JP2001164968A - Exhaust emission control device for diesel engine - Google Patents

Exhaust emission control device for diesel engine

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JP2001164968A
JP2001164968A JP34572099A JP34572099A JP2001164968A JP 2001164968 A JP2001164968 A JP 2001164968A JP 34572099 A JP34572099 A JP 34572099A JP 34572099 A JP34572099 A JP 34572099A JP 2001164968 A JP2001164968 A JP 2001164968A
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nox
combustion
injection timing
fuel injection
nitrogen oxides
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靖久 北原
Tetsuya Uehara
哲也 上原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable reduction and purifying of trapped nitrogen oxides while suppressing torque fluctuation within a wide range in a device equipped with a nitrogen oxides trapping catalyst on an exhaust passage for trapping the nitrogen oxides in exhaust gas when HC density in the exhaust gas flowing thereinto is small, and discharging the trapped nitrogen oxides when the HC density is high for discharging and reducing nitrogen oxides. SOLUTION: An exhaust gas recirculation ratio and swirl are set high in a specified operation condition, that is, in an MK area (S3). An ignition timing is set after TDC (S8), and low temperature premix combustion (MK combustion) is carried out. A generation amount of nitrogen oxides is thus reduced. A trapping amount of the nitrogen oxides in a nitrogen oxide trapping catalyst is sensed. When the amount reaches a specified value or higher, the ignition timing is so shifted as to be before TDC with high swirl and high exhaust gas recirculation ratio (S4 to S7). Combustion is changed over to premix combustion with early ignition, for increasing HC density, discharging the nitrogen oxides from the nitrogen oxides trapping catalyst, and attaining reduction and purifying.

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、ディーゼルエンジ
ンの排気浄化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for purifying exhaust gas of a diesel engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンは、全運転領域にお
いて、A/F(空燃比)20以上のリーン状態で運転さ
れており、排気が酸素雰囲気であることから、排気後処
理、特に触媒については、一般に排気中のHC、SOF
のみを酸化する触媒が用いられている。
2. Description of the Related Art Diesel engines are operated in a lean state with an A / F (air-fuel ratio) of 20 or more in all operating ranges, and the exhaust gas is in an oxygen atmosphere. HC, SOF in exhaust gas
A catalyst that oxidizes only the catalyst is used.

【0003】このようなディーゼルエンジンにおいて、
排気中のNOxを低減するため、特開平8−21892
0号公報に示されるように、排気通路に、流入する排気
空燃比がリーンのときに排気中のNOxを吸収し、流入
する排気の酸素濃度が低下したときに吸収したNOxを
放出するNOx吸収材を配置し、このNOx吸収材から
NOxを放出させるべきときに、A/Fをリッチに切換
えて(リッチスパイク)、吸収材に吸収させたNOxを
還元浄化するようにしたものがある。
In such a diesel engine,
To reduce NOx in exhaust gas, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-21892.
As shown in Japanese Patent Publication No. 0, NOx absorption absorbs NOx in the exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio flowing into the exhaust passage is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration of the flowing exhaust gas decreases. A material is arranged, and when NOx is to be released from the NOx absorbent, the A / F is switched to rich (rich spike) to reduce and purify the NOx absorbed by the absorbent.

【0004】この場合のリッチ化は、燃料噴射量を大幅
に増量して、空気過剰率を低下させることにより行う
が、ディーゼルエンジンの一般的な燃焼形態である拡散
燃焼において燃料噴射量を増量すると、増量した燃料の
大部分が燃焼せず、大量のスモークが発生することか
ら、燃焼開始前に燃焼室内に噴射される燃料の量を増大
させることにより、噴射燃料と空気との予混合燃焼に寄
与する燃料の量を、噴射燃料により燃焼室内に生じる拡
散燃焼に寄与する燃料の量に対して増大させており、ま
た、予混合燃焼による燃焼室内での燃焼の運転性に与え
る影響が許容範囲内となる負荷条件、すなわち低負荷領
域において、行っている。言い換えれば、低負荷領域に
おいて早期噴射による予混合燃焼を活用することで、リ
ッチ化を可能としている。
In this case, the enrichment is performed by greatly increasing the fuel injection amount and lowering the excess air ratio. However, when the fuel injection amount is increased in diffusion combustion, which is a general combustion mode of a diesel engine, the fuel injection amount is increased. Since most of the increased fuel does not burn and a large amount of smoke is generated, the amount of fuel injected into the combustion chamber before the start of combustion is increased, so that premixed combustion of injected fuel and air can be achieved. The amount of fuel contributing is increased relative to the amount of fuel contributing to diffusion combustion generated in the combustion chamber by the injected fuel, and the effect of premixed combustion on the operability of combustion in the combustion chamber is within an allowable range. This is performed under the internal load condition, that is, in the low load region. In other words, enrichment is enabled by utilizing premixed combustion by early injection in a low load region.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低負荷
領域でリッチスパイクを行うことは、大幅な燃費悪化と
トルク変動とを伴い、運転性の悪化を招く恐れがある。
また、NOx排出量の多い中負荷〜高負荷領域でトルク
変動が大きいことを理由にリッチスパイクを行わないと
すると、NOx吸収材のNOx吸収量がすぐ飽和に達し
てしまい、リッチスパイクのできる低負荷領域になるま
で、NOxを浄化することができないという問題点があ
る。
However, performing a rich spike in a low load range involves a significant deterioration in fuel efficiency and torque fluctuation, and may cause a deterioration in drivability.
Also, if rich spikes are not performed because the torque fluctuation is large in a medium load to high load region where the NOx emission is large, the NOx absorption amount of the NOx absorbent immediately reaches saturation, and the low spikes at which the rich spikes can be generated. There is a problem that NOx cannot be purified until the load region is reached.

【0006】一方、特開平8−86251号公報に開示
される燃焼方式がある。これは、所定の運転条件にて、
エンジンの燃焼温度を低下させる燃焼温度低下手段と、
噴射燃料の着火遅れ期間を長くする着火遅れ増長手段
と、燃焼室内にスワールを生成するスワール生成手段と
を備え、比較的低温で予混合燃焼を行い、NOxとスモ
ークとを同時に低減させる燃焼方式で、燃焼速度を抑制
できるため燃焼音の低減にも効果がある。こうした燃焼
方式を、以下MK(Modulated Kinetic)燃焼と称する
こととする。
On the other hand, there is a combustion system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-86251. This means that under certain operating conditions,
Combustion temperature lowering means for lowering the combustion temperature of the engine;
Equipped with ignition delay increasing means for extending the ignition delay period of the injected fuel, and swirl generating means for generating swirl in the combustion chamber, performing premixed combustion at a relatively low temperature and simultaneously reducing NOx and smoke. Since the combustion speed can be suppressed, the combustion noise is also reduced. Hereinafter, such a combustion method is referred to as MK (Modulated Kinetic) combustion.

