(57)【要約】【課題】内燃機関の制御装置において、未燃ガスの排出を抑制することで排気浄化効率の向上を図る。【解決手段】リーン空燃比での運転中に排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、リッチ空燃比での運転中に吸蔵したＮＯｘを放出して還元するＮＯｘ吸蔵還元型触媒４０を排気管３８に設け、ＥＣＵ６１が、エンジンの運転状態に基づいてリーン空燃比に変更してリーン運転を実行可能であると共に、燃料中のアルコール濃度が予め設定された所定値を超えたときにリーン運転を禁止する。【選択図】        図１
2009047002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーン空燃比での運転中に排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、リッチ空燃比での運転中に吸蔵したＮＯｘを放出して還元するＮＯｘ吸蔵還元型触媒が排気通路に設けられた内燃機関において、
前記内燃機関の運転状態に基づいて空燃比を変更可能な空燃比変更手段と、
燃料中のアルコール濃度を検出または推定するアルコール濃度検出推定手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記空燃比変更手段によりリーン空燃比に変更してリーン運転を実行可能であると共に前記アルコール濃度検出推定手段により検出または推定されたアルコール濃度が予め設定された所定値を超えたときに前記リーン運転を禁止するリーン運転制御手段と、
を具えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
燃料タンクのパージガスを前記内燃機関の吸気通路に排出するパージ手段を設け、前記リーン運転制御手段により前記リーン運転を禁止するとき、前記パージ手段により前記吸気通路へのパージガスの排出量を増加させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
大気圧が予め設定された所定値以下の条件、燃料残量が予め設定された所定値以下の条件、燃料のパージガス濃度学習値が予め設定された所定値以上の条件のうち、少なくとも一つの条件が成立したときに前記リーン運転制御手段により前記リーン運転を禁止することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵量が予め設定された所定値を超えたときに、前記空燃比変更手段により第１リッチ空燃比に変更して吸蔵されたＮＯｘの還元制御を実行するＮＯｘ還元制御手段を設け、前記リーン運転制御手段は、前記アルコール濃度検出推定手段により検出または推定されたアルコール濃度が予め設定された所定値を超え、且つ、大気圧が予め設定された所定値以下のときに、前記空燃比変更手段により前記リーン運転を実行すると共に、前記ＮＯｘ還元制御手段は、前記空燃比変更手段により第１リッチ空燃比よりリーンな第２リッチ空燃比に変更してＮＯｘの還元制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
燃料残量が予め設定された所定値以下の条件、燃料のパージガス濃度学習値が予め設定された所定値以上の条件のうち、少なくとも一つの条件が成立したときに前記リーン運転制御手段により前記リーン運転を禁止することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
燃料タンクのパージガスを前記内燃機関の吸気通路に排出するパージ手段を設け、前記ＮＯｘの還元制御手段によりＮＯｘの還元制御を実行するとき、前記パージ手段によりパージ処理を停止することを特徴とする請求項４または５に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記アルコール濃度検出推定手段は、排気空燃比及び点火時期に基づいて燃料中のアルコール濃度を推定することを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空燃比に基づいて燃料噴射量を補正する内燃機関の制御装置に関し、特に、燃料にアルコールが混合されたアルコール混合燃料により運転可能な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空燃比を高くして通常よりも薄い混合気で燃焼させ、安定した希薄燃焼により排気ガスの浄化性能と低燃費を両立することが可能なリーンバーンエンジンがある。このようなリーンバーンエンジンでは、排気管に三元触媒とＮＯｘ吸蔵還元型触媒が設けられている。三元触媒は、排気空燃比がストイキのときに排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを酸化還元反応により同時に浄化処理できる。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、排気空燃比がリーンのときに排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したリッチ燃焼領域またはストイキ燃焼領域にあるときに吸蔵したＮＯｘを放出し、添加した還元剤としての燃料によりＮＯｘを還元（リッチスパイク制御）する。
【０００３】
ところで、近年、内燃機関にて、燃料性状の異なる複数種類の燃料を用い、それぞれの短所を補って長所を相互補完させる、所謂、多種燃料内燃機関が採用されている。この多種燃料内燃機関が搭載された車両は、一般にフレキシブル燃料自動車（ＦＦＶ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｆｕｅｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）と呼ばれている。その一例としては、ガソリン燃料とエタノール等のアルコール燃料を要求性能に合わせて単独で又は混合して使用し、内燃機関のエミッション性能の向上やガソリン燃料等の化石燃料の消費抑制などのような環境性能の向上を図るものが知られている。
