JP3405197B2 - Internal combustion engine - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an internal combustion engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】リーン混合気を燃焼せしめるようにした
内燃機関において、流入する排気ガスの空燃比がリーン
のときにはNOx を吸収し、流入する排気ガスがリッチ
又は理論空燃比になると吸収したNOx を放出するNO
x 吸収剤を機関排気通路内に配置し、リーン混合気を燃
焼せしめた際に発生するNOx をNOx 吸収剤により吸
収し、NOx 吸収剤のNOx 吸収能力が飽和する前に燃
焼室に供給される混合気の空燃比を一時的にリッチ又は
理論空燃比にしてNOx 吸収剤からNOx を放出させる
と共に放出されたNOx を還元ガス、即ち排気ガス中に
含まれる未燃HC,COにより還元するようにした内燃
機関が公知である(特開平6−294319号公報参
照)。2. Description of the Related Art In an internal combustion engine in which a lean mixture is burned, NO x is absorbed when the inflowing exhaust gas has a lean air-fuel ratio, and NOx is absorbed when the inflowing exhaust gas has a rich or stoichiometric air-fuel ratio. NO releasing x
The x absorbent disposed in an engine exhaust passage, the NO x generated when burned lean mixture is absorbed by the NO x absorbent, the combustion chamber before the absorption of NO x capacity of the NO x absorbent becomes saturated The air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the air is temporarily made rich or the theoretical air-fuel ratio to release NO x from the NO x absorbent and the released NO x is reduced gas, that is, unburned HC contained in the exhaust gas. , CO are known to reduce the internal combustion engine (see Japanese Patent Laid-Open No. 6-294319).
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが内燃機関が排
気ガスを機関吸気通路内に再循環するための排気ガス再
循環装置を具備しており、排気ガスの再循環中にNOx
吸収剤からNOx を放出すべく空燃比をリーン空燃比か
らリッチ空燃比に切換えるようにした場合には、空燃比
切換作用開始直前のリーン空燃比のリーンの度合によっ
てNOx 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がかなり変
化する。However, the internal combustion engine is provided with an exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas into the engine intake passage, and NO x is recirculated during exhaust gas recirculation.
When the air-fuel ratio in order to release the NO x from the absorbent and from the lean air-fuel ratio is switched to a rich air-fuel ratio flows into the NO x absorbent by the lean degree of the lean air-fuel ratio immediately before the start air-fuel ratio switching action The air-fuel ratio of the exhaust gas changes considerably.
【0004】即ち、リーン空燃比のもとで燃焼が行われ
ている場合には機関から排出される排気ガス中に過剰の
空気が含まれており、従ってこのとき機関吸気通路内に
再循環せしめられる排気ガス中にも過剰の空気が含まれ
ている。再循環排気ガス中に含まれる過剰空気は再び燃
焼室内に供給され、斯くして燃焼室内の空燃比は再循環
排気ガス中の過剰空気の影響を受けることになる。That is, when combustion is performed under a lean air-fuel ratio, the exhaust gas discharged from the engine contains excess air. Therefore, at this time, recirculation is performed in the engine intake passage. Excess air is also contained in the exhaust gas generated. The excess air contained in the recirculated exhaust gas is supplied again to the combustion chamber, so that the air-fuel ratio in the combustion chamber is affected by the excess air in the recirculated exhaust gas.
【0005】NOx 吸収剤からNOx を放出すべく空燃
比の切換作用が開始される直前のリーン空燃比のリーン
の度合が小さい場合には再循環排気ガス中に含まれる過
剰空気の量が少く、従ってこの場合には燃焼室内の空燃
比は再循環排気ガス中の過剰酸素の影響をほとんど受け
ない。従ってこの場合にはリーン空燃比を予め定められ
たリッチ空燃比とするのに必要な量だけ燃料噴射量を増
大させれば排気ガスの空燃比はただちに予め定められた
リッチ空燃比となり、斯くしてNOx 吸収剤からただち
にNOx が放出されることになる。When the lean degree of the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching operation to release NO x from the NO x absorbent is small, the amount of excess air contained in the recirculated exhaust gas is reduced. Low, and therefore the air-fuel ratio in the combustion chamber is in this case almost unaffected by excess oxygen in the recirculated exhaust gas. Therefore, in this case, if the fuel injection amount is increased by an amount required to make the lean air-fuel ratio the predetermined rich air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust gas immediately becomes the predetermined rich air-fuel ratio, and immediately NO x is to be released from the NO x absorbent Te.
【0006】これに対し、NOx 吸収剤からNOx を放
出すべく空燃比の切換作用が開始される直前のリーン空
燃比のリーンの度合が大きい場合には再循環排気ガス中
に含まれる過剰空気の量が多く、従ってこの場合、リー
ン空燃比を予め定められたリッチ空燃比とするのに必要
な量だけ燃料噴射量を増大しても排気ガスの空燃比はた
だちに予め定められたリッチ空燃比とはならず、燃料噴
射量の増大後暫らくの間はリーン空燃比に維持されるの
でNOx 吸収剤からはただちにNOx が放出されない。On the other hand, when the lean degree of the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching action to release the NO x from the NO x absorbent is large, the excess amount contained in the recirculated exhaust gas is increased. There is a large amount of air, and in this case, therefore, even if the fuel injection amount is increased by an amount necessary to bring the lean air-fuel ratio to the predetermined rich air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust gas immediately becomes the predetermined rich air-fuel ratio. ratio and not during the increase after interim pleasure of the fuel injection amount immediately nO x from the nO x absorbent so is maintained at a lean air-fuel ratio is not released.
【0007】従って、空燃比の切換作用直前のリーン空
燃比が大きいときと、空燃比の切換作用直前のリーン空
燃比が小さいときでは同一の機関負荷および機関回転数
において空燃比をリーン空燃比からリッチ空燃比に切換
えるときであってもNOx 吸収剤からNOx を放出させ
るのに必要な予め定められた量の還元ガスをNOx 吸収
剤に送り込むようにするには噴射燃料の増大量又は噴射
燃料の増大作用を続行する時間等を変えなければならな
いことになる。Therefore, when the lean air-fuel ratio immediately before the air-fuel ratio switching operation is large and when the lean air-fuel ratio immediately before the air-fuel ratio switching operation is small, the air-fuel ratio is changed from the lean air-fuel ratio at the same engine load and engine speed. increasing the amount of injected fuel to the amount of reducing gas to a predetermined required to release the NO x as sent into the NO x absorbent even from the NO x absorbent when switching to a rich air-fuel ratio or It is necessary to change the time for continuing the increasing action of the injected fuel.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】従って、1番目の発明で
は、機関排気通路内に排出された排気ガスを機関吸気通
路内に再循環するための排気ガス再循環装置を具備し、
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス
中に含まれるNOx を吸収しかつ流入する排気ガスの空
燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収したNOx を
放出するNOx吸収剤を機関排気通路内に配置し、リー
ン空燃比のもとで燃焼が行われているときにNOx 吸収
剤からNOx を放出させるときには燃料噴射量を増大し
て空燃比を一時的にリッチにし、それによってNOx 吸
収剤からNOx を放出させるのに必要な予め定められた
量の還元ガスをNOx 吸収剤に送り込むようにした内燃
機関において、排気ガスの再循環中にNOx 吸収剤から
NOx を放出すべく空燃比をリーン空燃比からリッチ空
燃比に切換えるときに空燃比切換作用開始直前のリーン
空燃比に基づいて噴射燃料の増大量、噴射燃料の増大作
用を続行する時間又は噴射燃料の増大作用の開始時期の
少くともいずれか一つを制御する噴射制御手段を具備
し、或る機関負荷および機関回転数における空燃比切換
作用開始直前のリーン空燃比が予め定められた空燃比よ
りも大きいときには、空燃比切換作用開始直後における
排気ガスの空燃比の低下速度が遅くても予め定められた
量の還元ガスをNOx 吸収剤に送り込めるように、上述
の或る機関負荷および機関回転数と同一の機関負荷およ
び機関回転数における空燃比切換作用開始直前のリーン
空燃比が予め定められた空燃比よりも小さい場合に対
し、噴射燃料の増大量、噴射燃料の増大作用を続行する
時間、又は噴射燃料の増大作用の開始時期の少くともい
ずれか一つを変えるようにしている。Therefore, according to the first aspect of the invention, an exhaust gas recirculation device is provided for recirculating the exhaust gas discharged into the engine exhaust passage into the engine intake passage,
The the NO x absorbent air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas to release the NO x when the air-fuel ratio of the exhaust gas absorb and flowing the NO x contained in the exhaust gas is absorbed and becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich when the lean place the engine exhaust passage, and temporarily rich air-fuel ratio by increasing the amount of fuel injection when to release the NO x from the NO x absorbent when burning fuel under a lean air-fuel ratio has been performed, in whereby an internal combustion engine in which the predetermined amount of reducing gas required to feed the the NO x absorbent to be released the NO x from the NO x absorbent from the NO x absorbent in the recirculation of the exhaust gases increasing the amount of injected fuel based on the lean air-fuel ratio immediately before the start air-fuel ratio switching action when the air-fuel ratio in order to release the NO x switching from the lean air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio, time or injection to continue increasing effect of the injected fuel An air-fuel ratio having a predetermined lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching action at a certain engine load and engine speed, is provided with an injection control means for controlling at least one of the start timings of the fuel increasing action. when greater than, as Okurikomeru the reducing gas in an amount which reduced speed is predetermined at the latest air-fuel ratio of the exhaust gas immediately after the start air-fuel ratio switching action to the NO x absorbent, above certain engine load and Continuing to increase the amount of injected fuel and increase the amount of injected fuel when the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching operation at the same engine load and engine speed as the engine speed is smaller than the predetermined air-fuel ratio Or at least one of the start time of the increasing action of the injected fuel is changed.
【0009】2番目の発明では1番目の発明において、
空燃比切換作用開始直前のリーン空燃比が予め定められ
た空燃比よりも小さいときには、空燃比切換作用開始後
ただちに空燃比を予め定められたリッチ空燃比に維持す
るのに必要な量だけ燃料噴射量が増大せしめられると共
に予め定められた量の還元ガスをNOx 吸収剤に送り込
むのに必要な期間に亘って燃料噴射量の増大作用が続行
せしめられる。In the second invention, in the first invention,
When the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching operation is smaller than the predetermined air-fuel ratio, the amount of fuel injection required to maintain the air-fuel ratio at the predetermined rich air-fuel ratio immediately after the start of the air-fuel ratio switching operation is performed. The amount is increased and the action of increasing the fuel injection amount is continued for the period required to deliver a predetermined amount of reducing gas to the NO x absorbent.
【0010】3番目の発明では1番目の発明において、
或る機関負荷および機関回転数における空燃比切換作用
開始直前のリーン空燃比が予め定められた空燃比よりも
大きいときには、上述の或る機関負荷および機関回転数
と同一の機関負荷および機関回転数における空燃比切換
作用開始直前のリーン空燃比が予め定められた空燃比よ
りも小さい場合と比べて噴射燃料の増大量が増大せしめ
られる。In the third invention, in the first invention,
When the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching operation at a certain engine load and engine speed is larger than a predetermined air-fuel ratio, the engine load and engine speed that are the same as the above-mentioned certain engine load and engine speed. The increase amount of the injected fuel is increased as compared with the case where the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching action in is smaller than the predetermined air-fuel ratio.
【0011】4番目の発明では3番目の発明において、
空燃比切換作用開始直前のリーン空燃比が予め定められ
た空燃比よりも大きいときには、空燃比切換作用開始直
前のリーン空燃比が大きいほど噴射燃料の増大量が増大
せしめられる。5番目の発明では1番目の発明におい
て、或る機関負荷および機関回転数における空燃比切換
作用開始直前のリーン空燃比が予め定められた空燃比よ
りも大きいときには、上述の或る機関負荷および機関回
転数と同一の機関負荷および機関回転数における空燃比
切換作用開始直前のリーン空燃比が予め定められた空燃
比よりも小さい場合と比べて噴射燃料の増大作用を続行
する時間が長くされる。In the fourth invention, in the third invention,
When the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching operation is larger than the predetermined air-fuel ratio, the increase amount of the injected fuel is increased as the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching operation becomes larger. In a fifth aspect based on the first aspect, when the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching action at a certain engine load and engine speed is larger than a predetermined air-fuel ratio, the above-mentioned certain engine load and engine are provided. Compared with the case where the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching operation at the same engine load and engine speed as the engine speed is smaller than the predetermined air-fuel ratio, the time for continuing the increasing action of the injected fuel is lengthened.
【0012】6番目の発明では5番目の発明において、
空燃比切換作用開始直前のリーン空燃比が予め定められ
た空燃比よりも大きいときには、空燃比切換作用開始直
前のリーン空燃比が大きいほど噴射燃料の増大作用を続
行する時間が長くされる。7番目の発明では1番目の発
明において、或る機関負荷および機関回転数における空
燃比切換作用開始直前のリーン空燃比が予め定められた
空燃比よりも大きいときには、空燃比が予め定められた
期間、予め定められた空燃比よりも小さいリーン空燃比
とされ、次いで空燃比がリッチに切換えられる。In the sixth invention, in the fifth invention,
When the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching action is larger than the predetermined air-fuel ratio, the larger the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching action, the longer the time for continuing the action of increasing the injected fuel is. In a seventh aspect based on the first aspect, when the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching action at a certain engine load and engine speed is larger than the predetermined air-fuel ratio, the air-fuel ratio is in a predetermined period. , A lean air-fuel ratio smaller than a predetermined air-fuel ratio, and then the air-fuel ratio is switched to rich.
【0013】8番目の発明では7番目の発明において、
空燃比切換作用開始直前のリーン空燃比が予め定められ
た空燃比よりも大きいときには、空燃比切換作用開始直
前のリーン空燃比が大きいほど予め定められた期間が長
くされる。9番目の発明では1番目の発明において、内
燃機関が燃焼室内に供給される再循環排気ガス量を増大
していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、
燃焼室内に供給される再循環排気ガス量を更に増大して
いくと燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲の
ガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほとんど発
生しなくなる圧縮着火式内燃機関からなり、煤の発生量
がピークとなる再循環排気ガス量よりも燃焼室内に供給
される再循環排気ガス量が多くかつ空燃比が予め定めら
れた空燃比よりも小さい第1の燃焼と、煤の発生量がピ
ークとなる再循環ガス量よりも燃焼室内に供給される再
循環排気ガス量が少くかつ空燃比が予め定められた空燃
比よりも大きい第2の燃焼とを選択的に切換える切換手
段と、NOx 吸収剤からNOx を放出すべきか否かを判
断する判断手段とを具備し、第2の燃焼が行われている
ときにNOx 吸収剤からNOx を放出すべきであると判
断されたときには第2の燃焼から第1の燃焼に切換えら
れたときに空燃比が一時的にリッチにされ、このとき空
燃比切換作用開始直前のリーン空燃比が予め定められた
空燃比よりも大きくなっている。In the eighth invention, in the seventh invention,
When the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching action is larger than the predetermined air-fuel ratio, the predetermined period is lengthened as the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching action increases. In the ninth invention, in the first invention, when the internal combustion engine increases the amount of recirculated exhaust gas supplied into the combustion chamber, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak.
When the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is further increased, the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber becomes lower than the temperature at which soot is produced, and soot is hardly generated. The first combustion, which consists of an internal combustion engine, has a larger amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber than the amount of recirculated exhaust gas at which the amount of soot is peaked, and the air-fuel ratio is smaller than a predetermined air-fuel ratio. And second combustion in which the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is smaller than the amount of recirculated gas at which the soot generation amount reaches a peak and the air-fuel ratio is larger than a predetermined air-fuel ratio. and switching means for switching to, comprising a determining means for determining whether or not to release the NO x from the NO x absorbent, release the NO x from the NO x absorbent when the second combustion is being performed When it is judged that it should be issued Is from the combustion air-fuel ratio is rich temporarily when it is switched to the first combustion is larger than the air-fuel ratio lean air-fuel ratio is predetermined in this case the air-fuel ratio switching action for immediately before the start.
【0014】10番目の発明では9番目の発明におい
て、第1の燃焼が行われているときにNOx 吸収剤から
NOx を放出すべきであると判断されたときには燃料噴
射量が増大せしめられて空燃比が一時的にリッチとされ
る。11番目の発明では9番目の発明において、NOx
吸収剤に吸収されているNOx 量を推定する推定手段を
具備し、第2の燃焼が行われているときに推定手段によ
り推定されたNOx 量が予め定められた第1の許容最大
値を越えたときには第2の燃焼から第1の燃焼に切換え
られたときに空燃比が一時的にリッチとされ、第2の燃
焼が行われているときに推定手段により推定されたNO
x 量が第1の許容最大値よりも大きい予め定められた第
2の許容最大値を越えたときには膨張行程の後半又は排
気行程中に追加の燃料を噴射してNOx 吸収剤に流入す
る排気ガスの空燃比を理論空燃比又はリッチにするよう
にしている。[0014] In the ninth invention is a tenth invention, the fuel injection amount is made to increase when it is determined that it should release the NO x from the NO x absorbent when the first combustion is being performed The air-fuel ratio is temporarily made rich. In the eleventh invention, in the ninth invention, NO x
The amount of NO x absorbed in the absorbent comprises an estimation means for estimating a first maximum allowable value amount of NO x estimated by the estimating means when the second combustion is being performed is a predetermined Is exceeded, the air-fuel ratio is temporarily made rich when the second combustion is switched to the first combustion, and the NO estimated by the estimating means when the second combustion is being performed.
Exhaust that flows into the NO x absorbent by injecting additional fuel in the latter half of the expansion stroke or during the exhaust stroke when the x amount exceeds the predetermined second allowable maximum value that is larger than the first allowable maximum value. The gas air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio or rich.
【0015】12番目の発明では9番目の発明におい
て、第1の燃焼状態における排気ガス再循環率がほぼ5
5パーセント以上である。13番目の発明では9番目の
発明において、機関の運転領域を低負荷側の第1の運転
領域と高負荷側の第2の運転領域に分割し、第1の運転
領域では第1の燃焼を行い、第2の運転領域では第2の
燃焼を行うようにしている。According to the twelfth invention, in the ninth invention, the exhaust gas recirculation rate in the first combustion state is approximately 5
It is 5% or more. In the thirteenth invention, in the ninth invention, the operating region of the engine is divided into a first operating region on the low load side and a second operating region on the high load side, and the first combustion is performed in the first operating region. The second combustion is performed in the second operation area.