【0007】このMK燃焼を実現するための具体的な方
策としては、(1)大量EGR、(2)燃料噴射時期の
最適化、(3)高スワールの生成を行っている。 (1)大量EGR 予混合燃焼では燃焼が一気に行われるため、燃焼温度が
高くなりNOxが増加し、また燃焼音も大きくなるが、
大量のEGRを行うことにより、着火後の燃焼をゆっく
り行わせ、着火後の燃焼温度の上昇を抑えて、燃焼音や
NOxを低減させる。また、大量のEGRにより、着火
遅れ期間を長くすることで、燃料の気化のための時間が
十分にとれ、予混合燃焼とすることができる。
As concrete measures for realizing the MK combustion, (1) large EGR, (2) optimization of fuel injection timing, and (3) generation of high swirl are performed. (1) Mass EGR In premixed combustion, combustion is performed at a stretch, so combustion temperature increases, NOx increases, and combustion noise also increases.
By performing a large amount of EGR, the combustion after ignition is performed slowly, the rise in combustion temperature after ignition is suppressed, and the combustion noise and NOx are reduced. Further, by increasing the ignition delay period by a large amount of EGR, sufficient time for fuel vaporization can be obtained, and premix combustion can be performed.

【0008】(2)燃料噴射時期の最適化 従来、圧縮上死点TDCよりかなり前で開始されていた
燃料噴射をTDC以降に開始させること(噴射時期の遅
角化)により、圧縮された空気が膨張過程に入り、圧力
が下がり始めてから燃焼が行われるため、燃焼開始圧力
が低く抑えられる。また、この時期に噴射することで噴
射されてもすぐに着火せず、燃料の気化のための時間が
十分にとれ、予混合燃焼とすることができる。
(2) Optimization of Fuel Injection Timing Conventionally, fuel injection which was started considerably before the compression top dead center TDC is started after TDC (delaying the injection timing), so that compressed air is compressed. Enters the expansion process, and the combustion is performed after the pressure starts to decrease, so that the combustion start pressure can be kept low. Further, by injecting at this time, even if the fuel is injected, the fuel does not ignite immediately, so that a sufficient time for vaporizing the fuel can be taken and premix combustion can be performed.

【0009】(3)高スワールの生成 スワール制御弁等により、燃焼室内に高(強い)スワー
ルを生成し、燃料と空気との混合や燃焼を安定した形で
行わせる。
(3) Generation of high swirl High (strong) swirl is generated in the combustion chamber by a swirl control valve or the like, and mixing and combustion of fuel and air are performed in a stable manner.

【0010】本発明は、このような実状に鑑み、上記M
K燃焼を前提とし、排気通路にNOxトラップ材を備え
る場合に、燃料噴射時期の変更のみで、より広い領域
(低負荷〜中負荷領域)で、トルク変動を抑制しつつ、
NOxトラップ材の再生(トラップしたNOxの還元浄
化)を可能にすることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above situation,
Assuming K combustion, when the NOx trap material is provided in the exhaust passage, the torque fluctuation can be suppressed in a wider area (low load to medium load area) only by changing the fuel injection timing.
An object of the present invention is to enable regeneration of a NOx trap material (reduction and purification of trapped NOx).

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、図
1に示すように、エンジンの運転条件を検出する運転条
件検出手段と、所定の運転条件にてエンジンの燃焼温度
を低下させる燃焼温度低下手段と、前記所定の運転条件
にて噴射燃料の着火遅れ期間を長くする着火遅れ増長手
段と、前記所定の運転条件にて燃焼室内にスワールを生
成するスワール生成手段と、エンジンの排気通路に設置
され、流入する排気中のHC濃度が小のときは排気中の
NOxをトラップし、HC濃度が大のときはトラップし
たNOxを放出するNOxトラップ材と、を備えるディ
ーゼルエンジンにおいて、前記所定の運転条件であるこ
とを前提として、前記NOxトラップ材からNOxを放
出させるべきNOx放出条件を検出するNOx放出条件
検出手段と、前記NOx放出条件にて、燃料噴射時期を
進角させて、早期噴射の予混合燃焼とする燃料噴射時期
変更手段と、を設けて、ディーゼルエンジンの排気浄化
装置を構成する。
Accordingly, as shown in FIG. 1, the present invention provides an operating condition detecting means for detecting an operating condition of an engine, and a combustion device for lowering the combustion temperature of the engine under a predetermined operating condition. Temperature decreasing means, ignition delay increasing means for increasing the ignition delay period of the injected fuel under the predetermined operating conditions, swirl generating means for generating swirl in the combustion chamber under the predetermined operating conditions, and an exhaust passage of the engine. A NOx trap material installed when the HC concentration in the inflowing exhaust gas is low and traps NOx in the exhaust gas when the HC concentration is high, and releases the trapped NOx when the HC concentration is high. NOx release condition detecting means for detecting a NOx release condition for releasing NOx from the NOx trap material, on the assumption that At Ox release condition, the fuel injection timing is advanced, and the fuel injection timing changing means for premixed combustion of early injection, the provided, constituting a device for purifying exhaust gas of diesel engines.

【0012】請求項2に係る発明では、前記燃料噴射時
期変更手段は、燃料噴射時期を圧縮上死点以降から圧縮
上死点前に進角させることを特徴とする。請求項3に係
る発明では、前記NOx放出条件検出手段は、前記NO
xトラップ材のNOxトラップ量を検出するNOxトラ
ップ量検出手段を有し、前記所定の運転条件にて、前記
NOxトラップ材のNOxトラップ量が所定値以上のと
きを、NOx放出条件として検出することを特徴とす
る。
According to a second aspect of the present invention, the fuel injection timing changing means advances the fuel injection timing from after compression top dead center to before compression top dead center. In the invention according to claim 3, the NOx release condition detecting means includes the NOx release condition detecting means.
NOx trap amount detecting means for detecting the NOx trap amount of the x trap material, and detecting when the NOx trap amount of the NOx trap material is equal to or more than a predetermined value under the predetermined operating conditions as a NOx release condition. It is characterized by.

【0013】請求項4に係る発明では、前記NOx放出
条件検出手段は、計時手段を有し、前記所定の運転条件
にて、所定時間毎に周期的に、NOx放出条件を設定す
ることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, the NOx releasing condition detecting means has a time measuring means, and sets the NOx releasing condition periodically at predetermined time intervals under the predetermined operating conditions. And

【0014】請求項5に係る発明では、HC濃度が大の
ときはトラップしたNOxを放出して還元するNOxト
ラップ材と、前記NOxトラップ材の温度を検出するト
ラップ材温度検出手段を有し、前記燃料噴射時期変更手
段は、前記NOxトラップ材の温度が所定の温度範囲内
にあるときのみ、燃料噴射時期を進角させることを特徴
とする。
The invention according to claim 5 has a NOx trap material for releasing and reducing trapped NOx when the HC concentration is high, and a trap material temperature detecting means for detecting the temperature of the NOx trap material. The fuel injection timing changing means may advance the fuel injection timing only when the temperature of the NOx trapping material is within a predetermined temperature range.

【0015】請求項6に係る発明では、前記燃料噴射時
期変更手段は、燃料噴射時期の変更時に、燃料噴射時期
を徐々に変更することを特徴とする。
The invention according to claim 6 is characterized in that the fuel injection timing changing means gradually changes the fuel injection timing when changing the fuel injection timing.

