ポートに向けて流動するようになる。これに
より、気筒内のガス流動が促進され、追加燃料の微粒化
が促進されると共に、追加燃料と筒内ガスとの混合攪拌
が促進される。
【0018】また、前記第2の目的を達成するために、
請求項4のように、追加燃料の噴射量と噴射時期のいず
れか一方又は両方を、点火前に噴射する主燃料の噴射
量、機関回転数、機関負荷、機関温度、排気温度、排気
行程中の筒内燃焼状態、排気ガス中の酸素濃度の少なく
とも1つに基づいて制御するようにしても良い。つま
り、これらのパラメータは、いずれも追加燃料の燃焼性
に影響を及ぼす(例えば排気ガス中の酸素濃度が高くな
るほど、燃焼可能な追加燃料量は多くなる)。また、点
火による主燃焼の火炎が持続する期間、つまり追加燃料
を燃焼可能な期間も、これらのパラメータによって変化
する。従って、追加燃料の噴射量と噴射時期のいずれか
一方又は両方をこれらのパラメータの少なくとも1つに
よって制御すれば、追加燃料の噴射を適正な時期、適正
な噴射量で行うことが可能となり、燃費悪化や排気エミ
ッション悪化を防止しつつ、触媒を早期に活性化させる
ことができる。
請求項4のように、追加燃料の噴射量と噴射時期のいず
れか一方又は両方を、点火前に噴射する主燃料の噴射
量、機関回転数、機関負荷、機関温度、排気温度、排気
行程中の筒内燃焼状態、排気ガス中の酸素濃度の少なく
とも1つに基づいて制御するようにしても良い。つま
り、これらのパラメータは、いずれも追加燃料の燃焼性
に影響を及ぼす(例えば排気ガス中の酸素濃度が高くな
るほど、燃焼可能な追加燃料量は多くなる)。また、点
火による主燃焼の火炎が持続する期間、つまり追加燃料
を燃焼可能な期間も、これらのパラメータによって変化
する。従って、追加燃料の噴射量と噴射時期のいずれか
一方又は両方をこれらのパラメータの少なくとも1つに
よって制御すれば、追加燃料の噴射を適正な時期、適正
な噴射量で行うことが可能となり、燃費悪化や排気エミ
ッション悪化を防止しつつ、触媒を早期に活性化させる
ことができる。
【0019】また、気筒内で燃料が燃焼する際にイオン
が発生する点に着目し、請求項5のように、気筒内で燃
焼により生じるイオンを点火プラグを通して検出し、そ
のイオン電流に基づいて排気行程中の筒内燃焼状態を燃
焼状態判定手段により判定し、排気行程中の筒内燃焼状
態に基づいて追加燃料の噴射量と噴射時期のいずれか一
方又は両方を制御するようにしても良い。このようにす
れば、点火プラグを利用して排気行程中の筒内燃焼状態
を検出しながら、追加燃料噴射制御を適正化することが
できる。
が発生する点に着目し、請求項5のように、気筒内で燃
焼により生じるイオンを点火プラグを通して検出し、そ
のイオン電流に基づいて排気行程中の筒内燃焼状態を燃
焼状態判定手段により判定し、排気行程中の筒内燃焼状
態に基づいて追加燃料の噴射量と噴射時期のいずれか一
方又は両方を制御するようにしても良い。このようにす
れば、点火プラグを利用して排気行程中の筒内燃焼状態
を検出しながら、追加燃料噴射制御を適正化することが
できる。
【0020】また、前記第3の目的を達成するために、
請求項6のように、燃焼方式切換手段によって、アイド
リング時の燃焼方式を、機関温度、排気温度、触媒温度
の少なくとも1つに基づいて成層燃焼と均質燃焼との間
で切り換えるようにしても良い。このようにすれば、例
えば、エンジンが暖機されていない冷間時のようにエン
ジンフリクションが高い状態の時には、均質燃焼方式に
切り換えて、吸気行程で燃料を噴射して均質燃焼させる
ことで、燃焼状態を安定させることができ、アイドリン
グ時のエンジン振動(ラフネス)を低減することができ
る。
請求項6のように、燃焼方式切換手段によって、アイド
リング時の燃焼方式を、機関温度、排気温度、触媒温度
の少なくとも1つに基づいて成層燃焼と均質燃焼との間
で切り換えるようにしても良い。このようにすれば、例
えば、エンジンが暖機されていない冷間時のようにエン
ジンフリクションが高い状態の時には、均質燃焼方式に
切り換えて、吸気行程で燃料を噴射して均質燃焼させる
ことで、燃焼状態を安定させることができ、アイドリン
グ時のエンジン振動(ラフネス)を低減することができ
る。
【0021】また、請求項7のように、排気残留量制御
手段によって排気スワールコントロールバルブの開度を
制御することで筒内排気残留量(内部EGR量)を制御
するようにしても良い。このようにすれば、排気スワー
ルコントロールバルブの開度を制御することで、内部E
GR(内部排気ガス再循環)を実現でき、この内部EG
Rと触媒との組み合わせで排気浄化性能を向上できると
共に、外部のEGR装置を廃止することが可能となり、
コスト低減にもつながる。
手段によって排気スワールコントロールバルブの開度を
制御することで筒内排気残留量(内部EGR量)を制御
するようにしても良い。このようにすれば、排気スワー
ルコントロールバルブの開度を制御することで、内部E
GR(内部排気ガス再循環)を実現でき、この内部EG
Rと触媒との組み合わせで排気浄化性能を向上できると
共に、外部のEGR装置を廃止することが可能となり、
コスト低減にもつながる。
【0022】また、前記第4の目的を達成するために、
請求項8のように、リーンNOx触媒に吸蔵されている
NOxを還元浄化する際に、点火後の膨張行程又は排気
行程で1回又は複数回の追加燃料を噴射して該追加燃料
を点火による主燃焼の火炎で後燃焼させることで排気ガ
スの空燃比をリッチ又は理論空燃比に切り換えるように
しても良い。つまり、点火後に噴射した追加燃料は、燃
焼してもエンジン出力があまり変化しないため、NOx
を還元浄化する際に、追加燃料の噴射によってリッチ運
転に切り換えれば、トルクショックを伴わずにリーン運
転からリッチ運転に切り換えることができ、ドライバビ
リティを向上することができる。
請求項8のように、リーンNOx触媒に吸蔵されている
NOxを還元浄化する際に、点火後の膨張行程又は排気
行程で1回又は複数回の追加燃料を噴射して該追加燃料
を点火による主燃焼の火炎で後燃焼させることで排気ガ
スの空燃比をリッチ又は理論空燃比に切り換えるように
しても良い。つまり、点火後に噴射した追加燃料は、燃
焼してもエンジン出力があまり変化しないため、NOx
を還元浄化する際に、追加燃料の噴射によってリッチ運
転に切り換えれば、トルクショックを伴わずにリーン運
転からリッチ運転に切り換えることができ、ドライバビ
リティを向上することができる。
【0023】また、前記第5の目的を達成するために、
請求項9のように、排気圧力によって駆動される過給機
を装着し、加速時に、点火後の膨張行程又は排気行程で
1回又は複数回の追加燃料を噴射して該追加燃料を点火
による主燃焼の火炎で後燃焼させることで排気圧力を上
昇させて過給機の応答性を向上させるようにしても良
い。このようにすれば、筒内噴射式の内燃機関の大きな
利点である加速レスポンスの良さを損なわずに、過給機
によって更なる高出力化、省燃費化を実現することがで
きる。
請求項9のように、排気圧力によって駆動される過給機
を装着し、加速時に、点火後の膨張行程又は排気行程で
1回又は複数回の追加燃料を噴射して該追加燃料を点火
による主燃焼の火炎で後燃焼させることで排気圧力を上
昇させて過給機の応答性を向上させるようにしても良
い。このようにすれば、筒内噴射式の内燃機関の大きな
利点である加速レスポンスの良さを損なわずに、過給機
によって更なる高出力化、省燃費化を実現することがで
きる。
【0024】
【発明の実施の形態】[実施形態(1)]以下、本発明
の実施形態(1)を図1乃至図5に基づいて説明する。
まず、図1に基づいてエンジン制御系システム全体の概
略構成を説明する。筒内噴射式の内燃機関である筒内噴
射エンジン11の吸気管12の最上流部には、エアクリ
ーナ13が設けられ、このエアクリーナ13の下流側
に、吸入空気量を計測するエアフローメータ14が設け
られている。吸気管12の途中部には、スロットルバル
ブ(図示せず)を内蔵したスロットルボディ15が設け
られ、このスロットルボディ15には、スロットル開度
を検出するスロットル開度センサ16と、スロットルバ
ルブを駆動するアクチュエータ17が設けられている。
の実施形態(1)を図1乃至図5に基づいて説明する。
まず、図1に基づいてエンジン制御系システム全体の概
略構成を説明する。筒内噴射式の内燃機関である筒内噴
射エンジン11の吸気管12の最上流部には、エアクリ
ーナ13が設けられ、このエアクリーナ13の下流側
