JP2000080954A - Compression ignition internal combustion engine - Google Patents

Compression ignition internal combustion engine

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JP2000080954A JP10295688A JP29568898A JP2000080954A JP 2000080954 A JP2000080954 A JP 2000080954A JP 10295688 A JP10295688 A JP 10295688A JP 29568898 A JP29568898 A JP 29568898A JP 2000080954 A JP2000080954 A JP 2000080954A
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combustion
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absorbent
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康二 吉▲崎▼
Shizuo Sasaki
静夫 佐々木
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雅人 後藤
Takekazu Ito
丈和 伊藤
Hiroki Murata
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To discharge NOX from NOX absorbent by suppressing the discharging of unburned HC or soot as much as possible. SOLUTION: First combustion generating an EGR gas quantity larger in a combustion chamber 5 than an EGR gas quantity having the peak quantity of generated soot, and generating little soot, and second combustion 2 generating an EGR gas quantity smaller in the combustion chamber 5 than an EGR gas quantity having the peak quantity of generated soot, are selectively performed. NOX absorbent 25 is disposed in an engine exhaust passage. To discharge NOX or SOX from the NOX absorbent 25, the air-fuel ratio of one cylinder is set to a rich side, and those of remaining cylinders are set to lean sides.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は圧縮着火式内燃機関
に関する。
The present invention relates to a compression ignition type internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】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NOX
収剤を機関排気通路内に配置し、リーン混合気が燃焼せ
しめられているときに発生する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
前に全気筒の燃焼室内における空燃比を一時的にリッチ
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 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圧縮着火式内燃機関が公知である
(国際公開WO93/07363号参照)。この圧縮着
火式内燃機関ではNOX 吸収剤からNOXを放出すべき
ときにはスロットル弁を閉弁すると共に燃料噴射量を増
量することにより全気筒の燃焼室内における空燃比をリ
ッチにするようにしている。
Air-fuel ratio of the Related Art inflowing exhaust gas is absorbed NO X when the lean, NO X absorbent to the engine exhaust passage to the exhaust gas flowing emits NO X absorbed to become rich or stoichiometric air-fuel ratio arranged, the NO X generated when lean air-fuel mixture is burned is absorbed by the NO X absorbent, the air-fuel ratio in the combustion chamber of all the cylinders before NO X absorbing capacity of the NO X absorbent is saturated unburned HC contained in the NO X exhaust gas discharged, compression ignition internal combustion engine so as to reduce the CO are known causes temporarily releasing NO X from the NO X absorbent in the rich (the International Publication WO93 / 07363). So that the air-fuel ratio in the combustion chamber of all the cylinders rich by increasing the fuel injection amount with this compression ignition type internal combustion engine closes the throttle valve is when releasing the NO X from the NO X absorbent .

【0003】また排気ガス中にはSOX も含まれてお
り、このSOX もNOX 吸収剤に吸収される。このSO
X をNOX 吸収剤から放出させるときにも空燃比をリッ
チにする必要がある。
[0003] Also, SO X is contained in the exhaust gas, and this SO X is also absorbed by the NO X absorbent. This SO
It is necessary to make the air-fuel ratio to the richer when to release X from the NO X absorbent.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら圧縮着火
式内燃機関においてスロットル弁を閉弁し、燃料噴射量
を増量することによって全気筒の燃焼室内における空燃
比をリッチにすると多量の未燃HCおよび多量のスモー
クが発生するという問題がある。
However, if the air-fuel ratio in the combustion chambers of all cylinders is made rich by closing the throttle valve and increasing the fuel injection amount in the compression ignition type internal combustion engine, a large amount of unburned HC and a large amount There is a problem that smoke is generated.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに1番目の発明では、流入する排気ガスの空燃比がリ
ーンであるときにはNOX を吸収し、流入する排気の空
燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収したNOX
放出するNOX 吸収剤を機関排気通路内に配置した圧縮
着火式内燃機関において、NOX 吸収剤からNOX 又は
SOX を放出すべきときにはNOX 吸収剤に流入する排
気ガスの空燃比がリッチとなるように一部の気筒の空燃
比をリッチにすると共に残りの気筒の空燃比をリーンに
するようにしている。即ち、NOX 吸収剤からNOX
はSOX を放出すべきときには一部の気筒の空燃比のみ
リッチにされるので全気筒の空燃比をリッチにした場合
に比べて発生する未燃HCおよびスモークの量が低下せ
しめられる。
In the first to solve the above problems, there is provided a means for solving] invention, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean absorbs NO X, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is the stoichiometric air in a compression ignition type internal combustion engine arranged the NO X absorbent in the engine exhaust passage that releases NO X absorbed and becomes fuel ratio or rich, the NO X absorbent to when releasing the NO X or SO X from the NO X absorbent The air-fuel ratio of some of the cylinders is made rich so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the cylinder becomes rich, and the air-fuel ratio of the remaining cylinders is made lean. That is, when NO X or SO X is to be released from the NO X absorbent, only the air-fuel ratio of some cylinders is made rich, so that unburned HC and smoke generated compared to the case where the air-fuel ratio of all cylinders are made rich are made rich. Is reduced.

【0006】2番目の発明では1番目の発明において、
圧縮着火式内燃機関が燃焼室内の不活性ガス量を増大し
ていくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃
焼室内の不活性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内燃
機関であって、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
しない第1の燃焼と、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第2の燃焼
とを選択的に切換える切換手段を具備し、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
きときにはNOX 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比が
リッチとなるように一部の気筒の空燃比をリッチにする
と共に残りの気筒の空燃比をリーンにするようにしてい
る。
In the second invention, in the first invention,
As the compression ignition type internal combustion engine increases the amount of inert gas in the combustion chamber, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak, and when the amount of inert gas in the combustion chamber further increases, combustion in the combustion chamber increases. Internal combustion engine where the temperature of the fuel and the surrounding gas is lower than the soot generation temperature and soot is hardly generated, and the inert gas in the combustion chamber is less than the amount of inert gas at which the amount of soot is peaked Switching to selectively switch between the first combustion in which the amount of gas is large and little soot is generated, and the second combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas in which the amount of generated soot is peaked comprising means, air-fuel ratio is part so that the rich cylinder exhaust gas is when releasing the NO X from the NO X absorbent flowing into the NO X absorbent when the second combustion is being performed Of the remaining cylinders So that to lean the fuel ratio.

【0007】3番目の発明では2番目の発明において、
上述の一部の気筒では第2の燃焼のもとで空燃比がリッ
チとされる。4番目の発明では2番目の発明において、
上述の一部の気筒では第2燃焼から第1の燃焼に切換え
られた後第1の燃焼のもとで空燃比がリッチとされる。
5番目の発明では2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
きときには全気筒の燃焼室内における空燃比を一時的に
理論空燃比又はリッチにするようにしている。
In the third invention, in the second invention,
In some of the cylinders described above, the air-fuel ratio is made rich under the second combustion. In the fourth invention, in the second invention,
In some of the cylinders described above, the air-fuel ratio is made rich under the first combustion after switching from the second combustion to the first combustion.
In the second invention in the fifth aspect of the invention, or temporarily stoichiometric air-fuel ratio in the combustion chamber of all the cylinders in when releasing the NO X from the NO X absorbent when the first combustion is being performed I try to be rich.

【0008】6番目の発明では2番目の発明において、
燃焼室から排出された排気ガスを機関吸気通路内に再循
環させる排気ガス再循環装置を具備し、不活性ガスが再
循環排気ガスからなる。7番目の発明では6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55パーセント以上である。
[0008] In the sixth invention, in the second invention,
An exhaust gas recirculation device is provided for recirculating exhaust gas discharged from the combustion chamber into the engine intake passage, and the inert gas is composed of the recirculated exhaust gas. In a seventh aspect based on the sixth aspect, the exhaust gas recirculation rate in the first combustion state is approximately 55% or more.

【0009】8番目の発明では2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。9番目の発明では1番目の発明において、
圧縮着火式内燃機関が燃焼室内の不活性ガス量を増大し
ていくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃
焼室内の不活性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内燃
機関であって、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
しない第1の燃焼と、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第2の燃焼
とを選択的に切換える切換手段を具備し、NOX 吸収剤
からSOX を放出すべきときには第1の燃焼が行われて
いるときにNOX 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比が
リッチとなるように一部の気筒の空燃比をリッチとする
と共に残りの気筒の空燃比をリーンにするようにしてい
る。
In the eighth invention, in the second 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 a first combustion is performed in the first operating region, and a second combustion is performed in the second operating region. Combustion is performed. In the ninth invention, in the first invention,
As the compression ignition type internal combustion engine increases the amount of inert gas in the combustion chamber, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak, and when the amount of inert gas in the combustion chamber further increases, the combustion in the combustion chamber increases. The internal temperature of the internal combustion engine is such that the temperature of the fuel and the surrounding gas is lower than the temperature at which soot is generated and soot is hardly generated, and the amount of generated soot is more inert in the combustion chamber than in the amount of inert gas Switching for selectively switching between the first combustion in which the amount of gas is large and little soot is generated, and the second combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas in which the amount of generated soot is peaked comprising means, air-fuel ratio is part so that the rich cylinder of the exhaust gas flowing into the NO X absorbent when the when releasing the sO X from the NO X absorbent is performed first combustion Rich air-fuel ratio of the remaining cylinders So that to lean the fuel ratio.

【0010】10番目の発明では9番目の発明におい
て、NOX 吸収剤からSOX を放出すべきときにNOX
吸収剤の温度が予め定められた温度よりも低いときには
NOX吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリーンとな
るように一部の気筒の空燃比をリッチとすると共に残り
の気筒の空燃比をリーンにし、NOX 吸収剤の温度が予
め定められた温度よりも高くなったときにNOX 吸収剤
に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように一部
の気筒の空燃比をリッチとすると共に残りの気筒の空燃
比をリーンにするようにしている。
According to a tenth aspect, in the ninth aspect, when SO X is to be released from the NO X absorbent, NO X
Air-fuel ratio of the remaining cylinders with air-fuel ratio of the exhaust gas when the temperature of the absorbent is lower than a predetermined temperature is flowing into the NO X absorbent is a rich air-fuel ratio of as part of the cylinders becomes a lean was lean, rich air-fuel ratio of some cylinders so that the air-fuel ratio becomes rich of the exhaust gas flowing into the NO X absorbent when the temperature is higher than a predetermined temperature of the NO X absorbent And the air-fuel ratio of the remaining cylinders is made lean.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1および図2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および図2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を介して過給
機、例えば排気ターボチャージャ15のコンプレッサ1
6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、
空気吸込管17内にはステップモータ19により駆動さ
れるスロットル弁20が配置される。
1 and 2 show a case where the present invention is applied to a four-stroke compression ignition type internal combustion engine. Referring to FIGS. 1 and 2, 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, and 8 is intake air. Port 9 indicates an exhaust valve, and 10 indicates an exhaust port. 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 a supercharger, for example, a compressor 1 of an exhaust turbocharger 15 via an intake duct 13 and an intercooler 14.
6 is connected to the outlet. The inlet of the compressor 16 is connected to an air cleaner 18 via an air suction pipe 17,
A throttle valve 20 driven by a step motor 19 is arranged in the air suction pipe 17.

【0012】一方、排気ポート10は排気マニホルド2
1および排気管22を介して排気ターボチャージャ15
の排気タービン23の入口部に連結され、排気タービン
23の出口部は排気管24を介してNOX 吸収剤25お
よび酸化触媒26に連結される。排気マニホルド21内
には空燃比センサ27が配置される。酸化触媒26下流
の排気管28とスロットル弁20下流の空気吸込管17
とは排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路29を
介して互いに連結され、EGR通路29内にはステップ
モータ30により駆動されるEGR制御弁31が配置さ
れる。また、EGR通路29内にはEGR通路29内を
流れるEGRガスを冷却するためのインタークーラ32
が配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が
インタークーラ32内に導びかれ、機関冷却水によって
EGRガスが冷却される。
On the other hand, the exhaust port 10 is connected to the exhaust manifold 2.
1 and the exhaust turbocharger 15 via the exhaust pipe 22
Is connected to the inlet of the exhaust turbine 23, the outlet of the exhaust turbine 23 is connected to the NO X absorbent 25 and the oxidation catalyst 26 through the exhaust pipe 24. An air-fuel ratio sensor 27 is arranged in the exhaust manifold 21. The exhaust pipe 28 downstream of the oxidation catalyst 26 and the air suction pipe 17 downstream of the throttle valve 20
Are connected to each other through an exhaust gas recirculation (hereinafter, referred to as EGR) passage 29, and an EGR control valve 31 driven by a step motor 30 is disposed in the EGR passage 29. An intercooler 32 for cooling EGR gas flowing through the EGR passage 29 is provided in the EGR passage 29.
Is arranged. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the intercooler 32, and the engine cooling water cools the EGR gas.

【0013】一方、燃料噴射弁6は燃料供給管33を介
して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール34に連結さ
れる。このコモンレール34内へは電気制御式の吐出量
可変な燃料ポンプ35から燃料が供給され、コモンレー
ル34内に供給された燃料は各燃料供給管33を介して
燃料噴射弁6に供給される。コモンレール34にはコモ
ンレール34内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ
36が取付けられ、燃料圧センサ36の出力信号に基づ
いてコモンレール34内の燃料圧が目標燃料圧となるよ
うに燃料ポンプ35の吐出量が制御される。
On the other hand, the fuel injection valve 6 is connected via a fuel supply pipe 33 to a fuel reservoir, a so-called common rail 34. Fuel is supplied into the common rail 34 from an electric control type variable discharge fuel pump 35, and the fuel supplied into the common rail 34 is supplied to the fuel injection valve 6 through each fuel supply pipe 33. A fuel pressure sensor 36 for detecting the fuel pressure in the common rail 34 is attached to the common rail 34, and the fuel pump 35 is controlled so that the fuel pressure in the common rail 34 becomes the target fuel pressure based on the output signal of the fuel pressure sensor 36. Is controlled.

