JPH0972229A - 電動機により動力が補助される内燃機関の制御装置 - Google Patents
電動機により動力が補助される内燃機関の制御装置Info
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- JPH0972229A JPH0972229A JP23037495A JP23037495A JPH0972229A JP H0972229 A JPH0972229 A JP H0972229A JP 23037495 A JP23037495 A JP 23037495A JP 23037495 A JP23037495 A JP 23037495A JP H0972229 A JPH0972229 A JP H0972229A
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Abstract
チ化するときに、内燃機関の動力安定性と良好なドライ
バビリティを確保する。 【解決手段】筒内噴射式エンジン1は燃焼室2に燃料を
直接噴射する噴射弁7a〜7dを有する。エンジン1は
成層燃焼により希薄燃焼を行い、均一燃焼により混合気
のリッチ化を行う。排気通路12の触媒13aは燃焼室
2から排出されるNOxを吸収する。電動機17は必要
に応じてエンジン1の動力を補助する。触媒13aに吸
収されたNOxを還元するとき、電子制御装置(EC
U)41は噴射弁7a〜7dを制御して燃料カットを所
定期間行うと同時に、電動機17を制御してエンジン1
の動力を補助する。燃料カットの実行後に、ECU41
は噴射弁7a〜7dを制御して燃焼室2における混合気
をリッチ化することにより、混合気中の未燃燃料成分を
還元剤として触媒13aに供給する。
Description
動機により動力が補助される内燃機関に係る。詳しく
は、内燃機関に対する燃料の供給と、電動機の動作とを
内燃機関の運転状態に応じて制御するようにした電動機
により動力が補助される内燃機関の制御装置に関する。
内燃機関がある。この内燃機関は燃焼室で理論空燃比よ
り薄い混合気を燃焼させることにより、必要な動力を得
る。
排気ガス中の窒素酸化物(NOx)を浄化するための吸
蔵還元型のリーンNOx触媒を要素とする排気浄化装置
を備えた内燃機関を開示する。この装置は混合気がリー
ンのときに内燃機関から排出されるNOxを触媒に吸収
させ、混合気がリッチのときに触媒に吸収されたNOx
を還元させる。つまり、NOxを触媒から還元させるた
めに、混合気を一時的にリッチ化することにより、燃焼
室で燃え残った燃料成分を還元剤として触媒に供給す
る。
燃焼」がある。この成層燃焼は燃焼室内の混合気に層状
に異なる燃料の濃度分布を与える。その可燃混合気の分
布域に配置された点火プラグにより混合気に点火し、そ
の混合気全体へ燃焼を進行させる。この成層燃焼に使用
される燃料は内燃機関の圧縮行程において燃焼室に供給
される。成層燃焼は燃焼室全体に混合気を分散させて燃
焼させる「均一燃焼」と対比される。この均一燃焼に使
用される燃料は内燃機関の吸気行程において燃焼室に供
給される。一般に、成層燃焼時には、燃焼室から排出さ
れるNOxが多くなる傾向にある。
Oxを還元するために、均一燃焼状態から混合気をリッ
チ化した場合、その前後で内燃機関の動力が変動するお
それがある。この動力変動を抑えるには、リッチな混合
気の点火時期を大幅に遅角させる必要がある。しかし、
この方法では燃費が著しく悪化するおそれがある。
に、リーンな成層燃焼状態からリッチな均一燃焼へ移行
させることにより、触媒に還元剤を供給することが考え
られる。しかし、この場合には、混合気の空燃比が急変
することから、混合気の燃焼が不安定となり、内燃機関
の動力が変動したり、内燃機関で失火が発生するおそれ
がある。
ものであって、その目的は、触媒からNOxを還元する
ために混合気をリッチ化するに際して、内燃機関の動力
の安定性や良好なドライバビリティを確保することを可
能とした電動機により動力が補助される内燃機関の制御
装置を提供することにある。
に、この発明では図1に示すように、燃焼室M1におけ
る混合気の空燃比を調整するために燃料供給手段M2に
より燃焼室M1に供給される燃料が制御されると共に燃
焼室M1から排出される窒素酸化物を吸収するための触
媒M3を設けた内燃機関M4と、その内燃機関M4の動
力を補助するために内燃機関M4の出力軸M5に連結さ
れて必要に応じて制御される電動機M6とを備えた電動
機により動力が補助される内燃機関の制御装置におい
て、触媒M3に吸収された窒素酸化物を還元するために
燃焼室M1で燃え残った燃料成分を触媒M3に供給する
に際して、内燃機関M4の動力を補助するために電動機
M6を制御するための第1の制御手段M7と、その第1
の制御手段M7の制御に対応して作動し、燃焼室M1に
対する燃料の供給を所定期間だけ停止するために燃料供
給手段M2を制御するための第2の制御手段M8と、そ
の第2の制御手段M8の制御が終了した後に、燃焼室M
1における混合気をリッチ化するために燃料供給手段M