に、吸入空気量を計測するエアフローメータ14が設け
られている。吸気管12の途中部には、スロットルバル
ブ(図示せず)を内蔵したスロットルボディ15が設け
られ、このスロットルボディ15には、スロットル開度
を検出するスロットル開度センサ16と、スロットルバ
ルブを駆動するアクチュエータ17が設けられている。
【0025】エンジン11の各気筒には、2つの吸気ポ
ート18a,18bと2つの排気ポート19a,19b
が設けられている。そのうち、片方の吸気ポート18a
には吸気スワールコントロールバルブ(以下「吸気SC
V」と表記する)20が設けられ、また、片方の排気ポ
ート19aには、排気スワールコントロールバルブ(以
下「排気SCV」と表記する)21が設けられている。
更に、エンジン11の各気筒には、燃料噴射弁22と点
火プラグ23が設けられ、クランク角を検出するクラン
ク角センサ24と、気筒を判別するための基準位置を検
出する気筒判別センサ25と、エンジン冷却水温を検出
する水温センサ26と、各気筒の排気弁(図示せず)の
開弁タイミングを変更する排気弁開弁タイミング変更装
置27が設けられている。
ート18a,18bと2つの排気ポート19a,19b
が設けられている。そのうち、片方の吸気ポート18a
には吸気スワールコントロールバルブ(以下「吸気SC
V」と表記する)20が設けられ、また、片方の排気ポ
ート19aには、排気スワールコントロールバルブ(以
下「排気SCV」と表記する)21が設けられている。
更に、エンジン11の各気筒には、燃料噴射弁22と点
火プラグ23が設けられ、クランク角を検出するクラン
ク角センサ24と、気筒を判別するための基準位置を検
出する気筒判別センサ25と、エンジン冷却水温を検出
する水温センサ26と、各気筒の排気弁(図示せず)の
開弁タイミングを変更する排気弁開弁タイミング変更装
置27が設けられている。
【0026】点火プラグ23は、点火コイル28の二次
巻線側に接続され、点火コイル28の一次巻線側には、
後述する電子制御ユニット36によって制御されるイグ
ナイタ29が接続されている。エンジン運転中は、点火
タイミング毎にイグナイタ29で点火コイル28の一次
電流を遮断することで、点火コイル28の二次側に高電
圧を発生させて、この高電圧を点火プラグ23に印加
し、火花放電を発生させる。
巻線側に接続され、点火コイル28の一次巻線側には、
後述する電子制御ユニット36によって制御されるイグ
ナイタ29が接続されている。エンジン運転中は、点火
タイミング毎にイグナイタ29で点火コイル28の一次
電流を遮断することで、点火コイル28の二次側に高電
圧を発生させて、この高電圧を点火プラグ23に印加
し、火花放電を発生させる。
【0027】一方、排気管30には、排気ガス温度を検
出する排気温度センサ31と、排気ガス中の酸素濃度を
検出する酸素センサ32が設けられ、これらのセンサ3
1,32の下流側に、NOx吸蔵型のリーンNOx触媒
33が設けられている。このリーンNOx触媒33に
は、触媒温度を検出する触媒温度センサ34が設けられ
ている。リーンNOx触媒33の下流側にはマフラ35
が取り付けられている。
出する排気温度センサ31と、排気ガス中の酸素濃度を
検出する酸素センサ32が設けられ、これらのセンサ3
1,32の下流側に、NOx吸蔵型のリーンNOx触媒
33が設けられている。このリーンNOx触媒33に
は、触媒温度を検出する触媒温度センサ34が設けられ
ている。リーンNOx触媒33の下流側にはマフラ35
が取り付けられている。
【0028】上述した各種のセンサの出力信号は、電子
制御ユニット(以下「ECU」と表記する)36内に取
り込まれる。このECU36は、CPU37、RAM3
8、ROM39(記憶媒体)、入力インターフェース4
0、出力インターフェース41等を備えたマイクロコン
ピュータにより構成され、更に、上述した燃料噴射弁2
2等の各種のアクチュエータを駆動するための駆動回路
42,43が内蔵されている。このECU36は、RO
M39に記憶された燃料噴射制御プログラムや点火制御
プログラムをCPU37で実行することで、燃料噴射制
御、点火制御を行う。
制御ユニット(以下「ECU」と表記する)36内に取
り込まれる。このECU36は、CPU37、RAM3
8、ROM39(記憶媒体)、入力インターフェース4
0、出力インターフェース41等を備えたマイクロコン
ピュータにより構成され、更に、上述した燃料噴射弁2
2等の各種のアクチュエータを駆動するための駆動回路
42,43が内蔵されている。このECU36は、RO
M39に記憶された燃料噴射制御プログラムや点火制御
プログラムをCPU37で実行することで、燃料噴射制
御、点火制御を行う。
【0029】このECU36は、ROM39に記憶され
た後述する図2乃至図4のプログラムをCPU37で実
行することで、リーンNOx触媒33が活性化していな
い時(つまり触媒温度が活性下限温度αよりも低い時)
に、点火後の膨張行程又は排気行程で追加燃料を噴射し
て該追加燃料を点火による主燃焼の火炎で後燃焼させる
ことで排気温度を上昇させてリーンNOx触媒33を活
性化させる追加燃料噴射制御手段として機能すると共
に、追加燃料噴射制御中に排気SCV21を閉じ側に制
御すると同時に、排気弁(図示せず)の開弁タイミング
を排気弁開弁タイミング変更装置27によって進角側に
制御することで、気筒内のガス流動を促進して追加燃料
の後燃焼を促進するガス流動促進手段としても機能す
る。尚、本実施形態(1)では、排気SCV21は、通
常時に全開とし、追加燃料噴射を行う時に全閉に切り換
える2段階制御を行い、また、排気弁の開弁タイミング
は、通常時に最遅角とし、追加燃料噴射を行う時に最進
角に切り換える2段階制御を行う。
た後述する図2乃至図4のプログラムをCPU37で実
行することで、リーンNOx触媒33が活性化していな
い時(つまり触媒温度が活性下限温度αよりも低い時)
に、点火後の膨張行程又は排気行程で追加燃料を噴射し
て該追加燃料を点火による主燃焼の火炎で後燃焼させる
ことで排気温度を上昇させてリーンNOx触媒33を活
性化させる追加燃料噴射制御手段として機能すると共
に、追加燃料噴射制御中に排気SCV21を閉じ側に制
御すると同時に、排気弁(図示せず)の開弁タイミング
を排気弁開弁タイミング変更装置27によって進角側に
制御することで、気筒内のガス流動を促進して追加燃料
の後燃焼を促進するガス流動促進手段としても機能す
る。尚、本実施形態(1)では、排気SCV21は、通
常時に全開とし、追加燃料噴射を行う時に全閉に切り換
える2段階制御を行い、また、排気弁の開弁タイミング
は、通常時に最遅角とし、追加燃料噴射を行う時に最進
角に切り換える2段階制御を行う。
【0030】以下、これらの制御を行う図2乃至図4の
プログラムの処理内容を説明する。図2及び図3に示す
アイドル制御プログラムは、スロットル開度VA、エン
ジン回転数NE等に基づいてアイドル安定状態と判断さ
れる期間中に所定時間毎に繰り返し実行される。本プロ
グラムが起動されると、まずステップ101で、各種セ
ンサで検出されたエンジン回転数NE、スロットル開度
VA、吸入空気量QA、冷却水温Thw、排気温度Th
e、触媒温度Thc等のエンジン運転状態の検出信号を
読み込む。
プログラムの処理内容を説明する。図2及び図3に示す
アイドル制御プログラムは、スロットル開度VA、エン
ジン回転数NE等に基づいてアイドル安定状態と判断さ
れる期間中に所定時間毎に繰り返し実行される。本プロ
グラムが起動されると、まずステップ101で、各種セ
ンサで検出されたエンジン回転数NE、スロットル開度
VA、吸入空気量QA、冷却水温Thw、排気温度Th
e、触媒温度Thc等のエンジン運転状態の検出信号を
読み込む。
【0031】この後、ステップ102で、触媒温度セン
サ34で検出した触媒温度Thcに基づいてリーンNO
x触媒33の活性状態を判定し、触媒温度Thcが活性
下限温度α以下であれば、リーンNOx触媒33が排気
ガスを十分に浄化できない状態、つまり未活性状態と判
断する。この場合には、追加燃料噴射による排気ガスの
昇温が必要と判断し、ステップ103に進み、追加燃料
噴射実施フラグFwpiを“追加燃料噴射実施”を意味
する“1”にセットすると共に、燃焼方式フラグFco
mを成層燃焼を意味する“S”にセットし、燃焼方式を
成層燃焼に切り換える。ここで、追加燃料噴射を実施す
る際に、燃焼方式を成層燃焼に切り換える理由は、点火
後に噴射した追加燃料を主燃焼の火炎で後燃焼させるた