【０００４】
この場合、ＮＯｘの排出量は、燃料性状によっても変動することから、内燃機関の運転状態だけでなく、燃料性状に基づいてＮＯｘ吸蔵還元型触媒へのＮＯｘ吸蔵量を推定し、リッチスパイク時期を制御する必要がある。例えば、下記特許文献１の内燃機関の燃料供給装置では、燃料の比重に基づいてセタン価、オクタン価、蒸発性、発熱量、芳香族炭化水素含有量、の中の少なくとも一つの燃料性状を検出し、内燃機関に吸入される空気量及び燃料性状に応じて排出されるＮＯｘ量及びＮＯｘトラップ総量を算出し、ＮＯｘトラップ制御を実行するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】特開平０３−０３７３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、アルコール混合燃料にて、ガソリンは沸点が高く、アルコールは沸点が低いことから、ガソリンに所定量のアルコールを混合してアルコール混合燃料を生成するとき、ガソリンだけの燃料の性状に近くなるように、高沸点成分（重質成分）を混合させている。そのため、アルコール混合燃料が燃料タンクに貯留されている状態で、高温状態や高気圧状態、または、残量が少なくなると、燃料タンク内のアルコール混合燃料が蒸発しやすくなる。そして、沸点が低いアルコールが先に蒸発するため、燃料として残っている成分は、ガソリンや高沸点成分が多くなる。
【０００７】
そのため、上述したリーンバーンエンジンのリーン運転中に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の吸蔵されたＮＯｘが増加し、リッチ燃焼により吸蔵したＮＯｘを放出して還元するとき、燃料が高沸点成分を多く含んだ重質燃料であるため、過リッチ状態となる。また、燃料タンク内に発生した燃料のパージガスが吸気系に排出されるため、更に過リッチ状態となる。すると、燃焼室で燃料が気化しにくく、空気とのミキシングが悪化し、未燃ＨＣが増加して排気浄化効率が低下してしまうと共に、失火してしまうおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、未燃ガスの排出を抑制することで排気浄化効率の向上を図る内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内燃機関の制御装置は、リーン空燃比での運転中に排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、リッチ空燃比での運転中に吸蔵したＮＯｘを放出して還元するＮＯｘ吸蔵還元型触媒が排気通路に設けられた内燃機関において、前記内燃機関の運転状態に基づいて空燃比を変更可能な空燃比変更手段と、燃料中のアルコール濃度を検出または推定するアルコール濃度検出推定手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記空燃比変更手段によりリーン空燃比に変更してリーン運転を実行可能であると共に前記アルコール濃度検出推定手段により検出または推定されたアルコール濃度が予め設定された所定値を超えたときに前記リーン運転を禁止するリーン運転制御手段と、を具えたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の内燃機関の制御装置では、燃料タンクのパージガスを前記内燃機関の吸気通路に排出するパージ手段を設け、前記リーン運転制御手段により前記リーン運転を禁止するとき、前記パージ手段により前記吸気通路へのパージガスの排出量を増加させることを特徴としている。
【００１１】
本発明の内燃機関の制御装置では、大気圧が予め設定された所定値以下の条件、燃料残量が予め設定された所定値以下の条件、燃料のパージガス濃度学習値が予め設定された所定値以上の条件のうち、少なくとも一つの条件が成立したときに前記リーン運転制御手段により前記リーン運転を禁止することを特徴としている。
【００１２】
本発明の内燃機関の制御装置では、前記ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ吸蔵量が予め設定された所定値を超えたときに、前記空燃比変更手段により第１リッチ空燃比に変更して吸蔵されたＮＯｘの還元制御を実行するＮＯｘ還元制御手段を設け、前記リーン運転制御手段は、前記アルコール濃度検出推定手段により検出または推定されたアルコール濃度が予め設定された所定値を超え、且つ、大気圧が予め設定された所定値以下のときに、前記空燃比変更手段により前記リーン運転を実行すると共に、前記ＮＯｘ還元制御手段は、前記空燃比変更手段により第１リッチ空燃比よりリーンな第２リッチ空燃比に変更してＮＯｘの還元制御を実行することを特徴としている。
【００１３】
本発明の内燃機関の制御装置では、燃料残量が予め設定された所定値以下の条件、燃料のパージガス濃度学習値が予め設定された所定値以上の条件のうち、少なくとも一つの条件が成立したときに前記リーン運転制御手段により前記リーン運転を禁止することを特徴としている。
【００１４】
本発明の内燃機関の制御装置では、燃料タンクのパージガスを前記内燃機関の吸気通路に排出するパージ手段を設け、前記ＮＯｘの還元制御手段によりＮＯｘの還元制御を実行するとき、前記パージ手段によりパージ処理を停止することを特徴としている。
【００１５】
