(57)【要約】【課題】  エンジンの運転がリーン運転からリッチ運転に変化する時のエンジン制御の改良を提供する。【解決手段】  リーンからリッチへの移行に対するエンジン（２０）及びエンジン制御方法（図２及び図３）。そのような移行は、様々な目的に対して有用であり、その１つは、エンジン排気システムにおけるＮＯｘ吸着装置（３６）を一掃すること、つまり再生することである。【選択図】      図１
2005140110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関であるエンジンのリーンからリッチへの変調のための制御方法であって、
特定の速度でエンジンをリーン運転する時に、
ａ）エンジン速度と目標エンジントルクとに対するデータ値を処理して、エンジンへ流入する目標質量空気流に対するデータ値とリッチ運転のための目標空燃比に対するデータ値とを作成する段階と、
ｂ）エンジン内へ流入する目標質量空気流に対する前記データ値、エンジン内へ流入する実質量空気流に対するデータ値、及び実空燃比に対するデータ値を処理して、エンジン給油量に対するデータ値を作成する段階と、
ｃ）エンジン給油量に対する前記データ値と、エンジンをリッチに運転させると同時に前記特定のエンジン速度で目標エンジントルクを維持するように努めることになるエンジンサイクル中のエンジン内への前記エンジン給油量の導入のタイミングの判断に関係する他のデータとを処理し、該タイミングに対するデータ値を作成する段階と、
ｄ）吸気質量空気流を強制的に前記目標質量空気流にする段階と、
ｅ）前記エンジン給油量を前記タイミングでエンジンへ給油する段階と、
により、前記特定の速度で目標エンジントルクを維持しながら、エンジンをリーン運転からリッチ運転へ移行させるようにしたことを特徴とする制御方法。
【請求項２】
段階ｃ）は、
エンジン給油量に対する前記データ値、エンジン速度に対する前記データ値、エンジン内に流入する実質量空気流に対する前記データ値、及び目標エンジントルクに対する前記データ値を処理して、エンジンをリッチに運転させると同時に前記特定のエンジン速度で目標エンジントルクを維持するように努めることになるエンジンサイクル中のエンジン内への前記エンジン給油量の導入の前記タイミングに対する前記データ値を作成する段階、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
段階ｄ）は、
エンジンへ流入する質量空気流が通過するエンジン吸気システムの１つ又はそれ以上の構成要素の制御により、吸気質量空気流を強制的に前記目標質量空気流にする段階、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項４】
エンジンへ流入する質量空気流が通過するエンジン吸気システムの１つ又はそれ以上の構成要素の制御により、吸気質量空気流を強制的に前記目標質量空気流にする前記段階は、排気再循環（ＥＧＲ）の制御を含むことを特徴とする請求項３に記載の制御方法。
【請求項５】
エンジンへ流入する質量空気流が通過するエンジン吸気システムの１つ又はそれ以上の構成要素の制御により、吸気質量空気流を強制的に前記目標質量空気流にする前記段階は、該吸気システムに流入する新鮮な吸入空気が通過するスロットルバルブの制御を含むことを特徴とする請求項３に記載の制御方法。
【請求項６】
エンジンへ流入する質量空気流が通過するエンジン吸気システムの１つ又はそれ以上の構成要素の制御により、吸気質量空気流を強制的に前記目標質量空気流にする前記段階は、エンジンの排気システム内のタービンと該吸気システム内の圧縮器とを有するターボ過給機を制御する信号の負荷サイクルを制御する段階を含むことを特徴とする請求項３に記載の制御方法。
【請求項７】