めには、主燃焼終了時に酸素が残っていることが必要で
あり、そのために、主燃焼をリーン混合気による成層燃
焼とすることで、主燃焼終了時に酸素を残すようにする
ものである。
サ34で検出した触媒温度Thcに基づいてリーンNO
x触媒33の活性状態を判定し、触媒温度Thcが活性
下限温度α以下であれば、リーンNOx触媒33が排気
ガスを十分に浄化できない状態、つまり未活性状態と判
断する。この場合には、追加燃料噴射による排気ガスの
昇温が必要と判断し、ステップ103に進み、追加燃料
噴射実施フラグFwpiを“追加燃料噴射実施”を意味
する“1”にセットすると共に、燃焼方式フラグFco
mを成層燃焼を意味する“S”にセットし、燃焼方式を
成層燃焼に切り換える。ここで、追加燃料噴射を実施す
る際に、燃焼方式を成層燃焼に切り換える理由は、点火
後に噴射した追加燃料を主燃焼の火炎で後燃焼させるた
めには、主燃焼終了時に酸素が残っていることが必要で
あり、そのために、主燃焼をリーン混合気による成層燃
焼とすることで、主燃焼終了時に酸素を残すようにする
ものである。
【0032】更に、追加燃料噴射を実施する場合には、
燃焼が不安定となりやすいため、アイドルアップが必要
と判断し、ステップ107に進み、アイドル目標回転数
Nltarget を高い方のアイドル回転数Naに切り換え
る。
燃焼が不安定となりやすいため、アイドルアップが必要
と判断し、ステップ107に進み、アイドル目標回転数
Nltarget を高い方のアイドル回転数Naに切り換え
る。
【0033】一方、前記ステップ102で、触媒温度T
hcが活性下限温度αよりも高い場合には、リーンNO
x触媒33が活性化されていると判断して、ステップ1
04に進み、追加燃料噴射実施フラグFwpiを“追加
燃料噴射実施せず”を意味する“0”にセットする。こ
の後、ステップ105で、水温センサ26で検出した冷
却水温Thwに基づいてエンジン暖機状態を判断する。
もし、冷却水温Thwが比較的低い温度に設定された所
定温度β1以下であれば、冷機状態と判断してステップ
106に進み、燃焼方式フラグFcomを均質燃焼を意
味する“H”にセットして、燃焼方式を冷機状態でも安
定燃焼しやすい均質燃焼に切り換える。この場合でも、
追加燃料噴射実施時と同じく、アイドルアップが必要と
判断してステップ107に進み、アイドル目標回転数N
ltarget を高い方のアイドル回転数Naに切り換える。
hcが活性下限温度αよりも高い場合には、リーンNO
x触媒33が活性化されていると判断して、ステップ1
04に進み、追加燃料噴射実施フラグFwpiを“追加
燃料噴射実施せず”を意味する“0”にセットする。こ
の後、ステップ105で、水温センサ26で検出した冷
却水温Thwに基づいてエンジン暖機状態を判断する。
もし、冷却水温Thwが比較的低い温度に設定された所
定温度β1以下であれば、冷機状態と判断してステップ
106に進み、燃焼方式フラグFcomを均質燃焼を意
味する“H”にセットして、燃焼方式を冷機状態でも安
定燃焼しやすい均質燃焼に切り換える。この場合でも、
追加燃料噴射実施時と同じく、アイドルアップが必要と
判断してステップ107に進み、アイドル目標回転数N
ltarget を高い方のアイドル回転数Naに切り換える。
【0034】また、前記ステップ105で、冷却水温T
hwが所定温度β1よりも高いと判断された場合には、
燃焼が比較的安定していると判断して、ステップ108
に進み、アイドル目標回転数Nltarget を低い方のアイ
ドル回転数Nb(但しNb<Na)に切り換える。そし
て、次のステップ109で、冷却水温Thwを基に再度
エンジン暖機状態を判断し、冷却水温Thwが比較的高
い温度に設定された所定温度β2(但しβ2>β1)以
上であれば、エンジン11が完全暖機状態であると判断
して、ステップ110に進み、燃焼方式フラグFcom
を成層燃焼を意味する“S”にセットして、燃焼方式を
燃費の良い成層燃焼に切り換える。
hwが所定温度β1よりも高いと判断された場合には、
燃焼が比較的安定していると判断して、ステップ108
に進み、アイドル目標回転数Nltarget を低い方のアイ
ドル回転数Nb(但しNb<Na)に切り換える。そし
て、次のステップ109で、冷却水温Thwを基に再度
エンジン暖機状態を判断し、冷却水温Thwが比較的高
い温度に設定された所定温度β2(但しβ2>β1)以
上であれば、エンジン11が完全暖機状態であると判断
して、ステップ110に進み、燃焼方式フラグFcom
を成層燃焼を意味する“S”にセットして、燃焼方式を
燃費の良い成層燃焼に切り換える。
【0035】一方、上記ステップ109で、冷却水温T
hwが所定温度β2よりも低いと判断された場合(β1
<Thw<β2の場合)には、エンジン11が暖機途中
であると判断して、ステップ111に進み、燃焼方式フ
ラグFcomを均質燃焼を意味する“H”にセットし
て、燃焼方式を暖機途中でも安定燃焼する均質燃焼に切
り換える。これらステップ103,106,110,1
11で燃焼方式を切り換える処理は、特許請求の範囲で
いう燃焼方式切換手段としての役割を果たす。
hwが所定温度β2よりも低いと判断された場合(β1
<Thw<β2の場合)には、エンジン11が暖機途中
であると判断して、ステップ111に進み、燃焼方式フ
ラグFcomを均質燃焼を意味する“H”にセットし
て、燃焼方式を暖機途中でも安定燃焼する均質燃焼に切
り換える。これらステップ103,106,110,1
11で燃焼方式を切り換える処理は、特許請求の範囲で
いう燃焼方式切換手段としての役割を果たす。
【0036】以上のようにして、リーンNOx触媒33
の活性状態とエンジン暖機状態とに基づいて、追加燃料
噴射実施の有無、燃焼方式、アイドル目標回転数Nltar
getを設定した後、図3のステップ112に進み、点火
前に噴射する主燃料の噴射量(主噴射量)、主燃料の噴
射時期(主噴射時期)、点火時期を算出する。
の活性状態とエンジン暖機状態とに基づいて、追加燃料
噴射実施の有無、燃焼方式、アイドル目標回転数Nltar
getを設定した後、図3のステップ112に進み、点火
前に噴射する主燃料の噴射量(主噴射量)、主燃料の噴
射時期(主噴射時期)、点火時期を算出する。
【0037】ここで、主噴射量Ti1を算出する場合
は、まず、エンジン回転数NE、エンジン負荷等のエン
ジン運転状態に応じてマップ等より基本燃料噴射量Tp
を算出し、冷却水温補正係数、空燃比フィードバック補
正係数等の各種の補正係数Fcと、バッテリ電圧によっ
て変化する燃料噴射弁22の応答遅れ時間を補正するた
めの無効噴射量Tvとを用いて次式により主噴射量Ti
1を算出する。 Ti1=Tp×Fc+Tv
は、まず、エンジン回転数NE、エンジン負荷等のエン
ジン運転状態に応じてマップ等より基本燃料噴射量Tp
を算出し、冷却水温補正係数、空燃比フィードバック補
正係数等の各種の補正係数Fcと、バッテリ電圧によっ
て変化する燃料噴射弁22の応答遅れ時間を補正するた
めの無効噴射量Tvとを用いて次式により主噴射量Ti
1を算出する。 Ti1=Tp×Fc+Tv
【0038】また、主噴射時期を算出する場合は、燃焼
方式に応じて、エンジン回転数NEと基本燃料噴射量T
pとを基にマップ等により主噴射時期を算出する。この
主噴射時期は、成層燃焼の場合には噴射終了時期として
設定し、均質燃焼の場合には噴射開始時期として設定す
る。
方式に応じて、エンジン回転数NEと基本燃料噴射量T
pとを基にマップ等により主噴射時期を算出する。この
主噴射時期は、成層燃焼の場合には噴射終了時期として
設定し、均質燃焼の場合には噴射開始時期として設定す
る。
【0039】また、点火時期を算出する場合は、まず、
エンジン回転数NEと基本燃料噴射量Tpに応じてマッ
プ等により基本点火時期を算出し、この基本点火時期を
冷却水温等で補正して、最終的な点火時期を算出する。
エンジン回転数NEと基本燃料噴射量Tpに応じてマッ
プ等により基本点火時期を算出し、この基本点火時期を
冷却水温等で補正して、最終的な点火時期を算出する。
【0040】以上のようにして主噴射量、主噴射時期、
点火時期を算出した後、ステップ113に進み、追加燃
料噴射実施フラグFwpiが“追加燃料噴射実施”を意
味する“1”であるか否かを判定し、Fwpi=“0”
(追加燃料噴射実施せず)の場合には、ステップ117
に進み、排気SCV21の弁開度を100%(全開)に
設定すると共に、排気弁の開弁タイミングを最遅角に設
定し、排気性能を優先した制御とする。
点火時期を算出した後、ステップ113に進み、追加燃
