JP2002130008A

JP2002130008A - 内燃機関の排出ガス浄化制御装置

Info

Publication number: JP2002130008A
Application number: JP2000324678A
Authority: JP
Inventors: Akimoto Watanabe; 章元渡辺; Tatsuya Oka; 達也岡
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2002-05-09
Anticipated expiration: 2020-10-19
Also published as: JP4453060B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＮＯｘ触媒に吸蔵したＮＯｘを還元浄化する
ためのリッチスパイク制御を効率良く実施して、ＮＯｘ
浄化率やドライバビリティ等を向上する。【解決手段】リーン運転中にリッチスパイク制御実施
条件が成立する毎に一時的に空燃比をリッチにするリッ
チスパイク制御を実施する。これにより、リーン運転中
にＮＯｘ触媒２４にＮＯｘを吸蔵し、リッチスパイク制
御により、吸蔵ＮＯｘを還元浄化して放出する。この場
合、アイドル運転、減速運転、低回転・低負荷運転など
の吸入空気量（排出ガス流量）が少ないときは、ＮＯｘ
触媒２４で吸蔵ＮＯｘを十分に還元浄化できないため、
リッチスパイク制御を禁止し、吸蔵ＮＯｘを効率良く還
元浄化できる運転状態のときに、リッチスパイク制御実
施条件が成立する毎にリッチスパイク制御を実施する。
また、燃料カット中及び燃料カット終了から所定期間
や、減筒運転中にも、リッチスパイク制御を禁止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、触媒に吸蔵した窒
素酸化物（以下「ＮＯｘ」と表記する）を還元浄化する
ために、空燃比を一時的にリッチ側に制御するリッチス
パイク制御を行う内燃機関の排出ガス浄化制御装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、燃費向上等を目的として、空燃比
を理論空燃比よりもリーン側に制御するリーンバーンエ
ンジンや筒内噴射エンジンが開発されている。これらの
エンジンでは、ＮＯｘ排出量を低減するために、ＮＯｘ
吸蔵還元型触媒（以下「ＮＯｘ触媒」と表記する）を採
用したものがある。このＮＯｘ触媒は、排出ガスの空燃
比がリーンのときに排出ガス中のＮＯｘを吸蔵し、空燃
比がリッチになったときに吸蔵ＮＯｘを還元浄化して放
出する特性をもっている。

【０００３】そこで、リーン運転中にＮＯｘ触媒のＮＯ
ｘ吸蔵量が飽和するのを防止するため、特開２０００−
３４９４３号公報に示すように、リーン運転時間とリッ
チ運転時間を所定比率（例えば５０：１）に設定して、
リーン運転中に所定周期で空燃比を一時的にリッチにす
るリッチスパイク制御を実施することで、リーン運転中
にＮＯｘ触媒に吸蔵したＮＯｘを還元浄化する処理を繰
り返すようにしたものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報の技術では、リーン運転中に所定周期でリッチスパイ
ク制御を実施するため、ＮＯｘ触媒で吸蔵ＮＯｘを十分
に還元浄化できない運転状態のときにも、リッチスパイ
ク制御を実施してしまう可能性がある。このような場
合、せっかくリッチスパイク制御を実施しても、そのリ
ッチスパイク制御によって得られるＮＯｘ浄化効果が少
なく、逆に、リッチスパイク制御によって発生するトル
ク変動、排気エミッション悪化、燃費悪化等の悪影響の
方が大きくなってしまう。

【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、触媒に吸蔵したＮＯ
ｘを還元浄化しやすい運転状態でリッチスパイク制御を
実施することができ、ＮＯｘ浄化率を向上できると共
に、ＮＯｘ浄化効果の少ない無駄なリッチスパイク制御
を行わずに済み、リッチスパイク制御によるドライバビ
リティや排気エミッション等への悪影響を回避すること
ができる内燃機関の排出ガス浄化制御装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関の排出ガス浄化制御装
置は、触媒に吸蔵したＮＯｘを十分に還元浄化できない
運転状態のときには、リッチスパイク禁止手段によって
リッチスパイク制御を禁止又は遅延するようにしたもの
である。このようにすれば、リッチスパイク制御によっ
て得られるＮＯｘ浄化効果が少ないときには、仮に、他
のリッチスパイク制御実施条件が成立しても、リッチス
パイク制御が実施されないため、リッチスパイク制御に
よるトルク変動、排気エミッション悪化、燃費悪化等の
悪影響を回避することができる。しかも、触媒で吸蔵Ｎ
Ｏｘを効率良く還元浄化できる運転状態のときのみに、
リッチスパイク制御が実施されるため、リッチスパイク
制御によるＮＯｘ浄化効果も高めることができる。

【０００７】この場合、請求項２のように、アイドル運
転時にリッチスパイク制御を禁止又は遅延するようにし
ても良い。或は、請求項３のように、減速運転時にリッ
チスパイク制御を禁止又は遅延するようにしても良い。
また、請求項４のように、低回転・低負荷運転時にリッ
チスパイク制御を禁止又は遅延するようにしても良い。
アイドル運転、減速運転、低回転・低負荷運転は、いず
れも吸入空気量（排出ガス流量）が少なくなる運転状態
である。吸入空気量（排出ガス流量）が少ないときは、
空燃比をリッチにしても、触媒に供給するリッチ成分の
絶対量が少ないため、還元浄化できるＮＯｘ量も少な
く、吸蔵ＮＯｘを十分に還元浄化することができない。
従って、アイドル運転、減速運転、低回転・低負荷運転
などの吸入空気量が少ない運転状態のときにリッチスパ
イク制御を禁止又は遅延すれば、リッチスパイク制御に
よって得られるＮＯｘ浄化効果が少ないときにリッチス
パイク制御を実施せずに済み、ＮＯｘ浄化効果の高い運
転状態のときにリッチスパイク制御を効率良く実施する
ことができる。

