JP2001159310A - Exhaust emission control device for engine - Google Patents

Exhaust emission control device for engine

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JP2001159310A
JP2001159310A JP34432399A JP34432399A JP2001159310A JP 2001159310 A JP2001159310 A JP 2001159310A JP 34432399 A JP34432399 A JP 34432399A JP 34432399 A JP34432399 A JP 34432399A JP 2001159310 A JP2001159310 A JP 2001159310A
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JP
Japan
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exhaust gas
injection
predetermined value
flow rate
catalyst
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Pending
Application number
JP34432399A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomomi Watanabe
友巳 渡辺
Ichiji Kataoka
一司 片岡
Hiroshi Hayashibara
寛 林原
Tomoji Ichikawa
智士 市川
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve an NOx purifying rate by a catalyst. SOLUTION: When an exhaust gas flow rate Vex is below a given value Vexo (a step S6) and a catalyst temperature Tcal exceeds a given value Tcato (a step S7), by varying a fuel injection form (a step S8), an HC amount in exhaust gas is increased or an exhaust gas temperature is lowered.

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】本発明はエンジンの排気浄化
装置に関し、特にNOx(窒素酸化物)の排出を抑制す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an engine, and more particularly to an apparatus for suppressing the emission of NOx (nitrogen oxide).

【0002】[0002]

【従来の技術】エンジンの排気ガスを浄化するための触
媒としては、略理論空燃比付近で排気ガス中のHC(炭
化水素)、CO(一酸化炭素)及び前記NOxを同時に
かつ極めて有効に浄化できる三元触媒が知られている。
しかし、ディーゼルエンジンはかなりリーンな空燃比
(例えばA/F≧18,酸素濃度が4%以上)で運転さ
れるので、前記三元触媒では排気ガス中のNOxを還元
することができず、また、空燃比がリーンな状態では排
気ガス中の酸素濃度がかなり高くなるので、NOx浄化
用触媒(例えばゼオライトに触媒活性金属として例えば
Ptを担持させた触媒)であってもNOxを十分に還元
浄化することが難しい。この点は空燃比がリーンの運転
領域を有するガソリンエンジンにおいても同じである。
2. Description of the Related Art As a catalyst for purifying an exhaust gas of an engine, HC (hydrocarbon), CO (carbon monoxide) and the NOx in the exhaust gas are simultaneously and very effectively purified in the vicinity of a stoichiometric air-fuel ratio. Possible three-way catalysts are known.
However, since the diesel engine is operated at a fairly lean air-fuel ratio (for example, A / F ≧ 18 and the oxygen concentration is 4% or more), the three-way catalyst cannot reduce NOx in the exhaust gas. When the air-fuel ratio is lean, the concentration of oxygen in the exhaust gas becomes considerably high, so that NOx can be sufficiently reduced and purified even with a NOx purification catalyst (for example, a catalyst in which zeolite carries, for example, Pt as a catalytically active metal). Difficult to do. This point is the same in a gasoline engine having an operating range where the air-fuel ratio is lean.

【0003】これに対し、特開平8−261052号公
報には、エンジンの圧縮行程上死点近傍で主燃料噴射を
行ない、膨張行程又は排気行程で後燃料噴射を行なうよ
うにしたものにおいて、NOx還元用触媒の温度が高い
ときには低いときに比べて後噴射時期を遅らせることが
記載されている。すなわち、後噴射時期の制御によっ
て、触媒温度が低いときに排気ガス中に炭素数が小さい
HCが多くなるようにし、触媒温度が高いときには排気
ガス中の炭素数が大きいHCが多くなるようにするとい
うものである。これは、炭素数が小さいHCは低温側で
のNOxの浄化に還元剤として有効に働き、炭素数が大
きいHCは高温側でのNOxの浄化に還元剤として有効
に働くという知見に基づく。
[0003] On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-261502 discloses a system in which main fuel is injected near the top dead center of a compression stroke of an engine and post-fuel injection is performed in an expansion stroke or an exhaust stroke. It describes that when the temperature of the reducing catalyst is high, the post-injection timing is delayed as compared with when the temperature is low. That is, by controlling the post-injection timing, the HC having a small carbon number in the exhaust gas is increased when the catalyst temperature is low, and the HC having a large carbon number in the exhaust gas is increased when the catalyst temperature is high. That is. This is based on the finding that HC having a small carbon number effectively works as a reducing agent in purifying NOx on the low temperature side, and HC having a large carbon number works effectively as a reducing agent in purifying NOx on the high temperature side.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、NOx還元
浄化用触媒の浄化特性には排気ガス又は触媒の温度だけ
でなく、該触媒を通過する排気ガス流量も関係すること
が知られている。すなわち、排気ガス流量が少ないとき
には、排気ガスと触媒との接触が良好に行なわれるた
め、その触媒によるNOxの還元浄化が効率良く行なわ
れる。
By the way, it is known that the purification characteristics of a NOx reduction purification catalyst are related not only to the temperature of the exhaust gas or the catalyst, but also to the flow rate of the exhaust gas passing through the catalyst. That is, when the flow rate of the exhaust gas is small, the contact between the exhaust gas and the catalyst is performed well, so that the NOx can be efficiently reduced and purified by the catalyst.

【0005】しかし、本発明者の実験によれば、触媒が
NOxを効率良く浄化するに適した温度(例えばNOx
浄化率がピークになるような活性が高い温度)にあって
も、排気ガス流量が少ないときには必ずしもNOx浄化
効率が高くならず、それよりも低い温度でNOx浄化率
が高くなる、という結果が得られた(この点は後にデー
タに基づいて説明する。)。これは、本来ならば高いN
Ox浄化率が得られるはずであるのに、NOxの還元浄
化が効率良く進んでいない状態である。
However, according to experiments performed by the present inventor, a temperature suitable for the catalyst to efficiently purify NOx (for example, NOx
Even when the exhaust gas flow rate is low, the NOx purification efficiency does not always increase when the exhaust gas flow rate is low, but the NOx purification rate increases at lower temperatures. (This point will be described later based on data.) This is originally high N
This is a state in which NOx reduction purification has not progressed efficiently even though an Ox purification rate should be obtained.

【0006】本発明は、このような触媒が活性を示す温
度になっているにも拘わらず排気ガス流量が少ないとき
にはNOxの還元浄化が効率良く進まない、という問題
を解決せんとするものである。
An object of the present invention is to solve the problem that the reduction and purification of NOx do not proceed efficiently when the exhaust gas flow rate is low despite the temperature at which the catalyst is active. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上述の排気
ガス流量が少ないときにNOxの還元浄化が効率良く進
まない状態は、触媒自体に問題があるのではなく、NO
x浄化用の還元剤成分に問題があることを突き止め、本
発明を完成したものである。以下、具体的に説明する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has found that the state where the reduction and purification of NOx does not proceed efficiently when the flow rate of exhaust gas is small is not a problem with the catalyst itself, but rather as a problem with NO.
The inventors have found that there is a problem with the reducing agent component for x purification and completed the present invention. Hereinafter, a specific description will be given.

【0008】この出願の発明は、エンジンの排気通路に
配置され、排気ガス中のNOxを該排気ガス中の還元剤
成分によって還元浄化するための触媒と、前記触媒を通
過する排気ガスの流量を検出する流量検出手段と、前記
触媒の温度を検出する温度検出手段と、前記流量検出手
段によって検出される排気ガス流量と前記温度検出手段
によって検出される触媒温度とに基づいて、少なくとも
該排気ガス流量が所定値以下で且つ触媒温度が所定値以
上のときは、該排気ガス流量が所定値以上で且つ触媒温
度が所定値以上のときよりも、前記排気ガスの状態を前
記触媒によるNOx還元反応が進み易い状態に変更する
排気ガス状態変更手段とを備えていることを特徴とする
エンジンの排気浄化装置である。
The invention of this application is directed to a catalyst disposed in an exhaust passage of an engine for reducing and purifying NOx in exhaust gas by a reducing agent component in the exhaust gas, and a flow rate of the exhaust gas passing through the catalyst. Flow rate detecting means for detecting, temperature detecting means for detecting the temperature of the catalyst, and at least the exhaust gas based on the exhaust gas flow rate detected by the flow rate detecting means and the catalyst temperature detected by the temperature detecting means. When the flow rate is equal to or less than a predetermined value and the catalyst temperature is equal to or more than a predetermined value, the state of the exhaust gas is changed to a NOx reduction reaction by the catalyst as compared with when the exhaust gas flow rate is equal to or more than a predetermined value and the catalyst temperature is equal to or more than a predetermined value. And an exhaust gas state changing means for changing the state of the exhaust gas to a state in which the vehicle easily advances.

【0009】すなわち、触媒上でNOxの還元反応を生
ずるということは、還元剤成分がNOxによって酸化さ
れていることを意味する。しかし、排気ガス中にはNO
xの他に酸素が存在し、触媒上ではこの酸素と当該還元
剤成分との反応も生ずる。排気ガス流量が少ないときに
は、触媒上でNOxと還元剤成分との反応が進み易くな
る一方、この還元剤成分と酸素との反応も進み易くな
る。
That is, the fact that the reduction reaction of NOx occurs on the catalyst means that the reducing agent component is oxidized by NOx. However, NO in the exhaust gas
In addition to x, oxygen is present, and a reaction between the oxygen and the reducing agent component occurs on the catalyst. When the exhaust gas flow rate is low, the reaction between NOx and the reducing agent component on the catalyst easily proceeds, while the reaction between the reducing agent component and oxygen also easily proceeds.

【0010】従って、触媒温度が高くなっているにも拘
わらず、NOxの還元浄化が効率良く進まないのは、そ
の還元に必要な還元剤成分が排気ガス中の酸素によって
酸化され、NOxの還元に有効に働いていないからと認
められる。
[0010] Accordingly, the reason why the reduction and purification of NOx does not proceed efficiently even though the catalyst temperature is high is that the reducing agent component required for the reduction is oxidized by oxygen in the exhaust gas and the NOx is reduced. It is recognized that they are not working effectively.

【0011】そこで、本発明は、少なくとも排気ガス流
量が所定値以下で且つ触媒温度が所定値以上のときは、
該排気ガス流量が所定値以上で且つ触媒温度が所定値以
上のときよりも、前記状態変更手段を作動させて前記排
気ガスの状態を前記触媒によるNOx還元反応が進み易
い状態に変更するようにしたものである。
[0011] Therefore, the present invention provides a fuel cell system, which comprises:
The state changing means is operated to change the state of the exhaust gas to a state in which the NOx reduction reaction by the catalyst proceeds more easily than when the exhaust gas flow rate is equal to or higher than a predetermined value and the catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined value. It was done.