【0016】[0016]

【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、燃焼温度
低下手段、着火遅れ増長手段及びスワール生成手段によ
るMK燃焼から、早期噴射による予混合燃焼に切換える
ことで、エンジンから排出されるHC濃度が大幅に増加
し、このHC濃度変動によってNOxトラップ材にトラ
ップしたNOxを放出させることができる。
According to the present invention, HC is discharged from the engine by switching from MK combustion by the combustion temperature lowering means, the ignition delay increasing means and the swirl generating means to premixed combustion by early injection. The concentration is greatly increased, and the NOx trapped in the NOx trapping material can be released by the HC concentration fluctuation.

【0017】また、MK燃焼を基本とするため、エンジ
ンから放出されるNOxの量は従来の通常燃焼に比べ格
段に減少する。よって、NOxトラップ材が飽和NOx
トラップ量に達するインターバルを延ばすことが可能と
なり、早期噴射による予混合燃焼によってHC濃度変動
を起こす頻度を少なくすることが可能となり、燃費悪化
等を抑制できる。
Further, since MK combustion is used as a basis, the amount of NOx released from the engine is significantly reduced as compared with conventional normal combustion. Therefore, when the NOx trap material is saturated NOx
The interval at which the trap amount is reached can be extended, the frequency of HC concentration fluctuations caused by premixed combustion by early injection can be reduced, and deterioration of fuel efficiency and the like can be suppressed.

【0018】また、早期噴射による予混合燃焼を実現す
るためには、着火遅れ期間の増大、均一な予混合気の形
成が必要であり、EGRによる着火遅れ期間の延長、高
スワールによる予混合気の形成で可能であることから、
基本的にはMK燃焼で行っている高EGR+高スワール
で対応可能である。よって、燃料噴射時期の変更のみ
で、MK燃焼→早期噴射による予混合燃焼に切換えが可
能であり、A/Fをほとんど変動させることなく、HC
濃度を変化させられることから、運転性の悪化もほとん
どない。
Further, in order to realize the premixed combustion by the early injection, it is necessary to increase the ignition delay period and to form a uniform premixed gas. The ignition delay period is extended by the EGR, and the premixed fuel is increased by the high swirl. Is possible with the formation of
Basically, it is possible to cope with high EGR and high swirl performed by MK combustion. Therefore, it is possible to switch from the MK combustion to the premixed combustion by the early injection only by changing the fuel injection timing, and it is possible to change the HC with almost no change in the A / F.
Since the concentration can be changed, there is almost no deterioration in drivability.

【0019】また、MK燃焼のためのMK領域は、低負
荷〜中負荷の広い範囲にまたがっており、小さいトルク
ショックでNOx浄化が可能なエリアが広いため、NO
x浄化を行いやすい。
The MK region for MK combustion extends over a wide range from low load to medium load, and the area where NOx can be purified with a small torque shock is wide.
x Easy to purify.

【0020】請求項2に係る発明によれば、燃料噴射時
期を圧縮上死点以降から圧縮上死点前に進角させること
で、MK燃焼(圧縮上死点以降の燃料噴射による予混合
燃焼)から、早期噴射(圧縮上死点前の燃料噴射)によ
る予混合燃焼に確実に切換えることができる。
According to the second aspect of the invention, the fuel injection timing is advanced from after compression top dead center to before compression top dead center, so that MK combustion (premixed combustion by fuel injection after compression top dead center) is performed. ) Can be reliably switched to premixed combustion by early injection (fuel injection before compression top dead center).

【0021】請求項3に係る発明によれば、NOxトラ
ップ材のNOxトラップ量を検出し、これが所定値以上
のときに、早期噴射による予混合燃焼に切換えて、NO
xの還元浄化を図るため、NOxトラップ材が飽和状態
に達する前に、NOxトラップ材を確実に再生できる。
According to the third aspect of the present invention, the NOx trapping amount of the NOx trapping material is detected, and when the NOx trapping amount is equal to or more than a predetermined value, the mode is switched to premix combustion by early injection to reduce
In order to reduce and purify x, the NOx trap material can be surely regenerated before the NOx trap material reaches a saturated state.

【0022】請求項4に係る発明によれば、所定時間毎
に周期的に、早期噴射による予混合燃焼に切換えるた
め、NOxのトラップ・脱離・浄化が確実に行われ、N
Oxトラップ材の性能を最大限発揮させることができ
る。
According to the present invention, trapping, desorption, and purification of NOx are reliably performed since the mode is switched to premix combustion by early injection periodically at predetermined time intervals.
The performance of the Ox trap material can be maximized.

【0023】請求項5に係る発明によれば、NOxトラ
ップ材の温度が所定の温度範囲内にあるときのみ、すな
わち、トラップしたNOxを還元する性能が高い所定の
温度範囲内にて、早期噴射による予混合燃焼に切換える
ことで、NOxの還元性能を向上することが可能とな
る。
According to the fifth aspect of the invention, the early injection is performed only when the temperature of the NOx trapping material is within the predetermined temperature range, that is, within the predetermined temperature range in which the performance of reducing trapped NOx is high. , It is possible to improve the NOx reduction performance.

【0024】請求項6に係る発明によれば、燃料噴射時
期の変更時に、燃料噴射時期を徐々に変更することで、
トルクショックを更に低減することができる。
According to the invention of claim 6, when the fuel injection timing is changed, the fuel injection timing is gradually changed,
Torque shock can be further reduced.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て説明する。図2は本発明の実施形態を示すディーゼル
エンジンのシステム図である。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 2 is a system diagram of a diesel engine showing an embodiment of the present invention.

【0026】ディーゼルエンジン(エンジン本体)1の
各気筒には、直噴式の燃料噴射弁2が取付けられてい
る。各燃料噴射弁2へは、共通のコモンレール(燃料蓄
圧配管)3から高圧燃料が供給される。コモンレール3
へは、エンジン駆動されるサプライポンプ4から高圧燃
料が圧送される。このようなコモンレール式の燃料噴射
装置を用いることにより、高圧燃料を任意の時期に筒内
に噴射することが可能である。
Each cylinder of the diesel engine (engine main body) 1 is provided with a direct injection type fuel injection valve 2. Each fuel injection valve 2 is supplied with high-pressure fuel from a common common rail (fuel pressure accumulation pipe) 3. Common rail 3
Is supplied from the supply pump 4 driven by the engine. By using such a common rail type fuel injection device, it is possible to inject high-pressure fuel into the cylinder at any time.

【0027】エンジン1への吸気通路は、吸気管5及び
吸気マニホールド6により構成され、エンジン1からの
排気通路は、排気マニホールド7及び排気管8により構
成される。
An intake passage to the engine 1 is constituted by an intake pipe 5 and an intake manifold 6, and an exhaust passage from the engine 1 is constituted by an exhaust manifold 7 and an exhaust pipe 8.

