JP2000230418A - 内燃機関の触媒昇温装置 - Google Patents
内燃機関の触媒昇温装置Info
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Abstract
値を越えるのを阻止しつつ排気浄化触媒を昇温する。 【解決手段】 流入する排気の空燃比がリーンのときに
はNOX を吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低下す
ると吸収したNOX を放出するNOX 吸収剤12を自動
変速機20付き内燃機関の排気通路内に配置する。NO
X 吸収剤12からSOXを放出させるべくNOX 吸収剤
12を昇温すべきときにはまず、変速比が増大せしめら
れる。このとき排気マニホルド温度が許容最高温度より
も高くなったときには、排気マニホルド温度が許容最高
温度よりも高くなる前の値に戻される。同時に、第1の
気筒群1aの排気の空燃比がリッチにされると共に第2
の気筒群の排気の空燃比がリーンにされ、それによりN
OX 吸収剤12に昇温用燃料および酸素が供給される。
Description
装置に関する。
排気通路内、燃焼室内、および吸気通路内に供給された
全燃料量および全還元剤量に対する全空気量の比をその
位置を流通する排気の空燃比と称すると、従来より、リ
ーン混合気を燃焼せしめるようにした内燃機関におい
て、流入する排気の空燃比がリーンのときにはNOX を
吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低下すると吸収し
たNOX を放出するNOX吸収剤を機関排気通路内に配
置した内燃機関が知られている。
オウ分が含まれているので排気中にはイオウ分例えばS
OX が含まれており、このSOX も例えばSO4 2- の形
でNOX と共にNOX 吸収剤に吸収される。しかしなが
らこのSOX はNOX 吸収剤への流入する排気の空燃比
をただ単にリッチにしてもNOX 吸収剤から放出され
ず、したがってNOX 吸収剤内のSOX の量は次第に増
大することになる。ところがNOX 吸収剤内のSOX の
量が増大するとNOX 吸収剤が吸収しうるNOXの量が
次第に低下し、ついにはNOX 吸収剤がNOX をほとん
ど吸収できなくなる。
にNOX 吸収剤内に流入する排気中の酸素濃度を低くす
ると吸収されているSOX が例えばSO2 の形で放出さ
れる。一方、自動変速機の変速比を増大すると機関回転
数が高められるために機関から排出される排気の温度が
上昇し、その結果NOX 吸収剤を昇温することができ
る。そこで、自動変速機の変速比を一時的に通常運転時
よりも増大しつつNOX吸収剤に流入する排気の空燃比
を一時的にリッチにすることによりNOX 吸収剤からS
OX を放出させるようにした内燃機関の排気浄化装置が
公知である(特開平7−186785号公報参照)。
る程度の量のHCと酸素とが含まれているとこれらHC
および酸素がNOX 吸収剤で反応して発熱し、その結果
NO X 吸収剤が昇温される。そこで、内燃機関の気筒を
第1の気筒群と第2の気筒群とに分割し、第1の気筒群
で燃焼せしめられる混合気の空燃比をリッチにしてNO
X 吸収剤にHCを供給しかつ第2の気筒群で燃焼せしめ
られる混合気の空燃比をリーンにしてNOX 吸収剤に酸
素を供給すると共に、NOX 吸収剤に流入する排気の平
均空燃比を理論空燃比にすることによりNOX 吸収剤か
らSOX を放出させるようにした内燃機関の排気浄化装
置も公知である(特開平8−61052号公報参照)。
5号公報に記載の排気浄化装置では自動変速機の変速比
をさらに増大するとNOX 吸収剤をさらに昇温すること
ができる。しかしながら、変速比をただ単に増大すると
機関回転数が許容最大回転数を越えて増大する恐れがあ
り、或いは機関から排出される排気の温度がかなり高く
なるために機関自体または機関とNOX 吸収剤間の排気
系部品の温度が過度に高くなって機関自体または排気系
部品が劣化する恐れがあるという問題点がある。
の排気浄化装置では第1の気筒群で燃焼せしめられる混
合気の空燃比のリッチ度合いを大きくしかつ第2の気筒
群で燃焼せしめられる混合気の空燃比のリーン度合いを
大きくすればNOX 吸収剤に供給されるHC量および酸
素量が増大されるのでNOX 吸収剤をさらに昇温するこ
とができる。しかしながら、気筒で燃焼せしめられる混
合気の空燃比が過度にリッチまたはリーンになると失火
する恐れがあるという問題点がある。
ための手段が唯一つである限り、昇温手段により制御さ
れる物理量がその限界値を越えるのを阻止しつつ排気浄
化触媒を確実に昇温することができない。そこで本発明
の目的は昇温手段により制御される物理量がその限界値
を越えるのを阻止しつつ排気浄化触媒を確実に昇温する
ことができる内燃機関の触媒昇温装置を提供することに
ある。
に1番目の発明によれば、機関排気通路内に排気浄化触
媒を配置した内燃機関において、排気浄化触媒を昇温す
る昇温手段を複数具備し、これら昇温手段から少なくと
も一つの昇温手段を選択し、排気浄化触媒を昇温すべき
ときに該選択された昇温手段により排気浄化触媒を昇温
するようにしている。すなわち1番目の発明では、昇温
手段が複数設けられ、これら昇温手段から選択された昇
温手段により排気浄化触媒が昇温される。したがって、
昇温手段の昇温作用により変動せしめられる例えば変速
比、空燃比、温度、圧力のような物理量がその限界値を
越えるのが阻止されつつ排気浄化触媒が確実に昇温され
る。
において、前記複数の昇温手段が第1の昇温手段群およ
び第2の昇温手段群を含む複数の昇温手段群に分割され
ており、排気浄化触媒を昇温すべきときにはまず第1の
昇温手段群から選択された少なくとも一つの昇温手段に
より排気浄化触媒を昇温し、該第1の昇温手段群から選
択された昇温手段の昇温作用により変動せしめられる物
理量がその限界値を越えたときには第2の昇温手段群か
ら選択された少なくとも一つの昇温手段により排気浄化
触媒を昇温するようにしている。すなわち2番目の発明
では、或る昇温手段による昇温作用が不適当と判断され
たとしても別の昇温手段による昇温作用が開始されるの
で、排気浄化触媒が確実に昇温される。
において、第1の昇温手段群から選択された昇温手段の
昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界値を
越えたときには第1の昇温手段群から選択された昇温手
段と、第2の昇温手段群から選択された昇温手段との両
方により排気浄化触媒を昇温するようにしている。すな
わち3番目の発明では、第1の昇温手段群から選択され
た昇温手段と、第2の昇温手段群から選択された昇温手
段との両方により排気浄化触媒が昇温されるので、物理
量の変動が低減される。
において、第1の昇温手段群から選択された昇温手段の
昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界値を
越えたときには該物理量がその限界値を越えないように
第1の昇温手段群から選択された昇温手段の昇温作用を
低下せしめるようにしている。また、5番目の発明によ
れば2番目の発明において、前記内燃機関が自動変速機
を有しており、第1の昇温手段群が自動変速機の変速比
を増大することにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇
温手段を具備し、第2の昇温手段群が排気浄化触媒に昇
温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとを供給すること
により排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備し
ている。すなわち5番目の発明では、まず変速比昇温手
段による昇温作用が行われ、次いで必要であれば空燃比
昇温手段による昇温作用が開始される。
において、前記内燃機関が自動変速機を有しており、第
1の昇温手段群が排気浄化触媒に昇温用燃料を含むガス
と酸素を含むガスとを供給することにより排気浄化触媒
を昇温する空燃比昇温手段を具備し、第2の昇温手段群
が自動変速機の変速比を増大することにより排気浄化触
媒を昇温する変速比昇温手段を具備している。すなわち
6番目の発明では、まず空燃比昇温手段による昇温作用
が行われ、次いで必要であれば変速比昇温手段による昇
温作用が開始される。
において、第1の昇温手段群が機関で燃焼せしめられる
混合気の空燃比を制御して排気浄化触媒に昇温用燃料を
含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気
浄化触媒を昇温する混合気空燃比昇温手段を具備し、第
2の昇温手段群が点火時期を通常運転時よりも遅角せし
めることにより排気浄化触媒を昇温する点火時期昇温手
段と、排気浄化触媒に昇温用燃料を2次的に供給するこ
とにより排気浄化触媒を昇温する2次燃料昇温手段と、
排気浄化触媒に酸素を2次的に供給することにより排気
浄化触媒を昇温する2次酸素昇温手段と、排気浄化触媒
上流の排気通路内に配置されて該排気通路内を流通する
排気を加熱する排気加熱用電気ヒータと、排気浄化触媒
内に配置された排気浄化触媒加熱用電気ヒータとのうち
の少なくとも一つを具備している。
において、前記物理量が機関本体または排気系部品の温
度であり、前記限界値が機関本体または排気系部品の許
容最高温度である。排気系部品としては例えば排気マニ
ホルドまたは排気管、排気管間の接続部、あるいは排気
通路内に配置された触媒またはセンサが挙げられる。ま
た、9番目の発明によれば2番目の発明において、前記
内燃機関が自動変速機を有しており、前記昇温手段が自
動変速機の変速比を増大することにより排気浄化触媒を
昇温する変速比昇温手段を具備し、前記物理量が自動変
速機の変速比であり、前記限界値が変速比の許容最大変
速比である。
明において、前記物理量が機関の燃焼の安定度合いを代
表する代表値であり、前記限界値が該代表値の許容最低
値である。機関の燃焼の安定度合いを代表する代表値と
して例えば機関回転数、機関出力変動、または燃焼室内
で燃焼せしめられる混合気の空燃比が挙げられる。ま
た、11番目の発明によれば2番目の発明において、前
記物理量が機関の振動を代表する代表値であり、前記限
界値が該代表値の許容最大値である。機関の振動を代表
する代表値として例えば機関回転数または機関出力変動
が挙げられる。
明において、前記複数の昇温手段から少なくとも一つの
昇温手段を機関運転状態に基づいて選択するようにして
いる。また、13番目の発明によれば12番目の発明に
おいて、機関運転状態領域が複数の領域に分割されてお
り、前記複数の昇温手段を互いに異なる領域に対し設定
し、排気浄化触媒を昇温すべきときに機関運転状態が属
する領域に対し設定された昇温手段により排気浄化触媒
を昇温するようにしている。すなわち13番目の発明で
は、機関運転状態に対し最適な昇温手段を選択すること
が可能となる。
明において、前記排気浄化触媒が流入する排気の空燃比
がリーンのときにNOX を吸収し、流入する排気中の酸
素濃度が低下すると吸収しているNOX を放出するNO
X 吸収剤から形成し、前記昇温手段はNOX 吸収剤から
SOX を放出させるためにNOX 吸収剤を昇温する。
関に適用した場合を示している。図1を参照すると、機
関本体1は例えば四つの気筒を具備する。各気筒は対応
する吸気枝管2を介してサージタンク3に接続され、サ
ージタンク3は吸気ダクト4を介してエアクリーナ5に
接続される。吸気ダクト4内にはスロットル弁6が配置
される。また、各気筒には燃焼室内に燃料を直接噴射す
る燃料噴射弁7が取り付けられる。一方、機関本体1の
気筒は1番気筒#1および4番気筒#4からなる第1の
気筒群1aと、2番気筒#2および3番気筒#3からな
る第2の気筒群1bとに分割されている。機関本体1の
排気行程順序は#1−#3−#4−#2であるので機関
の気筒が第1の気筒群と、第1の気筒群と排気行程が重
ならない第2の気筒群とに分割されていることになる。
第1の気筒群1aは排気マニホルド8aを介して始動時
触媒9aを収容したケーシング10aに接続され、第2
の気筒群1bは排気マニホルド8bを介して始動時触媒
