JP2000130154A - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

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JP2000130154A JP10298537A JP29853798A JP2000130154A JP 2000130154 A JP2000130154 A JP 2000130154A JP 10298537 A JP10298537 A JP 10298537A JP 29853798 A JP29853798 A JP 29853798A JP 2000130154 A JP2000130154 A JP 2000130154A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To exactly estimate NOx amount absorbed in NOx absorbent by determining subtraction amount of an NOx absorbed amount counter based on NOx discharge amount at the time of a prescribed operation of an internal combustion engine and making the NOx absorbed amount counter perform subtraction corresponding to NOx amount discharged from NOx absorbent actually. SOLUTION: At the time of an operation by a lean air fuel ratio at the time of operating an internal combustion engine 1, prescribed added amount is added to an NOx absorbed amount counter showing NOx absorbed amount of NOx absorbent 25 provided on an exhaust system every fixed time by an ECU 40. At the time of an operation by a rich air fuel ratio, prescribed subtraction amount is subtracted from the NOx absorbed amount counter every fixed time and NOx absorbed amount of an NOx absorbent 25 is estimated. When the internal combustion engine 1 is operated by the rich air fuel ratio, NOx amount discharged from the NOx absorbent 25 is estimated. At the time of the operation by the rich air fuel ratio, subtraction amount of the NOx absorbed amount counter is determined based on the estimated NOx discharge amount and NOx amount absorbed by the NOx absorbent 25 is determined.

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】本発明は内燃機関に関する。[0001] The present invention relates to an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より内燃機関、例えばディーゼル機
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排気ガス再循環(以下、EGRと
称す)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、E
GRガス量を増大するほど、即ちEGR率(EGRガス
量/(EGRガス量+吸入空気量))を増大するほど燃
焼室内における燃焼温度が低下する。燃焼温度が低下す
るとNOx の発生量が低下し、従ってEGR率を増大す
ればするほどNOx の発生量は低下することになる。
Conventionally than internal combustion engines, for example exhaust gas recirculation and engine exhaust passage and the engine intake passage in order to suppress the generation of the NO x in the diesel engine (hereinafter, referred to as EGR) connected by passages, the 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 therefore can absorb a large amount of heat.
The combustion temperature in the combustion chamber decreases as the GR gas amount increases, that is, as the EGR rate (EGR gas amount / (EGR gas amount + intake air amount)) increases. When the combustion temperature is lowered to decrease the generated amount of NO x, thus the generation amount of the more NO x to be increased EGR rate is lowered.

【0003】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。
[0003] It has been found that can reduce the generation amount of the NO x Thus conventionally increasing the EGR rate. 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.

【0004】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。
従って従来のディーゼル機関ではEGR率は最大でも3
0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 a conventional diesel engine, the EGR rate is at most 3
It is reduced from 0% to about 50%.

【0005】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なくなるよう
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なく
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N
x 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 set so that the amount of x and smoke generated was as small as possible. However, in this way EGR
Rate that there is a limit to the reduction of the NO x and the amount of generated NO x and the amount of smoke produced also defined to be as small as possible of smoke, in fact still a significant amount of N
At present, O x and smoke are generated.

【0006】ところがディーゼル機関の燃焼の研究の過
程においてEGR率を最大許容限界よりも大きくすれば
上述の如くスモークが急激に増大するがこのスモークの
発生量にはピークが存在し、このピークを越えてEGR
率を更に大きくすると今度はスモークが急激に減少しは
じめ、アイドリング運転時においてEGR率を70パー
セント以上にすると、またEGRガスを強力に冷却した
場合にはEGR率をほぼ55パーセント以上にするとス
モークがほとんど零になる。即ち煤がほとんど発生しな
いことが見い出されたのである。また、このときにはN
x の発生量が極めて少量となることも判明している。
この後この知見に基づいて煤が発生しない理由について
検討が進められ、その結果これまでにない煤およびNO
x の同時低減が可能な新たな燃焼システムが構築される
に至ったのである。この新たな燃焼システムについては
後に詳細に説明するが簡単に言うと炭化水素が煤に成長
するまでの途中の段階において炭化水素の成長を停止さ
せることを基本としている。
However, if the EGR rate is made larger than the maximum allowable limit in the course of research on the combustion of a diesel engine, the smoke rapidly increases as described above. However, the amount of generated smoke has a peak, and the peak exceeds this peak. EGR
When the rate is further increased, the smoke starts to decrease rapidly, and when the EGR rate is increased to 70% or more during idling operation, and when the EGR gas is cooled strongly, the smoke is reduced when the EGR rate is increased to about 55% or more. It becomes almost zero. That is, it was found that soot was hardly generated. In this case, N
Generation amount of O x is also found that a very small amount.
After that, the reason why no soot was generated was examined based on this finding, and as a result, unprecedented soot and NO
This has led to the construction of a new combustion system capable of simultaneously reducing x . 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.

【0007】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 studies, 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.

【0008】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。この新たな燃焼システムを採用した内燃
機関については本出願人により既に出願されている(特
願平9−305850号)。
Accordingly, if the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber 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 below 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. An internal combustion engine employing this new combustion system has already been filed by the present applicant (Japanese Patent Application No. 9-305850).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところでこの新たな燃
焼システムではEGR率をほぼ55パーセント以上にす
る必要がある。しかしながらEGR率をほぼ55パーセ
ント以上にすることが可能なのは吸入空気量が比較的少
ないとき、即ち機関負荷が比較的低いときであり、吸入
空気量が一定限度を越えるとEGR率を低下させない限
り吸入空気量を増大させることができなくなる。従って
吸入空気量が一定限度を越えたときには従来より行われ
ている燃焼に切換える必要がある。
However, this new combustion system requires that the EGR rate be approximately 55% or more. However, it is possible to make the EGR rate approximately 55% or more when the intake air amount is relatively small, that is, when the engine load is relatively low. If the intake air amount exceeds a certain limit, the intake air will be reduced unless the EGR rate is reduced. The amount of air cannot be increased. Therefore, when the intake air amount exceeds a certain limit, it is necessary to switch to the conventional combustion.

【0010】従来より行われている燃焼に切り換えられ
た場合、機関からNOx が少なからず放出される。また
従来より行われている燃焼のもとでは空気過剰のもとで
燃焼が行われている。従って上記内燃機関では流入する
排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含ま
れるNOx を吸収しかつ流入する排気ガスの空燃比が理
論空燃比又はリッチになると吸収したNOx を放出する
NOx 吸収剤を機関排気通路に配置し、NOx が大気に
放出されることを防止している。
[0010] When switched to the combustion being done conventionally, NO x it is not a little discharged from the engine. Further, under the conventional combustion, combustion is performed under excess air. Thus the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in the internal combustion engine at the time of lean releasing NO x when the air-fuel ratio of the exhaust gas is absorbed and becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich to absorb and flowing the NO x contained in the exhaust gas the the NO x absorbent arranged in an engine exhaust passage, NO x is prevented from being released into the atmosphere.

【0011】上記内燃機関ではNOx を放出させ還元す
べきときには新たな燃焼のもとで空燃比をリッチとし、
NOx 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比をリッチと
し、NOx を放出させ還元している。新たな燃焼は理論
空燃比又はわずかばかりのリーンで行われているため空
燃比をリッチとするために増量すべき燃料の量は非常に
少なくてすむ。
In the above internal combustion engine, when NO x is to be released and reduced, the air-fuel ratio is made rich under fresh combustion,
The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x absorbent is made rich, and reduced to release NO x. Since the new combustion is performed at the stoichiometric air-fuel ratio or slightly lean, the amount of fuel to be increased in order to make the air-fuel ratio rich is very small.

【0012】ところでNOx 吸収剤が吸収したNOx
収量を推定するためにNOx 吸収剤のNOx 吸収量を表
すNOx 吸収量カウンタを設け、機関がリーン空燃比で
運転されているときには、一定時間毎に上記NOx 吸収
量カウンタに機関運転状態に応じて決定される所定の加
算量を加算し、機関がリッチ又は理論空燃比で運転され
ているときには、運転時間に応じて上記NOx 吸収量カ
ウンタの値を減少させるようにした内燃機関が知られて
いる。
By the way provided absorption of NO x amount counter which represents the absorption of NO x of the NO x absorbent for the NO x absorbent is to estimate the absorption of NO x amount absorbed, when the engine is operated at a lean air-fuel ratio adds a predetermined addition amount determined in accordance with the engine operating state to the absorption of NO x amount counter at predetermined time intervals, when the engine is operated in a rich or stoichiometric air-fuel ratio, the NO in accordance with the operating time There is known an internal combustion engine configured to decrease the value of an x absorption counter.

【0013】即ち、機関運転中には機関から負荷、回転
数等の機関運転条件に応じた量のNOx が発生するが、
機関がリーン空燃比で運転されている場合(即ち、NO
x 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリーンである場
合)には、発生したNOx 量のうち一定の割合がNOx
吸収剤に吸収されるため、NOx 吸収剤中に吸収された
NOx の量は機関のNOx 発生量に応じて増大する。ま
た、機関がリッチ又は理論空燃比で運転されている場合
には、NOx 吸収剤からNOx が放出されるため、NO
x 吸収剤中に吸収されているNOx の量は機関がリッチ
又は理論空燃比で運転されている時間に応じて減少す
る。この内燃機関では、機運運転空燃比がリーン空燃比
のときに一定時間毎に所定量ずつ加算され、機関運転空
燃比がリッチ又は理論空燃比のときに運転時間に応じて
所定量が減算されるNOx 吸収量カウンタを設けること
によりNOx 吸収剤のNOx 吸収量を推定している。
[0013] That is, the load from the engine during engine operation, the amount of the NO x in accordance with the engine operating conditions such as rotational speed is generated,
When the engine is operating at a lean air-fuel ratio (that is, NO
In the case the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the x absorbent is lean), the percentage of certain of the generated amount of NO x is NO x
Is absorbed in the absorbent, the amount of the NO x absorbed in the NO x absorbent increases in accordance with the NO x generation amount of the engine. Further, when the engine is operated at a rich or stoichiometric air-fuel ratio, since the NO x is released from the NO x absorbent, NO
The amount of NO x absorbed in the x absorbent decreases with the time the engine is operating at rich or stoichiometric. In this internal combustion engine, when the operating air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio, a predetermined amount is added at regular intervals, and when the engine operating air-fuel ratio is a rich or stoichiometric air-fuel ratio, the predetermined amount is subtracted according to the operating time. estimates the absorption of NO x of the NO x absorbent by providing the absorption of NO x amount counter.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の装置
のように機関がリッチ又は理論空燃比で運転されている
場合に運転時間にのみ基づいてNOx 吸収剤の吸収量カ
ウンタの値を減少させていると、実際にNOx 吸収剤に
吸収されているNOx 量とNOx 吸収量カウンタの値と
の間に誤差を生じる問題がある。
However, when the engine is operated at a rich or stoichiometric air-fuel ratio as in the above-described apparatus, the value of the NO x absorbent absorption counter is decreased based only on the operation time. If it has, there is a problem of causing an error between the actual value of the NO x amount and the absorption of NO x amount counter which is absorbed in the NO x absorbent.

