JP3340051B2

JP3340051B2 - 内燃機関の燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JP3340051B2
Application number: JP12281997A
Authority: JP
Inventors: 年克鷹嘴; 弘志大野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-04-28
Filing date: 1997-04-28
Publication date: 2002-10-28
Anticipated expiration: 2017-04-28
Also published as: JPH10299467A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料噴
射制御装置に関し、特に、内燃機関の排気系に窒素酸化
物吸着剤を備えると共に内燃機関の燃焼室に燃料を噴射
する燃料噴射弁を有する直接噴射式内燃機関に供給する
燃料量を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】排気ガスの空燃比がリーンであるときに
窒素酸化物（以下ＮＯｘという）を吸収し、排気ガスの
空燃比をリッチ化して排気ガス中の酸素濃度を低下させ
ると吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤をディーゼ
ル機関の排気通路内に配置し、通常はディーゼル機関か
ら排出されたＮＯｘをＮＯｘ吸収剤に吸収し、ＮＯｘ吸
収剤からＮＯｘを放出すべきときにはＮＯｘ吸収剤上流
側の排気通路内に液状の還元剤を供給してＮＯｘ吸収剤
に流入する排気ガス中の酸素濃度を低下させることによ
りＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させると共に放出した
ＮＯｘを還元剤により還元する方法（リッチ・スパイク
制御）が知られている（国際公開Ｎｏ．ＷＯ９３／０７
３６３公報）。

【０００３】また、上記技術の改良として、排気ガスの
空燃比がリーンである時にＮＯｘを吸収し、排気ガス中
の空燃比をリッチ化して排気ガス中の酸素濃度を低下さ
せると吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤をディー
ゼル機関の排気通路内に配置し、通常は圧縮上死点近傍
において燃焼室内に主噴射を行い、ＮＯｘ吸収剤からＮ
Ｏｘを放出すべきときには主噴射完了後の爆発行程又は
排気行程において燃焼室内にＮＯｘ還元剤として燃料を
再度噴射（副噴射）し、もって還元剤のＮＯｘに対する
反応性を高めてＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを良好に放出し
且つ放出したＮＯｘを良好に還元するようにした方法が
知られている（特開平６−２１２９６１号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記後
者の従来の方法においては、ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを
放出するに際して主噴射を実施して通常の燃焼を行わせ
た後、さらにＮＯｘ還元剤として燃料を副噴射している
ので、燃料を燃焼室に直接噴射する最大の利点である燃
費向上の効果を低減させてしまう。

【０００５】また、副噴射は、吸気行程又は圧縮行程で
主噴射された燃料が燃焼した後の、燃焼室内のガス温度
が高い膨張行程又は排気行程において行われるため副噴
射された燃料が排気系内又はＮＯｘ吸収剤内で燃焼し、
排気ガスの空燃比のリッチ化の度合が低減し、従って、
ＮＯｘ吸収剤内で飽和したＮＯｘを効率よく還元できな
い。

【０００６】本発明の目的は、燃費の向上が図れると共
に、還元剤としての燃料が燃焼することなくＮＯｘを効
率よく還元することができる内燃機関の燃料噴射制御装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１の内燃機関の燃料噴射制御装置は、内燃機
関の排気系に設けられ、前記内燃機関の排気ガス中の窒
素酸化物を吸着する窒素酸化物吸着剤と、前記内燃機関
の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁とを有する内燃機
関の燃料噴射制御装置において、前記窒素酸化物吸着剤
内で窒素酸化物が飽和したか否かを判別する飽和判別手
段を備え、前記窒素酸化物吸着剤に吸着された窒素酸化
物が飽和したときは、前記内燃機関の吸気行程又は圧縮
行程において燃料の噴射を行うことなく、前記内燃機関
の排気行程において燃料を噴射するように前記燃料噴射
弁の燃料噴射時期を制御して前記窒素酸化物吸着剤に吸
着された窒素酸化物を還元する燃料噴射時期制御手段を
有することを特徴とする。

