JPH10274085A - Exhaust gas purification device for in-cylinder injection internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification device for in-cylinder injection internal combustion engine

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JPH10274085A
JPH10274085A JP9098094A JP9809497A JPH10274085A JP H10274085 A JPH10274085 A JP H10274085A JP 9098094 A JP9098094 A JP 9098094A JP 9809497 A JP9809497 A JP 9809497A JP H10274085 A JPH10274085 A JP H10274085A
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catalyst
lean
exhaust gas
fuel injection
internal combustion
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勝典 金子
Kazuo Koga
一雄 古賀
Hiromitsu Ando
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  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置に関し、
機関の出力トルクに影響を与えずにリーンNOX 触媒に
確実にCOを供給できるようにして、リーンNOX 触媒
に付着したNOX を確実に脱離させることができるよう
にする。 【解決手段】 筒内噴射型内燃機関に備えられた排気浄
化装置において、酸素濃度過剰雰囲気でNOX を硝酸塩
として付着させ、この硝酸塩を酸素濃度低下雰囲気で排
ガス中のCOと反応させて炭酸塩を生成しNOX を脱離
するリーンNOX触媒9Aと、層状燃焼のための主噴射
以外に膨張行程中に追加燃料を噴射させ筒内で再燃焼さ
せてCOを生成しリーンNOX 触媒9Aに付着したNO
X の脱離を促進させるNOX 脱離手段107とを備えて
構成する。
(57) [Summary] [PROBLEMS] An exhaust purification device for a direct injection internal combustion engine.
Without affecting the output torque of the engine so as to reliably supply CO to the lean NO X catalyst, so that it is possible to reliably desorbed NO X adhering to the lean NO X catalyst. In the exhaust purification device provided in A cylinder injection type internal combustion engine, the oxygen concentration is deposited as nitrates NO X in rich atmosphere, CO and reacted with the carbonate in the exhaust gas of the nitrate in an oxygen concentration lowering atmosphere and the lean NO X catalyst 9A capable of leaving the generated NO X and generates CO by reburning in the cylinder to inject additional fuel in addition to the main injection during the expansion stroke for stratified combustion the lean NO X catalyst 9A NO attached to
Configure a NO X desorption means 107 to accelerate the elimination of X.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室内に直接燃
料を噴射する筒内噴射型内燃機関において排気の浄化を
行なう排気浄化装置に関し、特に、燃料噴射の制御によ
る窒素酸化物(NOX )の脱離に用いて好適の、筒内噴
射型内燃機関の排気浄化装置に関する。
The present invention relates to relates to an exhaust purification device for purifying exhaust in-cylinder injection type internal combustion engine which directly injects fuel into a combustion chamber, in particular, nitrogen oxides by controlling the fuel injection (NO X) The present invention relates to an in-cylinder injection type exhaust gas purification apparatus suitable for use in desorption of fuel.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒
内噴射型内燃機関が実用化されており、かかる筒内噴射
型内燃機関では、燃料噴射のタイミングを自由に設定で
きるため、低負荷運転域では圧縮行程で燃料噴射を行な
って、着火に十分な燃料濃度の混合気を点火プラグ近傍
に部分的に集めて、いわゆる層状燃焼による超希薄燃焼
を行ない、より一層の燃費向上を図っている。
2. Description of the Related Art At present, a direct injection internal combustion engine for directly injecting fuel into a combustion chamber has been put into practical use. In such a direct injection internal combustion engine, the timing of fuel injection can be freely set, so that a low load engine can be used. In the operating range, fuel is injected in the compression stroke, and a mixture having a sufficient fuel concentration for ignition is partially collected in the vicinity of the spark plug to perform so-called stratified combustion for ultra-lean combustion to further improve fuel efficiency. I have.

【0003】このような筒内噴射型内燃機関では、所定
運転域で超希薄運転が行なわれるため、排ガス浄化の面
でMPI(マルチポイントインジェクション)エンジン
で採用される。三元触媒、即ち、ストイキオ近傍で浄化
特性の高い触媒のみを設けて排ガス特性を良好にするこ
とは困難である。そこで、排ガス中の酸素が過剰になる
酸素過剰雰囲気でもNOX が浄化できるようにすべくリ
ーンNOX 触媒が開発されており、このNOX 触媒を設
けることが不可欠となっている。
[0003] In such a direct injection type internal combustion engine, an ultra-lean operation is performed in a predetermined operation range, so that it is adopted in an MPI (multipoint injection) engine in terms of exhaust gas purification. It is difficult to improve exhaust gas characteristics by providing only a three-way catalyst, that is, a catalyst having high purification characteristics in the vicinity of stoichiometry. Therefore, a lean NO X catalyst has been developed so that NO X can be purified even in an oxygen-excess atmosphere where the oxygen in the exhaust gas becomes excessive, and it is essential to provide this NO X catalyst.

【0004】このリーンNOX 触媒としては、NOX
触媒上に付着することにより排ガス中のNOX を浄化す
るタイプのもの(吸蔵型リーンNOX 触媒,トラップ型
リーンNOX 触媒)が開発されている。このリーンNO
X 触媒は、酸素過剰雰囲気では排ガス中のNOX を付着
し、酸素濃度が低下すると付着したNOX を脱離する機
能を有する。つまり、リーンNOX 触媒は、酸素濃度過
剰雰囲気では、排ガス中のNOを酸化させて硝酸塩を生
成し、これによりNOX を付着する一方、酸素濃度が低
下した雰囲気では、リーンNOX 触媒に付着した硝酸塩
と排ガス中のCOとを反応させて炭酸塩を生成し、これ
によりNOX を脱離する機能を有する。
As this lean NO X catalyst, those which purify NO X in exhaust gas by depositing NO X on the catalyst (storage type lean NO X catalyst, trap type lean NO X catalyst) have been developed. ing. This lean NO
X catalyst has a function of the oxygen-rich atmosphere to adhere the NO X in the exhaust gas, the oxygen concentration desorbs NO X adhering to decrease. In other words, the lean NO X catalyst oxidizes NO in the exhaust gas to generate nitrate in an atmosphere having an excessive oxygen concentration, thereby adhering NO X, while adhering to the lean NO X catalyst in an atmosphere having a reduced oxygen concentration. It was reacted with the CO in the nitrate and in the exhaust gas to generate a carbonate, thereby having a function capable of leaving the NO X.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
リーンNOX 触媒では、付着できるNOX 量には一定の
限界があるため、一定周期毎に酸素濃度が低く、且つ高
濃度のHC,COが存在する状態にして、NOX の脱離
反応が起こりやすくして、リーンNOX 触媒に付着した
NOX を脱離させ、還元する必要がある。
However, in such a lean NO X catalyst, the amount of NO X that can be adhered has a certain limit, so that the oxygen concentration is low and the HC and CO concentrations are high at regular intervals. there in a state that is present, to elimination reaction is liable to occur in the NO X, the NO X adhering to the lean NO X catalyst is desorbed, it is necessary to reduce.

【0006】このため、例えばWO93/07363号
公報に開示された技術では、吸気ポート内に燃料を噴射
する内燃機関において、排気ガスの空燃比を定期的に理
論空燃比又はリッチにすることによりリーンNOX 触媒
(NOX 付着剤)に付着したNOX を分解,脱離させる
ようにしている。しかし、空燃比(A/F)を理論空燃
比又はリッチにするために、燃料量を増加すると、大き
なトルク変動が生じることになる。
For this reason, for example, in the technology disclosed in WO 93/07363, in an internal combustion engine that injects fuel into an intake port, the air-fuel ratio of exhaust gas is periodically made stoichiometric or rich by making it lean. decompose the NO X catalyst NO X attached to (NO X adhesion agent), so that desorbed. However, if the fuel amount is increased to make the air-fuel ratio (A / F) a stoichiometric air-fuel ratio or rich, large torque fluctuations will occur.

【0007】このトルク変動を抑えるために、点火時期
をリタードさせることが考えられるが、このような制御
では点火時期のリタードにより抑えられる範囲でしか燃
料量を増加させることができず、増加できる燃料量には
限界があり、リーンNOX 触媒に付着したNOX を脱離
させるのに十分な量のHC,COを供給するのは難し
い。
In order to suppress the torque fluctuation, it is conceivable to retard the ignition timing. However, in such control, the fuel amount can be increased only within a range that can be suppressed by the retardation of the ignition timing. the amount is limited, a sufficient amount of HC to desorb the NO X adhering to the lean NO X catalyst, it is difficult to supply the CO.

【0008】一方、図7に示すように、燃料量を変えず
に吸入空気量を減らして、空燃比(A/F)が理論空燃
比又はリッチになるように制御することが考えられる
が、この場合、スロットルを閉じ、吸入空気量を減らす
ことにより発生するポンピングロスに燃料が消費される
ため、前述と同様に、適正な燃料量に調整するのは難し
く、リーンNOX 触媒に供給されるHC,COの量を調
整するのは困難である。
On the other hand, as shown in FIG. 7, it is conceivable to control the air-fuel ratio (A / F) to be a stoichiometric air-fuel ratio or rich by reducing the intake air amount without changing the fuel amount. In this case, since fuel is consumed by pumping loss generated by closing the throttle and reducing the amount of intake air, it is difficult to adjust the fuel amount to an appropriate amount as described above, and the fuel is supplied to the lean NO X catalyst. It is difficult to adjust the amounts of HC and CO.

【0009】また、筒内噴射型内燃機関に用いられるも
のとして、例えば、特開平6−117225号公報に開
示された技術がある。この技術は、ディーゼルエンジン
に設けられたリーンNOX 触媒において、NOX を還元
し、浄化するものであり、膨張行程,排気行程において
筒内に燃料噴射を行ない、燃料を燃焼させないで、高温
排気ガスによって熱分解させて小さな分子のHCとして
リーンNOX 触媒に供給し、NOX を還元し、浄化する
ものである。
As a technique used for a direct injection internal combustion engine, there is a technique disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-117225. This technique, in the lean NO X catalyst provided in a diesel engine, to reduce NO X, is intended to purify, expansion stroke, performs fuel injection into a cylinder in the exhaust stroke, not by burning fuel, the hot exhaust is supplied to the lean NO X catalyst as HC small molecules are thermally decomposed by the gas, reducing the NO X, it is intended to purify.