9bを収容したケーシング10bに接続される。これら
ケーシング10a,10bは共通の合流排気管11を介
してNOX 吸収剤12を収容したケーシング13に接続
され、ケーシング13は排気管14に接続される。
クシャフト15は自動変速機20に連結され、自動変速
機20の出力軸21が駆動輪に連結される。この自動変
速機20は互いに直列に接続されたロックアップクラッ
チ付きトルクコンバータ22と、無段変速機構23と、
前後進切り替え機構(図示しない)と、終減速機構24
とを具備する。
力軸25を備えた入力側プーリ26と、無段変速機構2
3の出力軸27を備えた出力側プーリ28と、これら入
力側プーリ26と出力側プーリ28間に張架されたベル
ト29とを具備する。入力側プーリ26は入力軸25と
一体的に回転する固定プーリ半体30aと、入力軸25
の軸線方向に移動可能な可動プーリ半体31aとを具備
し、これら一対のプーリ半体30a,31a間に形成さ
れるV字状溝内にベルト29が配置される。また、出力
側プーリ28は出力軸27と一体的に回転する固定プー
リ半体30bと、出力軸27の軸線方向に移動可能な可
動プーリ半体31bとを具備し、これら一対のプーリ半
体30b,31b間に形成されるV字状溝内にベルト2
9が配置される。可動プーリ半体31a,31bの背面
にはそれぞれ油圧室32a,32bが形成されており、
これら油圧室32a,32bはそれぞれ対応する油圧制
御弁34a,34bを介してオイルポンプ35または戻
し通路36に接続される。可動プーリ半体31a,31
bはそれぞれ対応する油圧室32a,32b内の圧力に
応じて移動せしめられる。
れると共に油圧室32bから加圧オイルが流出せしめら
れると入力側プーリ26のプーリ半体30a,31a間
の距離が小さくなるので入力側プーリ26のプーリ径が
大きくなり、出力側プーリ28のプーリ半体30b,3
1b間の距離が大きくなるので出力側プーリ28のプー
リ径が小さくなり、斯くして変速比が減少せしめられ
る。一方、油圧室32aから加圧オイルが流出せしめら
れると共に油圧室32bに加圧オイルが流入せしめられ
ると入力側プーリ26のプーリ半体30a,31a間の
距離が大きくなるので入力側プーリ26のプーリ径が小
さくなり、出力側プーリ28のプーリ半体30b,31
b間の距離が小さくなるので出力側プーリ28のプーリ
径が大きくなり、斯くして変速比が増大せしめられる。
このように変速比を連続的に変更することができる。
ュータからなり、双方向性バス41によって相互に接続
されたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ラ
ンダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセ
ッサ)44、常時電力が供給されているB−RAM(バ
ックアップRAM)45、入力ポート46および出力ポ
ート47を具備する。サージタンク3にはサージタンク
3内の絶対圧に比例した出力電圧を発生する圧力センサ
48が取り付けられる。例えば4番気筒#4直下流に位
置する排気マニホルド8aには排気マニホルド8aの温
度に比例した出力電圧を発生する温度センサ49が取り
付けられ、始動時触媒9a直下流の合流排気管11には
始動時触媒9aから流出した排気の温度に比例した出力
電圧を発生する温度センサ50が取り付けられる。この
排気温度は始動時触媒9aの温度TSCを表している。
排気管14にはNOX 吸収剤12から流出した排気の温
度に比例した出力電圧を発生する温度センサ51が取り
付けられる。この排気温度はNOX 吸収剤12の温度T
NAを表している。また、無段変速機構23の油圧室3
2b内に接続されたオイル通路内には油圧室32b内の
オイル圧に比例した出力電圧を発生する圧力センサ52
が取り付けられる。さらに、スロットル弁6にはスロッ
トル開度TAに比例した出力電圧を発生するスロットル
開度センサ53が取り付けられる。これらセンサ48,
49,50,51,52,53の出力電圧はそれぞれ対
応するAD変換器54を介して入力ポート46に入力さ
れる。CPU44では圧力センサ48の出力電圧に基づ
いて吸入空気量Gaが算出され、圧力センサ52の出力
電圧に基づいて変速比TRが算出される。また、入力ポ
ート46には車速を表す出力パルスを発生する車速セン
サ57と、機関回転数Nを表す出力パルスを発生する回
転数センサ55とが接続される。一方、出力ポート47
はそれぞれ対応する駆動回路56を介して燃料噴射弁
7、トルクコンバータ22、および油圧制御弁34a,
34bに接続される。
TAU(i)(i=1,2,3,4)は次式に基づいて
算出される。 TAU(i)=TB・(1+K(i)) ここでTBは基本燃料噴射時間、K(i)はi番気筒の
補正係数をそれぞれ表している。
められる混合気の空燃比を理論空燃比にするのに必要な
燃料噴射時間であって予め実験により求められている。
この基本燃料噴射時間TBは機関負荷を表すサージタン
ク3内の絶対圧PMおよび機関回転数Nの関数として図
2に示すマップの形で予めROM42内に記憶されてい
る。
られる混合気の空燃比を制御するための係数であってK
(i)=0であればi番気筒で燃焼せしめられる混合気
の空燃比は理論空燃比となる。これに対してK(i)<
0になればi番気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比
は理論空燃比よりも大きくなり、即ちリーンとなり、K
(i)>0になればi番気筒で燃焼せしめられる混合気
の空燃比は理論空燃比よりも小さくなる、即ちリッチと
なる。
おいて補正係数K(i)は−KL(1>KL>0)に維
持されており、したがって全気筒で燃焼せしめられる混
合気の空燃比はリーンに維持されている。一方、本実施
態様において自動変速機20の変速比TRは次式に基づ
いて算出される。
れ表している。基本変速比TRBは例えばスロットル開
度TAおよび車速SPDにより定まる運転状態に対し最
適な変速比であって予め実験により求められている。こ
の基本変速比TRBはスロットル開度TAおよび車速S
PDの関数として図3に示すマップの形で予めROM4
2内に記憶されている。
るためのものであり、通常零に維持されている。図4は
気筒から排出される排気中の代表的な成分の濃度を概略
的に示している。図4からわかるように、気筒から排出
される排気中の未燃HC,COの量は気筒で燃焼せしめ
られる混合気の空燃比がリッチになるほど増大し、気筒
から排出される排気中の酸素O2 の量は気筒で燃料せし
められる混合気の空燃比がリーンになるほど増大する。
が活性化していない機関始動時に排気を浄化するための
ものであり、例えばアルミナ担体上に白金Ptのような
貴金属が担持された三元触媒から形成される。一方、N
OX 吸収剤12は例えばアルミナを担体とし、この担体
上に例えばカリウムK,ナトリウムNa,リチウムL
i,セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムB
a,カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンL
a,イットリウムYのような希土類から選ばれた少なく
とも一つと、白金Pt、パラジウムPd、ロジウムR
h、イリジウムIrのような貴金属とが担持されてい
る。このNOX 吸収剤12は流入する排気の空燃比がリ
ーンのときにはNOX を吸収し、流入する排気中の酸素
濃度が低下すると吸収したNOX を放出するNOX の吸
放出作用を行う。なお、NOX 吸収剤12上流の排気通
路内に燃料或いは空気が供給されない場合には流入する
排気の空燃比は各気筒に供給される全燃料量に対する全
空気量の比に一致する。
に配置すればこのNOX 吸収剤12は実際にNOX の吸
放出作用を行うがこの吸放出作用の詳細なメカニズムに
ついては明らかでない部分もある。しかしながらこの吸
放出作用は図5(A),5(B)に示すようなメカニズ
ムで行われているものと考えられる。次にこのメカニズ
ムについて担体上に白金PtおよびバリウムBaを担持
させた場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカ
リ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニ
ズムとなる。
なると流入する排気中の酸素濃度が大巾に増大し、図5
(A)に示されるようにこれら酸素O2 がO2 - または
O2-の形で白金Ptの表面に付着する。一方、流入する
排気中のNOは白金Ptの表面上でO2 - またはO2-と
反応し、NO2 となる(2NO+O2 →2NO2 )。次
いで生成されたNO2 の一部は白金Pt上でさらにに酸
化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムBaOと
結合しながら、図5(A)に示されるように硝酸イオン
NO3 - の形で吸収剤内に拡散する。このようにしてN
OX がNOX 吸収剤12内に吸収される。
Ptの表面でNO2 が生成され、吸収剤のNOX 吸収能
力が飽和しない限りNO2 が吸収剤内に吸収されて硝酸
イオンNO3 - が生成される。これに対して流入する排
気中の酸素濃度が低下してNO2の生成量が低下すると
反応が逆方向(NO3 - →NO2 )に進み、斯くして吸
収剤内の硝酸イオンNO3 - がNO2 の形で吸収剤から
放出される。すなわち、流入する排気中の酸素濃度が低
下するとNOX 吸収剤12からNOX が放出されること
になる。流入する排気のリーンの度合が低くなれば流入
する排気中の酸素濃度が低下し、したがって流入する排
気のリーンの度合を低くすればNOX 吸収剤12からN
OX が放出されることになる。
る排気の空燃比をリッチにすると図4に示されるように
この排気中には多量のHC,COが含まれ、これらH
C,COは白金Pt上の酸素O2 - またはO2-と反応し
て酸化せしめられる。また、流入する排気の空燃比をリ
ッチにすると流入する排気中の酸素濃度が極度に低下す
るために吸収剤からNO2 が放出され、このNO2 は図
5(B)に示されるようにHC,COと反応して還元せ
しめられる。このようにして白金Ptの表面上にNO2
が存在しなくなると吸収剤から次から次へとNO2 が放
出される。したがって流入する排気の空燃比をリッチに
すると短時間のうちにNOX 吸収剤12からNOX が放
出されることになる。なお、NOX 吸収剤12に流入す
る排気の平均空燃比がリーンであっても流入排気中にH
C,COが含まれていると白金Pt周りの酸素濃度が局
所的に低下するために吸収剤からNO2 が放出され、還
元されうる。
せしめられる混合気の空燃比はリーンに維持されてお
り、したがって通常運転時に各気筒から排出される排気
中のNOX はNOX 吸収剤12に吸収される。ところ
が、NOX 吸収剤12のNOX 吸収能力には限界がある
のでNOX 吸収剤12のNOX 吸収能力が飽和する前に
NOX 吸収剤12からNOX を放出させる必要がある。
そこで本実施態様では、NOX 吸収剤12のNOX 吸収
量を求め、このNOX 吸収量が予め定められた設定量よ
りも多くなったときに各気筒で燃焼せしめられる混合気
の空燃比を一時的にリッチにしてNOX 吸収剤12内の
NOX を放出、還元するようにしている。すなわち、各
気筒の補正係数K(i)がKN(>0)に一時的に切り
換えられる。
イオウ分が含まれているのでNOX吸収剤12に流入す
る排気中にはイオウ分例えばSOX が含まれており、N
OX吸収剤12にはNOX ばかりでなくSOX も吸収さ
れる。このNOX 吸収剤12へのSOX の吸収メカニズ
ムはNOX の吸収メカニズムと同じであると考えられ
る。
したときと同様に担体上に白金PtおよびバリウムBa
を担持させた場合を例にとって説明すると、前述したよ
うに流入する排気の空燃比がリーンのときには酸素O2
がO2 - またはO2-の形で白金Ptの表面に付着してお
り、流入する排気中のSOX 例えばSO2 は白金Ptの
表面でO2 - またはO2-と反応してSO3 となる。次い
で生成されたSO3 は白金Pt上で更に酸化されつつ吸
収剤内に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しなが