【0012】具体的には、前記排気ガス流量が所定値以
下で且つ触媒温度が所定値以上のときには、前記排気ガ
スの状態を前記状態変更手段によって該排気ガス中の還
元剤成分の量が増大するように変更することが好まし
い。これにより、排気ガス流量が少なく還元剤成分の酸
化が進み易い状況にあっても、還元剤成分の不足が当該
排気ガス状態の変更によって解消され、触媒によるNO
xの還元反応が進み易くなる。
Specifically, when the exhaust gas flow rate is equal to or lower than a predetermined value and the catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined value, the state of the exhaust gas is changed by the state changing means to increase the amount of the reducing agent component in the exhaust gas. It is preferable to change it. As a result, even when the flow rate of the exhaust gas is small and the oxidation of the reducing agent component is likely to proceed, the shortage of the reducing agent component is eliminated by the change in the state of the exhaust gas, and the NO by the catalyst is reduced.
The reduction reaction of x proceeds easily.

【0013】なお、還元剤成分の増量については、排気
ガス中に占める還元剤成分の割合を増大させればよく、
好ましいのは、運転状態に基づいて排気ガス中のNOx
量を推定し、このNOx量と比べたときの還元剤成分の
割合が増大するようにすることである。
The amount of the reducing agent component can be increased by increasing the proportion of the reducing agent component in the exhaust gas.
Preference is given to NOx in exhaust gas based on operating conditions.
The purpose is to estimate the amount and increase the ratio of the reducing agent component when compared with this NOx amount.

【0014】また、前記触媒温度が所定値以下のときで
も(排気ガス流量の多少には関係なく)、上述の触媒温
度が所定値以上で且つ排気ガス流量が所定値以下の場合
と同様に、NOx還元反応が進み易くなるように排気ガ
ス状態を変更するようにしてもよい。
Further, even when the catalyst temperature is equal to or lower than a predetermined value (regardless of the amount of exhaust gas flow), the catalyst temperature is equal to or higher than the predetermined value and the exhaust gas flow is equal to or lower than the predetermined value. The state of the exhaust gas may be changed so that the NOx reduction reaction easily proceeds.

【0015】前記状態変更手段の作動によって増量すべ
き還元剤成分としてはHCが好ましい。すなわち、エン
ジンの燃焼室に燃料噴射弁を臨ませて、燃料を燃焼室に
直接噴射供給するようにした直噴式エンジンにおいて、
当該状態変更手段として、燃料噴射弁による燃料の噴射
形態を変更することによって排気ガス状態を変更するも
のを採用すれば、その噴射形態の変更によって排気ガス
中のHCを増量することが比較的容易であるからであ
る。
As the reducing agent component to be increased by the operation of the state changing means, HC is preferable. That is, in a direct injection type engine in which a fuel injection valve is made to face a combustion chamber of the engine and fuel is directly injected and supplied to the combustion chamber,
If the state changing means changes the exhaust gas state by changing the fuel injection mode by the fuel injection valve, it is relatively easy to increase the amount of HC in the exhaust gas by changing the injection mode. Because it is.

【0016】例えば、通常はエンジンの圧縮行程上死点
近傍で燃料を噴射する主噴射のみを実行し、排気ガス状
態を変更すべきときに、主噴射前の吸気行程又は圧縮行
程において燃料を少量噴射する前噴射、又は主噴射後の
膨張行程又は排気行程において燃料を少量噴射する後噴
射を行なうようにすれば、この前噴射又は後噴射によっ
て排気ガス中のHC量を増大させることができる。主噴
射は予定する燃料を一度に噴射する一括噴射形態であっ
ても、その予定燃料を圧縮工程上死点近傍で噴射休止間
隔(前の噴射終了から次の噴射開始までの時間)を50
〜1000μs程度として複数回に分割して噴射する分
割噴射形態であってもよい。
For example, normally, only the main injection for injecting fuel near the top dead center of the compression stroke of the engine is performed, and when the state of the exhaust gas is to be changed, a small amount of fuel is supplied in the intake stroke or the compression stroke before the main injection. By performing pre-injection before injection, or post-injection in which a small amount of fuel is injected in the expansion stroke or exhaust stroke after the main injection, the HC amount in the exhaust gas can be increased by the pre-injection or post-injection. Even if the main injection is a batch injection mode in which scheduled fuel is injected at one time, the scheduled fuel is set at an injection pause interval (the time from the end of the previous injection to the start of the next injection) of 50 near the top dead center of the compression process.
It may be a divided injection mode in which the injection is performed in a plurality of times with about 1000 μs.

【0017】また、通常は前記主噴射と後噴射とを行な
い、排気ガス状態を変更すべきときにその後噴射燃料を
増量し、又は後噴射時期を遅らせるようにすれば、排気
ガス中のHC量を増大させることができる。
Usually, the main injection and the post-injection are performed, and when the state of the exhaust gas is to be changed, the amount of the injected fuel is increased or the post-injection timing is delayed. Can be increased.

【0018】主噴射を前記分割噴射形態としている場合
は、その噴射休止間隔が長くなるように噴射形態を変更
することによって排気ガス中のHC量を増大させること
ができる。
When the main injection is in the split injection mode, the amount of HC in the exhaust gas can be increased by changing the injection mode so as to lengthen the injection pause interval.

【0019】また、前記排気ガス流量が所定値以下で且
つ触媒温度が所定値以上のときの排気ガス状態の変更
は、前記状態変更手段を作動させて該排気ガス中の芳香
族炭化水素の割合が増大するように変更するものであっ
てもよい。
When the exhaust gas flow rate is equal to or lower than a predetermined value and the catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined value, the state of the exhaust gas is changed by operating the state changing means to change the ratio of the aromatic hydrocarbon in the exhaust gas. May be changed so as to increase.

【0020】すなわち、エンジンの排気ガスにはパラフ
ィン、オレフィン及び芳香族炭化水素が含まれている
が、これらのHCの中では芳香族炭化水素が最も酸化分
解し難い。このため、この芳香族炭化水素は、排気ガス
流量が少なく還元剤成分の酸化が進み易い状況にあると
き、触媒上で速やかに完全分解されることは少なく、部
分的に分解されてNOxの還元に有効に働くオレフィン
になりやすい。従って、仮にトータル的にはHC量があ
まり変わらない場合でも、芳香族炭化水素の割合が増え
ると、これによって還元剤成分の不足が解消され、触媒
によるNOxの還元反応が進み易くなる。
That is, although the exhaust gas of the engine contains paraffin, olefins and aromatic hydrocarbons, among these HCs, aromatic hydrocarbons are the least oxidatively decomposed. Therefore, when the flow rate of the exhaust gas is small and the oxidation of the reducing agent component is easy to proceed, the aromatic hydrocarbon is rarely completely decomposed quickly on the catalyst, but is partially decomposed to reduce NOx. It is easy to become an olefin that works effectively. Therefore, even if the total amount of HC does not change much, if the proportion of the aromatic hydrocarbon increases, the shortage of the reducing agent component is eliminated, and the reduction reaction of NOx by the catalyst proceeds easily.

【0021】排気ガスの状態を該排気ガス中の芳香族炭
化水素の割合が増大するように変更させるには、前記状
態変更手段として、前記後噴射を主噴射からかなり遅ら
せて(例えばATDC90度付近に)行なうように燃料
の噴射形態を変更するものを採用すればよい。すなわ
ち、エンジンの燃焼前の燃料には芳香族炭化水素が比較
的多く含まれており、後噴射が遅い時期に行なわれる
と、この後噴射燃料はあまり燃焼せずに燃焼室から排出
されることになるから、それだけ排気ガス中の芳香族炭
化水素の割合が増えるものである。この場合でも、排気
ガス中に占める芳香族炭化水素の割合を増大させればよ
く、好ましいのは、運転状態に基づいて排気ガス中のN
Ox量を推定し、このNOx量と比べたときの芳香族炭
化水素の割合が増大するようにすることである。
In order to change the state of the exhaust gas so that the proportion of the aromatic hydrocarbons in the exhaust gas increases, the state changing means may be arranged such that the post-injection is considerably delayed from the main injection (for example, around 90 degrees ATDC). 2) that changes the fuel injection mode so as to perform it. That is, the fuel before combustion of the engine contains a relatively large amount of aromatic hydrocarbons, and if the post-injection is performed at a later time, the post-injection fuel is discharged from the combustion chamber without burning much. Therefore, the proportion of the aromatic hydrocarbons in the exhaust gas increases accordingly. Even in this case, the ratio of the aromatic hydrocarbons in the exhaust gas may be increased, and it is preferable that the ratio of N in the exhaust gas be determined based on the operating state.
The purpose is to estimate the amount of Ox and increase the proportion of aromatic hydrocarbons when compared with the amount of NOx.

【0022】この芳香族炭化水素の割合を増大させると
きに、同時に前記還元剤成分の量も増大させるようにす
れば、還元剤成分の不足を解消する上でさらに有利にな
る。
When the proportion of the aromatic hydrocarbon is increased, the amount of the reducing agent component is also increased at the same time, which is more advantageous in eliminating the shortage of the reducing agent component.

【0023】また、前記排気ガス流量が所定値以下で且
つ触媒温度が所定値以上のときの排気ガス状態の変更
は、前記状態変更手段を作動させて該排気ガスの温度が
低下するように変更するものであってもよい。
When the exhaust gas flow rate is equal to or lower than a predetermined value and the catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined value, the state of the exhaust gas is changed by operating the state changing means so as to lower the temperature of the exhaust gas. May be used.

【0024】すなわち、排気ガス流量が少ないときにN
Ox還元に有効な還元剤成分が不足するのは、排気ガス
中の還元剤成分が触媒上で排気ガス中の酸素によって酸
化され易いためであるから、排気ガスの温度が下がれ
ば、該触媒上での還元剤成分の酸化反応が抑制され、還
元剤成分の浪費を避けることができる。
That is, when the exhaust gas flow rate is small, N
The lack of the reducing agent component effective for Ox reduction is due to the fact that the reducing agent component in the exhaust gas is easily oxidized by oxygen in the exhaust gas on the catalyst. The oxidation reaction of the reducing agent component at the step is suppressed, and waste of the reducing agent component can be avoided.