【0010】しかし、この技術では、リーンNOX 触媒
の浄化効率を向上させるために燃料を燃焼させてCOを
生成し、このCOをリーンNOX 触媒に供給すること
で、リーンNOX 触媒に付着したNOX を脱離させるも
のではなく、この点については何ら考慮されていない。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、機
関の出力トルクに影響を与えないようにしながら、リー
ンNOX 触媒に確実にCOを供給できるようにして、リ
ーンNOX 触媒に付着したNOX を確実に脱離させるこ
とができるようにした、筒内噴射型内燃機関の排気浄化
装置を提供することを目的とする。
However, in this technique, in order to improve the purification efficiency of the lean NO X catalyst, the fuel is burned to generate CO, and this CO is supplied to the lean NO X catalyst, so that the CO adheres to the lean NO X catalyst. rather than the the nO X that desorbed, no consideration on this point.
The present invention has been in view conceived of the above problems, while not affecting the output torque of the engine, so as to reliably supply CO to the lean NO X catalyst, attached to the lean NO X catalyst was the NO X to be able to reliably desorbed, and an object thereof is to provide an exhaust purification device of a direct injection type internal combustion engine.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】このため、請求項1記載
の本発明の筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置は、燃焼
室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、少なくと
も圧縮行程時に該燃料噴射弁より燃料を噴射して層状燃
焼を行なわせる筒内噴射型内燃機関に備えられた排気浄
化装置において、該内燃機関の排気通路に設けられ、酸
素濃度過剰雰囲気でNOX を硝酸塩として付着させ該硝
酸塩を酸素濃度低下雰囲気で排ガス中のCOと反応させ
て炭酸塩を生成し該NOX を脱離するリーンNOX 触媒
と、該層状燃焼のための主噴射以外に膨張行程中に追加
燃料を噴射させ筒内で再燃焼させてCOを生成し該リー
ンNOX 触媒に付着したNOX の脱離を促進させるNO
X脱離手段とを備えて構成されることを特徴としてい
る。
Therefore, the exhaust gas purifying apparatus for a direct injection type internal combustion engine according to the present invention is provided with a fuel injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber, and at least during a compression stroke. in the exhaust purification device provided in the cylinder injection type internal combustion engine by injecting fuel from the fuel injection valve to perform stratified combustion, provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, as nitrates NO X in an oxygen concentration excess atmosphere and the lean NO X catalyst for desorbing the NO X to generate a carbonate is reacted with CO in the exhaust gas in the deposited so oxygen concentration decreases atmosphere the nitrates, during the expansion stroke in addition to main injection for layered combustion NO that injects additional fuel and re-burns in the cylinder to generate CO and promotes desorption of NO X attached to the lean NO X catalyst
X desorption means.

【0012】請求項2記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関の排気浄化装置は、請求項1記載の構成において、該
リーンNOX 触媒に付着し該リーンNOX 触媒の付着能
力を低下させるNOX の付着量を推定するNOX 付着量
推定手段を有し、該NOX 付着量推定手段からの出力に
応じて該イオウ成分脱離手段を作動させることを特徴と
している。
[0012] exhaust gas purifying apparatus for a direct injection type internal combustion engine of the present invention according to claim 2, in the configuration of claim 1, wherein reducing the adhesion ability of the lean NO X catalyst adhered to the lean NO X catalyst has a NO X deposition amount estimating means for estimating a deposition amount of NO X, is characterized by actuating said sulfur component desorption means in response to an output from the NO X deposition amount estimating means.

【0013】[0013]

【発明の実施形態】以下、図面により、本発明の実施の
形態について説明する。図1〜図6は本発明の一実施形
態にかかる筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置を示すも
のである。まず、本排気浄化装置を備える筒内噴射型内
燃機関について説明すると、この内燃機関は、図3に示
すようになっており、吸気,圧縮,膨張,排気の各行程
を一作動サイクル中にそなえる内燃機関、即ち4サイク
ルエンジンであって、火花点火式で、且つ、燃焼室内に
燃料を直接噴射する筒内噴射型内燃機関(筒内噴射エン
ジン)として構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 6 show an exhaust gas purifying apparatus for a direct injection internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. First, a description will be given of a direct injection internal combustion engine equipped with the present exhaust gas purification apparatus. This internal combustion engine is configured as shown in FIG. 3 and performs each of intake, compression, expansion, and exhaust strokes in one operation cycle. The engine is an internal combustion engine, that is, a four-stroke engine, which is a spark ignition type and is an in-cylinder injection internal combustion engine (in-cylinder injection engine) that directly injects fuel into a combustion chamber.

【0014】燃焼室1には、吸気通路2および排気通路
3が連通しうるように接続されており、吸気通路2と燃
焼室1とは吸気弁4によって連通制御されるとともに、
排気通路3と燃焼室1とは排気弁5によって連通制御さ
れるようになっている。また、吸気通路2には、上流側
から順にエアクリーナ6およびスロットル弁7が設けら
れており、排気通路3には、その上流側から順に排出ガ
ス浄化用触媒コンバータ9および図示しないマフラ (消
音器)が設けられている。なお、吸気通路2には、サー
ジタンク2aが設けられている。
An intake passage 2 and an exhaust passage 3 are connected to the combustion chamber 1 so that they can communicate with each other. The communication between the intake passage 2 and the combustion chamber 1 is controlled by an intake valve 4.
The communication between the exhaust passage 3 and the combustion chamber 1 is controlled by an exhaust valve 5. The intake passage 2 is provided with an air cleaner 6 and a throttle valve 7 in order from the upstream side, and the exhaust passage 3 is provided with an exhaust gas purifying catalytic converter 9 and a muffler (not shown) in order from the upstream side. Is provided. Note that a surge tank 2a is provided in the intake passage 2.

【0015】また、排出ガス再循環装置(以下、EGR
装置という)10が配設されている。つまり、吸気通路
2のサージタンク2a部分と排気通路3の上流側とを接
続するように排気還流通路10bが設けられており、こ
の排気還流通路10bにはEGRバルブ10aが取り付
けられている。そして、このEGRバルブ10aによっ
て、排気通路3から吸気通路2への排出ガス(排気又は
排気ガス又は排ガスともいう)の流量を制御できるよう
になっている。なお、EGRバルブ10aの制御はエン
ジンの運転状態に応じて行なわれるようになっている。
An exhaust gas recirculation device (hereinafter, EGR)
10) is provided. That is, the exhaust gas recirculation passage 10b is provided so as to connect the surge tank 2a portion of the intake passage 2 with the upstream side of the exhaust gas passage 3, and the exhaust gas recirculation passage 10b is provided with the EGR valve 10a. The flow rate of exhaust gas (also referred to as exhaust gas or exhaust gas or exhaust gas) from the exhaust passage 3 to the intake passage 2 can be controlled by the EGR valve 10a. The control of the EGR valve 10a is performed according to the operating state of the engine.

【0016】また、スロットル弁7は図示しないアクセ
ルペダルの踏込み量に応じて開度が変わり、これにより
燃焼室1内に導入される空気量が調整されるようになっ
ている。更に、16は、アイドルスピードコントロール
バルブ(ISCバルブ)であり、吸気通路2のスロット
ル弁7設置部分をバイパスするバイパス路16Aに設け
られ、図示しないステッパモータによって開閉駆動さ
れ、主にスロットル弁7全閉又は略全閉時におけるアイ
ドル回転数を微調整している。
The opening of the throttle valve 7 changes in accordance with the amount of depression of an accelerator pedal (not shown), whereby the amount of air introduced into the combustion chamber 1 is adjusted. Reference numeral 16 denotes an idle speed control valve (ISC valve) which is provided in a bypass passage 16A which bypasses a portion of the intake passage 2 where the throttle valve 7 is installed, and is opened and closed by a stepper motor (not shown). The idle speed at the time of closing or almost fully closing is finely adjusted.

【0017】50はエアバイパスバルブ(ABV)であ
り、吸気通路2のスロットル弁7設置部分をバイパスす
るように、スロットル弁7の上流側の吸気通路2とサー
ジタンク2aとを連通するバイパス路50Aに設けら
れ、スロットル弁7とは別個に吸気量を調整して空燃比
を調整しうるものである。インジェクタ(燃料噴射弁)
8は、気筒内の燃焼室1へ向けて燃料を直接噴射すべ
く、その開口を燃焼室1に臨ませるように、配置されて
いる。また、当然ながら、このインジェクタ8は各気筒
毎に設けられており、例えば本実施形態のエンジンが直
列4気筒エンジンであるとすると、インジェクタ8は4
個設けられていることになる。
Reference numeral 50 denotes an air bypass valve (ABV) which bypasses the portion of the intake passage 2 where the throttle valve 7 is installed, and which bypasses the intake passage 2 upstream of the throttle valve 7 and the surge tank 2a. The air-fuel ratio can be adjusted by adjusting the intake air amount separately from the throttle valve 7. Injector (fuel injection valve)
Reference numeral 8 is arranged so that its opening faces the combustion chamber 1 so as to directly inject fuel toward the combustion chamber 1 in the cylinder. In addition, naturally, the injector 8 is provided for each cylinder. For example, if the engine of the present embodiment is an in-line four-cylinder engine,
That is, it is provided.

【0018】このような構成により、スロットル弁7の
開度に応じエアクリーナ6を通じて吸入された空気が吸
気弁4の開放により燃焼室1内に吸入され、この燃焼室
1内で、吸入された空気とインジェクタ8から直接噴射
された燃料とが混合され、燃焼室1内で点火プラグ35
を適宜のタイミングで点火させることにより、燃焼せし
められて、エンジントルクを発生させたのち、燃焼室1
内から排出ガスとして排気通路3へ排出され、触媒コン
バータ(以下、単に触媒ともいう)9で排出ガス中のC
O,HC,NOx の3つの有害成分を浄化されてから、
マフラで消音されて大気側へ脱離されるようになってい
る。
With this configuration, the air sucked through the air cleaner 6 according to the opening of the throttle valve 7 is sucked into the combustion chamber 1 by opening the intake valve 4, and the air sucked inside the combustion chamber 1 And the fuel directly injected from the injector 8 are mixed, and the ignition plug 35
Is ignited at an appropriate timing to cause combustion and generate engine torque.
The exhaust gas is exhausted from the inside to the exhaust passage 3, and a catalytic converter (hereinafter, also simply referred to as a catalyst) 9 emits C in the exhaust gas.
O, HC, since the purifying three harmful components NO x,
The sound is muted by the muffler and desorbed to the atmosphere.

