JP3866347B2 - Engine exhaust purification system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガス中のNOxを吸蔵し、HC,COとともに還元浄化する三元触媒を排気系に介装したエンジンの排気浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、エンジンの空燃比制御においては、排気ガスを触媒により浄化するため、触媒の排気ガス浄化効率の最も良い領域に空燃比が収まるように燃料噴射量等を制御しているが、最近のエンジンでは燃焼過程の解析が進み、希薄な空燃比であっても失火せず、少ない燃料量で効率的に燃焼させることのできる希薄燃焼(リーンバーン)を採用するエンジンが開発されている。
【0003】
このような、いわゆるリーンバーンエンジンでは、排気ガスの酸素濃度が高いとき、HC,COを酸化還元するとともにNOxを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると、吸蔵したNOxを放出して酸化還元されずに余剰となったHC,COで還元浄化する三元触媒を採用するものがあり、このような希薄燃焼用の三元触媒では、リーン空燃比での運転中に排出されるNOxの吸蔵量が飽和に達する前に短時間のリッチ空燃比での運転を実施して一時的にHC,COの排出量を増大させ、NOxを還元浄化する必要がある。
【0004】
このNOx浄化のためのリーン運転からリッチ運転への切り換えに際しては、エンジントルクの変動によるトルクショック発生といった問題があり、例えば、特開平7−26999号公報には、NOx浄化のためのリッチ運転をエンジン負荷が減少したときに限定して実施することにより、運転者にトルクショックを感じさせることなく、NOx浄化を行う技術が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、NOx浄化のためのリッチ運転をエンジン負荷が減少したときに限定する等の制限を設けると、高速道路等の中負荷以上の運転条件が持続する一定速走行時等のようにリッチ運転を実施する頻度の少ない運転条件下では、NOx吸蔵量が飽和に達し、浄化されずに排出される虞がある。
【0006】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、NOx浄化のためのリッチ空燃比での運転を適切に実施し、且つ、トルクショック軽減することのできるエンジンの排気浄化装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、エンジンのリーン運転中にNOxを吸蔵し、リーン運転からリッチ運転へ一時的に切り換えたときに、吸蔵したNOxを還元浄化する触媒を排気系に介装したエンジンの排気浄化装置において、エンジンを一時的にリーン運転からリッチ運転へ切り換えるときに、気筒別にタイミングをずらしながら所定の間隔で切り換える手段と、リッチ運転開始後の吸入空気量を積算し、この吸入空気量の積算値が設定値を超えたとき、上記触媒のNOx浄化が終了したと判定する手段と、上記触媒のNOx浄化が終了したと判定されたとき、リッチ運転からリーン運転へ気筒別にタイミングをずらしながら所定の間隔で復帰させる手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】
請求項2記載の発明は、エンジンのリーン運転中にNOxを吸蔵し、リーン運転からリッチ運転へ一時的に切り換えたときに、吸蔵したNOxを還元浄化する触媒を排気系に介装したエンジンの排気浄化装置において、エンジンを一時的にリーン運転からリッチ運転へ切り換えるときに、気筒別にタイミングをずらしながら所定の間隔で切り換える手段と、リッチ運転からリーン運転へ復帰するときに、気筒別にタイミングをずらしながら所定の間隔で復帰させる手段とを備え、リーン運転からリッチ運転への切り換え及びリッチ運転からリーン運転への復帰を気筒別にタイミングをずらしながら実施する際、リーン運転の運転領域が高負荷・高回転側にある程、切り換え間隔及び復帰間隔を長くすることを特徴とする。
【0009】
請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、リーン運転からリッチ運転への切り換え及びリッチ運転からリーン運転への復帰を気筒別にタイミングをずらしながら実施する際、リーン運転の運転領域が高負荷・高回転側にある程、切り換え間隔及び復帰間隔を長くすることを特徴とする。
【0010】
請求項4記載の発明は、請求項2又は請求項3記載の発明において、上記切り換え間隔及び復帰間隔を、点火順序に従ったエンジン2回転毎、点火順序とは異なる気筒順序に従ったエンジン1回転毎、あるいは、点火順とすることを特徴とする。
【0013】
すなわち、本発明では、エンジンのリーン運転中に触媒に吸蔵したNOxを還元浄化するためリーン運転からリッチ運転へ一時的に切り換えるとき、気筒別にタイミングをずらしながら所定の間隔で切り換え、また、リッチ運転からリーン運転に復帰するときには、気筒別にタイミングをずらしながら所定の間隔で復帰させる。
【0014】
リッチ運転からリーン運転への復帰は、リッチ運転開始後の吸入空気量の積算値が設定値を超えたとき、触媒のNOx浄化が終了したと判定することによって実施することが望ましく、また、リーン運転からリッチ運転への切り換え間隔及びリッチ運転からリーン運転への復帰間隔は、点火順序に従ったエンジン2回転毎、点火順序とは異なる気筒順序に従ったエンジン1回転毎、あるいは、点火順とする等して、リーン空燃比でのエンジン運転領域が高負荷・高回転側にある程、長くすることが望ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1〜図11は本発明の実施の第1形態に係わり、図1は制御装置の機能ブロック図、図2はリッチ運転実施許可ルーチンのフローチャート、図3は#1気筒リッチ運転実施ルーチンのフローチャート、図4は#3(2,4)気筒リッチ運転実施ルーチンのフローチャート、図5はNOx吸蔵量推定ルーチンのフローチャート、図6はNOx吸蔵能力飽和判定ルーチンのフローチャート、図7はNOx浄化終了判定ルーチンのフローチャート、図8はNOx排出量推定マップの説明図、図9はリーン運転からリッチ運転への移行を示すタイムチャート、図10はリッチ運転からリーン運転への移行を示すタイムチャート、図11はエンジン制御系の概略構成図である。
【0016】
図11において、符号1はエンジン(本形態においては、水平対向型4気筒エンジン)であり、高出力を要求される高負荷・加速運転時等の一部の運転領域を除く全運転領域で希薄燃焼(リーンバーン)を行うリーンバーンエンジンである。このエンジン1のシリンダブロック1aの左右両バンクには、それぞれシリンダヘッド2が設けられ、このシリンダヘッド2と上記シリンダブロック1aとで形成される気筒毎の燃焼室3に、吸気ポート4を介してインテークマニホルド5が連通されるとともに排気ポート6を介してエキゾーストマニホルド7が連通されている。
【0017】
上記吸気ポート4の直上流側にはインジェクタ8が臨まされ、上記シリンダヘッド2には、先端を上記燃焼室3に露呈する点火プラグ9が各気筒毎に取り付けられている。この点火プラグ9には、点火コイル10が連設され、この点火コイル10にイグナイタ11が接続されている。
【0018】
また、上記インテークマニホルド5の上流側集合部にエアチャンバ12が形成されて吸気管13に連通され、この吸気管13の上流の空気取入れ口側にはエアクリーナ14が取付けられ、中途にスロットルバルブ15が介装されている。さらに、上記吸気管13には、上記スロットルバルブ15をバイパスするバイパス通路16が接続されており、このバイパス通路16にアイドルスピードコントロールバルブ(ISCV)17が介装されている。
【0019】
一方、上記エキゾーストマニホルド7には排気管18が連通され、この排気管18の上記エキゾーストマニホルド7の集合部直下流に、希薄燃焼用三元触媒を内蔵した触媒コンバータ19が介装され、さらに、下流端にマフラ20が介装されている。上記希薄燃焼用三元触媒は、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類等のNOx吸蔵物質と白金等の貴金属とをアルミナ等の担体上に担持させてなり、NOx及びO2のストレージ機能により、排気ガスの酸素濃度が高いとき、HC,COを酸化還元するとともにNOxを吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下すると、吸蔵したNOxを放出して酸化還元されずに余剰となったHC,COで還元浄化する。
【0020】
また、上記エンジン1には、各種センサ類が配置されており、そのセンサ類としては、上記スロットルバルブ15に連設され、スロットル開度を検出するスロットル開度センサとスロットル全閉でONするアイドルスイッチとを内蔵したスロットルセンサ21、上記吸気管13の上記エアクリーナ14の直下流に介装されるホットワイヤ式あるいはホットフィルム式等の吸入空気量センサ22、上記シリンダブロック1aの左右両バンクを連通する冷却水通路1bに臨まされる冷却水温センサ23、クランクシャフト1cに軸着されたクランクロータ24の外周に対設されるクランク角センサ25、カムシャフト1dに連設するカムロータ26に対設される気筒判別用センサ27、上記排気管18の触媒コンバータ19上流側に臨まされる広域空燃比センサ28、その他、図示しない各種センサ類がある。
【0021】
上記各種センサ類は、上記エンジン1の空燃比制御等を電子的に行う電子制御装置(ECU)50に接続されている。このECU50は、CPU51、ROM52、RAM53、バックアップRAM54、I/Oインタフェース55等からなるマイクロコンピュータを中心として構成され、各部に安定化電圧を供給する電源回路56、上記I/Oインタフェース55の出力ポートからの信号によりアクチュエータ類を駆動する駆動回路57、及び、センサ類からのアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器58等の周辺回路が組み込まれている。
【0022】
上記I/Oインタフェース55の入力ポートには、上記クランク角センサ25、上記気筒判別用センサ27、その他、図示しないセンサ類・スイッチ類が接続され、さらに、上記A/D変換器58を介して、上記スロットルセンサ21、上記吸入空気量センサ22、上記冷却水温センサ23、上記広域空燃比センサ28等が接続されている。一方、上記I/Oインタフェース55の出力ポートには、上記イグナイタ11が接続されるとともに、上記駆動回路57を介して、上記インジェクタ8、上記ISCV17、その他、図示しない各種アクチュエータ類が接続されている。
【0023】
また、上記電源回路56は、ECUリレー60のリレー接点を介してバッテリ61に接続され、このバッテリ61に、上記ECUリレー60のリレーコイルがイグニッションスイッチ62を介して接続されている。また、上記電源回路56は、直接、上記バッテリ61に接続されており、上記イグニッションスイッチ62がONされてECUリレー60のリレー接点が閉となったとき、上記電源回路56から各部へ電源が供給される一方、上記イグニッションスイッチ62のON,OFFに拘らず、常時、上記バックアップRAM54にバックアップ用の電源が供給される。