ら、硫酸イオンSO4 2- の形で吸収剤内に拡散する。次
いでこの硫酸イオンSO4 2- はバリウムイオンBa2+と
結合して硫酸塩BaSO4 を生成する。
しずらく、流入する排気の空燃比を単にリッチにしても
硫酸塩BaSO4 は分解されずにそのまま残る。したが
ってNOX 吸収剤12内には時間が経過するにつれて硫
酸塩BaSO4 が増大することになり、斯くして時間が
経過するにつれてNOX 吸収剤12が吸収しうるNO X
量が低下することになる。
硫酸塩BaSO4 はNOX 吸収剤12の温度が高いとき
に流入する排気の空燃比をリッチまたは理論空燃比にす
ると分解して硫酸イオンSO4 2- がSO3 の形で吸収剤
から放出される。図6は単位時間当たりNOX 吸収剤1
2から放出されるSOX 量q(SOX )を示す実験結果
であり、図6において実線はNOX 吸収剤12に流入す
る排気の空燃比がリッチのときを、破線はNOX 吸収剤
12に流入する排気の空燃比が理論空燃比の場合を示し
ている。図6からわかるようにNOX 吸収剤温度TNA
がTN1よりも高くなるとNOX 吸収剤12のSOX 放
出作用が実質的に開始される。そこで、このTN1をS
OX 放出温度と称すると、本実施態様ではNOX 吸収剤
12のSOX 吸収量を求め、このSOX 吸収量が予め定
められた設定量よりも多くなったときにNOX 吸収剤1
2をSOX 放出温度TN1よりも高く昇温すると共にN
O X 吸収剤12内に流入する排気の空燃比を一時的にわ
ずかばかりリッチにし、それによってNOX 吸収剤12
からSOX を放出させるようにしている。このとき放出
されたSO3 は流入する排気中のHC,COによってた
だちにSO2 に還元せしめられる。なお、NOX 吸収剤
温度TNAをTN1よりも高く昇温すると共にNOX 吸
収剤12に流入する排気の空燃比を理論空燃比にしても
NOX 吸収剤12からSOX を放出させることができ
る。
れるSOX 量は単位時間当たり機関から排出されるSO
X 量が増大するにつれて増大し、単位時間当たり機関か
ら排出されるSOX 量は単位時間当たりの車両走行距離
dDが増大するにつれて増大する。したがって、NOX
吸収剤12のSOX 吸収量は車両走行距離dDの積算値
SDが増大するにつれて増大することになる。そこで本
実施態様では車両走行距離積算値SDが予め定められた
設定値SD1よりも大きくなったときにNOX吸収剤1
2のSOX 吸収量が設定量よりも多くなったと判断する
ようにしている。
施態様によるNOX 吸収剤12のSOX 放出作用につい
て詳細に説明する。時間aにおいて車両走行距離積算値
SDが設定値SD1よりも大きくなったときにNOX 吸
収剤温度TNAがSOX 放出温度TN1よりも低いとき
にはNOX吸収剤12の昇温作用が行われる。本実施態
様ではまず、増大補正値IRが増大せしめられ、それに
より変速比TRが通常運転時よりも増大せしめられる。
すなわち、変速比TRが増大せしめられると機関回転数
Nが上昇せしめられて機関から排出される排気の温度が
上昇せしめられ、斯くしてNOX 吸収剤温度TNAが昇
温される。
TN1よりも高くなるまで増大補正値IRが増分drず
つ増大せしめられ、変速比TRがdrずつ増大せしめら
れる。したがって増大補正値IRは増分drの積算値
(IR=IR+dr)ということになる。増大補正値I
Rの増分drは図8に示されるようにSOX 放出温度T
N1と現在のNOX 吸収剤温度TNAとの差DLT(=
TN1−TNA)が大きくなるにつれて大きくなるよう
に予め定められている。したがってNOX 吸収剤温度T
NAが速やかに昇温される。この増分drは図8に示さ
れるマップの形で予めROM42内に記憶されている。
なお、変速比TRが急激に変動するとトルク変動が大き
くなる恐れがある。そこで図8に示される増分drはト
ルク変動が許容値よりも小さくなるように予め定められ
ている。
が小さな正値aとされ、したがってNOX 吸収剤12に
流入する排気の空燃比がわずかばかりリッチとされる。
NO X 吸収剤温度TNAがSOX 放出温度TN1よりも
低いときにはNOX 吸収剤12に流入する排気の空燃比
をリッチにしてもNOX 吸収剤12からSOX が実質的
に放出されない。しかしながら、NOX 吸収剤温度TN
Aが高くなると流入する排気の空燃比がリーンであって
もNOX 吸収剤12からNOX が放出されうる。そこで
本実施態様ではNOX 吸収剤12を昇温するときにはN
OX 吸収剤12に流入する排気の空燃比をわずかばかり
リッチにしてこのとき放出されうるNO X を還元するよ
うにしている。
NAがSOX 放出温度TN1よりも高くなると増大補正
値IRが一定に保持され、したがってNOX 吸収剤温度
TNAがSOX 放出温度TN1よりも高く維持される。
一方、NOX 吸収剤12に流入する排気の空燃比はわず
かばかりリッチに保持され、斯くしてNOX 吸収剤12
のSOX 放出作用が開始される。
TN1よりも高くなってから一定時間だけ経過するとN
OX 吸収剤12のSOX 放出作用が完了したと判断さ
れ、時間cにおいて増大補正値IRが零に戻される。し
たがってNOX 吸収剤12の昇温作用が停止される。一
方、このとき全気筒の補正係数K(i)が零にされ、そ
れによりNOX 吸収剤12に流入する排気の空燃比が理
論空燃比にされる。すなわち、NOX 吸収剤温度TNA
が高いときに流入する排気の空燃比がリーンに切り替え
られるとNO X 吸収剤12にシンタリングが生ずる恐れ
がある。そこで本実施態様では、NO X 吸収剤12のS
OX 放出作用が完了した後NOX 吸収剤温度TNAがシ
ンタリングが生じない許容最高温度TN2よりも低くな
るまでの間、NOX 吸収剤12に流入する排気の空燃比
がリーンになるのを一時的に禁止し、理論空燃比に維持
するようにしている。なお、このようにNOX 吸収剤1
2のSOX 放出作用が完了した後NOX 吸収剤温度TN
Aが許容最高温度TN2よりも低くなるまでの間を冷却
期間と称する。
NAが許容最高温度TN2よりも低くなると、すなわち
冷却期間が終了すると全気筒の補正係数K(i)が−K
Lに戻され、すなわちNOX 吸収剤12に流入する排気
の空燃比がリーンに戻される。同様に、時間eにおいて
車両走行距離積算値SDが設定値SD1よりも大きくな
ったときにNOX 吸収剤温度TNAがSOX 放出温度T
N1よりも低いときには増大補正値IRが増分drずつ
増大せしめられ、それにより変速比TRが増大せしめら
れる。
の温度TEMが許容最高温度TE1よりも高くなると増
大補正値IRが更新される前の値に戻される。すなわ
ち、変速比TRが増大せしめられると機関から排出され
る排気の温度が高められるので例えば排気マニホルド8
aの温度TEMが高められ、その結果排気マニホルド8
aが熱により劣化しない許容最高温度TE1よりも高く
なる恐れがある。そこで本実施態様では、排気マニホル
ド温度TEMが許容最高温度TE1よりも高くなったと
きには増大補正値IRの増大作用を停止して変速比TR
の増大作用を停止すると共に、増大補正値IRを排気マ
ニホルド温度TEMが許容最高温度TE1よりも高くな
る前の値に戻して変速比TRを排気マニホルド温度TE
Mが許容最高温度TE1を越えないようにしている。す
なわち、変速比制御による昇温作用が低下せしめられ、
その結果排気マニホルド8aが熱により劣化するのが阻
止される。
SOX 放出温度TN1よりも低いのでNOX 吸収剤12
をさらに昇温する必要がある。そこで本実施態様では第
2のすなわち追加の昇温制御を行うようにしている。す
なわち、NOX 吸収剤12に流入する排気中に多量の酸
素と多量の還元剤、例えばHCとが同時に含まれている
と、これら酸素およびHCがNOX 吸収剤12において
反応するためにこの反応熱でもってNOX 吸収剤12を
昇温することができる。一方、図4に示されるように気
筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比をリッチにすれば
排気中に多量のHCが含まれ、リーンにすれば排気中に
多量の酸素が含まれる。そこで本実施態様では、追加の
昇温作用を行うべきときには第1の気筒群1aで燃焼せ
しめられる混合気の空燃比をリッチにして多量のHCが
含まれる排気を形成し、第2の気筒群1bで燃焼せしめ
られる混合気の空燃比をリーンにして多量の酸素が含ま
れる排気を形成し、これら排気を同時にNOX 吸収剤1
2に導入することによりNOX 吸収剤12を昇温すると
共に、NOX 吸収剤12に流入する排気の平均空燃比が
わずかばかりリッチになるように第1の気筒群1aおよ
び第2の気筒群1bで燃焼せしめられる混合気の空燃比
を定めている。
12に流入する排気の平均空燃比の目標値を理論空燃比
またはわずかばかりリッチに設定し、第1の気筒群1a
の排気の空燃比の目標空燃比を平均空燃比の目標値に対
しリッチに設定しかつ第2の気筒群1bの排気の空燃比
の目標空燃比を平均空燃比の目標値に対しリーンに設定
すると共に、第1の気筒群1aの排気の空燃比および第
2の気筒群1bの排気の空燃比がそれぞれ対応する目標
空燃比のときにNOX 吸収剤12に流入する排気の平均
空燃比がその目標値となるように第1の気筒群1aの排
気の目標空燃比と第2の気筒群1bの排気の目標空燃比
とを設定しているということになる。
素を含むガスをNOX 吸収剤12に供給することにより
NOX 吸収剤12を昇温すると共に、機関で燃焼せしめ
られる混合気の空燃比を制御することにより昇温用燃料
を含むガスおよび酸素を含むガスを内燃機関の排気から
形成しているということになる。なお、このような昇温
作用を空燃比制御による昇温作用と称する。
うべき場合、本実施態様では第1の気筒群1aすなわち
1番気筒および4番気筒の補正係数K(1),K(4)
がKS+a(KS,a>0)とされ、第2の気筒群1b
すなわち2番気筒および3番気筒の補正係数K(2),
K(3)が−KSとされる。したがって、NOX 吸収剤
12に流入する排気の平均空燃比は小さな正値aに相当
する分だけリッチにせしめられる。なお、a=0とすれ
ばNOX 吸収剤12に流入する排気の空燃比が理論空燃
比になる。
る混合気の空燃比リッチ度合いを表すと共に、第2の気
筒群で燃焼せしめられる混合気の空燃比のリーン度合い
を表している。このKSをリッチ度合い係数と称する
と、このリッチ度合い係数KSはNOX 吸収剤温度TN
AがSOX 放出温度TN1よりも高くなるまで初期値K
S0から増分dkずつ増大せしめられる。したがってK
Sは増分dkの積算値(KS=KS+dk)ということ
になる。リッチ度合い係数KSが増大せしめられるとN
OX 吸収剤12に供給される燃料量および酸素量が増大
され、したがってNOX 吸収剤12でNOX 吸収剤12
がさらに昇温される。
示されるように温度差DLTが大きくなるにつれて大き
くなるように予め定められている。したがってNOX 吸
収剤温度TNAが速やかに昇温される。この増分dkは
図9に示されるマップの形で予めROM42内に記憶さ
れている。なお、気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃
比が急激に変動するとトルク変動が大きくなる恐れがあ
る。そこで図9に示される増分dkはトルク変動が許容
値よりも小さくなるように予め定められている。
NAがSOX 放出温度TN1よりも高くなるとリッチ度
合い係数KSが一定に保持される。なお、このときNO
X 吸収剤温度TNAが許容最高温度よりも高くなったと
きには増大補正値IRを小さくするかあるいはリッチ度
合い係数KSを小さくすることによりNOX 吸収剤温度
TNAを下げるようにすることもできる。次いで時間h
においてNOX 吸収剤温度TNAがSOX 放出温度TN
1よりも高くなってから一定時間だけ経過すると増大補
正値IRが零に戻され、全気筒の補正係数K(i)が零
に切り替えられる。
われると始動時触媒9a,9bの温度がその許容最高温
度よりも高くなる恐れもある。また、変速比制御による
昇温作用が行われると機関回転数Nが増大せしめられ、
このとき機関回転数Nが許容最高回転数N1よりも高く
なる恐れもある。そこで本実施態様では、変速比制御に
よる昇温作用が行われたときに始動時触媒9aの温度T
