Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
und ein Verfahren für
die Steuerung eines Verbrennungsmotors, mit der die Emission von
Stickstoffoxid eines Verbrennungsmotors in die Atmosphäre unterdrückt werden
kann.The invention relates to a device
and a procedure for
the control of an internal combustion engine with which the emission of
Nitrogen oxide from an internal combustion engine can be suppressed into the atmosphere
can.
Es ist ein Verfahren zur Verbesserung
der Kraftstoffausnutzung oder eines anderen Leistungskriteriums
eines Verbrennungsmotors bekannt, bei dem das Luftkraftstoffverhältnis auf
einen Zielwert (beispielsweise 22) geregelt wird, der magerer ist
als das theoretische Luftkraftstoffverhältnis (14,7), um hierdurch
eine Magerverbrennung im Motor durchzuführen, wenn der Motor in einem
vorbestimmten Antriebszustand angetrieben wird. Wird jedoch ein
Dreiwegkatalysatorumwandler für
den Motor verwendet, auf den das vorerwähnte Verfahren angewendet wird,
kann Stickstoffoxid (NOx) während
der Magerverbrennung nicht genügend
gereinigt werden, da der Dreiwegkatalysatorumwandler im mageren
Luftkraftstoffver hältnisbereich
nicht auf seinem vollen Potential arbeitet. In dieser Hinsicht sind
Versuche durchgeführt
worden, die Emission von NOx auch im Magerverbrennungsantrieb zu
reduzieren, indem ein sogenannter NOx-Katalysator verwendet wird, der NOx
absorbiert, welches vom Motor in einem sauerstoffangereicherten
Zustand (oxidierende Atmosphäre)
abgegeben wird, und das adsorbierte NOx in einem Kohlenwasserstoff
(HC)-überschüssigem Zustand
desoxidiert (reduzierende Atmosphäre).It is a process for improvement
fuel economy or other performance criteria
an internal combustion engine is known in which the air-fuel ratio
regulating a target value (e.g. 22) that is leaner
than the theoretical air-fuel ratio (14.7) to thereby
perform lean burn in the engine if the engine is in a
predetermined drive state is driven. However, will
Three way catalyst converter for
uses the engine to which the aforementioned method is applied,
can nitric oxide (NOx) during
the lean burn is not enough
be cleaned because the three-way catalyst converter in the lean
Air fuel ratio range
doesn't work at its full potential. Are in this regard
Experiments carried out
the emission of NOx also in the lean combustion engine
reduce by using a so-called NOx catalyst, the NOx
absorbed by the engine in an oxygen enriched
Condition (oxidizing atmosphere)
is released, and the adsorbed NOx in a hydrocarbon
(HC) excess state
deoxidized (reducing atmosphere).
Die Menge an NOx, die vom NOx-Katalysator
absorbiert werden kann, ist jedoch begrenzt. Wird der Motor kontinuierlich
im Magerverbrennungszustand angetrieben, wird der Katalysator mit
NOx gesättigt.
In diesem Fall wird der größte Teil
an NOx-Gas, das vom Motor abgegeben wird, in die Atmosphäre emittiert.
Um diesem zu begegnen, bevor oder wenn der NOx-Katalysator mit adsorbiertem NOx
gesättigt
ist, wird ein Übergang
zur Fettmischungssteuerung durchgeführt, die das Luftkraftstoffverhältnis auf
ein theoretisches Verhältnis
oder einen nahen Wert steuert, um hierdurch den Betrieb im theoretischen
Verhältnis
oder den Fettverbrennungsbetrieb des Motors zu starten. Das resultierende
Abgas, das eine Menge an unverbrannten Gasen enthält, erzeugt
eine reduzierende Atmosphäre
für die
Desoxidation von NOx um den Katalysator herum.The amount of NOx from the NOx catalyst
can be absorbed, however, is limited. The engine becomes continuous
driven in the lean-burn state, the catalyst is with
NOx saturated.
In this case, the largest part
of NOx gas emitted by the engine is emitted into the atmosphere.
To counteract this before or when the NOx catalyst with adsorbed NOx
saturated
is a transition
to control the grease mixture, which determines the air-fuel ratio
a theoretical relationship
or controls a near value to thereby operate in theoretical
relationship
or to start the engine's fat-burning operation. The resulting
Exhaust gas containing a lot of unburned gases is generated
a reducing atmosphere
for the
Deoxidation of NOx around the catalyst.
Im Hinblick auf den Zeitpunkt, bei
dem der Magerverbrennungsbetrieb auf den Betrieb im theoretischen
Verhältnis
oder den Fettverbrennungsbetrieb umgeschaltet wird, ist ein Verfahren
nach JP 0005133260
AA (Patent Abstract of Japan) bekannt, bei dem die verstrichene
Zeit vom Start der Magerkraftstoffverhältnissteuerung gemessen wird
und der Übergang
zur fetten Luftkraftstoffsteuerung verstärkt durchgeführt wird,
wenn eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Bei diesem Verfahren
wird die magere Luftkraftstoffverhältnissteuerung nach der Vervollständigung
der Desoxidation von NOx wieder gestartet, das vom Katalysator während der
fetten Luftkraftstoffverhältnissteuerung
adsorbiert wird. Auf diese Weise werden die Magerverbrennung und
die fette Verbrennung alternativ ausgeführt, um die Emission von NOx
zu verringern.In view of the point in time at which the lean-burn operation is switched over to the operation in the theoretical ratio or the fat-burning operation, a procedure is following JP 0005133260 AA (Patent Abstract of Japan), in which the elapsed time from the start of the lean fuel ratio control is measured and the transition to the rich air-fuel control is performed more intensely when a predetermined time has passed. In this method, the lean air-fuel ratio control is restarted after completion of the deoxidation of NOx that is adsorbed by the catalyst during the rich air-fuel ratio control. In this way, the lean burn and the rich burn are alternatively carried out to reduce the emission of NOx.
Falls die vorbestimmte Zeit vom Start
der mageren Luftkraftstoffverhältnissteuerung
verstrichen ist, wird jedoch nach der in der vorerwähnten Veröffentlichung
offenbarten Steuerung immer bestimmt, daß die Menge an adsorbiertem
NOx den gesättigten
Wert erreicht hat. In diesem Augenblick wird der Magerverbrennungszustand
verstärkt
in den fetten Verbrennungszustand verändert. Die Verbesserung der
Kraftstoffausnutzung durch die Magerverbrennung kann daher nicht
in genügender
Weise erreicht werden und die Kraftstoffausnutzung wird entsprechend
verringert. Darüber
hinaus variiert im Zeitpunkt der Veränderung des Luftkraftstoffverhältnisses
das Motordrehmoment und hat einen schlechten Einfluß auf den
Motorbetrieb. In einem Fahrzeug, das den Motor als Primärantrieb
verwendet, kann eine Veränderung
des Motordrehmoments einen Stoß ähnlich einem
Beschleunigungsstoß verursachen,
so daß das
Antriebsgefühl
verschlechtert wird, wenn die Motordrehmomentvariation häufig auftritt,
während das
Fahrzeug bei einer konstanten Geschwindigkeit läuft. Darüber hinaus erhöht sich
die Emission von HC, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis angereichert wird.
Vom Gesichtspunkt der Verbesserung des Fahrgefühls und der Reduzierung des
Emission von HC ist es daher nicht vorzuziehen, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis verstärkt und
häufig
zu ändern.If the predetermined time from the start
lean air-fuel ratio control
has elapsed, however, after that in the aforementioned publication
disclosed control always determines that the amount of adsorbed
NOx the saturated
Has reached value. At this moment, the lean burn condition
reinforced
changed to the rich combustion state. The improvement of
Lean-burn fuel consumption cannot therefore be used
in sufficient
Ways can be achieved and fuel economy will be appropriate
reduced. About that
also varies at the time of changing the air-fuel ratio
the engine torque and has a bad impact on the
Motor operation. In a vehicle that uses the engine as its primary drive
used can be a change
of the engine torque a shock similar to one
Cause acceleration shock,
so that
drive feeling
deteriorates when the engine torque variation occurs frequently,
during that
Vehicle is running at a constant speed. It also increases
the emission of HC when the air-fuel ratio is enriched.
From the point of view of improving the driving experience and reducing the
Emission of HC is therefore not preferable to increase the air-fuel ratio and
frequently
to change.
In der internationalen Patentveröffentlichung Nr.
W093/08383 ist ein Verfahren zum Desoxydieren von NOx offenbart,
das von der Abgasreinigungseinrichtung während dem Magerverbrennungsantrieb des
Motors adsorbiert wird. Bei diesem Verfahren wird die Adsorptionsmenge
an NOx vom Abgasreinigungskatalysator geschätzt und der Antriebszustand in
den fetten Verbrennungszustand verändert, wenn auf der Basis des
Resultats der Schätzung
bestimmt wird, dass die Adsorptionsmenge an NOx die Sättigungsmenge
erreicht hatIn international patent publication no.
W093 / 08383 discloses a process for deoxidizing NOx,
that of the exhaust gas purification device during the lean-burn drive of the
Motors is adsorbed. In this process, the amount of adsorption
of NOx from the exhaust gas purifying catalyst and the drive state in
changes the rich combustion state when based on the
Result of the estimate
it is determined that the adsorption amount of NOx is the saturation amount
has reached
Bei diesem Verfahren, bei dem auf
der Basis der geschätzten
Adsorptionsmenge an NOx bestimmt wird, ob der Katalysator mit NOx
gesättigt
ist, ist es jedoch manchmal, wenn NOx-Adsorptionseigenschaften der
Katalysatoren, die an den einzelnen Motoren angebracht sind, voneinander
abweichen, manchmal unmöglich,
korrekt zu bestimmen, dass der Katalysator den gesättigten
Zustand erreicht hat.In this procedure, in which
the base of the estimated
Adsorption amount of NOx is determined whether the catalyst with NOx
saturated
However, it is sometimes when the NOx adsorption properties of the
Catalysts, which are attached to the individual engines, from each other
deviate, sometimes impossible,
correctly determine that the catalyst is saturated
Has reached state.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Vorrichtung und ein Verfahren für
eine Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, welche in der Lage
sind eine Menge von Stickstoffoxyd zu bestimmen, welche von einer
Abgasreinigungsvorrichtung ausgestoßen wird, um dadurch positiv
und leicht zu bestimmen, dass die Abgasreinigungsvor richtung einen
gesättigten
Zustand erreicht hat, wo sie mit Stickstoffoxyd, welches durch dieselbe
adsorbiert ist, gesättigt
ist, ohne das Bedürfnis,
direkt eine Menge von Stickstoffoxyd zu bestimmen, welche durch
die Abgasreinigungsvorrichtung zur Bestimmung des gesättigten
Zustands adsorbiert ist, und in der Lage ist, die Verbrennungskraftmaschine
weich bei geringem Kraftstoffverbrauch zu betreiben, auf der Grundlage der
Ergebnisse der Bestimmung, und in der Lage ist, eine Menge von Stickstoffoxyd,
welches in die Atmosphäre
ausgestoßen
wird, zu reduzieren.It is an object of the present invention, an apparatus and a method for a combustion Providing an engine capable of determining an amount of nitrogen oxide that is emitted from an exhaust gas purification device, thereby positively and easily determining that the exhaust gas purification device has reached a saturated state where it is mixed with nitrogen oxide adsorbed thereby , is saturated without the need to directly determine an amount of nitrogen oxide adsorbed by the exhaust gas purifying device for determining the saturated state, and is able to operate the engine smoothly with low fuel consumption based on the results of the determination , and is able to reduce an amount of nitric oxide that is emitted into the atmosphere.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung
nach der besamtheit der Merkmale des Anspruchs 1. wird eine Steuervorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor geschaffen, die einen Abgasreinigungskatalysator
aufweist. welche an einer Auspuffleitung des Motors angeordnet ist,
um die Emission von Stickstoffoxyd an die Atmosphäre zu verringern, wobei
der Katalysator derart betreibbar ist, dass er Stickstoffoxyd adsorbiert,
das in den Auspuffgasen enthalten ist, welche vom Motor abgegeben
werden, wenn der Motor im Magerverbrennungszustand ist, und das
Luft-Kraftstoff-Verhältnis
einer dem Motor zugeführten
Luftkraftstoffmischung magerer ist, als das theoretische Lufi-Kraftstoff-Verhältnis, und
um das adsorbierte Stickstoffoxyd zu desoxydieren, wenn der Motor
in einem Fettverbrennungszustand ist, wo das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich
ist oder fetter als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis.According to the first aspect of the present invention
according to the entirety of the features of claim 1. is a control device
for one
Internal combustion engine created an exhaust gas purification catalyst
having. which is arranged on an exhaust pipe of the engine,
to reduce the emission of nitric oxide to the atmosphere, whereby
the catalyst can be operated in such a way that it adsorbs nitrogen oxide,
which is contained in the exhaust gases emitted by the engine
when the engine is lean burn, and that
Air-fuel ratio
one fed to the engine
Air-fuel mixture is leaner than the theoretical air-fuel ratio, and
to deoxidize the adsorbed nitric oxide when the engine
is in a fat burning state where the air-fuel ratio is the same
is or richer than the theoretical air-fuel ratio.
Die Steuervorrichtung weist eine
Adsorptionszustandsschätzeinrichtung
zum Schätzen
des Adsorptionszustandes des Stickstoffoxyds am Abgasreinigungskatalysator
auf; und eine Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung zum
Verschlechtern des Verbrennungszustands im Motor gemäß dem Adsorptionszustand
des Stickstoffoxyds, der von der Adsorptionszustandsschätzeinrichtung
geschätzt
wird, wenn der Motor im Magerverbrennungszustand ist.The control device has one
Adsorptionszustandsschätzeinrichtung
to appreciate
the adsorption state of the nitrogen oxide on the exhaust gas purification catalyst
on; and a combustion deterioration device for
Deterioration of the combustion state in the engine according to the adsorption state
of nitric oxide from the adsorption state estimator
estimated
when the engine is lean burn.
Die der vorliegenden Erfindung nächstkommenden
Druckschriften sind die EP
0598917A1 und DE
433424A1 .The closest to the present invention are EP 0598917A1 and DE 433424A1 ,
Bei der vorliegenden Erfindung wird
eine Abgabegröße von Stickoxid
von einer Abgasreinigungskatalysatorvorrichtung geschätzt und
es wird bestimmt, ob die geschätzte
Abgabemenge von Stickoxid eine vorbestimmte Menge überschreitet
oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß die Abgabemenge von Stickoxid
eine vorbestimmte Menge überschreitet,
wird ein Verbrennungszustand einer Brennkraftmaschine verschlechtert,
wenn die Maschine in einer Magerverbrennungsbetriebsweise betrieben
wird.In the present invention
a donation size of nitric oxide
estimated by an exhaust gas purification catalyst device and
it is determined whether the estimated
Dispensed amount of nitrogen oxide exceeds a predetermined amount
or not. If it is determined that the release amount of nitrogen oxide
exceeds a predetermined amount
a combustion state of an internal combustion engine is deteriorated,
when the machine is operating in a lean burn mode
becomes.
Gemäß dieser Erfindung wird die
Abgabemenge von Stickoxid, d. h. die Menge von Stickoxid, welche
von der Abgasreinigungskatalysatorrichtung ausgestoßen wird,
bestimmt, und wenn die Abgabemenge von Stickoxid nicht die vorbestimmte
Menge erreicht, wird die Verbrennung der Maschine nicht verschlechtert,
so daß die
Weichheit im Maschinenbetrieb und der Kraftstoffverbrauch nicht
verschlechtert wird. Weiterhin können
gemäß dieser
Erfindung durch Verschlechterung des Verbrennungszustands der Maschine
während
der Magerverbrennung unverbrannte Gase an die Abgasreinigungskatalysatorvorrichtung
geliefert werden, um dadurch das Stickoxid, welches auf der Abgasreinigungskatalysatorvorrichtung
absorbiert ist zu desoxidieren, und die Abgabemenge von Stickoxid
von der Maschine selbst kann unterdrückt werden.According to this invention, the
Release amount of nitrogen oxide, d. H. the amount of nitric oxide which
is expelled from the exhaust gas purification catalyst direction,
determined, and when the amount of nitrogen oxide released is not the predetermined
Quantity is reached, the combustion of the machine is not deteriorated,
So that the
Softness in machine operation and fuel consumption are not
is deteriorating. Can continue
according to this
Invention by worsening the combustion state of the machine
while
the lean burn unburned gases to the exhaust gas purifying catalyst device
are supplied to thereby remove the nitrogen oxide which is on the exhaust gas purifying catalyst device
is absorbed to deoxidize, and the amount of nitrogen oxide released
can be suppressed by the machine itself.
Die EP 0598917A1 offenbart ein Steuersystem für eine Brennkraftmaschine,
welches mit einem NOx absorbierenden Agens versehen ist, welches
innerhalb einer Abgasleitung der Maschine angeordnet ist, und welches
NOx absorbiert, wenn das Luft/Kraftstoffverhältnis von Abgas, welches dort
hinein strömt, mager
ist und NOx ausstößt, welches
es absorbiert hat, wenn da; Luft/Kraftstoffverhältnis von Abgas, welches dort
hineinströmt,
fett wird. In dem offenbarten System wird die Menge von NOx, welches
in dem NOx absorbierenden Agens absorbiert, aus der Maschinenlast
und der Drehzahl der Maschine geschätzt, und wenn diese geschätzte NOx-Menge
zur maximalen NOx Absorptionskapazität des NOx absorbierenden Agens
wird, wird das Luft/Kraftstoffverhältnis des in das NOx absorbierende
Agens strömende
Abgas fett gemacht.The EP 0598917A1 discloses a control system for an internal combustion engine which is provided with a NOx absorbing agent disposed within an exhaust pipe of the engine and which absorbs NOx when the air / fuel ratio of exhaust gas flowing therein is lean and emits NOx which it has absorbed when there; Air / fuel ratio of exhaust gas flowing into it becomes rich. In the disclosed system, the amount of NOx absorbed in the NOx absorbent agent is estimated from the engine load and the number of revolutions of the engine, and when this estimated amount of NOx becomes the maximum NOx absorption capacity of the NOx absorbent agent, the air / fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx absorbing agent is made rich.
Das System, welches in der EP0598917A1 offenbart
wird, bestimmt die Menge von NOx, welches das NOx absorbierende
Agens absorbiert hat, aber versäumt
es, zu bestimmen, welche NOx-Menge von dem NOx absorbierenden Agens
ausgestoßen
wird, ohne von dem NOx absorbierenden Agens absorbiert zu werden.The system, which in the EP0598917A1 discloses the amount of NOx that the NOx absorbent has absorbed, but fails to determine what amount of NOx is expelled from the NOx absorbent without being absorbed by the NOx absorbent.
Andererseits bestimmt die vorliegende
Erfindung eine Menge von NOx, welche von der Abgasreinigungskatalysatorvorrichtung
ausgestoßen
wird, welcher einen NOx-Katalysator
einschließt,
d. h. eine NOx-Menge, welche in die Atmosphäre ausgestoßen wird.On the other hand, the present determines
Invention an amount of NOx emitted from the exhaust gas purifying catalyst device
pushed out
which is a NOx catalyst
includes,
d. H. an amount of NOx that is emitted into the atmosphere.
Gemäß dem System, welches in der EP 0598917A1 offenbart
wird, wird eine Menge von NOx, welche von dem NOx absorbierenden
Agens ausgestoßen
wird, nicht bestimmt. Dies macht es unmöglich, genau eine Steuerung
zum Unterdrücken einer
Menge von NOx, welche in die Atmosphäre entladen wird, bis zu einer
vorgeschriebenen Menge zu unterdrücken.According to the system in the EP 0598917A1 an amount of NOx emitted from the NOx absorbent agent is not determined. This makes it impossible to suppress exactly one control for suppressing an amount of NOx discharged into the atmosphere up to a prescribed amount.
Sogar in dem System, welches in der EP 0598917A1 offenbart
ist, wird ein Versuch einer Steuerung zur Unterdrückung einer
NOx-Menge, welche in die Atmosphäre
entlassen wird, bis hoch zu einer vorgeschriebenen Menge auf der
Grundlage der bestimmten Menge von NOx, welche von dem NOx absorbierenden
Agens absorbiert wird, gemacht werden. Jedoch wird in diesem Fall
die Anforderung an das System gestellt, eine Steuerung auszuführen, wobei
das folgende Erfordernis, z. B., in Betracht gezogen wird.Even in the system in the EP 0598917A1 , an attempt to control an amount of NOx released into the atmosphere up to a prescribed amount based on the determined amount of NOx absorbed by the NOx absorbing agent will be made. However, in this case the request is made placed the system to perform control, the following requirement, e.g. B. is considered.
Es gibt eine Beziehung, daß je größer eine Menge
von absorbiertem NOx wird, desto größer das Verhältnis einer
Menge von NOx, welches in die Atmosphäre entlassen wird, zu einer
Menge von NOx, welche von der Maschine entlassen wird. Somit muß ein Maschinenbetriebszustand
betrachtet werden, wo eine große
Menge von NOx von der Maschine ausgestoßen wird. Speziell muß das Luft/Kraftstoffverhältnis fett
sein (d. h. NOx reduzierender Betrieb muß gemacht werden) zum Freisetzen
und Reduzieren von NOx, welches von dem NOx absorbierenden Agens
absorbiert wird, bevor die Menge von absorbierten NOx groß wird.
Als Ergebnis, gibt es eine hohe Wahrscheinlichkeit, daß unnötige fette
Betriebe durchgeführt
werden, mit dem Ergebnis eines verschlechterten Kraftstoffverbrauchs.
Im Gegensatz dazu wird gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Bestimmung gemacht, welche die Menge von Stickoxid,
welches von der Abgasreinigungskatalysatorvorrichtung ausgestoßen wird,
und ein Maschinenbetrieb zum Verschlechtern des Verbrennungszustandes
in der Maschine wird nicht durchgeführt, bis die Menge von NOx,
welches in die Atmosphäre
entlassen wird, eine vorbestimmte Menge überschreitet, so daß keine
Verschlechterung in dem weichen Maschinenlauf und dem Kraftstoffverbrauch
verursacht wird.There is a relationship that the bigger a lot
of absorbed NOx, the larger the ratio of one
Amount of NOx released into the atmosphere to one
Amount of NOx released from the machine. Thus, an engine operating state must
be considered where a great
Amount of NOx is emitted from the machine. In particular, the air / fuel ratio must be rich
its (i.e., NOx reducing operation must be done) for release
and reducing NOx derived from the NOx absorbent agent
is absorbed before the amount of NOx absorbed becomes large.
As a result, there is a high likelihood of unnecessary fat
Operations carried out
with the result of deteriorated fuel consumption.
In contrast, according to the present
Invention made a determination of the amount of nitric oxide,
which is exhausted from the exhaust gas purifying catalyst device,
and engine operation to deteriorate the combustion condition
is not carried out in the machine until the amount of NOx,
which in the atmosphere
is released, exceeds a predetermined amount so that none
Deterioration in the smooth running of the machine and fuel consumption
is caused.
Die DE 43 33 424 A1 offenbart eine technische
Lehre, welche als Verbrennungstemperatur-Verringerungsvorrichtung
dient, in welchem (i) EGR in die Einlaßseite rezirkuliert wird; oder
(ii) ein Sauerstoffrückhaltefilter
in einem der Leitungsrohre angeordnet wird, und Verbrennungsverzögerungsvergrößerungseinrichtung
vorgesehen ist, welche den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt auf den
oberen Totpunkt verzögert
und welche den Einlaß überlastet; oder
(iii) die Verwirbelung wird verstärkt, um dadurch die NOx-Konzentration
zu reduzieren, ohne die Rauchkonzentration zu erhöhen.The DE 43 33 424 A1 discloses a technical teaching serving as a combustion temperature reducing device in which (i) EGR is recirculated to the intake side; or (ii) an oxygen retention filter is placed in one of the conduits and there is provided a combustion delay magnification device which delays the fuel injection timing to the top dead center and which overloads the inlet; or (iii) the swirl is increased to thereby reduce the NOx concentration without increasing the smoke concentration.
Andererseits fehlt der DE 43 33 424 A1 das zur
Verfügung-Stellen
einer Abgasreinigungsvorrichtung, welche in der Abgasleitung angeordnet
ist und welche betreibbar ist, um Stickoxid zu absorbieren, wenn
ein Luft-Kraftstoffverhältnis
des Abgases, welches dort hinein fließt, mager ist und adsorbiertes Stickoxid
zu desoxidieren, wenn eine Sauerstoffkonzentration von Abgas, welches
dort hineinströmt,
sich verringert.On the other hand, the DE 43 33 424 A1 providing an exhaust gas purification device disposed in the exhaust pipe and operable to absorb nitrogen oxide when an air-fuel ratio of the exhaust gas flowing therein is lean and to deoxidize adsorbed nitrogen oxide when an oxygen concentration of exhaust gas which flows in there decreases.
Zusätzlich stellt die DE 433424A1 keine Abgasreinigungsvorrichtung,
wie in den Ansprüchen dieser
Anmeldung definiert, zur Verfügung,
und daher versäumt
es die DE 43 33 424
A1 das Merkmal dieser Erfindung, eine Abgabemenge von Stickoxid von
der Abgasreinigungskatalysatorvorrichtung zu schätzen und zu bestimmen, ob die
geschätzte
Abgabemenge von Stickoxid eine vorbestimmte Menge überschreitet,
zu offenbaren.In addition, the DE 433424A1 no emission control device as defined in the claims of this application is available, and therefore fails to do so DE 43 33 424 A1 disclose the feature of this invention to estimate a discharge amount of nitrogen oxide from the exhaust gas purifying catalyst device and to determine whether the estimated discharge amount of nitrogen oxide exceeds a predetermined amount.
Die DE 43 33 424 A1 versäumt es, Vorteile der vorliegenden
Erfindung vorzuweisen, so daß keine
Verschlechterung in dem weichen Maschinenlauf und dem Kraftstoffverbrauch
verursacht wird, da eine Bestimmung gemacht wird bezüglich der
Menge von Stickoxid, welche von der Abgasreinigungskatalysatorvorrichtung
freigegeben wird, und einem Maschinenbetrieb zum Verschlechtern
eines Verbrennungszustandes in der Maschine wird nicht durchgeführt, bis
die Menge von Stickoxid, welche an die Atmosphäre abgegeben wird, eine vorbestimmte
Menge überschreitet.The DE 43 33 424 A1 fails to provide advantages of the present invention so that no deterioration in the smooth machine running and fuel consumption is caused because a determination is made of the amount of nitrogen oxide released from the exhaust gas purifying catalyst device and an engine operation to deteriorate a combustion state in the engine The machine is not operated until the amount of nitrogen oxide released into the atmosphere exceeds a predetermined amount.
