JP3855817B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気浄化用にＮＯｘトラップ触媒を備える内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平８−３０３２７８号には、排気のスモーク濃度を許容値以下に抑える技術が開示されている。すなわち、排気のスモーク濃度は排気の空気過剰率と相関しており、排気の空気過剰率が小さくなるほどスモーク濃度は増加する傾向にあるため、上記従来技術では、排気の空気過剰率が運転状態に基づき設定される限界空気過剰率より小側になるのを防止することで、スモークの悪化を防止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、排気浄化性能を向上させるために排気通路中にＮＯｘトラップ触媒を配置することが一般的になっている。このＮＯｘトラップ触媒は、流入する排気の空気過剰率がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップするもので、所定時期に排気の空気過剰率をリーンからリッチに切換えることでトラップしたＮＯｘを脱離浄化するものである。
【０００４】
しかしながら、上記従来技術は、排気の空気過剰率がリーンの場合の限界空気過剰率を設定することについて開示したものであり、排気の空気過剰率をリッチに切換えた場合の限界空気過剰率の設定について開示したものではなかったため、空気過剰率の切換時の限界空気過剰率の設定に関連する内容については検討する余地を残していた。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑み、空気過剰率の切換時の限界空気過剰率の設定について好適な装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の発明では、機関の排気通路に配置され、流入する排気の空気過剰率がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップし、流入する排気の空気過剰率がリッチのときにトラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒と、前記ＮＯｘトラップ触媒の再生要求に応じて目標空気過剰率をリーン或いはリッチのいずれかに設定する目標空気過剰率設定手段と、前記目標空気過剰率がリーンのときの実空気過剰率のリッチ側限界値を運転状態に基づきリーン時限界値として演算すると共に、前記目標空気過剰率がリッチのときの実空気過剰率のリッチ側限界値を、リッチに設定された目標空気過剰率より小さなリッチ時限界値として演算する限界値演算手段と、前記目標空気過剰率がリッチからリーンヘと切換わるとき、目標空気過剰率がリーンヘと切換わってから所定時間が経過するまでの間は、前記リッチ時限界値から前記リーン時限界値への切換えに遅れ処理を施したものを限界空気過剰率として設定し、かつ前記遅れ処理の時定数を実吸入空気量と目標吸入空気量との比に基づき設定し、前記所定時間が経過した後に前記リーン時限界値を限界空気過剰率として設定する限界空気過剰率設定手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明では、機関の排気通路に配置され、流入する排気の空気過剰率がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップし、流入する排気の空気過剰率がリッチのときにトラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒と、前記ＮＯｘトラップ触媒の再生要求に応じて目標空気過剰率をリーン或いはリッチのいずれかに設定する目標空気過剰率設定手段と、前記目標空気過剰率がリーンのときの実空気過剰率のリッチ側限界値を運転状態に基づきリーン時限界値として演算する限界値演算手段と、前記目標空気過剰率がリッチからリーンヘと切換わるとき、目標空気過剰率がリーンヘと切換わってから所定時間が経過するまでの間は、リッチに設定された目標空気過剰率から前記リーン時限界値への切換えに遅れ処理を施したものを限界空気過剰率として設定し、かつ前記遅れ処理の時定数を実吸入空気量と目標吸入空気量との比に基づき設定し、前記所定時間が経過した後に前記リーン時限界値を限界空気過剰率として設定する限界空気過剰率設定手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３では、実吸入空気量／目標吸入空気量が小さく、これらの乖離が大きいほど、前記遅れ処理の時定数を小さくして、遅れを大きくすることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明では、前記限界空気過剰率設定手段は、前記遅れ処理の時定数を目標空気過剰率がリッチからリーンに移行する場合の実吸入空気量の遅れに応じた燃料噴射量の補正が成立するように設定することを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明では、前記所定時間は、前記遅れ処理が終了するまでの時間より大きいことを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１（又は請求項２）の発明によれば、目標空気過剰率がリッチからリーンヘと切換わるとき、目標空気過剰率がリーンヘと切換わってから所定時間が経過するまでの間は、リッチ時限界値（又はリッチに設定された目標空気過剰率）からリーン時限界値への切換えに遅れ処理を施したものを限界空気過剰率として設定し、所定時間が経過した後にリーン時限界値を限界空気過剰率として設定することで、リッチ時、及び、リーン→リッチ切換直後の吸入空気量の応答遅れを生じる期間は、リーン時よりスモークが悪化するものの、リーン→リッチ切換直後において限界空気過剰率の影響で運転者の意図しないトルク段差が発生することを確実に防止できる。
【００１３】
また、請求項１（又は請求項２）の発明によれば、遅れ処理の時定数を実吸入空気量と目標吸入空気量との比に基づき設定することで、吸入空気量の応答遅れ、すなわち実吸入空気量と目標吸入空気量との乖離度合を、実吸入空気量と目標吸入空気量との比としてとらえ、これに基づいて遅れ処理の時定数を適切に設定することができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、遅れ処理の時定数を目標空気過剰率がリッチからリーンに移行する場合の実吸入空気量の遅れに応じた燃料噴射量の補正が成立するように設定することで、次のような効果が得られる。
【００１６】