【0015】即ち単位時間当たりにNOx 吸収剤から放
出されるNOx の量(NOx 放出速度)は常に一定では
なく、後述するようにNOx 吸収剤の温度や排気ガス中
に含まれる未燃HC,CO等の成分の量に応じて変化す
る。このため、上述の装置のようにリッチ又は理論空燃
比の運転時間のみに基づいて(即ち、NOx 吸収剤から
のNOx 放出速度を一定と仮定して)NOx 吸収量カウ
ンタの値を減少させていると、機関運転状態やNOx
収剤温度によってはカウンタの減少量と実際にNOx
収剤から放出されたNOx の量との間に大きな誤差を生
じてしまう場合がある。
[0015] That amount of NO x released from the NO x absorbent per unit time (NO x release rate) is not always constant, non-contained in temperature or the exhaust gas of the NO x absorbent as described below It changes according to the amount of components such as HC and CO. Therefore, reducing the value of the NO x absorption amount counter based on only the operation time of the rich or stoichiometric air-fuel ratio (NO x release speed assuming constant from Namely, absorption of NO x agents) as in the above device If that is, in some cases, depending on the engine operating condition and the NO x absorbent temperature a large error is produced between the amount of released true NO x from the NO x absorbent and the amount of decrease in the counter.

【0016】上記内燃機関では、NOx 吸収量カウンタ
の値を用いてNOx 吸収剤に吸収されたNOx の量を判
断し、リーン空燃比運転時にNOx 吸収量が増大して所
定値を越えた場合には強制的に機関の空燃比をリッチ空
燃比に切り換えることにより、NOx 吸収剤からNOx
を放出させている。従って現実にNOx 吸収剤中に吸収
されているNOx 量とNOx 吸収量カウンタの値との間
に誤差が生じると、実際にはNOx 吸収剤のNOx 吸収
量が少なく、NOx を放出させる必要がないにもかかわ
らずNOx 吸収量カウンタの値が所定値を越えたために
リッチ空燃比運転への切換が行われて燃費が悪化した
り、逆に実際にはNOx 吸収剤のNOx 吸収量が増加し
てNOx を放出させる必要があるにもかかわらず、NO
x 吸収量カウンタの値が所定値を越えないためにNOx
を放出させず、NOx 吸収剤の吸収能力が低下して排気
ガス中のNOx を吸収できなくなる等の問題を生じるお
それがある。
[0016] In the internal combustion engine, to determine the amount of the NO x with the value of the absorption amount counter the NO x absorbent in the absorbed NO x, the predetermined value of absorption of NO x amount is increased during the lean air-fuel ratio operation NO x fuel ratio of the forced engine if exceeded by switching to a rich air-fuel ratio from the NO x absorbent
Has been released. Therefore, when the error between the value of the NO x amount and the absorption of NO x amount counter which is absorbed in the reality in the NO x absorbent is caused actually less absorption of NO x of the NO x absorbent is, NO x deteriorates the fuel efficiency is performed switched to the rich air-fuel ratio operation to a value despite absorption of nO x amount counter need not be released exceeds a predetermined value, actually the nO x absorbent in the opposite Despite the fact that the NO x absorption amount of NOx needs to be increased to release NO x ,
Since the value of the x absorption counter does not exceed the predetermined value, NO x
May not be released, and there may be a problem that the absorption capacity of the NO x absorbent is reduced and the NO x in the exhaust gas cannot be absorbed.

【0017】本発明の目的はNOx 吸収剤中に吸収され
ているNOx の量を正確に推定することにある。
An object of the present invention is to accurately estimate the amount of NO x absorbed in the NO x absorbent.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、1番目の発明では、燃焼室内に供給される不活性ガ
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、燃焼室内に供給される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において、流入する排気ガ
スの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるN
x を吸収しかつ流入する排気ガスの空燃比が理論空燃
比又はリッチになると吸収したNOx を放出するNOx
吸収剤を機関排気通路内に配置し、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に供給される不活性
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に
供給される不活性ガス量が少ない第2の燃焼とを選択的
に切換える切換手段と、前記内燃機関がリーン空燃比で
運転されているときに、機関運転状態に応じて決定され
る所定の加算量を一定時間毎に前記NOx 吸収剤のNO
x 吸収量を表すNOx 吸収量カウンタに加算し、前記内
燃機関がリッチまたは理論空燃比で運転されているとき
に、所定の減算量を一定時間毎に前記NOx 吸収量カウ
ンタから減算することにより、前記NOx 吸収剤のNO
x 吸収量を推定する吸収量推定手段と、前記内燃機関が
リッチまたは理論空燃比で運転されているときにNOx
吸収剤から放出されるNOx の量を推定するNOx 放出
量推定手段と、前記内燃機関がリッチまたは理論空燃比
で運転されているときに前記NOx 放出量に基づいてN
x 吸収量カウンタの前記減算量を決定する減算量決定
手段とを備える。即ち実際にNOx 吸収剤から放出され
たNOx の量に対応してNOx 吸収量カウンタが減算せ
しめられる。
In order to achieve the above object, according to the first invention, as the amount of inert gas supplied into the combustion chamber increases, the amount of soot generated gradually increases and peaks. And when the amount of inert gas supplied into the combustion chamber is further increased, the temperature of the fuel during combustion in the combustion chamber and the temperature of the surrounding gas become lower than the temperature at which soot is generated, so that the internal combustion engine hardly generates soot. When the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, N contained in the exhaust gas
NO x to absorb O x and the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas to release NO x absorbed and becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich
The first combustion in which the absorbent is disposed in the engine exhaust passage, the amount of inert gas supplied into the combustion chamber is larger than the amount of inert gas at which the amount of generated soot reaches a peak, and soot is hardly generated; Switching means for selectively switching between the second combustion in which the amount of inert gas supplied into the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas having a peak generation amount, and the internal combustion engine being operated at a lean air-fuel ratio. NO time to, said predetermined addition amount determined in accordance with the engine operating state at predetermined time intervals the NO x absorbent
x is added to a NO x absorption amount counter representing the amount of absorption, and when the internal combustion engine is operated at a rich or stoichiometric air-fuel ratio, a predetermined subtraction amount is subtracted from the NO x absorption amount counter at regular intervals. by, NO of the the NO x absorbent
x absorption amount estimating means for estimating the absorption amount; and NO x when the internal combustion engine is operated at a rich or stoichiometric air-fuel ratio.
And the NO x releasing amount estimating means for estimating the amount of NO x released from the absorbent, the internal combustion engine based on the the NO x releasing amount when it is operated at a rich or stoichiometric air-fuel ratio N
A subtraction amount determining means for determining the subtraction amount of the O x absorption amount counter. That actually corresponds to the amount of released NO x from the NO x absorbent absorption of NO x amount counter is caused to subtract.

【0019】2番目の発明によれば1番目の発明におい
て前記NOx 放出量推定手段が前記機関がリッチまたは
理論空燃比で運転されているときにNOx 吸収剤に供給
された燃料の量に基づいてNOx 放出量を推定する。3
番目の発明によれば1番目の発明において前記NOx
出量推定手段がNO x 吸収剤の温度に基づいてNOx
出量を推定する。
According to the second invention, the first invention
NOxThe emission amount estimating means is such that the engine is rich or
NO when operating at stoichiometric air-fuel ratioxSupply to absorbent
NO based on the amount of fuelxEstimate the release. 3
According to the first aspect, in the first aspect, the NOxRelease
No output estimation means xNO based on the temperature of the absorbentxRelease
Estimate output.

【0020】4番目の発明によれば1番目の発明におい
て前記NOx 放出量推定手段がNO x 吸収剤の劣化度合
いに基づいてNOx 放出量を推定する。5番目の発明に
よれば1番目の発明において前記NOx 放出量推定手段
がNO x 吸収剤に流入する排気ガスの量に基づいてNO
x 放出量を推定する。6番目の発明によれば1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。
According to a fourth aspect, there is provided the first aspect.
NOxNO xDeterioration of absorbent
NO based onxEstimate the release. In the fifth invention
According to the first invention, the NOxEmission estimation means
Is NO xNO based on the amount of exhaust gas flowing into the absorbent
xEstimate the release. According to the sixth invention, the first source
Exhaust gas from the combustion chamber
A recirculation device for recirculating in the passage;
The gas comprises recirculated exhaust gas.

【0021】7番目の発明によれば6番目の発明におい
て、排気ガス再循環率がほぼ55パーセント以上であ
る。8番目の発明によれば1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す
る。
According to a seventh aspect, in the sixth aspect, the exhaust gas recirculation rate is approximately 55% or more. According to an eighth aspect, in the first aspect, the operating region of the engine is divided into a first operating region on a low load side and a second operating region on a high load side. The combustion is performed, and the second combustion is performed in the second operation region.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1は本発明を4ストローク圧縮
着火式内燃機関に適用した場合を示している。図1を参
照すると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3は
シリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は電気
制御式燃料噴射弁、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は
排気弁、10は排気ポートを夫々示す。吸気ポート8は
対応する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結
され、サージタンク12は吸気ダクト13およびインタ
ークーラ14を介して過給機、例えば排気ターボチャー
ジャ15のコンプレッサ16の出口部に連結される。コ
ンプレッサ16の入口部は空気吸込管17を介してエア
クリーナ18に連結され、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。また、スロットル弁20上流の空気吸込管17
内には吸入空気の質量流量を検出するための質量流量検
出器21が配置される。
FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a four-stroke compression ignition type internal combustion engine. Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake port, 9 Denotes an exhaust valve, and 10 denotes 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, an outlet of a compressor 16 of an exhaust turbocharger 15 via an intake duct 13 and an intercooler 14. Be linked. An inlet of the compressor 16 is connected to an air cleaner 18 via an air suction pipe 17, and a throttle valve 20 driven by a step motor 19 is arranged in the air suction pipe 17. The air suction pipe 17 upstream of the throttle valve 20
A mass flow detector 21 for detecting a mass flow rate of the intake air is disposed therein.