Gemäß einem zweiten Aspekt der
Erfindung nach der besamtheit Merkmale des Anspruchs 3 wird ein
Steuerverfahren für
einen Verbrennungsmotor zum Verringern der Emission von Stickstoffoxid
in die Atmosphäre
geschaffen, indem bewirkt wird, daß Stickstoffoxid, das in den
Auspuffgasen enthalten ist, welche vom Verbrennungsmotor abgegeben
werden, am Abgasreinigungskatalysator absorbiert wird, der in der
Auspuffleitung des Motors angeordnet ist, wenn der Motor im Magerverbrennungszustand
ist, wo das Luftkraftstoffverhältnis
einer dem Motor zugeführten
Luftkraftstoffmischung magerer ist als das theoretische Luftkraftstoffverhältnis, und
indem das adsorbierte Stickstoffoxid mittels des Abgasreinigungskatalysators
desoxidiert wird, wenn der Motor im fetten Verbrennungszustand ist,
wo das Luftkraftstoffverhältnis
gleich ist oder fetter als das theoretische Luftkraftstoffverhältnis.According to a second aspect of
Invention according to the entirety of the features of claim 3 is a
Tax procedure for
an internal combustion engine to reduce nitrogen oxide emissions
into the atmosphere
created by causing nitric oxide to enter the
Exhaust gases are contained, which are emitted by the internal combustion engine
are absorbed on the exhaust gas purification catalyst, which in the
Exhaust pipe of the engine is arranged when the engine is in the lean-burn state
is where the air-fuel ratio
one fed to the engine
Air-fuel mixture is leaner than the theoretical air-fuel ratio, and
by the adsorbed nitrogen oxide by means of the exhaust gas purification catalyst
is deoxidized when the engine is in the rich combustion state,
where the air-fuel ratio
is the same or richer than the theoretical air-fuel ratio.
Das vorliegende Steuerungsverfahren
umfaßt
einen ersten Schritt, nämlich
Schätzen
des Adsorptionszustandes des Stickstoffoxids am Abgasreinigungskatalysator,
und einen zweiten Schritt, nämlich
Verschlechtern des Verbrennungszustands im Verbrennungsmotor gemäß dem Adsorptionszustand des
Stickstoffoxids, der im ersten Schritt geschätzt wird, wenn der Motor im
Magerverbrennungszustand ist.The present control procedure
comprises
a first step, namely
Estimate
the adsorption state of the nitrogen oxide on the exhaust gas purification catalyst,
and a second step, namely
Deterioration of the combustion state in the internal combustion engine according to the adsorption state of the
Nitrogen oxide, which is estimated in the first step when the engine is in
Is lean burn condition.
Die Steuerungsvorrichtung und das
Steuerungsverfahren der vorliegenden Erfindung bieten den Vorteil,
daß der
Verbrennungszustand im Motor verschlechtert werden kann, wenn die
absorbierte Menge an Stickstoffoxid ansteigt, wodurch unverbrannte
Gase dem Abgasreinigungskatalysator zugeführt werden, um Stickstoffoxid
zu desoxidieren, das am Abgasreinigungskatalysator absorbiert wird, und
daß die
Abgabemenge an Stickstoffoxid vom Motor selbst niedrig gehalten
werden kann. Anders als im Fall, wo der Antriebszustand verstärkt vom
Magerverbrennungszustand zum theoretischen Verhältnis-Antriebszustand oder
dem fetten Verbrennungszustand verändert wird, kann daher die
Abgabemenge an Stickstoffoxid vom Motor verringert werden, ohne
daß die
Weichheit des Motorlaufs und die Kraftstoffausnutzung verschlechtert
werden.The control device and that
Control methods of the present invention offer the advantage
that the
The state of combustion in the engine can deteriorate if the
absorbed amount of nitric oxide increases, causing unburned
Gases are supplied to the exhaust gas purification catalyst to make nitrogen oxide
to deoxidize, which is absorbed by the exhaust gas purification catalyst, and
that the
The amount of nitrogen oxide released by the engine itself is kept low
can be. Unlike in the case where the drive state is increased from
Lean burn state to theoretical ratio drive state or
the rich combustion state is changed, the
Output amount of nitrogen oxide from the engine can be reduced without
that the
Engine running softness and fuel economy deteriorated
become.
Vorzugsweise weist die Adsorptionszustandsschätzeinrichtung
der Steuerungsvorrichtung eine Adsorptionssättigungsbestimmungseinrichtung zur
Bestimmung auf, ob die Adsorptionsmenge an Stickstoffoxid am Abgasreinigungskatalysator
einen Wert erreicht hat, der gleich ist oder nahe der Sättigungsmenge.
Ferner verschlechtert die Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung
den Verbrennungszustand, wenn die Adsorptionssättigungsbestimmungseinrichtung
bestimmt, daß die
Adsorptionsmenge an Stickstoffoxid am Abgasreinigungskatalysator
den Wert erreicht hat, der gleich ist oder nahe der Sättigungsmenge
im Magerverbrennungszustand (Anspruch 2).The adsorption state estimation device of the control device preferably has an adsorption saturation determination device for determining whether the adsorption amount of nitrogen oxide on the exhaust gas purification catalytic converter is one Has reached a value that is equal to or close to the amount of saturation. Further, the combustion state deterioration means deteriorates the combustion state when the adsorption saturation determination means determines that the adsorption amount of nitrogen oxide on the exhaust gas purifying catalyst has reached the value that is equal to or near the saturation amount in the lean combustion state (claim 2).
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform kann,
wenn der Abgasreinigungskatalysator mit adsorbiertem Stickstoffoxid
gesättigt
ist, die Menge an unverbrannten Gasen erhöht werden, indem der Verbrennungszustand
im Motor verschlechtert wird, ohne daß die Menge an zugeführtem Kraftstoff
erhöht
werden muß,
während
der Verbrennungsmotor im Magerverbrennungszustand verbleibt. Dies
ermöglicht
es, das adsorbierte Stickstoffoxid durch Kohlenwasserstoff auf angemessene
Weise zu desoxidieren und zu entfernen, der in den unverbrannten Gasen
enthalten ist. Die Reinigungsfähigkeit
des Abgasreinigungskatalysators kann daher wiederhergestellt werden,
und die Emission von Stickstoffoxid kann unterdrückt werden, ohne daß die Kraftstoffausnutzung
und das Fahrgefühl
verschlechtert werden.In this preferred embodiment,
if the exhaust gas purification catalyst with adsorbed nitrogen oxide
saturated
is, the amount of unburned gases can be increased by the combustion state
in the engine deteriorates without the amount of fuel supplied
elevated
must become,
while
the internal combustion engine remains in the lean-burn state. This
allows
it, the adsorbed nitrogen oxide by hydrocarbon to reasonable
Way to deoxidize and remove that in the unburned gases
is included. The cleanability
of the exhaust gas purification catalyst can therefore be restored
and the emission of nitrogen oxide can be suppressed without the fuel economy
and the driving feeling
deteriorate.
Vorzugsweise weist die Adsorptionssättigungsbestimmungseinrichtung
eine Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung zum Schätzen der Abgabemenge
an Stickstoffoxid vom Abgasreinigungskatalysator auf, oder eine
Magerverbrennungsperiodenmesseinrichtung zum Messen der Magerverbrennungsperiode,
bei welcher der Magerverbrennungszustand fortgesetzt wird, oder
eine Magerverbrennungsakkumulationseinrichtung zum Akkumulieren
von Teilen einer Lastinformation am Verbrennungsmotor, der im Magerverbrennungszustand
läuft,
um hierdurch einen akkumulierten Wert an Teilen der Lastinformation
abzuleiten. Hat die Stickstoffoxidabgabemenge, die von der Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung
geschätzt
wird, einen vorbestimmten Wert überschritten,
oder hat die Magerverbrennungsperiode, die von der Magerverbrennungsperiodenmesseinrichtung
gemessen wird, einen vorbestimmten Wert überschritten, oder hat der
akkumulierte Wert an Teilen der Lastinformation, der von der Magerverbrennungsakkumulierungseinrichtung
abgeleitet wird, einen vorbestimmten Wert überschritten, wird bestimmt,
daß die Adsorptions menge
an Stickstoffoxid am Abgasreinigungskatalysator einen Wert erreicht
hat, der gleich ist oder nahe der Sättigungsmenge (Anspruch 4).The adsorption saturation determination device preferably has
a nitrogen oxide delivery amount estimator for estimating the delivery amount
of nitrogen oxide from the exhaust gas purification catalyst, or a
Lean burn period measuring device for measuring the lean burn period,
at which the lean burn condition continues, or
a lean burn accumulator for accumulating
of parts of load information on the internal combustion engine that is in the lean combustion state
running,
thereby an accumulated value on parts of the load information
derive. Has the nitrogen oxide delivery amount by the nitrogen oxide delivery amount estimator
estimated
a predetermined value is exceeded,
or has the lean burn period determined by the lean burn period meter
is measured, has exceeded a predetermined value, or has the
accumulated value on parts of the load information from the lean-burn accumulator
is derived, exceeds a predetermined value, it is determined
that the adsorption amount
of nitrogen oxide on the exhaust gas purification catalytic converter reaches a value
has the same or close to the saturation amount (claim 4).
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsformen
kann der Zeitpunkt, bei dem die Adsorptionsmenge an Stickstoffoxid
die Sättigungsmenge
erreicht hat, korrekt und auf einfache Weise gemäß der Abgabemenge an Stickstoffoxid,
der Magerverbrennungsperiode oder dem akkumulierten Wert an Teilen
der Lastinformation an der Maschine bestimmt werden, die im Magerverbrennungszustand
betrieben wird, ohne daß die
Adsorptionsmenge an Stickstoffoxid am Abgasreinigungskatalysator
direkt abgeleitet werden muß.According to these preferred embodiments
may be the time when the amount of adsorption of nitrogen oxide
the amount of saturation
achieved correctly and simply according to the amount of nitrogen oxide released,
the lean burn period or the accumulated value of parts
of the load information on the engine to be determined in the lean-burn state
is operated without the
Amount of nitrogen oxide adsorbed on the exhaust gas purification catalyst
must be derived directly.
Vorzugsweise senkt die (vgl. Anspruch
14) Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung der Steuerungsvorrichtung
die Verbrennungstemperatur der dem Verbrennungsmotor zugeführten Luftkraftstoffmischung
gemäß dem Adsorptionszustand
des Stickstoffoxids ab, der von der Adsorptionszustandsschätzeinrichtung
geschätzt
wird. Gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform
wird die Erzeugung von Stickstoffoxid in einer Periode, während der
der Antriebszustand vom Magerverbrennungszustand zum theoretischen
Verhältnis-Antriebszustand
oder dem fetten Verbrennungszustand verändert wird, vollkommen durch
Absenken der Verbrennungstemperatur der Luftkraftstoffmischung unterdrückt werden.Preferably, the (see claim
14) Combustion state deterioration means of the control device
the combustion temperature of the air / fuel mixture supplied to the internal combustion engine
according to the adsorption state
of the nitrogen oxide from the adsorption state estimator
estimated
becomes. According to this
preferred embodiment
is the production of nitrogen oxide in a period during which
the drive state from the lean combustion state to the theoretical one
Ratio driving state
or the fat burning state is completely changed by
Lowering the combustion temperature of the air-fuel mixture can be suppressed.
Vorzugsweise weist die Steuerungsvorrichtung
ferner eine Beschleunigungsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung
auf, ob der Verbrennungsmotor im Beschleunigungsantriebszu stand
ist, indem die Lastinformation, die den Lastzustand des Verbrennungsmotors
angibt, mit einem Beschleunigungsbestimmungsschwellwert verglichen
wird; eine Luftkraftstoffverhältniseinstelleinrichtung
zum Einstellen des Luftkraftstoffverhältnisses auf einen Wert, der
gleich ist oder fetter als das theoretische Luftkraftstoffverhältnis, wenn
die Beschleunigungseinrichtung bestimmt, daß der Verbrennungsmotor im Beschleunigungsantriebszustand
ist; und eine Schwellenwertveränderungseinrichtung
zum Verändern
des Beschleunigungsbestimmungsschwellwertes gemäß dem Adsorptionszustand des
Stickstoffoxids, der von der Adsorptionszustandsschätzeinrichtung
geschätzt
wird (Anspruch 15).The control device preferably has
furthermore an acceleration determination device for determination
on whether the internal combustion engine was in the acceleration drive
is by the load information representing the load condition of the internal combustion engine
indicates compared to an acceleration determination threshold
becomes; an air-fuel ratio setting device
to set the air-fuel ratio to a value that
is the same or richer than the theoretical air-fuel ratio if
the accelerator determines that the engine is in the accelerating drive state
is; and a threshold changer
to change
the acceleration determination threshold value according to the adsorption state of the
Nitric oxide from the adsorption state estimator
estimated
will (claim 15).
Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform
ist es in einem Fall, in welchem die Verbrennungstemperatur abgesenkt
und der Motoroutput verringert wird, da der Abgasreinigungskatalysator mit
adsorbiertem Stickstoffoxid gesättigt
ist, leichter, den Antriebszustand vom Magerverbrennungszustand
zum theoretischen Verhältnis-Antriebszustand oder
dem fetten Verbrennungszustand zu ändern, in welchem der Motoroutput
hoch ist, wodurch es ermöglicht
wird, die Reaktion auf die Beschleunigungsantriebsanforderung zu
verbessern.According to this preferred embodiment
it is in a case where the combustion temperature is lowered
and the engine output is reduced because the exhaust gas purifying catalyst is included
adsorbed nitrogen oxide saturated
is, more easily, the drive state from the lean-burn state
to the theoretical ratio drive state or
to change the rich combustion state in which the engine output
is high, which makes it possible
response to the acceleration drive request
improve.
Vorzugsweise weist die Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung
der Steuerungsvorrichtung eine Zündzeitpunkteinstellungsvorrichtung
zum Einstellen des Zündzeitpunktes
des Verbrennungsmotors auf, oder eine Auspuffgasrezirkulationseinrichtung
zum Rezirkulieren des Auspuffgases vom Verbrennungsmotor zum Zufuhrsystem
des Motors, oder eine Luftkraftstoffverhältniseinstelleinrichtung zum
Einstellen des Luftkraftstoffverhältnisses einer dem Motor zugeführten Luftkraftstoffmischung.
Die Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung senkt die Verbrennungstemperatur
durch Verzögern
des Zündzeitpunkts
oder durch Erhöhen
der Rezirkulationsmenge an Auspuffgasen oder durch Verändern des
Luftkraftstoffverhältnisses
in Richtung der mageren Seite hin ab. Gemäß den obenstehenden bevorzugten
Ausführungsformen
kann die Verbrennungstemperatur der Luftkraftstoffmischung auf angemessene
und einfache Weise eingestellt werden (vgl. Ansprüche 23 und
24).Preferably, the combustion condition deterioration means of the control device includes an ignition timing adjusting device for adjusting the ignition timing of the internal combustion engine, or an exhaust gas recirculation means for recirculating the exhaust gas from the internal combustion engine to the engine delivery system, or an air-fuel ratio setting means for adjusting the air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to the engine. The combustion condition deteriorating means lowers the combustion temperature by retarding the ignition timing or by increasing the amount of recirculation on exhaust gases or by changing the air-fuel ratio towards the lean side. According to the preferred embodiments above, the combustion temperature of the air-fuel mixture can be adjusted in an appropriate and simple manner (see claims 23 and 24).
Vorzugsweise hält die Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung
die Verschlechterung des Verbrennungszustands für eine vorbestimmte Zeitdauer
aufrecht. Gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform
kann das adsorbierte Stickstoffoxid genügend desoxidiert werden, indem
der verschlechterte Verbrennungszustand aufrecht erhalten wird.Preferably, the combustion condition deterioration device stops
the deterioration of the combustion state for a predetermined period of time
upright. According to this
preferred embodiment
the adsorbed nitrogen oxide can be deoxidized sufficiently by
the deteriorated combustion state is maintained.
Vorzugsweise verschlechtert die Verbrennungszustandsverschlechterungseinrichtung
den Verbrennungszustand im Verbrennungsmotor, indem ein Zündausfall
im Motor verursacht wird. Gemäß dieser
bevorzugten Ausführungsform
können
unverbrannte Gase auf einfache Weise erzeugt werden, wodurch es
ermöglicht
wird, die Desoxidation des adsorbierten Stickstoffoxids zu verbessern.Preferably, the combustion condition deterioration device deteriorates
the combustion condition in the internal combustion engine by causing an ignition failure
is caused in the engine. According to this
preferred embodiment
can
unburned gases are easily generated, making it
allows
will improve the deoxidation of the adsorbed nitric oxide.
Das Steuerungsverfahren der vorliegenden Erfindung
umfaßt
bevorzugte Ausführungsformen, die ähnlich sind
zu denjenigen der vorerwähnten Steuerungsvorrichtung,
und die ähnliche
Vorteile liefern.The control method of the present invention
comprises
preferred embodiments that are similar
to those of the aforementioned control device,
and the like
Deliver benefits.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand
der Zeichnung beispielsweise näher
erläutert.
In dieser zeigen:The invention is described below
the drawing for example closer
explained.
In this show:
1 eine
schematische Ansicht einer Verbrennungssteuerungsvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zusammen mit einem Motor, 1 1 shows a schematic view of a combustion control device according to an embodiment of the invention together with an engine,
2 ein
Funktionsblockschaubild der in l gezeigten
Verbrennungssteuerungsvorrichtung, 2 a functional block diagram of the in l combustion control device shown,
3 einen
Teil eines Flußschaubilds
der Verbrennungssteuerungsroutine, die von der in 2 gezeigten elektronischen Steuerungseinheit ausgeführt wird, 3 a portion of a flowchart of the combustion control routine used by the in 2 shown electronic control unit is executed,
4 den
restlichen Teil des Flußschaubilds der
Verbrennungssteuerungsroutine, der dem Flußschaubild von 3 folgt, 4 the remaining part of the flow chart of the combustion control routine that corresponds to the flow chart of 3 follows
5 einen
Teil eines Fluflschaubilds der in 4 gezeigten
Subroutine zum Berechnen der NOx-Abgabemenge QNT, 5 part of a fluff chart in the 4 shown subroutine for calculating the NOx release amount Q NT ,
6 den
restlichen Teil des Flußschaubilds der
Subroutine zum Berechnen der NOx-Abgabemenge QNT,
der dem Flußschaubild
von 5 folgt, 6 the remaining part of the flow chart of the subroutine for calculating the NOx release amount Q NT , which is the flow chart of 5 follows
7 eine
graphische Darstellung eines beispielshaften Diagramms des Luftüberschußverhältnisses λ-geschätzte Menge
DN der Konzentration der Motorabgabe NOx, 7 2 shows a graphical representation of an exemplary diagram of the excess air ratio λ-estimated amount D N of the concentration of the engine output NOx,
8 eine
graphische Darstellung eines beispielshaften Diagramms des Zündzeitpunkts-Korrekturkoeffizienten
KIg, 8th 2 shows a graphic representation of an exemplary diagram of the ignition timing correction coefficient K Ig ,
9 eine
graphische Darstellung eines beispielshaften Diagramms des akkumulierten
Wertes SQN(i+1) der Menge der Motorabgabe
NOx-geschätztes
Adsorptionsverhältnis
KNOX des NOx-Katalysators, 9 a graphical illustration of an exemplary graph of the accumulated value SQ N (i + 1) the amount of the engine output estimated NOx adsorption ratio K NOX of the NOx catalyst,
10 eine
graphische Darstellung eines beispielshaften Diagramms des Luftüberschußverhältnisses λ-geschätzter Wert
KCAT des NOx-Reinigungsverhältnisses
eines Dreiwegkatalysatorumwandlers, 10 2 shows a graphical representation of an exemplary diagram of the excess air ratio λ-estimated value K CAT of the NOx purification ratio of a three-way catalytic converter,
11 ein
Flußschaubild
der Zündaussetzungs
(misfire)-Steuerungsroutine, die bei einem Verbrennungssteuerungsverfahren
für einen
Verbrennungsmotor gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, 11 6 is a flowchart of the misfire control routine executed in a combustion control method for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention;
12 ein
Flußschaubild
der Zündaussetzungssteuerungsroutine,
die bei einem Verbrennungssteuerungsverfahren für einen Verbrennungsmotor gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, 12 6 is a flowchart of the ignition control routine executed in a combustion control method for an internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention;
13 ein
Funktionsblockdiagramm einer elektronischen Steuerungseinheit einer
Verbrennungssteuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor gemäß einer
vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, 13 1 is a functional block diagram of an electronic control unit of a combustion control device for an internal combustion engine according to a fourth embodiment of the present invention;
14 ein
Flußschaubild
der Luftkraftstoffverhältnissteuerungsroutine,
die von der in 13 gezeigten
elektronischen Steuerungseinheit ausgeführt wird, 14 a flowchart of the air-fuel ratio control routine performed by the in 13 shown electronic control unit is executed,
15 den
restlichen Teil des Flußschaubilds
der Subroutine zur Berechnung der geschätzten NOx-Abgabemenge, der dem Flußschaubild
von 5 folgt, 15 the remaining part of the flowchart of the subroutine for calculating the estimated NOx release amount corresponding to the flowchart of 5 follows
16 eine
graphische Darstellung der Änderungen
der Menge QNO der Motorabgabe NOx und der
Menge QNT der Katalysatorabgabe NOx über die Zeit, 16 a graphical representation of the changes in the amount Q NO of the engine output NOx and the amount Q NT of the catalyst output NOx over time,
17 eine
beispielshafte graphische Darstellung eines EGR-Mengendiagramms
für den
normalen Magerverbrennungsantrieb, das in der in den 3 und 4 gezeigten Verbrennungssteuerungsroutine
verwendet wird, und 17 an exemplary graphical representation of an EGR quantity diagram for the normal lean-burn engine, which is in the in the 3 and 4 combustion control routine shown is used, and
18 eine
beispielshafte graphische Darstellung eines Zündzeitpunktdiagramms für den normalen
Magerverbrennungsantrieb, das bei der Verbrennungssteuerungsroutine
verwendet wird. 18 an exemplary graphical representation of an ignition timing diagram for the normal lean-burn engine used in the combustion control routine.
Es wird nun ein Verbrennungssteuerungsverfahren
und eine Vorrichtung für
einen Verbrennungsmotor gemäß verschiedenen
Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.It now becomes a combustion control method
and a device for
an internal combustion engine according to various
embodiments
the invention described with reference to the accompanying drawings.
In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 1 den Automotor, der unter der Steuerung einer
Verbrennungssteuerungsvorrichtung betrieben wird, die nachstehend
beschrieben wird. Der Motor, d.h. beispielsweise ein Sechszylinderreihenbenzinmotor, weist
Verbrennungskammern auf, ein Zufuhrsystem, ein Zündsystem und ähnliches,
die für
den Mager-verbrennungsantrieb ausgebildet sind.In 1 Reference numeral 1 denotes the car engine which is operated under the control of a combustion control device which will be described below. The engine, ie, for example, a six-cylinder in-line gasoline engine, has combustion chambers, a supply system, an ignition system and the like, which are designed for the lean combustion drive.
Der Motor 1 weist Zufuhröffnungen 2 auf,
die mit einem Zufuhrkrümmer 4 verbunden
sind, in welchem Kraftstoffeinspritzventile 3 für die entsprechenden
Zylinder vorgesehen sind. Eine Zufuhrleitung 9, die mit
dem Zufuhrkrümmer
verbunden ist, ist mit einem Luftreiniger 5 und einem Drosselventil 7 versehen
(allgemeiner gesprochen, mit einer Output-Betriebseinrichtung zum
Einstellen des Motor-Outputs). Das Drosselventil 7 ist
mit dem Beschleunigungspedal 7a verbunden. Ein Leerlaufmotorgeschwindigkeitssteuerungsventil 8 (ISC)
ist in einer Bypassleitung vorgesehen, die das Drosselventil 7 überbrückt. Ein
Auspuffkrümmer 11 ist
mit Auspufföffnungen 10 des
Motors 1 verbunden. Weiterhin ist ein (nicht gezeigter)
Dämpfer
mit dem Auspuffkrümmer 11 über eine
Auspuffleitung 14 und einem Abgasreinigungskatalysator 13 verbunden.The motor 1 has feed openings 2 on that with a feed manifold 4 are connected in which fuel injectors 3 are provided for the corresponding cylinders. A supply line 9 that is connected to the intake manifold is with an air purifier 5 and a throttle valve 7 provided (more generally speaking, with an output operating device for adjusting the motor output). The throttle valve 7 is with the accelerator pedal 7a connected. An idle engine speed control valve 8th (ISC) is provided in a bypass line, which is the throttle valve 7 bridged. An exhaust manifold 11 is with exhaust ports 10 of the motor 1 connected. There is also a silencer (not shown) with the exhaust manifold 11 via an exhaust pipe 14 and an exhaust gas purifying catalyst 13 connected.
Der Abgasreinigungskatalysator 13 weist
einen NOx-Katalysator 13a und
einen Dreiwegkatalysatorumwandler 13b auf, der auf der
stromabwärts gelegenen
Seite des NOx-Katalysators 13a angeordnet
ist. Der NOx-Katalysator 13a enthält als katalytische Substanz
Pt (Platin) und ein Alkaliedelerdmetall wie beispielsweise Lanthan
und Cer, und funktioniert derart, daß er NOx in der oxidierenden
Atmosphäre adsorbiert
und NOx in N2 (Stickstoff) und ähnliches
in der reduzierenden Atmospäre
desoxidiert, die HC enthält.
Der Dreiwegkatalysatorumwandler 13b funktioniert derart,
daß er
HC und CO (Kohlenstoffmonoxid) oxidiert und NOx desoxidiert. Die
NOx-Desoxidationsfähigkeit
ist im oder nahe des theoretischen (stöchiometrischen) Luftkraftstoffverhältnisses
maximal.The exhaust gas purification catalyst 13 has a NOx catalyst 13a and a three-way catalyst converter 13b on that on the downstream side of the NOx catalyst 13a is arranged. The NOx catalyst 13a contains Pt (platinum) and an alkali precious earth metal such as lanthanum and cerium as a catalytic substance, and functions to adsorb NOx in the oxidizing atmosphere and deoxidize NOx in N 2 (nitrogen) and the like in the reducing atmosphere containing HC. The three-way catalyst converter 13b works by oxidizing HC and CO (carbon monoxide) and deoxidizing NOx. The NOx deoxidation ability is maximum in or near the theoretical (stoichiometric) air-fuel ratio.