料噴射実施フラグFwpiが“追加燃料噴射実施”を意
味する“1”であるか否かを判定し、Fwpi=“0”
(追加燃料噴射実施せず)の場合には、ステップ117
に進み、排気SCV21の弁開度を100%(全開)に
設定すると共に、排気弁の開弁タイミングを最遅角に設
定し、排気性能を優先した制御とする。
【0041】一方、ステップ113で、Fwpi=
“1”(追加燃料噴射実施)の場合には、ステップ11
4に進み、図4の追加燃料噴射量・噴射時期算出プログ
ラムを実行して、追加燃料の噴射量(追加噴射量Ti
2)と追加燃料の噴射時期(追加噴射時期θ2)を次の
ようにして算出する。まず、ステップ201で、基本追
加噴射量Qbaseを主噴射量Ti1によるマップ補間
にて算出する。この場合、主噴射量Ti1が少なくなる
ほど、主燃焼終了時の酸素の残存量が多くなることを考
慮して、主噴射量Ti1が少なくなるほど、基本追加噴
射量Qbaseを増加させる。
“1”(追加燃料噴射実施)の場合には、ステップ11
4に進み、図4の追加燃料噴射量・噴射時期算出プログ
ラムを実行して、追加燃料の噴射量(追加噴射量Ti
2)と追加燃料の噴射時期(追加噴射時期θ2)を次の
ようにして算出する。まず、ステップ201で、基本追
加噴射量Qbaseを主噴射量Ti1によるマップ補間
にて算出する。この場合、主噴射量Ti1が少なくなる
ほど、主燃焼終了時の酸素の残存量が多くなることを考
慮して、主噴射量Ti1が少なくなるほど、基本追加噴
射量Qbaseを増加させる。
【0042】この後、ステップ202で、酸素センサ3
2で検出した排気酸素濃度O2 に基づいて、基本追加噴
射量Qbaseに対する残存酸素量補正量Qcoを次式
により算出する。 Qco(i) =Qco(i-1) +(O2 −Ko)×Co
2で検出した排気酸素濃度O2 に基づいて、基本追加噴
射量Qbaseに対する残存酸素量補正量Qcoを次式
により算出する。 Qco(i) =Qco(i-1) +(O2 −Ko)×Co
【0043】上式において、Qco(i) は今回の残存酸
素量補正量、Qco(i-1) は前回の残存酸素量補正量、
Koは基準酸素濃度、Coは補正係数である。例えば、
排気酸素濃度O2 が基準酸素濃度Koよりも高い場合に
は、排気酸素濃度O2 と基準酸素濃度Koとの差に応じ
た補正量(O2 −Ko)×Coによって残存酸素量補正
量Qcoを増量する。反対に、排気酸素濃度O2 が基準
酸素濃度Koよりも低い場合には、排気酸素濃度O2 と
基準酸素濃度Koとの差に応じた補正量(O2−Ko)
×Coによって残存酸素量補正量Qcoを減量する。
素量補正量、Qco(i-1) は前回の残存酸素量補正量、
Koは基準酸素濃度、Coは補正係数である。例えば、
排気酸素濃度O2 が基準酸素濃度Koよりも高い場合に
は、排気酸素濃度O2 と基準酸素濃度Koとの差に応じ
た補正量(O2 −Ko)×Coによって残存酸素量補正
量Qcoを増量する。反対に、排気酸素濃度O2 が基準
酸素濃度Koよりも低い場合には、排気酸素濃度O2 と
基準酸素濃度Koとの差に応じた補正量(O2−Ko)
×Coによって残存酸素量補正量Qcoを減量する。
【0044】次のステップ203で、基本追加噴射量Q
baseに残存酸素量補正量Qcoを加算して、追加噴
射量Ti2を求める。 Ti2=Qbase+Qco 但し、Qbase+Qcoが着火可能な最少噴射量Qm
inより少ない場合には、追加噴射量Ti2は、着火可
能な最少噴射量Qminでガード処理されて、Ti2=
Qminとなり、Qbase+Qcoが最少噴射量Qm
in以上の場合には、Ti2=Qbase+Qcoとな
る。
baseに残存酸素量補正量Qcoを加算して、追加噴
射量Ti2を求める。 Ti2=Qbase+Qco 但し、Qbase+Qcoが着火可能な最少噴射量Qm
inより少ない場合には、追加噴射量Ti2は、着火可
能な最少噴射量Qminでガード処理されて、Ti2=
Qminとなり、Qbase+Qcoが最少噴射量Qm
in以上の場合には、Ti2=Qbase+Qcoとな
る。
【0045】追加噴射量Ti2の算出後、ステップ20
4に進み、基本追加噴射時期θbaseを主噴射量Ti
1によるマップ補間にて算出する。この場合、主噴射量
Ti1が多くなるほど、主燃焼の火炎が長く持続するこ
とを考慮し、主噴射量Ti1が多くなるほど、基本追加
噴射時期θbaseを遅角させる。
4に進み、基本追加噴射時期θbaseを主噴射量Ti
1によるマップ補間にて算出する。この場合、主噴射量
Ti1が多くなるほど、主燃焼の火炎が長く持続するこ
とを考慮し、主噴射量Ti1が多くなるほど、基本追加
噴射時期θbaseを遅角させる。
【0046】次のステップ205で、排気行程中の気筒
内のイオン残存時期Tiを検出し、このイオン残存時期
Tiに基づいて基本追加噴射時期θbaseに対するイ
オン残存時期補正量θcを算出する。排気行程中の気筒
内のイオン検出は、点火後の点火プラグ23に定電圧を
印加して、点火プラグ23の電極のギャップに存在する
ガス中のイオンをプラグ電極で集め、プラグ電極に流れ
るイオン電流を検出する。そして、イオン検出可能な最
終時期をイオン残存時期Tiとし、次式によりイオン残
存時期補正量θcを算出する。 θc(i) =θc(i-1) +(Ti−Ki)×Ci
内のイオン残存時期Tiを検出し、このイオン残存時期
Tiに基づいて基本追加噴射時期θbaseに対するイ
オン残存時期補正量θcを算出する。排気行程中の気筒
内のイオン検出は、点火後の点火プラグ23に定電圧を
印加して、点火プラグ23の電極のギャップに存在する
ガス中のイオンをプラグ電極で集め、プラグ電極に流れ
るイオン電流を検出する。そして、イオン検出可能な最
終時期をイオン残存時期Tiとし、次式によりイオン残
存時期補正量θcを算出する。 θc(i) =θc(i-1) +(Ti−Ki)×Ci
【0047】上式において、θc(i) は今回のイオン残
存時期補正量、θc(i-1) は前回のイオン残存時期補正
量、Kiは基準イオン残存時期、Ciは補正係数であ
る。例えば、イオン残存時期Tiが基準イオン残存時期
Kiよりも遅い場合には、イオン残存時期Tiと基準イ
オン残存時期Kiとの差に応じた補正量(Ti−Ki)
×Ciによってイオン残存時期補正量θcを大きくする
(これにより追加噴射時期θ2を遅角させる)。反対
に、イオン残存時期Tiが基準イオン残存時期Kiより
も前に終わる場合には、イオン残存時期Tiと基準イオ
ン残存時期Kiとの差に応じた補正量(Ti−Ki)×
Ciによってイオン残存時期補正量θcを小さくする
(これにより追加噴射時期θ2を進角させる)。
存時期補正量、θc(i-1) は前回のイオン残存時期補正
量、Kiは基準イオン残存時期、Ciは補正係数であ
る。例えば、イオン残存時期Tiが基準イオン残存時期
Kiよりも遅い場合には、イオン残存時期Tiと基準イ
オン残存時期Kiとの差に応じた補正量(Ti−Ki)
×Ciによってイオン残存時期補正量θcを大きくする
(これにより追加噴射時期θ2を遅角させる)。反対
に、イオン残存時期Tiが基準イオン残存時期Kiより
も前に終わる場合には、イオン残存時期Tiと基準イオ
ン残存時期Kiとの差に応じた補正量(Ti−Ki)×
Ciによってイオン残存時期補正量θcを小さくする
(これにより追加噴射時期θ2を進角させる)。
【0048】イオン残存時期補正量θcの算出後、ステ
ップ206に進み、基本追加噴射時期θbaseにイオ
ン残存時期補正量θcを加算して追加噴射時期θ2を算
出する。 θ2=θbase+θc
ップ206に進み、基本追加噴射時期θbaseにイオ
ン残存時期補正量θcを加算して追加噴射時期θ2を算
出する。 θ2=θbase+θc
【0049】以上のようにして、追加噴射量Ti2と追
加噴射時期θ2を算出した後、図3のステップ115に
戻り、排気SCV21の弁開度を算出して、排気SCV
21を閉じ側(例えば全閉)に制御する。これにより、
排気行程で、追加燃料が燃焼し始める前に、気筒内のガ
ス流動にスワールが発生し、このスワールによって追加
燃料の微粒化が促進されると共に、追加燃料と筒内ガス
との混合攪拌が促進される。
加噴射時期θ2を算出した後、図3のステップ115に
戻り、排気SCV21の弁開度を算出して、排気SCV
21を閉じ側(例えば全閉)に制御する。これにより、
排気行程で、追加燃料が燃焼し始める前に、気筒内のガ
ス流動にスワールが発生し、このスワールによって追加
燃料の微粒化が促進されると共に、追加燃料と筒内ガス
との混合攪拌が促進される。