【0023】一方、排気ポート10は排気マニホルド2
2を介して排気ターボチャージャ15の排気タービン2
3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を介して酸化機能を有する触媒25を内蔵した
触媒コンバータ26に連結される。排気マニホルド22
内には空燃比センサ27が配置される。触媒コンバータ
26の出口部に連結された排気管28とスロットル弁2
0下流の空気吸込管17とは排気ガス再循環(以下、E
GR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E
GR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.
The exhaust turbine 2 of the exhaust turbocharger 15 via the
3 and an outlet of the exhaust turbine 23 is connected via an exhaust pipe 24 to a catalytic converter 26 having a built-in catalyst 25 having an oxidizing function. Exhaust manifold 22
Inside, an air-fuel ratio sensor 27 is arranged. Exhaust pipe 28 connected to the outlet of catalytic converter 26 and throttle valve 2
The exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as E)
(Referred to as GR) through a passage 29, and
E driven by a step motor 30 is provided in the passage 29.
A GR control valve 31 is provided. In the EGR passage 29, an intercooler 32 for cooling the EGR gas flowing 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.

【0024】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 to a fuel reservoir, a so-called common rail 34, via a fuel supply pipe 33. 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.

【0025】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。質量流量検出器21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、空燃比セ
ンサ27および燃料圧センサ36の出力信号も夫々対応
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、出力ポート46は対応する駆動回
路48を介して燃料噴射弁6、スロットル弁制御用ステ
ップモータ19、EGR制御弁制御用ステップモータ3
0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 is connected to 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 mass flow detector 21 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47, and the output signals of the air-fuel ratio sensor 27 and the fuel pressure sensor 36 are also input to the input port via the corresponding AD converter 47, respectively. 45 is input. A load sensor 51 that generates an output voltage proportional to the amount of depression L of the accelerator pedal 50 is connected to the accelerator pedal 50, and the output voltage of the load sensor 51 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. . Also,
The input port 45 has a crank angle sensor 52 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, by 30 °.
Is connected. On the other hand, the output port 46 is connected to the fuel injection valve 6, the throttle valve control step motor 19, the EGR control valve control step motor 3 via the corresponding drive circuit 48.
0 and the fuel pump 35.

【0026】図2は機関低負荷運転時にスロットル弁2
0の開度およびEGR率を変化させることにより空燃比
A/F(図2の横軸)を変化させたときの出力トルクの
変化、およびスモーク、HC,CO,NOx の排出量の
変化を示す実験例を表している。図2からわかるように
この実験例では空燃比A/Fが小さくなるほどEGR率
が大きくなり、理論空燃比(≒14.6)以下のときに
はEGR率は65パーセント以上となっている。
FIG. 2 shows the throttle valve 2 when the engine is under low load operation.
Change in the output torque when changing the air-fuel ratio A / F (abscissa in FIG. 2) by changing the opening and the EGR rate of 0, and smoke, HC, CO, a change in emission of the NO x It shows the experimental example shown. As can be seen from FIG. 2, 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.

【0027】図2に示されるようにEGR率を増大する
ことにより空燃比A/Fを小さくしていくとEGR率が
40パーセント付近となり空燃比A/Fが30程度にな
ったときにスモークの発生量が増大を開始する。次い
で、更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると
スモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次
いで更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると
今度はスモークが急激に低下し、EGR率を65パーセ
ント以上とし、空燃比A/Fが15.0付近になるとス
モークがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなく
なる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、またN
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. 2, 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
The generation amount of O x is considerably reduced. On the other hand, at this time, HC,
The amount of generated CO starts to increase.

【0028】図3(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3(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3(A)と図3(B)とを比
較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零である
図3(B)に示す場合はスモークの発生量が多い図3
(A)に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
FIG. 3 (A) shows 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. 3 (B) shows the air-fuel ratio A / F. The graph shows the change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when the smoke generation amount is substantially zero when F is around 18. As can be seen by comparing FIG. 3 (A) and FIG. 3 (B), in the case of FIG. 3 (B) 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).

【0029】図2および図3に示される実験結果から次
のことが言える。即ち、まず第1に空燃比A/Fが1
5.0以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図2
に示されるようにNOx の発生量がかなり低下する。N
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3からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図3(B)に示す状態
では燃焼圧が低くなっており、従ってこのとき燃焼室5
内の燃焼温度は低くなっていることになる。
The following can be said from the experimental results shown in FIGS. That is, first, the air-fuel ratio A / F is 1
FIG. 2 when the smoke generation amount is almost zero at 5.0 or less.
As shown in (1) , the generation amount of NOx is considerably reduced. 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 becomes low when the soot is hardly generated I can say. The same can be said from FIG. That is, in the state shown in FIG. 3B where almost no soot is generated, the combustion pressure is low.
The combustion temperature inside is low.

【0030】第2にスモークの発生量、即ち煤の発生量
がほぼ零になると図2に示されるようにHCおよびCO
の排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成長
せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に
含まれる図4に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族
炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると熱
分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が
集合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際
の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような
形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図4に示
されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで成長す
ることになる。従って、上述したように煤の発生量がほ
ぼ零になると図2に示される如くHCおよびCOの排出
量が増大するがこのときのHCは煤の前駆体又はその前
の状態の炭化水素である。
Second, when the amount of 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. 4 are thermally decomposed when the temperature is increased in a state of lack of oxygen, soot precursors are formed, and then mainly, Soot consisting of a solid aggregate of carbon atoms is produced. In this case, the actual soot production process is complicated, and it is not clear what form the soot precursor takes, but in any case, the hydrocarbon as shown in FIG. It will grow to soot. Therefore, as described above, when the amount of generated soot becomes substantially zero, the emission amounts of HC and CO increase as shown in FIG. 2, but HC at this time is a precursor of soot or a hydrocarbon in a state before it. .

【0031】図2および図3に示される実験結果に基づ
くこれらの考察をまとめると燃焼室5内の燃焼温度が低
いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前
駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室5から排出さ
れることになる。このことについて更に詳細に実験研究
を重ねた結果、燃焼室5内における燃料およびその周囲
のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長過程
が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼
室5内における燃料およびその周囲の温度が或る温度以
上になると煤が生成されることが判明したのである。
When these considerations based on the experimental results shown in FIGS. 2 and 3 are summarized, 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.

【0032】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の圧縮比等の種
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。
The temperature of the fuel and its surroundings 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 and the compression ratio of the air-fuel ratio. Although the change can not be said that how many times since this certain temperature has a generation amount and the closely related of the nO x, therefore this certain temperature is defined to a certain degree from the generation amount of the 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. Generation amount at this time NO x is soot is hardly generated when it is around or less 10 ppm. Therefore, the above certain temperature is NO
It almost coincides with the temperature when the amount of generated x is about 10 p.pm or less.

【0033】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.

【0034】さて、煤が生成される前の状態で炭化水素
の成長を停止させるには燃焼室5内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度より
も低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料およ
びその周囲のガス温度を抑制するには燃料が燃焼した際
の燃料周りのガスの吸熱作用が極めて大きく影響するこ
とが判明している。
Now, in order to stop the growth of hydrocarbons before the soot is generated, the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber 5 is set to a temperature lower than the temperature at which the soot is generated. It needs to be suppressed. In this case, it has been found that 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.

【0035】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.

【0036】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.

【0037】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
が強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、CO2 やEGRガスは比
較的比熱が大きいので不活性ガスとしてEGRガスを用
いることは好ましいと言える。
In this case, in order to suppress the temperature of the fuel and the surrounding gas to a temperature lower than the temperature at which the soot is generated, 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, as the specific heat of the inert gas increases, the endothermic effect becomes stronger. 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.

【0038】図5は不活性ガスとしてEGRガスを用
い、EGRガスの冷却度合を変えたときのEGR率とス
モークとの関係を示している。即ち、図5において曲線
AはEGRガスを強力に冷却してEGRガス温をほぼ9
0℃に維持した場合を示しており、曲線Bは小型の冷却
装置でEGRガスを冷却した場合を示しており、曲線C
はEGRガスを強制的に冷却していない場合を示してい
る。
FIG. 5 shows the relationship between the EGR rate and smoke when EGR gas is used as the inert gas and the degree of cooling of the EGR gas is changed. That is, in FIG. 5, a 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.

【0039】図5の曲線Aで示されるようにEGRガス
を強力に冷却した場合にはEGR率が50パーセントよ
りも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この
場合にはEGR率をほぼ55パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。一方、図5の曲線Bで示さ
れるようにEGRガスを少し冷却した場合にはEGR率
が50パーセントよりも少し高いところで煤の発生量が
ピークとなり、この場合にはEGR率をほぼ65パーセ
ント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。
As shown by the curve A in FIG. 5, when the EGR gas is cooled strongly, the amount of soot generation peaks at a point where the EGR rate is slightly lower than 50%. Above a percentage, little soot is generated. On the other hand, as shown by the curve B in FIG. 5, when the EGR gas is slightly cooled, the soot generation amount reaches a peak at a point where the EGR rate is slightly higher than 50%. In this case, the EGR rate is increased to about 65% or more. If so, almost no soot is generated.

【0040】また、図5の曲線Cで示されるようにEG
Rガスを強制的に冷却していない場合にはEGR率が5
5パーセントの付近で煤の発生量がピークとなり、この
場合にはEGR率をほぼ70パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。なお、図5は機関負荷が比
較的高いときのスモークの発生量を示しており、機関負
荷が小さくなると煤の発生量がピークとなるEGR率は
若干低下し、煤がほとんど発生しなくなるEGR率の下
限も若干低下する。このように煤がほとんど発生しなく
なるEGR率の下限はEGRガスの冷却度合や機関負荷
に応じて変化する。
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. 5 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 soot is hardly generated is reduced. 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.