燃料噴射量一定として空気過剰率を低下させると、それに伴いトルクが減少する。これは燃焼悪化・燃費悪化等によるトルク減少である。ここで、リッチからリーンへ移行した直後は吸入空気量の遅れが生じるため、十分な量の空気が存在していないことから、空気過剰率はリーンへ移行した後に十分時間が経過した状態に対し、若干低下している。そのため、等燃料噴射量では、トルクは若干低下することとなる。そこで、リーン移行直後の吸入空気量の遅れが生じる運転条件において、その遅れを考慮して燃料噴射量を増量することで、トルク段差をより一層抑制することが可能となる。
【００１７】
また、吸入空気量の遅れが生じる運転条件にて燃料噴射量を増量補正するということは、リーン時の目標空気過剰率よりも実空気過剰率が下回ることを意味する。そこで、実空気過剰率が限界空気過剰率を下回らないように、限界空気過剰率の遅れ処理に用いる時定数を演算することで、確実にトルク段差を抑制できるよう燃料噴射量の増量補正が可能となる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、遅れ処理により限界空気過剰率を設定する所定時間を遅れ処理が終了するまでの時間より大きくすることで、その後に設定される限界空気過剰率との連続性を担保することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１実施形態を示す内燃機関（ここではディーゼルエンジン）のシステム図である。
ディーゼルエンジン１の吸気通路２には、エアフローメータ３、過給機４、吸気絞り弁５が設けられており、これらを通過した吸入空気は、マニホールド部６を経て、各気筒の燃焼室内へ流入する。燃料は、高圧燃料ポンプ（図示せず）により高圧化されてコモンレール７に送られ、各気筒の燃料噴射弁８から燃焼室内へ直接噴射される。燃焼室内に流入した空気と噴射された燃料はここで圧縮着火により燃焼する。
【００２２】
エンジン１からの排気はマニホールド部９を経て排気通路１０へ流出する。ここで排気の一部は、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ通路１１によりＥＧＲ弁１２を介して吸気側へ還流される。
排気通路１０には、過給機４より下流側に、排気浄化のため、ＮＯｘトラップ触媒１３を配置してある。
【００２３】
ＮＯｘトラップ触媒１３は、流入する排気の空気過剰率がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップし、流入する排気の空気過剰率がリッチのときにトラップしたＮＯｘを脱離して還元浄化するものである。
コントロールユニット２０には、エンジン１の制御のため、吸入空気量Ｑａｃ検出用のエアフローメータ３の他、エンジン回転数Ｎｅ検出用の回転数センサ２１、アクセル開度ＡＰＯ検出用のアクセル開度センサ２２、エンジン冷却水温Ｔｗ検出用の水温センサ２３、吸気圧Ｐｉｎ検出用の吸気圧センサ２４などから、信号が入力されている。
【００２４】
コントロールユニット２０は、これらの入力信号に基づいて、燃料噴射弁８への燃料噴射量及び噴射時期制御のための燃料噴射指令信号、吸気絞り弁５への開度指令信号、ＥＧＲ弁１２への開度指令信号等を出力する。
ところで、排気通路１０にＮＯｘトラップ触媒１３を備える場合、このＮＯｘトラップ触媒１３は、流入する排気の空気過剰率がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップするので、所定時期に排気の空気過剰率をリーンからリッチに切換えることでトラップしたＮＯｘを脱離浄化する必要がある。
【００２５】
従って、前記従来技術（特開平８−３０３２７８号）のように、スモークの悪化を防止するために、排気の空気過剰率に対し、リッチ側限界となる限界空気過剰率を設定して、これよりリッチ側になるのを防止する場合、ＮＯｘトラップ触媒の再生（ＮＯｘの脱離浄化）のため、排気の空気過剰率をリッチに制御する場合、限界空気過剰率をどのように設定して、制御すべきかが問題となる。
【００２６】
かかるリッチ制御時の限界空気過剰率の取り扱いについては、次の２つが考えられる。
（１） ＮＯｘトラップ触媒の再生（ＮＯｘ脱離浄化）のために排気の空気過剰率をリッチに制御しているときには、限界空気過剰率を、このときの目標空気過剰率（定数）より更にリッチ側の小さな限界空気過剰率（定数）として設定する。
【００２７】
（２） ＮＯｘトラップ触媒の再生（ＮＯｘ脱離浄化）のために排気の空気過剰率をリッチに制御しているときには、限界空気過剰率を設定しない。
ここで、上記（１）、（２）の場合のＮＯｘトラップ触媒の再生終了時（リッチ→リーン戻し時）の限界空気過剰率の動きについて図２及び図３により説明する。
【００２８】
上記（１）の場合、図２に示すように、リッチ制御時の限界空気過剰率は、このときの目標空気過剰率より小さな値であるため非常に小さな値となる。一方、リーン制御時の限界空気過剰率は、リッチ制御時の限界空気過剰率に対し、比較的大きな値となる。よって、リッチ→リーン切換時には、限界空気過剰率がリッチ制御時の限界空気過剰率からリーン制御時の限界空気過剰率へと不連続に切換わることになる。
【００２９】
上記（２）の場合、図３に示すように、限界空気過剰率は、リーン制御時のみ設定される。よって、リッチ→リーン切換時には、限界空気過剰率がリッチ制御中は存在せず、リーン制御に切換えた直後から設定されるようになる（連続でない）。
従って、上記（１）、（２）のいずれの場合であっても、次のような問題点がある。
【００３０】
実空気過剰率は、図２、図３に示すように、リッチ→リーン切換時には、遅れを伴いながらも連続的に変化することになる。この遅れはリッチ→リーン切換時に吸入空気量の実際値が目標値に対して遅れることに依存するものである。
しかしながら、限界空気過剰率はリッチ→リーン切換時に不連続であるため、図２、図３に示すように、実際には実空気過剰率が図示Ａ部分で限界空気過剰率により制限されてしまう。ここで、実吸入空気量の遅れは変化しないとすると、空気過剰率を図示Ａのように推移させるためには、燃料噴射量を減少させる必要があり、燃料噴射量の減量補正が行われてしまう。このように燃料噴射量の減量補正が行われるとトルクが低下するため、運転者はＮＯｘトラップ触媒の再生が終了したときに意図しないトルク段差を感じるといった問題点がある。
【００３１】
そこで、以下のように制御する。
先ず、ＮＯｘトラップ触媒１３の再生（ＮＯｘの脱離浄化）のためのリッチ制御（一時的であるためリッチスパイク制御ともいう）について説明する。
図４はリッチスパイク制御実行フラグＦｒｓｐｋ設定ルーチンのフローチャートである。
【００３２】
Ｓ１では、エンジン冷却水温Ｔｗ、エンジン回転数Ｎｅ、目標エンジントルクｔＴｅを読込む。尚、目標エンジントルクｔＴｅはアクセル開度ＡＰＯ及びエンジン回転数Ｎｅから算出されている。
Ｓ２では、水温Ｔｗが所定値以上か否かを判定し、所定値以上であればＳ３へ進み、所定値未満であればＳ１１へ進む。
【００３３】
Ｓ３では、エンジン回転数Ｎｅが所定範囲に入っているか否かを判定し、入っていればＳ４へ進み、入っていなければＳ１１へ進む。