【0028】吸気通路(吸気管5)には、ターボチャー
ジャ9、詳しくは、排気通路(排気管8)側の排気ター
ビン9aにより駆動される吸気コンプレッサ9bが介装
されている。このターボチャージャ9は、排気タービン
9a側に可変ノズル機構が付いており、そのノズル開度
を調整することで、任意の過給圧に制御可能である。
A turbocharger 9, more specifically, an intake compressor 9b driven by an exhaust turbine 9a on the exhaust passage (exhaust pipe 8) side is interposed in the intake passage (intake pipe 5). The turbocharger 9 has a variable nozzle mechanism on the exhaust turbine 9a side, and can control the turbocharging pressure to an arbitrary boost pressure by adjusting the nozzle opening.

【0029】また、排気通路(排気管8)から吸気通路
(吸気マニホールド6)へ、排気の一部(EGRガス)
を還流させるべく、EGR通路10が設けられ、該EG
R通路10には、EGR制御弁11が介装されている。
A part of the exhaust gas (EGR gas) from the exhaust passage (exhaust pipe 8) to the intake passage (intake manifold 6).
An EGR passage 10 is provided to recirculate the EG.
An EGR control valve 11 is interposed in the R passage 10.

【0030】また、図2には示していないが、吸気マニ
ホールド6又は吸気ポートには、スワール生成手段が設
けられている。スワール生成手段としては、バタフライ
バルブの一部に切欠きを有するスワール制御弁を用いて
もよいが、ここでは、図3及び図4に示すような回転ブ
レード式の可変スワール装置45を設けて、筒内のスワ
ールを任意に設定可能としてある。
Although not shown in FIG. 2, the intake manifold 6 or the intake port is provided with a swirl generating means. As the swirl generating means, a swirl control valve having a notch in a part of the butterfly valve may be used. Here, a variable swirl device 45 of a rotary blade type as shown in FIGS. 3 and 4 is provided. The swirl in the cylinder can be set arbitrarily.

【0031】可変スワール装置45は、いわゆるヘリカ
ル型の吸気ポート46(略直線状の吸気路46aと吸気
弁軸回りの渦巻状路46bとで形成される)の渦巻状路
46bの近くに位置して回転自在に設けられる回転ブレ
ード47と、この回転ブレード47に連結させたリンク
機構48と、このリンク機構48を駆動する負圧アクチ
ュエータ49と、この負圧アクチュエータ49の負圧作
動室50への負圧を制御する負圧調整弁51とからな
り、回転ブレード47の回転位置でスワール比の調整が
可能である。例えば、回転ブレード47が図4(A)の
位置で高スワール比となり、図4(B)の位置までくる
と、低スワール比となる。この回転ブレード方式は、レ
スポンスも早く、広範囲でスワール制御が可能である。
そのため、スワール比に敏感に反応するHCの低減に適
している。
The variable swirl device 45 is located near a spiral path 46b of a so-called helical intake port 46 (formed of a substantially linear intake path 46a and a spiral path 46b around the intake valve axis). A rotating blade 47 rotatably provided, a link mechanism 48 connected to the rotating blade 47, a negative pressure actuator 49 for driving the link mechanism 48, and a negative pressure operating chamber 50 of the negative pressure actuator 49. The swirl ratio can be adjusted at the rotational position of the rotary blade 47 by including a negative pressure adjusting valve 51 for controlling a negative pressure. For example, when the rotating blade 47 reaches the position shown in FIG. 4A, the swirl ratio becomes high, and when it reaches the position shown in FIG. 4B, the swirl ratio becomes low. This rotary blade system has a quick response and enables swirl control over a wide range.
Therefore, it is suitable for reducing HC which reacts sensitively to the swirl ratio.

【0032】排気通路(排気管8)の排気タービン9a
下流には、NOxトラップ材の機能を有するNOxトラ
ップ触媒12が配置されている。このNOxトラップ触
媒12としては、本出願人が特願平10−319689
号で出願しているようなものがあり、例えば、カリウ
ム、ナトリウム、リチウム、セシウムからなるアルカリ
金属、バリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロン
チウムからなるアルカリ土類金属、ランタン、セリウ
ム、プラセオジウム、ネオジウム、サマリウムからなる
希土類、マンガン、鉄、ニッケル、コバルトからなる遷
移金属、ジルコニウム、イットリウムから選ばれた少な
くとも1つと、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウ
ムから選ばれた少なくとも1つとを含む触媒で、リーン
域(A/F>18)で触媒入口のHC濃度が変動する
と、トラップしていたNOxを放出して還元浄化するこ
とができる。
Exhaust turbine 9a in the exhaust passage (exhaust pipe 8)
Downstream, a NOx trap catalyst 12 having the function of a NOx trap material is disposed. As the NOx trap catalyst 12, the present applicant has disclosed in Japanese Patent Application No. 10-319689.
There are, for example, potassium, sodium, lithium, alkali metals consisting of cesium, barium, magnesium, calcium, alkaline earth metals consisting of strontium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, from samarium A catalyst comprising at least one selected from the group consisting of rare earths, transition metals composed of manganese, iron, nickel and cobalt, zirconium and yttrium, and at least one selected from platinum, palladium, rhodium and iridium, in a lean region (A / When F> 18) and the HC concentration at the catalyst inlet fluctuates, the trapped NOx can be released and reduced and purified.

【0033】すなわち、図5に示すように、リーン域
で、雰囲気に還元剤となるHC、COが少ない状態であ
ると、NOxはNO3 の状態でトラップ材にトラップさ
れる。そして、雰囲気に還元剤となるHC、COが多い
状態では、NO3 はトラップ材から放出され、N2 に還
元される。
That is, as shown in FIG. 5, when the atmosphere is in a lean state where the atmosphere contains a small amount of HC and CO as reducing agents, NOx is trapped in the trapping material in a state of NO 3 . When the atmosphere contains a large amount of HC and CO as reducing agents, NO 3 is released from the trapping material and reduced to N 2 .

【0034】従って、図6に示すように、触媒入口のH
C濃度(エンジン出口HC濃度)を変動させることで、
NOxのトラップ、放出還元が起きるのである。図6の
下のグラフは、エンジン出口でのHC濃度を小(区間T
1)から大(区間T2)に変化させた場合を示し、図6
の上のグラフは、横軸(時間軸)を下のグラフと対応さ
せて排気管出口でのNOx濃度の変化を示している。
Therefore, as shown in FIG.
By changing the C concentration (HC concentration at the engine outlet),
NOx trapping and emission reduction occur. The lower graph in FIG. 6 shows that the HC concentration at the engine outlet is small (section T
FIG. 6 shows a case where the value is changed from 1) to large (section T2).
The upper graph shows the change in NOx concentration at the outlet of the exhaust pipe, with the horizontal axis (time axis) corresponding to the lower graph.

【0035】図6によれば、区間T1ではHC濃度小の
ため、NOxトラップ量が大きい。区間T2でHC濃度
が大となると、区間T1でトラップされたNOxが放出
される(区間T2A)。ここでの放出量は、前の区間
(T1、周期的に見るとT1とT2B)でトラップされ
たNOx量よりも少ない量が放出されており、その差が
NOx浄化量となる。放出が終わると、再びNOxがト
ラップされるが、HC濃度大の区間T2BでのNOxト
ラップ量は区間T1より少ない。
According to FIG. 6, the NOx trap amount is large in the section T1 due to the low HC concentration. When the HC concentration becomes high in the section T2, NOx trapped in the section T1 is released (section T2A). The amount of release here is smaller than the amount of NOx trapped in the previous section (T1, T1 and T2B when viewed periodically), and the difference is the NOx purification amount. When the release is completed, NOx is trapped again, but the NOx trap amount in the section T2B where the HC concentration is high is smaller than that in the section T1.