【0041】図6は不活性ガスとしてEGRガスを用い
た場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要
なEGRガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガス
中の空気の割合、およびこの混合ガス中のEGRガスの
割合を示している。なお、図6において縦軸は燃焼室5
内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Yは過
給が行われないときに燃焼室5内に吸入しうる全吸入ガ
ス量を示している。また、横軸は要求負荷を示してい
る。
FIG. 6 shows a mixture of EGR gas and air necessary to make the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion 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, and a ratio of EGR gas in the mixed gas are shown. The vertical axis in FIG.
The dashed line Y indicates the total amount of intake gas that can be drawn into the combustion chamber 5 when supercharging is not performed. The horizontal axis indicates the required load.

【0042】図6を参照すると空気の割合、即ち混合ガ
ス中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるの
に必要な空気量を示している。即ち、図6に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図6においてEGRガスの割合、即ち混合
ガス中のEGRガス量は噴射燃料が燃焼せしめられたと
きに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される温
度よりも低い温度にするのに必要最低限のEGRガス量
を示している。このEGRガス量はEGR率で表すとほ
ぼ55パーセント以上であり、図6に示す実施例では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6において実線Xとし、この全吸入
ガス量Xのうちの空気量とEGRガス量との割合を図6
に示すような割合にすると燃料およびその周囲のガス温
度は煤が生成される温度よりも低い温度となり、斯くし
て煤が全く発生しなくなる。また、このときのNOx
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. 6, 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. 6, the ratio between the air amount and the injected fuel amount is the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, in FIG. 6, 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 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. 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. 6, 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. Further, the NO x generation amount at this time is around 10 p.pm or less.
The amount of O x generated is extremely small.

【0043】燃料噴射量が増大すれば燃料が燃焼した際
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はEGRガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図6に示されるようにEGRガス量は噴射燃
料量が増大するにつれて増大せしめなければならない。
即ち、EGRガス量は要求負荷が高くなるにつれて増大
する必要がある。
When the fuel injection amount increases, the amount of heat generated when the fuel burns increases. Therefore, in order to maintain the temperature of the fuel and the 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. 6, 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.

【0044】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6において要求負荷がLo 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Lo 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Lo 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。
When the supercharging is not performed, the upper limit of the total intake gas amount X sucked into the combustion chamber 5 is Y. Therefore, in FIG. 6, the required load is larger in the region where the required load is larger than Lo. As the ratio increases, the air-fuel ratio cannot be maintained at the stoichiometric air-fuel ratio unless the EGR gas ratio is reduced. In other words, when the supercharging is not performed and the required air-fuel ratio is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio in an area where the required load is larger than Lo, the EGR rate decreases as the required load increases, and In the region where the required load is larger than Lo, the temperature of the fuel and the surrounding gas cannot be maintained at a temperature lower than the temperature at which soot is generated.

【0045】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Lo 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。要求負荷がLo 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E
GR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。
However, as shown in FIG. 1, when the EGR gas is recirculated through the EGR passage 29 to the inlet side of the supercharger, that is, into the air suction pipe 17 of the exhaust turbocharger 15, the required load is larger than Lo. In EGR rate 5
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. When the EGR rate is set to 55% or more in a region where the required load is larger than Lo, E
The GR control valve 31 is fully opened, and the throttle valve 20 is slightly closed.

【0046】前述したように図6は燃料を理論空燃比の
もとで燃焼させる場合を示しているが空気量を図6に示
される空気量よりも少なくしても、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6に示される空気量よりも多くしても、即ち空燃比の
平均値を17から18のリーンにしても煤の発生を阻止
しつつNOx の発生量を10p.p.m 前後又はそれ以下に
することができる。
As described above, FIG. 6 shows the case where the fuel is burned under the stoichiometric air-fuel ratio. However, even if the air amount is smaller than the air amount shown in FIG. 6, that is, the air-fuel ratio is made rich. Even so, while suppressing the generation of soot, the amount of generated NOx was reduced to 10 p .
pm or less, and even if the air amount is larger than the air amount shown in FIG. 6, that is, even if the average value of the air-fuel ratio is 17 to 18 lean, soot generation is prevented. while the generation amount of the NO x can be around or less 10 ppm.

【0047】即ち、空燃比がリッチにされると燃料が過
剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているために
過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が生成される
ことがない。また、このときNOx も極めて少量しか発
生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき、或いは空
燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高くなれば少量
の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が低い温度に抑
制されているので煤は全く生成されない。更に、NOx
も極めて少量しか発生しない。
That is, when the air-fuel ratio is made rich, the fuel becomes excessive, but since the combustion temperature is suppressed to a low temperature, the excess fuel does not grow into 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.

【0048】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. Sarezu, the amount of the NO x becomes 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.

【0049】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
的少な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
が少ない燃焼のことを言う。図7は第1の燃焼、即ち低
温燃焼が行われる第1の運転領域Iと、第2の燃焼、即
ち従来の燃焼方法による燃焼が行われる第2の運転領域
IIとを示している。なお、図7において縦軸Lはアクセ
ルペダル50の踏込み量、即ち要求負荷を示しており、
横軸Nは機関回転数を示している。また、図7において
X(N)は第1の運転領域Iと第2の運転領域IIとの第
1の境界を示しており、Y(N)は第1の運転領域Iと
第2の運転領域IIとの第2の境界を示している。第1の
運転領域Iから第2の運転領域IIへの運転領域の変化判
断は第1の境界X(N)に基づいて行われ、第2の運転
領域IIから第1の運転領域Iへの運転領域の変化判断は
第2の境界Y(N)に基づいて行われる。
By the way, the temperature of the fuel during combustion in the combustion chamber and the gas around it can be suppressed to a temperature below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, only when the engine is operating at a low load and the calorific value due to combustion is relatively small. Can be 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 conventionally performed, is the 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 FIG. 7 shows a first operation region I in which the first combustion, that is, low-temperature combustion, is performed, and a second operation region, in which the second combustion, that is, combustion by the conventional combustion method, is performed.
II. In FIG. 7, the vertical axis L indicates the amount of depression of the accelerator pedal 50, that is, the required load.
The horizontal axis N indicates the engine speed. In FIG. 7, X (N) indicates the first boundary between the first operating region I and the second operating region II, and Y (N) indicates the first operating region I and the second operating region. The second boundary with the area II is shown. The determination of the change of the operating region from the first operating region I to the second operating region II is made based on the first boundary X (N), and the determination from the second operating region II to the first operating region I is performed. The determination of the change in the operating region is performed based on the second boundary Y (N).

【0050】即ち、機関の運転状態が第1の運転領域I
にあって低温燃焼が行われているときに要求負荷Lが機
関回転数Nの関数である第1の境界X(N)を越えると
運転領域が第2の運転領域IIに移ったと判断され、従来
の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Lが
機関回転数Nの関数である第2の境界Y(N)よりも低
くなると運転領域が第1の運転領域Iに移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。
That is, 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.

【0051】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。
The two boundaries of the first boundary X (N) and the second boundary Y (N) on the lower load side than the first boundary X (N) are provided as follows. For three 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 hysteresis is provided for a change in the operation range between the first operation range I and the second operation range II.

【0052】ところで機関の運転領域が第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後に詳述す
るNOx 吸収剤25により良好に酸化せしめられる。図
8は空燃比センサ27の出力を示している。図8に示さ
れるように空燃比センサ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。
By the way, when the operating region of the engine is in the first operating region I and low-temperature combustion is being performed, soot is hardly generated, and instead, the unburned hydrocarbon is converted into the precursor of soot or the state before it. It is discharged from the combustion chamber 5 in the form. At this time unburnt hydrocarbons exhausted from the combustion chamber 5 is caused to favorably oxidized by the NO x absorbent 25 to be described later. FIG. 8 shows the output of the air-fuel ratio sensor 27. As shown in FIG. 8, the output current I of the air-fuel ratio sensor 27 is
It changes according to F. Therefore, the air-fuel ratio can be known from the output current I of the air-fuel ratio sensor 27.

【0053】次に図9を参照しつつ第1の運転領域Iお
よび第2の運転領域IIにおける運転制御について概略的
に説明する。図9は要求負荷Lに対するスロットル弁2
0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9に示され
るように要求負荷Lの低い第1の運転領域Iではスロッ
トル弁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、E
GR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9に示される例では第1の運転領域IではEGR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。
Next, the operation control in the first operation region I and the second operation region II will be schematically described with reference to FIG. FIG. 9 shows the throttle valve 2 with respect to the required load L.
0 indicates the opening degree, the opening degree of the EGR control valve 31, the EGR rate, the air-fuel ratio, the injection timing, and the injection amount. As shown in FIG. 9, 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 2/3 opening as the required load L increases. E
The degree of opening of the GR control valve 31 is gradually increased from almost fully closed to fully open as the required load L increases. Also,
In the example shown in FIG. 9, in the first operation region I, the EGR rate is set to approximately 70%, and the air-fuel ratio is set to a slightly lean air-fuel ratio.

【0054】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。ま
た、第1の運転領域Iでは圧縮上死点TDC前に燃料噴
射が行われる。この場合、噴射開始時期θSは要求負荷
Lが高くなるにつれて遅くなり、噴射完了時期θEも噴
射開始時期θSが遅くなるにつれて遅くなる。
In other words, in the first operating region I, 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. In the first operation region I, fuel injection is performed before the compression top dead center TDC. In this case, the injection start timing θS is delayed as the required load L is increased, and the injection completion timing θE is delayed as the injection start timing θS is delayed.

【0055】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も全閉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
力が低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が
小さくなるとピストン4による圧縮仕事が小さくなるた
めに機関本体1の振動が小さくなる。即ち、アイドリン
グ運転時には機関本体1の振動を抑制するためにスロッ
トル弁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
If the valve is closed close to 0, the pressure in the combustion chamber 5 at the start of compression decreases, 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.

【0056】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9に示す例ではEGR率がほぼ
70パーセントから40パーセント以下までステップ状
に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされ
る。即ち、EGR率が多量のスモークを発生するEGR
率範囲(図5)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. 9, 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 jumps over the rate range (Fig. 5).
A large amount of smoke does not occur when changing from the operating region I to the second operating region II.

【0057】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が高くなると次第に小さく
される。また、この運転領域IIではEGR率は要求負荷
Lが高くなるほど低くなり、空燃比は要求負荷Lが高く
なるほど小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Lが高
くなってもリーン空燃比とされる。また、第2の運転領
域IIでは噴射開始時期θSは圧縮上死点TDC付近とさ
れる。
In the second operation area II, the conventional combustion is performed. In the second operating region II, the throttle valve 20 is held 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.