2を制御するための第3の制御手段M9とを備えたこと
を趣旨としている。
された窒素酸化物を還元するために燃焼室M1で燃え残
った燃料成分を触媒M3に供給するに際して、第1及び
第2の制御手段M7,M8が互いに対応して燃料供給手
段M2及び電動機M6を制御する。これにより、燃焼室
M1に対する燃料の供給が停止されると共に、それに対
応して内燃機関M4の動力が電動機M6により補助され
る。その後、第3の制御手段M9が燃料供給手段M2を
制御することにより、燃焼室M1に対する燃料の供給が
制御されて混合気がリッチ化する。この混合気中の燃料
成分の一部が触媒M6に還元剤として供給される。
れる直前に、燃焼室M1に供給される燃料が一旦停止さ
れることから、燃焼室M1における混合気の空燃比変化
が緩和される。ここで、燃焼室M1に対する燃料の供給
が停止される間は、内燃機関M4の動力が実質的に低下
する。しかし、その期間に内燃機関M4の動力が電動機
M6により補助されることから、内燃機関M4の見かけ
上の動力が低下することはない。
車に具体化した一つの実施形態を図面を参照して詳細に
説明する。
成図を示す。図3,4はエンジン構造とその運転行程の
一部を示す。筒内噴射式の内燃機関としてのガソリンエ
ンジン(以下単に「エンジン」と書き表す)1はエンジ
ンブロック1aを含み、同ブロック1aは燃焼室2を含
む複数(この実施形態では4個)の気筒#1,#2,#
3,#4を有する。各気筒#1〜#4へ分岐した吸気マ
ニホールド3には、エアクリーナ4を通じて吸気通路5
に導入された外気が流れる。
て、各気筒#1〜#4に設けられた吸気バルブ6(図3
(a),図4(a)を参照)により吸気ポート(図示し
ない)が開かれるときに、燃焼室2内に導入される。こ
の実施形態では、燃費と出力の両立を図るために、燃焼
室2に高圧の燃料が直接噴射される筒内噴射式のエンジ
ン1が採用されている。各気筒#1〜#4毎に設けられ
た電磁式の複数のインジェクタ7a,7b,7c,7d
は各燃焼室2に燃料を直接噴射する。これらインジェク
タ7a〜7dは本発明の燃料供給手段を構成する。燃焼
室2に導入された外気と、燃焼室2に噴射された燃料は
互いに混合気を形成する。
筒#1〜#4毎に設けられた点火プラグ8a,8b,8
c,8dが作動することにより、各燃焼室2で混合気が
燃焼する。この燃焼によりピストン9(図3,4参照)
及びクランクシャフト10が作動し、エンジン1の動力
が得られる。
排気バルブにより排気ポート(共に図示しない)が開か
れるときに、既燃焼ガスが排気ガスとして各燃焼室2か
ら排気マニホールド11及び排気通路12へ導出され、
更に触媒コンバータ13により浄化されて外部へ排出れ
さる。
された無段変速機(CVT)14はエンジン1の動力、
即ちクランクシャフト10の回転力をドライブシャフト
15へ伝達する。ドライブシャフト15はCVT14よ
り伝達された動力を駆動輪16へ伝達する。ここで、C
VT14はクランクシャフト10の回転を無段階に、即
ち連続的に変速してドライブシャフト15に伝える。C
VT14はクランクシャフト10の回転を無段階に変速
できることから、従来の自動変速機(AT)と比べて動
力損失が少なく、変速ショックが少ない。CVT14は
油圧制御により駆動される変速機構を内蔵する。従っ
て、CVT14の変速比を制御するには、CVT14に
内蔵される油圧回路の制御弁を制御することになる。
た本発明の電動機としてのモータジェネレータ(M/
G)17はフライホイール18を介してクランクシャフ
ト10に直列に連結される。このM/G17が必要に応
じて制御されることにより、その動力がクランクシャフ
ト10の回転力に付加されてエンジン1の動力が補助さ
れる。この実施形態で、M/G17は電動機と発電機の
機能を兼ね備える。M/G17はエンジン1の動力を補
助するときに電動機として機能する。M/G17はエン
ジン1の回転力を受けて作動することにより、発電機と
して機能して電力を発生する。M/G17により得られ
た電力は、必要に応じて蓄電装置(図示しない)に蓄え
られる。ここでは、その蓄電装置の詳しい説明を省略す
る。
ジェクタ7a〜7d及び点火プラグ8a〜8dの取り付
け状態を示す。シリンダブロック1b及びシリンダヘッ
ド1cはエンジンブロック1aを構成する。各気筒#1
〜#4において上下動するピストン9はその頂面9aに
凹部9bを含む。各気筒#1〜#4においてピストン9
とシリンダヘッド1cとで囲まれた空間は燃焼室2を形
成する。各気筒#1〜#4に対応してシリンダヘッド1
cに垂直に取付けられた各点火プラグ8a〜8dは燃焼
室2のほぼ中央に位置する。同じく各気筒#1〜#4に
対応してシリンダヘッド1cに斜めに取付けられた各イ
ンジェクタ7a〜7dは、その先端が各点火プラグ8a
〜8dへ指向する。各気筒#1〜#4において、前述し
た吸気バルブ6及び排気バルブは点火プラグ8a〜8d
及びインジェクタ7a〜7dと互いに干渉し合うことな
く吸気ポート及び排気ポートを選択的に開閉する。各イ
ンジェクタ7a〜8aは燃料を大きな広がり角度と弱い
