JPH09133036A

JPH09133036A - 内燃機関の吸気制御装置

Info

Publication number: JPH09133036A
Application number: JP29279095A
Authority: JP
Inventors: Toshishige Saiki; 利成斉木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-11-10
Filing date: 1995-11-10
Publication date: 1997-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】吸気制御弁及びＮＯｘ吸収分解触媒を有する内
燃機関において、浄化時におけるトルクショックを低減
し、触媒の劣化等による機能低下を抑制する。【解決手段】スロットルバルブ８下流のサージタンク９
とインジェクタ４との間の吸気通路２内には、アクチュ
エータ２０により開閉される吸気制御弁１９が設けら
れ、排気通路７の途中にはＮＯｘ吸収分解触媒３１が設
けられる。電子制御装置（ＥＣＵ）４１は、空燃比リー
ンの状態が長く続くと、吸収されるＮＯｘの量が飽和状
態に達するため、それまでのリーンの状態から事実上空
燃比を増大させ、ＮＯｘの放出を行う。当該空燃比の増
大に際し、ＥＣＵ４１は吸気制御弁１９の開弁時間を短
縮する。このため、燃料噴射量が増量されなくとも事実
上の空燃比がそれまでよりリッチな状態となり、燃料噴
射量が急激に増量されることにより出力が急増してしま
うのが抑制される。また、点火時期の遅角制御を行う必
要もない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸気制
御装置に係り、詳しくは、スロットルバルブとは別体
に、内燃機関の吸気通路に設けられた吸気制御弁を有す
るとともに、排気通路には、ＮＯｘ吸収分解触媒を有し
てなる内燃機関の吸気制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えばリーンバーンエンジン
において、排気通路内にＮＯｘ吸収分解触媒を有してな
るものが知られている。このＮＯｘ吸収分解触媒という
のは、空燃比リーンの排気中（酸化雰囲気中）ではＮＯ
ｘを吸収する。一方、空燃比リッチ又はストイキの排気
中（還元雰囲気中）では、排気ガス中に未燃ガスが存在
するため、ＮＯｘと未燃ガス中の炭化水素とが排気通路
内で反応を起こす。この還元反応により、ＮＯｘは窒素
ガス等に還元され、結果的にＮＯｘ吸収分解触媒に吸収
されていたＮＯｘが放出される。

【０００３】このように、ＮＯｘ吸収分解触媒には上記
特性があるため、空燃比リーン状態が継続した場合に
は、吸収できるＮＯｘの量が飽和状態に達してしまい、
それ以降ＮＯｘの吸収ができなくなってしまうことが考
えられる。このため、ＮＯｘを強制的に放出させてやる
「リッチスパイク制御」なる技術が確立されている（例
えば特開平６−５８１８５号公報等参照）。この技術で
は、空燃比リーンで運転されている場合において、吸収
できるＮＯｘの量が飽和状態に達する前に、一時的に燃
料噴射量が増量され、空燃比がリッチとされる。このた
め、ＮＯｘ吸収分解触媒に吸収されていたＮＯｘが放出
されることとなり、当該触媒が浄化され、再利用に供さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記技術で
は、それまでリーン状態であった空燃比が、燃料噴射量
が増量されることによりリッチ状態（又はストイキ状
態）に移行するのに伴い、出力が急増し、トルクショッ
クを起こしてしまうおそれがあった。

【０００５】これに対し、当該トルクショックを抑える
ために、燃料噴射量の増量とともに、点火時期を遅角す
ることも考えられる。しかしながら、かかる遅角制御を
行った場合には、排気通路内における排気温度が上昇し
てしまうおそれがあった。そのため、当該排気通路内に
設けられたＮＯｘ吸収分解触媒が加熱されてしまい、劣
化が早まる等、触媒に悪影響が及ぶおそれがあった。

【０００６】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、スロットルバルブとは別体
に、内燃機関の各気筒に対応する吸気通路に設けられた
吸気制御弁を有するとともに、排気通路には、ＮＯｘ吸
収分解触媒を有してなる内燃機関の吸気制御装置におい
て、必要に応じて当該ＮＯｘ吸収分解触媒の浄化により
同触媒の機能を有効に発揮させるのは勿論のこと、浄化
時におけるトルクショックを低減し、かつ、触媒の劣化
等による機能低下を抑制することのできる内燃機関の吸
気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】上記目的を達成するため
に請求項１に記載の発明においては、図１に示すよう
に、内燃機関Ｍ１の回転に同期して所定のタイミングで
駆動され、燃焼室Ｍ２に通じる吸気通路Ｍ３を開閉する
吸気バルブＭ４と、前記吸気通路Ｍ３の途中に設けられ
たスロットルバルブＭ５と、前記スロットルバルブＭ５
の下流側において、前記吸気通路Ｍ３に設けられた吸気
制御弁Ｍ６と、前記吸気制御弁Ｍ６を開閉するためのア
クチュエータＭ７と、前記内燃機関Ｍ１の運転状態を検
出する運転状態検出手段Ｍ８と、前記運転状態検出手段
Ｍ８の検出結果に基づき、前記アクチュエータＭ７を制
御する吸気制御手段Ｍ９と、前記燃焼室Ｍ２に通じる排
気通路Ｍ１０の途中に設けられ、空燃比リーンの排気中
でＮＯｘを吸収し、空燃比リッチ又はストイキの排気中
でＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収分解触媒Ｍ１１とを備え
た内燃機関の吸気制御装置であって、前記ＮＯｘ吸収分
解触媒Ｍ１１により吸収されるＮＯｘの量が飽和に達す
る前に、当該ＮＯｘを放出させる必要があることを判断
する放出判断手段Ｍ１２と、前記放出判断手段Ｍ１２に
よりＮＯｘを放出させる必要があると判断された場合
に、前記吸気制御弁Ｍ６の開弁時間を短縮するよう前記
アクチュエータＭ７を制御する開弁時間短縮制御手段Ｍ
１３とを設けたことをその要旨としている。