【０００８】請求項１の内燃機関の燃料噴射制御装置に
よれば、窒素酸化物吸着剤に吸着された窒素酸化物が飽
和したときは、窒素酸化物吸着剤に吸着された窒素酸化
物を還元するために、内燃機関の排気行程中のみにおい
て燃料噴射弁が燃焼室に燃料を噴射する。すなわち、こ
の際、内燃機関の吸気行程又は圧縮行程においては燃焼
室に燃料を噴射しない。よって、排気行程における燃焼
室への燃料の噴射が、燃焼室内のガス温度が低い状態で
なされるので、噴射された燃料が排気系内又は窒素酸化
物吸着剤内で燃焼することなく排気ガスの空燃比を十分
にリッチ化することができ、従って、窒素酸化物吸着剤
に吸着された窒素酸化物を効率よく還元することができ
る。また、内燃機関の吸気行程又は圧縮行程においては
燃焼室に燃料を噴射しないことに加え、上記リッチ化効
果により燃費の向上が図れる。

【０００９】請求項２の内燃機関の燃料噴射制御装置
は、請求項１の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記燃料噴射時期制御手段は、前記窒素酸化物吸着剤に
吸着された窒素酸化物が飽和していないときは、前記内
燃機関の吸気行程又は圧縮行程において燃料の噴射を行
うように前記燃料噴射弁の燃料噴射時期を制御すること
を特徴とする。

【００１０】

【００１１】請求項３の内燃機関の燃料噴射制御装置
は、請求項１又は２の内燃機関の燃料噴射制御装置にお
いて、前記内燃機関がガソリン機関であることを特徴と
する。

【００１２】請求項３の内燃機関の燃料噴射制御装置に
よれば、ガソリン機関の排気系に設けられた窒素酸化物
吸着剤に吸着された窒素酸化物の還元を効率よく行うこ
とができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態に係る内
燃機関の燃料噴射制御装置を図面を参照して説明する。

【００１４】図１は、本発明の実施の形態にかかる燃料
噴射制御装置及び該装置が適用される内燃機関（以下
「エンジン」という）の構成を示す図である。同図中、
１は内燃機関であり、該機関は各気筒に吸気弁及び排気
弁（図示せず）を各１対ずつ設けたＤＯＨＣ直列４気筒
のガソリンエンジンである。

【００１５】エンジン１の吸気管２は分岐部（吸気マニ
ホルド）１１を介してエンジン１の各気筒の燃焼室２５
に連通する。吸気管２の途中にはスロットル弁３が配さ
れている。スロットル弁３にはスロットル弁開度（θＴ
Ｈ）センサ４が連結されており、スロットル弁開度θＴ
Ｈに応じた電気信号を出力して電子コントロールユニッ
ト（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。

【００１６】吸気管２のスロットル弁３の上流側には吸
気温（ＴＡ）センサ８が装着されており、その検出信号
がＥＣＵ５に供給される。吸気管２のスロットル弁３と
吸気マニホルド１１の間には、拡径したチャンバ９が設
けられており、チャンバ９には吸気管内絶対圧（ＰＢ
Ａ）センサ１０が取り付けられている。ＰＢＡセンサ１
０の検出信号はＥＣＵ５に供給される。

【００１７】エンジン１の本体にはエンジン水温（Ｔ
Ｗ）センサ１３が装着されており、その検出信号がＥＣ
Ｕ５に供給される。ＥＣＵ５には、エンジン１のクラン
ク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位
置センサ１４が接続されており、クランク軸の回転角度
に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位
置センサ１４は、エンジン１の特定の気筒の所定クラン
ク角度位置で信号パルス（以下「ＣＹＬ信号パルス」と
いう）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸気行程開
始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のク
ランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８
０度毎に）ＴＤＣ信号パルスを出力するＴＤＣセンサ及
びＴＤＣ信号パルスより短い一定クランク角周期（例え
ば３０度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫ信号パルス」
という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬ信号
パルス、ＴＤＣ信号パルス及びＣＲＫ信号パルスがＥＣ
Ｕ５に供給される。これらの信号パルスは、燃料噴射時
期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転
数ＮＥの検出に使用される。