SCが許容最高温度TS1よりも高くなったとき、また
は機関回転数Nが許容最高回転数N1よりも高くなった
ときにも変速比TRを戻すと共に空燃比制御による昇温
作用を開始するようにしている。なお、機関本体1の温
度を表す機関冷却水温が許容最高温度よりも高くなった
ときにも変速比TRを戻すと共に空燃比制御による昇温
作用を開始するようにすることができる。
りも高くなったときには変速比TRを最大変速比TRM
に維持すると共に空燃比制御による昇温作用を開始する
ようにしている。したがって一般的にいうと、機関本
体、排気系部品、または自動変速機の状態量が熱耐久
性、燃焼安定性、または耐振動性に基づく制限値を越え
ないように変速比制御による昇温作用と、空燃比制御に
よる昇温作用とを制御しているということになる。
定められた設定時間毎の割り込みによって実行される割
り込みルーチンを示している。図10を参照すると、ま
ずステップ100ではSOX フラグXSOXがセットさ
れているか否かが判別される。このSOX フラグXSO
XはNOX 吸収剤12からSOX を実質的に放出すべき
ときにセットされ(XSOX=“1”)、それ以外はリ
セットされる(XSOX=“0”)ものである。SOX
フラグXSOXがリセットされているときには次いでス
テップ101に進み、昇温フラグXITがセットされて
いるか否かが判別される。この昇温フラグXITはNO
X 吸収剤12からSOX を放出すべくNOX 吸収剤12
を昇温すべきときにセットされ(XIT=“1”)、そ
れ以外はリセットされる(XIT=“0”)ものであ
る。昇温フラグXITがリセットされているときには次
いでステップ102に進み、フラグセット制御ルーチン
が実行される。このフラグセット制御ルーチンは図11
に示されている。
では前回の処理サイクルから今回の処理サイクルまでの
車両走行距離dDが車速センサ57の出力パルスに基づ
いて算出される。続くステップ201では車両走行距離
積算値SDが算出される(SD=SD+dD)。続くス
テップ202では車両走行距離積算値SDが設定値SD
1よりも大きいか否かが判別される。SD≦SD1のと
きにはステップ203に進み、NOX フラグXNOXが
セットされているか否かが判別される。このNOX フラ
グXNOXはNOX 吸収剤12からNOX を放出すべき
ときにセットされ(XNOX=“1”)、それ以外はリ
セットされる(XNOX=“0”)ものである。NOX
フラグXNOXがリセットされているときには次いでス
テップ204に進み、NOX 吸収剤12のNOX 吸収量
SNが算出される。すなわち、単位時間当たりにNOX
吸収剤12に流入するNOX 量はサージタンク3内の絶
対圧PMが高くなるにつれて増大し、機関回転数Nが高
くなるにつれて増大する。したがって、k・PM・N
(kは定数)は単位時間当たりNOX 吸収剤12に吸収
されるNOX 量を表していることになる。したがって、
k・PM・Nを積算することによりNOX 吸収量SNを
算出することができる(SN=SN+k・PM・N)。
が予め定められた設定値SN1よりも大きいか否かが判
別される。SN≦SN1のときには次いで本ルーチンを
終了し、SN>SN1のときには次いでステップ206
に進んでNOX フラグXNOXをセットした後に本ルー
チンを終了する。NOX フラグXNOXがセットされた
ときにはステップ203からステップ207に進み、N
OX 吸収剤12のNOX 放出、還元作用が行われている
時間を表すカウント値CNが1だけインクリメントされ
る。続くステップ208ではカウント値CNが予め定め
られた設定値CN1よりも大きいか否かが判別される。
CN≦CN1のときには処理サイクルを終了し、CN>
CN1となったときは次いでステップ209に進み、N
OX フラグXNOXがリセットされる。続くステップ2
10ではNOX 吸収量SNおよびカウント値CNがそれ
ぞれクリアされる。次いで本ルーチンを終了する。な
お、NOX 吸収剤12のNOX 吸収量SNがほとんど零
になるように設定値CN1が定められている。
1のときには次いでステップ209に進み、昇温フラグ
XITがセットされる。次いで本ルーチンを終了する。
再び図10を参照すると、昇温フラグXITがセットさ
れたときにはステップ101からステップ103に進
み、昇温制御ルーチンが実行される。この昇温制御ルー
チンは図12に示されている。
ではNOX 吸収剤温度TNAがSO X 放出温度TN1よ
りも低いか否かが判別される。TNA<TN1のときに
は次いでステップ301に進み、追加フラグXADDが
セットされているか否かが判別される。この追加フラグ
XADDは追加の昇温制御、すなわち本実施態様では空
燃比制御による昇温作用を実行すべきときにセットされ
(XADD=“1”)、それ以外はリセットされる(X
ADD=“0”)ものである。追加フラグXADDがリ
セットされているときには次いでステップ302に進
み、排気マニホルド温度TEMが許容最高温度TE1よ
りも低いか否かが判別される。TEM<TE1のときに
は次いでステップ303に進み、始動時触媒温度TSC
が許容最高温度TS1よりも低いか否かが判別される。
TSC<TS1のときには次いでステップ304に進
み、機関回転数Nが許容最高回転数N1よりも高いか否
かが判別される。N<N1のときには次いでステップ3
05に進み、変速比TRの増分drが図8のマップから
算出される。続くステップ306では現在の変速比TR
の増大補正値IRに増分drが加算されることにより増
大補正値IRが算出される(IR=IR+dr)。次い
でステップ110のTR算出ルーチンに進む。
M≧TE1のとき、ステップ303においてTSC≧T
S1のとき、またはステップ304においてN≧N1の
ときには次いでステップ307に進み、現在の増大補正
値IRから前回の処理サイクルにおける増分drが減算
されることにより増大補正値IRが算出される(IR=
IR−dr)。すなわち増大補正値IRがTEM≧TE
1またはTSC≧TS1またはN≧N1となる前の値に
戻される。続くステップ308では追加フラグXADD
がセットされる。次いでステップ110のTR算出ルー
チンに進む。
はステップ301からステップ309に進み、リッチ度
合い係数KSの増分dkが図9のマップから算出され
る。続くステップ310では現在のリッチ度合い係数K
Sに増分dkが加算されることによりリッチ度合い係数
KSが算出される(KS=KS+dk)。次いでステッ
プ110のTR算出ルーチンに進む。
N1のときまたはTNA≧TN1になったときには次い
でステップ311に進み、昇温フラグXITがリセット
され、続くステップ312ではSOX フラグXSOXが
セットされる。次いでステップ110のTR算出ルーチ
ンに進む。再び図10を参照すると、SOX フラグXS
OXがセットされたときにはステップ100からステッ
プ104に進み、SOX フラグXSOXがセットされて
いる時間、すなわちNOX 吸収剤12からSOX が実質
的に放出されている時間を表すカウント値CSが1だけ
インクリメントされる。続くステップ105ではカウン
ト値CSが予め定められた設定値CS1よりも大きいか
否かが判別される。CS≦CS1のときには次いでステ
ップ110のTR算出ルーチンに進む。これに対しCS
>CS1のときには次いでステップ106に進み、SO
X フラグXSOXがリセットされると共に、追加フラグ
XADDがリセットされまたはリセット状態に維持され
る。続くステップ107では車両走行距離積算値SD、
カウント値CS、および変速比TRの増大補正値IRが
それぞれクリアされると共に、リッチ度合い係数KSが
初期値KS0に戻される。なお、NOX 吸収剤12のS
OX 吸収量がほとんど零になるように設定値CS1が定
められている。
グXNOXがリセットされ、続くステップ109ではN
OX 吸収量SNおよびカウント値CNがクリアされる。
すなわち、NOX 吸収剤12のSOX 放出作用が行われ
るとNOX 吸収剤12に流入する排気の空燃比がリッチ
にせしめられるのでこのときNOX 吸収剤12内のNO
X が放出、還元せしめられる。また、SOX 放出作用に
必要な時間はNOX 吸収剤12内のすべてのNOX を放
出、還元するのに十分長い。そこでSOX 放出作用が完
了したときにはNOX フラグをリセットすると共に、N
OX 吸収量SNおよびカウント値CNをクリアするよう
にしている。次いでステップ110のTR算出ルーチン
に進む。
3に示されている。図13を参照すると、まずステップ
400では基本変速比TRBが図3のマップから算出さ
れる。続くステップ401では基本変速比TRBに増大
補正値IRを加算することにより変速比TRが算出され
る(TR=TRB+IR)。続くステップ402では変
速比TRが許容最大比TRMよりも大きいか否かが判別
される。TR≦TRMのときには処理サイクルを終了す
る。これに対し、TR>TRMのときには次いでステッ
プ403に進み、変速比TRが許容最大比TRMとされ
る。続くステップ404では追加フラグXADDがセッ
トされる。
(i)(i=1,2,3,4)を算出するためのルーチ
ンを示している。このルーチンは予め定められた設定ク
ランク角毎の割り込みによって実行される。図14を参
照すると、まずステップ500では基本燃料噴射時間T
Bが図2のマップから算出される。続くステップ501
では追加フラグXADDがセットされているか否かが判
別される。追加フラグXADDがリセットされていると
きには次いでステップ502に進み、SOX フラグXS
OXまたは昇温フラグXITがセットされているか否か
が判別される。SOX フラグXSOXおよび昇温フラグ
XITがリセットされているときには次いでステップ5
03に進み、NOX フラグXNOXがセットされている
か否かが判別される。NOX フラグXNOXがリセット
されているときには次いでステップ504に進み、現
在、冷却期間であるか否かが判別される。現在、冷却期
間のときには次いでステップ505に進み、全気筒の補
正係数K(i)が零とされる。次いでステップ510に
進む。これに対し現在、冷却期間でないときには次いで
ステップ506に進み、全気筒の補正係数K(i)が−
KLとされる。次いでステップ510に進む。
きにはステップ503からステップ507に進み、全気
筒の補正係数K(i)がKNとされる。次いでステップ
510に進む。一方、SOX フラグXSOXまたは昇温
フラグXITがセットされているときにはステップ50
2からステップ508に進み、全気筒の補正係数K
(i)が一定値aとされる。一方、追加フラグXADD
がセットされているときにはステップ501からステッ
プ509に進み、1番気筒および4番気筒の補正係数K
(1),K(4)がそれぞれKS+aとされ、2番気筒
および3番気筒の補正係数K(2),K(3)がそれぞ
れ−KSとされる。次いでステップ510に進む。
間TAU(i)が算出される(TAU(i)=TB・
(1+K(i)))。ところで、リッチ度合い係数KS
が大きくなると第1の気筒群1aと第2の気筒群との間
のトルク変動が大きくなり、好ましくない。そこで本実
施態様では、NOX 吸収剤12を昇温すべきときにはま
ず変速比制御による昇温作用を行い、次いで追加の昇温
作用を行うべきときには空燃比制御による昇温作用を行
うようにしている。このようにすると、リッチ度合い係
数KSを小さく維持することができる。すなわち、変速
比制御による昇温作用を行ったときにNOX 吸収剤温度
TNAがSOX 放出温度TN1よりも高くなれば空燃比
制御による昇温作用を行う必要がなく、空燃比制御によ
る昇温作用を行うべきときでも変速比制御による昇温作
用が行われているのでリッチ度合い係数KSを小さく維
持することができる。
ではNOX 吸収剤12からSOX を放出させるべくNO
X 吸収剤12を昇温すべきときにはまず、空燃比制御に
よるNOX 吸収剤12の昇温作用が行われる。
X 放出温度TN1よりも高くなるまでリッチ度合い係数
KSが徐々に増大せしめられる。ところが、上述したよ
うにリッチ度合い係数KSを過度に大きくすることはで
きない。そこで本実施態様では、リッチ度合い係数KS
が予め定められた許容最大値KSMよりも大きくなった
ときにはリッチ度合い係数KSを許容最大値KSMに維