Ｓ４では、目標エンジントルクｔＴｅが所定範囲に入っているか否かを判定し、入っていればＳ５へ進み、入っていなければＳ１１へ進む。
尚、Ｓ３、Ｓ４では、リッチスパイクが効果的にできる範囲すなわちＮＯｘ還元剤であるＨＣをリッチスパイクを入れることにより効果的に発生させうる領域か否かを判定している。
【００３４】
Ｓ５では、リッチスパイク制御完了フラグＦｒｓｐｋ１が立っている（リッチスパイク制御が完了している）か否かを判定し、立っていなければＳ６へ進み、立っていればＳ１３へ進む。
Ｓ６では、リッチスパイク制御実行フラグＦｒｓｐｋが立っている（既にリッチスパイク制御中）か否かを判定し、立っていなければＳ７へ進み、立っていればＳ８へ進み。
【００３５】
Ｓ７では、リッチスパイク実行カウンタＣｔｒｒｈを所定値にセットし、更にＳ１２へ進み、リッチスパイク制御実行フラグＦｒｓｐｋを立てることで、ＮＯｘトラップ触媒の再生のためのリッチスパイク制御を開始し、これにより処理を終了する。
Ｓ８では、リッチスパイク実行カウンタＣｔｒｒｈをデクリメントし（Ｃｔｒｒｈ＝Ｃｔｒｒｈ−１）、次のＳ９では、カウンタＣｔｒｒｈが０、すなわちリッチスパイク制御の終了条件か否かを判定する。
【００３６】
この判定で、カウンタＣｔｒｒｈが０でない、すなわち未だ終了条件でないときには、Ｓ１２へ進み、リッチスパイク制御実行フラグＦｒｓｐｋを立てたままに維持する。
一方、カウンタＣｔｒｒｈが０であれば、Ｓ１０へ進み、リッチスパイク制御完了フラグＦｒｓｐｋ１を立て、更にＳ１３へ進み、リッチスパイク制御実行フラグＦｒｓｐｋをクリアすることで、ＮＯｘトラップ触媒の再生のためのリッチスパイク制御を終了し、リーン制御に戻すようにして、処理を終了する。
【００３７】
Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４での判定が否のときには、Ｓ１１へ進み、リッチスパイク制御完了フラグＦｒｓｐｋ１をクリアした後、Ｓ１３へ進み、リッチスパイク制御実行フラグＦｒｓｐｋをクリアして処理を終了する。
この処理は、ＮＯｘトラップ触媒の再生のためのリッチスパイク条件（運転条件）が成立し、まだ、リッチスパイク制御を行っていないときに、所定時間リッチスパイク制御を実行し、その運転条件の変化が無いときにはリッチスパイク制御を行わず、不必要に制御を実行することを防止している。
【００３８】
次に、空気過剰率の制御について説明する。
目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａは、通常運転時（ＮＯｘトラップ触媒の再生時でないとき）には運転状態に基づき設定され（通常運転時の目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａｌ）、ＮＯｘトラップ触媒の再生時には１より小さな定数ｔＬａｍｂｄａｒに設定される。
【００３９】
実空気過剰率は、上記目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａとなるよう吸気絞り弁開度と燃料噴射量とにより制御される。但し、後述のように設定される限界空気過剰率と比較され、これを超えないように制御される。
次に、限界空気過剰率の設定について説明する。
図５は限界空気過剰率演算ルーチンのフローチャートである。
【００４０】
Ｓ２１では、図４のフローにより設定されるリッチスパイク制御実行フラグＦｒｓｐｋを読込み、また、各センサ信号よりエンジン回転数Ｎｅ、吸気圧Ｐｉｎを読込む。
Ｓ２２では、リッチスパイク制御実行フラグＦｒｓｐｋの値からＮＯｘトラップ触媒の再生中か否かを判断し、フラグＦｒｓｐｋ＝０で再生中でないときはＳ２３〜Ｓ２５へ進み、Ｆｒｓｐｋ＝１で再生中のときはＳ２６へ進む。
【００４１】
Ｓ２３では、エンジン回転数Ｎｅに対する限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｎを図６のテーブルより検索する。尚、エンジン回転数Ｎｅにより吸入空気流速や吸入空気温度、シリンダ吸入空気の乱れ強さ、燃料の貫徹力等が変化し、それにより同一空気過剰率でもエミッションが変化する。よって、スモークの排出量が所定レベル以下となるように設定する限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｎをエンジン回転速度Ｎｅ毎に変える必要があるのである。
【００４２】
次のＳ２４では、吸気圧Ｐｉｎに対する限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｐを図７のテーブルより検索する。吸気圧Ｐｉｎが低いときは空気の密度が低いため限界空気過剰率を下げることが可能となる。また、吸気圧Ｐｉｎが高いときは逆で、貫徹力が下がるために空気過剰率が上がることになるので、吸気圧Ｐｉｎに対する限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｐは右上がりの設定となる。尚、この特性は充填効率の影響ではなく、燃焼そのものの特性であるため、質量流量を測定するエアフローメータを用いていても必要となる。
【００４３】
次のＳ２５では、エンジン回転数Ｎｅと吸気圧Ｐｉｎとにそれぞれ対応した限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｎ、Ｋｌａｍｂｐを乗算して、スモーク等の排気エミッションを良好に維持できる総合的な限界空気過剰率Ｋｌａｍｂ＝Ｋｌａｍｂｎ×Ｋｌａｍｂｐを設定し、処理を終了する。
Ｓ２６では、ＮＯｘトラップ触媒の再生のためのリッチスパイク制御時であるので、このときの限界空気過剰率Ｋｌａｍｂを、再生用のリッチな空気過剰率Ｋｌａｍｂｒ＃として、処理を終了する。
【００４４】
すなわち、本実施形態では、Ｋｌａｍｂｒ＃は、リッチ時の目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａｒ（請求項２の「リッチに設定された目標空気過剰率」に相当）である。
尚、Ｋｌａｍｂｒ＃は、リッチ時の目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａｒより小さい値（請求項１の「リッチ限界値」に相当）であってもよい。
【００４５】
図８は限界空気過剰率遅れ処理ルーチンのフローチャートである。
Ｓ３１では、図５のフローによる限界空気過剰率Ｋｌａｍｂを読込み、また、目標吸入空気量ｔＱａｃ、実吸入空気量Ｑａｃを読込む。
Ｓ３２では、実吸入空気量と目標吸入空気量との比Ｒｑａｃ＝Ｑａｃ／ｔＱａｃを演算する。
【００４６】
Ｓ３３では、図９に示すようなテーブルを参照して、Ｓ３２にて演算したＲｑａｃから、限界空気過剰率の遅れ処理に用いる時定数ｔ１を演算する。
Ｓ３４では、Ｓ３３にて演算した時定数ｔ１を用いて、下記の一次遅れ式のごとく、限界空気過剰率Ｋｌａｍｂに対する遅れ処理を実施して、本フローを終了する。
【００４７】