エンジンへ流入する質量空気流が通過するエンジン吸気システムの１つ又はそれ以上の構成要素の制御により、吸気質量空気流を強制的に前記目標質量空気流にする前記段階は、エンジンの速度及びトルクのいくつかの組合せに対する閉ループ制御により、エンジンの速度及びトルクのいくつかの他の組合せに対する開ループ制御により、及び、エンジンの速度及びトルクの更に別のいくつかの組合せに対する開ループ及び閉ループ制御の両方の度合いを変化させることにより、１つ又はそれ以上の構成要素を制御する段階を含むことを特徴とする請求項３に記載の制御方法。
【請求項８】
再生を引き起こすための過剰ＣＯを発生させるようにエンジン作動を調整することにより、内燃機関の排気システムのＮＯｘ吸着装置を再生する方法であって、
特定の速度でエンジンをリーン運転する時に、
ａ）エンジン速度と目標エンジントルクとに対するデータ値を処理して、エンジンへ流入する目標質量空気流に対するデータ値とリッチ運転のための目標空燃比に対するデータ値とを作成する段階と、
ｂ）エンジン内へ流入する目標質量空気流に対する前記データ値、エンジン内へ流入する実質量空気流に対するデータ値、及び実空燃比に対するデータ値を処理して、エンジン給油量に対するデータ値を作成する段階と、
ｃ）エンジン給油量に対する前記データ値と、エンジンをリッチに運転させると同時に前記特定のエンジン速度で目標エンジントルクを維持するように努めることになるエンジンサイクル中のエンジン内への前記エンジン給油量の導入のタイミングの判断に関係する他のデータとを処理し、該タイミングに対するデータ値を作成する段階と、
ｄ）吸気質量空気流を強制的に前記目標質量空気流にする段階と、
ｅ）前記エンジン給油量を前記タイミングでエンジンへ給油する段階と、
によってエンジンをリーン運転からリッチ運転へ移行させると同時に前記特定の速度で目標エンジントルクを維持するように努めることにより過剰ＣＯを発生させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
段階ｃ）は、
エンジン給油量に対する前記データ値、エンジン速度に対する前記データ値、エンジン内に流入する実質量空気流に対する前記データ値、及び目標エンジントルクに対する前記データ値を処理して、エンジンをリッチに運転させると同時に前記特定のエンジン速度で目標エンジントルクを維持するように努めることになるエンジンサイクル中のエンジン内への前記エンジン給油量の導入のタイミングに対する前記データ値を作成する段階、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
段階ｄ）は、
エンジンへ流入する質量空気流が通過するエンジン吸気システムの１つ又はそれ以上の構成要素の制御により、吸気質量空気流を強制的に前記目標質量空気流にする段階、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
再生を引き起こすための過剰ＣＯを発生させるようにエンジン作動を調整することにより、内燃機関の排気システムのＮＯｘ吸着装置を再生する方法であって、
エンジンをリーン運転して特定の速度で特定のトルクを供給する時に、エンジンの吸気システムを通じてエンジンへ流入する空気流及びエンジンの給油のうちの少なくとも一方を制御して前記トルク及び速度を実質的に維持すると同時に、ＮＯｘ吸着装置を再生するための過剰ＣＯを発生させる処理における空燃比を大幅に減少させる段階、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記吸気システムを通じてエンジンへ流入する空気流及びエンジンの給油の両方が制御されて実質的にトルク及び速度を維持すると同時に、前記ＮＯｘ吸着装置を再生するための過剰ＣＯを発生させる前記処理における前記空燃比を大幅に減少させることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ａ）目標エンジン給油に対するデータ値に従ってエンジンを給油するための給油システムと、
ｂ）エンジンへ流入する質量空気流が通過する吸気システムと、
ｃ）様々なデータを処理して、目標エンジン給油と、エンジン内への目標質量空気流と、目標空燃比とに対するデータ値を含む様々なエンジン機能の制御のためのデータを作成するための制御システムと、
含み、