【0019】特に、本エンジンは、空燃比をリーンにし
ながら節約運転を行なえるエンジンであり、リーン運転
時には、通常の三元触媒だけでは排出ガス中のNOx
十分に浄化できないため、触媒9は、リーンNOx 触媒
(NOx 触媒)9Aと三元触媒9Bとを組み合わせたも
のになっている。つまり、リーンNOx 触媒9Aの下流
に、理論空燃比下で排出ガス中のCO,HC及びNOx
を浄化可能な三元機能を有する三元触媒9Bを備えるよ
うにしている。
[0019] Particularly, the present engine is able engine savings operation while the air-fuel ratio to lean, because at the time of lean operation, which is only a normal three-way catalyst can not sufficiently purify the NO x in the exhaust gas, the catalyst 9 Is a combination of a lean NO x catalyst (NO x catalyst) 9A and a three-way catalyst 9B. In other words, downstream of the lean NO x catalyst 9A, CO in the exhaust gas under stoichiometric, HC and NO x
Is provided with a three-way catalyst 9B having a three-way function capable of purifying the catalyst.

【0020】本エンジンについてさらに説明すると、こ
のエンジンは、吸気通路2から燃焼室1内に流入した吸
気流が縦渦(逆タンブル流)を形成するように構成さ
れ、燃焼室1内で、吸気流がこのような縦渦流を形成す
るので、この縦渦流を利用しながら例えば燃焼室1の頂
部中央に配設された点火プラグ35の近傍のみに少量の
燃料を集めて、点火プラグ35から離隔した部分では極
めてリーンな空燃比状態とすることができ、点火プラグ
35の近傍のみを理論空燃比又はリッチな空燃比とする
ことで、安定した層状燃焼(層状超リーン燃焼)を実現
しながら、燃料消費を抑制することができる。この場合
の最適な燃料噴射のタイミングとしては、空気流動の弱
い圧縮行程後期である。
The engine will be further described. In this engine, the intake air flowing into the combustion chamber 1 from the intake passage 2 forms a vertical vortex (reverse tumble flow). Since the flow forms such a vertical vortex, a small amount of fuel is collected, for example, only near the ignition plug 35 disposed at the center of the top of the combustion chamber 1 while utilizing the vertical vortex, and is separated from the ignition plug 35. It is possible to achieve an extremely lean air-fuel ratio state in the portion where the air-fuel ratio has been obtained, and to achieve a stable stratified combustion (stratified super-lean combustion) by setting the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio only in the vicinity of the ignition plug 35. Fuel consumption can be suppressed. The optimal fuel injection timing in this case is the latter half of the compression stroke in which the air flow is weak.

【0021】また、このエンジンから高出力を得る場合
には、インジェクタ8からの燃料が燃焼室1全体に均質
化され、全燃焼室1内を理論空燃比やリーン空燃比の混
合気状態にさせて予混合燃焼を行なえばよく、もちろ
ん、理論空燃比による方がリーン空燃比によるよりも高
出力が得られるが、これらの際にも、燃料の霧化及び気
化が十分に行なわれるようなタイミングで燃料噴射を行
なうことで、効率よく高出力を得ることができる。この
ような場合の最適な燃料噴射のタイミングとしては、吸
気流を利用して燃料の霧化及び気化を促進できるよう
に、吸気行程中には燃料噴射を終えるように設定する。
In order to obtain a high output from the engine, the fuel from the injector 8 is homogenized throughout the combustion chamber 1 and the interior of all the combustion chambers 1 is brought to a mixture of stoichiometric air-fuel ratio and lean air-fuel ratio. The stoichiometric air-fuel ratio can provide a higher output than the lean air-fuel ratio. Of course, the timing at which the fuel is sufficiently atomized and vaporized is also used. By performing the fuel injection, a high output can be obtained efficiently. In such a case, the optimal fuel injection timing is set so as to end the fuel injection during the intake stroke so that atomization and vaporization of the fuel can be promoted using the intake air flow.

【0022】ところで、このエンジンを制御するため
に、種々のセンサが設けられている。まず吸気通路2側
には、そのエアクリーナ配設部分に、吸入空気量をカル
マン渦情報から検出するエアフローセンサ11,吸入空
気温度を検出する吸気温センサ12および大気圧を検出
する大気圧センサ13が設けられており、そのスロット
ル弁配設部分に、スロットル弁7の開度を検出するポテ
ンショメータ式のスロットルセンサ14,アイドリング
状態を検出するアイドルスイッチ15等が設けられてい
る。
Incidentally, various sensors are provided to control the engine. First, on the intake passage 2 side, an air flow sensor 11, which detects an intake air amount from Karman vortex information, an intake air temperature sensor 12, which detects an intake air temperature, and an atmospheric pressure sensor 13, which detects an atmospheric pressure, are provided at the portion where the air cleaner is provided. The throttle valve is provided with a potentiometer type throttle sensor 14 for detecting the opening of the throttle valve 7, an idle switch 15 for detecting an idling state, and the like.

【0023】また、排気通路3側には、触媒9の上流側
部分に、排ガス中の酸素濃度(O2濃度)を検出する酸
素濃度センサ17(以下、単にO2 センサ17という)
が設けられるとともに、触媒9の下流側部分には、触媒
9若しくはその近傍の温度θC.C (以下、触媒温度θ
C.C という)を検出する触媒温度センサ(高温センサ)
26が設けられている。
On the exhaust passage 3 side, an oxygen concentration sensor 17 (hereinafter simply referred to as an O 2 sensor 17) for detecting an oxygen concentration (O 2 concentration) in the exhaust gas is provided upstream of the catalyst 9.
Is provided, and a temperature θ CC (hereinafter, referred to as a catalyst temperature θ) at or near the catalyst 9 is provided at a downstream portion of the catalyst 9.
Catalyst temperature sensor for detecting a) of CC (high temperature sensor)
26 are provided.

【0024】さらに、その他のセンサとして、エンジン
冷却水温を検出する水温センサ19や、図2に示すごと
く、クランク角度を検出するクランク角センサ(クラン
ク角検出手段)21(このクランク角センサ21はエン
ジン回転数を検出する回転数センサも兼ねている)およ
び第1気筒(基準気筒)の上死点を検出するTDCセン
サ(気筒判別センサ)22がそれぞれカム近傍に設けら
れている。
Further, as other sensors, a water temperature sensor 19 for detecting an engine cooling water temperature, and a crank angle sensor (crank angle detecting means) 21 for detecting a crank angle as shown in FIG. A TDC sensor (cylinder discrimination sensor) 22 for detecting the top dead center of the first cylinder (reference cylinder) is provided near the cam, respectively.

【0025】そして、これらのセンサからの検出信号
は、電子制御ユニット(ECU)23へ入力されるよう
になっている。なお、ECU23へは、アクセルペダル
の踏込量を検出するアクセルポジションセンサ24やバ
ッテリの電圧を検出するバッテリセンサ25からの電圧
信号や始動時を検出するクランキングスイッチ〔あるい
はイグニッションスイッチ(キースイッチ)〕20から
の信号も入力されるようになっている。
The detection signals from these sensors are input to an electronic control unit (ECU) 23. The ECU 23 is provided with a voltage signal from an accelerator position sensor 24 that detects the amount of depression of an accelerator pedal and a voltage signal from a battery sensor 25 that detects the voltage of a battery, and a cranking switch [or an ignition switch (key switch)] that detects a start time. The signal from the terminal 20 is also input.

【0026】ところで、ECU23のハードウエア構成
は図2のようになるが、このECU23はその主要部と
してCPU27をそなえており、このCPU27へは、
吸気温センサ12,大気圧センサ13,スロットルセン
サ14,O2 センサ17,水温センサ19,アクセルポ
ジションセンサ24,触媒温度センサ26およびバッテ
リセンサ25からの検出信号が入力インタフェイス28
およびアナログ/デジタルコンバータ30を介して入力
されるとともに、エアフローセンサ11,クランク角セ
ンサ21,TDCセンサ22,アイドルスイッチ15,
クランキングスイッチ20,イグニッションスイッチ等
からの検出信号が入力インタフェイス29を介して入力
されようになっている。
By the way, the hardware configuration of the ECU 23 is as shown in FIG. 2. The ECU 23 has a CPU 27 as its main part.
Intake air temperature sensor 12, atmospheric pressure sensor 13, a throttle sensor 14, O 2 sensor 17, water temperature sensor 19, an accelerator position sensor 24, catalyst temperature sensor 26 and input the detection signal from the battery sensor 25 Interface 28
And an input through an analog / digital converter 30, an air flow sensor 11, a crank angle sensor 21, a TDC sensor 22, an idle switch 15,
Detection signals from the cranking switch 20, the ignition switch, and the like are input via the input interface 29.

【0027】さらに、CPU27は、バスラインを介し
て、プログラムデータや固定値データを記憶するROM
31,更新して順次書き替えられるRAM32,フリー
ランニングカウンタ48およびバッテリが接続されてい
る間はその記憶内容が保持されることによってバックア
ップされたバッテリバックアップRAM(図示せず)と
の間でデータの授受を行なうようになっている。
Further, the CPU 27 has a ROM for storing program data and fixed value data via a bus line.
31, a RAM 32 that is updated and rewritten sequentially, a free running counter 48, and a battery backup RAM (not shown) that is backed up while the battery is connected by holding the stored contents while the battery is connected. It gives and receives.

【0028】なお、RAM32内データはイグニッショ
ンスイッチをオフすると消えてリセットされるようにな
っている。また、CPU27で演算結果に基づく燃料噴
射制御信号は、各気筒毎の(ここでは、4つの)噴射ド
ライバ(燃料噴射弁駆動手段)34を介して、インジェ
クタ8のソレノイド(インジェクタソレノイド)8aへ
出力されるようになっている。
The data in the RAM 32 is erased and reset when the ignition switch is turned off. The fuel injection control signal based on the calculation result by the CPU 27 is output to the solenoid (injector solenoid) 8a of the injector 8 via the injection driver (fuel injection valve driving means) 34 for each cylinder (here, four). It is supposed to be.