Ｋｌａｍｂ’＝ｔ１×Ｋｌａｍｂ＋（１−ｔ１）×Ｋｌａｍｂ’
ここで、Ｋｌａｍｂ’は遅れ処理後の限界空気過剰率であり、右辺のものが前回値、左辺のものが今回値である。
本実施形態のように限界空気過剰率を設定することで、図１０に示すように、リッチ時、及び、リーン→リッチ切換直後の遅れ処理期間中は、リーン時よりスモークが悪化するものの、リーン→リッチ切換直後において限界空気過剰率の影響で運転者の意図しないトルク段差が発生することを防止できる。
【００４８】
次に本発明の第２実施形態について説明する。
空気過剰率をリッチにすると燃費率が悪化するため、図１１に示すように、トルクが低下する。そこで、図１２に示すように、リッチ時の燃料噴射量を増量補正することで、このトルク低下分を補い、トルク段差を抑制することが可能となる。しかし、このように燃料噴射量だけを増量補正するとリッチ時の実空気過剰率が目標値からずれてしまうため、目標吸入空気量ｔＱａｃも増量補正する必要がある。
【００４９】
ところで、燃料噴射量は、目標空気過剰率と目標吸入空気量とに基づき設定されるため、実際には、トルク段差を防止するのに必要な分だけ燃料噴射量が増加することになるよう、目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａに応じて目標吸入空気量ｔＱａｃを増量補正し、これらの目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａと目標吸入空気量ｔＱａｃとに基づき燃料噴射量の増量補正を行うことになる。
【００５０】
また、リッチ→リーン切換時に、燃料噴射量の増量補正をいきなり止めてしまうとトルク段差が発生する。したがって、リッチ→リーン切換時の燃料噴射量の変化によるトルク段差を防止するためには、図１２に示したように切換時に燃料噴射量を滑らかにつなぐようにすればよい。
第２実施形態は、このような場合に燃料噴射量を増量補正した場合でも、リッチ→リーン切換直後に実空気過剰率と限界空気過剰率とが交差しないようにするものである。
【００５１】
以下、第２実施形態での制御フローについて説明する。尚、第１実施形態での制御フロー（図４、図５、図８）のうち、図４、図５は共通で、限界空気過剰率の遅れ処理に関し、図８に代えて図１３のフローが実行される。
図１３は第２実施形態での限界空気過剰率の遅れ処理ルーチンのフローチャートである。
【００５２】
Ｓ４１では、図５のフローによる限界空気過剰率Ｋｌａｍｂを読込み、また、目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａ、目標吸入空気量ｔＱａｃ、実吸入空気量Ｑａｃを読込む。
Ｓ４２では、目標吸入空気量ｔＱａｃに対する補正係数ｈＱａｃを演算する。補正係数ｈＱａｃは、目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａが小さくなるほど大きくなる値である。
【００５３】
Ｓ４３では、目標吸入空気量ｔＱａｃを補正係数ｈＱａｃにより補正する（ｔＱａｃ＝ｔＱａｃ×ｈＱａｃ）。
Ｓ４４では、実吸入空気量と補正後の目標吸入空気量との比Ｒｑａｃ＝Ｑａｃ／ｔＱａｃを演算する。
Ｓ４５では、図９に示すようなテーブルを参照して、Ｓ４４にて演算したＲｑａｃから、限界空気過剰率の遅れ処理に用いる時定数ｔ２を演算する。
【００５４】
Ｓ４６では、Ｓ４５にて演算した時定数ｔ２を用いて、下記の一次遅れ式のごとく、限界空気過剰率Ｋｌａｍｂに対する遅れ処理を実施して、本フローを終了する。
Ｋｌａｍｂ’＝ｔ２×Ｋｌａｍｂ＋（１−ｔ２）×Ｋｌａｍｂ’
ここで、Ｋｌａｍｂ’は遅れ処理後の限界空気過剰率であり、右辺のものが前回値、左辺のものが今回値である。
【００５５】
特に本実施形態によれば、実空気過剰率が限界空気過剰率を下回らないように、限界空気過剰率の遅れ処理に用いる時定数を演算することで、確実にトルク段差を抑制できるよう燃料噴射量の増量補正が可能となる。
また、Ｓ４３にて補正した目標吸入空気量ｔＱａｃに基づき、下記の式のように、燃料噴射量ｔＱｆを算出して制御することで、リッチ時のトルク低下、及び、リッチ→リーン切換時のトルク段差を防止できる。
【００５６】
ｔＱｆ＝Ｑａｃ／（Ｒｑａｃ×ｔＬａｍｂｄａ×１４．６）
この制御による効果は図１２に示した通りである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態を示すエンジンのシステム図
【図２】 課題を示す図
【図３】 課題を示す図
【図４】 第１実施形態でのリッチスパイク制御実行フラグ設定のフローチャート
【図５】 第１実施形態での限界空気過剰率演算のフローチャート
【図６】 エンジン回転数に対する限界空気過剰率の特性図
【図７】 吸気圧に対する限界空気過剰率の特性図
【図８】 第１実施形態での限界空気過剰率遅れ処理のフローチャート
【図９】 限界空気過剰率の遅れ処理に用いる時定数の特性図
【図１０】 第１実施形態での効果を示す図
【図１１】 空気過剰率によるエンジントルクの感度特性を示す図
【図１２】 第２実施形態の説明図
【図１３】 第２実施形態での限界空気過剰率遅れ処理のフローチャート
【符号の説明】
１ ディーゼルエンジン
２ 吸気通路
５ 吸気絞り弁
８ 燃料噴射弁
１０ 排気通路
１２ ＥＧＲ弁
１３ ＮＯｘトラップ触媒
２０ コントロールユニット
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気浄化用にＮＯｘトラップ触媒を備える内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平８−３０３２７８号には、排気のスモーク濃度を許容値以下に抑える技術が開示されている。すなわち、排気のスモーク濃度は排気の空気過剰率と相関しており、排気の空気過剰率が小さくなるほどスモーク濃度は増加する傾向にあるため、上記従来技術では、排気の空気過剰率が運転状態に基づき設定される限界空気過剰率より小側になるのを防止することで、スモークの悪化を防止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、排気浄化性能を向上させるために排気通路中にＮＯｘトラップ触媒を配置することが一般的になっている。このＮＯｘトラップ触媒は、流入する排気の空気過剰率がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップするもので、所定時期に排気の空気過剰率をリーンからリッチに切換えることでトラップしたＮＯｘを脱離浄化するものである。
【０００４】