【0058】図10(A)は第1の運転領域Iにおける
目標空燃比A/Fを示している。図10(A)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目標空燃比が1
5.5,16,17,18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10
(A)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が低くなるほど目標空燃比A/Fがリーンとされ
る。
FIG. 10A shows the target air-fuel ratio A / F in the first operation region I. In FIG. 10A, A / F = 15.5, A / F = 16, A / F = 17,
Each curve represented by A / F = 18 has a target air-fuel ratio of 1
5.5, 16, 17, and 18, and the air-fuel ratio between the curves is determined by proportional distribution. FIG.
As shown in (A), the air-fuel ratio is lean in the first operating region I, and in the first operating region I, the target air-fuel ratio A / F becomes leaner as the required load L decreases.

【0059】即ち、要求負荷Lが低くなるほど燃焼によ
る発熱量が少なくなる。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10(A)に示されるように要求負荷Lが低くなる
につれて目標空燃比A/Fが大きくされる。目標空燃比
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目標空燃比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. 10A, as the required load L decreases, the target air-fuel ratio A / F increases. As the target air-fuel ratio A / F increases, the fuel consumption rate increases. Therefore, in order to make the air-fuel ratio as lean as possible, in the embodiment according to the present invention, as the required load L decreases, the target air-fuel ratio A / F increases.
Is increased.

【0060】なお、図10(A)に示される目標空燃比
A/Fは図10(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ROM4
2内に記憶されている。また、空燃比を図10(A)に
示す目標空燃比A/Fとするのに必要なスロットル弁2
0の目標開度STが図11(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10
(A)に示す目標空燃比A/Fとするのに必要なEGR
制御弁31の目標開度SEが図11(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 air-fuel ratio A / F shown in FIG. 10A is previously stored in a ROM 4 as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG.
2 is stored. Also, the throttle valve 2 required to set the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG.
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.
EGR required to achieve target air-fuel ratio A / F shown in (A)
As shown in FIG. 11B, the target opening SE of the control valve 31 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.

【0061】また、第1の燃焼が行われているときには
燃料噴射量Qは要求負荷Lおよび機関回転数Nに基づい
て算出される。この燃料噴射量Qは図12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。図13
(A)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A/Fを示している。
なお、図13(A)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。図
13(A)に示される目標空燃比A/Fは図13(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。また、空燃比を図13(A)に示す目標空燃比A/
Fとするのに必要なスロットル弁20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、空燃比を図13(A)に示す目標空燃比
A/Fとするのに必要なEGR制御弁31の目標開度S
E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。
When the first combustion is being performed, the fuel injection amount Q is calculated based on the required load L and the engine speed N. The fuel injection amount Q 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. FIG.
(A) shows the target air-fuel ratio A / F when the second combustion, that is, the normal combustion by the conventional combustion method is performed.
In FIG. 13A, 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. The target air-fuel ratio A / F 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. In addition, the air-fuel ratio is set to a target air-fuel ratio A / A shown in FIG.
The target opening ST of the throttle valve 20 required to obtain F 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. The target opening degree S of the EGR control valve 31 necessary for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG.
E 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.

【0062】また、第2の燃焼が行われているときには
燃料噴射量Qは要求負荷Lおよび機関回転数Nに基づい
て算出される。この燃料噴射量Qは図15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。一方、図1
においてケーシング26内にはNOx 吸収剤25が配置
されている。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N
a、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
選ばれた少なくとも一つと、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NO
x 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。
When the second combustion is being performed, the fuel injection amount Q is calculated based on the required load L and the engine speed N. The fuel injection amount Q is stored in the ROM 42 in advance as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. On the other hand, FIG.
In the above, the NO x absorbent 25 is disposed in the casing 26. The NO x absorbent 25 uses, for example, alumina as a carrier, and, for example, potassium K, sodium N
a, at least one selected from alkali metals such as lithium Li and cesium Cs, alkaline earths such as barium Ba and calcium Ca, rare earths such as lanthanum La and yttrium Y, and a noble metal such as platinum Pt. It is carried. Engine intake passage, combustion chamber 5 and NO
x absorbent 25 upstream of the exhaust passage supplying air and fuel into the NO x absorbent 25 the ratio of Toko called air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x absorbent 25 (hydrocarbon) is in the inflowing exhaust gas air absorbs NO x when the lean air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is performed to absorbing and releasing action of the NO x that releases NO x absorbed and becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich.

【0063】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16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。
[0063] the NO x absorbent 25 be disposed the the NO x absorbent 25 in the engine exhaust passage is performing absorption and release action of actually NO x is also not clear portion detailed mechanism of action out this absorbing . 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.

【0064】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16(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NOx 吸収剤25内に吸収されて酸化バリ
ウムBaOと結合しながら図16(A)に示されるよう
に硝酸イオンNO3 - の形でNOx 吸収剤25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P
t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NO2 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 as is shown in FIG. 16 (A) at this time O
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 ). Then part of the generated NO 2 while bonding with the barium oxide BaO is absorbed in the NO x absorbent 25 while being oxidized on the platinum Pt 16 nitrate ions NO as shown in (A) 3 - of It diffuses into the NO x absorbent 25 in the form. In this way, NO x is absorbed in the NO x absorbent 25. As long as the oxygen concentration in the incoming exhaust gas is high, platinum P
At the surface of t, NO 2 is generated, and as long as the NO x absorption capacity of the absorbent is not saturated, NO 2 is absorbed in the absorbent and nitrate ions NO 3 - are generated.

【0065】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NOx 吸収剤25内の硝酸イオンNO
3 - がNO2 の形でNOx 吸収剤25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1
6(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NOx 吸収剤25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NOx 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, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, and as a result, the amount of NO 2 generated on the surface of the platinum Pt decreases. The amount of NO 2 is lowered and the reaction is reverse (NO 3 - → NO 2)
The process proceeds, thus to NO x nitrate ions NO absorbent 25
3 - is released from the NO x absorbent 25 in the form of NO 2.
In this case NO x released from the NO x absorbent 25 1
As shown in FIG. 6 (B), it is reduced by reacting with a large amount of unburned HC and CO contained in the inflowing exhaust gas. In this way, when NO 2 no longer exists on the surface of the platinum Pt, NO 2 is released from the NO x absorbent 25 one after another. Therefore NO x from the NO x absorbent 25 in a short time when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich is released,
Moreover, since the released NO x is reduced, NO x is not discharged into the atmosphere.

【0066】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.

【0067】上述したようにNOx 吸収剤25は白金P
tのような貴金属を含んでおり、従ってNOx 吸収剤2
5は酸化機能を有している。一方、前述したように機関
の運転状態が第1の運転領域Iにあって低温燃焼が行わ
れているときには煤はほとんど発生せず、その代り未燃
炭化水素が煤の前駆体又はその前の状態の形でもって燃
焼室5から排出される。ところが上述した如くNOx
収剤25は酸化機能を有しており、従ってこのとき燃焼
室5から排出された未燃炭化水素はNOx 吸収剤25に
より良好に酸化せしめられることになる。
As described above, the NO x absorbent 25 is made of platinum P
includes a noble metal such as t, therefore the NO x absorbent 2
5 has an oxidation function. On the other hand, as described above, when the operation state of the engine is in the first operation region I and low-temperature combustion is being performed, soot is hardly generated, and instead, the unburned hydrocarbon is a precursor of soot or a soot. It is discharged from the combustion chamber 5 in the form of a state. However, as described above, the NO x absorbent 25 has an oxidizing function, and therefore, the unburned hydrocarbons discharged from the combustion chamber 5 at this time are oxidized well by the NO x absorbent 25.

【0068】ところでNOx 吸収剤25のNOx 吸収能
力には限界があり、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17(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17(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 吸収量ΣNOXを推定するようにし
ている。
[0068] Incidentally the absorption of NO x capacity of the NO x absorbent 25 is limited, absorption of NO x capacity of the NO x absorbent 25 needs to release the 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. 17 (A) as a function of the NO x absorption amount A of the required load L and engine speed N per unit time when it is performed first combustion is previously obtained in the form of a map as shown in FIG. 17 (B) the absorption of NO x amount B per unit time as a function of the required load L and engine speed N when the second combustion is being performed is previously obtained in the form, per these unit time of absorption of NO x amount a, so that to estimate the absorption of NO x amount ΣNOX being absorbed in the NO x absorbent 25 by integrating the B.

【0069】本発明による実施例ではこのNOx 吸収量
ΣNOXが予め定められた許容最大値を越えたときにN
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18を参照しつつ説明す
る。図18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 を放出すべく膨張行程の後半又は排気行程
中に追加の燃料が噴射される。
[0069] In the embodiment according to the present invention N when exceeding the allowable maximum value that this absorption of NO x amount ΣNOX reaches a predetermined
NO x is released from the O x absorbent 25. Next, this will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 18, in the embodiment according to the present invention, two allowable maximum values, that is, 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 the absorbent 25 can absorb, 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 fuel ratio in order to release the NO x from x absorbent 25 is made 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,
Absorption of NO x amount when the second combustion is being performed ΣNOX
The NO x absorbent 2 when but exceeding the maximum allowable value MAX2
5 in order to release the NO x additional fuel late or during the exhaust stroke of the expansion stroke is injected.

【0070】即ち、図18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18に示されるよ
うにNOx 吸収量ΣNOXは極めてゆっくりと上昇す
る。第1の燃焼が行われているときにNOx 吸収量ΣN
OXが許容最大値MAX1を越えると空燃比A/Fは一
時的にリッチとされ、それによってNOx 吸収剤25か
らNOx が放出される。このときNOx 吸収量ΣNOX
は後に詳述するように徐々に減少せしめられる。
That is, in FIG. 18, 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. Very little occurrence amount of the NO x when the first combustion is being performed, thus absorption of NO x amount ΣNOX as is shown in Figure 18 at this time rises very slowly. Absorption of NO x amount ΣN when first combustion is being performed
OX is an air-fuel ratio A / F exceeds the allowable maximum value MAX1 is temporarily rich, whereby NO x from the NO x absorbent 25 is released. At this time, NO x absorption amount ΣNOX
Is gradually reduced as described in detail below.