貫徹力をもって噴霧状に噴射する。
供給するための燃料供給装置は燃料タンク21、低圧ポ
ンプ22、高圧ポンプ23、リザーバタンク24、燃料
ライン25及び複数の枝管等を含む。燃料タンク21は
所定の燃料を貯留する。低圧ポンプ22は燃料タンク2
1から燃料を汲み上げる。高圧ポンプ23は低圧ポンプ
22から吐出された燃料の圧力を更に高め、その高圧燃
料をリザーバタンク24へ圧送する。この高圧ポンプ2
3はその吐出圧力を変えることのできる圧力可変機構を
内蔵する。この可変機構は電気的に制御される。各枝管
はリザーバタンク24に供給された高圧燃料を各インジ
ェクタ7a〜7dへ分配する。従って、各インジェクタ
7a〜7dが開くことにより、高圧燃料が各燃焼室2の
中へ噴射される。各インジェクタ7a〜7dにおいて噴
射されずに余った燃料はリターンライン(図示しない)
を通じて燃料タンク21へ戻る。
化物(NOx)を浄化するための吸蔵還元型のリーンN
Ox触媒13aを内蔵する。この触媒13aは混合気が
リーンのときに燃焼室2から排気ガスと共に排出される
NOxを一時的に吸収する。この触媒13aは混合気が
リッチのときに、燃焼室2で燃え残った燃料成分を還元
剤として受けて吸収したNOxを還元する。従って、こ
の触媒13aからNOxを還元するために、混合気を一
時的にリッチ化する必要がある。
「成層燃焼」を行うことにより希薄燃焼(リーンバー
ン)を実施し、いわゆる「均一燃焼」を行うことにより
混合気のリッチ化を実施するように構成される。
層状に異なる燃料の濃度分布を与え、その可燃混合気の
分布域に配置された点火プラグにより混合気に点火し、
その混合気全体へ燃焼を進行させることをいう。図3に
この実施形態における成層燃焼の行程を示す。
バルブ6が開くことにより、燃焼室2に空気が吸入され
る。その後、図3(b)に示す圧縮行程において、燃焼
室2の空気が徐々に圧縮される。そして、図3(c)に
示す圧縮行程後期において、点火プラグ8a〜8d及び
ピストン9の凹部9bを指向してインジェクタ7a〜7
dから燃料が噴射される。このとき噴射される燃料は量
が少なく、混合気全体として空燃比をリーン化させこと
ができる。ここでは、燃料の貫徹力が弱く、燃焼室2の
中の圧力が高く、且つ空気の流動が小さいことから、噴
射された燃料は点火プラグ8a〜8dに近い領域で偏在
する。この領域内の燃料分布は不均一であり、リッチな
混合気層から燃料を含まない空気層まで存在する。そし
て、この領域内には、最も燃焼し易い理論空燃比の値を
示す可燃混合気層が存在することになる。従って、図3
(d)に示す燃焼行程において、可燃混合気層が点火プ
ラグ8a〜8dにより点火されることにより、その火炎
が不均一な混合気層全体に伝播して希薄燃焼が実施され
る。
を分散させて燃焼させることをいう。図4にこの実施形
態における均一燃焼の行程を示す。図4(a)に示す吸
入行程初期において、点火プラグ8a〜8d及びピスト
ン9の凹部9bを指向してインジェクタ7a〜7dから
所要量の燃料が噴射される。このとき噴射される燃料量
は成層燃焼のそれよりも多く、混合気を理論空燃比に設
定したり、混合気をリッチ化したりすることができるも
のである。この噴射燃料は広がり角が大きく、貫徹力の
弱い噴霧状態を示す。その燃料の一部は燃焼室2の中に
浮遊し、他の一部は凹部9bに衝突する。同じく吸入行
程には、吸気バルブ6が開くことにより、燃焼室2に空
気が吸入される。従って、燃焼室2では吸入された空気
の乱れによって燃料が更に拡散される。
ら圧縮行程初期にかけて、燃焼室2にはほぼ均一な濃度
をもって燃料が分布する。この混合気の空燃比は着火後
の火炎伝播を容易にし、且つリッチな値を示す。
おいて、混合気が高い圧力まで圧縮される。更に、図4
(d)に示す燃焼行程において、この混合気が点火プラ
グ8a〜8dにより点火されることにより、その火炎が
均一な混合気全体へと伝播して燃焼が達成される。この
とき、リッチ化した混合気の一部の燃料成分が燃えずに
燃焼室2に残る。この未燃の燃料成分がその後の排気行
程において、排気ガスと共に排気通路12へ排出される
ことにより、還元剤として触媒13aに供給される。こ
こで、均一燃焼によって混合気がリッチ化されることに
より触媒13aに供給される還元剤のことを「リッチス
パイク」と称する。
19はアクセルペダル(図示しない)の操作に連動して
作動する。このスロットルバルブ19の作動により、吸
気通路5に対する吸入空気量VSが調節される。
けられた吸気温センサ31は、吸気通路5に吸入される
空気の温度(吸入空気温度)THAを検出し、その温度
に応じた信号を出力する。エアクリーナ4の近傍に設け
られたエアフローメータ32は、吸入空気量VSを検出
し、その量に応じた信号を出力する。スロットルバルブ
19の近傍に設けられたスロットルセンサ33は、同バ
ルブ19の開度(スロットル開度)TAを検出し、その
開度に応じた信号を出力する。このセンサ33はスロッ
トルバルブ19が全閉となった状態も検出することがで
きる。
素センサ34は、排気ガス中に残存する酸素濃度Oxを
検出し、その濃度に応じた信号を出力する。エンジンブ
