JPH10184430A - Exhaust gas purifying device for engine - Google Patents
Exhaust gas purifying device for engineInfo
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- JPH10184430A JPH10184430A JP8341736A JP34173696A JPH10184430A JP H10184430 A JPH10184430 A JP H10184430A JP 8341736 A JP8341736 A JP 8341736A JP 34173696 A JP34173696 A JP 34173696A JP H10184430 A JPH10184430 A JP H10184430A
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、排気ガス中のNO
x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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to an exhaust gas purification device for an engine in which a three-way catalyst for storing x and reducing and purifying it with HC and CO is interposed in an exhaust system.
【0002】[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。2. Description of the Related Art Generally, in the air-fuel ratio control of an engine, in order to purify exhaust gas by a catalyst, a fuel injection amount and the like are controlled so that the air-fuel ratio falls within a region where the exhaust gas purification efficiency of the catalyst is the best. However, the analysis of the combustion process in recent engines has progressed, and engines that use lean combustion (lean burn), which does not misfire even at a lean air-fuel ratio and can burn efficiently with a small amount of fuel, have been developed. ing.
【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NO
x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。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 stored. When the oxygen concentration in the exhaust gas decreases, the stored NOx is released. There is a three-way catalyst that employs a three-way catalyst that reduces and purifies HC and CO that have not been oxidized and reduced, and such a three-way catalyst for lean combustion is discharged during operation at a lean air-fuel ratio. NO
Before the storage amount of x reaches saturation, it is necessary to perform a short-time operation at a rich air-fuel ratio to temporarily increase the emission amounts of HC and CO to reduce and purify NOx.
【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。[0004] When switching from lean operation to rich operation for NOx purification, there is a problem that torque shock occurs due to fluctuations in engine torque. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-26999 discloses a method for purifying NOx. A technique for purifying NOx by performing rich operation only when the engine load is reduced without causing the driver to feel a torque shock is disclosed.
【0005】[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。SUMMARY OF THE INVENTION However, NOx
If restrictions such as limiting the rich operation for purification to when the engine load is reduced are provided, the frequency of performing the rich operation such as when driving at a constant speed where the operating conditions above the medium load such as an expressway are maintained Under low operating conditions, the NOx storage amount may reach saturation and be discharged without being purified.
【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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an engine exhaust gas purification apparatus capable of appropriately performing operation at a rich air-fuel ratio for NOx purification and reducing torque shock. It is intended to be.
【0007】[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制御手段を
備えたことを特徴とする。According to the first aspect of the present invention,
In an exhaust gas purifying apparatus for an engine in which a catalyst for reducing and purifying the stored NOx is interposed in the exhaust system when the NOx is stored during the lean operation of the engine and the lean operation is temporarily switched to the rich operation, the engine is temporarily stopped. When switching from the lean operation to the rich operation, a control means for switching at predetermined intervals while shifting the timing for each cylinder is provided.
【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、上記制御手段は、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ことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, when returning from the rich operation to the lean operation, the control means performs the return at predetermined intervals while shifting the timing for each cylinder. And
【0009】請求項3記載の発明は、請求項1記載の発
明において、上記制御手段は、リーン運転時に排気ガス
中のNOx排出量を運転領域に応じて推定し、このNO
x排出量の推定値を積算して上記触媒に吸蔵されるNO
x量を推定する手段と、上記NOx吸蔵量の推定値が設
定値を超えたとき、上記触媒のNOx吸蔵能力が飽和に
達したと判定する手段と、上記触媒のNOx吸蔵能力が
飽和に達したと判定されたとき、リーン運転からリッチ
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
切り換える手段とを備えたことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the control means estimates the amount of NOx emitted from the exhaust gas during lean operation according to the operating range.
NO integrated into the catalyst by integrating the estimated value of x emissions
means for estimating the amount of x, means for determining that the NOx storage capacity of the catalyst has reached saturation when the estimated value of the NOx storage amount exceeds a set value, and means for determining that the NOx storage capacity of the catalyst has reached saturation. Means for switching at a predetermined interval from the lean operation to the rich operation while shifting the timing for each cylinder.
【0010】請求項4記載の発明は、請求項1記載の発
明において、上記制御手段は、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。According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the control means integrates an intake air amount after the start of the rich operation, and when the integrated value of the intake air amount exceeds a set value. Means for determining that the NOx purification of the catalyst has been completed, and means for returning from the rich operation to the lean operation at predetermined intervals while shifting the timing for each cylinder from the rich operation to the lean operation when it is determined that the NOx purification of the catalyst has been completed. It is characterized by having.
【0011】請求項5記載の発明は、請求項2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。According to a fifth aspect of the present invention, when the switching from the lean operation to the rich operation and the return from the rich operation to the lean operation are performed while shifting the timing for each cylinder, the lean operation of the lean operation is performed. The switching interval and the return interval are set to be longer as the operation region is on the high load / high rotation side.
【0012】請求項6記載の発明は、請求項5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。According to a sixth aspect of the present invention, in the invention of the fifth aspect, the switching interval and the return interval are set for every two rotations of the engine according to the ignition order and for one rotation of the engine according to a cylinder order different from the ignition order. It is characterized in that the order is every time or in the order of ignition.
【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。That is, according to the present invention, when temporarily switching from lean operation to rich operation in order to reduce and purify NOx stored in the catalyst during lean operation of the engine, switching is performed at predetermined intervals while shifting the timing for each cylinder.
When returning from rich operation to lean operation,
The cylinders are returned at predetermined intervals while shifting the timing for each cylinder.
【0014】リーン運転からリッチ運転への切り換え
は、リーン運転時に排気ガス中のNOx排出量推定値を
積算してNOx吸蔵量を推定し、このNOx吸蔵量の推
定値が設定値を超えたとき触媒のNOx吸蔵能力が飽和
に達したと判定することによって実施し、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。The switching from the lean operation to the rich operation is performed when the estimated NOx emission amount in the exhaust gas is integrated during the lean operation to estimate the NOx storage amount, and when the estimated value of the NOx storage amount exceeds the set value. The operation is performed by determining that the NOx storage capacity of the catalyst has reached saturation. The return from the rich operation to the lean operation is performed when the integrated value of the intake air amount after the start of the rich operation exceeds the set value. It is desirable to perform the determination by determining that the purification has been completed, and the switching interval from the lean operation to the rich operation and the return interval from the rich operation to the lean operation are determined every two engine revolutions according to the ignition order, When the engine operating range at a lean air-fuel ratio is higher on the higher load / higher rotation side, for example, every one rotation of the engine according to a cylinder order different from that of It is desirable to increase.