前記制御システムは、
ｉｉ）エンジン速度と目標エンジントルクとに対するデータ値を処理して、エンジンへ流入する目標質量空気流に対するデータ値とリッチ運転のための目標空燃比に対するデータ値とを作成する段階と、
ｉｉｉ）エンジン内へ流入する目標質量空気流に対する前記データ値、エンジン内へ流入する実質量空気流に対するデータ値、及び実空燃比に対するデータ値を処理して、エンジン給油量に対するデータ値を作成する段階と、
ｉｖ）エンジン給油量に対する前記データ値と、エンジンをリッチに運転させると同時に前記特定のエンジン速度で目標エンジントルクを維持するように努めることになるエンジンサイクル中のエンジン内への前記エンジン給油量の導入のタイミングの判断に関係する他のデータとを処理し、該タイミングに対するデータ値を作成する段階と、
ｖ）吸気質量空気流を強制的に前記目標質量空気流にする段階と、
ｖｉ）前記エンジン給油量を前記タイミングでエンジンへ給油する段階と、
により、
ｉ）エンジンをリーン運転からリッチ運転へ移行させると同時に、特定のエンジン速度でエンジントルクを維持するように努める、
ための制御方法を含む、
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項１４】
エンジン給油量に対する前記データ値と、エンジンをリッチに運転させると同時に前記特定のエンジン速度で目標エンジントルクを維持するように努めることになるエンジンサイクル中のエンジン内への前記エンジン給油量の導入のタイミングの判断に関係する他のデータとを処理して、該タイミングに対するデータ値を作成する前記制御方法の部分は、エンジン給油量に対する前記データ値、エンジン速度に対する前記データ値、エンジンへ流入する実質量空気流に対する前記データ値、及び目標エンジントルクに対する前記データ値を処理して、エンジンをリッチに運転させると同時に前記特定のエンジン速度で目標エンジントルクを維持するように努めることになるエンジンサイクル中のエンジン内への前記エンジン給油量の導入の前記タイミングのための前記データ値を作成する方法を含むことを特徴とする請求項１３に記載のエンジン。
【請求項１５】
吸気質量空気流を強制的に前記目標質量空気流にする前記制御方法の部分は、エンジンへ流入する質量空気流が通過するエンジン吸気システムの１つ又はそれ以上の構成要素の閉ループ制御により、吸気質量空気流を強制的に前記目標質量空気流にする方法を含むことを特徴とする請求項１３に記載のエンジン。
【請求項１６】
前記吸気システムの前記１つ又はそれ以上の構成要素は、エンジンの排気システムから該吸気システムへの排気ガスの再循環を制御する排気再循環（ＥＧＲ）バルブ、該吸気システムに流入する新鮮な吸入空気が通過するスロットルバルブ、及び排気システムのタービンと該吸気システムの圧縮器とを有するターボ過給機のうちの１つ又はそれ以上を含むことを特徴とする請求項１５に記載のエンジン。
【請求項１７】
前記１つ又はそれ以上の構成要素は、エンジンの速度及びトルクのいくつかの組合せに対する閉ループ制御により、エンジンの速度及びトルクのいくつかの他の組合せに対する開ループ制御により、及び、エンジンの速度及びトルクの更に別の組合せに対する開ループ及び閉ループ制御の両方の度合いを変化させることにより制御されることを特徴とする請求項１５に記載のエンジン。
【請求項１８】
ａ）目標エンジン給油に対するデータ値に従ってエンジンを給油するための給油システムと、
ｂ）エンジンへ流入する質量空気流が通過する吸気システムと、
ｃ）エンジンの排気システム内のＮＯｘ吸着装置と、
ｄ）エンジン作動を時々調整して前記ＮＯｘ吸着装置の再生を引き起こすための過剰ＣＯを発生させ、かつ
ｉ）エンジン速度と目標エンジントルクとに対するデータ値を処理して、エンジンへ流入する目標質量空気流に対するデータ値とリッチ運転のための目標空燃比に対するデータ値とを作成する段階、
ｉｉ）エンジン内へ流入する目標質量空気流に対する前記データ値、エンジン内へ流入する実質量空気流に対するデータ値、及び実空燃比に対するデータ値を処理して、エンジン給油量に対するデータ値を作成する段階、