【０００８】上記の構成によれば、吸気バルブＭ４は、
内燃機関Ｍ１の回転に同期して所定のタイミングで駆動
され、燃焼室Ｍ２に通じる吸気通路Ｍ３を開閉する。ま
た、吸気通路Ｍ３の途中に設けられたスロットルバルブ
Ｍ５が開閉されることにより、基本的には内燃機関Ｍ１
に供給される吸入空気量が調整されうる。さらに、スロ
ットルバルブＭ５の下流側において、吸気通路Ｍ３に設
けられた吸気制御弁Ｍ６は、アクチュエータＭ７が作動
することによって開閉される。この開閉により、スロッ
トルバルブＭ５の開閉とは別途の吸気制御が実行されう
る。すなわち、運転状態検出手段Ｍ８により、内燃機関
Ｍ１の運転状態が検出され、その検出結果に基づき、吸
気制御手段Ｍ９によってアクチュエータＭ７が制御され
る。

【０００９】また、燃焼室Ｍ２に通じる排気通路Ｍ１０
の途中に設けられたＮＯｘ吸収分解触媒Ｍ１１では、空
燃比リーンの排気中でＮＯｘが吸収される。また、ＮＯ
ｘ吸収分解触媒Ｍ１１では、空燃比リッチ又はストイキ
の排気中でＮＯｘが放出される。

【００１０】さて、空燃比リーンでの運転が継続され、
その状態がそのまま維持された場合には、ＮＯｘ吸収分
解触媒Ｍ１１により吸収されるＮＯｘの量が飽和状態に
達してしまう。これに対し、本発明では、ＮＯｘ吸収分
解触媒Ｍ１１により吸収されるＮＯｘの量が飽和に達す
る前に、当該ＮＯｘを放出させる必要があることが、放
出判断手段Ｍ１２によって判断される。そして、この放
出判断手段Ｍ１２によりＮＯｘを放出させる必要がある
と判断された場合には、開弁時間短縮制御手段Ｍ１３に
よってアクチュエータＭ７が制御され、吸気制御弁Ｍ６
の開弁時間が短縮される。

【００１１】このため、吸気制御弁Ｍ６の開弁時間が短
縮されることにより、吸入空気量が低減されることとな
り、燃料噴射量が増量されなくとも、事実上の空燃比が
それまで（リーンな状態）よりもリッチな状態となる。
従って、排気ガス中に未燃ガスが存在することとなり、
それまでＮＯｘ吸収分解触媒Ｍ１１に吸収されていたＮ
Ｏｘと、未燃ガス中の炭化水素とが排気通路Ｍ１０内で
反応を起こす。この還元反応により、ＮＯｘは窒素ガス
等に還元され、結果的に、吸収されていたＮＯｘが放出
される。

【００１２】また、上記ＮＯｘ吸収分解触媒Ｍ１１の浄
化に際しては、燃料噴射量が増量されなくとも、事実上
の空燃比がリッチな状態となりうる。このため、燃料噴
射量が急激に増量されることにより出力が急増してしま
うのが抑制される。従って、従来技術で考えられていた
点火時期の遅角制御を行わなくてもよいことから、排気
温度が上昇してしまうのも抑制されうる。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、本発明における内燃機関の
吸気制御装置をガソリンエンジンのそれに具体化した第
１の実施の形態を図３〜図５に基づいて詳細に説明す
る。

【００１４】図３は、この実施の形態において、車両に
搭載されたエンジンの吸気制御装置を示す概略構成図で
ある。同図に示すように、内燃機関としてのエンジン１
は吸気通路２を介してエアクリーナ３から外気を取り込
むようになっている。また、エンジン１はその外気の取
り込みと同時に、吸気ポート２ａの近傍にて各気筒毎に
設けられたインジェクタ４から噴射される燃料を取り込
むようになっている。そして、取り込まれた燃料と外気
との混合気を各気筒毎に設けられた吸気バルブ５を介し
て燃焼室１ａへ導入し、同燃焼室１ａ内にて爆発・燃焼
させて駆動力を得る。また、爆発、燃焼後の排気ガス
は、燃焼室１ａから排気バルブ６を介して各気筒毎の排
気マニホールドが集合する排気通路７へ導出され、外部
へ排出されるようになっている。