【0024】
上記ECU50では、ROM52に記憶されている制御プログラムに従い、上記各センサ、スイッチからの出力信号を読込んでエンジン運転状態を検出し、検出したエンジン運転状態から最適な燃料噴射量、点火時期等を演算してリーンあるいはストイキオでの空燃比制御を行い、燃費向上、排気エミッションの改善を図るとともに、エンジン出力を確保する。
【0025】
さらに、上記ECU50では、図1に示すように、運転領域判定部71、リーン運転許可部72、気筒別燃料噴射制御部73、気筒別点火時期制御部74、NOx吸蔵量推定部75、NOx吸蔵能力飽和判定部76、気筒別リッチ運転実施部77の機能により、リーン空燃比での運転時に希薄燃焼用三元触媒のNOx吸蔵能力を監視し、NOx吸蔵能力が飽和に達したと判定すると、リーン空燃比での運転からリッチ空燃比での運転へ気筒別に所定の間隔をあけてタイミングをずらしならが切り換えることでトルクショックを軽減しつつ一時的にHC,COの排出量を増大させ、希薄燃焼用三元触媒内のNOxを還元浄化する。そして、NOx浄化終了後、同様にトルクショックを軽減するため、リッチ空燃比での運転を気筒別に所定の間隔をあけてタイミングをずらしながらリーン空燃比での運転に復帰させるようにしている。
【0026】
すなわち、運転領域判定部71で判定した運転領域がリーン運転領域のとき、リーン運転許可部72でリーン運転を許可し、気筒別燃料噴射制御部73における気筒別の燃料噴射量を減量補正させるとともに、気筒別点火時期制御部74における気筒別の点火時期をリーン空燃比に応じて補正させ、同時に、NOx吸蔵量推定部75により、リーン運転開始後の希薄燃焼用三元触媒のNOx吸蔵量を推定させる。
【0027】
気筒別燃料噴射制御部73では、エンジン回転数NEと吸入空気量Qとから基本燃料噴射パルス幅TPを算出し(TP←K×Q/NE;但し、Kはインジェクタ特性補正定数)、以下の(1)式に示すように、基本燃料噴射パルス幅TPを、冷却水温TW等に基づく補正係数COEF、#1〜#4の気筒別に設定される目標空燃比補正係数KTGT#n(n=1〜4)、広域空燃比センサ28の出力電圧に基づいて空燃比を目標空燃比に近付けるための空燃比フィードバック補正係数LAMBDA、吸入空気量計測系や燃料供給系の生産時のバラツキあるいは経時変化による空燃比のずれを迅速に補正するための学習補正係数KBLRC、ポート壁面等に付着する燃料の影響を補正する燃料付着補正係数KXにより補正して有効燃料噴射パルス幅TEを算出する。そして、この有効燃料噴射パルス幅TEに、以下の(2)式に示すように、バッテリ電圧VBに基づいて設定したインジェクタ8の無効噴射時間を補償する無効噴射パルス幅TVを加算し、最終的な燃料噴射パルス幅Tiを気筒別に算出する。
TE=TP×COEF×KTGT#n×LAMBDA×KBLRC×KX…(1)
Ti=TE+TV …(2)
その際、気筒別に設定される上記目標空燃比補正係数KTGT#nは、リーン運転時とリッチ運転時とで異なる値が採用され、例えば、0.6〜0.8のリーン値で各気筒の燃料噴射量が減量され、1.2〜1.5のリッチ値で各気筒の燃料噴射量が増量される。尚、上記燃料付着補正係数KXも気筒別に設定することが望ましい(KX1〜KX4)。
【0028】
気筒別点火時期制御部74では、エンジン回転数NEと、基本燃料噴射パルス幅Tp等のエンジン負荷とをパラメータとするマップ参照により、気筒別に基本点火時期IGREGを設定し、以下の(3)式に示すように、この基本点火時期IGREGを、冷却水温TWに基づく水温補正値ADVTW、スロットルセンサ21からの信号に基づいて検出した加速時の補正値である加速補正値ADVMAC、ノック回避のためのノック制御補正値KBで補正して最終的な点火時期ADVを気筒別に算出する。
ADV=IGREG±ADVTW±ADVMAC−KB …(3)
この点火時期算出の際においても、上記基本点火時期IGREGは、リーン運転時とリッチ運転時とに対応して、リーン運転時用基本点火時期マップとリッチ運転時用点火時期マップとの2つのマップが用意されており、リーン運転/リッチ運転に応じてマップを選択するようにしている。
【0029】
また、NOx吸蔵量推定部75では、エンジン回転数NEと吸入空気量Qとによって特定される運転領域毎のNOx排出量を、リーン運転時のみ設定時間毎に積算し、この積算値を希薄燃焼用三元触媒のNOx吸蔵量推定値として求める。このNOx吸蔵量推定値は、リッチ運転実施時にクリアされる。
【0030】
そして、NOx吸蔵能力飽和判定部76で、上記NOx吸蔵量推定部75で推定したNOx吸蔵量推定値を設定値と比較し、NOx吸蔵量推定値が設定値を超えたとき、希薄燃焼用三元触媒のNOx吸蔵能力が飽和状態に達したと判定し、気筒別リッチ運転実施部77へ気筒別のリッチ運転開始を指示する。
【0031】
気筒別リッチ運転実施部77では、希薄燃焼用三元触媒に吸蔵されたNOxを浄化するため、まず、一つの気筒の燃料噴射量及び点火時期をリーン運転時の値からリッチ運転時の値に切り換えてリッチ運転を実施し、その後、所定の間隔をあけて次の気筒をリッチ運転に切り換え、順次、所定の間隔で全ての気筒をリッチ運転に切り換える。同時に、リッチ運転切り換え開始後の吸入空気量を設定時間毎に積算し、この積算値が設定値に達したとき、リーン運転からリッチ運転への切り換えによって希薄燃焼用三元触媒に吸蔵されたNOxの浄化が終了したと判定し、リーン運転からリッチ運転への切り換えと同様に、一つの気筒の燃料噴射量及び点火時期をリッチ運転時の値からリーン運転時に値に戻し、所定の間隔をあけて次々と他の気筒をリーン運転に戻し、全ての気筒をリーン運転に戻す。
【0032】
本形態では、リーン運転からリッチ運転への切り換えを、各気筒間でエンジン2回転(1サイクル)以上の間隔をあけて#1気筒→#3気筒→#2気筒→#4気筒の点火順序に従って実施し、また、リッチ運転からリーン運転へ、#1気筒→#3気筒→#2気筒→#4気筒の点火順序で各気筒間でエンジン2回転以上の間隔をあけて復帰させる。
【0033】
以下、上記ECU50によるリーン運転許可後のリーン運転からリッチ運転への切り換え、及び、リッチ運転からリーン運転への復帰に係わる処理について、図2〜図7のフローチャートに従って説明する。
【0034】
リーン運転許可後のリーン運転からリッチ運転への切り換えは、図5のNOx吸蔵量推定ルーチンによって求めた希薄燃焼用三元触媒のNOx吸蔵量推定値から、図6のNOx吸蔵能力飽和判定ルーチンによって希薄燃焼用三元触媒のNOx吸蔵能力が飽和に達したと判定されたとき、図2のリッチ運転実施許可ルーチンでリーン運転からリッチ運転への切り換えを許可するリッチ運転実施フラグがセットされることで実施される。一方、リッチ運転からリーン運転への復帰は、図7のNOx浄化終了判定ルーチンによって希薄燃焼用三元触媒のNOx浄化が終了したと判定されたとき、図2のリッチ運転実施許可ルーチンによってリッチ運転実施フラグがクリアされることで実施される。
【0035】
また、各気筒のリーン運転からリッチ運転への切り換え、及び、リッチ運転からリーン運転への復帰は、最初に#1気筒に対し、図3のリッチ運転実施ルーチンにおいてリッチ運転実施フラグを参照することで実施され、次いで、図4に示すリッチ運転実施ルーチンにおいて、リッチ運転実施フラグ、及び、直前の点火気筒のリッチ運転実施を示すリッチフラグ(後述する#1,#2,#3,#4リッチフラグ)を参照し、点火順に従って#3,2,4気筒へとエンジン2回転以上の間隔をあけて順次実施される。尚、上記リッチ運転実施フラグ、及び、各気筒の#1〜#4リッチフラグは、システム電源投入時の初期化で予めクリアされている。
【0036】
まず、図2のリッチ運転実施許可ルーチンについて説明する。このルーチンでは、ステップS101で、リッチ運転実施フラグがセットされているか否かを調べ、リッチ運転実施フラグがセットされていないときには、ステップS102へ進んで図6のNOx吸蔵能力飽和判定ルーチンによる判定結果を参照し、希薄燃焼用三元触媒のNOx吸蔵能力が飽和しているか否かを調べる。
【0037】
そして、NOx吸蔵能力が飽和していないと判定されているときには、上記ステップS102からステップS104へ進んでリッチ運転実施フラグをクリアしてルーチンを抜け、希薄燃焼用三元触媒のNOx吸蔵能力が飽和しているとの判定結果であるとき、上記ステップS102からステップS105へ進んでリッチ運転実施フラグをセットし、ルーチンを抜ける。
【0038】
一方、上記ステップS101で既にリッチ運転実施フラグがセットされているときには、上記ステップS101からステップS103へ分岐して後述する図7のNOx浄化終了判定ルーチンの判定結果を参照し、図3,4に示すリッチ運転実施ルーチンによってリーン運転から切り換えられた#1〜#4気筒のリッチ運転の実施により、希薄燃焼用三元触媒に吸蔵されたNOxの浄化が終了しているか否かを調べる。
【0039】
その結果、NOx浄化が終了していないときには、上記ステップS103から前述のステップS105へ進んでリッチ運転実施フラグをセット状態のままルーチンを抜け、NOx浄化が終了したとき、上記ステップS103から前述のステップS104へ進んでリッチ運転実施フラグをクリアし、ルーチンを抜ける。
【0040】
以上のリッチ運転実施許可ルーチンに対し、図3の#1気筒に対するリッチ運転実施ルーチンでは、まず、ステップS201でリッチ運転実施フラグがセットされているか否かを調べる。そして、希薄燃焼用三元触媒のNOx吸蔵能力が飽和しておらず、リーン運転からリッチ運転への切り換えが必要ないためリッチ運転実施フラグがセットされていないとき、あるいは、既に希薄燃焼用三元触媒のNOx浄化のためにリーン運転からリッチ運転への切り換えが実施されており、一旦セットされたリッチ運転実施フラグがNOx浄化終了判定によってクリアされたときには、ステップS201からステップS202へ進んで#1気筒のリッチ運転実施を示す#1リッチフラグをクリアし、ステップS203で#1気筒のリーン運転を実施してルーチンを抜ける。
【0041】
一方、上記ステップS201で、希薄燃焼用三元触媒のNOx吸蔵能力が飽和してNOx浄化のためにリーン運転からリッチ運転へ切り換えるリッチ運転実施フラグがセットされているときには、上記ステップS201からステップS204へ進んで#1リッチフラグをセットし、ステップS205で#1気筒のリッチ運転を実施してルーチンを抜ける。
【0042】
次に、#3,#2,#4気筒に対するリッチ運転実施ルーチンについて説明する。図4のフローチャートは、#3,#2,#4気筒に対するリーン/リッチ運転実施処理のアルゴリズムを総括的に記載したものであり、ここでの説明は3気筒によって代表するものとする。
【0043】
尚、各気筒に対するリーン運転の実施は、各気筒に対する目標空燃比補正係数KTGT#nをリーン値として最終的な燃料噴射パルス幅Tiをセットするとともに、リーン運転時用の基本点火時期マップを選択して点火時期ADVをリーン運転時の値にセットすることで行われる。また、各気筒に対するリッチ運転の実施は、各気筒に対する目標空燃比補正係数KTGT#nをリッチ値として燃料噴射パルス幅Tiをセットするとともに、リッチ運転時用の基本点火時期マップを選択して点火時期ADVをリッチ運転時の値にセットすることで行われる。