【0050】更に、次のステップ116で、排気弁の開
弁タイミングを算出し、開弁タイミングを進角側(例え
ば最進角)に制御する。これにより、気筒内の燃焼ガス
が排出されるタイミングが早まり、追加燃料が燃焼し始
める前に、気筒内の燃焼ガスの一部が片方の排気ポート
19bに向けて流動し始め、上述した排気SCV21に
よるスワール発生効果と相俟って気筒内のガス流動が効
果的に促進され、追加燃料の微粒化が促進されると共
に、追加燃料と筒内ガスとの混合攪拌が促進される。
弁タイミングを算出し、開弁タイミングを進角側(例え
ば最進角)に制御する。これにより、気筒内の燃焼ガス
が排出されるタイミングが早まり、追加燃料が燃焼し始
める前に、気筒内の燃焼ガスの一部が片方の排気ポート
19bに向けて流動し始め、上述した排気SCV21に
よるスワール発生効果と相俟って気筒内のガス流動が効
果的に促進され、追加燃料の微粒化が促進されると共
に、追加燃料と筒内ガスとの混合攪拌が促進される。
【0051】以上説明したアイドル制御プログラムによ
って行われる主燃料、追加燃料の噴射制御の例を図5を
用いて説明する。点火時期は、燃焼方式に拘らず、圧縮
行程の終わりに近い時期に設定される。均質燃焼では、
例1のように、吸気行程で主燃料を噴射して、点火時期
までに気筒内に均質混合気を形成し、成層燃焼では、例
2のように、圧縮行程で主燃料を噴射して、点火プラグ
23の近傍部分を局部的に濃い混合比とする成層混合気
を形成する。また、例3は、主燃料の噴射を2回に分け
て実施する例であり、吸気行程と圧縮行程にそれぞれ主
燃料の噴射を1回ずつ行う。尚、主燃料の噴射を3回以
上に分けて実施しても良い。
って行われる主燃料、追加燃料の噴射制御の例を図5を
用いて説明する。点火時期は、燃焼方式に拘らず、圧縮
行程の終わりに近い時期に設定される。均質燃焼では、
例1のように、吸気行程で主燃料を噴射して、点火時期
までに気筒内に均質混合気を形成し、成層燃焼では、例
2のように、圧縮行程で主燃料を噴射して、点火プラグ
23の近傍部分を局部的に濃い混合比とする成層混合気
を形成する。また、例3は、主燃料の噴射を2回に分け
て実施する例であり、吸気行程と圧縮行程にそれぞれ主
燃料の噴射を1回ずつ行う。尚、主燃料の噴射を3回以
上に分けて実施しても良い。
【0052】一方、追加燃料の噴射は、例4、例5、例
6に示すように、点火後の膨張行程又は排気行程で1回
又は複数回行えば良い。尚、図2〜図4のプログラムで
は、膨張行程又は排気行程で追加燃料の噴射は1回のみ
行われる(例4、例5)。
6に示すように、点火後の膨張行程又は排気行程で1回
又は複数回行えば良い。尚、図2〜図4のプログラムで
は、膨張行程又は排気行程で追加燃料の噴射は1回のみ
行われる(例4、例5)。
【0053】以上説明した本実施形態(1)では、リー
ンNOx触媒33が活性化していない時(つまり触媒温
度が活性下限温度αよりも低い時)に、点火後の膨張行
程又は排気行程で追加燃料を噴射して該追加燃料を主燃
焼の火炎で後燃焼させることで排気温度を上昇させてリ
ーンNOx触媒33を活性化させる。
ンNOx触媒33が活性化していない時(つまり触媒温
度が活性下限温度αよりも低い時)に、点火後の膨張行
程又は排気行程で追加燃料を噴射して該追加燃料を主燃
焼の火炎で後燃焼させることで排気温度を上昇させてリ
ーンNOx触媒33を活性化させる。
【0054】そして、この追加燃料噴射制御中は、排気
SCV21を閉じ側に制御して、排気行程中に気筒内の
ガス流動にスワールを発生させながら、排気弁の開弁タ
イミングを進角側に制御して、気筒内の燃焼ガスの一部
を片方の排気ポート19bに向けて流動させるので、追
加燃料が燃焼し始める前に、気筒内のガス流動を効果的
に促進することができ、このガス流動により追加燃料の
微粒化を促進することができると共に、追加燃料と筒内
ガスとの混合攪拌も促進することができる。これによ
り、噴射した追加燃料を完全燃焼させてスモークを発生
させることなく、排気温度を上昇させることができ、ス
モーク防止と触媒早期活性化とを両立させることができ
る。
SCV21を閉じ側に制御して、排気行程中に気筒内の
ガス流動にスワールを発生させながら、排気弁の開弁タ
イミングを進角側に制御して、気筒内の燃焼ガスの一部
を片方の排気ポート19bに向けて流動させるので、追
加燃料が燃焼し始める前に、気筒内のガス流動を効果的
に促進することができ、このガス流動により追加燃料の
微粒化を促進することができると共に、追加燃料と筒内
ガスとの混合攪拌も促進することができる。これによ
り、噴射した追加燃料を完全燃焼させてスモークを発生
させることなく、排気温度を上昇させることができ、ス
モーク防止と触媒早期活性化とを両立させることができ
る。
【0055】尚、本実施形態(1)では、追加燃料噴射
制御中に、排気SCV21を閉じ側に制御し、且つ、排
気弁の開弁タイミングを進角側に制御するようにした
が、いずれか一方のみを行うようにしても良く、この場
合でも、気筒内のガス流動を促進することができて、追
加燃料の燃焼性を向上させることができる。
制御中に、排気SCV21を閉じ側に制御し、且つ、排
気弁の開弁タイミングを進角側に制御するようにした
が、いずれか一方のみを行うようにしても良く、この場
合でも、気筒内のガス流動を促進することができて、追
加燃料の燃焼性を向上させることができる。
【0056】また、本実施形態(1)では、主噴射量、
筒内ガス中の残存酸素量、イオン残存時期によって、追
加燃料の完全燃焼可能な噴射量や適正な噴射時期が変化
することを考慮し、追加燃料の噴射量と噴射時期を、主
噴射量、筒内ガス中の残存酸素量、イオン残存時期に基
づいて制御するようにしたので、追加燃料の噴射を適正
な時期に適正な噴射量で行うことが可能となり、燃費悪
化や排気エミッション悪化を防止しつつ、リーンNOx
触媒33を早期に活性化させることができる。
筒内ガス中の残存酸素量、イオン残存時期によって、追
加燃料の完全燃焼可能な噴射量や適正な噴射時期が変化
することを考慮し、追加燃料の噴射量と噴射時期を、主
噴射量、筒内ガス中の残存酸素量、イオン残存時期に基
づいて制御するようにしたので、追加燃料の噴射を適正
な時期に適正な噴射量で行うことが可能となり、燃費悪
化や排気エミッション悪化を防止しつつ、リーンNOx
触媒33を早期に活性化させることができる。
【0057】尚、主噴射量は、エンジン回転数、エンジ
ン負荷等のエンジン運転状態に応じて設定されるため、
追加燃料の噴射量と噴射時期を算出する際に主噴射量を
反映させれば、エンジン回転数、エンジン負荷等のエン
ジン運転状態も間接的に反映させることができる。その
他、冷却水温(エンジン温度)や排気温度も、追加燃料
の燃焼性に影響を及ぼすため、これらを追加燃料の噴射
量と噴射時期に反映させるようにしても良い。但し、本
発明は、追加燃料の噴射量と噴射時期のいずれか一方又
は両方を固定値としても良い。
ン負荷等のエンジン運転状態に応じて設定されるため、
追加燃料の噴射量と噴射時期を算出する際に主噴射量を
反映させれば、エンジン回転数、エンジン負荷等のエン
ジン運転状態も間接的に反映させることができる。その
他、冷却水温(エンジン温度)や排気温度も、追加燃料
の燃焼性に影響を及ぼすため、これらを追加燃料の噴射
量と噴射時期に反映させるようにしても良い。但し、本
発明は、追加燃料の噴射量と噴射時期のいずれか一方又
は両方を固定値としても良い。
【0058】また、本実施形態(1)では、追加燃料噴
射を行う時以外は、排気SCV21を全開状態に保持す
るようにしたが、エンジン運転中に排気SCV21の開
度を制御することで、筒内排気残留量(内部EGR量)
を制御するようにしても良い(この機能が特許請求の範
囲でいう排気残留量制御手段に相当する)。このように
すれば、排気SCV21の開度を制御することで、内部
EGR(内部排気ガス再循環)を実現でき、この内部E
GRとリーンNOx触媒33との組み合わせで排気浄化
性能を向上できると共に、外部のEGR装置を廃止する
ことが可能となり、コスト低減にもつながる。
射を行う時以外は、排気SCV21を全開状態に保持す
るようにしたが、エンジン運転中に排気SCV21の開
度を制御することで、筒内排気残留量(内部EGR量)
を制御するようにしても良い(この機能が特許請求の範
囲でいう排気残留量制御手段に相当する)。このように
すれば、排気SCV21の開度を制御することで、内部
EGR(内部排気ガス再循環)を実現でき、この内部E