Weiterhin ist eine Zirkulationsleitung 26 für die Auspuffgasrezirkulation
(EGR) zwischen dem Auspuffkrümmer 11 und
dem Zufuhrkrümmer 4 angeschlossen,
so daß ein
Teil der Auspuffgase im Auspuffkrümmer 11 zum Zufuhrkrümmer 4 über die
Zirkulationsleitung 26 zurückgeführt und der Verbrennungskammer 15 zugeführt wird,
wenn ein in der Leitung 26 angeordnetes EGR-Ventil 27 geöffnet ist. Wird
das Auspuffgas derart zur Zufuhrseite rezirkuliert, wird die Verbrennungstemperatur
abgesenkt, um die Erzeugung von NOx zu unterdrücken.There is also a circulation line 26 for exhaust gas recirculation (EGR) between the exhaust manifold 11 and the feed manifold 4 connected so that part of the exhaust gases in the exhaust manifold 11 to the intake manifold 4 via the circulation line 26 returned and the combustion chamber 15 is fed when one in the line 26 arranged EGR valve 27 is open. When the exhaust gas is recirculated to the supply side in this manner, the combustion temperature is lowered to suppress the generation of NOx.
Der Motor 1 ist ferner mit
einer Zündkerze 16 zum
Zünden
einer Mischung aus Luft und Kraftstoff versehen, die von der Zufuhröffnung 2 zur
Verbrennungskammer 5 geleitet wird.The motor 1 is also with a spark plug 16 to ignite a mixture of air and fuel provided by the supply opening 2 to the combustion chamber 5 is directed.
Die Verbrennungssteuerungsvorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung zum Steuern der Verbrennung im Motor 1 weist
eine elektronische Steuerungseinheit 23 (ECU) als Hauptbestandteil
auf. Die ECU 23 weist eine Input/Output-Einrichtung auf,
eine Speichereinrichtung (ROM, RAM, nichtflüchtiger RAM oder ähnliches)
mit einer Vielzahl von darin gespeicherten Steuerungsprogrammen,
eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Zeitzähler und ähnliches
(diese sind in der Zeichnung nicht dargestellt). Verschiedene Sensoren,
die in 1 gezeigt sind,
sind mit der Eingangsseite der ECU 23 verbunden.The combustion control device according to a first embodiment of the invention for controlling combustion in the engine 1 has an electronic control unit 23 (ECU) as the main component. The ECU 23 comprises an input / output device, a memory device (ROM, RAM, non-volatile RAM or the like) with a multiplicity of control programs stored therein, a central processing unit (CPU), a time counter and the like (these are not shown in the drawing). Various sensors used in 1 are shown with the input side of the ECU 23 connected.
In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 6 einen Luftstromsensor, der an der Zufuhrleitung 9 angebracht
ist und die Zufuhrluftmenge Af erfaßt. Ein Karman-Wirbelluftstromsensor
oder ähnliches
wird in angemessener Weise als Luftstromsensor 6 verwendet.
Ferner bezeichnet das Bezugszeichen 12 einen Luftkraftstoffverhältnissensor
(linearer Luftkraftstoffverhältnissensor
oder ähnliches),
der an der Auspuffleitung 14 angeordnet ist, um das Luftüberschußverhältnis λ zu erfassen
(allgemeiner gesprochen, eine Luftkraftstoffverhältnisinformationsvariable);
18 bezeichnet einen Kurbelwinkelsensor mit einem Kodierer, der mit
der Nockenwelle des Motors 1 verbunden ist und ein Kurbelwinkelsynchronisationssignal θCR erzeugt; und 19 bezeichnet einen Drosselsensor
zum Erfassen der Öffnung θTH des Drosselventils 7. Ferner
bezeichnet das Bezugszeichen 20 einen Wassertemperatursensor
zum Erfassen der Motorkühltemperatur
TW; 21 bezeichnet einen Atmospärendrucksensor
zum Erfassen des Atmosphärendrucks
Pa; und 22 bezeichnet einen Zufuhrlufttemperatursensor zum
Erfassen der Zufuhrlufttemperatur Ta. Die
Motorgeschwindigkeit Ne wird von der ECU 23 gemäß dem Zeitintervall
zwischen den Kurbelwinkelsynchronisationssignalen θCR berechnet, die vom Kurbelwinkelsensor 18 geliefert
werden. Die Motorlast Le wird gemäß der Motorumdrehungsgeschwindigkeit
Ne oder der Drosselöffnung θTH berechnet,
die vom Drosselsensor 19 erfaßt wird.In 1 denotes the reference symbol 6 an airflow sensor attached to the supply line 9 is attached and the supply air quantity A f detected. A Karman vortex airflow sensor or the like is appropriately used as an airflow sensor 6 used. Furthermore, the reference symbol denotes 12 an air-fuel ratio sensor (linear air-fuel ratio sensor or the like) that is attached to the exhaust pipe 14 is arranged to detect the excess air ratio λ (more generally, an air-fuel ratio information variable); 18 denotes a crank angle sensor with an encoder that is connected to the camshaft of the engine 1 is connected and generates a crank angle synchronization signal θ CR ; and 19 denotes a throttle sensor for detecting the opening θ TH of the throttle valve 7 , Furthermore, the reference symbol denotes 20 a water temperature sensor for detecting the engine cooling temperature T W ; 21 denotes an atmospheric pressure sensor for detecting the atmospheric pressure P a ; and 22 denotes a supply air temperature sensor for detecting the supply air temperature T a . The engine speed N e is determined by the ECU 23 calculated according to the time interval between the crank angle synchronization signals θ CR by the crank angle sensor 18 to be delivered. The engine load L e is calculated according to the engine revolution speed N e or the throttle opening θ TH by the throttle sensor 19 is detected.
Die ECU 23 berechnet die
optimalen Werte der Kraftstoffeinspritzmenge, des Zündzeitpunkts und ähnliches,
die auf Teilen der Information basieren, die von verschiedenen Sensoren
erfaßt
wird. Die ECU 23 treibt die Kraftstoffeinspritzventile 23 und
die Zündeinheit 24 gemäß den Resultaten
der Berechnung. Diese Elemente 3 und 24 sind mit
der Ausgangsseite der ECU 23 verbunden. Die Zündeinheit 24 liefert
eine Hochspannung zur Zündkerze 16 eines jeden
Zylinders in Reaktion auf den Befehl der ECU 23.The ECU 23 calculates the optimal values of the fuel injection amount, the ignition timing and the like based on parts of the information detected by various sensors. The ECU 23 drives the fuel injectors 23 and the ignition unit 24 according to the results of the calculation. These elements 3 and 24 are with the output side of the ECU 23 connected. The ignition unit 24 supplies a high voltage to the spark plug 16 of each cylinder in response to the command from the ECU 23 ,
Die ECU 23 dieser Ausführungsform
hat in funktioneller Hinsicht verschiedene Einrichtungen, die in 2 gezeigt sind.The ECU 23 This embodiment has various functions from a functional point of view 2 are shown.
Im einzelnen weist die ECU 23 eine
Antriebszustandsbestimmungseinheit 30 zum Bestimmen auf,
ob der Motor 1 im Magerverbrennungszustand oder im theoretischen
Luftkraftstoffverhältnisantriebszustand
(im folgenden als theoretischer Verhältnis-Antriebszustand bezeichnet)
gemäß der Motorgeschwindigkeit
Ne, der Kühltemperatur TW,
der Motorlast Le und dem Vorhandensein/Nichtvorhandensein
des Beschleunigungsbestimmungssignals betrieben werden soll. Weiterhin
enthält
die ECU 23 eine Luftkraftstoffverhältnisänderungseinheit 31 zum Umschalten
des Luftkraftstoffverhältnisses
einer dem Motor 1 zugeführten
Luftkraftstoffmischung zwischen dem mageren Luftkraftstoffverhältnis und
dem theoretischen Luftkraftstoffverhältnis gemäß dem Ergebnis der Bestimmung
der Antriebszustandsbestimmungseinheit 30. Die ECU weist
auch eine Adsorptionssättigungsbestimmungseinheit 32 zum
Bestimmen auf, ob der NOx-Katalysator 13a mit NOx gesättigt ist.
Die Adsorptionssättigungsbestimmungseinheit 32 gibt
ein Nox verringerndes Signal aus, wenn bestimmt wird, daß der NOx-Katalysator 13a mit
NOx gesättigt
ist. In einem breiten Sinn schätzt
die Adsorptionssättigungsbestimmungseinheit 32 den Zustand
der Adsorption von NOx des NOx-Katalysators 13a.Specifically, the ECU 23 a drive state determination unit 30 to determine if the engine 1 is to be operated in the lean-burn state or the theoretical air-fuel ratio drive state (hereinafter referred to as the theoretical ratio drive state) in accordance with the engine speed N e , the cooling temperature T W , the engine load L e and the presence / absence of the acceleration determination signal. The ECU also contains 23 an air-fuel ratio changing unit 31 to switch the air-fuel ratio of the engine 1 supplied air-fuel mixture between the lean air-fuel ratio and the theoretical air-fuel ratio according to the result of the determination of the drive state determination unit 30 , The ECU also has an adsorpti onssättigungsbestimmungseinheit 32 to determine whether the NOx catalyst 13a is saturated with NOx. The adsorption saturation determination unit 32 outputs a NOx reducing signal when it is determined that the NOx catalyst 13a is saturated with NOx. In a broad sense, the adsorption saturation determination unit estimates 32 the state of adsorption of NOx of the NOx catalyst 13a ,
Die Adsorptionssättigungsbestimmungseinheit 32 weist
eine Katalysatorabgabe-NOx-Mengenschätzeinrichtung (Stickstoffoxidabgabemengeschätzeinrichtung) 33 zum
Ableiten eines geschätzten
Wertes QNT der Abgabemenge an NOx vom NOx-Katalysator 13a aus
Teilen der Information, welche von den entsprechenden Sensoren erfaßt wird, auf;
und einen Vergleicher 34 zum Vergleichen des geschätzten Wertes
QNT mit dem Schwellwert QNTO. Der
Vergleicher 34 liefert das NOx verringernde Signal, um
eine Flipflop-Schaltung 35 zu
setzen, wenn der geschätzte
Wert QNT größer ist als der Schwellwert
QNTO. Die Flipflop-Schaltung 35 wird zurückgesetzt,
wenn das theoretische Luftkraftstoffverhältnis von der Luftkraftstoffverhältnisänderungseinheit 31 ausgewählt wird.The adsorption saturation determination unit 32 has a catalyst delivery NOx amount estimator (nitrogen oxide delivery amount estimator) 33 for deriving an estimated value Q NT of the amount of NOx discharged from the NOx catalyst 13a from parts of the information which is detected by the corresponding sensors; and a comparator 34 to compare the estimated value Q NT with the threshold value Q NTO . The comparator 34 provides the NOx reducing signal to a flip-flop circuit 35 to be set if the estimated value Q NT is greater than the threshold value Q NTO . The flip-flop circuit 35 is reset when the theoretical air-fuel ratio is changed from the air-fuel ratio changing unit 31 is selected.
Die ECU 23 weist eine Verbrennungstemperaturabsenkungseinheit 36 zum
Absenken der Verbrennungstemperatur im Motor 1 in der erforderlichen
Weise auf. Die Temperaturabsenkungseinheit 36 stellt die
EGR-Menge und den Zündzeitpunkt
im Motor 1 gemäß der Anwesenheit/Nichtanwesenheit des
NOx verringernden Signals ein und erhöht die EGR-Menge und verzögert den
Zündzeitpunkt,
um die Verbrennungstemperatur abzusenken, um NOx zu verringern.
In einem breiten Sinn verschlechtert die Temperaturabsenkungseinheit 36 den
Verbrennungszustand im Motor.The ECU 23 has a combustion temperature lowering unit 36 to lower the combustion temperature in the engine 1 in the required manner. The temperature reduction unit 36 sets the EGR amount and the ignition timing in the engine 1 according to the presence / absence of the NOx reducing signal and increases the EGR amount and retards the ignition timing to lower the combustion temperature to reduce NOx. In a broad sense, the temperature lowering unit deteriorates 36 the state of combustion in the engine.
Ferner weist die ECU 23 eine
Beschleunigungsbestimmungs/Schwellwertänderungseinheit 37 auf.
Die Schwellwertveränderungseinheit 37 vergleicht
die Ventilöffnungsgeschwindigkeit
des Drosselventils 7 mit einem Beschleunigungsbestimmungsschwellwert
Ath. Übersteigt
die Drosselventilöffnungsgeschwindigkeit
den Schwellwert Ath, bestimmt die Schwellwertveränderungseinheit 37,
daß die
Beschleunigungsantriebsanforderung abgegeben ist und gibt ein Beschleunigungsbestimmungssignal
aus. In Reaktion auf dieses Signal bestimmt die Antriebszustandsbestimmungseinheit 30,
daß der Motor 1 im
theoretischen Verhältnis-Antriebszustand betrieben
werden soll. Der Schwellwert Ath, der von der
Schwellwertveränderungseinheit 37 zur
Bestimmung verwendet wird, nimmt einen unterschiedlichen Wert gemäß der Anwesenheit
oder der Abwesenheit des NOx reduzierenden Signals. Dies bedeutet, wenn
der NOx reduzierende Antrieb in Reaktion auf das NOx reduzierende
Signal ausgeübt
wird, nimmt der Schwellwert Ath einen kleinen
Wert an; dies erleichtert es, den Antriebszustand vom Magerverbrennungszustand
zum theoretischen Verhältnisantriebszustand
zu ändern.
Im folgenden wird der Betrieb der Verbrennungssteuerungsvorrichtung
mit der obigen Ausbildung erläutert.Furthermore, the ECU 23 an acceleration determination / threshold change unit 37 on. The threshold change unit 37 compares the valve opening speed of the throttle valve 7 with an acceleration determination threshold A th . If the throttle valve opening speed exceeds the threshold value A th , the threshold value change unit determines 37 that the acceleration drive request is issued and outputs an acceleration determination signal. In response to this signal, the drive state determination unit determines 30 that the engine 1 should be operated in the theoretical ratio drive state. The threshold A th that of the threshold change unit 37 used for the determination takes a different value according to the presence or absence of the NOx reducing signal. That is, when the NOx reducing drive is applied in response to the NOx reducing signal, the threshold value A th becomes small; this makes it easier to change the drive state from the lean-burn state to the theoretical ratio drive state. The operation of the combustion control device having the above configuration will now be explained.
Bestimmt die Antriebszustandsbestimmungseinheit 30,
daß der
Motor im Magerverbrennungszustand laufen soll, wird das magere Luftkraftstoffverhältnis von
der Luftkraftstoffverhältnisänderungseinheit 31 ausgewählt. In
diesem Fall wird das Drosselventil 7 und/oder das ISC-Ventil 8 geöffnet, um
die Menge an Zufuhrluft zu erhöhen,
wobei die Kraftstoffeinspritzmenge vom Kraftstoffeinspritz ventil 3 im
wesentlichen konstant gehalten wird. Hieraus folgt, daß eine Luftkraftstoffmischung
mit einem Luftkraftstoffverhältnis,
das größer ist
als das theoretische Luftkraftstoffverhältnis, dem Motor 1 zugeführt wird,
wodurch der Motor 1 im Magerverbrennungszustand angetrieben
wird. Während
des Magerverbrennungsantriebs wird eine reduzierende Atmosphäre um den
NOx-Katalysator 13a herum erzeugt, so daß NOx, das
in den Auspuffgasen vom Motor 1 enthalten ist, am NOx-Katalysator 13a adsorbiert
werden kann.Determines the drive state determination unit 30 that the engine is to run in the lean-burn state, the lean air-fuel ratio becomes from the air-fuel ratio changing unit 31 selected. In this case the throttle valve 7 and / or the ISC valve 8th opened to increase the amount of supply air, the fuel injection amount from the fuel injection valve 3 is kept substantially constant. It follows that an air-fuel mixture with an air-fuel ratio larger than the theoretical air-fuel ratio is the engine 1 is fed, causing the engine 1 is driven in the lean combustion state. During the lean-burn drive, there is a reducing atmosphere around the NOx catalyst 13a generated around so that NOx that is in the exhaust gases from the engine 1 is contained on the NOx catalyst 13a can be adsorbed.
Im Magerverbrennungszustand wird
der geschätzte
Wert QNT der NOx-Abgabemenge jedoch von
der NOx-Schätzeinheit 33 geschätzt, und
der geschätzte
Wert QNT wird mit dem Schwellwert QNTO vom Vergleicher 34 verglichen.
Ist der geschätzte Wert
QNT größer als
der Schwellwert QNTO, wird bestimmt, daß die NOx-Adsorptionsfähigkeit
des NOx-Katalysators 13a im
wesentlichen den gesättigten
Zustand erreicht hat, und das NOx reduzierende Signal wird vom Vergleicher 34 ausgegeben.
Daraufhin werden die EGR-Menge und der Zündzeitpunkt von der Temperaturabsenkungseinheit 36 eingestellt, die
auf das NOx reduzierende Signal antwortet, und der NOx reduzierende
Antrieb wird ausgeübt,
um den Verbrennungszustand zu verschlechtern oder die Verbrennung
im Motor 1 abzuschwächen.
Hieraus ergibt sich, daß die
Verbrennungstemperatur abgesenkt wird, um die Abgabemenge an NOx
zu verringern.However, in the lean-burn state, the estimated value Q NT of the NOx discharge amount becomes from the NOx estimation unit 33 is estimated, and the estimated value Q NT is compared with the threshold value Q NTO from the comparator 34 compared. If the estimated value Q NT is larger than the threshold value Q NTO , it is determined that the NOx adsorbing ability of the NOx catalyst 13a has substantially reached the saturated state, and the NOx reducing signal is from the comparator 34 output. Thereupon, the EGR amount and the ignition timing from the temperature lowering unit 36 is set, which responds to the NOx reducing signal, and the NOx reducing drive is applied to deteriorate the combustion condition or the combustion in the engine 1 mitigate. As a result, the combustion temperature is lowered to reduce the amount of NOx discharged.
Falls das Beschleunigungsbestimmungssignal
von der Schwellwertänderungseinheit 37 zur Antriebszustandsbestimmungseinheit 30 geliefert wird,
bestimmt die Antriebszustandsbestimmungseinheit 30 ferner,
daß der
Motor 1 im theoretischen Verhältnis-Antriebszustand angetrieben
werden soll, und das theoretische Luftkraftstoffverhältnis wird
von der Luftkraftstoffverhältnisänderungseinheit 31 ausgewählt. In
diesem Fall wird eine theoretische oder stöchiometrische Luftkraftstoffmischung
dem Motor 1 zugeführt,
so daß der
Motor 1 im theoretischen Verhältnis-Antriebszustand angetrieben
wird, um den Output des Motors 1 zu erhöhen. Während des Antriebs im theoretischen
Verhältnis
enthalten die vom Motor 1 abgegebenen Auspuffgase eine
größere Menge
an HC und CO als im Magerverbrennungszustand. Es wird daher eine
reduzierende Atmosphäre um
den NOx-Katalysator 13a verzeugt, um hierdurch die Desoxidation
(Reduktion) des adsorbierten NOx zu bewirken.If the acceleration determination signal from the threshold value changing unit 37 to the drive state determination unit 30 is supplied, the drive state determining unit determines 30 further that the engine 1 is to be driven in the theoretical ratio driving state, and the theoretical air-fuel ratio is changed from the air-fuel ratio changing unit 31 selected. In this case, a theoretical or stoichiometric air-fuel mixture is added to the engine 1 fed so that the engine 1 in the theoretical ratio drive state is driven to the output of the engine 1 to increase. During the drive in the theoretical ratio contain those from the engine 1 exhaust gases emitted a larger amount of HC and CO than in the lean-burn state. There is therefore a reducing atmosphere around the NOx catalyst 13a witnessed to cause deoxidation (reduction) of the adsorbed NOx.
Ferner wird zum Zeitpunkt des NOx
reduzierenden Antriebs der Beschleunigungsbestimmungsschwellwert
auf einen kleineren Wert gesetzt, so daß die Änderung des Antriebszustands
in den theoretischen Verhältnis-Antriebszustand
erleichtert wird. Hieraus ergibt sich, daß die Reaktion der Beschleunigungsantriebsanforderung
im NOx reduzierten Antrieb verbessert werden kann, in welchem der
Motoroutput in Vergleich zum NOx nicht reduzierten Antrieb verringert
ist.Furthermore, at the time of the NOx
reducing drive the acceleration determination threshold
set to a smaller value so that the change in the drive state
in the theoretical ratio drive state
is facilitated. It follows that the response of the acceleration drive request
can be improved in the NOx-reduced drive, in which the
Motor output reduced compared to the drive that is not reduced in NOx
is.
Als nächstes wird der Betrieb der
Verbrennungssteuerungsvorrichtung im Detail erläutert.Next is the operation of the
Combustion control device explained in detail.
Während
des Antriebs des Motors 1 wird ein Kurbelwinkelsynchronisationssignal θCR vom Kurbelwinkelsensor 18 bei jedem
Kurbelwinkel CA erzeugt, beispielsweise bei 120°. Jedesmal, wenn das Kurbelwinkelsynchronisationssignal θCR der ECU 23 als ein Unterbrechungssignal
eingegeben wird, wird die Verbrennungssteuerungsroutine, die in
den 3 und 4 gezeigt ist, von der ECU 23 ausgeführt.While driving the engine 1 becomes a crank angle synchronization signal θ CR from the crank angle sensor 18 generated at every crank angle CA, for example at 120 °. Every time the crank angle synchronization signal θ CR of the ECU 23 is entered as an interrupt signal, the combustion control routine included in the 3 and 4 is shown by the ECU 23 executed.
Zuerst wird im Schritt S10 von der
Antriebszustandsbestimmungseinheit 30 der ECU 23 gemäß der Motorgeschwindigkeit
Ne, der Kühltemperatur TW, der
Motorlast Le und dem Vorhandensein/Nichtvorhandensein des Beschleunigungsbestimmungssignals
von der Schwellwertänderungseinheit 37 bestimmt,
ob die theoretische Verhältnis-Antriebsbedingung
zutrifft. Beispielsweise trifft die theoretische Verhältnis-Antriebsbedingung
zu, wenn die Motorgeschwindigkeit Ne und
die Kühltemperatur
TW gleich sind oder größer als die entsprechenden
vorbestimmten Werte und die Motorlast Le gleich ist oder kleiner
als ein vorbestimmter Wert. Diese Bedingung ist auch gegeben, wenn
das Beschleunigungsbestimmungssignal erzeugt wird.First, in step S10 from the drive state determination unit 30 the ECU 23 according to the engine speed N e , the cooling temperature T W , the engine load Le, and the presence / absence of the acceleration determination signal from the threshold value changing unit 37 determines whether the theoretical ratio drive condition applies. For example, the theoretical ratio driving condition is true when the engine speed N e and the coolant temperature T W is equal to or greater than the respective predetermined values and the engine load Le is equal to or smaller than a predetermined value. This condition also exists when the acceleration determination signal is generated.
Ist die theoretische Verhältnis-Antriebsbedingung
nicht gegeben und ist daher das Ergebnis der Bestimmung beim Schritt
S10 "NEIN", wird das Luftkraftstoffverhältnis durch
die Luftkraftstoffverhältnisänderungseinheit 31 zum
mageren Luftkraftstoffverhältnis
hin gesetzt (Schritt S11). Beim nächsten Schritt S12 wird eine
Bestimmung durchgeführt,
ob der Wert eines Merkers f(NR) "1" ist, wodurch die Ausführung des
NOx reduzierenden Antriebs angezeigt wird. Ist der NOx-Katalysator 13a noch
nicht mit adsorbiertem NOx gesättigt,
wird das Ergebnis der Bestimmung im Schritt S12 "NEIN",
und die Steuerung geht zu Schritt S14 weiter.If the theoretical ratio driving condition is not given and therefore the result of the determination in step S10 is "NO", the air-fuel ratio is changed by the air-fuel ratio changing unit 31 set to the lean air-fuel ratio (step S11). At the next step S12, a determination is made as to whether the value of a flag f (NR) is "1", thereby indicating the execution of the NOx reducing engine. Is the NOx catalyst 13a not yet saturated with adsorbed NOx, the result of the determination in step S12 becomes "NO", and control proceeds to step S14.
Im Schritt S14 wird der geschätzte Wert
QNT einer Abgabemenge an NOx von der Abgasreinigungseinrichtung 13 durch
die NOx-Schätzeinheit 33 berechnet.
Für die
Berechnung des geschätzten Wertes
QNT wird eine Subroutine ausgeführt, die
ein Verfahren (5) zum
Berechnen der abgegebenen NOx-Menge QNO vom
Motor 1 und ein Verfahren (6)
zum Berechnen des geschätzten
Wertes QNT enthält, der auf dem Wert QNO basiert, welcher im Berechnungsverfahren
von 5 abgeleitet wurde.In step S14, the estimated value Q NT of a discharge amount of NOx from the exhaust gas purification device 13 through the NOx estimation unit 33 calculated. For the calculation of the estimated value Q NT , a subroutine is executed which uses a method ( 5 ) Of the votes for calculating the amount of NOx from the engine Q NO 1 and a process ( 6 ) for calculating the estimated value Q NT , which is based on the value Q NO , which is in the calculation method of 5 was derived.
Im Schritt S60 von 5 wird gemäß dem Luftüberschußverhältnis λ (allgemeiner gesagt, der Luftkraftstoffverhältnisinformationsvariablen)
der geschätzte
Wert DN der Konzentration der Motorabgabe NOx
(NOx, das vom Motor abgegeben wird) aus einem Diagramm (7) entnommen, das empirisch bestimmt
und vorher in der ECU 23 gespeichert wurde. Das Luftüberschußverhältnis λ ist entweder
der vom Luftkraftstoffverhältnissensor 12 gemessene Wert
oder ein Zielwert, der gemäß der Motorantriebsbedingung
gesetzt wurde. Ferner kann die geschätzte NOx-Konzentration DN gemäß dem Luftkraftstoffverhältnis oder
dem Äquivalenzverhältnis (das
reziprok zum Luftüberschußverhältnis ist)
anstelle des Luftüberschußverhältnisses λ bestimmt
werden.In step S60 of 5 according to the excess air ratio λ (more generally, the air-fuel ratio information variable), the estimated value D N of the concentration of the engine output NOx (NOx output from the engine) is obtained from a graph ( 7 ), which is determined empirically and previously in the ECU 23 was saved. The excess air ratio λ is either that of the air-fuel ratio sensor 12 measured value or a target value set according to the motor drive condition. Furthermore, the estimated NOx concentration D N may be determined according to the air-fuel ratio or the equivalent ratio (which is reciprocal to the excess air ratio) instead of the excess air ratio λ.