【0071】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18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 NO x ΣNOX when the generation amount of the NO x as compared with the case where the first combustion is being performed is large and therefore the second combustion is being performed relatively quickly To rise.

【0072】第2の燃焼が行われているときに空燃比A
/Fをリッチにすると多量の煤が発生し、従って第2の
燃焼が行われているときに空燃比A/Fをリッチにする
ことはできない。従って図18に示されるように第2の
燃焼が行われているときにNOx 吸収量ΣNOXが許容
最大値MAX1を越えたとしてもNOx 吸収剤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18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 を放出すべく空燃比A/Fが一時的にリッチに
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は後に詳述する
ように徐々に減少せしめられる。
When the second combustion is being performed, the air-fuel ratio A
When / F is made rich, a large amount of soot is generated, and therefore, the air-fuel ratio A / F cannot be made rich during the second combustion. Thus the air-fuel ratio in order to release the NO x from the NO x absorbent 25 as the second of the NO x absorption amount ΣNOX when combustion is being performed has exceeded the allowable maximum value MAX1, as shown in FIG. 18 A / F is not made rich.
The required load L as at time t 2 in FIG. 18 when the the NO x absorbent when is switched from the second combustion is lower in the first combustion than the second boundary Y (N) 25 air-fuel ratio a / F in order to release the NO x is temporarily rich, whereby the NO x absorbent 25 from the NO x is released from the. The time of absorption of NO x amount ΣNOX is caused to gradually decrease as described in detail below.

【0073】次いで図18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を越える。次いで要求負荷Lが増大す
るにつれて空燃比A/Fが小さくなり、図18の時刻t
4 において空燃比A/Fがリッチとなる。このときNO
x 吸収剤25からNOx が放出され、NOx 吸収量ΣN
OXが後に詳述するように徐々に減少せしめられる。
[0073] Then the first combustion is switched to the second combustion at the time t 3 in FIG. 18, the second combustion during interim pleasure continues. The time of absorption of NO x amount ΣNOX exceeds the allowable maximum value MAX1. Next, as the required load L increases, the air-fuel ratio A / F decreases, and the time t in FIG.
At 4 , the air-fuel ratio A / F becomes rich. NO at this time
NO x is released from the x absorbent 25 and the NO x absorption amount ΣN
OX is gradually reduced as will be described in detail later.

【0074】次いで図18の時刻t5 において空燃比A
/Fがリーンとなり、暫らくの間第2の燃焼が継続し、
次いで時刻t6 において許容最大値MAX2を越えたと
するとこのときにはNOx 吸収剤25からNOx を放出
すべく膨張行程の後半又は排気行程中に追加の燃料が噴
射され、NOx 吸収剤25に流入する排気ガスの空燃比
がリッチとされる。このときNOx 吸収剤25からNO
x が放出され、NOx吸収量ΣNOXが後に詳述するよ
うに徐々に減少せしめられる。
[0074] then the air-fuel ratio A at time t 5 of FIG. 18
/ F becomes lean, and the second combustion continues for a while,
Then assuming that exceeds the allowable maximum value MAX2 at time t 6 this time additional fuel late or during the exhaust stroke of the expansion stroke so as to release the NO x from the NO x absorbent 25 is injected in, flows into the NO x absorbent 25 The air-fuel ratio of the exhaust gas is rich. At this time, the NO x absorbent 25
x is released gradually caused to decrease as detailed later absorption of NO x amount .SIGMA.NOX.

【0075】膨張行程の後半又は排気行程中に噴射され
る追加の燃料は機関出力の発生には寄与せず、従って追
加の燃料を噴射する機会はできるだけ少くすることが好
ましい。従って第2の燃焼が行われたときにNOx 吸収
量ΣNOXが許容最大値MAX1を越えたときには第2
の燃焼から第1の燃焼に切換えられたときに空燃比A/
Fを一時的にリッチにし、NOx 吸収量ΣNOXが許容
最大値MAX2を越えた特別の場合に限って追加の燃料
を噴射するようにしている。
The additional fuel injected during the second half of the expansion stroke or during the exhaust stroke does not contribute to the generation of engine power, and therefore it is preferable to inject the additional fuel as little as possible. Thus when the absorption of NO x amount ΣNOX has exceeded the allowable maximum value MAX1 when the second combustion is performed second
When the air-fuel ratio A /
Temporarily rich, F, and so as to inject additional fuel only if special where absorption of NO x amount ΣNOX has exceeded the allowable maximum value MAX2.

【0076】ところで空燃比A/Fがリッチとなったと
き及びリッチとされたときに排気ガスとともにNOx
収剤25に流入するHC,CO成分の量は、機関に供給
された燃料の量から、機関を理論空燃比で運転するのに
必要とされる燃料の量を引いた燃料量、即ち過剰燃料量
に比例して増大する。このため、単位時間にNOx 吸収
剤25から放出されるNOx 量(NOx 放出速度)は、
この単位時間に機関に供給された過剰燃料量に応じて増
大する。
[0076] Incidentally HC of the air-fuel ratio A / F flowing into the NO x absorbent 25 along with the exhaust gas when the and the rich time becomes rich, the amount of CO component, from the amount of fuel supplied to the engine The amount of fuel required to operate the engine at the stoichiometric air-fuel ratio is reduced by the amount of fuel, that is, the amount of excess fuel is increased in proportion to the amount of excess fuel. Therefore, NO x amount released from the NO x absorbent 25 per unit time (NO x release speed),
It increases according to the amount of excess fuel supplied to the engine in this unit time.

【0077】また膨張行程の後半又は排気行程中に追加
の燃料が噴射されたときに排気ガスとともにNOx 吸収
剤25に流入するHC成分の量は、供給された燃料の
量、即ち過剰燃料量に比例して増大する。このためNO
x 放出速度は、この過剰燃料量に応じて増大する。また
NOx 吸収剤25に排気ガス中に含まれる硫黄成分が付
着することによりNOx 吸収剤25は劣化する。このた
めNOx 吸収剤25が単位時間に放出できるNOx の量
が少なくなる。即ちNOx 放出速度はこのNOx 吸収剤
25の劣化の度合いに応じて低下する。
When the additional fuel is injected in the latter half of the expansion stroke or during the exhaust stroke, the amount of the HC component flowing into the NO x absorbent 25 together with the exhaust gas depends on the amount of the supplied fuel, that is, the amount of excess fuel. Increase in proportion to Therefore NO
The x release rate increases with this excess fuel amount. Also the NO x absorbent 25 by the sulfur component contained in the exhaust gas in the NO x absorbent 25 is attached is deteriorated. Therefore, the amount of NO x that the NO x absorbent 25 can release per unit time is reduced. That is, the NO x release speed decreases in accordance with the degree of deterioration of the NO x absorbent 25.

【0078】さらにNOx 吸収剤からのNOx 放出速度
はNOx 吸収剤の温度による影響を受け、NOx 吸収剤
温度によりNOx 放出速度の最大値がほぼ定まる。即ち
充分な過剰燃料の存在下ではNOx 放出速度はNOx
収剤の温度が高くなるほど増大する傾向を示す。このよ
うに温度上昇とともにNOx 放出速度が増大するのは、
NOx 吸収剤の温度が高くなると吸収剤中のBaOと結
合した硝酸イオンが分離し易くなるためと考えられる。
従って過剰燃料量が多くてもNOx 吸収剤の温度が低け
ればNOx 放出速度は小さくなる。
[0078] Further the NO x releasing rate from the NO x absorbent is influenced by the temperature of the NO x absorbent, the maximum value of the NO x release rate by the NO x absorbent temperature substantially determined. That the NO x releasing rate in the presence of a sufficient excess fuel tends to increase as the temperature of the NO x absorbent becomes high. The reason why the the NO x releasing rate as the temperature rises is increased,
It is considered that when the temperature of the NO x absorbent is increased, nitrate ions bonded to BaO in the absorbent are easily separated.
Thus the NO x releasing rate A low temperature is excessive fuel amount is large even the NO x absorbent is reduced.

【0079】さらにNOx 放出速度は単位時間にNOx
吸収剤に流入する排気ガスの量(以下、流入排気ガス量
と称す)に影響される。即ちNOx 放出速度は流入排気
ガス量が多いほど低下する。これは流入排気ガス量が多
いほどNOx 吸収剤を通過する排気ガスの速度が早く、
排気ガス中の燃料がNOx 放出作用に寄与するのに十分
な時間が確保できないからである。
Further, the NO x release rate is set to NO x per unit time.
It is affected by the amount of exhaust gas flowing into the absorbent (hereinafter referred to as the amount of exhaust gas flowing in). That the NO x releasing rate decreases the more the amount of exhaust gas flowing. This early rate of the exhaust gas passing through the the NO x absorbent the more the inflow exhaust gas,
Sufficient time for the fuel in the exhaust gas to contribute to the NO x releasing action is can not be ensured.

【0080】次に本実施例におけるNOx 吸収剤からの
NOx 放出速度の推定について詳細に説明する。前述の
ようにNOx 吸収剤からのNOx 放出速度を正確に決定
するためには過剰燃料量とNOx 吸収剤の劣化度合いと
NOx 吸収剤の温度と流入排気ガス量とを知る必要があ
る。
[0080] Next, estimate of the NO x release rate from the NO x absorbent in this embodiment will be described in detail. Is necessary to know the temperature and the inflowing exhaust gas amount of excess fuel amount and the NO x absorbent in the deterioration degree and the NO x absorbent in order to accurately determine the the NO x releasing rate from the NO x absorbent as described above is there.

【0081】図19は過剰燃料量EFとNOx 放出速度
Vとの関係の一例を示しており、NOx 放出速度Vは過
剰燃料量EFが増大するのに略比例して増大する。また
図20はNOx 吸収剤温度TとNOx 放出速度Vとの関
係の一例を示しており、NO x 放出速度VはNOx 吸収
剤温度Tが増大すると増大する。本実施例では過剰燃料
量EFとNOx 吸収剤温度Tとに対応する基本NOx
出速度VBが図21に示すように過剰燃料量EFとNO
x 吸収剤温度Tとの関数としてマップの形で予めROM
42内に記憶されている。
FIG. 19 shows the excess fuel amount EF and NOxRelease speed
V shows an example of the relationship with VxRelease speed V is too high
It increases substantially in proportion to the increase in the surplus fuel amount EF. Also
FIG. 20 shows NOxAbsorbent temperature T and NOxRelation to release rate V
Shows an example of the person in charge, NO xRelease speed V is NOxabsorption
It increases as the agent temperature T increases. In this embodiment, the excess fuel
Quantity EF and NOxBasic NO corresponding to absorbent temperature TxRelease
As shown in FIG. 21, when the delivery speed VB is equal to the excess fuel amount EF and NO
xROM in advance in the form of a map as a function of the absorbent temperature T
42.