【００１５】吸気通路２の途中には、図示しないアクセ
ルペダルの操作に連動して開閉されるスロットルバルブ
８が設けられている。そして、このスロットルバルブ８
が開閉されることにより、吸気通路２への吸入空気量が
調節される。また、スロットルバルブ８の下流側には、
吸入空気の脈動を平滑化させるサージタンク９が設けら
れている。

【００１６】また、吸気通路２の途中には、スロットル
バルブ８を迂回する、すなわち、スロットルバルブ８の
上流側と下流側との間を連通させるバイパス吸気通路１
０が設けられている。そして、このバイパス吸気通路１
０の途中には、同通路１０を流れる空気流量を調節する
リニアソレノイド式のアイドル・スピード・コントロー
ル・バルブ（ＩＳＣＶ）１１が設けられている。このＩ
ＳＣＶ１１は、基本的には、スロットルバルブ８が閉じ
られてエンジン１がアイドル状態のときに、ソレノイド
１１ａがデューティ制御される。そのデューティ比が制
御されてＩＳＣＶ１１が適宜に開閉（駆動）される。こ
の開閉によって、バイパス吸気通路１０の空気流量（吸
入空気量）が調節される。そして、この吸入空気量の調
整によってアイドリング時のエンジン回転数ＮＥが制御
されるようになっている。

【００１７】吸気通路２において、スロットルバルブ８
の近傍には、その開度（スロットル開度）ＴＡを検出す
るスロットルセンサ２２が設けられるとともに、スロッ
トルバルブ８が全閉となったときに「オン」してアイド
ル状態を検知するアイドルスイッチ２３が設けられてい
る。

【００１８】さらに、サージタンク９には、同タンク９
に連通して吸入空気圧力（吸気圧）ＰｉＭを検出する吸
気圧センサ２４が設けられている。また、サージタンク
９内には、吸気温センサ２１が設けられており、当該吸
気温センサ２１により吸気温度ＴＨＡが検出されるよう
になっている。

【００１９】一方、排気通路７の途中には、排気中の酸
素濃度ＯＸを検出する酸素センサ２５が設けられてい
る。また、エンジン１には、その冷却水の温度（冷却水
温）ＴＨＷを検出する水温センサ２６が設けられてい
る。

【００２０】エンジン１の各気筒毎に設けられた点火プ
ラグ１２には、ディストリビュータ１３にて分配される
点火信号が印加される。ディストリビュータ１３はイグ
ナイタ１４から出力される高電圧をエンジン１のクラン
ク角に同期して各点火プラグ１２に分配するためのもの
であり、各点火プラグ１２の点火タイミングはイグナイ
タ１４からの高電圧出力タイミングにより決定される。

【００２１】ディストリビュータ１３には、同ディスト
リビュータ１３に内蔵された図示しないロータの回転か
ら、エンジン１の回転数（エンジン回転数）ＮＥを検出
する回転数センサ２７が設けられている。また、ディス
トリビュータ１３には、同じくロータの回転に応じてエ
ンジン１のクランク角の変化を所定の割合で検出するク
ランク角センサ２８が設けられている。

【００２２】併せて、エンジン１に駆動連結された自動
変速機１５には、車速センサ２９が設けられている。こ
の車速センサ２９は、そのときどきの車両の速度（車
速）ＳＰＤを検出するとともに、その値を示す信号を出
力できるようになっている。

【００２３】加えて、前記自動変速機１５の内部には、
ニュートラルスタートスイッチ３０が設けられている。
このニュートラルスタートスイッチ３０は、現在のシフ
ト位置ＳｈＰがニュートラルレンジ［Ｎレンジ（Ｐレン
ジも含む）］にあることを検出する。すなわち、現在の
シフト位置ＳｈＰがＮレンジにあるのかドライブレンジ
（Ｄレンジ）にあるのかを検出することができるように
なっている。

【００２４】さらにまた、本実施の形態では、公知の排
気ガス循環（ＥＧＲ）装置１６が設けられている。この
ＥＧＲ装置１６は、ＥＧＲ通路１７と、同通路１７の途
中に設けられたＥＧＲバルブ１８とを含んでいる。ＥＧ
Ｒ通路１７は、スロットルバルブ８の下流側の吸気通路
２と、排気通路７との間を連通するよう設けられてい
る。また、ＥＧＲバルブ１８は、弁座、弁体及びステッ
プモータ（いずれも図示せず）を内蔵している。ＥＧＲ
バルブ１８の開度は、ステップモータが弁体を弁座に対
して断続的に変位させることにより、変動する。そし
て、ＥＧＲバルブ１８が開くことにより、排気通路７へ
排出された排気ガスの一部がＥＧＲ通路１７へと流れ
る。その排気ガスはＥＧＲバルブ１８を介して吸気通路
２へ流れる。すなわち、排気ガスの一部がＥＧＲ装置１
６によって吸入混合気中に再循環する。このとき、ＥＧ
Ｒバルブ１８の開度が調節されることにより、排気ガス
の再循環量が調整されるのである。