【００１８】燃料噴射弁１２が各気筒の燃焼室２５に設
けられており、各気筒の燃焼室２５内に燃料を噴射す
る。各燃料噴射弁１２は、対応する燃料供給導管２６を
介して燃料分配管２７に連結され、燃料分配管２７は燃
料供給ポンプ２８を介して燃料タンク４１に連結され
る。また、各燃料噴射弁１２はＥＣＵ５に電気的に接続
されて、ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射時期及び燃
料噴射時間（開弁時間）が制御される。エンジン１の点
火プラグ（図示せず）もＥＣＵ５に電気的に接続されて
おり、ＥＣＵ５により点火時期θＩＧが制御される。本
実施の形態においては、ＥＣＵ５は燃料噴射時期制御手
段及び飽和判別手段を構成する。

【００１９】排気管１６は分岐部（排気マニホルド）１
５を介してエンジン１の各燃焼室２５に接続されてい
る。排気管１６には分岐部１５が集合する部分の直ぐ下
流側に、広域空燃比センサ（以下「ＬＡＦセンサ」とい
う）１７が設けられている。さらに排気管１６のＬＡＦ
センサ１７の下流側には直下三元触媒１９及び床下三元
触媒２０が配されており、またこれらの三元触媒１９及
び２０の間には酸素濃度センサ（以下「Ｏ２センサ」と
いう）１８が装着されている。三元触媒１９、２０は、
排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ等の浄化を行う。ま
た、排気管１６の三元触媒２０の下流側には、排気ガス
温度（ＴＧ）センサ３５が取付けられており、その検出
信号がＥＣＵ５に供給される。

【００２０】三元触媒１９は、窒素酸化物吸着剤として
の窒素酸化物（ＮＯｘ）吸着用触媒（以下「ＮＯｘ吸着
触媒」という）を有する。以下、このＮＯｘ吸着触媒に
ついて説明する。

【００２１】ＮＯｘ吸着触媒は例えばアルミナを担体と
し、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、
リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バ
リウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ラ
ンタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれ
た少なくとも１つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持
されている。排気ガス中の空燃比がリーンであり排気ガ
ス中の酸素濃度が高いときはＮＯｘ吸着触媒はＮＯｘを
吸収し、該空燃比がリッチであり排気ガス中の酸素濃度
が低下すると吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘの吸放出
作用を行う。

【００２２】以上のＮＯｘ吸着触媒では、吸着触媒とし
てアルカリ金属、アルカリ土類、希土類から選ばれた少
なくとも１つと貴金属とをアルミナ上に担持したＮＯｘ
吸着触媒が用いられている。しかしながら、このような
ＮＯｘ吸着触媒を用いる代りにアルカリ土類と銅との複
合酸化物、即ちＢａ−Ｃｕ−Ｏ系のＮＯｘ吸着触媒を用
いることもできる。このようなアルカリ土類と銅との複
合酸化物としては例えばＭｎＯ₂・ＢａＣｕＯ₂を用いる
ことができ、この場合、白金Ｐｔ又はセリウムＣｅを添
加することもできる。

【００２３】このＭｎＯ₂・ＢａＣｕＯ₂系のＮＯｘ吸着
触媒では銅Ｃｕがこれまで述べたＮＯｘ吸着触媒の白金
Ｐｔと同様な触媒作用をなし、空燃比がリーンのときに
は銅ＣｕによりＮＯｘが酸化されて（２ＮＯ＋Ｏ₂→２
ＮＯ₂）硝酸イオンＮＯ₃ ^-の形でＮＯｘ吸着触媒内に拡
散される。

【００２４】一方、空燃比をリッチにすれば同様にＮＯ
ｘ吸着触媒からＮＯｘが放出され、このＮＯｘは銅Ｃｕ
の触媒作用によって還元せしめられる。しかしながら、
銅ＣｕのＮＯｘ還元力は白金ＰｔのＮＯｘ還元力に比べ
て弱く、従ってＢａ−Ｃａ−Ｏ系の吸着触媒を用いた場
合にはこれまで述べたＮＯｘ吸着触媒に比べてＮＯｘ放
出時に還元されないＮＯｘ量が若干増大する。その増大
したＮＯｘは三元触媒２０で処理する。

【００２５】図１に戻り、ＬＡＦセンサ１７は、ローパ
スフィルタ２２を介してＥＣＵ５に接続されており、排
気ガス中の酸素濃度（空燃比）に略比例した電気信号を
出力し、その電気信号をＥＣＵ５に供給する。Ｏ２セン
サ１８は、その出力が理論空燃比の前後において急激に
変化する特性を有し、その出力は理論空燃比よりリッチ
側で高レベルとなり、リーン側で低レベルとなる。Ｏ２
センサ１８は、ローパスフィルタ２３を介してＥＣＵ５
に接続されており、その検出信号はＥＣＵ５に供給され
る。