ｉｉｉ）エンジン給油量に対する前記データ値と、エンジンをリッチに運転させると同時に前記特定のエンジン速度で目標エンジントルクを維持するように努めることになるエンジンサイクル中のエンジン内への前記エンジン給油量の導入のタイミングの判断に関係する他のデータとを処理し、該タイミングに対するデータ値を作成する段階、
ｉｖ）吸気質量空気流を強制的に前記目標質量空気流にする段階、及び
ｖ）前記エンジン給油量を前記タイミングでエンジンへ給油する段階、
によってエンジンを特定の速度でのリーン運転からリッチ運転へ移行させると同時に該特定の速度で目標エンジントルクを維持するように努めることにより過剰ＣＯを発生させる方法を有するエンジン制御システムと、
を含むことを特徴とする内燃機関。
【請求項１９】
段階ｉｉｉ）は、
エンジン給油量に対する前記データ値、エンジン速度に対する前記データ値、エンジン内に流入する実質量空気流に対する前記データ値、及び目標エンジントルクに対する前記データ値を処理して、エンジンをリッチに運転させると同時に前記特定のエンジン速度で目標エンジントルクを維持するように努めることになるエンジンサイクル中のエンジン内への前記エンジン給油量の導入の前記タイミングに対する前記データ値を作成する段階、
を含むことを特徴とする請求項１８に記載のエンジン。
【請求項２０】
段階ｉｖ）は、
前記吸気システムに付随する１つ又はそれ以上の構成要素の制御により、吸気質量空気流を強制的に前記目標質量空気流にする段階、
を含むことを特徴とする請求項１８に記載のエンジン。
【請求項２１】
エンジン作動を調整して再生を引き起こすための過剰ＣＯを発生させることによりエンジン排気システムのＮＯｘ吸着装置を再生する方法を付与された制御システム、
を含み、
前記制御システムは、エンジンの吸気システムを通じてエンジンへ流入する空気流及びエンジン給油システムによるエンジンの給油のうちの少なくとも一方を制御して実質的に特定のトルク及び速度を維持すると同時に、前記ＮＯｘ吸着装置を再生するための過剰ＣＯを発生させる処理における空燃比を大幅に減少させるためのデータを作成するプロッセサを含む、
ことを特徴とする内燃機関。
【請求項２２】
前記プロセッサは、前記吸気システムを通じてエンジンへ流入する空気流及びエンジンの給油の両方を制御して実質的に前記特定のトルク及び速度を維持すると同時に、前記ＮＯｘ吸着装置の再生のための過剰ＣＯを発生させる前記処理における前記空燃比を大幅に減少させるためのデータを作成することを特徴とする請求項２１に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（エンジン）を動力源とする自動車に関する。より具体的には、本発明は、エンジンの運転がリーン運転からリッチ運転に変化する時のエンジン制御の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンを動力源とする自動車の運転者は、エンジンをアクセルペダルによって作動させる。電子制御システムを含むエンジンを有する自動車では、アクセルペダルは、アクセル位置センサ（ＡＰＳ）と呼ばれることもあるセンサを作動させ、このセンサは、運転者がペダルを押圧する程度を示す「ＡＰＳ」信号を制御システムに供給する。制御システムは、他の信号と共に「ＡＰＳ」信号に対して作動し、様々なエンジン作動の局面を制御するための適切な信号を作成して運転者のアクセルペダル作動によって意図される方法でエンジンに車両を推進させ、すなわち、車両を加速、巡航、又は減速させ、同時に燃料の効率的な使用及び排気菅の排気の最小化に努める。エンジン内部への空気流及びエンジン給油は、制御可能なエンジン作動の２つの局面である。
【０００３】
ディーゼルエンジン吸気システムの１つの構成は、スロットルバルブ、「ＥＧＲ（排気再循環）」バルブ、及びターボ過給機の圧縮器部分を含む。これらの構成要素の１つ又はそれ以上（一般的には、それら全て）は、エンジン制御システムの制御下にあり、エンジンへ流入する質量空気流を制御する。そのようなエンジンの燃料システムは、エンジン制御装置の制御下にある電気作動式燃料噴射装置を含む。
