JP2001271680A - Control device for direct injection engine - Google Patents

Control device for direct injection engine

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JP2001271680A
JP2001271680A JP2000087039A JP2000087039A JP2001271680A JP 2001271680 A JP2001271680 A JP 2001271680A JP 2000087039 A JP2000087039 A JP 2000087039A JP 2000087039 A JP2000087039 A JP 2000087039A JP 2001271680 A JP2001271680 A JP 2001271680A
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temperature
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engine
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洋一 久慈
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淳一 田賀
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啓二 荒木
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly return to a temperature area with a high NOx purification rate after recovering from sulfur poisoning of a lean NOx catalyst. SOLUTION: In step S62 to S70, an air-fuel ratio is set to λ≈1, while the swirl is intensified before the air-fuel ratio is transferred from an enrich area, where λ<=1 to a stratified charge combustion area of λ>1 after a sulfur poisoning recovering processing. At divided injection and time for transferring the air-fuel ratio from an operation state of λ<1 to λ≈1 to a lean area of λ>1, at least later injection timing is advanced.

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、筒内噴射式エンジ
ンの触媒硫黄被毒を回復する筒内噴射式エンジンの制御
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control system for an in-cylinder injection engine for recovering catalytic poisoning of the in-cylinder injection engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、リーンNOx触媒の硫黄被毒回復
時に触媒温度を昇温させるために、空燃比を略理論空燃
比のλ≒1に設定し、吸気行程と圧縮行程の2回に分割
して燃料を噴射するものが提案されている(特開平11
−107740号公報)。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to raise the catalyst temperature during recovery of sulfur poisoning of a lean NOx catalyst, the air-fuel ratio is set to approximately the stoichiometric air-fuel ratio λ ≒ 1, and the air-fuel ratio is divided into two, an intake stroke and a compression stroke Injecting fuel by using a fuel cell has been proposed.
-107740).

【0003】このリーンNOx触媒の硫黄被毒回復時に
は、排気ガス温度を急速に上げることと、筒内噴射式エ
ンジンの利点である燃費改善を損なわないことが要求さ
れる。
[0003] When recovering from the sulfur poisoning of the lean NOx catalyst, it is required that the temperature of the exhaust gas be rapidly raised and that the fuel efficiency improvement, which is an advantage of the direct injection engine, be maintained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】一方で、リーンNOx
触媒の硫黄被毒回復後は触媒温度がNOx浄化可能温度
範囲より高温となっているため、エンジンの運転状態を
リーン領域に移行しても触媒温度がNOx浄化率の高い
温度領域まで低下するまでの期間はNOx浄化率が低下
してしまうという不都合がある。
On the other hand, lean NOx
After the recovery of sulfur poisoning of the catalyst, the catalyst temperature is higher than the NOx purification possible temperature range. Therefore, even if the operating state of the engine is shifted to the lean range, the catalyst temperature is reduced to the temperature range where the NOx purification rate is high. During the period, there is an inconvenience that the NOx purification rate decreases.

【0005】本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、そ
の目的は、リーンNOx触媒の硫黄被毒回復後に、NO
x浄化率の高い温度領域に迅速に戻し、その後、目標温
度まで低下した際にリーン領域での運転に切り替えてN
Ox浄化率を高く維持できる筒内噴射式エンジンの制御
装置を提供することである。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its object to reduce NOx after recovery from sulfur poisoning of a lean NOx catalyst.
x quickly return to the temperature region where the purification rate is high, then switch to operation in the lean region
An object of the present invention is to provide a control device for an in-cylinder injection engine capable of maintaining a high Ox purification rate.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明の筒内噴射式エンジンの制
御装置は、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁
と、排気通路に酸素過剰雰囲気でNOxを吸着し、酸素
濃度が減少するにしたがって吸着したNOxを放出する
NOx触媒を備え、エンジンの部分負荷領域に空燃比が
λ>1のリーン領域が設定された筒内噴射式エンジンの
制御装置において、前記NOx触媒の温度状態を検出す
る温度検出手段と、気筒内の吸気流動強さを強制的に変
化させる可変手段とを備え、前記NOx触媒がNOx浄
化可能温度範囲から逸脱した高温時において、エンジン
の運転状態を空燃比λ≦1の領域からλ>1のリーン領
域に移行する前に吸気流動強さを強くしつつ、空燃比を
λ≒1に設定するように前記可変手段を動作させる。
In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, a control apparatus for a direct injection type engine according to the present invention comprises a fuel injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber, and an exhaust gas. A NOx catalyst that adsorbs NOx in a passage in an oxygen-excess atmosphere and releases the adsorbed NOx as the oxygen concentration decreases, and a lean region with an air-fuel ratio of λ> 1 is set in a partial load region of the engine. A control device for the injection engine, comprising: a temperature detecting means for detecting a temperature state of the NOx catalyst; and a variable means for forcibly changing the intake flow strength in the cylinder, wherein the NOx catalyst has a NOx purifying temperature range. When the operating temperature of the engine deviates from the range, the air-fuel ratio is set to λ ≒ 1 while the intake air flow strength is increased before the operating state of the engine is shifted from the region of the air-fuel ratio λ ≦ 1 to the lean region of λ> 1. Operating said varying means.

【0007】また、好ましくは、吸気行程から点火時期
にかけての期間内に、圧縮行程中期以降の後期噴射と、
該後期噴射より早い早期噴射との少なくとも2回に分割
して燃料を噴射し、空燃比λ<1乃至λ≒1の運転領域
からλ>1のリーン領域に移行する時に、少なくとも後
期噴射時期を早める。
[0007] Preferably, during the period from the intake stroke to the ignition timing, the late injection after the middle stage of the compression stroke;
The fuel is injected in at least two times, that is, the early injection earlier than the latter injection, and the fuel is injected. When the air-fuel ratio shifts from the operating range of λ <1 to λ ≒ 1 to the lean range of λ> 1, at least the latter injection timing is changed. Hasten.

【0008】また、好ましくは、NOx放出還元実行時
に、空燃比λ<1乃至λ≒1で運転し、吸気行程から点
火時期にかけての期間内に少なくとも2回に分割して燃
料を噴射すると共に、前記NOx触媒がNOx浄化可能
温度範囲から逸脱した高温時において、該空燃比λ<1
乃至λ≒1の運転領域からλ>1のリーン領域に移行す
る前に、吸気流動強さを強くしつつ、空燃比をλ≒1に
設定するように前記可変手段を動作させる。
[0008] Preferably, at the time of executing NOx release reduction, the air-fuel ratio is operated at an air-fuel ratio of λ <1 to λ ≒ 1, and fuel is injected at least twice during a period from an intake stroke to an ignition timing. At a high temperature when the NOx catalyst deviates from the NOx purifying temperature range, the air-fuel ratio λ <1
Before shifting from the operating range of λ ≒ 1 to the lean range of λ> 1, the variable means is operated so as to set the air-fuel ratio to λ ≒ 1 while increasing the intake flow strength.

【0009】本発明の筒内噴射式エンジンの制御装置
は、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、排気
通路に酸素過剰雰囲気でNOxを吸着し、酸素濃度が減
少するにしたがって吸着したNOxを放出するNOx触
媒を備え、エンジン低負荷領域に空燃比がλ>1のリー
ン領域が設定された筒内噴射式エンジンの制御装置にお
いて、気筒内の吸気流動強さを強制的に変化させる可変
手段を備え、前記NOx触媒の硫黄被毒回復処理の実行
時に、気筒内の空燃比をλ≒1乃至λ≦1の運転領域に
設定し、吸気行程から点火時期にかけての期間内に、圧
縮行程中期以降の後期噴射と、該後期噴射より早い早期
噴射との少なくとも2回に分割して燃料を噴射させ、且
つ吸気流動強さが弱くなるように前記可変手段を動作さ
せる一方、該運転領域からλ>1のリーン領域に移行す
る前に、空燃比をλ≒1に設定しつつ、吸気流動強さを
強くするように前記可変手段を動作させ、少なくとも後
期噴射時期を早める。
A control device for a direct injection type engine according to the present invention adsorbs NOx in a fuel injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber and NOx in an exhaust passage in an oxygen excess atmosphere, and adsorbs as the oxygen concentration decreases. A control device for a direct injection type engine including a NOx catalyst for releasing NOx and having a lean region where the air-fuel ratio is λ> 1 in the low engine load region, forcibly changes the intake air flow strength in the cylinder. A variable means for setting the air-fuel ratio in the cylinder to an operation range of λ ≒ 1 to λ ≦ 1 during the execution of the sulfur poisoning recovery process of the NOx catalyst, and performing compression during the period from the intake stroke to the ignition timing. The fuel injection is divided into at least two times, that is, a late injection after the middle stage of the stroke and an early injection earlier than the latter injection, and the variable means is operated so that the intake flow strength is weakened. Before moving to the lean region of al lambda> 1, while setting the air-fuel ratio to lambda ≒ 1, the variable means is operated so as to increase the intake flow strength, hasten least later injection timing.

【0010】また、好ましくは、エンジンの低負荷若し
くは低回転領域において前記吸気流動強さを強くする。
[0010] Preferably, the intake air flow strength is increased in a low load or low rotation region of the engine.

【0011】[0011]

【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、NOx触媒がNOx浄化可能温度範囲から逸脱した
高温時において、エンジンの運転状態を空燃比λ≦1の
領域からλ>1のリーン領域に移行する前に吸気流動強
さを強くしつつ、空燃比をλ≒1に設定することによ
り、リーンNOx触媒の硫黄被毒回復後に、高い熱効率
によってNOx浄化率の高い温度領域に戻し(低下さ
せ)つつ、該温度領域に低下するまでの間において空燃
比λ≒1の設定により、NOx触媒の三元機能を発揮さ
せて排気ガスの浄化を図ることができる。また、三元触
媒が備えられた仕様では、三元触媒によっても排気ガス
の浄化が図れる。その後は、目標温度(該温度領域)ま
で低下した際にリーン領域での運転に切り替えてNOx
浄化率を高く維持できる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, when the temperature of the NOx catalyst deviates from the temperature range in which NOx can be purified, the operating state of the engine is changed from the range of the air-fuel ratio λ ≦ 1 to λ> 1. By setting the air-fuel ratio to λ ≒ 1 while increasing the flow strength of the intake air before shifting to the lean region, after the sulfur poisoning recovery of the lean NOx catalyst, the NOx purification rate becomes higher due to high thermal efficiency. By setting the air-fuel ratio λ ≒ 1 while returning (reducing) the temperature to the temperature range, the three-way function of the NOx catalyst can be exhibited to purify the exhaust gas. Further, in the specification provided with the three-way catalyst, the exhaust gas can be purified by the three-way catalyst. Thereafter, when the temperature decreases to the target temperature (the temperature range), the operation is switched to the operation in the lean range and NOx is reduced.
High purification rate can be maintained.