【０００８】ところで、減速時等に実施される燃料カッ
ト中は、燃料噴射がカットされるため、リッチスパイク
制御の実施指令が出されても、空燃比をリッチにするこ
とはできない。また、燃料カット終了直後、つまり、燃
料噴射再開直後は、燃焼状態が十分に安定していないた
め、この時期にリッチスパイク制御を実施すると、空燃
比の急激な変化により燃焼状態が不安定になってドライ
バビリティや排気エミッションが悪化するおそれがあ
る。

【０００９】このような事情を考慮して、請求項５のよ
うに、燃料カット時及び燃料カット終了後の所定期間、
リッチスパイク制御を禁止又は遅延するようにしても良
い。このようにすれば、燃料カット時に、無駄なリッチ
スパイク制御の実施指令を出力することを防止できると
共に、燃料カット終了直後の燃焼状態が安定しない時期
にリッチスパイク制御を行うことを防止できて、ドライ
バビリティや排気エミッションの悪化を防止することが
できる。

【００１０】また、トラクション制御のためのトルク制
御等を行うために、所定の運転条件で一部の気筒への燃
料供給を休止して残りの気筒で内燃機関を運転する減筒
運転を行うシステムでは、減筒運転時にリッチスパイク
制御を実施すると、運転気筒からはリッチガスが排出さ
れるが、休止気筒からは吸入空気（リーンガス）がその
まま排出されるため、触媒に流れる排出ガスの空燃比が
十分にリッチにならず、触媒でＮＯｘを十分に還元浄化
することができない。

【００１１】そこで、請求項６のように、減筒運転時に
リッチスパイク制御を禁止又は遅延するようにしても良
い。このようにすれば、吸蔵ＮＯｘを十分に還元浄化で
きない減筒運転時に無駄なリッチスパイク制御を行うこ
とを防止できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明をリーンバーンエン
ジンに適用した一実施形態を図面に基づいて説明する。

【００１３】まず、図１に基づいてエンジン制御システ
ム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン
１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が
設けられ、このエアクリーナ１３の下流側には、吸気温
度を検出する吸気温センサ１４が設けられている。この
吸気温センサ１４の下流側には、スロットルバルブ１５
とスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１６
とが設けられている。

【００１４】更に、スロットルバルブ１５の下流側に
は、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１７が設け
られ、この吸気管圧力センサ１７の下流側に、サージタ
ンク１８が設けられている。このサージタンク１８に
は、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホ
ールド１９が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１９
の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射
弁２０が取り付けられている。エンジン１１のシリンダ
ヘッドには、気筒毎に点火プラグ２１が取り付けられ、
各気筒の点火プラグ２１には、点火時期毎に点火装置２
２で発生した高電圧が印加される。

【００１５】一方、エンジン１１の排気管２３（排気通
路）の途中には、排出ガスを浄化するＮＯｘ吸蔵還元型
触媒（以下「ＮＯｘ触媒」と表記する）２４が設置され
ている。このＮＯｘ触媒２４は、排出ガス中の酸素濃度
が高いリーン運転中に排出ガス中のＮＯｘを吸蔵し、空
燃比がリッチ（又はストイキ）に切り換えられて排出ガ
ス中の酸素濃度が低下したリッチ運転中に、それまでに
吸蔵したＮＯｘを還元浄化して放出する。

【００１６】このＮＯｘ触媒２４の上流側には、排出ガ
スの空燃比に応じたリニアな空燃比信号ＡＦを出力する
空燃比センサ２５が設けられ、ＮＯｘ触媒２４の下流側
には、排出ガスの空燃比が理論空燃比に対してリッチか
リーンかによって出力電圧ＶＯＸ２が反転する酸素セン
サ２６が設けられている。尚、エンジン１１のシリンダ
ブロックには、冷却水温を検出する水温センサ２７や、
エンジン回転速度を検出するクランク角センサ２８が取
り付けられている。

【００１７】エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記
する）２９は、ＣＰＵ３０、ＲＯＭ３１、ＲＡＭ３２、
バッテリ（図示せず）でバックアップされたバックアッ
プＲＡＭ３３、入力ポート３４、出力ポート３５等から
なるマイクロコンピュータを主体として構成されてい
る。入力ポート３４には、前述した各種センサの出力信
号が入力される。また、出力ポート３５には、燃料噴射
弁２０、点火装置２２等が接続されている。ＥＣＵ２９
は、ＲＯＭ３１に記憶された各種のエンジン制御プログ
ラムをＣＰＵ３０で実行することでエンジン１１の運転
を制御する。

【００１８】ＥＣＵ２９は、エンジン運転状態に基づい
てリーン運転時間とリッチ運転時間を所定比率（例えば
５０：１）で設定して、リーン運転中に一時的にリッチ
運転を実施するリッチスパイク制御を実施する。これに
より、ＮＯｘ触媒２４では、リーン運転中に排出ガス中
のＮＯｘを吸蔵し、その吸蔵ＮＯｘをリッチスパイク制
御により還元浄化して放出する処理が繰り返される。そ
の際、ＥＣＵ２９は、ＮＯｘ触媒２４で吸蔵ＮＯｘを十
分に還元浄化できない運転状態のときには、リッチスパ
イク制御を禁止して、ＮＯｘ触媒２４で吸蔵ＮＯｘを効
率良く還元浄化できるときのみ、リッチスパイク制御を
実施する。以下、ＥＣＵ２９が実行する各ルーチンの具
体的な処理内容を説明する。

