(57)【要約】【課題】ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復するために、リッチ状態を発生させる際に、このリッチ条件と加速とが重なった場合でも、リッチ条件を停止すること無しにスモークの発生の低減を図ることが可能になり、また、燃費の悪化を抑制できる排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法を提供する。【解決手段】エンジンの排気通路にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を有する排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法であって、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を再生させるためにエンジンの運転条件をリッチ条件にする時に、加速時のみ燃料噴射においてメインの噴射タイミングをリタードさせる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気通路にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を有する排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法であって、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を再生させるためにエンジンの運転条件をリッチ条件にする時に、加速時のみ燃料噴射においてメインの噴射タイミングをリタードさせることを特徴とする排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの排気通路にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を有する排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法に関し、より詳細には、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の再生のためにリッチ条件でエンジンを運転している際に、加速してもスモークの発生が少ない排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジン等の排気ガス中におけるＮＯｘの低減のために、窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸蔵するＮＯｘ吸蔵還元型触媒の適用が考えられている。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、γ−アルミナ（Ａｌ２  Ｏ３  ）等の担持体に白金（Ｐｔ）等の触媒と酸化バリウム（ＢａＯ２  ）等のＮＯｘ吸蔵材（吸収剤）を担持して形成され、図６と図７に示すようなＮＯｘ吸蔵触媒のＮＯｘの吸蔵・放出のメカニズムに従って、ＮＯｘを浄化している。
【０００３】
つまり、図６に示すように、理論空燃比よりも空気が多いリーン状態の場合には、酸素（Ｏ２  ）がＰｔの表面に付着し、一酸化窒素（ＮＯ）は、Ｏ２  ＋ＮＯ→ＮＯ２  の反応により、二酸化窒素（ＮＯ２  ）になり、このＮＯ２  は、Ｐｔ上で酸化されつつＮＯｘ吸蔵材にＮＯ３  −  としてＢａ（ＮＯ３  ）２  等の形で吸蔵される。
【０００４】
また、図７に示すように、理論空燃比近傍のリッチ状態の場合には、酸素濃度の低下によりリーン状態で吸着したＮＯｘを放出し、このＮＯｘが炭化水素（ＨＣ）等の還元剤により三元触媒と同様な反応によって窒素（Ｎ２  ）に還元される。
【０００５】
そして、ディーゼルエンジンの通常の運転のように、リーン条件の運転状態でＮＯｘを吸蔵し続けると、ＮＯｘ吸蔵材がＢａ（ＮＯ３  ）２  に変化し、吸蔵能力が飽和に達してしまうので、十分なＮＯｘ浄化性能を発揮するためには、その飽和に達する前に、エンジンの運転条件を一時的にリッチ条件の運転状態に変更して排気ガス中にリッチ状態を発生させて吸蔵能力を回復する必要がある。そのため、エンジンの稼働中にエンジンの運転条件をリーン条件とリッチ条件を切り換えている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
そして、従来技術においては、リッチ条件では、ＥＧＲバルブやインテークスロットルや燃料噴射等を制御することによって吸入空気量を減少させている。図８に示す例では、ポスト噴射等の燃料噴射制御は行わずに、ＥＧＲバルブとインテークスロットルの両方を制御している。
【０００７】
【特許文献１】
特開平６−１０８８２４号公報  （第２頁左欄）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９に示すように、このＮＯｘ吸蔵能力の回復作業中のλ＝１．０付近に制御しているリッチ条件状態と、エンジンの燃料噴射量を増加する加速とが重なると、リッチが深くなり過ぎて、即ち、吸入空気量よりも燃料が多くなりすぎてスモークが発生してしまうという問題がある。
【０００９】
このスモーク発生に対する対処として、加速を検知してからリッチ条件を停止する操作を行っても、図８に示すように吸入空気量の増加に時間遅れが生じるため、十分にスモークを低減することができない。
【００１０】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復するために、リッチ状態を発生させる際に、このリッチ条件と加速とが重なった場合でも、リッチ条件を停止すること無しにスモークの発生の低減を図ることが可能になり、また、燃費の悪化も抑制できる排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法は、エンジンの排気通路にＮＯｘ吸蔵還元型触媒を有する排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法であって、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を再生させるためにエンジンの運転条件をリッチ条件にする時に、加速時のみ燃料噴射においてメインの噴射タイミングをリタードさせることを特徴とする燃料噴射制御方法として構成される。