Im Diagramm von 7 wird der geschätzte Wert DN der
Konzentration der Motorabgabe NOx derart gesetzt, daß er einen
maximalen Wert einnimmt, wenn das Luftüberschuß verhältnis λ geringfügig größer ist als 1,0, d.h., wenn
das Luftkraftstoffverhältnis
geringfügig
magerer ist als das theoretische Luftkraftstoffverhältnis. Der
geschätzte
Wert DN verringert sich wesentlich mit einer
konstanten Rate bei einer Verringerung des Luftüberschußverhältnisses λ in einem Bereich (magerer Luftkraftstoffverhältnisbereich),
wo das Luftüberschußverhältnis λ klein ist, und
verringert sich wesentlich mit einer konstanten Rate bei einem Anwachsen
des Luftüberschußverhältnisses λ in einem
Bereich (fetter Luftkraftstoffverhältnisbereich), wo das Luftüberschußverhältnis λ groß ist.In the diagram of 7 the estimated value D N of the concentration of the engine output NOx is set to have a maximum value when the excess air ratio λ is slightly larger than 1.0, that is, when the air-fuel ratio is slightly leaner than the theoretical air-fuel ratio. The estimated value D N decreases substantially at a constant rate with a decrease in the excess air ratio λ in an area (lean air-fuel ratio range) where the excess air ratio λ is small, and decreases significantly at a constant rate with an increase in the excess air ratio λ in an area (rich air-fuel ratio range) where the excess air ratio λ is large.
Wenn das Auslesen des geschätzten Wertes DN der Konzentration der Motorabgabe NOx vervollständigt ist,
geht die Steuerung zu Schritt S62 weiter. Im Schritt S62 wird ein
Korrekturkoeffizient KIg für den Zündzeitpunkt
aus einem Diagramm von 8 entnommen.
Die Korrekturkoeffizienten KIg wurden vorher
in der ECU 23 gespeichert. In dem in 8 gezeigten Diagramm ist der Korrekturkoeffizient
KIg derart gesetzt, daß er einen Referenzwert 1,0
einnimmt, wenn der Zündzeitpunkt
bei einem vorbestimmten Wert auf der Vorlaufseite eingestellt ist,
und daß er abnimmt,
wenn der Zündzeitpunkt
zur Verzögerungsseite
hin verändert
wird.When the readout of the estimated engine output NOx concentration D N is completed, control proceeds to step S62. In step S62, a correction coefficient K Ig for the ignition timing is obtained from a diagram of 8th taken. The correction coefficients K Ig were previously in the ECU 23 saved. In the in 8th In the diagram shown, the correction coefficient K Ig is set so that it takes a reference value 1.0 when the ignition timing is set at a predetermined value on the leading side, and decreases when the ignition timing is changed toward the delay side.
Wie später beschrieben wird, wird
der Korrekturkoeffizient KIg verwendet,
um den geschätzten Wert
DN der Konzentration der Motorabgabe NOx
zu korrigieren, der im Schritt S60 gelesen wurde. Die Korrektur
wird durchgeführt,
um die Menge der Motorabgabe NOx hinsichtlich der Tatsache in ordnungsgemäßer Weise abzuleiten,
daß die
Verbrennung abgeschwächt
und die Verbrennungstemperatur abgesenkt wird, um die Menge der
Motorabgabe NOx zu verringern, wenn der Zündzeitpunkt zur Verzögerungsseite
hin verändert
wird.As will be described later, the correction coefficient K Ig is used to correct the estimated value D N of the concentration of the engine output NOx read in step S60. The correction is made to properly deduce the amount of engine output NOx from the fact that the combustion is weakened and the combustion temperature is lowered to decrease the amount of engine output NOx when the ignition timing is changed toward the retard side.
Im Schritt S62 können verschiedene Korrekturkoeffizienten
für die
EGR-Menge, die Zufuhrlufttemperatur, die Feuchtigkeit und ähnliches
berechnet und verwendet werden, um den geschätzten Wert DN der
Konzentration der Motorabgabe NOx zu korrigieren, der in Schritt
S60 entnommen wird.In step S62, various correction coefficients for the EGR amount, the supply air temperature, the humidity and the like can be calculated and used to correct the estimated value D N of the concentration of the engine output NOx, which is extracted in step S60.
Im nächsten Schritt S64 wird eine
Zufuhrluftmenge Qa für jeden. Zylinder, d.h. eine
Zufuhrluftmenge Qa von der vorangehenden
Messzeit (vor der gegenwärtigen
Messzeit durch den Kurbelwinkel 120° CA) bis zur gegenwärtigen Messzeit
auf der Basis des Erfassungswertes Af vom
Luftstromsensor 6 und der Maschinengeschwindigkeit Ne abgeleitet. Um den Einfluß des Atmosphärendrucks
und der Zufuhrlufttemperatur auf den Erfassungswert Af des Luftstromsensors 6 auszuschalten,
wird der Erfassungswert Af gemäß den Erfassungssignalen
Pa und Ta vom Atmosphärendurcksensor 21 und
dem Zufuhrlufttemperatursensor 22 korrigiert. Die Zufuhrluftmenge
Qa kann auch von der Motorgeschwindigkeit Ne, dem Zufuhrluftdruck Pb ect.
abgeleitet werden, und die Berechnungsmethode hierfür ist nicht
begrenzend.In the next step S64, supply air is supplied quantity Q a for everyone. Cylinder, that is, a supply air amount Q a from the previous measurement time (before the current measurement time by the crank angle 120 ° CA) to the current measurement time based on the detection value A f from the air flow sensor 6 and the machine speed N e . The influence of atmospheric pressure and the supply air temperature on the detection value A f of the air flow sensor 6 switch off, the detection value A f according to the detection signals P a and T a from the atmospheric pressure sensor 21 and the supply air temperature sensor 22 corrected. The supply air quantity Q a can also depend on the motor speed N e , the supply air pressure P b ect. are derived, and the calculation method for this is not limiting.
Im Schritt S66 wird die Menge QN0 an NOx, das vom Motor abgegeben wird,
für jede
Erfassung des Kurbelwinkelsynchronisationssignals θCR mit der folgenden Gleichung (1) gemäß dem geschätzten Wert
DN der Konzentration der Motorabgabe NOx, der
Zufuhrluftmenge Qa und dem Korrekturkoeffizienten
KIg, die wie oben beschrieben abgeleitet
wurden, berechnet. QN0 = k1×KIg×Qa×DN, ---(1)wobei
k1 ein Korrekturkoeffizient ist, der sich
auf die EGR-Menge, die Feuchtigkeit und ähnliches bezieht, anders als
der Korrekturkoeffizient KIg.In step S66, the amount Q NO of NOx discharged from the engine is calculated for each detection of the crank angle synchronization signal θ CR with the following equation (1) according to the estimated value D N of the concentration of the engine discharge NOx, the supply air amount Q a, and the correction coefficient K Ig derived as described above. Q N0 = k 1 × K Ig x Q a × D N , ---(1) where k 1 is a correction coefficient related to the amount of EGR, humidity and the like other than the correction coefficient KIg.
Nach der Berechnung der Menge QN0 der Motorabgabe NOx geht die Steuerung
zu Schritt S68 weiter. Im Schritt 568 wird der akkumulierte Wert SQN(i+1) der Menge QN0 an
NOx, die vom Motor abgegeben wurde und den Abgasreinigungskatalysator 13 bis
zur gegenwärtigen
Zeit passiert, durch die folgende Gleichung (2) berechnet, wobei
der Wert den integrierten Wert ∫QN0dt der Menge QN0 an
NOx ausdrückt,
die vom Motor bis zur gegenwärtigen
Zeit abgegeben wurde: ∫QN0dt = SQN(i+1) =
SQN(i) + QN0, ---(2)wobei ∫SQN(i) einen integrierten oder akkumulierten Wert
angibt, der im vorhergehenden Zyklus der Steuerungsroutine berechnet
wurde, und QN0 die Menge der Motorabgabe
NOx angibt, die im Schritt S66 im gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsroutine
berechnet wurde.After calculating the amount Q N0 of the engine output NOx, control proceeds to step S68. At step 568, the accumulated value SQ N (i + 1) of the amount Q N0 of NOx discharged from the engine and the exhaust gas purifying catalyst 13 happened up to the present time, calculated by the following equation (2), the value expressing the integrated value ∫Q N0 dt of the amount Q N0 of NOx emitted by the engine up to the present time: ∫Q N0 dt = SQ N (i + 1) = SQ N (i) + Q N0 , --- (2) where ∫SQ N (i) indicates an integrated or accumulated value calculated in the previous cycle of the control routine, and Q N0 indicates the amount of engine output NOx calculated in step S66 in the current cycle of the control routine.
Im nächsten Schritt S70 wird ein
geschätzter Wert
KNOX des Adsorptionsverhältnisses von NOx am NOx-Katalysator 13a,
wenn die Motorabgabe NOx den Abgasreinigungskata lysator 13 passiert,
auf der Basis des akkumulierten Wertes SQN(i+1) der
Menge der Motorabgabe NOx abgeleitet, welche in Schritt S68 abgeleitet
wurde. Für
diesen Zweck wird ein geschätztes
Adsorptionsverhältnis
KNOX, das dem akkumulierten Wert SQN(i+1) entspricht, aus dem Diagramm von 9 entnommen, das vorher
in der ECU 23 gespeichert wurde.In the next step S70, an estimated value K NOX is the adsorption of NOx on the NOx catalyst 13a when the engine output NOx the exhaust gas purifying catalyst 13 happens based on the accumulated value SQ N (i + 1) of the amount of the engine output NOx derived in step S68. For this purpose, an estimated adsorption ratio K NOX , which corresponds to the accumulated value SQ N (i + 1) , is taken from the diagram of 9 taken from that previously in the ECU 23 was saved.
Im Diagramm von 9 ist das geschätzte Adsorptionsverhältnis KNOX derart gesetzt, daß es einen maximalen Wert 1,0
einnimmt, wenn der akkumulierte Wert SQN(i+1) "0" ist, und graduell auf einen vorbestimmten
Wert KN1 abnimmt (beispielsweise einem Wert
0,1) bei einer Erhöhung
des akkumulierten Wertes SQN(i+1). Eine
in 9 gezeigte Kurve
akkumulierter Wert SQN(i+1)-geschätztes Adsorptionsverhältnis KNOX wird durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt: KNOX =
(1-KN1) × exp[(–k2)×SQN(i+1)]+KN1, ---(3)wobei
k2 ein Korrekturkoeffizient (Konstante)
ist.In the diagram of 9 the estimated adsorption ratio K NOX is set to take a maximum value of 1.0 when the accumulated value SQ N (i + 1) is "0" and gradually decreases to a predetermined value K N1 (e.g., a value of 0, 1) with an increase in the accumulated value SQ N (i + 1) . One in 9 curve shown accumulated value SQ N (i + 1) -estimated adsorption ratio K NOX is expressed by the following equation (3): K NOX = (1-K N1 ) × exp [(- k 2 ) × SQ N (i + 1 )] + K N1 , --- (3) where k 2 is a correction coefficient (constant).
Das geschätzte Adsorptionsverhältnis KNOX kann abgeleitet werden, indem eine Berechnung
auf der Basis der Gleichung (3) anstelle der Schätzung des Adsorptionsverhältnisses
KNOX unter Verwendung des Diagramms von 9 durchgeführt wird.The estimated adsorption ratio K NOX can be derived by performing a calculation based on equation (3) instead of estimating the adsorption ratio K NOX using the graph of 9 is carried out.
Im nächsten Schritt S72 wird der
geschätzte Wert
KCAT des Verhältnisses der NOx-Reinigung durch
den Dreiwegkatalysatorumwandler 13b des Abgasreinigungskatalysators 13 aus
dem Diagramm von 10 auf
der Basis des Luftüberschußverhältnisses λ entnommen.
Angesichts der Tatsache, daß die
NOx-Reinigungsfähigkeit
des Dreiwegkatalysatorumwandlers 13b nur in einem engen
Luftüberschußverhältnisbereich
erreicht werden kann, wo das Luftüberschußverhältnis λ bei 1,0 oder einem nahen Wert
hiervon ist, wird das geschätzte
Reinigungsverhältnis
KCAT gemäß dem Diagramm
von 10 derart gesetzt,
daß es
sehr schnell auf einen maximalen Wert KC2 (beispielsweise
einen Wert von 0,95) von einem vorbestimmten Wert KC1 aus
(beispielsweise einen Wert von 0 bis 0,1) bei einer Erhöhung des
Luftüberschußverhältnisses λ von einem Wert,
der geringfügig
kleiner ist als 1,0 bis zu einem Wert von 1,0, ansteigt und sehr
schnell von dem maximalen Wert KC2 zum vorbestimmten
Wert KC1 bei einem weiteren Anwachsen des
Luftüberschußverhältnisses λ abnimmt.
Da das Luftüberschußverhältnis λ während des
Magerverbrennungsantriebs ein Wert ist (beispielsweise 1,5), der
beträchtlich
größer als 1,0
ist, wird das geschätzte
Reinigungsver-hältnis (KCAT) während
des Magerverbrennungsantriebs gleich dem vorbestimmten Wert KC1.In the next step S72, the estimated value K CAT of the ratio of the NOx purification by the three-way catalyst converter 13b of the exhaust gas purification catalyst 13 from the diagram of 10 taken on the basis of the excess air ratio λ. In view of the fact that the NOx purifying ability of the three-way catalyst converter 13b only in a narrow excess air ratio range where the excess air ratio λ is 1.0 or a near value thereof, the estimated cleaning ratio K CAT according to the diagram of FIG 10 set such that it very quickly reaches a maximum value K C2 (for example a value of 0.95) from a predetermined value K C1 (for example a value of 0 to 0.1) when the excess air ratio λ increases from a value, which is slightly less than 1.0 up to a value of 1.0, increases and decreases very quickly from the maximum value K C2 to the predetermined value K C1 with a further increase in the excess air ratio λ. Since the excess air ratio λ during the lean-burn engine is a value (for example, 1.5) that is considerably larger than 1.0, the estimated cleaning ratio (K CAT ) during the lean-burn engine becomes equal to the predetermined value K C1 .
Anstelle des Schätzens des Reinigungsverhältnisses
KCAT unter Verwendung des Diagramms von 10 kann das geschätzte Reinigungsverhältnis KCAT auf einfache Weise dadurch abgeleitet
werden, indem angenommen wird, daß das Reinigungsverhältnis KCAT für
das Luftüberschußverhältnis λ, das innerhalb
des engen Luftüberschußverhältnisbereichs
(beispielsweise 0,95 ≤ λ ≤ 1,05) abfällt, einen Wert
von 0,95 hat, und daß das
Reinigungsverhältnis KCAT für
das Luftüberschußverhältnis λ, das innerhalb eines
Bereichs (beispielsweise λ < 0,95, 1,05 < λ) außerhalb
des engen Luftüberschußverhältnisbereichs fällt, einen
Wert von "0".Instead of estimating the cleaning ratio K CAT using the diagram of 10 The estimated cleaning ratio K CAT can be easily derived by assuming that the cleaning ratio K CAT has a value of 0 for the excess air ratio λ that falls within the narrow excess air ratio range (e.g. 0.95 ≤ λ ≤ 1.05) , 95, and that the cleaning ratio K CAT has a value of "0" for the excess air ratio λ falling within a range (e.g., λ <0.95, 1.05 <λ) outside the narrow excess air ratio range.
Im nächsten Schritt S74 wird das
NOx-Abgabeverhältnis
gemäß der Gleichung
(NOx-Abgabeverhältnis
= (1-KNOX) × (1-KCAT))
auf der Basis der Motorabgabe-NOx-Menge QN0 berechnet,
der geschätzte Wert
KNOX des Adsorptionsverhältnisses von NOx durch den
NOx-Katalysator 13a und der geschätzte Wert KCAT des
NOx-Reinigungsverhältnisses
durch den Dreiwegkatalysatorumwandler 13b. Ferner wird der
geschätzte
Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge
für jede
Erfassung des Kurbelwinkelsynchronisationssignal θCR durch Verwendung der folgenden Gleichung
(4) berechnet, die auf dem NOx-Abgabeverhältnis und der Motorabgabe-NOx-Menge
QN0 basiert, die in Schritt S66 berechnet
wird. Der geschätzte
Wert QNT ist im wesentlichen gleich dem
tatsächlich
gemessenen Wert der Menge an NOx, die von der Abgasreinigungsvorrichtung 13 an
die Atmosphäre
abgegeben wird. QNT = QN0 × {(1-KNOX) × (1-KCAT)} ---(4) In the next step S74, the NOx emission ratio calculated according to the equation (NOx discharge ratio = (1-K NOX ) × (1-K CAT )) based on the engine discharge NOx amount Q N0 , the estimated value K NOX of the adsorption ratio of NOx by the NOx catalyst 13a and the estimated value K CAT of the NOx purification ratio by the three-way catalyst converter 13b , Furthermore, the estimated value Q NT of the catalyst output NOx amount for each detection of the crank angle synchronization signal θ CR is calculated by using the following equation (4), which is based on the NOx output ratio and the engine output NOx amount Q N0 in step S66 is calculated. The estimated value Q NT is substantially equal to the actually measured value of the amount of NOx released by the exhaust gas purification device 13 is released into the atmosphere. Q NT = Q N0 × {(1-K NOX ) × (1-K CAT )} --- (4)
Die Gleichung (4) gibt an, daß dann,
falls die Adsorption von NOx durch den NOx-Katalysator 13a unter
einer derartigen Bedingung fortgeführt wird, daß das Reinigungsverhältnis KCAT durch den Dreiwegkatalysatorumwandler 13b den
vorbestimmten Wert KC1 hat, wie beispielsweise
im Magerverbrennungszustand, die NOx-Reinigungsfähigkeit der Abgasreinigungseinrichtung 13 verringert
wird und daher die Katalysatorabgabe-NOx-Menge QNT ansteigt, so
daß das
NOx-Adsorptionsverhältnis
KNOX verringert wird.Equation (4) indicates that if the adsorption of NOx by the NOx catalyst 13a is continued under such a condition that the purification ratio K CAT by the three-way catalyst converter 13b has the predetermined value K C1 , such as in the lean-burn state, the NOx cleanability of the exhaust gas purification device 13 is reduced and therefore the catalyst discharge NOx amount Q NT increases, so that the NOx adsorption ratio K NOX is reduced.
Nachdem der geschätzte Wert QNT der
Katalysatorabgabe-NOx-Menge
berechnet ist, geht die Steuerung zu Schritt S16 von 3 weiter. Im Schritt S16
bestimmt der Vergleicher 34, ob der geschätzte Wert
QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge, die wie
oben beschrieben abgeleitet wurde, größer ist als der vorbestimmte
Schwellwert QNT0. Beispielsweise wird eine
gesetzliche Grenze der NOx-Emission
als Basis zum Setzen des Schwellwertes QNT0 verwendet.
Ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S16 "NEIN",
d.h. falls die NOx-Adsorptionsmenge nicht den gesättigten
Zustand erreicht hat, wird bestimmt, daß die Menge an NOx, die in
die Atmosphäre
abgegeben wird, gleich ist oder geringer als der maximal erlaubte
Wert, und die Steuerung geht zu Schritt S40 von 4 weiter.After the estimated catalyst discharge NOx amount Q NT is calculated, control goes to step S16 3 further. The comparator determines in step S16 34 whether the estimated value Q NT of the amount of catalyst discharge NOx derived as described above is larger than the predetermined threshold value Q NT0 . For example, a legal limit of NOx emission is used as the basis for setting the threshold value Q NT0 . If the result of the determination in step S16 is "NO", that is, if the NOx adsorption amount has not reached the saturated state, it is determined that the amount of NOx released into the atmosphere is equal to or less than the maximum allowable value , and control goes to step S40 4 further.
Im Schritt S40 wird die Rezirkulationsstrommenge
(die im folgenden als EGR-Menge bezeichnet wird) Egr des
EGR-Gases im normalen
Magerverbrennungszustand gesetzt. Im einzelnen wird eine EGR-Menge
ELN als EGR-Menge Egr für den normalen Magerverbrennungsantrieb
aus einem EGR-Mengendiagramm
(17) für den normalen Magerverbrennungsantrieb
entnommen, das vorher in der ECU 23 gemäß der Motorgeschwindigkeit
Ne und der Ladungswirksamkeit ηv der Luftkraftstoffmischung gespeichert
wurde. Im EGR-Mengendiagramm ist die EGR-Menge ELN als
Funktion der Motorgeschwindigkeit Ne und der Ladewirksamkeit ηv der Luftkraftstoffmischung ausgedrückt (Egr = ELN(Ne,ηv). In step S40, the amount of recirculation electricity (hereinafter referred to as EGR amount) E gr of the EGR gas in the normal lean-burn state is set. In detail, an EGR quantity E LN is calculated as an EGR quantity Egr for the normal lean-burn combustion drive from an EGR quantity diagram ( 17 ) for the normal lean-burn engine, which was previously in the ECU 23 was stored according to the engine speed N e and the charge efficiency η v of the air-fuel mixture. In the EGR quantity diagram, the EGR quantity E LN is expressed as a function of the engine speed Ne and the charging efficiency η v of the air / fuel mixture (E gr = E LN (N e , η v ).
Anders als im NOx-reduziertem Antriebszustand
oder dem theoretischen Verhältnis-Antriebszustand
ist im normalen Magerverbrennungszustand eine große EGR-Menge
nicht erforderlich. Die EGR-Menge ELN im
Diagramm ist daher kleiner eingestellt als die EGR-Mengen EN0, EST für das gleiche Ne, ηv im EGR-Einstelldiagramm für den NOx-reduzierten Antriebszustand
oder dem theoretischen Verhältnis-Antriebszustand.Unlike the NOx-reduced drive state or the theoretical ratio drive state, a large amount of EGR is not required in the normal lean-burn state. The EGR quantity E LN in the diagram is therefore set smaller than the EGR quantities E N0 , E ST for the same N e , η v in the EGR setting diagram for the NOx-reduced drive state or the theoretical ratio drive state.
Im nächsten Schritt S42 wird ein
Zündzeitpunkt θLN von einem Zündzeitpunktdiagramm (18) entnommen, das vorher
in der ECU 23 für den
normalen Magerverbrennungsantrieb gespeichert wurde, als Zündzeitpunkt θIg für
den normalen Magerverbrennungsantrieb gemäß der Motorgeschwindigkeit
Ne und der Ladungswirksamkeit ηv der Luftkraftstoffmischung. Im Diagramm
wird der Zündzeitpunkt θLN als Funktion der Motorgeschwindigkeit Ne und der Ladungswirksamkeit ηv der Luftkraftstoffmischung (θIg = θ LN(Ne, ηv)) ausgedrückt. Da der Zündzeitpunkt
vorgeschoben werden muß,
um die Verbrennungswirksamkeit zur Zeit des normalen Magerverbrennungsantriebs
zu verbessern, wird der Zündzeitpunkt θLN in diesem Zündzeitpunktdiagramm auf einen
Wert auf der vorgeschobenen Seite von den Zündzeitpunkten θN0, θST für
das gleiche Ne, ηv für den NOx-reduzierten
Antrieb und den theoretischen Verhältnis-Antrieb gesetzt.In the next step S42, an ignition timing θ LN is determined from an ignition timing diagram ( 18 ) which was previously in the ECU 23 was stored for the normal lean-burn engine, as the ignition timing θ Ig for the normal lean-burn engine according to the engine speed Ne and the charge efficiency η v of the air-fuel mixture. In the diagram, the ignition timing θ LN is expressed as a function of the engine speed N e and the charge efficiency η v of the air-fuel mixture (θ Ig = θ LN (N e , η v )). Since the ignition timing needs to be advanced to improve the combustion efficiency at the time of the normal lean-burn engine, the ignition timing θ LN in this ignition timing diagram becomes a value on the advanced side from the ignition timings θ N0 , θ ST for the same N e , η v for the NOx-reduced drive and the theoretical ratio drive.
Nach dem Setzen des Zündzeitpunkts θIg geht die Steuerung zu Schritt S44 weiter.
Im Schritt S44 wird der Beschleunigungsbestimmungsschwellwert Ath auf einen Referenzschwellwert A0 gesetzt, der größer ist als der Schwellwert
AN0 für
den NOx-reduzierten Antrieb (A0 > AN0).
Während
des normalen Magerverbrennungsantriebs findet daher eine Verschiebung
zum theoretischen Verhältnisantriebszustand
nicht statt, ohne daß das
Drosselventil 7 schneller geöffnet wird als im NOx-reduzierten Antriebszustand.
Dies erfolgt deshalb, da der Motoroutput im normalen Magerverbrennungszustand
höher ist
als im NOx-reduzierten Antriebszustand und es daher möglich ist,
einen ziemlich beträchtlichen
Beschleunigungsantriebsbedarf zu berücksichtigen, sogar wenn der
theoretische Verhältnis-Antrieb
nicht durchgeführt
wird. Ein anderer Grund besteht darin, zu verhindern, daß der Antriebszustand
häufig
in den theoretischen Verhältnis-Antriebszustand gewechselt
wird, um ein Verringern der Kraftstoffausnutzung zu vermeiden.After setting the ignition timing θ Ig , control proceeds to step S44. In step S44, the acceleration determination threshold value A th is set to a reference threshold value A 0 , which is greater than the threshold value A N0 for the NOx-reduced drive (A 0 > A N0 ). Therefore, during the normal lean burn drive, there is no shift to the theoretical ratio drive state without the throttle valve 7 is opened faster than in the NOx-reduced drive state. This is because the engine output is higher in the normal lean-burn state than in the NOx-reduced drive state, and it is therefore possible to consider a fairly substantial acceleration drive requirement even if the theoretical ratio drive is not performed. Another reason is to prevent the drive state from being changed frequently to the theoretical ratio drive state in order to avoid reducing the fuel consumption.
Als nächstes geht die Steuerung zu
Schritt S36 weiter, in welchem die Kraftstoffmenge auf der Basis
der Zufuhrluftmenge und des Luftkraftstoffverhältnisses in üblicher
Weise genau berechnet wird. Hiernach ist die Ausführung der
Verbrennungssteuerungsroutine im gegenwärtigen Zyklus vervollständigt. Wird
ein nächstes
Kurbelwinkelsynchronisationssignal θCR der
ECU 23 zugeführt,
wird die Verbrennungssteuerungsroutine dann wieder vom Schritt S10
aus gestartet.Next, control proceeds to step S36, in which the fuel amount is accurately calculated based on the supply air amount and the air-fuel ratio in a usual manner. After this, the execution of the combustion control routine in the current cycle is completed. A next crank angle synchronization signal θ CR of the ECU 23 supplied, the combustion control routine is then again from the Started step S10.