本発明の内燃機関の制御装置では、前記アルコール濃度検出推定手段は、排気空燃比及び点火時期に基づいて燃料中のアルコール濃度を推定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の運転状態に基づいてリーン空燃比に変更してリーン運転を実行可能であると共に、燃料中のアルコール濃度が予め設定された所定値を超えたときにリーン運転を禁止するので、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒のＮＯｘ還元処理時に過リッチ状態となることはなく、未燃ガスの排出を抑制することで排気浄化効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る内燃機関の制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図、図２は、実施例１の内燃機関の制御装置によるリーンバーン制御を表すフローチャートである。
【００１９】
実施例１の内燃機関の制御装置において、図１に示すように、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２が締結されており、このシリンダブロック１１に形成された複数のシリンダボア１３にピストン１４がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部にクランクケース１５が締結され、このクランクケース１５内にクランクシャフト１６が回転自在に支持されており、各ピストン１４はコネクティングロッド１７を介してこのクランクシャフト１６にそれぞれ連結されている。
【００２０】
燃焼室１８は、シリンダブロック１１におけるシリンダボア１３の壁面とシリンダヘッド１２の下面とピストン１４の頂面により構成されており、この燃焼室１８は、上部（シリンダヘッド１２の下面）の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室１８の上部、つまり、シリンダヘッド１２の下面に吸気ポート１９及び排気ポート２０が対向して形成されており、この吸気ポート１９及び排気ポート２０に対して吸気弁２１及び排気弁２２の下端部がそれぞれ位置している。この吸気弁２１及び排気弁２２は、シリンダヘッド１２に軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、吸気ポート１９及び排気ポート２０を閉止する方向（図１にて上方）に付勢支持されている。また、シリンダヘッド１２には、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転自在に支持されており、吸気カム及び排気カムが吸気弁２１及び排気弁２２の上端部に接触している。
【００２１】
なお、図示しないが、クランクシャフト１６に固結されたクランクシャフトスプロケットと、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４にそれぞれ固結された各カムシャフトスプロケットとは、無端のタイミングチェーンが掛け回されており、クランクシャフト１６と吸気カムシャフト２３と排気カムシャフト２４が連動可能となっている。
【００２２】
従って、クランクシャフト１６に同期して吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が回転すると、吸気カム及び排気カムが吸気弁２１及び排気弁２２を所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１９及び排気ポート２０を開閉し、吸気ポート１９と燃焼室１８、燃焼室１８と排気ポート２０とをそれぞれ連通することができる。この場合、この吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４は、クランクシャフト１６が２回転（７２０度）する間に１回転（３６０度）するように設定されている。そのため、エンジンは、クランクシャフト１６が２回転する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程の４行程を実行することとなり、このとき、吸気カムシャフト２３及び排気カムシャフト２４が１回転することとなる。
【００２３】
また、このエンジンの動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁２１及び排気弁２２を最適な開閉タイミングに制御する吸気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing-intelligent）２５となっている。この吸気可変動弁機構２５は、吸気カムシャフト２３の軸端部にＶＶＴコントローラ２６が設けられて構成され、オイルコントロールバルブ２７からの油圧をこのＶＶＴコントローラ２６の図示しない進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対する吸気カムシャフト２３の位相を変更し、吸気弁２１の開閉時期を進角または遅角することができるものである。この場合、吸気可変動弁機構２５は、吸気弁２１の作用角（開放期間）を一定としてその開閉時期を進角または遅角する。また、吸気カムシャフト２３には、その回転位相を検出するカムポジションセンサ２８が設けられている。
【００２４】
吸気ポート１９には、吸気マニホールド２９を介してサージタンク３０が連結され、このサージタンク３０に吸気管３１が連結されており、この吸気管３１の空気取入口にはエアクリーナ３２が取付けられている。そして、このエアクリーナ３２の下流側にスロットル弁３３を有する電子スロットル装置３４が設けられている。また、吸気ポート１９には、スロットル弁３３を迂回するバイパス通路３５が設けられ、このバイパス通路３５にアイドルスピードコントロールバルブ３６が設けられている。