持すると共に、追加の昇温作用、すなわち変速比制御に
よる昇温作用を開始するようにしている。
燃比制御による昇温作用との両方が行われたときに、N
OX 吸収剤温度TNAがSOX 放出温度TN1まで昇温
されず、しかしながら排気マニホルド温度TEMが許容
最高温度TE1よりも高くなったとき、または始動時触
媒温度TSCが許容最高温度TS1よりも高くなったと
き、または機関回転数Nが許容最高回転数N1よりも高
くなったとき、または変速比TRが最大変速比TRMよ
りも高くなったときにはNOX 吸収剤12の昇温作用を
停止するようにしている。したがって、排気系部品の耐
久性が確保され、機関燃焼安定性および耐振動性が確保
される。
X 放出作用を行うか否かを判断するための設定値SD1
が一定値dSDだけ増大される。したがって車両走行距
離積算値SDがSD1+dSDになると再びNOX 吸収
剤12の昇温作用が開始される。なお、本実施態様では
第1の気筒群1aの排気マニホルド8aに温度センサ4
9を取り付け、排気マニホルド温度TEMを検出するよ
うにしている。もちろん、第2の気筒群1bの排気マニ
ホルド8bに温度センサを取り付けてもよいが、気筒で
燃焼せしめられる混合気の空燃比がリッチのときにはリ
ーンのときに比べて排気マニホルド温度が高くなる場合
がある。そこで本実施態様では第1の気筒群1aの排気
マニホルド8aの温度を検出するようにしている。
チンが実行される。この割り込みルーチンにおいて、ス
テップ102のフラグセット制御ルーチンは図11に、
ステップ103の昇温制御ルーチンは図15に、ステッ
プ110の変速比TR算出ルーチンは図16にそれぞれ
示される。本実施態様における昇温制御ルーチンを示す
図15を参照すると、ステップ320ではNOX 吸収剤
温度TNAがSOX 放出温度TN1よりも低いか否かが
判別される。TNA<TN1のときには次いでステップ
321に進み、追加フラグXADDがセットされている
か否かが判別される。本実施態様においてこの追加フラ
グXADDは変速比制御による昇温作用を実行すべきと
きにセットされる。追加フラグXADDがリセットされ
ているときには次いでステップ322に進み、リッチ度
合い係数KSの増分dkが図9のマップから算出され
る。続くステップ323ではリッチ度合い係数KSが算
出される(KS=KS+dk)。続くステップ324で
はリッチ度合い係数KSが許容最大値KSMよりも大き
いか否かが判別される。KS≦KSMのときには次いで
ステップ110のTR算出ルーチンに進む。KS>KS
Mのときには次いでステップ325に進み、リッチ度合
い係数KSが許容最大値KSMに維持される。続くステ
ップ326では追加フラグXADDがセットされる。次
いでステップ110のTR算出ルーチンに進む。
はステップ321からステップ327に進み、排気マニ
ホルド温度TEMが許容最高温度温度TE1よりも低い
か否かが判別される。TEM<TE1のときには次いで
ステップ328に進み、始動時触媒温度TSCが許容最
高温度TS1よりも低いか否かが判別される。TSC<
TS1のときには次いでステップ329に進み、機関回
転数Nが許容最高回転数N1よりも高いか否かが判別さ
れる。N<N1のときには次いでステップ330に進
み、変速比TRの増分drが図8のマップから算出され
る。続くステップ331では増大補正値IRが算出され
る(IR=IR+dr)。次いでステップ110のTR
算出ルーチンに進む。
M≧TE1のとき、ステップ328においてTSC≧T
S1のとき、またはステップ329においてN≧N1の
ときには次いでステップ332に進み、昇温フラグXI
Tおよび追加フラグXADDがリセットされる。続くス
テップ333では設定値SD1が一定値dSDだけ増大
せしめられ(SD1=SD1+dSD)、増大補正値I
Rがクリアされ、リッチ度合い係数KSが初期値KS0
に戻される。したがってNOX 吸収剤12の昇温作用が
停止される。次いでステップ110のTR算出ルーチン
に進む。
チンを示す図16を参照すると、まずステップ420で
は基本変速比TRBが図3のマップから算出され、続く
ステップ421では変速比TRが算出される(TR=T
RB+IR)。続くステップ422では変速比TRが許
容最大比TRMよりも大きいか否かが判別される。TR
≦TRMのときには処理サイクルを終了する。これに対
し、TR>TRMのときには次いでステップ423に進
み、昇温フラグXITおよび追加フラグXADDがリセ
ットされる。続くステップ424では設定値SD1が一
定値dSDだけ増大せしめられ(SD1=SD1+dS
D)、増大補正値IRがクリアされ、リッチ度合い係数
KSが初期値KS0に戻される。したがってこの場合に
も、NO X 吸収剤12の昇温作用が停止される。
料噴射時間TAU(i)(i=1,2,3,4)を算出
するためのルーチンを示している。このルーチンは予め
定められた設定クランク角毎の割り込みによって実行さ
れる。図17を参照すると、まずステップ520では基
本燃料噴射時間TBが図2のマップから算出される。続
くステップ521ではSOX フラグXSOXまたは昇温
フラグXITがセットされているか否かが判別される。
SOX フラグXSOXおよび昇温フラグXITがリセッ
トされているときには次いでステップ522に進み、N
OX フラグXNOXがセットされているか否かが判別さ
れる。NOX フラグXNOXがリセットされているとき
には次いでステップ523に進み、現在、冷却期間であ
るか否かが判別される。現在、冷却期間のときには次い
でステップ524に進み、全気筒の補正係数K(i)が
零とされる。次いでステップ528に進む。これに対し
現在、冷却期間でないときには次いでステップ525に
進み、全気筒の補正係数K(i)が−KLとされる。次
いでステップ528に進む。
ているときにはステップ522からステップ526に進
み、全気筒の補正係数K(i)がKNとされる。次いで
ステップ528に進む。一方、SOX フラグXSOXま
たは昇温フラグXITがセットされているときにはステ
ップ521からステップ527に進み、1番気筒および
4番気筒の補正係数K(1),K(4)がそれぞれKS
+aとされ、2番気筒および3番気筒の補正係数K
(2),K(3)がそれぞれ−KSとされる。次いでス
テップ528に進む。ステップ528ではi番気筒の燃
料噴射時間TAU(i)が算出される(TAU(i)=
TB・(1+K(i)))。
排出される排気の空燃比をリッチにするために燃焼室で
燃焼せしめられる混合気の空燃比をリッチにしている。
しかしながら、燃焼室で燃焼せしめられる混合気の空燃
比をリーンにしつつ機関爆発行程または排気行程に燃料
噴射弁7から燃料を2次的に噴射することにより気筒か
ら排出される排気の空燃比をリッチにすることもでき
る。
発明をディーゼル機関に適用した場合を示している。図
18を参照すると、各気筒は共通の排気マニホルド8c
を介して始動時触媒9cを収容したケーシング10cに
接続され、ケーシング10cは排気管11cを介してN
OX 吸収剤12を収容したケーシング13に接続され
る。排気マニホルド8cには排気マニホルド8cの温度
TEMに比例した出力電圧を発生する温度センサ49c
が取り付けられ、排気管11cには始動時触媒11cの
温度TSCを表す排気の温度に比例した出力電圧を発生
する温度センサ50cが取り付けられる。これらセンサ
49c,50cの出力電圧はそれぞれ対応するAD変換
器54を介して電子制御ユニット40の入力ポート46
に入力される。一方、始動時触媒9cとNOX 吸収剤1
2間の排気管11cにはNOX 吸収剤12にHC(炭化
水素)を供給するためのHC供給装置18が取り付けら
れる。このHC供給装置18は図示しない内燃機関の燃
料タンクに連結されている。また、電子制御ユニット4
0の出力ポート47は駆動回路56を介してHC供給装
置18に接続される。
で燃焼せしめられる混合気の平均空燃比はリーンに維持
されており、したがってこのとき機関から排出されるN
OXはNOX 吸収剤12に吸収される。一方、NOX 吸
収剤12からNOX を放出させるべきときにはHC供給
装置18からHCが供給され、それによりNOX 吸収剤
12に流入する排気の空燃比が一時的にリッチにせしめ
られる。この場合、HC供給装置18から単位時間当た
りに供給されるHC供給量QHCはQNとされる。この
QNはNOX 吸収剤12に流入する排気の空燃比をNO
X 放出、還元作用のための最適な空燃比にするのに必要
なHC量であって予め実験により求められている。QN
はサージタンク3内の絶対圧PMおよび機関回転数Nの
関数として図19に示すマップの形で予めROM42内
に記憶されている。
すべくNOX 吸収剤12を昇温すべきときにはまず、変
速比制御による昇温作用が行われる。一方、このときH
C供給装置18のHC供給量QHCはQSに維持され
る。このQSはNOX 吸収剤12に流入する排気の空燃
比をSOX 放出作用のための最適な空燃比にするのに必
要なHC量であって予め実験により求められている。Q
Sはサージタンク3内の絶対圧PMおよび機関回転数N
の関数として図20に示すマップの形で予めROM42
内に記憶されている。
放出温度TN1よりも高くなるとHC供給量QHCがQ
Sに維持されつつ変速比TRの増大補正値IRが一定に
維持され、したがって変速比TRの増大作用が停止され
る。次いで、NOX 吸収剤12のSOX 放出作用が完了
すると増大補正値IRが零に戻される。一方、HC供給
量QHCは冷却期間の間だけQSTとされる。このQS
TはNOX 吸収剤12に流入する排気の空燃比を理論空
燃比にするのに必要なHC量であって予め実験により求
められている。QSTはサージタンク3内の絶対圧PM
および機関回転数Nの関数として図21に示すマップの
形で予めROM42内に記憶されている。
行われたときに排気マニホルド温度TEMが許容最高温
度TE1よりも高くなったとき、または始動時触媒温度
TSCが許容最高温度TS1よりも高くなったとき、ま
たは機関回転数Nが許容最高回転数N1よりも高くなっ
たときには増大補正値IRを更新される前の値に戻すと
共に追加の昇温作用を開始するようにしている。また、
変速比TRが最大変速比TRMよりも高くなったときに
は変速比TRを最大変速比TRMに維持すると共に追加
の昇温作用を開始するようにしている。
および酸素を供給するとこれら燃料および酸素が反応す
ることによりNOX 吸収剤12を昇温することができ
る。一方、機関から排出される排気中には多量の酸素が
含まれている。そこで本実施態様では、HC供給装置1
8からHCを供給することにより追加の昇温作用を行う
ようにしている。
るHCはNOX 吸収剤12内のNO X またはSOX を放
出、還元させるための還元剤として作用するだけでなく
NO X 吸収剤12を昇温させるための昇温用燃料として
も作用する。具体的には、HC供給装置18のHC供給
量QHCがQSに対し増量補正値IQだけ増大せしめら
れる(QHC=QS+IQ)。この増量補正値IQはN
OX吸収剤温度TNAがSOX 放出温度TN1よりも高
くなるまで増分dqずつ増大せしめられる(IQ=IQ
+dq)。増分dqは図22に示されるように温度差D
LTが大きくなるにつれて大きくなるように予め定めら
れている。増分dqは図22に示されるマップの形で予
めROM42内に記憶されている。
含むガスおよび酸素を含むガスをNOX 吸収剤12に供
給することによりNOX 吸収剤12を昇温すると共に、
昇温用燃料を含むガスと酸素を含むガスとのうち少なく
とも一方を内燃機関の排気から形成しているということ
になる。すなわち、図23のタイムチャートに示される
ように、時間aにおいて車両走行距離積算値SDが設定
値SD1よりも大きくなったときにNOX 吸収剤温度T
NAがSOX 放出温度TN1よりも低いときには変速比
制御による昇温作用が開始される。一方、このときHC
供給量QHCはQSに維持される。
TEMが許容最高温度TE1よりも高くなると増大補正
値IRが更新される前の値に戻されると共に、空燃比制
御による昇温作用が開始される。次いで時間cにおいて
NOX 吸収剤温度TNAがSOX 放出温度TN1よりも
高くなると増量補正値IQが一定に保持される。次い