【００２０】［燃料噴射量設定］図２の燃料噴射量設定
ルーチンは、空燃比のＦ／Ｂ（フィードバック）制御を
通じて燃料噴射量ＴＡＵを設定するルーチンであり、各
気筒の燃料噴射タイミング毎に実行される。本ルーチン
が起動されると、まず、ステップ１０１で、エンジン運
転状態（エンジン回転速度Ｎｅ、吸気圧ＰＭ、冷却水温
等Ｔｗ等）を読み込み、次のステップ１０２で、ＲＯＭ
３１に予め記憶されている基本噴射量マップを検索し
て、現在のエンジン回転速度Ｎｅと吸気圧ＰＭに応じた
基本噴射量Ｔｐを算出する。この後、ステップ１０３に
進み、空燃比Ｆ／Ｂ条件が成立しているか否かを判定す
る。ここで、空燃比Ｆ／Ｂ条件は、冷却水温Ｔｗが所定
温度以上であること、運転状態が高回転・高負荷領域で
ないこと、空燃比センサ２５が活性状態であること等で
あり、これらの条件を全て満たしたときに空燃比Ｆ／Ｂ
条件が成立する。

【００２１】上記ステップ１０３で、空燃比Ｆ／Ｂ条件
が不成立と判定された場合には、ステップ１０７に進
み、空燃比補正係数ＦＡＦを「１．０」に設定して、ス
テップ１０６に進む。この場合は、空燃比の補正は行わ
れない。

【００２２】一方、上記ステップ１０３で、空燃比Ｆ／
Ｂ条件成立と判定された場合には、ステップ１０４に進
み、後述する図３の目標空燃比設定ルーチンを実行して
目標空燃比ＡＦＴＧを設定し、次のステップ１０５で、
空燃比センサ２５で検出した実空燃比Ａ／Ｆと目標空燃
比ＡＦＴＧとの偏差に基づいて空燃比補正係数ＦＡＦを
算出する。

【００２３】この後、ステップ１０６に進み、基本噴射
量Ｔｐ、空燃比補正係数ＦＡＦ及び他の補正係数ＦＡＬ
Ｌ（水温、エアコン負荷等の各種補正係数）を用いて、
次式により燃料噴射量ＴＡＵを算出して、本ルーチンを
終了する。ＴＡＵ＝Ｔｐ×ＦＡＦ×ＦＡＬＬ

【００２４】［目標空燃比設定］次に、図２のステップ
１０４で実行される図３の目標空燃比設定ルーチンの処
理内容を説明する。本ルーチンが起動されると、まず、
ステップ２０１で、リッチスパイク禁止フラグＸＲＳＮ
Ｇが、リッチスパイク制御の禁止を意味する「１」にセ
ットされているか否かを判定する。このリッチスパイク
禁止フラグＸＲＳＮＧは、後述する図７のリッチスパイ
ク禁止ルーチンによって、リッチスパイク禁止条件が成
立したときに、リッチスパイク制御を禁止するために
「１」にセットされる。

【００２５】このステップ２０１で、リッチスパイク禁
止フラグＸＲＳＮＧ＝０（リッチスパイク制御許可）と
判定された場合は、ステップ２０２以降の処理を実行し
て、リーン運転中に所定周期でリッチスパイク制御が実
施されるように（図６参照）、リーン運転時間とリッチ
運転時間の時間比を設定すると共に、リーン運転時とリ
ッチ運転時の目標空燃比ＡＦＴＧをそれぞれ設定する。

【００２６】まず、ステップ２０２で、前回のリッチス
パイク制御終了後のリーン運転時間をカウントする周期
カウンタの値が「０」であるか否か（つまりリッチスパ
イク制御終了時であるか否か）を判定し、周期カウンタ
＝０であれば、ステップ２０３に進み、エンジン回転速
度Ｎｅと吸気圧ＰＭに基づいてリーン運転時間ＴＬとリ
ッチ運転時間ＴＲを設定する。ここで、リーン運転時間
ＴＬとリッチ運転時間ＴＲは、それぞれリーン空燃比で
の燃料噴射回数、リッチ空燃比での燃料噴射回数に相当
するものであって、基本的には、エンジン回転速度Ｎｅ
が高いほど又は吸気圧ＰＭが高いほど、リーン運転時間
ＴＬとリッチ運転時間ＴＲが大きな値に設定される。本
実施形態では、図４に示すリッチ運転時間ＴＲのマップ
を検索して、現在のエンジン回転速度Ｎｅと吸気圧ＰＭ
に応じたリッチ運転時間ＴＲを算出し、このリッチ運転
時間ＴＲに所定係数αを乗算することでリーン運転時間
ＴＬを算出する。ＴＬ＝ＴＲ×α

【００２７】ここで、係数αは、演算処理の簡略化のた
めに固定値（例えば５０）としても良いが、エンジン運
転状態（エンジン回転速度Ｎｅ、吸気圧ＰＭ等）に応じ
て可変しても良い。このようにしてリーン運転時間ＴＬ
とリッチ運転時間ＴＲを設定した後、ステップ２０４に
進む。