【0015】[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。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 a routine for performing # 3 (2, 4) cylinder rich operation, 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. 8 is an explanatory diagram of the NOx emission amount estimation map, FIG. 9 is a time chart showing a transition from the lean operation to the rich operation, FIG. 10 is a time chart showing a transition from the rich operation to the lean operation, and FIG. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an engine control system.
【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。In FIG. 11, reference numeral 1 denotes an engine (in this embodiment, a horizontally opposed four-cylinder engine), which is a full operation except for a part of an operation region such as a high load / acceleration operation requiring high output. It is a lean burn engine that performs lean burn in a region. Cylinder heads 2 are provided in both left and right banks of a cylinder block 1a of the engine 1, respectively. In a combustion chamber 3 for each cylinder formed by the cylinder head 2 and the cylinder block 1a,
An intake manifold 5 is communicated via an intake port 4 and an exhaust manifold 7 is communicated via an exhaust port 6.
【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1
0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。An injector 8 faces directly upstream of the intake port 4, and a spark plug 9 whose tip is exposed to the combustion chamber 3 is attached to each cylinder of the cylinder head 2. This ignition plug 9 has an ignition coil 1
The ignition coil 10 is connected to an igniter 11.
【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。An air chamber 12 is formed in the upstream gathering portion of the intake manifold 5 and communicates with an intake pipe 13. An air cleaner 14 is attached to an air intake port upstream of the intake pipe 13. A throttle valve 15 is provided. Further, a bypass passage 16 that bypasses the throttle valve 15 is connected to the intake pipe 13, and an idle speed control valve (ISCV) 17 is interposed in the bypass passage 16.
【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、H
C,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。On the other hand, an exhaust pipe 18 is communicated with the exhaust manifold 7, and a catalyst converter 19 containing a three-way catalyst for lean combustion is interposed immediately downstream of the exhaust pipe 18 where the exhaust manifold 7 is gathered. ,further,
A muffler 20 is interposed at the downstream end. The three-way catalyst for lean combustion, for example, an alkali metal, alkaline earth, NOx storage material such as rare earth and a noble metal such as platinum supported on a carrier such as alumina, by the storage function of NOx and O2, When the oxygen concentration of the exhaust gas is high, H
When C and CO are oxidized and reduced, NOx is stored, and when the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced, the stored NOx is released and reduced and purified by excess HC and CO that are not oxidized and reduced.
【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。The engine 1 is provided with various sensors, such as a throttle opening sensor connected to the throttle valve 15 for detecting the throttle opening and a throttle fully closed sensor. A throttle sensor 21 having a built-in idle switch to be turned on, a hot wire type or hot film type intake air amount sensor 22 interposed immediately downstream of the air cleaner 14 in the intake pipe 13, both right and left sides of the cylinder block 1a A cooling water temperature sensor 23 facing the cooling water passage 1b communicating with the bank, a crank angle sensor 25 provided on the outer periphery of a crank rotor 24 axially mounted on the crankshaft 1c,
There are a cylinder discriminating sensor 27 provided opposite to a cam rotor 26 connected to the camshaft 1d, a wide-range air-fuel ratio sensor 28 facing the exhaust pipe 18 upstream of the catalytic converter 19, and other various sensors not shown.
【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、R
OM52、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。The various sensors are provided by an electronic control unit (ECU) 50 for electronically controlling the air-fuel ratio of the engine 1 and the like.
It is connected to the. The ECU 50 includes a CPU 51, R
OM 52, RAM 53, backup RAM 54, I /
A power supply circuit 56 for supplying a stabilized voltage to each unit, a drive circuit 57 for driving actuators by a signal from an output port of the I / O interface 55, and A peripheral circuit such as an A / D converter 58 for converting an analog signal from sensors into a digital signal is incorporated.
【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5
5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。The input ports of the I / O interface 55 are connected to the crank angle sensor 25, the cylinder discriminating sensor 27, and other sensors and switches (not shown). The A / D converter 58 Via the throttle sensor 21, the intake air amount sensor 22,
The cooling water temperature sensor 23, the wide area air-fuel ratio sensor 28, and the like are connected. On the other hand, the I / O interface 5
The igniter 11 is connected to the output port 5 and the injector 8, the ISCV 17, and other various actuators (not shown) are connected via the drive circuit 57.
【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6
1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。The power supply circuit 56 is connected to a battery 61 via a relay contact of an ECU relay 60, and a relay coil of the ECU relay 60 is connected to the battery 61 via an ignition switch 62. Further, the power supply circuit 56 is directly connected to the battery 6.
1 and the ignition switch 62
Is turned on and the relay contact of the ECU relay 60 is closed, power is supplied from the power supply circuit 56 to each unit, and the ignition switch 62 is turned on and off.
Regardless, the backup RAM 54 is always supplied with power for backup.
【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。In accordance with the control program stored in the ROM 52, the ECU 50 reads output signals from the sensors and switches to detect an engine operating state, and determines an optimal fuel injection amount,
By calculating the ignition timing and the like, the air-fuel ratio is controlled in a lean or stoichiometric manner to improve the fuel efficiency and the exhaust emission and to secure the engine output.
【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7
4、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。Further, in the ECU 50, as shown in FIG. 1, an operation area determination section 71, a lean operation permission section 72,
Cylinder-specific fuel injection control unit 73, cylinder-specific ignition timing control unit 7
4. The functions of the NOx storage amount estimation unit 75, the NOx storage capacity saturation determination unit 76, and the cylinder-specific rich operation execution unit 77 monitor the NOx storage capability of the lean-burn three-way catalyst during operation at the lean air-fuel ratio, When it is determined that the storage capacity has reached saturation, the operation is shifted from lean air-fuel ratio operation to rich air-fuel ratio operation at predetermined intervals for each cylinder with a predetermined interval, which temporarily reduces torque shock by temporarily switching the timing. The amount of HC and CO emissions is increased to reduce and purify NOx in the lean burn three-way catalyst. After the end of the NOx purification, the operation at the rich air-fuel ratio is returned to the operation at the lean air-fuel ratio while shifting the timing at predetermined intervals for each cylinder in order to reduce the torque shock.