しかしながら、上記従来技術は、排気の空気過剰率がリーンの場合の限界空気過剰率を設定することについて開示したものであり、排気の空気過剰率をリッチに切換えた場合の限界空気過剰率の設定について開示したものではなかったため、空気過剰率の切換時の限界空気過剰率の設定に関連する内容については検討する余地を残していた。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑み、空気過剰率の切換時の限界空気過剰率の設定について好適な装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１の発明では、機関の排気通路に配置され、流入する排気の空気過剰率がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップし、流入する排気の空気過剰率がリッチのときにトラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒と、前記ＮＯｘトラップ触媒の再生要求に応じて目標空気過剰率をリーン或いはリッチのいずれかに設定する目標空気過剰率設定手段と、前記目標空気過剰率がリーンのときの実空気過剰率のリッチ側限界値を運転状態に基づきリーン時限界値として演算すると共に、前記目標空気過剰率がリッチのときの実空気過剰率のリッチ側限界値を、リッチに設定された目標空気過剰率より小さなリッチ時限界値として演算する限界値演算手段と、前記目標空気過剰率がリッチからリーンヘと切換わるとき、目標空気過剰率がリーンヘと切換わってから所定時間が経過するまでの間は、前記リッチ時限界値から前記リーン時限界値への切換えに遅れ処理を施したものを限界空気過剰率として設定し、かつ前記遅れ処理の時定数を実吸入空気量と目標吸入空気量との比に基づき設定し、前記所定時間が経過した後に前記リーン時限界値を限界空気過剰率として設定する限界空気過剰率設定手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明では、機関の排気通路に配置され、流入する排気の空気過剰率がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップし、流入する排気の空気過剰率がリッチのときにトラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒と、前記ＮＯｘトラップ触媒の再生要求に応じて目標空気過剰率をリーン或いはリッチのいずれかに設定する目標空気過剰率設定手段と、前記目標空気過剰率がリーンのときの実空気過剰率のリッチ側限界値を運転状態に基づきリーン時限界値として演算する限界値演算手段と、前記目標空気過剰率がリッチからリーンヘと切換わるとき、目標空気過剰率がリーンヘと切換わってから所定時間が経過するまでの間は、リッチに設定された目標空気過剰率から前記リーン時限界値への切換えに遅れ処理を施したものを限界空気過剰率として設定し、かつ前記遅れ処理の時定数を実吸入空気量と目標吸入空気量との比に基づき設定し、前記所定時間が経過した後に前記リーン時限界値を限界空気過剰率として設定する限界空気過剰率設定手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３では、実吸入空気量／目標吸入空気量が小さく、これらの乖離が大きいほど、前記遅れ処理の時定数を小さくして、遅れを大きくすることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明では、前記限界空気過剰率設定手段は、前記遅れ処理の時定数を目標空気過剰率がリッチからリーンに移行する場合の実吸入空気量の遅れに応じた燃料噴射量の補正が成立するように設定することを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明では、前記所定時間は、前記遅れ処理が終了するまでの時間より大きいことを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１（又は請求項２）の発明によれば、目標空気過剰率がリッチからリーンヘと切換わるとき、目標空気過剰率がリーンヘと切換わってから所定時間が経過するまでの間は、リッチ時限界値（又はリッチに設定された目標空気過剰率）からリーン時限界値への切換えに遅れ処理を施したものを限界空気過剰率として設定し、所定時間が経過した後にリーン時限界値を限界空気過剰率として設定することで、リッチ時、及び、リーン→リッチ切換直後の吸入空気量の応答遅れを生じる期間は、リーン時よりスモークが悪化するものの、リーン→リッチ切換直後において限界空気過剰率の影響で運転者の意図しないトルク段差が発生することを確実に防止できる。
【００１３】
また、請求項１（又は請求項２）の発明によれば、遅れ処理の時定数を実吸入空気量と目標吸入空気量との比に基づき設定することで、吸入空気量の応答遅れ、すなわち実吸入空気量と目標吸入空気量との乖離度合を、実吸入空気量と目標吸入空気量との比としてとらえ、これに基づいて遅れ処理の時定数を適切に設定することができる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、遅れ処理の時定数を目標空気過剰率がリッチからリーンに移行する場合の実吸入空気量の遅れに応じた燃料噴射量の補正が成立するように設定することで、次のような効果が得られる。
【００１６】
燃料噴射量一定として空気過剰率を低下させると、それに伴いトルクが減少する。これは燃焼悪化・燃費悪化等によるトルク減少である。ここで、リッチからリーンへ移行した直後は吸入空気量の遅れが生じるため、十分な量の空気が存在していないことから、空気過剰率はリーンへ移行した後に十分時間が経過した状態に対し、若干低下している。そのため、等燃料噴射量では、トルクは若干低下することとなる。そこで、リーン移行直後の吸入空気量の遅れが生じる運転条件において、その遅れを考慮して燃料噴射量を増量することで、トルク段差をより一層抑制することが可能となる。
【００１７】
また、吸入空気量の遅れが生じる運転条件にて燃料噴射量を増量補正するということは、リーン時の目標空気過剰率よりも実空気過剰率が下回ることを意味する。そこで、実空気過剰率が限界空気過剰率を下回らないように、限界空気過剰率の遅れ処理に用いる時定数を演算することで、確実にトルク段差を抑制できるよう燃料噴射量の増量補正が可能となる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、遅れ処理により限界空気過剰率を設定する所定時間を遅れ処理が終了するまでの時間より大きくすることで、その後に設定される限界空気過剰率との連続性を担保することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１実施形態を示す内燃機関（ここではディーゼルエンジン）のシステム図である。
ディーゼルエンジン１の吸気通路２には、エアフローメータ３、過給機４、吸気絞り弁５が設けられており、これらを通過した吸入空気は、マニホールド部６を経て、各気筒の燃焼室内へ流入する。燃料は、高圧燃料ポンプ（図示せず）により高圧化されてコモンレール７に送られ、各気筒の燃料噴射弁８から燃焼室内へ直接噴射される。燃焼室内に流入した空気と噴射された燃料はここで圧縮着火により燃焼する。