【００２６】排気ガスの一部を吸気管に還流する排気還
流機構３０が設けられ、該機構３０は、吸気管２のチャ
ンバ９と排気管１６とを接続する排気還流路３１と、排
気還流路３１の途中に設けられ、排気還流量を制御する
排気還流弁（ＥＧＲ弁）３２と、ＥＧＲ弁３２の弁開度
を検出し、その検出信号をＥＣＵ５に供給するリフトセ
ンサ３３とから成る。ＥＧＲ弁３２は、ソレノイドを有
する電磁弁であり、ソレノイドはＥＣＵ５に接続され、
その弁開度がＥＣＵ５からの制御信号によりリニアに変
化させることができるように構成されている。

【００２７】また、ＥＣＵ５には、大気圧を検出する大
気圧（ＰＡ）センサ２１が接続されており、その検出信
号がＥＣＵ５に供給される。

【００２８】ＥＣＵ５は、上述した各種センサからの入
力信号波形を整形して電圧レベルを所定レベルに修正
し、アナログ信号値をデジタル信号値に変化する等の機
能を有する入力回路と、中央処理回路（ＣＰＵ）と、該
ＣＰＵで実行される各種演算プログラムや後述する各種
マップ及び演算結果等を記憶するＲＯＭ及びＲＡＭから
なる記憶回路と、燃料噴射弁１２等の各種電磁弁や点火
プラグに駆動信号を出力する出力回路とを備えている。

【００２９】ＥＣＵ５は、上述の各種エンジン運転パラ
メータ信号に基づいて、ＬＡＦセンサ１７及びＯ２セン
サ１８の出力に応じたフィードバック制御運転領域やオ
ープンループ制御運転領域等の種々のエンジン運転状態
を判別するとともに、エンジン運転状態に応じ、下記式
により燃料噴射弁１２の燃料噴射時間ＴＯＵＴを演算
し、この演算結果に基づいて燃料噴射弁１２を駆動する
信号を出力する。

【００３０】ＴＯＵＴ（Ｎ）＝ＴＩＭＦ×ＫＴＯＴＡＬ
×ＫＣＭＤＭ×ＫＬＡＦここでＮは、気筒番号を表し、これを付したパラメータ
は気筒毎に算出される。なお、本実施の形態ではエンジ
ンへの燃料供給量は燃料噴射時間として算出されるが、
これは噴射される燃料量に対応するので、ＴＯＵＴを燃
料噴射量若しくは燃料量とも呼んでいる。

【００３１】また、ＴＩＭＦは、吸入空気量に対応した
基本燃料量であり、この基本燃料量ＴＩＭＦは、基本的
にはエンジン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応
じて設定されるが、スロットル弁３からエンジン１の燃
焼室に至る吸気系をモデル化し、その吸気系モデルに基
づいて吸入空気の遅れを考慮した補正を行うことが望ま
しい。その場合には、検出パラメータとしてスロットル
開度θＴＨ及び大気圧ＰＡをさらに用いる。

【００３２】ＫＴＯＴＡＬは、エンジン水温ＴＷに応じ
て設定されるエンジン水温補正係数ＫＴＷ，排気還流実
行中に排気還流量に応じて設定されるＥＧＲ補正係数Ｋ
ＥＧＲ等のフィードフォワード系補正係数をすべて乗算
することにより算出される補正係数である。

【００３３】ＫＣＭＤＭは、エンジン回転数ＮＥ、吸気
管内絶対圧ＰＢＡ等に応じて決定される目標空燃比係数
ＫＣＭＤ値に応じて燃料冷却補正を行って算出される最
終目標空燃比係数である。目標空燃比係数ＫＣＭＤは、
空燃比Ａ／Ｆの逆数、すなわち燃空比Ｆ／Ａに比例し、
理論空燃比のとき値１．０をとるので、目標当量比とも
いう。ＫＬＡＦは、ＬＡＦセンサ１７の出力としての検
出当量比ＫＡＣＴと目標当量比ＫＣＭＤとの偏差に応じ
て算出される空燃比補正係数である。