GRとリーンNOx触媒33との組み合わせで排気浄化
性能を向上できると共に、外部のEGR装置を廃止する
ことが可能となり、コスト低減にもつながる。
【0059】[実施形態(2)]ところで、リーンNO
x触媒33は、排気ガス中の酸素濃度が高いリーン運転
中に、排気ガス中のNOxを吸蔵し、空燃比がリッチ又
は理論空燃比に切り換えられて排気ガス中の酸素濃度が
低下した時に、それまでに吸蔵したNOxを還元浄化す
る。従って、リーンNOx触媒33のNOx浄化性能を
維持するためには、リーン運転中に、時々、リッチ運転
(又はストイキ運転)に切り換える必要がある。しか
し、リーン運転からリッチ運転に切り換える際に、主燃
料の噴射量を増量すると、トルクショックが発生し、ド
ライバビリティが低下する欠点がある。
x触媒33は、排気ガス中の酸素濃度が高いリーン運転
中に、排気ガス中のNOxを吸蔵し、空燃比がリッチ又
は理論空燃比に切り換えられて排気ガス中の酸素濃度が
低下した時に、それまでに吸蔵したNOxを還元浄化す
る。従って、リーンNOx触媒33のNOx浄化性能を
維持するためには、リーン運転中に、時々、リッチ運転
(又はストイキ運転)に切り換える必要がある。しか
し、リーン運転からリッチ運転に切り換える際に、主燃
料の噴射量を増量すると、トルクショックが発生し、ド
ライバビリティが低下する欠点がある。
【0060】そこで、図6に示す本発明の実施形態
(2)では、リーン運転時間が一定時間に達する毎に、
一時的に、点火後の膨張行程又は排気行程で1回又は複
数回の追加燃料を噴射して該追加燃料を点火による主燃
焼の火炎で後燃焼させることで排気ガスの空燃比をリッ
チ又は理論空燃比に切り換えて、リーンNOx触媒33
に吸蔵されているNOxを還元浄化する。
(2)では、リーン運転時間が一定時間に達する毎に、
一時的に、点火後の膨張行程又は排気行程で1回又は複
数回の追加燃料を噴射して該追加燃料を点火による主燃
焼の火炎で後燃焼させることで排気ガスの空燃比をリッ
チ又は理論空燃比に切り換えて、リーンNOx触媒33
に吸蔵されているNOxを還元浄化する。
【0061】以下、このNOx還元浄化制御を実行する
図6のプログラムの処理内容を説明する。本プログラム
は、所定時間毎に繰り返し実行される。本プログラムが
起動されると、まずステップ101で、NOx還元浄化
制御フラグFnoxが“NOx還元浄化制御実施中”を
意味する“1”であるか否かを判定し、Fnox=
“0”の場合、つまりNOx還元浄化制御を行っていな
い場合には、ステップ302に進み、リーン運転時間が
一定時間に達したか否かを判定し、一定時間に達してい
なければ、リーンNOx触媒33のNOx還元浄化は不
要と判断し、以降の処理を行うことなく、本プログラム
を終了する。
図6のプログラムの処理内容を説明する。本プログラム
は、所定時間毎に繰り返し実行される。本プログラムが
起動されると、まずステップ101で、NOx還元浄化
制御フラグFnoxが“NOx還元浄化制御実施中”を
意味する“1”であるか否かを判定し、Fnox=
“0”の場合、つまりNOx還元浄化制御を行っていな
い場合には、ステップ302に進み、リーン運転時間が
一定時間に達したか否かを判定し、一定時間に達してい
なければ、リーンNOx触媒33のNOx還元浄化は不
要と判断し、以降の処理を行うことなく、本プログラム
を終了する。
【0062】その後、リーン運転時間が一定時間に達し
た時点で、リーンNOx触媒33のNOx還元浄化が必
要と判断して、ステップ303に進み、NOx還元浄化
制御フラグFnoxを“NOx還元浄化制御実施中”を
意味する“1”にセットし、点火後の膨張行程又は排気
行程で1回又は複数回の追加燃料を噴射して該追加燃料
を点火による主燃焼の火炎で後燃焼させることで排気ガ
スの空燃比をリッチ又は理論空燃比に切り換えて、リー
ンNOx触媒33に吸蔵されているNOxを還元浄化す
る。
た時点で、リーンNOx触媒33のNOx還元浄化が必
要と判断して、ステップ303に進み、NOx還元浄化
制御フラグFnoxを“NOx還元浄化制御実施中”を
意味する“1”にセットし、点火後の膨張行程又は排気
行程で1回又は複数回の追加燃料を噴射して該追加燃料
を点火による主燃焼の火炎で後燃焼させることで排気ガ
スの空燃比をリッチ又は理論空燃比に切り換えて、リー
ンNOx触媒33に吸蔵されているNOxを還元浄化す
る。
【0063】NOx還元浄化制御の実行中は、ステップ
301で「Yes」と判定されてステップ304に進
み、NOx還元浄化制御の実行時間が所定時間に達した
か否かを判定し、所定時間に達していなければ、本プロ
グラムを終了するという処理を繰り返す。そして、NO
x還元浄化制御の実行時間が所定時間に達した時点で、
ステップ304からステップ305に進み、NOx還元
浄化制御フラグFnoxを“NOx還元浄化制御実施せ
ず”を意味する“0”にセットしてNOx還元浄化制御
を終了する。これにより、リーン運転時間が一定時間に
達する毎に、追加燃料噴射によるNOx還元浄化制御が
所定時間だけ実施される。
301で「Yes」と判定されてステップ304に進
み、NOx還元浄化制御の実行時間が所定時間に達した
か否かを判定し、所定時間に達していなければ、本プロ
グラムを終了するという処理を繰り返す。そして、NO
x還元浄化制御の実行時間が所定時間に達した時点で、
ステップ304からステップ305に進み、NOx還元
浄化制御フラグFnoxを“NOx還元浄化制御実施せ
ず”を意味する“0”にセットしてNOx還元浄化制御
を終了する。これにより、リーン運転時間が一定時間に
達する毎に、追加燃料噴射によるNOx還元浄化制御が
所定時間だけ実施される。
【0064】追加燃料噴射の実行中は、前記実施形態
(1)と同じく、排気SCV21を閉じ側に制御して、
排気行程中に気筒内のガス流動にスワールを発生させた
り、及び/又は、排気弁の開弁タイミングを進角側に制
御して、気筒内の燃焼ガスの一部を片方の排気ポート1
9bに向けて流動させて、気筒内のガス流動を促進し、
追加燃料の燃焼性を向上させるようにしても良い。
(1)と同じく、排気SCV21を閉じ側に制御して、
排気行程中に気筒内のガス流動にスワールを発生させた
り、及び/又は、排気弁の開弁タイミングを進角側に制
御して、気筒内の燃焼ガスの一部を片方の排気ポート1
9bに向けて流動させて、気筒内のガス流動を促進し、
追加燃料の燃焼性を向上させるようにしても良い。
【0065】以上説明した本実施形態(2)では、点火
後に噴射した追加燃料は、燃焼してもエンジン出力があ
まり変化しないという点に着目し、リーンNOx触媒3
3に吸蔵されているNOxを還元浄化する際に、追加燃
料の噴射によってリッチ運転に切り換えるようにしたの
で、トルクショックを伴わずにリーン運転からリッチ運
転に切り換えることができ、ドライバビリティを向上す
ることができる。
後に噴射した追加燃料は、燃焼してもエンジン出力があ
まり変化しないという点に着目し、リーンNOx触媒3
3に吸蔵されているNOxを還元浄化する際に、追加燃
料の噴射によってリッチ運転に切り換えるようにしたの
で、トルクショックを伴わずにリーン運転からリッチ運
転に切り換えることができ、ドライバビリティを向上す
ることができる。
【0066】尚、本実施形態(2)では、リーン運転時
間が一定時間に達する毎に、追加燃料噴射によるNOx
還元浄化制御を実行するようにしたが、例えば、リーン
NOx触媒33の下流側にNOx濃度センサを設置し
て、リーンNOx触媒33から流出する排気ガス中のN
Ox濃度をNOx濃度センサで検出し、リーンNOx触
媒33から流出する排気ガス中のNOx濃度が増加して
判定値を越えたときに、追加燃料噴射によるNOx還元
浄化制御を所定時間だけ実行するようにしても良い。
間が一定時間に達する毎に、追加燃料噴射によるNOx
還元浄化制御を実行するようにしたが、例えば、リーン
NOx触媒33の下流側にNOx濃度センサを設置し
て、リーンNOx触媒33から流出する排気ガス中のN
Ox濃度をNOx濃度センサで検出し、リーンNOx触
媒33から流出する排気ガス中のNOx濃度が増加して
判定値を越えたときに、追加燃料噴射によるNOx還元
浄化制御を所定時間だけ実行するようにしても良い。
【0067】[実施形態(3)]一般に、筒内噴射エン
ジンは、低燃費、高出力の特長をもつが、更なる高出力
化、省燃費化を狙って、筒内噴射エンジンに、排気圧力
によって駆動される過給機(ターボチャージャ)を装着
することが検討されている。しかし、過給機を装着する