【0012】請求項2の発明によれば、吸気行程から点
火時期にかけての期間内に、圧縮行程中期以降の後期噴
射と、該後期噴射より早い早期噴射との少なくとも2回
に分割して燃料を噴射し、空燃比λ<1乃至λ≒1の運
転領域からλ>1のリーン領域に移行する時に、少なく
とも後期噴射時期を早めることにより、排気ガス温度を
低下させて触媒温度をNOx浄化率の高い温度領域に迅
速に戻すことができる。
According to the second aspect of the present invention, during the period from the intake stroke to the ignition timing, the fuel is divided into at least two times: the late injection after the middle stage of the compression stroke and the early injection earlier than the latter injection. When the fuel is injected and the air-fuel ratio shifts from the operating range of λ <1 to λ ≒ 1 to the lean range of λ> 1, at least the late injection timing is advanced to lower the exhaust gas temperature and reduce the catalyst temperature to reduce the NOx purification rate. It can be quickly returned to a high temperature range.

【0013】請求項3の発明によれば、NOx放出還元
実行時に、空燃比をλ<1乃至λ≒1に設定し、吸気行
程から点火時期にかけての期間内に少なくとも2回に分
割して燃料を噴射すると共に、前記NOx触媒がNOx
浄化可能温度範囲から逸脱した高温時において、該空燃
比λ<1乃至λ≒1の運転領域からλ>1のリーン領域
に移行する前に、吸気流動強さを強くしつつ、空燃比を
λ≒1に設定することにより、排気ガス温度を低下させ
て触媒温度をNOx浄化率の高い温度領域に戻すと共
に、λ≒1におけるNOx触媒の三元機能を利用して排
気ガスの浄化を図りながらリーン領域に移行できる。
According to the third aspect of the present invention, the air-fuel ratio is set to λ <1 to λ ≒ 1 during the NOx release reduction, and the fuel is divided into at least two times during the period from the intake stroke to the ignition timing. And the NOx catalyst makes NOx
At the time of high temperature deviating from the purifiable temperature range, before the air-fuel ratio λ <1 to λ 流動 1 shifts from the operating region to the lean region of λ> 1, the air-fuel ratio is increased by λ while increasing the intake flow strength. By setting ≒ 1, the exhaust gas temperature is lowered to return the catalyst temperature to a temperature region where the NOx purification rate is high, and the exhaust gas is purified while utilizing the three-way function of the NOx catalyst at λ ≒ 1. You can move to the lean area.

【0014】請求項4の発明によれば、NOx触媒の硫
黄被毒回復処理の実行時に、気筒内の空燃比をλ≒1乃
至λ<1の運転領域に設定し、吸気行程から点火時期に
かけての期間内に、圧縮行程中期以降の後期噴射と、該
後期噴射より早い早期噴射との少なくとも2回に分割し
て燃料を噴射させ、且つ吸気流動強さが弱くなるように
前記可変手段を動作させる一方、該運転領域からλ>1
のリーン領域に移行する前に、空燃比をλ≒1に設定し
つつ、吸気流動強さを強くし、少なくとも後期噴射時期
を早めることにより、硫黄被毒回復処理を迅速に行うこ
とができ、その後は排気ガス温度を低下させて触媒温度
をNOx浄化率の高い温度領域に迅速に戻すと共に、λ
≒1におけるNOx触媒の三元機能を利用して排気ガス
の浄化を図りながら迅速にリーン領域に移行できる。
According to the fourth aspect of the present invention, the air-fuel ratio in the cylinder is set to an operating range of λ ≒ 1 to λ <1 when the sulfur poisoning recovery processing of the NOx catalyst is executed, and from the intake stroke to the ignition timing. During the period of the compression stroke, the variable means is operated so as to divide the fuel into at least two times of the late injection after the middle stage of the compression stroke and the early injection earlier than the latter injection to inject the fuel and to reduce the intake flow strength. While λ> 1 from the operating region.
Before the shift to the lean region, the sulfur poisoning recovery processing can be quickly performed by setting the air-fuel ratio to λ ≒ 1, increasing the intake flow strength, and at least advancing the late injection timing, Thereafter, the temperature of the exhaust gas is lowered to quickly return the catalyst temperature to a temperature region where the NOx purification rate is high, and
It is possible to quickly shift to the lean region while purifying the exhaust gas by utilizing the three-way function of the NOx catalyst in # 1.

【0015】請求項5の発明によれば、エンジンの低負
荷若しくは低回転領域において吸気流動強さを強くする
ことにより、燃費悪化を抑えつつ、排気ガス温度を低下
させて触媒温度をNOx浄化率の高い温度領域に迅速に
戻すことができる。
According to the fifth aspect of the present invention, by increasing the flow strength of the intake air in the low load or low engine speed range of the engine, the exhaust gas temperature is reduced while suppressing the deterioration of fuel efficiency, and the catalyst temperature is reduced to the NOx purification rate. Can be quickly returned to the high temperature range.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて添付図面を参照して詳細に説明する。 [筒内噴射式エンジンの構造]図1は、本実施形態の筒
内噴射式エンジンの燃焼室部分の構造を示す概略断面図
である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. [Structure of In-Cylinder Injection Engine] FIG. 1 is a schematic sectional view showing a structure of a combustion chamber portion of the in-cylinder injection engine of the present embodiment.

【0017】図1に示すように、1はエンジンであっ
て、シリンダブロック2には複数のシリンダが形成さ
れ、シリンダブロック2の頂部にシリンダヘッド3がガ
スケットを介して固定されている。各シリンダにはピス
トン4が嵌挿され、ピストン4の頂面とシリンダヘッド
3の下面との間に燃焼室5が形成されている。そして、
燃焼室5に連通するように吸気ポート6及び排気ポート
7とこれらポート6、7を開閉する吸気弁8及び排気弁
9とが配設され、燃焼室5に臨むように点火プラグ10
とインジェクタ11が配設されている。インジェクタ1
1は燃焼室5内に直接燃料を噴射する。
As shown in FIG. 1, reference numeral 1 denotes an engine. A plurality of cylinders are formed in a cylinder block 2 and a cylinder head 3 is fixed to the top of the cylinder block 2 via a gasket. A piston 4 is fitted into each cylinder, and a combustion chamber 5 is formed between the top surface of the piston 4 and the lower surface of the cylinder head 3. And
An intake port 6 and an exhaust port 7 communicating with the combustion chamber 5 and an intake valve 8 and an exhaust valve 9 for opening and closing these ports 6 and 7 are arranged.
And an injector 11 are provided. Injector 1
1 injects fuel directly into the combustion chamber 5.

【0018】シリンダヘッド3の下面には断面略台形の
凹部が形成され、燃焼室5の上部を画定している。燃焼
室5の上面部には吸気ポート6が開口し、傾斜面部には
排気ポート7が開口している。吸気ポート6及び排気ポ
ート7は、夫々2個ずつ紙面と直交する方向に並んで設
けられ、吸気弁8及び排気弁9が夫々配設されている。
吸気弁8及び排気弁9は、図示しないカムシャフト等か
らなる動弁機構により作動されて所定タイミングで開閉
する。
On the lower surface of the cylinder head 3, a recess having a substantially trapezoidal cross section is formed, and defines an upper portion of the combustion chamber 5. An intake port 6 is open on the upper surface of the combustion chamber 5, and an exhaust port 7 is open on the inclined surface. The intake port 6 and the exhaust port 7 are provided two by two in a direction orthogonal to the paper surface, and an intake valve 8 and an exhaust valve 9 are provided respectively.
The intake valve 8 and the exhaust valve 9 are operated by a valve mechanism including a camshaft (not shown) and open and close at a predetermined timing.

【0019】点火プラグ10は、燃焼室5上部の略中央
部に配置され、点火ギャップが燃焼室5内に臨むように
シリンダヘッド3に取り付られる。
The ignition plug 10 is disposed substantially at the center of the upper portion of the combustion chamber 5, and is attached to the cylinder head 3 such that the ignition gap faces the inside of the combustion chamber 5.

【0020】インジェクタ11は燃焼室5の周縁部に配
設され、吸気ポート6の側方においてシリンダヘッド3
に取り付けられ、吸気ポート6が開口する燃焼室5上面
部とシリンダブロック2に対する合わせ面との間の壁面
12にインジェクタ11のノズル部が臨み、斜め下方に
向けて燃料を噴射する。
The injector 11 is disposed at the periphery of the combustion chamber 5, and is located on the side of the intake port 6.
The nozzle portion of the injector 11 faces the wall surface 12 between the upper surface of the combustion chamber 5 where the intake port 6 opens and the mating surface with the cylinder block 2, and injects fuel obliquely downward.

【0021】ビストン4頂部のインジェクタ11寄りに
は、凹状の成層用キャビティ13が形成されている。そ
して、ピストン4が上死点に近い位置となる圧縮行程後
半に燃料がインジェクタ11からキャビティ13に向け
て噴射されると共に、キャビティ13で反射されて点火
プラグ10付近に達するように、インジェクタ11の位
置及び方向とキャビティ1の位置と点火プラグ10の位
置関係が予め設定されている。
A concave stratification cavity 13 is formed near the injector 11 at the top of the biston 4. The fuel is injected from the injector 11 toward the cavity 13 in the latter half of the compression stroke when the piston 4 is close to the top dead center, and is reflected by the cavity 13 so as to reach the vicinity of the spark plug 10. The position and direction, the position of the cavity 1, and the positional relationship of the spark plug 10 are set in advance.

【0022】図2は、筒内噴射式エンジン全体の概略図
である。
FIG. 2 is a schematic view of the whole cylinder injection type engine.

【0023】図2に示すように、エンジン1には吸気通
路15及び排気通路16が接続されている。吸気通路1
5の下流には、吸気マニホールドにおいてシリンダごと
に分岐し、且つ気筒別通路15aには並列に2つの分岐
通路が形成され、その下流端に2つの吸気ポート6が図
1の燃焼室5に開口している。一方の分岐通路には吸気
流動制御弁17が設けられ、吸気流動制御弁17の開度
を制御することにより、他方の分岐通路から導入される
吸気により燃焼室5に吸気流動(スワール又はタンブ
ル)が生成されると共に、吸気流動の強弱が制御され
る。尚、吸気流動の強弱は、2つの吸気弁の一方の開度
を制御したり、バルブタイミングの可変制御により実行
することもできる。
As shown in FIG. 2, an intake passage 15 and an exhaust passage 16 are connected to the engine 1. Intake passage 1
Downstream of the intake manifold 5, there is a branch for each cylinder in the intake manifold, and two branch passages are formed in parallel in the cylinder-specific passage 15 a, and two intake ports 6 open to the combustion chamber 5 in FIG. are doing. An intake flow control valve 17 is provided in one branch passage, and by controlling the opening degree of the intake flow control valve 17, the intake air (swirl or tumble) flows into the combustion chamber 5 by intake air introduced from the other branch passage. Is generated, and the strength of the intake air flow is controlled. The strength of the intake air flow can also be controlled by controlling the opening of one of the two intake valves or by variably controlling the valve timing.