【００３４】本実施の形態では、上述した燃料噴射時間
ＴＯＵＴ（Ｎ）の算出等の機能は、ＥＣＵ５のＣＰＵに
よる演算処理により実現されるので、この処理のフロー
チャートを参照して処理の内容を具体的に説明する。

【００３５】図２は、燃料噴射弁の燃料噴射処理のプロ
グラムを示し、この処理はＴＤＣ信号パルスの発生毎に
これと同期して実行される。

【００３６】まず、ステップＳ１で、燃料噴射弁１２の
燃料噴射時間ＴＯＵＴ（Ｎ）を上記式により算出する。
上記式中の目標空燃比係数ＫＣＭＤ及び空燃比補正係数
ＫＬＡＦは、後述する図３の処理により算出する。

【００３７】次いで、ステップＳ２で、三元触媒１９中
のＮＯｘ吸着触媒内の飽和したＮＯｘを放出させること
を「１」で示すＮＯｘ放出フラグＦＲＥＬが「１」であ
るか否かを判別する。このフラグＦＲＥＬは後述する図
４の処理で設定される。

【００３８】ステップＳ２の判別の答が否定（ＮＯ）で
あって、三元触媒１９中のＮＯｘ吸着触媒内にＮＯｘが
飽和しておらず該触媒内のＮＯｘを放出させる必要がな
い場合は、ステップＳ３に進み、後述する通常燃料噴射
処理を行う一方、ステップＳ２の判別の答が肯定（ＹＥ
Ｓ）であって、三元触媒１９中のＮＯｘ吸着触媒内にＮ
Ｏｘが飽和しており該触媒内のＮＯｘを放出させる必要
がある場合は、ステップＳ４に進み、後述するリッチス
パイク用燃料噴射処理を行う。

【００３９】図３は、目標空燃比係数ＫＣＭＤ及び空燃
比補正係数ＫＬＡＦの算出処理のプログラムを示し、本
処理は図２の処理と同期して実行される。

【００４０】まず、ステップＳ１１ではエンジン１が始
動モードであるか否かを判別し、この答が肯定（ＹＥ
Ｓ）のときには、ＫＬＡＦ値を１．０に設定して（ステ
ップＳ１６）、本処理を終了する。ステップＳ１１の答
が否定（ＮＯ）、即ちエンジン１が始動モードでないと
きには、ＫＣＭＤ算出処理を実行し（ステップＳ１
２）、ＬＡＦセンサ１２が活性状態（酸素濃度の検出が
可能な状態）にあるか否かを判別する（ステップＳ１
３）。その答が否定（ＮＯ）のときには前記ステップＳ
１６に進み、肯定（ＹＥＳ）のときには、ＬＡＦセンサ
１２の出力に基づいて、検出された空燃比を表す当量比
ＫＡＣＴを算出するとともに（ステップＳ１４）、目標
当量比ＫＣＭＤと検出当量比ＫＡＣＴとが一致するよう
に空燃比補正係数ＫＬＡＦを算出し（ステップＳ１
５）、本処理を終了する。

【００４１】図３の処理によれば、エンジン１が始動モ
ードでなく、ＬＡＦセンサ１２が活性状態のときには、
検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤに一致するよ
うに、ＫＬＡＦ値が算出される。

【００４２】図４は、図２のステップＳ２で使用される
ＮＯｘ放出フラグＦＲＥＬの決定処理のプログラムを示
し、本処理は図２の処理と同期して実行される。

【００４３】まず、ステップＳ２０でＬＡＦセンサ１７
の出力としての検出当量比ＫＡＣＴが１．０より小さい
か否か、即ち空燃比がリーンか否かを判別する。ステッ
プＳ２０で、ＫＡＣＴ≧１．０、即ち空燃比がリッチで
あるときは、ステップＳ２１に進み、後述するステップ
Ｓ２４でスタートしたダウンカウントタイマｔｍＲＥＬ
１の値が「０」であるか否かを判別する。最初はｔｍＲ
ＥＬ１＞０であるので、ステップＳ２２をスキップして
ダウンカウントタイマｔｍＲＥＬ２に所定時間ＴＭＲＥ
Ｌ２（例えば、５秒）をセットしてスタートさせ（ステ
ップＳ２３）、本処理を終了する。