一般的に、ディーゼルエンジンは、火花点火式エンジンよりも低温、低速、及びリーンな状態で作動する。しかし、時には、エンジンのリッチ運転が適切となる。空燃比は、勿論、空気と燃料を相対的に比例配分することによって制御される。可燃混合気は、空気比率の低減、燃料比率の増加、又はその両方の組合せによってリッチにすることができる。
【０００４】
リーン運転中は、エンジンはＮＯｘを発生する。エンジン排気システムにおけるＮＯｘ吸着装置の使用は、そうでなければ大気に放出されるであろうＮＯｘの量を減少させる。排気システムにそのようなＮＯｘ吸着装置を有するエンジンの制御システムは、ＮＯｘ吸着装置の状態をモニタし、再生が必要な時及びエンジンが再生を許すように作動中である時にその再生を開始する。
ＮＯｘ吸着装置が再生される時は、エンジン作動は、再生処理で必要となる過剰ＣＯの発生によって吸着されたＮＯｘをＮＯｘ吸着装置から除去するように排気を調整するために、リーン運転からリッチ運転へと移行する。そのような場合は、リーン運転からリッチ運転への移行は、運転者よりもむしろ制御システム自体によって開始される。再生は、エンジンの作動中に時々発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の方法のいずれかによる空燃比の変更は、エンジントルクの発生に影響を及ぼす可能性がある。従って、再生処理は、運転者自身が開始したものではない処理の開始によるエンジントルクの予期しない変化又は変動を運転者が感知しないように、運転者に対して透過的であることが望ましいと考えられる。
エンジン給油の量及びタイミングは、エンジン制御システムによって制御される給油の２つの側面である。エンジン制御システムの制御下でエンジンシリンダ内部へ燃料を噴射する燃料噴射装置を含む一般的なディーゼルエンジンは、各燃料噴射の持続時間及びタイミングの両方を制御して、エンジン給油の量及びタイミングの両方を設定する。それはまた、エンジンサイクル中に、主噴射に先行する事前燃料噴射（パイロット噴射）及び主噴射後の事後噴射を行うことができるが、いずれかの使用は、一般的にエンジンが作動されている方法に依存する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、リーンからリッチへの移行に対するエンジン及びエンジン制御方法に関し、そのような移行は、様々な目的に対して有用であり、その１つは、エンジン排気システムにおけるＮＯｘ吸着装置を一掃する、つまり再生することである。
本方法は、特定の速度でエンジンをリーン運転している時に、その特定の速度で目標とするエンジントルクを維持するように努めながら、エンジンをリーン運転からリッチ運転へ移行させる段階を含む。この移行は、エンジン速度及び目標エンジントルクに対するデータ値を処理してエンジン内へ流入する目標質量空気流に対するデータ値とリッチ運転のための目標空燃比に対するデータ値とを作成する段階と、エンジン内へ流入する目標質量空気流に対するデータ値、エンジン内へ流入する実質量空気流に対するデータ値、及び実空燃比に対するデータ値を処理してエンジン給油量に対するデータ値を作成する段階とを通じて発生する。エンジン給油量に対するデータ値と、エンジンにリッチ運転させると同時にその特定のエンジン速度で目標エンジントルクを維持するように努めることになるエンジンサイクル中のエンジン内へのそのエンジン給油量の導入のタイミングの判断に関係する他のデータとが処理され、そのタイミングに対するデータ値を作成する。吸気質量空気流は、強制的にその目標質量空気流にされ、エンジンは、そのエンジン給油量をそのタイミングで給油される。