【００２５】さて、本実施の形態において、スロットル
バルブ８下流の前記サージタンク９とインジェクタ４と
の間の吸気通路２内には、吸気制御弁１９が開閉可能に
設けられている。吸気制御弁１９は各気筒毎に設けられ
ている。また、吸気制御弁１９は、デューティ制御によ
り駆動されるアクチュエータ２０（電磁揺動装置、ロー
タリー装置等）によって連続的に開閉されうるようにな
っている。

【００２６】また、本実施の形態において、排気通路７
の途中には、ＮＯｘ吸収分解触媒３１が設けられてい
る。このＮＯｘ吸収分解触媒３１は、空燃比リーンの排
気中でＮＯｘを吸収し、空燃比リッチ又はストイキの排
気中でＮＯｘを放出するものである。このため、ＮＯｘ
吸収分解触媒３１は、空燃比リーンの状態が長く続く
と、吸収されるＮＯｘの量が飽和状態に達してしまうと
いう性質を有している。

【００２７】そして、前記各センサ２１，２２，２４〜
２９並びにアイドルスイッチ２３及びニュートラルスタ
ートスイッチ３０等によって、エンジン１の運転状態等
が適宜検出され、これらにより運転状態検出手段が構成
されている。

【００２８】また、各インジェクタ４、ＩＳＣＶ１１用
のソレノイド１１ａ、イグナイタ１４、ＥＧＲバルブ１
８及び吸気制御弁１９のアクチュエータ２０は電子制御
装置（以下、単に「ＥＣＵ」という）４１に電気的に接
続され、このＥＣＵ４１の作動によってそれらの駆動タ
イミングが制御される。このＥＣＵ４１により、吸気制
御手段、放出判断手段及び開弁時間短縮制御手段が構成
されている。

【００２９】上記ＥＣＵ４１には、前述した吸気温セン
サ２１、スロットルセンサ２２、アイドルスイッチ２
３、吸気圧センサ２４、酸素センサ２５、水温センサ２
６、回転数センサ２７、クランク角センサ２８、車速セ
ンサ２９及びニュートラルスタートスイッチ３０がそれ
ぞれ接続されている。従って、ＥＣＵ４１はこれら各セ
ンサ２１，２２，２４〜２９並びにアイドルスイッチ２
３及びニュートラルスタートスイッチ３０からの出力信
号等に基づいて、インジェクタ４、ソレノイド１１ａ
（ＩＳＣＶ１１）、イグナイタ１４、ＥＧＲバルブ１８
及びアクチュエータ２０（吸気制御弁１９）等を好適に
制御する。

【００３０】次に、ＥＣＵ４１の構成について図３のブ
ロック図に従って説明する。ＥＣＵ４１は中央処理装置
（ＣＰＵ）４２、所定の制御プログラムやマップ等を予
め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）４３、ＣＰＵ４２
の演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ
（ＲＡＭ）４４、予め記憶されたデータを保存するバッ
クアップＲＡＭ４５等を備えている。また、ＥＣＵ４１
は、これら各部と外部入力回路４６、外部出力回路４７
等とをバス４８によって接続した論理演算回路として構
成されている。

【００３１】外部入力回路４６には、前述した吸気温セ
ンサ２１、スロットルセンサ２２、アイドルスイッチ２
３、吸気圧センサ２４、酸素センサ２５、水温センサ２
６、回転数センサ２７、クランク角センサ２８、車速セ
ンサ２９及びニュートラルスタートスイッチ３０等がそ
れぞれ接続されている。そして、ＣＰＵ４２は外部入力
回路４６を介して各センサ２１，２２，２４〜２９並び
にアイドルスイッチ２３及びニュートラルスタートスイ
ッチ３０からの出力信号を入力値として読み込む。そし
て、ＣＰＵ４２はこれら入力値に基いて、外部出力回路
４７に接続されたインジェクタ４、ソレノイド１１ａ、
イグナイタ１４、ＥＧＲバルブ１８及びアクチュエータ
２０（吸気制御弁１９）等を好適に制御する。なお、こ
の実施の形態における各学習値やフラグは、上記したバ
ックアップＲＡＭ４５に保存されるようになっている。

【００３２】次に、ＥＣＵ４１により実行される処理の
うち、吸気制御弁１９の開度制御を中心とした処理内容
について説明する。すなわち、上述したとおり、排気通
路７に設けられたＮＯｘ吸収分解触媒３１は、空燃比リ
ーンの状態が長く続くと、吸収されるＮＯｘの量が飽和
状態に達してしまうという性質を有している。このた
め、本実施の形態では、吸収されるＮＯｘの量が飽和状
態に達する前に、以下に記すようなＮＯｘを放出するた
めの制御が実行される。