で、時間dにおいてNOX 吸収剤温度TNAがSOX 放
出温度TN1よりも高くなってから一定時間だけ経過す
ると増大補正値IRおよび増量補正値IQが零に戻され
る。したがって、NOX 吸収剤12の昇温作用が停止さ
れる。一方、このときHC供給量QHCはQSTにさ
れ、したがってNOX 吸収剤12に流入する排気の空燃
比が理論空燃比にされる。次いで時間eにおいてNOX
吸収剤温度TNAが許容最高温度TN2よりも低くなる
とHC供給量QHCが零に戻され、すなわちHC供給装
置18からのHC供給作用が停止される。
チンを示している。図24を参照すると、まずステップ
140ではSOX フラグXSOXがセットされているか
否かが判別される。SOX フラグXSOXがリセットさ
れているときには次いでステップ141に進み、昇温フ
ラグXITがセットされているか否かが判別される。昇
温フラグXITがリセットされているときには次いでス
テップ142に進み、図11に示されるフラグセット制
御ルーチンが実行される。次いでステップ150の変速
比TRの算出ルーチンに進む。このTR算出ルーチンは
図13に示されている。
ステップ141からステップ143に進み、昇温制御ル
ーチンが実行される。この昇温制御ルーチンは図25に
示されている。図25を参照すると、まずステップ34
0ではNOX 吸収剤温度TNAがSO X 放出温度TN1
よりも低いか否かが判別される。TNA<TN1のとき
には次いでステップ341に進み、追加フラグXADD
がセットされているか否かが判別される。本実施態様に
おいてこの追加フラグXADDは空燃比制御による昇温
作用を実行すべきときにセットされる。追加フラグXA
DDがリセットされているときには次いでステップ34
2に進み、排気マニホルド温度TEMが許容最高温度温
度TE1よりも低いか否かが判別される。TEM<TE
1のときには次いでステップ343に進み、始動時触媒
温度TSCが許容最高温度TS1よりも低いか否かが判
別される。TSC<TS1のときには次いでステップ3
44に進み、機関回転数Nが許容最高回転数N1よりも
高いか否かが判別される。N<N1のときには次いでス
テップ345に進み、変速比TRの増分drが図8のマ
ップから算出される。続くステップ346では増大補正
値IRが算出される(IR=IR+dr)。次いでステ
ップ150のTR算出ルーチンに進む。
M≧TE1のとき、ステップ343においてTSC≧T
S1のとき、またはステップ344においてN≧N1の
ときには次いでステップ347に進み、増大補正値IR
が算出される(IR=IR−dr)。続くステップ34
8では追加フラグXADDがセットされる。次いでステ
ップ150のTR算出ルーチンに進む。
はステップ341からステップ349に進み、増量補正
値IQの増分dqが図22のマップから算出される。続
くステップ350では増量補正値IQが算出される(I
Q=IQ+dq)。次いでステップ150のTR算出ル
ーチンに進む。一方、ステップ340においてTNA≧
TN1のときまたはTNA≧TN1になったときには次
いでステップ351に進み、昇温フラグXITがリセッ
トされ、続くステップ352ではSOX フラグXSOX
がセットされる。次いでステップ150のTR算出ルー
チンに進む。
SOXがセットされたときにはステップ140からステ
ップ144に進み、カウント値CSが1だけインクリメ
ントされる。続くステップ105ではカウント値CSが
設定値CS1よりも大きいか否かが判別される。CS≦
CS1のときには次いでステップ150のTR算出ルー
チンに進む。これに対しCS>CS1のときには次いで
ステップ146に進み、SOX フラグXSOXがリセッ
トされると共に、追加フラグXADDがリセットされま
たはリセット状態に維持される。続くステップ147で
は車両走行距離積算値SD、カウント値CS、変速比T
Rの増大補正値IR、およびHC供給量QHCの増量補
正値IQがそれぞれクリアされる。次いでステップ14
8に進んでNOX フラグXNOXがリセットされ、続く
ステップ149ではNOX 吸収量SNおよびカウント値
CNがクリアされる。次いでステップ150のTR算出
ルーチンに進む。
HCを算出するためのルーチンを示している。このルー
チンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実
行される。図26を参照すると、まずステップ540で
はSOX フラグXSOXまたは昇温フラグXITがセッ
トされているか否かが判別される。SOX フラグXSO
Xおよび昇温フラグXITがリセットされているときに
は次いでステップ541に進み、NOX フラグXNOX
がセットされているか否かが判別される。NOX フラグ
XNOXがリセットされているときには次いでステップ
542に進み、現在、冷却期間であるか否かが判別され
る。現在、冷却期間のときには次いでステップ543に
進み、図21のマップからQSTが算出される。続くス
テップ544ではこのQSTがHC供給量QHCとされ
る。これに対し現在、冷却期間でないときには次いでス
テップ545に進み、HC供給量QHCが零とされる。
ているときにはステップ541からステップ546に進
み、図19のマップからQNが算出される。続くステッ
プ547ではこのQNがHC供給量QHCとされる。一
方、SOX フラグXSOXまたは昇温フラグXITがセ
ットされているときにはステップ540からステップ5
48に進み、図20のマップからQSが算出される。続
くステップ549ではこのQSTに増量補正値IQを加
算したものがHC供給量QHCとされる(QHC=QS
+IQ)。
吸収剤12の昇温作用を行うべきときにはまず、変速比
制御による昇温作用と空燃比制御による昇温作用とのう
ちいずれか一方を行い、次いで追加の昇温作用を行うべ
きときには両方の昇温作用を行うようにしている。しか
しながら、NOX 吸収剤12の昇温作用を行うべきとき
にはまず、変速比制御による昇温作用と空燃比制御によ
る昇温作用との両方を行い、次いで例えば変速比TRの
増大補正値IRを増大せしめ、例えば排気マニホルド温
度TEMが許容最高温度TE1よりも高くなったときに
は排気マニホルド温度TEMが許容最高温度TE1より
も高くなる前の値に増大補正値IRを戻すと共に、リッ
チ度合い係数KSを増大するようにすることもできる。
7は本発明を火花点火式内燃機関に適用した場合を示し
ている。また、本実施態様の内燃機関は自動変速機を備
えていない。図27を参照すると、58は各気筒の点火
栓を示しており、これら点火栓58はそれぞれ対応する
駆動回路56を介して電子制御ユニット40の出力ポー
ト47に接続される。また、合流排気管11には合流排
気管11内を流通する排気を加熱するための電気ヒータ
59が取り付けられ、NOX 吸収剤12にはNOX 吸収
剤12を直接加熱する電気ヒータ60が取り付けられ
る。これら電気ヒータ59,60はそれぞれ対応するス
イッチ61,62を介してバッテリ63に接続され、ス
イッチ61,62はそれぞれ対応する駆動回路56を介
して出力ポート47に接続される。スイッチ61,62
は例えば機関始動時を除いて通常オフにされており、電
子制御ユニット40からの出力信号に基づいてオンオフ
制御される。一方、入力ポート46にはクランクシャフ
トが例えば30度回転する毎に出力パルスを発生するク
ランク角センサ59が接続される。CPU44ではクラ
ンク角センサ59の出力パルスに基づいて機関回転数N
が算出されると共に、機関出力トルクの変動量TRQF
が算出される。
の算出ルーチンを示している。このルーチンは予め定め
られた設定クランク角毎の割り込みによって実行され
る。図28を参照すると、まずステップ600では基本
点火時期IGBが算出される。この基本点火時期IGB
は例えばMBTに一致する点火時期であり、例えばサー
ジタンク3内の絶対圧PMおよび機関回転数Nの関数と
して図29に示すマップの形で予めROM42内に記憶
されている。続くステップ601では基本点火時期IG
Bに補正遅角量KIGを加算することにより点火時期I
Gが算出される。この補正遅角量KIGは通常、零に維
持されており、KIG>0となると点火時期が遅角され
る。
らSOX を放出すべくNOX 吸収剤12を昇温すべきと
きにはまず空燃比制御による昇温作用が行われる。この
場合、昇温作用を高めるべくリッチ度合い係数KSが大
きくなるとトルク変動量TRQFが大きくなり、好まし
くない。そこで、トルク変動量TRQFが予め定められ
た許容最大値TF1よりも大きくなったときには空燃比
制御による昇温作用を停止し、第2の昇温作用、すなわ
ち点火時期を通常運転時におけるよりも遅角させる点火
時期遅角制御による昇温作用を開始するようにしてい
る。言い換えると、昇温作用が空燃比制御による昇温作
用から点火時期制御による昇温作用に切り換えられる。
このとき、全気筒の補正係数K(i)が小さな正値aに
切り換えられ、したがってNOX 吸収剤12に流入する
排気の空燃比がわずかばかりリッチに維持される。
て、補正遅角量KIGはNOX 吸収剤温度TNAがSO
X 放出温度TN1よりも高くなるまで初期値0から増分
digずつ増大せしめられる。したがってKIGは増分
digの積算値(KIG=KIG+dig)ということ
になる。この増分digは図33に示されるように温度
差DLTが大きくなるにつれて大きくなるように予め定
められており、図33に示されるマップの形で予めRO
M42内に記憶されている。
定められた設定時間毎の割り込みによって実行される割
り込みルーチンを示している。図30を参照すると、ま
ずステップ160ではSOX フラグXSOXがセットさ
れているか否かが判別される。SOX フラグXSOXが
リセットされているときには次いでステップ161に進
み、昇温フラグXITがセットされているか否かが判別
される。昇温フラグXITがリセットされているときに
は次いでステップ162に進み、図11に示されるフラ
グセット制御ルーチンが実行される。
ステップ161からステップ163に進み、昇温制御ル
ーチンが実行される。この昇温制御ルーチンは図31に
示されている。図31を参照すると、まずステップ36
0ではNOX 吸収剤温度TNAがSO X 放出温度TN1
よりも低いか否かが判別される。TNA<TN1のとき
には次いでステップ361に進み、第2昇温フラグXS
ECがセットされているか否かが判別される。この第2
昇温フラグXSECは第2の昇温制御、すなわち本実施
態様では点火時期制御による昇温作用を実行すべきとき
にセットされ(XSEC=“1”)、それ以外はリセッ
トされる(XSEC=“0”)ものである。第2昇温フ
ラグXSECがリセットされているときには次いでステ
ップ362に進んで空燃比制御による昇温作用が行われ
る。すなわちステップ362ではリッチ度合い係数KS
の増分dkが図9のマップから算出され、続くステップ
363ではリッチ度合い係数KSが算出される(KS=
KS+dk)。続くステップ364ではトルク変動量T
RQFが算出される。続くステップ365ではトルク変
動量TRQFが許容最大値TF1よりも大きいか否かが
判別される。TRQF≦TF1のときには本ルーチンを
終了し、TRQF>TF1のときには次いでステップ3
66に進んで第2昇温フラグXSECをセットした後に
本ルーチンを終了する。
きにはステップ361からステップ367に進み、第2
の昇温制御ルーチンが実行される。この第2の昇温制御
ルーチンは図32に示されている。図32を参照する
と、ステップ700では補正遅角量KIGの増分dig
が図33のマップから算出される。続くステップ701
では補正遅角量KIGが算出される(KIG=KIG+
dig)。したがって、NOX 吸収剤温度TNAがSO
X 放出温度TN1よりも高くなるまで点火時期IGが徐
々に遅角せしめられる。続くステップ702ではKTが
小さな正値aとされる。後述するように、第2の昇温作
用が行われるときには全気筒の補正係数K(i)がこの
KTにされ、したがって本実施態様では第2の昇温作用
が行われるときに全気筒で燃焼せしめられる混合気の空
燃比がわずかばかりリッチにされる。なお、このKTを
燃焼空燃比係数と称することにする。
においてTNA≧TN1のときまたはTNA≧TN1に
なったときには次いでステップ368に進み、昇温フラ