【0036】また、表1に放出還元過程の雰囲気酸素濃
度に応じた区間T1、T2でのNOx低減率を示すよう
に、HC濃度変動型のNOxトラップ触媒12は、A/
F>18(酸素濃度10%以上)の領域でその効果が更
に発揮される。
Further, as shown in Table 1, the NOx reduction rate in the sections T1 and T2 according to the atmospheric oxygen concentration in the release reduction process, the HC concentration variation type NOx trap catalyst 12
The effect is further exhibited in a region where F> 18 (oxygen concentration is 10% or more).

【0037】[0037]

【表1】 ここにおいて、コモンレール燃料噴射系の燃料噴射弁
2、EGR制御弁11、可変スワール装置45(負圧調
整弁51)の作動は、エンジンコントロールユニット
(以下ECUという)13からの信号によって制御され
る。
[Table 1] Here, the operations of the fuel injection valve 2, the EGR control valve 11, and the variable swirl device 45 (the negative pressure adjusting valve 51) of the common rail fuel injection system are controlled by a signal from an engine control unit (hereinafter referred to as ECU) 13.

【0038】このECU13には、エンジン回転数セン
サ、アクセル開度センサ等の他、トラップ材温度検出手
段として、NOxトラップ触媒12入口の排気温度を検
出する温度センサ14から信号が入力されている。
The ECU 13 receives signals from an engine speed sensor, an accelerator opening sensor and the like, as well as a temperature sensor 14 for detecting the exhaust gas temperature at the inlet of the NOx trap catalyst 12 as a trap material temperature detecting means.

【0039】かかるECU13による制御内容を第1実
施形態である図7のフローチャートに基づいて説明す
る。ステップ1(図にはS1と記す。以下同様)では、
エンジン回転数とアクセル開度(トルク)とから、運転
条件を読込む。この部分が運転条件検出手段に相当す
る。
The control by the ECU 13 will be described with reference to the flowchart of FIG. 7 which is the first embodiment. In step 1 (referred to as S1 in the figure, the same applies hereinafter),
The operating conditions are read from the engine speed and the accelerator opening (torque). This part corresponds to operating condition detecting means.

【0040】ステップ2では、運転条件の判定、すなわ
ち、図8に示すMK燃焼のためのMK領域(低負荷〜中
負荷領域)か否かの判定を行う。MK領域の場合は、ス
テップ3へ進んで、高EGR率(EGR率30%以
上)、高スワールに設定し、また、所定の条件に合致し
ない限り、ステップ8へ進んで、噴射時期を圧縮上死点
TDC以降(例えば4°ATDC)に設定し、噴射時期
がTDC以降の予混合燃焼(MK燃焼)を行わせる。
In step 2, the operating conditions are determined, that is, whether or not the engine is in the MK range (low load to medium load range) for MK combustion shown in FIG. In the case of the MK region, the process proceeds to step 3 to set a high EGR rate (EGR rate of 30% or more) and a high swirl. Unless a predetermined condition is satisfied, the process proceeds to step 8 to increase the injection timing. The injection timing is set after the dead center TDC (for example, 4 ° ATDC), and the premix combustion (MK combustion) after the injection timing TDC is performed.

【0041】ここで、高EGR率に設定する部分が燃焼
温度低下手段に相当し、高EGR率に設定する部分及び
噴射時期をTDC以降に設定する部分が着火遅れ増長手
段に相当し、高スワールに設定する部分がスワール生成
手段に相当する。
Here, the portion for setting the high EGR rate corresponds to the combustion temperature lowering means, and the portion for setting the high EGR rate and the portion for setting the injection timing after TDC correspond to the ignition delay increasing means. Corresponds to the swirl generating means.

【0042】噴射時期がTDC以降の予混合燃焼(MK
燃焼)を実現すれば、図9に示すように低負荷〜中負荷
の広い運転領域(MK領域)でNOxの排出量が抑制さ
れる。図9において、MK領域では、等NOx排出量線
の間隔があいており、NOx排出量の増加もゆるやかで
あることがわかる。
Premixed combustion (MK) whose injection timing is after TDC
If combustion is realized, NOx emission is suppressed in a wide operating range (MK range) of low to medium loads as shown in FIG. In FIG. 9, in the MK region, there is an interval between the equal NOx emission lines, and it can be seen that the increase in the NOx emission is also gradual.

【0043】また、高EGR、高スワール、噴射時期リ
タードによって、低温予混合燃焼が実現されるので、図
10の特にIT=4°ATDCの場合に示すように、ス
モークの悪化なしにNOxを大幅に低減することが可能
となる。その結果、MK領域においてはNOx排出量を
従来のディーゼルエンジンに対して大幅に低減すること
が可能となる。
Further, since low-temperature premixed combustion is realized by high EGR, high swirl, and injection timing retard, as shown particularly in the case of IT = 4 ° ATDC in FIG. 10, NOx is greatly reduced without deterioration of smoke. It becomes possible to reduce to. As a result, in the MK region, the amount of NOx emission can be greatly reduced as compared with the conventional diesel engine.

【0044】ステップ4では、NOxトラップ触媒12
へのNOxトラップ量を判定する。判定は、図9に示し
たエンジン回転数及びトルクに対するNOx排出量のマ
ップから、エンジンから排出されるNOx排出量を読込
み、その運転状態の時間頻度からNOxトラップ触媒1
2へのNOxトラップ量を算出し、これを所定値と比較
する。この部分がNOx放出条件検出手段(NOxトラ
ップ量検出手段)に相当する。
In step 4, the NOx trap catalyst 12
The amount of NOx trapping to is determined. The determination is made by reading the NOx emission amount discharged from the engine from the map of the NOx emission amount with respect to the engine speed and the torque shown in FIG.
Then, the amount of NOx trapping to No. 2 is calculated and compared with a predetermined value. This part corresponds to NOx release condition detecting means (NOx trap amount detecting means).

【0045】NOxトラップ量判定の結果、NOxトラ
ップ量≧所定値の場合(NOxトラップ量が飽和近くに
達している場合)は、ステップ7へ進む。ステップ7で
は、所定時間、噴射時期をTDC前(例えば吸気行程
中)に変更する。すなわち、噴射時期をTDC前とする
早期噴射による予混合燃焼に切換える。この部分が燃料
噴射時期変更手段に相当する。ここで、早期噴射によっ
て予混合燃焼を達成するためには、従来の非MK燃焼の
噴射時期である上死点前15〜5°よりも更に早期(例
えば上死点前100°)に噴射する必要がある。
If the result of the NOx trap amount determination is that NOx trap amount ≧ predetermined value (when the NOx trap amount has reached near saturation), the routine proceeds to step 7. In step 7, the injection timing is changed for a predetermined time before TDC (for example, during the intake stroke). That is, the injection timing is switched to the premixed combustion by the early injection with the injection timing before TDC. This part corresponds to the fuel injection timing changing means. Here, in order to achieve premixed combustion by early injection, injection is performed earlier (for example, 100 ° before top dead center) than 15 to 5 ° before top dead center, which is a conventional non-MK combustion injection timing. There is a need.