【0024】吸気通路15の途中にはスロットル弁18
が設けられ、吸入空気量を制御可能にステップモータ等
の電気的なアクチュエータ19によってスロットル弁1
8が作動される。
In the middle of the intake passage 15, a throttle valve 18 is provided.
The throttle valve 1 is controlled by an electric actuator 19 such as a step motor so that the amount of intake air can be controlled.
8 is activated.

【0025】排気通路16には、排気中の空燃比検出の
ためのO2センサ21が配設されると共に、排気ガス浄
化用の触媒を備えた触媒装置22が設けられている。こ
の触媒装置22は、排気通路16の上流側に配設された
HC,CO,NOxを浄化する三元触媒22aと、三元
触媒22aの下流側に配設されたNOxを吸着するNO
x触媒22bとから構成される。NOx触媒22bは、
暖機後に空燃比をλ>1のリーン領域にして成層燃焼を
行う場合に、空燃比λ>1においてNOxを吸着する。
また、NOx触媒22bは理論空燃比λ=1付近におい
て三元機能を発揮し、λ≦1の空燃比において吸着した
NOxを放出してHCやCOと反応させる。
The exhaust passage 16 is provided with an O 2 sensor 21 for detecting an air-fuel ratio in the exhaust gas and a catalyst device 22 having a catalyst for purifying exhaust gas. The catalyst device 22 includes a three-way catalyst 22a disposed on the upstream side of the exhaust passage 16 for purifying HC, CO, and NOx, and a NO for adsorbing NOx disposed on the downstream side of the three-way catalyst 22a.
x catalyst 22b. The NOx catalyst 22b
When the stratified charge combustion is performed after the warm-up with the air-fuel ratio in the lean region of λ> 1, NOx is adsorbed at the air-fuel ratio λ> 1.
The NOx catalyst 22b exhibits a three-way function near the stoichiometric air-fuel ratio λ = 1, and releases adsorbed NOx at an air-fuel ratio of λ ≦ 1 to react with HC and CO.

【0026】排気通路16における触媒装置22は、排
気マニホールド16aの直下流(排気マニホールドに直
結)に配置すると高速高負荷時に触媒温度が過剰に上昇
しやすくなり、触媒保護のためにエンジンから遠ざかる
ように排気マニホールド16aに接続された排気管16
bの途中に配置されている。
If the catalyst device 22 in the exhaust passage 16 is disposed immediately downstream (directly connected to the exhaust manifold) of the exhaust manifold 16a, the catalyst temperature tends to rise excessively at high speed and high load, and the catalyst device is moved away from the engine for protection of the catalyst. Exhaust pipe 16 connected to the exhaust manifold 16a
It is arranged in the middle of b.

【0027】排気通路16と吸気通路15との間には、
排気ガスの−部を吸気系に還流するEGR通路43が接
続され、このEGR通路43にはEGRバルブ44が介
設されている。
Between the exhaust passage 16 and the intake passage 15,
An EGR passage 43 for recirculating the negative portion of the exhaust gas to the intake system is connected, and an EGR valve 44 is provided in the EGR passage 43.

【0028】排気管16bにおける触媒装置22の上流
側には、過給機のタービン40と、タービン40をバイ
パスするウエストゲート41とが設けられている。ウエ
ストゲート41はウエストゲートバルブ42により開閉
され、過給圧が過剰に上昇するのを抑制する。
A turbocharger turbine 40 and a wastegate 41 that bypasses the turbine 40 are provided upstream of the catalyst device 22 in the exhaust pipe 16b. The wastegate 41 is opened and closed by a wastegate valve 42 to suppress the boost pressure from excessively increasing.

【0029】エンジン制御ECU(電気的コントロール
ユニット)30は、排気ガス中の酸素濃度を検出するO
2センサ21、エンジンのクランク角を検出するクラン
ク角センサ23、アクセル開度(アクセルペダル踏み込
み量)を検出するアクセル開度センサ24、吸入空気量
を検出するエアフローメータ25、エンジン冷却水の水
温を検出する水温センサ26、エンジン回転数センサ2
7、吸気温センサ28及び大気圧センサ29等からの信
号が入力される。
An engine control ECU (electric control unit) 30 detects an oxygen concentration in the exhaust gas.
2 sensor 21, a crank angle sensor 23 for detecting an engine crank angle, an accelerator opening sensor 24 for detecting an accelerator opening (accelerator pedal depression amount), an air flow meter 25 for detecting an intake air amount, and a water temperature of the engine cooling water. Water temperature sensor 26 to detect, engine speed sensor 2
7. Signals from the intake air temperature sensor 28 and the atmospheric pressure sensor 29 are input.

【0030】図3は、エンジン及び触媒の状態検出及び
エンジン制御を実行するためのエンジン制御ECUに入
力される各種パラメータを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing various parameters input to the engine control ECU for detecting the state of the engine and the catalyst and performing engine control.

【0031】エンジン制御ECU30は、温度状態判別
部31、運転状態検出部32、燃料供給制御部33、噴
射量演算部34、点火時期制御部35及び回転数制御部
36を含んでいる。
The engine control ECU 30 includes a temperature state determination unit 31, an operation state detection unit 32, a fuel supply control unit 33, an injection amount calculation unit 34, an ignition timing control unit 35, and a rotation speed control unit 36.

【0032】温度状態判別部31は、エンジン回転数セ
ンサ27からのエンジン回転数検出信号、アクセル開度
センサ24からのアクセル開度検出信号、エアフローメ
ータ25からの吸気流量検出信号、水温センサ26から
の水温検出信号、燃料噴射量Ta、噴射モード等の過去
の履歴によって触媒温度を推定すると共に、この推定さ
れた触媒温度からNOx浄化率を検出することで触媒温
度を昇温させて硫黄被毒回復処理を実行するか否かを判
定する。さらに温度状態判別部31はエンジン温度も推
定し、水温が設定温度未満であればエンジン冷機状態、
設定温度以上であればエンジン暖機状態と判定する。
尚、触媒温度の推定は、水温検出とエンジン始動からの
経過時間の判定とを併用して行なうようにしてもよく、
また、触媒温度を直接検出するようにしてもよい。
The temperature state discriminator 31 includes an engine speed detection signal from the engine speed sensor 27, an accelerator opening detection signal from the accelerator opening sensor 24, an intake flow rate detection signal from the air flow meter 25, and a water temperature sensor 26. The catalyst temperature is estimated from the past history of the water temperature detection signal, the fuel injection amount Ta, the injection mode, and the like, and the NOx purification rate is detected from the estimated catalyst temperature to raise the catalyst temperature to increase the sulfur poisoning. It is determined whether to execute the recovery process. Further, the temperature state determination unit 31 also estimates the engine temperature, and if the water temperature is lower than the set temperature, the engine cold state,
If the temperature is equal to or higher than the set temperature, it is determined that the engine is warmed up.
Note that the estimation of the catalyst temperature may be performed by using both the detection of the water temperature and the determination of the elapsed time from the start of the engine.
Further, the catalyst temperature may be directly detected.

【0033】噴射モードは、吸気行程噴射(均一燃焼領
域)、又は圧縮行程噴射(成層燃焼領域)、更にこれら
の領域での分割噴射という噴射形態を有し、運転領域ご
とに予め設定されているため、運転領域の判定により設
定される。
The injection mode has an injection mode of an intake stroke injection (uniform combustion region), a compression stroke injection (stratified combustion region), and a split injection in these regions, and is set in advance for each operation region. Therefore, it is set by the determination of the operation area.

【0034】運転状態検出部32は、エンジン回転数セ
ンサ27からのエンジン回転数検出信号、アクセル開度
センサ24からのアクセル開度検出信号、エアフローメ
ータ25からの吸気流量検出信号及び水温センサ26か
らの水温検出信号、吸気温センサ28からの吸気温検出
信号、大気圧センサ29からの大気圧検出信号によって
リーン領域やリッチ領域等のエンジンの運転領域を判定
する。また、吸気流量検出信号からエンジンの急加速や
高負荷運転等の過渡運転状態を判定する。また、水温検
出信号からエンジンの冷間若しくは温間運転状態の判定
を行う。更に、O2センサ21からのO2検出信号はO2
センサ21の活性時に出力され、O2フィードバック制
御時に用いられる。
The operating state detecting section 32 receives an engine speed detection signal from the engine speed sensor 27, an accelerator opening detection signal from the accelerator opening sensor 24, an intake flow rate detection signal from the air flow meter 25, and a water temperature sensor 26. The engine operating region such as a lean region or a rich region is determined based on the water temperature detection signal, the intake air temperature detection signal from the intake air temperature sensor 28, and the atmospheric pressure detection signal from the atmospheric pressure sensor 29. Further, a transient operation state such as rapid acceleration of the engine or high load operation is determined from the intake flow rate detection signal. Further, a determination is made as to whether the engine is in a cold or warm operation state from the water temperature detection signal. Further, the O 2 detection signal from the O 2 sensor 21 is O 2
This signal is output when the sensor 21 is activated, and is used during O 2 feedback control.

【0035】燃料噴射制御部33は、エンジン回転数セ
ンサ27からのエンジン回転数検出信号、アクセル開度
センサ24からのアクセル開度検出信号、エアフローメ
ータ25からの吸気流量検出信号及び水温センサ26か
らの水温検出信号、O2センサ21からのO2検出信号に
よって燃料の噴射時期Qaを演算する。
The fuel injection control unit 33 includes an engine speed detection signal from the engine speed sensor 27, an accelerator opening detection signal from the accelerator opening sensor 24, an intake flow rate detection signal from the air flow meter 25, and a water temperature sensor 26. water temperature detection signal, calculates the injection timing Qa of fuel by O 2 detection signal from the O 2 sensor 21.

【0036】噴射量演算部34は、エンジン回転数セン
サ27からのエンジン回転数検出信号、アクセル開度セ
ンサ24からのアクセル開度検出信号、エアフローメー
タ25からの吸気流量検出信号、水温センサ26からの
水温検出信号、燃圧及び噴射モードによって燃料噴射量
Taを演算する。
The injection amount calculating section 34 receives an engine speed detection signal from the engine speed sensor 27, an accelerator opening detection signal from the accelerator opening sensor 24, an intake flow rate detection signal from the air flow meter 25, and a water temperature sensor 26. The fuel injection amount Ta is calculated based on the water temperature detection signal, the fuel pressure, and the injection mode.