【0016】14番目の発明では9番目の発明におい
て、NOx 吸収剤上流の機関排気通路内に酸化機能を有
する触媒を配置している。According to the fourteenth invention, in the ninth invention, a catalyst having an oxidizing function is arranged in the engine exhaust passage upstream of the NO x absorbent.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】図1は本発明を4ストローク圧縮
着火式内燃機関に適用した場合を示している。図1を参
照すると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3は
シリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は電気
制御式燃料噴射弁、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は
排気弁、10は排気ポートを夫々示す。吸気ポート8は
対応する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結
され、サージタンク12は吸気ダクト13およびインタ
ークーラ14を介して排気ターボチャージャ15のコン
プレッサ16の出口部に連結される。コンプレッサ16
の入口部は空気吸込管17を介してエアクリーナ18に
連結される。一方、排気ポート10は排気マニホルド1
9を介して排気ターボチャージャ15の排気タービン2
0の入口部に連結され、排気タービン20の出口部は排
気管21を介してNOx 吸収剤22を内蔵したケーシン
グ23に連結される。FIG. 1 shows the case where the present invention is applied to a four-stroke compression ignition type internal combustion engine. Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake port, and 9 is an intake port. Indicates an exhaust valve, and 10 indicates an exhaust port, respectively. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch pipe 11, and the surge tank 12 is connected to an outlet portion of a compressor 16 of an exhaust turbocharger 15 via an intake duct 13 and an intercooler 14. Compressor 16
The inlet part of is connected to an air cleaner 18 via an air suction pipe 17. On the other hand, the exhaust port 10 is the exhaust manifold 1
Exhaust turbine 2 of exhaust turbocharger 15 via 9
The exhaust turbine 20 has an outlet connected to a casing 23 containing a NO x absorbent 22 via an exhaust pipe 21.
【0018】吸気ダクト13内にはステップモータ24
により駆動されるスロットル弁25が配置され、排気マ
ニホルド19内には空燃比センサ26が配置される。排
気マニホルド19とサージタンク12とは排気ガス再循
環(以下、EGRと称す)通路27を介して互いに連結
され、EGR通路27内にはステップモータ28により
駆動されるEGR制御弁29が配置される。また、EG
R通路27周りにはEGR通路27内を流れるEGRガ
スを冷却するための冷却装置30が配置される。図1に
示される実施例では機関冷却水が冷却装置30内に導び
かれ、機関冷却水によってEGRガスが冷却される。A step motor 24 is provided in the intake duct 13.
A throttle valve 25 driven by the air-fuel ratio sensor 26 is arranged in the exhaust manifold 19. The exhaust manifold 19 and the surge tank 12 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 27, and an EGR control valve 29 driven by a step motor 28 is arranged in the EGR passage 27. . Also, EG
A cooling device 30 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 27 is arranged around the R passage 27. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 30, and the engine cooling water cools the EGR gas.
【0019】一方、各燃料噴射弁6は燃料供給管31を
介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール32に連結
される。このコモンレール32内へは電気制御式の吐出
量可変な燃料ポンプ33から燃料が供給され、コモンレ
ール32内に供給された燃料は各燃料供給管31を介し
て燃料噴射弁6に供給される。コモンレール32にはコ
モンレール32内の燃料圧を検出するための燃料圧セン
サ34が取付けられ、燃料圧センサ34の出力信号に基
づいてコモンレール32内の燃料圧が目標燃料圧となる
ように燃料ポンプ33の吐出量が制御される。On the other hand, each fuel injection valve 6 is connected to a fuel reservoir, a so-called common rail 32, via a fuel supply pipe 31. Fuel is supplied into the common rail 32 from an electrically controlled variable fuel discharge pump 33, and the fuel supplied into the common rail 32 is supplied to the fuel injection valve 6 via each fuel supply pipe 31. A fuel pressure sensor 34 for detecting the fuel pressure in the common rail 32 is attached to the common rail 32, and the fuel pump 33 is arranged so that the fuel pressure in the common rail 32 becomes the target fuel pressure based on the output signal of the fuel pressure sensor 34. Is controlled.
【0020】電子制御ユニット40はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス41によって互いに接続さ
れたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ラン
ダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッ
サ)44、入力ポート45および出力ポート46を具備
する。空燃比センサ26の出力信号は対応するAD変換
器47を介して入力ポート45に入力され、燃料圧セン
サ34の出力信号も対応するAD変換器47を介して入
力ポート45に入力される。アクセルペダル50にはア
クセルペダル50の踏込み量Lに比例した出力電圧を発
生する負荷センサ51が接続され、負荷センサ51の出
力電圧は対応するAD変換器47を介して入力ポート4
5に入力される。また、入力ポート45にはクランクシ
ャフトが例えば30°回転する毎に出力パルスを発生す
るクランク角センサ52が接続される。一方、出力ポー
ト46は対応する駆動回路48を介して燃料噴射弁6、
スロットル弁制御用ステップモータ24、EGR制御弁
制御用ステップモータ28および燃料ポンプ33に接続
される。The electronic control unit 40 is composed of a digital computer and has a ROM (Read Only Memory) 42, a RAM (Random Access Memory) 43, a CPU (Microprocessor) 44, an input port 45 and an input port 45 which are connected to each other by a bidirectional bus 41. The output port 46 is provided. The output signal of the air-fuel ratio sensor 26 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47, and the output signal of the fuel pressure sensor 34 is also input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. A load sensor 51 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 50 is connected to the accelerator pedal 50, and the output voltage of the load sensor 51 is input to the input port 4 via the corresponding AD converter 47.
Input to 5. A crank angle sensor 52 that generates an output pulse each time the crankshaft rotates, for example, 30 ° is connected to the input port 45. On the other hand, the output port 46 is connected via the corresponding drive circuit 48 to the fuel injection valve 6,
The throttle valve control step motor 24, the EGR control valve control step motor 28, and the fuel pump 33 are connected.
【0021】ところで従来より内燃機関、例えば圧縮着
火式機関においてはNOx の発生を抑制するために機関
排気通路と機関吸気通路とをEGR通路により連結し、
このEGR通路を介して排気ガス、即ちEGRガスを機
関吸気通路内に再循環させるようにしている。この場
合、EGRガスは比較的比熱が高く、従って多量の熱を
吸収することができるので、EGRガス量を増大するほ
ど、即ちEGR率(EGRガス量/(EGRガス量+吸
入空気量))を増大するほど燃焼室内における燃焼温度
が低下する。燃焼温度が低下するとNOx の発生量が低
下し、従ってEGR率を増大すればするほどNOx の発
生量は低下することになる。Conventionally, in an internal combustion engine, for example, a compression ignition type engine, an engine exhaust passage and an engine intake passage are connected by an EGR passage in order to suppress generation of NO x ,
Exhaust gas, that is, EGR gas, is recirculated through the EGR passage into the engine intake passage. In this case, since the EGR gas has a relatively high specific heat and can absorb a large amount of heat, the EGR gas amount increases, that is, the EGR rate (EGR gas amount / (EGR gas amount + intake air amount)). Is increased, the combustion temperature in the combustion chamber decreases. When the combustion temperature decreases, the amount of NO x generated decreases. Therefore, the higher the EGR rate, the lower the amount of NO x generated.
【0022】このように従来よりEGR率を増大すれば
NOx の発生量を低下しうることはわかっている。しか
しながらEGR率を増大させていくとEGR率が或る限
度を越えたときに煤の発生量、即ちスモークが急激に増
大し始める。この点に関し従来より、それ以上EGR率
を増大すればスモークが限りなく増大していくものと考
えられており、従ってスモークが急激に増大し始めるE
GR率がEGR率の最大許容限界であると考えられてい
る。As described above, it has been known that the amount of NO x generated can be reduced by increasing the EGR rate. However, when the EGR rate is increased, when the EGR rate exceeds a certain limit, the amount of soot generated, that is, the smoke starts to increase rapidly. In this regard, it has been conventionally thought that if the EGR rate is further increased, the smoke will increase infinitely, and therefore the smoke will start to increase rapidly.
The GR rate is considered to be the maximum allowable limit for the EGR rate.
【0023】従って従来よりEGR率はこの最大許容限
界を越えない範囲内に定められている。このEGR率の
最大許容限界は機関の形式や燃料によってかなり異なる
がおおよそ30パーセントから50パーセントである。
従って従来の圧縮着火式内燃機関ではEGR率は最大で
も30パーセントから50パーセント程度に抑えられて
いる。Therefore, conventionally, the EGR rate is set within a range not exceeding the maximum allowable limit. The maximum allowable limit of this EGR rate is approximately 30 to 50 percent, though it varies considerably depending on the engine type and fuel.
Therefore, in the conventional compression ignition type internal combustion engine, the EGR rate is suppressed to about 30% to 50% at the maximum.
【0024】このように従来ではEGR率に対して最大
許容限界が存在すると考えられていたので従来よりEG
R率はこの最大許容限界を越えない範囲内においてNO
x およびスモークの発生量ができるだけ少くなるように
定められていた。しかしながらこのようにしてEGR率
をNOx およびスモークの発生量ができるだけ少くなる
ように定めてもNOx およびスモークの発生量の低下に
は限度があり、実際には依然としてかなりの量のNOx
およびスモークが発生してしまうのが現状である。As described above, the maximum allowable limit for the EGR rate was conventionally considered to exist, so that the EG
The R rate is NO within the range that does not exceed this maximum allowable limit.
It was stipulated that the amount of x and smoke generated should be as small as possible. However, this way there is a limit to the EGR rate to decrease of the NO x and NO x and the amount of smoke produced be determined so that the amount of generation is possible less smoke, actually still substantial amount of the NO x
And the situation is that smoke is generated.
【0025】ところが圧縮着火式機関の燃焼の研究の過
程においてEGR率を最大許容限界よりも大きくすれば
上述の如くスモークが急激に増大するがこのスモークの
発生量にはピークが存在し、このピークを越えてEGR
率を更に大きくすると今度はスモークが急激に減少しは
じめ、アイドリング運転時においてEGR率を70パー
セント以上にすると、またEGRガスを強力に冷却した
場合にはEGR率をほぼ55パーセント以上にするとス
モークがほとんど零になる、即ち煤がほとんど発生しな
いことが見い出されたのである。また、このときにはN
Ox の発生量が極めて少量となることも判明している。
この後この知見に基づいて煤が発生しない理由について
検討が進められ、その結果これまでにない煤およびNO
x の同時低減が可能な新たな燃焼システムが構築される
に至ったのである。この新たな燃焼システムについては
後に詳細に説明するが簡単に言うと炭化水素が煤に成長
するまでの途中の段階において炭化水素の成長を停止さ
せることを基本としている。However, if the EGR rate is made larger than the maximum permissible limit in the process of studying the combustion of the compression ignition type engine, the smoke increases sharply as described above, but there is a peak in the amount of smoke generated, and this peak is present. Beyond EGR
When the rate is further increased, the smoke starts to decrease sharply this time. When the EGR rate is 70% or more during idling operation, and when the EGR gas is strongly cooled, the EGR rate is almost 55% or more. It was found that it was almost zero, that is, soot was hardly generated. At this time, N
It has also been found that the amount of O x generated is extremely small.
After that, the reason why soot was not generated was examined based on this finding, and as a result, soot and NO
This led to the construction of a new combustion system capable of simultaneously reducing x . This new combustion system will be explained in detail later, but in short, it is basically based on stopping the growth of hydrocarbons in the middle of the process until the hydrocarbons grow into soot.
【0026】即ち、実験研究を重ねた結果判明したこと
は燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以下のときには炭化水素の成長が煤に至
る前の途中の段階で停止し、燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以上になると炭化水素は一気に煤まで成
長してしまうということである。この場合、燃料および
その周囲のガス温度は燃料が燃焼した際の燃料周りのガ
スの吸熱作用が大きく影響しており、燃料燃焼時の発熱
量に応じて燃料周りのガスの吸熱量を調整することによ
って燃料およびその周囲のガス温度を制御することがで
きる。That is, as a result of repeated experimental research, it was found that when the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber is below a certain temperature, the growth of hydrocarbons stops at a stage before the soot is reached. However, if the temperature of the fuel and the gas around it rises above a certain temperature, the hydrocarbons will suddenly grow to soot. In this case, the temperature of the fuel and its surrounding gas is greatly affected by the endothermic action of the gas around the fuel when the fuel burns, and the endothermic amount of the gas around the fuel is adjusted according to the amount of heat generated during fuel combustion. Thus, the temperature of the fuel and the gas around it can be controlled.
【0027】従って、燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制すれば煤が発生しなくなり、燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭
化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制すること
は燃料周りのガスの吸熱量を調整することによって可能
となる。一方、煤に至る前に成長が途中で停止した炭化
水素は酸化触媒等を用いた後処理によって容易に浄化す
ることができる。これが新たな燃焼システムの基本的な
考え方である。Therefore, if the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber is suppressed below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops midway, soot will not be generated, and the fuel and the surroundings during combustion in the combustion chamber will be eliminated. It is possible to control the gas temperature in the range below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway by adjusting the heat absorption amount of the gas around the fuel. On the other hand, hydrocarbons whose growth has stopped before reaching soot can be easily purified by post-treatment using an oxidation catalyst or the like. This is the basic idea of the new combustion system.
【0028】図1はこの新たな燃焼システムを採用した
圧縮着火式内燃機関を示している。図2は図1に示され
る圧縮着火式内燃機関において、機関低負荷運転時にス
ロットル弁25の開度およびEGR率を変化させること
により空燃比A/F(図2の横軸)を変化させたときの
出力トルクの変化、およびスモーク、HC,CO,NO
x の排出量の変化を示す実験例を表している。図2から
わかるようにこの実験例では空燃比A/Fが小さくなる
ほどEGR率が大きくなり、理論空燃比(≒14.6)
以下のときにはEGR率は65パーセント以上となって
いる。FIG. 1 shows a compression ignition type internal combustion engine which employs this new combustion system. FIG. 2 shows that in the compression ignition type internal combustion engine shown in FIG. 1, the air-fuel ratio A / F (horizontal axis in FIG. 2) is changed by changing the opening degree of the throttle valve 25 and the EGR rate during engine low load operation. Change of output torque at the time of smoke, HC, CO, NO
It shows an experimental example showing the change in the emission amount of x . As can be seen from FIG. 2, in this experimental example, the smaller the air-fuel ratio A / F, the larger the EGR rate, and the theoretical air-fuel ratio (≈14.6)
In the following cases, the EGR rate is 65% or more.
【0029】図2に示されるようにEGR率を増大する
ことにより空燃比A/Fを小さくしていくとEGR率が
40パーセント付近となり空燃比A/Fが30程度にな
ったときにスモークの発生量が増大を開始する。次い
で、更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると
スモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次
いで更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると
今度はスモークが急激に低下し、EGR率を65パーセ
ント以上とし、空燃比A/Fが15.0付近になるとス
モークがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなく
なる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、またN
Ox の発生量がかなり低くなる。一方、このときHC,
COの発生量は増大し始める。As shown in FIG. 2, when the air-fuel ratio A / F is reduced by increasing the EGR rate, the EGR rate becomes around 40%, and when the air-fuel ratio A / F becomes about 30, the smoke amount is increased. The amount of generation begins to increase. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is made smaller, the amount of smoke generated sharply increases and reaches a peak. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is reduced, the smoke sharply decreases this time, the EGR rate is increased to 65% or more, and the smoke becomes almost zero when the air-fuel ratio A / F is around 15.0. . That is, soot is hardly generated. At this time, the output torque of the engine slightly decreases, and N
The amount of O x generated is considerably low. On the other hand, at this time, HC,
The amount of CO generated starts to increase.
【0030】図3(A)は空燃比A/Fが18付近でス
モークの発生量が最も多いときの燃焼室5内の燃焼圧変
化を示しており、図3(B)は空燃比A/Fが13付近
でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室5内の燃焼
圧の変化を示している。図3(A)と図3(B)とを比
較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零である
図3(B)に示す場合はスモークの発生量が多い図3
(A)に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。FIG. 3 (A) shows a change in combustion pressure in the combustion chamber 5 when the air-fuel ratio A / F is around 18 and the amount of smoke generated is largest, and FIG. 3 (B) shows the air-fuel ratio A / F. It shows a change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when F is around 13 and the amount of smoke generated is almost zero. As can be seen by comparing FIG. 3 (A) and FIG. 3 (B), in the case shown in FIG. 3 (B) where the amount of smoke generated is almost zero, the amount of smoke generated is large.
It can be seen that the combustion pressure is lower than in the case shown in (A).
【0031】図2および図3に示される実験結果から次
のことが言える。即ち、まず第1に空燃比A/Fが1
5.0以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図2
に示されるようにNOx の発生量がかなり低下する。N
Ox の発生量が低下したということは燃焼室5内の燃焼
温度が低下していることを意味しており、従って煤がほ
とんど発生しないときには燃焼室5内の燃焼温度が低く
なっていると言える。同じことが図3からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図3(B)に示す状態
では燃焼圧が低くなっており、従ってこのとき燃焼室5
内の燃焼温度は低くなっていることになる。From the experimental results shown in FIGS. 2 and 3, the following can be said. That is, first of all, the air-fuel ratio A / F is 1
When the amount of smoke generated is 5.0 or less and the amount of smoke is almost zero,
As shown in (3), the amount of NO x generated is considerably reduced. N
The decrease in the amount of generated O x means that the combustion temperature in the combustion chamber 5 is decreased, and therefore, when the soot is hardly generated, the combustion temperature in the combustion chamber 5 is decreased. I can say. The same can be said from FIG. That is, the combustion pressure is low in the state shown in FIG. 3 (B) where almost no soot is generated.
The combustion temperature inside is low.
【0032】第2にスモークの発生量、即ち煤の発生量
がほぼ零になると図2に示されるようにHCおよびCO
の排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成長
せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に
含まれる図4に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族
炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると熱
分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が
集合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際
の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような
形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図4に示
されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで成長す
ることになる。従って、上述したように煤の発生量がほ
ぼ零になると図2に示される如くHCおよびCOの排出
量が増大するがこのときのHCは煤の前駆体又はその前
の状態の炭化水素である。Second, when the amount of smoke produced, that is, the amount of soot produced, becomes almost zero, as shown in FIG.
Emissions will increase. This means that hydrocarbons are discharged without growing to soot. That is, linear hydrocarbons and aromatic hydrocarbons contained in the fuel as shown in FIG. 4 are thermally decomposed to form soot precursors when the temperature is raised in a state of oxygen deficiency, and then mainly soot is formed. Soot consisting of a solid with carbon atoms gathered is produced. In this case, the actual soot production process is complicated, and it is not clear what form the soot precursor takes, but in any case, the hydrocarbon as shown in FIG. After that, it will grow to soot. Therefore, as described above, when the amount of soot generated becomes almost zero, the emission amounts of HC and CO increase as shown in FIG. 2. At this time, HC is a soot precursor or a hydrocarbon in the state before it. .