【００３３】以下には、その制御を行うための処理につ
いて、図４のフローチャートに従って説明する。図４は
エンジン１が始動された後において、ＥＣＵ４１により
実行される吸気制御弁１９を制御して事実上の空燃比を
制御するための「吸気制御弁制御ルーチン」を示すフロ
ーチャートであって、所定のクランク角での割り込みで
実行される。

【００３４】処理がこのルーチンへ移行すると、先ずス
テップ１０１において、ＥＣＵ４１は、各センサ等２１
〜３０からの検出信号（例えば吸気圧ＰｉＭ、スロット
ル開度ＴＡ、吸気温度ＴＨＡ、酸素濃度ＯＸ、冷却水温
ＴＨＷ、エンジン回転数ＮＥ、車速ＳＰＤ、シフト位置
ＳｈＰ、エアコン作動信号等）及び別途のルーチンで設
定されたフラグ等を読み込む。

【００３５】そして、続くステップ１０２においては、
今回読み込まれたリーン制御フラグＸＦＡＦＬが「１」
であるか否かを判断する。ここで、リーン制御フラグＸ
ＦＡＦＬが別途のルーチンにおいて設定されるものであ
って、そのときどきの運転状態に応じて「１」又は
「０」が採択される。すなわち、そのときどきの運転状
態が、出力をさほど要求されていないような場合には、
リーン制御を実行して燃費の向上を優先させるべく、リ
ーン制御フラグＸＦＡＦＬは「１」に設定される。一
方、運転状態が、例えば高出力を要求されている等の場
合には、リッチ制御を実行して燃費の向上を優先させる
べく、リーン制御フラグＸＦＡＦＬは「０」に設定され
る。そして、ステップ１０２において、リーン制御フラ
グＸＦＡＦＬが「０」の場合には、そのときにはリーン
制御が実行されていないものと判断する。つまり、その
ときにはＮＯｘ吸収分解触媒３１によってＮＯｘが吸収
されておらず、吸収されるＮＯｘの量が飽和状態に達す
るおそれがないものとして、ステップ１０７へ移行す
る。そして、ステップ１０７において、カウンタのカウ
ント値Ｃを「０」にクリヤするとともに、吸気制御弁１
９の開弁時期を通常の開弁時期とするべく、アクチュエ
ータ２０を駆動制御し、その後の処理を一旦終了する。

【００３６】また、リーン制御フラグＸＦＡＦＬが
「１」の場合には、そのときにはリーン制御が実行され
ており、ＮＯｘ吸収分解触媒３１によってＮＯｘが吸収
されているものと判断して、以下の制御を実行するべ
く、ステップ１０３に移行する。

【００３７】ステップ１０３においては、カウンタのカ
ウント値Ｃを「１」ずつインクリメントする。また、ス
テップ１０４においては、カウンタのカウント値Ｃが予
め定められた所定値（所定時間に相当）Ｔ１以上となっ
ているか否かを判断する。ここで、所定値（所定時間）
Ｔ１というのは、空燃比リーンの制御が開始されてか
ら、ＮＯｘ吸収分解触媒３１によって吸収されるＮＯｘ
の量が飽和状態に達する直前までの時間であって、予め
経験的又は実験的に決定された値である。そして、カウ
ント値Ｃが所定値Ｔ１以上となっている場合には、この
ままでは、吸収されるＮＯｘの量が飽和状態に達するお
それがあるものとして、ステップ１０５へ移行する。

【００３８】ステップ１０５においては、ＥＣＵ４１
は、吸気制御弁１９の開弁時期を遅らせるべくアクチュ
エータ２０を駆動制御する。このように、吸気制御弁１
９の開弁時期が遅らされることにより、吸気制御弁１９
が開いている時間が短縮されることとなる。そして、吸
気制御弁１９の開弁時間が短縮されることにより、吸入
空気量が一時的に低減される。このため、事実上の空燃
比が増大することとなり、それまでＮＯｘ吸収分解触媒
３１によって吸収されていたＮＯｘが放出されることと
なる。

【００３９】次に、ステップ１０６においては、カウン
ト値Ｃが予め定められた所定値（所定時間に相当）Ｔ２
以上となっているか否かを判断する。ここで、所定値
（所定時間）Ｔ２というのは、吸気制御弁１９の開いて
いる時間が短縮されている期間（Ｔ２−Ｔ１）に基づい
て定められ、当該期間（Ｔ２−Ｔ１）というのは、それ
までＮＯｘ吸収分解触媒３１によって吸収されていたＮ
Ｏｘが当該事実上の空燃比の増大制御により充分に放出
されるために必要な期間である。そして、カウント値Ｃ
が所定値Ｔ２以上となっている場合には、それまで吸収
されていたＮＯｘが、充分に放出されたものと判断し
て、ステップ１０７へ移行する。ステップ１０７におい
ては、カウンタのカウント値Ｃを「０」にクリヤすると
ともに、吸気制御弁１９の開弁時期を通常の開弁時期と
するべく、アクチュエータ２０を駆動制御し、その後の
処理を一旦終了する。