【0025】排気ガスの状態を該排気ガスの温度が低下
するように変更させるには、前記状態変更手段として、
例えば、前記後噴射を主噴射からかなり遅らせて(例え
ばATDC90度以降に)行なうように燃料の噴射形態
を変更するものを採用すればよい。これにより、後噴射
燃料が燃焼にはあまり寄与せず、潜熱によって排気ガス
温度を低下させる方向に働くことになる。或いは、主噴
射とATDC30〜90度付近での後噴射とを行なって
いるときに、この後噴射を禁止するように燃料噴射形態
を変更することによって排気ガス温度を下げることがで
き、或いは主噴射として前記分割噴射形態をとっている
ときにその分割噴射を止めて一括噴射に変更することに
よって排気ガス温度を下げることができる。
In order to change the state of the exhaust gas so that the temperature of the exhaust gas decreases, the state changing means includes:
For example, a configuration may be adopted in which the fuel injection mode is changed so that the post-injection is performed with a considerable delay from the main injection (for example, after ATDC 90 degrees). As a result, the post-injection fuel does not contribute much to the combustion, and acts in a direction to lower the exhaust gas temperature by the latent heat. Alternatively, when the main injection and the post-injection at around 30 to 90 degrees ATDC are performed, the exhaust gas temperature can be lowered by changing the fuel injection mode so as to inhibit the post-injection, or When the above-mentioned split injection mode is adopted, the split injection is stopped and changed to the collective injection, whereby the exhaust gas temperature can be lowered.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、少なくと
も排気ガス流量が所定値以下で且つ触媒温度が所定値以
上のときは、該排気ガス流量が所定値以上で且つ触媒温
度が所定値以上のときよりも、排気ガスの状態を前記触
媒によるNOx還元反応が進み易い状態に変更するよう
にしたから、例えば、排気ガス中の還元剤成分の量が増
えるように、或いは排気ガス中の芳香族炭化水素の割合
が増えるように、或いは排気ガス温度が低下するように
排気ガスの状態を変更するから、触媒がNOxの還元浄
化に適した温度になっているにも拘わらず、排気ガス流
量が少ないためにNOxの浄化に有効な還元剤成分が不
足する状況を回避し、NOxの浄化率を高めることがで
きる。
As described above, according to the present invention, at least when the exhaust gas flow rate is equal to or lower than a predetermined value and the catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined value, the exhaust gas flow rate is equal to or higher than the predetermined value and the catalyst temperature is equal to or lower than the predetermined value. Since the state of the exhaust gas is changed to a state in which the NOx reduction reaction by the catalyst proceeds more easily than the above case, for example, the amount of the reducing agent component in the exhaust gas is increased, or Since the state of the exhaust gas is changed so as to increase the proportion of aromatic hydrocarbons or to lower the exhaust gas temperature, the exhaust gas is exhausted even though the catalyst is at a temperature suitable for NOx reduction purification. It is possible to avoid a situation in which there is a shortage of a reducing agent component effective for NOx purification due to a small flow rate, and increase the NOx purification rate.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0028】図1は本発明の実施形態に係るディーゼル
エンジンの制御装置Aの全体構成を示し、1は車両に搭
載された多気筒ディーゼルエンジンである。このエンジ
ン1は複数の気筒2(1つのみ図示する)を有し、その
各気筒2内にピストン3が往復動可能に嵌挿されてい
て、この気筒2とピストン3によって各気筒2内に燃焼
室4が形成されている。また、燃焼室4の上面の略中央
部には、インジェクタ(燃料噴射弁)5が先端部の噴孔
を燃焼室4に臨ませて配設され、各気筒毎に所定の噴射
タイミングで噴孔が開閉作動されて、燃焼室4に燃料を
直接噴射するようになっている。
FIG. 1 shows the overall configuration of a diesel engine control device A according to an embodiment of the present invention, and 1 is a multi-cylinder diesel engine mounted on a vehicle. The engine 1 has a plurality of cylinders 2 (only one is shown), and a piston 3 is inserted into each cylinder 2 in a reciprocating manner. A combustion chamber 4 is formed. An injector (fuel injection valve) 5 is disposed substantially at the center of the upper surface of the combustion chamber 4 with the injection hole at the tip end facing the combustion chamber 4, and the injection hole is provided at a predetermined injection timing for each cylinder. Is opened and closed to inject fuel directly into the combustion chamber 4.

【0029】前記各インジェクタ5は高圧の燃料を蓄え
る共通のコモンレール(蓄圧室)6に接続されていて、
そのコモンレール6にはクランク軸7により駆動される
高圧供給ポンプ8が接続されている。この高圧供給ポン
プ8は、圧力センサ6aによって検出されるコモンレー
ル6内の燃圧が所定値以上に保持されるように作動す
る。また、クランク軸7の回転角度を検出するクランク
角センサ9が設けられており、このクランク角センサ9
は、クランク軸7の端部に設けた被検出用プレート(図
示省略)と、その外周に相対向するように配置され電磁
ピックアップとからなり、その電磁ピックアップが被検
出用プレートの外周部全周に所定角度おきに形成された
突起部の通過に対応してパルス信号を出力するようにな
っている。
Each of the injectors 5 is connected to a common common rail (accumulator) 6 for storing high-pressure fuel.
A high-pressure supply pump 8 driven by a crankshaft 7 is connected to the common rail 6. The high-pressure supply pump 8 operates so that the fuel pressure in the common rail 6 detected by the pressure sensor 6a is maintained at a predetermined value or more. A crank angle sensor 9 for detecting a rotation angle of the crank shaft 7 is provided.
Is composed of a plate to be detected (not shown) provided at the end of the crankshaft 7 and an electromagnetic pickup arranged to face the outer periphery of the plate, and the electromagnetic pickup is provided around the entire periphery of the plate to be detected. A pulse signal is output in response to the passage of the projections formed at predetermined angles.

【0030】10はエンジン1の燃焼室4に対しエアク
リーナ(図示省略)で濾過した吸気(空気)を供給する
吸気通路であり、この吸気通路10の下流端部には、図
示しないがサージタンクが設けられ、このサージタンク
から分岐した各通路が吸気ポートにより各気筒2の燃焼
室4に接続されている。また、サージタンクには各気筒
2に供給される過給圧力を検出する吸気圧センサ10a
が設けられている。前記吸気通路10には上流側から下
流側に向かって順に、エンジン1に吸入される吸気流量
を検出するホットフィルム式エアフローセンサ11と、
後述のタービン21により駆動されて吸気を圧縮するブ
ロワ12と、このブロワ12により圧縮した吸気を冷却
するインタークーラ13と、吸気通路10の断面積を絞
る吸気絞り弁(吸気量調節手段)14とがそれぞれ設け
られている。この吸気絞り弁14は、全閉状態でも吸気
が流通可能なように切り欠きが設けられたバタフライバ
ルブからなり、後述のEGR弁24と同様、ダイヤフラ
ム15に作用する負圧の大きさが負圧制御用の電磁弁1
6により調節されることで、弁の開度が制御されるよう
になっている。また、前記吸気絞り弁14にはその開度
を検出するセンサ(図示省略)が設けられている。
Reference numeral 10 denotes an intake passage for supplying intake air (air) filtered by an air cleaner (not shown) to the combustion chamber 4 of the engine 1. At a downstream end of the intake passage 10, a surge tank (not shown) is provided. Each passage branched from the surge tank is connected to a combustion chamber 4 of each cylinder 2 by an intake port. An intake pressure sensor 10a for detecting a supercharging pressure supplied to each cylinder 2 is provided in the surge tank.
Is provided. A hot film type air flow sensor 11 for detecting the flow rate of intake air taken into the engine 1 in order from the upstream side to the downstream side in the intake passage 10;
A blower 12 driven by a turbine 21 to be described later to compress the intake air, an intercooler 13 to cool the intake air compressed by the blower 12, and an intake throttle valve (intake amount adjusting means) 14 to reduce the cross-sectional area of the intake passage 10. Are provided respectively. The intake throttle valve 14 is a butterfly valve provided with a notch so that intake air can flow even in a fully closed state. Like the EGR valve 24 described later, the magnitude of the negative pressure acting on the diaphragm 15 is negative pressure. Solenoid valve for control 1
The adjustment by 6 controls the opening of the valve. Further, the intake throttle valve 14 is provided with a sensor (not shown) for detecting its opening.

【0031】20は各気筒2の燃焼室4から排気ガスを
排出する排気通路で、排気マニホールドを介して各気筒
2の燃焼室4に接続されている。この排気通路20に
は、上流側から下流側に向かって順に、排気ガス中の酸
素濃度を検出するO2センサ17と、排気流により回転
されるタービン21と、排気ガス中のHC、CO及びN
Oxを浄化可能な触媒コンバータ22とが配設されてい
る。
An exhaust passage 20 discharges exhaust gas from the combustion chamber 4 of each cylinder 2 and is connected to the combustion chamber 4 of each cylinder 2 via an exhaust manifold. The exhaust passage 20 includes, in order from the upstream side to the downstream side, an O2 sensor 17 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas, a turbine 21 rotated by the exhaust gas, HC, CO, and N in the exhaust gas.
A catalytic converter 22 capable of purifying Ox is provided.

【0032】前記触媒コンバータ22は、図2に示すよ
うに2個のハニカム触媒22a,22aを軸方向(排気
ガスの流れ方向)に並べたものである。このハニカム触
媒22aは、軸方向に平行に延びる多数の貫通孔を有す
るハニカム構造のコージェライト製担体の各貫通孔壁面
に触媒層を形成したものであり、排気ガス温度(触媒温
度)が低いときにNOxを吸収する一方、排気ガス温度
が高くなると吸収しているNOxを放出するとともに、
この放出されたNOx及び流入する排気ガス中のNOx
を還元浄化する特性を有する。
As shown in FIG. 2, the catalytic converter 22 has two honeycomb catalysts 22a, 22a arranged in the axial direction (the exhaust gas flow direction). This honeycomb catalyst 22a has a structure in which a catalyst layer is formed on the wall surface of each through-hole of a honeycomb-structured cordierite carrier having a large number of through-holes extending parallel to the axial direction, and when the exhaust gas temperature (catalyst temperature) is low. While exhausting NOx, when the exhaust gas temperature increases, the absorbed NOx is released,
The released NOx and the NOx in the inflowing exhaust gas
And has the property of reducing and purifying the same.

【0033】すなわち、前記ハニカム触媒の触媒層は、
Ptをゼオライトに乾固担持させてなる触媒をバインダ
(水和アルミナ)と共に担体にコーティングすることに
よって形成されている。この触媒はHCを酸化させるた
めの酸化触媒としての機能、並びに理論空燃比で燃焼し
た排気ガス雰囲気だけでなく、排気ガスの空燃比A/F
(排気ガスに含まれる燃料(HC及びCO)に対する酸
素の比)が理論空燃比よりもリーンのとき(例えばA/
F>18)でもNOxを還元浄化するNOx還元触媒と
しての機能を有するとともに、理論空燃比付近では三元
触媒としても働く。
That is, the catalyst layer of the honeycomb catalyst comprises:
The catalyst is formed by coating a support comprising Pt on a zeolite in a dry state with a binder (hydrated alumina) on a support. This catalyst functions not only as an oxidation catalyst for oxidizing HC, but also in the exhaust gas atmosphere burned at the stoichiometric air-fuel ratio, as well as the air-fuel ratio A / F of the exhaust gas.
When (the ratio of oxygen to fuel (HC and CO) contained in the exhaust gas) is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (for example, A /
F> 18), it has a function as a NOx reduction catalyst for reducing and purifying NOx, and also functions as a three-way catalyst near the stoichiometric air-fuel ratio.

