JPH0354343A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

内燃機関の空燃比制御装置

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JPH0354343A
JPH0354343A JP1186015A JP18601589A JPH0354343A JP H0354343 A JPH0354343 A JP H0354343A JP 1186015 A JP1186015 A JP 1186015A JP 18601589 A JP18601589 A JP 18601589A JP H0354343 A JPH0354343 A JP H0354343A
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伸一 竹島
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はリーンNO.触媒を用いたリーンバーンシステ
ムに関する。
〔従来の技術〕
本願出願人は、リーンバーンシステムにおいて金属交換
ゼオライト特にCu−ゼオライトを主或分とするNO8
を高率で浄化できるリーンNo,,還元触媒を既に提案
している(参考:特願昭63−95026号)。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上述のリーンNO,触媒のNo8浄化率
は、第2図に示すように、温度依存性が強く、排気ガス
温度が高く (たとえば450℃以上)しかも02a度
が大きいリーン雰囲気では急激にNO。浄化率は低下す
る。さらに、NO.規制をクリアするためには、第3図
Aに示すように、空燃比A/Fは20〜22付近のリー
ン領域で機関の運転をしなければならない。
このように、排気ガス温度が高くしかもリーン領域で機
関を運転した場合にNOX浄化率の低下を招く理由は次
の通りと考察される。すなわち、排気ガス温度が高くし
かもリーン領域で機関を運転すると、NO.の還元に利
用される炭化水素(HC)が、 により完全酸化され、この度合は排気ガス温度が高い程
高い。この結果、NOウが還元されず、したがって、N
O.浄化率が低下するという課題がある。
なお、排気ガス温度が低いリーン雰囲気では、HCは部
分酸化により活性種に変化するものと思われ、この活性
種(Cu(II) −CO− )が、と反応することに
よりNOXが浄化されると考察される。
したがって、本発明の目的は、排気ガス高温状態でのN
O8エミッションの浄化率を高めたIJ一ンバーンシス
テムを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上述の課題を解決するための手段は第1図に示される。
すなわち、内燃機関の排気通路に設けられたリーンNO
X触媒コンバータ12と、機関の排気通路と吸気通路と
の間に設けられた排気ガス再循環装置11とを具備する
内燃機関において、リーン運転条件判別手段は、機関の
運転状態パラメータたとえば冷却水温TH’vVに応じ
て機関がリーン運転条件か否かを判別し、排気ガス温度
判別手段は機関の排気ガス温度が所定値たとえば600
℃以上か否かを判別する。この結果、機関がリーン運転
条件にあって機関の排気ガス温度が所定値未満のときに
、第1のリーン空燃比調整手段は機関の空燃比を第1の
リーン空燃比に調整し、機関がリーン運転条件にあって
機関の排気ガス温度が所定値以上のときに、第2のリー
ン空燃比調整手段は機関の空燃比を第1のリーン空燃比
よりリッチ側の第2のリーン空燃比に調整する。また、
機関がリーン運転条件にあって機関の排気ガス温度が所
定値以上のときには、EGRオン手段は排気ガス再循環
装置をオンにするものである。
〔作 用〕
上述の手段による作用も第3図に示される。すなわち、
リーン運転条件時にEGRを導入すると、第3図Bに示
すごとくなり、この結果、NO.規制をクリアするため
の空燃比A/Fは17〜19とリッチめとなる。つまり
、排気ガス中の02濃度が低減するので、上述の(1)
式の完全酸化反応よりむしろ(2〉式に示す部分酸化反
応が進み、この結果、NOXエミッションの還元に用い
られるHCの低減が阻止され、したがって、NO,lの
浄化率がさらに向上することになる。
〔実施例〕
第4図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概略図である。第4図において、機関本
体lの吸気通路2には圧カセンサ3が設けられている。
圧カセンサ3は吸入空気圧を直接計測する半導体式のも
のであって、吸入空気圧に比例したアナログ電圧の出力
信号を発生する。この出力信号は制御回路10のマルチ
ブレクサ内蔵A/D変換器101に提供されている。図
示しないディストリビュータには、その軸がたとえばク
ランク角に換算して720゜毎に基準位置検出用パルス
信号を発生するクランク角センサ4およびクランク角に
換算して30゜毎に基準位置検出用パルス信号を発生す
るクランク角センサ5が設けられている。これらクラン
ク角センサ4,5のパルス信号は制御回路10の入出力
インターフェイス102に供給され、このうちクランク
角センサ45の出力はCP[l103の割込み端子に供
給される。
さらに、吸気通路2には各気筒毎に燃料供給系から加圧
燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴射弁6が設け
られている。
また、機関本体1のシリンダブロックのウォータジャケ
ット(図示せず)には、冷却水の温度を検出するための