【0033】図2および図3に示される実験結果に基づ
くこれらの考察をまとめると燃焼室5内の燃焼温度が低
いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前
駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室5から排出さ
れることになる。このことについて更に詳細に実験研究
を重ねた結果、燃焼室5内における燃料およびその周囲
のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長過程
が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼
室5内における燃料およびその周囲の温度が或る温度以
上になると煤が生成されることが判明したのである。When these considerations based on the experimental results shown in FIGS. 2 and 3 are summarized, the soot generation amount becomes almost zero when the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low, and at this time, the soot precursor or the precursor thereof. The hydrocarbons in this state are discharged from the combustion chamber 5. As a result of further detailed experimental research on this, when the temperature of the fuel and the gas around it in the combustion chamber 5 is below a certain temperature, the soot growth process stops halfway, that is, the soot is generated. It was found that soot was not generated at all and soot was generated when the temperature of the fuel and its surroundings in the combustion chamber 5 reached a certain temperature or higher.
【0034】ところで煤の前駆体の状態で炭化水素の生
成過程が停止するときの燃料およびその周囲の温度、即
ち上述の或る温度は燃料の種類や空燃比や圧縮比等の種
々の要因によって変化するので何度であるかということ
は言えないがこの或る温度はNOx の発生量と深い関係
を有しており、従ってこの或る温度はNOx の発生量か
ら或る程度規定することができる。即ち、EGR率が増
大するほど燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度は低
下し、NOx の発生量が低下する。このときNOx の発
生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤が
ほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はNO
x の発生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったとき
の温度にほぼ一致する。By the way, the temperature of the fuel and its surroundings when the hydrocarbon production process is stopped in the state of the soot precursor, that is, the above-mentioned certain temperature depends on various factors such as the type of fuel, the air-fuel ratio and the compression ratio. It cannot be said how many times it changes, but this certain temperature has a deep relationship with the amount of NO x produced, and therefore this certain temperature is defined to some extent from the amount of NO x produced. be able to. That is, as the EGR rate increases, the temperature of the fuel during combustion and the gas around it decreases, and the amount of NO x generated decreases. At this time, soot is hardly generated when the amount of NO x generated is about 10 p.pm or less. Therefore, the above certain temperature is NO
It is almost the same as the temperature when the amount of x generation is around 10 p.pm or less.
【0035】一旦、煤が生成されるとこの煤は酸化機能
を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはで
きない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤の前駆体
又はその前の状態で燃焼室5から排出させるか、或いは
煤の形で燃焼室5から排出させるかについては極めて大
きな差がある。本発明において採用されている新たな燃
焼システムは燃焼室5内において煤を生成させることな
く炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態の形でもって
燃焼室5から排出させ、この炭化水素を酸化機能を有す
る触媒により酸化せしめることを核としている。Once soot is produced, this soot cannot be purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidizing function. On the other hand, the soot precursor or the hydrocarbon in the state before it can be easily purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidizing function. Considering the post-treatment with a catalyst having an oxidizing function as described above, it is extremely difficult to determine whether the hydrocarbon is discharged from the combustion chamber 5 in the state of the soot precursor or in the state before it, or is discharged from the combustion chamber 5 in the form of soot. There is a big difference. The new combustion system employed in the present invention allows hydrocarbons to be discharged from the combustion chamber 5 in the form of soot precursors or pre-presence conditions without producing soot in the combustion chamber 5 The core is to oxidize with a catalyst having an oxidizing function.
【0036】さて、煤が生成される前の状態で炭化水素
の成長を停止させるには燃焼室5内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度より
も低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料およ
びその周囲のガス温度を抑制するには燃料が燃焼した際
の燃料周りのガスの吸熱作用が極めて大きく影響するこ
とが判明している。Now, in order to stop the growth of hydrocarbons before the soot is generated, the temperature of the fuel and the gas around it in the combustion chamber 5 during combustion is set to a temperature lower than the temperature at which the soot is generated. It needs to be suppressed. In this case, it has been found that, in order to suppress the temperature of the fuel and the gas around it, the endothermic action of the gas around the fuel when the fuel burns has an extremely large effect.
【0037】即ち、燃料周りに空気しか存在しないと蒸
発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃焼す
る。この場合、燃料から離れている空気の温度はさほど
上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高くな
る。即ち、このときには燃料から離れている空気は燃料
の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合には
燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃焼熱
を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。That is, if there is only air around the fuel, the evaporated fuel immediately reacts with oxygen in the air and burns. In this case, the temperature of the air separated from the fuel does not rise so much, and only the temperature around the fuel locally becomes extremely high. That is, at this time, the air separated from the fuel hardly absorbs the combustion heat of the fuel. In this case, since the combustion temperature locally becomes extremely high, the unburned hydrocarbons that have received this heat of combustion generate soot.
【0038】一方、多量の不活性ガスと少量の空気の混
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。On the other hand, the situation is slightly different when the fuel is present in a mixed gas of a large amount of inert gas and a small amount of air.
In this case, the evaporated fuel diffuses into the surroundings, reacts with oxygen mixed in the inert gas, and burns. In this case, the combustion heat is absorbed by the surrounding inert gas, so that the combustion temperature does not rise so much. That is, the combustion temperature can be kept low. That is, the presence of the inert gas plays an important role in suppressing the combustion temperature, and the combustion temperature can be suppressed low by the endothermic action of the inert gas.
【0039】この場合、燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそ
うするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量
が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不
活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。な
お、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用
は強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、CO2 やEGRガスは比
較的比熱が大きいので不活性ガスとしてEGRガスを用
いることは好ましいと言える。In this case, in order to suppress the temperature of the fuel and the gas around it to a temperature lower than the temperature at which soot is produced, an amount of inert gas sufficient to absorb the amount of heat required to do so is required. . Therefore, if the fuel amount increases, the required amount of inert gas also increases accordingly. In this case, the larger the specific heat of the inert gas, the stronger the endothermic action. Therefore, the inert gas is preferably a gas having a large specific heat. In this respect, since CO 2 and EGR gas have relatively large specific heat, it can be said that it is preferable to use EGR gas as the inert gas.
【0040】図5は不活性ガスとしてEGRガスを用
い、EGRガスの冷却度合を変えたときのEGR率とス
モークとの関係を示している。即ち、図5において曲線
AはEGRガスを強力に冷却してEGRガス温をほぼ9
0℃に維持した場合を示しており、曲線Bは小型の冷却
装置でEGRガスを冷却した場合を示しており、曲線C
はEGRガスを強制的に冷却していない場合を示してい
る。FIG. 5 shows the relationship between the EGR rate and smoke when EGR gas is used as the inert gas and the cooling degree of the EGR gas is changed. That is, in FIG. 5, the curve A strongly cools the EGR gas to bring the EGR gas temperature to about 9
The curve B shows the case where the EGR gas is cooled by a small cooling device, and the curve C shows the case where the temperature is maintained at 0 ° C.
Indicates the case where the EGR gas is not forcibly cooled.
【0041】図5の曲線Aで示されるようにEGRガス
を強力に冷却した場合にはEGR率が50パーセントよ
りも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この
場合にはEGR率をほぼ55パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。一方、図5の曲線Bで示さ
れるようにEGRガスを少し冷却した場合にはEGR率
が50パーセントよりも少し高いところで煤の発生量が
ピークとなり、この場合にはEGR率をほぼ65パーセ
ント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。As shown by the curve A in FIG. 5, when the EGR gas is strongly cooled, the soot generation amount reaches a peak when the EGR rate is slightly lower than 50%, and in this case, the EGR rate is almost 55. Almost no soot is generated if the percentage is exceeded. On the other hand, as shown by the curve B in FIG. 5, when the EGR gas is slightly cooled, the soot generation amount reaches a peak when the EGR rate is slightly higher than 50%. In this case, the EGR rate is approximately 65% or more. If so, soot is hardly generated.
【0042】また、図5の曲線Cで示されるようにEG
Rガスを強制的に冷却していない場合にはEGR率が5
5パーセントの付近で煤の発生量がピークとなり、この
場合にはEGR率をほぼ70パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。なお、図5は機関負荷が比
較的高いときのスモークの発生量を示しており、機関負
荷が小さくなると煤の発生量がピークとなるEGR率は
若干低下し、煤がほとんど発生しなくなるEGR率の下
限も若干低下する。このように煤がほとんど発生しなく
なるEGR率の下限はEGRガスの冷却度合や機関負荷
に応じて変化する。Further, as shown by the curve C in FIG. 5, EG
When the R gas is not forcibly cooled, the EGR rate is 5
The soot generation amount peaks near 5%, and in this case, if the EGR rate is set to approximately 70% or more, soot is hardly generated. Note that FIG. 5 shows the amount of smoke generated when the engine load is relatively high, and the EGR rate at which the amount of soot generated peaks when the engine load decreases and the EGR rate at which soot almost does not occur decreases. The lower limit of is also slightly lowered. Thus, the lower limit of the EGR rate at which soot is hardly generated changes depending on the cooling degree of EGR gas and the engine load.
【0043】図6は不活性ガスとしてEGRガスを用い
た場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要
なEGRガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガス
量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のEGRガス
の割合を示している。なお、図6において縦軸は燃焼室
5内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Yは
過給が行われないときに燃焼室5内に吸入しうる全吸入
ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示してお
り、Z1は低負荷運転領域を示している。図6を参照す
ると空気の割合、即ち混合ガス中の空気量は噴射された
燃料を完全に燃焼せしめるのに必要な空気量を示してい
る。即ち、図6に示される場合では空気量と噴射燃料量
との比は理論空燃比となっている。一方、図6において
EGRガスの割合、即ち混合ガス中のEGRガス量は噴
射燃料が燃焼せしめられたときに燃料およびその周囲の
ガス温度を煤が形成される温度よりも低い温度にするの
に必要最低限のEGRガス量を示している。このEGR
ガス量はEGR率で表すとほぼ55パーセント以上であ
り、図6に示す実施例では70パーセント以上である。
即ち、燃焼室5内に吸入された全吸入ガス量を図6にお
いて実線Xとし、この全吸入ガス量Xのうちの空気量と
EGRガス量との割合を図6に示すような割合にすると
燃料およびその周囲のガス温度は煤が生成される温度よ
りも低い温度となり、斯くして煤が全く発生しなくな
る。また、このときのNOx 発生量は10p.p.m 前後、
又はそれ以下であり、従ってNOx の発生量は極めて少
量となる。FIG. 6 shows a mixture of EGR gas and air required to bring the temperature of the fuel and its surrounding gas at the time of combustion to a temperature lower than the temperature at which soot is produced when EGR gas is used as the inert gas. The amount of gas, the ratio of air in this mixed gas amount, and the ratio of EGR gas in this mixed gas are shown. Note that, in FIG. 6, the vertical axis represents the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5, and the chain line Y represents the total intake gas amount that can be sucked into the combustion chamber 5 when supercharging is not performed. ing. In addition, the horizontal axis represents the required load, and Z1 represents the low load operation region. Referring to FIG. 6, the ratio of air, that is, the amount of air in the mixed gas, indicates the amount of air required to completely burn the injected fuel. That is, in the case shown in FIG. 6, the ratio between the air amount and the injected fuel amount is the theoretical air-fuel ratio. On the other hand, in FIG. 6, the ratio of EGR gas, that is, the amount of EGR gas in the mixed gas is set so that when the injected fuel is burned, the temperature of the fuel and its surrounding gas is lower than the temperature at which soot is formed. The minimum required EGR gas amount is shown. This EGR
The gas amount is approximately 55% or more in terms of EGR rate, and 70% or more in the embodiment shown in FIG.
That is, the total amount of intake gas sucked into the combustion chamber 5 is shown by the solid line X in FIG. 6, and the ratio of the amount of air to the amount of EGR gas in this total intake gas amount X is set as shown in FIG. The temperature of the fuel and the gas around it is lower than the temperature at which soot is produced, and thus no soot is generated. Also, the amount of NO x generated at this time is around 10 p.pm,
Or less, and therefore the amount of NO x generated is extremely small.
【0044】燃料噴射量が増大すれば燃料が燃焼した際
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はEGRガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図6に示されるようにEGRガス量は噴射燃
料量が増大するにつれて増大せしめなければならない。
即ち、EGRガス量は要求負荷が高くなるにつれて増大
する必要がある。When the fuel injection amount increases, the amount of heat generated when the fuel burns increases. Therefore, in order to maintain the temperature of the fuel and the gas around it at a temperature lower than the temperature at which soot is generated, heat generated by the EGR gas is used. The amount of absorption must be increased. Therefore, as shown in FIG. 6, the EGR gas amount must be increased as the injected fuel amount is increased.
That is, the EGR gas amount needs to increase as the required load increases.
【0045】一方、図6の負荷領域Z2では煤の発生を
阻止するのに必要な全吸入ガス量Xが吸入しうる全吸入
ガス量Yを越えてしまう。従ってこの場合、煤の発生を
阻止するのに必要な全吸入ガス量Xを燃焼室5内に供給
するにはEGRガスおよび吸入空気の双方、或いはEG
Rガスを過給又は加圧する必要がある。EGRガス等を
過給又は加圧しない場合には負荷領域Z2では全吸入ガ
ス量Xは吸入しうる全吸入ガス量Yに一致する。従って
この場合、煤の発生を阻止するためには空気量を若干減
少させてEGRガス量を増大すると共に空燃比がリッチ
のもとで燃料を燃焼せしめることになる。On the other hand, in the load region Z2 of FIG. 6, the total intake gas amount X required to prevent the generation of soot exceeds the total intake gas amount Y that can be inhaled. Therefore, in this case, in order to supply the total intake gas amount X required to prevent the generation of soot into the combustion chamber 5, both the EGR gas and the intake air, or EG
It is necessary to supercharge or pressurize the R gas. When the EGR gas or the like is not supercharged or pressurized, the total intake gas amount X matches the total intakeable gas amount Y in the load region Z2. Therefore, in this case, in order to prevent the generation of soot, the air amount is slightly decreased to increase the EGR gas amount and the fuel is burned under the rich air-fuel ratio.
【0046】前述したように図6は燃料を理論空燃比の
もとで燃焼させる場合を示しているが図6に示される低
負荷運転領域Z1において空気量を図6に示される空気
量よりも少くても、即ち空燃比をリッチにしても煤の発
生を阻止しつつNOx の発生量を10p.p.m 前後又はそ
れ以下にすることができ、また図6に示される低負荷領
域Z1において空気量を図6に示される空気量よりも多
くしても、即ち空燃比の平均値を17から18のリーン
にしても煤の発生を阻止しつつNOx の発生量を10p.
p.m 前後又はそれ以下にすることができる。As described above, FIG. 6 shows the case where the fuel is burned under the stoichiometric air-fuel ratio. However, in the low load operation region Z1 shown in FIG. 6, the air amount is smaller than the air amount shown in FIG. Even if the amount is small, that is, even if the air-fuel ratio is made rich, the generation amount of NO x can be reduced to around 10 p.pm or less while preventing the generation of soot. Further, in the low load region Z1 shown in FIG. Even if the amount is made larger than the air amount shown in FIG. 6, that is, even if the average value of the air-fuel ratio is lean from 17 to 18, the generation amount of NO x is 10 p .
It can be around pm or less.
【0047】即ち、空燃比がリッチにされると燃料が過
剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているために
過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が生成される
ことがない。また、このときNOx も極めて少量しか発
生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき、或いは空
燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高くなれば少量
の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が低い温度に抑
制されているので煤は全く生成されない。更に、NOx
も極めて少量しか発生しない。That is, when the air-fuel ratio is made rich, the fuel becomes excessive, but since the combustion temperature is suppressed to a low temperature, the excessive fuel does not grow to soot, and soot is generated. There is no. Further, at this time, a very small amount of NO x is generated. On the other hand, when the average air-fuel ratio is lean, or even when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, a small amount of soot is generated if the combustion temperature becomes high, but in the present invention the combustion temperature is suppressed to a low temperature, soot Not generated at all. Furthermore, NO x
Also produces only a very small amount.
【0048】このように、機関低負荷運転領域Z1では
空燃比にかかわらずに、即ち空燃比がリッチであろう
と、理論空燃比であろうと、或いは平均空燃比がリーン
であろうと煤が発生されず、NOx の発生量が極めて少
量となる。従って燃料消費率の向上を考えるとこのとき
平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。と
ころで燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲の
ガス温度を炭化水素の成長が途中で停止する温度以下に
抑制しうるのは燃焼による発熱量が少い比較的機関負荷
が低いときに限られる。従って本発明による実施例では
機関負荷が比較的低いときには燃焼時の燃料およびその
周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止する温度
以下に抑制して第1の燃焼、即ち低温燃焼を行うように
し、機関負荷が比較的高いときには第2の燃焼、即ち従
来より普通に行われている燃焼を行うようにしている。
なお、ここで第1の燃焼、即ち低温燃焼とはこれまでの
説明から明らかなように煤の発生量がピークとなる不活
性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤がほと
んど発生しない燃焼のことを言い、第2の燃焼、即ち従
来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量がピーク
となる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が少
い燃焼のことを言う。As described above, in the engine low load operation region Z1, soot is generated regardless of the air-fuel ratio, that is, whether the air-fuel ratio is rich, the stoichiometric air-fuel ratio, or the average air-fuel ratio is lean. Therefore, the amount of NO x generated is extremely small. Therefore, considering the improvement of the fuel consumption rate, it can be said that it is preferable to make the average air-fuel ratio lean at this time. By the way, the temperature of the fuel and the gas around it in the combustion chamber can be suppressed below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway only when the calorific value due to combustion is small and the engine load is relatively low. Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the engine load is relatively low, the temperature of the fuel and the gas around it during combustion are suppressed below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, and the first combustion, that is, low temperature combustion is performed. Thus, when the engine load is relatively high, the second combustion, that is, the combustion that is more commonly performed than before is performed.
It should be noted that here, the first combustion, that is, low temperature combustion, as is clear from the above description, the amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the amount of inert gas at which the amount of soot generated peaks, and soot is almost generated. The second combustion, that is, the combustion that is normally performed in the past, is the combustion that does not have the amount of soot generated and the amount of the inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of the inert gas that does not reach the peak. Say that.