【0029】そして、上述のような筒内噴射エンジンの
特徴から、このエンジンでは、燃料噴射の態様として、
層状超リーン燃焼によるリーン運転を実現し燃費を向上
させるために圧縮行程中(特に、圧縮行程後半)で燃料
噴射を行なう後期噴射モード(後期リーン運転モード)
と、予混合燃焼によるリーン運転を実現し、緩加速によ
る出力を得るために吸気行程中(特に吸気行程前半)に
燃料噴射を行なう前期噴射モード(前期リーン運転モー
ド)と、予混合燃焼によるストイキオ運転(理論空燃比
運転)を実現し、前期噴射モードより出力を向上させる
ために吸気行程中に燃料噴射を行なうストイキオモード
(ストイキオ運転モード)と、予混合燃焼によるリッチ
運転(理論空燃比より空燃比小)を実現し、ストイキオ
運転モードより出力を向上させるエンリッチモード(オ
ープンループモード)とが設けられており、エンジンの
運転状態に応じて切り換えられるようになっている。な
お、上述の運転モードの切換は、機関の燃焼状態の切換
を意味する。
In view of the above-described characteristics of the direct injection engine, in this engine, the mode of fuel injection is as follows.
Late injection mode (late lean operation mode) in which fuel is injected during the compression stroke (particularly in the second half of the compression stroke) to achieve lean operation by stratified super-lean combustion and improve fuel efficiency.
The first injection mode (early lean operation mode), in which fuel injection is performed during the intake stroke (particularly in the first half of the intake stroke) to achieve lean operation by premixed combustion and obtain output by slow acceleration, and stoichiometric combustion by premixed combustion A stoichiometric mode (stoichiometric operation mode) in which fuel injection is performed during the intake stroke to achieve operation (stoichiometric air-fuel ratio operation) and improve output compared to the previous injection mode, and a rich operation (predicted by stoichiometric air-fuel ratio) There is provided an enriched mode (open loop mode) for realizing an air-fuel ratio (low air-fuel ratio) and improving the output over the stoichiometric operation mode, and can be switched according to the operating state of the engine. The switching of the operation mode described above means the switching of the combustion state of the engine.

【0030】本排気浄化装置は、このようなエンジン
(筒内噴射式内燃機関)に備えられるが、ここで、本排
気浄化装置について説明する。まず、本装置の原理を説
明する。ここで、リーンNOx 触媒9Aについて説明す
ると、このリーンNOx 触媒9Aは、NOX を触媒上に
付着することにより排ガス中のNOX を浄化するタイプ
のもの(吸蔵型リーンNOX 触媒,トラップ型リーンN
X 触媒)であり、図4(a)に示すように、アルミナ
Al2 3 を担体とし、この担体上にバリウムBa及び
白金Pt、さらに、ロジウムRhも担持されて構成され
る。
The present exhaust gas purifying apparatus is provided in such an engine (in-cylinder injection type internal combustion engine). Here, the present exhaust gas purifying apparatus will be described. First, the principle of the present device will be described. Here, to describe the lean NO x catalyst 9A, the lean NO x catalyst 9A is of a type which purifies NO X in the exhaust gas by attaching the NO X on the catalyst (occlusion-type lean NO X catalyst, trap Type Lean N
O is X catalyst), as shown in FIG. 4 (a), alumina Al 2 O 3 as a carrier, barium Ba and platinum Pt on the support, further comprises rhodium Rh be carried.

【0031】このリーンNOx 触媒9Aは、酸素過剰雰
囲気で排ガス中のNOX を付着し、酸素濃度が低下する
と付着したNOX が脱離するというようなNOX の付
着,脱離機能を有する。ここで、このリーンNOX 触媒
9AにおけるNOX の付着,脱離機能について説明す
る。
[0031] The lean NO x catalyst 9A is oxygen attached to NO X in the exhaust gas in the rich atmosphere, deposition of the NO X as that NO X in which the oxygen concentration is attached to decline is desorbed, having a desorption function . Here, the function of attaching and detaching NO X in the lean NO X catalyst 9A will be described.

【0032】このリーンNOX 触媒9Aは、酸素過剰雰
囲気(リーン雰囲気)では、図4(b)に示すように、
まず、O2 が白金Ptの表面に付着し、排ガス中のNO
が白金Ptの表面上でO2 と反応してNO2 となる(2
NO+O2 →2NO2 )。一方、リーンNOX 触媒9A
に担持されているBaの一部はO2 と反応し、酸化バリ
ウムBaOとなって存在し、この酸化バリウムBaO
は、さらに、排ガス中のCO等と反応して炭酸塩BaC
3 となる。
In the oxygen-excess atmosphere (lean atmosphere), the lean NO X catalyst 9A has the following characteristics as shown in FIG.
First, O 2 adheres to the surface of platinum Pt, and NO 2 in exhaust gas
Reacts with O 2 on the surface of platinum Pt to form NO 2 (2
NO + O 2 → 2NO 2 ). On the other hand, lean NO X catalyst 9A
Some of the Ba supported on O 2 reacts with O 2 to form barium oxide BaO, and this barium oxide BaO
Further reacts with CO etc. in the exhaust gas to form carbonate BaC
It becomes O 3 .

【0033】このような状況下で、生成されたNO2
一部が白金Pt上でさらに酸化バリウムBaO,COか
ら生成された炭酸塩(BaCO3 )と結合して硝酸塩
〔Ba(NO3 2 〕が生成され、リーンNOX 触媒9
Aに付着する。このような反応を化学反応式で示すと、
以下の反応式(1)のようになる。 BaCO3 +2NO+(3/2)O2 →Ba(NO3 2 +CO2 ・・・(1) 一方、酸素濃度が低下した雰囲気(リッチ雰囲気)で
は、図4(c)に示すように、NO2 の生成量が低下
し、逆方向の反応が進み、リーンNOX 触媒9AからN
2 が脱離される。
Under such circumstances, a part of the generated NO 2 is further combined with a carbonate (BaCO 3 ) generated from barium oxide BaO, CO on platinum Pt to form a nitrate [Ba (NO 3 )]. 2 ] is produced and the lean NO X catalyst 9
A adheres to A. When such a reaction is represented by a chemical reaction formula,
The following reaction formula (1) is obtained. BaCO 3 + 2NO + (3/2) O 2 → Ba (NO 3 ) 2 + CO 2 (1) On the other hand, in an atmosphere with a reduced oxygen concentration (rich atmosphere), as shown in FIG. the amount of 2 decreases, the reverse reaction proceeds, N from the lean NO X catalyst 9A
O 2 is eliminated.

【0034】つまり、リーンNOX 触媒9Aに付着して
いる硝酸塩〔Ba(NO3 2 〕と排ガス中のCOとが
白金Ptの表面上で反応し、NO2 及び炭酸塩(BaC
3)が生成され、NO2 がリーンNOX 触媒9Aから
脱離される。これを化学反応式で示すと、以下の反応式
(2)のようになる。 BaCO3 +2NO+O2 ←Ba(NO3 2 +CO ・・・(2) ただし、2NO+O2 →2NO2 (なお、NOの一部
は、そのまま排出される。) 次いで、脱離されたNO2 ,NOは、排ガス中の未燃H
C,COにより還元され、N2 として排出される。
That is, nitrate [Ba (NO 3 ) 2 ] adhering to the lean NO X catalyst 9A reacts with CO in the exhaust gas on the surface of platinum Pt to form NO 2 and carbonate (BaC).
O 3 ) is generated, and NO 2 is desorbed from the lean NO X catalyst 9A. This can be represented by the following reaction formula (2) when expressed by a chemical reaction formula. BaCO 3 + 2NO + O 2 ← Ba (NO 3 ) 2 + CO (2) However, 2NO + O 2 → 2NO 2 (part of NO is discharged as it is.) Then, desorbed NO 2 and NO Means unburned H in exhaust gas
It is reduced by C and CO and discharged as N 2 .

【0035】このように、リーンNOX 触媒9Aには、
硝酸塩〔Ba(NO3 2 〕及び炭酸塩(BaCO3
が化学平衡の状態で存在し、リーンNOX 触媒9Aの近
傍の雰囲気に応じて各方向への反応が生じることにな
る。したがって、上式(2)に示すように、残存酸素濃
度が著しく低い状態において、炭酸塩(BaCO3 )の
原料であるCOを大量に供給すれば、このCOを消費す
る向きの化学反応、即ち、硝酸塩〔Ba(NO3 2
を分解し炭酸塩(BaCO3 )を生成する方向〔式
(2)において右から左への反応方向〕への化学反応が
進むことになるため、これにより、リーンNOX 触媒9
Aに付着したNOX を脱離させることができることにな
る。
As described above, the lean NO X catalyst 9A includes:
Nitrate [Ba (NO 3 ) 2 ] and carbonate (BaCO 3 )
Exists in a state of chemical equilibrium, and a reaction in each direction occurs depending on the atmosphere near the lean NO X catalyst 9A. Therefore, as shown in the above formula (2), if a large amount of CO, which is a raw material of carbonate (BaCO 3 ), is supplied in a state where the residual oxygen concentration is extremely low, a chemical reaction that tends to consume this CO, that is, , Nitrate [Ba (NO 3 ) 2 ]
Is decomposed to generate a carbonate (BaCO 3 ) (a reaction direction from right to left in the equation (2)), whereby the lean NO X catalyst 9 is produced.
It will be able to desorb the NO X attached to A.

【0036】このため、本実施形態では、残存酸素濃度
が著しく低い状態において、炭酸塩(BaCO3 )の原
料であるCOの大量供給(即ち、未燃又は不完全燃焼の
ガスの大量供給)を行なって、リーンNOX 触媒9Aに
付着したNOX を確実に脱離させ、リーンNOX 触媒9
Aの機能を維持するために、後述するように追加の燃料
噴射を行なうようにしている。
For this reason, in the present embodiment, when the residual oxygen concentration is extremely low, a large amount of CO, which is a raw material of carbonate (BaCO 3 ) (ie, a large amount of unburned or incompletely burned gas) is supplied. conducted, thereby reliably desorbed NO X adhering to the lean NO X catalyst 9A, the lean NO X catalyst 9
In order to maintain the function of A, additional fuel injection is performed as described later.