Wenn im Schritt S10 bestimmt wird,
daß die theoretische
Verhältnis-Antriebsbedingung
nicht gegeben ist, und wenn im Schritt S16 bestimmt wird, daß der geschätzte Wert
QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge nicht
den Schwellwert QNT0 erreicht hat, wird
eine Sequenz der Schritte S10, S11, S12, S14, S16, S40, S42, S44
und S36 wiederholt durchgeführt,
um den Motor 1 im normalen Magerverbrennungszustand zu betreiben.
Während
dieser Zeit wird NOx in den Auspuffgasen am NOx-Katalysator 13a adsorbiert.If it is determined in step S10 that the theoretical ratio driving condition is not given, and if it is determined in step S16 that the estimated value Q NT of the catalyst discharge NOx amount has not reached the threshold value Q NT0 , a sequence of the steps becomes S10, S11, S12, S14, S16, S40, S42, S44 and S36 performed repeatedly to operate the engine 1 in the normal lean-burn state. During this time, NOx is in the exhaust gases on the NOx catalytic converter 13a adsorbed.
Wird danach in Schritt S16 bestimmt,
daß der
geschätzte
wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge
den Schwellwert QNTO während des Magerverbrennungsantriebs überschritten
hat und das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S16 daher "JA" wird, wird bestimmt,
daß die
NOx-Adsorptionsfähigkeit
des NOx-Katalysators 13a gesättigt ist. In diesem Fall geht
die Steuerung zu Schritt S18 weiter. Im Schritt S18 wird der Wert
eines Merkers f(NR) auf "1" gesetzt, wodurch
angegeben wird, daß der
NOx-reduzierte Antrieb ausgeführt
wird.Thereafter, if it is determined in step S16 that the estimated value Q NT of the catalyst discharge NOx amount has exceeded the threshold value Q NTO during the lean-burn drive and the result of the determination in step S16 therefore becomes "YES", it is determined that the NOx adsorbability of the NOx catalyst 13a is saturated. In this case, control proceeds to step S18. In step S18, the value of a flag f (NR) is set to "1", indicating that the NOx-reduced drive is being carried out.
Als nächstes geht die Steuerung zu
Schritt S30 von 4 weiter.
Im Schritt S30 wird gemäß der Motorgeschwindigkeit
Ne und der Ladungswirksamkeit ηv der Luftkraftstoffmischung eine EGR-Menge EN0 als EGR-Menge Egr für den NOx-reduzierten
Antrieb durch die Temperaturabsenkungseinheit 36 von 1 aus einem (nicht dargestellten)
EGR-Setzdiagramm für
den NOx-reduzierten Antrieb entnommen. Dieses Diagramm wurde empirisch
bestimmt und in der ECU 23 gespeichert.Next, control goes to step S30 4 further. In step S30, according to the engine speed Ne and the charge efficiency η v of the air-fuel mixture, an EGR amount E N0 as an EGR amount E gr for the NOx-reduced drive by the temperature lowering unit 36 of 1 taken from an EGR setting diagram (not shown) for the NOx-reduced drive. This diagram was determined empirically and in the ECU 23 saved.
Im Diagramm für den NOx-reduzierten Antrieb
wird die EGR-Menge
EN0 als Funktion der Motorgeschwindigkeit
Ne und der Ladungseffektivität ηv der Luftkraftstoffmischung (Egr =
EN0(Ne, ηv)) ausgedrückt und auf einen Wert gesetzt,
der größer ist
als die EGR-Menge Egr für das gleiche Ne, ηv im EGR-Setzdiagramm (17) für den normalen Magerverbrennungsantrieb.
Die EGR-Menge Egr, die vom Auspuffkrümmer 11 zum
Zufuhrkrümmer 4 zirkuliert
wird, wird daher größer als
im Fall des normalen Magerverbrennungsantriebs, wodurch die Verbrennungstemperatur
abgesenkt und die NOx-Abgabemenge verringert wird.In the diagram for the NOx-reduced drive, the EGR quantity E N0 is expressed as a function of the engine speed Ne and the charge effectiveness η v of the air / fuel mixture (E gr = E N0 (N e , η v )) and set to a value that is greater is the EGR quantity E gr for the same N e , η v in the EGR setting diagram ( 17 ) for the normal lean-burn drive. The EGR amount E gr that from the exhaust manifold 11 to the intake manifold 4 is circulated becomes larger than in the case of the normal lean-burn engine, thereby lowering the combustion temperature and reducing the NOx release amount.
Nach dem Setzen der EGR-Menge Egr geht die Steuerung zu Schritt S32 weiter.
Im Schritt S32 wird gemäß der Motorgeschwindigkeit
Ne und der Ladungseffektivität ηv der Luftkraftstoffmischung ein Zündzeitpunkt θN0 als Zündzeitpunkt θIg für
den NOx-reduzierten Antrieb aus einem (nicht dargestellten) Zündzeitpunktsetzdiagramm
für den
NOx-reduzierten Antrieb ausgelesen, wobei dieses Diagramm empirisch
ermittelt und vorher in der ECU 23 gespeichert wurde.After the EGR amount E gr is set, control proceeds to step S32. In step S32, in accordance with the engine speed N e and the charge effectiveness η v of the air / fuel mixture, an ignition timing θ N0 as the ignition timing θ Ig for the NOx-reduced drive is read from an ignition timing diagram (not shown) for the NOx-reduced drive, this diagram being determined empirically and previously in the ECU 23 was saved.
In dem (nicht dargestellten) Zündzeitpunktsetzdiagramm
für den
NOx-reduzierten Antrieb ist der Zündzeitpunkt θN0 als Funktion der Motorgeschwindigkeit
Ne und der Ladungswirksamkeit ηv der Luftkraftstoffmischung (θIg = θN0(Ne, ηv)) ausgedrückt und auf einen Wert auf
der Verzögerungsseite
vom Zündzeitpunkt θIg für
das gleiche Ne, ηv im
Zündzeitpunktdiagramm
(18) für den normalen
Magerverbrennungsantrieb gesetzt. Der Zeitpunkt für die Zündkerze 16 zum
Zünden
der Luftkraftstoffmischung wird daher verzögert, so daß der Auspuffhub gestartet
wird, bevor die Verbrennung vollständig durchgeführt ist.
Die Verbrennungstemperatur steigt deshalb nicht so hoch an, und
die NOx-Abgabemenge wird verringert.In the ignition timing diagram (not shown) for the NOx-reduced drive, the ignition timing θ N0 is expressed as a function of the engine speed Ne and the charge efficiency η v of the air-fuel mixture (θ Ig = θ N0 (N e , η v )) and up to a value the delay side from the ignition timing θ Ig for the same N e , η v in the ignition timing diagram ( 18 ) set for the normal lean-burn drive. The time for the spark plug 16 therefore, the ignition of the air-fuel mixture is delayed so that the exhaust stroke is started before the combustion is completed. Therefore, the combustion temperature does not rise so high and the NOx release amount is reduced.
Nach dem Setzen des Zündzeitpunkts θIg geht die Steuerung zu Schritt S34 weiter.
Im Schritt S34 wird gemäß einem
(nicht dargestellten) Beschleunigungsbestimmungsschwellwertsetzdiagramm
für den
NOx-reduzierten Antrieb der Ventilöffnungsgeschwindigkeitsschwellwert
(Beschleunigungsbestimmungsschwellwert) Ath des
Drosselventils 7 zum NOx-reduzierten Beschleunigungsbestimmungsschwellwert
AN0 durch die Schwellwertveränderungseinheit 38 verändert. In
diesem Diagramm wird der Schwellwert AN0,
der als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit ausgedrückt ist,
auf einen Wert gesetzt, der kleiner ist als der normale Schwellwert A0. Der Übergang
vom Magerverbrennungsantrieb zum theoretischen Verhältnis-Antrieb
wird daher auf der niedrigen Drosselventilöffnungsgeschwindigkeitsseite
ausgeführt.
Als Ergebnis hiervon wird dann, wenn eine Beschleunigungsantriebsanforderung
während
dem NOx-reduzierten
Antrieb ausgegeben wird, der Motoroutput, der durch ein Absenken der
Verbrennungswirksamkeit durch den NOx-reduzierten Antrieb verringert
wurde, schnell erhöht,
wodurch der Beschleunigungsantrieb weich vorgenommen wird.After setting the ignition timing θ Ig , control proceeds to step S34. In step S34, according to an acceleration determination threshold setting diagram (not shown) for the NOx-reduced drive, the valve opening speed threshold (acceleration determination threshold) A th of the throttle valve 7 to the NOx-reduced acceleration determination threshold value A N0 by the threshold value change unit 38 changed. In this diagram, the threshold value A N0 , which is expressed as a function of the vehicle speed, is set to a value that is smaller than the normal threshold value A 0 . The transition from the lean-burn engine to the theoretical ratio engine is therefore carried out on the low throttle valve opening speed side. As a result, when an acceleration drive request is issued during the NOx-reduced drive, the engine output, which has been reduced by lowering the combustion efficiency by the NOx-reduced drive, is rapidly increased, thereby making the acceleration drive smooth.
Nach dem Setzen des Beschleunigungsbestimmungsschwellwertes
Ath geht die Steuerung zu Schritt S36 weiter.
Im Schritt S36 wird die Kraftstoffmenge, die vom Kraftstoffeinspritzventil 3 geliefert werden
muß, in üblicher
Weise auf der Basis der Zufuhrluftmenge und des Luftkraftstoffverhältnisses
gemäß einer
vorbestimmten Gleichung berechnet. Die während des NOx-reduzierten Antriebs
gelieferte Kraftstoffmenge wird auf einem konstanten Wert gehalten,
wenn das Luftkraftstoffverhältnis
bei einem vorbestimmten Wert gehalten wird. Wird das Luftkraftstoffverhältnis innerhalb
des mageren Luftkraftstoffverhältnisbereichs
verändert,
um hierdurch die Verbrennungstemperatur abzusenken, wird andererseits
die Kraftstoffversorgungsmenge variabel gemäß der EGR-Menge EN0 und
dem Zündzeitpunkt θN0 eingestellt.After setting the acceleration determination threshold A th , control proceeds to step S36. In step S36, the amount of fuel from the fuel injection valve 3 must be supplied, calculated in the usual manner based on the supply air amount and the air-fuel ratio according to a predetermined equation. The amount of fuel supplied during the NOx-reduced drive is kept at a constant value when the air-fuel ratio is kept at a predetermined value. On the other hand, if the air-fuel ratio is changed within the lean air-fuel ratio range to thereby lower the combustion temperature, the fuel supply amount is variably set according to the EGR amount E N0 and the ignition timing θ N0 .
Ist die Berechnung der Kraftstoffversorgungsmenge
im Schritt S36 vollständig
durchgeführt, wird
die Ausführung
der Verbrennungssteuerungsroutine im gegenwärtigen Zyklus vervollständigt. Danach
wird, wenn das nächste
Kurbelwinkelsynchronisationssignal θCR der
ECU 23 zugeführt
wird, die Verbrennungssteuerungsroutine wieder von Schritt S10 aus
gestartet.When the calculation of the fuel supply amount is completed in step S36, the execution of the combustion control routine in the current cycle is completed. After that, when the next crank angle synchronization signal θ CR of the ECU 23 is supplied, the combustion control routine is started again from step S10.
Da der Merker f(NR) schon auf "1" nach dem Start des NOx-reduzierten Antriebs
gesetzt ist, wird eine Sequenz der Schritte S10, S11, S12, S30,
S32, S34 und S36 wieder-holt ausgeführt, um den NOx-reduzierten
Antrieb durchzuführen,
wenn im Schritt S10 bestimmt wird, daß die theoretische Verhältnis-Antriebsbedingung
nicht gegeben ist.Since the flag f (NR) is already at "1" after the start of the NOx-reduced drive
is set, a sequence of steps S10, S11, S12, S30,
S32, S34 and S36 are repeatedly executed to reduce the NOx
Drive,
when it is determined in step S10 that the theoretical ratio driving condition
is not given.
Wie oben beschrieben, tritt gemäß der Motorverbrennungssteuerung
dieser Ausführungsform auch
dann, wenn die Katalysatorabgabe-NOx-geschätzte Menge QNT den
vorbestimmten Wert QNT0 erreicht, bei welchem
die NOx-Adsorptionsmenge während des
Magerverbrennungsantriebs als im wesentlichen gesättigt angesehen
werden kann, keine Möglichkeit
auf, daß der
Antriebszustand verstärkt vom
Magerverbrennungsantrieb zum theoretischen Verhältnis-Antrieb verändert wird,
um das adsorbierte NOx zu desoxidieren. Vielmehr wird bei der Motorverbrennungssteuerung
dieser Ausführungsform, wenn
der NOx-Katalysator 13a gesättigt ist,
der NOx-reduzierte Antrieb, in welchem die EGR-Menge erhöht und der
Zündzeitpunkt
verzögert
ist, ausgeübt.
Hieraus ergibt sich, daß die
in die Atmosphäre abgegebene
NOx-Menge immer bei einem Wert gehalten werden kann, der gleich
ist oder kleiner als der konstante Wert QNT0,
ohne daß eine
Drehmomentvariation aufgrund des Übergangs zu dem theoretischen
Verhältnis-Antriebszustand
bewirkt wird.As described above, according to the engine combustion control of this embodiment, even when the catalyst discharge NOx estimated amount Q NT reaches the predetermined value Q NT0 at which the NOx adsorption amount can be regarded as substantially saturated during the lean-burn drive, there is no possibility that the drive state is increasingly changed from the lean-burn drive to the theoretical ratio drive in order to deoxidize the adsorbed NOx. Rather, in the engine combustion control of this embodiment, when the NOx catalyst 13a is saturated, the NOx-reduced drive, in which the EGR amount is increased and the ignition timing is delayed, is exercised. As a result, the amount of NOx released into the atmosphere can always be kept at a value equal to or less than the constant value Q NT0 without causing a torque variation due to the transition to the theoretical ratio driving state.
Ferner wird, da der Beschleunigungsbestimmungsschwellwert
Ath auf einen kleinen Wert im NOx-reduzierten
Antriebszustand gesetzt wird, so daß der Antriebszustand dazu
tendiert, in den theoretischen Verhältnis-Antriebszustand geändert zu
werden, gewöhnlich
der NOx-reduzierte Antrieb nicht für eine lange Zeitdauer aufrecht
erhalten. Daher kann eine Verringerung der Kraftstoffausnutzung,
die durch den NOx-reduzierten Antrieb bewirkt wird, innerhalb eines
zulässigen
Bereichs unterdrückt
werden.Further, since the acceleration determination threshold A th is set to a small value in the NOx-reduced driving state so that the driving state tends to be changed to the theoretical ratio driving state, the NOx-reduced driving is usually not maintained for a long period of time , Therefore, a reduction in fuel economy caused by the NOx-reduced engine can be suppressed within an allowable range.
Während
des normalen Magerverbrennungsantriebs oder des Magerverbrennungsantriebs für die NOx-Reduzierung
geht die Steuerung zu Schritt S20 weiter, wenn im Schritt S10 bestimmt wird,
daß die
theoretische Verhältnis-Antriebsbedingung
gegeben ist und daher das Ergebnis der Bestimmung im Schritt S10
zu "JA" wird. Im Schritt
S20 wird das Luftkraftstoffverhältnis
vom mageren Luftkraftstoffverhältnis
zum theoretischen Luftkraftstoffver hältnis geändert, wodurch der Antriebszustand vom
Magerverbrennungszustand zum theoretischen Verhältnis-Antriebszustand geändert wird.While
the normal lean-burn drive or the lean-burn drive for NOx reduction
Control proceeds to step S20 if it is determined in step S10
that the
theoretical ratio drive condition
is given and therefore the result of the determination in step S10
becomes "YES". In step
S20 becomes the air-fuel ratio
from the lean air-fuel ratio
changed to the theoretical Luftkraftstoffver ratio, whereby the drive state from
Lean combustion state is changed to the theoretical ratio drive state.
Im nächsten Schritt S22 wird der
Merker f(NR) auf "0" gesetzt, wodurch
angegeben wird, daß der
NOx-reduzierte Antrieb nicht ausgeübt wird. Dies erfolgt deswegen,
da der NOx-reduzierte Antrieb im theoretischen Verhältnis-Antriebszustand gehemmt wird,
wie später
beschrieben wird. Ferner wird im Schritt S22 ein Zeitzähler zum
Zählen
der verstrichenen Zeit von dem Moment an, bei welchem der theoretische
Verhältnis-Antrieb
beginnt, gestartet. Im nächsten
Schritt S24 wird durch Bezugnahme auf den Inhalt des Zeitzählers geprüft, ob eine
vorbestimmte Zeit tR (beispielsweise 3 Sekunden)
vom Start des theoretischen Verhältnis-Antriebs
an verstrichen ist. Ist das Resultat der Bestimmung im Schritt S24 "NEIN", geht die Steuerung
zu Schritt S50 von 4 weiter.In the next step S22, the flag f (NR) is set to "0", which indicates that the NOx-reduced drive is not being applied. This is because the NOx-reduced drive is inhibited in the theoretical ratio drive state, as will be described later. Furthermore, in step S22, a time counter for counting the elapsed time from the moment at which the theoretical ratio drive starts is started. In the next step S24, it is checked by referring to the content of the time counter whether a predetermined time t R (for example, 3 seconds) has elapsed from the start of the theoretical ratio drive. If the result of the determination in step S24 is "NO", control proceeds to step S50 4 further.
Im Schritt S50 wird gemäß der Motorgeschwindigkeit
Ne und der Ladewirksamkeit ηv der Luftkraftstoffmischung eine EGR-Menge
EST als EGR-Menge Egr für den theoretischen
Verhältnis-Antrieb
von dem (nicht dargestellten) EGR-Mengensetzdiagramm für den theoretischen
Verhältnis-Antrieb
ausgelesen, das vorher in der ECU 23 gespeichert wurde.
In diesem Diagramm ist die theoretische Luftkraftstoffverhältnis-EGR-Menge
EST als Funktion der Motorgeschwindigkeit
Ne und der Ladeeffektivität ηv der Luftkraftstoffmischung ausgedrückt (Egr = EST(Ne, ηv)), und auf einen Wert gesetzt, der größer ist
als die EGR-Menge Egr für das gleiche Ne, ηv im EGR-Mengensetzdiagramm (17) für den normalen Magerverbrennungsantrieb.
Die EGR-Menge Egr im theoretischen Verhältnis-Antrieb
wird daher größer als
die EGR-Menge im normalen Magerverbrennungsantrieb, wodurch die
Verbrennungstemperatur abgesenkt und die NOx-Abgabemenge verringert wird.In step S50, in accordance with the engine speed Ne and the loading efficiency η v of the air / fuel mixture, an EGR quantity E ST is read out as EGR quantity E gr for the theoretical ratio drive from the EGR quantity setting diagram (not shown) for the theoretical ratio drive, that previously in the ECU 23 was saved. In this diagram, the theoretical air-fuel ratio EGR amount E ST is expressed as a function of the engine speed N e and the charging efficiency η v of the air-fuel mixture (E gr = E ST (N e , η v )), and is set to a value that is larger is the EGR quantity E gr for the same N e , η v in the EGR quantity law diagram ( 17 ) for the normal lean-burn drive. The EGR amount E gr in the theoretical ratio drive therefore becomes larger than the EGR amount in the normal lean-burn engine, which lowers the combustion temperature and reduces the NOx release amount.
Nach dem Setzen der EGR-Menge Egr geht die Steuerung zu Schritt S52 weiter.
Im Schritt S52 wird ein Zündzeitpunkt θST als Zündzeitpunkt θIg für den
theoretischen Verhältnis-Antrieb
aus einem (nicht dargestellten) Zündzeitpunktdiagramm für den theoretischen
Verhältnis-Antrieb
ausgelesen, das vorher in der ECU 23 gemäß der Motorgeschwindigkeit
Ne und der Ladungseffektivität ηv der Luftkraftstoffmischung gespeichert
wurde. Im obigen Diagramm wird der Zündzeitpunkt θST als Funktion der Motorgeschwindigkeit
Ne und der Ladungseffektivität ηv der Luftkraftstoffmischung ausgedrückt (θIg = θST(Ne, ηv)), und auf einen
Wert auf der Verzögerungsseite
vom Zündzeitpunkt θIg für
das gleiche Ne, ηv im
Zündzeit-punktdiagramm
(18) für den normalen
Magerverbrennungsantrieb oder demjenigen für den NOx-reduzierten Antrieb
gesetzt. Da der Zeitpunkt für
die Zündkerze 16 zum
Zünden
der Luftkraftstoffmischung verzögert
wird, wird daher der Auspuffhub gestartet, bevor die Verbrennung
vollständig
abgelaufen ist, wodurch die NOx-Abgabemenge verringert wird. Ferner
kann auch eine Verhinderung des Klopfens im theoretischen Verhältnis-Antrieb
erreicht werden.After the EGR amount E gr is set, control proceeds to step S52. In step S52, an ignition timing θ ST as the ignition timing θ Ig for the theoretical ratio drive is read out from an ignition timing diagram (not shown) for the theoretical ratio drive that was previously in the ECU 23 was stored according to the engine speed N e and the charge effectiveness η v of the air-fuel mixture. In the above diagram, the ignition timing θ ST is expressed as a function of the engine speed N e and the charge efficiency η v of the air-fuel mixture (θ Ig = θ ST (N e , η v )) , and to a value on the retard side from the ignition timing θ Ig for that same N e , η v in the ignition timing diagram ( 18 ) for the normal lean-burn engine or the one for the NOx-reduced engine. Because the time for the spark plug 16 is delayed to ignite the air-fuel mixture, therefore, the exhaust stroke is started before the combustion is completely completed, whereby the NOx release amount is reduced. Furthermore, knocking in the theoretical ratio drive can also be prevented.
Im nächsten Schritt S44 wird der
Beschleunigungsbestimmungsschwellwert Ath vom
Schwellwert AN0 für den NOx-reduzierten Antrieb zum Referenzschwellwert
A0 zurückgesetzt,
der größer ist
als der Schwellwert AN0. Im nächsten Schritt
S36 wird dann die zu liefernde Kraftstoffmenge berechnet. Nach der vollständigen Berechnung
der Kraftstoffliefermenge im Schritt S36 ist die Ausführung der
Verbrennungssteuerungsroutine im gegenwärtigen Zyklus beendet. Wird
ein nächstes
Kurbelwinkelsynchronisationssignal θCR der
ECU 23 zugeführt,
wird daraufhin die Verbrennungssteuerungsroutine wieder von Schritt
S10 aus gestartet.In the next step S44, the acceleration determination threshold value A th is reset from the threshold value A N0 for the NOx-reduced drive to the reference threshold value A 0 , which is greater than the threshold value A N0 . In the next step S36, the fuel quantity to be delivered is then calculated. After the fuel delivery amount is fully calculated in step S36, the execution of the combustion control routine in the current cycle is ended. A next crank angle synchronization signal θ CR of the ECU 23 is supplied, the combustion control routine is then started again from step S10.
Nach dem Start des theoretischen
Verhältnis-Antriebs
wird eine Sequenz der Schritte S10, S20, S22, S24, S50, S52, S44
und S36 wiederholt ausgeführt,
um den theoretischen Verhältnis-Antrieb durchzuführen, bis
die vorbestimmte Zeit tR verstrichen ist.
Im theoretischen Verhältnis-Antrieb enthält das Auspuffgas
eine Menge an HC, so daß um
den NOx-Katalysator 13a die reduzierende Atmosphäre erzeugt
wird. Hieraus ergibt sich, daß das
vom NOx-Katalysator 13a absorbierte
NOx reduziert oder desoxidiert wird.After the start of the theoretical ratio drive, a sequence of steps S10, S20, S22, S24, S50, S52, S44 and S36 is repeatedly executed to perform the theoretical ratio drive until the predetermined time t R has passed. In the theoretical ratio drive, the exhaust gas contains a lot of HC, so that around the NOx catalyst 13a the reducing atmosphere is created. It follows from this that the NOx catalyst 13a absorbed NOx is reduced or deoxidized.
Ist die vorbestimmte Zeit tR vom Start des theoretischen Verhältnis-Antriebs
ab verstrichen und wird daher das Ergebnis der Bestimmung im Schritt S24
zu "JA", geht die Steuerung
zu Schritt S26 weiter. Im Schritt S26 wird bestimmt, daß die Reduktion oder
Desoxidation des adsorbierten NOx genügend ausgeübt ist, und der akkumulierte
Wert SQN(i+1) der Motorabgabe-NOx-Menge
wird auf einen Wert "0" zurückgesetzt.
Daraufhin werden die Schritte S50, S52, S44 und S36 in Folge ausgeführt.If the predetermined time t R has passed from the start of the theoretical ratio drive, and therefore the result of the determination in step S24 becomes "YES", control proceeds to step S26. In step S26, it is determined that the reduction or deoxidation of the adsorbed NOx is sufficiently exerted, and the accumulated value SQ N (i + 1) of the engine output NOx amount is reset to a value "0". Steps S50, S52, S44 and S36 are then carried out in succession.
Im nächsten und den nachfolgenden
Steuerzyklen wird der theoretische Verhältnis-Antrieb so lange ausgeführt, als
die theoretische Verhältnis-Antriebsbedingung
gegeben ist. Ist die Bedingung nicht gegeben, wird ein Übergang
zum Magerverbrennungsantrieb durchgeführt.In the next and the following
The theoretical ratio drive is executed as long as control cycles
the theoretical ratio drive condition
given is. If the condition is not met, there will be a transition
to the lean-burn drive.
Als nächstes wird ein Verbrennungssteuerverfahren
für einen
Verbrennungsmotor gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der Erfindung erläutert.Next is a combustion control process
for one
Internal combustion engine according to a second
embodiment
of the invention explained.
Eine Verbrennungssteuerungsvorrichtung zur
Durchführung
des Verfahrens der zweiten Ausführungsform
kann gleich wie die Vorrichtung von 1 aufgebaut
sein, so daß sich
daher eine Erläuterung
der Vorrichtung erübrigt.A combustion control device for performing the method of the second embodiment may be the same as the device of FIG 1 be constructed so that an explanation of the device is therefore unnecessary.