【0014】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27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36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。また、NOX 吸収剤25に
はNOX 吸収剤25の温度を検出するための温度センサ
37が取付けられ、この温度センサ37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45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、図1に示される実施例では図
2に示されるように内燃機関は1番気筒#1、2番気筒
#2、3番気筒#3、4番気筒#4からなる4つの気筒
を具備しており、噴射順序は1−3−4−2とされてい
る。図1に示されるように出力ポート46は対応する駆
動回路48を介して各気筒の燃料噴射弁6、スロットル
弁制御用ステップモータ19、EGR制御弁制御用ステ
ップモータ30および燃料ポンプ35に接続される。
The electronic control unit 40 is composed of a digital computer, and a ROM (read only memory) 42, a RAM (random access memory) 43, a CPU (microprocessor) 44, an input port 45, An output port 46 is provided. The output signal of the air-fuel ratio sensor 27 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47, and the output signal of the fuel pressure sensor 36 is also input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. Further, the NO X absorbent 25 is attached a temperature sensor 37 for detecting the temperature of the NO X absorbent 25, the input to the AD converter 47 through the input port 45 an output signal corresponding to the temperature sensor 37 Is done. A load sensor 51 that generates an output voltage proportional to the amount of depression L of the accelerator pedal 50 is provided to the accelerator pedal 50.
Is connected, and the output voltage of the load sensor 51 is
The data is input to the input port 45 via the converter 47. The input port 45 has a crankshaft of, for example, 30.
A crank angle sensor 52 that generates an output pulse each time it rotates by an angle is connected. On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2, the internal combustion engine has four cylinders including the first cylinder # 1, the second cylinder # 2, the third cylinder # 3, and the fourth cylinder # 4. The injection order is 1-3-4-2. As shown in FIG. 1, the output port 46 is connected to a fuel injection valve 6, a throttle valve control step motor 19, an EGR control valve control step motor 30, and a fuel pump 35 of each cylinder via a corresponding drive circuit 48. You.

【0015】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。
By the way connected by an EGR passage and an engine exhaust passage and the engine intake passage in order to suppress the generation of the NO X in the internal combustion engine, for example a compression ignition engine conventionally,
Exhaust gas, that is, EGR gas is recirculated through the EGR passage into the engine intake passage. In this case, the EGR gas has a relatively high specific heat and can absorb a large amount of heat. Therefore, as the EGR gas amount increases, the EGR rate (EGR gas amount / (EGR gas amount + intake air amount)) increases. the more increase the combustion temperature in the combustion chamber is decreased. generation amount of the combustion temperature decreases NO X is reduced and thus the generation amount of the more NO X to be increased EGR rate is lowered.

【0016】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。
[0016] It has been found that can reduce the generation amount of the NO X Thus increasing the EGR rate than before. However, when the EGR rate is increased, the soot generation amount, that is, smoke, starts to increase rapidly when the EGR rate exceeds a certain limit. In this regard, it has conventionally been considered that if the EGR rate is further increased, the smoke will increase indefinitely. Therefore, the smoke starts to increase rapidly.
The GR rate is considered to be the maximum allowable limit of the EGR rate.

【0017】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 EGR rate varies considerably depending on the type of engine and fuel, but is approximately 30 to 50%.
Therefore, in the conventional compression ignition type internal combustion engine, the EGR rate is suppressed to 30 to 50% at the maximum.

【0018】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, conventionally, it has been considered that the maximum allowable limit exists for the EGR rate.
If the R rate is within the range not exceeding this maximum allowable limit, NO
It was determined that the amount of X and smoke generated was as small as possible. However, this way there is a limit to the EGR rate to decrease of the NO X and the amount of generated NO X and the amount of smoke produced be determined as possible becomes less of smoke, the fact still significant amounts NO X
At present, smoke is generated.

【0019】ところが圧縮着火式内燃機関の燃焼の研究
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E
GR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、アイドリンク運転時において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NOX 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
NOX 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, in the course of research on combustion of a compression ignition type internal combustion engine, if the EGR rate is made larger than the maximum permissible limit, the smoke increases sharply as described above, but the amount of generated smoke has a peak. E beyond the peak
When the GR rate is further increased, the smoke starts to decrease sharply, and the EGR rate is reduced to 70 during eye drink driving.
It has been found that when the EGR gas is cooled to more than 50%, and when the EGR gas is strongly cooled, when the EGR rate is set to about 55% or more, smoke becomes almost zero, that is, almost no soot is generated. At this time, it has been found that the amount of generated NO X is extremely small. The reason why the soot on the basis Thereafter this finding does not occur considered advanced, resulting unprecedented allows simultaneous reduction of soot and NO X new combustion system is had come to be constructed. This new combustion system will be described in detail later, but in short, it is basically based on stopping the growth of hydrocarbons in the middle stage until the hydrocarbons grow into soot.

【0020】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 has been found that when the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber is lower than a certain temperature, the growth of hydrocarbons is stopped at a halfway stage before reaching soot. However, when the temperature of the fuel and the gas around it rises above a certain temperature, the hydrocarbons grow into soot at a stretch. In this case, the temperature of the fuel and the surrounding gas is greatly affected by the heat absorbing action of the gas around the fuel when the fuel is burned, and the amount of heat absorbed by the gas around the fuel is adjusted according to the calorific value at the time of burning the fuel. As a result, the temperature of the fuel and the surrounding gas can be controlled.

【0021】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。
Accordingly, if the temperature of the fuel during combustion in the combustion chamber and its surrounding gas temperature is suppressed to a temperature below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, soot will not be generated, and the fuel during combustion in the combustion chamber and its surroundings will not be generated. Can be suppressed to a temperature lower than the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, by adjusting the amount of heat absorbed by the gas around the fuel. On the other hand, hydrocarbons whose growth has stopped halfway before reaching soot can be easily purified by post-treatment using an oxidation catalyst or the like. This is the basic idea of a new combustion system.

【0022】図1および図2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3は図
1および図2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20の開度およびEG
R率を変化させることにより空燃比A/F(図3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,NOX の排出量の変化を示す実験例
を表している。図3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率が高くなり、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。
FIGS. 1 and 2 show a compression ignition type internal combustion engine employing the new combustion system. FIG. 3 shows the compression ignition type internal combustion engine shown in FIG. 1 and FIG.
The opening degree of the throttle valve 20 and the EG
An experimental example showing a change in output torque when the air-fuel ratio A / F (horizontal axis in FIG. 3) is changed by changing the R ratio, and a change in smoke, HC, CO, and NO X emissions are shown. ing. As can be seen from FIG. 3, in this experimental example, the smaller the air-fuel ratio A / F, the higher the EGR rate. When the air-fuel ratio A / F is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (≒ 14.6), the EGR rate is 65% or more.

【0023】図3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
X 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. 3, when the air-fuel ratio A / F is reduced by increasing the EGR rate, the smoke is reduced when the EGR rate becomes about 40% and the air-fuel ratio A / F becomes about 30. The generation starts to increase. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is reduced, 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 is sharply reduced. When the EGR rate is increased to 65% or more and the air-fuel ratio A / F is around 15.0, the smoke becomes almost zero. . That is, almost no soot is generated. At this time, the output torque of the engine slightly decreases, and N
Generation amount of O X is considerably lower. On the other hand, at this time, HC,
The amount of generated CO starts to increase.

【0024】図4(A)は空燃比A/Fが21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4(B)は空燃比A/Fが18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4(A)と図4(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4(B)に示す場合はスモークの発生量が多い図4
(A)に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
FIG. 4A shows the change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when the air-fuel ratio A / F is around 21 and the amount of generated smoke is the largest. FIG. 4B shows the air-fuel ratio A / F. The graph shows a change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when the smoke generation amount is almost zero when F is around 18. As can be seen by comparing FIG. 4A and FIG. 4B, in the case of FIG. 4B where the amount of smoke generation is almost zero, FIG.
It can be seen that the combustion pressure is lower than in the case shown in (A).

【0025】図3および図4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3
に示されるようにNOX の発生量がかなり低下する。N
X 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4からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図4(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。
The following can be said from the experimental results shown in FIGS. That is, first, the air-fuel ratio A / F is 1
When the amount of generated smoke is almost zero at 5.0 or less, FIG.
Generation amount of the NO X considerably decreases as shown in. N
That the generation amount of O X produced falls means that the combustion temperature in the combustion chamber 5 is reduced, thus the combustion temperature in the combustion chamber 5 when the soot is hardly generated is lower I can say. The same can be said from FIG. That is, in the state shown in FIG. 4B where almost no soot is generated, the combustion pressure is low.
The combustion temperature inside is low.

【0026】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3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5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5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3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 generated smoke, that is, the amount of generated soot becomes almost zero, as shown in FIG.
Emissions increase. This means that hydrocarbons are emitted without growing to soot. That is, the linear hydrocarbons and aromatic hydrocarbons contained in the fuel as shown in FIG. 5 are thermally decomposed when the temperature is increased in a state of lack of oxygen, so that a precursor of soot is formed. Soot consisting of a solid aggregate of carbon atoms is produced. In this case, the actual soot generation process is complicated, and it is not clear what form the soot precursor takes, but in any case, the hydrocarbon as shown in FIG. It will grow to soot. Therefore, as described above, when the amount of soot generation becomes almost zero, the emission amounts of HC and CO increase as shown in FIG. 3, but HC at this time is a soot precursor or a hydrocarbon in a state before the soot. .

【0027】図3および図4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。
Summarizing these considerations based on the experimental results shown in FIG. 3 and FIG. 4, when the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low, the amount of soot generation becomes almost zero. Is discharged from the combustion chamber 5. As a result of further detailed experimental study on this, if the temperature of the fuel and the surrounding gas in the combustion chamber 5 is lower than a certain temperature, the growth process of the soot is stopped halfway, that is, the soot is It was found that no soot was generated, and soot was generated when the temperature of the fuel and its surroundings in the combustion chamber 5 exceeded a certain temperature.

【0028】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 surrounding when the process of producing hydrocarbons 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. Although it cannot be said how many times it changes, this certain temperature has a deep relationship with the amount of generated NO X , and therefore, this certain temperature is defined to some extent from the amount of generated NO X. be able to. That is, the fuel and the gas temperature surrounding it at the time of combustion and the greater the EGR rate, decreases, the amount of the NO X is reduced. At this time, when the amount of generated NO X becomes about 10 p.pm or less, soot is hardly generated. Therefore, the above certain temperature is NO
The temperature almost coincides with the temperature when the amount of generated X is about 10 p.pm or less.

【0029】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 has been produced, it cannot be purified by post-treatment using a catalyst having an oxidizing function. On the other hand, the soot precursor or the hydrocarbon in a state before the soot can be easily purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidation function. Considering the post-treatment with a catalyst having an oxidation function as described above, it is extremely difficult to discharge hydrocarbons from the combustion chamber 5 in the state of a precursor of soot or in the state before the soot or in the form of soot from the combustion chamber 5. There is a big difference. The new combustion system employed in the present invention discharges hydrocarbons from the combustion chamber 5 in the form of a soot precursor or previous state without producing soot in the combustion chamber 5 and removes the hydrocarbons. The core is to oxidize with a catalyst having an oxidation function.

【0030】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。
In order to stop the growth of hydrocarbons before soot is generated, the temperature of fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber 5 is set to a temperature lower than the temperature at which soot is generated. It needs to be suppressed. In this case, it has been found that the endothermic effect of the gas around the fuel when the fuel burns has an extremely large effect on suppressing the temperature of the fuel and the gas around the fuel.

【0031】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 becomes extremely high locally. That is, at this time, the air separated from the fuel hardly absorbs the heat of combustion heat of the fuel. In this case, since the combustion temperature becomes extremely high locally, the unburned hydrocarbons that have received the heat of combustion will generate soot.

【0032】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, when fuel is present in a mixed gas of a large amount of inert gas and a small amount of air, the situation is slightly different.
In this case, the fuel vapor diffuses to the surroundings, reacts with oxygen mixed in the inert gas, and burns. In this case, the combustion temperature is not increased so much because the combustion heat is absorbed by the surrounding inert gas. 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 kept low by the endothermic effect of the inert gas.

【0033】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 its surrounding gas to a temperature lower than the temperature at which the soot is formed, an amount of the inert gas that can absorb a sufficient amount of heat to do so is required. . Therefore, if the fuel amount increases, the required amount of inert gas increases accordingly. In this case, the endothermic effect becomes stronger as the specific heat of the inert gas increases, and therefore, the inert gas preferably has a higher specific heat. In this regard, it can be said that it is preferable to use EGR gas as the inert gas since CO 2 and EGR gas have relatively large specific heats.

【0034】図6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6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. 6 shows the relationship between the EGR rate and the smoke when the EGR gas is used as the inert gas and the degree of cooling of the EGR gas is changed. That is, in FIG. 6, the curve A indicates that the EGR gas temperature is substantially 9
Curve B shows the case where the EGR gas is cooled by a small cooling device, and curve C shows the case where the temperature is maintained at 0 ° C.
Indicates a case where the EGR gas is not forcibly cooled.

【0035】図6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バーセントよ
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6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. 6, when the EGR gas is strongly cooled, the amount of soot generation peaks at a position where the EGR rate is slightly lower than 50 percent, and in this case, the EGR rate becomes approximately 55%. Above a percentage, soot is hardly generated. On the other hand, as shown by the curve B in FIG. 6, when the EGR gas is slightly cooled, the amount of soot generation peaks at a point where the EGR rate is slightly higher than 50%, and in this case, the EGR rate is increased to about 65% or more. If so, almost no soot is generated.

【0036】また、図6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6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。
As shown by the curve C in FIG.
When the R gas is not forcibly cooled, the EGR rate becomes 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. FIG. 6 shows the amount of smoke generated when the engine load is relatively high. When the engine load decreases, the EGR rate at which the amount of soot peaks slightly decreases, and the EGR rate at which almost no soot is generated Also lowers slightly. As described above, the lower limit of the EGR rate at which almost no soot is generated varies depending on the degree of cooling of the EGR gas and the engine load.

【0037】図7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7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い
る。
FIG. 7 shows the mixture of EGR gas and air necessary to make the temperature of the fuel during combustion and the surrounding gas temperature lower than the temperature at which soot is generated when EGR gas is used as the inert gas. A gas amount, a ratio of air in the mixed gas amount, and a ratio of the EGR gas in the mixed gas are shown. In FIG. 7, the vertical axis indicates the total intake gas amount drawn into the combustion chamber 5, and the dashed line Y indicates the total intake gas amount that can be drawn into the combustion chamber 5 when supercharging is not performed. ing. The horizontal axis indicates the required load.

【0038】図7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7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7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7に示す実施例では7
0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7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7
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
生量は10p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従ってN
X の発生量は極めて少量となる。
Referring to FIG. 7, the proportion of air, that is, the amount of air in the mixed gas, indicates the amount of air necessary to completely burn the injected fuel. That is, in the case shown in FIG. 7, the ratio between the air amount and the injected fuel amount is the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, in FIG. 7, the ratio of the EGR gas, that is, the amount of the EGR gas in the mixed gas, is set so that when the injected fuel is burned, the temperature of the fuel and the surrounding gas is made lower than the temperature at which soot is formed. The required minimum EGR gas amount is shown. This EGR gas amount is approximately 55% or more in terms of the EGR rate, and in the embodiment shown in FIG.
0% or more. That is, the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5 is indicated by a solid line X in FIG. 7, and the ratio of the air amount to the EGR gas amount in the total intake gas amount X is shown in FIG.
When the ratio is as shown in the following, the temperature of the fuel and the surrounding gas is lower than the temperature at which soot is generated, and thus no soot is generated. In this case, the amount of generated NO X is about 10 p.pm or less, and
Generation of O X becomes extremely small.