【0049】図7は第1の燃焼、即ち低温燃焼が行われ
る第1の運転領域Iと、第2の燃焼、即ち従来の燃焼方
法による燃焼が行われる第2の燃焼領域IIとを示してい
る。なお、図7において縦軸Lはアクセルペダル50の
踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Nは機関回
転数を示している。また、図7においてX(N)は第1
の運転領域Iと第2の運転領域IIとの第1の境界を示し
ており、Y(N)は第1の運転領域Iと第2の運転領域
IIとの第2の境界を示している。第1の運転領域Iから
第2の運転領域IIへの運転領域の変化判断は第1の境界
X(N)に基づいて行われ、第2の運転領域IIから第1
の運転領域Iへの運転領域の変化判断は第2の境界Y
(N)に基づいて行われる。FIG. 7 shows a first operating region I in which the first combustion, that is, low temperature combustion is performed, and a second combustion region II in which the second combustion, that is, combustion by the conventional combustion method is performed. There is. In FIG. 7, the vertical axis L represents the depression amount of the accelerator pedal 50, that is, the required load, and the horizontal axis N represents the engine speed. Further, in FIG. 7, X (N) is the first
Shows the first boundary between the operating region I and the second operating region II, where Y (N) is the first operating region I and the second operating region.
The second boundary with II is shown. The determination of the change of the operating region from the first operating region I to the second operating region II is made based on the first boundary X (N), and the change from the second operating region II to the first operating region II is performed.
The determination of the change of the operating range to the operating range I of the second boundary Y
It is performed based on (N).
【0050】即ち、機関の運転状態が第1の運転領域I
にあって低温燃焼が行われているときに要求負荷Lが機
関回転数Nの関数である第1の境界X(N)を越えると
運転領域が第2の運転領域IIに移ったと判断され、従来
の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Lが
機関回転数Nの関数である第2の境界Y(N)よりも低
くなると運転領域が第1の運転領域Iに移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。That is, the operating condition of the engine is the first operating region I.
If the required load L exceeds the first boundary X (N) which is a function of the engine speed N during low temperature combustion, it is determined that the operating region has moved to the second operating region II. Combustion is performed by a conventional combustion method. Next, when the required load L becomes lower than the second boundary Y (N) which is a function of the engine speed N, it is determined that the operating region has moved to the first operating region I, and low temperature combustion is performed again.
【0051】図8は空燃比センサ24の出力を示してい
る。図8に示されるように空燃比センサ24の出力電流
Iは空燃比A/Fに応じて変化する。従って空燃比セン
サ24の出力電流Iから空燃比を知ることができる。次
に図9を参照しつつ第1の運転領域Iおよび第2の運転
領域IIにおける運転制御について概略的に説明する。FIG. 8 shows the output of the air-fuel ratio sensor 24. As shown in FIG. 8, the output current I of the air-fuel ratio sensor 24 changes according to the air-fuel ratio A / F. Therefore, the air-fuel ratio can be known from the output current I of the air-fuel ratio sensor 24. Next, the operation control in the first operation region I and the second operation region II will be schematically described with reference to FIG. 9.
【0052】図9は要求負荷Lに対するスロットル弁2
5の開度、EGR制御弁29の開度、EGR率、空燃
比、噴射時期および噴射量を示している。図9に示され
るように要求負荷Lの低い第1の運転領域Iではスロッ
トル弁25の開度は要求負荷Lが高くなるにつれて全閉
近くから半開程度まで徐々に増大せしめられ、EGR制
御弁29の開度は要求負荷Lが高くなるにつれて全閉近
くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、図9に
示される例では第1の運転領域IではEGR率がほぼ7
0パーセントとされており、空燃比はわずかばかりリー
ンなリーン空燃比とされている。FIG. 9 shows the throttle valve 2 for the required load L.
5, the opening of the EGR control valve 29, the EGR rate, the air-fuel ratio, the injection timing and the injection amount are shown. As shown in FIG. 9, in the first operating region I where the required load L is low, the opening degree of the throttle valve 25 is gradually increased from near full close to half open as the required load L increases, and the EGR control valve 29 The opening degree of is gradually increased from near full close to full open as the required load L increases. Further, in the example shown in FIG. 9, the EGR rate is approximately 7 in the first operating region I.
The air-fuel ratio is set to 0% and the air-fuel ratio is slightly lean.
【0053】言い換えると第1の運転領域IではEGR
率がほぼ70パーセントとなり、空燃比がわずかばかり
リーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁25の
開度およびEGR制御弁29の開度が制御される。な
お、このとき空燃比は空燃比センサ24の出力信号に基
づいてEGR制御弁29の開度を補正することによって
目標リーン空燃比に制御される。また、第1の運転領域
Iでは圧縮上死点TDC前に燃料噴射が行われる。この
場合、噴射開始時期θSは要求負荷Lが高くなるにつれ
て遅くなり、噴射完了時期θEも噴射開始時期θSが遅
くなるにつれて遅くなる。In other words, in the first operating region I, EGR
The opening of the throttle valve 25 and the opening of the EGR control valve 29 are controlled so that the ratio becomes approximately 70% and the air-fuel ratio becomes a lean air-fuel ratio which is slightly lean. At this time, the air-fuel ratio is controlled to the target lean air-fuel ratio by correcting the opening degree of the EGR control valve 29 based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 24. Further, in the first operation region I, fuel injection is performed before the compression top dead center TDC. In this case, the injection start timing θS becomes late as the required load L becomes high, and the injection completion timing θE also becomes late as the injection start timing θS becomes late.
【0054】なお、アイドリング運転時にはスロットル
弁25は全閉近くまで閉弁され、このときEGR制御弁
29も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁2
5を全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室5内の圧
力が低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が
小さくなるとピストン4による圧縮仕事が小さくなるた
めに機関本体1の振動が小さくなる。即ち、アイドリン
グ運転時には機関本体1の振動を抑制するためにスロッ
トル弁25が全閉近くまで閉弁せしめられる。During the idling operation, the throttle valve 25 is closed to near full closure, and at this time, the EGR control valve 29 is also closed to near full closure. Throttle valve 2
When the valve 5 is closed to near full closure, the pressure in the combustion chamber 5 at the beginning of compression becomes low and the compression pressure becomes small. When the compression pressure becomes small, the compression work by the piston 4 becomes small, so that the vibration of the engine body 1 becomes small. That is, in idling operation, the throttle valve 25 is closed to close to the fully closed state in order to suppress the vibration of the engine body 1.
【0055】一方、機関の運転領域が第1の運転領域I
から第2の運転領域IIに変わるとスロットル弁25の開
度が半開状態から全開方向へステップ状に増大せしめら
れる。このとき図9に示す例ではEGR率がほぼ70パ
ーセントから40パーセント以下までステップ状に減少
せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされる。第2
の運転領域IIでは従来から行われている燃焼が行われ
る。この第2の運転領域IIではスロットル弁25は一部
を除いて全開状態に保持され、EGR制御弁29の開度
は要求負荷Lが高くなると次第に小さくされる。また、
この運転領域IIではEGR率は要求負荷Lが高くなるほ
ど低くなり、空燃比は要求負荷Lが高くなるほど小さく
なる。ただし、空燃比は要求負荷Lが高くなってもリー
ン空燃比とされる。また、第2の運転領域IIでは噴射開
始時期θSは圧縮上死点TDC付近とされる。On the other hand, the operating region of the engine is the first operating region I.
When changing from the second operating region II to the second operating region II, the opening degree of the throttle valve 25 is increased stepwise from the half open state to the full open direction. At this time, in the example shown in FIG. 9, the EGR rate is reduced stepwise from approximately 70% to 40% or less, and the air-fuel ratio is increased stepwise. Second
In the operation area II, the conventional combustion is performed. In the second operating region II, the throttle valve 25 is kept fully open except for a part, and the opening degree of the EGR control valve 29 is gradually reduced as the required load L increases. Also,
In this operating region II, the EGR rate becomes lower as the required load L becomes higher, and the air-fuel ratio becomes smaller as the required load L becomes higher. However, the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio even if the required load L becomes high. Further, in the second operation region II, the injection start timing θS is set near the compression top dead center TDC.
【0056】図9に示されるように噴射量は要求負荷L
が高くなるにつれて増大する。この噴射量Qは図10に
示されるように要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数と
して予めROM42内に記憶されている。図11は第1
の運転領域Iにおける空燃比A/Fを示している。図1
1において、A/F=15.5,A/F=16,A/F
=17,A/F=18で示される各曲線は夫々空燃比が
15.5,16,17,18であるときを示しており、
各曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図11
に示されるように第1の運転領域Iでは空燃比がリーン
となっており、更に第1の運転領域Iでは要求負荷Lが
低くなるほど空燃比A/Fがリーンとされる。As shown in FIG. 9, the injection amount is the required load L
Increases with increasing. This injection amount Q is stored in advance in the ROM 42 as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. FIG. 11 shows the first
The air-fuel ratio A / F in the operating region I of is shown. Figure 1
1, A / F = 15.5, A / F = 16, A / F
= 17, A / F = 18, the respective curves indicate the air-fuel ratios of 15.5, 16, 17, and 18, respectively,
The air-fuel ratio between each curve is determined by proportional distribution. Figure 11
As shown in (1), the air-fuel ratio is lean in the first operating region I, and in the first operating region I, the air-fuel ratio A / F is leaner as the required load L is lower.
【0057】即ち、要求負荷Lが低くなるほど燃焼によ
る発熱量が少くなる。従って要求負荷Lが低くなるほど
EGR率を低下させても低温燃焼を行うことができる。
EGR率を低下させると空燃比は大きくなり、従って図
11に示されるように要求負荷Lが低くなるにつれて空
燃比A/Fが大きくされる。空燃比A/Fが大きくなる
ほど燃料消費率は向上し、従ってできる限り空燃比をリ
ーンにするために本発明による実施例では要求負荷Lが
低くなるにつれて空燃比A/Fが大きくされる。That is, the lower the required load L, the smaller the amount of heat generated by combustion. Therefore, as the required load L decreases, low temperature combustion can be performed even if the EGR rate is decreased.
When the EGR rate is reduced, the air-fuel ratio becomes large, so that as shown in FIG. 11, the air-fuel ratio A / F is made larger as the required load L becomes lower. The fuel consumption rate increases as the air-fuel ratio A / F increases. Therefore, in order to make the air-fuel ratio as lean as possible, the air-fuel ratio A / F is increased as the required load L decreases in the embodiment of the present invention.
【0058】なお、空燃比を図11に示す目標空燃比と
するのに必要なスロットル弁25の目標開度STが図1
2(A)に示されるように要求負荷Lおよび機関回転数
Nの関数としてマップの形で予めROM42内に記憶さ
れており、空燃比を図11に示す目標空燃比とするのに
必要なEGR制御弁29の目標開度SEが図12(B)
に示されるように要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数
としてマップの形で予めROM42内に記憶されてい
る。It should be noted that the target opening degree ST of the throttle valve 25 required to bring the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG.
As shown in FIG. 2 (A), the EGR is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N, and is required to set the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG. The target opening degree SE of the control valve 29 is shown in FIG.
As shown in (4), it is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N.
【0059】図13は第2の燃焼、即ち従来の燃焼方法
による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比を示して
いる。なお、図13においてA/F=24,A/F=3
5,A/F=45,A/F=60で示される各曲線は夫
々目標空燃比24,35,45,60を示している。空
燃比をこの目標空燃比とするのに必要なスロットル弁2
5の目標開度STが図14(A)に示されるように要求
負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予
めROM42内に記憶されており、空燃比をこの目標空
燃比とするのに必要なEGR制御弁29の目標開度SE
が図14(B)に示されるように要求負荷Lおよび機関
回転数Nの関数としてマップの形で予めROM42内に
記載されている。FIG. 13 shows the target air-fuel ratio when the second combustion, that is, the normal combustion according to the conventional combustion method is performed. Note that in FIG. 13, A / F = 24, A / F = 3
5, each curve shown by A / F = 45 and A / F = 60 shows the target air-fuel ratios 24, 35, 45, 60, respectively. Throttle valve 2 required to set the air-fuel ratio to this target air-fuel ratio
The target opening degree ST of 5 is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. 14 (A), and the air-fuel ratio is set to this target air-fuel ratio. Target opening SE of EGR control valve 29 required for
Is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N, as shown in FIG.
【0060】一方、ケーシング23内に内蔵されている
NOx 吸収剤22は例えばアルミナを担体とし、この担
体上に例えばカリウムK、ナトリウムNa、リチウムL
i、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムB
a、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンL
a、イットリウムYのような希土類から選ばれた少くと
も一つと、白金Ptのような貴金属とが担持されてい
る。機関吸気通路、燃焼室5およびNOx 吸収剤22上
流の排気通路内に供給された空気および燃料(炭化水
素)の比をNOx 吸収剤22への流入排気ガスの空燃比
と称するとこのNOx吸収剤22は流入排気ガスの空燃
比がリーンのときにはNOx を吸収し、流入排気ガスの
空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収したNOx
を放出するNO x の吸放出作用を行う。On the other hand, it is built in the casing 23.
NOxThe absorbent 22 uses, for example, alumina as a carrier and
For example, potassium K, sodium Na, lithium L on the body
i, alkali metal such as cesium Cs, barium B
a, alkaline earth such as calcium Ca, lanthanum L
a, at least selected from rare earths such as yttrium Y
One and a noble metal such as platinum Pt are supported.
It Engine intake passage, combustion chamber 5 and NOxOn the absorbent 22
Air and fuel (carbonized water) supplied in the exhaust passage of the flow
Ratio) to NOxAir-fuel ratio of exhaust gas flowing into the absorbent 22
This is NOxThe absorbent 22 is the air-fuel of the inflowing exhaust gas
NO when the ratio is leanxAbsorbs the inflowing exhaust gas
NO absorbed when the air-fuel ratio becomes stoichiometric or richx
Releases NO xIt absorbs and releases.
【0061】このNOx 吸収剤22を機関排気通路内に
配置すればNOx 吸収剤22は実際にNOx の吸放出作
用を行うがこの吸放出作用の詳細なメカニズムについて
は明らかでない部分もある。しかしながらこの吸放出作
用は図15に示すようなメカニズムで行われているもの
と考えられる。次にこのメカニズムについて担体上に白
金PtおよびバリウムBaを担持させた場合を例にとっ
て説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土
類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。If this NO x absorbent 22 is arranged in the exhaust passage of the engine, the NO x absorbent 22 will actually perform the action of absorbing and releasing NO x , but the detailed mechanism of this action of absorbing and releasing some parts is not clear. . However, it is considered that this absorbing and releasing action is performed by the mechanism shown in FIG. Next, this mechanism will be described by taking the case where platinum Pt and barium Ba are supported on the carrier as an example, but the same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths and rare earths.
【0062】図1に示される圧縮着火式内燃機関では通
常燃焼室5における空燃比がリーンの状態で燃焼が行わ
れる。このように空燃比がリーンの状態で燃焼が行われ
ている場合には排気ガス中の酸素濃度は高く、このとき
には図15(A)に示されるようにこれら酸素O2 がO
2 - 又はO2-の形で白金Ptの表面に付着する。一方、
流入排気ガス中のNOは白金Ptの表面上でO2 - 又は
O2-と反応し、NO2となる(2NO+O2 →2N
O2 )。次いで生成されたNO2 の一部は白金Pt上で
酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムBaO
と結合しながら図15(A)に示されるように硝酸イオ
ンNO3 - の形で吸収剤内に拡散する。このようにして
NOx がNOx 吸収剤22内に吸収される。流入排気ガ
ス中の酸素濃度が高い限り白金Ptの表面でNO2 が生
成され、吸収剤のNOx 吸収能力が飽和しない限りNO
2 が吸収剤内に吸収されて硝酸イオンNO3 - が生成さ
れる。In the compression ignition type internal combustion engine shown in FIG. 1, combustion is normally performed in a state where the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is lean. Thus the oxygen concentration in the exhaust gas when the air-fuel ratio is performed is combusted in a lean state is high, these oxygen O 2 is O as is shown in FIG. 15 (A) to the time
It attaches to the surface of platinum Pt in the form of 2 − or O 2− . on the other hand,
NO in the inflowing exhaust gas reacts with O 2 − or O 2 − on the surface of platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2N
O 2 ). Then, a part of the generated NO 2 is oxidized on the platinum Pt and absorbed in the absorbent to be barium oxide BaO.
As shown in FIG. 15 (A), it diffuses into the absorbent in the form of nitrate ions NO 3 − while being bound with. In this way, NO x is absorbed in the NO x absorbent 22. As long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high, NO 2 is produced on the surface of platinum Pt, and unless the NO x absorption capacity of the absorbent is saturated, NO 2 is generated.
2 is absorbed in the absorbent to produce nitrate ion NO 3 − .
【0063】一方、流入排気ガスの空燃比がリッチにさ
れると流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、その結果白
金Ptの表面でのNO2 の生成量が低下する。NO2 の
生成量が低下すると反応が逆方向(NO3 - →NO2 )
に進み、斯くして吸収剤内の硝酸イオンNO3 - がNO
2 の形で吸収剤から放出される。このときNOx 吸収剤
22から放出されたNOx は図15(B)に示されるよ
うに流入排気ガス中に含まれる多量の未燃HC,COと
反応して還元せしめられる。このようにして白金Ptの
表面上にNO2 が存在しなくなると吸収剤から次から次
へとNO2 が放出される。従って流入排気ガスの空燃比
がリッチにされると短時間のうちにNO x 吸収剤22か
らNOx が放出され、しかもこの放出されたNOx が還
元されるために大気中にNOx が排出されることはな
い。On the other hand, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich.
Oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, resulting in white
NO on the surface of gold Pt2The production amount of is reduced. NO2of
If the amount of production decreases, the reaction goes in the opposite direction (NO3 -→ NO2)
And thus the nitrate ion NO in the absorbent3 -Is NO
2Is released from the absorbent in the form of. NO at this timexAbsorbent
NO released from 22xIs shown in Figure 15 (B)
A large amount of unburned HC and CO contained in the inflowing exhaust gas
Reacted and reduced. In this way, the platinum Pt
NO on the surface2When there is no longer any absorbent
Heto NO2Is released. Therefore, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas
Is made rich, it will be NO in a short time. xAbsorbent 22
Et NOxIs released, and this released NOxIs returned
NO in the atmosphere to be sourcedxIs never emitted
Yes.
【0064】なお、この場合、流入排気ガスの空燃比を
理論空燃比にしてもNOx 吸収剤22からNOx が放出
される。しかしながら流入排気ガスの空燃比を理論空燃
比にした場合にはNOx 吸収剤22からNOx が徐々に
しか放出されないためにNO x 吸収剤22に吸収されて
いる全NOx を放出させるには若干長い時間を要する。In this case, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is
NO even at the theoretical air-fuel ratioxAbsorbent 22 to NOxIs released
To be done. However, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is
NO in case of ratioxAbsorbent 22 to NOxGradually
NO because it is only released xAbsorbed by the absorbent 22
All NOxIt takes a little longer time to release.