以上の内容は、本発明の更なる特徴及び利点と共に、本発明の実施に対して現時点で想定される最良の態様を示す本発明の現時点の好ましい実施形態の以下の開示に見られるであろう。本明細書は図面を含み、それは簡潔に後述される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、自動車に動力を与える例示的ディーゼルエンジン２０の概略図を示す。エンジン２０は、様々な発生源からのデータを処理してエンジン作動の様々な局面を制御するための様々な制御データを作成するプロセッサベースのエンジン制御システム（ＥＥＣ）２２を有する。制御システム２２によって処理されるデータは、センサのような外部発生源に由来しても良く、及び／又は、内部で発生されても良い。エンジン速度「Ｎ」、アクセルペダル位置「ＡＰＳ」、及びエンジンに流入する質量空気流「ＭＡＦ」は、本発明に関係するパラメータである。
【０００８】
制御システム２２は、エンジン燃焼室内部へ燃料を噴射する電気作動式燃料噴射装置２３の作動を制御する。制御システム２２のプロセッサは、噴射装置の作動のタイミング及び持続時間を計算して給油のタイミング及び量の両方を設定するに十分な速度でリアルタイムにデータ処理することが可能である。噴射処理は、主噴射と、一定条件下でのパイロット噴射及び／又は事後噴射とを含む。
エンジン２０は、燃焼室に流入する吸気が通過する吸気システム２４と、エンジンを出て行く燃焼の結果発生する排気ガスが通過する排気システム２６とを更に含む。吸気システム２４は、スロットルバルブ２８、「ＶＧＴ」ターボ過給機３２の圧縮器部分３０、及び「ＥＧＲ」バルブ３４を含む。排気システム２６は、ターボ過給機３２のタービン部分３５、及びＮＯｘ吸着装置３６を含む。
【０００９】
ＮＯｘ吸着装置３６は、時々、エンジンが運転を継続する時にＮＯｘ吸着装置３６が効率的であり続けることができるように、吸着されたＮＯｘをＮＯｘ吸着装置３６から除去するために再生されるべきである。ＮＯｘ吸着装置３６を再生させる公知の技術は、ＮＯｘを窒素分子（Ｎ2）に還元する一方で処理中にＣＯが酸化されてＣＯ2となるように、吸着されたＮＯｘとの反応のための過剰ＣＯを発生させる段階を含む。過剰ＣＯは、エンジン作動をリーン運転からリッチ運転へ変化させることによって発生される。
【００１０】
図２は、吸気システム２４を通じてエンジンへ流入する質量空気流を制御するために制御システム２２によって実行される吸入空気流制御方法３８を開示しており、質量空気流は、「ＥＧＲ」バルブが開である時は、いくらかの再循環排気ガス量を含むことになることが理解される。制御システム２２は、目標質量空気流「ＭＡＦ＿ｄｅｓ」に対するデータ値を包含するマップ又はルックアップテーブル４０を含み、その各々は、エンジン速度「Ｎ」及び目標エンジントルク「Ｔｏｒｑｕｅ＿ｄｅｓ」のデータ値から成る対応する組と相関性がある。
目標エンジントルク「Ｔｏｒｑｕｅ＿ｄｅｓ」は、アクセルペダル位置「ＡＰＳ」及びエンジン速度「Ｎ」から作成される。任意の目標エンジン速度に対して、アクセルペダル位置「ＡＰＳ」及び目標エンジントルク「Ｔｏｒｑｕｅ＿ｄｅｓ」は、互いに同等と考えることができる。
【００１１】
エンジン速度の現在値「Ｎ」及び目標エンジントルク「Ｔｏｒｑｕｅ＿ｄｅｓ」に対して、本方法は、対応する目標質量空気流「ＭＡＦ＿ｄｅｓ」の値を作成する。代数和機能４２は、現在の実質量空気流「ＭＡＦ」（排気システム内のセンサなどによる任意の適切な方法で測定又は推定される）をルックアップテーブル４０から得られた値から差し引いて誤差値「ＭＡＦ＿ｅｒｒ」を作成し、この誤差値は、吸気システム２４を通じてエンジン２０内部へ流入する質量空気流を上述の様々な吸気システム構成要素の制御を通じて制御する閉ループの比例積分微分（Ｐ−Ｉ−Ｄ）制御機能４４に対する入力を形成する。それらの吸気システム構成要素の詳細な制御方法は、関係する特定のエンジンに依存し、本発明の最も一般的な原理には依存しない。
【００１２】
図３は、燃料噴射装置２３を通じてエンジン給油を制御する制御システム２２によって実行される給油制御方法５０を開示する。制御システム２２は、目標空燃比「ＡＦＲ＿ｄｅｓ」に対するデータ値を包含するマップ又はルックアップテーブル５２を含み、その各々は、エンジン速度「Ｎ」に対するデータ値及び目標エンジントルク「Ｔｏｒｑｕｅ＿ｄｅｓ」に対するデータ値から成る対応する組と相関性がある。エンジン速度「Ｎ」と目標エンジントルク「Ｔｏｒｑｕｅ＿ｄｅｓ」との現在値に対して、本方法は、対応する目標空燃比「ＡＦＲ＿ｄｅｓ」の値を作成する。