【0034】前記排気通路20のタービン21よりも上
流側の部位からは、排気ガスの一部を吸気側に還流させ
る排気還流通路(以下EGR通路という)23が分岐
し、このEGR通路23の下流端は吸気絞り弁14より
も下流側の吸気通路10に接続されている。EGR通路
23の途中の下流端寄りには、開度調節可能な排気還流
量調節弁(排気還流量調節手段:以下EGR弁という)
24が配置されていて、排気通路20の排気ガスの一部
をEGR弁24により流量調節しながら吸気通路10に
還流させるようになっている。
An exhaust gas recirculation passage (hereinafter, referred to as an EGR passage) 23 for recirculating a part of the exhaust gas to the intake side branches from a portion of the exhaust passage 20 upstream of the turbine 21, and a portion downstream of the EGR passage 23. The end is connected to the intake passage 10 downstream of the intake throttle valve 14. Near the downstream end of the EGR passage 23, an exhaust gas recirculation amount control valve (exhaust gas recirculation amount adjusting means: hereinafter referred to as an EGR valve) whose opening degree can be adjusted.
A part of the exhaust gas is recirculated to the intake passage 10 while adjusting the flow rate of the exhaust gas in the exhaust passage 20 by the EGR valve 24.

【0035】前記EGR弁24は、負圧応動式のもので
あって、その弁箱の負圧室に負圧通路27が接続されて
いる。この負圧通路27は、負圧制御用の電磁弁28を
介してバキュームポンプ(負圧源)29に接続されてお
り、電磁弁28が後述のECU35からの制御信号(電
流)によって負圧通路27を連通・遮断することによっ
て、負圧室のEGR弁駆動負圧が調節され、それによっ
て、EGR通路23の開度がリニアに調節されるように
なっている。
The EGR valve 24 is of a negative pressure responsive type, and a negative pressure passage 27 is connected to a negative pressure chamber of the valve box. The negative pressure passage 27 is connected to a vacuum pump (negative pressure source) 29 via a negative pressure control electromagnetic valve 28. The negative pressure passage 27 is controlled by a control signal (current) from an ECU 35 described later. By opening and closing 27, the negative pressure for driving the EGR valve in the negative pressure chamber is adjusted, whereby the opening of the EGR passage 23 is linearly adjusted.

【0036】前記ターボ過給機25は、VGT(バリア
ブルジオメトリーターボ)であって、これにはダイヤフ
ラム30が取り付けられていて、負圧制御用の電磁弁3
1によりダイヤフラム30に作用する負圧が調節される
ことで、排気ガス流路の断面積が調節されるようになっ
ている。
The turbocharger 25 is a VGT (Variable Geometry Turbo), to which a diaphragm 30 is attached, and a solenoid valve 3 for negative pressure control.
By adjusting the negative pressure acting on the diaphragm 30 by 1, the cross-sectional area of the exhaust gas passage is adjusted.

【0037】前記各インジェクタ5、高圧供給ポンプ
8、吸気絞り弁14、EGR弁24、ターボ過給機25
等はコントロールユニット(Engine Contorol Unit:以
下ECUという)35からの制御信号によって作動する
ように構成されている。一方、このECU35には、前
記圧力センサ6aからの出力信号と、クランク角センサ
9からの出力信号と、圧力センサ10aからの出力信号
と、エアフローセンサ11からの出力信号と、O2セン
サ17からの出力信号と、EGR弁24のリフトセンサ
26からの出力信号と、車両の運転者による図示しない
アクセルペダルの操作量(アクセル開度)を検出するア
クセル開度センサ32からの出力信号とが少なくとも入
力されている。
Each injector 5, high-pressure supply pump 8, intake throttle valve 14, EGR valve 24, turbocharger 25
And the like are configured to be operated by a control signal from a control unit (Engine Control Unit: hereinafter referred to as ECU) 35. On the other hand, the ECU 35 receives an output signal from the pressure sensor 6a, an output signal from the crank angle sensor 9, an output signal from the pressure sensor 10a, an output signal from the air flow sensor 11, and an output signal from the O2 sensor 17. At least an output signal, an output signal from a lift sensor 26 of the EGR valve 24, and an output signal from an accelerator opening sensor 32 for detecting an operation amount (accelerator opening) of an accelerator pedal (not shown) by a driver of the vehicle are input. Have been.

【0038】そして、インジェクタ5の作動による燃料
噴射制御が行なわれて、燃料噴射量及び燃料噴射時期が
エンジン1の運転状態に応じて制御されるとともに、高
圧供給ポンプ8の作動によるコモンレール圧力、即ち燃
量噴射圧の制御が行なわれ、これに加えて、吸気絞り弁
14の作動による吸入空気量の制御と、EGR弁24の
作動による排気還流量の制御と、ターボ過給機25の作
動制御(VGT制御)とが行なわれるようになってい
る。
Then, the fuel injection control by the operation of the injector 5 is performed, the fuel injection amount and the fuel injection timing are controlled according to the operation state of the engine 1, and the common rail pressure by the operation of the high-pressure supply pump 8, ie, the common rail pressure, The fuel injection pressure is controlled. In addition, the intake air amount is controlled by operating the intake throttle valve 14, the exhaust gas recirculation amount is controlled by operating the EGR valve 24, and the operation control of the turbocharger 25 is performed. (VGT control).

【0039】前記ECU35には、エンジン1の目標ト
ルク及び回転数の変化に応じて実験的に決定した最適な
燃料噴射量Qを記録した燃料噴射量マップが、メモリ上
に電子的に格納して備えられている。そして、アクセル
開度センサ32からの出力信号に基づいて求めた目標ト
ルクとクランク角センサ9からの出力信号に基づいて求
めたエンジン回転数とに基づいて、前記燃料噴射量マッ
プから基本燃料噴射量Qbaseが読み込まれ、この基本燃
料噴射量Qbaseと圧力センサ6aにより検出されたコモ
ンレール圧力とに基づいて、各インジェクタ5の励磁時
間(開弁時間)が決定されるようになっている。この基
本的な燃料噴射制御によって、エンジン1の目標トルク
に対応する分量の燃料が供給され、エンジン1は燃焼室
4における平均的空燃比がかなりリーンな状態(A/F
≧18)で運転される。
The ECU 35 stores a fuel injection amount map in which an optimum fuel injection amount Q experimentally determined according to changes in the target torque and the rotation speed of the engine 1 is electronically stored in a memory. Provided. Then, based on the target torque determined based on the output signal from the accelerator opening sensor 32 and the engine speed determined based on the output signal from the crank angle sensor 9, the basic fuel injection amount is calculated from the fuel injection amount map. Qbase is read, and the excitation time (valve opening time) of each injector 5 is determined based on the basic fuel injection amount Qbase and the common rail pressure detected by the pressure sensor 6a. By this basic fuel injection control, an amount of fuel corresponding to the target torque of the engine 1 is supplied, and the engine 1 is in a state where the average air-fuel ratio in the combustion chamber 4 is considerably lean (A / F).
≧ 18).

【0040】また、定常運転時(アクセル開度の変化が
小さい時)には、触媒コンバータ22の触媒にNOxの
還元浄化を促進するための還元剤成分を供給すべく、燃
料の副噴射が定期的に行なわれる。すなわち、前記主噴
射後の膨張行程又は排気行程において燃料を少量(例え
ば主燃料噴射量の数%〜十数%)噴射する後噴射を行な
う。この副噴射(この場合は後噴射)は、複数の気筒の
うちの特定の気筒のみについて毎回行なうようにし、或
いは数回おきに行なうようにすることができ、あるいは
毎回副噴射を行なう状態とこの副噴射を行なわない状態
とを交互に数回ずつ続けるようにしてもよい。
During a steady operation (when the change in the accelerator opening is small), the sub-injection of the fuel is periodically performed to supply a reducing agent component to the catalyst of the catalytic converter 22 to promote the reduction and purification of NOx. It is done on a regular basis. That is, post-injection for injecting a small amount of fuel (for example, several percent to ten and several percent of the main fuel injection amount) is performed in the expansion stroke or the exhaust stroke after the main injection. This sub-injection (in this case, post-injection) can be performed every time only for a specific one of the plurality of cylinders, or can be performed every several times, or the state where the sub-injection is performed every time is determined. The state in which the sub-injection is not performed may be alternately continued several times.

【0041】(排気ガス状態の変更制御)本発明の特徴
部分は、触媒コンバータ22を通過する排気ガス流量及
び触媒の温度に応じて燃料の噴射形態を変更することに
より排気ガスの状態を変更するようにした点にある。
(Change Control of Exhaust Gas State) A feature of the present invention is to change the state of exhaust gas by changing the fuel injection mode according to the flow rate of exhaust gas passing through the catalytic converter 22 and the temperature of the catalyst. That's the point.

【0042】−排気ガス流量及び触媒温度(排気ガス温
度)とNOx浄化率との関係−まず、排気ガス流量及び
触媒温度とNOx浄化率との関係について説明する。図
3はターボ過給機付きディーゼルエンジン(気筒数;
4,排気量;2L)及び上述の触媒コンバータ22(担
体1L当たりのPt担持量;0.35g,Ptの担持母
材;ZSM5)を備えた自動車をECEモードで走行さ
せたときのNOx浄化率データであり、図4はそのとき
のHC浄化率データである。但し、触媒温度としては触
媒コンバータ入口の排気ガス温度を代用している。
-Relationship between exhaust gas flow rate and catalyst temperature (exhaust gas temperature) and NOx purification rate-First, the relationship between exhaust gas flow rate and catalyst temperature and NOx purification rate will be described. Fig. 3 shows a diesel engine with a turbocharger (number of cylinders;
NOx purification rate when the vehicle equipped with the catalytic converter 22 (the amount of Pt carried per 1 L of carrier; 0.35 g, the base material of Pt; ZSM5) and the above-described catalytic converter 22 was run in the ECE mode. FIG. 4 shows the HC purification rate data at that time. However, the temperature of the exhaust gas at the inlet of the catalytic converter is used as the catalyst temperature.

【0043】図3及び図4において、各浄化率特性に付
した記号のうち、「ID」はアイドル運転時、「32→
0」は車速32km/hから車速零への減速時、「50
→32」は車速50km/hから32km/hへの減速
時、「32」は車速32km/hでの定常運転時、「5
0」は車速50km/hでの定常運転時、「0→32」
は車速零から32km/hへの加速運転時、「0→5
0」は車速零から50km/hへの加速運転時を表す。
In FIGS. 3 and 4, among the symbols attached to the respective purification rate characteristics, “ID” indicates “32 →
“0” is “50” when the vehicle speed is reduced from 32 km / h to zero vehicle speed.
"→ 32" is for deceleration from 50 km / h to 32 km / h, "32" is for steady operation at 32 km / h, and "5"
“0” is “0 → 32” during steady operation at a vehicle speed of 50 km / h.
Is "0 → 5" during acceleration operation from zero vehicle speed to 32 km / h.
"0" indicates an acceleration operation from a vehicle speed of zero to 50 km / h.

【0044】なお、図3及び図4においては「32」と
「50」とが重なり合って現れているが、そのうちの引
き出し線を設けて「о」記号を付けた8つが「50」に
係るものである。
In FIG. 3 and FIG. 4, "32" and "50" appear to overlap with each other, and eight of them, which are provided with lead lines and are marked with "о", relate to "50". It is.