【００２２】
エンジン１からの排気はマニホールド部９を経て排気通路１０へ流出する。ここで排気の一部は、ＥＧＲガスとして、ＥＧＲ通路１１によりＥＧＲ弁１２を介して吸気側へ還流される。
排気通路１０には、過給機４より下流側に、排気浄化のため、ＮＯｘトラップ触媒１３を配置してある。
【００２３】
ＮＯｘトラップ触媒１３は、流入する排気の空気過剰率がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップし、流入する排気の空気過剰率がリッチのときにトラップしたＮＯｘを脱離して還元浄化するものである。
コントロールユニット２０には、エンジン１の制御のため、吸入空気量Ｑａｃ検出用のエアフローメータ３の他、エンジン回転数Ｎｅ検出用の回転数センサ２１、アクセル開度ＡＰＯ検出用のアクセル開度センサ２２、エンジン冷却水温Ｔｗ検出用の水温センサ２３、吸気圧Ｐｉｎ検出用の吸気圧センサ２４などから、信号が入力されている。
【００２４】
コントロールユニット２０は、これらの入力信号に基づいて、燃料噴射弁８への燃料噴射量及び噴射時期制御のための燃料噴射指令信号、吸気絞り弁５への開度指令信号、ＥＧＲ弁１２への開度指令信号等を出力する。
ところで、排気通路１０にＮＯｘトラップ触媒１３を備える場合、このＮＯｘトラップ触媒１３は、流入する排気の空気過剰率がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップするので、所定時期に排気の空気過剰率をリーンからリッチに切換えることでトラップしたＮＯｘを脱離浄化する必要がある。
【００２５】
従って、前記従来技術（特開平８−３０３２７８号）のように、スモークの悪化を防止するために、排気の空気過剰率に対し、リッチ側限界となる限界空気過剰率を設定して、これよりリッチ側になるのを防止する場合、ＮＯｘトラップ触媒の再生（ＮＯｘの脱離浄化）のため、排気の空気過剰率をリッチに制御する場合、限界空気過剰率をどのように設定して、制御すべきかが問題となる。
【００２６】
かかるリッチ制御時の限界空気過剰率の取り扱いについては、次の２つが考えられる。
（１） ＮＯｘトラップ触媒の再生（ＮＯｘ脱離浄化）のために排気の空気過剰率をリッチに制御しているときには、限界空気過剰率を、このときの目標空気過剰率（定数）より更にリッチ側の小さな限界空気過剰率（定数）として設定する。
【００２７】
（２） ＮＯｘトラップ触媒の再生（ＮＯｘ脱離浄化）のために排気の空気過剰率をリッチに制御しているときには、限界空気過剰率を設定しない。
ここで、上記（１）、（２）の場合のＮＯｘトラップ触媒の再生終了時（リッチ→リーン戻し時）の限界空気過剰率の動きについて図２及び図３により説明する。
【００２８】
上記（１）の場合、図２に示すように、リッチ制御時の限界空気過剰率は、このときの目標空気過剰率より小さな値であるため非常に小さな値となる。一方、リーン制御時の限界空気過剰率は、リッチ制御時の限界空気過剰率に対し、比較的大きな値となる。よって、リッチ→リーン切換時には、限界空気過剰率がリッチ制御時の限界空気過剰率からリーン制御時の限界空気過剰率へと不連続に切換わることになる。
【００２９】
上記（２）の場合、図３に示すように、限界空気過剰率は、リーン制御時のみ設定される。よって、リッチ→リーン切換時には、限界空気過剰率がリッチ制御中は存在せず、リーン制御に切換えた直後から設定されるようになる（連続でない）。
従って、上記（１）、（２）のいずれの場合であっても、次のような問題点がある。
【００３０】
実空気過剰率は、図２、図３に示すように、リッチ→リーン切換時には、遅れを伴いながらも連続的に変化することになる。この遅れはリッチ→リーン切換時に吸入空気量の実際値が目標値に対して遅れることに依存するものである。
しかしながら、限界空気過剰率はリッチ→リーン切換時に不連続であるため、図２、図３に示すように、実際には実空気過剰率が図示Ａ部分で限界空気過剰率により制限されてしまう。ここで、実吸入空気量の遅れは変化しないとすると、空気過剰率を図示Ａのように推移させるためには、燃料噴射量を減少させる必要があり、燃料噴射量の減量補正が行われてしまう。このように燃料噴射量の減量補正が行われるとトルクが低下するため、運転者はＮＯｘトラップ触媒の再生が終了したときに意図しないトルク段差を感じるといった問題点がある。
【００３１】
そこで、以下のように制御する。
先ず、ＮＯｘトラップ触媒１３の再生（ＮＯｘの脱離浄化）のためのリッチ制御（一時的であるためリッチスパイク制御ともいう）について説明する。
図４はリッチスパイク制御実行フラグＦｒｓｐｋ設定ルーチンのフローチャートである。
【００３２】
Ｓ１では、エンジン冷却水温Ｔｗ、エンジン回転数Ｎｅ、目標エンジントルクｔＴｅを読込む。尚、目標エンジントルクｔＴｅはアクセル開度ＡＰＯ及びエンジン回転数Ｎｅから算出されている。
Ｓ２では、水温Ｔｗが所定値以上か否かを判定し、所定値以上であればＳ３へ進み、所定値未満であればＳ１１へ進む。
【００３３】
Ｓ３では、エンジン回転数Ｎｅが所定範囲に入っているか否かを判定し、入っていればＳ４へ進み、入っていなければＳ１１へ進む。
Ｓ４では、目標エンジントルクｔＴｅが所定範囲に入っているか否かを判定し、入っていればＳ５へ進み、入っていなければＳ１１へ進む。
尚、Ｓ３、Ｓ４では、リッチスパイクが効果的にできる範囲すなわちＮＯｘ還元剤であるＨＣをリッチスパイクを入れることにより効果的に発生させうる領域か否かを判定している。
【００３４】
Ｓ５では、リッチスパイク制御完了フラグＦｒｓｐｋ１が立っている（リッチスパイク制御が完了している）か否かを判定し、立っていなければＳ６へ進み、立っていればＳ１３へ進む。
Ｓ６では、リッチスパイク制御実行フラグＦｒｓｐｋが立っている（既にリッチスパイク制御中）か否かを判定し、立っていなければＳ７へ進み、立っていればＳ８へ進み。
【００３５】
Ｓ７では、リッチスパイク実行カウンタＣｔｒｒｈを所定値にセットし、更にＳ１２へ進み、リッチスパイク制御実行フラグＦｒｓｐｋを立てることで、ＮＯｘトラップ触媒の再生のためのリッチスパイク制御を開始し、これにより処理を終了する。
Ｓ８では、リッチスパイク実行カウンタＣｔｒｒｈをデクリメントし（Ｃｔｒｒｈ＝Ｃｔｒｒｈ−１）、次のＳ９では、カウンタＣｔｒｒｈが０、すなわちリッチスパイク制御の終了条件か否かを判定する。
【００３６】
この判定で、カウンタＣｔｒｒｈが０でない、すなわち未だ終了条件でないときには、Ｓ１２へ進み、リッチスパイク制御実行フラグＦｒｓｐｋを立てたままに維持する。
一方、カウンタＣｔｒｒｈが０であれば、Ｓ１０へ進み、リッチスパイク制御完了フラグＦｒｓｐｋ１を立て、更にＳ１３へ進み、リッチスパイク制御実行フラグＦｒｓｐｋをクリアすることで、ＮＯｘトラップ触媒の再生のためのリッチスパイク制御を終了し、リーン制御に戻すようにして、処理を終了する。