【００２５】
排気ポート２０には、排気マニホールド３７を介して排気管３８が連結されており、この排気管３８には排気ガス中に含まれる有害物質を浄化処理する三元触媒３９及びＮＯｘ吸蔵還元型触媒４０が装着されている。この三元触媒３９は、空燃比（排気空燃比）がストイキのときに排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘを酸化還元反応により同時に浄化処理するものである。ＮＯｘ吸蔵還元型触媒４０は、空燃比（排気空燃比）がリーンのときに排気ガス中に含まれるＮＯｘを一旦吸蔵し、排気ガス中の酸素濃度が低下したリッチ燃焼領域またはストイキ燃焼領域にあるときに、吸蔵したＮＯｘを放出し、添加した還元剤としての燃料によりＮＯｘを還元するものである。
【００２６】
吸気管３１におけるサージタンク３０の下流側と、排気管３８における三元触媒３９の上流側との間には、排気ガス再循環通路（ＥＧＲ通路）４１が設けられており、このＥＧＲ通路４１には、ＥＧＲ弁４２とＥＧＲクーラ４３が設けられている。また、このＥＧＲ通路４１におけるＥＧＲ弁４２より吸気管３１側に、ＥＧＲガスの温度を検出するＥＧＲガス温度センサ４４が設けられている。
【００２７】
シリンダヘッド１２には、燃焼室１８に直接燃料を噴射するインジェクタ４５が装着されており、このインジェクタ４５は、吸気ポート１９側に位置して水平上端から下方に所定角度傾斜して配置されている。各気筒に装着されるインジェクタ４５はデリバリパイプ４６に連結され、このデリバリパイプ４６には、高圧燃料供給管４７を介して高圧燃料ポンプ４８が連結され、この高圧燃料ポンプ４８には、低圧燃料供給管４９を介して燃料タンク５０内の低圧燃料ポンプ（フィードポンプ）５１が連結されている。従って、低圧燃料ポンプ５１は、燃料タンク５０内の燃料を所定の低圧まで加圧して低圧燃料供給管４９に供給し、高圧燃料ポンプ４８は、低圧燃料供給管４９の低圧燃料を所定の高圧まで加圧し、高圧燃料供給管４７を介してデリバリパイプ４６に供給することができ、インジェクタ４５は、デリバリパイプ４６内の高圧燃料を燃焼室１８に噴射することができる。また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１８の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ５２が装着されている。
【００２８】
また、燃料タンク５０内には、キャニスタ５３が設けられており、このキャニスタ５３はパージ通路（パージ手段）５４を介して吸気管３１におけるサージタンク３０より上流側に接続されている。そして、このパージ通路５４にパージ弁５５が設けられている。このキャニスタ５３は、燃料タンク５０にて発生したベーパ（蒸発燃料）を含むパージガスを吸着するものであり、パージ弁５５を開放することで、吸着したパージガスをパージ通路５４を通して吸気管３１に排出することができる。
【００２９】
車両には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）６１が搭載されており、このＥＣＵ６１は、インジェクタ４５の燃料噴射タイミングや点火プラグ５２の点火時期などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、吸気温度、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、冷却水温などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。
【００３０】
即ち、吸気管３１の上流側にはエアフローセンサ６２及び吸気温センサ６３が装着され、計測した吸入空気量及び吸気温度をＥＣＵ６１に出力している。電子スロットル装置３４にはスロットルポジションセンサ６４が設けられ、アクセルペダルにはアクセルポジションセンサ６５が設けられており、現在のスロットル開度及びアクセル開度をＥＣＵ６１に出力している。クランクシャフト１６にはクランク角センサ６６が設けられ、検出したクランク角度をＥＣＵ６１に出力し、ＥＣＵ６１はクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、エンジン回転数を算出する。また、シリンダブロック１１には水温センサ６７が設けられており、検出したエンジン冷却水温をＥＣＵ６１に出力している。シリンダブロック１１にはノックセンサ６８が設けられており、検出したノッキング信号をＥＣＵ６１に出力している。
【００３１】
車両には大気圧センサ６９が設けられており、検出した大気圧をＥＣＵ６１に出力している。車両には車速センサ７０が設けられており、検出した車速をＥＣＵ６１に出力している。
【００３２】
また、排気管３８における三元触媒３９より上流側に、空燃比（Ａ／Ｆ）センサ７１が設けられ、三元触媒３９より下流側に、酸素（Ｏ２）センサ７２が設けられている。このＡ／Ｆセンサ７１及びＯ２センサ７２は、燃焼室１８から排気ポート２０及び排気マニホールド３７を通して排気管３８に排気された排気ガスの排気空燃比（酸素量）を検出し、検出した排気空燃比をＥＣＵ６１に出力している。ＥＣＵ６１は、Ａ／Ｆセンサ７１及びＯ２センサ７２が検出した排気空燃比をフィードバックし、エンジン運転状態に応じて設定された目標空燃比と比較することで、燃料噴射量を補正している。
【００３３】
燃料タンク５０には、貯留している燃料の残量を検出する残量センサ７３が設けられており、検出した燃料残量をＥＣＵ６１に出力している。また、燃料タンク５０には、この燃料タンク５０の温度を検出するタンク温度センサ７４が設けられており、検出した燃料タンク５０の温度をＥＣＵ６１に出力している。