ロック1aに設けられた水温センサ35は、同ブロック
1aの中を流れる冷却水の温度(冷却水温度)THWを
検出し、その温度に応じた信号を出力する。
a〜8cに印加されるべき点火信号を分配する。イグナ
イタ30はクランクシャフト10の角度、即ちクランク
角度の変化に同期してディストリビュータ20へ高電圧
を出力する。各点火プラグ8a〜8cの点火タイミング
はイグナイタ30における高電圧の出力タイミングによ
り決定される。
速度センサ36は、ディストリビュータ20に内蔵され
たロータ(図示しない)の回転に基づき、クランクシャ
フト10の回転速度(エンジン回転速度)NEを検出
し、その速度に応じた信号を出力する。同じくディスト
リビュータ20に設けられた気筒判別センサ37は、ロ
ータの回転に基づきクランク角度の変化を所定の割合で
検出し、その変化に応じた信号出力する。
サ38は、同タンク24内における燃料圧力を検出し、
その圧力に応じた信号を出力する。この実施形態では、
各種センサ等31〜37がエンジン1の運転状態を検出
するための運転状態検出手段を構成する。圧力センサ3
8は燃料供給装置における圧力状態を検出するための圧
力状態検出手段を構成する。
発明における第1〜第3の制御手段を構成する。このE
CU41は前述した各種センサ等31〜38から出力さ
れる信号を入力する。ECU41はこれらの入力信号に
基づき、各インジェクタ7a〜7d、CVT14、M/
G17、高圧ポンプ23及びイグナイタ30等の各部材
を制御する。
1は中央処理装置(CPU)42、読み出し専用メモリ
(ROM)43、ランダムアクセスメモリ(RAM)4
4、バックアップRAM45及びタイマカウンタ46等
を備える。ECU41はこれら各部42〜46と、外部
入力回路47と、外部出力回路48等とをバス49によ
り接続してなる論理演算回路を構成する。ここで、RO
M43は所定の制御プログラム等を予め記憶する。RA
M44はCPU42の演算結果等を一時記憶する。バッ
クアップRAM45は予め記憶したデータを保存する。
タイマカウンタ46は同時に複数のカウント動作を行う
ことができる。外部入力回路47はバッファ、波形整形
回路及びA/D変換器等を含む。外部出力回路48は駆
動回路等を含む。各種センサ等31〜38は外部入力回
路47に接続される。各部材7a〜7d,14,17,
23,30等は外部出力回路48に接続される。
力する各種センサ等31〜38からの信号を入力値とし
て読み込む。CPU42はそれら入力値に基づき空燃比
制御を含む燃料噴射制御、点火時期制御、高圧ポンプ制
御、CVT制御及びM/G制御等を実行するために、各
部材7a〜7d,14,17,23,30等を制御す
る。車両に搭載されたバッテリ40はECU41に接続
される。CPU42はバッテリ40から各部材7a〜7
d,14,17,23,30等に対する通電を制御する
ことにより、各部材7a〜7d,14,17,23,3
0等の動作を制御する。
タ7a〜7dから噴射される燃料量及び噴射タイミング
をエンジン1の運転状態に応じて制御することである。
空燃比制御とは、燃焼室2における空燃比を少なくとも
酸素センサ34の検出値に基づいて制御することであ
る。点火時期制御とは、エンジン1の運転状態に応じて
イグナイタ30を制御することにより、各点火プラグ8
a〜8dを作動させて各燃焼室2における混合気の点火
時期を制御することである。高圧ポンプ制御とは、リザ
ーバタンク24における燃料圧力を所定値に保ために、
圧力センサ38の検出値に基づき高圧ポンプ23を制御
することである。CVT制御とは、CVT14の変速比
を、スロットルセンサ33及び回転速度センサ36等の
検出値に基づいて制御することである。M/G制御と
は、M/G17の動力を、エンジン1の運転状態に応じ
て制御することである。
る燃料噴射制御及びM/G制御の内容を説明する。図
6,7はこの制御を実行するための「制御ルーチン」を
示すフローチャートである。ECU41はこのルーチン
に係る制御プログラム等をROM43に予め記憶する。
ECU41はこのルーチンを所定時間毎に周期的に実行
する。
種センサ32,33,36等の検出値に基づき、吸入空
気量VS、スロットル開度TA及びエンジン回転速度N
E等の値をそれぞれ読み込む。
転者がエンジン1に要求する要求トルクTの値をスロッ
トル開度TAの値に基づいて算出する。この実施形態
で、ステップ110の処理を実行するECU41は、要
求トルクTを算出するための算出手段に相当する。
の要求トルクT及びエンジン回転速度NE等の値に基づ
いて燃焼室2へ噴射すべき基本噴射量Q1の値を算出す
る。この実施形態で、ステップ111の処理を実行する
ECU41は、基本噴射量Q1を算出するための算出手
段に相当する。
ッチスパイク投入フラグFR1が「1」であるか否かを
判断する。ECU41はこのフラグFR1を後述する処
理において、触媒13aにリッチスパイクを投入するた
めの制御を実行したときに「1」に設定する。このフラ
グFR1が「1」である場合、リッチスパイクが触媒1