Bei dieser Ausführungsform wird jedesmal, wenn
ein Kurbel-winkelsynchronisationssignal θCR der
ECU 23 als ein Unterbrechungssignal während des Antriebs eines Motors 1 zugeführt wird,
die in 11 dargestellte
Verbrennungssteuerungs-(Zündausfallsteuerungs-)Routine
von der ECU 23 durchgeführt.
Die Verbrennungssteuerung dieser Routine bestimmt, ob der Verbrennungszustand
zu verschlechtern ist, wenn die NOx-Adsorptionsfähigkeit des Katalysators 13a in
bedeutender Weise den Sättigungszustand
während
des Magerverbrennungsantriebs erreicht, indem die Zündung einer Luftkraftstoffmischung,
die in einen vorbestimmten Zylinder des Motors 1 eingeleitet
wird, in Intervallen eines vorbestimmten Zyklus unterbunden wird.
Dies verursacht intermittierend einen Zündausfall (misfire), wodurch
um den NOx-Katalysator 13a eine reduzierende Atmosphäre durch
unverbranntes HC geschaffen wird, das in den unverbrannten Gasen,
die zu dieser Zeit erzeugt werden, enthalten ist, so daß adsorbiertes
NOx in der reduzierenden Atmosphäre reduziert
(desoxidiert) und beseitigt wird.In this embodiment, every time a crank angle synchronization signal θ CR of the ECU 23 as an interrupt signal while driving an engine 1 is fed, which in 11 shown combustion control (ignition failure control) routine from the ECU 23 carried out. The combustion control of this routine determines whether the combustion condition is to be deteriorated when the NOx adsorbability of the catalyst 13a Significantly reaches the saturation state during the lean-burn drive by igniting an air-fuel mixture that is in a predetermined cylinder of the engine 1 is initiated, is prevented at intervals of a predetermined cycle. This intermittently causes a misfire, which leads to the NOx catalyst 13a a reducing atmosphere is created by unburned HC contained in the unburned gases generated at that time, so that adsorbed NOx in the reducing atmosphere is reduced (deoxidized) and removed.
Zuerst, wird im Schritt S110 ein
geschätzter Wert
QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge von der
ECU 23 berechnet. Wie in der ersten Ausführungsform
wird die in den 5 und 6 dargestellte Subroutine
durchgeführt.
Die Subroutine wurde bereits erläutert,
so daß sich
eine weitere Erläuterung erübrigt.First, in step S110, an estimated value Q NT of the catalyst discharge NOx amount from the ECU 23 calculated. As in the first embodiment, that shown in FIGS 5 and 6 shown subroutine performed. The subroutine has already been explained, so that no further explanation is necessary.
Nachdem der geschätzte Wert QNT der
Katalysatorabgabe-NOx-Menge
berechnet ist, geht die Steuerung zu Schritt S112 von 11 weiter. Im Schritt S112
wird vom Vergleicher 34 der Adsorptionssättigungsbestimmungseinheit 32 bestimmt,
ob der geschätzte
Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge,
die in der oben beschriebenen Weise berechnet worden ist, größer ist
als ein vorbestimmter Schwellwert QNT0.
Wenn im Schritt S112 bestimmt wird, daß die NOx-Adsorptionsmenge
nicht den Sättigungszustand
erreicht hat und das Ergebnis der Bestimmung im Schritt S112 daher "NEIN" wird, wird bestimmt,
daß die
Menge an NOx, die in die Atmosphäre
abgegeben wird, gleich ist oder geringer als ein maximal zulässiger Wert.After the estimated catalyst discharge NOx amount Q NT is calculated, control proceeds to step S112 11 further. In step S112 the comparator 34 the adsorption saturation determination unit 32 determines whether the estimated value Q NT of the amount of catalyst discharge NOx calculated in the manner described above is larger than a predetermined threshold value Q NT0 . When it is determined in step S112 that the amount of NOx adsorption has not reached the saturated state and therefore the result of the determination in step S112 becomes "NO", it is determined that the amount of NOx released into the atmosphere is the same or less than a maximum allowable value.
In diesem Fall geht die Steuerung
zu Schritt S124 weiter, und die Anzahl Nmis von
Zündausfällen (im
folgenden als Zündausfallanzahl
Nmis bezeichnet) wird auf "0" gesetzt. Dies erfolgt
deshalb, da die Zündausfallsteuerung,
die nachfolgend beschrieben wird, noch nicht gestartet wurde. Die
Verbrennungssteuerungsroutine im gegenwärtigen Zyklus ist dann vollständig durchgeführt. Wird
ein nächstes
Kurbelwinkelsynchronisationssignal θCR der
ECU 23 zugeführt,
wird die Zündausfallsteuerungsroutine
wieder von Schritt S110 aus gestartet.In this case, control proceeds to step S124, and the number N mis of ignition failures (hereinafter referred to as ignition failure number Nmis) is set to "0". This is because the ignition failure control, which is described below, has not yet been started. The combustion control routine in the current cycle is then completed. A next crank angle synchronization signal θ CR of the ECU 23 supplied, the ignition failure control routine is started again from step S110.
Wie oben beschrieben, wird der normale
Motorantrieb ausgeübt,
wenn in Schritt S112 bestimmt wird, daß der NOx-Katalysator 13a nicht
mit adsorbiertem NOx gesättigt
ist.As described above, the normal engine drive is applied when it is determined in step S112 that the NOx catalyst 13a is not saturated with adsorbed NOx.
Ist in Schritt S112 bestimmt, daß der geschätzte Wert
QNT der NOx-Abgabemenge größer ist als
der Schwellwert QNT0 und ist daher das Ergebnis der
Bestimmung in Schritt S112 "JA", wird bestimmt, daß die Adsorptionsfähigkeit
des NOx-Katalysators 13a den gesättigten Zustand erreicht hat.
In diesem Fall geht die Steuerung zu Schritt S114 weiter. In Schritt
S114 wird eine Bestimmung durchgeführt, ob die Anzahl von Malen,
welche die Zündausfallssteuerungsroutine
durchgeführt
wurde, d.h. die Anzahl von Malen N, welche die Kurbelwinkelsynchronisationssignale θCR erzeugt worden ist (im nachfolgenden als θCR-Erzeugungsanzahl N bezeichnet), und zwar nach
dem ersten Mal, wo die geschätzte
NOx-Abgabemenge QNT den Schwellwert überschritten
hat oder nach der Hemmung der Zündung
für den
Zündausfall,
QNT0 eine vorbestimmte Anzahl von Malen
N0 erreicht hat (die beispielsweise 50 ist
und im folgenden als vorbestimmte Anzahl N0 bezeichnet
wird), die einer vorbestimmten Zündausfallperiode
entspricht.If it is determined in step S112 that the estimated value Q NT of the NOx discharge amount is larger than the threshold value Q NT0 and therefore the result of the determination in step S112 is "YES", it is determined that the adsorbability of the NOx catalyst 13a has reached the saturated state. In this case, control proceeds to step S114. In step S114, a determination is made as to whether the number of times that the ignition failure control routine has been performed, that is, the number of times N that the crank angle synchronization signals θ CR has been generated (hereinafter referred to as θ CR generation number N) after the first time that the estimated NOx release amount Q NT has exceeded the threshold or after the ignition inhibition for ignition failure, Q NT0 has reached a predetermined number of times N 0 (which is, for example, 50 and hereinafter as a predetermined number N 0 is referred to), which corresponds to a predetermined ignition failure period.
Wenn in Schritt S114 bestimmt wird,
daß die θCR-Erzeugungsanzahl
N nicht die vorbestimmte Anzahl von Malen N0 erreicht
hat und daher das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S114 "NEIN" wird, geht die Steuerung
zu Schritt S115 weiter, bei dem ein Wert "1" der θCR-Erzeugungsanzahl N hinzugefügt wird,
und die Verbrennungssteuerungsroutine im gegenwärtigen Zyklus ist dann vollständig durchgeführt.If it is determined in step S114 that the θ CR generation number N is not the predetermined On number of times N has reached 0 and therefore the result of the determination in step S114 becomes "NO", control proceeds to step S115, in which a value "1" is added to the θ CR generation number N, and the combustion control routine is current The cycle is then completed.
Ist das Ergebnis der Bestimmung in
Schritt S112 "NEIN", wird eine Sequenz
von Schritten S110, S112, S114 und S115 wiederholt durchgeführt. Danach
erreicht die θCR-Erzeugungsanzahl
N die vorbestimmte Anzahl N0, und das Ergebnis
der Bestimmung in Schritt S114 wird "JA".
In diesem Fall wird bestimmt, daß der Zeitpunkt, bei dem die
Zündung
zu hemmen ist, erreicht wurde, und die Steuerung geht zu Schritt
S116 weiter. Im Schritt S116 versorgt die ECU 23 die Zündkerze 24 nicht
mit einem Spannungszufuhrbefehl, der einer Zündkerze 16 eines vorbestimmten
Zylinders (beispielsweise des ersten Zylinders) zugeordnet ist.
Hieraus folgt, daß die
Zündung
in diesem Zylinder gehemmt wird, wodurch ein Zündausfall bewirkt wird. Die
Luftkraftstoffmischung in der zugeordneten Verbrennungskammer 15 wird daher
nicht verbrannt und wird als unverbrannte Gase aus der Auspufföffnung 10 in
Richtung des NOx-Katalysators 13a abgegeben. Hieraus folgt,
daß eine
reduzierende Atmosphäre
um den NOx-Katalysator 13a herum
durch unverbranntes HC geschaffen wird, das in den unverbrannten
Gasen enthalten ist, und das adsorbierte NOx wird in der reduzierenden Atmosphäre desoxidiert.If the result of the determination in step S112 is "NO", a sequence of steps S110, S112, S114 and S115 is carried out repeatedly. After that, the θ CR generation number N reaches the predetermined number N 0 , and the result of the determination in step S114 becomes "YES". In this case, it is determined that the ignition inhibition time has been reached, and control proceeds to step S116. In step S116, the ECU supplies 23 the spark plug 24 not with a voltage command, that of a spark plug 16 a predetermined cylinder (for example, the first cylinder). It follows that the ignition in this cylinder is inhibited, causing an ignition failure. The air-fuel mixture in the associated combustion chamber 15 is therefore not burned and is released as unburned gases from the exhaust opening 10 towards the NOx catalyst 13a issued. It follows that there is a reducing atmosphere around the NOx catalyst 13a is created by unburned HC contained in the unburned gases, and the adsorbed NOx is deoxidized in the reducing atmosphere.
Im nächsten Schritt S118 wird die θCR-Erzeugungsanzahl N auf "1" zurückgesetzt
und ein Wert "1" zur Zündausfallanzahl
Nmis zugefügt.
Ferner wird in Schritt S120 bestimmt, ob die Zündausfallanzahl Nmis einen
vorbestimmten Wert Nmis0 übersteigt.
Der vorbestimmte Wert Nmis0 wird im voraus
zu derjenigen Anzahl von Zündausfällen (beispielsweise
50) gesetzt, die als ausreichend angesehen werden kann, das vom
NOx-Katalysator 13a adsorbierte NOx zu desoxidieren. Ist
das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S120 "NEIN" und
wird daher bestimmt, daß das
am NOx-Katalysator 13a adsorbierte NOx nicht vollständig oxidiert
ist, ist die Verbrennungssteuerroutine im vorliegenden Zyklus vollständig durchgeführt.In the next step S118, the θ CR generation number N is reset to "1" and a value "1" is added to the ignition failure number Nmis. It is further determined in step S120 whether the ignition failure number Nmis exceeds a predetermined value N mis0 . The predetermined value N mis0 is set in advance to the number of ignition failures (for example 50) that can be considered sufficient that of the NOx catalyst 13a deoxidize adsorbed NOx. If the result of the determination in step S120 is "NO", it is therefore determined that that is on the NOx catalyst 13a adsorbed NOx is not completely oxidized, the combustion control routine in the present cycle is completed.
Ist das Ergebnis der Bestimmung in
Schritt S114 "NEIN", wird die Sequenz
von Schritten S110, S112, S114 und S115 wiederholt durchgeführt. Danach
wird, wenn die θCR-Erzeugungsanzahl
N die vorbestimmte Anzahl N0 erreicht hat
und das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S114 "JA" wird,
ein intermittierender Zündungsfehler
verursacht (Schritt S116).If the result of the determination in step S114 is "NO", the sequence of steps S110, S112, S114 and S115 is repeated. Thereafter, when the θ CR generation number N has reached the predetermined number N 0 and the result of the determination in step S114 becomes "YES", an intermittent ignition failure is caused (step S116).
Wie oben beschrieben, wird der Zündausfall-Antrieb
oder der Zündungsfehler-Antrieb
intermittierend ausgeführt.As described above, the ignition failure drive
or the ignition fault drive
executed intermittently.
Überschreitet
die Zündausfallanzahl
Nmis, die vom intermittierenden Zündausfall-Antrieb
verursacht wird, den vorbestimmten Wert Nmis0,
wird das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S120 "JA". In diesem Fall
kann angenommen werden, daß eine
Zeitdauer verstrichen ist, die notwendig ist für die vollständige Oxidierung
des am NOx-Katalysator 13a adsorbierten NOx. Es kann daher
angenommen werden, daß das
NOx vollständig
vom NOx-Katalysator 13a beseitigt
worden ist und die NOx-Adsorptionsfähigkeit
des NOx-Katalysators 13a wiedergewonnen wurde. Die Steuerung
geht daher zu Schritt S122 weiter. In Schritt S122 wird der akkumulierte
Wert SQN(i+1) der Motorabgabe-NOx-Menge
auf "0" zurückgesetzt,
wobei dieser Wert für
die Berechnung der geschätzten
NOx-Abgabemenge
QNT in Schritt S110 verwendet wird.If the number of ignition failures N mis caused by the intermittent ignition failure drive exceeds the predetermined value N mis0 , the result of the determination in step S120 becomes "YES". In this case, it can be assumed that a period of time has passed that is necessary for the complete oxidation of the NOx catalyst 13a adsorbed NOx. It can therefore be assumed that the NOx is completely from the NOx catalyst 13a has been eliminated and the NOx adsorbability of the NOx catalyst 13a was recovered. Control therefore proceeds to step S122. In step S122, the accumulated value SQ N (i + 1) of the engine discharge NOx amount is reset to "0", which value is used for the calculation of the estimated NOx discharge amount Q NT in step S110.
Hieraus ergibt sich, daß das geschätzte NOx-Adsorptionsverhältnis KNOX auf 1,0 gesetzt wird, wenn die in den 5 und 6 dargestellte Unterroutine wieder in
Schritt S110 im nächsten
Zündausfallsteuerungsroutinenausführzyklus
ausgeführt
wird. Der geschätzte
Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge,
der in Schritt S110 im nächsten Zündausfallsteuerungsroutinenausführungszyklus berechnet
wird, wird daher "0". Daher wird das
Ergebnis der Bestimmung in Schritt S112 "NEIN",
die Steuerung geht zu Schritt S124 weiter und der Zündausfall-Antrieb
ist beendet.As a result, the estimated NOx adsorption ratio K NOX is set to 1.0 when the in the 5 and 6 shown subroutine is again executed in step S110 in the next ignition failure control routine execution cycle. Therefore, the estimated value Q NT of the catalyst discharge NOx amount calculated in step S110 in the next ignition failure control routine execution cycle becomes "0". Therefore, the result of the determination in step S112 becomes "NO", control proceeds to step S124, and the ignition failure drive is ended.
Wie im einzelnen oben beschrieben,
wird bei dieser Ausführungsform
jedesmal, wenn der geschätzte
Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge
den Schwellwert QNT0 überschritten hat, die Zündung, die
einem vorbestimmten Zylinder zugeordnet ist, für eine vorbestimmte Anzahl
von Malen in Intervallen eines vorbestimmten Zyklus gehemmt. Hieraus
folgt, daß unverbrannte
Gase, die unverbranntes HC enthalten, intermittierend dem NOx-Katalysator 13a zugeführt werden,
wodurch adsorbiertes NOx desoxidiert wird und die Nox-Adsorptionsfähigkeit des
NOx-Katalysators 13a in
angemessener weise wiederhergestellt wird. Ferner kann ein stabilisierter Magerverbrennungsantriebszustand
des Motors 1 aufrecht erhalten werden.In this embodiment, as described in detail above, each time the estimated value Q NT of the catalyst discharge NOx amount exceeds the threshold value Q NT0 , the ignition associated with a predetermined cylinder becomes one for a predetermined number of times at intervals predetermined cycle inhibited. It follows that unburned gases containing unburned HC intermittently the NOx catalyst 13a are supplied, whereby adsorbed NOx is deoxidized and the NOx adsorbability of the NOx catalyst 13a is restored in an appropriate manner. Furthermore, a stabilized lean-burn driving state of the engine can 1 be maintained.
Zusätzlich ist es nicht erforderlich,
die Kraftstoffmenge zu erhöhen,
die geliefert wird, um das unverbrannte HC zuversorgen. Es tritt
daher keine schnelle Änderung
im Motoroutput aufgrund einer Erhöhung der zugeführten Kraftstoffmenge
und daher keine Verschlechterung im Antriebs-"Feeling" auf. Ferner wird die Kraftstoffausnutzung
nicht verringert.In addition, it is not necessary
to increase the amount of fuel
which is supplied to supply the unburned HC. It occurs
therefore no quick change
in engine output due to an increase in the amount of fuel supplied
and therefore no deterioration in the drive "feeling". Furthermore, fuel economy
not decreased.
Während
des intermittierenden Zündausfall-Antriebs
oder des Zündungsfehler-Antriebs
wird der Motor 1 mit dem mageren Luftkraftstoffverhältnis getrieben
und die Auspuffgase, die vom Motor 1 abgegeben werden,
enthalten eine große
Menge an Sauerstoff. Unverbrannte Gase, die durch den Zündausfall
verursacht und nicht für
die Desoxidation von NOx verwendet werden, werden daher vollständig durch
den Dreiwegkatalysatorumwandler 13b oxidiert und werden
nicht in die Atmosphäre
abgegeben.The engine is stopped during the intermittent ignition failure drive or the ignition failure drive 1 driven with the lean air-fuel ratio and the exhaust gases coming from the engine 1 emitted contain a large amount of oxygen. Unburned gases, which are caused by the ignition failure and are not used for the deoxidation of NOx, are therefore completely eliminated by the three-way catalytic converter 13b oxidized and are not released into the atmosphere.
Ein Verbrennungssteuerungsverfahren
für einen
Verbrennungsmotor gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung wird im folgenden erläutert.A combustion control method for an internal combustion engine according to a third embodiment The invention is explained in the following.
Das Verfahren dieser Ausführungsform
hat das Merkmal, daß das
Luftkraftstoffverhältnis
auf ein Luftkraftstoffverhältnis
(übermageres
Luftkraftstoffverhältnis)
gesetzt wird, das magerer ist als das Luftkraftstoffverhältnis, das
der Verbrennungsgrenze entspricht, um hierdurch einen Zündausfall
zu verursachen. Eine Verbrennungssteuervorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens der dritten Ausführungsform
kann in gleicher Weise wie die Vorrichtung von 1 aufgebaut sein, so daß sich eine
Erläuterung
dieser Vorrichtung erübrigt.The method of this embodiment has the feature that the air-fuel ratio is set to an air-fuel ratio (over-lean air-fuel ratio) that is leaner than the air-fuel ratio that corresponds to the combustion limit, thereby causing ignition failure. A combustion control device for performing the method of the third embodiment can be made in the same manner as the device of FIG 1 be constructed so that an explanation of this device is unnecessary.
Bei dieser Ausführungsform wird jedesmal, wenn
ein Kurbelwinkelsynchronisationssignal θCR der ECU 23 während des
Laufs eines Motors 1 zugeführt wird, die Verbrennungs-steuerungs-(Zündausfallssteuerungs)Routine,
die in 12 dargestellt
ist, von der ECU 23 ausgeführt.In this embodiment, every time a crank angle synchronization signal θ CR of the ECU 23 while an engine is running 1 is supplied, the combustion control (ignition failure control) routine, which in 12 is shown by the ECU 23 executed.
Zuerst wird in Schritt S130, der
dem Schritt S110 von 11 entspricht,
die in den 5 und 6 dargestellte Unterroutine
von der NOx-Schätzeinheit 33 ausgeführt, um
einen geschätzten
Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge
zu berechnen. Dann wird vom Vergleicher 34 der Adsorptionssättigungsbestimmungseinheit 32 im
Schritt S132, der dem Schritt S112 von 11 entspricht, bestimmt, ob der geschätzte Wert
QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge einen
vorbestimmten Schwellwert QNT0 überschritten
hat.First, in step S130, the step S110 of 11 corresponds to that in the 5 and 6 Subroutine shown by the NOx estimation unit 33 is performed to calculate an estimated value Q NT of the amount of catalyst discharge NOx. Then the comparator 34 the adsorption saturation determination unit 32 in step S132, which corresponds to step S112 of 11 determines whether the estimated value Q NT of the catalyst delivery NOx amount has exceeded a predetermined threshold value Q NT0 .
Ist das Ergebnis der Bestimmung in
Schritt S132 "NEIN", wird der Schritt
S142, der dem Schritt S124 von 11 entspricht,
ausgeführt,
um die Zündausfallanzahl
Nmis auf "0" zu setzen, und die Verbrennungssteuerroutine
im gegenwärtigen
Zyklus ist beendet.If the result of the determination in step S132 is "NO", step S142, which corresponds to step S124 of 11 is executed to set the ignition failure number Nmis to "0", and the combustion control routine in the current cycle is ended.
Ist andererseits das Ergebnis der
Bestimmung in Schritt S132 "JA", geht die Steuerung
zu Schritt S134 weiter, und der Zündausfall-Antrieb wird unter
der Steuerung der ECU 23 gestartet.On the other hand, if the result of the determination in step S132 is "YES", control proceeds to step S134, and the ignition failure drive becomes under the control of the ECU 23 started.
Im einzelnen wird in Schritt S134
das Luftkraftstoffverhältnis
einer Luftkraftstoffmischung, die einem vorbestimmten Zylinder (beispielsweise
dem ersten Zylinder) zugeführt
wird, gemäß der folgenden Gleichung
(5) korrigiert, um das Luftkraftstoffverhältnis auf das übermagere
Luftkraftstoffverhältnis
AFT zu setzen: AFT = AF0 +
DAF, ---(5)wobei
AF0 ein mageres Luftkraftstoffzielverhältnis während des
Normalantriebs und DAF der Korrekturwert
des Zielverhältnisses
sind.Specifically, in step S134, the air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to a predetermined cylinder (for example, the first cylinder) is corrected according to the following equation (5) to set the air-fuel ratio to the leaner air-fuel ratio AF T : AF T = AF 0 + D AF , --- (5) where AF 0 is a lean target air-fuel ratio during normal driving and D AF is the target ratio correction value.
Das übermagere Luftkraftstoffverhältnis AFT hat einen Wert, der auf der mageren Seite
hinsichtlich des Luftkraftstoffverhältnisses, das der Grenze der
Verbrennung entspricht, gesetzt ist, und der auf einen Wert gesetzt ist,
welcher einen Zündausfall
mit einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeit (beispielsweise 0,02)
verursacht, wenn die Luftkraftstoffmischung des übermageren Luftkraftstoffverhältnisses AFT durch die Zündkerze 16 gezündet wird.
Wird das übermagere
Luftkraftstoffverhältnis
AFT auf einen übermäßig großen Wert gesetzt, tritt eine
Verbrennung zu keiner Zeit auf und der Antrieb des Motors 1 kann
nicht aufrecht erhalten werden, was ein Problem verursacht.The over-lean air-fuel ratio AF T has a value that is set on the lean side with respect to the air-fuel ratio that corresponds to the limit of combustion, and is set to a value that causes ignition failure with a predetermined probability (for example, 0.02) when the air-fuel mixture of the lean air-fuel ratio AF T through the spark plug 16 is ignited. If the lean air-fuel ratio AF T is set to an excessively large value, no combustion occurs at any time and the engine is driven 1 cannot be maintained, which causes a problem.
Um daher das angemessene übermagere Luftkraftstoffverhältnis AFT zu erhalten, wird der Korrekturwert DAF
empirisch ermittelt, so daß der Zündausfall
mit einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeit (Frequenz) bewirkt wird,
um beispielsweise einen Zündausfall
einmal pro 50 Zündungen
zu verursachen.Therefore, in order to obtain the appropriate super-lean air-fuel ratio AF T , the correction value DAF is determined empirically, so that the ignition failure is caused with a predetermined probability (frequency), for example to cause an ignition failure once every 50 ignitions.
Ist das übermagere Luftkraftstoffverhältnis AFT
gesetzt, wird unter der Steuerung der ECU 23 die vom Kraftstoffeinspritzventil 3 eingespritzte
Kraftstoffmenge auf einen Wert verringert, der dem übermageren
Luftkraftstoffverhältnis
AFT entspricht. Als Resultat tritt der Zündausfall
mit einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeit auf. Ist der Zündausfall
aufgetreten, werden unverbrannte Gase in Richtung des NOx-Katalysators 13a abgegeben
und das vom Katalysator 13a adsorbierte NOx wird desoxidiert
und von unverbranntem HC entfernt, das in den unverbrannten Gasen
enthalten ist.If the lean air-fuel ratio AFT is set, it is under the control of the ECU 23 from the fuel injector 3 injected fuel amount reduced to a value corresponding to the lean air-fuel ratio AF T. As a result, the ignition failure occurs with a predetermined probability. If the ignition failure has occurred, unburned gases are directed towards the NOx catalytic converter 13a emitted and that of the catalyst 13a adsorbed NOx is deoxidized and removed from unburned HC contained in the unburned gases.
Ferner wird in Schritt S134 das EGR-Ventil 27 um
einen vorbestimmten Winkel geöffnet.
Als Resultat wird eine vorbestimmten Menge an Auspuffgasen in Richtung
der Seite der Zufuhröffnung 2 zirkuliert,
um die Menge an Sauerstoff in der Luftkraftstoffmischung zu reduzieren,
wodurch das Bewirken des Zündausfalls
erleichtert wird.Furthermore, in step S134, the EGR valve 27 opened by a predetermined angle. As a result, a predetermined amount of exhaust gases are directed toward the side of the supply port 2 circulates to reduce the amount of oxygen in the air-fuel mixture, thereby facilitating ignition failure.
Im nächsten Schritt S136 wird ein
Wert 0,02, der gleich ist einer vorbestimmten Wahrscheinlichkeit für das Auftreten
des Zündausfalls,
der Zündausfallanzahl
Nmis hinzugefügt.