【0037】燃圧は、インジェクタに作用する高圧燃料
ポンプの吐出圧力であり、燃圧センサ出力と筒内圧(推
測値)との差圧により噴射量Taが補正される。
The fuel pressure is the discharge pressure of the high-pressure fuel pump acting on the injector, and the injection amount Ta is corrected by the differential pressure between the output of the fuel pressure sensor and the in-cylinder pressure (estimated value).

【0038】燃料噴射制御部33及び噴射量演算部34
は、インジェクタ駆動回路37を介してインジェクタ1
1からの燃料噴射時期Qa及び噴射量(パルス幅)Ta
を制御するものであり、触媒冷機状態のときは、燃焼室
5全体の空燃比は略理論空燃比λ≒1としつつ、吸気行
程から点火時期にかけての期間内に、圧縮行程中期以降
の後期噴射と、この後期噴射より早い吸気行程前半の早
期噴射との少なくとも2つに分割して燃料を噴射する分
割噴射により、燃焼室5内の点火プラグ10付近の領域
に理論空燃比(λ=1)若しくはこれよりリッチな空燃
比λ<1の混合気を形成するとともに、点火プラグ10
付近の領域の周囲に理論空燃比λ=1よりもリーンな空
燃比λ>1の混合気を形成するように制御する。
The fuel injection controller 33 and the injection amount calculator 34
Is connected to the injector 1 via the injector drive circuit 37.
Fuel injection timing Qa and injection amount (pulse width) Ta from 1
When the catalyst is in a cold state, the air-fuel ratio of the entire combustion chamber 5 is set to approximately the stoichiometric air-fuel ratio λ ≒ 1 and the late injection after the middle stage of the compression stroke during the period from the intake stroke to the ignition timing. And a stoichiometric air-fuel ratio (λ = 1) in a region near the ignition plug 10 in the combustion chamber 5 by split injection in which fuel is injected by splitting the fuel into at least two of early injection in the first half of the intake stroke earlier than the latter injection. Alternatively, a rich air-fuel mixture having an air-fuel ratio λ <1 is formed, and the ignition plug 10
Control is performed such that an air-fuel mixture having an air-fuel ratio λ> 1 leaner than the stoichiometric air-fuel ratio λ = 1 is formed around the nearby region.

【0039】点火時期制御部35は、エンジン回転数セ
ンサ27からのエンジン回転数検出信号、アクセル開度
センサ24からのアクセル開度検出信号、エアフローメ
ータ25からの吸気流量検出信号、水温センサ26から
の水温検出信号及び噴射モードによって点火時期θig
を演算する。
The ignition timing control unit 35 includes an engine speed detection signal from the engine speed sensor 27, an accelerator opening detection signal from the accelerator opening sensor 24, an intake flow rate detection signal from the air flow meter 25, and a water temperature sensor 26. Timing θig according to the water temperature detection signal and the injection mode
Is calculated.

【0040】点火時期制御部35は、点火装置38に制
御信号を出力して、点火時期θigをエンジンの運転状
態に応じて制御するものであり、基本的には点火時期θ
igをMBT(ベストトルクを発揮する点火タイミング
近傍)に制御するが、後述のように硫黄被毒回復処理時
にエンジン低負荷の成層運転領域において点火時期をリ
タードする。
The ignition timing control unit 35 outputs a control signal to the ignition device 38 to control the ignition timing θig in accordance with the operating state of the engine.
The ignition timing is controlled to MBT (near the ignition timing at which the best torque is exhibited), but the ignition timing is retarded in the stratified operation region with a low engine load during the sulfur poisoning recovery processing as described later.

【0041】また、エンジン制御ECU30は、スロッ
トル弁18を駆動するアクチュエータ19に制御信号を
出力することによって吸入空気量の制御も行なうように
なっており、エンジン暖機後に圧縮行程のみの燃料噴射
により成層燃焼が行われるような場合等に、空燃比をリ
ーンとすべく吸入空気量を調整する。スロットル弁開度
θtvは、エンジン回転数センサ27からのエンジン回
転数検出信号、アクセル開度センサ24からのアクセル
開度検出信号、エアフローメータ25からの吸気流量検
出信号、吸気温センサ28からの吸気温検出信号、大気
圧センサ29からの大気圧検出信号及び噴射モードによ
って演算される。
The engine control ECU 30 also controls the amount of intake air by outputting a control signal to an actuator 19 that drives the throttle valve 18. After the engine is warmed up, the fuel is injected only during the compression stroke. When stratified charge combustion is performed, the intake air amount is adjusted so that the air-fuel ratio becomes lean. The throttle valve opening θtv includes an engine speed detection signal from an engine speed sensor 27, an accelerator opening detection signal from an accelerator opening sensor 24, an intake flow rate detection signal from an air flow meter 25, and an intake air temperature sensor 28. The calculation is performed based on the temperature detection signal, the atmospheric pressure detection signal from the atmospheric pressure sensor 29, and the injection mode.

【0042】また、エンジン制御ECU30は、分割噴
射時等に燃焼室5内にスワールを生じさせるべく、吸気
流動制御弁17を制御すると共に、空燃比をλ=1より
リーンとする成層燃焼時等にEGRを行なうべくEGR
弁44を制御する。
The engine control ECU 30 controls the intake flow control valve 17 so as to generate a swirl in the combustion chamber 5 at the time of split injection or the like, and at the time of stratified combustion in which the air-fuel ratio is leaner than λ = 1. EGR to perform EGR
Control the valve 44.

【0043】吸気流動制御弁17の開閉は、エンジン回
転数センサ27からのエンジン回転数検出信号、アクセ
ル開度センサ24からのアクセル開度検出信号、エアフ
ローメータ25からの吸気流量検出信号及び噴射モード
によって制御され、気筒内のスワール比(スワールの旋
回角速度/エンジン回転角速度)により制御される。
The opening and closing of the intake flow control valve 17 is controlled by an engine speed detection signal from an engine speed sensor 27, an accelerator opening detection signal from an accelerator opening sensor 24, an intake air flow detection signal from an air flow meter 25, and an injection mode. And the swirl ratio in the cylinder (swirl angular speed / engine rotational angular speed).

【0044】EGR弁開度θegrは、エンジン回転数
センサ27からのエンジン回転数検出信号、アクセル開
度センサ24からのアクセル開度検出信号、エアフロー
メータ25からの吸気流量検出信号、水温センサ26か
らの水温検出信号及び噴射モードによって演算される。
The EGR valve opening θegr is determined by an engine speed detection signal from an engine speed sensor 27, an accelerator opening detection signal from an accelerator opening sensor 24, an intake flow rate detection signal from an air flow meter 25, and a water temperature sensor 26. Is calculated based on the water temperature detection signal and the injection mode.

【0045】エンジン制御ECU30は、エンジン回転
数センサ27からのエンジン回転数検出信号及びスター
タ信号からエンジン始動を判定する。
The engine control ECU 30 determines the start of the engine based on the engine speed detection signal from the engine speed sensor 27 and the starter signal.

【0046】更に、エンジン制御ECU30は、硫黄被
毒回復処理時にエンジン低負荷ならばウエストゲートバ
ルブ42によりウエストゲート41を開いてリーンNO
x触媒22bに流れる排気ガス量を増加させて昇温効果
を高めている。 [触媒の温度制御] <硫黄被毒回復処理のための触媒の昇温制御>先ず、リ
ーンNOx触媒の硫黄被毒回復時において、触媒温度を
600℃以上に急速に上昇させるための触媒の昇温制御
について説明する。
Further, if the engine load is low during the sulfur poisoning recovery process, the engine control ECU 30 opens the waste gate 41 by the waste gate valve 42 to set the lean NO.
The amount of exhaust gas flowing through the x catalyst 22b is increased to enhance the temperature raising effect. [Catalyst Temperature Control] <Catalyst Temperature Control for Sulfur Poisoning Recovery Processing> First, at the time of sulfur poisoning recovery of the lean NOx catalyst, the temperature of the catalyst for rapidly raising the catalyst temperature to 600 ° C. or higher is raised. The temperature control will be described.

【0047】図4及び図5は、本実施形態の筒内噴射式
ガソリンエンジンにおける触媒の昇温制御を示すフロー
チャートである。
FIGS. 4 and 5 are flow charts showing the control for raising the temperature of the catalyst in the direct injection gasoline engine of the present embodiment.

【0048】先ず、触媒の昇温制御の概要について説明
する。
First, the outline of the control for raising the temperature of the catalyst will be described.

【0049】本実施形態では、リーンNOx触媒が暖機
した状態で、リーンNOx触媒の硫黄被毒回復処理時に
触媒温度を600℃以上に急速に上昇させるために、エ
ンジン低負荷のリーン運転領域において以下の制御を実
行する。但し、NOx触媒は暖機した状態である。
In the present embodiment, the catalyst temperature is rapidly increased to 600 ° C. or more during the sulfur poisoning recovery process of the lean NOx catalyst in a state where the lean NOx catalyst is warmed up. The following control is performed. However, the NOx catalyst has been warmed up.

【0050】気筒内の空燃比をλ≒1に設定しつつ、
吸気行程から点火時期にかけての期間内に、圧縮行程中
期以降の後期噴射と、該後期噴射より早い早期噴射との
少なくとも2回に分割して燃料を噴射する。
While setting the air-fuel ratio in the cylinder to λ ≒ 1,
During the period from the intake stroke to the ignition timing, the fuel is divided into at least two times: the late injection after the middle stage of the compression stroke and the early injection earlier than the latter injection.

【0051】触媒温度の昇温要求の高さに応じて、ス
ワールが弱くなるように吸気流動制御弁を開動作させ、
スワール弱の時の要求噴射タイミング(同一運転領域に
おいてスワール強の時の要求噴射タイミングよりリター
ド側に設定されたタイミング)に設定する。
The intake flow control valve is opened so that the swirl is weakened in accordance with the request for raising the catalyst temperature.
The required injection timing when the swirl is low is set (a timing set on the retard side from the required injection timing when the swirl is high in the same operation region).

【0052】触媒温度の昇温要求の高さに応じて、ス
ワールを弱くし、且つ後期噴射時期を上記スワール弱の
時の要求噴射時期に対してリタードさせる。
The swirl is weakened and the late injection timing is retarded with respect to the required injection timing when the swirl is low, according to the request for raising the catalyst temperature.

【0053】触媒温度の昇温要求が最も高いときに
は、上記スワールを弱くし、且つ後期噴射時期のリター
ドに加え、さらに点火時期をリタードさせる。
When the demand for raising the catalyst temperature is the highest, the swirl is weakened, and the ignition timing is further retarded in addition to the retard of the late injection timing.

【0054】次に、図4及び図5を参照して上記〜
の制御を実行するためのエンジン制御ECU30による
具体的フローについて説明する。
Next, referring to FIG. 4 and FIG.
A specific flow by the engine control ECU 30 for executing the above control will be described.