【0046】噴射時期がTDC以降の予混合燃焼(MK
燃焼)から噴射時期がTDC前の早期噴射による予混合
燃焼(早期予混合燃焼)に切換えることで、図6に示し
たように、排気中のHC濃度が増大する。これにより、
NOxトラップ触媒12からNOxが放出されて、還元
浄化される。
The premixed combustion (MK
By switching the injection timing from combustion to premixed combustion by early injection before TDC (early premixed combustion), the HC concentration in the exhaust gas increases as shown in FIG. This allows
NOx is released from the NOx trap catalyst 12 and reduced and purified.

【0047】早期予混合燃焼を実現するためには、
(1)着火遅れ期間の増大、(2)均一な予混合気の形
成が必要であり、本実施形態では、(1)EGRによる
着火遅れ期間の延長、(2)高スワールによる予混合気
の形成で可能であることから、基本的にはMK燃焼で行
っている高スワール+高EGRで対応可能である。よっ
て、スワール可変装置45はMK燃焼時と同様に高スワ
ールを発生するように維持し、かつ低温で燃焼させるた
めEGR制御弁11によりEGRガスも導入しているこ
とから、噴射時期の変更のみで、MK燃焼→早期予混合
燃焼に切換えが可能であり、A/Fをほとんど変動させ
ることなく、HC濃度を変化させられることから、運転
性の悪化もほとんどない。
In order to realize early premix combustion,
(1) It is necessary to increase the ignition delay period, and (2) it is necessary to form a uniform premixed gas. In this embodiment, (1) the ignition delay period is extended by EGR, and (2) the premixed gas is increased by high swirl. Since formation is possible, basically, high swirl and high EGR performed in MK combustion can be used. Therefore, the swirl variable device 45 maintains the high swirl as in the case of the MK combustion, and also introduces the EGR gas by the EGR control valve 11 for combustion at a low temperature. , MK combustion → early premix combustion, and the HC concentration can be changed with little change in A / F, so that there is almost no deterioration in drivability.

【0048】MK燃焼と早期予混合燃焼との切換えに際
しては、図11に示すように、噴射時期を徐々に変更す
るように、より具体的には、MK燃焼用の噴射量(MK
噴射量)と早期予混合燃焼用の噴射量(早期噴射量)と
の割合を徐々に変化させるようにして、急激な燃焼状態
の変化を回避してトルクショックが生じることを防止す
るとよい。
When switching between MK combustion and early premix combustion, as shown in FIG. 11, the injection timing is gradually changed, and more specifically, the injection amount (MK combustion) for MK combustion is changed.
It is preferable to gradually change the ratio between the injection amount for the early premixed combustion (early injection amount) and the injection amount for the early premixed combustion so as to avoid a sudden change in the combustion state and to prevent the occurrence of torque shock.

【0049】図11において、カーブAは全燃料噴射量
に対するTDCより早期(例えば吸気行程中)に噴射さ
れる予混合気形成用の燃料の量(早期噴射量)の割合
を、同様にカーブBは全燃料噴射量に対するMK燃焼時
の噴射時期に噴射される燃料の量(MK噴射量)の割合
を示している。また、横軸は、MK燃焼から早期予混合
燃焼への移行の経過時間を示し、Tで示した期間はMK
燃焼から早期予混合燃焼へ完全に移行するまでの期間を
示している。
In FIG. 11, curve A represents the ratio of the amount of premixed fuel forming fuel (early injection amount) injected earlier than TDC (for example, during the intake stroke) relative to the total fuel injection amount, and similarly curve B Indicates the ratio of the amount of fuel (MK injection amount) injected at the injection timing during MK combustion to the total fuel injection amount. The horizontal axis indicates the elapsed time from the transition from MK combustion to early premix combustion, and the period indicated by T indicates the MK combustion.
The period from combustion to the early premix combustion is completely shown.

【0050】図11について説明すると、本実施形態で
は、通常運転時にはTDC以降に全量(100%)の燃
料が噴射されており、早期予混合燃焼への切換時には期
間Tの間にTDC以降における燃料噴射量は徐々に低減
され、期間T終了時にはゼロになるようにされる(カー
ブB)。また、早期噴射される燃料量は通常運転時には
ゼロであり、早期予混合燃焼への切換時には期間Tの間
に0から100%まで増量される。すなわち、MK燃焼
から早期予混合燃焼への移行期間Tの間には、早期噴射
とMK燃焼のためのTDC以降噴射との両方が行われ
る。このように、MK燃焼から早期予混合燃焼への切換
えを急激に行うのではなく、ある移行期間Tを設け、こ
の期間T内にMK燃焼から早期予混合燃焼への切換えを
徐々に進行させることにより、MK燃焼から早期予混合
燃焼への切換えによるトルクショックの発生が防止され
る。
Referring to FIG. 11, in this embodiment, during normal operation, the entire amount (100%) of fuel is injected after TDC, and during switching to early premixed combustion, the fuel after TDC during period T is switched. The injection amount is gradually reduced to zero at the end of the period T (curve B). Further, the amount of fuel injected early is zero during normal operation, and is increased from 0 to 100% during the period T during switching to early premixed combustion. That is, during the transition period T from the MK combustion to the early premix combustion, both the early injection and the injection after the TDC for the MK combustion are performed. As described above, instead of rapidly switching from MK combustion to early premix combustion, a certain transition period T is provided, and switching from MK combustion to early premix combustion gradually proceeds within this period T. Accordingly, occurrence of torque shock due to switching from MK combustion to early premix combustion is prevented.

【0051】尚、図11は、MK燃焼から早期予混合燃
焼への移行についてのみ示しているが、同様に早期予混
合燃焼からMK燃焼に復帰する際にも移行期間を設け、
燃焼の切換えを徐々に行うようにすれば、MK燃焼と早
期予混合燃焼との切換えに伴うトルクショックの発生が
完全に防止される。
Although FIG. 11 shows only the transition from MK combustion to early premix combustion, a transition period is similarly provided when returning from early premix combustion to MK combustion.
If the switching of the combustion is performed gradually, the occurrence of the torque shock accompanying the switching between the MK combustion and the early premix combustion is completely prevented.

【0052】次に本発明の第2実施形態について説明す
る。図12は本発明の第2実施形態の制御フローチャー
トである。トラップしたNOxを還元する性能(NOx
転化率)が高い所定温度範囲で早期噴射による予混合燃
焼に切換えることで、NOxの還元性能を向上すること
が可能となる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 12 is a control flowchart according to the second embodiment of the present invention. Performance of reducing trapped NOx (NOx
By switching to premixed combustion by early injection in a predetermined temperature range where the conversion rate is high, NOx reduction performance can be improved.