【0044】
#3気筒に対するリッチ運転実施ルーチンでは、まず、ステップS301でリッチ運転実施フラグがセットされているか否かを調べ、NO(リッチ運転実施フラグがセットされていない)のとき、ステップS302へ進んで、直前の点火気筒である#1気筒の#1リッチフラグがクリアされているか否かを調べる。
【0045】
この場合、リーン運転を開始して希薄燃焼用三元触媒のNOx吸蔵能力が飽和していない状態では、リッチ運転実施フラグはセットされておらず、#1気筒の#1リッチフラグもクリアされているため、当初、上記ステップS301からステップS302を経てステップS303へ進み、タイマを参照して#1リッチフラグがクリアされた後の経過時間がエンジン2回転に相当する時間以上経過しているか否かを調べる。
【0046】
尚、上記経過時間は、例えばシステム内のハードウエアタイマあるいはソフトウエアタイマを参照することで知ることができ、#1リッチフラグがクリアされたときに計時が開始され、#1リッチフラグがセットされたときにリセットされるまでの間、計時が継続される。
【0047】
前述したように、#1〜#4リッチフラグは、システム電源投入時の初期化によってクリアされるため、リーン運転開始時には#1リッチフラグがクリアされてからエンジン2回転以上の時間が経過しており、希薄燃焼用三元触媒のNOx吸蔵能力が飽和していない当初の状態では、ステップS303からステップS306へ進んで#3リッチフラグをクリアし、ステップS307で#3気筒のリーン運転を実施してルーチンを抜ける。
【0048】
その後、リーン運転が継続され、希薄燃焼用三元触媒のNOx吸蔵能力が飽和して前述の図2のリッチ運転実施許可ルーチンによってリッチ運転実施フラグがセットされると、リッチ運転実施フラグがセットされているか否かを調べる上記ステップS301でYESとなって上記ステップS301からステップS304へ進み、#1リッチフラグがセットされているか否かを調べる。そして、#1リッチフラグがセットされておらず、#1気筒が未だリーン運転からリッチ運転に切り換っていないときには、上記ステップS304から前述のステップS306,S307を経て#3気筒のリーン運転実施を継続し、ルーチンを抜ける。
【0049】
一方、上記ステップS304で#1リッチフラグがセットされており、既に#1気筒がリーン運転からリッチ運転に切り換っているときには、上記ステップS304からステップS305へ進み、タイマを参照して#1リッチフラグがセットされた後の経過時間(#1気筒がリーン運転からリッチ運転に切り換った後の経過時間)がエンジン2回転に相当する時間以上経過しているか否かを調べる。
【0050】
上記ステップS305で参照される経過時間は、前述のステップS303で参照される経過時間に対し、#1リッチフラグがセットされたときに計時が開始され、#1リッチフラグがクリアされたときにリセットされるまで計時を継続するものである。ここで、#1気筒がリーン運転からリッチ運転に切り換った後にエンジン2回転以上の時間が経過していないときには、上記ステップS305から前述のステップS306,S307を経て#3気筒をリーン運転実施状態としたままルーチンを抜け、#1気筒がリーン運転からリッチ運転に切り換った後にエンジン2回転以上の時間が経過しているとき、上記ステップS305からステップS308へ進んで#3リッチフラグをセットし、ステップS309で#3気筒のリッチ運転を実施し、リーン運転からリッチ運転に切り換えてルーチンを抜ける。
【0051】
その後、ルーチンが繰り返されると、リッチ運転実施フラグがセットされている間、すなわち、希薄燃焼用三元触媒のNOxの還元浄化が完了しない間は、上記ステップS301からステップS304,S305を経てステップS308へ至り、ステップS309で#3気筒のリッチ運転実施が継続される。
【0052】
そして、図9に示すように、NOx吸蔵飽和判定によって#1気筒がリーン運転からリッチ運転に切り換わった後、エンジン2回転以上の間隔をあけて#3気筒がリーン運転からリッチ運転に切り換わると、同様にして、エンジン2回転以上の間隔をあけて#2気筒がリーン運転からリッチ運転に切り換えられ、さらに、#2気筒がリッチ運転に切り換わった後、エンジン2回転以上の間隔をあけて#4気筒がリーン運転からリッチ運転に切り換えられる。
【0053】
尚、#2気筒に対するリッチ運転実施ルーチンは、図4のフローチャートにおける“#1(3,2)”の表記を直前の点火気筒である#3気筒を指す#3と解釈し、“#3(2,4)”の表記を自己気筒である#2気筒を指す#2と解釈すれば良く、ステップS303,S305における経過時間は、それぞれ、#3リッチフラグがクリアされた後の経過時間、#3リッチフラグがセットされた後の経過時間である。また、#4気筒に対するリッチ運転実施ルーチンでは、“#1(3,2)”の表記を、直前の点火気筒である#2気筒を指す#2と解釈し、“#3(2,4)”の表記を、自己気筒である#4気筒を指す#4と解釈すれば良く、ステップS303,S305における経過時間は、それぞれ、#2リッチフラグがクリアされた後の経過時間、#2リッチフラグがセットされた後の経過時間である。
【0054】
そして、全気筒がリーン運転からリッチ運転に切り換わり、このリッチ運転の実施によって希薄燃焼用三元触媒に吸蔵されたNOxが還元浄化され、NOx浄化が終了した判定されると、前述の図2のリッチ運転実施許可ルーチンによってリッチ運転実施フラグがクリアされ、前述の図3の#1気筒に対するリッチ運転実施ルーチンによって#1気筒がリッチ運転からリーン運転に復帰する。
【0055】
このとき、#3気筒に対する図4のリッチ運転実施ルーチンでは、リッチ運転実施フラグのクリアによってステップS301からステップS302へ進み、直前の点火気筒である#1気筒の#1リッチフラグがクリアされているか否かを調べる。そして、#1リッチフラグがクリアされていないとき、NOx浄化終了判定直後で未だ#1気筒がリッチ運転からリーン運転に復帰していないときであるため、ステップS302から#3リッチフラグをセットする前述のステップS308へジャンプし、ステップS309を経て#3気筒のリッチ運転実施を継続する。
【0056】
一方、上記ステップS302で#1リッチフラグがクリアされているときには、前述したように、上記ステップ302からステップS303へ進んで、#1リッチフラグがクリアされた後にエンジン2回転以上の時間が経過しているか否かを調べ、エンジン2回転以上の時間が経過していないとき、ステップS303から前述のステップS308へジャンプし、ステップS309を経て#3気筒をリッチ運転実施状態としてルーチンを抜ける。
【0057】
そして、#1リッチフラグがクリアされた後にエンジン2回転以上の時間が経過すると、上記ステップS303からステップS306へ進んで#3リッチフラグをクリアし、ステップS307で#3気筒のリーン運転を実施してルーチンを抜ける。これにより、図10に示すように、#1気筒がリッチ運転からリーン運転に復帰した後、エンジン2回転以上の間隔をあけて#3気筒がリッチ運転からリーン運転に復帰し、同様にして、エンジン2回転以上の間隔をあけて、#2気筒、#4気筒が順次リーン運転に復帰する。
【0058】
以上により、ポート壁面への燃料付着等の影響により瞬時に(ステップ的に)筒内の空燃比が切り換わらず出力変動の大きいリーン・リッチ運転切り換え過渡時、特に、出力変動の大きい切り換え直後最初のサイクルにおいて、適切にNOx浄化のためのリッチ空燃比での運転を実施することができ、トルクショックを軽減してドライバビリティを確保することができる。
【0059】
次に、希薄燃焼用三元触媒におけるNOx吸蔵量を推定する図5のNOx吸蔵量推定ルーチンについて説明する。
【0060】
このNOx吸蔵量推定ルーチンは設定時間毎に割り込み実行される定期処理ルーチンであり、ステップS401で、吸入空気量センサ22からの信号に基づいて吸入空気量Qを算出するとともに、クランク角センサ25からの信号に基づいてエンジン回転数NEを算出し、ステップS402で、現在の運転状態がリーン運転実施中か否かを調べる。
【0061】
そして、リーン運転実施中でないときには、上記ステップS402からルーチンを抜け、リーン運転実施中のとき、上記ステップS402からステップS403へ進んでリッチ運転実施フラグがセットされているか否かを調べ、リッチ運転実施フラグがセットされていないとき、ステップS404へ進んで、吸入空気量Qとエンジン回転数NEとをパラメータとしてNOx排出量推定マップから運転状態に応じたNOx排出量を推定し、ステップS405へ進む。
【0062】
上記NOx排出量推定マップは、図8に示すように、エンジン回転数NEと吸入空気量Qとによって特定される運転領域毎に、エンジンの排気ガスを分析して求めた単位時間当たりのNOx排出量を、推定NOx排出量として予め格納しておくものであり、上記NOx排出量推定マップを参照することにより、エンジンの運転状態に応じたNOx排出量を推定することができる。
【0063】
ステップS405では、上記NOx排出量推定マップを参照して得られた推定NOx排出量を、前回ルーチン実行時に求めた希薄燃焼用三元触媒のNOx吸蔵量推定値に加算することにより現時点でのNOx吸蔵量推定値として更新し、ルーチンを抜ける。
【0064】
一方、上記ステップS403でリッチ運転実施フラグがセットされているときには、前述した図3,4のリッチ運転実施ルーチンによる#1〜#4気筒のリッチ運転の実施により、希薄燃焼用三元触媒に吸蔵されたNOxの浄化が始まっているため、上記ステップS403からステップS406へ進んでNOx吸蔵量推定値をクリアし、ルーチンを抜ける。
【0065】
上記NOx吸蔵量推定ルーチンで求めたNOx吸蔵量推定値は、図6のNOx吸蔵能力飽和判定ルーチンで参照される。このNOx吸蔵能力飽和判定ルーチンでは、ステップS501でNOx吸蔵量推定値を設定値と比較し、NOx吸蔵量推定値が設定値を超えたとき、ステップS502でNOx吸蔵能力飽和と判定して判定結果をRAM53の所定アドレスにストアし、NOx吸蔵量推定値が設定値以下のときには、ステップS503でNOx吸蔵能力飽和判定を解除し、RAM53の所定アドレスにストアした判定結果をクリアする。
【0066】
また、#1〜#4気筒のリッチ運転実施による希薄燃焼用三元触媒のNOx浄化終了を判定する図7のNOx浄化終了判定ルーチンでは、まず、ステップS601でリッチ運転実施フラグがセットされているか否かを調べ、リッチ運転実施フラグがセットされていないとき、ステップS602へ進んでNOx浄化量カウンタをクリアしてルーチンを抜け、リッチ運転実施フラグがセットされているとき、ステップS603へ進んで、リッチ運転開始後の吸入空気量Qを積算するNOx浄化量カウンタへ、今回の吸入空気量Qを加算する。
【0067】
そして、上記ステップS603からステップS604へ進み、NOx浄化量カウンタの値を、飽和判定された吸蔵NOx量を還元浄化するために必要な排気ガス量に相当する吸入空気量の設定値と比較し、設定値以下のときにはルーチンを抜け、設定値を超えているとき、ステップS605でNOx浄化終了と判定してRAM53の所定アドレスに判定結果をストアし、ルーチンを抜ける。