【0055】図4に示すように、ステップS1では、フ
ラグFをゼロリセットし、ステップS2では、エンジン
制御ECU30は、O2センサ21、エンジンのクラン
ク角を検出するクランク角センサ23、アクセル開度セ
ンサ24、エアフローメータ25、水温センサ26、エ
ンジン回転数センサ27、吸気温センサ28、大気圧セ
ンサ29、燃圧センサ及びスタータ等からの各検出信号
を読み込む。
[0055] As shown in FIG. 4, in step S1, the zero reset flag F, in step S2, the engine control ECU30 is, O 2 sensor 21, a crank angle sensor 23 for detecting the crank angle of the engine, the accelerator opening degree Each detection signal from the sensor 24, the air flow meter 25, the water temperature sensor 26, the engine speed sensor 27, the intake temperature sensor 28, the atmospheric pressure sensor 29, the fuel pressure sensor, the starter and the like is read.

【0056】ステップS3では、エンジン回転数センサ
27からのエンジン回転数検出信号、アクセル開度セン
サ24からのアクセル開度検出信号、エアフローメータ
25からの吸気流量検出信号、水温センサ26からの水
温検出信号、燃料噴射量Ta、噴射モード等の過去の履
歴によってNOx触媒温度Tcatを推定する。尚、排気
ガス温度を計測し、NOx触媒温度Tcatに代用しても
よい。
In step S3, an engine speed detection signal from the engine speed sensor 27, an accelerator opening detection signal from the accelerator opening sensor 24, an intake flow rate detection signal from the air flow meter 25, and a water temperature detection from the water temperature sensor 26 The NOx catalyst temperature Tcat is estimated from the past history of the signal, the fuel injection amount Ta, the injection mode, and the like. Note that the exhaust gas temperature may be measured and used as the NOx catalyst temperature Tcat.

【0057】ステップS4では、ステップS2で推定さ
れたNOx触媒温度TcatからNOx浄化率Cを検出す
る。
In step S4, the NOx purification rate C is detected from the NOx catalyst temperature Tcat estimated in step S2.

【0058】ステップS6では、タイマN1〜N3を設
定する。期間N1〜N3は実験等により最適な時間に設
定される。
In step S6, timers N1 to N3 are set. The periods N1 to N3 are set to optimal times by experiments and the like.

【0059】ステップS8では、NOx浄化率Cが所定
値C1未満か否かを判定する。
In step S8, it is determined whether the NOx purification rate C is less than a predetermined value C1.

【0060】ステップS8でNOx浄化率Cが所定値C
1以上ならば(ステップS8でNO)、ステップS9で
通常のエンジン制御を実行する。
In step S8, the NOx purification rate C is set to the predetermined value C.
If it is 1 or more (NO in step S8), normal engine control is executed in step S9.

【0061】ステップS8でNOx浄化率Cが所定値C
1未満ならば(ステップS8でYES)、硫黄被毒によ
りNOx浄化率Cが低下しているのでステップS10に
進む。
In step S8, the NOx purification rate C is set to the predetermined value C.
If it is less than 1 (YES in step S8), the process proceeds to step S10 because the NOx purification rate C has decreased due to sulfur poisoning.

【0062】ステップS10では、硫黄被毒回復処理に
必要な温度Tre(例えば、600℃)と現在のNOx触
媒温度Tcatとの差ΔTを算出して触媒の昇温要求度合
を算出する。
In step S10, the difference ΔT between the temperature Tre (for example, 600 ° C.) required for the sulfur poisoning recovery process and the current NOx catalyst temperature Tcat is calculated to calculate the degree of catalyst temperature increase required.

【0063】ステップS12では、触媒温度差ΔTが所
定温度T1以上か否かを判定する。ステップS12で触
媒温度差ΔTが所定温度T1以上ならば(ステップS1
2でYES)、触媒の昇温要求が高いのでステップS1
4に進み、触媒温度差ΔTが所定温度T1未満ならば
(ステップS12でNO)、触媒の昇温要求が低いので
ステップS22に進む。
In step S12, it is determined whether or not the catalyst temperature difference ΔT is equal to or higher than a predetermined temperature T1. If the catalyst temperature difference ΔT is equal to or higher than the predetermined temperature T1 in step S12 (step S1
2 is YES), the request for raising the temperature of the catalyst is high, so
If the catalyst temperature difference ΔT is less than the predetermined temperature T1 (NO in step S12), the process proceeds to step S22 because the request for raising the temperature of the catalyst is low.

【0064】ステップS14では、触媒の昇温要求が高
いので吸気流動制御弁を開作動させてスワール弱とし、
排気ガス温度を上昇させる。
In step S14, since the request for raising the temperature of the catalyst is high, the intake flow control valve is opened to make the swirl weak,
Increase exhaust gas temperature.

【0065】ステップS16では、噴射パルス幅Taを
α:1−αに配分して、分割噴射における早期噴射パル
スTak(=α×Ta)と、後期噴射パルスTad(=
(1−α)×Ta)とを算出する。但し、α<0.5に
設定して後期噴射パルス幅Tadを大きくする。
In step S16, the injection pulse width Ta is distributed to α: 1−α, and the early injection pulse Tak (= α × Ta) and the late injection pulse Tad (=
(1−α) × Ta) is calculated. However, α <0.5 is set to increase the late injection pulse width Tad.

【0066】ステップS18では、スワール弱の時に要
求される早期基本噴射時期θakbと後期基本噴射時期
θadbとを設定する。
In step S18, an early basic injection timing θakb and a late basic injection timing θadb required when the swirl is low are set.

【0067】ステップS20では、スワール弱の時に要
求される後期基本噴射時期θadbを設定する。尚、こ
の後期基本噴射時期θadbは、相対的にスワール弱の
時の要求値がスワール強の時の要求値に対してリタード
側にある。
In step S20, the late basic injection timing θadb required when the swirl is low is set. It should be noted that the late basic injection timing θadb is on the retard side with respect to the required value when the swirl is relatively weak.

【0068】一方、触媒の昇温要求が低いときには、ス
テップS22で吸気流動制御弁17を閉作動させてスワ
ール強とする。
On the other hand, when the request for raising the temperature of the catalyst is low, the intake flow control valve 17 is closed to increase the swirl in step S22.

【0069】ステップS24では、噴射パルス幅Taを
α:1−αに配分して、分割噴射における早期噴射パル
スTak(=α×Ta)と、後期噴射パルスTad(=
(1−α)×Ta)とを算出する。但し、α≧0.5に
設定して後期噴射パルス幅Tadを小さくする。
In step S24, the injection pulse width Ta is distributed to α: 1−α, and the early injection pulse Tak (= α × Ta) and the late injection pulse Tad (=
(1−α) × Ta) is calculated. However, α ≧ 0.5 is set to reduce the late injection pulse width Tad.

【0070】ステップS26では、スワール強の時に要
求される早期基本噴射時期θakbと後期基本噴射時期
θadbとを設定する。
In step S26, an early basic injection timing θakb and a late basic injection timing θadb required when the swirl is strong are set.

【0071】ステップS28では、スワール強の時に要
求される後期基本噴射時期θadbを設定する。尚、こ
のスワール強の時に要求される後期基本噴射時期θad
bは、スワール弱の時に要求される値より相対的にアド
バンス側にある。
In step S28, the late basic injection timing θadb required when the swirl is strong is set. The late basic injection timing θad required when the swirl is strong
b is on the advance side relatively than the value required when the swirl is low.

【0072】ステップS30では、フラグFが1か否か
を判定し、点火時期θigリタードのフラグFが1なら
ば(ステップS30でYES)、ステップS45で設定
された点火時期θig(点火リタード)のまま、ステッ
プS32に進む。
In step S30, it is determined whether the flag F is 1 or not. If the flag F of the ignition timing θig retard is 1 (YES in step S30), the ignition timing θig (ignition retard) set in step S45 is determined. Then, the process proceeds to step S32.

【0073】一方、ステップS30でフラグFが1でな
いならば(ステップS30でNO)、ステップS31に
進む。
On the other hand, if the flag F is not 1 in step S30 (NO in step S30), the process proceeds to step S31.

【0074】ステップS31では、ステップS45で設
定される点火時期θigよりもアドバンス側にある適切
な点火時期θigを設定する。
In step S31, an appropriate ignition timing θig that is on the advance side of the ignition timing θig set in step S45 is set.

【0075】ステップS32では、クランク角センサ2
3から検出されたエンジンのクランク角が設定された噴
射時期になったならば(ステップS32でYES)、ス
テップS34に進む。
In step S32, the crank angle sensor 2
When the crank angle of the engine detected from Step 3 reaches the set injection timing (YES in Step S32), the process proceeds to Step S34.

【0076】ステップS34では、ステップS16又は
S24で算出された噴射パルス幅Tak,Tadにてイ
ンジェクタ11から燃料を噴射する。
In step S34, fuel is injected from the injector 11 with the injection pulse widths Tak and Tad calculated in step S16 or S24.

【0077】図5に示すように、ステップS36では、
ステップS31乃至S45で設定された点火時期θig
になったならば(ステップS36でYES)、ステップ
S38に進む。
As shown in FIG. 5, in step S36,
The ignition timing θig set in steps S31 to S45
Is reached (YES in step S36), the flow proceeds to step S38.

【0078】ステップS38では、ステップS31乃至
S45で設定された点火時期θigにて点火プラグ10
を点火させる。
In step S38, the ignition plug 10 is turned on at the ignition timing θig set in steps S31 to S45.
Ignite.

【0079】ステップS39では、フラグFが1か否か
を判定し、点火時期θigリタードのフラグFが1なら
ば(ステップS39でYES)、ステップS44へ進
む。
In step S39, it is determined whether the flag F is 1 or not. If the flag F of the ignition timing θig retard is 1 (YES in step S39), the flow proceeds to step S44.

【0080】一方、フラグFが1でないならば(ステッ
プS39でNO)、ステップS40へ進む。
On the other hand, if the flag F is not 1 (NO in step S39), the process proceeds to step S40.

【0081】ステップS40、42では、タイマN2を
カウントダウンが終了するまでステップS8〜S38ま
でのエンジン制御を継続する。
In steps S40 and S42, the engine control in steps S8 to S38 is continued until the countdown of the timer N2 is completed.

【0082】ステップS44では、触媒温度差ΔTがゼ
ロ以下、つまり触媒温度Tcat硫黄被毒回復処理に必要
な温度Treまで上昇したか否かを判定する。
In step S44, it is determined whether or not the catalyst temperature difference ΔT is equal to or less than zero, that is, whether or not the catalyst temperature Tcat has increased to the temperature Tre required for the sulfur poisoning recovery process.

【0083】ステップS44で触媒温度Tcatが硫黄被
毒回復処理に必要な温度Treまで上昇したならば(ステ
ップS44でYES)、ステップS47に進む。
If the catalyst temperature Tcat has risen to the temperature Tre required for the sulfur poisoning recovery process in step S44 (YES in step S44), the process proceeds to step S47.