【0045】副噴射は4気筒のうちの特定の1気筒のみ
について毎回行ない、その噴射時期はATDC90゜C
A(圧縮行程上死点後90度のクランク角度)で燃料を
噴射する後噴射とした。この副噴射により、エンジンの
各運転状態において排出されるNOxを還元するに必要
な量の還元剤成分(HC)が触媒に供給されるようにし
た。
The sub-injection is performed every time only for a specific one of the four cylinders.
The post-injection is such that fuel is injected at A (a crank angle of 90 degrees after the top dead center of the compression stroke). By this sub-injection, an amount of reducing agent component (HC) necessary for reducing NOx discharged in each operation state of the engine is supplied to the catalyst.

【0046】図3によれば、NOx浄化率がピークにな
る温度域は、同図に鎖線で示すように排気ガス流量が多
くなるに従って高温側に変化し、排気ガス流量が少ない
場合と多い場合とで50度近くずれている。
According to FIG. 3, the temperature range where the NOx purification rate peaks changes to a higher temperature side as the exhaust gas flow rate increases, as indicated by the chain line in FIG. And 50 degrees.

【0047】一方、図4によれば、HC浄化率がピーク
になる温度域は、同図に鎖線で示すように、NOx浄化
率のピーク温度域の場合と同様に排気ガス流量が多くな
るに従って高温側に変化し、排気ガス流量が多い領域で
はHC浄化率のピーク温度域とNOx浄化率のピーク温
度域とが略一致しているが、排気ガス流量が少ない領域
ではHC浄化率のピーク温度域がNOx浄化率のピーク
温度域よりも20〜30度高くなっている。
On the other hand, according to FIG. 4, the temperature range in which the HC purification rate reaches its peak, as indicated by the dashed line in FIG. 4, increases as the flow rate of the exhaust gas increases as in the case of the peak temperature range of the NOx purification rate. The peak temperature range of the HC purification rate and the peak temperature range of the NOx purification rate substantially coincide with each other in a region where the exhaust gas flow rate is high, while the peak temperature range of the HC purification rate is substantially equal in a region where the exhaust gas flow rate is small. The region is higher by 20 to 30 degrees than the peak temperature region of the NOx purification rate.

【0048】このように、排気ガス流量が少ない領域に
おいて、HC浄化率のピーク温度域がNOx浄化率のピ
ーク温度域よりも20〜30度高くなっている、逆に言
えばNOx浄化率のピーク温度域がHC浄化率のそれよ
りも低くなっているのは、排気ガス流量が少ないときに
は排気ガス中のHCが燃焼し易く、NOx浄化のための
還元剤として有効に働いていないと考えられる。
As described above, in the region where the flow rate of the exhaust gas is small, the peak temperature range of the HC purification rate is higher by 20 to 30 degrees than the peak temperature range of the NOx purification rate. It is considered that the reason why the temperature range is lower than that of the HC purification rate is that HC in the exhaust gas easily burns when the flow rate of the exhaust gas is small, and does not work effectively as a reducing agent for NOx purification.

【0049】つまり、触媒温度が高いと、排気ガス中の
HCが速やかに酸化分解されてNOx浄化に有効なHC
が不足し、それよりも触媒温度が低い場合に比べてNO
xが浄化され難くなり、このため、NOx浄化率のピー
ク温度域が低温側に現れているということである。
That is, when the catalyst temperature is high, HC in the exhaust gas is quickly oxidized and decomposed, and HC effective for NOx purification is removed.
Is insufficient and the catalyst temperature is lower than when the catalyst temperature is lower.
x becomes difficult to purify, and therefore, the peak temperature range of the NOx purification rate appears on the low temperature side.

【0050】−燃料噴射形態の変更− 以下に、前記ECU35の処理動作について図5のフロ
ーチャートに沿って説明する。尚、この制御は所定クラ
ンク角毎に実行される。
-Change of Fuel Injection Mode- The processing operation of the ECU 35 will be described below with reference to the flowchart of FIG. This control is executed at every predetermined crank angle.

【0051】まず、スタート後のステップS1におい
て、クランク角信号、エアフローセンサ出力、アクセル
開度等を読み込む。続くステップS2において、アクセ
ル開度から求めた目標トルクとクランク角信号から求め
たエンジン回転数とに基づいて、燃料噴射量マップから
基本燃料噴射量Qbaseを読み込む。燃料噴射量マップ
は、図6に例示するように、アクセル開度及びエンジン
回転数の変化に応じて実験的に決定した最適な燃料噴射
量Qbaseを記録したものである。このマップにおいて、
基本燃料噴射量Qbaseは、アクセル開度が大きいほど、
またエンジン回転数が高いほど、多くなるように設定さ
れている。
First, in step S1 after the start, a crank angle signal, an air flow sensor output, an accelerator opening, and the like are read. In the following step S2, the basic fuel injection amount Qbase is read from the fuel injection amount map based on the target torque obtained from the accelerator opening and the engine speed obtained from the crank angle signal. As illustrated in FIG. 6, the fuel injection amount map records an optimum fuel injection amount Qbase experimentally determined according to changes in the accelerator opening and the engine speed. In this map,
The basic fuel injection amount Qbase increases as the accelerator opening increases.
The setting is made to increase as the engine speed increases.

【0052】主噴射時期Ibaseは圧縮行程上死点付近に
設定され、例えばBTDC5°CA(クランク角度)を
基準として、噴射量Qbaseが多いほど進角され、反対に
噴射量Qbaseが少ないほど遅角される。
The main injection timing Ibase is set near the top dead center of the compression stroke. For example, with reference to BTDC 5 ° CA (crank angle), the more the injection amount Qbase is, the more the advance is made, and conversely, the smaller the injection amount Qbase, the more the retard is Is done.

【0053】続くステップS3では、副噴射量Qsub 及
び副噴射時期Isub を設定する。この副噴射は排気ガス
中のHC量を増やし、このHCを触媒コンバータ22に
NOx浄化用の還元剤成分として供給するためのもので
ある。
In the following step S3, the sub-injection amount Qsub and the sub-injection timing Isub are set. This sub-injection is for increasing the amount of HC in the exhaust gas and supplying this HC to the catalytic converter 22 as a reducing agent component for NOx purification.

【0054】副噴射条件はエンジンが定常運転状態にあ
るとき(アクセル開度の変化が小さい時)所定時間毎に
成立する。これは、触媒コンバータ22に供給される排
気ガスのHC濃度を周期的に増大させ、そのことによっ
て触媒のNOx浄化性能を高めるためである。すなわ
ち、HC濃度が増大すると、その当初は触媒によるNO
x浄化率が上昇するが、HC濃度が高い状態が続くと、
NOx浄化率は低下していく。これに対して、HC濃度
の増減が周期的に繰り返されると、NOx浄化率が高い
状態を間欠的に形成することができ、全体としてみれ
ば、NOx浄化率が高くなるものである。
The sub-injection condition is satisfied every predetermined time when the engine is in a steady operation state (when the change in the accelerator opening is small). This is to periodically increase the HC concentration of the exhaust gas supplied to the catalytic converter 22, thereby improving the NOx purification performance of the catalyst. That is, when the HC concentration increases, the NO
x Although the purification rate rises, if the state of high HC concentration continues,
The NOx purification rate decreases. On the other hand, when the increase and decrease of the HC concentration are periodically repeated, a state where the NOx purification rate is high can be intermittently formed, and as a whole, the NOx purification rate increases.

【0055】具体的には例えば4気筒エンジンでは定常
運転時に特定気筒については主噴射と副噴射とを常に実
行し、残り3気筒については主噴射のみを実行するよう
にする。その特定気筒については1回おきに又は数回お
きに副噴射を実行するようにしてもよい。
Specifically, for example, in a four-cylinder engine, during a steady operation, the main injection and the sub-injection are always executed for a specific cylinder, and only the main injection is executed for the remaining three cylinders. The sub-injection may be executed for the specific cylinder every other time or several times.

【0056】副噴射量Qsub は燃料噴射量マップから読
み込まれるものである。そのマップは、アクセル開度及
びエンジン回転数の変化に応じて実験的に決定した最適
なQsub を記録したものであり、噴射量Qsub は、アク
セル開度が大きいほど、またエンジン回転数が高いほ
ど、多くなるように設定されている。
The sub-injection amount Qsub is read from the fuel injection amount map. The map records the optimum Qsub experimentally determined according to changes in the accelerator opening and the engine speed. The injection amount Qsub is determined as the accelerator opening increases and the engine speed increases. , Is set to be more.

【0057】副噴射時期Isub は、前記主噴射の完了か
ら膨張行程前半までの期間(例えばATDC60°CA
(クランク角))に設定され、エンジン負荷が高いほど
進角され、反対にエンジン負荷が低いほど遅角される。
The sub-injection timing Isub is a period from the completion of the main injection to the first half of the expansion stroke (for example, ATDC 60 ° CA
(Crank angle)), and is advanced as the engine load is higher, and is retarded as the engine load is lower.

【0058】ステップS4では、触媒コンバータ22を
通過する排気ガス流量Vexを推定する。この推定は、エ
ンジン回転数とアクセル開度とに基づいて流量マップか
ら排気ガス流量Vexを読み込むことによって行なう。流
量マップは、図7に例示するように、アクセル開度及び
エンジン回転数の変化に応じて実験的に求めた排気ガス
流量Vexを記録したものである。このマップにおいて、
排気ガス流量Vexは、アクセル開度が大きいほど、また
エンジン回転数が高いほど、多くなるように設定されて
いる。但し、EGR制御中にあっては、触媒コンバータ
22に流れる排気ガス量が減少するから、EGR率に基
づいて排気ガス流量Vexの減少補正を行なう。このステ
ップS4は排気ガス流量検出手段を構成している。
In step S4, the flow rate Vex of the exhaust gas passing through the catalytic converter 22 is estimated. This estimation is performed by reading the exhaust gas flow rate Vex from the flow rate map based on the engine speed and the accelerator opening. As illustrated in FIG. 7, the flow rate map is obtained by recording an exhaust gas flow rate Vex experimentally obtained according to changes in the accelerator opening and the engine speed. In this map,
The exhaust gas flow rate Vex is set to increase as the accelerator opening increases and as the engine speed increases. However, during the EGR control, since the amount of exhaust gas flowing to the catalytic converter 22 decreases, the decrease correction of the exhaust gas flow rate Vex is performed based on the EGR rate. This step S4 constitutes an exhaust gas flow rate detecting means.

【0059】ステップS5では、触媒コンバータ22の
触媒温度Tcat を推定する。この触媒温度Tcat は、エ
ンジン運転を開始してからの総燃料噴射量などエンジン
運転状態の履歴、当該エンジンを搭載した自動車の走行
速度の履歴、走行距離等に基いて推定する。排気通路等
に温度センサを設けて排気ガス温度を検出し、この排気
ガス温度を触媒温度に代用してもよい。このステップS
5は触媒温度検出手段を構成している。
In step S5, the catalyst temperature Tcat of the catalytic converter 22 is estimated. The catalyst temperature Tcat is estimated based on the history of the engine operation state such as the total fuel injection amount since the start of the engine operation, the history of the traveling speed of the vehicle equipped with the engine, the traveling distance, and the like. A temperature sensor may be provided in an exhaust passage or the like to detect the exhaust gas temperature, and this exhaust gas temperature may be used as a catalyst temperature. This step S
Reference numeral 5 denotes a catalyst temperature detecting means.