【0065】上述したようにNOx 吸収剤22は白金P
tのような貴金属を含んでおり、従ってNOx 吸収剤2
2は酸化機能を有している。一方、前述したように機関
の運転状態が第1の運転領域Iにあって低温燃焼が行わ
れているときには煤はほとんど発生せず、その代り未燃
炭化水素が煤の前駆体又はその前の状態の形でもって燃
焼室5から排出される。ところが上述した如くNOx 吸
収剤22は酸化機能を有しており、従ってこのとき燃焼
室5から排出された未燃炭化水素はNOx 吸収剤22に
より良好に酸化せしめられることになる。As described above, the NO x absorbent 22 is platinum P
It contains a noble metal such as t and is therefore a NO x absorbent 2
2 has an oxidizing function. On the other hand, as described above, when the engine operating condition is in the first operating region I and the low temperature combustion is performed, soot is hardly generated, and instead, the unburned hydrocarbon is the precursor of soot or the soot precursor. It is discharged from the combustion chamber 5 in the form of a state. However, as described above, the NO x absorbent 22 has an oxidizing function, and therefore the unburned hydrocarbons discharged from the combustion chamber 5 at this time are satisfactorily oxidized by the NO x absorbent 22.
【0066】ところでNOx 吸収剤22のNOx 吸収能
力には限度があり、NOx 吸収剤22のNOx 吸収能力
が飽和する前にNOx 吸収剤22からNOx を放出させ
る必要がある。そのためにはNOx 吸収剤22に吸収さ
れているNOx 量を推定する必要がある。そこで本発明
による実施例では第1の燃焼が行われているときの単位
時間当りのNOx 吸収量Aを要求負荷Lおよび機関回転
数Nの関数として図16(A)に示すようなマップの形
で予め求めておき、第2の燃焼が行われているときの単
位時間当りのNOx 吸収量Bを要求負荷Lおよび機関回
転数Nの関数として図16(B)に示すようなマップの
形で予め求めておき、これら単位時間当りのNOx 吸収
量A,Bを積算することによってNOx 吸収剤22に吸
収されているNOx 量ΣNOXを推定するようにしてい
る。[0066] Incidentally the absorption of NO x capacity of the NO x absorbent 22 is limited, absorption of NO x capacity of the NO x absorbent 22 needs to release the NO x from the NO x absorbent 22 before saturation. For this purpose it is necessary to estimate the amount of NO x is absorbed in the NO x absorbent 22. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the NO x absorption amount A per unit time when the first combustion is being performed is plotted as a function of the required load L and the engine speed N on a map as shown in FIG. 16B, the NO x absorption amount B per unit time when the second combustion is being performed is calculated as a function of the required load L and the engine speed N, and the map shown in FIG. The NO x amount ΣNOx absorbed in the NO x absorbent 22 is estimated by previously obtaining the NO x absorption amounts A and B per unit time.
【0067】本発明による実施例ではこのNOx 吸収量
ΣNOXが予め定められた許容最大値を越えたときにN
Ox 吸収剤22からNOx を放出させるようにしてい
る。次にこのことについて図17を参照しつつ説明す
る。図17を参照すると本発明による実施例では二つの
許容最大値、即ち許容最大値MAX1と許容最大値MA
X2とが設定されている。許容最大値MAX1はNOx
吸収剤22が吸収しうる最大NOx 吸収量の30パーセ
ント程度とされており、許容最大値MAX2はNOx 吸
収剤22が吸収しうる最大吸収量の80パーセント程度
とされている。第1の燃焼が行われているときにNOx
吸収量ΣNOXが許容最大値MAX1を越えたときには
NOx 吸収剤22からNOx を放出すべく空燃比がリッ
チとされ、第2の燃焼が行われているときにNOx 吸収
量ΣNOXが許容最大値MAX1を越えたときには第2
の燃焼から第1の燃焼に切換えられたときにNOx 吸収
剤22からNOx を放出すべく空燃比がリッチとされ、
第2の燃焼が行われているときにNOx 吸収量ΣNOX
が許容最大値MAX2を越えたときにはNOx 吸収剤2
2からNOx を放出すべく膨張行程の後半又は排気行程
中に追加の燃料が噴射される。In the embodiment according to the present invention, when this NO x absorption amount ΣNOX exceeds the predetermined allowable maximum value, N
From O x absorbent 22 so that to release NO x. Next, this will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 17, in the embodiment according to the present invention, there are two allowable maximum values, that is, an allowable maximum value MAX1 and an allowable maximum value MA.
X2 and are set. The maximum allowable value MAX1 is NO x
It is set to about 30% of the maximum NO x absorption amount that the absorbent 22 can absorb, and the allowable maximum value MAX2 is set to about 80% of the maximum absorption amount that the NO x absorbent 22 can absorb. NO x when the first combustion is taking place
When the absorption amount ΣNOX exceeds the maximum allowable value MAX1, the air-fuel ratio is made rich in order to release NO x from the NO x absorbent 22, and when the second combustion is performed, the NO x absorption amount ΣNOX is the maximum allowable value. Second when the value MAX1 is exceeded
Air-fuel ratio in order to release the NO x from the NO x absorbent 22 when it is switched from the combustion to the first combustion is made rich,
NO x absorption amount ΣNOx when the second combustion is performed
Exceeds the maximum allowable value MAX2, NO x absorbent 2
2 from in order to release the NO x additional fuel late or during the exhaust stroke of the expansion stroke is injected.
【0068】即ち、図17において期間Xは要求負荷L
が第1の境界X(N)よりも低く、第1の燃焼が行われ
ている場合を示しており、このとき空燃比は理論空燃比
よりもわずかばかりリーンなリーン空燃比となってい
る。第1の燃焼が行われているときにはNOx の発生量
が極めて少く、従ってこのときには図17に示されるよ
うにNOx 吸収量ΣNOXは極めてゆっくりと上昇す
る。第1の燃焼が行われているときにNOx 吸収量ΣN
OXが許容最大値MAX1を越えると空燃比A/Fは一
時的にリッチとされ、それによってNOx 吸収剤22か
らNOx が放出される。このときNOx 吸収量ΣNOX
は零とされる。That is, in FIG. 17, the period X is the required load L.
Is lower than the first boundary X (N) and shows the case where the first combustion is performed. At this time, the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio that is slightly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. When the first combustion is being performed, the amount of NO x generated is extremely small, and therefore, at this time, the NO x absorption amount ΣNO x rises extremely slowly as shown in FIG. 17. NO x absorption amount ΣN when the first combustion is performed
OX is an air-fuel ratio A / F exceeds the allowable maximum value MAX1 is temporarily rich, whereby NO x from the NO x absorbent 22 is released. At this time, NO x absorption amount ΣNOX
Is zero.
【0069】前述したように第1の燃焼が行われている
ときには空燃比がリーンであろうと、理論空燃比であろ
うと、リッチであろうと煤は発生せず、従って第1の燃
焼が行われているときにNOx 吸収剤22からNOx を
放出すべく空燃比A/Fがリッチとされてもこのとき煤
が発生することはない。次いで時刻t1 において要求負
荷Lが第1の境界X(N)を越えると第1の燃焼から第
2の燃焼に切換えられる。図17に示されるように第2
の燃焼が行われているときには空燃比A/Fはかなりリ
ーンとなる。第2の燃焼が行われているときには第1の
燃焼が行われている場合に比べてNOx の発生量が多
く、従って第2の燃焼が行われているときにはNOx 量
ΣNOXは比較的急速に上昇する。As described above, when the first combustion is performed, soot is not generated regardless of whether the air-fuel ratio is lean, the stoichiometric air-fuel ratio, or the rich, so that the first combustion is performed. Even if the air-fuel ratio A / F is made rich in order to release NO x from the NO x absorbent 22 during this time, soot is not generated at this time. Next, at time t 1 , when the required load L exceeds the first boundary X (N), the first combustion is switched to the second combustion. Second as shown in FIG.
When the combustion is being performed, the air-fuel ratio A / F becomes considerably lean. The amount of NO x generated is larger when the second combustion is being performed than when the first combustion is being performed. Therefore, when the second combustion is being performed, the NO x amount ΣNOX is relatively rapid. Rise to.
【0070】第2の燃焼が行われているときに空燃比A
/Fをリッチにすると多量の煤が発生し、従って第2の
燃焼が行われているときに空燃比A/Fをリッチにする
ことはできない。従って図17に示されるように第2の
燃焼が行われているときにNOx 吸収量ΣNOXが許容
最大値MAX1を越えたとしてもNOx 吸収剤22から
NOx を放出すべく空燃比A/Fがリッチとされない。
この場合には図17の時刻t2 におけるように要求負荷
Lが第2の境界Y(N)よりも低くなって第2の燃焼か
ら第1の燃焼に切換えられたときにNOx 吸収剤22か
らNOx を放出すべく空燃比A/Fが一時的にリッチに
される。When the second combustion is being performed, the air-fuel ratio A
When / F is made rich, a large amount of soot is generated, and therefore the air-fuel ratio A / F cannot be made rich while the second combustion is being performed. Thus the air-fuel ratio in order to release the NO x from the NO x absorbent 22 as absorption of NO x amount ΣNOX has exceeded the allowable maximum value MAX1 when the second combustion is being performed as shown in FIG. 17 A / F is not considered rich.
Required load L as at time t 2 of FIG. 17 in this case is second of the NO x absorbent 22 when it is switched from the second combustion is lower in the first combustion of the boundary Y (N) The air-fuel ratio A / F is temporarily made rich in order to release NO x from.
【0071】次いで図17の時刻t3 において第1の燃
焼から第2の燃焼に切換えられ、暫らくの間第2の燃焼
が継続したとする。このときNOx 吸収量ΣNOXが許
容最大値MAX1を越え、次いで時刻t4 において許容
最大値MAX2を越えたとするとこのときにはNOx 吸
収剤22からNOx を放出すべく膨張行程の後半又は排
気行程中に追加の燃料が噴射され、NOx 吸収剤22に
流入する排気ガスの空燃比がリッチとされる。Next, it is assumed that the first combustion is switched to the second combustion at time t 3 in FIG. 17, and the second combustion is continued for a while. The time of absorption of NO x amount ΣNOX has exceeded the allowable maximum value MAX1, then in the second half or the exhaust stroke of the expansion stroke so as to release the NO x assuming that exceeds the allowable maximum value MAX2 at time t 4 at this time from the NO x absorbent 22 Is injected with additional fuel to make the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x absorbent 22 rich.
【0072】膨張行程の後半又は排気行程中に噴射され
る追加の燃料は機関出力の発生には寄与せず、従って追
加の燃料を噴射する機会はできるだけ少くすることが好
ましい。従って第2の燃焼が行われたときにNOx 吸収
量ΣNOXが許容最大値MAX1を越えたときには第2
の燃焼から第1の燃焼に切換えられたときに空燃比A/
Fを一時的にリッチにし、NOx 吸収量ΣNOXが許容
最大値MAX2を越えた特別の場合に限って追加の燃料
を噴射するようにしている。The additional fuel injected during the latter half of the expansion stroke or during the exhaust stroke does not contribute to the generation of engine output, so it is preferable to minimize the opportunity to inject the additional fuel. Therefore, when the NO x absorption amount ΣNOX exceeds the allowable maximum value MAX1 when the second combustion is performed, the second
The air-fuel ratio A /
F is temporarily made rich, and additional fuel is injected only in a special case where the NO x absorption amount ΣNOX exceeds the maximum allowable value MAX2.
【0073】次に図18を参照しつつ第1の燃焼が行わ
れているときにNOx 吸収剤22からNOx を放出すべ
くNOx 吸収剤22に流入する排気ガスの空燃比をリッ
チにする場合の噴射制御について説明する。図18に示
されるように第1の燃焼が行われているときにNOx 吸
収剤22に流入する排気ガスの空燃比をリッチにする場
合にはスロットル開度およびEGR率を変化させず、燃
料噴射量を、機関の運転状態により定まる図10に示さ
れる噴射量Qに対し増大することによって燃焼室5内に
おける空燃比A/Fがリッチとされる。即ち、空燃比が
(A/F)L で運転されているときに空燃比を目標リッ
チ空燃比(A/F)R とすべきときには噴射量が〔(A
/F)L /(A/F) R 〕・Qとされる。図18に示さ
れる場合には噴射量が(17/12)・Qとされる。Next, referring to FIG. 18, the first combustion is performed.
NO whenxAbsorbent 22 to NOxShould release
NoxThe air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 22
The injection control in the case of turning off will be described. Shown in FIG.
NO when the first combustion is being performed asxSucking
When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 22 is made rich
If the throttle opening and EGR rate are not changed,
The fuel injection amount is shown in Fig. 10, which is determined by the operating state of the engine.
By increasing the injection quantity Q to be injected into the combustion chamber 5.
The air-fuel ratio A / F is made rich. That is, the air-fuel ratio is
(A / F)LThe target air-fuel ratio when operating at
Air-fuel ratio (A / F)RWhen the injection amount should be [(A
/ F)L/ (A / F) R] ・ Q. Shown in FIG.
If it is, the injection amount is set to (17/12) · Q.
【0074】一方、第1の燃焼が行われているときには
ΣNOX>MAX1となったとき、即ちNOx 吸収剤2
2に吸収されているNOx 量がNOx 吸収剤22の最大
NO x 吸収量の30パーセントになったときに空燃比が
リッチとされる。このときNOx 吸収剤22から全NO
x を放出させるのに必要な還元ガス量は予め求められて
おり、この還元ガス量をQNOX とすると噴射量の増大作
用を続行すべき時間t r は次式で表わされる。On the other hand, when the first combustion is being performed
When ΣNOX> MAX1, that is, NOxAbsorbent 2
NO absorbed in 2xAmount is NOxMaximum of absorbent 22
NO xWhen the air-fuel ratio reaches 30% of the absorbed amount,
It is considered rich. NO at this timexTotal NO from absorbent 22
xThe amount of reducing gas required to release
And the amount of this reducing gas is QNOXIf so, an increase in the injection amount
Time t to continue using rIs expressed by the following equation.
【0075】tr =C・QNOX /(ΔQ・N)
ΔQ=〔(A/F)L /(A/F)R 〕・Q−〔(A/
F)L /(A/F)ST〕・Q
ここでCは定数、Nは機関回転数、(A/F)STは理論
空燃比を表わしている。即ち、ΔQは過剰な燃料量が表
わしており、この過剰な燃料量が多くなるほど時間tr
が短かくなる。また機関回転数Nが高くなるほど単位時
間当り供給される過剰な燃料量が増大するので時間tr
が短かくなる。斯くして噴射量の増大作用を続行すべき
時間tr は上式の如く表わされることになる。 Tr = C · Q NOX / (ΔQ · N) ΔQ = [(A / F) L / (A / F) R ] · Q-[(A /
F) L / (A / F) ST ] · Q where C is a constant, N is the engine speed, and (A / F) ST is the theoretical air-fuel ratio. That is, ΔQ represents the excess fuel amount, and the greater the excess fuel amount, the more time t r.
Becomes shorter. Further, as the engine speed N increases, the amount of excess fuel supplied per unit time increases, so the time t r
Becomes shorter. Thus the time t r should continue to increase the action of the injection amount and will be expressed as the above equation.
【0076】一方、前述したように第2の燃焼が行われ
ているときにΣNOX>MAX1になると第2の燃焼か
ら第1の燃焼に切換えられたときにNOx 吸収剤22か
らNOx を放出すべく空燃比がリッチとされる。図19
は、このとき図18に示される場合と同じ方法で噴射量
の増大量ΔQおよび噴射量の増大時間の続行時間trを
算出した場合の空燃比A/Fの変化を示している。[0076] On the other hand, release the NO x from the NO x absorbent 22 when it is switched to the first combustion from the second combustion becomes the .SIGMA.NOX> MAX1 when the second combustion is being performed as described above The air-fuel ratio is made rich in order to get it out. FIG. 19
Shows a change in the air-fuel ratio A / F when the injection amount increase amount ΔQ and the injection amount increase time continuation time tr are calculated by the same method as that shown in FIG.
【0077】もう少し具体的に言うと、例えば機関回転
数がNo のときに要求負荷Lが図11に示される第2の
境界Y(N)よりも低いLo になったとすると空燃比A
/F、スロットル開度STおよびEGR制御弁開度SE
は夫々図11、図12(A),(B)において要求負荷
Lo および機関回転数No から定まる値とされる。この
ときの目標空燃比が(A/F)L であったとすると図1
9はこの目標空燃比(A/F)L に基づいて前述した式
と同じ次式を用いて空燃比を目標リッチ空燃比(A/
F)R とするのに必要な噴射量Qおよび噴射量の増大作
用を続行すべき時間tr を求めた場合を示している。More specifically, for example, if the required load L becomes L o lower than the second boundary Y (N) shown in FIG. 11 when the engine speed is N o , the air-fuel ratio A
/ F, throttle opening ST and EGR control valve opening SE
Is a value determined from the required load L o and the engine speed N o in FIGS. 11, 12A and 12B, respectively. If the target air-fuel ratio at this time is (A / F) L ,
9 is the target rich air-fuel ratio (A / F) L based on this target air-fuel ratio (A / F) L
F) shows the case of obtaining the injection amount Q and the time t r should continue to increase the action of the injection amount required for the R.
【0078】
噴射量=〔(A/F)L /(A/F)R 〕・Q
tr =C・QNOX /(ΔQ・N)
この場合には図19に示されるように空燃比A/Fがな
かなか低下せず、噴射量が増大せしめられてから暫らく
しないと空燃比A/Fがリッチとはならない。即ち、リ
ーン空燃比のもとで燃焼が行われている場合には機関か
ら排出される排気ガス中に過剰の空気が含まれており、
従ってこのとき機関吸気通路内に再循環せしめられるE
GRガス中にも過剰の空気が含まれている。EGRガス
中に含まれる過剰空気は再び燃焼室5内に供給され、斯
くして燃焼室5内の空燃比はEGRガス中の過剰空気の
影響を受けることになる。[0078] injection quantity = [(A / F) L / ( A / F) R ] · Q t r = C · Q NOX / (ΔQ · N) air-fuel ratio A as is shown in FIG. 19 in this case The air-fuel ratio A / F does not become rich unless A / F does not decrease easily and the injection amount is increased for a while. That is, when combustion is performed under a lean air-fuel ratio, excess air is included in the exhaust gas discharged from the engine,
Therefore, at this time, E is recirculated in the engine intake passage.
The GR gas also contains excess air. The excess air contained in the EGR gas is again supplied into the combustion chamber 5, and thus the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is affected by the excess air in the EGR gas.