【００３４】
また、車両の運転席には、イグニッションキースイッチ７５が設けられており、そのＯＮ・ＯＦＦ状態がＥＣＵ６１に出力されている。
【００３５】
また、ＥＣＵ６１は、エンジン運転状態に基づいて吸気可変動弁機構２５を制御可能となっている。即ち、低温時、エンジン始動時、アイドル運転時や軽負荷時には、排気弁２２の閉止時期と吸気弁２１の開放時期のオーバーラップをなくすことで、排気ガスが吸気ポート１９または燃焼室１８に吹き返す量を少なくし、燃焼安定及び燃費向上を可能とする。また、中負荷時には、このオーバーラップを大きくすることで、内部ＥＧＲ率を高めて排ガス浄化効率を向上させると共に、ポンピングロスを低減して燃費向上を可能とする。更に、高負荷低中回転時には、吸気弁２１の閉止時期を進角することで、吸気が吸気ポート１９に吹き返す量を少なくし、体積効率を向上させる。そして、高負荷高回転時には、吸気弁２１の閉止時期を回転数にあわせて遅角することで、吸入空気の慣性力に合わせたタイミングとし、体積効率を向上させる。
【００３６】
ところで、本実施例のエンジンは、ガソリン燃料にエタノール等のアルコール燃料を所定割合混合したアルコール混合燃料を使用可能なものとなっており、エンジンのエミッション性能の向上やガソリン燃料等の化石燃料の消費抑制などのような環境性能の向上を図るものとなっている。しかし、アルコール混合燃料は、沸点の高いガソリン燃料に対して、沸点の低いアルコール燃料を混合すると共に、高沸点成分（重質成分）を混合させて生成されている。そのため、このアルコール混合燃料が燃料タンク５０に貯留されている状態で蒸発すると、この燃料タンク５０に残っている燃料成分は、高沸点成分が多くなる。
【００３７】
本実施例のエンジンは、通常よりも薄い混合気で燃焼させることができるリーンバーンエンジンがあり、排気系にＮＯｘ吸蔵還元型触媒４０を有していることから、このＮＯｘ吸蔵還元型触媒４０に吸蔵されたＮＯｘ量が所定量を超えると、リッチ空燃比として吸蔵されたＮＯｘを放出して還元する必要がある。このとき、燃料が高沸点成分を多く含んだ重質燃料であるため、過リッチ状態となり、燃焼室１８で燃料が気化しにくく、空気とのミキシングが悪化し、未燃ＨＣが増加して排気浄化効率が低下してしまうおそれがある。
【００３８】
そこで、本実施例の内燃機関の制御装置にあっては、ＥＣＵ６１は、エンジンの運転状態に基づいて空燃比を変更（空燃比変更手段）可能であり、また、空燃比（排気空燃比）や点火時期に基づいてアルコール混合燃料中のアルコール濃度を推定（アルコール濃度検出推定手段）可能である。そして、ＥＣＵ６１は、エンジンの運転状態に基づいてリーン空燃比に変更してリーン運転を実行可能であると共に、アルコール混合燃料中のアルコール濃度が予め設定された所定値を超えたときにリーン運転を禁止（リーン運転制御手段）するようにしている。
【００３９】
また、本実施例にて、ＥＣＵ６１は、アルコール混合燃料中のアルコール濃度を所定値を超えたときに、大気圧が予め設定された所定値以下の条件、燃料残量が予め設定された所定値以下の条件、アルコール混合燃料のパージガス濃度学習値が予め設定された所定値以上の条件のうち、少なくとも一つの条件が成立したときにリーン運転を禁止し、それ以外のときには、リーン運転を許可している。
【００４０】
そして、本実施例にて、ＥＣＵ６１は、リーン運転を禁止するとき、パージ弁５５の開度を調整することで、燃料タンク５０のキャニスタ５３から吸気管３１へのパージガスの排出量を増加させている。
【００４１】
ここで、上述した本実施例の内燃機関の制御装置において、リーンバーン制御について、図２のフローチャートに基づいて具体的に説明する。
【００４２】
本実施例の内燃機関の制御装置において、図１及び図２に示すように、ステップＳ１１では、ＥＣＵ６１は、ノックセンサ６８が検出したノック信号のフィードバック値に基づいて点火時期を補正するための現在のノック学習値ＫＧＫＣＳを算出する。ステップＳ１２では、Ａ／Ｆセンサ７１が検出したＡ／Ｆ信号のフィードバック値に基づいて燃料噴射量を補正するための現在の空燃比学習値ＥＦＧＡＦを算出する。そして、ステップＳ１３では、ノック学習値ＫＧＫＣＳが予め設定された所定値よりも進角側であり、且つ、空燃比学習値ＥＦＧＡＦが予め設定された所定値よりも大きいかどうかを判定する。
【００４３】
即ち、アルコール燃料は、ガソリン燃料に比べてオクタン価が高くてノッキングしにくいことから、点火時期を進角側に補正することで、エンジン出力や燃費を高めることができる。また、アルコール燃料は、ガソリン燃料に比べて含有する酸素量が多くて理論空燃比がガソリン燃料に比べてリッチ側となる。そのため、ノック学習値ＫＧＫＣＳが所定値よりも進角側であり、且つ、空燃比学習値ＥＦＧＡＦが所定値よりも大きい、つまり、目標空燃比と排気空燃比のずれ量が大きいと判定されたとき、燃料に所定割合以上のアルコールが含有されているものと判定することができる。
【００４４】
このステップＳ１３にて、ノック学習値ＫＧＫＣＳが所定値よりも進角側であり、且つ、空燃比学習値ＥＦＧＡＦが所定値よりも大きいと判定されたら、ステップＳ１４にて、アルコール混合燃料判定フラグを「ＯＮ」とする。
【００４５】
そして、燃料がアルコール混合燃料であると判定されたら、ＥＣＵ６１は、ステップＳ１５で、大気圧センサ６９が検出した現在の大気圧ＰＡを読込み、ステップＳ１６で、残量センサ７３が検出した燃料タンク５０内の現在の燃料残量Ｒｆｕｅｌを読込み、ステップＳ１７で、タンク温度センサ７４が検出した現在の燃料タンクの温度Ｔｔａｎｋを読み込む。また、ＥＣＵ６１は、ステップＳ１８で、現在のパージ濃度学習値ＦＧＰＧを読込む。この場合、現在のパージ濃度学習値ＦＧＰＧは、Ａ／Ｆセンサ７１による空燃比フィードバック値と、キャニスタ５３からパージ通路５４を通して吸気管３１へパージされるパージガス流量に基づいて算出される。なお、パージガス流量は、図示しない圧力センサにより検出された燃料タンク５０（キャニスタ５３）内の圧力と、パージ弁５５の開度とに基づいて算出される。