【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7
2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。That is, when the operation region determined by the operation region determination unit 71 is the lean operation region, the lean operation permission unit 7
2, the lean operation is permitted, and the fuel injection amount for each cylinder in the fuel injection control unit for each cylinder 73 is reduced and corrected.
The cylinder-specific ignition timing in the cylinder-specific ignition timing control unit 74 is corrected according to the lean air-fuel ratio. At the same time, the NOx storage amount estimation unit 75 estimates the NOx storage amount of the lean-burn three-way catalyst after the start of the lean operation. Let it.
【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LAMBD
A、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K
TGT#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(KX
1〜KX4)。The cylinder-by-cylinder fuel injection control unit 73 calculates a basic fuel injection pulse width TP from the engine speed NE and the intake air amount Q (TP ← K × Q / NE; where K is an injector characteristic correction constant). As shown in the following equation (1), the basic fuel injection pulse width TP is set to a correction coefficient COEF based on the coolant temperature TW or the like, and a target air-fuel ratio correction coefficient KTGT # n ( n = 1 to 4), an air-fuel ratio feedback correction coefficient LAMBD for approaching the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio based on the output voltage of the wide area air-fuel ratio sensor 28
A, a learning correction coefficient KBLRC for quickly correcting the deviation of the air-fuel ratio due to variations during production of the intake air amount measuring system or the fuel supply system or a change over time, fuel deposition for correcting the effect of fuel deposited on the port wall surface, etc. The effective fuel injection pulse width TE is calculated by correcting with the correction coefficient KX. And
The effective fuel injection pulse width TE, which compensates for the invalid injection time of the injector 8 set based on the battery voltage VB, is added to the effective fuel injection pulse width TE as shown in the following equation (2), and the final fuel The injection pulse width Ti is calculated for each cylinder. TE = TP × COEF × KTGT # n × LAMBDA × KBRRC × KX (1) Ti = TE + TV (2) At this time, the target air-fuel ratio correction coefficient K set for each cylinder
TGT # n adopts a different value between the lean operation and the rich operation. For example, the fuel injection amount of each cylinder is reduced at a lean value of 0.6 to 0.8, and 1.2 to 1.5. The fuel injection amount of each cylinder is increased by the rich value of. It is desirable that the fuel adhesion correction coefficient KX is also set for each cylinder (KX
1 to 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I
GREG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。The cylinder-specific ignition timing control section 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. As shown in the equation (3), the basic ignition timing IGREG is obtained by setting a water temperature correction value ADVTW based on the cooling water temperature TW, an acceleration correction value ADVMAC which is a correction value at the time of acceleration detected based on a signal from the throttle sensor 21, and a knock avoidance. The final ignition timing ADV is calculated for each cylinder by correcting the knock control correction value KB. ADV = IGREG ± ADVTW ± ADVMAC−KB (3) Even when calculating the ignition timing, the basic ignition timing I
GREG has two maps, a basic ignition timing map for lean operation and an ignition timing map for rich operation, corresponding to lean operation and rich operation.
The map is selected according to lean operation / rich operation.
【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。The NOx storage amount estimating section 75 integrates the NOx emission amount in each operation region specified by the engine speed NE and the intake air amount Q at every set time only during the lean operation, and calculates the integrated value. NOx in lean combustion three-way catalyst
Obtained as an estimated storage amount. This estimated NOx storage amount is cleared when the rich operation is performed.
【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。Then, the NOx storage capacity saturation determining section 76
Then, the estimated value of the NOx storage amount estimated by the NOx storage amount estimation unit 75 is compared with a set value, and when the estimated value of the NOx storage amount exceeds the set value, the NOx storage capacity of the lean-burn three-way catalyst is saturated. , And instructs the cylinder-specific rich operation execution unit 77 to start the cylinder-specific rich operation.
【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。In order to purify the NOx stored in the lean combustion three-way catalyst, the cylinder-by-cylinder rich operation execution unit 77 first determines the fuel injection amount and ignition timing of one cylinder from the values during the lean operation during the rich operation. , The rich operation is performed, and then the next cylinder is switched to the rich operation at a predetermined interval, and all the cylinders are sequentially switched to the rich operation at the predetermined interval. At the same time, the intake air amount after the start of the rich operation switching is integrated for each set time, and when the integrated value reaches the set value, the NOx stored in the lean-burn three-way catalyst by switching from the lean operation to the rich operation is switched. Is determined to be completed, and, similarly to the switching from the lean operation to the rich operation, the fuel injection amount and the ignition timing of one cylinder are returned from the value at the time of the rich operation to the value at the time of the lean operation,
At predetermined intervals, the other cylinders are returned to the lean operation one after another, and all the cylinders are returned to the lean operation.
【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。In this embodiment, the switching from the lean operation to the rich operation is performed by switching the # 1 cylinder, the # 3 cylinder, the # 2 cylinder, and the # 4 cylinder at intervals of at least two revolutions (one cycle) of the engine between the cylinders. It is performed according to the ignition order, and from rich operation to lean operation, # 1 cylinder → # 3 cylinder → # 2 cylinder →
In the ignition sequence of the # 4 cylinder, the cylinders are returned at intervals of at least two revolutions of the engine between the cylinders.
【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。Hereinafter, switching from the lean operation to the rich operation after the ECU 50 permits the lean operation, and
The processing related to the return from the rich operation to the lean operation will be described with reference to the flowcharts in FIGS.
【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N
Ox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。The switching from the lean operation to the rich operation after the lean operation is permitted is performed based on the estimated NOx storage amount of the lean-burn three-way catalyst obtained by the NOx storage amount estimation routine in FIG. When the determination routine determines that the NOx storage capacity of the lean-burn three-way catalyst has reached saturation, the rich operation execution flag that permits switching from lean operation to rich operation is set in the rich operation execution permission routine of FIG. It is implemented by being done.