【００１３】
制御システム２２は、目標エンジン給油「ＭＦ＿ｄｅｓ」に対するデータ値を包含する更に別のマップ又はルックアップテーブル５４を含み、その各々は、目標空燃比「ＡＦＲ＿ｄｅｓ」、実質量空気流「ＭＡＦ」、及び実空燃比「ＡＦＲ」に対するデータ値から成る対応する組と相関性がある。目標空燃比「ＡＦＲ＿ｄｅｓ」と、実質量空気流「ＭＡＦ」と、実空燃比「ＡＦＲ」との現在値に対して、本方法は、対応する目標エンジン給油「ＭＦ＿ｄｅｓ」の値を作成する。ルックアップテーブル５２及び５４とそれらを使用するデータ処理とは、「ラムダ制御」５６として特定されるものを構成する。
図３の残りの部分は、「トルク制御」５８として特定されるものを伴う。「トルク制御」５８は、目標エンジン給油「ＭＦ＿ｄｅｓ」と、エンジン速度「Ｎ」と、実空燃比「ＡＦＲ」と、目標エンジントルク「Ｔｏｒｑｕｅ＿ｄｅｓ」とに対するデータ値を処理し、燃料噴射のタイミング及び噴射される燃料量を設定するデータを作成する方法を含む。
【００１４】
図４は、処理に伴う関係を説明する。図４のグラフプロットは、主噴射単独による一定トルクでエンジンを運転することによって作成された。
軌跡６０は、０°に指定されたエンジンサイクルの基準点で開始される噴射タイミング（ＳＯＩ）に対して、燃料噴射量を空燃比に関連させる。軌跡６２は、−５°に指定されたエンジンサイクルの基準点で開始される噴射タイミングに対して、燃料噴射量を空燃比に関連させる。軌跡６４は、−１０°に指定されたエンジンサイクルの基準点で開始される噴射タイミングに対して、燃料噴射量を空燃比に関連させる。
軌跡６６は、基準点０°で開始される噴射タイミングに対して、エンジン内への質量空気流を空燃比に関連させる。軌跡６８は、基準点−５°で開始される噴射タイミングに対して、エンジン内への質量空気流を空燃比に関連させる。軌跡７０は、基準点−１０°で開始される噴射タイミングに対して、エンジン内への質量空気流を空燃比に関連させる。
【００１５】
軌跡６０、６２、及び６４から、トルクを維持するには、空燃比が減少するに従って給油量が増大すべきであることが判る。同時に、軌跡６６、６８、及び７０から、空気量が減少すべきであることが判る。総合的に、これらの軌跡から、化学量論比よりも小さい所定の空燃比に対しては、給油は、噴射タイミングを進ませることによって最小にすることができることが判る。一例として、軌跡６４では空燃比が約１３で給油量は噴射当たり約６５ｍｇを示し、一方、軌跡６０では同じ空燃比で給油量は噴射当たり約５３ｍｇを示すことを考察することができる。同様な例は、図４からも明白である。
【００１６】
リッチ運転中にトルクを維持するように努めながらそれ以下ではエンジンが効率的に運転されない実際的な質量空気流の限界が存在するが、図４は、空気流がその限界に接近するに従って噴射タイミングを進めることにより、給油を最小にすることができることを明確に示している。
図４に示す関数関係は、図２及び図３に示す本方法に関するデータを形成するのに使用することができ、それによって、本方法は、具体的に示すものと同様のいくつかの軌跡を実施する。
【００１７】
リーンからリッチへの移行が制御システム２２によって開始される時、本方法は、制御システムプロセッサが判断した適切な実行速度で実行する。リッチ運転に固有の燃料効率損失を最小化させるには、空燃比のリッチからリーンへの移行は、緩慢よりもむしろ迅速に起こるべきであると考えられる。エンジン吸気システムに固有の慣性のために、質量空気流の変化は、給油変化に比べてより緩やかに起こる。従って、移行の迅速性は、給油の制御によってより良く制御されるであろうが、それにも関わらず、質量空気流も同じく制御して移行の迅速性を増大させることが望ましい。
【００１８】