【0060】そうして、前記排気ガス流量Vexが所定値
Vexo よりも少なく且つ前記触媒温度Tcat が所定値T
catoよりも高いときに燃料噴射形態の変更を行なう(ス
テップS6〜S8)。すなわち、ステップS6は排気ガ
ス流量Vexが少ない運転領域(図3及び図4に示すNO
x浄化率のピーク温度域とHC浄化率のピーク温度域が
ずれる領域)にあるか否かを判断するためのものであ
り、所定値Vexo としては例えば75000L/Hrが
与えられる。ステップS7は触媒が排気ガス中のHCの
燃焼し易い温度域にあるか否かを判断するためのもので
あり、所定値Tcatoとしてし例えば165℃が与えられ
る。ステップS8は排気ガス状態変更手段を構成してい
る。
Then, the exhaust gas flow rate Vex is smaller than the predetermined value Vexo and the catalyst temperature Tcat is lower than the predetermined value Texo.
When it is higher than cato, the fuel injection mode is changed (steps S6 to S8). That is, step S6 is an operation region where the exhaust gas flow rate Vex is small (NO in FIGS. 3 and 4).
This is for determining whether the peak temperature range of the x purification rate and the peak temperature range of the HC purification rate are different from each other), and for example, 75000 L / Hr is given as the predetermined value Vexo. Step S7 is for judging whether or not the catalyst is in a temperature range in which HC in the exhaust gas is easily combusted. For example, 165 ° C. is given as the predetermined value Tcato. Step S8 constitutes an exhaust gas state changing means.

【0061】燃料噴射形態の変更は、排気ガス中のHC
量を増やすために、上述の副噴射を行なう特定気筒に対
する副噴射量Qsub をステップS3での設定値よりも増
量する、つまり、副噴射を実行している定常運転時であ
れば、その特定気筒に対する副噴射量を増やし、また、
副噴射を実行していないときであれば、副噴射を実行す
るというものである。但し、その特定気筒に対する副噴
射量の増量を行なわずに、他の1又は2以上の気筒に対
して特定気筒と同様の副噴射を実行することによって全
体としての副噴射量を増量するようにしてもよい、他の
噴射形態の変更としては、前記特定気筒に対する副噴射
時期Isub をステップS3での設定値よりも遅角させて
例えばATDC90°CA付近とすることによって排気
ガス中のHCを増量するというものであってもよい。こ
の場合は排気ガスに含まれるHCは芳香族炭化水素の割
合が増える。さらにはその遅角を大きくして副噴射時期
Isub をATDC90°CA以降として後燃えを抑制し
排気ガス温度を低下させるというものであってもよい。
The fuel injection mode is changed by changing the HC in the exhaust gas.
In order to increase the amount, the sub-injection amount Qsub for the specific cylinder that performs the above-described sub-injection is increased from the set value in step S3. Increase the sub-injection amount for
If the sub-injection is not being executed, the sub-injection is executed. However, without increasing the sub-injection amount for the specific cylinder, the same sub-injection as for the specific cylinder is executed for one or more other cylinders so as to increase the overall sub-injection amount. Another modification of the injection mode may be to increase the amount of HC in the exhaust gas by delaying the sub-injection timing Isub for the specific cylinder from the set value in step S3 to, for example, around 90 ° CA at ATDC. It may be to do. In this case, the proportion of aromatic hydrocarbons in HC contained in the exhaust gas increases. Further, the retard may be increased to set the sub-injection timing Isub after ATDC 90 ° CA to suppress afterburning and lower the exhaust gas temperature.

【0062】前記排気ガス流量Vexが所定値Vexo 以上
又は前記触媒温度Tcat が所定値Tcato以下のときには
前記燃料噴射形態の変更は行なわれない。
When the exhaust gas flow rate Vex is equal to or higher than a predetermined value Vexo or the catalyst temperature Tcat is equal to or lower than a predetermined value Tcato, the fuel injection mode is not changed.

【0063】次にステップS9で主噴射時期Ibaseであ
ることが判断されるとステップS10で主噴射が実行さ
れ、ステップS11で副噴射時期Isub であることが判
断されるとステップS12で副噴射が実行される。
Next, when it is determined in step S9 that it is the main injection timing Ibase, the main injection is executed in step S10, and when it is determined in step S11 that it is the sub-injection timing Isub, the sub-injection is performed in step S12. Be executed.

【0064】従って、以上のような燃料噴射制御であれ
ば、排気ガス流量Vexが所定値Vexo よりも少なく且つ
前記触媒温度Tcat が所定値Tcatoよりも高いときに
は、排気ガス中のHC量が増えて、あるいは芳香族炭化
水素が増えて触媒コンバータ22の触媒のNOx還元剤
の不足が解消され、又は排気ガス温度が低下してHCの
燃焼が抑えられることにより、NOx還元剤、すなわち
HCが不足する状態になることが防止される。よって、
NOx浄化率の向上が図れる。
Therefore, with the above fuel injection control, when the exhaust gas flow rate Vex is lower than the predetermined value Vexo and the catalyst temperature Tcat is higher than the predetermined value Tcato, the amount of HC in the exhaust gas increases. Alternatively, the shortage of the NOx reducing agent in the catalyst of the catalytic converter 22 due to an increase in the amount of aromatic hydrocarbons is eliminated, or the exhaust gas temperature is reduced and the combustion of HC is suppressed. The state is prevented. Therefore,
The NOx purification rate can be improved.

【0065】<他の実施形態1>前記実施形態は主噴射
後に副噴射として後噴射を行なう例であるが、吸気行程
の始めから主噴射前までの期間に燃料を噴射する前噴射
を行なうことによって排気ガス中のHC量を増やす場合
でも前記後噴射の場合に倣って前噴射を増量処理するこ
とにより、同様の効果を上げることができる。
<Other Embodiment 1> The above-described embodiment is an example in which the post-injection is performed as the sub-injection after the main injection, but the pre-injection for injecting the fuel during the period from the beginning of the intake stroke to before the main injection is performed. Even when the amount of HC in the exhaust gas is increased, the same effect can be obtained by performing the pre-injection increase processing in accordance with the case of the post-injection.

【0066】なお、HC量を増大させるために、主噴射
の噴射時期を遅角側に少し変更させても良い。
The injection timing of the main injection may be slightly changed to the retard side in order to increase the HC amount.

【0067】<他の実施形態2>前記実施形態は副噴射
の形態を変更する場合であるが、排気ガス流量Vexが所
定値Vexo よりも少なく且つ前記触媒温度Tcat が所定
値Tcatoよりも高いときに、主噴射(圧縮行程上死点付
近で行なう燃料噴射であり、前噴射又は後噴射の存在の
有無は問題としない)の形態を変更するようにしてもよ
い。すなわち、前記実施形態の主噴射形態は、主噴射時
期に主噴射量の全てを一気に噴射する一括噴射である
が、主噴射として多段噴射を採用し、その噴射回数及び
その噴射時期の少なくとも一方を変更するようにしても
よい。
<Other Embodiment 2> The above-described embodiment is a case where the form of the sub-injection is changed, but when the exhaust gas flow rate Vex is lower than a predetermined value Vexo and the catalyst temperature Tcat is higher than a predetermined value Tcato. Alternatively, the mode of the main injection (fuel injection performed near the top dead center of the compression stroke, and it does not matter whether the pre-injection or the post-injection exists) may be changed. That is, the main injection mode of the embodiment is a batch injection in which all of the main injection amount is injected at a time at the main injection timing, but employs multi-stage injection as the main injection, and sets at least one of the number of injections and the injection timing. It may be changed.

【0068】ここでいう多段噴射は、図8に例示するよ
うに主噴射燃料を圧縮行程上死点付近において燃焼室で
の燃料の燃焼が継続するように複数回に分割して噴射す
るというものである。各回の噴射の開弁時間は800μ
秒以下、噴射休止時間(インジェクタ5の噴孔が閉じて
から次に開くまでの時間)Δtは50〜1000μ秒と
することが好ましい。2回目の噴射は圧縮行程上死点以
降に行なうことが好ましい。この分割噴射の基本的作用
は次の通りである。
In the multi-stage injection, the main injection fuel is divided into a plurality of injections so as to continue the combustion of the fuel in the combustion chamber near the top dead center of the compression stroke as illustrated in FIG. It is. The valve opening time of each injection is 800μ
It is preferable that the injection suspension time (the time from when the injection hole of the injector 5 is closed to when it is next opened) Δt be 50 to 1000 μs or less. The second injection is preferably performed after the top dead center of the compression stroke. The basic operation of this split injection is as follows.

【0069】インジェクタ5の噴孔から噴出した燃料は
全体として円錐形状の噴霧を形成しながら燃焼室4に広
がるとともに、空気との摩擦により分裂を繰り返して微
小な油滴になり、それらの油滴の表面から燃料が蒸発し
て燃料蒸気が生成される。その際、燃料が分割して噴射
されることで、最初に噴射された燃料による予混合燃焼
の割合は相対的に少なくなり、燃焼初期に燃焼圧や燃焼
温度が過度に上昇することがなくなるので、NOxの生
成が低減する。
The fuel injected from the injection hole of the injector 5 spreads into the combustion chamber 4 while forming a spray having a conical shape as a whole, and also repeatedly breaks up into small oil droplets due to friction with air. The fuel evaporates from the surface of the fuel cell to generate fuel vapor. At that time, since the fuel is divided and injected, the ratio of the premixed combustion by the initially injected fuel is relatively reduced, so that the combustion pressure and the combustion temperature do not excessively increase in the early stage of the combustion. , NOx generation is reduced.