【0084】また、触媒温度Tcatが硫黄被毒回復処理
に必要な温度Treまで上昇していないならば(ステップ
S44でNO)、ステップS45に進む。
If the catalyst temperature Tcat has not risen to the temperature Tre required for the sulfur poisoning recovery process (NO in step S44), the process proceeds to step S45.

【0085】ステップS45では、さらに触媒温度Tca
tの上昇を図るため、点火時期θigをリタードさせ、
ステップS46で点火時期θigのリタードフラグFを
1にセットし、上記ステップS8〜S38までのエンジ
ン制御を継続する。
At step S45, the catalyst temperature Tca
In order to increase t, the ignition timing θig is retarded,
In step S46, the retard flag F of the ignition timing θig is set to 1, and the engine control in steps S8 to S38 is continued.

【0086】ステップS47では、ステップS46まで
のフローに基づいたステップS8〜S38までのエンジ
ン制御を継続する。
In step S47, the engine control in steps S8 to S38 based on the flow in step S46 is continued.

【0087】ステップS48、50では、タイマN1の
カウントダウンが終了するまで上記ステップS8〜S3
8までのエンジン制御を継続する。
In steps S48 and S50, steps S8 to S3 are performed until the countdown of the timer N1 is completed.
The engine control up to 8 is continued.

【0088】ステップS52では、NOx浄化率Cが所
定値C2(所定値C1より多少大きい値)未満か否かを
判定する。
In step S52, it is determined whether the NOx purification rate C is less than a predetermined value C2 (a value slightly larger than the predetermined value C1).

【0089】ステップS52でNOx浄化率Cが所定値
C2以上ならば(ステップS52でYES)、硫黄被毒
が十分に回復したので、ステップS54に進んで硫黄被
毒回復制御終了処理を実行してリターンする。
If the NOx purification rate C is equal to or more than the predetermined value C2 in step S52 (YES in step S52), the sulfur poisoning has been sufficiently recovered, so the flow proceeds to step S54 to execute a sulfur poisoning recovery control end process. To return.

【0090】ステップS52でNOx浄化率Cが所定値
C2未満ならば(ステップS52でNO)、硫黄被毒が
十分に回復していないので、ステップS56に進む。
If the NOx purification rate C is less than the predetermined value C2 in step S52 (NO in step S52), the process proceeds to step S56 because sulfur poisoning has not been sufficiently recovered.

【0091】ステップS56、58、60では、タイマ
N3のカウントダウンが終了するまで上記ステップS8
〜S38までのエンジン制御を継続して、硫黄被毒回復
処理を延長する。
In steps S56, S58 and S60, steps S8 and S8 are repeated until the countdown of the timer N3 is completed.
The engine control from S38 to S38 is continued to extend the sulfur poisoning recovery process.

【0092】図7は、エンジンの運転領域を示すマップ
である。図8は、本実施形態の触媒の昇温制御による排
気ガス温度の変化を示す図である。図9は、点火時期に
応じた排気ガス温度と図示平均有効圧力との関係を示す
図である。図10は、2分割噴射における燃料噴射量と
噴射時期とを示すタイミングチャートである。
FIG. 7 is a map showing the operating range of the engine. FIG. 8 is a diagram showing a change in exhaust gas temperature due to the catalyst temperature increase control of the present embodiment. FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the exhaust gas temperature and the indicated mean effective pressure according to the ignition timing. FIG. 10 is a timing chart showing the fuel injection amount and the injection timing in the two-split injection.

【0093】図7に示す成層燃焼領域は、圧縮行程後期
のみに燃料を噴射することにより、点火プラグ10まわ
りに混合気を偏在させて成層燃焼を行わせる領域であ
る。λ=1の領域は、吸気行程前期及び圧縮行程中期乃
至後期に燃料を噴射し且つ燃焼室全体の空燃比を略理論
空燃比(λ≒1)とする領域である。エンリッチ領域
は、吸気行程前期乃至圧縮行程中期のみに燃料を噴射す
る領域である。
The stratified combustion region shown in FIG. 7 is a region in which fuel is injected only in the latter half of the compression stroke, thereby causing the air-fuel mixture to be unevenly distributed around the ignition plug 10 to perform stratified combustion. The region where λ = 1 is a region where fuel is injected during the first half of the intake stroke and the middle to second half of the compression stroke, and the air-fuel ratio of the entire combustion chamber is set to be substantially the stoichiometric air-fuel ratio (λ ≒ 1). The enrichment region is a region in which fuel is injected only in the first half of the intake stroke to the middle of the compression stroke.

【0094】図1に示すエンジン1は、ピストン4の頂
部に、インジェクタ11から噴出された燃料をトラップ
して点火プラグ10方向に導く成層化用のキャビティ1
2を設けることにより、圧縮行程中期以降にインジェク
タ11から燃料が噴射されたときに点火プラグ10付近
の局所空燃比が後期噴射によりリッチとなるように気筒
内のスワール比(スワール流動角速度/エンジン角速
度)が設定される。
The engine 1 shown in FIG. 1 has a stratification cavity 1 at the top of the piston 4 for trapping fuel injected from the injector 11 and guiding the fuel toward the spark plug 10.
2, the swirl ratio (swirl flow angular velocity / engine angular velocity) in the cylinder is such that when fuel is injected from the injector 11 after the middle stage of the compression stroke, the local air-fuel ratio in the vicinity of the spark plug 10 becomes rich due to late injection. ) Is set.

【0095】本実施形態の硫黄被毒回復処理は、図7に
示す成層燃焼領域で且つエンジン負荷が低い領域で実行
され、空燃比をλ≒1に設定して吸気流動制御弁17を
開作動させてスワール弱とし、吸気行程から点火時期に
かけての期間内に、圧縮行程中期以降の後期噴射と、後
期噴射より早い早期噴射との2分割で燃料を噴射する。
更に、後期噴射割合を前期噴射割合より大きくしてい
る。
The sulfur poisoning recovery process of this embodiment is executed in the stratified combustion region shown in FIG. 7 and in the region where the engine load is low, and the air-fuel ratio is set to λ ≒ 1 to open the intake flow control valve 17. In this way, the swirl is weakened, and the fuel is injected in two divisions during the period from the intake stroke to the ignition timing, that is, the late injection after the middle stage of the compression stroke and the early injection earlier than the late injection.
Further, the late injection ratio is set larger than the first injection ratio.

【0096】図8に示すように、後期噴射の割合を20
〜60%で変化させた場合に、後期噴射割合を大きくす
る程排気ガス温度が高まり、且つスワール弱により燃焼
速度が抑制されて緩慢燃焼になり排気ガス温度が高めら
れるため、触媒温度を急速に上昇させることができる。
また、成層領域で且つエンジン負荷が低い領域なので燃
費の悪化を最小限に抑えることができる。
As shown in FIG. 8, the ratio of the late injection is set to 20.
When the exhaust gas temperature is changed in the range of ~ 60%, the exhaust gas temperature increases as the late injection ratio increases, and the combustion speed is suppressed due to the weak swirl, the combustion becomes slow, and the exhaust gas temperature increases. Can be raised.
Further, since the engine load is low in the stratified region, deterioration in fuel efficiency can be minimized.

【0097】ここで、圧縮行程中期とは、図10に示す
ように圧縮行程を前期、中期、後期に3等分したときの
中期、つまり、クランク角でBTDC(上死点前)12
0°からBTDC60°の期間を意味する。従って、後
期噴射はBTDC120°以降となる。但し、後述のよ
うに後期噴射の時期が遅すぎると燃焼安定性が損なわれ
ることから、圧縮行程の3/4の期間が経過するまで
(BTDC45°まで)に後期噴射を開始することが望
ましい。
Here, the middle stage of the compression stroke is a middle period when the compression stroke is divided into three equal parts in the first half, the middle half and the second half as shown in FIG. 10, that is, BTDC (before top dead center) 12 in crank angle.
It means a period from 0 ° to BTDC 60 °. Therefore, the late injection is after BTDC 120 °. However, if the timing of the latter injection is too late, the combustion stability is impaired, as described later. Therefore, it is desirable to start the latter injection before the 3 period of the compression stroke elapses (up to 45 ° BTDC).

【0098】つまり、図10に示すように後期噴射は圧
縮行程における上死点前120°から上死点前45°ま
での期間内に開始されるように設定され、早期噴射は後
期噴射より前の適当な時期、例えば吸気行程の期間内に
開始されるように設定される。
That is, as shown in FIG. 10, the late injection is set to start within a period from 120 ° before the top dead center to 45 ° before the top dead center in the compression stroke, and the early injection is performed before the late injection. At an appropriate time, for example, during the intake stroke.

【0099】更に、上記制御に加えて、図10の点線に
示すように、後期噴射時期をリタードさせ、必要ならば
点火時期もリタードさせることにより、排気ガス温度を
急速に上昇できる。
Further, in addition to the above control, as shown by a dotted line in FIG. 10, the exhaust gas temperature can be rapidly increased by retarding the late injection timing and, if necessary, the ignition timing.

【0100】点火時期のリタードは、図9に示すよう
に、エンジンのPi(図示平均有効圧力)変動率が約5
%の範囲内において実行される。尚、このPi変動率
は、Piの標準偏差σ/Piのサイクル平均×100
(%)で定義される。 <他の触媒の昇温制御>また、他の昇温制御手順とし
て、空燃比をλ≒1に設定して分割噴射させたときに、
NOx触媒温度が硫黄被毒回復処理に必要な温度Treに
未達のときは点火時期をリタードさせ、更にNOx触媒
温度が温度Treに未達のときはスワール弱とし、それで
も温度Treに未達のときは後期噴射時期を遅らせるか、
又は点火時期をリタードさせてもNOx触媒温度が硫黄
被毒回復処理に必要な温度Treに未達のときは点火時期
を戻しつつ、スワール弱とし、その後温度Treに未達の
ときは後期噴射時期をリタードさせることによって、燃
費悪化を最小限に抑えることができる。
As shown in FIG. 9, the retardation of the ignition timing is such that the variation rate of Pi (indicated average effective pressure) of the engine is about 5%.
Performed within the range of%. It should be noted that the Pi fluctuation rate is the standard deviation σ of Pi / the cycle average of Pi × 100.
(%). <Temperature increase control of other catalyst> Further, as another temperature increase control procedure, when the air-fuel ratio is set to λ ≒ 1 and divided injection is performed,
If the temperature of the NOx catalyst has not reached the temperature Tre required for the sulfur poisoning recovery process, the ignition timing is retarded. If the temperature of the NOx catalyst has not reached the temperature Tre, the ignition timing is set to a low swirl. Sometimes late injection timing is delayed,
Alternatively, even if the ignition timing is retarded, if the NOx catalyst temperature does not reach the temperature Tre required for the sulfur poisoning recovery processing, the ignition timing is returned, the swirl is lowered, and if it does not reach the temperature Tre, the late injection timing , The deterioration of fuel efficiency can be minimized.