と、過給機自体の応答性の悪さによって、筒内噴射エン
ジンの特長である加速レスポンスの良さが損なわれてし
まう。
ジンは、低燃費、高出力の特長をもつが、更なる高出力
化、省燃費化を狙って、筒内噴射エンジンに、排気圧力
によって駆動される過給機(ターボチャージャ)を装着
することが検討されている。しかし、過給機を装着する
と、過給機自体の応答性の悪さによって、筒内噴射エン
ジンの特長である加速レスポンスの良さが損なわれてし
まう。
【0068】そこで、本発明の実施形態(3)では、筒
内噴射エンジンに、排気圧力によって駆動される過給機
を装着し、図7のプログラムを所定時間毎又は所定クラ
ンク角毎に実行することで、筒内噴射エンジンの特長で
ある加速レスポンスの良さを確保する。本プログラムで
は、まずステップ401で、加速時か否かを、例えばア
クセル開度の変化量から判定し、加速時でなければ、追
加燃料噴射による排気圧力上昇制御を行わないが、加速
時であれば、ステップ402に進み、追加燃料噴射によ
る排気圧力上昇制御を行う。この排気圧力上昇制御中
は、点火後の膨張行程又は排気行程で1回又は複数回の
追加燃料を噴射して該追加燃料を点火による主燃焼の火
炎で後燃焼させることで、排気圧力を上昇させて過給機
の応答性を向上させる。
内噴射エンジンに、排気圧力によって駆動される過給機
を装着し、図7のプログラムを所定時間毎又は所定クラ
ンク角毎に実行することで、筒内噴射エンジンの特長で
ある加速レスポンスの良さを確保する。本プログラムで
は、まずステップ401で、加速時か否かを、例えばア
クセル開度の変化量から判定し、加速時でなければ、追
加燃料噴射による排気圧力上昇制御を行わないが、加速
時であれば、ステップ402に進み、追加燃料噴射によ
る排気圧力上昇制御を行う。この排気圧力上昇制御中
は、点火後の膨張行程又は排気行程で1回又は複数回の
追加燃料を噴射して該追加燃料を点火による主燃焼の火
炎で後燃焼させることで、排気圧力を上昇させて過給機
の応答性を向上させる。
【0069】追加燃料噴射の実行中は、前記実施形態
(1)と同じく、排気SCV21を閉じ側に制御して、
排気行程中に気筒内のガス流動にスワールを発生させた
り、及び/又は、排気弁の開弁タイミングを進角側に制
御して、気筒内の燃焼ガスの一部を片方の排気ポート1
9bに向けて流動させて、気筒内のガス流動を促進し、
追加燃料の燃焼性を向上させるようにしても良い。
(1)と同じく、排気SCV21を閉じ側に制御して、
排気行程中に気筒内のガス流動にスワールを発生させた
り、及び/又は、排気弁の開弁タイミングを進角側に制
御して、気筒内の燃焼ガスの一部を片方の排気ポート1
9bに向けて流動させて、気筒内のガス流動を促進し、
追加燃料の燃焼性を向上させるようにしても良い。
【0070】以上説明した本実施形態(3)では、加速
時に、追加燃料噴射による排気圧力上昇制御を行うの
で、筒内噴射エンジンの大きな利点である加速レスポン
スの良さを損なわずに、過給機によって更なる高出力
化、省燃費化を実現することができる。
時に、追加燃料噴射による排気圧力上昇制御を行うの
で、筒内噴射エンジンの大きな利点である加速レスポン
スの良さを損なわずに、過給機によって更なる高出力
化、省燃費化を実現することができる。
【0071】尚、上述した3つの実施形態(1)〜
(3)を組み合わせたり、2つの実施形態を組み合わせ
て実施しても良い。
(3)を組み合わせたり、2つの実施形態を組み合わせ
て実施しても良い。
【図1】本発明の実施形態(1)を示すエンジン制御シ
ステム全体の構成図
ステム全体の構成図
【図2】アイドル制御プログラムの処理の流れを示すフ
ローチャート(その1)
ローチャート(その1)
【図3】アイドル制御プログラムの処理の流れを示すフ
ローチャート(その2)
ローチャート(その2)
【図4】追加燃料噴射量・噴射時期算出プログラムの処
理の流れを示すフローチャート
理の流れを示すフローチャート
【図5】点火時期、主燃料噴射、追加燃料噴射のタイミ
ングを例示的に示すタイムチャート
ングを例示的に示すタイムチャート
【図6】本発明の実施形態(2)で用いるNOx還元浄
化制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
化制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図7】本発明の実施形態(3)で用いる排気圧力上昇
制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
11…筒内噴射エンジン(筒内噴射式の内燃機関)、1
2…吸気管、18a,18b…吸気ポート、19a,1
9b…排気ポート、20…吸気スワールコントロールバ
ルブ(吸気SCV)、21…排気スワールコントロール
バルブ(排気SCV)、22…燃料噴射弁、23…点火
プラグ、26…水温センサ、27…排気弁開弁タイミン
グ変更装置、30…排気管、31…排気温度センサ、3
2…酸素センサ、33…リーンNOx触媒、34…触媒
温度センサ、36…ECU(追加燃料噴射制御手段,ガ
ス流動促進手段,燃焼方式切換手段,排気残留量制御手
段,燃焼状態判定手段)。
2…吸気管、18a,18b…吸気ポート、19a,1
9b…排気ポート、20…吸気スワールコントロールバ
ルブ(吸気SCV)、21…排気スワールコントロール
バルブ(排気SCV)、22…燃料噴射弁、23…点火
プラグ、26…水温センサ、27…排気弁開弁タイミン
グ変更装置、30…排気管、31…排気温度センサ、3
2…酸素センサ、33…リーンNOx触媒、34…触媒
温度センサ、36…ECU(追加燃料噴射制御手段,ガ
ス流動促進手段,燃焼方式切換手段,排気残留量制御手
段,燃焼状態判定手段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F01N 7/08 F01N 7/08 Z 3G301 F02B 37/00 302 F02B 37/00 302G F02D 9/04 F02D 9/04 A C 41/02 301 41/02 301F 41/34 41/34 E 43/00 301 43/00 301J 301T 45/00 368 45/00 368Z (72)発明者 斎藤 公孝 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 森島 信悟 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 二宮 正和 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 3G004 AA01 BA06 DA03 DA24 DA25 3G005 DA01 EA04 EA16 FA04 GD02 HA05 HA09 JB01 JB02 3G065 AA03 AA04 AA06 AA07 AA10 CA12 CA13 CA14 DA04 DA15 EA02 EA03 GA05 GA08 GA09 GA10 GA17 GA41 HA02 HA21 HA22 KA02 KA12 3G084 AA04 BA13 BA15 BA24 CA02 CA03 CA04 DA02 DA10 DA11 EA11 EB11 EC02 EC03 FA18 FA19 FA20 FA27 FA29 FA33 FA38 FA39 3G091 AA02 AA10 AA11 AA12 AA17 AA24 AB06 BA03 BA32 CA13 CA18 CB02 CB03 CB05 CB07 CB08 DA10 DB06 DB07 DB10 DB13 DC01 EA00 EA01 EA05 EA07 EA16 EA17 EA18 EA27 EA28 EA31 EA33 EA34 FA02 FA04 FA17 FB02 FB10 FB11 FB12 FC07 HA36 HA37 HB02 HB03 HB05 HB06 3G301 HA04 HA16 HA19 JA02 JA04 JA24 KA05 KA07 KA12 LA00 LA01 LB04 MA11 MA19 MA26 NA08 NB02 ND01 NE11 NE13 NE14 NE15 NE19 PA01Z PA17Z PC00Z PD01Z PD03A PD11Z PD12Z PE01A PE01Z PE03Z PE04Z PE05Z PE08Z PE10Z
Claims (9)
- 【請求項1】 気筒内に燃料を直接噴射し、その混合気