【0039】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7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 surrounding gas at a temperature lower than the temperature at which the soot is generated, the heat generated by the EGR gas is required. Must be increased. Therefore, as shown in FIG. 7, the EGR gas amount must be increased as the injected fuel amount increases.
That is, the EGR gas amount needs to increase as the required load increases.

【0040】ところで過給が行われていない場合には燃
焼室5内に吸入される全吸入ガス量Xの上限はYであ
り、従って図7において要求負荷がL0 よりも大きい領
域では要求負荷が大きくなるにつれてEGRガス割合を
低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持することが
できない。云い換えると過給が行われていない場合に要
求負荷がL0 よりも大きい領域において空燃比を理論空
燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高くなるに
つれてEGR率が低下し、斯くして要求負荷がL 0 より
も大きい領域では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しえなくなる。
By the way, when supercharging is not performed,
The upper limit of the total intake gas amount X sucked into the firing chamber 5 is Y.
Therefore, in FIG.0Territory larger than
In the region, the EGR gas ratio increases as the required load increases.
The air-fuel ratio can be maintained at the stoichiometric air-fuel ratio unless reduced.
Can not. In other words, it is necessary when there is no supercharging.
Load demand is L0Air-fuel ratio in the larger area than theoretical
When trying to maintain the fuel ratio, the required load increases.
As a result, the EGR rate decreases, and thus the required load becomes L 0Than
In areas where the fuel and the surrounding gas temperature are
It will not be possible to maintain a temperature lower than the temperature produced.

【0041】ところが図1に示されるようにEGR通路
29を介して過給機の入口側即ち排気ターボチャージャ
15の空気吸込管17内にEGRガスを再循環させると
要求負荷がL0 よりも大きい領域においてEGR率を5
5パーセント以上、例えば70パーセントに維持するこ
とができ、斯くして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ことができ
る。即ち、空気吸込管17内におけるEGR率が例えば
70パーセントになるようにEGRガスを再循環させれ
ば排気ターボチャージャ15のコンプレッサ16により
昇圧された吸入ガスのEGR率も70パーセントとな
り、斯くしてコンプレッサ16により昇圧しうる限度ま
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ことができる。従って、低温
燃焼を生じさせることのできる機関の運転領域を拡大す
ることができることになる。
[0041] However recirculating the required load is larger than L 0 of the EGR gas into the air intake pipe 17 on the inlet side i.e. the exhaust turbocharger 15 via the EGR passage 29 supercharger as shown in FIG. 1 EGR rate of 5 in the region
It can be maintained at 5% or more, for example 70%, so that the temperature of the fuel and its surrounding gas can be kept below the temperature at which soot is produced. That is, if the EGR gas is recirculated so that the EGR rate in the air suction pipe 17 becomes, for example, 70%, the EGR rate of the suction gas boosted by the compressor 16 of the exhaust turbocharger 15 also becomes 70%. The temperature of the fuel and the surrounding gas can be maintained at a temperature lower than the temperature at which soot is generated, to the extent that the pressure can be increased by the compressor 16. Therefore, the operating range of the engine that can generate low-temperature combustion can be expanded.

【0042】なお、要求負荷がL0 よりも大きい領域で
EGR率を55パーセント以上にする際にはEGR制御
弁31が全開せしめられ、スロットル弁20が若干閉弁
せしめられる。前述したように図7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空気量を図7に
示される空気量よりも少くしても、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、また空気量を
図7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。
[0042] Incidentally, the required load is EGR control valve 31 is fully opened is when the EGR rate more than 55 percent in the region larger than L 0, the throttle valve 20 is closed slightly. As described above, FIG. 7 shows the case where the fuel is burned under the stoichiometric air-fuel ratio. However, even if the air amount is smaller than the air amount shown in FIG. 10p generation amount of the NO X, while the occurrence blocking.
pm or less, and even if the air amount is larger than the air amount shown in FIG. 7, that is, even if the average value of the air-fuel ratio is 17 to 18 lean, soot generation is prevented. Meanwhile, the amount of generated NO X can be reduced to around 10 p.pm or less.

【0043】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 excess fuel does not grow to soot, thus producing soot. There is no. Further, at this time NO X even only an extremely small amount of 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 increases, but in the present invention, the soot is suppressed to a low temperature, so that the soot is reduced. Not generated at all. Furthermore, NO X
Only very small amounts are generated.

【0044】このように、低温燃焼が行われているとき
に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。
As described above, when low-temperature combustion is performed, 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. However, the amount of generated NO X 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.

【0045】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比較
的少い機関中低負荷運転時に限られる。従って本発明に
よる実施例では機関中低負荷運転時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、機関高負荷運転時には第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のピーク
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。
By the way, the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber can be suppressed below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops on the way. Limited. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the first combustion, that is, the low-temperature combustion is performed by suppressing the temperature of the fuel during combustion and the gas temperature around the same at or below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway during the low load operation in the engine. In addition, the second combustion, that is, the combustion that is usually performed conventionally, is performed during the high load operation of the engine.
Here, the first combustion, that is, the low-temperature combustion, has a larger amount of the inert gas in the combustion chamber than the amount of the inert gas at which the soot generation amount is at a peak, as is clear from the description so far. The second combustion, that is, the combustion that has been performed normally in the past, is a combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas at which the amount of soot generation peaks. Say that.

【0046】図8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の運転領域1Iとを示してい
る。なお、図8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8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
1I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. 8 shows a first operation region I in which the first combustion, that is, low-temperature combustion is performed, and a second operation region 1I in which the second combustion, that is, combustion by the conventional combustion method, is performed. I have. In FIG. 8, the vertical axis L indicates the amount of depression of the accelerator pedal 50, that is, the required load, and the horizontal axis N indicates the engine speed. In FIG. 8, X (N) is the first
Shows the first boundary between the operating region I and the second operating region II, and Y (N) represents the first operating region I and the second operating region.
The second boundary with 1I is shown. The determination of the change of the operation range from the first operation range I to the second operation range II is made based on the first boundary X (N), and the change from the second operation range II to the first operation range II is performed.
The determination of the change of the operation region to the operation region I of the second boundary Y
(N).

【0047】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。このように第1の境界X
(N)と第1の境界X(N)よりも低負荷側の第2の境
界Y(N)との二つの境界を設けたのは次の二つの理由
による。第1の理由は、第2の運転領域IIの高負荷側で
は比較的燃焼温度が高く、このとき要求負荷Lが第1の
境界X(N)より低くなったとしてもただちに低温燃焼
を行えないからである。即ち、要求負荷Lがかなり低く
なったとき、即ち第2の境界Y(N)よりも低くなった
ときでなければただちに低温燃焼が開始されないからで
ある。第2の理由は第1の運転領域Iと第2の運転領域
II間の運転領域の変化に対してヒステリシスを設けるた
めである。
That is, when the operating state of the engine is in the first operating region I
When the required load L exceeds a first boundary X (N), which is a function of the engine speed N, during low-temperature combustion, it is determined that the operation region has shifted to the second operation region II, Combustion is performed by a conventional combustion method. Next, when the required load L becomes lower than a second boundary Y (N) which is a function of the engine speed N, it is determined that the operation region has shifted to the first operation region I, and low-temperature combustion is performed again. Thus, the first boundary X
The two boundaries of (N) and the second boundary Y (N) on the load side lower than the first boundary X (N) are provided for the following two reasons. The first reason is that the combustion temperature is relatively high on the high load side of the second operation region II, and even if the required load L becomes lower than the first boundary X (N), low-temperature combustion cannot be performed immediately. Because. That is, the low-temperature combustion does not immediately start unless the required load L becomes considerably low, that is, when the required load L becomes lower than the second boundary Y (N). The second reason is that the first operating region I and the second operating region
This is because hysteresis is provided for a change in the operating range between II.

【0048】図9は空燃比センサ27の出力を示してい
る。図9に示されるように空燃比センサ27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27の出力電流Iから空燃比を知ることができる。次
に図10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. 9 shows the output of the air-fuel ratio sensor 27. As shown in FIG. 9, the output current I of the air-fuel ratio sensor 27 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 27. Next, the operation control in the first operation region I and the second operation region II will be schematically described with reference to FIG.

【0049】図10は要求負荷Lに対するスロットル弁
20の開度、EGR制御弁31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10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20の開度は要求負荷Lが高くなるにつれて全
閉近くから2/3開度程度まで徐々に増大せしめられ、
EGR制御弁31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10に示される例では第1の運転領域IではEG
R率がほぼ70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. 10 shows the opening of the throttle valve 20, the opening of the EGR control valve 31, the EGR rate, the air-fuel ratio, the injection timing, and the injection amount with respect to the required load L. As shown in FIG. 10, in the first operating region I where the required load L is low, the opening of the throttle valve 20 is gradually increased from almost fully closed to about / as the required load L increases.
The opening degree of the EGR control valve 31 is gradually increased from near full close to full open as the required load L increases. Further, in the example shown in FIG.
The R rate is approximately 70%, and the air-fuel ratio is a slightly lean air-fuel ratio.

【0050】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20の
開度およびEGR制御弁31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27の出力信号に基
づいてEGR制御弁31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、噴射開始時間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, the EGR
The opening of the throttle valve 20 and the opening of the EGR control valve 31 are controlled such that the rate becomes approximately 70% and the air-fuel ratio becomes a slightly lean air-fuel ratio. At this time, the air-fuel ratio is controlled to the target lean air-fuel ratio by correcting the opening of the EGR control valve 31 based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 27. In the first operation region I, fuel injection is performed before the compression top dead center TDC. In this case, the injection start time θS is delayed as the required load L is increased, and the injection completion timing θE is also delayed as the injection start timing θS is delayed.

【0051】なお、アイドリング運転時にはスロットル
弁20は全閉近くまで閉弁され、このときEGR制御弁
31も全開近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁2
0を全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室5内の圧
力が高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20が全閉近くまで閉弁せしめられる。
During the idling operation, the throttle valve 20 is closed until the valve is almost fully closed. At this time, the EGR control valve 31 is also closed almost completely. Throttle valve 2
When the valve is closed to near zero, the pressure in the combustion chamber 5 at the start of compression increases, so that the compression pressure decreases. When the compression pressure decreases, the compression work by the piston 4 decreases, so that the vibration of the engine body 1 decreases. That is, at the time of idling operation, the throttle valve 20 is closed to almost fully closed in order to suppress the vibration of the engine body 1.

【0052】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20の開
度が2/3開度程度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10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。即ち、EGR率が多量のスモークを発生するEGR
率範囲(図6)を飛び越えるので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に変わるときに多量
のスモークが発生することがない。
On the other hand, the operating range of the engine is the first operating range I
From the second operating region II to the second operating region II, the opening of the throttle valve 20 is increased stepwise from about 2/3 opening toward the full opening direction. At this time, in the example shown in FIG. 10, the EGR rate is reduced stepwise from approximately 70% to 40% or less, and the air-fuel ratio is increased stepwise. That is, the EGR rate at which the EGR rate generates a large amount of smoke
The engine operating range is the first because it exceeds the rate range (Fig. 6)
A large amount of smoke does not occur when changing from the operating region I to the second operating region II.

【0053】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20は一部を除いて全開状態に保持され、EGR制
御弁31の開度は要求負荷Lが高くなるほど次第に小さ
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。
In the second operating region II, the conventional combustion is performed. In the second operation region II, the throttle valve 20 is maintained in a fully open state except for a part, and the opening of the EGR control valve 31 is gradually reduced as the required load L increases. In this operating region II, the EGR rate decreases as the required load L increases, and the air-fuel ratio decreases as the required load L increases. However, the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio even when the required load L increases. In the second operation region II, the injection start timing θS is set near the compression top dead center TDC.

【0054】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11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。
FIG. 11 shows the air-fuel ratio A / F in the first operating region I. In FIG. 11, A / F = 15.
The curves indicated by 5, A / F = 16, A / F = 17, and A / F = 18 have air-fuel ratios of 15.5, 16, 17, and 18, respectively.
And the air-fuel ratio between the curves is determined by proportional distribution. As shown in FIG. 11, the air-fuel ratio is lean in the first operating region I, and the air-fuel ratio A / F is leaner in the first operating region I as the required load L decreases.

【0055】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, low-temperature combustion can be performed even if the EGR rate is reduced as the required load L decreases.
When the EGR rate is reduced, the air-fuel ratio increases. Therefore, as shown in FIG. 11, as the required load L decreases, the air-fuel ratio A / F increases. As the air-fuel ratio A / F increases, the fuel consumption rate increases. Accordingly, in order to make the air-fuel ratio as lean as possible, in the embodiment according to the present invention, the air-fuel ratio A / F increases as the required load L decreases.

【0056】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20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31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。
The target opening degree ST of the throttle valve 20 required for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG.
As shown in FIG. 2 (A), the EGR is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N, and is necessary for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG. The target opening SE of the control valve 31 is as shown in FIG.
As shown in (1), a map is previously stored in the ROM 42 as a function of the required load L and the engine speed N.

【0057】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
0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31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
記憶されている。
FIG. 13 shows the target air-fuel ratio when the second combustion, that is, the normal combustion by the conventional combustion method is performed. In FIG. 13, A / F = 24 and A / F = 3.
Curves indicated by 5, A / F = 45 and A / F = 60 indicate target air-fuel ratios 24, 35, 45, and 60, respectively. Throttle valve 2 required to set air-fuel ratio to this target air-fuel ratio
The target opening ST of 0 is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. 14A, and the air-fuel ratio is set as the target air-fuel ratio. Opening SE of EGR control valve 31 necessary for
Are stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG.

【0058】一方、排気ターボチャージャ15下流の機
関排気通路内に配置されたNOX 吸収剤25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Li、セシウムCsのようなア
ルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなア
ルカリ土類、ランタンLa、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25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25への流
入排気ガスの空燃比と称するとこのNOX 吸収剤25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NOX の吸放出作用を行
う。
Meanwhile, NO X absorbent 25 disposed on the exhaust turbocharger 15 the engine exhaust passage downstream of the, for example alumina as a carrier, for example, potassium K on the carrier, sodium Na, lithium Li, such as cesium Cs At least one selected from alkali metals, alkaline earths such as barium Ba and calcium Ca, and rare earths such as lanthanum La and yttrium Y, and a noble metal such as platinum Pt are supported. Engine intake passage, NO of Toko called air-fuel ratio of exhaust gas flowing the ratio of the combustion chamber 5 and the NO X absorbent 25 upstream of the exhaust passage supplying air and fuel into the (hydrocarbon) to the NO X absorbent 25 X absorbent 25 absorbs NO X when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, perform absorption and release action of the NO X that releases NO X the air-fuel ratio is absorbed and becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich of the inflowing exhaust gas .