【００３７】
Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４での判定が否のときには、Ｓ１１へ進み、リッチスパイク制御完了フラグＦｒｓｐｋ１をクリアした後、Ｓ１３へ進み、リッチスパイク制御実行フラグＦｒｓｐｋをクリアして処理を終了する。
この処理は、ＮＯｘトラップ触媒の再生のためのリッチスパイク条件（運転条件）が成立し、まだ、リッチスパイク制御を行っていないときに、所定時間リッチスパイク制御を実行し、その運転条件の変化が無いときにはリッチスパイク制御を行わず、不必要に制御を実行することを防止している。
【００３８】
次に、空気過剰率の制御について説明する。
目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａは、通常運転時（ＮＯｘトラップ触媒の再生時でないとき）には運転状態に基づき設定され（通常運転時の目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａｌ）、ＮＯｘトラップ触媒の再生時には１より小さな定数ｔＬａｍｂｄａｒに設定される。
【００３９】
実空気過剰率は、上記目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａとなるよう吸気絞り弁開度と燃料噴射量とにより制御される。但し、後述のように設定される限界空気過剰率と比較され、これを超えないように制御される。
次に、限界空気過剰率の設定について説明する。
図５は限界空気過剰率演算ルーチンのフローチャートである。
【００４０】
Ｓ２１では、図４のフローにより設定されるリッチスパイク制御実行フラグＦｒｓｐｋを読込み、また、各センサ信号よりエンジン回転数Ｎｅ、吸気圧Ｐｉｎを読込む。
Ｓ２２では、リッチスパイク制御実行フラグＦｒｓｐｋの値からＮＯｘトラップ触媒の再生中か否かを判断し、フラグＦｒｓｐｋ＝０で再生中でないときはＳ２３〜Ｓ２５へ進み、Ｆｒｓｐｋ＝１で再生中のときはＳ２６へ進む。
【００４１】
Ｓ２３では、エンジン回転数Ｎｅに対する限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｎを図６のテーブルより検索する。尚、エンジン回転数Ｎｅにより吸入空気流速や吸入空気温度、シリンダ吸入空気の乱れ強さ、燃料の貫徹力等が変化し、それにより同一空気過剰率でもエミッションが変化する。よって、スモークの排出量が所定レベル以下となるように設定する限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｎをエンジン回転速度Ｎｅ毎に変える必要があるのである。
【００４２】
次のＳ２４では、吸気圧Ｐｉｎに対する限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｐを図７のテーブルより検索する。吸気圧Ｐｉｎが低いときは空気の密度が低いため限界空気過剰率を下げることが可能となる。また、吸気圧Ｐｉｎが高いときは逆で、貫徹力が下がるために空気過剰率が上がることになるので、吸気圧Ｐｉｎに対する限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｐは右上がりの設定となる。尚、この特性は充填効率の影響ではなく、燃焼そのものの特性であるため、質量流量を測定するエアフローメータを用いていても必要となる。
【００４３】
次のＳ２５では、エンジン回転数Ｎｅと吸気圧Ｐｉｎとにそれぞれ対応した限界空気過剰率Ｋｌａｍｂｎ、Ｋｌａｍｂｐを乗算して、スモーク等の排気エミッションを良好に維持できる総合的な限界空気過剰率Ｋｌａｍｂ＝Ｋｌａｍｂｎ×Ｋｌａｍｂｐを設定し、処理を終了する。
Ｓ２６では、ＮＯｘトラップ触媒の再生のためのリッチスパイク制御時であるので、このときの限界空気過剰率Ｋｌａｍｂを、再生用のリッチな空気過剰率Ｋｌａｍｂｒ＃として、処理を終了する。
【００４４】
すなわち、本実施形態では、Ｋｌａｍｂｒ＃は、リッチ時の目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａｒ（請求項２の「リッチに設定された目標空気過剰率」に相当）である。
尚、Ｋｌａｍｂｒ＃は、リッチ時の目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａｒより小さい値（請求項１の「リッチ限界値」に相当）であってもよい。
【００４５】
図８は限界空気過剰率遅れ処理ルーチンのフローチャートである。
Ｓ３１では、図５のフローによる限界空気過剰率Ｋｌａｍｂを読込み、また、目標吸入空気量ｔＱａｃ、実吸入空気量Ｑａｃを読込む。
Ｓ３２では、実吸入空気量と目標吸入空気量との比Ｒｑａｃ＝Ｑａｃ／ｔＱａｃを演算する。
【００４６】
Ｓ３３では、図９に示すようなテーブルを参照して、Ｓ３２にて演算したＲｑａｃから、限界空気過剰率の遅れ処理に用いる時定数ｔ１を演算する。
Ｓ３４では、Ｓ３３にて演算した時定数ｔ１を用いて、下記の一次遅れ式のごとく、限界空気過剰率Ｋｌａｍｂに対する遅れ処理を実施して、本フローを終了する。
【００４７】
Ｋｌａｍｂ’＝ｔ１×Ｋｌａｍｂ＋（１−ｔ１）×Ｋｌａｍｂ’
ここで、Ｋｌａｍｂ’は遅れ処理後の限界空気過剰率であり、右辺のものが前回値、左辺のものが今回値である。
本実施形態のように限界空気過剰率を設定することで、図１０に示すように、リッチ時、及び、リーン→リッチ切換直後の遅れ処理期間中は、リーン時よりスモークが悪化するものの、リーン→リッチ切換直後において限界空気過剰率の影響で運転者の意図しないトルク段差が発生することを防止できる。
【００４８】
次に本発明の第２実施形態について説明する。
空気過剰率をリッチにすると燃費率が悪化するため、図１１に示すように、トルクが低下する。そこで、図１２に示すように、リッチ時の燃料噴射量を増量補正することで、このトルク低下分を補い、トルク段差を抑制することが可能となる。しかし、このように燃料噴射量だけを増量補正するとリッチ時の実空気過剰率が目標値からずれてしまうため、目標吸入空気量ｔＱａｃも増量補正する必要がある。
【００４９】
ところで、燃料噴射量は、目標空気過剰率と目標吸入空気量とに基づき設定されるため、実際には、トルク段差を防止するのに必要な分だけ燃料噴射量が増加することになるよう、目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａに応じて目標吸入空気量ｔＱａｃを増量補正し、これらの目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａと目標吸入空気量ｔＱａｃとに基づき燃料噴射量の増量補正を行うことになる。
【００５０】
また、リッチ→リーン切換時に、燃料噴射量の増量補正をいきなり止めてしまうとトルク段差が発生する。したがって、リッチ→リーン切換時の燃料噴射量の変化によるトルク段差を防止するためには、図１２に示したように切換時に燃料噴射量を滑らかにつなぐようにすればよい。