グXITがリセットされ、続くステップ369ではSO
X フラグXSOXがセットされる。次いで本ルーチンを
終了する。再び図30を参照すると、SOX フラグXS
OXがセットされたときにはステップ160からステッ
プ164に進み、カウント値CSが1だけインクリメン
トされる。続くステップ165ではカウント値CSが設
定値CS1よりも大きいか否かが判別され、CS≦CS
1のときには本ルーチンを終了する。これに対しCS>
CS1のときには次いでステップ166に進み、SOX
フラグXSOXがリセットされると共に、第2昇温フラ
グXSECがリセットされまたはリセット状態に維持さ
れる。続くステップ167では車両走行距離積算値SD
およびカウント値CSがそれぞれクリアされると共に、
リッチ度合い係数KSが初期値KS0に戻される。続く
ステップ168では昇温停止ルーチンが実行される。こ
の昇温停止ルーチンは図34に示されている。
補正遅角量KIGがクリアされる。再び図30を参照す
ると、続くステップ169ではNOX フラグXNOXが
リセットされ、続くステップ170ではNOX 吸収量S
Nおよびカウント値CNがクリアされる。図35は本実
施態様においてi番気筒の燃料噴射時間TAU(i)
(i=1,2,3,4)を算出するためのルーチンを示
している。このルーチンは予め定められた設定クランク
角毎の割り込みによって実行される。
では基本燃料噴射時間TBが図2のマップから算出され
る。続くステップ561では第2昇温フラグXSECが
セットされているか否かが判別される。第2昇温フラグ
XSECがリセットされているときには次いでステップ
562に進み、SOX フラグXSOXまたは昇温フラグ
XITがセットされているか否かが判別される。SOX
フラグXSOXおよび昇温フラグXITがリセットされ
ているときには次いでステップ563に進み、NOX フ
ラグXNOXがセットされているか否かが判別される。
NOX フラグXNOXがリセットされているときには次
いでステップ564に進み、現在、冷却期間であるか否
かが判別される。現在、冷却期間のときには次いでステ
ップ565に進み、全気筒の補正係数K(i)が零とさ
れる。次いでステップ570に進む。これに対し現在、
冷却期間でないときには次いでステップ566に進み、
全気筒の補正係数K(i)が−KLとされる。次いでス
テップ570に進む。
ているときにはステップ563からステップ567に進
み、全気筒の補正係数K(i)がKNとされる。次いで
ステップ570に進む。一方、SOX フラグXSOXま
たは昇温フラグXITがセットされているときにはステ
ップ562からステップ568に進み、1番気筒および
4番気筒の補正係数K(1),K(4)がそれぞれKS
+aとされ、2番気筒および3番気筒の補正係数K
(2),K(3)がそれぞれ−KSとされる。次いでス
テップ570に進む。一方、第2昇温フラグXSECが
セットされているときにはステップ561からステップ
569に進み、全気筒の補正係数K(i)が燃焼空燃比
係数KTとされる。次いでステップ570に進む。ステ
ップ570ではi番気筒の燃料噴射時間TAU(i)が
算出される(TAU(i)=TB・(1+K
(i)))。
温作用の別の実施態様を説明する。本実施態様では、第
2の昇温作用を行うべきときに合流排気管11に取り付
けられた電気ヒータ59による昇温作用が行われる。こ
のようにすると、電気ヒータ59のみにより昇温作用を
行う場合に比べて消費電力を低減することができる。
ン、図11のフラグ制御ルーチン、および図31の昇温
制御ルーチンが実行される。この場合の第2の昇温制御
ルーチンは図36(A)に、昇温停止ルーチンは図36
(B)にそれぞれ示されている。図36(A)を参照す
ると、まずステップ710ではスイッチ61がオンにさ
れ、したがって電気ヒータ59が付勢される。続くステ
ップ711では燃焼空燃比係数KTが小さな正値aとさ
れる。一方、図36(B)を参照すると、スイッチ59
がオフにされ、したがって電気ヒータ59が消勢され
る。
2に取り付けられた電気ヒータ60により第2の昇温作
用を行うこともできる。この場合も図36(A)の第2
の昇温制御ルーチンおよび図36(B)の昇温停止ルー
チンが実行され、ステップ710ではスイッチ62がオ
ンにされ、ステップ810ではスイッチ62がオフにさ
れる。なお、電気ヒータ59と電気ヒータ60との両方
により第2の昇温作用を行うこともできる。
様を示す。図37を参照すると、合流排気管11には上
述したようなHC供給装置18が取り付けられている。
本実施態様では第2の昇温作用を行うべきときに全気筒
で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーンに切り換え
られると共に、HC供給装置18からの2次的なHC供
給が開始される。その結果、酸素とHCとがNOX 吸収
剤12で反応してNOX 吸収剤12が昇温される。次
に、図38(A)および図38(B)を参照して本実施
態様を詳細に説明する。
(A)を参照すると、まずステップ720では燃焼空燃
比係数KTが負値である例えば−KLとされる。続くス
テップ721では図20のマップからQSが算出され
る。続くステップ722では図22のマップから増分d
qが算出される。続くステップ723では増量補正値I
Qが算出される(IQ+dq)。続くステップ724で
はHC供給装置18からのHC供給量QHCが算出され
る(QHC=QS+IQ)。したがって、NOX 吸収剤
温度TNAがSOX 放出温度TN1よりも高くなるまで
HC供給量QHCが徐々に増大せしめられる。一方、昇
温停止ルーチンを示す図38(B)を参照すると、ステ
ップ820ではHC供給量QHCが零にされ、したがっ
て2次的なHC供給作用が停止される。
様を示す。図39を参照すると、合流排気管11にはN
OX 吸収剤12に2次空気を供給する2次空気供給装置
19が取り付けられている。この2次空気供給装置19
は対応する駆動回路56を介し電子制御ユニット40の
出力ポート47に接続される。なお、2次空気供給装置
19の2次空気供給作用は通常、停止されている。
ときに全気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリッ
チに切り換えられると共に、2次空気供給装置19から
の2次空気供給作用が開始される。その結果、酸素とH
CとがNOX 吸収剤12で反応してNOX 吸収剤12が
昇温される。次に、図40(A)および図40(B)を
参照して本実施態様を詳細に説明する。
(A)を参照すると、まずステップ730では燃焼空燃
比係数KTが正値である例えばKSSとされる。このK
SSはNOX 吸収剤12に流入する排気の空燃比がリッ
チとなり、かつ昇温作用のために十分なHCがNOX 吸
収剤12に供給されるように予め定められている。続く
ステップ731では図41のマップから2次空気供給量
QSAの増分daが算出される。この増分daは図41
に示されるように温度差DLTが大きくなるにつれて大
きくなるように予め定められており、図41に示される
マップの形で予めROM42内に記憶されている。続く
ステップ732では2次空気供給装置19からの2次空
気供給量QSAが算出される(QSA=QSA+d
a)。したがって、NOX 吸収剤温度TNAがSOX 放
出温度TN1よりも高くなるまで2次空気供給量QSA
が徐々に増大せしめられる。一方、昇温停止ルーチンを
示す図40(B)を参照すると、ステップ830では2
次空気供給量QSAが零にされ、したがって2次空気供
給作用が停止される。
するトルク変動量センサをクランク角センサから形成し
ている。しかしながらトルク変動量センサを筒内に配置
された燃焼圧センサから形成することもできる。また、
機関出力変動量を求め、機関出力変動量が許容値よりも
大きくなったときに第2の昇温作用に切り換えるように
することもできる。
第2の昇温作用が行われるときに気筒で燃焼せしめられ
る混合気の空燃比は一定に維持されている。しかしなが
ら、気筒で燃焼せしめられる混合気の空燃比を例えばN
OX 吸収剤温度TNAに応じて変更させるようにしても
よい。次に、図27の内燃機関のさらに別の実施態様を
説明する。
ージタンク3内の絶対圧PMと機関回転数Nとにより定
まる機関運転状態領域が図42に示されるように複数例
えば四つの領域に分割されている。機関運転状態が領域
I及び領域IVに属するときには昇温作用が禁止され
る。すなわち、低負荷低回転領域である領域Iでは燃焼
温度がかなり低いのでこのときNOX 吸収剤温度TNA
をSOX 放出温度まで昇温するためには極めて多くのエ
ネルギを必要とする。また、高負荷高回転領域である領
域IVでは燃焼温度がかなり高いのでこのとき昇温作用
を行うと排気系部品やNOX 吸収剤12が熱劣化する恐
れがある。そこで、機関運転状態が領域I又は領域IV
に属するときには昇温作用を禁止するようにしている。
領域IIIに属するときには昇温作用が行われる。すな
わち、機関回転数が比較的低い領域IIでは点火時期制
御による昇温作用が行われ、機関回転数が比較的高い領
域IIIでは空燃比制御による昇温作用が行われる。上
述したように空燃比制御による昇温作用ではトルク変動
が大きくなる恐れがある。一方、機関回転数が低いとき
よりも機関回転数が高いときのほうが耐振動性は高い。
そこで、機関回転数が比較的高い領域IIIで空燃比制
御による昇温作用を行い、機関回転数が比較的低い領域
IIで点火時期制御による昇温作用を行うようにしてい
る。
に応じて昇温作用の実行および停止が制御されると共
に、機関運転状態に応じて複数の昇温作用から実行すべ
き昇温作用が選択される。したがって、温度センサやト
ルク変動量センサを設ける必要がなくなる。したがって
一般的に言うと、機関運転状態領域が複数の領域に分割
されており、複数の昇温作用を互いに異なる領域に対し
設定し、NOX 吸収剤12を昇温すべきときに機関運転
状態が属する領域に対し設定された昇温作用によりNO
X 吸収剤12を昇温しているということになる。
ときに機関回転数Nが予め定められた設定回転数よりも
高いときには空燃比制御による昇温作用を行い、機関回
転数が設定回転数よりも低いときには第2の昇温作用例
えば点火時期制御による昇温作用を行っているという見
方もできる。図43は本実施態様における割り込みルー
チンを示している。図43を参照すると、まずステップ
180では昇温フラグXITがセットされているか否か
が判別される。昇温フラグXITがリセットされている
ときには次いでステップ181に進み、図11に示され
るフラグセット制御ルーチンが実行される。
ステップ180からステップ182に進み、現在の機関
運転状態が領域IIに属するか否かが判別される。現在
の機関運転状態が領域IIに属するときには次いでステ
ップ183に進み、点火時期制御による昇温作用が開始
される。すなわちステップ183では補正遅角量KIG
の増分digが図33のマップから算出され、続くステ
ップ184では補正遅角量KIGが算出される(KIG
=KIG+dig)。次いでステップ188に進む。こ
れに対し現在の機関運転状態が領域IIに属さないとき
には次いでステップ185に進み、現在の機関運転状態
が領域IIIに属するか否かが判別される。現在の機関
運転状態が領域IIIに属するときには次いでステップ
186に進み、空燃比制御による昇温作用が開始され
る。すなわちステップ186ではリッチ度合い係数KS
の増分dkが図9のマップから算出され、続くステップ
187ではリッチ度合い係数KSが算出される(KS=
KS+dk)。次いでステップ188に進む。
OX 放出量に応じて車両走行距離積算値SDが減算され
る。すなわち、本実施態様ではSOX 放出作用が完了す
る前に機関運転状態が領域I又はIVに移行すると昇温
作用が停止され、したがってSOX 放出作用が停止され
る。このため、昇温作用が停止されたということでNO
X 吸収剤12のSOX 吸収量を表す車両走行距離積算値
SDをクリアすると、車両走行距離積算値SDがSOX
吸収量を正確に表さなくなる。そこで本実施態様では、
SOX 放出量に応じて車両走行距離積算値SDを減算す
ることにより車両走行距離積算値SDがSOX 吸収量を
正確に表すようにしている。