3aに投入されることから、ECU41は処理をそのま
まステップ130へ移行する。このフラグFR1が
「0」である場合、未だリッチスパイクが触媒13aに
投入されないことから、ECU41は処理をステップ1
21へ移行する。この実施形態で、ステップ120の処
理を実行するECU41は、触媒13aに対するリッチ
スパイク投入の有無を判断するための判断手段に相当す
る。
在予測されるべきNOx排出量Vnoxの値を基本噴射
量Q1の値に基づいて算出する。ECU41はこのNO
x排出量Vnoxの値を基本噴射量Q1の値に対して予
め設定された関数データ(マップデータ)を参照するこ
とにより算出する。この実施形態で、ステップ121の
処理を実行するECU41は、エンジン1から排出され
るNOx排出量Vnoxを算出するための算出手段に相
当する。
媒13aに吸収されて溜まった総NOx量Tnoxの値
を算出する。ECU41はこの総NOx量Tnoxの値
を、前回求められた総NOx量Tnoxの値に今回求め
られたNOx排出量Vnoxの値を加算することにより
算出する。この実施形態で、ステップ122の処理を実
行するECU41は、触媒13aに溜まった総NOx量
Tnoxを算出するための算出手段に相当する。
回算出された総NOx量Tnoxの値がその限界値Tn
max以上であるか否かを判断する。この実施形態で、
ステップ123の処理を実行するECU41は、触媒1
3aに溜まった総NOx量Tnoxが触媒13aが吸収
し得る限界値Tnmaxに達したか否かを判断するため
の判断手段に相当する。ここで、総NOx量Tnoxの
値が限界値Tnmax未満である場合、触媒13aがN
Oxで飽和していないことから、ECU41は処理をそ
のままステップ140へ移行する。総NOx量Tnox
の値が限界値Tnmax以上である場合、触媒13aが
NOxで飽和していることから、ECU41は処理をス
テップ124へ移行する。
ッチスパイク投入フラグFR1を「1」に設定すると共
に、タイマカウンタ46によりカウントされる第1のカ
ウント値CR1を「0」にリセットした後、処理をステ
ップ130へ移行する。
ップ130において、ECU41は現在行われている燃
焼形態が混合気のリッチ化を行うための均一燃焼である
か否かを判断する。この実施形態で、ステップ130の
処理を実行するECU41は、エンジン1における燃焼
形態が混合気のリッチ化を狙った燃焼形態であるか否か
を判断するための判断手段に相当する。現在の燃焼形態
が均一燃焼でない場合、即ち成層燃焼である場合、EC
U41は処理をそのままステップ140へ移行する。現
在の燃焼形態が均一燃焼である場合、触媒13aにリッ
チスパイクが投入されていることから、ECU41は処
理をステップ131へ移行する。
媒13aに投入されたリッチスパイク量(還元剤量)D
noxの値を算出する。ECU41はこのスパイク量D
noxの値を基本噴射量Q1の値と所定の係数k1の値
を互いに乗算することにより算出する。この実施形態
で、ステップ131の処理を実行するECU41は、エ
ンジン1が触媒13aの還元剤として排出する未燃の燃
料成分の量を算出するための算出手段に相当する。前述
したように、触媒13aにリッチスパイクが投入される
ことにより、触媒13aに吸収されたNOxは徐々に減
少し始める。
41はリッチスパイクの投入を始めてから触媒13aに
残る総NOx量Tnoxの値を算出する。ここでは、リ
ッチスパイクが投入された分だけ総NOx量Tnoxの
値が減少する。従って、ECU41は前回求められた総
NOx量Tnoxの値からリッチスパイク量Dnoxの
値を減算することにより、今回の総NOx量Tnoxの
値を算出する。この実施形態で、ステップ132の処理
を実行するECU41は、触媒13aにおけるNOxの
残存量を算出するための算出手段に相当する。
回残っている総NOx量Tnoxの値が「0」以下であ
るか否かを判断する。即ち、リッチスパイクが投入され
たことにより、触媒13aに吸収されたNOxが全て還
元したか否かをECU41は判断する。総NOx量Tn
oxの値が「0」よりも大きい場合、触媒13aに未だ
NOxが残っていることから、ECU41は処理をその
ままステップ140へ移行する。総NOx量Tnoxの
値が「0」以下である場合、触媒13aに吸収されたN
Oxが全て還元したことから、ECU41は処理をステ
ップ134へ移行する。この実施形態で、ステップ13
3の処理を実行するECU41は、触媒13aに吸収さ
れたNOxが全て還元したか否かを判断するため判断手
段に相当する。
ッチスパイク終了フラグFR2を「1」に設定すると共
に、タイマカウンタ46によりカウントされる第2のカ
ウント値CR2を「0」にリセットした後、処理をステ
ップ140へ移行する。
ッチスパイク投入フラグFR1が「1」であるか否かを
判断する。このフラグFR1が「0」である場合、混合
気をリッチ化させる必要性がないことから、ECU41
は成層燃焼を実行するために処理をステップ150へ移
行する。
本噴射量Q1の値を目標噴射量Qの値として設定し、そ
の目標噴射量Qの値に基づき各インジェクタ7a〜7b