【0037】この追加燃料噴射は、リーンNOX 触媒9
Aに付着したNOX 量(推定されるNOX 量)に基づい
て行なうが、排ガス中のHC,COの確保やエンジンの
出力トルクへの影響を考慮して各気筒の膨張行程内(で
きれば膨張行程でも末期に近いタイミングが好ましい)
に追加燃料噴射を行なうようにしている。そこで、本装
置は、図1に示すように、リーンNOX 触媒(NOX
媒)9Aと、リーンNOX 触媒9Aに付着したNOX
付着量を推定するNOX 付着量推定手段103と、リー
ンNOX 触媒9Aに付着したNOX を積極的に脱離させ
るNOX 脱離手段107とを備えて構成される。
This additional fuel injection is performed by the lean NO X catalyst 9
Carried out based on the amount of NO X attached to A (the amount of NO X to be estimated), but, HC in the exhaust gas, in consideration of the influence of the output torque of the securing or engines CO in the expansion stroke of each cylinder (preferably expanded The timing near the end of the process is preferable.)
, An additional fuel injection is performed. Thus, as shown in FIG. 1, the present apparatus includes a lean NO X catalyst (NO X catalyst) 9A, NO X adhesion amount estimating means 103 for estimating the amount of NO X adhered to the lean NO X catalyst 9A, constructed and a NO X desorption means 107 for positively desorbing NO X adhering to the lean NO X catalyst 9A.

【0038】すなわち、本装置では、上述のような通常
の燃焼室内での燃焼のための燃料噴射(主噴射)とは別
個に、エンジンの出力に影響し難いタイミングで追加燃
料を噴射し、この追加燃料によって排ガスを再燃焼(副
燃焼)させて、触媒9に適正な濃度のHC,CO(還元
剤)を供給することにより、NOX 脱離手段107で、
リーンNOX 触媒9Aに適正な濃度のHC,COを供給
して化学反応を促進させ、リーンNOX 触媒9Aに付着
したNOX を脱離させるようにしている。
That is, in the present apparatus, separately from the fuel injection (main injection) for combustion in the normal combustion chamber as described above, additional fuel is injected at a timing that hardly affects the output of the engine. by reburning of the exhaust gas by adding fuel (auxiliary combustion), HC proper concentration to the catalyst 9, by supplying CO (reducing agent), in NO X desorption unit 107,
Lean NO X catalyst 9A to the proper concentrations of HC, by supplying CO to promote chemical reactions, and the NO X adhering to the lean NO X catalyst 9A to desorb.

【0039】これは、残存酸素濃度を低くした状態で炭
酸塩(BaCO3 )の原料であるCOを供給し、リーン
NOX 触媒9Aに付着したNOX が確実に脱離されるよ
うにしてリーンNOX 触媒9Aの機能を維持するためで
ある。このように、NOX 脱離手段107は、燃料噴射
制御(インジェクタ駆動制御)を利用してNOX の脱離
を行なっており、このNOX 脱離手段107は、図1の
ブロック図に示すように、燃料噴射制御を行なうための
燃料噴射制御手段101との一部として備えられた追加
燃料噴射判定手段102,追加燃料噴射制御手段104
と、燃料噴射弁8とから構成される。なお、燃料噴射制
御手段101には、もちろん主燃料噴射にかかる通常燃
料噴射制御手段105が備えられている。
This is because CO, which is a raw material of carbonate (BaCO 3 ), is supplied in a state where the concentration of residual oxygen is low, and NO X adhering to the lean NO X catalyst 9A is surely desorbed so that lean NO X is removed. This is for maintaining the function of the X catalyst 9A. Thus, NO X desorption unit 107 is subjected to elimination of the NO X by using the fuel injection control (injector drive control), the NO X desorption unit 107, shown in the block diagram of FIG. 1 As described above, the additional fuel injection determination means 102 and the additional fuel injection control means 104 provided as a part of the fuel injection control means 101 for performing the fuel injection control.
And a fuel injection valve 8. The fuel injection control means 101 is, of course, provided with a normal fuel injection control means 105 for main fuel injection.

【0040】ここで、図1に示す各構成要素を説明す
る。まず、NOX 付着量推定手段103は、リーン運転
モード時のインジェクタ駆動時間の積算値から求められ
る総燃料噴射量に基づいて、リーンNOX 触媒9Aに付
着したNOX 量を推定するものである。なお、NOX
着量推定手段103は、これに限られるものではなく、
NOXセンサにより検出されたNOX 量に基づいてリー
ンNOX 触媒9Aに付着したNOX 量を推定するものと
して構成してもよく、また、車両の運転領域の運転時間
等に基づいて推定するものとして構成してもよい。すな
わち、リーンNOX 触媒9AのNOX 付着量は車両の運
転性能に略対応するものと考えられるので、前回NOX
脱離の処理を行なってからのリーン運転時とストイキオ
(又はリッチ)運転時の運転時間等に基づいてNOX
着量を推定してもよい。
Here, each component shown in FIG. 1 will be described. First, NO X deposition amount estimating means 103, based on the total fuel injection quantity obtained from the integrated value of injector drive time in the lean operation mode, and estimates the amount of NO X that has adhered to the lean NO X catalyst 9A . Incidentally, NO X deposition amount estimating means 103 is not limited to this,
It may be constructed as to estimate the amount of NO X that has adhered to the lean NO X catalyst 9A based on the amount of NO X detected by the NO X sensor, also estimated based on the operating time of the operating area of the vehicle You may comprise as a thing. That is, since the NO X amount of adhered lean NO X catalyst 9A is considered to substantially correspond to the driving performance of the vehicle, previous NO X
Lean operation time and stoichiometric since performs processing of elimination (or rich) may be estimated NO X adhesion amount based on the operating time and the like during operation.

【0041】また、追加燃料噴射判定手段102は、リ
ーンNOX 触媒9Aに付着したNOX を脱離させるため
に追加燃料噴射制御が必要か否かを判定するものであ
り、これらの制御を開始するための条件(制御開始条
件)及びこれらの制御を解除するための条件(制御解除
条件)を満たしているか否かを判定するようになってい
る。
Further, additional fuel injection determining means 102 is for determining whether or not it is necessary to add a fuel injection control NO X adhering to the lean NO X catalyst 9A to desorb, begin these control It is determined whether or not a condition for performing the control (control start condition) and a condition for releasing these controls (control release condition) are satisfied.

【0042】ここで、制御開始条件としては、NOX
着量が所定量以上であること、主燃焼が後期リーン運転
モードであること、2段燃焼が可能であること〔例え
ば、主燃焼の空燃比(A/F)が20以上であること、
水温WTが10℃以上であること〕、(いずれもアンド
条件)が設定されている。ここでは、NOX 付着量が所
定量以上であるかは、NOX 付着量推定手段103によ
り推定されるNOX 付着量に基づいて判定され、この判
定結果が追加燃料噴射判定手段102に送られるように
なっている。
[0042] Here, as the control start condition, it NO X deposition amount is equal to or greater than a predetermined amount, that the primary combustion is late lean operation mode, it is possible two-stage combustion [e.g., air in the main combustion The fuel ratio (A / F) is 20 or more;
Water temperature WT is 10 ° C. or higher], and (all are AND conditions). Here, either NO X deposition amount is equal to or greater than a predetermined amount, is determined on the basis of the NO X deposition amount estimated by the NO X deposition amount estimating means 103, the determination result is sent to the additional fuel injection determining means 102 It has become.

【0043】また、主燃焼の空燃比(A/F)が20以
上であるか(即ち、空燃比がリーンであるか)は、通常
燃料噴射制御手段105により設定される主燃焼の空燃
比に基づいて判定される。このため、通常燃料噴射制御
手段105から空燃比に関する情報が追加燃料噴射制御
手段104に送られるようになっている。これを条件と
しているのは、リーン運転時には排ガス中に酸素が多く
存在するため、追加燃料を確実に燃焼させることができ
るからである。
Whether the air-fuel ratio (A / F) of the main combustion is equal to or greater than 20 (ie, whether the air-fuel ratio is lean) depends on the air-fuel ratio of the main combustion normally set by the fuel injection control means 105. It is determined based on. For this reason, information on the air-fuel ratio is sent from the normal fuel injection control means 105 to the additional fuel injection control means 104. The reason for this is that a large amount of oxygen is present in the exhaust gas during the lean operation, so that the additional fuel can be reliably burned.

【0044】さらに、例えば水温WTが10℃以上であ
るかは、冷却水温センサ19からの検出情報に基づいて
判定される。このため、冷却水温センサ19からの検出
情報が追加燃料噴射制御手段104に送られるようにな
っている。これを条件としているのは、水温が低すぎる
と追加燃料噴射を行なっても自己着火しにくいからであ
る。
Further, for example, whether the water temperature WT is equal to or higher than 10 ° C. is determined based on detection information from the cooling water temperature sensor 19. For this reason, the detection information from the cooling water temperature sensor 19 is sent to the additional fuel injection control means 104. The reason for this is that if the water temperature is too low, self-ignition is difficult even when additional fuel injection is performed.

【0045】このようにして、追加燃料噴射判定手段1
02は制御開始条件を満たしているか否かの判定を行な
うが、この追加燃料噴射判定手段102は、これらの制
御開始条件を全て満たしている場合に、追加燃料噴射を
行なわせるべく追加燃料噴射制御手段104に信号を送
るようになっている。一方、制御解除条件としては、追
加燃料噴射制御が開始されてから所定時間(例えば、5
秒程度)経過したこと、が設定されている。
As described above, the additional fuel injection determining means 1
02 determines whether or not the control start condition is satisfied. When all of these control start conditions are satisfied, the additional fuel injection determination means 102 performs additional fuel injection control so as to perform additional fuel injection. A signal is sent to the means 104. On the other hand, the control release condition is a predetermined time (for example, 5 seconds) after the start of the additional fuel injection control.
Seconds) has passed.

【0046】この追加燃料噴射制御が開始されてから所
定時間経過したか否かは、タイマ106のカウント結果
に基づいて行なうようになっている。このため、追加燃
料噴射制御が開始されるとタイマ106がそのカウント
を開始するようになっており、タイマ106のカウント
値が追加燃料噴射判定手段102に送られるようになっ
ている。
Whether or not a predetermined time has elapsed since the start of the additional fuel injection control is determined based on the count result of the timer 106. Therefore, when the additional fuel injection control is started, the timer 106 starts counting, and the count value of the timer 106 is sent to the additional fuel injection determination means 102.