【００１２】
このメインの噴射タイミングのリタードは、再生のためのリッチ条件の時に、常時リタードさせるものではなく、再生のためのリッチ条件の時とエンジンの加速時とが重なった時にのみリタードするものであり、燃費の悪化を抑制しながら加速時のスモークの発生を減少できるようにするものである。
【００１３】
加速操作により燃料噴射量が増加しても、このメインの噴射タイミングのリタードにより、筒内（シリンダ内）温度が下がるので、スモークの発生量が減少する。従って、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を有する排気浄化システムを備えたエンジンにおいて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の再生のためにリッチ条件で運転中に加速運転を行った場合でも、スモークの発生を低減できる。
【００１４】
そして、リッチ条件で常時リタードする場合に比べて加速時のみリタードするので、リタードによる燃費の悪化を抑制できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法について、図面に参照しながら説明する。
【００１６】
図１にエンジンの排気浄化システムを示し、図２に燃料噴射におけるメインの噴射タイミングのリタード制御を示し、また、図３にリッチ条件と加速とが重なった時にメイン噴射タイミングをリタードした状態のスモークの発生状況を示す。そして、図４及び図５にこの排気浄化システムを備えたエンジンの燃料噴射制御方法のフローを示す。
【００１７】
図１は、エンジンの排気浄化システム及び吸気と排気の流れを示す図であり、このエンジンシステムにおいては、吸気通路２に吸入空気量センサ（エアマスセンサ）２１とターボチャージャ３１のコンプレッサ３１ａとインタークーラー２２とインテークスロットル２３が設けられ、排気通路３にターボチャージャ３１のタービン３１ｂとＮＯｘ吸蔵触媒３２が設けられ、また、ＥＧＲ通路４にＥＧＲクーラー４１とＥＧＲバルブ４２が設けられている。
【００１８】
また、燃料噴射系には、燃料タンク（図示しない）から燃料Ｆをエンジンの燃焼室５１に供給するための燃料ポンプ５２とコモンレール５３とインジェクタ５４が設けられ、更に、アクセル開度、エンジン回転数、クランク角等を入力し、エンジンを制御するＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）と呼ばれる制御装置６０が設けられている。
【００１９】
本発明の排気浄化システムの燃料噴射制御方法においては、図２に示すように、リッチＯＮフラグがリッチとなるリッチ制御時に、流入空気量の目標値を理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．０）に近い値にすると共に、リッチ制御時と加速時が重なる時に、燃料噴射におけるメインの噴射タイミングを例えば４ｄｅｇリタード（遅延）させる。なお、リッチ制御時であっても、加速時と重ならない時には、メインの噴射タイミングのリタードは行わない。
【００２０】
このリッチ条件と加速とが重なり、メイン噴射タイミングをリタードした状態におけるスーモクの発生状況を図３に示す。このように、リッチ時と加速時とが重なった場合にメインタイミングをリタードすることで、リッチ条件からの加速でもスモークを抑えることができる。
【００２１】
なお、この車両の加速の検知方法としては、アクセルペダルの踏み込み量における時間当たりの変化量ΔＡｃｃが所定値ΔＡｃｃ０  以上の時に加速と判定する方法や、あるいは、直接燃料噴射量の変化率ΔＱが所定値ΔＱ０  以上の時に加速と判定する方法等を採用することができる。
【００２２】
次に、この排気浄化システムの燃料噴射制御方法の制御フローについて図４及び図５を参照しながら、説明する。
【００２３】
この図４の制御フローは、エンジンの制御フローと並行して行われるものであり、エンジンの運転のスタートと共にエンジンの制御のメインのフローに呼ばれてスタートし、エンジンの運転終了の合図があると、終了の割り込みにより、メインのフローにリターンし、メインのフローの終了と共に終了する。
【００２４】
この制御フローがスタートすると、ステップＳ１１でエンジンの回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑを読み込み、次のステップＳ１２で回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑに対するリーン設定時間のマップデータを参照してリーン設定時間ｔｌｓを算出する。そして、ステップＳ１３でエンジンの回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑを読み込み、次のステップＳ１４で回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑに対する主噴射時期ｔｍｂのマップデータを参照して主噴射時期ｔｍｂを算出し、ステップＳ１５でこの主噴射時期ｔｍｂで所定の時間の間燃料噴射し、ステップＳ１６でリーン運転時継続時間であるリーン積算時間をチェックする。
【００２５】
ステップＳ１６でリーン積算時間ｔｌがリーン設定時間ｔｌｓを越えていない場合は、ステップＳ１３に戻りリーン運転を継続し、リーン積算時間ｔｌがリーン設定時間ｔｌｓを越えた場合はステップＳ１７に行く。
【００２６】