を制御することにより、希薄燃焼を意図した成層燃焼を
実行する。この実施形態で、ステップ150の処理を実
行するECU41は、エンジン1の燃焼形態を希薄燃焼
に制御するための制御手段に相当する。
41はM/G17を停止させる。この実施形態で、ステ
ップ151の処理を実行するECU41は、エンジン1
で希薄燃焼が行われているときに、エンジン1の動力を
M/G17により補助することを中止するための制御手
段に相当する。
1はリッチスパイクに関する両フラグFR1,FR2を
それぞれ「0」に設定し、その後の処理を一旦終了す
る。一方、ステップ140において、フラグFR1が
「1」である場合、混合気をリッチ化させる必要性があ
ることから、ECU41は処理をステップ141へ移行
する。
ッチスパイク終了フラグFR2が「1」であるか否かを
判断する。このフラグFR2が「0」である場合、触媒
13aに吸収されたNOxが全て還元していないことか
ら、ECU41は処理をステップ142へ移行する。
1のカウント値CR1がその上限値C1max以上であ
るか否かを判断する。ここで、カウント値CR1が上限
値C1max未満である場合、ECU41は「燃料カッ
ト」を実行するために処理をステップ160へ移行す
る。
インジェクタ7a〜7bからの燃料噴射を強制的に停止
させることにより燃料カットを実行する。即ち、ECU
41は燃焼室2に対する燃料の供給を停止させるために
各インジェクタ7a〜7dを制御する。この実施形態
で、ステップ140〜142,160の処理を実行する
ECU41は、本発明の第2の制御手段に相当する。
41は要求トルクTの値に基づいてM/G17を作動さ
せる。この実施形態で、ステップ140〜142,16
1の処理を実行するECU41は、触媒13aに吸収さ
れたNOxを還元するために燃焼室2で燃え残った燃料
成分を還元剤として触媒13aに供給するに際して、燃
料カットの実行に合わせてエンジン1の動力を補助する
ためにM/G17を制御するための第1の制御手段に相
当する。
1は第1のカウント値CR1を「1」だけイクリメント
し、その後の処理を一旦終了する。ステップ142にお
いて、カウント値CR1が上限値C1max以上である
場合、ECU41はリッチスパイクを投入するための均
一燃焼を実行するために処理をステップ170へ移行す
る。
本噴射量Q1の値に基づき目標噴射量Qの値を算出し、
その目標噴射量Qの値に基づいてインジェクタ7a〜7
bを制御することにより均一燃焼を実行する。ここで、
ECU41は目標噴射量Qの値を以下の計算式に従って
算出する。
れる。 k2=1+α+β ここで、「α」は基本噴射量Q1の値とリッチスパイク
量Dnoxの値との比を示す。「β」は均一燃焼下の要
求トルクTの値と成層燃焼下の要求トルクTの値との比
を示す。この実施形態で、ステップ142,170の処
理を実行するECU41は、燃料カット及びM/G17
を上限値C1maxに相当する所定期間だけ制御した後
に、燃焼室2に供給される燃料により混合気をリッチ化
するために各インジェクタ7a〜7dを制御するための
本発明の第3の制御手段に相当する。
41はM/G17を停止させ、その後の処理を一旦終了
する。この実施形態で、ステップ171の処理を実行す
るECU41は、燃焼室2の混合気がリッチ化している
ときにエンジン1の動力をM/G17により補助するこ
とを中止するための制御手段に相当する。
R2が「1」である場合、触媒13aが全てのNOxを
還元したことから、ECU41は処理をステップ180
へ移行する。ステップ180において、ECU41は第
2のカウント値CR2がその上限値C2max以上であ
るか否かを判断する。ここで、カウント値CR2が上限
値C2max未満である場合、ECU41は燃料カット
を実行するために処理をステップ181へ移行する。
インジェクタ7a〜7bからの燃料噴射を強制的に停止
させることにより燃料カットを実行する。この実施形態
では、ステップ140,141,180,181の処理
を実行するECU41は、混合気のリッチ化を終了した
後に燃料カットを実行するための制御手段に相当する。
41は要求トルクTの値に基づいてM/G17を作動さ
せる。この実施形態で、ステップ140,141,18
0,182の処理を実行するECU41は、触媒13a
に吸収されたNOxを全て還元した後に、燃料カットの
実行に合わせてエンジン1の動力を補助するためにM/
G17を制御するための制御手段に相当する。
1は第2のカウント値CR2を「1」だけインクリメン
トし、その後の処理を一旦終了する。一方、ステップ1
80において、カウント値CR2が上限値C2max以
上である場合、ECU41は希薄燃焼を意図した成層燃
焼に復帰するためにステップ150〜152の処理を実
行する。この実施形態で、ステップ140,141,1
80,150の処理を実行するECU41は、燃焼室2
における混合気のリッチ化を終了し、燃料カットの実行
を完了した後に、エンジン1の燃焼形態を希薄燃焼に復
帰するための制御手段に相当する。
ングチャートである。このチャートは触媒13aにリッ