値SDが小さな一定値bよりも小さいか否かが判別され
る。SD≧bのときには処理サイクルを終了する。SD
<bのときには次いでステップ190に進み、昇温フラ
グXITがリセットされる。続くステップ191では遅
角補正値KIGがクリアされると共にリッチ度合い係数
KSが初期値KS0に戻される。したがって、昇温作用
が終了される。
の機関運転状態が領域IIIに属さないとき、すなわち
領域IまたはIVに属するときには次いでステップ19
0および191に進み、昇温作用が終了される。図44
は本実施態様においてi番気筒の燃料噴射時間TAU
(i)(i=1,2,3,4)を算出するためのルーチ
ンを示している。このルーチンは予め定められた設定ク
ランク角毎の割り込みによって実行される。
では基本燃料噴射時間TBが図2のマップから算出され
る。続くステップ581では昇温フラグXITがセット
されているか否かが判別される。昇温フラグXITがリ
セットされているときには次いでステップ582に進
み、NOX フラグXNOXがセットされているか否かが
判別される。NOX フラグXNOXがリセットされてい
るときには次いでステップ583に進み、現在、冷却期
間であるか否かが判別される。現在、冷却期間のときに
は次いでステップ584に進み、全気筒の補正係数K
(i)が零とされる。次いでステップ591に進む。こ
れに対し現在、冷却期間でないときには次いでステップ
585に進み、全気筒の補正係数K(i)が−KLとさ
れる。次いでステップ591に進む。
ているときにはステップ582からステップ586に進
み、全気筒の補正係数K(i)がKNとされる。次いで
ステップ591に進む。一方、昇温フラグXITがセッ
トされているときにはステップ581からステップ58
7に進み、現在の機関運転状態が領域IIに属している
か否かが判別される。現在の機関運転状態が領域IIに
属しているときには次いでステップ588に進み、全気
筒の補正係数K(i)が小さな正値aとされる。次いで
ステップ591に進む。これに対し現在の機関運転状態
が領域IIに属さないときには次いでステップ589に
進み、現在の機関運転状態が領域IIIに属しているか
否かが判別される。現在の機関運転状態が領域IIIに
属しているときには次いでステップ590に進み、1番
気筒および4番気筒の補正係数K(1),K(4)がそ
れぞれKS+aとされ、2番気筒および3番気筒の補正
係数K(2),K(3)がそれぞれ−KSとされる。次
いでステップ591に進む。一方、現在の機関運転状態
が領域IIIに属さないときには次いでステップ585
に進んでリーン運転が行われる。ステップ591ではi
番気筒の燃料噴射時間TAU(i)が算出される(TA
U(i)=TB・(1+K(i)))。
に、EGR量制御による昇温作用を用いることができ
る。さらに、これまで述べてきた実施態様ではNOX 吸
収剤12からSOX を放出させるべくNOX 吸収剤12
を昇温すべきときに本発明を適用している。しかしなが
ら、一般的な触媒をあらゆる目的で昇温すべきときに本
発明を適用することができる。例えばHC、有機可溶成
分(SOF)のような被毒物質により被毒した触媒を回
復すべきときにも本発明を適用することができる。
がその限界値を越えるのを阻止しつつ排気浄化触媒を昇
温することができる。
よび酸素の濃度を概略的に示す線図である。
である。
のタイムチャートである。
ある。
る。
ートである。
る。
ートである。
すフローチャートである。
フローチャートである。
ンを示すフローチャートである。
(i)算出ルーチンを示すフローチャートである。
全体図である。
る。
X 放出作用を説明するためのタイムチャートである。
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
出ルーチンを示すフローチャートである。
である。
ャートである。
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
チンを示すフローチャートである。
ある。
示すフローチャートである。
(i)算出ルーチンを示すフローチャートである。
および停止制御ルーチンを示すフローチャートである。
である。
チンおよび停止制御ルーチンを示すフローチャートであ
る。
である。
チンおよび停止制御ルーチンを示すフローチャートであ
る。
である。
示すフローチャートである。
(i)算出ルーチンを示すフローチャートである。
Claims (14)
- 【請求項1】 機関排気通路内に排気浄化触媒を配置し
た内燃機関において、排気浄化触媒を昇温する昇温手段
を複数具備し、これら昇温手段から少なくとも一つの昇
温手段を選択し、排気浄化触媒を昇温すべきときに該選
択された昇温手段により排気浄化触媒を昇温するように
した内燃機関の触媒昇温装置。 - 【請求項2】 前記複数の昇温手段が第1の昇温手段群
および第2の昇温手段群を含む複数の昇温手段群に分割
されており、排気浄化触媒を昇温すべきときにはまず第
1の昇温手段群から選択された少なくとも一つの昇温手
段により排気浄化触媒を昇温し、該第1の昇温手段群か
ら選択された昇温手段の昇温作用により変動せしめられ
る物理量がその限界値を越えたときには第2の昇温手段
群から選択された少なくとも一つの昇温手段により排気
浄化触媒を昇温するようにした請求項1に記載の内燃機
関の触媒昇温装置。 - 【請求項3】 第1の昇温手段群から選択された昇温手
段の昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界
値を越えたときには第1の昇温手段群から選択された昇
温手段と、第2の昇温手段群から選択された昇温手段と
の両方により排気浄化触媒を昇温するようにした請求項
2に記載の内燃機関の触媒昇温装置。 - 【請求項4】 第1の昇温手段群から選択された昇温手
段の昇温作用により変動せしめられる物理量がその限界
値を越えたときには該物理量がその限界値を越えないよ
うに第1の昇温手段群から選択された昇温手段の昇温作
用を低下せしめるようにした請求項2に記載の内燃機関
の触媒昇温装置。 - 【請求項5】 前記内燃機関が自動変速機を有してお
り、第1の昇温手段群が自動変速機の変速比を増大する
ことにより排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具
備し、第2の昇温手段群が排気浄化触媒に昇温用燃料を
含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気
浄化触媒を昇温する空燃比昇温手段を具備した請求項2
に記載の内燃機関の触媒昇温装置。 - 【請求項6】 前記内燃機関が自動変速機を有してお
り、第1の昇温手段群が排気浄化触媒に昇温用燃料を含
むガスと酸素を含むガスとを供給することにより排気浄
化触媒を昇温する空燃比昇温手段を具備し、第2の昇温
手段群が自動変速機の変速比を増大することにより排気
浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備した請求項2
に記載の内燃機関の触媒昇温装置。 - 【請求項7】 第1の昇温手段群が機関で燃焼せしめら
れる混合気の空燃比を制御して排気浄化触媒に昇温用燃
料を含むガスと酸素を含むガスとを供給することにより
排気浄化触媒を昇温する混合気空燃比昇温手段を具備
し、第2の昇温手段群が点火時期を通常運転時よりも遅
角せしめることにより排気浄化触媒を昇温する点火時期
昇温手段と、排気浄化触媒に昇温用燃料を2次的に供給
することにより排気浄化触媒を昇温する2次燃料昇温手
段と、排気浄化触媒に酸素を2次的に供給することによ
り排気浄化触媒を昇温する2次酸素昇温手段と、排気浄
化触媒上流の排気通路内に配置されて該排気通路内を流
通する排気を加熱する排気加熱用電気ヒータと、排気浄
化触媒内に配置された排気浄化触媒加熱用電気ヒータと
のうちの少なくとも一つを具備した請求項2に記載の内
燃機関の触媒昇温装置。 - 【請求項8】 前記物理量が機関本体または排気系部品
の温度であり、前記限界値が機関本体または排気系部品
の許容最高温度である請求項2に記載の内燃機関の触媒
昇温装置。 - 【請求項9】 前記内燃機関が自動変速機を有してお
り、前記昇温手段が自動変速機の変速比を増大すること
により排気浄化触媒を昇温する変速比昇温手段を具備
し、前記物理量が自動変速機の変速比であり、前記限界
値が変速比の許容最大変速比である請求項2に記載の内
燃機関の触媒昇温装置。 - 【請求項10】 前記物理量が機関の燃焼の安定度合い
を代表する代表値であり、前記限界値が該代表値の許容
最低値である請求項2に記載の内燃機関の触媒昇温装
置。 - 【請求項11】 前記物理量が機関の振動を代表する代
表値であり、前記限界値が該代表値の許容最大値である
請求項2に記載の内燃機関の触媒昇温装置。 - 【請求項12】 前記複数の昇温手段から少なくとも一
つの昇温手段を機関運転状態に基づいて選択するように
した請求項1に記載の内燃機関の触媒昇温装置。 - 【請求項13】 機関運転状態領域が複数の領域に分割
されており、前記複数の昇温手段を互いに異なる領域に
対し設定し、排気浄化触媒を昇温すべきときに機関運転
状態が属する領域に対し設定された昇温手段により排気
浄化触媒を昇温するようにした請求項12に記載の内燃
機関の触媒昇温装置。 - 【請求項14】 前記排気浄化触媒が流入する排気の空
燃比がリーンのときにNOX を吸収し、流入する排気中
の酸素濃度が低下すると吸収しているNOXを放出する
NOX 吸収剤から形成し、前記昇温手段はNOX 吸収剤
からSOX を放出させるためにNOX 吸収剤を昇温する
請求項1に記載の内燃機関の触媒昇温装置。
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---|---|---|---|
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10-353183 | 1998-12-11 | ||
JP35318398 | 1998-12-11 | ||
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ID=26453835
Family Applications (1)
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JP11529799A Expired - Lifetime JP3552584B2 (ja) | 1998-12-11 | 1999-04-22 | 内燃機関の触媒昇温装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2827335A1 (fr) | 2001-07-13 | 2003-01-17 | Usui Kokusai Sangyo Kk | Procede et dispositif d'activation d'un convertisseur catalytique |
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JP2006522277A (ja) * | 2003-04-02 | 2006-09-28 | ボルボ ラストバグナー アーベー | 排気ガス浄化を行う自動車 |
JP2010112200A (ja) * | 2008-11-04 | 2010-05-20 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
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JP2013096354A (ja) * | 2011-11-04 | 2013-05-20 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
-
1999
- 1999-04-22 JP JP11529799A patent/JP3552584B2/ja not_active Expired - Lifetime
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