【0082】さらに図22はNOx 吸収剤の劣化度合い
DとNOx 放出速度Vとの関係の一例を示しており、N
x 放出速度Vは劣化度合いDが増大すると低下する。
また図23は単位時間にNOx 吸収剤に流入する排気ガ
スの量AEとNOx 放出速度Vとの関係の一例を示して
おり、NOx 放出速度Vは流入排気ガス量AEが増大す
ると低下する。本実施例では劣化度合いDと流入排気ガ
ス量AEとに対応するNOx 放出速度補正係数K1が図
24に示すように劣化度合いDと流入排気ガス量AEと
の関数としてマップの形で予めROM42内に記憶され
ている。
[0082] A further 22 shows an example of the relationship between NO deterioration degree of x absorbent D and NO x release rate V, N
The Ox release speed V decreases as the degree of deterioration D increases.
The 23 decreases the NO x shows an example of the relationship between the amount AE and the NO x releasing velocity V of the exhaust gas flowing into the absorbent, the NO x releasing speed V inflow exhaust gas amount AE increases per unit time I do. Advance in the form of a map as a function of the deterioration degree D and the inflow exhaust gas amount AE corresponding the NO x releasing speed correction coefficient K1 is a degree of degradation D as shown in FIG. 24 in the inflow exhaust gas amount AE in this embodiment ROM42 Is stored within.

【0083】本実施例ではNOx 吸収剤からNOx が放
出されたときにNOx 吸収量ΣNOXを減少すべき量C
を上述のようにして算出される基本NOx 放出速度VB
とNOx 放出速度補正係数K1とを用いて式C=CB×
VB×K1に従って算出する。ここでCBは基本となる
減少量である。なお本実施例では空燃比A/Fがリッチ
又は理論空燃比とされたとき又はなったときの過剰燃料
量は空燃比と吸入空気量とにより算出される。また膨張
行程後半又は排気行程中に追加の燃料が噴射されたとき
の過剰燃料量は単位時間に燃焼室内に噴射された追加の
燃料の量に等しい。またNOx 吸収剤温度はNOx 吸収
剤25の下流側排気通路に設けた排気温度センサ53に
より検出された温度に基づいて算出される。排気温度セ
ンサ53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。
[0083] The amount C should reduce the absorption of NO x amount ΣNOX when NO x is released from the NO x absorbent in this embodiment
Basic the NO x releasing speed VB, which is calculated as described above
Formula C = CB × using the the NO x releasing speed correction coefficient K1 and
It is calculated according to VB × K1. Here, CB is a basic decrease amount. In this embodiment, the excess fuel amount when the air-fuel ratio A / F is set to or becomes rich or stoichiometric is calculated from the air-fuel ratio and the intake air amount. Also, the amount of excess fuel when additional fuel is injected during the second half of the expansion stroke or during the exhaust stroke is equal to the amount of additional fuel injected into the combustion chamber per unit time. The NO x absorbent temperature is calculated based on the temperature detected by the exhaust gas temperature sensor 53 provided in the exhaust passage downstream of the NO x absorbent 25. The output signal of the exhaust temperature sensor 53 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47.

【0084】またNOx 吸収剤の劣化の度合いは内燃機
関の総運転時間に基づいて算出され、総運転時間が長い
ほど劣化度合いは大きくなる。さらに流入排気ガス量は
吸気管に設けられた質量流量検出器により検出された質
量流量に基づいて算出される。図25はNOx 吸収剤2
5からNOx を放出すべきときにセットされるNOx
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。
The degree of deterioration of the NO x absorbent is calculated based on the total operating time of the internal combustion engine. The longer the total operating time, the greater the degree of deterioration. Further, the inflow exhaust gas amount is calculated based on the mass flow rate detected by the mass flow rate detector provided in the intake pipe. Figure 25 is the NO x absorbent 2
5 shows a processing routine of a NO x release flag which is set when NO x should be released from 5, and this routine is executed by interruption every predetermined time.

【0085】図25を参照するとまず初めにステップ1
00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10
1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M
AX1を越えたか否かが判別される。ΣNOX>MAX
1になるとステップ104に進み、第1の燃焼が行われ
ているときにNOx を放出すべきことを示すNOx 放出
フラグ1がセットされる。
Referring to FIG. 25, first, in step 1
At 00, it is determined whether or not a flag I indicating that the operating region of the engine is the first operating region I is set. If the flag I is set, that is, if the operating region of the engine is in the first operating region I, step 10
Absorption of NO x amount A per unit time from the map shown in FIG. 16 (A) is calculated proceeds to 1. Then step 102
In A is added to the absorption of NO x amount .SIGMA.NOX. Next, at step 103 NO x absorption amount ΣNOX permissible maximum value M
It is determined whether or not AX1 has been exceeded. ΣNOX> MAX
Becomes 1 when the process proceeds to step 104, NO x releasing flag 1 indicating that it should release the NO x is set when the first combustion is being performed.

【0086】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107
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108で
はNOx 吸収量ΣNOXにB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MA
X1を越えたか否かが判別される。ΣNOX>MAX1
になるとステップ104に進み、第1の燃焼が行われて
いるときにNOx を放出すべきことを示すNOx 放出フ
ラグ1がセットされる。即ちこの場合には第2の燃焼か
ら第1の燃焼に切換えられたときにNO x が放出され
る。
On the other hand, in step 100, the flag I
When it is determined that the engine has been reset,
When the region is the second operation region II, step 107
To the map shown in FIG.
NOxThe absorption amount B is calculated. Then at step 108
Is NOxB is added to the absorption amount ΣNOX. Next,
NO at step 103xAbsorption amount ΣNOx is allowable maximum value MA
It is determined whether or not X1 has been exceeded. ΣNOX> MAX1
Then, the routine proceeds to step 104, where the first combustion is performed.
NO when you arexNO to indicate thatxRelease
The lug 1 is set. That is, in this case, the second combustion
NO when switching to the first combustion xIs released
You.

【0087】ステップ105では、NOx 吸収量ΣNO
X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106に進み、膨
張行程の後半又は排気行程中にNOx を放出すべきこと
を示すNOx 放出フラグ2がセットされる。次に図26
および図27を参照しつつ運転制御について説明する。
In step 105, the NO x absorption amountΣNO
It is determined whether X has exceeded the allowable maximum value MAX2.
.SIGMA.NOX> becomes the MAX2 proceeds to step 106, it is a set the NO x releasing flag 2 indicating that it should release the second half or NO x in the exhaust stroke of the expansion stroke. Next, FIG.
The operation control will be described with reference to FIG. 27 and FIG.

【0088】図26を参照すると、先ず初めにステップ
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. 26, 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.

【0089】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1がセット
されているか否かが判別される。NOx 放出フラグ1が
セットされていないときにはステップ206に進んで図
11に示される空燃比となるように燃料噴射が行われ
る。このときリーン空燃比のもとで低温燃焼が行われ
る。
That is, 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 this 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 NO x releasing flag 1 is whether it is set or not. When the NO x release flag 1 is not set, the routine proceeds to step 206, where fuel injection is performed so as to achieve the air-fuel ratio shown in FIG. At this time, low-temperature combustion is performed under a lean air-fuel ratio.

【0090】一方、ステップ205においてNOx 放出
フラグ1がセットされていると判別されたときにはステ
ップ207に進んで噴射制御Iが行われる。即ち空燃比
がリッチ又は理論空燃比とされる。一方、ステップ20
1においてL>X(N)になったと判別されたときには
ステップ202に進んでフラグIがリセットされ、次い
でステップ212に進んで第2の燃焼が行われる。
On the other hand, when it is determined in step 205 that the NO x release flag 1 is set, the routine proceeds to step 207, where the injection control I is performed. That is, the air-fuel ratio is set to a rich or stoichiometric air-fuel ratio. Step 20
When it is determined in 1 that L> X (N), the routine proceeds to step 202, where the flag I is reset, and then proceeds to step 212, where the second combustion is performed.

【0091】即ち、ステップ212では図14(A)に
示すマップからスロットル弁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213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214ではNOx 放出フラグ2がセット
されているか否かが判別される。NOx 放出フラグ2が
セットされていないときにはステップ215に進んで図
13に示される空燃比となるように燃料噴射が行われ
る。このときリーン空燃比のもとで第2の燃焼が行われ
る。
That is, in step 212, 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 this target opening ST. Next, at step 213, 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.
Then whether the NO x releasing flag 2 in step 214 is set or not. When the NO x release flag 2 is not set, the routine proceeds to step 215, where fuel injection is performed so as to achieve the air-fuel ratio shown in FIG. At this time, the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio.

【0092】一方、ステップ214においてNOx 放出
フラグ2がセットされていると判別されたときにはステ
ップ214に進んで噴射制御IIが行われる。即ち膨張行
程後半又は排気行程中に追加の燃料が噴射される。次い
で図27のステップ217では上述したように減算量C
が算出される。なお減算量Cは空燃比がリーンのときは
零である。次いでステップ218においてNOx 吸収量
ΣNOXから減算量Cが減算される。次いでステップ2
19ではNOx 吸収量ΣNOXが零以上か否かが判別さ
れる。ΣNOX≧0であるときにはそのまま処理が終了
する。一方、ΣNOX<0であるときにはステップ22
0においてNOx 吸収量ΣNOXが零とされ、処理が終
了する。
[0092] On the other hand, the injection control II is performed proceeds to step 214 when the NO x releasing flag 2 has been determined to have been set in step 214. That is, additional fuel is injected during the latter half of the expansion stroke or during the exhaust stroke. Next, at step 217 in FIG. 27, the subtraction amount C
Is calculated. The subtraction amount C is zero when the air-fuel ratio is lean. Then subtract the amount of C is subtracted from the absorption of NO x amount ΣNOX in step 218. Then step 2
19 The absorption of NO x amount ΣNOX is whether zero or more is discriminated. When ΣNOX ≧ 0, the process ends. On the other hand, if ΣNOX <0, step 22
Absorption of NO x amount ΣNOX at 0 is zero, the processing is terminated.