【0079】図18に示されるように第1の燃焼が行わ
れているときにNOx 吸収剤22からNOx を放出すべ
き場合、即ちNOx 吸収剤22からNOx を放出すべく
空燃比の切換作用が開始される直前のリーン空燃比のリ
ーンの度合が小さい場合にはEGRガス中に含まれる過
剰空気の量が少く、従ってこの場合には燃焼室5内の空
燃比はEGRガス中の過剰酸素の影響をほとんど受けな
い。従ってこの場合には図18に示されるようにリーン
空燃比を予め定められたリッチ空燃比とするのに必要な
量だけ噴射量を増大させれば排気ガスの空燃比はただち
に予め定められたリッチ空燃比となり、斯くしてNOx
吸収剤22からただちにNOx が放出されることにな
る。[0079] If should be released NO x from the NO x absorbent 22 when the first combustion is being performed as shown in FIG. 18, that is, the air-fuel ratio in order to release the NO x from the NO x absorbent 22 When the lean degree of the lean air-fuel ratio immediately before the start of the switching operation of is small, the amount of excess air contained in the EGR gas is small. Therefore, in this case, the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is in the EGR gas. Almost unaffected by excess oxygen. Therefore, in this case, as shown in FIG. 18, if the injection amount is increased by an amount required to make the lean air-fuel ratio a predetermined rich air-fuel ratio, the air-fuel ratio of the exhaust gas immediately becomes a predetermined rich air-fuel ratio. It becomes an air-fuel ratio, thus NO x
Immediately NO x from the absorbent 22 is to be released.
【0080】これに対し、第2の燃焼から第1の燃焼に
切換えられたときにNOx 吸収剤22からNOx を放出
すべき場合、即ちNOx 吸収剤22からNOx を放出す
べく空燃比の切換作用が開始される直前のリーン空燃比
のリーンの度合が大きい場合にはEGRガス中に含まれ
る過剰空気の量が多く、従ってこの場合、リーン空燃比
を予め定められたリッチ空燃比とするのに必要な量だけ
噴射量を増大しても図19に示されるように空燃比A/
Fはただちに予め定められたリッチ空燃比とはならず、
暫らくしないと空燃比A/Fはリッチとはならない。[0080] In contrast, when to release the NO x from the NO x absorbent 22 when it is switched from the second combustion to the first combustion, that in order to release the NO x from the NO x absorbent 22 empty When the lean degree of the lean air-fuel ratio immediately before the start of the fuel ratio switching operation is large, the amount of excess air contained in the EGR gas is large. Therefore, in this case, the lean air-fuel ratio is set to a predetermined rich air-fuel ratio. Even if the injection amount is increased by an amount necessary to obtain the air-fuel ratio A /
F does not immediately become a predetermined rich air-fuel ratio,
The air-fuel ratio A / F will not become rich unless it is done for a while.
【0081】図18および図19においてハッチングで
示される領域はNOx 吸収剤22に送り込まれる還元ガ
ス量を表わしており、図19に示される場合にはこの還
元ガス量は、図18に示されるNOx 吸収剤22から全
NOx を放出するのに必要な還元ガス量に比べてかなり
少くなることがわかる。そこで本発明による第1実施例
では、例えば機関回転数がNo のときに要求負荷がLo
となって第2の燃焼から第1の燃焼に切換えられ、この
ときNOx 吸収剤22からNOx を放出すべく空燃比A
/Fを一時的にリッチにするときには、図18において
ハッチングで示される還元ガス量とほぼ同じ量の還元ガ
スをNO x 吸収剤22に送り込めるように、図20に示
される如く機関回転数がNo でかつ要求負荷がLo でも
って第1の燃焼が行われているときの噴射量の増大量に
比べて、噴射量の増大量が増大せしめられる。The hatching in FIGS. 18 and 19
Area shown is NOxReduction gas sent to the absorbent 22
This is the amount of time, and in the case shown in FIG.
The original gas amount is NO shown in FIG.xAll from absorbent 22
NOxConsiderably less than the amount of reducing gas required to release
You can see that it will be less. Therefore, the first embodiment according to the present invention
Then, for example, if the engine speed is NoThe required load is Lo
And the second combustion is switched to the first combustion.
When NOxAbsorbent 22 to NOxAir-fuel ratio A to release
When temporarily making / F rich, in FIG.
The amount of reducing gas is approximately the same as the amount of reducing gas indicated by hatching.
NO xShown in FIG. 20 for delivery to absorbent 22.
Engine speed is NoAnd the required load is LoBut
To increase the injection amount when the first combustion is being performed.
In comparison, the amount of increase in the injection amount is increased.
【0082】具体的に言うと、第2の燃焼から第1の燃
焼に切換えられたときに空燃比切換作用直前のリーン空
燃比(A/F)L と目標リッチ空燃比(A/F)R との
比に基づいて次式により噴射量が算出される。
噴射量=〔(A/F)L /(A/F)R 〕・Q
次いでリッチ空燃比が目標空燃比(A/F)R とできる
だけ一致するように噴射量が徐々に減少せしめられる。Specifically, when the second combustion is switched to the first combustion, the lean air-fuel ratio (A / F) L and the target rich air-fuel ratio (A / F) R immediately before the air-fuel ratio switching action is obtained. The injection amount is calculated by the following equation based on the ratio of Injection amount = [(A / F) L / (A / F) R ] .Q Next, the injection amount is gradually reduced so that the rich air-fuel ratio matches the target air-fuel ratio (A / F) R as much as possible.
【0083】一方、前述したように第2の燃焼が行われ
ているときにΣNOX>MAX2となったときには膨張
行程の後半又は排気行程中に追加の燃料が噴射される。
このときの追加の燃料量および追加の燃料の噴射期間は
NOx 吸収剤22に吸収されている全NOx を放出する
のに必要な還元ガスをNOx 吸収剤22に送り込めるよ
うに設定されている。On the other hand, as described above, when ΣNOX> MAX2 while the second combustion is being performed, additional fuel is injected in the latter half of the expansion stroke or during the exhaust stroke.
Additional fuel quantity and injection period of additional fuel at this time is set to Okurikomeru necessary reducing gas to release all NO x absorbed in the NO x absorbent 22 in the NO x absorbent 22 ing.
【0084】図21はNOx 吸収剤22からNOx を放
出すべきときにセットされるNOx放出フラグの処理ル
ーチンを示しており、このルーチンは一定時間毎の割込
みによって実行される。図21を参照するとまず初めに
ステップ100において機関の運転領域が第1の運転領
域Iであることを示すフラグIがセットされているか否
かが判別される。フラグIがセットされているとき、即
ち機関の運転領域が第1の運転領域Iであるときにはス
テップ101に進んで図16(A)に示すマップから単
位時間当りのNOx 吸収量Aが算出される。次いでステ
ップ102ではNOx 吸収量ΣNOXにAが加算され
る。次いでステップ103ではNOx 吸収量ΣNOXが
許容最大値MAX1を越えたか否かが判別される。ΣN
OX>MAX1になるとステップ104に進み、第1の
燃焼が行われているときにNOx を放出すべきことを示
すNOx 放出フラグ1がセットされる。FIG. 21 shows a processing routine of the NO x releasing flag which is set when NO x should be released from the NO x absorbent 22, and this routine is executed by interruption every fixed time. Referring to FIG. 21, first, at step 100, it is judged if the flag I indicating that the engine operating region is the first operating region I is set or not. When the flag I is set, that is, when the engine operating region is the first operating region I, the routine proceeds to step 101, where the NO x absorption amount A per unit time is calculated from the map shown in FIG. 16 (A). It Next, at step 102, A is added to the NO x absorption amount ΣNOX. Next, at step 103, it is judged if the NO x absorption amount ΣNOX exceeds the allowable maximum value MAX1. ΣN
Becomes the OX> MAX1 proceeds to step 104, NO x releasing flag 1 indicating that it should release the NO x is set when the first combustion is being performed.
【0085】一方、ステップ100においてフラグIが
リセットされていると判断されたとき、即ち機関の運転
領域が第2の運転領域IIであるときにはステップ106
に進んで図16(B)に示すマップから単位時間当りの
NOx 吸収量Bが算出される。次いでステップ107で
はNOx 吸収量ΣNOXがBに加算される。次いでステ
ップ108ではNOx 吸収量ΣNOXが許容最大値MA
X1を越えたか否かが判別される。ΣNOX>MAX1
になるとステップ109に進み、第2の燃焼から第1の
燃焼に切換えられたときにNOx を放出すべきことを示
すNOx 放出フラグ2がセットされる。On the other hand, when it is determined in step 100 that the flag I is reset, that is, when the engine operating region is the second operating region II, step 106 is executed.
Then, the NO x absorption amount B per unit time is calculated from the map shown in FIG. 16 (B). Next, at step 107, the NO x absorption amount ΣNOX is added to B. Next, at step 108, the NO x absorption amount ΣNOX is the allowable maximum value MA.
It is determined whether or not X1 has been exceeded. ΣNOX> MAX1
Advances to become the step 109, NO x releasing flag 2 indicating that it should release the NO x is set when it is switched from the second combustion to the first combustion.
【0086】一方、ステップ110では、NOx 吸収量
ΣNOXが許容最大値MAX2を越えたか否かが判別さ
れる。ΣNOX>MAX2になるとステップ111に進
み、膨張行程の後半又は排気行程中にNOx を放出すべ
きことを示すNOx 放出フラグ3がセットされる。次に
図22を参照しつつ運転制御について説明する。On the other hand, at step 110, it is judged if the NO x absorption amount ΣNOX exceeds the allowable maximum value MAX2. Becomes a .SIGMA.NOX> MAX2 proceeds to step 111, is set the NO x releasing flag 3 indicating that it should release the NO x late or during the exhaust stroke of the expansion stroke. Next, the operation control will be described with reference to FIG.
【0087】図22を参照すると、まず初めにステップ
200において機関の運転状態が第1の運転領域Iであ
ることを示すフラグIがセットされているか否かが判別
される。フラグIがセットされているとき、即ち機関の
運転状態が第1の運転領域Iであるときにはステップ2
01に進んで要求負荷Lが第1の境界X1(N)よりも
大きくなったか否かが判別される。L≦X1(N)のと
きにはステップ203に進んで低温燃焼が行われる。Referring to FIG. 22, first, at step 200, it is judged if the flag I indicating that the engine operating condition is the first operating region I is set or not. When the flag I is set, that is, when the operating state of the engine is in the first operating region I, step 2
The routine proceeds to 01, where it is judged if the required load L has become larger than the first boundary X1 (N). When L ≦ X1 (N), the routine proceeds to step 203, where low temperature combustion is performed.
【0088】即ち、ステップ203では図12(A)に
示すマップからスロットル弁25の目標開度STが算出
され、スロットル弁25の開度がこの目標開度STとさ
れる。次いでステップ204では図12(B)に示すマ
ップからEGR制御弁29の目標開度SEが算出され、
EGR制御弁29の開度がこの目標開度SEとされる。
次いでステップ205ではNOx 放出フラグ1がセット
されているか否かが判別される。NOx 放出フラグ1が
セットされていないときにはステップ206に進んでN
Ox 放出フラグ2がセットされているか否かが判別され
る。NOx 放出フラグ2がセットされていないときには
ステップ207に進んで図11に示される空燃比となる
ように燃料噴射が行われる。このときリーン空燃比のも
とで低温燃焼が行われる。That is, at step 203, the target opening degree ST of the throttle valve 25 is calculated from the map shown in FIG. 12 (A), and the opening degree of the throttle valve 25 is made this target opening degree ST. Next, at step 204, the target opening degree SE of the EGR control valve 29 is calculated from the map shown in FIG.
The opening degree of the EGR control valve 29 is set to this target opening degree SE.
Next, at step 205, it is judged if the NO x releasing flag 1 is set. When the NO x release flag 1 is not set, the routine proceeds to step 206, where N
It is determined whether the O x release flag 2 is set. When the NO x release flag 2 is not set, the routine proceeds to step 207, where fuel injection is performed so that the air-fuel ratio shown in FIG. 11 is obtained. At this time, low temperature combustion is performed under a lean air-fuel ratio.
【0089】一方、ステップ205においてNOx 放出
フラグ1がセットされていると判別されたときにはステ
ップ208に進んで図23に示される噴射制御Iが行わ
れる。これに対し、ステップ206においてNOx 放出
フラグ2がセットされていると判別されたときにはステ
ップ209に進んで図24に示される噴射制御IIが行わ
れる。On the other hand, when it is judged at step 205 that the NO x releasing flag 1 is set, the routine proceeds to step 208, where the injection control I shown in FIG. 23 is performed. On the other hand, when it is determined at step 206 that the NO x release flag 2 is set, the routine proceeds to step 209, where the injection control II shown in FIG. 24 is performed.
【0090】一方、ステップ201においてL>X
(N)になったと判別されたときにはステップ202に
進んでフラグIがリセットされ、次いでステップ212
に進んで第2の燃焼が行われる。即ち、ステップ212
では図14(A)に示すマップからスロットル弁25の
目標開度STが算出され、スロットル弁25の開度がこ
の目標開度STとされる。次いでステップ213では図
14(B)に示すマップからEGR制御弁29の目標開
度SEが算出され、EGR制御弁29の開度がこの目標
開度SEとされる。次いでステップ214ではNOx 放
出フラグ3がセットされているか否かが判別される。N
Ox 放出フラグ3がセットされていないときにはステッ
プ215に進んで図13に示される空燃比となるように
燃料噴射が行われる。このときリーン空燃比のもとで第
2の燃焼が行われる。On the other hand, in step 201, L> X
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 202, where the flag I is reset, and then step 212
Then, the second combustion is performed. That is, step 212
Then, the target opening degree ST of the throttle valve 25 is calculated from the map shown in FIG. 14 (A), and the opening degree of the throttle valve 25 is set to this target opening degree ST. Next, at step 213, the target opening degree SE of the EGR control valve 29 is calculated from the map shown in FIG. 14 (B), and the opening degree of the EGR control valve 29 is made this target opening degree SE. Next, at step 214, it is judged if the NO x releasing flag 3 is set or not. N
When the Ox release flag 3 is not set, the routine proceeds to step 215, where fuel injection is performed so that the air-fuel ratio shown in FIG. 13 is obtained. At this time, the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio.
【0091】一方、ステップ214においてNOx 放出
フラグ3がセットされていると判別されたときにはステ
ップ214に進んで図25に示される噴射制御III が行
われる。次に図23を参照しつつ噴射制御1について説
明する。図23を参照するとまず初めにステップ300
においてリッチフラグがセットされているか否かが判別
される。リッチフラグがセットされていないときにはス
テップ301に進んで次式に基づき噴射量Qo が算出さ
れる。On the other hand, when it is judged at step 214 that the NO x releasing flag 3 is set, the routine proceeds to step 214, where the injection control III shown in FIG. 25 is performed. Next, the injection control 1 will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 23, first, step 300
At, it is determined whether or not the rich flag is set. When the rich flag is not set, the routine proceeds to step 301, where the injection amount Q o is calculated based on the following equation.
【0092】
Qo =〔(A/F)L /(A/F)R 〕・Q
ここで(A/F)L は現在のリーン空燃比を示してお
り、(A/F)R は目標リッチ空燃比を示しており、Q
は機関の運転状態に応じた図10に示される噴射量を示
している。次いでステップ302では次式に基づいて過
剰噴射量ΔQが算出される。Q o = [(A / F) L / (A / F) R ] · Q where (A / F) L is the current lean air-fuel ratio, and (A / F) R is the target It shows the rich air-fuel ratio, and Q
Shows the injection amount shown in FIG. 10 according to the operating state of the engine. Next, at step 302, the excess injection amount ΔQ is calculated based on the following equation.
【0093】ΔQ=〔(A/F)L /(A/F)R 〕・
Q−〔(A/F)L /(A/F)ST〕・Q
ここで(A/F)STは理論空燃比を示している。次いで
ステップ303では次式に基づいて噴射量の増大作用を
続行すべき時間tr が算出される。ΔQ = [(A / F) L / (A / F) R ].
Q-[(A / F) L / (A / F) ST ] · Q where (A / F) ST represents the theoretical air-fuel ratio. Next, at step 303, the time t r for continuing the injection amount increasing action is calculated based on the following equation.
【0094】tr =C・QNOX /(ΔQ・N)
ここでCは定数を示しており、QNOX はNOx 吸収剤2
2の最大NOx 吸収量の30パーセントのNOx 量示し
ており、Nは機関回転数を示している。次いでステップ
304ではリッチフラグがセットされる。リッチフラグ
がセットされるとステップ300からステップ305に
進んで噴射制御I開始後の経過時間tが時間tr を越え
たか否かが判別される。t>trになるとステップ30
6に進んでリッチフラグがリセットされ、次いでステッ
プ307においてNOx 放出フラグ1がリセットされ、
次いでステップ308においてΣNOXが零とされる。
従ってNOx 放出フラグ1がセットされると図18に示
されるように噴射量が時間tr に亘って増大せしめら
れ、この間にNOx 吸収剤22に吸収されていた全NO
x が放出される。 Tr = C · Q NOX / (ΔQ · N) where C is a constant, and Q NOX is the NO x absorbent 2
Shows 30% of the amount of NO x maximum absorption of NO x of 2, N shows the engine rotational speed. Next, at step 304, the rich flag is set. Rich flag whether the elapsed time t after injection control I start progressing when set from step 300 to step 305 exceeds the time t r is determined. When t> t r , step 30
6, the rich flag is reset, then the NO x release flag 1 is reset in step 307,
Next, at step 308, ΣNOX is made zero.
Therefore NO When x releasing flag 1 is set injection quantity as shown in FIG. 18 is made to increase over time t r, the total NO which has been absorbed in the NO x absorbent 22 during this time
x is emitted.
【0095】次に図24を参照しつつ噴射制御IIについ
て説明する。図24を参照するとまず初めにステップ4
00においてリッチフラグがセットされているか否かが
判別される。リッチフラグがセットされていないときに
はステップ401に進んで次式に基づき噴射量Qo が算
出される。
Qo =〔(A/F)L /(A/F)R 〕・Q
ここで(A/F)L は第2の燃焼から第1の燃焼に切換
えられる直前のリーン空燃比を示しており、(A/F)
R は目標リッチ空燃比を示しており、Qは機関の運転状
態に応じた図10に示される噴射量を示している。Next, the injection control II will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 24, first, step 4
At 00, it is determined whether or not the rich flag is set. When the rich flag is not set, the routine proceeds to step 401, where the injection amount Q o is calculated based on the following equation. Q o = [(A / F) L / (A / F) R ] ・ Q where (A / F) L represents the lean air-fuel ratio immediately before the switching from the second combustion to the first combustion. , (A / F)
R indicates the target rich air-fuel ratio, and Q indicates the injection amount shown in FIG. 10 according to the operating state of the engine.