On the other hand, the return from the rich operation to the lean operation is indicated by N in FIG.
When it is determined by the Ox purification completion determination routine that the NOx purification of the lean combustion three-way catalyst has been completed, the rich operation execution flag is cleared by the rich operation execution permission routine of FIG.
【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。The switching from the lean operation to the rich operation and the return from the rich operation to the lean operation of each cylinder are performed by first setting the rich operation execution flag in the rich operation execution routine of FIG. Then, in the rich operation execution routine shown in FIG. 4, the rich operation execution flag and the rich flag indicating the immediately preceding execution of the rich operation of the ignition cylinder (# described later)
1, # 2, # 3, and # 4 rich flags), and sequentially executed to the # 3, 2, and 4 cylinders at intervals of two engine revolutions or more according to the ignition order. Note that the rich operation execution flag and the # 1 to # 4 rich flags of each cylinder have been cleared in advance by initialization at the time of turning on the system power.
【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。First, the rich operation execution permission routine of FIG. 2 will be described. In this routine, step S101
Then, it is determined whether or not the rich operation execution flag is set. If the rich operation execution flag is not set, the process proceeds to step S102 to refer to the determination result of the NOx storage capacity saturation determination routine of FIG. It is checked whether or not the NOx storage capacity of the three-way catalyst is saturated.
【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S1
02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。If it is determined that the NOx storage capacity is not saturated, the process proceeds from step S102 to step S104 to clear the rich operation execution flag and exit the routine, and the NOx storage of the lean-burn three-way catalyst is performed. If the determination result is that the ability is saturated, the above step S1
From 02, the process proceeds to step S105 to set the rich operation execution flag, and exits the routine.
【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。On the other hand, if the rich operation execution flag is already set in step S101,
The process branches from step S101 to step S103, and NOx in FIG.
With reference to the determination result of the purification end determination routine, the rich operation of the # 1 to # 4 cylinders switched from the lean operation by the rich operation execution routine shown in FIGS. It is checked whether or not the purification of the exhausted NOx has been completed.
【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。As a result, when the NOx purification is not completed, the process proceeds from the step S103 to the above-mentioned step S105 to exit the routine with the rich operation execution flag set, and when the NOx purification is completed, the step S103 is completed.
Then, the process proceeds to step S104 to clear the rich operation execution flag, and exits the routine.
【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。In contrast to the above-described rich operation permission routine, in the rich operation execution routine for the # 1 cylinder shown in FIG. 3, first, in step S201, it is determined whether or not the rich operation execution flag is set. When the lean operation three-way catalyst has not saturated the NOx storage capacity and does not need to switch from the lean operation to the rich operation, the rich operation execution flag is not set, or the lean combustion three-way catalyst has already been set. When the switching from the lean operation to the rich operation is performed for NOx purification of the catalyst, and the rich operation execution flag once set is cleared by the NOx purification end determination, the process proceeds from step S201 to step S201.
Proceeding to S202, the # 1 rich flag indicating the execution of the rich operation of the # 1 cylinder is cleared, and the lean operation of the # 1 cylinder is executed at step S203 to exit the routine.
【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。On the other hand, in step S201, when the NOx storage capacity of the lean-burn three-way catalyst is saturated and the rich operation execution flag for switching from lean operation to rich operation for NOx purification is set, step S201 is performed.
Then, the process proceeds to step S204, where the # 1 rich flag is set. In step S205, rich operation of the # 1 cylinder is performed, and the routine exits.
【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。Next, the routine for performing the rich operation 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 based on three cylinders.
【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。The lean operation for each cylinder is performed as follows.
The final fuel injection pulse width Ti is set using the target air-fuel ratio correction coefficient KTGT # n for each cylinder as a lean value, and the basic ignition timing map for lean operation is selected to set the ignition timing ADV to the value during lean operation. This is done by setting Further, 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 a basic ignition timing map for rich operation. This is performed by setting the timing ADV to a value during the rich operation.
【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。In the rich operation execution routine for the # 3 cylinder, first, it is determined whether or not the rich operation execution flag is set in step S301. If NO (the rich operation execution flag is not set), the process proceeds to step S302. Then, it is determined whether or not the # 1 rich flag of the cylinder # 1, which is the immediately preceding ignition cylinder, is cleared.
【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。In this case, when the lean operation is started and the NOx storage capacity of the lean combustion three-way catalyst is not saturated, the rich operation execution flag is not set, and # 1
Since the # 1 rich flag of the cylinder has also been cleared, initially, the steps from step S301 to step S302 are performed.
Proceeding to S303, referring to the timer, it is checked whether or not the elapsed time after the # 1 rich flag has been cleared is equal to or longer than the time corresponding to two revolutions of the engine.
【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。The elapsed time can be known by referring to, for example, a hardware timer or a software timer in the system. When the # 1 rich flag is cleared, clocking is started, and the # 1 rich flag is started. Timing is continued until is reset when is set.
【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。As described above, since the # 1 to # 4 rich flags are cleared by initialization at the time of turning on the system power, when the lean operation is started, the time of two or more engine revolutions after the # 1 rich flag is cleared. Has passed,
In the initial state in which the NOx storage capacity of the lean-burn three-way catalyst is not saturated, the process proceeds from step S303 to step S306 to clear the # 3 rich flag, and executes the lean operation of the # 3 cylinder in step S307. Through.
【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,S30
7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。Thereafter, when the lean operation is continued and the NOx storage capacity of the lean-burn three-way catalyst is saturated and the rich operation execution flag is set by the above-described rich operation execution permission routine of FIG. 2, the rich operation execution flag is set. Is determined in step S301 to determine whether or not is set, and the process proceeds from step S301 to step S304 to determine whether or not the # 1 rich flag is set. If the # 1 rich flag has not been set and the # 1 cylinder has not yet been switched from the lean operation to the rich operation, the process proceeds from step S304 to steps S306 and S30.