【0068】
図12〜図16は本発明の実施の第2形態に係わり、図12は制御選択ルーチンのフローチャート、図13は領域判定テーブルの説明図、図14は制御領域の区分を示す説明図、図15はリーン運転からリッチ運転への移行を示すタイムチャート、図16はリッチ運転からリーン運転への移行を示すタイムチャートである。
【0069】
本形態は、前述の第1形態の気筒別リッチ運転実施部77の機能を若干変更し、リーン運転からリッチ運転への切換え、及び、リッチ運転からリーン運転への復帰を、前述の第1形態で説明した1サイクル以上の間隔をあけて気筒別にリーン/リッチ運転を切換えるトルクショック軽減NOx浄化制御モードと、点火順序に応じて順次リーン/リッチ運転を切換える通常NOx浄化制御モードとに分け、この2つの制御モードを運転領域に応じて選択するものである。
【0070】
このため、本形態では、リーン運転からリッチ運転への切り換えは、前述の第1形態と同様、図2,5,6,7のルーチンにより、希薄燃焼用三元触媒のNOx吸蔵量推定値からNOx吸蔵能力が飽和に達したと判定されたとき、リッチ運転実施フラグがセットされることで実施され、リッチ運転からリーン運転への復帰は、希薄燃焼用三元触媒のNOx浄化が終了したと判定されたとき、リッチ運転実施フラグがクリアされることで実施されるが、実際の各気筒のリーン運転からリッチ運転への切り換え処理及びリッチ運転からリーン運転への復帰処理は、図12の制御選択ルーチンによって選択される。
【0071】
図12の制御選択ルーチンでは、ステップS51で、吸入空気量センサ22からに信号に基づいて吸入空気量Qを算出するとともに、クランク角センサ25からの信号に基づいてエンジン回転数NEを算出し、ステップS52で、エンジン回転数NEをパラメータとして、図13に示すように、エンジン回転数NE毎に、通常NOx浄化制御領域とトルクショック軽減NOx浄化制御領域とを区分するシリンダ内吸入空気量のスライスレベル値が格納されている領域判定テーブルを参照し、この領域判定テーブルの参照値(スライスレベル値)と上記ステップS51で算出した吸入空気量Qとを比較し、現在の運転領域が予め設定した低回転・低負荷領域にあるか否かを調べる。
【0072】
すなわち、希薄燃焼用三元触媒に吸蔵したNOxを放出するには、全気筒の平均空燃比をリッチとして排気ガス中の酸素濃度を低下させる必要があるが、1サイクル以上の間隔をあけて気筒別にリーン/リッチ運転を切換えるトルクショック軽減NOx浄化制御モードでは、リーン運転からリッチ運転への切り換え時、一時的にリッチ気筒とリーン気筒とが混在するため、平均空燃比がリーンとなって、NOx浄化の効果が上がらない反面、燃費が悪化する虞がある。
【0073】
このため、図14に示すように、もともとエンジン出力が低く、トルクショックも小さい低負荷・低回転領域では、点火順序に応じて順次リーン/リッチ運転を切換える通常NOx浄化制御モードの領域とし、他の領域では、1サイクル以上の間隔をあけて気筒別にリーン/リッチ運転を切換えるトルクショック軽減NOx浄化制御モードの領域とする。
【0074】
そして、現在の運転領域が予め設定した低回転・低負荷領域にあるとき、上記ステップS52からステップS53へ進んで通常NOx浄化制御モードを選択してルーチンを抜け、一方、現在の運転領域が予め設定した低回転・低負荷領域外の高回転・高負荷側にあるときには、上記ステップS52からステップS54へ進んで、トルクショック軽減NOx浄化制御モードを選択し、ルーチンを抜ける。
【0075】
通常NOx浄化制御モードでは、最初の運転切り換え気筒である#1気筒に対しては、図3のリッチ運転実施ルーチンによる処理が適用され、#3,#2,#4気筒に対しては、図4のリッチ運転実施ルーチンから各気筒間でエンジン2回転以上の間隔をあけるためのステップS203,S205を省略した処理が適用される。
【0076】
すなわち、図15に示すように、NOx吸蔵能力飽和判定によって#1気筒がリーン運転からリッチ運転に切り換えられると、点火順序に従って#3気筒→#2気筒→#4気筒と順次リーン運転からリッチ運転に切り換えられる。そして、全気筒がリッチ運転に切り換えれた後、NOx浄化が終了した判定されると、図16に示すように、#1気筒がリッチ運転からリーン運転に復帰し、次いで、#3気筒→#2気筒→#4気筒の順にリッチ運転からリーン運転に復帰する。
【0077】
トルクショック軽減NOx浄化制御モードは、前述の第1形態で説明した通りであり、本形態では、低回転・低負荷領域で通常NOx浄化制御モードを選択することでドライバビリティを維持したまま燃費悪化を最小限に抑えることが可能となる。
【0078】
図17〜図21は本発明の実施の第3形態に係わり、図17は制御選択ルーチンのフローチャート、図18は#3(2,4)気筒リッチ運転実施ルーチンのフローチャート、図19は制御領域の区分を示す説明図、図20はリーン運転からリッチ運転への移行を示すタイムチャート、図21はリッチ運転からリーン運転への移行を示すタイムチャートである。
【0079】
本形態は、前述の第2形態に対し、点火順序とは異なる気筒順で1サイクルより短い間隔をあけて気筒別にリーン/リッチ運転を切換える第2のトルクショック軽減NOx浄化制御モードを追加し、この第2のトルクショック軽減NOx浄化制御モードと、点火順序に従って1サイクル以上の間隔をあけて気筒別にリーン/リッチ運転を切換える前述のトルクショック軽減NOx浄化制御モード(第1のトルクショック軽減NOx浄化制御モード)と、点火順序に応じて順次リーン/リッチ運転を切換える前述の通常NOx浄化制御モードとを、運転領域に応じて選択するものである。
【0080】
上記3つのモードの制御は、第2形態の図12の制御選択ルーチンに代えて図17の制御選択ルーチンによって行われる。このルーチンでは、ステップS61で、吸入空気量センサ22からの信号に基づいて吸入空気量Qを算出するとともに、クランク角センサ25からの信号に基づいてエンジン回転数NEを算出し、ステップS62で、エンジン回転数NEと吸入空気量Qとから特定される現在の運転領域が、高回転・高負荷の運転領域であるか否かを調べる。
【0081】
そして、現在の運転領域が高回転・高負荷の運転領域にあるとき、上記ステップS62からステップS66へ進んで第1のトルクショック軽減NOx浄化制御モードを選択してルーチンを抜け、現在の運転領域が高回転・高負荷の運転領域にないとき、上記ステップS62からステップS63へ進み、さらに、現在の運転領域が低回転・低負荷の運転領域にあるか否かを調べ、低回転・低負荷の運転領域にあるとき、ステップS64で通常NOx浄化制御モードを選択してルーチンを抜け、低回転・低負荷の運転領域にないとき、ステップS65で第2のトルクショック軽減NOx浄化制御モードを選択してルーチンを抜ける。
【0082】
すなわち、図19に示すように、エンジン回転数NEと吸入空気量Qとによって特定される運転領域が、低負荷・低回転側のときには、リーン運転からリッチ運転への切り換え時間及びリッチ運転からリーン運転への復帰時間が短い通常NOx浄化制御領域モードを選択し、高負荷・高回転側になるにつれて、通常NOx浄化制御モードよりも切り換え時間及び復帰時間が長い第2のトルクショック軽減NOx浄化制御モード、さらに、この第2のトルクショック軽減NOx浄化制御モードよりも切り換え時間及び復帰時間が長い第1のトルクショック軽減NOx浄化制御モードを選択するのである。
【0083】
第2のトルクショック軽減NOx制御モードは、リーン運転からリッチ運転への切り換えを、各気筒間でエンジン1回転程度の間隔をあけて#1気筒→#4気筒→#2気筒→#3気筒の点火順序とは異なる順序で実施し、また、リッチ運転からリーン運転へ、#1気筒→#4気筒→#2気筒→#3気筒の点火順序とは異なる順序で各気筒間でエンジン1回転程度の間隔をあけて復帰させる。
【0084】
この場合、運転を切り換える最初の気筒である#1気筒に対しては、図3のリッチ運転実施ルーチンによる処理が適用され、#3,#2,#4気筒に対しては、図18に示すリッチ運転実施ルーチンによる処理が適用される。
【0085】
図18に示すリッチ運転実施ルーチンのフローチャートは、第1形態において説明した図4のリッチ運転実施ルーチンのフローチャートと同様、#3,#2,#4気筒に対するリーン/リッチ運転実施処理のアルゴリズムを総括的に記載したものであり、その処理内容は、図4のリッチ運転実施ルーチンに準じる。
【0086】
すなわち、#3気筒に対する処理のときには、図中の“#2(4,1)”の表記を直前の運転切り換え気筒である#2気筒を指す#2と解釈するとともに、“#3(2,4)”の表記を自己気筒である#3気筒を指す#3と解釈し、ステップS352,S355におけるエンジン1回転の経過時間を、それぞれ、#2リッチフラグがクリアされた後の経過時間、#2リッチフラグがセットされた後の経過時間とする。
【0087】
同様に、#2気筒に対する処理のときには、“#2(4,1)”の表記を直前の運転切り換え気筒である#4気筒を指す#4と解釈するとともに、“#3(2,4)”の表記を自己気筒である#2気筒を指す#2と解釈し、ステップS352,S355における経過時間を、#4リッチフラグがクリアされた後の経過時間、#4リッチフラグがセットされた後の経過時間とする。さらに、#4気筒に対する処理のときには、“#2(4,1)”の表記を直前の運転切り換え気筒である#1気筒を指す#1と解釈するとともに、“#3(2,4)”の表記を自己気筒である#4気筒を指す#4と解釈し、ステップS352,S355におけるエンジン1回転の経過時間を、#1リッチフラグがクリアされた後の経過時間、#1リッチフラグがセットされた後の経過時間とする。
【0088】
これにより、図20に示すように、NOx吸蔵飽和判定によって#1気筒がリーン運転からリッチ運転に切り換わると、同じサイクル内の次の点火気筒である#3気筒、さらに次の点火気筒である#2気筒はリーン運転のまま、サイクル内の最後の点火気筒である#4気筒がリーン運転からリッチ運転に切り換えられ、次のサイクルで、#2気筒がリーン運転からリッチ運転に切り換えられる。
【0089】
そして、最後に、#3気筒がリーン運転からリッチ運転に切り換えられ、全気筒のリッチ運転実施によってNOx浄化終了判定がなされると、図21に示すように、#1気筒がリッチ運転からリーン運転に復帰した後、同じサイクル内で#4気筒がリッチ運転からリーン運転に復帰し、次のサイクルで#2気筒がリッチ運転からリーン運転に復帰し、さらに次のサイクルで#3気筒がリッチ運転からリーン運転に復帰する。
【0090】
本形態では、前述の第1,第2形態に比較し、リーン運転からリッチ運転への切り換え時間及びリッチ運転からリーン運転への復帰時間をエンジン運転状態に応じて変えることができるため、制御の自由度がより大きくなり、ドライバビリティを維持したまま燃費悪化を最小限に抑えるという効果を最大限に引き出すことが可能となる。