【0101】尚、本実施形態のように過給機を搭載する
エンジンならば、エンジン低負荷領域では過給を必要と
しないので、硫黄被毒回復処理時にウエストゲートを開
通することにより、タービンへの放熱が少なくして触媒
に流れる排気ガス温度を高温に保ち、昇温効果をより高
めることができる。 <硫黄被毒回復制御後の触媒の温度復帰制御>次に、リ
ーンNOx触媒の硫黄被毒回復制御後に、600℃以上
に昇温されてNOx浄化率の低い触媒を急速にNOx浄
化率の高い400℃程度の温度領域まで戻すための触媒
の温度復帰制御について説明する。
In the case of an engine equipped with a supercharger as in the present embodiment, supercharging is not required in a low engine load region. And the temperature of the exhaust gas flowing through the catalyst is kept high, so that the temperature raising effect can be further enhanced. <Temperature recovery control of catalyst after sulfur poisoning recovery control> Next, after sulfur poisoning recovery control of the lean NOx catalyst, the catalyst which has been heated to 600 ° C. or higher and has a low NOx purification rate has a high NOx purification rate rapidly. A description will be given of the catalyst temperature return control for returning the temperature to the temperature range of about 400 ° C.

【0102】図6は、本実施形態の筒内噴射式ガソリン
エンジンにおける触媒の温度復帰制御を示すフローチャ
ートである。
FIG. 6 is a flowchart showing the catalyst temperature return control in the direct injection gasoline engine of the present embodiment.

【0103】先ず、触媒の温度復帰制御の概要について
説明する。
First, an outline of the catalyst temperature return control will be described.

【0104】硫黄被毒回復処理後の浄化可能温度範囲か
ら逸脱した触媒高温状態においてエンジンの運転状態が
空燃比λ≦1の領域からλ>1のリーン領域に移行して
しまうと、NOx触媒温度が低下するまでNOx吸着性
能が低いという不都合がある。
If the operating state of the engine shifts from the region where the air-fuel ratio λ ≦ 1 to the lean region where λ> 1 in a high temperature state of the catalyst that deviates from the purifiable temperature range after the sulfur poisoning recovery process, the NOx catalyst temperature However, there is an inconvenience that the NOx adsorption performance is low until the water content decreases.

【0105】このため、本実施形態では、リーンNOx
触媒が暖機した状態で、硫黄被毒回復処理後の浄化可能
温度範囲から逸脱したNOx触媒温度を、早急にNOx
浄化率の高い温度領域まで戻す(温度を下げる)ために
以下の制御を実行する。
Therefore, in this embodiment, the lean NOx
When the catalyst is warmed up, the NOx catalyst temperature that deviates from the purifiable temperature range after the sulfur poisoning recovery processing is immediately replaced with NOx.
The following control is executed to return the temperature to a temperature range where the purification rate is high (lowering the temperature).

【0106】空燃比をλ≦1からλ>1のリーン領域
に移行する前にスワール強としつつ、空燃比λ≒1に設
定する。
Before shifting the air-fuel ratio from λ ≦ 1 to the lean region of λ> 1, the air-fuel ratio is set to λ ≒ 1 while maintaining the swirl strength.

【0107】空燃比がλ<1乃至λ≒1で分割噴射に
よる運転状態から、λ>1のリーン領域に移行する時
に、少なくとも後期噴射時期をアドバンスする。
When the air-fuel ratio shifts from the operating state by split injection to the lean region where λ> 1 when the air-fuel ratio is λ <1 to λ ≒ 1, at least the late injection timing is advanced.

【0108】吸着されたNOxを放出するとき、いわ
ゆるNOxパージ時に、空燃比をλ<1乃至λ≒1に設
定し、吸気行程から点火時期にかけての期間内に少なく
とも2回に分割して燃料を噴射すると共に、この運転状
態からλ>1のリーン領域に移行する前に、スワール強
としつつ、空燃比をλ≒1に設定する。
When releasing the adsorbed NOx, at the time of so-called NOx purging, the air-fuel ratio is set to λ <1 to λ ≒ 1, and the fuel is divided at least twice during the period from the intake stroke to the ignition timing. In addition to the injection, before the operation state shifts to the lean region of λ> 1, the air-fuel ratio is set to λ ≒ 1 while maintaining the swirl strength.

【0109】次に、図6を参照して上記〜の制御を
実行するためのエンジン制御ECU30による具体的フ
ローについて説明する。
Next, a specific flow of the engine control ECU 30 for executing the above-mentioned controls will be described with reference to FIG.

【0110】図6に示すように、ステップS62では、
エンジン制御ECU30は、空燃比をλ≒1に保持した
状態で、吸気流動制御弁17が閉状態か否かを判定す
る。
As shown in FIG. 6, in step S62,
The engine control ECU 30 determines whether or not the intake flow control valve 17 is in a closed state while the air-fuel ratio is maintained at λ ≒ 1.

【0111】ステップS62で閉状態ならば(ステップ
S62でYES)、スワール強を保持して、ステップS
64に進む。
If it is in the closed state in step S62 (YES in step S62), the swirl strength is maintained, and
Proceed to 64.

【0112】ステップS64では、上記ステップS45
で設定された点火時期θigのリタードを終了する。
In step S64, step S45 is performed.
The retard of the ignition timing θig set in the step is ended.

【0113】ステップS66では分割噴射を終了して成
層燃焼領域での運転に戻され、上記ステップS9での通
常のエンジン制御を実行する。
In step S66, the split injection is terminated and the operation is returned to the operation in the stratified combustion region, and the normal engine control in step S9 is executed.

【0114】ステップS62で開状態ならば(ステップ
S62でYES)、ステップS68に進んで吸気流動制
御弁を閉動作させてスワール強とする。
If it is in the open state in step S62 (YES in step S62), the flow advances to step S68 to close the intake flow control valve to increase the swirl.

【0115】ステップS70では、上記ステップS18
又はS26で設定された後期基本噴射時期θadbをア
ドバンスしてステップS66に進む。
In step S70, step S18 is performed.
Alternatively, the late basic injection timing θadb set in S26 is advanced, and the process proceeds to Step S66.

【0116】図11は、リーンNOx触媒と三元触媒の
温度変化に伴うNOx浄化率の特性を示す図である。図
12は、本実施形態の触媒の温度復帰制御による排気ガ
ス温度の変化を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing the characteristics of the NOx purification rate with the temperature change of the lean NOx catalyst and the three-way catalyst. FIG. 12 is a diagram showing a change in the exhaust gas temperature by the catalyst temperature return control of the present embodiment.

【0117】図7及び図12に示すように、上記温度復
帰制御は、硫黄被毒回復処理後に空燃比をλ≦1のリッ
チ領域からλ>1の成層燃焼領域に移行させる前にスワ
ール強とすることにより、燃費悪化及び燃焼安定性低下
を抑えつつ、図11に示すように排気ガス温度を急速に
低下させて硫黄被毒回復制御後に600℃程度まで昇温
された触媒を急速にNOx浄化率の高い400℃程度の
温度領域まで戻すことができ、この間、空燃比をλ≒1
に設定することにより三元触媒の浄化ウィンドウにおい
てNOx浄化を図ることができる。
As shown in FIG. 7 and FIG. 12, the temperature return control is performed after the sulfur poisoning recovery process, before the air-fuel ratio is shifted from the rich region where λ ≦ 1 to the stratified combustion region where λ> 1. As a result, the exhaust gas temperature is rapidly decreased as shown in FIG. 11 to suppress NOx purification of the catalyst heated to about 600 ° C. after the sulfur poisoning recovery control, while suppressing the deterioration of fuel efficiency and the decrease in combustion stability. Rate can be returned to a high temperature range of about 400 ° C., during which the air-fuel ratio is set to λ ≒ 1
, NOx can be purified in the purification window of the three-way catalyst.

【0118】また、三元触媒がない仕様においても空燃
比λ≒1の設定によって、NOx触媒の三元機能を利用
し、排気ガスの浄化を図ることができる。
Further, even in the specification without the three-way catalyst, by setting the air-fuel ratio λ ≒ 1, the exhaust gas can be purified by using the three-way function of the NOx catalyst.

【0119】また、スワール強にするための吸気流動制
御弁の閉作動は、燃焼室への吸入空気量が少ないエンジ
ン低負荷及び低回転領域において行われ、出力効率が低
下する高負荷、高回転領域では行わないことが望まし
い。尚、スワールの代わりに、吸気弁等の他の手段を用
いて吸気流動を強化してもよい。
Further, the closing operation of the intake flow control valve for increasing the swirl is performed in the low engine load and low engine speed regions where the amount of intake air to the combustion chamber is small, and the high load and high engine speed in which the output efficiency decreases. It is desirable not to do it in the area. Note that, instead of swirl, other means such as an intake valve may be used to enhance the intake flow.

【0120】更に、空燃比がλ<1乃至λ≒1で分割噴
射による運転状態から、λ>1のリーン領域に移行する
時に、少なくとも後期噴射時期をアドバンスすることに
より、より排気ガス温度を急速に低下させることができ
る。
Further, when the air-fuel ratio shifts from the operating state by the divided injection at λ <1 to λ ≒ 1 to the lean region of λ> 1, at least the advanced injection timing is advanced, so that the exhaust gas temperature can be more rapidly increased. Can be reduced.

【0121】特に、リーンNOx触媒が吸着したNOx
を放出して、この触媒が有する還元浄化機能によりNO
xを還元する触媒リフレッシュが実行されるときに、空
燃比をλ<1乃至λ≒1に設定し、吸気行程から点火時
期にかけての期間内に少なくとも2回に分割して燃料を
噴射するとNOxと反応するCOを増加できるので、N
Oxを効率よく浄化できる。
In particular, NOx adsorbed by the lean NOx catalyst
And NOx is reduced by the reduction purification function of this catalyst.
When the catalyst refresh for reducing x is executed, the air-fuel ratio is set to λ <1 to λ ≒ 1, and when fuel is injected at least twice during the period from the intake stroke to the ignition timing, NOx and Since the reacting CO can be increased, N
Ox can be efficiently purified.

【0122】尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲
で上記実施形態を修正又は変形したものに適用可能であ
る。
The present invention can be applied to a modification or modification of the above embodiment without departing from the gist of the invention.

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

【図1】本実施形態の筒内噴射式エンジンの燃焼室部分
の構造を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a structure of a combustion chamber portion of a direct injection engine according to an embodiment.

【図2】筒内噴射式エンジン全体の概略図である。FIG. 2 is a schematic view of the entire in-cylinder injection engine.