After 7, the lean operation of the # 3 cylinder is continued, and the process exits from the routine.
【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S3
04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。On the other hand, if the # 1 rich flag has been set in step S304 and the # 1 cylinder has already been switched from the lean operation to the rich operation, the process proceeds to step S3.
From step 04, the process proceeds to step S305, and the elapsed time after the # 1 rich flag is set with reference to the timer (the elapsed time after the # 1 cylinder switches from the lean operation to the rich operation) corresponds to two revolutions of the engine. Check if the time has passed.
【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。The elapsed time referenced in step S305 is different from the elapsed time referenced in step S303.
The timer starts when the # 1 rich flag is set, and continues until the timer is reset when the # 1 rich flag is cleared. Here, when the time equal to or more than two revolutions of the engine has not elapsed after the # 1 cylinder switched from the lean operation to the rich operation, the # 3 cylinder is operated in the lean operation through the above-described steps S305 and S306 and S307. Exit the routine while keeping the state, # 1
When the time of two or more revolutions of the engine has elapsed after the cylinder switched from the lean operation to the rich operation, the process proceeds from step S305 to step S308, where the # 3 rich flag is set. The rich operation is performed, the operation is switched from the lean operation to the rich operation, and the routine exits.
【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。Thereafter, when the routine is repeated, the above steps S301 to S304 and S305 are repeated while the rich operation execution flag is set, that is, while the NOx reduction purification of the lean combustion three-way catalyst is not completed. Then, the process proceeds to step S308. In step S309, the rich operation of the # 3 cylinder is continued.
【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。Then, as shown in FIG. 9, after the # 1 cylinder is switched from the lean operation to the rich operation by the NOx storage saturation determination, an interval of two engine revolutions or more is provided.
When the three cylinders are switched from the lean operation to the rich operation, similarly, the # 2 cylinder is switched from the lean operation to the rich operation at an interval of at least two revolutions of the engine.
After the # 2 cylinder is switched to the rich operation, the # 4 cylinder is switched from the lean operation to the rich operation at an interval of at least two engine revolutions.
【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S30
3,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,S30
5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。It should be noted that the routine for performing the rich operation for the # 2 cylinder is described in “# 1 (3, 3)
2) The notation “” indicates the # 3 cylinder that is the immediately preceding ignition cylinder.
3 and the notation "# 3 (2, 4)" may be interpreted as # 2 indicating the # 2 cylinder, which is the self-cylinder, and step S30 is performed.
3. The elapsed time in S305 is the elapsed time after the # 3 rich flag is cleared and the elapsed time after the # 3 rich flag is set, respectively. In the routine for performing the rich operation on the # 4 cylinder, the notation "# 1 (3, 2)" is interpreted as # 2 indicating the immediately preceding ignition cylinder # 2, and "# 3 (2, 4)". The notation “” is the self-cylinder #
It may be interpreted as # 4 indicating four cylinders, and steps S303 and S30
The elapsed time in 5 is the elapsed time after the # 2 rich flag is cleared and the elapsed time after the # 2 rich flag is set, respectively.
【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、NO
x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。Then, all the cylinders are switched from the lean operation to the rich operation, and by performing the rich operation, the NOx stored in the lean combustion three-way catalyst is reduced and purified.
When it is determined that x purification has been completed, the rich operation execution flag is cleared by the above-described rich operation execution permission routine of FIG. 2, and the # 1 cylinder is switched from the rich operation by the above-described rich operation execution routine for the # 1 cylinder of FIG. Return to lean operation.
【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。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 the # 1 rich flag of the # 1 cylinder which is the immediately preceding ignition cylinder is cleared. Check if it has been done. When the # 1 rich flag has not been cleared, since the # 1 cylinder has not yet returned from the rich operation to the lean operation immediately after the determination of the end of NOx purification, the # 3 rich flag is set from step S302. Jump to step S308, and through step S309, the rich operation of the # 3 cylinder is continued.
【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。On the other hand, when the # 1 rich flag is cleared in step S302, as described above, the process proceeds from step 302 to step S303, and after the # 1 rich flag has been cleared, the time for two or more engine revolutions has elapsed. It is checked whether or not the time has elapsed. If the time equal to or longer than two engine revolutions has not elapsed, the process proceeds from step S303 to the above-described step
The process jumps to S308, and after step S309, sets the # 3 cylinder to the rich operation execution state and exits the routine.
【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。When the time equal to or more than two revolutions of the engine elapses after the # 1 rich flag is cleared, the process proceeds from step S303 to step S306, where the # 3 rich flag is cleared. In step S307, the # 3 cylinder lean operation is performed. And 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 at an interval of at least two engine revolutions. At intervals of two or more revolutions of the engine, # 2 cylinder and # 4 cylinder sequentially return to lean operation.
【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。As described above, the air-fuel ratio in the cylinder does not switch instantaneously (in a stepwise manner) due to the effect of fuel adhesion to the port wall surface, etc., and the output fluctuation is large, and the output fluctuation is large. In the first cycle immediately after the switching, the operation at the rich air-fuel ratio for NOx purification can be appropriately performed, the torque shock can be reduced, and the drivability can be secured.
【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。Next, NOx in the three-way catalyst for lean combustion
The NOx occlusion amount estimation routine of FIG. 5 for estimating the occlusion amount will be described.
【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。This NOx occlusion amount estimation routine is a periodic processing routine that is interrupted and executed at every set time. In step S401, the intake air amount Q is calculated based on the signal from the intake air amount sensor 22 and the crank angle is calculated. The engine speed NE is calculated based on the signal from the sensor 25, and in step S402, it is checked whether the current operation state is the lean operation.
【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。When the lean operation is not being performed, the process exits the routine from step S402. When the lean operation is being performed, the process proceeds from step S402 to step S403 to check whether the rich operation flag is set. When the rich operation execution flag is not set, the process proceeds to step S404, in which the NOx emission amount according 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
Proceed to S405.
【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NO
x排出量として予め格納しておくものであり、上記NO
x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。As shown in FIG. 8, the above-mentioned NOx emission amount estimation map is obtained by analyzing the exhaust gas of the engine for each operating region specified by the engine speed NE and the intake air amount Q. NOx emission from the estimated NO
x is stored in advance as the amount of x emission,
By referring to the x emission estimation map, the NOx emission according to the operating state of the engine can be estimated.