【0047】このようにして、追加燃料噴射判定手段1
02は、制御解除条件を満たしているか否かを判定し、
この制御解除条件を満たしている場合は、追加燃料噴射
制御を解除するようになっている。また、追加燃料噴射
制御手段104は、追加燃料噴射判定手段102により
追加燃料噴射が必要であると判定された場合に、追加燃
料噴射の噴射開始時期TINJ を設定するとともに、各サ
イクル内での追加燃料の噴射時間を設定するものであ
る。
As described above, the additional fuel injection determining means 1
02 determines whether a control release condition is satisfied,
When the control release condition is satisfied, the additional fuel injection control is released. Further, when the additional fuel injection determining means 102 determines that additional fuel injection is necessary, the additional fuel injection control means 104 sets the injection start timing T INJ of the additional fuel injection, and sets an additional fuel injection timing in each cycle. This is for setting the injection time of the additional fuel.

【0048】これらの追加燃料噴射の噴射開始時期T
INJ 及び噴射時間を調整することにより、リーンNOX
触媒9Aに供給されるHC,COの量が調整される。つ
まり、追加燃料噴射の開始時期TINJ をなるべく遅い時
期に設定すれば、燃料の霧化が悪化し、燃料の酸化を抑
制することができ、リーンNOX 触媒9Aに供給される
HC,COの量を増加させることができる。また、追加
燃料噴射の噴射時間を長くすれば、追加燃料の噴射量を
増やすことができ、リーンNOX 触媒9Aに供給される
HC,COの量を増加させることができる。
The injection start timing T of these additional fuel injections
By adjusting INJ and injection time, lean NO X
The amounts of HC and CO supplied to the catalyst 9A are adjusted. That is, if the start time T INJ of the additional fuel injection is set as late as possible, the atomization of the fuel is deteriorated, the oxidation of the fuel can be suppressed, and the amount of HC and CO supplied to the lean NO X catalyst 9A can be reduced. The amount can be increased. Further, if the injection time of the additional fuel injection is lengthened, the injection amount of the additional fuel can be increased, and the amounts of HC and CO supplied to the lean NO X catalyst 9A can be increased.

【0049】まず、追加燃料噴射の噴射開始時期TINJ
は、各気筒の膨張行程の中期、又はそれ以降の膨張行程
中に追加燃料噴射が行なわれるように設定される。つま
り、追加燃料の噴射開始時期TINJ は、クランク角検出
手段としてのクランク角センサ21からの検出情報に基
づいて、圧縮行程から膨張行程にかかるピストン圧縮上
死点後クランク角90°付近で追加燃料噴射を行なうよ
うに噴射開始時期TINJ を設定する。
First, the injection start timing T INJ of the additional fuel injection
Is set such that additional fuel injection is performed during the middle stage of the expansion stroke of each cylinder or during the expansion stroke thereafter. That is, the injection start timing T INJ of the additional fuel is added near the crank angle of 90 ° after the piston compression TDC from the compression stroke to the expansion stroke based on the detection information from the crank angle sensor 21 as the crank angle detection means. The injection start timing T INJ is set so as to perform the fuel injection.

【0050】このように噴射開始時期TINJ を設定する
のは、追加燃料噴射によって噴射された燃料を、確実に
燃焼(以下、再燃焼ともいう)させ、これによりリーン
NOX 触媒9Aに付着したNOX を脱離させるのに必要
なCOを発生させるためである。このようにして設定さ
れた噴射開始時期TINJ に追加燃料噴射が行なわれる
と、主燃焼によって燃焼室内に形成された希薄混合気部
分に前炎反応生成物が着火限界近傍の濃度で存在してい
るため、筒内の高温雰囲気に噴射された追加燃料から発
生する前炎反応生成物との総量が着火限界を超えて自己
着火し、追加燃料が燃焼することになる。
The reason why the injection start timing T INJ is set in this manner is that the fuel injected by the additional fuel injection is reliably burned (hereinafter, also referred to as reburning), and thereby adheres to the lean NO X catalyst 9A. it is to generate CO necessary to the NO X desorbed. When the additional fuel injection is performed at the injection start timing T INJ set in this way, the preflame reaction product exists in the lean mixture portion formed in the combustion chamber by the main combustion at a concentration near the ignition limit. Therefore, the total amount of the pre-flame reaction products generated from the additional fuel injected into the high-temperature atmosphere in the cylinder exceeds the ignition limit and self-ignites, and the additional fuel burns.

【0051】ここで、前炎反応生成物濃度が増加し、平
衡濃度を超えて前炎反応速度が指数関数的に爆発的に進
行する時点を着火といい、この時点で火炎(熱炎)が発
生することになる。前炎反応生成物とは、連鎖分岐反応
を推し進めるのに有効な活性な化学反応種であり、例え
ば、CHO,H2 2 ,OH等である。具体的には、追
加燃料噴射制御手段104は、この膨張行程における追
加の燃料噴射において基本となる基本燃料噴射開始時期
TbINJ を、冷却水温度θW ,EGR量,主燃焼におけ
る点火時期TIGによって補正することにより噴射開始時
期TINJ を設定する。このため、主燃焼の目標A/Fに
基づいて予め設定された追加燃料噴射の開始時期用マッ
プをECU23に備えさせるようにしている。
Here, the point at which the preflame reaction product concentration increases and the preflame reaction rate exponentially progresses exponentially beyond the equilibrium concentration is called ignition. At this point, the flame (heat flame) Will happen. The preflame reaction product is an active chemical reactive species effective for promoting the chain branching reaction, and is, for example, CHO, H 2 O 2 , OH, or the like. Specifically, the additional fuel injection control means 104 determines the basic fuel injection start timing Tb INJ which is the basis for the additional fuel injection in the expansion stroke, the cooling water temperature θ W , the EGR amount, and the ignition timing T IG in the main combustion. To set the injection start timing T INJ . For this reason, the ECU 23 is provided with a map for the start timing of the additional fuel injection which is set in advance based on the target A / F of the main combustion.

【0052】次に、追加燃料噴射の噴射時間、即ちイン
ジェクタ駆動時間tPLUSは、リーンNOX 触媒9Aへ供
給される排気の空燃比(排気目標空燃比)が約14程度
になるように設定される。これは、主燃焼の燃料噴射量
に追加の燃料噴射量を加えた総噴射量の空燃比が約14
程度になるように設定する。このように空燃比を設定し
ているのは、リーンNOX 触媒9AからNOX を脱離さ
せるために、リーンNOX 触媒9Aに多くのHC,CO
を供給する必要があるからである。
Next, the injection time of the additional fuel injection, that is, the injector drive time t PLUS, is set so that the air-fuel ratio of the exhaust gas supplied to the lean NO X catalyst 9A (the target exhaust air-fuel ratio) is about 14. You. This is because the air-fuel ratio of the total injection amount obtained by adding the additional fuel injection amount to the main combustion fuel injection amount is about 14%.
Set to about. Thus are you set the air-fuel ratio, in order to the NO X from the lean NO X catalyst 9A eliminated, many of the HC to the lean NO X catalyst 9A, CO
It is necessary to supply

【0053】具体的には、追加燃料噴射制御手段104
は、膨張行程における追加の燃料噴射において基本とな
る基本駆動時間tB を、噴射開始時期TINJ によって補
正することによりインジェクタ駆動時間tPLUSを設定す
る。このため、主燃焼の目標A/Fに基づいて予め設定
されたNOX 脱離用マップがECU23に備えられてい
る。このNOX 脱離用マップは、排気目標空燃比が約1
0程度になるように設定されている。そして、このNO
X 脱離用マップは、追加燃料噴射制御手段104によ
り、NOX を脱離させるための追加燃料噴射を行なう場
合のインジェクタ駆動時間tPLUSを設定する際に選択さ
れる。
More specifically, additional fuel injection control means 104
Sets the injector drive time t PLUS by correcting the basic drive time t B, which is the basis for additional fuel injection in the expansion stroke, with the injection start timing T INJ . Therefore, the target A / F preset NO X desorption map based on the main combustion is provided in the ECU 23. The NO X desorption map exhaust target air-fuel ratio of about 1
It is set to be about 0. And this NO
The X desorption map is selected by the additional fuel injection control means 104 when setting the injector drive time t PLUS for performing additional fuel injection for desorbing NO X.

【0054】ところで、通常燃料噴射制御手段105に
おける燃料噴射制御を説明すると、この通常燃料噴射制
御手段105は、各種センサ類108からの情報に基づ
いて、通常燃料噴射における燃料噴射量を設定する機能
を有する。つまり、燃料噴射量は、燃料噴射時間(イン
ジェクタの駆動時間であって、実際の制御の上ではイン
ジェクタ駆動パルス幅という)tAUとして設定される
が、ストイキオモード,前期噴射モードの場合も後期噴
射モードの場合も、機関負荷(1ストローク当たりの吸
入空気量)Q/Neと目標とする空燃比(A/F、以下
AFとする)等に基づいて、基本駆動時間tp が算出さ
れ、水温センサ19で検出されたエンジン冷却水温,吸
気温センサ12で検出された吸気温,大気圧センサ13
で検出された大気圧等に応じて設定される燃料補正係数
f、インジェクタ無駄時間(デッドタイム)tD 等を考
慮して、燃料噴射時間tAUが設定される。
The fuel injection control by the normal fuel injection control means 105 will be described. The normal fuel injection control means 105 has a function of setting the fuel injection amount in the normal fuel injection based on information from various sensors 108. Having. That is, the fuel injection amount is set as the fuel injection time (injector drive time, which is referred to as injector drive pulse width in actual control) t AU , but also in the stoichiometric mode and the former injection mode in the latter period. in the case of injection mode, the engine load (intake air quantity per one stroke) air-fuel ratio to Q / Ne and the target (a / F, hereinafter referred to as AF) on the basis of such a basic drive time t p is calculated, The engine cooling water temperature detected by the water temperature sensor 19, the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor 12, the atmospheric pressure sensor 13
The fuel injection time t AU is set in consideration of the fuel correction coefficient f set in accordance with the atmospheric pressure and the like detected in the above, the injector dead time (dead time) t D, and the like.