【0093】[0093]

【発明の効果】1番目から8番目の発明によれば実際に
NOx 吸収剤から放出されたNOx の量だけNOx 吸収
量カウンタが減算されるので、NOx 吸収剤中に吸収さ
れているNOx の量が正確に推定される。
Since, according to the present invention by the amount of released NO x from actually the NO x absorbent According from 1st eighth aspect of absorption of NO x amount counter is subtracted, it is absorbed in the NO x absorbent The amount of NO x present is accurately estimated.

【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】スモークおよびNOx の発生量等を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing amounts of smoke and NO x generated, and the like.

【図3】燃焼圧を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a combustion pressure.

【図4】燃料分子を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing fuel molecules.

【図5】スモークの発生量とEGR率との関係を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a generation amount of smoke and an EGR rate.

【図6】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an injected fuel amount and a mixed gas amount.

【図7】第1の運転領域Iおよび第2の運転領域IIを示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a first operation region I and a second operation region II.

【図8】空燃比センサの出力を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an output of an air-fuel ratio sensor.

【図9】スロットル弁の開度等を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an opening degree of a throttle valve and the like.

【図10】第1の運転領域Iにおける空燃比等を示す図
である。
FIG. 10 is a diagram showing an air-fuel ratio and the like in a first operation region I.

【図11】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
FIG. 11 is a diagram showing a map of a target opening degree of a throttle valve and the like.

【図12】燃料噴射量のマップを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a map of a fuel injection amount.

【図13】第2の運転領域IIにおける空燃比等を示す図
である。
FIG. 13 is a diagram showing an air-fuel ratio and the like in a second operation region II.

【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】燃料噴射量のマップを示す図である。FIG. 15 is a view showing a map of a fuel injection amount.

【図16】NOx の吸放出作用を説明するための図であ
る。
FIG. 16 is a view for explaining the NO x absorption / release action.

【図17】単位時間当りのNOx 吸収量のマップを示す
図である。
FIG. 17 is a diagram showing a map of the NO x absorption amount per unit time.

【図18】NOx 放出制御を説明するための図である。FIG. 18 is a diagram for explaining NO x release control.

【図19】過剰燃料量とNOx 放出速度との関係を示す
図である。
19 is a diagram showing the relationship between the excess fuel amount and the NO x releasing rate.

【図20】NOx 吸収剤温度とNOx 放出速度との関係
を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the NO x absorbent temperature and the NO x release speed.

【図21】基本NOx 放出速度のマップを示す図であ
る。
FIG. 21 is a diagram showing a map of a basic NO x release speed.

【図22】劣化度合いとNOx 放出速度との関係を示す
図である。
22 is a diagram showing the relationship between the deterioration degree and the NO x releasing rate.

【図23】流入排気ガス量とNOx 放出速度との関係を
示す図である。
23 is a diagram showing the relationship between the inflow exhaust gas amount and the NO x releasing rate.

【図24】NOx 放出速度補正係数のマップを示す図で
ある。
FIG. 24 is a diagram showing a map of a NO x release speed correction coefficient.

【図25】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. 25 is a flowchart for processing a NO 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】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
FIG. 27 is a flowchart for controlling operation of the engine.

【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 31…EGR制御弁 6 fuel injection valve 15 exhaust turbocharger 20 throttle valve 29 EGR passage 31 EGR control valve

───────────────────────────────────────────────────── 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 45/00 312 45/00 312R F02M 25/07 570 F02M 25/07 570D 570J (72)発明者 吉▲崎▼ 康二 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 Fターム(参考) 3G062 AA01 AA05 AA06 BA04 BA05 BA06 DA04 EA10 GA01 GA04 GA06 GA09 GA17 3G084 AA01 AA03 AA04 BA05 BA09 BA13 BA15 BA20 BA24 DA10 FA07 FA10 FA26 FA27 FA33 FA38 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AB06 BA14 BA15 BA33 CA07 CA08 CA13 CA18 CB02 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DA05 DB06 DB07 DB10 EA00 EA01 EA03 EA05 EA07 EA17 EA31 EA34 FA12 FA13 FA14 FB10 FB11 FB12 GB01X GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X GB16X HA36 HA37 HB05 HB06 3G301 HA02 HA04 HA06 HA11 HA13 HA15 JA24 JA25 JA26 JA33 LB11 MA01 MA11 MA18 NA06 NA07 NC02 NC04 NE01 NE06 NE13 NE14 NE15 PA01A PA11A PA18A PD02A PD11A PE01A PE03A PF03A ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02D 41/04 355 F02D 41/04 355 45/00 312 45/00 312R F02M 25/07 570 F02M 25/07 570D 570J (72) Inventor Yoshi ▲ Saki ▼ Koji 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Takekazu Ito 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72 ) Inventor Hiroki Murata 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture F-term in Toyota Motor Corporation (Reference) 3G062 AA01 AA05 AA06 BA04 BA05 BA06 DA04 EA10 GA01 GA04 GA06 GA09 GA17 3G084 AA01 AA03 AA04 BA05 BA09 BA13 BA15 BA20 BA24 DA07 FA07 FA10 FA26 FA27 FA33 FA38 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AB06 BA14 BA15 BA33 CA07 CA08 CA13 CA18 CB02 CB03 CB07 C B08 DA01 DA02 DA05 DB06 DB07 DB10 EA00 EA01 EA03 EA05 EA07 EA17 EA31 EA34 FA12 FA13 FA14 FB10 FB11 FB12 GB01X GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10X GB16X HA36 HA37 HB05 HB06 3G301 JA03 HA11 HA02 HA11 HA03 HA11 NC02 NC04 NE01 NE06 NE13 NE14 NE15 PA01A PA11A PA18A PD02A PD11A PE01A PE03A PF03A

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼室内に供給される不活性ガス量を増
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、燃焼室内に供給される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において、流入する排気ガスの空
燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるNOx
吸収しかつ流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又は
リッチになると吸収したNOx を放出するNOx 吸収剤
を機関排気通路内に配置し、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に供給される不活性ガス量
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に供給さ
れる不活性ガス量が少ない第2の燃焼とを選択的に切換
える切換手段と、前記内燃機関がリーン空燃比で運転さ
れているときに、機関運転状態に応じて決定される所定
の加算量を一定時間毎に前記NOx 吸収剤のNOx 吸収
量を表すNO x 吸収量カウンタに加算し、前記内燃機関
がリッチまたは理論空燃比で運転されているときに、所
定の減算量を一定時間毎に前記NOx 吸収量カウンタか
ら減算することにより、前記NOx 吸収剤のNOx 吸収
量を推定する吸収量推定手段と、前記内燃機関がリッチ
または理論空燃比で運転されているときにNOx 吸収剤
から放出されるNOx の量を推定するNOx 放出量推定
手段と、前記内燃機関がリッチまたは理論空燃比で運転
されているときに前記NOx 放出量に基づいてNOx
収量カウンタの前記減算量を決定する減算量決定手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関。
1. The amount of inert gas supplied to a combustion chamber is increased.
As it increases, soot generation gradually increases and reaches a peak
And further increase the amount of inert gas supplied to the combustion chamber.
The fuel and the surrounding fuel during combustion in the combustion chamber
The gas temperature is lower than the soot generation temperature and soot is almost emitted
In an internal combustion engine that does not
NO contained in exhaust gas when the fuel ratio is leanxTo
The air-fuel ratio of the exhaust gas that is absorbed and flows in is the stoichiometric air-fuel ratio or
NO absorbed when richxReleases NOxAbsorbent
In the engine exhaust passage, soot generation peaks
The amount of inert gas supplied into the combustion chamber rather than the amount of inert gas
Combustion that generates little soot and generates soot
The amount of inert gas supplied into the combustion chamber
Switching to the second combustion with a small amount of inert gas
Switching means for operating the internal combustion engine at a lean air-fuel ratio.
Is determined according to the operating state of the engine when
The addition amount ofxAbsorbent NOxabsorption
NO for quantity xThe internal combustion engine adds
Is operating at rich or stoichiometric
The fixed subtraction amount is set toxAbsorption counter
From the above, the NOxAbsorbent NOxabsorption
Absorption amount estimating means for estimating the amount, and the internal combustion engine is rich
Or NO when operating at stoichiometric air-fuel ratioxAbsorbent
NO released fromxNO to estimate the amount ofxEmission estimation
Means for operating the internal combustion engine at a rich or stoichiometric air-fuel ratio
NO whenxNO based on releasexSucking
Subtraction amount determining means for determining the subtraction amount of the yield counter;
An internal combustion engine comprising:
【請求項2】 前記NOx 放出量推定手段が前記機関が
リッチまたは理論空燃比で運転されているときにNOx
吸収剤に供給された燃料の量に基づいてNO x 放出量を
推定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
2. The NOxWhen the emission amount estimating means
NO when operating at rich or stoichiometricx
NO based on the amount of fuel supplied to the absorbent xRelease amount
The internal combustion engine according to claim 1, wherein the estimation is performed.
【請求項3】 前記NOx 放出量推定手段がNOx 吸収
剤の温度に基づいてNOx 放出量を推定することを特徴
とする請求項1に記載の内燃機関。
3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein said NO x release amount estimating means estimates the NO x release amount based on the temperature of the NO x absorbent.
【請求項4】 前記NOx 放出量推定手段がNOx 吸収
剤の劣化度合いに基づいてNOx 放出量を推定すること
を特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
4. The internal combustion engine according to claim 1, wherein said NO x release amount estimating means estimates the NO x release amount based on the degree of deterioration of the NO x absorbent.
【請求項5】 前記NOx 放出量推定手段がNOx 吸収
剤に流入する排気ガスの量に基づいてNOx 放出量を推
定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
5. The internal combustion engine according to claim 1, wherein said NO x emission amount estimating means estimates the NO x emission amount based on an amount of exhaust gas flowing into the NO x absorbent.
【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1に記載の内燃
機関。
6. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising a recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from the combustion chamber into the engine intake passage, wherein the inert gas comprises recirculated exhaust gas.
【請求項7】 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に記載の内燃機関。
7. The internal combustion engine according to claim 6, wherein the exhaust gas recirculation rate 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1に記載の内燃機関。
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 internal combustion engine according to claim 1, wherein the second combustion is performed in the region.
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