【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。In step S405, the estimated NOx emission amount obtained by referring to the NOx emission amount estimation map is added to the estimated value of the NOx storage amount of the lean-burn three-way catalyst obtained at the time of executing the previous routine. Is updated as the estimated NOx occlusion amount, and the routine exits.
【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。On the other hand, when the rich operation execution flag is set in step S403, the above-described FIGS.
Purification of NOx stored in the lean combustion three-way catalyst has been started by performing the rich operation of the # 1 to # 4 cylinders in the rich operation execution routine of the above. Therefore, the process proceeds from step S403 to step S406, and the NOx storage amount Clear the estimate and exit the routine.
【0065】上記NOx吸蔵量推定ルーチンで求めたN
Ox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。The N calculated by the NOx storage amount estimation routine
The estimated value of the Ox storage amount is referred to in the NOx storage capacity saturation determination routine of FIG. In this NOx storage capacity saturation determination routine, in step S501, the estimated NOx storage amount is compared with a set value, and when the estimated NOx storage amount exceeds the set value,
In step S502, it is determined that the NOx storage capacity is saturated, and the determination result is stored at a predetermined address in the RAM 53. When the estimated value of the NOx storage amount is equal to or smaller than the set value, NOx is determined in step S503.
The storage capacity saturation determination is canceled, and the determination result stored at a predetermined address in the RAM 53 is cleared.
【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。Further, 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, first, step
In step S601, it is checked whether the rich operation execution flag is set. If the rich operation execution flag is not set, the process proceeds to step S602 to clear the NOx purification amount counter, exit from the routine, and set the rich operation execution flag. If so, the process proceeds to step S603, and the current intake air amount Q is added to a NOx purification amount counter that integrates the intake air amount Q after the start of the rich operation.
【0067】そして、上記ステップS603からステップS6
04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。Then, steps S603 to S6 are performed.
Proceeding to 04, 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. If the value exceeds the set value, it is determined in step S605 that the NOx purification has been completed, the determination result is stored at a predetermined address in the RAM 53, and the routine exits.
【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。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 view of an area determination table, and FIG. 14 is an explanatory view showing divisions of control areas. FIG. 15 is a time chart showing the transition from the lean operation to the rich operation, and FIG. 16 is a time chart showing the transition from the rich operation to the lean operation.
【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。In this embodiment, the function of the cylinder-specific rich operation execution unit 77 of the above-described first embodiment is slightly changed, and the switching from the lean operation to the rich operation and the return from the rich operation to the lean operation are performed as described above. The torque shock reduction NOx purification control mode in which the lean / rich operation is switched for each cylinder at intervals of one cycle or more as described in the first embodiment, and the normal NOx in which the lean / rich operation is sequentially switched in accordance with the ignition order
The two control modes are selected according to the operation range.
【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。For this reason, in the present embodiment, the switching from the lean operation to the rich operation is performed in the same manner as in the first embodiment by the routine of FIGS. When it is determined from the estimated value that the NOx storage capacity has reached saturation, the operation is performed by setting the rich operation execution flag, and the return from the rich operation to the lean operation is performed by the NOx purification of the lean-burn three-way catalyst. When it is determined that the operation has been completed, the operation is performed by clearing the rich operation execution flag. The actual switching process from the lean operation to the rich operation and the return process from the rich operation to the lean operation for each cylinder are shown in FIG. It is selected by twelve control selection routines.
【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N
Ox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。In the control selection routine shown in FIG.
In S51, the intake air amount Q is calculated based on the signal from the intake air amount sensor 22 and the crank angle sensor 25 is calculated.
, The engine speed NE is calculated based on the signal from
As shown in FIG. 13, the normal N
A reference is made to a region determination table that stores a slice level value of the in-cylinder intake air amount that separates the Ox purification control region and the torque shock reduction NOx purification control region. A comparison is made with the intake air amount Q calculated in step S51 to check whether or not the current operation region is in a preset low rotation / low load region.
【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。That is, in order to release NOx stored in the lean-burn three-way catalyst, it is necessary to make the average air-fuel ratio of all cylinders rich to lower the oxygen concentration in the exhaust gas.
In the torque shock reduction NOx purification control mode in which lean / rich operation is switched for each cylinder at intervals of one cycle or more, when switching from lean operation to rich operation, the rich cylinder and the lean cylinder are temporarily mixed. Although the air-fuel ratio becomes lean and the effect of NOx purification does not increase, there is a possibility that fuel efficiency may deteriorate.
【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NO
x浄化制御モードの領域とする。For this reason, as shown in FIG. 14, the engine output is low and the torque
The low rotation region is a region of a normal NOx purification control mode in which the lean / rich operation is sequentially switched according to the ignition order,
In other regions, torque shock reduction NO for switching between lean / rich operation for each cylinder at intervals of one cycle or more
x It is the area of the purification control mode.
【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。When the current operation range is in the preset low rotation speed / low load range, the process proceeds from step S52 to step S53, where the normal NOx purification control mode is selected and the routine is exited. If the region is on the high rotation / high load side outside the preset low rotation / low load region, the process proceeds from step S52 to step S54 to select the torque shock reduction NOx purification control mode and exit the routine.
【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。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 # 3, #
For the # 2 and # 4 cylinders, the processing from Step S203 and S205 for leaving an interval of two or more revolutions of the engine between the cylinders from the rich operation execution routine of FIG. 4 is omitted.
【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1
6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。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 # 3 cylinder → the # 2 cylinder → the # 4 cylinder sequentially performs the lean operation in accordance with the ignition order. To rich operation. When it is determined that the NOx purification has ended after all the cylinders have been switched to the rich operation, FIG.
As shown in FIG. 6, the # 1 cylinder returns from the rich operation to the lean operation, and then returns from the rich operation to the lean operation in the order of # 3 cylinder → # 2 cylinder → # 4 cylinder.