【0096】次いでステップ402では次式に基づいて
過剰噴射量ΔQが算出される。
ΔQ=〔(A/F)L /(A/F)R 〕・Q−〔(A/
F)L /(A/F)ST〕・Q
ここで(A/F)STは理論空燃比を示している。Next, at step 402, the excess injection amount ΔQ is calculated based on the following equation. ΔQ = [(A / F) L / (A / F) R ] ・ Q-[(A /
F) L / (A / F) ST ] · Q where (A / F) ST indicates the theoretical air-fuel ratio.
【0097】次いでステップ403では次式に基づいて
噴射量の増大作用を続行すべき時間tr が算出される。
tr =C・QNOX /(ΔQ・N)
ここでCは定数を示しており、QNOX はNOx 吸収剤2
2の最大NOx 吸収量の30パーセントのNOx 量示し
ており、Nは機関回転数を示している。[0097] Then the time t r should continue to increase the action of the injection quantity based on the following equation at step 403 is calculated. t r = C · Q NOX / (ΔQ · N) where C denotes a constant, Q NOX is the NO x absorbent 2
Shows 30% of the amount of NO x maximum absorption of NO x of 2, N shows the engine rotational speed.
【0098】次いでステップ404ではリッチフラグが
セットされる。次いでステップ405では次式に基づい
て図20に示す増大作用後半の一定・噴射量Qb が算出
される。
Qb =〔(A/F)L /(A/F)R 〕・Q
ここで(A/F)L は第2の燃焼から第1の燃焼に切換
えられた後のリーン空燃比を示している。Next, at step 404, the rich flag is set. Then constant-injection amount Q b of the second half increased action shown in FIG. 20 is calculated based on the following equation at step 405. Q b = [(A / F) L / ( A / F) R ] · Q where (A / F) L is shows a lean air-fuel ratio after being switched to the first combustion from the second combustion There is.
【0099】リッチフラグがセットされるとステップ4
00からステップ406に進んで噴射量Qo から一定値
αが減算される。次いでステップ407では噴射量Qo
がQ b よりも小さくなったか否かが判別される。Qo <
Qb となったときにはステップ408に進んでQb がQ
o とされる。次いでステップ409では噴射制御II開始
後の経過時間tが時間tr を越えたか否かが判別され
る。t>tr になるとステップ410に進んでリッチフ
ラグがリセットされ、次いでステップ411においてN
Ox 放出フラグ2がリセットされ、次いでステップ41
2においてΣNOXが零とされる。従ってNOx 放出フ
ラグ2がセットされると図20に示されるように噴射量
が急激に増大せしめられた後、徐々に減少せしめられ、
次いで増大された一定の噴射量Qb に保持される。噴射
量が増大せしめられている間にNOx 吸収剤22に吸収
されていた全NO x が放出される。When the rich flag is set, step 4
From 00 to step 406, the injection amount QoTo a constant value
α is subtracted. Next, at step 407, the injection amount Qo
Is Q bIt is determined whether or not it has become smaller than. Qo<
QbWhen is, proceed to step 408 and QbIs Q
oIt is said that Next, in step 409, injection control II starts
Later elapsed time t is time trIt is determined whether or not
It t> trIf so, proceed to step 410
Lag is reset, then N in step 411
OxRelease flag 2 is reset, then step 41
At 2, ΣNOX is made zero. Therefore NOxEmission
When the lug 2 is set, as shown in Fig. 20, the injection amount
Is rapidly increased and then gradually decreased,
Then increased constant injection quantity QbHeld in. injection
NO while the quantity is being increasedxAbsorbed in absorbent 22
All NO that had been done xIs released.
【0100】次に図25を参照しつつ噴射制御III につ
いて説明する。図25を参照するとまず初めにステップ
500において図10に示される噴射量Qが算出され、
このとき図13に示されるリーン空燃比でもって燃焼が
行われる。次いでステップ501ではリッチフラグがセ
ットされているか否かが判別される。リッチフラグがセ
ットされていないときにはステップ502に進んで次式
に基づき追加の噴射量Qadd が算出される。Next, the injection control III will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 25, first, at step 500, the injection amount Q shown in FIG. 10 is calculated,
At this time, combustion is performed with the lean air-fuel ratio shown in FIG. Next, at step 501, it is judged if the rich flag is set. When the rich flag is not set, the routine proceeds to step 502, where the additional injection amount Q add is calculated based on the following equation.
【0101】
Qadd =〔(A/F)L /(A/F)R 〕・Q
ここで(A/F)L は現在のリーン空燃比を示してお
り、(A/F)R は目標リッチ空燃比を示しており、Q
は機関の運転状態に応じた図10に示される噴射量を示
している。次いでステップ503では次式に基づいて過
剰噴射量ΔQが算出される。Q add = [(A / F) L / (A / F) R ] · Q where (A / F) L represents the current lean air-fuel ratio, and (A / F) R is the target It shows the rich air-fuel ratio, and Q
Shows the injection amount shown in FIG. 10 according to the operating state of the engine. Next, at step 503, the excess injection amount ΔQ is calculated based on the following equation.
【0102】ΔQ=〔(A/F)L /(A/F)R 〕・
Q−〔(A/F)L /(A/F)ST〕・Q
ここで(A/F)STは理論空燃比を示している。次いで
ステップ504では次式に基づいて噴射量の増大作用を
続行すべき時間tr が算出される。ΔQ = [(A / F) L / (A / F) R ].
Q-[(A / F) L / (A / F) ST ] · Q where (A / F) ST represents the theoretical air-fuel ratio. Then time should continue to increase the action of the injection quantity t r is calculated based on the following equation at step 504.
【0103】tr =C・QNOX /(ΔQ・N)
ここでCは定数を示しており、QNOX はNOx 吸収剤2
2の最大NOx 吸収量の80パーセントのNOx 量示し
ており、Nは機関回転数を示している。次いでステップ
505ではリッチフラグがセットされる。リッチフラグ
がセットされるとステップ501からステップ506に
進んで噴射制御III 開始後の経過時間tが時間tr を越
えたか否かが判別される。t>t r になるとステップ5
07に進んでリッチフラグがリセットされ、次いでステ
ップ508においてNOx 放出フラグ2およびNOx 放
出フラグ3がリセットされ、次いでステップ509にお
いてΣNOXが零とされる。従ってNOx 放出フラグ3
がセットされると時間tr に亘って追加の燃料Qadd が
噴射され、この間にNOx 吸収剤22に吸収されていた
全NOx が放出される。Tr= C ・ QNOX/ (ΔQ ・ N)
Where C is a constant and QNOXIs NOxAbsorbent 2
2 maximum NOx80% NO absorbedxQuantity
And N indicates the engine speed. Then step
At 505, the rich flag is set. Rich flag
Is set, step 501 to step 506
The elapsed time t after the start of injection control III is the time trOver
It is determined whether or not it has been obtained. t> t rThen step 5
07, the rich flag is reset, then
No in 508xRelease flag 2 and NOxRelease
The output flag 3 is reset, and then in step 509.
And ΣNOX is made zero. Therefore NOxRelease flag 3
When is set time trFuel Q acrossaddBut
Injected, NO during thisxIt was absorbed by the absorbent 22
All NOxIs released.
【0104】図26は、第2の燃焼から第1の燃焼に切
換えられたときにNOx の放出作用を行うための図24
に示される噴射制御IIの別の実施例を示している。この
第2実施例では、例えば機関回転数がNo のときに要求
負荷がLo となって第2の燃焼から第1の燃焼に切換え
られ、このときNOx 吸収剤22からNO x を放出すべ
く空燃比A/Fを一時的にリッチにするときには、図1
8においてハッチングで示される還元ガス量とほぼ同じ
量の還元ガスをNOx 吸収剤22に送り込めるように、
機関回転数がNo でかつ要求負荷がLo でもって第1の
燃焼が行われているときの噴射量の増大作用の続行時間
tr がΔtr だけ増大せしめられる。FIG. 26 shows the switching from the second combustion to the first combustion.
NO when replacedx24 for performing the release action of
2 shows another embodiment of the injection control II shown in FIG. this
In the second embodiment, for example, the engine speed is NoRequest when
Load is LoAnd switch from the second combustion to the first combustion
And then NOxAbsorbent 22 to NO xShould release
When the air-fuel ratio A / F is temporarily made rich,
8 is almost the same as the amount of reducing gas indicated by hatching
NO amount of reducing gasxSo that it can be sent to the absorbent 22,
Engine speed is NoAnd the required load is LoSo the first
The duration of the action of increasing the injection amount when combustion is taking place
trIs ΔtrCan only be increased.
【0105】このΔtr は第2の燃焼から第1の燃焼に
切換えられた後、空燃比が目標リッチ空燃比と理論空燃
比の中間の値になるまでの時間を表わしており、この時
間Δtr は図27に示されるように空燃比が切換えられ
る直前のリーン空燃比のリーンの度合が大きくなるほど
大きくなる。次に図28を参照しつつ噴射制御IIの第2
実施例について説明する。This Δt r represents the time until the air-fuel ratio becomes an intermediate value between the target rich air-fuel ratio and the stoichiometric air-fuel ratio after switching from the second combustion to the first combustion, and this time Δt r As shown in FIG. 27, r increases as the lean degree of the lean air-fuel ratio immediately before the air-fuel ratio is switched increases. Next, referring to FIG. 28, the second of the injection control II
Examples will be described.
【0106】図28を参照するとまず初めにステップ6
00においてリッチフラグがセットされているか否かが
判別される。リッチフラグがセットされていないときに
はステップ601に進んで次式に基づき噴射量Qo が算
出される。
Qo =〔(A/F)L /(A/F)R 〕・Q
ここで(A/F)L は第2の燃焼から第1の燃焼に切換
えられる直前のリーン空燃比を示しており、(A/F)
R は目標リッチ空燃比を示しており、Qは機関の運転状
態に応じた図10に示される噴射量を示している。Referring to FIG. 28, first, step 6
At 00, it is determined whether or not the rich flag is set. When the rich flag is not set, the routine proceeds to step 601, where the injection amount Q o is calculated based on the following equation. Q o = [(A / F) L / (A / F) R ] ・ Q where (A / F) L represents the lean air-fuel ratio immediately before the switching from the second combustion to the first combustion. , (A / F)
R indicates the target rich air-fuel ratio, and Q indicates the injection amount shown in FIG. 10 according to the operating state of the engine.
【0107】次いでステップ602では次式に基づいて
過剰噴射量ΔQが算出される。
ΔQ=〔(A/F)L /(A/F)R 〕・Q−〔(A/
F)L /(A/F)ST〕・Q
ここで(A/F)STは理論空燃比を示している。次いで
ステップ603では次式に基づいて噴射量の増大作用の
続行時間tr が算出される。Next, at step 602, the excess injection amount ΔQ is calculated based on the following equation. ΔQ = [(A / F) L / (A / F) R ] ・ Q-[(A /
F) L / (A / F) ST ] · Q where (A / F) ST indicates the theoretical air-fuel ratio. Next, at step 603 continues time t r of increasing the action of the injection quantity based on the following equation is calculated.
【0108】tr =C・QNOX /(ΔQ・N)
ここでCは定数を示しており、QNOX はNOx 吸収剤2
2の最大NOx 吸収量の30パーセントのNOx 量示し
ており、Nは機関回転数を示している。次いでステップ
604では図27に示す関係から噴射量の増大作用の続
行時間tr の延長時間Δtr が算出される。次いでステ
ップ605では続行時間tr に延長時間Δtr を加算す
ることによって最終的な続行時間tr が算出される。次
いでステップ606ではリッチフラグがセットされる。 Tr = CQ NOX / (ΔQN) where C is a constant, and Q NOX is the NO x absorbent 2
Shows 30% of the amount of NO x maximum absorption of NO x of 2, N shows the engine rotational speed. Then extension time Delta] t r continuation time t r of increasing the action of the injection amount is calculated from the relationship shown in step 604 FIG. 27. Then final continuing time t r is calculated by adding the extension time Delta] t r in step 605 continues time t r. Next, at step 606, the rich flag is set.
【0109】リッチフラグがセットされるステップ60
0からステップ607に進んで噴射制御II開始後の経過
時間tが続行時間tr を越えたか否かが判別される。t
>t r になるとステップ608に進んでリッチフラグが
リセットされ、次いでステップ609においてNOx 放
出フラグ2がリセットされ、次いでステップ610にお
いてΣNOXが零とされる。従ってNOx 放出フラグ2
がセットされると図26に示されるように噴射量が図1
8に示される場合よりも長い期間に亘って増大せしめら
れ、噴射量が増大せしめられている間にNOx 吸収剤2
2に吸収されていた全NOx が放出される。Step 60 where the rich flag is set
From 0 to step 607, progress after injection control II starts
Time t is continuation time trIt is determined whether or not the value exceeds. t
> T rIf so, the routine proceeds to step 608, where the rich flag is
Reset, then NO in step 609xRelease
Output flag 2 is reset, and then step 610 is performed.
And ΣNOX is made zero. Therefore NOxRelease flag 2
When is set, the injection amount becomes as shown in FIG.
Increase over a longer period than shown in
NO while the injection amount is being increasedxAbsorbent 2
All NO absorbed in 2xIs released.
【0110】図29は、第2の燃焼から第1の燃焼に切
換えられたときにNOx の放出作用を行うための図24
に示される噴射制御IIの更に別の実施例を示している。
この第3実施例では第2の燃焼から第1の燃焼に切換え
られたときに一旦第1の燃焼を行い、第1の燃焼に切換
えられてから時間Δtr を越えた後に空燃比をリッチに
するようにしている。この時間Δtr は図26に示され
るΔtr とほぼ同じであり、従って図29に示される時
間Δtr も図27に示されるように空燃比が切換えられ
る直前のリーン空燃比のリーンの度合が大きくなるほど
大きくなる。FIG. 29 is a graph for carrying out the NO x releasing action when the second combustion is switched to the first combustion.
5 shows another embodiment of the injection control II shown in FIG.
In the third embodiment, the first combustion is performed once when the second combustion is switched to the first combustion, and the air-fuel ratio is made rich after the time Δt r is exceeded after the first combustion is switched. I am trying to do it. This time Δt r is almost the same as Δt r shown in FIG. 26. Therefore, the time Δt r shown in FIG. 29 also shows the lean degree of the lean air-fuel ratio immediately before the air-fuel ratio is switched as shown in FIG. The larger it gets, the bigger it gets.
【0111】次に図30を参照しつつ噴射制御IIの第3
実施例について説明する。図30を参照するとまず初め
にステップ700においてリッチフラグがセットされて
いるか否かが判別される。リッチフラグがセットされて
いないときにはステップ701に進んで図27に示す関
係からΔtr が算出される。次いでステップ702では
噴射制御II開始後の経過時間tがΔtr よりも大きくな
ったか否かが判別される。t≦Δtのときにはステップ
703に進んで図10に基づき噴射量Qが算出される。
このとき第1の燃焼が行われる。Next, referring to FIG. 30, the third of the injection control II
Examples will be described. Referring to FIG. 30, first, at step 700, it is judged if the rich flag is set or not. When the rich flag is not set, the routine proceeds to step 701, where Δt r is calculated from the relationship shown in FIG. Next, at step 702, it is judged if the elapsed time t after the start of injection control II has become larger than Δt r . When t ≦ Δt, the routine proceeds to step 703, where the injection amount Q is calculated based on FIG.
At this time, the first combustion is performed.
【0112】ステップ702においてt>Δtr になっ
たと判断されるとステップ704に進んで次式に基づき
噴射量Qo が算出される。
Qo =〔(A/F)L /(A/F)R 〕・Q
ここで(A/F)L は現在のリーン空燃比を示してお
り、(A/F)R は目標リッチ空燃比を示しており、Q
は機関の運転状態に応じた図10に示される噴射量を示
している。When it is judged at step 702 that t> Δt r , the routine proceeds to step 704, where the injection amount Q o is calculated based on the following equation. Q o = [(A / F) L / (A / F) R ] ・ Q where (A / F) L is the current lean air-fuel ratio, and (A / F) R is the target rich air-fuel ratio. And Q
Shows the injection amount shown in FIG. 10 according to the operating state of the engine.
【0113】次いでステップ705では次式に基づいて
過剰噴射量ΔQが算出される。
ΔQ=〔(A/F)L /(A/F)R 〕・Q−〔(A/
F)L /(A/F)ST〕・Q
ここで(A/F)STは理論空燃比を示している。次いで
ステップ706では次式に基づいて噴射量の増大作用を
続行すべき時間tr が算出される。Next, at step 705, the excess injection amount ΔQ is calculated based on the following equation. ΔQ = [(A / F) L / (A / F) R ] ・ Q-[(A /
F) L / (A / F) ST ] · Q where (A / F) ST indicates the theoretical air-fuel ratio. Then time should continue to increase the action of the injection quantity t r is calculated based on the following equation at step 706.
【0114】tr =C・QNOX /(ΔQ・N)
ここでCは定数を示しており、QNOX はNOx 吸収剤2
2の最大NOx 吸収量の30パーセントのNOx 量示し
ており、Nは機関回転数を示している。次いでステップ
707ではリッチフラグがセットされる。リッチフラグ
がセットされるとステップ700からステップ708に
進んで噴射制御II開始後の経過時間tが時間tr を越え
たか否かが判別される。t>trになるとステップ70
9に進んでリッチフラグがリセットされ、次いでステッ
プ710においてNOx 放出フラグ2がリセットされ、
次いでステップ711においてΣNOXが零とされる。
従ってNOx 放出フラグ2がセットされると図29に示
されるように第2の燃焼から第1の燃焼に切換えられた
ときに暫らくの間、第1の燃焼が行われ、次いで空燃比
をリッチにすべく噴射量が増大せしめられる。噴射量が
増大せしめられている間にNOx 吸収剤22に吸収され
ていた全NO x が放出される。Tr= C ・ QNOX/ (ΔQ ・ N)
Where C is a constant and QNOXIs NOxAbsorbent 2
2 maximum NOx30% NO of absorbed amountxQuantity
And N indicates the engine speed. Then step
At 707, the rich flag is set. Rich flag
When is set, step 700 to step 708
The elapsed time t after the start of injection control II is the time trBeyond
Whether or not it is determined. t> trThen step 70
9, the rich flag is reset, then step
No in 710xRelease flag 2 is reset,
Next, at step 711, ΣNOX is made zero.
Therefore NOxWhen the emission flag 2 is set, it is shown in FIG.
Was switched from the second combustion to the first combustion as
Sometimes the first combustion takes place for some time, then the air-fuel ratio
The injection amount is increased to make the fuel rich. Injection quantity
NO while being increasedxAbsorbed by the absorbent 22
All NO xIs released.