【００４０】また、カウント値Ｃが未だ所定値Ｔ２以上
となっていない場合には、ＮＯｘ吸収分解触媒３１によ
って吸収されていたＮＯｘが充分に放出されきっていな
いものと判断して、ステップ１０１へと移行する。そし
て、カウント値Ｃが所定値Ｔ２以上となるか、あるい
は、空燃比リーンの制御が終了する（リーン制御フラグ
ＸＦＡＦＬが「０」となる）まで、上記処理を繰り返
す。

【００４１】このように、上記「吸気制御弁制御ルーチ
ン」においては、リーン制御フラグＸＦＡＦＬが
「１」、すなわち、空燃比リーンの制御が実行されてお
り、それが所定時間継続された場合には、吸気制御弁１
９の開弁時間が所定期間だけ短縮される。

【００４２】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、ＮＯｘ吸収分解触媒３１では、空燃比リーンの排気
中でＮＯｘが吸収される。また、ＮＯｘ吸収分解触媒３
１では、空燃比リッチ又はストイキの排気中でＮＯｘが
放出される。さて、空燃比リーンでの運転が継続され、
その状態がそのまま維持された場合には、ＮＯｘ吸収分
解触媒３１により吸収されるＮＯｘの量が飽和状態に達
してしまう。しかし、本実施の形態では、ＮＯｘ吸収分
解触媒３１により吸収されるＮＯｘの量が飽和に達する
前に、当該ＮＯｘを放出させる必要がある判断される
（ステップ１０２〜ステップ１０４）。そして、ＥＣＵ
４１によりＮＯｘを放出させる必要があると判断された
場合には、アクチュエータ２０が制御され、吸気制御弁
１９の開弁時間が短縮される。

【００４３】このため、吸気制御弁１９の開弁時間が短
縮されることにより、吸入空気量が低減されることとな
り、燃料噴射量が増量されなくとも、事実上の空燃比が
それまで（リーンな状態）よりもリッチな状態となる。
従って、排気ガス中に未燃ガスが存在することとなり、
それまでＮＯｘ吸収分解触媒３１に吸収されていたＮＯ
ｘと、未燃ガス中の炭化水素とが排気通路７内で反応を
起こす。この還元反応により、ＮＯｘは窒素ガス等に還
元され、結果的に、吸収されていたＮＯｘが放出され
る。

【００４４】また、上記ＮＯｘ吸収分解触媒３１の浄化
に際しては、燃料噴射量が増量されなくとも、事実上の
空燃比がリッチな状態となりうる。このため、燃料噴射
量が急激に増量されることにより出力が急増してしまう
のが抑制される。従って、トルクショックを抑制するこ
とができる。また、これとともに、従来技術で考えられ
ていた点火時期の遅角制御を行わなくてもトルクショッ
クを抑制できることから、排気温度が上昇してしまうの
も抑制することができる。そのため、当該排気温度の上
昇によりＮＯｘ吸収分解触媒３１が加熱されてしまうの
を抑制することができる。その結果、ＮＯｘ吸収分解触
媒３１の劣化が促進されるのを抑制することができ、ひ
いては、当該触媒３１の寿命を長いものとすることがで
きる。

【００４５】さらに、本実施の形態では、点火時期の遅
角制御を行う必要がないため、点火系の要求電圧の増大
を抑制することができる。そのため、点火プラグ１２の
電極消耗を低減することができ、当該プラグ１２の寿命
が短くなってしまう事態をも回避することができる。

【００４６】（第２の実施の形態）次に、本発明を具体
化した第２の実施の形態について、図５に従って説明す
る。但し、本実施の形態の構成等においては上述した第
１の実施の形態とほぼ同等であるため、同一の部材等に
ついては同一の符号を付してその説明を省略する。そし
て、以下には、第１の実施の形態との相違点を中心とし
て説明することとする。

【００４７】本実施の形態においては、トルクショック
をより確実に抑えるために、燃料噴射量ＴＡＵの制御も
実行される点で、当該制御が実行されない第１の実施の
形態とは異なっている。そして、次には、当該制御の内
容について図５のフローチャートに従って説明する。

【００４８】図５は、エンジン１の運転時においてＥＣ
Ｕ４１により実行される「吸気制御弁制御ルーチン」を
示すフローチャートであって、所定のクランク角での割
り込みで実行される。

【００４９】処理がこのルーチンへ移行すると、先ずス
テップ２０１において、ＥＣＵ４１は、各センサ等２１
〜３０からの検出信号及びフラグ等を読み込む。続くス
テップ２０２においては、第１の実施の形態と同様、今
回読み込まれたリーン制御フラグＸＦＡＦＬが「１」で
あるか否かを判断する。そして、ステップ２０２におい
て、リーン制御フラグＸＦＡＦＬが「０」の場合には、
そのときにはリーン制御が実行されていないものと判断
し、ステップ２０９へ移行する。そして、ステップ２０
９において、カウンタのカウント値Ｃを「０」にクリヤ
するとともに、吸気制御弁１９の開弁時期を通常の開弁
時期とするべく、アクチュエータ２０を駆動制御し、そ
の後の処理を一旦終了する。