【００２８】前回までの処理で周期カウンタがインクリ
メントされている場合（リーン運転中）は、上記ステッ
プ２０２で、周期カウンタ≠０と判定されて、ステップ
２０３の処理を飛び越して、ステップ２０４に進む。

【００２９】リーン運転中は、ステップ２０４で、周期
カウンタを「１」だけインクリメントしてリーン運転時
間をカウントし、次のステップ２０５で、周期カウンタ
の値が上記ステップ２０３で設定したリーン運転時間Ｔ
Ｌに相当する値に達したか否かを判定する。もし、周期
カウンタの値が設定リーン運転時間ＴＬに達していなけ
れば、ステップ２０６に進み、図５に示す目標空燃比Ａ
ＦＴＧのマップを検索して、現在のエンジン回転速度Ｎ
ｅと吸気圧ＰＭに応じた目標空燃比ＡＦＴＧを算出し、
本ルーチンを終了する。この場合、目標空燃比ＡＦＴＧ
は、リーン制御値（例えばＡ／Ｆ＝２０〜２３に相当す
る値）に設定され、リーン運転が継続される。但し、過
渡運転時等で、リーン運転の実施条件が不成立となる場
合には、目標空燃比ＡＦＴＧは、ストイキ近傍の値に設
定される。

【００３０】その後、周期カウンタの値が設定リーン運
転時間ＴＬに達したときに、ステップ２０５からステッ
プ２０７に進み、目標空燃比ＡＦＴＧをリッチ制御値に
設定する。この場合、目標空燃比ＡＦＴＧは、演算処理
の簡略化のために固定値としても良いが、エンジン回転
速度Ｎｅや吸気圧ＰＭをパラメータとするマップを検索
して目標空燃比ＡＦＴＧを設定しても良い。マップ検索
を行う場合は、エンジン回転速度Ｎｅが高いほど又は吸
気圧ＰＭが高いほど、そのリッチ度合いが強くなるよう
に目標空燃比ＡＦＴＧを設定することが好ましい。

【００３１】目標空燃比ＡＦＴＧの設定後、ステップ２
０８に進み、周期カウンタの値がリーン運転時間ＴＬと
リッチ運転時間ＴＲの合計時間「ＴＬ＋ＴＲ」に相当す
る値に達したか否かを判定し、周期カウンタ＜ＴＬ＋Ｔ
Ｒの期間中（リッチスパイク制御中）は、そのまま本ル
ーチンを終了し、その後、周期カウンタ≧ＴＬ＋ＴＲと
判定されたときに（つまりリッチスパイク制御を終了す
るときに）、ステップ２０８からステップ２０９に進
み、周期カウンタを「０」にクリアして本ルーチンを終
了する。

【００３２】これにより、リッチスパイク禁止フラグＸ
ＲＳＮＧ＝０（リッチスパイク制御許可）の期間中は、
図６に示すように、周期カウンタ＝０〜ＴＬの期間（時
刻ｔ１〜ｔ２の期間）は、空燃比をリーン制御するリー
ン運転を実施して、排出ガス中のＮＯｘをＮＯｘ触媒２
４に吸蔵する。そして、周期カウンタ＝ＴＬ〜ＴＬ＋Ｔ
Ｒの期間（時刻ｔ２〜ｔ３の期間）は、空燃比をリッチ
に制御するリッチスパイク制御を実施して、排出ガス中
のリッチ成分（ＨＣ、ＣＯ）によりＮＯｘ触媒２４の吸
蔵ＮＯｘを還元して放出する。

【００３３】これに対して、上記ステップ２０１で、リ
ッチスパイク禁止フラグＸＲＳＮＧ＝１（リッチスパイ
ク制御禁止）と判定された場合は、ステップ２０１から
ステップ２０６に進み、図５に示す目標空燃比のマップ
を検索して、エンジン回転速度Ｎｅと吸気圧ＰＭに応じ
て目標空燃比ＡＦＴＧをリーン制御値に設定して、リー
ン運転を実施する。従って、リッチスパイク禁止フラグ
ＸＲＳＮＧ＝１の期間中は、他のリッチスパイク制御実
施条件が成立しても、リッチスパイク制御は実施されな
い。

【００３４】［リッチスパイク禁止］図７のリッチスパ
イク禁止ルーチンは、後述するリッチスパイク禁止条件
が成立したときに、リッチスパイク禁止フラグＸＲＳＮ
Ｇを「１」にセットしてリッチスパイク制御を禁止する
ルーチンである。

【００３５】本ルーチンは、所定時間毎又は所定クラン
ク角毎に実行され、特許請求の範囲でいうリッチスパイ
ク禁止手段に相当する役割を果たす。本ルーチンが起動
されると、まず、ステップ３０１〜３０５で、リッチス
パイク禁止条件が成立しているか否かを判定する。リッ
チスパイク禁止条件は、例えば次の〜である。

【００３６】アイドル運転中であること（ステップ３０１）減速運転中であること（ステップ３０２）低回転・低負荷運転中であること（ステップ３０３）燃料カット中又は燃料カット終了から所定期間内であ
ること（ステップ３０４）減筒運転中であること（ステップ３０５）