第２実施形態は、このような場合に燃料噴射量を増量補正した場合でも、リッチ→リーン切換直後に実空気過剰率と限界空気過剰率とが交差しないようにするものである。
【００５１】
以下、第２実施形態での制御フローについて説明する。尚、第１実施形態での制御フロー（図４、図５、図８）のうち、図４、図５は共通で、限界空気過剰率の遅れ処理に関し、図８に代えて図１３のフローが実行される。
図１３は第２実施形態での限界空気過剰率の遅れ処理ルーチンのフローチャートである。
【００５２】
Ｓ４１では、図５のフローによる限界空気過剰率Ｋｌａｍｂを読込み、また、目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａ、目標吸入空気量ｔＱａｃ、実吸入空気量Ｑａｃを読込む。
Ｓ４２では、目標吸入空気量ｔＱａｃに対する補正係数ｈＱａｃを演算する。補正係数ｈＱａｃは、目標空気過剰率ｔＬａｍｂｄａが小さくなるほど大きくなる値である。
【００５３】
Ｓ４３では、目標吸入空気量ｔＱａｃを補正係数ｈＱａｃにより補正する（ｔＱａｃ＝ｔＱａｃ×ｈＱａｃ）。
Ｓ４４では、実吸入空気量と補正後の目標吸入空気量との比Ｒｑａｃ＝Ｑａｃ／ｔＱａｃを演算する。
Ｓ４５では、図９に示すようなテーブルを参照して、Ｓ４４にて演算したＲｑａｃから、限界空気過剰率の遅れ処理に用いる時定数ｔ２を演算する。
【００５４】
Ｓ４６では、Ｓ４５にて演算した時定数ｔ２を用いて、下記の一次遅れ式のごとく、限界空気過剰率Ｋｌａｍｂに対する遅れ処理を実施して、本フローを終了する。
Ｋｌａｍｂ’＝ｔ２×Ｋｌａｍｂ＋（１−ｔ２）×Ｋｌａｍｂ’
ここで、Ｋｌａｍｂ’は遅れ処理後の限界空気過剰率であり、右辺のものが前回値、左辺のものが今回値である。
【００５５】
特に本実施形態によれば、実空気過剰率が限界空気過剰率を下回らないように、限界空気過剰率の遅れ処理に用いる時定数を演算することで、確実にトルク段差を抑制できるよう燃料噴射量の増量補正が可能となる。
また、Ｓ４３にて補正した目標吸入空気量ｔＱａｃに基づき、下記の式のように、燃料噴射量ｔＱｆを算出して制御することで、リッチ時のトルク低下、及び、リッチ→リーン切換時のトルク段差を防止できる。
【００５６】
ｔＱｆ＝Ｑａｃ／（Ｒｑａｃ×ｔＬａｍｂｄａ×１４．６）
この制御による効果は図１２に示した通りである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態を示すエンジンのシステム図
【図２】 課題を示す図
【図３】 課題を示す図
【図４】 第１実施形態でのリッチスパイク制御実行フラグ設定のフローチャート
【図５】 第１実施形態での限界空気過剰率演算のフローチャート
【図６】 エンジン回転数に対する限界空気過剰率の特性図
【図７】 吸気圧に対する限界空気過剰率の特性図
【図８】 第１実施形態での限界空気過剰率遅れ処理のフローチャート
【図９】 限界空気過剰率の遅れ処理に用いる時定数の特性図
【図１０】 第１実施形態での効果を示す図
【図１１】 空気過剰率によるエンジントルクの感度特性を示す図
【図１２】 第２実施形態の説明図
【図１３】 第２実施形態での限界空気過剰率遅れ処理のフローチャート
【符号の説明】
１ ディーゼルエンジン
２ 吸気通路
５ 吸気絞り弁
８ 燃料噴射弁
１０ 排気通路
１２ ＥＧＲ弁
１３ ＮＯｘトラップ触媒
２０ コントロールユニット
Claims (5)
- 機関の排気通路に配置され、流入する排気の空気過剰率がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップし、流入する排気の空気過剰率がリッチのときにトラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒と、
前記ＮＯｘトラップ触媒の再生要求に応じて目標空気過剰率をリーン或いはリッチのいずれかに設定する目標空気過剰率設定手段と、
前記目標空気過剰率がリーンのときの実空気過剰率のリッチ側限界値を運転状態に基づきリーン時限界値として演算すると共に、前記目標空気過剰率がリッチのときの実空気過剰率のリッチ側限界値を、リッチに設定された目標空気過剰率より小さなリッチ時限界値として演算する限界値演算手段と、
前記目標空気過剰率がリッチからリーンヘと切換わるとき、目標空気過剰率がリーンヘと切換わってから所定時間が経過するまでの間は、前記リッチ時限界値から前記リーン時限界値への切換えに遅れ処理を施したものを限界空気過剰率として設定し、かつ前記遅れ処理の時定数を実吸入空気量と目標吸入空気量との比に基づき設定し、前記所定時間が経過した後に前記リーン時限界値を限界空気過剰率として設定する限界空気過剰率設定手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 機関の排気通路に配置され、流入する排気の空気過剰率がリーンのときに排気中のＮＯｘをトラップし、流入する排気の空気過剰率がリッチのときにトラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒と、
前記ＮＯｘトラップ触媒の再生要求に応じて目標空気過剰率をリーン或いはリッチのいずれかに設定する目標空気過剰率設定手段と、
前記目標空気過剰率がリーンのときの実空気過剰率のリッチ側限界値を運転状態に基づきリーン時限界値として演算する限界値演算手段と、
前記目標空気過剰率がリッチからリーンヘと切換わるとき、目標空気過剰率がリーンヘと切換わってから所定時間が経過するまでの間は、リッチに設定された目標空気過剰率から前記リーン時限界値への切換えに遅れ処理を施したものを限界空気過剰率として設定し、かつ前記遅れ処理の時定数を実吸入空気量と目標吸入空気量との比に基づき設定し、前記所定時間が経過した後に前記リーン時限界値を限界空気過剰率として設定する限界空気過剰率設定手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 実吸入空気量／目標吸入空気量が小さく、これらの乖離が大きいほど、前記遅れ処理の時定数を小さくして、遅れを大きくすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の制御装置。
- 前記限界空気過剰率設定手段は、前記遅れ処理の時定数を目標空気過剰率がリッチからリーンに移行する場合の実吸入空気量の遅れに応じた燃料噴射量の補正が成立するように設定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
- 前記所定時間は、前記遅れ処理が終了するまでの時間より大きいことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
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