【００４６】
ステップＳ１９にて、ＥＣＵ６１は、まず、大気圧ＰＡが予め設定された所定値以下かどうかを判定する。即ち、高地では、大気圧が低く、燃料のアルコール成分が蒸発しやすいため、燃料タンク５０内でのパージガス発生量が増加する。そのため、ステップＳ１９で、大気圧ＰＡが所定値以下であると判定されたら、ステップＳ２０にて、ＥＣＵ６１は、エンジンをストイキ（理論空燃比）運転とし、リーンバーン運転を禁止する。このとき、エンジンがストイキ運転となることから、サージタンク３０での吸気負圧が増加し、キャニスタ５３からパージ通路５４を通って吸気管３１に導入されるパージガス流量が増加することとなり、燃料タンク５０内のパージガスが適正に処理される。なお、この場合、パージ弁５５の開度を大きくすることで、キャニスタ５３からパージ通路５４を通って吸気管３１に導入されるパージガス流量を積極的に増加させてもよい。
【００４７】
また、ステップＳ１９にて、大気圧ＰＡが所定値以下ではないと判定されたら、ステップＳ２１にて、ＥＣＵ６１は、次に、燃料残量Ｒｆｕｅｌが予め設定された所定値以下かどうかを判定する。即ち、燃料タンク５０内に残っている燃料が少ないと、燃料のアルコール成分が蒸発しやすいため、燃料タンク５０内でのパージガス発生量が増加する。そのため、ステップＳ２１にて、燃料残量Ｒｆｕｅｌが所定値以下であると判定されたら、ステップＳ２０にて、ＥＣＵ６１は、エンジンをストイキ（理論空燃比）運転とし、リーンバーン運転を禁止する。
【００４８】
更に、ステップＳ２１にて、燃料残量Ｒｆｕｅｌが所定値以下ではないと判定されたら、ステップＳ２２にて、ＥＣＵ６１は、次に、パージ濃度学習値ＦＧＰＧが予め設定された所定値以上かどうかを判定する。即ち、パージ濃度学習値ＦＧＰＧが大きいということは、キャニスタ５３内のパージガスが十分に処理できておらず、燃料タンク５０内のパージガスが多いということである。そのため、ステップＳ２２にて、パージ濃度学習値ＦＧＰＧが所定値以上であると判定されたら、ステップＳ２０にて、ＥＣＵ６１は、エンジンをストイキ（理論空燃比）運転とし、リーンバーン運転を禁止する。
【００４９】
また、ステップＳ２２にて、パージ濃度学習値ＦＧＰＧが所定値以上でないと判定されたら、ステップＳ２３にて、ＥＣＵ６１は、最後に、燃料タンクの温度Ｔｔａｎｋが予め設定された所定値以上かどうかを判定する。即ち、燃料タンクの温度Ｔｔａｎｋが高いと、燃料のアルコール成分が蒸発しやすいため、燃料タンク５０内でのパージガス発生量が増加する。そのため、ステップＳ２３にて、燃料タンクの温度Ｔｔａｎｋが所定値以上であると判定されたら、ステップＳ２０にて、ＥＣＵ６１は、エンジンをストイキ（理論空燃比）運転とし、リーンバーン運転を禁止する。
【００５０】
一方、ステップＳ２３にて、燃料タンクの温度Ｔｔａｎｋが所定値以上でないと判定されたら、ステップＳ２４にて、ＥＣＵ６１は、エンジンのリーンバーン運転を許可する。また、上述したステップＳ１３にて、ノック学習値ＫＧＫＣＳが所定値よりも進角側でないと判定されたり、または、空燃比学習値ＥＦＧＡＦが所定値よりも大きくないと判定されたら、ステップＳ２５にて、アルコール混合燃料判定フラグを「ＯＦＦ」とし、ステップＳ２４にて、ＥＣＵ６１は、エンジンのリーンバーン運転を許可する。
【００５１】
このように実施例１の内燃機関の制御装置にあっては、リーン空燃比での運転中に排気ガス中のＮＯｘを吸蔵し、リッチ空燃比での運転中に吸蔵したＮＯｘを放出して還元するＮＯｘ吸蔵還元型触媒４０を排気管３８に設け、ＥＣＵ６１が、エンジンの運転状態に基づいてリーン空燃比に変更してリーン運転を実行可能であると共に、燃料中のアルコール濃度が予め設定された所定値を超えたときにリーン運転を禁止するようにしている。
【００５２】
従って、燃料中のアルコール濃度が高いときには、リーン運転を禁止することとなり、燃料中のアルコール濃度が高いときに、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒４０に吸蔵されたＮＯｘを還元するＮＯｘ還元処理を実行することはなく、空燃比の過リッチ状態に伴う未燃ガスの排出を抑制することができ、排気浄化効率の向上を図ることができる。
【００５３】
そして、この燃料中のアルコール濃度が高く、リーン運転が禁止されたとき、エンジンがストイキ運転となることから、サージタンク３０での吸気負圧が増加し、キャニスタ５３からパージ通路５４を通って吸気管３１に導入されるパージガス流量が増加することとなり、燃料タンク５０内のパージガスを適正に処理することができる。この場合、パージ弁５５の開度を大きくすることで、キャニスタ５３からパージ通路５４を通って吸気管３１に導入されるパージガス流量を更に増加することもできる。
【００５４】
また、本実施例では、大気圧が予め設定された所定値以下の条件、燃料残量が予め設定された所定値以下の条件、燃料のパージガス濃度学習値が予め設定された所定値以上の条件のうち、少なくとも一つの条件が成立したときに、リーン運転を禁止するようにしている。従って、燃料中のアルコール濃度が高く、且つ、燃料タンク５０でのベーパガスが増加しやすい環境下でリーン運転を禁止することで、未燃ガスの排出を抑制することができる一方で、リーン運転の運転領域を増加することで、燃費を向上することができる。
【００５５】