【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。The torque shock reduction NOx purification control mode is the same as that described in the first embodiment. In this embodiment, the drivability is maintained by selecting the normal NOx purification control mode in the low rotation speed and low load range. Fuel economy deterioration can be minimized as it is.
【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。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 an explanatory diagram showing the division of the control region, FIG. 20 is a time chart showing the transition from the lean operation to the rich operation, and FIG. 21 is a time chart showing the transition from the rich operation to the lean operation.
【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NO
x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。This embodiment is different from the above-described second embodiment in that a second torque shock reduction NOx purification control mode in which lean / rich operation is switched for each cylinder at intervals shorter than one cycle in a cylinder order different from the ignition order. In addition, the second torque shock reduction NOx purification control mode and the above-described torque shock reduction NOx switching between lean / rich operation for each cylinder with an interval of one or more cycles in accordance with the ignition order.
An x purification control mode (first torque shock reduction NOx purification control mode) and the above-mentioned normal NOx purification control mode in which lean / rich operation is sequentially switched in accordance with the ignition order are selected according to the operation range. .
【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S6
1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。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, step S6
In step 1, the intake air amount Q is calculated based on the signal from the intake air amount sensor 22, and the engine speed NE is calculated based on the signal from the crank angle sensor 25. In step S62, the engine speed NE is calculated. It is checked whether or not the current operation region specified from the intake air amount Q is a high rotation / high load operation region.
【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S
66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。When the current operation region is in the high rotation / high load operation region, the above-described steps S62 to S62 are executed.
Proceeding to 66, the first torque shock reduction NOx purification control mode is selected and the routine is exited. If the current operation region is not in the high rotation / high load operation region, the process proceeds from step S62 to step S63, and furthermore, It is determined whether or not the current operation range is in the low rotation speed / low load operation range.
When the purging control mode is selected and the routine is exited, and when the vehicle is not in the low rotation speed / low load operation region, the second torque shock reduction NOx purification control mode is selected in step S65 and the routine is exited.
【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。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 the lean operation to the rich operation and the rich The normal NOx purification control region mode in which the return time from the operation to the lean operation is short is selected, and the normal NOx
The second torque shock reduction NOx purification control mode in which the switching time and the recovery time are longer than the purification control mode, and the first torque shock in which the switching time and the recovery time are longer than the second torque shock reduction NOx purification control mode The reduced NOx purification control mode is selected.
【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。In the second torque shock reduction NOx control mode, the switching from the lean operation to the rich operation is carried out at intervals of about one revolution of the engine between cylinders # 1 cylinder → #
The ignition sequence of the four cylinders # 2 cylinders # 3 cylinders is performed in a different order from the ignition sequence. Also, from the rich operation to the lean operation, the ignition sequence of the # 1 cylinders # 4 cylinders # 2 cylinders # 3 cylinders The cylinders are returned in a different order with an interval of about one engine revolution between the cylinders.
【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。In this case, the process according to the rich operation execution routine of FIG. 3 is applied to the # 1 cylinder which is the first cylinder to be switched for operation, and the # 3, # 2, and # 4 cylinders are applied to the # 1 cylinder. The processing by the rich operation execution routine shown in FIG. 18 is applied.
【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。The flowchart of the rich operation routine shown in FIG. 18 is similar to the flowchart of the rich operation routine of FIG. 4 described in the first embodiment.
It generally describes the algorithm of the lean / rich operation execution processing for the # 2 and # 4 cylinders, and the contents of the processing conform to the rich operation execution routine of FIG.
【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。That is, at the time of processing for the # 3 cylinder, the notation of "# 2 (4, 1)" in the figure is interpreted as # 2 indicating the immediately preceding operation switching cylinder # 2, and "# 3" is also indicated. The notation “(2, 4)” is interpreted as # 3 indicating the # 3 cylinder, which is a self-cylinder, and the elapsed time of one revolution of the engine in steps S352 and S355 is elapsed after the # 2 rich flag is cleared, respectively. Time, the elapsed time after the # 2 rich flag is set.
【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。Similarly, at the time of processing for the # 2 cylinder, the notation of "# 2 (4, 1)" is interpreted as # 4 indicating the immediately preceding operation switching cylinder # 4, and "# 2
The notation “3 (2,4)” is interpreted as # 2 indicating the self-cylinder # 2 cylinder, and the elapsed time in steps S352 and S355 is the elapsed time after the # 4 rich flag is cleared, #
It is the elapsed time after the 4 rich flag is set. Further, at the time of processing for the # 4 cylinder, “# 2 (4,
The notation “1)” is interpreted as # 1 indicating the # 1 cylinder which is the immediately preceding operation switching cylinder, and the notation “# 3 (2, 4)” is interpreted as # 4 indicating the # 4 cylinder which is the self-cylinder. Then, the elapsed time of one revolution of the engine in steps S352 and S355 is represented by the elapsed time after the # 1 rich flag is cleared,
It is the elapsed time after the 1 rich flag is set.
【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。As a result, as shown in FIG.
When the # 1 cylinder is switched from the lean operation to the rich operation according to the storage saturation determination, the next ignition cylinder # 3 in the same cycle and the next ignition cylinder # 2 in the same cycle remain in the lean operation during the cycle. Is the last ignition cylinder of the #
The four cylinders are 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】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。Finally, when the # 3 cylinder is switched from the lean operation to the rich operation and the NOx purification end is determined by performing the rich operation of all the cylinders, the # 1 cylinder is operated in the rich operation as shown in FIG. , The # 4 cylinder returns from the rich operation to the lean operation in the same cycle, the # 2 cylinder returns from the rich operation to the lean operation in the next cycle, and # 3 in the next cycle.
The cylinder returns from the rich operation to the lean operation.
【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。In this embodiment, the switching time from the lean operation to the rich operation and the return time from the rich operation to the lean operation can be changed according to the engine operating state, as compared with the first and second embodiments. Thus, the degree of freedom of control is increased, and the effect of minimizing fuel consumption deterioration while maintaining drivability can be maximized.
【0091】[0091]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、N
Ox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。As described above, according to the present invention, N
Excellent effects such as operation at a rich air-fuel ratio for Ox purification can be appropriately performed, and deterioration of fuel efficiency can be minimized while torque drivability is reduced and drivability is maintained. can get.