【0059】このNOX 吸収剤25を機関排気通路内に
配置すればNOX 吸収剤25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 25 is disposed in the engine exhaust passage, the NO X absorbent 25 actually performs the NO X absorbing / releasing action, but there is a portion where the detailed mechanism of this absorbing / releasing action is not clear. . However, it is considered that this absorption / release action is performed by a mechanism as shown in FIG. Next, this mechanism will be described by taking as an example a case where platinum Pt and barium Ba are supported on a carrier, but the same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths and rare earths.

【0060】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
2-と反応し、NO2となる(2NO+O2 →2N
2 )。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25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 performed with the air-fuel ratio in the normal combustion chamber 5 being 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
2 - or O 2- shape is deposited on the surface of the platinum Pt. on the other hand,
NO in the inflowing exhaust gas reacts with O 2 or O 2− on the surface of the platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2N).
O 2 ). Next, a part of the generated NO 2 is absorbed in the absorbent while being oxidized on the platinum Pt, and the barium oxide BaO
As shown in FIG. 15 (A), it diffuses into the absorbent in the form of nitrate ions NO 3 while being combined. In this way, NO X is absorbed in the NO X absorbent 25. As long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high, NO 2 is generated on the surface of the platinum Pt, and NO 2 is generated unless the NO X absorption capacity of the absorbent is saturated.
2 is absorbed in the absorbent and nitrate ions NO 3 - are produced.

【0061】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
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
25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25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 is made rich.
The concentration of oxygen in the incoming exhaust gas decreases,
NO on the surface of gold PtTwoIs reduced. NOTwoof
When the amount of production decreases, the reaction reverses (NOThree -→ NOTwo)
And thus nitrate ion NO in the absorbentThree -Is NO
TwoReleased from the absorbent in the form of NO at this timeXAbsorbent
NO released from 25XIs shown in FIG. 15 (B).
A large amount of unburned HC and CO contained in the inflow exhaust gas
It is reduced by reaction. In this way, platinum Pt
NO on surfaceTwoWhen no longer exists, the next
NOTwoIs released. Therefore, the air-fuel ratio of the incoming exhaust gas
Is enriched in a short time, NO XAbsorbent 25?
NOXIs released, and the released NOXIs returned
NO in the atmosphere to be removedXWill not be released
No.

【0062】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25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25からNOX が徐々に
しか放出されないためにNO X 吸収剤25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 stoichiometric air-fuel ratioXNO from absorbent 25XIs released
Is done. However, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is
NO if ratioXNO from absorbent 25XGradually
NO because only XAbsorbed by the absorbent 25
All NOXIt takes a slightly longer time to release.

【0063】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。このとき燃焼室5から排出された未燃炭化水素はN
X 吸収剤25の下流に配置された酸化触媒26により
良好に酸化せしめられる。なお、上述したようにNOX
吸収剤25は白金Ptのような貴金属を含んでおり、従
ってNOX 吸収剤25も酸化機能を有している。従っ
て、低温燃焼が行われているときに燃焼室5から排出さ
れた未燃炭化水素はNOX 吸収剤25によっても良好に
酸化せしめられることになる。
As described above, when the operating state of the engine is in the first operating region I and low-temperature combustion is being performed, almost no soot is generated, and instead, the unburned hydrocarbon is converted into a precursor of soot or a soot. From the combustion chamber 5 in the form of At this time, the unburned hydrocarbon discharged from the combustion chamber 5 is N
By the oxidation catalyst 26 located downstream of the O X absorbent 25 is caused to favorably oxidized. Note that as described above, NO X
Absorbent 25 includes a noble metal such as platinum Pt, thus the NO X absorbent 25 also has an oxidation function. Accordingly, the unburned hydrocarbons exhausted from the combustion chamber 5 is induced to satisfactorily oxidized by the NO X absorbent 25 when the low temperature combustion is being performed.

【0064】ところでNOX 吸収剤25のNOX 吸収能
力には限度があり、NOX 吸収剤25のNOX 吸収能力
が飽和する前にNOX 吸収剤25からNOX を放出させ
る必要がある。そのためにはNOX 吸収剤25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25に吸
収されているNOX 量ΣNOXを推定するようにしてい
る。
[0064] Incidentally is in the NO X absorbing capacity of the NO X absorbent 25 is limited, NO X absorbing capacity of the NO X absorbent 25 needs to release NO X from the NO X absorbent 25 before saturation. For this purpose it is necessary to estimate the amount of NO X is absorbed in the NO X absorbent 25. Therefore, in this embodiment of the present invention of a map as shown in FIG. 16 (A) as a function of per unit time of the NO X absorption A of the required load L and engine speed N when the first combustion is being performed is previously obtained in the form of a map as shown as a function of per unit time of the NO X absorption B the required load L and engine speed N in FIG. 16 (B) when the second combustion is being performed is previously obtained in the form, per these unit time NO X absorption a, so that to estimate the amount of NO X ΣNOX being absorbed in the NO X absorbent 25 by integrating the B.

【0065】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のN
X 吸収剤25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25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
収剤25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25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25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
5からNOX を放出すべく一部の気筒のみの空燃比がリ
ッチとされる。
In the embodiment according to the present invention, when the NO x absorption amount ΣNO x exceeds a predetermined allowable maximum value,
NO X is released from the O X absorbent 25. 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, namely, an allowable maximum value MAX1 and an allowable maximum value MA.
X2 is set. The maximum allowable value MAX1 is NO X
The maximum absorption amount MAX2 is about 30% of the maximum NO X absorption amount that can be absorbed by the absorbent 25, and the allowable maximum value MAX2 is about 80% of the maximum absorption amount that the NO X absorbent 25 can absorb. NO X during the first combustion
NO air-fuel ratio from X absorbent 25 so as to release the NO X is rich, NO X absorption amount ΣNOX permissible maximum when the second combustion is being performed when the absorption amount ΣNOX has exceeded the allowable maximum value MAX1 When the value exceeds MAX1, the second
Air-fuel ratio in order to release the NO X from the NO X absorbent 25 when it is switched from the combustion to the first combustion is made rich,
NO X absorption when the second combustion is being performed ΣNOX
The NO X absorbent 2 when but exceeding the maximum allowable value MAX2
Air-fuel ratio of only some of the cylinders so as to release the NO X 5 is made rich.

【0066】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が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を越えると全気筒の空燃比A
/Fは一時的にリッチとされ、それによってNOX 吸収
剤25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), indicating that the first combustion is being performed. At this time, the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio slightly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. When the first combustion is being performed, the amount of generated NO X is extremely small. Therefore, at this time, the amount of absorbed NO X NONOX rises very slowly as shown in FIG. NO X absorption ΣN when first combustion is being performed
When OX exceeds the allowable maximum value MAX1, the air-fuel ratio A of all cylinders
/ F is temporarily made rich, whereby the NO X absorbent 25 from the NO X is released. In this case NO X absorption ΣNOX is made zero.

【0067】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25からNOX
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
ΣNOXは比較的急速に上昇する。
As described above, when the first combustion is being performed, no soot is generated regardless of whether the air-fuel ratio is lean, the stoichiometric air-fuel ratio, or rich, so that the first combustion is performed. and does not soot generated at this time is also the air-fuel ratio a / F in order to release the nO X from the nO X absorbent 25 is made rich when being. Then the required load L at time t 1 is switched from the first combustion exceeds the first boundary X (N) to the second combustion. As shown in FIG.
When the combustion is performed, the air-fuel ratio A / F becomes considerably lean. When the second combustion is being performed, the amount of generated NO X is larger than when the first combustion is being performed. Therefore, when the second combustion is being performed, the NO X amount ΣNOX is relatively rapid. To rise.

【0068】第2の燃焼が行われているときに全気筒の
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全気筒の空燃比A/F
をリッチにすることは好ましくない。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
収量ΣNOXが許容最大値MAX1を越えたとしてもN
X 吸収剤25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25からNOX を放出すべく全気筒の空燃
比A/Fが一時的にリッチにされる。
When the air-fuel ratio A / F of all the cylinders is made rich during the second combustion, a large amount of soot is generated. Therefore, when the second combustion is performed, the air-fuel ratio A of all the cylinders is increased. / F
Is not preferable. Therefore, even NO X absorption amount ΣNOX has exceeded the allowable maximum value MAX1 when the second combustion is being performed as shown in FIG. 17 N
O X from the absorbent 25 so as to release the NO X fuel ratio A / F is not made rich. The required load L as at time t 2 in FIG. 17 when the the NO X absorbent when it is switched from the second combustion is lower in the first combustion than the second boundary Y (N) 25 air-fuel ratio a / F of all the cylinders in order to release the NO X is rich temporarily from.

【0069】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NOX 吸収
剤25からNOX を放出すべくNOX 吸収剤25に流入
する排気ガスの空燃比がリッチとなるように一部の気筒
の空燃比A/Fがリッチとされ、残りの気筒の空燃比が
リーンとされる。
[0069] Next is switched to the second combustion from the first combustion at time t 3 in FIG. 17, the second combustion during interim pleasure continues. In this case NO X absorption amount ΣNOX exceeds the allowable maximum value MAX1, then assuming that exceeds the allowable maximum value MAX2 at time t 4 flows from the NO X absorbent 25 at this time in the NO X absorbent 25 to be released NO X The air-fuel ratio A / F of some of the cylinders is made rich so that the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes rich, and the air-fuel ratio of the remaining cylinders is made lean.

【0070】例えば図18(A)において実線で示され
る噴射量でもって第2の燃焼が行われているときにNO
X 吸収剤25からNOX を放出すべくNOX 吸収剤25
に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするときには1
番気筒#1における空燃比が例えば8程度のリッチとな
るように1番気筒#1への噴射量が破線Q1 で示される
ように大巾に増大せしめられる。一方、このとき残りの
気筒#2,#3,#4の空燃比ができるだけ小さなリー
ン空燃比となるようにこれら気筒#2,#3,#4への
噴射量も破線Q2 ,Q3 ,Q4 で示されるように増大せ
しめられる。
For example, when the second combustion is performed with the injection amount shown by the solid line in FIG.
The NO X absorbent in order to release the NO X from X absorbent 25 25
1 to make the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into
Injection amount to turn the cylinder # 1 cylinder # 1 so that the air-fuel ratio becomes, for example, of about 8 rich in 1 is made to increase as the greatly indicated by the dashed line Q 1. On the other hand, at this time, the injection amounts to the cylinders # 2, # 3, and # 4 are also indicated by broken lines Q 2 , Q 3 , It is made to increase as shown by Q 4.

【0071】即ち、一部の気筒、図18(A)に示す例
では1番気筒#1の空燃比が大巾にリッチにせしめられ
ると1番気筒#1の出力トルクが低下する。この出力ト
ルクの低下分を補なうために残りの気筒#2,#3,#
4への噴射量が増大せしめられる。また、このように残
りの気筒#2,#3,#4への噴射量を増大せしめるこ
とによって各気筒の空燃比の平均値、即ちNOX 吸収剤
25に流入する排気ガスの空燃比をリッチにしやすくな
る。
That is, in the example shown in FIG. 18 (A), when the air-fuel ratio of the first cylinder # 1 is made to be very rich, the output torque of the first cylinder # 1 decreases. In order to compensate for this decrease in output torque, the remaining cylinders # 2, # 3, #
4 is increased. The thus remaining cylinders # 2, # 3, the rich average of the air-fuel ratio of each cylinder by allowed to increase the injection quantity of the # 4, i.e. the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X absorbent 25 It becomes easy to do.

【0072】なお、一つの気筒の空燃比を大巾にリッチ
にしてもNOX 吸収剤25に流入する排気ガスの空燃比
をリッチにしえない場合、又は十分にリッチにしえない
場合には図18(B)に示されるように二つの気筒、例
えば1番気筒#1と、1番気筒#1に対し噴射時期が3
60クランク角度ずれている4番気筒#4における空燃
比が大巾にリッチになるように1番気筒#1と4番気筒
#4への噴射量が破線Q1 ,Q4 で示されるように大巾
に増大せしめられる。この場合にも残りの気筒#2,#
3の空燃比ができるだけ小さなリーン空燃比となるよう
に残りの気筒#2,#3への噴射量Q2 ,Q3 も増大せ
しめられる。
If the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X absorbent 25 cannot be made rich or even if the air-fuel ratio of one cylinder is greatly rich even if the air-fuel ratio cannot be made sufficiently rich, FIG. As shown in FIG. 18 (B), the injection timing for two cylinders, for example, the first cylinder # 1 and the first cylinder # 1 is 3
As indicated by broken lines Q 1 , Q 4 , the injection amounts to the first cylinder # 1 and the fourth cylinder # 4 are so set that the air-fuel ratio in the fourth cylinder # 4, which is shifted by 60 crank angles, becomes significantly rich. It can be greatly increased. Also in this case, the remaining cylinders # 2 and #
The injection amounts Q 2 and Q 3 to the remaining cylinders # 2 and # 3 are also increased so that the air-fuel ratio of No. 3 becomes as small as possible.

【0073】第2の燃焼が行われているときには機関の
運転状態により空燃比がかなり異なっており、従ってN
X 吸収剤25からNOX を放出すべきときの図18
(A)又は図18(B)に示す各噴射量Q1 ,Q2 ,Q
3 ,Q4 は機関の運転状態に応じて異なっている。本発
明による実施例ではこれらの各噴射量Q1 ,Q2
3,Q4 は要求負荷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。
When the second combustion is being performed, the air-fuel ratio varies considerably depending on the operating state of the engine, and
FIG. 18 when NO X is to be released from the O X absorbent 25
(A) or each of the injection quantities Q 1 , Q 2 , Q shown in FIG.
3, Q 4 are different depending on the operating state of the engine. In the embodiment according to the present invention, each of these injection quantities Q 1 , Q 2 ,
Q 3 and Q 4 are stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N.

【0074】図18(A)に示されるようにNOX 吸収
剤25からNOX を放出すべく1番気筒#1における空
燃比が大巾にリッチにされると1番気筒#1からは多量
の未燃HCおよび煤が排出され、図18(B)に示され
るようにNOX 吸収剤25からNOX を放出すべく1番
気筒#1および4番気筒#4における空燃比が大巾にリ
ッチにされると1番気筒#1および4番気筒#4からは
多量の未燃HCおよび煤が排出される。しかしながらい
ずれの場合でも全気筒をリッチにした場合に比べれば未
燃HCおよび煤の排出量は少く、従って未燃HCおよび
煤の排出量を低減できることになる。また、全気筒をリ
ッチにした場合には機関の出力トルクが変動するが図1
8(A)および図18(B)に示す場合には機関の出力
トルクがほとんど変動しないという利点がある。
[0074] large amount of NO X from the absorbent 25 when the air-fuel ratio in the first cylinder # 1 so as to release the NO X is made rich by a large margin the first cylinder # 1 as shown in FIG. 18 (A) unburned HC and soot are discharged, the air-fuel ratio by a large margin in the first cylinder # 1 and the fourth cylinder # 4 so as to release the NO X from the NO X absorbent 25, as shown in FIG. 18 (B) When enriched, a large amount of unburned HC and soot are discharged from the first cylinder # 1 and the fourth cylinder # 4. However, in any case, the discharge amount of unburned HC and soot is smaller than that in the case where all the cylinders are made rich, so that the discharge amount of unburned HC and soot can be reduced. When all the cylinders are made rich, the output torque of the engine fluctuates.
8 (A) and FIG. 18 (B), there is an advantage that the output torque of the engine hardly fluctuates.