図５は、制御方法を最適化するためのいくつかの一般的原理を説明する。水平軸はエンジン速度を表し、垂直軸はエンジントルクを表す。軌跡７２は、特定の給油量に対する発生エンジントルクを表す。異なる各エンジン給油量に対して軌跡７２とほぼ同様の対応する軌跡が存在するが、図５ではそれらを特に示していない。
図５が示すのは、４つの象限への分割であり、その各々は、望ましいリーンからリッチへの移行を実現するための制御方法の一般的様態が記されている。エンジンが、「ＥＧＲ：開ループ−ＩＴＨ：閉ループ（ＰＩＤ）」と記された右上象限で作動中の時は、制御方法は、スロットル２８の閉ループ制御を強制する一方で、「ＥＧＲ」３４の制御を開ループに進ませる。エンジンが、「ＥＧＲ：閉ループ（ＰＩＤ）−ＩＴＨ：開ループ」と記された左下象限で運転中の時は、制御方法は、「ＥＧＲ」３４の閉ループ制御を強制する一方で、スロットル２８の制御を開ループに進ませる。他の２つの象限では、「ＥＧＲ」及びスロットルは、開ループ及び閉ループ制御の様々な程度を用いて制御される。「ＥＧＲ」及びスロットルの両方の閉ループ制御は、各々の開度を測定するそれぞれの位置センサの使用を伴うことができる。「ＶＧＴ」ターボ過給機３２の制御に印加される信号の負荷サイクルの制御を、図２の方法の一部として使用してもよい。
【００１９】
図６は、実質的に一定の速度及び負荷で運転中のエンジンに関する３つの時間軌跡７４、７６、及び７８を示す。軌跡７４は、ＮＯｘ吸着装置３６へ流入するＮＯｘのｐｐｍ（１００万分の１単位）の濃度を表す。軌跡７８は、ＮＯｘ吸着装置３６から排出するＮＯｘのｐｐｍ（１００万分の１単位）の濃度を表す。軌跡７６は、空燃比を表す。
リーンからリッチへの各移行中に、ＮＯｘ吸着装置３６へ流入するＮＯｘ濃度は、かなり急激に落ち込む。ＮＯｘ吸着装置３６から排出するＮＯｘ濃度には小さなスパイクがある。時間に亘って平均すると、出ていくＮＯｘ濃度は低く保たれると同時に、時々のリーンからリッチへの移行は、ＮＯｘ吸着装置を再生してその有効性を維持する。
【００２０】
図７は、本発明の際立った恩典を示している。３つのプロットの各々は、Ａ及びＢで記された２つの時間軌跡を含む。上の２つのプロット軌跡は、空燃比を表し、中央の２つのプロット軌跡は、発生エンジントルクを表し、下の２つのプロット軌跡は、ｐｐｍ（１００万分の１単位）の排出ＮＯｘ濃度を表す。Ｂで記された軌跡は、本特許を用いずに実質的に定常状態の条件でエンジンを運転することによって作成された。Ａで記された軌跡は、同一の実質的に定常状態の条件であるが、本特許による制御方法を使用してエンジンを運転することによって作成された。２つの軌跡の組を比較すれば、エンジントルク及びエンジン速度を維持するように空気及び／又は燃料を制御すると同時に処理における空燃比を大幅に減少させることにより、ＮＯｘ吸着装置を有効に再生することができると同時に平均ＮＯｘ放出が大幅に減少することが判る。
本発明の現時点の好ましい実施形態を示して説明したが、本発明の原理は、特許請求の範囲に含まれる全ての実施形態に適用されることを認めるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に関連するディーゼルエンジンの各部分の全体的概略図である。
【図２】本発明の原理に従うエンジンの制御方法の一部分を示す概略図である。
【図３】制御方法の別の部分を示す概略図である。
【図４】本発明に関連する様々な関係を示すグラフプロットの図である。
【図５】制御方法を最適化するために見出されたいくつかの原理を表すトルク−速度グラフである。
【図６】本方法における関連のいくつかのパラメータの一連の時間軌跡を含む図である。
【図７】更にいくつかの時間軌跡を含む図である。
【符号の説明】
【００２２】
２０  ディーゼルエンジン
２２  制御システム
２４  吸気システム
２６  排気システム
３６  ＮＯｘ吸着装置
【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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