水温センサ7が設けられている。
水温センサ7は冷却水の温度THWに応じたアナログ電
圧の電気信号を発生する。この出力もA/D変換器Lo
tに供給されている。
9はEGR弁装置であって、制御回路lOの人出力イン
ターフェイス102 により制御されるステップモー夕
を内蔵している。
排気マニホールド11より下流の排気系には、リーン雰
囲気においてNo8を高率に浄化するリ一ンNOX還元
触媒コンバータl1及びHC,Coを高率に浄化する酸
化触媒コンバータ12が設けられている。リーンNo8
還元触媒コンバータ11は上述のCu−ゼオライトを主
或分とするものである。
なお、酸化触媒コンバータl2の代りに三元触媒コンバ
ータを用いてもよい。
また、13はリーンNO8還元触媒コンバータ12内の
排気ガス温度を検出するための排気ガス温度センサであ
って、その出力は制御回路10のA/D変換器101に
供給されている。制御回路10は、たとえばマイクロコ
ンピュータとして構或され、A/D変換器101、人出
力インターフェイス102、CPU103の外に、R[
IM104・RAM105、バックアップRAM106
、クロック発生回路107等が設けられている。
また、制御回路10において、ダウンカウンタ108、
フリップフロップ109、および駆動回路110は燃料
噴射弁7を制御するためのものである。
すなわち、後述のルーチンにおいて、燃料噴射量TAU
が演算されると、燃料噴射量TAUがダウンカウンタ1
08にプリセットされると共にフリソブフロップ109
 もセットされる。この結果、駆動回路110が燃料噴
射弁7の付勢を開始する。他方、ダウンカウンタ108
がクロック信号(図示せず)を計数して最後にそのボロ
ーアウト端子が“1″レベルとなったときに、フリップ
フロップ109がセットされて駆動回路110は燃料噴
射弁7の付勢を停止する。つまり、上述の燃料噴射量T
AUだけ燃料噴射弁7は付勢され、従って、燃料噴射量
TAUに応じた量の燃料が機関本体1の燃焼室に送り込
まれることになる。
なお、CPU103の割込み発生は、A/D変換器10
1のA/D変換終了後、入出力インターフェイス102
がクランク角センサ5のパルス信号を受信した時、クロ
ック発生回路107からの割込信号を受信した時、等で
ある。
圧カセンサ3の吸入空気圧データPM,冷却水温データ
THW、及び排気ガス温度は所定時間もしくは所定クラ
ンク角毎に実行されるA/D変換ルーチンによって取込
まれてRAMl05の所定領域に格納される。つまり、
RAMl05におけるデータPMTHW及び排気ガス温
度は所定時間毎に更新されている。また、回転速度デー
タNeはクランク角センサ5の30’ CA毎の割込み
によって演算されてRAM105の所定領域に格納され
る。
第5図、第6図を参照して第4図の制御回路の動作を説
明する。
第5図はEGR制御ルーチンであって、所定時間毎に実
行される。すなわち、ステップ501では、RAM10
5より排気ガス温度を読出し、所定値たとえば450℃
以上か否かを判別する。この結果、排気ガス温度が45
0℃以上のときには、ステップ502に進み、排気ガス
温度が450℃未満のときにはステップ506 に進み
、EGRオフとすると共に、EGRオンフラグXEGR
を“0”とする。
ステップ502では、RAM105より吸入空気圧デー
タPM及び回転速度Neを読出して、ROM104に格
納された2次元マップによりEGR弁開度に対応するス
テップモー夕のステップ数を補間計算する。
なお、EGR弁開度は、ステップ502内に図示するご
とく、全負荷付近(PM大)では、EGRの作動をする
余地がないので0とし、軽負荷(PM小)では、No8
濃度が低く且つ排気ガス温度も低いので、EGRの作動
は不要であるので0とし、したがって、斜線で示す中負
荷部分でのEGRを作動させることになるが、その際、
斜線部の中央部分でEGR弁開度を大きくする。
ステップ503では、ステップ502にて演算されたE
GR量(ステップ量)をEGR弁装置11に指示し、ス
テップ504にて、EGR弁がオンし、すなわち、ステ
ップ502内の斜線部で示すEGR弁開度が0でないか
否かを判別する。この結果、EGR弁11がオンであれ
ば、ステップ505にてEGR弁オンフラグXEGRを
“1”とし、他の場合にはステップ506 にてフラグ
XεGRを“0”とする。
iよお、フラグXEGRは後述の第6図の噴射量演算ル
ーチンで用いられる。
そして、ステップ507にてこのルーチンは終了する。
第6図は噴射量演算ルーチンであって、所定クランク角
毎たとえば360゜CA毎に実行される。ステップ60
1では、RAM105より吸入空気圧データPM及び回
転速度Neを読出してRO!,1104に格納された2
次元マップにより基本噴射量TPを補間計算する。次に
、ステップ602では、機関がリーン運転条件か否かを
たとえば水温T H ”vVが所定値以上か否かにより
判別する。この結果、リーン運転条件であればステップ
603に進み、リーン運転条件でなければ直接ステップ
6Hに進み、リーン補正係数KLEANを1.0とする
。なお、KL巳AN一↓.Oは理論空燃比相当値である
。
ステップ603〜609について説明する。ステップ6
03では、EGRオンフラグXEGRによりEGR弁作
動中か否かを判別する。この結果、EGR弁作動中であ
れば(XEGR=’“1” ) 、ステップ604〜6
06にて係数PMLεANを演算し、EGR作動停止中
であれば(XEGR=”0”)、ステップ607にて係
数P\化EANを演算する。
ステップ604では、EGR作動による吸入空気圧PM