【0115】図31に圧縮着火式内燃機関の別の実施例
を示す。この実施例では未燃炭化水素を一層良好に酸化
せしめるために排気マニホルド19の出口に、即ちNO
x 吸収剤22上流の排気通路内に三元触媒又は酸化触媒
のような酸化機能を有する触媒35を内蔵した触媒コン
バータ36が配置される。FIG. 31 shows another embodiment of the compression ignition type internal combustion engine. In this embodiment, in order to oxidize unburned hydrocarbons better, at the outlet of the exhaust manifold 19, that is, NO
A catalyst converter 36 having a catalyst 35 having an oxidizing function such as a three-way catalyst or an oxidation catalyst is arranged in the exhaust passage upstream of the x absorbent 22.
【0116】[0116]
【発明の効果】NOx 吸収剤からNOx を放出すべく空
燃比がリッチに切換えられる直前のリーン空燃比のリー
ンの度合にかかわらずにNOx 吸収剤から良好にNOx
を放出することができる。Effect of the Invention NO x good absorbent air-fuel ratio in order to release the NO x from the from the NO x absorbent regardless of the lean degree of the lean air-fuel ratio immediately before is switched to the rich NO x
Can be released.
【図1】圧縮着火式内燃機関の全体図である。FIG. 1 is an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.
【図2】スモークおよびNOx の発生量等を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing amounts of smoke and NO x generated, and the like.
【図3】燃焼圧を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a combustion pressure.
【図4】燃料分子を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a fuel molecule.
【図5】スモークの発生量とEGR率との関係を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a smoke generation amount and an EGR rate.
【図6】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an injected fuel amount and a mixed gas amount.
【図7】第1の運転領域Iおよび第2の運転領域IIを示
す図である。FIG. 7 is a diagram showing a first operating region I and a second operating region II.
【図8】空燃比センサの出力を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an output of an air-fuel ratio sensor.
【図9】スロットル弁の開度等を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an opening degree of a throttle valve and the like.
【図10】噴射量のマップを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a map of an injection amount.
【図11】第1の運転領域Iにおける空燃比を示す図で
ある。11 is a diagram showing an air-fuel ratio in a first operating region I. FIG.
【図12】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。FIG. 12 is a diagram showing a map of a target opening degree of a throttle valve or the like.
【図13】第2の燃焼における空燃比を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an air-fuel ratio in the second combustion.
【図14】スロットル弁等の目標開度を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a target opening of a throttle valve or the like.
【図15】NOx の放出作用を説明するための図であ
る。FIG. 15 is a diagram for explaining the action of releasing NO x .
【図16】単位時間当りのNOx 吸収量のマップを示す
図である。FIG. 16 is a diagram showing a map of the amount of NO x absorbed per unit time.
【図17】NOx 放出制御を説明するための図である。FIG. 17 is a diagram for explaining NO x release control.
【図18】リーン空燃比からリッチ空燃比へ切換えると
きの噴射量変化と空燃比変化とを示す図である。FIG. 18 is a diagram showing changes in the injection amount and changes in the air-fuel ratio when switching from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio.
【図19】リーン空燃比からリッチ空燃比へ切換えると
きの噴射量変化と空燃比変化とを示す図である。FIG. 19 is a diagram showing changes in the injection amount and changes in the air-fuel ratio when switching from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio.
【図20】リーン空燃比からリッチ空燃比へ切換えると
きの噴射量変化と空燃比変化とを示す図である。FIG. 20 is a diagram showing changes in the injection amount and changes in the air-fuel ratio when switching from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio.
【図21】NOx 放出フラグを処理するためのフローチ
ャートである。FIG. 21 is a flowchart for processing a NO x release flag.
【図22】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。FIG. 22 is a flowchart for controlling the operation of the engine.
【図23】噴射制御Iを実行するためのフローチャート
である。FIG. 23 is a flowchart for executing injection control I.
【図24】噴射制御IIを実行するためのフローチャート
である。FIG. 24 is a flowchart for executing injection control II.
【図25】噴射制御III を実行するためのフローチャー
トである。FIG. 25 is a flow chart for executing injection control III.
【図26】リーン空燃比からリッチ空燃比へ切換えると
きの噴射量変化と空燃比変化とを示す図である。FIG. 26 is a diagram showing changes in the injection amount and changes in the air-fuel ratio when switching from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio.
【図27】リッチ空燃比に切換えられる直前のリーン空
燃比(A/F)L と時間Δtr との関係を示す図であ
る。FIG. 27 is a diagram showing the relationship between the lean air-fuel ratio (A / F) L and the time Δt r immediately before switching to the rich air-fuel ratio.
【図28】噴射制御IIの第2実施例を実行するためのフ
ローチャートである。FIG. 28 is a flow chart for executing a second embodiment of injection control II.
【図29】リーン空燃比からリッチ空燃比へ切換えると
きの噴射量変化と空燃比変化とを示す図である。FIG. 29 is a diagram showing changes in the injection amount and changes in the air-fuel ratio when switching from the lean air-fuel ratio to the rich air-fuel ratio.
【図30】噴射制御IIの第3実施例を実行するためのフ
ローチャートである。FIG. 30 is a flowchart for executing a third embodiment of injection control II.
【図31】圧縮着火式内燃機関の別の実施例を示す全体
図である。FIG. 31 is an overall view showing another embodiment of the compression ignition type internal combustion engine.
6…燃料噴射弁 22…NOx 吸収剤 25…スロットル弁 29…EGR制御弁6 ... Fuel injection valve 22 ... NO x absorbent 25 ... Throttle valve 29 ... EGR control valve
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F01N 3/08 F01N 3/08 B 3/24 3/24 C E R S 3/36 3/36 B F02D 21/08 301 F02D 21/08 301D 41/02 380 41/02 380E F02M 25/07 550 F02M 25/07 550R (56)参考文献 特開 平8−218918(JP,A) 特開 平6−294319(JP,A) 特開 平7−145725(JP,A) 特開 平9−287527(JP,A) 特開 平9−287528(JP,A) 特開 平8−226332(JP,A) 特開 平8−86251(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02B 1/00 - 23/06 F02D 41/00 - 45/00 F01N 3/00 - 3/36 F02M 25/07 Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F01N 3/08 F01N 3/08 B 3/24 3/24 C ER S 3/36 3/36 B F02D 21/08 301 F02D 21/08 301D 41/02 380 41/02 380E F02M 25/07 550 F02M 25/07 550R (56) Reference JP-A-8-218918 (JP, A) JP-A-6-294319 (JP, A) JP-A-7 -145725 (JP, A) JP-A-9-287527 (JP, A) JP-A-9-287528 (JP, A) JP-A-8-226332 (JP, A) JP-A-8-86251 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F02B 1/00-23/06 F02D 41/00-45/00 F01N 3/00-3/36 F02M 25/07
Claims (14)
機関吸気通路内に再循環するための排気ガス再循環装置
を具備し、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに
は排気ガス中に含まれるNOx を吸収しかつ流入する排
気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収し
たNOx を放出するNOx 吸収剤を機関排気通路内に配
置し、リーン空燃比のもとで燃焼が行われているときに
NOx吸収剤からNOx を放出させるときには燃料噴射
量を増大して空燃比を一時的にリッチにし、それによっ
てNOx 吸収剤からNOx を放出させるのに必要な予め
定められた量の還元ガスをNOx 吸収剤に送り込むよう
にした内燃機関において、排気ガスの再循環中にNOx
吸収剤からNOx を放出すべく空燃比をリーン空燃比か
らリッチ空燃比に切換えるときに空燃比切換作用開始直
前のリーン空燃比に基づいて噴射燃料の増大量、噴射燃
料の増大作用を続行する時間又は噴射燃料の増大作用の
開始時期の少くともいずれか一つを制御する噴射制御手
段を具備し、或る機関負荷および機関回転数における空
燃比切換作用開始直前のリーン空燃比が予め定められた
空燃比よりも大きいときには、空燃比切換作用開始直後
における排気ガスの空燃比の低下速度が遅くても上記予
め定められた量の還元ガスをNOx 吸収剤に送り込める
ように、上記或る機関負荷および機関回転数と同一の機
関負荷および機関回転数における空燃比切換作用開始直
前のリーン空燃比が上記予め定められた空燃比よりも小
さい場合に対し、噴射燃料の増大量、噴射燃料の増大作
用を続行する時間、又は噴射燃料の増大作用の開始時期
の少くともいずれか一つを変えるようにした内燃機関。1. An exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas discharged into the engine exhaust passage into the engine intake passage, wherein the exhaust gas recirculates into the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean. A NO x absorbent that absorbs the contained NO x and releases the absorbed NO x when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich is arranged in the engine exhaust passage, and under the lean air-fuel ratio. temporarily rich air-fuel ratio and when to release the NO x from the NO x absorbent to increase the amount of fuel injection when the combustion is being performed, thereby required to release the NO x from the NO x absorbent In an internal combustion engine in which a predetermined amount of reducing gas is sent to the NO x absorbent, NO x is recirculated during exhaust gas recirculation.
To continue increasing the amount of injected fuel, the increase effect of the injected fuel on the basis of the lean air-fuel ratio immediately before the start air-fuel ratio switching action when switching the air-fuel ratio in order to release the NO x from the absorbent from lean air-fuel ratio to a rich air-fuel ratio A lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching action at a certain engine load and engine speed is provided, which is provided with injection control means for controlling at least one of the start time of the increasing action of time or injected fuel. If it is larger than the air-fuel ratio, the above-mentioned certain amount can be sent so that the predetermined amount of the reducing gas can be sent to the NO x absorbent even if the decreasing speed of the air-fuel ratio of the exhaust gas immediately after the start of the air-fuel ratio switching action is slow. When the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching operation at the same engine load and engine speed as the engine load and engine speed is smaller than the predetermined air-fuel ratio, An internal combustion engine adapted to change at least one of an increasing amount of injected fuel, a time for continuing the increasing action of injected fuel, and a start timing of the increasing action of injected fuel.
が上記予め定められた空燃比よりも小さいときには、空
燃比切換作用開始後ただちに空燃比を予め定められたリ
ッチ空燃比に維持するのに必要な量だけ燃料噴射量が増
大せしめられると共に上記予め定められた量の還元ガス
をNOx 吸収剤に送り込むのに必要な期間に亘って該燃
料噴射量の増大作用が続行せしめられる請求項1に記載
の内燃機関。2. When the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching operation is smaller than the predetermined air-fuel ratio, the air-fuel ratio is maintained at the predetermined rich air-fuel ratio immediately after the start of the air-fuel ratio switching operation. The fuel injection amount is increased by a necessary amount, and the action of increasing the fuel injection amount is continued for a period required for sending the predetermined amount of reducing gas into the NO x absorbent. Internal combustion engine according to.
空燃比切換作用開始直前のリーン空燃比が予め定められ
た空燃比よりも大きいときには、上記或る機関負荷およ
び機関回転数と同一の機関負荷および機関回転数におけ
る空燃比切換作用開始直前のリーン空燃比が上記予め定
められた空燃比よりも小さい場合と比べて噴射燃料の増
大量が増大せしめられる請求項1に記載の内燃機関。3. When the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching action at a certain engine load and engine speed is larger than a predetermined air-fuel ratio, the certain engine load and the same engine load as the engine speed. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the amount of increase in injected fuel is increased as compared with the case where the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching action at the engine speed is smaller than the predetermined air-fuel ratio.
が上記予め定められた空燃比よりも大きいときには、空
燃比切換作用開始直前のリーン空燃比が大きいほど噴射
燃料の増大量が増大せしめられる請求項3に記載の内燃
機関。4. When the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching operation is larger than the predetermined air-fuel ratio, the increase amount of the injected fuel is increased as the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching operation becomes larger. The internal combustion engine according to claim 3.
空燃比切換作用開始直前のリーン空燃比が予め定められ
た空燃比よりも大きいときには、上記或る機関負荷およ
び機関回転数と同一の機関負荷および機関回転数におけ
る空燃比切換作用開始直前のリーン空燃比が上記予め定
められた空燃比よりも小さい場合と比べて噴射燃料の増
大作用を続行する時間が長くされる請求項1に記載の内
燃機関。5. When the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching operation at a certain engine load and engine speed is larger than a predetermined air-fuel ratio, the certain engine load and the same engine load as the engine speed. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the time period for continuing the increasing action of the injected fuel is lengthened as compared with the case where the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching action at the engine speed is smaller than the predetermined air-fuel ratio. organ.
が上記予め定められた空燃比よりも大きいときには、空
燃比切換作用開始直前のリーン空燃比が大きいほど噴射
燃料の増大作用を続行する時間が長くされる請求項5に
記載の内燃機関。6. When the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching action is greater than the predetermined air-fuel ratio, the time for continuing the increasing action of the injected fuel as the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching action increases. The internal combustion engine according to claim 5, wherein the length is increased.
空燃比切換作用開始直前のリーン空燃比が予め定められ
た空燃比よりも大きいときには、空燃比が予め定められ
た期間、予め定められた空燃比よりも小さいリーン空燃
比とされ、次いで空燃比がリッチに切換えられる請求項
1に記載の内燃機関。7. When the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching operation at a certain engine load and engine speed is larger than the predetermined air-fuel ratio, the air-fuel ratio is predetermined for a predetermined period. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the lean air-fuel ratio is made smaller than the fuel ratio, and then the air-fuel ratio is switched to rich.
が上記予め定められた空燃比よりも大きいときには、空
燃比切換作用開始直前のリーン空燃比が大きいほど上記
予め定められた期間が長くされる請求項7に記載の内燃
機関。8. When the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching action is larger than the predetermined air-fuel ratio, the predetermined period is lengthened as the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching action increases. The internal combustion engine according to claim 7, wherein
排気ガス量を増大していくと煤の発生量が次第に増大し
てピークに達し、燃焼室内に供給される再循環排気ガス
量を更に増大していくと燃焼室内における燃焼時の燃料
およびその周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなっ
て煤がほとんど発生しなくなる圧縮着火式内燃機関から
なり、煤の発生量がピークとなる再循環排気ガス量より
も燃焼室内に供給される再循環排気ガス量が多くかつ空
燃比が上記予め定められた空燃比よりも小さい第1の燃
焼と、煤の発生量がピークとなる再循環ガス量よりも燃
焼室内に供給される再循環排気ガス量が少くかつ空燃比
が上記予め定められた空燃比よりも大きい第2の燃焼と
を選択的に切換える切換手段と、NOx 吸収剤からNO
x を放出すべきか否かを判断する判断手段とを具備し、
第2の燃焼が行われているときにNOx 吸収剤からNO
x を放出すべきであると判別されたときには第2の燃焼
から第1の燃焼に切換えられたときに空燃比が一時的に
リッチにされ、このとき空燃比切換作用開始直前のリー
ン空燃比が予め定められた空燃比よりも大きくなってい
る請求項1に記載の内燃機関。9. When the internal combustion engine increases the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak, and the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is increased. As the temperature of the fuel during combustion in the combustion chamber and the gas temperature around it become lower than the soot generation temperature as it further increases, it consists of a compression ignition type internal combustion engine in which soot is hardly generated, and the soot generation peaks. The first combustion in which the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is larger than the amount of recirculated exhaust gas and the air-fuel ratio is smaller than the predetermined air-fuel ratio and the soot generation amount reaches a peak. Switching means for selectively switching between second combustion in which the amount of recirculated exhaust gas supplied into the combustion chamber is smaller than the amount of circulating gas and the air-fuel ratio is larger than the predetermined air-fuel ratio, and a NO x absorbent To NO
and a determination means for determining whether or not x should be released,
NO from the NO x absorbent when the second combustion is taking place
When it is determined that x should be released, the air-fuel ratio is temporarily made rich when the second combustion is switched to the first combustion, and at this time, the lean air-fuel ratio immediately before the start of the air-fuel ratio switching action is The internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine has a ratio greater than a predetermined air-fuel ratio.
x 吸収剤からNOxを放出すべきであると判断されたと
きには燃料噴射量が増大せしめられて空燃比が一時的に
リッチとされる請求項9に記載の内燃機関。10. NO when the first combustion is being performed
The internal combustion engine according to claim 9, wherein when it is determined that NO x should be released from the x absorbent, the fuel injection amount is increased and the air-fuel ratio is temporarily made rich.
量を推定する推定手段を具備し、第2の燃焼が行われて
いるときに該推定手段により推定されたNO x 量が予め
定められた第1の許容最大値を越えたときには第2の燃
焼から第1の燃焼に切換えられたときに空燃比が一時的
にリッチとされ、第2の燃焼が行われているときに該推
定手段により推定されたNOx 量が該第1の許容最大値
よりも大きい予め定められた第2の許容最大値を越えた
ときには膨張行程の後半又は排気行程中に追加の燃料を
噴射してNOx 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比を理
論空燃比又はリッチになるようにした請求項9に記載の
内燃機関。11. NOxNO absorbed in the absorbentx
The second combustion is carried out with the estimation means for estimating the quantity.
NO estimated by the estimation means when xQuantity in advance
When the first maximum allowable value is exceeded, the second fuel
When the combustion is switched to the first combustion, the air-fuel ratio is temporarily
Is considered to be rich in the
NO estimated by fixed meansxAmount is the first allowable maximum value
Greater than a predetermined second maximum allowable value greater than
Sometimes additional fuel is added later in the expansion stroke or during the exhaust stroke.
Inject and NOxThe air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent is controlled.
10. The air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio according to claim 9,
Internal combustion engine.
再循環率がほぼ55パーセント以上である請求項9に記
載の内燃機関。12. The internal combustion engine according to claim 9, wherein the exhaust gas recirculation rate in the first combustion state is approximately 55% or more.
転領域と高負荷側の第2の運転領域に分割し、第1の運
転領域では第1の燃焼を行い、第2の運転領域では第2
の燃焼を行うようにした請求項9に記載の内燃機関。13. The engine operating region is divided into a first operating region on the low load side and a second operating region on the high load side, and first combustion is performed in the first operating region to perform the second operating region. Second in the area
The internal combustion engine according to claim 9, wherein the combustion is performed.
酸化機能を有する触媒を配置した請求項9に記載の内燃
機関。14. The internal combustion engine according to claim 9, wherein a catalyst having an oxidizing function is arranged in the engine exhaust passage upstream of the NO x absorbent.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15746898A JP3405197B2 (en) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | Internal combustion engine |
| DE69929375T DE69929375T2 (en) | 1998-06-05 | 1999-05-28 | internal combustion engine |
| EP99110381A EP0962638B1 (en) | 1998-06-05 | 1999-05-28 | Internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15746898A JP3405197B2 (en) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | Internal combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11351024A JPH11351024A (en) | 1999-12-21 |
| JP3405197B2 true JP3405197B2 (en) | 2003-05-12 |
Family
ID=15650341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15746898A Expired - Fee Related JP3405197B2 (en) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | Internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3405197B2 (en) |
-
1998
- 1998-06-05 JP JP15746898A patent/JP3405197B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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| JPH11351024A (en) | 1999-12-21 |
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