【００３６】この場合、のアイドル運転、の減速運
転、の低回転・低負荷運転は、いずれも吸入空気量
（排出ガス流量）が少なくなる運転状態である。吸入空
気量（排出ガス流量）が少ないときは、空燃比をリッチ
にしても、ＮＯｘ触媒２４に供給するリッチ成分の絶対
量が少ないため、ＮＯｘ触媒２４で還元浄化できるＮＯ
ｘ量も少なく、ＮＯｘ触媒２４の吸蔵ＮＯｘを十分に還
元浄化することができない。従って、アイドル運転中で
あること、減速運転中であること、低回転・低負荷運転
中であることを、それぞれリッチスパイク禁止条件〜
とし、吸入空気量が少ない運転状態のときには、リッ
チスパイク制御を禁止して、リッチスパイク制御による
悪影響（トルク変動、排気エミッション悪化、燃費悪化
等）を防止する。

【００３７】また、燃料カット中は、エンジン１１ヘの
燃料供給がカットされるため、リッチスパイク制御の実
施指令が出されても、空燃比をリッチにすることはでき
ない。また、燃料カット終了直後、つまり、燃料噴射再
開直後は、燃焼状態が十分に安定化していないため、こ
の時期にリッチスパイク制御を実施すると、空燃比の急
激な変化により燃焼状態が不安定になってドライバビリ
ティや排気エミッションが悪化するおそれがある。従っ
て、燃料カット中又は燃料カット終了から所定期間内で
あることをリッチスパイク禁止条件とし、燃料カット
中又は燃料カット終了直後は、リッチスパイク制御を禁
止して、ドライバビリティや排気エミッションの悪化を
防止する。

【００３８】尚、燃料カット中か否かは、燃料カットフ
ラグＸＦＣが、燃料カットの実行を意味する「１」にセ
ットされているか否かによって判定し、燃料カット終了
から所定期間内か否かは、燃料カットフラグＸＦＣが
「１」から「０」に切り換わってから所定期間内か否か
によって判定すれば良い。燃料カットフラグＸＦＣは、
後述する図８の燃料カット制御ルーチンによってセット
／リセットされる。

【００３９】また、トラクション制御のためのトルク制
御等を行うために、所定の運転条件で一部の気筒への燃
料供給を休止して残りの気筒でエンジン１１を運転する
減筒運転中に、リッチスパイク制御を実施すると、運転
気筒からはリッチガスが排出されるが、減筒気筒からは
吸入空気（リーンガス）がそのまま排出されるため、Ｎ
Ｏｘ触媒２４に流れる排出ガスの空燃比が十分にリッチ
にならず、ＮＯｘを十分に還元浄化することができな
い。従って、減筒運転中であることをリッチスパイク禁
止条件とし、減筒運転中は、リッチスパイク制御を禁
止して、リッチスパイク制御による悪影響（トルク変動
や燃費悪化等）を防止する。

【００４０】尚、減筒運転中か否かは、減筒運転フラグ
ＸＰＦＣが、減筒運転の実行を意味する「１」にセット
されているか否かによって判定すれば良い。減筒運転フ
ラグＸＰＦＣは、後述する図９及び図１０の減筒運転制
御ルーチンによってセット／リセットされる。

【００４１】以上説明した〜の条件のうちいずれか
１つでも満たせば、リッチスパイク禁止条件が成立し、
ステップ３０６に進み、リッチスパイク禁止フラグＸＲ
ＳＮＧをリッチスパイク制御禁止を意味する「１」にセ
ットして、本ルーチンを終了する。これにより、図３の
ステップ２０１で「Ｙｅｓ」と判定されるようになり、
リッチスパイク制御が禁止される。

【００４２】一方、上記〜の条件を全て満たさない
場合は、リッチスパイク禁止条件が不成立となり、ステ
ップ３０７に進み、リッチスパイク禁止フラグＸＲＳＮ
Ｇを「０」にリセットして、本ルーチンを終了する。こ
れにより、図３のステップ２０１で「Ｎｏ」と判定され
るようになり、リッチスパイク制御の禁止が解除され
る。

【００４３】尚、上記〜の条件のいずれか１つ又は
複数の条件を省略するようにしても良い。

【００４４】［燃料カット制御］図８の燃料カット制御
ルーチンは、車両が減速状態（スロットル全閉、且つ、
エンジン回転速度が燃料カット回転速度以上）のとき
に、全ての気筒の燃料噴射をカットする全気筒燃料カッ
ト（単に「燃料カット」という）を実施するルーチンで
あり、所定時間毎又は所定クランク角毎に実行され、特
許請求の範囲でいう燃料カット制御手段に相当する役割
を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ
４０１で、スロットルバルブ１５の全閉を検出するアイ
ドルスイッチ（図示せず）から出力されるアイドル信号
がオン（スロットル全閉状態）か否かを判定する。も
し、アイドル信号がオフであれば、スロットルバルブ１
５が開かれていると判断して、ステップ４０９に進み、
燃料カットフラグＸＦＣを、燃料カット復帰を意味する
「０」にリセットして、本ルーチンを終了する。

【００４５】一方、アイドル信号がオン（スロットル全
閉状態）と判定されたときには、ステップ４０２に進
み、エンジン回転速度Ｎｅが燃料カット回転速度ＮｅＦ
Ｃ以上か否かを判定する。この燃料カット回転速度Ｎｅ
ＦＣは、後述するステップ４０７で検出された前回の燃
料カット終了直後の最大エンジン回転速度ＮｅＭＡＸに
補正係数Ｋ1 を加算して算出される。もし、アイドル信
号がオン（スロットル全閉状態）で、且つ、エンジン回
転速度Ｎｅが燃料カット回転速度ＮｅＦＣ以上であれ
ば、ステップ４０３に進み、燃料カットフラグＸＦＣ
を、燃料カット実行を意味する「１」にセットして、本
ルーチンを終了する。