に点火プラグで点火する筒内噴射式の内燃機関におい
て、 内燃機関の排気通路に設置された排気ガス浄化用の触媒
と、 前記触媒が活性化していない時に、点火後の膨張行程又
は排気行程で1回又は複数回の追加燃料を噴射して該追
加燃料を点火による主燃焼の火炎で後燃焼させることで
排気温度を上昇させて前記触媒を活性化させる追加燃料
噴射制御手段と、 前記追加燃料噴射制御手段による追加燃料噴射制御中に
気筒内のガス流動を促進して追加燃料の後燃焼を促進す
るガス流動促進手段とを備えていることを特徴とする内
燃機関制御装置。 - 【請求項2】 前記ガス流動促進手段は、各気筒に設け
られた複数の排気ポートのうちの1つの排気ポートに配
置された排気スワールコントロールバルブを備え、前記
追加燃料噴射制御手段による追加燃料噴射制御中に前記
排気スワールコントロールバルブを閉じ側に制御するこ
とを特徴とする請求項1に記載の内燃機関制御装置。 - 【請求項3】 前記ガス流動促進手段は、前記追加燃料
噴射制御手段による追加燃料噴射制御中に排気弁の開弁
タイミングを進角側に制御することを特徴とする請求項
1に記載の内燃機関制御装置。 - 【請求項4】 前記追加燃料噴射制御手段は、追加燃料
の噴射量と噴射時期のいずれか一方又は両方を、点火前
に噴射する主燃料の噴射量、機関回転数、機関負荷、機
関温度、排気温度、排気行程中の筒内燃焼状態、排気ガ
ス中の酸素濃度の少なくとも1つに基づいて制御するこ
とを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の内燃
機関制御装置。 - 【請求項5】 気筒内で燃焼により生じるイオンを前記
点火プラグを通して検出し、そのイオン電流に基づいて
排気行程中の筒内燃焼状態を判定する燃焼状態判定手段
を備え、 前記追加燃料噴射制御手段は、前記燃焼状態判定手段で
判定した排気行程中の筒内燃焼状態に基づいて追加燃料
の噴射量と噴射時期のいずれか一方又は両方を制御する
ことを特徴とする請求項4に記載の内燃機関制御装置。 - 【請求項6】 アイドリング時の燃焼方式を、機関温
度、排気温度、触媒温度の少なくとも1つに基づいて成
層燃焼と均質燃焼との間で切り換える燃焼方式切換手段
を備えていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれ
かに記載の内燃機関制御装置。 - 【請求項7】 前記排気スワールコントロールバルブの
開度を制御することで筒内排気残留量を制御する排気残
留量制御手段を備えていることを特徴とする請求項2に
記載の内燃機関制御装置。 - 【請求項8】 気筒内に燃料を直接噴射し、その混合気
に点火プラグで点火する筒内噴射式の内燃機関におい
て、 内燃機関の排気通路に設置されたリーンNOx触媒と、 前記リーンNOx触媒に吸蔵されているNOxを還元浄
化する際に、点火後の膨張行程又は排気行程で1回又は
複数回の追加燃料を噴射して該追加燃料を点火による主
燃焼の火炎で後燃焼させることで排気ガスの空燃比をリ
ッチ又は理論空燃比に切り換える追加燃料噴射制御手段
とを備えていることを特徴とする内燃機関制御装置。 - 【請求項9】 気筒内に燃料を直接噴射し、その混合気
に点火プラグで点火する筒内噴射式の内燃機関におい
て、 排気圧力によって駆動される過給機と、 加速時に、点火後の膨張行程又は排気行程で1回又は複
数回の追加燃料を噴射して該追加燃料を点火による主燃
焼の火炎で後燃焼させることで排気圧力を上昇させて前
記過給機の応答性を向上させる追加燃料噴射制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11090506A JP2000282920A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 内燃機関制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11090506A JP2000282920A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 内燃機関制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000282920A true JP2000282920A (ja) | 2000-10-10 |
Family
ID=14000391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11090506A Withdrawn JP2000282920A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 内燃機関制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000282920A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002035075A1 (fr) * | 2000-10-26 | 2002-05-02 | Hitachi, Ltd. | Moteur a combustion interne et a injection dans le cylindre |
| JP2002303192A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-18 | Mazda Motor Corp | ディーゼルエンジンの燃料噴射装置及びその異常診断装置 |
| JP2002303179A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-18 | Mazda Motor Corp | ディーゼルエンジンの燃料噴射装置 |
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| JP2003129852A (ja) * | 2001-10-24 | 2003-05-08 | Hitachi Ltd | エンジン過給システム |
| JP2013032710A (ja) * | 2011-08-01 | 2013-02-14 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
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| JP2018003749A (ja) * | 2016-07-05 | 2018-01-11 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| US10202928B2 (en) | 2017-01-11 | 2019-02-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
| US10309322B2 (en) | 2017-04-12 | 2019-06-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
| US10378464B2 (en) | 2017-04-05 | 2019-08-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
| JP2021134669A (ja) * | 2020-02-25 | 2021-09-13 | マツダ株式会社 | 過給機付きエンジン |
-
1999
- 1999-03-31 JP JP11090506A patent/JP2000282920A/ja not_active Withdrawn
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| US10309322B2 (en) | 2017-04-12 | 2019-06-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device for internal combustion engine |
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| JP7354875B2 (ja) | 2020-02-25 | 2023-10-03 | マツダ株式会社 | 過給機付きエンジン |
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