【0053】そこで、図13に示すような触媒活性温度
域(T1〜T2の排温条件、例えば200〜400℃)
でのみ、早期予混合燃焼に切換える。このため、図12
のフローでは、図7のフローに対し、ステップ6が追加
されている。
Therefore, the catalyst activation temperature range as shown in FIG. 13 (T1 to T2 exhaust temperature conditions, for example, 200 to 400 ° C.)
Only to switch to early premix combustion. Therefore, FIG.
In the flow of (1), step 6 is added to the flow of FIG.

【0054】すなわち、ステップ4にてNOxトラップ
量が所定値以上と判定された場合に、ステップ6に進
む。ステップ6では、温度センサ14により検出される
NOxトラップ触媒12入口の排気温度(トラップ材温
度、触媒温度)が図13に示す触媒の還元活性の高い活
性温度範囲T1〜T2内であるか否かを判定する。この
部分がトラップ材温度検出手段に相当する。
That is, if it is determined in step 4 that the NOx trap amount is equal to or larger than the predetermined value, the process proceeds to step 6. In step 6, it is determined whether or not the exhaust temperature (trap material temperature, catalyst temperature) at the inlet of the NOx trap catalyst 12 detected by the temperature sensor 14 is within the active temperature range T1 to T2 in which the reduction activity of the catalyst is high as shown in FIG. Is determined. This portion corresponds to the trap material temperature detecting means.

【0055】この結果、活性温度範囲内の場合は、NO
xの還元浄化が可能であるため、ステップ7へ進んで、
噴射時期をTDC前に変更し、早期予混合燃焼に切換え
る。これに対し、活性温度範囲外で、触媒の活性がない
状態では、早期予混合燃焼によりHC濃度変動を与えて
もその効果が得られないことから、ステップ8へ進んで
噴射時期がTDC以降のMK燃焼のままとする。
As a result, when the temperature is within the activation temperature range, NO
Since the reduction purification of x is possible, proceed to Step 7
The injection timing is changed before TDC to switch to early premix combustion. On the other hand, when the catalyst is not active outside the activation temperature range, the effect cannot be obtained even if the HC concentration fluctuates due to the early premixed combustion. Leave MK burning.

【0056】次に本発明の第3実施形態について説明す
る。図14は本発明の第3実施形態の制御フローチャー
トである。触媒の活性領域で周期的にHC濃度変動を起
こしてやることで、NOxのトラップ・脱離・浄化が確
実に行われ、触媒の性能を最大限発揮させることができ
る。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 is a control flowchart according to the third embodiment of the present invention. By causing the HC concentration to fluctuate periodically in the active region of the catalyst, trapping, desorption, and purification of NOx are reliably performed, and the performance of the catalyst can be maximized.

【0057】そこで、所定時間毎に周期的にMK燃焼か
ら早期予混合燃焼にを切換えることで、確実にトラップ
したNOxを浄化する。このため、図14のフローで
は、図12のフローに対し、ステップ4の代わりに、ス
テップ5が設けられている。
Therefore, by periodically switching from MK combustion to early premix combustion at predetermined time intervals, trapped NOx is reliably purified. For this reason, in the flow of FIG. 14, step 5 is provided instead of step 4 in the flow of FIG.

【0058】すなわち、MK領域にて、ステップ5に進
む。ステップ5では、所定時間毎のNOx放出周期か否
かを判定する。具体的には、噴射時期がTDC以降のM
K燃焼の継続時間を計時し、この時間が所定時間以上と
なった場合に、NOx放出周期とする。この部分がNO
x放出条件検出手段(計時手段)に相当する。
That is, the process proceeds to step 5 in the MK area. In step 5, it is determined whether or not the cycle is the NOx release cycle every predetermined time. Specifically, the injection timing is M
The continuation time of K combustion is measured, and when this time becomes a predetermined time or more, the NOx release cycle is set. This part is NO
It corresponds to x release condition detecting means (time measuring means).

【0059】そして、NOx放出周期の場合に、ステッ
プ6に進み、活性温度範囲内であれば、更にステップ7
に進んで、噴射時期をTDC前に変更し、早期予混合燃
焼に切換える。
Then, in the case of the NOx release cycle, the process proceeds to step 6, and if it is within the activation temperature range, step 7 is performed.
To change the injection timing to before TDC, and switch to early premix combustion.

【0060】このように、周期的にMK燃焼と早期予混
合燃焼を切換えることで、NOxトラップ触媒12にト
ラップされたNOxを常時脱離・浄化できる。
As described above, by periodically switching between MK combustion and early premix combustion, NOx trapped in the NOx trap catalyst 12 can be constantly desorbed and purified.

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

【図1】 本発明の構成を示す機能ブロック図FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of the present invention.

【図2】 本発明の実施形態を示すディーゼルエンジン
のシステム図
FIG. 2 is a system diagram of a diesel engine showing an embodiment of the present invention.

【図3】 可変スワール装置の構成図FIG. 3 is a configuration diagram of a variable swirl device.

【図4】 可変スワール装置によるスワール生成の様子
を示す斜視図
FIG. 4 is a perspective view showing a state of swirl generation by the variable swirl device.

【図5】 NOxトラップ触媒のNOxトラップ・放出
還元機構を示す図
FIG. 5 is a diagram showing a NOx trap / release / reduction mechanism of a NOx trap catalyst.

【図6】 HC濃度変動によるNOxトラップ・放出還
元作用を示す図
FIG. 6 is a diagram showing the NOx trapping / release / reduction action due to HC concentration fluctuation.

【図7】 第1実施形態の制御フローチャートFIG. 7 is a control flowchart of the first embodiment.

【図8】 MK領域を示す図FIG. 8 is a diagram showing an MK region.

【図9】 エンジンNOx排出量マップを示す図FIG. 9 is a diagram showing an engine NOx emission map.

【図10】 NOx及びスモーク発生量を示す図FIG. 10 is a graph showing the amounts of NOx and smoke generated.

【図11】 MK燃焼と早期予混合燃焼との切換時の噴
射量割合を示す図
FIG. 11 is a diagram showing an injection amount ratio at the time of switching between MK combustion and early premix combustion.

【図12】 第2実施形態の制御フローチャートFIG. 12 is a control flowchart of a second embodiment.

【図13】 NOxトラップ触媒の活性温度範囲を示す
FIG. 13 is a diagram showing an activation temperature range of the NOx trap catalyst.