【0075】このように一部の気筒のみをリッチにした
場合には全筒をリッチにした場合に比べて未燃HCおよ
び煤の排出量が低減するがそれでも未燃HCおよび煤が
排出される。従ってこのように一部の気筒のみをリッチ
に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MAX
2を越えた特別の場合に限って一部の気筒のみをリッチ
にするようにしている。
As described above, when only some of the cylinders are made rich, the amount of unburned HC and soot is reduced as compared with when all the cylinders are made rich. However, unburned HC and soot are still discharged. . Therefore, it is preferable to minimize the chances of enriching only some of the cylinders. Thus when the NO X absorption amount ΣNOX when the second combustion is performed has exceeded the allowable maximum value MAX1 is temporarily rich air-fuel ratio A / F when it is switched to the first combustion from the second combustion to, NO X absorption amount ΣNOX allowable maximum value MAX
Only in a special case exceeding 2, only some of the cylinders are made rich.

【0076】図19はNOX 吸収剤25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19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Iがセットされる。
FIG. 19 shows a routine for processing a NO X release flag which is set when NO X is to be released from the NO X absorbent 25. This routine is executed by interruption every predetermined time. Referring to FIG. 19, first, at step 100, it is determined whether or not a flag I indicating that the operation region of the engine is the first operation region I is set. When the flag I is set, that the operating region of the engine NO X absorption amount A per unit time from the map shown in FIG. 16 (A) is calculated proceeds to step 101 when a first operating region I You. Then A is added to the NO X absorption amount ΣNOX step 102. Next, at step 103 NO X absorption amount ΣNOX whether exceeds the allowable maximum value MAX1 is determined. ΣN
Becomes the OX> MAX1 proceeds to step 104, NO X emission flag I is set indicating that it should release the NO X when the first combustion is being performed.

【0077】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に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Iがセットされる。
On the other hand, when it is determined in step 100 that the flag I has been reset, that is, when the operation region of the engine is the second operation region II, step 106
NO X absorption amount per unit from the map time shown in FIG. 16 (B) B is calculated willing to. Next, at step 107 NO X absorption amount ΣNOX is added to B. Next, at step 108 NO X absorption amount ΣNOX permissible maximum value MA
It is determined whether or not X1 has been exceeded. ΣNOX> MAX1
Advances to become the step 109 to, NO X releasing flag I indicating that it should release the NO X is set when it is switched from the second combustion to the first combustion.

【0078】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、一部の気筒をリッチにすることによりNOX を放出
すべきことを示すNOX 放出フラグIIがセットされる。
次に図20を参照しつつ運転制御について説明する。
[0078] On the other hand, in step 110, whether NO X absorption amount ΣNOX has exceeded the allowable maximum value MAX2 is determined. Becomes a .SIGMA.NOX> MAX2 proceeds to step 111, is set NO X release flag II indicating that it should release the NO X by the part of the cylinders rich.
Next, the operation control will be described with reference to FIG.

【0079】図20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. 20, first, at step 200, it is determined whether or not a flag I indicating that the operating state of the engine is in the first operating region I is set. When the flag I is set, that is, when the operating state of the engine is in the first operating region I, step 2
In step 01, it is determined whether 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.

【0080】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20の目標開度STが算出
され、スロットル弁20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31の目標開度SEが算出され、
EGR制御弁31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Iがセット
されているか否かが判別される。NOX 放出フラグIが
セットされていないときにはステップ206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。一方、ステップ205においてNOX 放出フラグI
がセットされていると判別されたときにはステップ20
7に進んで図21に示されるリッチ処理Iが行われる。
That is, in step 203, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 12A, and the opening of the throttle valve 20 is set to the target opening ST. Next, at step 204, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG.
The opening of the EGR control valve 31 is set as the target opening SE.
Next, at step 205, it is determined whether or not the NO X release flag I is set. Fuel injection is performed such that the air-fuel ratio shown in FIG. 11 proceeds to step 206 when the NO X release flag I has not been set. At this time, low-temperature combustion is performed under a lean air-fuel ratio. On the other hand, NO X releasing flag I in step 205
If it is determined that is set, step 20
Then, the rich process I shown in FIG. 21 is performed.

【0081】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210
に進んで第2の燃焼が行われる。即ち、ステップ210
では図14(A)に示すマップからスロットル弁20の
目標開度STが算出され、スロットル弁20の開度がこ
の目標開度STとされる。次いでステップ211では図
14(B)に示すマップからEGR制御弁31の目標開
度SEが算出され、EGR制御弁31の開度がこの目標
開度SEとされる。次いでステップ212ではNOX
出フラグIIがセットされているか否かが判別される。N
X 放出フラグIIがセットされていないときにはステッ
プ213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。一方、ステップ212においてN
X放出フラグII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22に示されるリッチ処
理II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 the second combustion is performed. That is, step 210
In FIG. 14A, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 14A, and the opening of the throttle valve 20 is set to the target opening ST. Next, at step 211, the target opening SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. 14B, and the opening of the EGR control valve 31 is set to the target opening SE. Next, at step 212, it is determined whether or not the NO X release flag II is set. N
O X release flag II fuel injection so that the air-fuel ratio shown in FIG. 13 proceeds to step 213 when it is not set is performed. At this time, the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio. On the other hand, in step 212, N
O X when releasing flag II is judged to have been set rich processing II shown in FIG. 22 proceeds to step 214 is performed.

【0082】フラグIがリセットされると次の処理サイ
クルではステップ200からステップ208に進んで要
求負荷Lが第2の境界Y(N)よりも低くなったか否か
が判別される。L≧Y(N)のときにはステップ210
に進み、リーン空燃比のもとで第2の燃焼が行われる。
一方、ステップ208においてL<Y(N)になったと
判別されたときにはステップ209に進んでフラグIが
セットされ、次いでステップ203に進んで低温燃焼が
行われる。
When the flag I is reset, the process proceeds from step 200 to step 208 in the next processing cycle, and it is determined whether or not the required load L has become lower than the second boundary Y (N). If L ≧ Y (N), step 210
And the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio.
On the other hand, when it is determined in step 208 that L <Y (N), the routine proceeds to step 209, where the flag I is set. Then, the routine proceeds to step 203, where low-temperature combustion is performed.

【0083】次に図21を参照しつつリッチ処理Iにつ
いて説明する。図21を参照するとまず初めにステップ
300においてNOX 吸収剤25に吸収されていると推
定される全NOX ΣNOXを放出させるのに必要なリッ
チ時間tr が算出される。次いでステップ301ではリ
ッチ処理I開始後の経過時間tがリッチ時間tr を越え
たか否かが判別される。t≦tr のときにはステップ3
02に進んで燃料噴射量が増量され、空燃比がリッチと
される。一方、ステップ301においてt>tr になっ
たと判断されたときにはステップ303に進んでNOX
放出フラグIがリセットされ、次いでステップ304に
おいてΣNOXが零とされる。
Next, the rich processing I will be described with reference to FIG. Rich time t r necessary to release all NO X .SIGMA.NOX which is estimated to be absorbed in the NO X absorbent 25 is calculated first, at step 300 and referring to FIG. 21. Then the elapsed time t after the start rich processing I step 301 whether exceeds the rich time t r is determined. Step 3 at the time of t ≦ t r
In step 02, the fuel injection amount is increased, and the air-fuel ratio is made rich. On the other hand, when it is determined in step 301 that t> t r , the process proceeds to step 303 and NO X
The release flag I is reset, and then in step 304, ΣNOX is made zero.

【0084】次に図22を参照しつつリッチ処理IIにつ
いて説明する。図22を参照するとまず初めにステップ
400においてNOX 吸収剤25に吸収されていると推
定される全NOX ΣNOXを放出させるのに必要なリッ
チ時間tr が算出される。次いでステップ401ではリ
ッチ処理II開始後の経過時間tがリッチ時間tr を越え
たか否かが判別される。t≦tr のときにはステップ4
02に進んで機関の運転状態から図18(A)又は図1
8(B)において破線で示される各噴射量Q1 ,Q2
3 ,Q4 が算出される。一方、ステップ401におい
てt>tr になったと判断されたときにはステップ40
3に進んでNOX放出フラグIおよびIIがリセットさ
れ、次いでステップ404においてΣNOXが零とされ
る。
Next, the rich process II will be described with reference to FIG. Rich time t r necessary to release all NO X .SIGMA.NOX which is estimated to be absorbed in the NO X absorbent 25 is calculated first, at step 400 and referring to FIG. 22. Then the elapsed time t after the rich processing II starts at step 401 whether exceeds the rich time t r is determined. Step 4 at the time of t ≦ t r
Going to step 02, FIG. 18 (A) or FIG.
8 (B), the injection amounts Q 1 , Q 2 ,
Q 3 and Q 4 are calculated. On the other hand, if it is determined in step 401 that t> t r , then step 40
Proceed to 3 NO X release flag I and II are reset, then ΣNOX is made zero at step 404.

【0085】図23に別の実施例を示す。この実施例で
は例えば1番気筒#1の吸気枝管11の入口部にアクチ
ュエータ60により駆動制御される吸気制御弁61が配
置される。また、インタークーラ32とEGR制御弁3
1間のEGR通路29からはEGR枝通路62が分岐さ
れ、このEGR枝通路62は吸気制御弁61下流の吸気
枝管11に連結される。このEGR枝管62内にはアク
チュエータ63により駆動制御される補助EGR制御弁
64が配置される。
FIG. 23 shows another embodiment. In this embodiment, for example, an intake control valve 61 that is driven and controlled by an actuator 60 is disposed at the inlet of the intake branch pipe 11 of the first cylinder # 1. Further, the intercooler 32 and the EGR control valve 3
An EGR branch passage 62 is branched from the EGR passage 29 between the two, and the EGR branch passage 62 is connected to the intake branch pipe 11 downstream of the intake control valve 61. An auxiliary EGR control valve 64 driven and controlled by an actuator 63 is disposed in the EGR branch pipe 62.

【0086】この実施例では通常、吸気制御弁61は全
開せしめられており、補助EGR制御弁64は全閉せし
められている。このときには図1および図2に示される
実施例と同様に第1の運転領域Iでは第1の燃焼が行わ
れ、第2の運転領域IIでは第2の燃焼が行われる。一
方、この実施例では第2の燃焼が行われているときにN
X 吸収量ΣNOXが許容最大値MAX2を越えたとき
には一部の気筒、図23に示す実施例では1番気筒#1
が第2の燃焼から第1の燃焼に切換えられ、NOX 吸収
剤25に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるよう
に1番気筒#1の空燃比が大巾にリッチとされる。即
ち、具体的に云うと、NOX 吸収量ΣNOXが許容最大
値MAX2を越えたときには吸気制御弁61が閉弁せし
められると共に補助EGR制御弁64が開弁せしめられ
て多量のEGRガスが1番気筒#1に供給され、このと
き1番気筒#1ではリッチ空燃比のもとで低温燃焼が行
われる。このとき残りの気筒#2,#3,#4への噴射
量Q2 ,Q3 ,Q4 が増大せしめられる。
In this embodiment, normally, the intake control valve 61 is fully opened, and the auxiliary EGR control valve 64 is fully closed. At this time, the first combustion is performed in the first operation region I and the second combustion is performed in the second operation region II, similarly to the embodiment shown in FIGS. On the other hand, in this embodiment, when the second combustion is being performed, N
O X absorption of the cylinders when the ΣNOX exceeds the allowable maximum value MAX2, 1 cylinder in the embodiment illustrated in FIG. 23 # 1
There is switched to the first combustion from the second combustion, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X absorbent 25 is that flies air-fuel ratio of the cylinder # 1 so as to be rich is made rich by a large margin. That is, when referred to specifically, NO X absorption amount ΣNOX permissible maximum value MAX2 auxiliary EGR control valve 64 is made to open a large amount of EGR gas that flies with caused to closing the intake control valve 61 when the cross The fuel is supplied to the cylinder # 1, and at this time, low-temperature combustion is performed in the first cylinder # 1 under a rich air-fuel ratio. At this time, the injection amounts Q 2 , Q 3 , Q 4 to the remaining cylinders # 2, # 3, # 4 are increased.

【0087】この実施例においても1番気筒#1におい
て第1の燃焼を行い、残りの気筒#2,#3,#4にお
いて第2の燃焼を行うことによりNOX 吸収剤25から
NO X を放出させる場合の各気筒#1,#2,#3,#
4への噴射量Q1 ,Q2 ,Q 3 ,Q4 、吸気制御弁61
の開度および補助EGR制御弁64の開度は要求負荷L
および機関回転数Nの関数としてマップの形で予めRO
M42内に記憶されている。また、1番気筒#1におい
てのみリッチ空燃比のもとで低温燃焼してもNOX 吸収
剤25に流入する排気ガスの空燃比をリッチにしえない
場合、又は十分にリッチにしえない場合には二つの気
筒、例えば1番気筒#1と4番気筒#4においてリッチ
空燃比のもとで低温燃焼させることができる。ただし、
その場合にはEGR枝通路62を4番気筒#4の吸気枝
管11にも連結する必要がある。
Also in this embodiment, the first cylinder # 1
To perform the first combustion, and to the remaining cylinders # 2, # 3, and # 4.
And perform the second combustion to reduce NOXFrom absorbent 25
NO X# 1, # 2, # 3, # when releasing
Injection amount Q to 41, QTwo, Q Three, QFour, Intake control valve 61
And the opening of the auxiliary EGR control valve 64 are equal to the required load L
And RO in the form of a map as a function of the engine speed N
It is stored in M42. In addition, it smells the first cylinder # 1
NO even at low temperature combustion under rich air-fuel ratioXabsorption
Cannot make air-fuel ratio of exhaust gas flowing into agent 25 rich
Or if you can't make it rich enough,
Rich in cylinders, for example, cylinder # 1 and cylinder # 4
Low-temperature combustion can be performed under the air-fuel ratio. However,
In this case, the EGR branch passage 62 is connected to the intake branch of the fourth cylinder # 4.
It also needs to be connected to the tube 11.