【００４６】その後、燃料カットによってエンジン回転
速度Ｎｅが低下して燃料カット回転速度ＮｅＦＣより低
回転になったときに、ステップ４０２からステップ４０
４に進み、エンジン回転速度Ｎｅが燃料カット復帰回転
速度ＮｅＦＣＲ以上か否かを判定する。エンジン回転速
度Ｎｅが燃料カット復帰回転速度ＮｅＦＣＲ以下に低下
するまでの期間は、ステップ４０５に進み、燃料カット
中（燃料カットフラグＸＦＣ＝１）か否かを判定し、燃
料カット中であれば、ステップ４０３に進み、燃料カッ
トフラグＸＦＣを「１」にセットしたまま本ルーチンを
終了する。

【００４７】その後、エンジン回転速度Ｎｅが燃料カッ
ト復帰回転速度ＮｅＦＣＲ以下に低下したときに、ステ
ップ４０４からステップ４０９に進み、燃料カットフラ
グＸＦＣを「０」にリセットして燃料カットを終了し、
燃料噴射を再開する。燃料噴射を再開すると、エンジン
回転速度Ｎｅが上昇して燃料カット復帰回転速度ＮｅＦ
ＣＲ以上となるため、次回の処理時に、ステップ４０４
で「Ｙｅｓ」と判定されてステップ４０５に進むが、こ
の場合、燃料カット中でないため、ステップ４０５で
「Ｎｏ」と判定されてステップ４０６に進む。

【００４８】このステップ４０６で、車速センサ（図示
せず）からの車速信号に基づいて車速が増加しているか
否を判定する。アイドル信号がオン（スロットル全閉状
態）であるにも拘らず、車速が増加していれば、車両が
下り坂を走行していると判断し、車速が増加していなけ
れば、車両が平坦路を走行していると判断する。

【００４９】車速が増加していない場合（平坦路を走行
している場合）は、ステップ４０７に進み、燃料カット
終了直後の最大エンジン回転速度ＮｅＭＡＸを検出す
る。この後、ステップ４０８に進み、この最大エンジン
回転速度ＮｅＭＡＸをバックアップＲＡＭ３３に記憶し
て、ステップ４０９に進み、燃料カットフラグＸＦＣを
「０」にリセットしたまま、本ルーチンを終了する。こ
れにより、次回の処理時には、バックアップＲＡＭ３３
内に記憶された前回の燃料カット終了直後の最大エンジ
ン回転速度ＮｅＭＡＸに基づいて設定された燃料カット
回転速度ＮｅＦＣが用いられる。

【００５０】一方、上記ステップ４０６で、車速が増加
状態にあり、車両が下り坂を走行していると判断した場
合は、ステップ４０７、４０８の処理を行うことなく、
ステップ４０９に進み、燃料カットフラグＸＦＣを
「０」にリセットしたまま、本ルーチンを終了する。

【００５１】［減筒運転制御］図９及び図１０の減筒運
転制御ルーチンは、トラクション制御のためのトルク制
御を行うために、所定の運転条件で一部の気筒への燃料
供給を休止して残りの気筒でエンジン１１を運転する減
筒運転を実施するルーチンである。本ルーチンは、各気
筒の吸気行程に同期して実行され、特許請求の範囲でい
う減筒運転制御手段に相当する役割を果たす。

【００５２】本ルーチンが起動されると、まず、ステッ
プ５０１で、減速時や最高速、過回転防止などによる全
気筒燃料カット要求が発生しているか否かを判定し、全
気筒燃料カット要求が発生していなければ、ステップ５
０３に進み、図１１のテーブルを用いて、休止気筒判別
カウンタＣinj2の値を減筒運転実行値ＦＣＬＢに変換す
る。尚、休止気筒判別カウンタＣinj2は、減筒運転中に
燃料噴射をカットする休止気筒を判別するためのカウン
タであり、後述するステップ５１９でインクリメントさ
れる。

【００５３】そして、次のステップ５０４で、トラクシ
ョン制御用ルーチン（図示せず）で算出されたエンジン
トルク低減率ＴＲに基づいて要求休止気筒数ＦＣＬを次
式により算出する。ＦＣＬ＝１２×ＴＲ／１００

【００５４】この後、ステップ５０５に進み、要求休止
気筒数ＦＣＬが１以上であるか否かを判定し、１以上で
あれば、ステップ５０６に進み、減筒運転フラグＸＰＦ
Ｃを減筒運転実行を意味する「１」にセットしてステッ
プ５０８に進む。一方、要求休止気筒数ＦＣＬが１未満
である場合は、ステップ５０７に進み、減筒運転フラグ
ＸＰＦＣを、減筒運転解除を意味する「０」にリセット
してステップ５０８に進む。

【００５５】このステップ５０８では、要求休止気筒数
ＦＣＬが上記ステップ５０３で算出した減筒運転実行値
ＦＣＬＢ以上であるか否かを判定する。例えば、要求休
止気筒数ＦＣＬが「４」の場合、図１１のテーブルに示
すように、休止気筒判別カウンタＣinj2の値が「１」，
「４」，「７」，「１０」のときに、それぞれ減筒運転
実行値ＦＣＬＢが「１」，「３」，「２」，「４」とな
り、ＦＣＬ≧ＦＣＬＢの関係が成立する。もし、ＦＣＬ
≧ＦＣＬＢであれば、休止気筒の燃料噴射処理（ステッ
プ５０９〜５１２）をカットしてステップ５０２に進
み、気筒毎のＦ／Ｃ回数カウンタＣＦＣ＃（ここで、＃
は気筒Ｎｏ．を意味し、後述する気筒判別カウンタＣin
j の値が用いられる）をインクリメントした後、ステッ
プ５１３に進む。