【図14】 第3実施形態の制御フローチャートFIG. 14 is a control flowchart of the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ディーゼルエンジン 2 燃料噴射弁 3 コモンレール 4 サプライポンプ 5 吸気管 6 吸気マニホールド 7 排気マニホールド 8 排気管 9 ターボチャージャ 10 EGR通路 11 EGR制御弁 12 NOxトラップ触媒(NOxトラップ材) 13 ECU 14 温度センサ 45 可変スワール装置 Reference Signs List 1 diesel engine 2 fuel injection valve 3 common rail 4 supply pump 5 intake pipe 6 intake manifold 7 exhaust manifold 8 exhaust pipe 9 turbocharger 10 EGR passage 11 EGR control valve 12 NOx trap catalyst (NOx trap material) 13 ECU 14 temperature sensor 45 variable Swirl device

───────────────────────────────────────────────────── 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 F02B 23/00 S 4D048 F02B 23/00 31/00 321E 31/00 321 321F 331A 331 F02D 41/02 380G F02D 41/02 380 45/00 314Z 45/00 314 F02F 1/42 F F02F 1/42 B01D 53/36 101A 101B Fターム(参考) 3G023 AA02 AA04 AA05 AA18 AB05 AC04 AD05 AD06 AE05 AF03 AG03 3G024 AA09 DA02 DA04 DA25 3G084 AA01 BA08 BA13 BA15 BA20 BA21 DA02 DA10 DA25 DA27 EA04 EA11 EC02 FA10 FA27 FA28 FA33 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AB05 AB08 BA14 BA32 BA33 CA13 CA18 CB02 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DA03 DA05 DB10 EA01 EA07 EA17 EA18 FC02 FC04 GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB07W HA01 HA18 HA36 HB03 HB05 HB06 3G301 HA02 HA11 HA13 HA17 JA02 JA25 JB09 LA05 MA11 MA19 NA08 NB02 NB15 NE03 NE08 NE11 PD01Z PD11Z PE01Z PF03Z 4D048 AA06 AB02 AB03 BA01Y BA02Y BA08Y BA14Y BA15X BA15Y BA18Y BA19Y BA28Y BA30X BA30Y BA31Y BA33Y BA36Y BA37Y BA38Y CA01 CC38 DA01 DA02 DA08 EA04──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F01N 3/28 301 F02B 23/00 S 4D048 F02B 23/00 31/00 321E 31/00 321 321F 331A 331 F02D 41/02 380G F02D 41/02 380 45/00 314Z 45/00 314 F02F 1/42 F F02F 1/42 B01D 53/36 101A 101B F-term (reference) 3G023 AA02 AA04 AA05 AA18 AB05 AC04 AD05 AD06 AE05 AF03 AG03 3024 AA09 DA02 DA04 DA25 3G084 AA01 BA08 BA13 BA15 BA20 BA21 DA02 DA10 DA25 DA27 EA04 EA11 EC02 FA10 FA27 FA28 FA33 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AB05 AB08 BA14 BA32 BA33 CA13 CA18 CB02 CB03 CB08 DA01 FC02 DA03 DA02 GB03W GB04W GB05W GB06W GB07W HA01 HA18 HA36 HB03 HB05 HB06 3G3 01 HA02 HA11 HA13 HA17 JA02 JA25 JB09 LA05 MA11 MA19 NA08 NB02 NB15 NE03 NE08 NE11 PD01Z PD11Z PE01Z PF03Z 4D048 AA06 AB02 AB03 BA01Y BA02Y BA08Y BA14Y BA15X BA15Y BA18Y BA19Y BA28Y BA30X BA30 DABAY DA33

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】エンジンの運転条件を検出する運転条件検
出手段と、所定の運転条件にてエンジンの燃焼温度を低
下させる燃焼温度低下手段と、前記所定の運転条件にて
噴射燃料の着火遅れ期間を長くする着火遅れ増長手段
と、前記所定の運転条件にて燃焼室内にスワールを生成
するスワール生成手段と、エンジンの排気通路に設置さ
れ、流入する排気中のHC濃度が小のときは排気中のN
Oxをトラップし、HC濃度が大のときはトラップした
NOxを放出するNOxトラップ材と、を備えるディー
ゼルエンジンにおいて、 前記所定の運転条件であることを前提として、前記NO
xトラップ材からNOxを放出させるべきNOx放出条
件を検出するNOx放出条件検出手段と、 前記NOx放出条件にて、燃料噴射時期を進角させて、
早期噴射の予混合燃焼とする燃料噴射時期変更手段と、 を設けたことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄
化装置。
An operating condition detecting means for detecting an operating condition of an engine, a combustion temperature lowering means for lowering a combustion temperature of the engine under a predetermined operating condition, and an ignition delay period of the injected fuel under the predetermined operating condition Means for increasing the ignition delay, swirl generating means for generating swirl in the combustion chamber under the above-mentioned predetermined operating conditions, and installed in the exhaust passage of the engine. N
A NOx trap material for trapping Ox and releasing the trapped NOx when the HC concentration is high, assuming that the predetermined operating condition is satisfied.
NOx release condition detecting means for detecting a NOx release condition for releasing NOx from the x trap material; and advancing the fuel injection timing under the NOx release condition;
An exhaust gas purification device for a diesel engine, comprising: fuel injection timing changing means for performing premixed combustion of early injection.
【請求項2】前記燃料噴射時期変更手段は、燃料噴射時
期を圧縮上死点以降から圧縮上死点前に進角させること
を特徴とする請求項1記載のディーゼルエンジンの排気
浄化装置。
2. The exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine according to claim 1, wherein said fuel injection timing changing means advances the fuel injection timing from after compression top dead center to before compression top dead center.
【請求項3】前記NOx放出条件検出手段は、前記NO
xトラップ材のNOxトラップ量を検出するNOxトラ
ップ量検出手段を有し、前記所定の運転条件にて、前記
NOxトラップ材のNOxトラップ量が所定値以上のと
きを、NOx放出条件として検出することを特徴とする
請求項1又は請求項2記載のディーゼルエンジンの排気
浄化装置。
3. The NOx release condition detecting means includes:
NOx trap amount detecting means for detecting the NOx trap amount of the x trap material, and detecting when the NOx trap amount of the NOx trap material is equal to or more than a predetermined value under the predetermined operating conditions as a NOx release condition. The exhaust gas purification device for a diesel engine according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項4】前記NOx放出条件検出手段は、計時手段
を有し、前記所定の運転条件にて、所定時間毎に周期的
に、NOx放出条件を設定することを特徴とする請求項
1又は請求項2記載のディーゼルエンジンの排気浄化装
置。
4. The NOx releasing condition detecting means includes a time measuring means, and sets the NOx releasing condition periodically at predetermined time intervals under the predetermined operating conditions. The exhaust purification device for a diesel engine according to claim 2.
【請求項5】HC濃度が大のときはトラップしたNOx
を放出して還元するNOxトラップ材と、前記NOxト
ラップ材の温度を検出するトラップ材温度検出手段を有
し、 前記燃料噴射時期変更手段は、前記NOxトラップ材の
温度が所定の温度範囲内にあるときのみ、燃料噴射時期
を進角させることを特徴とする請求項1〜請求項4のい
ずれか1つに記載のディーゼルエンジンの排気浄化装
置。
5. The trapped NOx when the HC concentration is high.
A NOx trapping material that releases and reduces the temperature of the NOx trapping material, and a trapping material temperature detecting unit that detects the temperature of the NOx trapping material. The fuel injection timing changing unit sets the temperature of the NOx trapping material within a predetermined temperature range. The exhaust gas purifying apparatus for a diesel engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the fuel injection timing is advanced only at a certain time.
【請求項6】前記燃料噴射時期変更手段は、燃料噴射時
期の変更時に、燃料噴射時期を徐々に変更することを特
徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載のデ
ィーゼルエンジンの排気浄化装置。
6. The diesel engine according to claim 1, wherein the fuel injection timing changing means gradually changes the fuel injection timing when changing the fuel injection timing. Exhaust purification equipment.
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