【００５０】また、リーン制御フラグＸＦＡＦＬが
「１」の場合には、そのときにはリーン制御が実行され
ており、ＮＯｘ吸収分解触媒３１によってＮＯｘが吸収
されているものと判断して、以下の制御を実行するべ
く、ステップ２０３に移行する。

【００５１】ステップ２０３においては、カウンタのカ
ウント値Ｃを「１」ずつインクリメントする。また、ス
テップ２０４においては、カウンタのカウント値Ｃが所
定値Ｔ１以上となっているか否かを判断する。そして、
カウント値Ｃが所定値Ｔ１以上となっている場合には、
このままでは、吸収されるＮＯｘの量が飽和状態に達す
るおそれがあるものとして、空燃比がストイキ状態とな
るよう制御するべくステップ２０５へ移行する。

【００５２】ステップ２０５において、ＥＣＵ４１は、
空燃比をストイキとしたとき、現状と同トルクとなる目
標吸入空気量ＱＡを算出する。この目標吸入空気量ＱＡ
の算出に際しては、例えばそのときどきのエンジン回転
数ＮＥ及び吸気圧ＰｉＭに対する目標吸入空気量ＱＡを
予め定めたマップが参照される。

【００５３】次に、ステップ２０６において、吸入空気
量が今回算出された目標吸入空気量ＱＡとなった場合を
仮定して、空燃比をストイキとするための目標噴射量Ｔ
ＡＵを算出する。そして、当該目標噴射量ＴＡＵに基づ
いてインジェクタ４を制御し燃料噴射量を制御する。

【００５４】さらに、続くステップ２０７において、実
際の吸入空気量が今回算出した目標吸入空気量ＱＡとな
るよう、吸気制御弁１９の開弁タイミングを算出する。
もちろん、ここで算出される開弁タイミングは、第１の
実施の形態で説明したとおり、それまでよりも遅いもの
とされ、吸気制御弁１９の開弁時間はそれまでよりも短
縮されることとなる。

【００５５】そして、ステップ２０８においては、カウ
ンタのカウント値Ｃが第１の実施の形態の場合と同様、
所定値Ｔ２以上となっているか否かを判断する。そし
て、カウント値Ｃが所定値Ｔ２以上となっている場合に
は、それまで吸収されていたＮＯｘが、充分に放出され
たものと判断して、ステップ２０９へ移行する。ステッ
プ２０９においては、カウンタのカウント値Ｃを「０」
にクリヤするとともに、吸気制御弁１９の開弁時期を通
常の開弁時期とするべく、アクチュエータ２０を駆動制
御し、その後の処理を一旦終了する。

【００５６】また、カウント値Ｃが未だ所定値Ｔ２以上
となっていない場合には、ＮＯｘ吸収分解触媒３１によ
って吸収されていたＮＯｘが充分に放出されきっていな
いものと判断して、ステップ２０１へと移行する。そし
て、カウント値Ｃが所定値Ｔ２以上となるか、あるい
は、空燃比リーンの制御が終了する（リーン制御フラグ
ＸＦＡＦＬが「０」となる）まで、上記処理を繰り返
す。

【００５７】このように、上記「吸気制御弁制御ルーチ
ン」においては、リーン制御フラグＸＦＡＦＬが
「１」、すなわち、空燃比リーンの制御が実行されてお
り、それが所定時間継続された場合には、吸気制御弁１
９の開弁時間が所定期間だけ短縮される。但し、本実施
の形態では、空燃比がストイキとなるよう吸気制御弁１
９の開弁時間が所定期間だけ短縮される。また、かかる
吸気制御弁１９の開弁時間の短縮によりトルクショック
ができるだけ発生しないように燃料噴射量の制御も実行
される。

【００５８】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、基本的には上述した第１の実施の形態とほぼ同様の
作用効果を奏する。また、上記作用効果に加えて、本実
施の形態では、ＮＯｘ吸収分解触媒３１によって吸収さ
れていたＮＯｘが放出されるに際して、空燃比がストイ
キとなるよう制御される。また、空燃比をストイキとし
たとき、現状と同トルクとなるよう目標吸入空気量ＱＡ
が設定され、当該目標吸入空気量ＱＡに基づいて燃料噴
射量制御が実行される。このため、吸気制御弁１９の開
弁時間の短縮制御を行うに際し、出力の変動がほとんど
なくより一層確実にトルクショックの発生を抑制するこ
とができる。