Dann wird im nächsten Schritt
S138, der dem Schritt S120 von 11 entspricht,
bestimmt, ob die Zündausfallanzahl
Nmis einen vorbestimmten Wert Nmis0 übersteigt.
Der vorbestimmte Wert Nmis0 wird auf einen
Wert gesetzt, der gleich ist zur Zündausfallanzahl (beispielsweise
50), bei welcher das am NOx-Katalysator 13a adsorbierte NOx
als ausreichend desoxidiert angesehen werden kann.In the next step S136, a value 0.02, which is equal to a predetermined probability of occurrence of the ignition failure, is added to the ignition failure number Nmis. Then, in the next step S138, which is the step S120 of 11 determines whether the number of ignition failures Nmis exceeds a predetermined value N mis0 . The predetermined value N mis0 is set to a value which is equal to the number of ignition failures (for example 50) at which the NOx catalyst 13a adsorbed NOx can be regarded as sufficiently deoxidized.
Ist das Ergebnis der Bestimmung in
Schritt S138 "NEIN", wird bestimmt,
daß das
am NOx-Katalysator 13a adsorbierte NOx nicht vollständig desoxidiert
ist, und die Steuerungsroutine im gegenwärtigen Zyklus ist beendet.
Danach wird, wenn die Zündausfallanzahl
Nmis den vorbestimmten Wert Nmis0 nicht übersteigt,
der Zündausfall-Antrieb
fortgesetzt.If the result of the determination in step S138 is "NO", it is determined that it is on the NOx catalyst 13a adsorbed NOx is not completely deoxidized, and the control routine in the current cycle is ended. Thereafter, if the ignition failure number Nmis does not exceed the predetermined value N mis0 , the ignition failure drive is continued.
Hat andererseits die Zündausfallanzahl
Nmis den vorbestimmten Wert Nmis0 (50) überschritten
und wird das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S138 "JA", so wird bestimmt,
daß die
Periode des Zündausfallantriebs
genügend
lang ist und daher das am NOx-Katalysator 13a adsorbierte
NOx vollständig desoxidiert
ist. In diesem Fall geht die Steuerung zu Schritt S140 weiter. In
Schritt S140 wird das Luftkraftstoffverhältnis auf das magere Luftkraftstoffverhältnis AF0 gesetzt und das EGR-Ventil 27 geschlossen oder zur
normalen Öffnungsposition
zurückgeführt. Dann wird
der akkumulierte Wert SQN(i+1) der Motorabgabe-NOx-Menge,
die für
die Berechnung der geschätzten
NOx-Abgabemenge QNT im Schritt S130 verwendet wurde, auf "0" zurückgesetzt,
und die Steuerungsroutine ist im gegenwärtigen Zyklus beendet.On the other hand, if the ignition failure number Nmis has the predetermined value N mis0 ( 50 ) and if the result of the determination in step S138 becomes "YES", it is determined that the period of the ignition failure drive is sufficiently long and therefore that on the NOx catalytic converter 13a adsorbed NOx is completely deoxidized. In this case the control closes Step S140 further. In step S140, the air-fuel ratio is set to the lean air-fuel ratio AF 0 and the EGR valve 27 closed or returned to the normal opening position. Then, the accumulated value SQ N (i + 1) of the engine discharge NOx amount used for the calculation of the estimated NOx discharge amount QNT in step S130 is reset to "0", and the control routine is ended in the current cycle.
Ist der akkumulierte Wert SQN(i+1) der Motorabgabe-NOx-Menge somit auf "0" zurückgesetzt, wird
der geschätzte
Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge,
die in Schritt S130 (entsprechend zu Schritt S110) des nächsten Zündausfallroutinenausführungszyklus
berechnet wurde, zu "0", wie in Schritt
S110 von 11 erläutert. Das
Ergebnis der Bestimmung im nächsten
Schritt S132 wird daher "NEIN". In diesem Fall
ist der Zündausfall-Antrieb
beendet und die Steuerung geht zu Schritt S142 weiter, und die Zündausfallanzahl
Nmis wird auf "0" zurückgesetzt.Thus, when the accumulated value SQ N (i + 1) of the engine discharge NOx amount is reset to "0", the estimated value Q NT becomes the catalyst discharge NOx amount, which is determined in step S130 (corresponding to step S110) of the next failure routine execution cycle was calculated to "0" as in step S110 of 11 explained. The result of the determination in the next step S132 therefore becomes "NO". In this case, the ignition failure drive is ended and control proceeds to step S142, and the ignition failure number Nmis is reset to "0".
Daher wird jedesmal, wenn der geschätzte Wert
QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge den Schwellwert
QNT0 übersteigt,
das Luftkraftstoffverhältnis
der Luftkraftstoffmischung, die dem vorbestimmten Zylinder zugeführt wird,
auf das übermagere
Luftkraftstoffverhältnis
AFT gesetzt. Als Resultat tritt der Zündausfall in einer vorbestimmten
Anzahl mit einer vorbestimmten Frequenz auf, so daß unverbrannte Gase
intermittierend dem NOx-Katalysator 13a zugeführt werden.
Daher wird am NOx- Katalysator 13a adsorbiertes
NOx vollständig
desoxidiert und entfernt, und die NOx-Adsorptionsfähigkeit
des NOx-Katalysators 13a wird
entsprechend wieder hergestellt.Therefore, each time the estimated value Q NT of the catalyst discharge NOx amount exceeds the threshold value Q NT0 , the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the predetermined cylinder is set to the over-lean air-fuel ratio AFT. As a result, the ignition failure occurs in a predetermined number at a predetermined frequency, so that unburned gases intermittently the NOx catalyst 13a are fed. Therefore, the NOx catalyst 13a adsorbed NOx completely deoxidized and removed, and the NOx adsorbability of the NOx catalyst 13a will be restored accordingly.
Ferner kann gemäß dieser Ausführungsform wie
im Fall der zweiten Ausführungsform
eine genügend
große
Menge an unverbranntem Gas dem NOx-Katalysator 13a zugeführt werden,
ohne daß die
zugeführte
Kraftstoffmenge erhöht
wird, indem der Zündausfallantrieb
durchgeführt
wird, in welchem der Zündausfall
für eine
vorbestimmte Anzahl von Malen in Intervallen eines vorbestimmten
Zyklus (bei einer vorbestimmten Frequenz) für den vorbestimmten Zylinder
verursacht wird. Daher kann der Motor 1 stabil im Magerverbrennungs-Antriebszustand
gehalten werden, ohne daß eine
schnelle Änderung
im Motoroutput bewirkt wird und die NOx-Adsorptionsfähigkeit
des NOx-Katalysators 13a kann
ohne Verschlechterung des Fahrgefühls und der Kraftstoffausnutzung
wieder hergestellt werden.Furthermore, according to this embodiment, as in the case of the second embodiment, a sufficient amount of unburned gas can be the NOx catalyst 13a without increasing the amount of fuel supplied by performing the ignition failure drive in which the ignition failure is caused for a predetermined number of times at intervals of a predetermined cycle (at a predetermined frequency) for the predetermined cylinder. Hence the engine 1 are kept stably in the lean-burn drive state without causing a rapid change in engine output and the NOx adsorbability of the NOx catalyst 13a can be restored without deteriorating driving feel and fuel economy.
Ferner werden wie im Fall der zweiten
Ausführungsform
unverbrannte Gase, die vom Zündausfall
erzeugt werden und die nicht für
die Desoxidation von NOx verwendet werden, vollständig vom
Dreiwegkatalysatorumwandler 13b oxidiert und nicht in die
Atmosphäre
abgegeben.Furthermore, as in the case of the second embodiment, unburned gases generated from the ignition failure and which are not used for the deoxidation of NOx become entirely from the three-way catalyst converter 13b oxidized and not released into the atmosphere.
Im folgenden wird eine Verbrennungssteuerungsvorrichtung
für einen
Verbrennungsmotor gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung erläutert.The following is a combustion control device
for one
Internal combustion engine according to one
fourth embodiment
of the invention explained.
Die Vorrichtung dieser Ausführungsform
ist im wesentlichen gleich aufgebaut wie die Vorrichtung von 1, so daß sich eine
Erläuterung
für gemeinsame
Komponenten beider Vorrichtungen erübrigt. Bei dieser Ausführungsform
sind die EGR-Zirkulationsleitung 26 und das EGR-Ventil 27,
die in 1 gezeigt sind,
nicht erforderlich.The device of this embodiment is constructed essentially the same as the device of FIG 1 , so that an explanation for common components of both devices is unnecessary. In this embodiment, the EGR circulation line 26 and the EGR valve 27 , in the 1 shown are not required.
Die ECU 23 dieser Ausführungsform
hat in funktioneller Weise verschiedene, in 13 dargestellte Komponenten.The ECU 23 this embodiment has various functions, in 13 components shown.
Im einzelnen hat die ECU 23 eine
Motorabgabe-NOx-Mengenschätzeinrichtung 130 zum Schätzen der
Abgabemenge an NOx vom Motor 1 an die Auspuffleitung 14.
Die NOx-Schätzeinheit 130 weist
eine Motorabgabe-NOx-Konzentrationsschätzeinheit 131 zum
Schätzen
der Konzentration DN des NOx auf, das vom
Motor 1 zur Auspuffleitung 14 gemäß dem Luftüberschußverhältnis λ abgegeben wird;
eine Verzögerungskorrektureinheit 132 zum
Ableiten eines Korrekturkoeffizienten KIg, der zur Korrektur der
geschätzten
NOx-Konzentration DN gemäß dem Zündzeitpunkt verwendet wird;
und eine Zufuhrluftmengenberechnungseinheit 133 zum Berechnen der
Menge Qa an Zufuhrluft, die dem Motor 1 zugeführt wird.
In der NOx-Schätzeinheit 130 wird
das Produkt der Zufuhrluftmenge Qa, der
geschätzten NOx-Konzentration
DN und des Korrekturkoeffizienten KIg durch Multiplizierer 200 als
geschätzter
Wert QNO der Motorabgabe-NOx-Menge berechnet.In detail, the ECU 23 an engine delivery NOx quantity estimator 130 for estimating the amount of NOx released from the engine 1 to the exhaust pipe 14 , The NOx estimation unit 130 has an engine output NOx concentration estimation unit 131 to estimate the concentration D N of the NOx from the engine 1 to the exhaust pipe 14 is delivered according to the excess air ratio λ; a delay correction unit 132 for deriving a correction coefficient KIg, which is used to correct the estimated NOx concentration D N according to the ignition timing; and a supply air amount calculation unit 133 to calculate the amount Q a of supply air supplied to the engine 1 is fed. In the NOx estimation unit 130 becomes the product of the supply air quantity Q a , the estimated NOx concentration D N and the correction coefficient K Ig by multipliers 200 is calculated as the estimated value Q NO of the engine output NOx amount.
Die ECU 23 enthält ferner
eine Adsorptionsverhältnisschätzeinrichtung 135 zum
Ableiten des geschätzten
Werts KNOX des Adsorptionsverhältnisses
von NOx durch den NOx-Katalysator 13a gemäß dem akkumulierten
Wert SQN(i+1) der Motorabgabe-NOx-Menge;
eine Reinigungsverhältnisschätzeinrichtung 136 zum
Ableiten des geschätzten
Wertes KCAT des Reinigungsverhältnisses
von NOx durch den Dreiwegkatalysatorumwandler 13b gemäß dem Sauerstoffüberschußverhältnis λ; eine Katalysatorabgabe-NOx-Mengenschätzeinrichtung 137 zum
Ableiten des NOx-Abgabeverhältnisses
auf der Basis des geschätzten
NOx-Adsorptionsverhältnisses
KNOX und des geschätzten NOx-Reinigungsverhältnisses KCAT, und zum Ableiten des Produkts des NOx-Abgabeverhältnisses
und der geschätzten
Motorabgabe-NOx-Menge
QN0 als die geschätzte Katalysatorabgabe-NOx-Menge
QNT; und einen Vergleicher 138 zum
Vergleichen der geschätzten
Katalysatorabgabe-NOx-Menge QNT mit dem
Schwellwert QNT0. Ist die geschätzte Abgabemenge
QNT größer als
der Schwellwert QNT0, wird ein Fettverbrennungs-Antriebssignal
vom Vergleicher 138 ausgegeben. Ist das Fettverbrennungs-Antriebssignal
für eine
vorbestimmte Zeitdauer tR ausgegeben, wird
ein Rücksetzungssignal
zur Adsorptionsverhältnisschätzeinrichtung 135 ausgegeben,
so daß der
akkumulierte Wert SQN(i+1) der Motorabgabe-NOx-Menge
auf "0" zurückgesetzt
wird.The ECU 23 also includes an adsorption ratio estimator 135 for deriving the estimated value K NOX of the adsorption ratio of NOx by the NOx catalyst 13a according to the accumulated value SQ N (i + 1) of the engine output NOx amount; a cleaning ratio estimator 136 for deriving the estimated value K CAT of the purification ratio of NOx by the three-way catalyst converter 13b according to the excess oxygen ratio λ; a catalyst delivery NOx quantity estimator 137 for deriving the NOx discharge ratio based on the estimated NOx adsorption ratio K NOX and the estimated NOx purification ratio K CAT , and for deriving the product of the NOx discharge ratio and the estimated engine discharge NOx amount Q N0 as the estimated catalyst discharge NOx -Quantity Q NT ; and a comparator 138 to compare the estimated amount of catalyst delivery NOx Q NT with the threshold Q NT0 . If the estimated discharge amount Q NT is larger than the threshold value Q NT0 , a fat burning drive signal from the comparator 138 output. When the fat burning drive signal is output for a predetermined period of time t R , a reset signal becomes the adsorption ratio estimator 135 is output so that the accumulated value SQ N (i + 1) of the engine output NOx amount is reset to "0".
Die vorstehende Verbrennungssteuerungsvorrichtung
ist derart ausgebildet, daß sie
den Antriebszustand in den Fettverbrennungszustand ändert, wenn
die NOx-Adsorptionsfähigkeit
des NOx-Katalysators 13a während des Magerverbrennungsantriebs
im wesentlichen gesättigt
ist, und hält den
Fettverbrennungsantrieb für
eine vorbestimmte Zeitdauer aufrecht, um den NOx-Katalysator 13a in eine
reduzierende Atmosphäre
zu bringen, um die Adsorptionsfähigkeit
des NOx-Katalysators 13a wiederzugewinnen. Der Fettverbrennungszustand
enthält
einen Antriebszustand, in welchem das Luftkraftstoffverhältnis im
wesentlichen zum theoretischen Luftkraftstoffverhältnis hin
rückkoppelungsgesteuert (geregelt)
ist.The above combustion control The device is designed to change the driving state to the fat burning state when the NOx adsorbing ability of the NOx catalyst 13a is substantially saturated during the lean burn drive and maintains the fat burn drive for a predetermined period of time around the NOx catalyst 13a in a reducing atmosphere to increase the adsorbability of the NOx catalyst 13a regain. The fat-burning state contains a drive state in which the air-fuel ratio is feedback-controlled (regulated) essentially in relation to the theoretical air-fuel ratio.
Der Betrieb der vorstehenden Verbrennungssteuervorrichtung
wird im folgenden erläutert.Operation of the above combustion control device
is explained below.
Jedesmal, wenn das Kurbelwinkelsynchronisationssignal θCR der ECU 23 während des Laufes des Motors 1 zugeführt wird,
wird die in 14 dargestellte
Verbrennungssteuerroutine ausgeführt.Every time the crank angle synchronization signal θ CR of the ECU 23 while the engine is running 1 is fed, the in 14 shown combustion control routine executed.
Zuerst wird in Schritt S210 bestimmt,
ob die Magerverbrennungs-Antriebsbedingung gegeben ist. Beispielsweise
ist die Magerverbrennungs-Antriebsbedingung gegeben, wenn die folgenden
Erfordernisse und ähnliches
gleichzeitig erfüllt
sind: Der Motor 1 wird im Aufwärmzustand betrieben; der Motor 1 wird in
einem vorbestimmten Antriebsbereich betrieben, der von der Motorgeschwindigkeit
Ne und der Motorlast bestimmt ist; und der Motor 1 wird
nicht in einem Antriebszustand betrieben, in welchem der Motor beschleunigt
oder verzögert
werden sollte.First, it is determined in step S210 whether the lean-burn driving condition is given. For example, the lean burn drive condition is given when the following requirements and the like are satisfied at the same time: the engine 1 is operated in the warm-up state; the motor 1 is operated in a predetermined drive range determined by the engine speed Ne and the engine load; and the engine 1 is not operated in a drive state in which the motor should be accelerated or decelerated.
Ist das Resultat der Bestimmung in
Schritt S210 "NEIN", d.h., ist die Magerverbrennungs-Antriebsbedingung
nicht erfüllt,
geht die Steuerung zu Schritt S212 weiter und die Fettverbrennungs-Antriebssteuerung
wird durchgeführt.Is the result of the determination in
Step S210 is "NO", that is, the lean-burn driving condition
not fulfilled,
Control proceeds to step S212 and the fat burning drive control
is carried out.
Ist andererseits die Magerverbrennungs-Antriebsbedingung
erfüllt
und das Resultat der Bestimmung in Schritt S210 "JA",
geht die Steuerung zu Schritt S214 weiter und der geschätzte Wert
QNT der NOx-Menge, die von der Abgasreinigungskatalysatoreinrichtung 13 abgegeben
wird, wird abgeleitet. Im Schritt S214 wird die Unterroutine, die
das in 5 gezeigte Berechnungsverfahren
und ein in 15 gezeigtes
Berechnungsverfahren enthält,
ausgeführt.
Da das Berechnungsverfahren von 5 bereits
erläutert
wurde und der größte Teil
des in 15 gezeigten
Berechnungsverfahrens demjenigen in 6 entspricht,
wird die Unterroutine nachstehend kurz erläutert.On the other hand, if the lean-burn driving condition is satisfied and the result of the determination in step S210 is "YES", control proceeds to step S214 and the estimated value Q NT of the NOx amount from the exhaust gas purifying catalyst device 13 delivered is derived. In step S214, the subroutine that executes the in 5 calculation method shown and a in 15 contains the calculation method shown. Since the calculation method of 5 has already been explained and most of the in 15 the calculation method shown in that 6 , the subroutine is briefly explained below.
In dieser Unterroutine wird der geschätzte Wert
DN der Motorabgabe-NOx-Konzentration aus dem Diagramm von 7 (Schritt S60 von 5) gemäß dem Luftüberschußverhältnis λ durch die Konzentrationsschätzeinheit 131,
die in 13 dargestellt
ist, ausgelesen. Ferner wird der Korrekturkoeffizient KIg aus dem
Diagramm von 8 gemäß dem Zündzeitpunkt
durch die Verzögerungskorrektureinheit 132 von 13 (Schritt S62) ausgelesen.
Als nächstes
wird die Zufuhrluftmenge Qa für jeden
Zylinder gemäß der Motorgeschwindigkeit
Ne und dem Erfassungswert Af vom Luftstromsensor 6 durch
die Zufuhrluftmengenberechnungseinheit 133 von 13 (Schritt S64) abgeleitet.
Daraufhin wird die Motorabgabe-NOx-Menge QN0 für jede Erfassung des
Kurbelwinkelsynchronisationssignals θCR durch Verwendung
der Gleichung (1) gemäß der geschätzten NOx-Konzentration
DN, dem Korrektur koeffizienten KIg und der Zufuhrluftmenge Qa durch
die NOx-Mengenschätzeinrichtung 130 von 13 (Schritt S66) berechnet.In this subroutine, the estimated value of the engine output NOx concentration is taken from the graph of 7 (Step S60 from 5 ) according to the excess air ratio λ by the concentration estimation unit 131 , in the 13 is read out. Furthermore, the correction coefficient KIg from the diagram of 8th according to the ignition timing by the delay correction unit 132 of 13 (Step S62) read out. Next, the supply air amount Q a for each cylinder according to the engine speed Ne and the detection value A f from the air flow sensor 6 through the supply air amount calculation unit 133 of 13 (Step S64). Then, the engine output NOx amount Q N0 is determined for each detection of the crank angle synchronization signal θ CR by using the equation (1) according to the estimated NOx concentration D N , the correction coefficient K Ig, and the supply air amount Q a by the NOx amount estimator 130 of 13 (Step S66).
Nach der Berechnung der Motorabgabe-NOx-Menge
QN0 geht die Steuerung zu Schritt S367 von 15 weiter. In Schritt S367
wird bestimmt, ob eine vorbestimmte Zeitdauer tR (beispielsweise
3 Sekunden) ab dem Start des Verbrennungsantriebs verstrichen ist.
Während
des Magerverbrennungsantriebs wird das Ergebnis der Bestimmung in Schritt
S367 "NEIN", und die Steuerung
geht zu Schritt S368 weiter, der dem Schritt S68 von 6 entspricht. Im Schritt
S368 wird der akkumulierte Wert SQN(i+1) der
Motorabgabe-NOx-Menge QN0 durch Verwendung
der Gleichung (2) berechnet.After the calculation of the engine output NOx amount Q N0 , control proceeds to step S367 15 further. In step S367, it is determined whether a predetermined time period t R (for example, 3 seconds) has passed from the start of the combustion engine. During the lean-burn drive, the result of the determination in step S367 becomes "NO", and control proceeds to step S368, which goes to step S68 6 equivalent. In step S368, the accumulated value SQ N (i + 1) of the engine output NOx amount Q N0 is calculated using the equation (2).
Im nächsten Schritt S370, der dem
Schritt S70 von 6 entspricht,
wird der geschätzte
Wert KNOX des Adsorptionsverhältnisses
von NOx, das vom NOx-Katalysator 13a zu derjenigen Zeit,
wenn das vom Motor abgegebene NOx die Abgasreinigungskatalysatoreinrichtung 13 passiert,
gemäß dem akkumulierten
Wert SQN(i+1) der Motorabgabe-NOx-Menge QN0 abgeleitet, die in Schritt S368 berechnet
wurde. Das Diagramm von 9 wird
für die Schätzung des
Adsorptionsverhältnisses
KNOX verwendet. Alternativ wird die Berechnung
durch die Gleichung (3) oder die folgende Regressionsgleichung durchgeführt: KNOX(i+1) = 1 – (1-KN1) × k2 × {(1-α) × SQN(i) + α × QN(i)} wobei α eine Konstante ist.In the next step S370, which corresponds to step S70 of 6 corresponds to, the estimated value K NOX of the adsorption ratio of NOx, that of the NOx catalyst 13a at the time when the NOx discharged from the engine is the exhaust gas purifying catalyst device 13 happens, derived in accordance with the accumulated value SQ N (i + 1) of the engine output NOx amount Q N0 calculated in step S368. The diagram of 9 is used to estimate the adsorption ratio K NOX . Alternatively, the calculation is performed using equation (3) or the following regression equation: K NOX (i + 1) = 1 - (1-K N1 ) × k 2 × {(1-α) × SQ N (i) + α × Q N (i) } where α is a constant.
Im nächsten Schritt S372, der dem
Schritt S72 von 6 entspricht,
wird der geschätzte
Wert KCAT des Reinigungsverhältnisses
von NOx durch den Dreiwegkatalysatorumwandler 13b vom Diagramm
von 10 auf der Basis
des Luftüberschußverhältnisses λ durch die
Reinigungsverhältnisschätzeinheit 136 von
der 13 entnommen. Anstelle der
Schätzung
des Reinigungsverhältnisses
KCAT unter Verwendung des Diagramms von 10 kann das Reinigungsverhältnis KCAT kurz durch die Bestimmung ermittelt werden,
ob das Luftüberschußverhältnis λ innerhalb
oder außerhalb
eines engen Luftüberschußverhältnisbereiches
liegt, wie dies bei der ersten Ausführungsform der Fall ist.In the next step S372, which corresponds to step S72 of 6 corresponds to, the estimated value K CAT of the purification ratio of NOx by the three-way catalyst converter 13b from the diagram of 10 on the basis of the excess air ratio λ by the cleaning ratio estimation unit 136 of the 13 taken. Instead of estimating the cleaning ratio K CAT using the diagram of 10 The cleaning ratio K CAT can be determined briefly by determining whether the excess air ratio λ is within or outside a narrow excess air ratio range, as is the case with the first embodiment.
Ferner wird in Schritt S374, der
dem Schritt S74 von 6 entspricht,
das NOx-Abgabeverhältnis
durch die Katalysatorabgabe-NOx-Mengenschätzeinheit 137 von 13 auf der Basis des geschätzten Wertes
KNOX des Adsorptionsverhältnisses von NOx durch den
NOx-Katalysator 13a und
dem geschätzten
Wert KCAT des NOx-Reinigungsverhältnisses durch den Dreiwegkatalysatorumwandler 13b berechnet.
Ferner wird der geschätzte
Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge
für jede
Erfassung des Kurbelwinkelsynchronisationssignals θCR gemäß der vorerwähnten Gleichung
(4) auf der Basis des NOx-Abgabeverhältnisses und der Motorabgabe-NOx-Menge
QN0 berechnet, die in Schritt S66 durch
die Motorabgabe-NOx-Mengenschätzeinheit 130 der 13 berechnet wird.Further, in step S374, the step S74 of 6 corresponds to the NOx discharge ratio by the catalyst discharge NOx quantity estimation unit 137 of 13 based on the estimated value K NOX of the adsorption ratio of NOx by the NOx catalyst 13a and the ge estimated K CAT value of the NOx purification ratio by the three-way catalyst converter 13b calculated. Further, the estimated value Q NT of the catalyst output NOx amount for each detection of the crank angle synchronization signal θ CR is calculated according to the aforementioned equation (4) based on the NOx output ratio and the engine output NOx amount Q N0 , which are performed in step S66 the engine output NOx quantity estimation unit 130 the 13 is calculated.
Nach der Berechnung des geschätzten Wertes
QNT geht die Steuerung zu Schritt S216 von 14 weiter. In Schritt S216
wird durch den Vergleicher 138 von 13 bestimmt, ob der geschätzte Wert
QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge größer ist
als ein vorbestimmter Schwellwert QNT0.
Ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S216 "NEIN",
wird bestimmt, daß die
in die Atmosphäre
abgegebene NOx-Menge gleich ist oder geringer als ein maximal zulässiger Wert,
und die Steuerung geht zu Schritt S218 weiter, um die Magerverbrennungs-Antriebssteuerung
auszuführen.After calculating the estimated value Q NT , control goes to step S216 14 further. In step S216, the comparator 138 of 13 determines whether the estimated value Q NT of the catalyst discharge NOx amount is larger than a predetermined threshold value Q NT0 . If the result of the determination in step S216 is "NO", it is determined that the amount of NOx released into the atmosphere is equal to or less than a maximum allowable value, and control proceeds to step S218 to execute the lean-burn drive control.