【００４４】前記ステップＳ２１で、ｔｍＲＥＬ１＝０
になると、前記ステップＳ２２に進み、積算エンジン回
転数ΣＮＥを０にリセットする。これにより、検出当量
比ＫＡＣＴが１．０以上であり空燃比がリッチである状
態が所定時間ｔｍＲＥＬ１継続したときには（ステップ
Ｓ２１でＹＥＳ）、エンジン積算回転数ΣＮＥを０にリ
セットして（ステップＳ２２）、前記ステップＳ２３に
進む。

【００４５】前記ステップＳ２０で、ＫＡＣＴ＜１．０
のとき、即ち空燃比がリーンであるときは、ダウンカウ
ントタイマｔｍＲＥＬ１に所定時間ＴＭＲＥＬ１（例え
ば、１０秒）をセットしてスタートさせて（ステップＳ
２４）、次いで、前回までの積算エンジン回転数ΣＮＥ
に現在のエンジン回転数ＮＥを加算して現在の積算エン
ジン回転数ΣＮＥを算出する（ステップＳ２５）。次い
で、ステップＳ２６で、現在の積算エンジン回転数ΣＮ
Ｅが所定値ＳＮＥよりも大きいか否かを判別する。この
所定値ＳＮＥは、ＮＯｘ吸着触媒にそのＮＯｘ吸着能力
の例えば８０％のＮＯｘ量が吸収されている、即ち実質
的に飽和状態と推定される積算エンジン回転数を示して
いる。前記ステップＳ２６が飽和判別手段に対応する。

【００４６】前記ステップＳ２６の判別で、最初はΣＮ
Ｅ≦ＳＮＥであるので、ステップＳ２３を実行して本処
理を終了する一方、ΣＮＥ＞ＳＮＥであるとき、即ちＮ
Ｏｘ吸着触媒にそのＮＯｘ吸着能力の８０％のＮＯｘ量
が吸着されていると推定されたときには、ステップＳ２
７に進み、ＴＧセンサ３５による排気ガス温度ＴＧが所
定値ＴＧ０、例えば２００℃よりも低いか否かを判別す
る。ステップＳ２７で、ＴＧ＜ＴＧ０のときは、前記ス
テップＳ２３を実行して本処理を終了する一方、ＴＧ≧
ＴＧ０のときには、前記ＮＯｘ放出フラグＦＲＥＬを
「１」に設定する（ステップＳ２８）。

【００４７】次いで、前記ステップＳ２３でスタートし
たタイマｔｍＲＥＬ２の値が「０」か否かを判別する
（ステップＳ２９）。最初はｔｍＲＥＬ２＞０であるの
でステップＳ３０，Ｓ３１をスキップして本処理を終了
する一方、ｔｍＲＥＬ２＝０となると、前記ＮＯｘ放出
フラグＦＲＥＬを「０」に設定し（ステップＳ３０）、
積算エンジン回転数ΣＳを０にリセットして（ステップ
Ｓ３１）、本処理を終了する。

【００４８】図４の処理によれば、ＫＡＣＴ＜１．０，
ΣＮＥ＞ＳＮＥでかつＴＧ≧ＴＧ０のとき、ＮＯｘ放出
フラグＦＲＥＬを「１」に設定し、その後所定時間（ｔ
ｍＲＥＬ２）経過後にＮＯｘ放出フラグを「０」にリセ
ットする。

【００４９】図２のステップＳ３の通常燃料噴射処理
は、以下のように行う。

【００５０】図５は、通常燃料噴射処理における燃料噴
射時期を説明するための説明図である。

【００５１】図５は、エンジン１の吸気、圧縮、膨張及
び排気の各行程から成る１サイクルを示す。吸気弁は吸
気行程開始時のＴＤＣ直前で開き始め、吸気行程終了時
の下死点（ＢＤＣ）直後に閉じる。また、排気弁は膨張
行程終了時のＢＤＣ直前に開き始め、吸気行程開始時の
ＴＤＣ直後に閉じる。吸気行程開始時のＴＤＣ前後で吸
気弁と排気弁との開弁時期が重なっている。