【0070】噴射休止時間Δtが50μ秒以上に設定さ
れているので、先に噴射された燃料油滴に後から噴射さ
れた燃料油滴が追いつくことは殆どない。特に、2回目
の噴射を圧縮行程上死点以降に行なえば、この2回目の
噴射燃料が直ちに燃焼し、燃焼室4の圧力が大きく上昇
して圧縮空気の粘性が高くなるので、3回目の噴射燃料
の油滴は直ちに減速され、先に噴射された燃料の油滴に
追いつくことはない。各回の開弁時間が略800μ秒以
下に設定されているので、各回の燃料噴射量が少なく、
その燃料噴霧中での油滴同士の再結合も最小限に抑制さ
れるので、例えば燃圧を高めて燃料の噴出速度を大きく
することにより、燃料の微粒化ひいては気化霧化を十分
に促進して、燃料蒸気と空気との混合状態を大幅に改善
することができる。噴射休止時間Δtが1000μ秒以
下に設定されているので、先に噴射された燃料の燃焼が
終了する前に次の噴射燃料が燃焼し始めるというよう
に、各噴射による燃料が途切れることなく良好に燃焼さ
れる。
Since the injection suspension time Δt is set to 50 μs or more, the fuel oil droplets injected later hardly catch up with the fuel oil droplets injected earlier. In particular, if the second injection is performed after the top dead center of the compression stroke, the fuel injected in the second injection immediately burns, the pressure in the combustion chamber 4 increases greatly, and the viscosity of the compressed air increases. The oil droplets of the injected fuel are immediately decelerated and do not catch up with the oil droplets of the previously injected fuel. Since the valve opening time of each time is set to approximately 800 μs or less, the fuel injection amount of each time is small,
Since the recombination of oil droplets during the fuel spray is also minimized, for example, by increasing the fuel pressure to increase the ejection speed of the fuel, the atomization of the fuel and, consequently, the vaporization and atomization are sufficiently promoted. Thus, the mixing state of the fuel vapor and the air can be greatly improved. Since the injection stop time Δt is set to 1000 μs or less, the fuel injected by each injection is not interrupted so that the next injected fuel starts burning before the combustion of the previously injected fuel ends. Burned.

【0071】要するに、主噴射を分割して行うことによ
り、噴射された燃料の燃焼状態を極めて良好なものにし
て、燃費改善とスモーク生成の抑制とを実現できる。ま
た、噴射終了時期は相対的に遅くなるものの、その間に
断続的に噴射される燃料は上述の如く良好に気化霧化さ
れて拡散燃焼するので、燃料噴射時期を遅角補正した場
合のように燃焼状態が悪くなることはなく、むしろ、燃
焼室4の圧力が相対的に長い間、高い状態に維持され
て、燃焼ガスの膨張力が極めて有効にピストン3に伝達
されるようになり、機械効率の向上によっても燃費の改
善が図られる。
In short, by performing the main injection in a divided manner, the combustion state of the injected fuel can be made very good, and the improvement of fuel consumption and suppression of smoke generation can be realized. Further, although the injection end timing is relatively late, the fuel intermittently injected during that period is well vaporized and atomized and diffusely burns as described above. The combustion state is not deteriorated, but rather, the pressure of the combustion chamber 4 is maintained at a high level for a relatively long time, so that the expansion force of the combustion gas is transmitted to the piston 3 very effectively. Fuel efficiency can also be improved by improving efficiency.

【0072】そうして、前記多段噴射の場合は、燃料が
良好に燃焼されるため、燃料を一括噴射した場合に比べ
て排気ガス中のHC量が減少するが、噴射回数を増やし
た場合及び噴射休止時間Δtを長くした場合のいずれに
おいても、燃焼の終了時期が遅くなって、排気ガス中の
HC量が増える。
Thus, in the case of the multi-stage injection, since the fuel is satisfactorily burned, the amount of HC in the exhaust gas is reduced as compared with the case of collectively injecting the fuel. In any case where the injection suspension time Δt is increased, the end time of combustion is delayed, and the amount of HC in the exhaust gas increases.

【0073】主噴射の分割回数及び噴射休止時間Δtが
排気ガス中のHC量に及ぼす影響は図9に示されてい
る。これは、エンジン1の目標トルクに対応する基本噴
射量の燃料を略圧縮行程上死点から一括して噴射した場
合(以下、一括噴射という)、2回に等分割して噴射し
た場合(以下、2分割噴射という)、3回に等分割して
噴射した場合(以下、3分割噴射という)の各々につい
て、噴射休止時間Δtを変更し、これに伴い変化する噴
射終了時のクランク角度と、排気ガス中のHC量との関
係を調べたものである。2分割噴射では、Δt=35
0,400,700,900μsecについて調べ、3分
割噴射では、Δt=400,550,700,900μ
secについて調べた。
FIG. 9 shows the effects of the number of divisions of the main injection and the injection suspension time Δt on the amount of HC in the exhaust gas. This is the case where the fuel of the basic injection amount corresponding to the target torque of the engine 1 is collectively injected from the top dead center of the approximately compression stroke (hereinafter referred to as collective injection), and the fuel is divided into two equal injections (hereinafter referred to as the collective injection). For each of three equal injections (hereinafter referred to as three-split injection), the injection pause time Δt is changed to change the crank angle at the end of the injection, and The relationship between the amount of HC in exhaust gas and the amount of HC was examined. In two-split injection, Δt = 35
At 0, 400, 700, and 900 μsec, Δt = 400, 550, 700, and 900 μ for the three-split injection.
The sec was examined.

【0074】同図によれば、一括噴射の方が分割噴射よ
りも排気ガス中のHC量が多くなり、2分割噴射よりも
3分割噴射の方がHC量が多くなり、また、2分割噴射
及び3分割噴射では、噴射休止時間Δtを拡げた方がH
C量が多くなることが分かる。従って、排気ガス流量V
exが所定値Vexo よりも少なく且つ前記触媒温度Tcat
が所定値Tcatoよりも高いときに、主噴射形態を変更し
て、つまり、例えば2分割又は3分割噴射中であれば、
一括噴射にするか或いは噴射休止時間Δtを長くするか
或いは噴射分割回数を多くして、排気ガス中のHCを増
量させることにより、触媒コンバータ22の触媒がHC
不足の状態になることを防止することができる。
According to the figure, the collective injection has a larger HC amount in the exhaust gas than the split injection, the three-split injection has a larger HC amount than the two-split injection, and the two-split injection. And the three-split injection, the longer the injection pause time Δt
It can be seen that the amount of C increases. Therefore, the exhaust gas flow rate V
ex is less than a predetermined value Vexo and the catalyst temperature Tcat
Is higher than the predetermined value Tcato, the main injection mode is changed, that is, for example, during two-split or three-split injection,
By increasing the amount of HC in the exhaust gas by performing batch injection, increasing the injection suspension time Δt, or increasing the number of injection divisions, the catalyst of the catalytic converter 22
A shortage can be prevented.

【0075】図10は主噴射の分割回数及び噴射休止時
間Δtが排気ガス温度に及ぼす影響について前記HC量
の場合と同様に調べた結果を示している。同図によれ
ば、一括噴射の方が分割噴射よりも排気ガス温度が低く
なり、3分割噴射よりも2分割噴射の方が排気ガス温度
が低くなり、また、2分割噴射及び3分割噴射では、噴
射休止時間Δtを短くした方が排気ガス温度が低くなる
ことが分かる。従って、排気ガス流量Vexが所定値Vex
o よりも少なく且つ前記触媒温度Tcat が所定値Tcato
よりも高いときに、主噴射形態を変更して、つまり、例
えば2分割又は3分割噴射中であれば、一括噴射にする
か或いは噴射休止時間Δtを短くして、また、3分割噴
射中であれば2分割噴射にして、排気ガス温度を低下さ
せることにより、触媒コンバータ22の触媒がHC不足
の状態になることを防止することができる。
FIG. 10 shows the results of an investigation on the effects of the number of divisions of the main injection and the injection pause time Δt on the exhaust gas temperature in the same manner as in the case of the HC amount. According to the drawing, the exhaust gas temperature is lower in the batch injection than in the split injection, the exhaust gas temperature is lower in the two-split injection than in the three-split injection, and in the two-split injection and the three-split injection, It can be seen that the shorter the injection suspension time Δt, the lower the exhaust gas temperature. Therefore, the exhaust gas flow rate Vex becomes equal to the predetermined value Vex.
o and the catalyst temperature Tcat is lower than a predetermined value Tcato
When the main injection mode is higher than the above, the main injection mode is changed, that is, for example, during two-split or three-split injection, batch injection is performed or the injection pause time Δt is shortened. If so, by performing two-split injection to lower the exhaust gas temperature, it is possible to prevent the catalyst of the catalytic converter 22 from becoming in a state of insufficient HC.

【0076】<他の実施形態3>また、上述の如く定常
運転時に副噴射を実行しているときにおいて、排気ガス
流量Vexが所定値Vexo よりも少なく且つ前記触媒温度
Tcat が所定値Tcatoよりも高いときに、その副噴射を
止めることにより、排気ガス温度を下げるようにしても
よい。
<Other Embodiment 3> Further, when the sub-injection is executed during the steady operation as described above, the exhaust gas flow rate Vex is smaller than the predetermined value Vexo and the catalyst temperature Tcat is lower than the predetermined value Tcato. When the temperature is high, the sub-injection may be stopped to lower the exhaust gas temperature.

【0077】<他の実施形態4>前記各実施形態では排
気ガス流量Vexが所定値Vexo よりも少なく且つ前記触
媒温度Tcat が所定値Tcatoよりも高いときに、燃料噴
射形態の変更を行なうようにしたが、排気ガス流量Vex
及び触媒温度Tcat に応じて噴射形態の変更態様を変え
るようにしてもよい。
<Other Embodiment 4> In each of the above embodiments, the fuel injection mode is changed when the exhaust gas flow rate Vex is lower than the predetermined value Vexo and the catalyst temperature Tcat is higher than the predetermined value Tcato. However, the exhaust gas flow rate Vex
Alternatively, the mode of changing the injection mode may be changed according to the catalyst temperature Tcat.

【0078】すなわち、図11は排気ガスの状態を排気
ガス流量Vexと触媒温度Tcat との関係で示す領域図で
あり、排気ガス流量Vexが所定値Vexo よりも少なく且
つ触媒温度Tcat が所定値Tcatoよりも高いA領域と、
排気ガス流量Vexが所定値Vexo〜Vex1で触媒温度Tca
t がTcat =K×Vex+C(但し、Kは正であり、Vex
>VexoのときTcat>Tcato)のラインLよりも高いB
領域と、他の領域Cとに区画されている。
That is, FIG. 11 is a region diagram showing the state of the exhaust gas in the relationship between the exhaust gas flow rate Vex and the catalyst temperature Tcat, where the exhaust gas flow rate Vex is smaller than the predetermined value Vexo and the catalyst temperature Tcat is lower than the predetermined value Tcato. A region higher than
When the exhaust gas flow rate Vex is a predetermined value Vexo to Vex1, the catalyst temperature Tca
t is Tcat = K × Vex + C (where K is positive and Vex
> Vexo, Tcat> Tcato) B higher than line L
It is divided into an area and another area C.

【0079】そうして、前記C領域では図5に示すステ
ップS2,S3で設定された噴射形態によって燃料の噴
射制御を行ない、前記A領域ではその噴射形態を上述の
各実施形態で説明した態様で排気ガス中のHC量が増え
るように又は排気ガス温度が低下するように変更し、前
記B領域ではA領域と同様に噴射形態を変更するが、そ
の変更度合を軽くする。つまり、B領域では噴射形態の
変更による排気ガス中のHCの増量度合がA領域の場合
よりも小さくなるように、又は排気ガス温度の低下度合
がA領域の場合よりも小さくなるようにするものであ
る。
In the area C, the fuel injection is controlled according to the injection mode set in steps S2 and S3 shown in FIG. 5, and in the area A, the injection mode is described in each of the above embodiments. In the B region, the injection mode is changed in the same manner as in the A region, but the degree of change is reduced, so that the amount of HC in the exhaust gas increases or the exhaust gas temperature decreases. That is, in the B region, the degree of increase of HC in the exhaust gas due to the change of the injection mode is made smaller than that in the A region, or the degree of decrease in the exhaust gas temperature is made smaller than that in the A region. It is.