【0091】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、NOx浄化のためのリッチ空燃比での運転を適切に実施することができ、且つ、トルクショック軽減してドライバビリティを維持したまま燃費悪化を最小限に抑えることが可能になる等優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1形態に係わり、制御装置の機能ブロック図
【図2】同上、リッチ運転実施許可ルーチンのフローチャート
【図3】同上、#1気筒リッチ運転実施ルーチンのフローチャート
【図4】同上、#3(2,4)気筒リッチ運転実施ルーチンのフローチャート
【図5】同上、NOx吸蔵量推定ルーチンのフローチャート
【図6】同上、NOx吸蔵能力飽和判定ルーチンのフローチャート
【図7】同上、NOx浄化終了判定ルーチンのフローチャート
【図8】同上、NOx排出量推定マップの説明図
【図9】同上、リーン運転からリッチ運転への移行を示すタイムチャート
【図10】同上、リッチ運転からリーン運転への移行を示すタイムチャート
【図11】同上、エンジン制御系の概略構成図
【図12】本発明の実施の第2形態に係わり、制御選択ルーチンのフローチャート
【図13】同上、領域判定テーブルの説明図
【図14】同上、制御領域の区分を示す説明図
【図15】同上、リーン運転からリッチ運転への移行を示すタイムチャート
【図16】同上、リッチ運転からリーン運転への移行を示すタイムチャート
【図17】本発明の実施の第3形態に係わり、制御選択ルーチンのフローチャート
【図18】同上、#3(2,4)気筒リッチ運転実施ルーチンのフローチャート
【図19】同上、制御領域の区分を示す説明図
【図20】同上、リーン運転からリッチ運転への移行を示すタイムチャート
【図21】同上、リッチ運転からリーン運転への移行を示すタイムチャート
【符号の説明】
1 …エンジン
19…触媒コンバータ
50…ECU
75…NOx吸蔵量推定部
76…NOx吸蔵能力飽和判定部
77…気筒別リッチ運転実施部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine exhaust purification system in which an exhaust system is provided with a three-way catalyst that stores NOx in exhaust gas and reduces and purifies it together with HC and CO.
[0002]
[Prior art]
In general, in the air-fuel ratio control of an engine, the exhaust gas is purified by a catalyst, and thus the fuel injection amount and the like are controlled so that the air-fuel ratio falls within the region where the exhaust gas purification efficiency of the catalyst is the best. Then, the analysis of the combustion process has progressed, and an engine has been developed that employs lean burn that can be burned efficiently with a small amount of fuel without misfiring even at a lean air-fuel ratio.
[0003]
In such a so-called lean burn engine, when the oxygen concentration of the exhaust gas is high, HC and CO are oxidized and reduced and NOx is occluded. When the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, the occluded NOx is released and oxidized. There are those that employ a three-way catalyst that reduces and purifies surplus HC and CO that have not been reduced. In such a three-way catalyst for lean combustion, NOx emitted during operation at a lean air-fuel ratio is reduced. Before the storage amount reaches saturation, it is necessary to perform an operation at a rich air-fuel ratio for a short time to temporarily increase the exhaust amount of HC and CO to reduce and purify NOx.
[0004]
When switching from lean operation to rich operation for NOx purification, there is a problem of torque shock due to fluctuations in engine torque. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-26999 discloses rich operation for NOx purification. A technique for performing NOx purification without causing the driver to feel a torque shock by performing only when the engine load decreases is disclosed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, if a restriction such as limiting the rich operation for NOx purification when the engine load is reduced is provided, the rich operation is performed as when driving at a constant speed in which the driving condition of medium load or higher such as an expressway is sustained. Under operating conditions that are performed less frequently, the NOx occlusion amount reaches saturation and may be discharged without being purified.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an engine exhaust purification device that can appropriately perform operation at a rich air-fuel ratio for NOx purification and reduce torque shock. It is said.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, an NOx is occluded during the lean operation of the engine, and when the engine is temporarily switched from the lean operation to the rich operation, a catalyst for reducing and purifying the occluded NOx is disposed in the exhaust system. In an exhaust purification system, when the engine is temporarily switched from lean operation to rich operation, it is switched at predetermined intervals while shifting the timing for each cylinder. And means for integrating the intake air amount after the start of the rich operation, and when the integrated value of the intake air amount exceeds a set value, it is determined that the NOx purification of the catalyst is completed, and the NOx purification of the catalyst is performed. Means for returning from a rich operation to a lean operation at predetermined intervals while shifting the timing for each cylinder when it is determined that the operation has ended. It is provided with.
[0008]
The invention according to
[0009]
The invention according to
[0010]
The invention according to
[0013]
That is, in the present invention, when temporarily switching from lean operation to rich operation in order to reduce and purify NOx stored in the catalyst during the lean operation of the engine, switching is performed at predetermined intervals while shifting the timing for each cylinder. When returning from lean to lean operation, it is returned at predetermined intervals while shifting the timing for each cylinder.