なお、本実施例にて、ＥＣＵ６１が排気空燃比及び点火時期に基づいて燃料中のアルコール濃度を推定しており、別途アルコール濃度センサなどを設ける必要はなく、コストアップを抑制することができる。但し、制御の簡素化を考慮するときには、アルコール濃度センサを用いてもよい。
【実施例２】
【００５６】
図３は、本発明の実施例２に係る内燃機関の制御装置によるリーンバーン制御を表すフローチャートである。なお、本実施例の内燃機関の制御装置における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００５７】
実施例２の内燃機関の制御装置において、ＥＣＵ６１は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒４０のＮＯｘ吸蔵量が予め設定された所定値を超えたときに、第１リッチ空燃比に変更して吸蔵されたＮＯｘの還元制御を実行（ＮＯｘ還元制御手段）可能とし、燃料中のアルコール濃度が予め設定された所定値を超え、且つ、大気圧が予め設定された所定値以下のときに、リーン運転を実行すると共に、第１リッチ空燃比よりリーンな第２リッチ空燃比に変更してＮＯｘ還元制御を実行するようにしている。
【００５８】
また、本実施例にて、ＥＣＵ６１は、燃料残量が予め設定された所定値以下の条件、燃料のパージガス濃度学習値が予め設定された所定値以上の条件のうち、少なくとも一つの条件が成立したときにリーン運転を禁止するようにしている。
【００５９】
また、本実施例にて、ＥＣＵ６１は、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒４０のＮＯｘ還元制御を実行するとき、燃料タンク５０のキャニスタ５３から吸気管３１へのパージガスの排出を停止されている。
【００６０】
ここで、上述した本実施例の内燃機関の制御装置において、リーンバーン制御について、図３のフローチャートに基づいて具体的に説明する。
【００６１】
本実施例の内燃機関の制御装置において、図１及び図３に示すように、ステップＳ３１では、ＥＣＵ６１は、ノックセンサ６８が検出したノック信号のフィードバック値に基づいて点火時期を補正するための現在のノック学習値ＫＧＫＣＳを算出する。ステップＳ３２では、Ａ／Ｆセンサ７１が検出したＡ／Ｆ信号のフィードバック値に基づいて燃料噴射量を補正するための現在の空燃比学習値ＥＦＧＡＦを算出する。そして、ステップＳ３３では、ノック学習値ＫＧＫＣＳが予め設定された所定値よりも進角側であり、且つ、空燃比学習値ＥＦＧＡＦが予め設定された所定値よりも大きいかどうかを判定する。
【００６２】
このステップＳ３３にて、ノック学習値ＫＧＫＣＳが所定値よりも進角側であり、且つ、空燃比学習値ＥＦＧＡＦが所定値よりも大きいと判定されたら、ステップＳ３４にて、アルコール混合燃料判定フラグを「ＯＮ」とする。一方、ステップＳ３３にて、ノック学習値ＫＧＫＣＳが所定値よりも進角側でないと判定されたり、または、空燃比学習値ＥＦＧＡＦが所定値よりも大きくないと判定されたら、ステップＳ４６にて、アルコール混合燃料判定フラグを「ＯＦＦ」とし、ステップＳ４５にて、ＥＣＵ６１は、エンジンのリーンバーン運転を許可する。この場合、ＥＣＵ６１は、エンジンがリーンバーン運転を実行しているとき、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒４０のＮＯｘ吸蔵量が予め設定された所定値を超えたとき、第１リッチ空燃比マップを用いて第１リッチ空燃比に変更することで、吸蔵されたＮＯｘの還元制御を実行するものとする。
【００６３】
そして、燃料がアルコール混合燃料であると判定されたら、ＥＣＵ６１は、ステップＳ３５で、大気圧センサ６９が検出した現在の大気圧ＰＡを読込み、ステップＳ３６で、残量センサ７３が検出した燃料タンク５０内の現在の燃料残量Ｒｆｕｅｌを読込み、ステップＳ３７で、タンク温度センサ７４が検出した現在の燃料タンクの温度Ｔｔａｎｋを読込、ステップＳ３８で、現在のパージ濃度学習値ＦＧＰＧを読み込む。
【００６４】
ステップＳ３９にて、ＥＣＵ６１は、大気圧ＰＡが予め設定された所定値以下かどうかを判定する。ここで、大気圧ＰＡが所定値以下であると判定されたら、ステップＳ４０にて、ＥＣＵ６１は、エンジンのリーンバーン運転を許可する。この場合、ＥＣＵ６１は、エンジンがリーンバーン運転を実行しているとき、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒４０のＮＯｘ吸蔵量が予め設定された所定値を超えたとき、第２リッチ空燃比マップを用いて第２リッチ空燃比に変更することで、吸蔵されたＮＯｘの還元制御を実行するものとする。ここで、第２リッチ空燃比は、第１リッチ空燃比よりリーンな空燃比である。
【００６５】
一方、ステップＳ３９にて、大気圧ＰＡが所定値以下ではないと判定されたら、ステップＳ４５にて、ＥＣＵ６１は、エンジンのリーンバーン運転を許可する。
【００６６】
そして、ステップＳ４１にて、ＥＣＵ６１は、燃料残量Ｒｆｕｅｌが予め設定された所定値以下かどうかを判定する。ここで、燃料残量Ｒｆｕｅｌが所定値以下であると判定されたら、ステップＳ４２にて、ＥＣＵ６１は、エンジンをストイキ（理論空燃比）運転とし、リーンバーン運転を禁止する。このとき、エンジンがストイキ運転となることから、サージタンク３０での吸気負圧が増加し、キャニスタ５３からパージ通路５４を通って吸気管３１に導入されるパージガス流量が増加することとなり、燃料タンク５０内のパージガスが適正に処理される。なお、この場合、パージ弁５５の開度を大きくすることで、キャニスタ５３からパージ通路５４を通って吸気管３１に導入されるパージガス流量を積極的に増加させてもよい。
【００６７】