チスパイクが投入される前後で、要求トルクTを補填す
るために適用されるトルク出所の変化が示される。ここ
では、要求トルクTが一定の所定値αに設定される。
ンな混合気の成層燃焼からリッチな混合気の均一燃焼へ
移行するとき、上限値C1maxに相当する期間だけ燃
料カットが実行されるが、その期間中にはM/G17に
より要求トルクTが補填される。同様に、リッチな混合
気の均一燃焼からリーンな混合気の成層燃焼へ復帰する
とき、上限値C2maxに相当する期間だけ燃料カット
が再び実行されるが、その期間中にもM/G17により
要求トルクTが補填される。このように、触媒13aに
リッチスパイクを投入する前後で、要求トルクTを補填
するためのトルクの出所は変化するものの、その要求ト
ルクTが所定値αに一定に保たれることが分かる。
現在の燃焼形態が希薄燃焼を意図した成層燃焼であった
とする。このとき、触媒13aに吸収されたNOxを還
元するために必要な未燃の燃料成分(還元剤)、即ちリ
ッチスパイクを触媒13aに供給するに際して、最初に
ECU41は各インジェクタ7a〜7dを制御すること
により燃料カットを実行し、燃焼室2に対する燃料の供
給を停止させる。同時に、ECU41はこの燃料カット
の実行と同じ期間だけM/G17を作動させて、燃料カ
ットにより失われるエンジン1の動力を補助する。そし
て、この燃料カットを終了した後、ECU41は各イン
ジェクタ7a〜7dから所要量の燃料を噴射させること
により、燃焼室2における混合気をリッチ化する。この
リッチ化により、混合気中の未燃燃料成分が還元剤とし
て触媒13aに供給され、触媒13aのNOxが還元す
る。この結果、触媒13aの持つNOx吸収能力を有効
に回復させることができる。
薄燃焼が行われるときに、エンジン1から排出されるN
Ox量が増える傾向にある。このため、連続して希薄燃
焼が行われたときに、触媒13aにNOxが溜まるのも
速い。従って、触媒13aの持つNOx吸収能力を有効
に回復できることは、本実施形態のエンジンシステムに
おいて極めて有利である。
めに触媒13aにリッチスパイクを投入する際、燃焼室
2における混合気がリーンな状態からリッチ化される直
前に、燃焼室2に対する燃料の供給が一旦停止される。
このため、燃焼室2における混合気の空燃比の変化が緩
和される。即ち、混合気がリーンな状態からリッチな状
態へ移行する際に、混合気が急激にリッチ化されること
がなく、混合気の燃料濃度が一時的に必要以上に過剰に
なることはない。このため、混合気の不安定な燃焼を防
止することができ、エンジン1における失火の発生を防
止することができる。
ジン1の動力が実質的に低下することになる。しかし、
この実施形態では、その燃料カットが行われる期間中に
エンジン1の動力がM/G17により補助され、エンジ
ン1の見かけ上の動力が低下することはない。このた
め、燃料カットが実行される期間中にエンジン1の動力
が急激に変動することを抑えることができる。この意味
から、エンジン1の動力安定性と良好なドライバビリテ
ィを確保することができる。
の投入が完了して均一燃焼から成層燃焼へ移行する際に
も、燃料カットが所定期間だけ実行され、その期間中に
M/G17によってエンジン1の動力が補助される。従
って、混合気がリッチな状態からリーンな状態へ移行す
る際にも、混合気が急激にリーン化することがなく、混
合気の燃料濃度が不安定になることはない。このため、
混合気の不安定な燃焼を防止することができ、エンジン
1の見かけ上の動力が低下することはない。この意味か
ら、エンジン1の動力安定性と良好なドライバビリティ
を確保することができる。
1の使用を前提として、希薄燃焼を実現するために成層
燃焼を採用している。このため、エンジン1の燃費と出
力の両立を図ることができる。特に、燃費においては、
筒外噴射式のエンジンに比べて極めて有利である。更
に、成層燃焼を採用するエンジン1で、燃焼室2から多
く排出される傾向にあるNOxを触媒13aに吸収さ
せ、その吸収されたNOxを有効に還元させることがで
きる。
いることから、エンジン1の減速時等にエンジン1の動
力をM/G17に伝達することにより、M/G17によ
り発電を行うことが可能となる。その発電により、蓄電
装置の回生を行うことが可能となる。
具体化することもできる。以下の別の実施形態でも前記
実施形態と同等の作用及び効果を得ることができる。 (1)前記実施形態では、図8に示すように、成層燃焼
から均一燃焼へ、或いは均一燃焼から成層燃焼へ移行す
る際に、燃料カットを実行すると共に、その燃料カット
の実行期間と同じ期間だけM/G17によりエンジン1
の動力を補助するようにした。これに対し、図9に示す
ように、成層燃焼から均一燃焼へ、或いは均一燃焼から
成層燃焼へ移行する際に、燃料カットを実行する前後
で、エンジン1それ自身の動力と、M/G17による補
助動力との割合を互いに徐々に変化させるようにしても
よい。
筒内噴射式のガソリンエンジンを適用したが、内燃機関
として筒外噴射式のガソリンエンジンを適用してもよ
い。 (3)前記実施形態では、電動機と発電機の機能を兼ね