ステップＳ１７では、エンジンの回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑを読み込み、次のステップＳ１８で、回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑに対するリッチ設定時間のマップデータを参照してリッチ設定時間ｔｒｓを算出する。
【００２７】
本発明では、この次のステップで、ステップＳ２０のリッチ制御実行と並行して、ステップＳ３０で車両の加速を検知した時のみ主噴射のリタード制御実行を行う。
【００２８】
このステップＳ２０のリッチ制御実行では、ＥＧＲバルブ、インテークスロットル等の制御による吸入空気量の減少を所定の時間実行する。
【００２９】
また、ステップＳ３０の主噴射のリタード制御の実行は、図５のリタード制御フローに従って次のように行われる。
【００３０】
ステップＳ３１でエンジンの回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑを読み込み、次のステップＳ３２で回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑに対する主噴射時期ｔｍｂのマップデータを参照して主噴射時期ｔｍｂを算出する。
【００３１】
そして、ステップＳ３３で加速状態か否かを判定し、加速状態でない場合には、主噴射の噴射時期を変更せずに、ステップＳ３６の燃料噴射でリタード制御の無い主噴射を行い、ステップＳ３０を終了する。
【００３２】
また、ステップＳ３３で加速状態である場合には、ステップＳ３４で回転数Ｎｅと燃料噴射量Ｑに対する主噴射時期変化量のマップデータを参照して主噴射時期変化量（リタード量）ΔＴを算出し、ステップＳ３５で噴射時期をリタードさせた実噴射時期（Ｔｍ＝Ｔｍｂ＋ΔＴ）を算出して、ステップＳ３６の燃料噴射で主噴射のリタード制御を行い、ステップＳ３０を終了する。
【００３３】
図４に示すように、このステップＳ２０とステップＳ３０が並行して行われ、これらの実行が所定の時間行われ終了すると、ステップＳ４０でリッチ運転の継続時間であるリッチ積算時間ｔｒをチェックする。このリッチ積算時間ｔｒがリッチ設定時間ｔｒｓを越えていない場合は、ステップＳ２０とステップＳ３０に戻って、ステップＳ２０とステップＳ３０を繰り返して、加速時以外のリッチ制御実行と主噴射のリタード制御無しのリッチ運転と、加速時のリッチ制御実行とこれに並行する主噴射のリタード制御実行からなるリッチ運転のいずれかを実行してリッチ運転を継続する。
【００３４】
ステップＳ４０でリッチ積算時間ｔｒがリッチ設定時間ｔｒｓを越えた場合はリッチ運転を終了し、ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１〜ステップＳ４０を繰り返す。
【００３５】
そして、エンジンキーによるオフ信号等のエンジン運転の終了の合図が入力されると、ステップＳ５０の終了の割り込みが発生し、メインの制御フローに戻り、メインの制御スローと共に終了する。
【００３６】
以上の制御フローにより、ステップＳ２０のＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復するための吸入空気量を減少によるリッチ状態を発生させる際に、ステップＳ３０で、加速時のみメインの噴射タイミングをリタードさせることができるので、リッチ条件と加速とが重なった場合でも、この加速を検知してリッチ条件を停止すること無しに、スモークの低減を図ることができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の排気浄化システムの燃料噴射制御方法によれば、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を有する排気浄化システムを備えたエンジンにおいて、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵能力を回復するために、リッチ状態を発生させる際に、加速時のみ燃料噴射におけるメインの噴射タイミングをリタードさせるので、リッチ条件と加速とが重なった場合のスモークの発生を抑制できる。
【００３８】
また、リッチ条件の時に常時メインの噴射タイミングをリタードさせずに、加速時のみリタードさせるので、リタードによる燃費の悪化を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＮＯｘ吸蔵還元型触媒を有する排気浄化システムを備えたエンジンのシステムを示す図である。
【図２】本発明に係るメインの噴射タイミングのリタード制御と吸入空気量の関係を示す図である。
【図３】図２の制御を行った場合の、リッチ条件と加速とが重なった時のスモークの発生状態を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態の燃料噴射制御フローの一例を示す図である。
【図５】リタード制御フローの一例を示す図である。
【図６】ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵のメカニズムを示す図である。
【図７】ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘの放出とのメカニズムを示す図である。
【図８】ＥＧＲバルブ、インテークスロットル等の制御によって吸入空気量を増減させるリーン及びリッチの制御を示す図である。
【図９】リッチ制御時にメインの噴射タイミングをリタードしない場合の、リッチ条件と加速とが重なった時のスモークの発生状態を示す図である。
【符号の説明】
２  排気通路
３  吸気通路
４  ＥＧＲ通路
２３  インテークスロットル
３２  ＮＯｘ吸蔵還元型触媒
４２  ＥＧＲバルブ
５４  インジェクタ
６０  制御装置（ＥＣＵ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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