【0055】本実施形態にかかる排気浄化装置は、上述
のように構成されているので、例えば図5のフローチャ
ートに示すようにして排気浄化にかかる制御が行なわれ
る。まず、ステップS10で、NOX 付着量推定手段
(NOX 付着量推定手段)103によりリーンNOX
媒9Aに付着しているNOX 付着量が推定され、ステッ
プS20で、追加燃料噴射判定手段102により、推定
されたNOX 付着量が所定量以上であるか否かが判定さ
れる。
Since the exhaust gas purifying apparatus according to the present embodiment is configured as described above, control relating to exhaust gas purifying is performed, for example, as shown in the flowchart of FIG. First, in step S10, NO X deposition amount adhered to the lean NO X catalyst 9A by NO X deposition amount estimating means (NO X deposition amount estimating means) 103 is estimated, at step S20, additional fuel injection determining means 102 Thus, it is determined whether or not the estimated NO X adhesion amount is equal to or more than a predetermined amount.

【0056】この判定の結果、推定されたNOX 付着量
が所定量以上であるとされた場合はステップS30に進
み、追加燃料噴射判定手段102により、空燃比が20
以上であるか否かが判定され、空燃比が20以上である
場合は、ステップS40に進む。ステップS40では、
追加燃料噴射判定手段102により、冷却水温センサ1
9により検出される水温WTが10℃以上であるか否か
が判定され、水温WTが10℃以上である場合はステッ
プS50に進む。
If the result of this determination is that the estimated NO X adhesion amount is equal to or greater than the predetermined amount, the flow proceeds to step S30, where the additional fuel injection determination means 102 determines that the air-fuel ratio is
It is determined whether or not the above is true. If the air-fuel ratio is 20 or more, the process proceeds to step S40. In step S40,
The cooling water temperature sensor 1
It is determined whether the water temperature WT detected by step 9 is equal to or higher than 10 ° C., and if the water temperature WT is equal to or higher than 10 ° C., the process proceeds to step S50.

【0057】そして、ステップS50では、追加燃料噴
射制御手段104により、膨張行程における追加燃料噴
射の噴射開始時期TINJ 及びインジェクタ駆動時間t
PLUSがマップから読み込まれ、ステップS60に進み、
この噴射開始時期TINJ 及びインジェクタ駆動時間t
PLUSに基づいて膨張行程における追加燃料噴射が行なわ
れる。
In step S50, the additional fuel injection control means 104 controls the injection start timing T INJ and the injector drive time t of the additional fuel injection in the expansion stroke.
PLUS is read from the map, and proceeds to step S60,
The injection start time T INJ and the injector drive time t
Additional fuel injection in the expansion stroke is performed based on PLUS .

【0058】この追加燃料噴射が開始されると、ステッ
プS70でタイマ106が起動し、ステップ80で、追
加燃料噴射が開始されてから所定時間経過したか否か
が、タイマ106のカウント値が所定値を越えたか否か
により判定される。この判定の結果、追加燃料噴射が開
始されてから所定時間経過したと判定された場合は、ス
テップS90に進み、タイマ106をリセットし、リー
ンNOX 触媒9Aに付着しているNOX は十分に脱離さ
れたとして膨張行程における追加燃料噴射を終了し、リ
ターンする。
When the additional fuel injection is started, the timer 106 is started in step S70, and in step 80, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the start of the additional fuel injection. It is determined by whether or not the value has been exceeded. If it is determined that the additional fuel injection is determined since the start and the predetermined time has elapsed, the process proceeds to step S90, the timer 106 is reset, NO X adhering to the lean NO X catalyst 9A is sufficiently It is determined that the fuel has been detached, the additional fuel injection in the expansion stroke ends, and the process returns.

【0059】なお、ステップS80の追加燃料噴射が開
始されてから所定時間経過したか否かの判定は、所定時
間経過するまで繰り返される。ところで、ステップS2
0でNOX 付着量が所定量以上でないと判定された場
合、ステップS30で空燃比が20以上でないと判定さ
れた場合、ステップS40で冷却水温センサ19により
検出される水温WTが10℃以上でないと判定された場
合は、いずれもリーンNOX 触媒9Aに付着したNOX
を脱離させるための膨張行程における追加燃料噴射を行
なわず、リターンする。
The determination of whether a predetermined time has elapsed since the start of the additional fuel injection in step S80 is repeated until the predetermined time has elapsed. By the way, step S2
If NO X amount of adhered 0 is determined to less than the predetermined amount, when the air-fuel ratio is determined to not more than 20 at step S30, the water temperature WT detected by the coolant temperature sensor 19 in step S40 is not 10 ° C. or higher If it is determined, NO X which both adhered to the lean NO X catalyst 9A
The routine returns without performing additional fuel injection in the expansion stroke for desorbing the fuel.

【0060】本排気浄化装置は、上述のように動作する
ため、トルク変動を生じさせることなく、リーンNOX
触媒9Aに確実にCOを供給することができるため、リ
ーンNOX 触媒9Aに付着したNOX の脱離反応を促進
させ、確実にリーンNOX 触媒9Aの再生をすることが
でき、これにより、リーンNOX 触媒9Aの性能を向上
させることができるという利点がある。
Since the present exhaust gas purifying apparatus operates as described above, lean NO X is produced without causing torque fluctuation.
Since CO can be reliably supplied to the catalyst 9A, the desorption reaction of NO X attached to the lean NO X catalyst 9A can be promoted, and the lean NO X catalyst 9A can be surely regenerated. There is an advantage that the performance of the lean NO X catalyst 9A can be improved.

【0061】また、追加燃料噴射の噴射時期を変化させ
ることで、リーンNOX 触媒9Aに付着していると推定
されるNOX 量に応じて、排ガス中のHC,CO濃度を
変えることができ、リーンNOX 触媒9Aに付着したN
X 量に対して適正な濃度のHC,COを供給できると
いう利点がある。つまり、リーンNOX 触媒9Aに付着
していると推定されるNOX 量が多い場合は、膨張行程
における追加燃料噴射の噴射時期をできるだけ遅らせる
ようにして、燃料霧化を悪化させ、これにより燃料の酸
化を抑えて、高濃度のHC,COが生成されるようにす
る。
Further, by changing the injection timing of the additional fuel injection, the concentrations of HC and CO in the exhaust gas can be changed in accordance with the amount of NO X estimated to be attached to the lean NO X catalyst 9A. Attached to the lean NO X catalyst 9A
O X proper concentration with respect to the amount of HC, can be advantageously supplied CO. That is, when the amount of NO X estimated to be attached to the lean NO X catalyst 9A is large, the injection timing of the additional fuel injection in the expansion stroke is delayed as much as possible to worsen the fuel atomization, thereby Is suppressed so that high concentrations of HC and CO are generated.

【0062】このように、排ガス中のHC,CO濃度を
変えることができるため、リーンNOX 触媒9Aに付着
していると推定されるNOX 量に応じて、効率的にリー
ンNOX 触媒9Aに付着しているNOX を脱離させるこ
とができるという利点がある。また、追加燃料噴射は膨
張行程で行なっているので、エンジンの出力トルクの変
動が少なく、特に、膨張行程後半で行なうようにするこ
とで、この追加燃料噴射によりトルク変動がほとんど生
じることがないという利点もある。
As described above, since the concentrations of HC and CO in the exhaust gas can be changed, the lean NO X catalyst 9A can be efficiently made in accordance with the NO X amount estimated to be attached to the lean NO X catalyst 9A. there is an advantage that the NO X adhered can be detached to. In addition, since the additional fuel injection is performed during the expansion stroke, the output torque of the engine is less fluctuated. In particular, when the additional fuel injection is performed during the latter half of the expansion stroke, torque fluctuation hardly occurs due to the additional fuel injection. There are advantages too.

【0063】このため、図6に示すように、トルク変動
の考慮をせずに、リーンNOX 触媒9AからNOX を脱
離させるための還元剤発生分としての追加燃料噴射量を
設定でき、多くの追加燃料を噴射することができ、1サ
イクル中で多くのHC,COをリーンNOX 触媒9Aに
供給することができ、確実にリーンNOX 触媒9Aから
NOX を脱離させることができる。
For this reason, as shown in FIG. 6, it is possible to set an additional fuel injection amount as a reducing agent generation amount for desorbing NO X from the lean NO X catalyst 9A without considering torque fluctuation. can be injected a number of additional fuel, a number of HC in one cycle, CO and can be supplied to the lean NO X catalyst 9A, it is possible to reliably desorbed NO X from the lean NO X catalyst 9A .

【0064】また、主燃焼の空燃比がリーンであれば追
加燃料噴射を行なうことができるため、幅広い運転状況
(例えば、通常の運転中)でリーンNOX 触媒9Aから
のNOX の脱離を行なうことができるという利点があ
る。なお、本実施形態の排気浄化装置に、別に、SOX
付着量推定手段を備えさせ、このSOX 付着量推定手段
により推定されるSOX の付着量に応じて、追加燃料噴
射を行なうようにすれば、リーンNOX 触媒9Aに付着
したSOX を脱離させることもでき、リーンNOX 触媒
9AのNOX 付着能力の低下を抑制することができ、リ
ーンNOX 触媒9Aの性能を、さらに向上させることが
できることになる。ただ、硫酸塩の方が硫酸塩よりも安
定であるため、排気空燃比をよりリッチに、例えばA/
F11程度にする必要がある。
Further, if the air-fuel ratio of the main combustion is lean, additional fuel injection can be performed, so that NO X can be desorbed from the lean NO X catalyst 9A in a wide range of operating conditions (for example, during normal operation). There is an advantage that it can be performed. It should be noted that SO X
Let includes a deposition amount estimating means, in accordance with the amount of adhering SO X is estimated by the SO X deposition amount estimating means, when to perform additional fuel injection, de the SO X adhering to the lean NO X catalyst 9A The lean NO X catalyst 9 </ b> A can be prevented from lowering in NO X adhesion ability, and the performance of the lean NO X catalyst 9 A can be further improved. However, since the sulfate is more stable than the sulfate, the exhaust air-fuel ratio is made richer, for example, A /
It needs to be about F11.