【0088】この実施例においても図19から図21に
示すルーチンがそのまま用いられる。ただし、リッチ処
理IIについては図22に示すルーチンに代えて図24に
示すルーチンが用いられる。従って以下、図24に示す
ルーチンのみについて説明する。図24を参照するとま
ず初めにステップ500においてNOX 吸収剤25に吸
収されていると推定される全NOX ΣNOXを放出させ
るのに必要なリッチ時間tr が算出される。次いでステ
ップ501ではリッチ処理II開始後の経過時間tがリッ
チ時間tr を越えたか否かが判別される。t≦tr のと
きにはステップ502に進んで気筒#1,#2,#3,
#4への噴射量Q1 ,Q2 ,Q3 ,Q4 が算出される。
次いでステップ503では吸気制御弁61の開度が機関
の運転状態から定まる開度まで閉弁制御され、次いでス
テップ504では補助EGR制御弁64の開度が機関の
運転状態から定まる開度まで開弁制御される。一方、ス
テップ501においてt>tr になったと判断されたと
きにはステップ505に進んでNOX 放出フラグIおよ
びIIがリセットされ、次いでステップ506においてΣ
NOXが零とされる。
In this embodiment, the routines shown in FIGS. 19 to 21 are used as they are. However, for the rich process II, a routine shown in FIG. 24 is used instead of the routine shown in FIG. Therefore, only the routine shown in FIG. 24 will be described below. Rich time t r necessary to release all NO X .SIGMA.NOX estimated and reference is absorbed in the NO X absorbent 25, first, at step 500 is calculated to FIG. Then the elapsed time t after the rich processing II starts at step 501 whether exceeds the rich time t r is determined. When t ≦ tr, the routine proceeds to step 502, where the cylinders # 1, # 2, # 3
# Injection amount to 4 Q 1, Q 2, Q 3, Q 4 is calculated.
Next, in step 503, the opening of the intake control valve 61 is controlled to close to an opening determined from the operating state of the engine. Next, in step 504, the opening of the auxiliary EGR control valve 64 is opened to the opening determined from the operating state of the engine. Controlled. On the other hand, the NO X release flag I and II are reset routine proceeds to step 505 when a determination is made that the t> t r in step 501, then in step 506 sigma
NOX is set to zero.

【0089】ところで排気ガス中にはSOX が含まれて
おり、NOX 吸収剤25にはNOXばかりでなくSOX
も吸収される。このNOX 吸収剤25へのSOX の吸収
メカニズムはNOX の吸収メカニズムと同じであると考
えられる。即ち、NOX の吸収メカニズムを説明したと
きと同様に担体上に白金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と、前述したように流
入排気ガスの空燃比がリーンのときには酸素O2 がO2
- 又はO2-の形で白金Ptの表面に付着しており、流入
排気ガス中のSO2 は白金Ptの表面でO2 - 又はO2-
と反応してSO3 となる。次いで生成されたSO3 の一
部は白金Pt上で更に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、硫酸イオンSO
4 2- の形で吸収剤内に拡散し、安定した硫酸塩BaSO
4 を生成する。
The exhaust gas contains SO X , and the NO X absorbent 25 contains not only NO X but also SO X
Is also absorbed. It is considered that the absorption mechanism of SO X into the NO X absorbent 25 is the same as the absorption mechanism of NO X. That is, the case where platinum Pt and barium Ba are carried on the carrier in the same manner as when the NO X absorption mechanism is described will be described. As described above, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, oxygen O 2 Is O 2
- or O is deposited on the surface of the platinum Pt in 2-form, SO 2 in the inflowing exhaust gas on the surface of the platinum Pt O 2 - or O 2-
And SO 3 . Next, a part of the generated SO 3 is further oxidized on the platinum Pt, is absorbed in the absorbent and combines with the barium oxide BaO to form the sulfate ion SO 3.
4 Diffusion into the absorbent in the form of 2- , stable sulfate BaSO
Generate 4 .

【0090】しかしながらこの硫酸塩BaSO4 は安定
していて分解しづらく、流入排気ガスの空燃比を単にリ
ッチにしても硫酸塩BaSO4 は分解されずにそのまま
残る。従ってNOX 吸収剤25内には時間が経過するに
つれて硫酸塩BaSO4 が増大することになり、斯くし
て時間が経過するにつれてNOX 吸収剤25が吸収しう
るNOX 量が低下することになる。
However, the sulfate BaSO 4 is stable and difficult to decompose. Even if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is simply made rich, the sulfate BaSO 4 remains without being decomposed. Thus will be sulfates BaSO 4 increases over time in the NO X absorbent 25 has elapsed, that the amount of NO X the NO X absorbent 25 can absorb as thus to time has elapsed is reduced Become.

【0091】ところがこの硫酸塩BaSO4 はNOX
収剤25の温度が一定温度以上、例えば600℃以上に
なると分解し、このときNOX 吸収剤25への流入排気
ガスの空燃比をリッチにするとSOX の形でNOX 吸収
剤25から放出される。そこで以下に説明する実施例で
はNOX 吸収剤25からSOX を放出すべきときにはN
X 吸収剤25に流入する排気ガスの空燃比がリッチと
なるように一部の気筒の空燃比をリッチにすると共に残
りの気筒の空燃比をリーンにするようにしている。即
ち、一部の気筒の空燃比をリッチにし、残りの気筒の空
燃比をリーンにすると空燃比がリッチとされた気筒から
は多量の未燃HC,COが排出され、空燃比がリーンと
された気筒からは多量の残存酸素が排出される。
[0091] However the temperature of the sulfate BaSO 4 is the NO X absorbent 25 is fixed temperature or higher, for example decomposes becomes 600 ° C. or higher, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into this time the NO X absorbent 25 rich is released from the NO X absorbent 25 in the form of SO X. Therefore, in the embodiment described below, when SO X is to be released from the NO X absorbent 25,
Air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the O X absorbent 25 is such that the air-fuel ratio of the remaining cylinders to lean with the air-fuel ratio of some cylinders so as to be rich rich. That is, when the air-fuel ratio of some of the cylinders is made rich and the air-fuel ratio of the remaining cylinders is made lean, a large amount of unburned HC and CO is discharged from the cylinder whose air-fuel ratio is made rich, and the air-fuel ratio is made lean. A large amount of residual oxygen is discharged from the closed cylinder.

【0092】このように多量の未燃HC,COおよび多
量の残存酸素が同時に排出されると多量の未燃HC,C
OはNOX 吸収剤25において酸化せしめられ、このと
きの酸化反応熱によってNOX 吸収剤25の温度は急速
に高温となる。その結果、NOX 吸収剤25からSOX
が放出されることになる。なお、NOX 吸収剤25から
SOX を放出させるにはNOX 吸収剤25からNOX
放出させる場合に比べてはるかに長い時間を要し、この
間一部の気筒の空燃比はリッチにされ続ける。従って以
下に述べる実施例では第1の燃焼、即ち低温燃焼が行わ
れているときにNOX 吸収剤25からのSOX 放出制御
が行われる。
When a large amount of unburned HC, CO and a large amount of residual oxygen are simultaneously discharged, a large amount of unburned HC, C
O is being oxidized in the NO X absorbent 25, the temperature of the NO X absorbent 25 by oxidation reaction heat in this case is quickly elevated temperature. As a result, from the NO X absorbent 25 SO X
Will be released. Incidentally, it takes a much longer time than the case in the release of SO X from the NO X absorbent 25 to release NO X from the NO X absorbent 25, during which the air-fuel ratio of some cylinders is made rich to continue. Therefore, in the embodiment described below, the control of releasing SO X from the NO X absorbent 25 is performed during the first combustion, that is, during the low-temperature combustion.

【0093】次に図25を参照しつつNOX 吸収剤25
からSOX を放出すべきときにセットされるSOX 放出
フラグの処理ルーチンについて説明する。図25を参照
するとまず初めにステップ600においてΣQに現在の
噴射量Qが加算される。従ってΣQは噴射量の積算値を
表している。次いでステップ601では噴射量の積算値
ΣQが一定値QMAXを越えたか否かが判別される。Σ
Q>QMAXのときにはステップ602に進んでSOX
放出フラグがセットされる。即ち、燃料中には或る割合
でイオウ分が含まれているのでΣQ>QMAXになった
ときにはNOX 吸収剤25に一定量以上のSOX が吸収
されていると判断でき、斯くしてこのときSOX 放出フ
ラグがセットされる。
[0093] Next referring to FIG. 25 NO X absorbent 25
The processing routine of the SO X release flag set when SO X is to be released from is described. Referring to FIG. 25, first, at step 600, the current injection amount Q is added to ΔQ. Therefore, ΣQ represents the integrated value of the injection amount. Next, at step 601, it is determined whether or not the integrated value ΣQ of the injection amount has exceeded a fixed value QMAX. Σ
If Q> QMAX, the routine proceeds to step 602, where SO X
The release flag is set. That is, since a certain amount of sulfur is contained in the fuel, when ΣQ> QMAX, it can be determined that a certain amount or more of SO X has been absorbed by the NO X absorbent 25. At this time, the SO X release flag is set.

【0094】次に図26を参照しつつ運転制御について
説明する。図26を参照すると、まず初めにステップ7
00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70
1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703に進んで低温燃焼が行われる。
Next, the operation control will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 26, first, in step 7
At 00, it is determined whether or not a flag I indicating that the operating state of the engine is in the first operating region I is set. If the flag I is set, that is, if the operating state of the engine is in the first operating region I, step 70
The program proceeds to 1 to determine whether the required load L has become larger than the first boundary X1 (N). When L ≦ X1 (N), the routine proceeds to step 703, where low-temperature combustion is performed.

【0095】即ち、ステップ703では図12(A)に
示すマップからスロットル弁20の目標開度STが算出
され、スロットル弁20の開度がこの目標開度STとさ
れる。次いでステップ704では図12(B)に示すマ
ップからEGR制御弁31の目標開度SEが算出され、
EGR制御弁31の開度がこの目標開度SEとされる。
次いでステップ705ではSOX 放出フラグがセットさ
れているか否かが判別される。SOX 放出フラグがセッ
トされていないときにはステップ706に進んでNOX
放出フラグIがセットされているか否かが判別される。
NOX 放出フラグIがセットされていないときにはステ
ップ707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。一方、ステップ706においてN
X 放出フラグI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21に示される既に説明
したリッチ処理Iが行われる。
That is, in step 703, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 12A, and the opening of the throttle valve 20 is set to the target opening ST. Next, at step 704, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG.
The opening of the EGR control valve 31 is set as the target opening SE.
Next, at step 705, it is determined whether or not the SO X release flag is set. When the SO X release flag has not been set, the routine proceeds to step 706, where NO X
It is determined whether or not the release flag I is set.
Fuel injection is performed such that the air-fuel ratio shown in FIG. 11 proceeds to step 707 when the NO X release flag I has not been set. At this time, low-temperature combustion is performed under a lean air-fuel ratio. On the other hand, in step 706, N
O X release flag I rich processing I already described is when it is determined to have been set as shown in FIG. 21 proceeds to step 208 is performed.

【0096】一方、ステップ701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702に
進んでフラグIがリセットされ、次いでステップ712
に進んで第2の燃焼が行われる。即ち、ステップ712
では図14(A)に示すマップからスロットル弁20の
目標開度STが算出され、スロットル弁20の開度がこ
の目標開度STとされる。次いでステップ713では図
14(B)に示すマップからEGR制御弁31の目標開
度SEが算出され、EGR制御弁31の開度がこの目標
開度SEとされる。次いでステップ714ではNOX
出フラグIIがセットされているか否かが判別される。N
X 放出フラグIIがセットされていないときにはステッ
プ715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。一方、ステップ714においてN
X放出フラグIIがセットされていると判別されたとき
にはステップ716に進んで図22に示される既に説明
したリッチ処理IIが行われる。フラグIがリセットされ
ると次の処理サイクルではステップ700からステップ
710に進んで要求負荷Lが第2の境界Y(N)よりも
低くなったか否かが判別される。L≧Y(N)のときに
はステップ712に進み、リーン空燃比のもとで第2の
燃焼が行われる。一方、ステップ710においてL<Y
(N)になったと判別されたときにはステップ711に
進んでフラグIがセットされ、次いでステップ703に
進んで低温燃焼が行われる。
On the other hand, at step 701, L> X
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 702, where the flag I is reset.
And the second combustion is performed. That is, step 712
In FIG. 14A, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 14A, and the opening of the throttle valve 20 is set to the target opening ST. Next, at step 713, the target opening SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. 14B, and the opening of the EGR control valve 31 is set as the target opening SE. Next, at step 714, it is determined whether or not the NO X release flag II is set. N
O X release flag II fuel injection so that the air-fuel ratio shown in FIG. 13 proceeds to step 715 when it is not set is performed. At this time, the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio. On the other hand, in step 714, N
O X release rich processing II already described is shown in FIG. 22 proceeds to step 716 when the flag II has been determined to have been set is performed. When the flag I is reset, in the next processing cycle, the process proceeds from step 700 to step 710, where it is determined whether or not the required load L has become lower than the second boundary Y (N). When L ≧ Y (N), the routine proceeds to step 712, where the second combustion is performed under a lean air-fuel ratio. On the other hand, in step 710, L <Y
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 711, where the flag I is set, and then proceeds to step 703 to perform low-temperature combustion.

【0097】一方、低温燃焼が行われているときにステ
ップ705においてSOX 放出フラグがセットされてい
ると判断されたときにはステップ709に進んでリッチ
処理III が行われる。このリッチ処理III の第1実施例
が図27に示されている。次に図27を参照しつつリッ
チ処理III の第1実施例について説明する。図27を参
照するとまず初めにステップ800においてNOX 吸収
剤25に吸収されていると推定される全SOX を放出さ
せるのに必要なリッチ時間ts が算出される。次いでス
テップ801ではリッチ処理III 開始後の経過時間tが
リッチ時間ts を越えたか否かが判別される。t≦ts
のときにはステップ802に進んでNOX 吸収剤25に
流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように一部の
気筒の空燃比をリッチにし、残りの気筒の空燃比をリー
ンにするのに必要な各気筒#1,#2,#3,#4の噴
射量Q1 ,Q2 ,Q3 ,Q4 が算出される。
On the other hand, if it is determined in step 705 that the SO X release flag is set during low-temperature combustion, the process proceeds to step 709, where rich processing III is performed. FIG. 27 shows a first embodiment of the rich process III. Next, a first embodiment of the rich process III will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 27, first, at step 800, the rich time t s required to release all the SO X estimated to be absorbed by the NO X absorbent 25 is calculated. Next, at step 801, it is determined whether or not the elapsed time t after the start of the rich processing III has exceeded the rich time t s . t ≦ t s
Have the air-fuel ratio of the air-fuel ratio is partially so that the rich cylinder of the exhaust gas flowing into the NO X absorbent 25 proceeds to step 802 to rich to the air-fuel ratio of the remaining cylinders to lean when The injection amounts Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 of the respective cylinders # 1, # 2, # 3, # 4 are calculated.