【図3】エンジン及び触媒の状態検出及びエンジン制御
を実行するためのエンジン制御ECUに入力される各種
パラメータを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing various parameters input to an engine control ECU for executing state detection and engine control of an engine and a catalyst.

【図4】本実施形態の筒内噴射式ガソリンエンジンにお
ける触媒の昇温制御を示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating control for increasing the temperature of a catalyst in the direct injection gasoline engine of the present embodiment.

【図5】本実施形態の筒内噴射式ガソリンエンジンにお
ける触媒の昇温制御を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating control for increasing the temperature of the catalyst in the direct injection gasoline engine of the present embodiment.

【図6】本実施形態の筒内噴射式ガソリンエンジンにお
ける触媒の温度復帰制御を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing catalyst temperature return control in the direct injection gasoline engine of the embodiment.

【図7】エンジンの運転領域を示すマップである。FIG. 7 is a map showing an operation region of the engine.

【図8】本実施形態の触媒の昇温制御による排気ガス温
度の変化を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a change in exhaust gas temperature due to a catalyst temperature increase control of the present embodiment.

【図9】点火時期に応じた排気ガス温度と図示平均有効
圧力との関係を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the exhaust gas temperature and the indicated mean effective pressure according to the ignition timing.

【図10】2分割噴射における燃料噴射量と噴射時期と
を示すタイミングチャートである。
FIG. 10 is a timing chart showing a fuel injection amount and an injection timing in two-split injection.

【図11】リーンNOx触媒と三元触媒の温度変化に伴
うNOx浄化率の特性を示す図である。
FIG. 11 is a graph showing characteristics of a NOx purification rate according to a temperature change of a lean NOx catalyst and a three-way catalyst.

【図12】本実施形態の触媒の温度復帰制御による排気
ガス温度の変化を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a change in exhaust gas temperature due to the catalyst temperature return control of the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エンジン 10…点火プラグ 11…インジェクタ 15…吸気通路 16…排気通路 21…O2センサ 22…触媒装置 30…ECU1 ... engine 10 ... spark plug 11 ... injector 15 ... intake passage 16 ... exhaust passage 21 ... O 2 sensor 22 ... catalytic device 30 ... ECU

───────────────────────────────────────────────────── 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 31/00 321E F02B 31/00 321 F02D 41/02 325G F02D 41/02 325 325A 41/34 H 41/34 E 43/00 301U 43/00 301 301H 301J 301T B01D 53/36 101Z (72)発明者 荒木 啓二 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 AA00 AA04 BA09 BA13 BA15 BA21 CA03 CA09 DA10 FA01 FA02 FA07 FA10 FA20 FA27 FA29 FA33 FA38 3G091 AA02 AA11 AA12 AA17 AA24 AA28 AB03 AB06 BA04 BA11 BA14 BA15 BA19 BA32 BA33 CA13 CB02 CB03 CB05 CB08 DA01 DA02 DB10 DC01 EA00 EA01 EA05 EA07 EA14 EA15 EA16 EA18 EA26 EA30 EA31 EA34 FB03 FB10 FB11 FB12 FC08 HA08 HA36 HB03 HB05 HB06 3G301 HA01 HA04 HA16 HA17 JA25 KA08 KA24 LA03 LA05 LB04 MA18 MA26 NE11 NE13 NE14 NE15 PA01Z PA09Z PA10Z PD03A PD03Z PD12Z PE01Z PE03Z PE08Z PF03Z 4D048 AA06 AB02 AC02 BC05 DA02 DA13 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F01N 3/28 301 F02B 31/00 321E F02B 31/00 321 F02D 41/02 325G F02D 41/02 325 325A 41 / 34 H 41/34 E 43/00 301U 43/00 301 301H 301J 301T B01D 53/36 101Z (72) Inventor Keiji Araki No.3-1 Fuchi-cho, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima F-term (reference) 3G084 AA00 AA04 BA09 BA13 BA15 BA21 CA03 CA09 DA10 FA01 FA02 FA07 FA10 FA20 FA27 FA29 FA33 FA38 3G091 AA02 AA11 AA12 AA17 AA24 AA28 AB03 AB06 BA04 BA11 BA14 BA15 BA19 BA32 BA33 CA13 CB02 DB15 EA01 DA01 CB05 EA05 EA16 EA18 EA26 EA30 EA31 EA34 FB03 FB10 FB11 FB12 FC08 HA08 HA36 HB03 HB05 HB06 3G301 HA01 HA04 HA16 HA17 JA25 KA08 KA24 LA03 LA05 LB04 MA18 MA26 NE11 NE13 NE14 NE15 PA01Z PA09Z PA10Z PD03A PD03Z PD12Z PE01Z PE03Z PE08Z PF03Z 4D048 AA06 AB02 AC02 BC05 DA02 DA13

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射
弁と、排気通路に酸素過剰雰囲気でNOxを吸着し、酸
素濃度が減少するにしたがって吸着したNOxを放出す
るNOx触媒を備え、エンジンの部分負荷領域に空燃比
がλ>1のリーン領域が設定された筒内噴射式エンジン
の制御装置において、 前記NOx触媒の温度状態を検出する温度検出手段と、 気筒内の吸気流動強さを強制的に変化させる可変手段と
を備え、 前記NOx触媒がNOx浄化可能温度範囲から逸脱した
高温時において、エンジンの運転状態を空燃比λ≦1の
領域からλ>1のリーン領域に移行する前に吸気流動強
さを強くしつつ、空燃比をλ≒1に設定するように前記
可変手段を動作させることを特徴とする筒内噴射式エン
ジンの制御装置。
An engine includes: a fuel injection valve that injects fuel directly into a combustion chamber; and a NOx catalyst that adsorbs NOx in an exhaust passage in an oxygen-excess atmosphere and releases the adsorbed NOx as the oxygen concentration decreases. In a control device for a direct injection engine in which a lean region where an air-fuel ratio is λ> 1 is set in a partial load region, a temperature detecting means for detecting a temperature state of the NOx catalyst, and a forcible flow strength of intake air in the cylinder. Means for changing the operating state of the engine from the region where the air-fuel ratio λ ≦ 1 to the lean region where λ> 1 when the NOx catalyst deviates from the NOx purifying temperature range at a high temperature. A control device for a direct injection engine, wherein the variable means is operated so as to set the air-fuel ratio to λ ≒ 1 while increasing the intake flow strength.
【請求項2】 吸気行程から点火時期にかけての期間内
に、圧縮行程中期以降の後期噴射と、該後期噴射より早
い早期噴射との少なくとも2回に分割して燃料を噴射
し、空燃比λ<1乃至λ≒1の運転領域からλ>1のリ
ーン領域に移行する時に、少なくとも後期噴射時期を早
めることを特徴とする請求項1に記載の筒内噴射式エン
ジンの制御装置。
2. During the period from the intake stroke to the ignition timing, fuel is divided into at least two times, namely, late injection after the middle stage of the compression stroke and early injection earlier than the latter injection, and the air-fuel ratio λ < 2. The control device for a direct injection engine according to claim 1, wherein at the time of shifting from the operating region of 1 to λ ≒ 1 to the lean region of λ> 1, at least the late injection timing is advanced.
【請求項3】 NOx放出還元実行時に、空燃比λ<1
乃至λ≒1で運転し、吸気行程から点火時期にかけての
期間内に少なくとも2回に分割して燃料を噴射すると共
に、前記NOx触媒がNOx浄化可能温度範囲から逸脱
した高温時において、該空燃比λ<1乃至λ≒1の運転
領域からλ>1のリーン領域に移行する前に、吸気流動
強さを強くしつつ、空燃比をλ≒1に設定するように前
記可変手段を動作させることを特徴とする請求項1に記
載の筒内噴射式エンジンの制御装置。
3. The air-fuel ratio λ <1 during execution of NOx release reduction
To λ ≒ 1, the fuel is injected at least twice during the period from the intake stroke to the ignition timing, and when the NOx catalyst deviates from the NOx purifying temperature range, the air-fuel ratio operating the variable means so as to set the air-fuel ratio to λ ≒ 1 while increasing the intake flow strength before shifting from the operation range of λ <1 to λ ≒ 1 to the lean region of λ> 1. The control apparatus for a direct injection type engine according to claim 1, wherein:
【請求項4】 燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射
弁と、排気通路に酸素過剰雰囲気でNOxを吸着し、酸
素濃度が減少するにしたがって吸着したNOxを放出す
るNOx触媒を備え、エンジン低負荷領域に空燃比がλ
>1のリーン領域が設定された筒内噴射式エンジンの制
御装置において、 気筒内の吸気流動強さを強制的に変化させる可変手段を
備え、 前記NOx触媒の硫黄被毒回復処理の実行時に、気筒内
の空燃比をλ≒1乃至λ<1の運転領域に設定し、吸気
行程から点火時期にかけての期間内に、圧縮行程中期以
降の後期噴射と、該後期噴射より早い早期噴射との少な
くとも2回に分割して燃料を噴射させ、且つ吸気流動強
さが弱くなるように前記可変手段を動作させる一方、該
運転領域からλ>1のリーン領域に移行する前に、空燃
比をλ≒1に設定しつつ、吸気流動強さを強くするよう
に前記可変手段を動作させ、少なくとも後期噴射時期を
早めることを特徴とする筒内噴射式エンジンの制御装
置。
And a fuel injection valve for directly injecting fuel into the combustion chamber, and a NOx catalyst for adsorbing NOx in an exhaust passage in an oxygen-excess atmosphere and releasing the adsorbed NOx as the oxygen concentration decreases. Air-fuel ratio is λ in the load range
A control device for an in-cylinder injection engine in which a lean region of> 1 is set, comprising: a variable means for forcibly changing the intake flow strength in the cylinder; The air-fuel ratio in the cylinder is set in the operating range of λ ≒ 1 to λ <1, and during the period from the intake stroke to the ignition timing, at least the late injection after the middle stage of the compression stroke and the early injection earlier than the latter injection. The variable means is operated so as to inject fuel in two parts and to reduce the intake flow strength, while the air-fuel ratio is changed to λ ≒ before shifting from the operation range to the lean range of λ> 1. A control apparatus for a direct injection engine, wherein the variable means is operated so as to increase the intake flow strength while setting it to 1, thereby at least advancing the late injection timing.
【請求項5】 エンジンの低負荷若しくは低回転領域に
おいて前記吸気流動強さを強くすることを特徴とする請
求項1乃至4のいずれか1項に記載の筒内噴射式エンジ
ンの制御装置。
5. The control device for a direct injection engine according to claim 1, wherein the intake flow strength is increased in a low load or low rotation region of the engine.
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WO2019207334A1 (en) * 2018-04-27 2019-10-31 日産自動車株式会社 Method of controlling temperature of exhaust purification device of internal combustion engine, and internal combustion engine control device

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