【0065】ここで、SOX 付着量推定手段は、インジ
ェクタ駆動時間の積算値から求められる総燃料噴射量や
車両の走行距離に基づいてリーンNOX 触媒9Aに付着
したSOX 量を推定するように構成する。また、本実施
形態の排気浄化装置では、追加燃料噴射を膨張行程の中
期又はそれ以降(例えば、ピストン圧縮上死点後クラン
ク角90°付近)で行なうようにしているが、これに限
られるものではなく、トルク変動を抑えながら、追加燃
料を再燃焼させることができるのであれば、膨張行程内
の他の時期や排気行程に追加燃料噴射を行なうようにし
てもよい。
Here, the SO X adhering amount estimating means estimates the SO X amount adhering to the lean NO X catalyst 9A based on the total fuel injection amount obtained from the integrated value of the injector driving time and the traveling distance of the vehicle. To be configured. Further, in the exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment, the additional fuel injection is performed in the middle stage or later of the expansion stroke (for example, near the crank angle of 90 ° after the piston compression top dead center), but is not limited thereto. Instead, if the additional fuel can be reburned while suppressing the torque fluctuation, the additional fuel injection may be performed at another time within the expansion stroke or at the exhaust stroke.

【0066】特に、冷却水温が低温の場合は、追加燃料
噴射を膨張行程の中期又はそれ以降で行なっても自己着
火しにくいため、この場合は、膨張行程の前期(例え
ば、ピストン圧縮上死点後クランク角35°〜50°付
近)の主燃焼の火炎残存期間内に追加燃料噴射を行なう
ようにすると良い。このようにすれば、冷却水温が低温
の場合であっても、追加燃料を確実に再燃焼させること
ができる。
In particular, when the cooling water temperature is low, even if the additional fuel injection is performed in the middle stage or later of the expansion stroke, self-ignition is difficult, so in this case, the first half of the expansion stroke (for example, the piston compression top dead center) The additional fuel injection may be performed during the remaining flame period of the main combustion at a rear crank angle of about 35 ° to 50 °). In this way, even if the cooling water temperature is low, the additional fuel can be reliably reburned.

【0067】また、本実施形態の排気浄化装置では、リ
ーンNOX 触媒9Aは、担体上に白金Pt及びバリウム
Baを担持させたものとしているが、これに限られるも
のではなく、他の貴金属,金属等を担体上に担持させた
ものでもよい。さらに、本実施形態の排気浄化装置で
は、各気筒で順次膨張行程噴射を行なうようにしている
が、4気筒のうちの特定気筒のみで膨張行程噴射を行な
うように設定してもよい。また、本実施形態の排気浄化
装置では、所定サイクル毎(例えば、2サイクルに1
回)に膨張行程噴射を行なうように設定してもよい。
In the exhaust gas purifying apparatus of this embodiment, the lean NO X catalyst 9A has platinum Pt and barium Ba supported on a carrier. However, the present invention is not limited to this. A metal or the like supported on a carrier may be used. Furthermore, in the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment, the expansion stroke injection is performed sequentially in each cylinder, but the expansion stroke injection may be performed only in a specific cylinder among the four cylinders. Further, in the exhaust gas purification apparatus of the present embodiment, every predetermined cycle (for example, 1 every 2 cycles)
) May be set to perform the expansion stroke injection.

【0068】また、本実施形態の排気浄化装置は、火花
点火式の筒内噴射型エンジンに備えられるようにしてい
るが、これに限られるものではなく、例えばディーゼル
エンジンに備えるようにしてもよい。
Further, the exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment is provided for a spark ignition type direct injection type engine. However, the present invention is not limited to this. For example, it may be provided for a diesel engine. .

【0069】[0069]

【発明の効果】以上詳述したように、請求項1記載の本
発明の筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置によれば、他
のデバイスを別に用いる必要がなく、トルク変動を生じ
させず、リーンNOX 触媒に確実にCOを供給すること
ができるため、リーンNOX 触媒に付着したNOX の脱
離反応を促進させ、確実にリーンNOX 触媒の再生をす
ることができ、これにより、リーンNOX 触媒の性能を
向上させることができるという利点がある。
As described above in detail, according to the exhaust gas purifying apparatus for a direct injection type internal combustion engine of the present invention, it is not necessary to use another device separately, and torque fluctuation does not occur. , can be supplied reliably CO in lean NO X catalyst, to promote the elimination reaction of the NO X attached to the lean NO X catalyst, it is possible to reliably the regeneration of the lean NO X catalyst, thereby There is an advantage that the performance of the lean NO X catalyst can be improved.

【0070】請求項2記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関の排気浄化装置によれば、NOX付着量推定手段によ
りNOX 触媒へのNOX の付着量を推定することで、適
切な時期にNOX 脱離手段を作動させることができ、N
X 付着量推定手段により推定されるNOX 量に応じて
適正な濃度のHC,COを供給できるという利点もあ
る。
[0070] According to the exhaust purification system of a cylinder injection type internal combustion engine of the present invention of claim 2, wherein, to estimate the deposition amount of the NO X in the NO X catalyst by NO X deposition amount estimating means, suitable can activate NO X desorption means the time, N
There is also an advantage that HC and CO at appropriate concentrations can be supplied according to the NO X amount estimated by the O X adhesion amount estimation means.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態にかかる筒内噴射型内燃機
関の排気浄化装置の制御系の要部構成を模式的に示すブ
ロック図である。
FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a main configuration of a control system of an exhaust gas purification apparatus for a direct injection internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態にかかる筒内噴射型内燃機
関の制御ブロック図である。
FIG. 2 is a control block diagram of a direct injection internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態にかかる筒内噴射型内燃機
関の全体構成図である。
FIG. 3 is an overall configuration diagram of a direct injection internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施形態にかかる筒内噴射型内燃機
関の排気浄化装置におけるリーンNOX 触媒を説明する
ための模式図であり、(a)はリーンNOX 触媒の構成
を示す図、(b)はリーンNOX 触媒の付着機能を示す
図、(c)はリーンNOX 触媒の脱離機能を示す図であ
る。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a lean NO X catalyst in an exhaust purification device for a direct injection internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4A is a diagram showing a configuration of a lean NO X catalyst; (B) is a diagram showing a function of attaching a lean NO X catalyst, and (c) is a diagram showing a desorption function of a lean NO X catalyst.

【図5】本発明の一実施形態にかかる筒内噴射型内燃機
関の排気浄化装置の追加燃料噴射制御を示すフローチャ
ートである。
FIG. 5 is a flowchart showing additional fuel injection control of the exhaust gas purification device for a direct injection internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施形態にかかる筒内噴射型内燃機
関の排気浄化装置の効果を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating the effect of the exhaust gas purifying apparatus for a direct injection internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.

【図7】従来の筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置の課
題を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a problem of a conventional exhaust gas purification apparatus for a direct injection internal combustion engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

8 燃料噴射弁 9 排出ガス浄化用触媒としての排出ガス浄化用触媒コ
ンバータ 9A リーンNOx 触媒 9B 三元触媒 19 冷却水温センサ 23 電子制御ユニット(ECU) 101 燃料噴射制御手段 102 追加燃料噴射判定手段 103 NOX 付着量推定手段 104 追加燃料噴射制御手段 105 通常燃料噴射制御手段 106 タイマ 107 NOX 脱離手段 108 各種センサ類
8 fuel injection valve 9 lean catalytic converter 9A for exhaust gas purification as the exhaust gas purifying catalyst the NO x catalyst 9B three-way catalyst 19 the cooling water temperature sensor 23 an electronic control unit (ECU) 101 fuel injection control means 102 additional fuel injection determining means 103 NO X adhesion amount estimation means 104 Additional fuel injection control means 105 Normal fuel injection control means 106 Timer 107 NO X desorption means 108 Various sensors

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F01N 3/24 F01N 3/24 B 3/28 301 3/28 301C F02B 17/00 F02B 17/00 F F02D 41/02 301 F02D 41/02 301A ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F01N 3/24 F01N 3/24 B 3/28 301 3/28 301C F02B 17/00 F02B 17/00 F F02D 41/02 301 F02D 41/02 301A

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射
弁を備え、少なくとも圧縮行程時に該燃料噴射弁より燃
料を噴射して層状燃焼を行なわせる筒内噴射型内燃機関
に備えられた排気浄化装置において、 該内燃機関の排気通路に設けられ、酸素濃度過剰雰囲気
でNOX を硝酸塩として付着させ該硝酸塩を酸素濃度低
下雰囲気で排ガス中のCOと反応させて炭酸塩を生成し
該NOX を脱離するリーンNOX 触媒と、 該層状燃焼のための主噴射以外に膨張行程中に追加燃料
を噴射させ筒内で再燃焼させてCOを生成し該リーンN
X 触媒に付着したNOX の脱離を促進させるNOX
離手段とを備えて構成されることを特徴とする、筒内噴
射型内燃機関の排気浄化装置。
An exhaust purification system provided in an in-cylinder injection type internal combustion engine having a fuel injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber and injecting fuel from the fuel injection valve at least during a compression stroke to perform stratified combustion. in the device, provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, an oxygen concentration excess atmosphere is deposited as nitrates NO X in the nitrate is reacted with CO in the exhaust gas at an oxygen concentration reduction atmosphere to produce a carbonate the NO X and the lean NO X catalyst for elimination, the generate CO by reburning in the cylinder to inject additional fuel in addition to the main injection during the expansion stroke for the layered combustion lean N
O X desorption of the NO X attached to the catalyst and a NO X desorption means to promote characterized in that it is configured exhaust gas purification apparatus for a cylinder injection type internal combustion engine.
【請求項2】 該リーンNOX 触媒に付着し該リーンN
X 触媒の付着能力を低下させるNOX の付着量を推定
するNOX 付着量推定手段を有し、 該NOX 付着量推定手段からの出力に応じて該イオウ成
分脱離手段を作動させることを特徴とする、請求項1記
載の筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置。
2. A attached to the lean NO X catalyst the lean N
It has a NO X deposition amount estimating means for estimating a deposition amount of the NO X reducing the adhesion ability of O X catalyst, actuating the sulfur component desorption means in response to an output from the NO X deposition amount estimating means The exhaust gas purifying apparatus for a direct injection internal combustion engine according to claim 1, characterized in that:
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