【００５９】尚、本発明は上記各実施の形態に限定され
るものではなく、例えば次の如く構成してもよい。（１）前記各実施の形態では、共に吸気制御弁１９の開
弁時期を遅らせることにより、吸気制御弁１９の開弁時
間の短縮制御を行うようにした。これに対し、吸気制御
弁１９の閉弁時期を早めることにより、吸気制御弁１９
の開弁時間の短縮制御を行うようにしてもよい。

【００６０】（２）前記各実施の形態、特に、第２の実
施の形態では、それまでのリーン状態からストイキ状態
となるよう、吸気制御弁１９の開弁時間の短縮制御を行
うこととしたが、トルクショックをさほど起こさない程
度であれば、事実上の空燃比が一時的にリッチ状態とな
る場合に具体化することもできる。

【００６１】（３）前記各実施の形態では、内燃機関と
してガソリンエンジン１の場合に具体化したが、ディー
ゼルエンジンを搭載した車両についても具体化すること
ができる。

【００６２】特許請求の範囲の請求項に記載されないも
のであって、上記実施の形態から把握できる技術的思想
について以下にその効果とともに記載する。（ａ）請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置におい
て、前記開弁時間短縮制御手段により実質的に空燃比が
リッチ又はストイキとされる場合に、それまでとほぼ同
等の出力が得られるよう吸入空気量を算出する吸入空気
量算出手段と、前記吸入空気量算出手段により算出され
た吸入空気量に基づき、実質的に空燃比がリッチ又はス
トイキとなるような燃料噴射量を算出するとともに、当
該算出された燃料噴射量に基づき燃料噴射量制御を実行
する噴射量制御制御手段と、前記吸入空気量算出手段に
より算出された吸入空気量に基づき、前記開弁時間短縮
制御手段により制御される前記吸気制御弁の開閉タイミ
ングを算出する開閉タイミング算出手段とを備えたこと
を特徴とする。

【００６３】このような構成とすることにより、吸気制
御弁の開弁時間の短縮制御を行うに際し、出力の変動が
ほとんどなくより一層確実にトルクショックの発生を抑
制することができる。

【００６４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
スロットルバルブとは別体に、内燃機関の各気筒に対応
する吸気通路に設けられた吸気制御弁を有するととも
に、排気通路には、ＮＯｘ吸収分解触媒を有してなる内
燃機関の吸気制御装置において、必要に応じて当該ＮＯ
ｘ吸収分解触媒の浄化により同触媒の機能を有効に発揮
させるのは勿論のこと、浄化時におけるトルクショック
を低減し、かつ、触媒の劣化等による機能低下を抑制す
ることができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本的概念構成を説明する概念構成図
である。

【図２】第１の実施の形態におけるエンジンの吸気制御
装置を示す概略構成図である。

【図３】ＥＣＵ等の電気的構成を示すブロック図であ
る。

【図４】ＥＣＵにより実行される「吸気制御弁制御ルー
チン」を示すフローチャートである。

【図５】第２の実施の形態における「吸気制御弁制御ル
ーチン」を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…内燃機関としてのエンジン、１ａ…燃焼室、２…吸
気通路、５…吸気バルブ、７…排気通路、８…スロット
ルバルブ、１９…吸気制御弁、２０…アクチュエータ、
２１…運転状態検出手段を構成する吸気温センサ、２２
…運転状態検出手段を構成するスロットルセンサ、２３
…運転状態検出手段を構成するアイドルスイッチ、２４
…運転状態検出手段を構成する吸気圧センサ、２５…運
転状態検出手段を構成する酸素センサ、２６…運転状態
検出手段を構成する水温センサ、２７…運転状態検出手
段を構成する回転数センサ、２８…運転状態検出手段を
構成するクランク角センサ、２９…運転状態検出手段を
構成する車速センサ、３０…運転状態検出手段を構成す
るニュートラルスタートスイッチ、３１…ＮＯｘ吸収分
解触媒、４１…吸気制御手段、放出判断手段及び開弁時
間短縮制御手段を構成するＥＣＵ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の回転に同期して所定のタイミ
ングで駆動され、燃焼室に通じる吸気通路を開閉する吸
気バルブと、前記吸気通路の途中に設けられたスロットルバルブと、前記スロットルバルブの下流側において、前記吸気通路
に設けられた吸気制御弁と、前記吸気制御弁を開閉するためのアクチュエータと、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段
と、前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、前記アクチ
ュエータを制御する吸気制御手段と、前記燃焼室に通じる排気通路の途中に設けられ、空燃比
リーンの排気中でＮＯｘを吸収し、空燃比リッチ又はス
トイキの排気中でＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収分解触媒
とを備えた内燃機関の吸気制御装置であって、前記ＮＯｘ吸収分解触媒により吸収されるＮＯｘの量が
飽和に達する前に、当該ＮＯｘを放出させる必要がある
ことを判断する放出判断手段と、前記放出判断手段によりＮＯｘを放出させる必要がある
と判断された場合に、前記吸気制御弁の開弁時間を短縮
するよう前記アクチュエータを制御する開弁時間短縮制
御手段とを設けたことを特徴とする内燃機関の吸気制御
装置。