備えたM/G(モータジェネレータ)17を使用した
が、単なる発電機として機能するだけのモータを使用し
てもよい。
化するための燃焼形態に成層燃焼を採用し、リッチスパ
イクを得るべく混合気をリッチ化するための燃焼形態に
均一燃焼を採用した。これに対し、混合気をリーン化す
るための燃焼形態に均一燃焼を採用したり、混合気をリ
ッチ化するための燃焼形態に均一燃焼と成層燃焼との中
間的な燃焼形態を採用したりすることもできる。
ン1に具体化したが、3気筒や5気筒、6気筒、或いは
8気筒のエンジンに具体化してもよい。更に、上記各実
施形態には特許請求の範囲に記載した技術的思想に係る
次のような各種の実施態様が含まれることを、以下にそ
の効果と共に記載する。
記内燃機関は希薄燃焼を実現するために成層燃焼を行う
ことを可能とした筒内噴射式のものである。この構成に
よれば、希薄燃焼によって内燃機関の燃費と出力の両立
を図ることが可能となる。加えて、特に希薄燃焼時に燃
焼室から排出される傾向にある窒素酸化物を触媒に吸収
させ、その触媒に溜まった窒素酸化物を有効に還元する
ことが可能となる。
記電動機は発電機能を兼ね備えたものである。この構成
によれば、電動機により発電を行うことが可能となる。
ら窒素酸化物を還元するのに必要な未燃の燃料成分を触
媒に供給するに際して、内燃機関の動力を電動機により
補助すると共に燃焼室に対する燃料の供給を所定期間停
止し、その燃料停止が終了した後に、燃焼室に供給され
る燃料により混合気をリッチ化するようにしている。
焼室に供給される燃料が一旦停止されることから、燃焼
室における混合気の空燃比変化が緩和される。加えて、
燃料停止に伴う内燃機関の動力低下が電動機により補助
されることにより、内燃機関の見かけ上の動力低下が抑
えられる。このため、触媒から窒素酸化物を還元するた
めに混合気をリッチ化するに際して、内燃機関の動力安
定性と良好なドライバビリティを確保することができる
という効果を発揮する。
図。
す概略構成図。
程を示す断面図。
程を示す断面図。
ングチャート。
d…燃料供給手段としてのインジェクタ、10…クラン
クシャフト、13a…触媒、17…電動機としてのモー
タジェネレータ(M/G)、41…ECU(41は第1
〜第3の制御手段を構成する)。
Claims (1)
- 【請求項1】 燃焼室における混合気の空燃比を調整す
るために燃料供給手段により前記燃焼室に供給される燃
料が制御されると共に前記燃焼室から排出される窒素酸
化物を吸収するための触媒を設けた内燃機関と、その内
燃機関の動力を補助するために前記内燃機関の出力軸に
連結されて必要に応じて制御される電動機とを備えた電
動機により動力が補助される内燃機関の制御装置におい
て、 前記触媒に吸収された前記窒素酸化物を還元するために
前記燃焼室で燃え残った燃料成分を前記触媒に供給する
に際して、前記内燃機関の動力を補助するために前記電
動機を制御するための第1の制御手段と、 前記第1の制御手段の制御に対応して作動し、前記燃焼
室に対する燃料の供給を所定期間だけ停止するために前
記燃料供給手段を制御するための第2の制御手段と、 前記第2の制御手段の制御が終了した後に、前記燃焼室
における前記混合気をリッチ化するために前記燃料供給
手段を制御するための第3の制御手段とを備えたことを
特徴とする電動機により動力が補助される内燃機関の制
御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23037495A JP3132357B2 (ja) | 1995-09-07 | 1995-09-07 | 電動機により動力が補助される内燃機関の制御装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family
ID=16906871
Family Applications (1)
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JP23037495A Expired - Lifetime JP3132357B2 (ja) | 1995-09-07 | 1995-09-07 | 電動機により動力が補助される内燃機関の制御装置 |
Country Status (1)
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WO2016088191A1 (ja) * | 2014-12-02 | 2016-06-09 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
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-
1995
- 1995-09-07 JP JP23037495A patent/JP3132357B2/ja not_active Expired - Lifetime
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