[0014]
Re It is desirable to carry out the return from the switch operation to the lean operation by determining that the NOx purification of the catalyst has ended when the integrated value of the intake air amount after the start of the rich operation exceeds the set value, The switching interval from the lean operation to the rich operation and the return interval from the rich operation to the lean operation are set every two engine revolutions according to the ignition order, every one engine revolution according to the cylinder order different from the ignition order, or in the ignition order. For example, the longer the engine operating region at the lean air-fuel ratio is on the high load / high rotation side, the longer is desirable.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 11 relate to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a functional block diagram of a control device, FIG. 2 is a flowchart of a rich operation execution permission routine, and FIG. 3 is a flowchart of a # 1 cylinder rich operation execution routine. 4 is a flowchart of the # 3 (2, 4) cylinder rich operation execution routine, FIG. 5 is a flowchart of a NOx storage amount estimation routine, FIG. 6 is a flowchart of a NOx storage capacity saturation determination routine, and FIG. 7 is a NOx purification end determination routine. FIG. 8 is an explanatory diagram of the NOx emission amount estimation map, FIG. 9 is a time chart showing a transition from lean operation to rich operation, FIG. 10 is a time chart showing a transition from rich operation to lean operation, and FIG. It is a schematic block diagram of an engine control system.
[0016]
In FIG. 11,
[0017]
An injector 8 faces directly upstream of the
[0018]
An
[0019]
On the other hand, an
[0020]
The
[0021]
The various sensors are connected to an electronic control unit (ECU) 50 that electronically performs air-fuel ratio control and the like of the
[0022]
The input port of the I / O interface 55 is connected to the crank angle sensor 25, the
[0023]
The
[0024]
In the
[0025]
Further, in the
[0026]
That is, when the operation region determined by the operation region determination unit 71 is the lean operation region, the lean
[0027]
The cylinder specific fuel
TE = TP × COEF × KTGT # n × LAMBDA × KBLRC × KX (1)
Ti = TE + TV (2)
At that time, the target air-fuel ratio correction coefficient KTGT # n set for each cylinder has a different value between the lean operation and the rich operation. For example, each of the cylinders has a lean value of 0.6 to 0.8. The fuel injection amount is decreased, and the fuel injection amount of each cylinder is increased by a rich value of 1.2 to 1.5. The fuel adhesion correction coefficient KX is preferably set for each cylinder (KX1 to KX4).
[0028]
The cylinder specific ignition timing control unit 74 sets the basic ignition timing IGREG for each cylinder by referring to a map using the engine speed NE and the engine load such as the basic fuel injection pulse width Tp as parameters, and the following equation (3) As shown in FIG. 4, the basic ignition timing IGREG is set to a water temperature correction value ADVTW based on the cooling water temperature TW, an acceleration correction value ADVMAC that is a correction value detected based on a signal from the
ADV = IGREG ± ADVTW ± ADVMAC−KB (3)
Also in the calculation of the ignition timing, the basic ignition timing IGREG corresponds to the two maps of the lean operation basic ignition timing map and the rich operation ignition timing map corresponding to the lean operation and the rich operation. Is prepared, and a map is selected according to lean operation / rich operation.
[0029]
In addition, the NOx occlusion
[0030]
Then, the NOx occlusion capacity
[0031]
In order to purify the NOx occluded in the lean combustion three-way catalyst, the rich
[0032]
In this embodiment, switching from lean operation to rich operation is performed according to the ignition sequence of # 1 cylinder → # 3 cylinder → # 2 cylinder → # 4 cylinder with an interval of at least two engine revolutions (one cycle) between each cylinder. In addition, the engine is returned from the rich operation to the lean operation with an interval of at least two engine rotations between the cylinders in the order of ignition from # 1 cylinder → # 3 cylinder → # 2 cylinder → # 4 cylinder.
[0033]
Hereinafter, processing related to switching from lean operation to rich operation after the lean operation permission by the
[0034]
Switching from lean operation to rich operation after permitting lean operation is performed by the NOx storage capacity saturation determination routine of FIG. 6 from the estimated NOx storage amount of the lean combustion three-way catalyst obtained by the NOx storage amount estimation routine of FIG. When it is determined that the NOx storage capacity of the three-way catalyst for lean combustion has reached saturation, a rich operation execution flag for permitting switching from lean operation to rich operation is set in the rich operation execution permission routine of FIG. Will be implemented. On the other hand, the return from the rich operation to the lean operation is performed by the rich operation execution permission routine of FIG. 2 when the NOx purification end determination routine of FIG. 7 determines that the NOx purification of the lean combustion three-way catalyst has ended. This is performed by clearing the execution flag.
[0035]
For switching from lean operation to rich operation and return from rich operation to lean operation for each cylinder, first refer to the rich operation execution flag in the rich operation execution routine of FIG. 3 for the # 1 cylinder. Next, in the rich operation execution routine shown in FIG. 4, a rich operation execution flag and a rich flag indicating execution of rich operation of the immediately preceding ignition cylinder (# 1, # 2, # 3, # 4 rich described later) With reference to the flag), the engine is sequentially performed in the order of # 3, 2, 4 cylinders with an interval of at least two engine revolutions according to the firing order. Note that the rich operation execution flag and the # 1 to # 4 rich flags of each cylinder are cleared in advance upon initialization when the system power is turned on.
[0036]
First, the rich operation execution permission routine of FIG. 2 will be described. In this routine, it is checked in step S101 whether or not the rich operation execution flag is set. If the rich operation execution flag is not set, the routine proceeds to step S102, and the determination result by the NOx storage capacity saturation determination routine of FIG. To check whether the NOx storage capacity of the three-way catalyst for lean combustion is saturated.
[0037]
When it is determined that the NOx storage capacity is not saturated, the routine proceeds from step S102 to step S104, the rich operation execution flag is cleared, the routine is exited, and the NOx storage capacity of the lean combustion three-way catalyst is saturated. If it is determined that the operation is in progress, the routine proceeds from step S102 to step S105, the rich operation execution flag is set, and the routine is exited.
[0038]
On the other hand, when the rich operation execution flag is already set in step S101, the process branches from step S101 to step S103, and the determination result of the NOx purification end determination routine of FIG. It is checked whether or not the purification of NOx stored in the three-way catalyst for lean combustion has been completed by performing the rich operation of the # 1 to # 4 cylinders switched from the lean operation by the rich operation execution routine shown.
[0039]
As a result, when NOx purification has not ended, the routine proceeds from step S103 to step S105 described above, exits the routine while the rich operation execution flag is set, and when NOx purification ends, from step S103 to step S105 described above. Proceed to S104 to clear the rich operation execution flag and exit the routine.
[0040]
In contrast to the above-described rich operation execution permission routine, in the rich operation execution routine for the # 1 cylinder in FIG. 3, it is first checked whether or not the rich operation execution flag is set in step S201. And, when the NOx occlusion capacity of the lean combustion three-way catalyst is not saturated and there is no need to switch from lean operation to rich operation, or when the rich operation execution flag is not set, or already the lean combustion three way When the switching from the lean operation to the rich operation is performed for the NOx purification of the catalyst, and the rich operation execution flag once set is cleared by the NOx purification completion determination, the process proceeds from step S201 to step S202 and # 1 The # 1 rich flag indicating execution of the rich operation of the cylinder is cleared, the lean operation of # 1 cylinder is executed in step S203, and the routine is exited.
[0041]
On the other hand, when the NOx occlusion capability of the lean combustion three-way catalyst is saturated and the rich operation execution flag for switching from lean operation to rich operation is set for NOx purification in step S201, step S201 to step S204 are performed. The # 1 rich flag is set, and the rich operation of the # 1 cylinder is performed in step S205, and the routine is exited.
[0042]
Next, the rich operation execution routine for the # 3, # 2, and # 4 cylinders will be described. The flowchart of FIG. 4 generally describes the algorithm of the lean / rich operation execution processing for the # 3, # 2, and # 4 cylinders, and the description here is represented by three cylinders.
[0043]
The lean operation for each cylinder is performed by setting the final fuel injection pulse width Ti with the target air-fuel ratio correction coefficient KTGT # n for each cylinder as the lean value and selecting the basic ignition timing map for the lean operation. The ignition timing ADV is set to a value during lean operation. The rich operation for each cylinder is performed by setting the fuel injection pulse width Ti with the target air-fuel ratio correction coefficient KTGT # n for each cylinder as a rich value, and selecting the basic ignition timing map for the rich operation and performing ignition. This is done by setting the time ADV to the value during rich operation.
[0044]
In the rich operation execution routine for # 3 cylinder, first, it is checked in step S301 whether or not the rich operation execution flag is set. If NO (the rich operation execution flag is not set), the process proceeds to step S302. It is checked whether or not the # 1 rich flag of the # 1 cylinder which is the immediately preceding ignition cylinder is cleared.
[0045]
In this case, when the lean operation is started and the NOx occlusion capacity of the lean combustion three-way catalyst is not saturated, the rich operation execution flag is not set, and the # 1 rich flag of the # 1 cylinder is also cleared. Therefore, at first, the process proceeds from step S301 to step S303 through step S302, and whether or not the elapsed time after the # 1 rich flag is cleared with reference to the timer has passed more than the time corresponding to the engine two revolutions. Check out.
[0046]
The elapsed time can be known by referring to, for example, a hardware timer or software timer in the system. Time counting starts when the # 1 rich flag is cleared, and the # 1 rich flag is set. The time is kept until it is reset.
[0047]
As described above, the # 1 to # 4 rich flags are cleared by initialization when the system power is turned on. Therefore, at the start of lean operation, a time of two or more revolutions has elapsed after the # 1 rich flag is cleared. In the initial state where the NOx occlusion capacity of the three-way catalyst for lean combustion is not saturated, the process proceeds from step S303 to step S306, the # 3 rich flag is cleared, and the lean operation of the # 3 cylinder is performed in step S307. Exit the routine.
[0048]
After that, when the lean operation is continued, the NOx occlusion capacity of the lean combustion three-way catalyst is saturated and the rich operation execution flag is set by the rich operation execution permission routine of FIG. 2, the rich operation execution flag is set. In step S301, the process proceeds from step S301 to step S304, and it is checked whether the # 1 rich flag is set. When the # 1 rich flag is not set and the # 1 cylinder has not yet switched from the lean operation to the rich operation, the lean operation of the # 3 cylinder is performed from the above step S304 through the above steps S306 and S307. To exit the routine.