また、ステップＳ４１にて、燃料残量Ｒｆｕｅｌが所定値以下ではないと判定されたら、ステップＳ４３にて、ＥＣＵ６１は、パージ濃度学習値ＦＧＰＧが予め設定された所定値以上かどうかを判定する。ここで、パージ濃度学習値ＦＧＰＧが所定値以上であると判定されたら、ステップＳ４２にて、ＥＣＵ６１は、エンジンをストイキ（理論空燃比）運転とし、リーンバーン運転を禁止する。
【００６８】
また、ステップＳ４３にて、パージ濃度学習値ＦＧＰＧが所定値以上でないと判定されたら、ステップＳ４４にて、ＥＣＵ６１は、燃料タンクの温度Ｔｔａｎｋが予め設定された所定値以上かどうかを判定する。ここで、燃料タンクの温度Ｔｔａｎｋが所定値以上であると判定されたら、ステップＳ４２にて、ＥＣＵ６１は、エンジンをストイキ（理論空燃比）運転とし、リーンバーン運転を禁止する。
【００６９】
一方、ステップＳ４４にて、燃料タンクの温度Ｔｔａｎｋが所定値以上でないと判定されたら、ＥＣＵ６１は、エンジンのリーンバーン運転を許可し、第２リッチ空燃比マップを用いてＮＯｘ還元制御を実行する状態を継続する。
【００７０】
なお、ステップＳ４０またはステップＳ４５にて、エンジンのリーンバーン運転を許可し、第１または第２リッチ空燃比に変更してＮＯｘ吸蔵還元型触媒４０のＮＯｘの還元制御を実行するときは、パージ弁５５を閉止することで、キャニスタ５３からパージ通路５４を通って吸気管３１にパージガスを導入するパージ処理を停止する。
【００７１】
このように実施例２の内燃機関の制御装置にあっては、ＥＣＵ６１が、エンジンの運転状態に基づいてリーン空燃比に変更してリーン運転を実行可能であると共に、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒４０のＮＯｘ吸蔵量が予め設定された所定値を超えたときに第１リッチ空燃比に変更してＮＯｘ還元制御を実行可能とし、燃料中のアルコール濃度が予め設定された所定値を超え、且つ、大気圧が予め設定された所定値以下のときに、リーン運転を許可すると共に第１リッチ空燃比よりリーンな第２リッチ空燃比に変更してＮＯｘ還元制御を実行するようにしている。
【００７２】
従って、燃料中のアルコール濃度が高いものの、大気圧が低くないときには、リーン運転を許可すると共に、通常よりリーンな第２リッチ空燃比でＮＯｘ還元制御を実行することで、リーン運転領域を拡大して燃費を向上することができると共に、通常よりリーンな第２空燃比でＮＯｘ吸蔵還元型触媒４０に吸蔵されたＮＯｘを還元するため、空燃比の過リッチを抑制して未燃ガスの排出を抑制することができる。
【００７３】
また、本実施例では、燃料残量が予め設定された所定値以下の条件、燃料のパージガス濃度学習値が予め設定された所定値以上の条件のうち、少なくとも一つの条件が成立したときに、リーン運転を禁止するようにしている。従って、燃料中のアルコール濃度が高く、且つ、燃料タンク５０でのベーパガスが増加しやすい環境下でリーン運転を禁止することで、未燃ガスの排出を抑制することができる一方で、リーン運転の運転領域を増加することで、燃費を向上することができる。
【００７４】
そして、この燃料中のアルコール濃度が高く、リーン運転が禁止されたとき、エンジンがストイキ運転となることから、サージタンク３０での吸気負圧が増加し、キャニスタ５３からパージ通路５４を通って吸気管３１に導入されるパージガス流量が増加することとなり、燃料タンク５０内のパージガスを適正に処理することができる。この場合、パージ弁５５の開度を大きくすることで、キャニスタ５３からパージ通路５４を通って吸気管３１に導入されるパージガス流量を更に増加することもできる。
【００７５】
また、本実施例では、エンジンのリーンバーン運転を許可し、リッチ空燃比でＮＯｘ吸蔵還元型触媒４０のＮＯｘの還元制御を実行するとき、パージ弁５５を閉止することで、キャニスタ５３からパージ通路５４を通って吸気管３１にパージガスを導入するパージ処理を停止している。従って、空燃比の過リッチを抑制して未燃ガスの排出を抑制することができる。
【００７６】
なお、上述した実施例では、本発明の内燃機関を筒内噴射式エンジンとして説明したが、ポート噴射式エンジンであってもよく、リーン燃焼が可能な内燃機関であれば、その形式に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃料中のアルコール濃度が予め設定された所定値を超えたときにリーン運転を禁止することで、未燃ガスの排出を抑制して排気浄化効率の向上を図るものであり、いずれの内燃機関にも有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施例１に係る内燃機関の制御装置を表す概略構成図である。
【図２】実施例１の内燃機関の制御装置によるリーンバーン制御を表すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例２に係る内燃機関の制御装置によるリーンバーン制御を表すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７９】
１８  燃焼室
１９  吸気ポート
２０  排気ポート
３１  吸気管
３４  電子スロットル装置
３８  排気管
３９  三元触媒
４０  ＮＯｘ吸蔵還元型触媒
４５  インジェクタ
５０  燃料タンク
５２  点火プラグ
５３  キャニスタ
５４  パージ通路（パージ手段）
５５  パージ弁
６１  電子制御ユニット、ＥＣＵ（空燃比変更手段、アルコール濃度検出推定手段、リーン運転制御手段、ＮＯｘ還元制御手段）
６８  ノックセンサ
６９  大気圧センサ
７１  Ａ／Ｆセンサ
【図１】
2009047002.tif 000003
【図２】
2009047002.tif 000004
【図３】
2009047002.tif 000005