【００５２】燃焼室２５への燃料噴射弁１２の燃料噴射
は、まず、吸気行程の前半において吸気行程噴射が行わ
れ、次いで、圧縮行程の後半において圧縮行程噴射が行
われる。前記燃料噴射弁１２の燃料噴射時間ＴＯＵＴ
（Ｎ）の算出式で算出された前記燃料噴射弁１２の燃料
噴射時間ＴＯＵＴ（Ｎ）は、これらの吸気行程噴射及び
圧縮行程噴射の各時間の合計に相当する。燃焼室２５へ
の燃料噴射後点火プラグの作動により燃焼室２５内の混
合気が着火し、膨張行程に移行する。図５において、圧
縮行程噴射が完了した後の膨張行程及び排気行程にまた
がる領域Ｚでは、何らの燃料噴射を行わない。

【００５３】図２のステップＳ４のリッチ・スパイク用
燃料噴射処理は、以下のように行う。

【００５４】図６は、リッチ・スパイク用燃料噴射処理
における燃料噴射時期を説明するための説明図である。
このリッチ・スパイク用燃料噴射処理はＮＯｘ吸着触媒
からのＮＯｘ放出還元時（図２のステップＳ４）に実行
される。

【００５５】図６は、エンジン１の吸気、圧縮、膨張及
び排気の各行程から成る１サイクルを示す。吸気弁及び
排気弁の開閉タイミングは図５の場合と同様である。

【００５６】図２のステップＳ３の通常燃料噴射処理で
行われる吸気行程における吸気行程噴射及び圧縮行程に
おける圧縮行程噴射は本リッチ・スパイク用燃料噴射処
理では行わない。しかし、図６に示すように、圧縮行程
噴射が完了した後の膨張行程及び排気行程にまたがる領
域Ｚの後期、即ち、排気行程の中央において、燃料弁１
２による排気行程噴射を行う。

【００５７】このように、本実施の形態においては、Ｎ
Ｏｘ吸着触媒からのＮＯｘ放出還元時は、吸気行程にお
ける吸気行程噴射及び圧縮行程における圧縮行程噴射を
実行せず、しかも、領域Ｚにおける燃料噴射は、排気行
程のみに排気行程噴射として行われる（図６）。

【００５８】上記リッチ・スパイク用燃料噴射処理によ
れば、ＮＯｘ吸着触媒に吸着されたＮＯｘを還元すると
きは、エンジン１の排気行程中のみにおいて燃焼室２５
に燃料を噴射し、この際、エンジン１の吸気行程又は圧
縮行程においては燃焼室２５に燃料を噴射しない。よっ
て、排気行程における燃焼室２５への燃料の噴射が、燃
焼室２５内のガス温度が低い状態でなされるので、噴射
された燃料が排気系内又はＮＯｘ吸着触媒内で燃焼する
ことなく、排気ガスの空燃比を十分にリッチ化すること
ができ、従って、ＮＯｘ吸着触媒に吸着されたＮＯｘを
効率よく還元することができる。また、エンジン１の吸
気行程又は圧縮行程においては噴射を行わないことに加
え、上記リッチ化効果により燃費の向上が図れる。

【００５９】上記従来の技術では、ＮＯｘ吸着触媒の還
元時は、吸気行程における吸気行程噴射及び圧縮行程に
おける圧縮行程噴射（主噴射）を実行した後、領域Ｚに
おける例えば膨張行程において燃料噴射（副噴射）を行
う。

【００６０】本発明と従来の技術の燃費向上効果の比較
を図７に示す。図７は、ＮＯｘ吸着媒体がＮＯｘで飽和
したときにＮＯｘの還元処理を行ったときのＮＯｘの放
出量（ｐｐｍ）を示している。

【００６１】同図から明らかなように、同一のＮＯｘ放
出効果を得るために、本発明による方法では、従来の技
術による方法に比べて燃費をより向上させることができ
る。

【００６２】上記実施の形態において、燃料噴射量ＴＯ
ＵＴ（Ｎ）が少ないときにはスロットル弁３を一定開度
まで閉弁することによって空気過剰率を小さくすれば、
少量の排気行程噴射量で排気ガスの空燃比をリッチにし
てＮＯｘ吸着剤からＮＯｘを放出することができる。ま
た、排気環流機構３０により排気ガスを再循環するよう
にしても同様の作用効果が得られる。