【００５６】一方、ステップ５０８で、ＦＣＬ＜ＦＣＬ
Ｂと判定された場合は、ステップ５０９以降の燃料噴射
処理を次のようにして実施する。まず、ステップ５０９
で、図１２のテーブルを用いて、気筒毎のＦ／Ｃ回数カ
ウンタＣＦＣ＃に応じてＦ／Ｃ補正量ＴＦＣを算出した
後、ステップ５１０に進み、気筒毎のＦ／Ｃ回数カウン
タＣＦＣ＃を「０」にクリアする。この後、ステップ５
１１に進み、燃料噴射量ＴＡＵにバッテリ電圧補正量Ｔ
ＢとＦ／Ｃ補正量ＴＦＣを加算して最終噴射時間Ｔinj
を算出する。Ｔinj ＝ＴＡＵ＋ＴＢ＋ＴＦＣ

【００５７】この後、ステップ５１２に進み、最終噴射
時間Ｔinj に応じたパルス幅の噴射信号を燃料噴射弁２
０へ出力して燃料を噴射する。この後、ステップ５１３
に進み、次に本ルーチンを実行する噴射開始時期を次式
により算出して、噴射開始時期レジスタにセットする。噴射開始時期＝（θIN−θn ）／（Ｎｅ×３６０）＋現
在時刻−ＴＡＵ−ＴＢ−（次の噴射開始気筒のＴＦＣ）
−ｔi ここで、θIN：次の噴射開始気筒の吸気開始クランク角 θn ：現在のクランク角ｔi ：燃料噴射弁２０の噴霧到達時間（例えば２ｍｓ）

【００５９】この後、図１０のステップ５１４に進み、
まず、ステップ５１４〜５１６で、気筒判別カウンタＣ
inj を１〜６の範囲でインクリメントした後、続くステ
ップ５１７〜５１９で、休止気筒判別カウンタＣinj2を
１〜１２の範囲でインクリメントして、本ルーチンを終
了する。これにより、エンジントルク低減率ＴＲに基づ
いて算出された要求休止気筒数ＦＣＬ分の気筒の燃料噴
射をカットして減筒運転を実施する。

【００６１】一方、図９のステップ５０１で、全気筒燃
料カット要求有りと判定されている期間中は、毎回、ス
テップ５０１→ステップ５０２→ステップ５１３と進
み、全気筒に対して燃料カットを実施する。

【００６２】以上説明した本実施形態によれば、吸入空
気量（排出ガス流量）が少ないときは、リッチスパイク
制御を実施しても、ＮＯｘ触媒２４の吸蔵ＮＯｘを十分
に還元浄化することができないことを考慮して、アイド
ル運転、減速運転、低回転・低負荷運転などの吸入空気
量が少ない運転状態のときにリッチスパイク制御を禁止
するようにしたので、リッチスパイク制御によって得ら
れるＮＯｘ浄化効果が少ないときには、仮に、他のリッ
チスパイク制御実施条件が成立しても、リッチスパイク
制御が実施せずに済み、リッチスパイク制御によるトル
ク変動、排気エミッション悪化、燃費悪化等の悪影響を
回避することができる。しかも、ＮＯｘ触媒２４で吸蔵
ＮＯｘを効率良く還元浄化できる運転状態のときのみ
に、リッチスパイク制御が実施されるため、リッチスパ
イク制御によるＮＯｘ浄化効果も高めることができる。

【００６３】また、燃料カット中は、リッチスパイク制
御の実施指令が出されても、実際にリッチスパイク制御
を実施することはできない。また、燃料カット終了直
後、つまり、燃料噴射再開直後は、燃焼状態が十分に安
定していないため、この時期にリッチスパイク制御を実
施すると、燃焼状態が不安定になってドライバビリティ
や排気エミッションが悪化するおそれがある。

【００６４】このような事情を考慮して、本実施形態で
は、燃料カット中及び燃料カット終了から所定期間、リ
ッチスパイク制御を禁止するようにしたので、燃料カッ
ト中に、無駄なリッチスパイク制御の実施指令を出力す
ることを防止できると共に、燃料カット終了直後の燃焼
状態が安定しない時期にリッチスパイク制御を行うこと
を防止できて、ドライバビリティや排気エミッションの
悪化を防止することができる。

【００６５】更に、本実施形態では、減筒運転中は、リ
ッチスパイク制御を実施しても、ＮＯｘ触媒２４に流れ
る排出ガスの空燃比が十分にリッチにならず、ＮＯｘを
十分に還元浄化することができないことを考慮して、減
筒運転中に、リッチスパイク制御を禁止するようにした
ので、吸蔵ＮＯｘを十分に還元浄化することができない
減筒運転中にも無駄なリッチスパイク制御を行うことを
防止することができ、リッチスパイク制御を効率良く実
施することができる。尚、本発明は、減筒運転を実施し
ないシステムに適用しても良く、この場合、図７のステ
ップ３０５の処理を省略すれば良い。