【0098】この実施例では1番気筒#1および4番気
筒#4の空燃比が12とされ、2番気筒#2および3番
気筒#3の空燃比が17とされる。このときNOX 吸収
剤25への流入排気ガスの空燃比は14程度のリッチ空
燃比となる。従ってこの実施例では1番気筒#1および
4番気筒#4からは多量の未燃HC,COが排出され、
2番気筒#2および3番気筒#3からは多量の残存酸素
が排出されるので酸化反応熱によりNOX 吸収剤25の
温度が急速に上昇し、斯くしてNOX 吸収剤25からS
X が放出されることになる。
In this embodiment, the air-fuel ratio of the first cylinder # 1 and the fourth cylinder # 4 is set to 12, and the air-fuel ratio of the second cylinder # 2 and the third cylinder # 3 is set to 17. At this time, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X absorbent 25 becomes a rich air-fuel ratio of about 14. Therefore, in this embodiment, a large amount of unburned HC and CO is discharged from the first cylinder # 1 and the fourth cylinder # 4,
From 2 cylinder # 2 and the third cylinder # 3 temperature of the NO X absorbent 25 is rapidly increased by the oxidation reaction heat since a large amount of residual oxygen is discharged, S from the NO X absorbent 25 and thus
O X is to be released.

【0099】一方、ステップ801においてt>ts
なったと判断されたときにはステップ803に進んでS
X 放出フラグがリセットされ、次いでステップ804
においてNOX 放出フラグIがリセットされる。次いで
ステップ805においてΣQおよびΣNOXが零とされ
る。次にリッチ制御III の第2実施例について説明す
る。
[0099] On the other hand, when a determination is made that the t> t s in step 801 proceeds to step 803 S
O X release flag is reset, then step 804
NO X emission flag I is reset in. Next, at step 805, ΣQ and ΣNOX are made zero. Next, a second embodiment of the rich control III will be described.

【0100】この実施例ではNOX 吸収剤25からSO
X を放出すべきときに温度センサ37により検出された
NOX 吸収剤25の温度Tc が予め定められた温度
o 、例えば600℃よりも低いときにはNOX 吸収剤
25に流入する排気ガスの空燃比がリーンとなるように
一部の気筒#1,#4の空燃比がリッチにされると共に
残りの気筒#2,#3の空燃比がリーンにされ、NOX
吸収剤25の温度Tc が予め定められた温度TC を越え
たときにNOX 吸収剤25からSOX を放出すべくNO
X 吸収剤25に流入する排気ガスの空燃比がリッチとな
るように一部の気筒#1,#4の空燃比がリッチにされ
ると共に残りの気筒#2,#3の空燃比がリーンとされ
る。
In this embodiment, the NO x absorbent 25
Temperature T o to a temperature T c is predetermined in the NO X absorbent 25 detected by the temperature sensor 37 when releasing the X, when for example lower than 600 ° C. of the exhaust gas flowing into the NO X absorbent 25 air-fuel ratio is part so that the lean cylinder # 1, the remaining cylinders # 2 with the air-fuel ratio is made rich in # 4, the air-fuel ratio of # 3 is lean, NO X
NO order to release the SO X from the NO X absorbent 25 when the temperature T c of the absorbent 25 exceeds the temperature T C of predetermined
The air-fuel ratio of some of the cylinders # 1 and # 4 is made rich so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the X absorbent 25 becomes rich, and the air-fuel ratio of the remaining cylinders # 2 and # 3 becomes lean. Is done.

【0101】このようにTc >To のときのNOX 吸収
剤25に流入する排気ガスの空燃比がリーンとなるよう
に一部の気筒#1,#4の空燃比をリッチにすると共に
残りの気筒#2,#3の空燃比をリーンにすると排気ガ
ス中の酸素濃度が高くなる。その結果、NOX 吸収剤2
5の温度を一層急速に上昇させることができ、短時間で
c >To となる。
[0102] as well as thus T c> T cylinder # 1 air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X absorbent 25 is part so that the lean time o, the air-fuel ratio of # 4 to the rich When the air-fuel ratio of the remaining cylinders # 2 and # 3 is made lean, the oxygen concentration in the exhaust gas increases. As a result, NO X absorbent 2
5 can be raised more rapidly, and T c > T o in a short time.

【0102】次に図28を参照しつつリッチ処理III の
第2実施例について説明する。図28を参照するとまず
初めにステップ900においてNOX 吸収剤25の温度
c が予め定められた温度To よりも高いか否かが判別
される。Tc ≦To のときにはステップ901に進んで
NOX 吸収剤25に流入する排気ガスの空燃比がリーン
となるように一部の気筒#1,#4の空燃比をリッチに
し、残りの気筒#2,#3の空燃比をリーンにするのに
必要な各気筒#1,#2,#3,#4の噴射量Q1 ,Q
2 ,Q3 ,Q4 が算出される。
Next, a second embodiment of the rich process III will be described with reference to FIG. Is higher or not than the temperature T o the temperature T c is predetermined in the NO X absorbent 25, first, at step 900 that the reference is determined to FIG. T c ≦ T o NO X absorbent 25 of the cylinders # 1, as the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes lean proceeds to step 901 when, the air-fuel ratio of # 4 to rich, remaining cylinders The injection amounts Q 1 , Q of the cylinders # 1, # 2, # 3, # 4 necessary to make the air-fuel ratio of # 2, # 3 lean.
2 , Q 3 and Q 4 are calculated.

【0103】次いでTc ≦Tc になるとステップ902
に進んでNOX 吸収剤25に吸収されていると推定され
る全SOX を放出させるのに必要なリッチ時間ts が算
出される。次いでステップ903ではリッチ処理III 開
始後の経過時間tがリッチ時間ts を越えたか否かが判
別される。t≦ts のときにはステップ904に進んで
NOX 吸収剤25に流入する排気ガスの空燃比がリッチ
となるように一部の気筒#1,#4の空燃比をリッチに
し、残りの気筒#2,#3の空燃比をリーンにするのに
必要な各気筒#1,#2,#3,#4の噴射量Q1 ,Q
2 ,Q3 ,Q4が算出される。
Next, when T c ≦ T c , step 902 is executed.
Then, the rich time t s required to release all the SO X estimated to have been absorbed by the NO X absorbent 25 is calculated. Next, at step 903, it is determined whether or not the elapsed time t after the start of the rich processing III has exceeded the rich time t s . and t ≦ t NO X absorbent 25 of the cylinders # 1, as the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich in the routine proceeds to step 904 when the s, the air-fuel ratio of # 4 to rich, the remaining cylinders # The injection amounts Q 1 , Q of the cylinders # 1, # 2, # 3, and # 4 necessary to make the air-fuel ratios of the cylinders # 2 and # 3 lean.
2 , Q 3 and Q 4 are calculated.

【0104】一方、ステップ903においてt>ts
なったと判断されたときにはステップ905に進んでS
X 放出フラグがリセットされ、次いでステップ906
においてNOX 放出フラグIがリセットされる。次いで
ステップ907においてΣQおよびΣNOXが零とされ
る。次に図29を参照しつつリッチ制御III の第3実施
例について説明する。
[0104] On the other hand, when a determination is made that the t> t s in step 903 proceeds to step 905 S
O X release flag is reset, then step 906
NO X emission flag I is reset in. Next, at step 907, ΣQ and ΣNOX are made zero. Next, a third embodiment of the rich control III will be described with reference to FIG.

【0105】この実施例では図29に示されるように2
番気筒#2および3番気筒#3に対し共通の第1の排気
マニホルド21aが取付けられ、この第1の排気マニホ
ルド21aに酸化触媒又は三元触媒を内蔵した第1の触
媒コンバータ38aが連結される。また、1番気筒#1
および4番気筒#4に対し共通の第2の排気マニホルド
21bが取付けられ、この第2の排気マニホルド21b
に酸化触媒又は三元触媒を内蔵した第2の触媒コンバー
タ38bが連結される。これら触媒コンバータ38a,
38bは共通の排気管22を介して図1に示されるよう
にNOX 吸収剤25に連結される。
In this embodiment, as shown in FIG.
A first exhaust manifold 21a common to cylinders # 2 and # 3 is attached, and a first catalytic converter 38a containing an oxidation catalyst or a three-way catalyst is connected to the first exhaust manifold 21a. You. The first cylinder # 1
And a fourth exhaust manifold 21b common to the fourth cylinder # 4 and the second exhaust manifold 21b.
Is connected to a second catalytic converter 38b containing an oxidation catalyst or a three-way catalyst. These catalytic converters 38a,
38b is connected to the NO x absorbent 25 through the common exhaust pipe 22 as shown in FIG.

【0106】即ち、NOX 吸収剤25の上流に全気筒#
1,#2,#3,#4に対して共通の酸化触媒又は三元
触媒を配置するとNOX 吸収剤25からSOX を放出す
べく一部の気筒の空燃比がリッチにされ、残りの気筒の
空燃比がリーンにされると空燃比がリッチとされている
気筒から排出される多量の未燃HC,COおよび空燃比
がリーンとされている気筒から排出される多量の酸素が
酸化触媒又は三元触媒において反応し、NOX 吸収剤2
5では未燃HC,COの酸化反応がほとんど行われなく
なる。その結果、NOX 吸収剤25の温度を上昇させる
ことができなくなる。
[0106] In other words, all the cylinders in the upstream of the NO X absorbent 25 #
1, # 2, # 3, the air-fuel ratio of some cylinders in order to release the SO X from the NO X absorbent 25 when placing common oxidation catalyst or three-way catalyst with respect to # 4 are made rich and the rest of the When the air-fuel ratio of the cylinder is made lean, a large amount of unburned HC and CO discharged from the cylinder having the rich air-fuel ratio and a large amount of oxygen discharged from the cylinder having the lean air-fuel ratio are oxidized by the oxidation catalyst. or reacted in a three-way catalyst, NO X absorbent 2
In the case of 5, the oxidation reaction of unburned HC and CO is hardly performed. As a result, it is impossible to raise the temperature of the NO X absorbent 25.

【0107】しかしながら図29に示す実施例において
例えば1番気筒#1と4番気筒#4がリッチにされ、2
番気筒#2と3番気筒#3がリーンにされると1番気筒
#1および4番気筒#4から排出された多量の未燃H
C,COは第2の触媒コンバータ38b内を素通りして
NOX 吸収剤25内に流入し、2番気筒#2および3番
気筒#3から排出された多量の残存酸素は第1の触媒コ
ンバータ38a内を素通りしてNOX 吸収剤25内に流
入する。その結果、NOX 吸収剤25内において未燃H
C,COの酸化反応が行われるのでNOX 吸収剤25の
温度が急速に上昇せしめられることになる。
However, in the embodiment shown in FIG. 29, for example, the first cylinder # 1 and the fourth cylinder # 4 are made rich,
When the No. 2 cylinder and the No. 3 cylinder # 3 are made lean, a large amount of unburned H discharged from the No. 1 cylinder # 1 and the No. 4 cylinder # 4
C, CO flows into the the NO X absorbent 25 is passed through the inside second catalytic converter 38b, a large amount of residual oxygen that is discharged from the second cylinder # 2 and the third cylinder # 3 is the first catalytic converter It flows into the NO x absorbent 25 through the inside of the NO 38 a. As a result, unburned H within the NO X absorbent 25
C, the temperature of the NO X absorbent 25 since the oxidation reaction of CO is carried out it will be caused to rise rapidly.

【0108】なお、酸化触媒又は三元触媒にもSOX
付着する。本発明による実施例ではこれら触媒に付着し
たSOX を除去するためにNOX 吸収剤25からSOX
を放出すべきときには1番気筒#1および4番気筒#4
の空燃比と、2番気筒#2および3番気筒#3の空燃比
とが交互にリッチとされる。次に図30を参照しつつリ
ッチ処理III の第3実施例について説明する。
Incidentally, SO X also adheres to the oxidation catalyst or the three-way catalyst. SO X from the NO X absorbent 25 to In the embodiment according to the present invention for removing SO X attached to the these catalysts
To be released, the first cylinder # 1 and the fourth cylinder # 4
And the air-fuel ratio of the second cylinder # 2 and the third cylinder # 3 are made rich alternately. Next, a third embodiment of the rich process III will be described with reference to FIG.

【0109】図30を参照するとまず初めにステップ1
000においてNOX 吸収剤25に吸収されていると推
定される全SOX を放出させるのに必要なリッチ時間t
s が算出される。次いでステップ1001ではリッチ処
理III 開始後の経過時間tがリッチ時間ts を越えたか
否かが判別される。t≦ts のときにはステップ100
2に進んで1番気筒#1および4番気筒#4の空燃比を
リッチにすべきであることを示すフラグXがセットされ
ているか否かが判別される。フラグXがセットされてい
るときにはステップ1003に進んでNOX 吸収剤25
に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように一部
の気筒#1,#4の空燃比をリッチにし、残りの気筒#
2,#3の空燃比をリーンにするのに必要な各気筒#
1,#2,#3,#4の噴射量Q1 ,Q2 ,Q3 ,Q4
が算出される。これに対してフラグXがセットされてい
ないときにはステップ1004に進んでNOX 吸収剤2
5に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように一
部の気筒#2,#3の空燃比をリッチにし、残りの気筒
#1,#4の空燃比をリーンにするのに必要な各気筒#
1,#2,#3,#4の噴射量Q1 ,Q2 ,Q3 ,Q4
が算出される。
Referring to FIG. 30, first, in step 1
000, the rich time t required to release the total SO X presumed to be absorbed by the NO X absorbent 25
s is calculated. Next, at step 1001, it is determined whether or not the elapsed time t after the start of the rich processing III has exceeded the rich time t s . step at the time of t ≦ t s 100
Proceeding to 2, it is determined whether or not the flag X indicating that the air-fuel ratio of the first cylinder # 1 and the fourth cylinder # 4 should be made rich is set. The NO X absorbent proceeds to step 1003 when the flag X is set 25
The air-fuel ratios of some of the cylinders # 1 and # 4 are made rich so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the cylinders becomes rich, and the remaining cylinders # 1 and # 4 are made rich.
Each cylinder required to make the air-fuel ratio of # 2 and # 3 lean
Injection amounts Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 of # 1, # 2, # 3, # 4
Is calculated. The NO X absorbent 2 proceeds to step 1004 when the flag X is not set for this
The air-fuel ratio of some of the cylinders # 2 and # 3 is made rich so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the cylinder 5 becomes rich, and the air-fuel ratio of the remaining cylinders # 1 and # 4 is made lean. Each cylinder #
Injection amounts Q 1 , Q 2 , Q 3 , Q 4 of # 1, # 2, # 3, # 4
Is calculated.