【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FIG. 1 is a functional block diagram of a control device according to a first embodiment of the present invention.
【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FIG. 2 is a flowchart of a rich operation permission routine;
【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FIG. 3 is a flowchart of a # 1 cylinder rich operation execution routine of the first embodiment;
【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FIG. 4 is a flowchart of a routine for performing a # 3 (2, 4) cylinder rich operation.
【図5】同上、NOx吸蔵量推定ルーチンのフローチャ
ートFIG. 5 is a flowchart of a NOx occlusion amount estimation routine.
【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FIG. 6 is a flowchart of a NOx storage capacity saturation determination routine;
【図7】同上、NOx浄化終了判定ルーチンのフローチ
ャートFIG. 7 is a flowchart of a NOx purification end determination routine;
【図8】同上、NOx排出量推定マップの説明図FIG. 8 is an explanatory diagram of a NOx emission amount estimation map;
【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FIG. 9 is a time chart showing a transition from lean operation to rich operation.
【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FIG. 10 is a time chart showing a transition from rich operation to lean operation.
【図11】同上、エンジン制御系の概略構成図FIG. 11 is a schematic configuration diagram of an engine control system according to the third embodiment;
【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FIG. 12 is a flowchart of a control selection routine according to the second embodiment of the present invention.
【図13】同上、領域判定テーブルの説明図FIG. 13 is an explanatory diagram of an area determination table.
【図14】同上、制御領域の区分を示す説明図FIG. 14 is an explanatory diagram showing control area divisions according to the embodiment.
【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FIG. 15 is a time chart showing a transition from lean operation to rich operation.
【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FIG. 16 is a time chart showing a transition from rich operation to lean operation.
【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FIG. 17 is a flowchart of a control selection routine according to the third embodiment of the present invention.
【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FIG. 18 is a flowchart of a routine for performing a # 3 (2, 4) cylinder rich operation.
【図19】同上、制御領域の区分を示す説明図FIG. 19 is an explanatory diagram showing control area divisions according to the embodiment.
【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FIG. 20 is a time chart showing a transition from lean operation to rich operation.
【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FIG. 21 is a time chart showing a transition from rich operation to lean operation;
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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine 19 ... Catalytic converter 50 ... ECU 75 ... NOx storage amount estimation part 76 ... NOx storage capacity saturation determination part 77 ... Cylinder rich operation execution part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 41/04 305 F02D 41/04 305B 330 330J ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F02D 41/04 305 F02D 41/04 305B 330 330 J
Claims (6)
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
間隔で切り換える制御手段を備えたことを特徴とするエ
ンジンの排気浄化装置。An exhaust gas purifying apparatus for an engine in which a catalyst for reducing and purifying the stored NOx is interposed in an exhaust system when storing NOx during lean operation of the engine and temporarily switching from lean operation to rich operation. The engine exhaust purification system according to any one of claims 1 to 3, further comprising control means for switching at a predetermined interval while shifting the timing for each cylinder when the engine is temporarily switched from the lean operation to the rich operation.
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ことを特徴とする請求項1
記載のエンジンの排気浄化装置。2. The control device according to claim 1, wherein when returning from the rich operation to the lean operation, the control means returns at a predetermined interval while shifting the timing for each cylinder.
An exhaust gas purifying device for an engine according to the above.
ス中のNOx排出量を運転領域に応じて推定し、このN
Ox排出量の推定値を積算して上記触媒に吸蔵されるN
Ox量を推定する手段と、上記NOx吸蔵量の推定値が
設定値を超えたとき、上記触媒のNOx吸蔵能力が飽和
に達したと判定する手段と、上記触媒のNOx吸蔵能力
が飽和に達したと判定されたとき、リーン運転からリッ
チ運転へ気筒別にタイミングをずらしながら所定の間隔
で切り換える手段とを備えたことを特徴とする請求項1
記載のエンジンの排気浄化装置。3. The control means estimates the NOx emission amount in the exhaust gas during the lean operation according to the operating range.
The estimated value of the Ox emission is integrated and the N stored in the catalyst is calculated.
Means for estimating the amount of Ox, means for determining that the NOx storage capacity of the catalyst has reached saturation when the estimated value of the NOx storage amount exceeds a set value, and means for determining that the NOx storage capacity of the catalyst has reached saturation. And means for switching at predetermined intervals while shifting the timing from lean operation to rich operation for each cylinder when it is determined that the operation has been performed.
An exhaust gas purifying device for an engine according to the above.
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請求項1記載のエンジンの排気浄化
装置。4. The control means accumulates 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, determines that the NOx purification of the catalyst has been completed. 2. The engine according to claim 1, further comprising means for returning from rich operation to lean operation at predetermined intervals while shifting the timing for each cylinder when it is determined that the NOx purification of the catalyst is completed. Exhaust gas purification device.
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請求項2記載のエンジ
ンの排気浄化装置。5. When the switching from the lean operation to the rich operation and the return from the rich operation to the lean operation are performed while shifting the timing for each cylinder, the switching is performed as the operating region of the lean operation is on the high load / high rotation side. 3. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 2, wherein the interval and the return interval are lengthened.
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請求項5記載のエンジンの排気浄
化装置。6. The switching interval and the return interval are set for every two revolutions of the engine according to the ignition order, every one revolution of the engine according to a cylinder order different from the ignition order, or for the ignition order. Item 6. An exhaust gas purifying apparatus for an engine according to Item 5.
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---|---|---|---|
JP34173696A JP3866347B2 (en) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | Engine exhaust purification system |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012153424A1 (en) * | 2011-05-12 | 2012-11-15 | トヨタ自動車株式会社 | System for controlling multi-fuel internal combustion engine |
JP2013253565A (en) * | 2012-06-07 | 2013-12-19 | Suzuki Motor Corp | Combustion state control device for internal combustion engine of vehicle |
US9556816B2 (en) | 2010-06-07 | 2017-01-31 | Suzuki Motor Corporation | System for controlling combustion condition in vehicle engine |
-
1996
- 1996-12-20 JP JP34173696A patent/JP3866347B2/en not_active Expired - Fee Related
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