【００６７】また、本実施形態では、リッチスパイク禁
止条件が成立している期間中（リッチスパイク制御禁止
期間中）に、他のリッチスパイク制御実行条件が成立し
てもリッチスパイク制御が実施されない。この場合、リ
ッチスパイク禁止条件が不成立となってリッチスパイク
制御の禁止が解除された時点で、再度、他のリッチスパ
イク制御実行条件が成立しているか否かを判定し、他の
リッチスパイク制御実行条件が成立していれば、リッチ
スパイク制御を実施するようにしても良い。或は、リッ
チスパイク禁止条件が成立している期間中に、他のリッ
チスパイク制御実行条件が成立したときは、リッチスパ
イク制御の実施を遅延させ、リッチスパイク禁止条件が
不成立となってリッチスパイク制御の禁止が解除された
時点、又は、リッチスパイク禁止条件が不成立となるの
に十分な時間が経過した時点で、リッチスパイク制御を
実施するようにしても良い。

【００６８】その他、本発明は、リーンバーンエンジン
以外に、筒内噴射エンジン等、リッチスパイク制御によ
って吸蔵ＮＯｘを還元浄化する必要がある触媒を備えた
エンジンに適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すエンジン制御システ
ム全体の概略構成図

【図２】燃料噴射量設定ルーチンの処理の流れを示すフ
ローチャート

【図３】目標空燃比設定ルーチンの処理の流れを示すフ
ローチャート

【図４】リッチ運転時間ＴＲの算出マップを概念的に示
す図

【図５】目標空燃比ＡＦＴＧの算出マップを概念的に示
す図

【図６】空燃比と周期カウンタの挙動を示すタイムチャ
ート

【図７】リッチスパイク禁止ルーチンの処理の流れを示
すフローチャート

【図８】燃料カット制御ルーチンの処理の流れを示すフ
ローチャート

【図９】減筒運転制御ルーチンの処理の流れを示すフロ
ーチャート（その１）

【図１０】減筒運転制御ルーチンの処理の流れを示すフ
ローチャート（その２）

【図１１】休止気筒判別カウンタＣinj2と減筒運転実行
値ＦＣＬＢのテーブルを概念的に示す図

【図１２】Ｆ／Ｃ回数カウンタＣＦＣ＃とＦ／Ｃ補正量
ＴＦＣのテーブルを概念的に示す図

【符号の説明】

１１…エンジン（内燃機関）、２０…燃料噴射弁、２３
…排気管（排気通路）、２４…ＮＯｘ触媒、２５…空燃
比センサ、２９…ＥＣＵ（リッチスパイク禁止手段，燃
料カット制御手段，減筒運転制御手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１Ｆ０１Ｎ 3/28 ３０１ＣＦ０２Ｄ 17/02 Ｆ０２Ｄ 17/02 ＧＲＵ 41/08 ３０５ 41/08 ３０５ 41/12 ３０５ 41/12 ３０５Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA12 AA17 AA23 AA24 AA28 AB06 BA14 CB02 CB03 CB05 CB06 CB08 DA01 DA02 DA04 DA07 DA08 DB06 DB07 DB08 DB09 DB10 DC01 DC03 EA01 EA06 EA07 EA15 EA16 EA30 EA31 EA34 FA05 FA08 FA12 FA13 FA19 FB10 FB12 HA36 HA37 3G092 AA01 AA09 AA14 AA17 BA05 BA06 BA07 BB03 BB10 CA07 CB05 DE01S EA05 EA06 EA07 EA14 EA16 EA17 EC01 EC09 FA05 FA15 FA24 GA04 GA05 GA13 GA14 GA17 HA04Z HA05Z HA09Z HD05X HD05Z HE01Z HE03Z HE08Z HF23Z 3G301 HA01 HA07 HA15 HA18 JA02 JA04 JA21 KA00 KA07 KA08 KA16 KA24 MA01 MA13 MA24 NB14 NB15 NE13 NE14 NE15 NE16 NE21 NE23 PA07Z PA10Z PA14Z PD04A PD04Z PE01Z PE03Z PE08Z PF02Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気通路に設けた触媒に吸蔵
した窒素酸化物を還元浄化するために、内燃機関のリー
ン運転中に空燃比を一時的にリッチ側に制御するリッチ
スパイク制御を行う内燃機関の排出ガス浄化制御装置に
おいて、前記触媒に吸蔵した窒素酸化物を十分に還元浄化できな
い運転状態のときに前記リッチスパイク制御を禁止又は
遅延するリッチスパイク禁止手段を備えていることを特
徴とする内燃機関の排出ガス浄化制御装置。
【請求項２】前記リッチスパイク禁止手段は、アイド
ル運転時に前記リッチスパイク制御を禁止又は遅延する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排出ガス
浄化制御装置。
【請求項３】前記リッチスパイク禁止手段は、減速運
転時に前記リッチスパイク制御を禁止又は遅延すること
を特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排出ガ
ス浄化制御装置。
【請求項４】前記リッチスパイク禁止手段は、低回転
・低負荷運転時に前記リッチスパイク制御を禁止又は遅
延することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記
載の内燃機関の排出ガス浄化制御装置。
【請求項５】所定の運転条件で内燃機関への燃料噴射
をカットする燃料カットを実施する燃料カット制御手段
を備え、前記リッチスパイク禁止手段は、前記燃料カット時及び
前記燃料カット終了後の所定期間、前記リッチスパイク
制御を禁止又は遅延することを特徴とする請求項１乃至
４のいずれかに記載の内燃機関の排出ガス浄化制御装
置。
【請求項６】所定の運転条件で一部の気筒への燃料供
給を休止して残りの気筒で内燃機関を運転する減筒運転
を実施する減筒運転制御手段を備え、前記リッチスパイク禁止手段は、前記減筒運転時に前記
リッチスパイク制御を禁止又は遅延することを特徴とす
る請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の排出ガ
ス浄化制御装置。