[0049]
On the other hand, if the # 1 rich flag is set in step S304 and the # 1 cylinder has already switched from lean operation to rich operation, the process proceeds from step S304 to step S305, and the timer is referred to # 1. It is checked whether or not the elapsed time after the rich flag is set (the elapsed time after the # 1 cylinder is switched from lean operation to rich operation) has exceeded a time corresponding to two engine revolutions.
[0050]
The elapsed time referred to in step S305 is started when the # 1 rich flag is set with respect to the elapsed time referred to in step S303, and is reset when the # 1 rich flag is cleared. It keeps timing until it is done. Here, when the time for more than two engine revolutions has not elapsed since the switching of the # 1 cylinder from the lean operation to the rich operation, the # 3 cylinder is subjected to the lean operation from the above step S305 through the aforementioned steps S306 and S307. If the time is longer than 2 revolutions after the # 1 cylinder switches from lean operation to rich operation, the routine proceeds from step S305 to step S308 and the # 3 rich flag is set. In step S309, the # 3 cylinder rich operation is performed, and the lean operation is switched to the rich operation to exit the routine.
[0051]
Thereafter, when the routine is repeated, while the rich operation execution flag is set, that is, while the reduction and purification of NOx of the lean combustion three-way catalyst is not completed, the process goes from step S301 to steps S304 and S305 to step S308. The rich operation of the # 3 cylinder is continued in step S309.
[0052]
Then, as shown in FIG. 9, after the # 1 cylinder switches from lean operation to rich operation by NOx occlusion saturation determination, the # 3 cylinder switches from lean operation to rich operation with an interval of two or more revolutions of the engine. Similarly, the # 2 cylinder is switched from lean operation to rich operation with an interval of at least two revolutions of the engine, and after the # 2 cylinder is switched to rich operation, the intervals of at least two revolutions of the engine are left. The # 4 cylinder is switched from lean operation to rich operation.
[0053]
In the rich operation execution routine for the # 2 cylinder, the expression “# 1 (3, 2)” in the flowchart of FIG. 4 is interpreted as # 3 indicating the immediately preceding
[0054]
Then, when all the cylinders are switched from the lean operation to the rich operation, and NOx stored in the lean combustion three-way catalyst is reduced and purified by the execution of the rich operation, and it is determined that the NOx purification is completed, the above-described FIG. The rich operation execution flag is cleared by the rich operation execution permission routine, and the # 1 cylinder returns from the rich operation to the lean operation by the rich operation execution routine for the # 1 cylinder in FIG.
[0055]
At this time, in the rich operation execution routine of FIG. 4 for the # 3 cylinder, the process proceeds from step S301 to step S302 by clearing the rich operation execution flag, and is the # 1 rich flag of the # 1 cylinder being the immediately preceding ignition cylinder cleared? Check for no. Then, when the # 1 rich flag is not cleared, it is the time when the # 1 cylinder has not yet returned from the rich operation to the lean operation immediately after the NOx purification end determination, so the # 3 rich flag is set from step S302. Step S308 is jumped to, and after step S309, the rich operation of the # 3 cylinder is continued.
[0056]
On the other hand, when the # 1 rich flag is cleared in step S302, as described above, the process proceeds from
[0057]
Then, if the time of more than 2 engine revolutions has elapsed after the # 1 rich flag is cleared, the process proceeds from step S303 to step S306, the # 3 rich flag is cleared, and the lean operation of the # 3 cylinder is performed in step S307. Exit the routine. As a result, as shown in FIG. 10, after the # 1 cylinder returns from the rich operation to the lean operation, the # 3 cylinder returns from the rich operation to the lean operation with an interval of more than two engine rotations. The # 2 and # 4 cylinders sequentially return to lean operation after an interval of at least two engine revolutions.
[0058]
As described above, the air-fuel ratio in the cylinder does not switch instantaneously (in a stepwise manner) due to the effect of fuel adhering to the wall of the port, etc. In this cycle, it is possible to appropriately perform the operation at the rich air-fuel ratio for NOx purification, and it is possible to reduce the torque shock and ensure drivability.
[0059]
Next, the NOx occlusion amount estimation routine of FIG. 5 for estimating the NOx occlusion amount in the three-way catalyst for lean combustion will be described.
[0060]
This NOx occlusion amount estimation routine is a periodic processing routine that is interrupted at every set time. In step S401, the intake air amount Q is calculated based on the signal from the intake
[0061]
When the lean operation is not being executed, the routine is exited from step S402. When the lean operation is being executed, the routine proceeds from step S402 to step S403 to check whether the rich operation execution flag is set, and the rich operation is executed. When the flag is not set, the process proceeds to step S404, the NOx emission amount corresponding to the operating state is estimated from the NOx emission amount estimation map using the intake air amount Q and the engine speed NE as parameters, and the process proceeds to step S405.
[0062]
As shown in FIG. 8, the NOx emission amount estimation map shows NOx emission per unit time obtained by analyzing engine exhaust gas for each operation region specified by the engine speed NE and intake air amount Q. The amount is stored in advance as an estimated NOx emission amount, and the NOx emission amount according to the operating state of the engine can be estimated by referring to the NOx emission amount estimation map.
[0063]
In step S405, the estimated NOx emission amount obtained by referring to the NOx emission amount estimation map is added to the NOx occlusion amount estimation value of the lean combustion three-way catalyst obtained at the time of the previous routine execution to thereby determine the current NOx emission amount. Update the estimated amount of occlusion and exit the routine.
[0064]
On the other hand, when the rich operation execution flag is set in step S403, the rich operation of the # 1 to # 4 cylinders by the rich operation execution routine of FIGS. Since the purification of the NOx that has been started has started, the routine proceeds from step S403 to step S406 to clear the NOx occlusion amount estimated value, and the routine is exited.
[0065]
The NOx occlusion amount estimated value obtained in the NOx occlusion amount estimation routine is referred to in the NOx occlusion capacity saturation determination routine of FIG. In this NOx occlusion capacity saturation determination routine, the NOx occlusion amount estimated value is compared with the set value in step S501, and when the NOx occlusion amount estimated value exceeds the set value, the NOx occlusion capacity is determined to be saturated in step S502. Is stored at a predetermined address in the RAM 53, and when the estimated NOx storage amount is equal to or smaller than the set value, the NOx storage capacity saturation determination is canceled in step S503, and the determination result stored at the predetermined address in the RAM 53 is cleared.
[0066]
In the NOx purification end determination routine of FIG. 7 for determining the end of NOx purification of the lean combustion three-way catalyst by performing the rich operation of the # 1 to # 4 cylinders, is the rich operation execution flag set first in step S601? If the rich operation execution flag is not set, the process proceeds to step S602 to clear the NOx purification amount counter and exit the routine.When the rich operation execution flag is set, the process proceeds to step S603, The current intake air amount Q is added to the NOx purification amount counter that integrates the intake air amount Q after the start of the rich operation.
[0067]
Then, the process proceeds from step S603 to step S604, and the value of the NOx purification amount counter is compared with the set value of the intake air amount corresponding to the exhaust gas amount necessary for reducing and purifying the stored NOx amount determined to be saturated, When the set value is not exceeded, the routine is exited. When the set value is exceeded, it is determined in step S605 that NOx purification has been completed, the determination result is stored at a predetermined address in the RAM 53, and the routine is exited.
[0068]
FIGS. 12 to 16 relate to the second embodiment of the present invention, FIG. 12 is a flowchart of a control selection routine, FIG. 13 is an explanatory diagram of an area determination table, FIG. 14 is an explanatory diagram showing divisions of control areas, and FIG. Is a time chart showing the transition from lean operation to rich operation, and FIG. 16 is a time chart showing the transition from rich operation to lean operation.
[0069]
In this embodiment, the function of the cylinder-by-cylinder rich
[0070]
For this reason, in the present embodiment, switching from lean operation to rich operation is performed from the estimated NOx storage amount of the lean combustion three-way catalyst by the routines of FIGS. When it is determined that the NOx storage capacity has reached saturation, the rich operation execution flag is set, and the return from the rich operation to the lean operation is completed when the NOx purification of the lean three-way catalyst is completed. When the determination is made, the rich operation execution flag is cleared, and the actual switching process from lean operation to rich operation and return processing from rich operation to lean operation are performed in the control shown in FIG. Selected by selection routine.
[0071]
In the control selection routine of FIG. 12, in step S51, the intake air amount Q is calculated based on the signal from the intake
[0072]
That is, in order to release NOx stored in the three-way catalyst for lean combustion, it is necessary to reduce the oxygen concentration in the exhaust gas by making the average air-fuel ratio of all the cylinders rich, but the cylinders are spaced at intervals of one cycle or more. Separately, in the torque shock reduction NOx purification control mode for switching between lean / rich operation, the rich air cylinder and the lean cylinder are temporarily mixed when switching from lean operation to rich operation, so the average air-fuel ratio becomes lean, and NOx While the purification effect does not increase, there is a risk that fuel efficiency will deteriorate.
[0073]
For this reason, as shown in FIG. 14, in the low load / low rotation region where the engine output is low and the torque shock is small, the normal NOx purification control mode where the lean / rich operation is sequentially switched according to the ignition order This region is a torque shock reduction NOx purification control mode in which the lean / rich operation is switched for each cylinder with an interval of one cycle or more.
[0074]
Then, when the current operation region is in the preset low rotation / low load region, the process proceeds from step S52 to step S53, and the normal NOx purification control mode is selected and the routine is exited. When it is on the high rotation / high load side outside the set low rotation / low load region, the routine proceeds from step S52 to step S54, selects the torque shock reduction NOx purification control mode, and exits the routine.