【0080】なお、前記各実施形態はディーゼルエンジ
ンに関するが、本発明はガソリンエンジンにも適用する
ことができ、例えば、点火時期を通常時よりも遅角させ
ることによって排気ガス中のHC量を増やし、又は排気
ガス温度を下げることができる。また、排気通路にイン
ジェクタを配置し、このインジェクタによって還元剤を
供給することにより排気ガス中の還元剤成分を増量する
ようにしてもよい。
Although the above embodiments relate to a diesel engine, the present invention can also be applied to a gasoline engine. For example, the HC amount in the exhaust gas is increased by retarding the ignition timing from a normal time. Alternatively, the exhaust gas temperature can be reduced. Further, an injector may be disposed in the exhaust passage, and the reducing agent may be supplied by the injector to increase the amount of the reducing agent component in the exhaust gas.

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

【図1】本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの
排気浄化装置の全体構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an exhaust gas purification device for a diesel engine according to an embodiment of the present invention.

【図2】触媒コンバータの構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a catalytic converter.

【図3】自動車のECEモード走行時のNOx浄化率デ
ータを示すグラフ図。
FIG. 3 is a graph showing NOx purification rate data when the vehicle is running in the ECE mode.

【図4】自動車のECEモード走行時のHC浄化率デー
タを示すグラフ図。
FIG. 4 is a graph showing HC purification rate data when the vehicle is running in the ECE mode.

【図5】燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート
図。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a processing procedure of fuel injection control.

【図6】基本燃料噴射量Qbaseを設定するマップの一例
を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing an example of a map for setting a basic fuel injection amount Qbase.

【図7】排気ガス流量を推定するマップの一例を示す
図。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a map for estimating an exhaust gas flow rate.

【図8】燃料の一括噴射及び多段噴射の噴射時期を示す
タイムチャート図。
FIG. 8 is a time chart showing injection timings of fuel batch injection and multi-stage injection.

【図9】燃料噴射の分割回数及び噴射休止時間が排気ガ
スのHC濃度に及ぼす影響を示すグラフ図。
FIG. 9 is a graph showing the influence of the number of divisions of fuel injection and the suspension time of injection on the HC concentration of exhaust gas.

【図10】燃料噴射の分割回数及び噴射休止時間が排気
ガス温度に及ぼす影響を示すグラフ図。
FIG. 10 is a graph showing the influence of the number of divisions of fuel injection and the injection suspension time on exhaust gas temperature.

【図11】排気ガスの状態を排気ガス流量Vexと触媒温
度Tcatとで示す領域図。
FIG. 11 is a region diagram showing an exhaust gas state by an exhaust gas flow rate Vex and a catalyst temperature Tcat.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A 排気浄化装置 1 ディーゼルエンジン 2 気筒 4 燃焼室 5 インジェクタ(燃料噴射弁) 20 排気通路 22 触媒コンバータ 23 EGR通路(排気還流通路) 24 EGR弁(排気還流量調節手段) 35 ECU(コントロールユニット) A Exhaust gas purification device 1 Diesel engine 2 Cylinder 4 Combustion chamber 5 Injector (fuel injection valve) 20 Exhaust passage 22 Catalytic converter 23 EGR passage (Exhaust recirculation passage) 24 EGR valve (Exhaust recirculation amount adjusting means) 35 ECU (Control unit)

───────────────────────────────────────────────────── 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) F01N 3/28 301 F02D 21/08 311B F02D 21/08 301 41/40 P 311 45/00 312R 41/40 B01D 53/36 ZAB 45/00 312 101A (72)発明者 林原 寛 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 市川 智士 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 Fターム(参考) 3G084 AA01 BA00 BA13 BA15 CA02 DA10 EA11 EB08 EB12 FA00 FA10 FA33 3G091 AA02 AA10 AA11 AA17 AA18 AA28 AB05 BA14 BA15 BA19 BA32 CA13 CA18 CB02 CB03 CB05 CB06 CB07 CB08 DA01 DA02 DA03 DA05 DB10 EA00 EA01 EA05 EA06 EA07 EA17 EA18 EA21 EA30 EA31 EA34 FA06 FA12 FA17 FA18 FA19 GA06 GB01X GB06W GB09X GB10X GB17X HA08 HA36 HA47 HB03 HB05 HB06 3G092 AA02 AA13 AA17 AA18 BB13 BB15 DB03 DC03 DC09 DE18S DF04 DF08 DG06 EA08 EA12 EA28 EA29 FA18 FA24 HA01Z HA05Z HA06X HA06Z HA16Z HB03Z HD02Z HD05Z HD07X HD07Z HE03Z HF08Z 3G301 HA02 HA04 HA06 JA25 KA05 MA11 MA18 MA23 MA26 NC04 ND04 PA11Z PD00Z PD12Z PE01Z PF03Z 4D048 AA06 AB02 AC02 BB02 CC32 CC61 DA01 DA02 DA03 DA05 DA06 DA09 DA10 DA13 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F01N 3/28 301 F02D 21/08 311B F02D 21/08 301 41/40 P 311 45/00 312R 41/40 B01D 53/36 ZAB 45/00 312 101A (72) Inventor Hiroshi Hayashibara 3-1, Fuchu-cho, Shinchu, Aki-gun, Hiroshima Mazda Co., Ltd. (72) Inventor Satoshi Ichikawa 3-1 Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima F-term in Mazda Motor Corporation (reference) 3G084 AA01 BA00 BA13 BA15 CA02 DA10 EA11 EB08 EB12 FA00 FA10 FA33 3G091 AA02 AA10 AA11 AA17 AA18 AA28 AB05 BA14 BA15 BA19 BA32 CA13 CA18 CB02 CB03 DA05 CB07 DA03 DA03 DA03 EA06 EA07 EA17 EA18 EA21 EA30 EA31 EA34 FA06 FA12 FA17 FA18 FA19 GA06 GB01X GB06W GB09X GB10X GB17X HA08 HA36 HA47 HB03 HB05 HB06 3G092 AA02 AA13 AA17 AA18 BB13 BB15 DB03 DC03 DC09 DE18S DF04 DF08 DG06 EA08 EA12 EA28 EA29 FA18 FA24 HA01Z HA05Z HA06X HA06Z HA16Z HB03Z HD02Z HD05Z HD07X HD07Z HE03Z0104 MA04 MA03 HA04 4D048 AA06 AB02 AC02 BB02 CC32 CC61 DA01 DA02 DA03 DA05 DA06 DA09 DA10 DA13

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エンジンの排気通路に配置され、排気ガ
ス中のNOxを該排気ガス中の還元剤成分によって還元
浄化するための触媒と、 前記触媒を通過する排気ガスの流量を検出する流量検出
手段と、 前記触媒の温度を検出する温度検出手段と、 前記流量検出手段によって検出される排気ガス流量と前
記温度検出手段によって検出される触媒温度とに基づい
て、少なくとも該排気ガス流量が所定値以下で且つ触媒
温度が所定値以上のときは、該排気ガス流量が所定値以
上で且つ触媒温度が所定値以上のときよりも、前記排気
ガスの状態を前記触媒によるNOx還元反応が進み易い
状態に変更する排気ガス状態変更手段とを備えているこ
とを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
1. A catalyst disposed in an exhaust passage of an engine for reducing and purifying NOx in exhaust gas by a reducing agent component in the exhaust gas, and a flow rate detection for detecting a flow rate of the exhaust gas passing through the catalyst. Means, temperature detection means for detecting the temperature of the catalyst, and at least the exhaust gas flow rate is a predetermined value based on the exhaust gas flow rate detected by the flow rate detection means and the catalyst temperature detected by the temperature detection means. When the catalyst temperature is equal to or less than a predetermined value, the exhaust gas flow is more easily changed than when the exhaust gas flow rate is equal to or higher than a predetermined value and the catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined value. An exhaust gas purifying apparatus for an engine, comprising:
【請求項2】 請求項1に記載されているエンジンの排
気浄化装置において、 前記排気ガス状態変更手段は、少なくとも前記排気ガス
流量が所定値以下で且つ触媒温度が所定値以上のとき
は、該排気ガス流量が所定値以上で且つ触媒温度が所定
値以上のときよりも、前記排気ガス中の還元剤成分の量
を増大させることを特徴とするエンジンの排気浄化装
置。
2. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 1, wherein said exhaust gas state changing means is configured to output the exhaust gas state when the exhaust gas flow rate is at least a predetermined value and the catalyst temperature is at least a predetermined value. An exhaust gas purifying apparatus for an engine, wherein an amount of a reducing agent component in the exhaust gas is increased as compared with a case where an exhaust gas flow rate is a predetermined value or more and a catalyst temperature is a predetermined value or more.
【請求項3】 請求項2に記載されているエンジンの排
気浄化装置において、 前記排気ガス状態変更手段の作動によって増量される還
元剤成分がHCであることを特徴とするエンジンの排気
浄化装置。
3. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 2, wherein the reducing agent component increased by the operation of the exhaust gas state changing means is HC.
【請求項4】 請求項1又は請求項2に記載されている
エンジンの排気浄化装置において、 前記排気ガス状態変更手段は、少なくとも前記排気ガス
流量が所定値以下で且つ触媒温度が所定値以上のとき
は、該排気ガス流量が所定値以上で且つ触媒温度が所定
値以上のときよりも、前記排気ガス中の芳香族炭化水素
の割合を増大させることを特徴とするエンジンの排気浄
化装置。
4. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 1, wherein the exhaust gas state changing means is configured such that at least the exhaust gas flow rate is equal to or lower than a predetermined value and the catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined value. An exhaust gas purifying apparatus for an engine, wherein the ratio of the aromatic hydrocarbons in the exhaust gas is higher than when the exhaust gas flow rate is equal to or higher than a predetermined value and the catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined value.
【請求項5】 請求項1又は請求項2に記載されている
エンジンの排気浄化装置において、 前記排気ガス状態変更手段は、少なくとも前記排気ガス
流量が所定値以下で且つ触媒温度が所定値以上のとき
は、該排気ガス流量が所定値以上で且つ触媒温度が所定
値以上のときよりも、前記排気ガスの温度を低下させる
ことを特徴とするエンジンの排気浄化装置。
5. The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to claim 1, wherein the exhaust gas state changing means is configured so that at least the exhaust gas flow rate is equal to or lower than a predetermined value and the catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined value. An exhaust gas purifying device for an engine, wherein the temperature of the exhaust gas is reduced when the exhaust gas flow rate is equal to or higher than a predetermined value and the catalyst temperature is equal to or higher than a predetermined value.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008101528A (en) * 2006-10-18 2008-05-01 Toyota Motor Corp Direct injection type internal combustion engine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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