【0110】一方、ステップ1001においてt>ts
になったと判断されたときにはステップ1005に進ん
でSOX 放出フラグがリセットされ、次いでステップ1
006においてNOX 放出フラグIがリセットされる。
次いでステップ1007においてΣQおよびΣNOXが
零とされる。次いでステップ1008ではフラグXがセ
ットからリセットへ、又はリセットからセットへ反転せ
しめられる。
On the other hand, in step 1001, t> ts.
When it is determined that the state has reached, the routine proceeds to step 1005, where the SO X release flag is reset.
NO X emission flag I is reset at 006.
Next, at step 1007, ΣQ and ΣNOX are made zero. Next, at step 1008, the flag X is inverted from set to reset or from reset to set.

【0111】なお、これまで述べたリッチ制御III の第
1実施例から第3実施例においてNOX 吸収剤25に流
入する排気ガスの空燃比をリッチ又はリーンにするとき
には空燃比センサ27の出力に基づいて各噴射量Q1
2 ,Q3 ,Q4 を制御することができる。即ち、各噴
射量Q1 ,Q2 ,Q3 ,Q4 に夫々フィードバック補正
係数FAFを乗算することによって最終的な噴射量Q1
・FAF,Q2 ・FAF,Q3 ・FAF,Q4 ・FAF
を算出するようにする。フィードバック補正係数FAF
は図31(A),(B)に示されるように空燃比がリッ
チになるとスキップ的に減少せしめられた後に一定の積
分定数Kでもって徐々に減少し、空燃比がリーンになる
とスキップ的に増大せしめられた後に一定の積分定数K
でもって徐々に増大するように制御される。
[0111] Incidentally, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X absorbent 25 in the third embodiment from the first embodiment of the rich control III described so far the output of the air-fuel ratio sensor 27 when the rich or lean Based on each injection quantity Q 1 ,
Q 2 , Q 3 and Q 4 can be controlled. That is, the final injection amount Q 1 is obtained by multiplying each of the injection amounts Q 1 , Q 2 , Q 3 , and Q 4 by the feedback correction coefficient FAF.
・ FAF, Q 2・ FAF, Q 3・ FAF, Q 4・ FAF
Is calculated. Feedback correction coefficient FAF
As shown in FIGS. 31 (A) and 31 (B), when the air-fuel ratio becomes rich, the air-fuel ratio is decreased in a skip manner and then gradually decreased with a constant integration constant K. A constant integration constant K after being increased
Thus, it is controlled so as to gradually increase.

【0112】この場合、図31(A)に示されるように
空燃比がリッチからリーンになったときのFAFのスキ
ップ量SRを空燃比がリーンからリッチになったときの
FAFのスキップ量SLよりも大きくすると図31
(A)に示されるようにリッチ時間がリーン時間が長く
なり、その結果NOX 吸収剤25に流入する排気ガスの
空燃比はリッチとなる。即ち、SR>SLとすることに
よってNOX 吸収剤25に流入する排気ガスの空燃比を
リッチにすることができることになる。
In this case, as shown in FIG. 31A, the FAF skip amount SR when the air-fuel ratio changes from rich to lean is determined by the FAF skip amount SL when the air-fuel ratio changes from lean to rich. Fig. 31
Rich time becomes long lean time as indicated (A), the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the result the NO X absorbent 25 becomes rich. That is, it is possible to make the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X absorbent 25 by the SR> SL rich.

【0113】一方、図31(B)に示されるように空燃
比がリッチからリーンになったときのFAFのスキップ
量SRを空燃比がリーンからリッチになったときのFA
Fのスキップ量SLよりも小さくすると図31(B)に
示されるようにリーン時間がリッチ時間が長くなり、そ
の結果NOX 吸収剤25に流入する排気ガスの空燃比は
リーンとなる。即ち、SR<SLとすることによってN
X 吸収剤25に流入する排気ガスの空燃比をリーンに
することができることになる。
On the other hand, as shown in FIG. 31B, the FAF skip amount SR when the air-fuel ratio changes from rich to lean is set to the FA value when the air-fuel ratio changes from lean to rich.
If less than the skip amount SL of F lean time becomes long rich time as shown in FIG. 31 (B), the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the result the NO X absorbent 25 becomes lean. That is, by setting SR <SL, N
The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the O X absorbent 25 will be able to lean.

【0114】[0114]

【発明の効果】未燃HCおよび煤の排出をできる限り抑
制しつつNOX 吸収剤からNOX 又はSOX を放出する
ことができる。
[Effect of the Invention] capable of releasing NO X or SO X from the NO X absorbent while suppressing as much as possible the discharge of unburned HC and soot.

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

【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】圧縮着火式内燃機関の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a compression ignition type internal combustion engine.

【図3】スモークおよびNOX の発生量等を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing amounts of smoke and NO X generated, and the like.

【図4】燃焼圧を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a combustion pressure.

【図5】燃料分子を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing fuel molecules.

【図6】スモークの発生量とEGR率との関係を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a generation amount of smoke and an EGR rate.

【図7】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between an injected fuel amount and a mixed gas amount.

【図8】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. 8 is a diagram showing a first operation region I and a second operation region II.

【図9】空燃比センサの出力を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an output of an air-fuel ratio sensor.

【図10】スロットル弁の開度等を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an opening degree of a throttle valve and the like.

【図11】第1の運転領域Iにおける空燃比を示す図で
ある。
FIG. 11 is a diagram showing an air-fuel ratio in a first operation region I.

【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 and the like.

【図13】第2の燃料における空燃比を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an air-fuel ratio of a second fuel.

【図14】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
FIG. 14 is a view showing a map of a target opening degree of a throttle valve and 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 NO X releasing action.

【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 NO X absorption amount 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】噴射量を説明するための図である。FIG. 18 is a diagram for explaining an injection amount.

【図19】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. 19 is a flowchart for processing a NO X release flag.

【図20】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
FIG. 20 is a flowchart for controlling operation of the engine.

【図21】リッチ処理Iを実行するためのフローチャー
トである。
FIG. 21 is a flowchart for executing a rich process I.

【図22】リッチ処理IIを実行するためのフローチャー
トである。
FIG. 22 is a flowchart for executing a rich process II.

【図23】圧縮着火式内燃機関の別の実施例を示す平面
図である。
FIG. 23 is a plan view showing another embodiment of the compression ignition type internal combustion engine.

【図24】リッチ処理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 a rich process II.

【図25】SOX 放出フラグを処理するためのフローチ
ャートである。
FIG. 25 is a flowchart for processing a SO X release flag.

【図26】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
FIG. 26 is a flowchart for controlling operation of the engine.

【図27】リッチ処理III の第1実施例を実行するため
のフローチャートである。
FIG. 27 is a flowchart for executing a first embodiment of a rich process III.

【図28】リッチ処理III 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 flowchart for executing a second embodiment of the rich process III.

【図29】圧縮着火式内燃機関の別の実施例を示す平面
図である。
FIG. 29 is a plan view showing another embodiment of the compression ignition type internal combustion engine.

【図30】リッチ処理III 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 the rich process III.

【図31】フィードバック補正係数の変化を示すタイム
チャートである。
FIG. 31 is a time chart showing changes in the feedback correction coefficient.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6…燃料噴射弁 15…排気ターボチャージャ 20…スロットル弁 29…EGR通路 6: fuel injection valve 15: exhaust turbocharger 20: throttle valve 29: EGR passage

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 41/04 355 F02D 41/04 355 41/40 41/40 N 43/00 301 43/00 301E 301N 301T F02M 25/07 570 F02M 25/07 570J 570D (72)発明者 後藤 雅人 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 伊藤 丈和 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 村田 宏樹 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) F02D 41/04 355 F02D 41/04 355 41/40 41/40 N 43/00 301 43/00 301E 301N 301T F02M 25 / 07 570 F02M 25/07 570J 570D (72) Inventor Masato Goto 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Takekazu Ito 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Hiroki Murata 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 流入する排気ガスの空燃比がリーンであ
るときにはNOX を吸収し、流入する排気の空燃比が理
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た圧縮着火式内
燃機関において、NOX 吸収剤からNOX 又はSOX
放出すべきときにはNOX 吸収剤に流入する排気ガスの
空燃比がリッチとなるように一部の気筒の空燃比をリッ
チにすると共に残りの気筒の空燃比をリーンにするよう
にした圧縮着火式内燃機関。
1. A fuel ratio of the inflowing exhaust gas is absorbed NO X when is lean, the engine and the NO X absorbent when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing emits NO X absorbed and becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich in disposed in the exhaust passage compression ignition type internal combustion engine, the air-fuel ratio is partially so that the rich cylinder of the exhaust gas flowing into the NO X absorbent to when releasing the NO X or sO X from the NO X absorbent A compression ignition type internal combustion engine wherein the air-fuel ratio of the remaining cylinders is made rich and the air-fuel ratio of the remaining cylinders is made lean.
【請求項2】 圧縮着火式内燃機関が燃焼室内の不活性
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、燃焼室内の不活性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
しなくなる内燃機関であって、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第1の燃焼と、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
少い第2の燃焼とを選択的に切換える切換手段を具備
し、第2の燃焼が行われているときにNOX 吸収剤から
NOX を放出すべきときにはNOX 吸収剤に流入する排
気ガスの空燃比がリッチとなるように一部の気筒の空燃
比をリッチとすると共に残りの気筒の空燃比をリーンに
するようにした請求項1に記載の圧縮着火式内燃機関。
2. As the amount of inert gas in the combustion chamber of the compression ignition type internal combustion engine increases, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak, and the amount of inert gas in the combustion chamber further increases. And an internal combustion engine in which the temperature of fuel and surrounding gas during combustion in the combustion chamber becomes lower than the generation temperature of soot and almost no soot is generated, and the amount of generated soot is less than the amount of inert gas at which peak occurs. The first combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is large and little soot is generated, and the second combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas at which the amount of generated soot peaks. comprising a switching means for selectively switching, so that the air-fuel ratio of the exhaust gas is when releasing the NO X from the NO X absorbent when the second combustion is being performed flowing into the NO X absorbent becomes rich In addition to making the air-fuel ratio of some cylinders rich 2. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein the air-fuel ratio of the remaining cylinders is made lean.
【請求項3】 上記一部の気筒では第2の燃焼のもとで
空燃比がリッチとされる請求項2に記載の圧縮着火式内
燃機関。
3. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 2, wherein the air-fuel ratio is made rich under the second combustion in some of the cylinders.
【請求項4】 上記一部の気筒では第2燃焼から第1の
燃焼に切換えられた後第1の燃焼のもとで空燃比がリッ
チとされる請求項2に記載の圧縮着火式内燃機関。
4. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 2, wherein in some of the cylinders, the air-fuel ratio is made rich under the first combustion after switching from the second combustion to the first combustion. .
【請求項5】 上記第1の燃焼が行われているときにN
X 吸収剤からNO X を放出すべきときには全気筒の燃
焼室内における空燃比を一時的に理論空燃比又はリッチ
にするようにした請求項2に記載の圧縮着火式内燃機
関。
5. When the first combustion is being performed, N
OXNO from absorbent XWhen all the cylinders
Temporarily set the stoichiometric air-fuel ratio or rich air-fuel ratio in the firing chamber
The compression ignition type internal combustion engine according to claim 2, wherein
Seki.
【請求項6】 燃焼室から排出された排気ガスを機関吸
気通路内に再循環させる排気ガス再循環装置を具備し、
上記不活性ガスが再循環排気ガスからなる請求項2に記
載の圧縮着火式内燃機関。
6. An exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from a combustion chamber into an engine intake passage,
3. A compression ignition type internal combustion engine according to claim 2, wherein said inert gas comprises recirculated exhaust gas.
【請求項7】 上記第1の燃焼状態における排気ガス再
循環率がほぼ55パーセント以上である請求項6に記載
の圧縮着火式内燃機関。
7. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 6, wherein an exhaust gas recirculation rate in the first combustion state is approximately 55% or more.
【請求項8】 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た請求項2に記載の圧縮着火式内燃
機関。
8. An operation region of the engine is divided into a first operation region on a low load side and a second operation region on a high load side, and a first combustion is performed in the first operation region. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 2, wherein the second combustion is performed in the region.
【請求項9】 圧縮着火式内燃機関が燃焼室内の不活性
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、燃焼室内の不活性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
しなくなる内燃機関であって、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第1の燃焼と、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
少い第2の燃焼とを選択的に切換える切換手段を具備
し、NOX 吸収剤からSOX を放出すべきときには第1
の燃焼が行われているときにNOX 吸収剤に流入する排
気ガスの空燃比がリッチとなるように一部の気筒の空燃
比をリッチとすると共に残りの気筒の空燃比をリーンに
するようにした請求項1に記載の圧縮着火式内燃機関。
9. When the compression ignition type internal combustion engine increases the amount of inert gas in the combustion chamber, the amount of generated soot gradually increases and reaches a peak, and the amount of inert gas in the combustion chamber further increases. And an internal combustion engine in which the temperature of fuel and surrounding gas during combustion in the combustion chamber becomes lower than the generation temperature of soot and almost no soot is generated, and the amount of generated soot is less than the amount of inert gas at which peak occurs. The first combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is large and little soot is generated, and the second combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas at which the amount of generated soot peaks. comprising a switching means for selectively switching the first to when releasing the sO X from the NO X absorbent
To the air-fuel ratio of the remaining cylinders to lean with the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X absorbent is a rich air-fuel ratio of some cylinders so as to be rich when combustion is being performed The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein
【請求項10】 NOX 吸収剤からSOX を放出すべき
ときにNOX 吸収剤の温度が予め定められた温度よりも
低いときにはNOX 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比
がリーンとなるように一部の気筒の空燃比をリッチとす
ると共に残りの気筒の空燃比をリーンにし、NOX 吸収
剤の温度が予め定められた温度よりも高くなったときに
NOX 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリッチとな
るように一部の気筒の空燃比をリッチとすると共に残り
の気筒の空燃比をリーンにするようにした請求項9に記
載の圧縮着火式内燃機関。
Air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO X absorbent becomes lean when lower than the temperature at which the temperature reaches a predetermined of the NO X absorbent when releasing the SO X from 10. the NO X absorbent the air-fuel ratio of the remaining cylinders to lean, flows into the NO X absorbent when the temperature of the NO X absorbent is higher than a predetermined temperature with so that the air-fuel ratio of some cylinders rich 10. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 9, wherein the air-fuel ratios of some of the cylinders are made rich and the air-fuel ratios of the remaining cylinders are made lean so that the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes rich.
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JP2002089311A (en) * 2000-09-11 2002-03-27 Toyota Motor Corp Internal combustion engine
US6581372B2 (en) 2000-10-04 2003-06-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Compression ignition type engine
JP2007285211A (en) * 2006-04-18 2007-11-01 Mazda Motor Corp Engine exhaust gas recirculation control device
JP2008223685A (en) * 2007-03-14 2008-09-25 Honda Motor Co Ltd Internal combustion engine and control device for internal combustion engine

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