[0075]
In the normal NOx purification control mode, the processing by the rich operation execution routine of FIG. 3 is applied to the # 1 cylinder, which is the first operation switching cylinder, and the # 3, # 2, # 4 cylinders are From
[0076]
That is, as shown in FIG. 15, when the # 1 cylinder is switched from the lean operation to the rich operation by the NOx storage capacity saturation determination, the lean operation and the rich operation are sequentially performed from # 3 cylinder → # 2 cylinder → # 4 cylinder according to the ignition sequence. Can be switched to. When it is determined that the NOx purification has been completed after all the cylinders have been switched to the rich operation, as shown in FIG. 16, the # 1 cylinder returns from the rich operation to the lean operation, and then the # 3 cylinder → # Return from rich operation to lean operation in the order of 2 cylinders to # 4 cylinders.
[0077]
The torque shock reduction NOx purification control mode is as described in the first embodiment. In this embodiment, the fuel consumption deteriorates while maintaining the drivability by selecting the normal NOx purification control mode in the low rotation / low load region. Can be minimized.
[0078]
FIGS. 17 to 21 relate to a third embodiment of the present invention, FIG. 17 is a flowchart of a control selection routine, FIG. 18 is a flowchart of a # 3 (2, 4) cylinder rich operation execution routine, and FIG. FIG. 20 is a time chart showing the transition from lean operation to rich operation, and FIG. 21 is a time chart showing the transition from rich operation to lean operation.
[0079]
The present embodiment adds a second torque shock reduction NOx purification control mode that switches lean / rich operation for each cylinder with an interval shorter than one cycle in a cylinder order different from the ignition order, compared to the above-described second form. This second torque shock reduction NOx purification control mode and the aforementioned torque shock reduction NOx purification control mode (first torque shock reduction NOx purification) that switches between lean / rich operation for each cylinder at intervals of one cycle or more according to the ignition sequence. Control mode) and the above-described normal NOx purification control mode in which the lean / rich operation is sequentially switched in accordance with the ignition order, depending on the operation region.
[0080]
The control in the above three modes is performed by a control selection routine of FIG. 17 instead of the control selection routine of FIG. 12 of the second embodiment. In this routine, in step S61, the intake air amount Q is calculated based on the signal from the intake
[0081]
When the current operation region is in the high rotation / high load operation region, the process proceeds from step S62 to step S66 to select the first torque shock reduction NOx purification control mode and exit the routine. Is not in the high rotation / high load operation region, the process proceeds from step S62 to step S63, and further checks whether the current operation region is in the low rotation / low load operation region. If the normal NOx purification control mode is selected in step S64, the routine is exited. If not in the low rotation / low load operation range, the second torque shock reduction NOx purification control mode is selected in step S65. Then exit the routine.
[0082]
That is, as shown in FIG. 19, when the operation region specified by the engine speed NE and the intake air amount Q is on the low load / low rotation side, the switching time from lean operation to rich operation and from rich operation to lean The normal NOx purification control region mode in which the return time to operation is short is selected, and the second torque shock reduction NOx purification control in which the switching time and the return time are longer than the normal NOx purification control mode as the load increases and the rotation speed increases. Mode, and further, the first torque shock reduction NOx purification control mode having a longer switching time and return time than the second torque shock reduction NOx purification control mode is selected.
[0083]
In the second torque shock reduction NOx control mode, switching from lean operation to rich operation is performed with an interval of about one rotation of the engine between each cylinder: # 1 cylinder → # 4 cylinder → # 2 cylinder → # 3 cylinder The order of ignition is different from the order of ignition. Also, from rich operation to lean operation, the engine turns about 1 revolution between each cylinder in an order different from the order of ignition of
[0084]
In this case, the processing by the rich operation execution routine of FIG. 3 is applied to the # 1 cylinder which is the first cylinder to switch the operation, and FIG. 18 is applied to the # 3, # 2 and # 4 cylinders. The processing by the rich operation execution routine is applied.
[0085]
The flowchart of the rich operation execution routine shown in FIG. 18 summarizes the algorithm of the lean / rich operation execution processing for the # 3, # 2, and # 4 cylinders, similarly to the flowchart of the rich operation execution routine of FIG. 4 described in the first embodiment. The contents of the processing are in accordance with the rich operation execution routine of FIG.
[0086]
That is, in the process for the # 3 cylinder, the notation “# 2 (4, 1)” in the drawing is interpreted as # 2 indicating the # 2 cylinder which is the immediately preceding operation switching cylinder, and “# 3 (2, 4) “” is interpreted as # 3 indicating the # 3 cylinder that is the self-cylinder, and the elapsed time of one engine revolution in steps S352 and S355 is the elapsed time after the # 2 rich flag is cleared, # 2 The elapsed time after the rich flag is set.
[0087]
Similarly, in the process for the # 2 cylinder, the notation “# 2 (4,1)” is interpreted as # 4 indicating the immediately preceding operation switching
[0088]
Accordingly, as shown in FIG. 20, when the # 1 cylinder is switched from lean operation to rich operation by the NOx occlusion saturation determination, the # 3 cylinder, which is the next ignition cylinder in the same cycle, and the next ignition cylinder. While the # 2 cylinder remains in the lean operation, the # 4 cylinder, which is the last ignition cylinder in the cycle, is switched from the lean operation to the rich operation, and in the next cycle, the # 2 cylinder is switched from the lean operation to the rich operation.
[0089]
Finally, when the # 3 cylinder is switched from the lean operation to the rich operation and the NOx purification end determination is made by performing the rich operation of all the cylinders, as shown in FIG. 21, the # 1 cylinder is changed from the rich operation to the lean operation. After returning to, # 4 cylinder returns from rich operation to lean operation in the same cycle, # 2 cylinder returns from rich operation to lean operation in the next cycle, and # 3 cylinder performs rich operation in the next cycle. Return to lean operation.
[0090]
In this embodiment, compared with the first and second embodiments described above, the switching time from lean operation to rich operation and the return time from rich operation to lean operation can be changed according to the engine operating state. The degree of freedom becomes greater, and it is possible to maximize the effect of minimizing fuel consumption deterioration while maintaining drivability.
[0091]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to appropriately perform operation at a rich air-fuel ratio for NOx purification, and to minimize deterioration in fuel consumption while reducing torque shock and maintaining drivability. Excellent effects such as being able to be suppressed are obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram of a control device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of a rich operation execution permission routine
FIG. 3 is a flowchart of a routine for performing a # 1 cylinder rich operation.
FIG. 4 is a flow chart of a # 3 (2,4) cylinder rich operation execution routine, same as above.
FIG. 5 is a flowchart of the NOx occlusion amount estimation routine.
FIG. 6 is a flowchart of a NOx storage capacity saturation determination routine.
FIG. 7 is a flowchart of a NOx purification end determination routine.
FIG. 8 is an explanatory diagram of the NOx emission estimation map
FIG. 9 is a time chart showing the transition from lean operation to rich operation.
FIG. 10 is a time chart showing the transition from rich operation to lean operation.
FIG. 11 is a schematic diagram of the engine control system
FIG. 12 is a flowchart of a control selection routine according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an explanatory diagram of an area determination table as above.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing control area divisions
FIG. 15 is a time chart showing the transition from lean operation to rich operation.
FIG. 16 is a time chart showing the transition from rich operation to lean operation.
FIG. 17 is a flowchart of a control selection routine according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a flowchart of the # 3 (2,4) cylinder rich operation execution routine.
FIG. 19 is an explanatory diagram showing control area divisions
FIG. 20 is a time chart showing the transition from lean operation to rich operation.
FIG. 21 is a time chart showing the transition from rich operation to lean operation.
[Explanation of symbols]
1 ... Engine
19 ... Catalytic converter
50 ... ECU
75 ... NOx occlusion amount estimation unit
76 ... NOx storage capacity saturation determination unit
77 ... Cylinder rich operation execution part
Claims (4)
エンジンを一時的にリーン運転からリッチ運転へ切り換えるときに、気筒別にタイミングをずらしながら所定の間隔で切り換える手段と、
リッチ運転開始後の吸入空気量を積算し、この吸入空気量の積算値が設定値を超えたとき、上記触媒のNOx浄化が終了したと判定する手段と、
上記触媒のNOx浄化が終了したと判定されたとき、リッチ運転からリーン運転へ気筒別にタイミングをずらしながら所定の間隔で復帰させる手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。In an engine exhaust purification system in which NOx is occluded during the lean operation of the engine and a catalyst for reducing and purifying the stored NOx when temporarily switching from lean operation to rich operation is interposed in the exhaust system,
Means for switching at predetermined intervals while shifting the timing for each cylinder when temporarily switching the engine from lean operation to rich operation ;
Means for integrating the intake air amount after the start of the rich operation, and determining that the NOx purification of the catalyst is completed when the integrated value of the intake air amount exceeds a set value;
An engine exhaust gas purification apparatus comprising: means for returning from a rich operation to a lean operation at predetermined intervals while shifting the timing for each cylinder when it is determined that the NOx purification of the catalyst has been completed .
エンジンを一時的にリーン運転からリッチ運転へ切り換えるときに、気筒別にタイミングをずらしながら所定の間隔で切り換える手段と、
リッチ運転からリーン運転へ復帰するときに、気筒別にタイミングをずらしながら所定の間隔で復帰させる手段とを備え、
リーン運転からリッチ運転への切り換え及びリッチ運転からリーン運転への復帰を気筒別にタイミングをずらしながら実施する際、リーン運転の運転領域が高負荷・高回転側にある程、切り換え間隔及び復帰間隔を長くすることを特徴とするエンジンの排気浄化装置。 In an engine exhaust purification system in which NOx is occluded during the lean operation of the engine and a catalyst for reducing and purifying the stored NOx when temporarily switching from lean operation to rich operation is interposed in the exhaust system,
Means for switching at predetermined intervals while shifting the timing for each cylinder when temporarily switching the engine from lean operation to rich operation;
Means for returning at a predetermined interval while shifting the timing for each cylinder when returning from rich operation to lean operation;
When switching from lean operation to rich operation and returning from rich operation to lean operation while shifting the timing for each cylinder, the switching interval and the return interval are set as the operating range of lean operation is on the high load / high rotation side. An exhaust emission control device for an engine characterized by being lengthened .
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