Ist andererseits das Resultat der
Bestimmung in Schritt S216 "JA", d.h. ist die Katalysatorabgabe-NOx-Menge
QNT größer als
der vorbestimmte Schwellwert QNT0, wird
die Adsorptionsfähigkeit
des NOx-Katalysators 13a als gesättigt angesehen. In diesem
Fall geht die Steuerung zu Schritt S212 weiter, um die Fettverbrennungs-Antriebssteuerung
auszuführen.On the other hand, if the result of the determination in step S216 is "YES", that is, if the catalyst discharge NOx amount Q NT is larger than the predetermined threshold value Q NT0 , the adsorbability of the NOx catalyst becomes 13a considered saturated. In this case, control proceeds to step S212 to execute the fat burning drive control.
Wird eine Änderung vom Magerverbrennungs-Antrieb
zum Fettverbrennungs-Antrieb durchgeführt, wenn die NOx-Menge QNT größer wird
als der Schwellwert QNT0, wird die Menge
an HC, die vom Motor 1 abgegeben wird, größer als
im Magerverbrennungszustand. Das HC reagiert dann mit NOx, um das
vom NOx-Katalysator 13a adsorbierte NOx zu desoxidieren.
Hieraus folgt, daß die
Menge an in die Atmosphäre
abgegebenem NOx verringert wird und der NOx-Katalysator 13a kann wieder
NOx adsorbieren.If a change is made from the lean burn engine to the fat burn engine when the NOx amount Q NT becomes larger than the threshold value Q NT0 , the amount of HC released by the engine 1 is released, larger than in the lean-burn state. The HC then reacts with NOx to that of the NOx catalyst 13a deoxidize adsorbed NOx. It follows that the amount of NOx released into the atmosphere is reduced and the NOx catalyst 13a can adsorb NOx again.
Wird in Schritt S216 zum ersten Mal
bestimmt, daß die
NOx-Menge QNT größer ist als der Schwellwert
QNT0 und eine Änderung in die Fettverbrennungs-Antriebssteuerung
durchgeführt,
wie oben beschrieben, wird der Zeitzähler der ECU 23 zu dieser
Zeit gestartet, um das Zählen
der verstrichenen Zeit ab dem Start der Fettverbrennungs-Antriebssteuerung
zu starten.If it is determined in step S216 for the first time that the amount of NOx Q NT is larger than the threshold value Q NT0 and a change is made in the fat-burning drive control as described above, the time counter of the ECU becomes 23 started at this time to start counting the elapsed time from the start of the fat burning drive control.
Wie oben beschrieben, wird, falls
der NOx-Katalysator 13a mit adsorbiertem NOx auch dann
gesättigt
ist, wenn die Magerverbrennungs-Antriebsbedingung nicht erfüllt ist,
der Fettverbrennungsantrieb ausgeführt, um NOx zu desoxidieren. Während dieser
Zeit wird eine Sequenz von Schritten S210, S214, S216 und S212 wiederholt
durchgeführt.
Ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S367 der in den 5 und 15 dargestellten und dem Schritt S214
entsprechenden Unterroutine "NEIN", d.h. verstreicht
eine vorbestimmte Zeit tR nicht nach dem
Start der Fettverbrennungs-Antriebssteuerung, wird der akkumulierte
Wert SQN(i+1) der Motorabgabe-NOx-Menge
auch in S368 aktualisiert. Es wird daher in Schritt S216 bestimmt,
daß die
Katalysatorabgabe-NOx-Menge QNT noch größer ist
als der Schwellwert QNT0. Infolgedessen
wird der Fettverbrennungs-Antriebszustand für die vorbestimmte Zeit tR aufrecht erhalten, so daß das NOx
vollständig
desoxidiert wird.As described above, if the NOx catalyst 13a is saturated with adsorbed NOx even if the lean burn drive condition is not satisfied, the fat burn drive is executed to deoxidize NOx. During this time, a sequence of steps S210, S214, S216 and S212 is carried out repeatedly. If the result of the determination in step S367 is that in FIGS 5 and 15 Subroutine "NO" shown and corresponding to step S214, ie, a predetermined time t R does not pass after the start of the fat-burning drive control, the accumulated value SQ N (i + 1) of the engine output NOx amount is also updated in S368. It is therefore determined in step S216 that the catalyst discharge NOx amount Q NT is still larger than the threshold value Q NT0 . As a result, the fat-burning driving state is maintained for the predetermined time t R so that the NOx is completely deoxidized.
Ist die vorbestimmte Zeit tR nach dem Start der Fettverbrennungs-Antriebssteuerung
verstrichen und das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S367 "JA", geht die Steuerung
zu Schritt S376 weiter. In Schritt S376 wird angenommen, daß das gesamte NOx,
das am NOx-Katalysator 13a adsorbiert wurde, desoxidiert
ist, und ein Rücksetzungssignal
wird zur Adsorptionsverhältnisschätzeinheit 135 von 13 ausgegeben, wodurch
der akkumulierte Wert SQN(i+1) der Motorabgabe-NOx-Menge
auf "0" zurückgesetzt wird.
Infolgedessen wird der geschätzte
Wert des NOx-Adsorptionsverhältnisse
KNOX, das im nächsten Schritt S370 abgeleitet
wird, zu 1,0, und der geschätzte
Wert QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge,
die in Schritt S374 berechnet wird, wird "0".
In diesem Fall geht die Steuerung zu Schritt S218 weiter, um die
Magerverbrennungs-Antriebssteuerung wieder zu starten. Dies bedeutet,
daß die
Fettverbrennungs-Antriebssteuerung zur Desoxidation von NOx beendet
ist.If the predetermined time t R has passed after the start of the fat burning drive control and the result of the determination in step S367 is "YES", control proceeds to step S376. In step S376, it is assumed that all of the NOx on the NOx catalyst 13a has been adsorbed, deoxidized, and a reset signal becomes the adsorption ratio estimation unit 135 of 13 is output, whereby the accumulated value SQ N (i + 1) of the engine output NOx amount is reset to "0". As a result, the estimated value of the NOx adsorption ratio K NOX derived in the next step S370 becomes 1.0, and the estimated value Q NT of the catalyst discharge NOx amount calculated in step S374 becomes "0". In this case, control proceeds to step S218 to restart the lean burn drive control. This means that the fat burning drive control for deoxidizing NOx has ended.
Danach erhöht sich, wenn das geschätzte NOx-Adsorptionsverhältnis KNOX wieder bei einer Erhöhung des akkumulierten Wertes
SQN(i+1) der Motorabgabe-NOx-Menge verringert
wird, der geschätzte Wert
QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge von neuem.Thereafter, when the estimated NOx adsorption ratio K NOX is decreased again as the accumulated value SQ N (i + 1) of the engine output NOx amount increases, the estimated value Q NT of the catalyst output NOx amount increases again.
Wird der Antriebszustand des Motors 1 zwischen
dem Magerverbrennungszustand und dem Fettverbrennungszustand verändert, ändert sich
die Motorabgabe-NOx-Menge QN0 und die Katalysatorabgabe-NOx-Menge
QNT mit der verstrichenen Zeit, wie in 16 gezeigt. In 16 gibt die Einpunkt-Strich-Linie
die Motorabgabe-NOx-Menge QN0 an, die durchgezogene
Linie gibt die Katalysatorabgabe-NOx-Menge QNT an
und die gestrichelte Fläche gibt
die NOx-Adsorptionsmenge
oder die. Reinigungsmenge durch die Abgasreinigungskatalysatoreinrichtung 13 an.Will the drive state of the engine 1 Changes between the lean-burn state and the fat-burn state, the engine discharge NOx amount Q N0 and the catalyst discharge NOx amount Q NT change with the elapsed time as in FIG 16 shown. In 16 the one- dot chain line indicates the engine output NOx amount Q N0 , the solid line indicates the catalyst output NOx amount Q NT , and the dashed area indicates the NOx adsorption amount or. Amount of cleaning by the exhaust gas purifying catalyst device 13 on.
Wie in 16 gezeigt, verringert sich die NOx-Reinigungsmenge durch
die Abgasreinigungskatalysatoreinrichtung 13 mit der verstrichenen
Zeit während
dem Magerverbrennungsantrieb. Daraufhin wird, wenn der geschätzte Wert
QNT der Katalysatorabgabe-NOx-Menge den
vorbestimmten Wert QNT0 erreicht, wenn eine
Zeitdauer von beispielsweise tL1 ab dem
Start des Magerverbrennungsantriebs verstrichen ist, der Motorantriebszustand
vom Magerverbrennungszustand (A) zum Fettverbrennungszustand verändert. Danach
wird der Fettverbrennungsantrieb für die vorbestimmte Zeitdauer
tR aufrecht erhalten. Während des Fettverbrennungsantriebs
wird das gesamte vom NOx-Katalysator 13a adsorbierte NOx
desoxidiert. Ist die vorbestimmte Zeit tR nach dem
Start des Fettverbrennungsantriebs verstrichen und der Magerverbrennungszustand
(B) wieder eingestellt, wird daher die NOx-Adsorptionsfähigkeit
des NOx-Katalysators 13a wieder hergestellt.As in 16 shown, the NOx purification amount is reduced by the exhaust gas purifying catalyst device 13 with the elapsed time during the lean-burn drive. Then, when the estimated value Q NT of the catalyst discharge NOx amount reaches the predetermined value Q NT0 , when a time of, for example, t L1 has elapsed from the start of the lean-burn engine, the engine drive state is changed from the lean-burn state (A) to the fat-burning state. Thereafter, the fat burning drive is maintained for the predetermined period of time t R. During the fat burning drive all of the NOx catalyst 13a adsorbed NOx deoxidizes. If the predetermined time t R has passed after the start of the fat-burning drive and the lean-burn state (B) has been set again, the NOx adsorption capacity of the NOx catalytic converter becomes 13a restored.
Ferner kann, da eine Änderung
vom Magerverbrennungszustand zum Fettverbrennungszustand sofort
durchgeführt
wird, nachdem die Katalysatorabgabe-NOx-Menge QNT den
vorbestimmten Wert QNT0 erreicht hat, die
Menge an in die Atmosphäre
abgegebenem NOx immer auf einen Wert gleich oder geringer als der
vorbestimmte Wert QNT0 gedrückt werden.
Wie beispielshaft durch die Zeitdauer tL1 des
Magerverbrennungsantriebs (A) und die Zeitdauer tL2 (≠ tL1) des Magerverbrennungsantriebs (B) angedeutet,
ist die Zeitdauer t des Magerverbrennungszustands nicht immer konstant.
Das bedeutet, daß in
dem Antriebszustand, in welchem die NOx-Abgabemenge klein ist, der
Magerverbrennungsantrieb für
eine relativ lange Zeitdauer aufrecht erhalten wird. Die Häufigkeit
des Übergangs
in den Fettverbrennungsantrieb ist daher gering, wodurch es möglich wird,
eine Verschlechterung der Kraftstoffausnutzung und eine Variation
des Drehmoments zu unterdrücken.
Ferner wird in dem Fall, daß der
Motorantrieb in einer Weise ausgeführt wird, daß der Motorantriebsbereich
häufig
zwischen Antriebsbereichen mit unterschiedlichen Luftkraftstoffzielverhältnissen ändert, ein Übergang
zwischen dem Magerverbrennungsantrieb und dem Fettverbrennungsantrieb
gemäß dem derart
geänderten
Antriebszustand durchgeführt.
Es tritt daher kein Problem auf, auch wenn die vorliegende Erfindung
auf einen derartigen Motorantrieb angewendet wird.Further, since a change from the lean-burn state to the fat-burn state is made immediately after the catalyst discharge NOx amount Q NT reaches the predetermined value Q NT0 , the amount of NOx released into the atmosphere can always be equal to or less than the predetermined value Q NT0 be pressed. As indicated, for example, by the time period t L1 of the lean-burn combustion engine (A) and the time period t L2 (≠ t L1 ) of the lean-burn combustion engine (B), the time period t of the lean-burn combustion state is not always constant. That is, in the driving state in which the NOx discharge amount is small, the lean-burn drive is maintained for a relatively long period of time. The frequency of transition to the fat-burning engine is therefore small, making it possible to suppress deterioration in fuel economy and variation in torque. Further, in the case that the engine drive is carried out in such a manner that the engine drive range frequently changes between drive ranges with different target air-fuel ratios, a transition between the lean-burn engine and the rich-combustion engine is performed according to the drive state thus changed. Therefore, no problem arises even if the present invention is applied to such a motor drive.
Beispielsweise wird in der ersten
Ausführungsform
der Motorantriebszustand vom Magerverbrennungszustand zum theoretischen
Verhältnis-Antriebszustand
verändert,
wo das Luftkraftstoffverhältnis
zum theoretischen Luftkraftstoffverhältnis gesetzt wird, beispielsweise
zur Zeit des Beschleunigungsantriebs oder eines Schwerlastantriebs.
Alternativ kann ein Übergang
vom Magerverbrennungszustand zum Fettverbrennungszustand, wo das
Luftkraftstoffverhältnis
kleiner eingestellt wird als das theoretische Luftkraftstoffverhältnis, durchgeführt werden.For example, in the first
embodiment
the engine drive condition from the lean burn condition to the theoretical
Ratio driving state
changed
where the air-fuel ratio
is set to the theoretical air-fuel ratio, for example
at the time of the accelerator drive or a heavy duty drive.
Alternatively, a transition
from the lean burn condition to the fat burn condition where that
Air-fuel ratio
is set smaller than the theoretical air-fuel ratio.
Ferner wird in der ersten Ausführungsform die
Bestimmung, ob der Übergang
zum NOx-reduzierten Antrieb durchgeführt werden soll, gemäß dem Ergebnis
eines Vergleichs des geschätzten
Wertes QNT und der Katalysatorabgabe-NOx-Menge (g/sec) mit
dem Schwellwert QNT0 durchgeführt. Die
Bestimmung, ob der Übergang
zum NOx-reduzierten Antrieb durchgeführt werden soll, kann jedoch
auch gemäß dem Ergebnis
eines Vergleichs zwischen einem tatsächlich gemessenen Wert oder
geschätztem Wert
der vom NOx-Katalysator 13a adsorbierten Menge
an NOx und der gesättigten
Adsorptionsmenge durchgeführt
werden, oder gemäß dem Ergebnis einer
Bestimmung, die der Abgabe-NOx-Konzentration
(PPM) zugeordnet ist.Furthermore, in the first embodiment, the determination as to whether the transition to the NOx-reduced drive should be made is made according to the result of a comparison of the estimated value Q NT and the amount of catalyst discharge NOx (g / sec) with the threshold value Q NT0 . However, the determination as to whether the transition to the NOx-reduced drive should be made can also be made according to the result of a comparison between an actually measured value or an estimated value that of the NOx catalyst 13a adsorbed amount of NOx and the saturated amount of adsorption, or according to the result of a determination associated with the release NOx concentration (PPM).
Es ist auch möglich zu bestimmen, daß die Adsorptionsmenge
an NOx durch den NOx-Katalysator 13a den gesättigten
Wert erreicht hat, und den NOx-reduzierten Antrieb durchzuführen, wenn
eine vorbestimmte Zeitdauer ab dem Start des Magerverbrennungsantriebs
verstrichen ist. Vorzugsweise wird die vorbestimmte Zeitdauer derart
eingestellt, daß die
Abgabe-NOx-Menge QNT den vorbestimmten Wert
QNT0 nicht übersteigt.It is also possible to determine that the amount of adsorption of NOx by the NOx catalyst 13a has reached the saturated value, and perform the NOx-reduced drive when a predetermined period of time has passed from the start of the lean-burn drive. Preferably, the predetermined period of time is set so that the output NOx amount Q NT does not exceed the predetermined value Q NT0 .
Ferner wird im NOx-reduzierten Antrieb
die EGR-Menge erhöht
und der Zündzeitpunkt
verzögert,
um die Verbrennungstemperatur abzusenken. Es ist jedoch nicht notwendig,
gleichzeitig beide Vorgänge
durchzuführen,
und es kann lediglich einer dieser Vorgänge ausgeführt werden.Furthermore, the NOx-reduced drive
the EGR amount increases
and the ignition timing
delayed
to lower the combustion temperature. However, it is not necessary
both processes simultaneously
perform,
and only one of these operations can be performed.
In der NOx-Abgabemengenberechnungsunterroutine
der ersten Ausführungsform
werden geschätzte
Werte verwendet, die aus verschiedenen Diagrammen entnommen werden.
Es können
jedoch auch tatsächlich
gemessene Werte anstelle der geschätzten Werte verwendet werden,
die Teilen der Information entsprechen, die von verschiedenen Sensoren
geliefert wird.In the NOx discharge amount calculation subroutine
the first embodiment
are valued
Values used, which are taken from different diagrams.
It can
however, actually
measured values are used instead of the estimated values,
the parts of the information correspond to that of different sensors
is delivered.
Ferner wird in der ersten Ausführungsform die
Beschleunigungsbestimmung (d.h. die Bestimmung, ob eine Beschleunigungsantriebsanforderung vorhanden
oder nicht vorhanden ist) auf der Basis der Öffnungsgeschwindigkeit des
Drosselventils durchgeführt.
Alternativ kann die Beschleunigungsbestimmung auf der Basis einer
Zufuhrinformationsvariablen durchgeführt werden, beispielsweise
einer Variation in der Zufuhrluftmenge oder einer Variation des
negativen Drucks der Zufuhrluft.Furthermore, in the first embodiment
Acceleration determination (i.e., determining whether there is an acceleration drive request
or does not exist) based on the opening speed of the
Throttle valve performed.
Alternatively, the acceleration determination can be based on a
Feed information variables are performed, for example
a variation in the supply air amount or a variation in the
negative pressure of the supply air.
In der ersten Ausführungsform
wird bestimmt, daß der
NOx-Katalysator 13a mit
adsorbiertem NOx gesättigt
ist, wenn die Katalysatorabgabe-NOx-Menge QN den
Schwellwert QNT0 überschritten hat. Anstattdessen
ist es möglich,
Teile der Lastinformation des Motors (beispielsweise Kraftstoffmengen,
die dem Motor 1 zugeführt
werden) während
des Magerverbrennungsantriebs zu akkumulieren, den akkumulierten
Wert hieraus abzuleiten und zu bestimmen, daß der NOx-Katalysator 13a mit
adsorbiertem NOx gesättigt
ist, wenn der akkumulierte Wert einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Bei dieser Modifikation führt
die ECU 23 die Magerverbrennungsakkumulation durch.In the first embodiment, it is determined that the NOx catalyst 13a is saturated with adsorbed NOx when the catalyst delivery NOx amount Q N has exceeded the threshold value Q NT0 . Instead, it is possible to include parts of the engine's load information (for example, amounts of fuel that the engine 1 to be accumulated) during the lean-burn drive, to derive the accumulated value therefrom and to determine that the NOx catalyst 13a is saturated with adsorbed NOx when the accumulated value exceeds a predetermined value. In this modification, the ECU 23 the lean burn accumulation through.
In der dritten Ausführungsform
wird das Luftkraftstoffverhältnis
auf das übermagere
Luftkraftstoffverhältnis
AFT eingestellt und eine vorbestimmte Menge
an Auspuffgasen durch EGR rezirkuliert, um einen Zündausfall
zu verursachen. Ein ausreichender Effekt kann jedoch auch nur dadurch
erreicht werden, daß das
Luftkraftstoffverhältnis
auf das übermagere
Luftkraftstoffverhältnis
AFT eingestellt wird. Ferner kann ein Zündausfall
in angemessener Weise einfach dadurch verursacht werden, daß die Auspuffgase
von EGR rezirkuliert werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft,
die Rezirkulationsmenge der Auspuffgase auf einen größeren Wert
einzustellen.In the third embodiment, the air-fuel ratio is set to the super-lean air-fuel ratio AF T and a predetermined amount of exhaust gases are recirculated by EGR to cause ignition failure. A sufficient effect can, however, only be achieved by setting the air-fuel ratio to the super-lean air-fuel ratio AF T. Furthermore, an ignition failure can reasonably be caused simply by recirculating the exhaust gases from EGR. In this case, it is advantageous to recirculate the exhaust gases to a larger value.
In der zweiten und dritten Ausführungsform wird
die Periode, während
der der Zündausfallantrieb fortgeführt wird,
auf der Basis der Anzahl Nmis von Zündausfällen (d.h. die akkumulierte
Anzahl der Erzeugung von Kurbelwinkelsynchronisationssignalen θCR) eingestellt. Es ist jedoch bei Berücksichtigung der
Tatsache, daß die θCR-Signalerzeugungsanzahl proportional
ist zur akkumulierten Anzahl von Umdrehungen des Motors 1,
auch möglich,
die Zündausfallauftretungsperiode
auf der Basis der akkumulierten Anzahl von Motorumdrehungen einzustellen,
die von der θCR-Signalerzeugungsanzahl abgeleitet wird,
indem eine Motorumdrehungsanzahlerfassungseinrichtung (beispielsweise
die ECU 23, welche mit dem Kurbelwinkelsensor 18 zusammenwirkt,
um als Motorumdrehungsanzahlerfassungseinrichtung zu dienen) verwendet
wird. Ferner kann der Zündausfallantrieb
aufrecht erhalten werden, bis eine vorbestimmte Zeit nach dem Start
der Zündausfallsteuerung
verstrichen ist.In the second and third embodiments, the period during which the ignition failure drive is continued is set based on the number Nmis of ignition failures (ie, the accumulated number of generation of crank angle synchronization signals θ CR ). However, considering the fact that the θ CR signal generation number is proportional to the accumulated number of revolutions of the engine 1 , also possible to set the ignition failure occurrence period based on the accumulated number of engine revolutions derived from the θ CR signal generation number by an engine revolution number detection device (e.g., the ECU 23 which with the crank angle sensor 18 cooperates to serve as an engine revolution number detector) is used. Further, the ignition failure drive can be maintained until a predetermined time has passed after the ignition failure control is started.
Ferner wird in der zweiten und dritten
Ausführungsform
der Zündausfall
in einem vorbestimmten Zylinder (beispielsweise dem ersten Zylinder) verursacht.
Der Zündausfall
kann jedoch in einer Vielzahl von Zylindern und insbesondere auch
sequenziell in allen Zylindern unter der Steuerung der ECU 23 verursacht
werden.Further, in the second and third embodiments, the ignition failure is caused in a predetermined cylinder (for example, the first cylinder). However, the ignition failure can occur in a large number of cylinders and in particular also sequentially in all cylinders under the control of the ECU 23 caused.
Ferner wird in der zweiten und dritten
Ausführungsform
bestimmt, daß die
NOx-Adsorptionsmenge einen gesättigten
Wert erreicht hat, wenn die NOx-Abgabemenge QNT den
Schwellwert QNT0 erreicht hat. Alternativ
ist es möglich
zu bestimmen, daß die
NOx-Adsorptionsmenge den gesättigten Wert
erreicht hat, wenn die verstrichene Zeit ab dem Start des Magerverbrennungsantriebs,
die vom Zeitzähler
in der ECU 23 gemessen wird, eine vorbestimmte Zeit überschritten
hat, oder wenn die akkumulierte Kraftstoffeinspritzmenge während dem
Magerverbrennungsantrieb einen vorbestimmten Wert überschreitet.Furthermore, in the second and third embodiments, it is determined that the NOx adsorption amount has reached a saturated value when the NOx discharge amount Q NT has reached the threshold value Q NT0 . Alternatively, it is possible to determine that the NOx adsorption amount has reached the saturated value when the elapsed time from the start of the lean-burn engine is that of the time counter in the ECU 23 is measured, has exceeded a predetermined time, or when the accumulated fuel injection amount during the lean-burn engine exceeds a predetermined value.
In der vierten Ausführungsform
wird das Luftkraftstoffverhältnis
im wesentlichen auf das theoretische Luftkraftstoffverhältnis in
der Fettverbrennungs-Antriebssteuerung zum Desoxidieren von adsorbiertem
NOx eingestellt. Es ist jedoch lediglich erforderlich, eine reduzierende
Atmosphäre
um den NOx-Katalysator 13a herum zu schaffen, die HC enthält. Daher
kann das Luftkraftstoffverhältnis
auf einen Wert eingestellt werden, der auf der fetten Seite hinsichtlich
des theoretischen Luftkraftstoffverhältnisses liegt.In the fourth embodiment, the air-fuel ratio is substantially set to the theoretical air-fuel ratio in the fat-burning drive control for deoxidizing adsorbed NOx. However, it is only necessary to have a reducing atmosphere around the NOx catalyst 13a to create around that contains HC. Therefore, the air-fuel ratio can be set to a value that is on the rich side in terms of the theoretical air-fuel ratio.
Ferner wird in der vierten Ausführungsform die
Bestimmung, ob ein Übergang
zwischen dem Magerverbrennungsantrieb und dem Fettverbrennungsantrieb
durchgeführt
werden sollte, gemäß dem Ergebnis
eines Vergleichs der Katalysatorabgabe-NOx-Menge QNT mit
dem Schwellwert QNT0 durchgeführt. Alternativ
kann die Notwendigkeit eines Übergangs
gemäß dem Ergebnis
einer Bestimmung bestimmt werden, die der Abgabe-NOx-Konzentration
(PPM) etc. zugeordnet ist. In jeder der obigen Ausführungsformen
werden geschätzte
Werte verwendet, die von verschiedenen Diagrammen abgeleitet werden.
Es können
jedoch auch tatsächlich
gemessene Werte anstelle der geschätzten Werte verwendet werden.Further, in the fourth embodiment, the determination of whether a transition between the lean-burn engine and the fat-burn engine should be made is made according to the result of comparing the catalyst discharge NOx amount Q NT with the threshold value Q NT0 . Alternatively, the need for a transition may be determined according to the result of a determination associated with the emission NOx concentration (PPM), etc. In each of the above embodiments, estimated values are used which are derived from various diagrams. However, actually measured values can also be used instead of the estimated values.
Ferner wird in jeder Ausführungsform
ein Sechszylinderreihenbenzinmotor verwendet. Die Verbrennungssteuerungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung kann jedoch auf irgendeinen Typ eines Verbrennungsmotors
unabhängig
von der Anzahl der Zylinder und des Typs angewendet werden. Ferner kann
das Merkmal der ersten bis vierten Ausführungsform in der erforderlichen
Weise kombiniert werden.Furthermore, in each embodiment
a six-cylinder in-line petrol engine used. The combustion control device
however, the present invention can be applied to any type of internal combustion engine
independently
of the number of cylinders and type are applied. Furthermore,
the feature of the first to fourth embodiments in the required
Ways can be combined.