【００６３】以上の実施の形態においては、本発明の直
接噴射式のガソリンエンジンに適用した場合について説
明したが、本発明を直接噴射式のディーゼルエンジンに
適用してもよい。

【００６４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１の
内燃機関の燃料噴射制御装置によれば、窒素酸化物吸着
剤に吸着された窒素酸化物が飽和したときは、窒素酸化
物吸着剤に吸着された窒素酸化物を還元するために、内
燃機関の排気行程中のみにおいて燃料噴射弁が燃焼室に
燃料を噴射する。すなわち、この際、内燃機関の吸気行
程又は圧縮行程においては燃焼室に燃料を噴射しない。
よって、排気行程における燃焼室への燃料の噴射が、燃
焼室内のガス温度が低い状態でなされるので、噴射され
た燃料が排気系内又は窒素酸化物吸着剤内で燃焼するこ
となく、排気ガスの空燃比を十分にリッチ化することが
でき、従って、窒素酸化物吸着剤に吸着された窒素酸化
物を効率よく還元することができる。また、内燃機関の
吸気行程又は圧縮行程においては燃焼室に燃料を噴射し
ないことに加え、上記リッチ化効果により燃費の向上が
図れる。

【００６５】

【００６６】請求項３の内燃機関の燃料噴射制御装置に
よれば、ガソリン機関の排気系に設けられた窒素酸化物
吸着剤に吸着された窒素酸化物の還元を効率よく行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる内燃機関及びその
制御装置の構成を示す図である。

【図２】燃料噴射処理のプログラムのフローチャートで
ある。

【図３】目標空燃比係数ＫＣＭＤ及び空燃比補正係数Ｋ
ＬＡＦの算出処理のプログラムのフローチャートであ
る。

【図４】ＮＯｘ放出フラグＦＲＥＬの決定処理のプログ
ラムのフローチャートである。

【図５】通常燃料噴射処理における燃料噴射時期を説明
するための説明図である。

【図６】リッチ・スパイク用燃料噴射処理における燃料
噴射時期を説明するための説明図である。

【図７】本発明による効果と従来の技術による効果を比
較説明するためのグラフである。

【符号の説明】

１内燃機関２吸気管５ＥＣＵ（燃料噴射時期制御手段、飽和判別手段）１２燃料噴射弁１６排気管１７広域空燃比センサ１８Ｏ２センサ１９直下三元触媒（窒素酸化物吸着剤）２０床下三元触媒２５燃焼室２８燃料ポンプ４１燃料タンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 41/02 ３２５Ｆ０２Ｄ 41/02 ３２５ＡＺＡＢＺＡＢ 41/04 ３３５ 41/04 ３３５Ｚ３８５３８５ＺＺＡＢＺＡＢ 41/34 ＺＡＢ 41/34 ＺＡＢＦ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 3/08 - 3/36 F02D 41/02 - 41/04 F02D 41/34

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気系に設けられ、前記内燃
機関の排気ガス中の窒素酸化物を吸着する窒素酸化物吸
着剤と、前記内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴
射弁とを有する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記窒素酸化物吸着剤内で窒素酸化物が飽和したか否か
を判別する飽和判別手段を備え、前記窒素酸化物吸着剤
に吸着された窒素酸化物が飽和したときは、前記内燃機
関の吸気行程又は圧縮行程において燃料の噴射を行うこ
となく、前記内燃機関の排気行程において燃料を噴射す
るように前記燃料噴射弁の燃料噴射時期を制御して前記
窒素酸化物吸着剤に吸着された窒素酸化物を還元する燃
料噴射時期制御手段を有することを特徴とする内燃機関
の燃料噴射制御装置。
【請求項２】前記燃料噴射時期制御手段は、前記窒素
酸化物吸着剤に吸着された窒素酸化物が飽和していない
ときは、前記内燃機関の吸気行程又は圧縮行程において
燃料の噴射を行うように前記燃料噴射弁の燃料噴射時期
を制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の
燃料噴射制御装置。
【請求項３】前記内燃機関がガソリン機関であること
を特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の燃料噴射
制御装置。