の上昇分PTを演算する。PTは、EGR弁開度量及び
回転速度Neに依存し、たとえばPTはEGR弁開度に
ほぼ比例し、また、Neにほぼ反比例するが、正確にP
Tを得るために、予めROM104に2次元マップを用
意し、これにもとづき補間計算して求める。そして、ス
テップ605にて、計測された吸入空気圧PMからEG
R弁作動による上昇分PTを減算し、新気分の吸入空気
圧PM’を、 PM’←PM−PT により演算する。ステップ606では、この吸入空気圧
PM’にもとづきROM104に格納されたステップ6
06内図示の1次元マップにより係数P M L E 
A Nを補間計算する。
また、EGR弁作動停止中には、ステップ607にて計
測された吸入空気圧PMを直接用いてROM106に格
納されたステップ607内図示の1次元マップにより係
数P M L E A Nを補間計算する。
ステップ606, 607内の図示曲線を比較して分る
ように、PMLEANの値は、EGR作動中(ステップ
606)の方がEGR作動停止中(ステップ607)よ
り大きくされている。すなわち、EGR作動中にあって
は、や\リッチめとされる。
ステップ608では、RA!,1105より回転速度デ
ータNeを読出してROM104に格納されたステップ
608内図示の1次元マップにより係数NELEANを
補間計算する。
ステップ609では、上述の2つの係数PMLEANN
εLEANによりリーン補正係数KLEANを、KLE
AN’−PMLEAN−NELEANにより演算し、ス
テップ610, 611により最大値1.0によりガー
ドする。
ステップ612では、最終噴射量TAUを、TALI=
TP−KLEAN  ・α+βにより演算する。なお、
α、βは他の運転状態パラメータによって定まる補正量
である。次いで、ステップ613にて、噴射量TAUを
ダウンカウンタ108 にセットすると共にフリップフ
ロップ109をセットして燃料噴射を開始させる。そし
て、ステップ614にてこのルーチンは終了する。
なお、上述のごとく、噴射量TAUに相当する時間が経
過すると、ダウンカウンタ108のボローアウト信号に
よってフリップフロップ109がリセットされて燃料噴
射は終了する。
第7図は本発明の効果を説明するグラフである。
すなわち、触媒入り温度(排気ガス温度)が高くなった
場合、EGRIを増大させ、有効HC (オレフィン、
アロマ〉を増加させるのでNOXエミッションが減少す
る。なお、結果として、第3図に示すように、使用空燃
比領域がリッチめとなるが、EGRが入る分、新気が減
少するため、燃料量の絶対量はそれ程変化せず、燃費は
ほぼ同一である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、排気ガス温度が高
い場合には、EGR導入と共に空燃比をや\リッチ側に
することにより、NOXの還元に有効なHCを増大でき
、この結果、NOxエミッションを低減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本構或を示すブロック図、第2図は
本発明が解決しようとする課題を説明するNoX浄化特
性を示すグラフ、 第3図は本発明が解決しようとする課題及び作用を説明
するグラフ、 第4図は本発明に係る内燃機関の空燃比制御装置の一実
施例を示す全体概略図、 第5図、第6図は第4図の制御回路の動作を説明するた
めのフローチャート、 第7図は本発明の効果を説明するグラフである。 1・・・機関本体、     3・・・圧カセンサ、9
・・・EGR弁装置、 11・・・リーンNO.還元触媒コンバータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、内燃機関の排気通路に設けられたリーンNO_K触
    媒コンバータ(11)と、 該機関の排気通路と吸気通路との間に設けられ排気ガス
    再循環装置(9)と、 前記機関の運転状態パラメータに応じて該機関がリーン
    運転条件か否かを判別するリーン運転条件判別手段と、 前記機関の排気ガス温度が所定値以上か否かを判別する
    排気ガス温度判別手段と、 前記機関がリーン運転条件にあって前記機関の排気ガス
    温度が前記所定値未満のときに、該機関の空燃比を第1
    のリーン空燃比に調整する第1のリーン空燃比調整手段
    と、 前記機関がリーン運転条件にあって該機関の排気ガス温
    度が前記所定値以上のときに、前記機関の空燃比を第1
    のリーン空燃比よりリッチ側の第2のリーン空燃比に調
    整する第2のリーン空燃比調整手段と、 前記機関がリーン運転条件にあって該機関の排気ガス温
    度が前記所定値以上のときに、前記排気ガス再循環装置
    をオンにするEGRオン手段と、を具備する内燃機関の
    空燃比制御装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5172550A (en) * 1990-12-07 1992-12-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus for an internal combustion engine
US5201802A (en) * 1991-02-04 1993-04-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification system for an internal combustion engine
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