JP2001304016A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust emission control device for internal combustion engineInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、排ガス中の未燃成
分とO2とを反応させて低温で活性化する触媒を備えた
内燃機関(以下、エンジンという)の排ガス浄化装置に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) provided with a catalyst which activates at a low temperature by reacting unburned components in exhaust gas with O 2. .
【0002】[0002]
【関連する背景技術】近年の厳しい排ガス規制に適合す
るためには、特に冷態始動時の炭化水素(HC)の排出
量を低減することが重要とされ、このような要望を満た
すべく、例えばSAE980421に記載の排ガス浄化
装置が提案されている。この排ガス処理装置は、エンジ
ンの排気通路に上流側より水(H2O)トラップ、HC
トラップ、低温活性触媒を配置すると共に、H2Oトラ
ップの上流側の排気通路内にエアポンプから2次空気を
供給し得るように構成されている。低温活性触媒はパラ
ジウム(Pd)等の白金系貴金属酸化物からなる触媒を
担持してなり、常温においても触媒上でCOとO2とを
反応させ得る特性を有す。2. Related Background Art In order to comply with recent strict exhaust gas regulations, it is important to reduce the amount of hydrocarbon (HC) emission particularly at the time of a cold start. An exhaust gas purifying apparatus described in SAE 980421 has been proposed. This exhaust gas treatment device comprises a water (H 2 O) trap, an HC
A trap and a low-temperature active catalyst are arranged, and secondary air can be supplied from an air pump into an exhaust passage on the upstream side of the H 2 O trap. The low-temperature active catalyst supports a catalyst made of a platinum-based noble metal oxide such as palladium (Pd), and has a property of allowing CO and O 2 to react on the catalyst even at room temperature.
【0003】冷態始動時には排気空燃比がリッチ化され
ると共にエアポンプから2次空気が供給され、リッチ化
によるCOと2次空気によるO2とが低温活性触媒上で
反応することで、エンジンの暖機により排気温度が上昇
する以前に低温活性触媒は速やかに昇温され、その浄化
作用を奏する。HCトラップは冷態始動時のごく初期の
低温活性触媒が未だ昇温していないときにHCを一時的
に吸着して大気中への排出を防止し、H2Oトラップは
排ガスに含まれるH2Oを吸着して、HCトラップや低
温活性触媒への悪影響を防止する役割をなす。[0003] During a cold start, the air-fuel ratio of the exhaust gas is enriched and secondary air is supplied from an air pump, and the enriched CO and O 2 generated by the secondary air react on the low-temperature active catalyst, thereby causing the engine to operate at a low temperature. Before the exhaust temperature rises due to warm-up, the temperature of the low-temperature active catalyst is quickly raised to exert its purifying action. The HC trap temporarily adsorbs HC to prevent its emission to the atmosphere when the temperature of the low-temperature active catalyst at the very beginning of the cold start has not yet risen, and prevents the H 2 O trap from being discharged into the atmosphere. It functions to adsorb 2 O and prevent adverse effects on HC traps and low-temperature active catalysts.
【0004】ところで、リーンバーンエンジン等に用い
られる吸蔵型NOx触媒は、リーン空燃比下において発
生する窒素酸化物(NOx)を一時的に吸蔵することで
浄化作用を奏するが、燃料に含まれる硫黄(S)成分が
酸素と反応した硫黄酸化物(SOx)がNOxの代わり
に吸蔵されて浄化効率を低下させてしまう、所謂硫黄被
毒と呼ばれる問題がある。上記した低温活性触媒におい
ても同様の現象が発生することが確認されており、硫黄
被毒により常温での活性機能が劣化してしまうという問
題がある。[0004] By the way, the storage NOx catalyst used in lean burn engines and the like has a purifying action by temporarily storing nitrogen oxides (NOx) generated under a lean air-fuel ratio. There is a problem called so-called sulfur poisoning, in which sulfur oxide (SOx) in which the component (S) has reacted with oxygen is occluded instead of NOx, thereby lowering purification efficiency. It has been confirmed that the same phenomenon occurs in the low-temperature active catalyst described above, and there is a problem that the sulfur-poisoning degrades the active function at normal temperature.
【0005】NOx触媒に対する硫黄被毒の対策とし
て、例えば特開平7−217474号公報等では、点火
時期のリタード等の排気昇温により触媒を高温状態(例
えば、600〜700℃前後)とした上で、空燃比のリ
ッチ化によりCOの多い還元雰囲気を生成してSOxを
除去する再生処理技術が開示されており、低温活性触媒
の場合にも同様の処理を適用することが考えられる。As a countermeasure against sulfur poisoning of the NOx catalyst, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-217474 discloses a method in which the temperature of the catalyst is raised to a high temperature (for example, about 600 to 700 ° C.) by raising the temperature of exhaust gas such as retard of ignition timing. Thus, a regeneration treatment technique for removing SOx by generating a CO-rich reducing atmosphere by enriching the air-fuel ratio has been disclosed, and it is conceivable to apply the same treatment to a low-temperature active catalyst.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記した排ガス処理装
置では、以下に述べる問題を有する。まず、冷態始動時
においては、COの供給のために排気空燃比をリッチ化
していることから燃費が悪化してしまう上に、O2の供
給のためにエアポンプを作動させていることから、その
駆動損失が避けられないという問題がある。The above-mentioned exhaust gas treatment apparatus has the following problems. First, since at the time of cold start, the exhaust air-fuel ratio for the supply of CO over that would fuel efficiency deteriorates because you are rich, and actuates the air pump for supplying O 2, There is a problem that the drive loss cannot be avoided.
【0007】又、硫黄被毒した低温活性触媒の再生時に
おいては、低温活性触媒と共に上流側のH2Oトラップ
やHCトラップも排気昇温により昇温されることになる
が、これらのトラップは、H2OやHCを吸着するため
にアルミナ(Al2O3)とシリカ(SiO2)の結晶構造
をなしていることから、上記温度まで昇温すると結晶構
造が崩壊して、その吸着作用を大幅に劣化させてしまう
という問題が発生する。When the sulfur-poisoned low-temperature active catalyst is regenerated, the temperature of the H 2 O trap and the HC trap on the upstream side together with the low-temperature active catalyst is increased by raising the temperature of the exhaust gas. Since it has a crystal structure of alumina (Al 2 O 3 ) and silica (SiO 2 ) for adsorbing H 2 O and HC, the crystal structure collapses when the temperature is raised to the above temperature, and its adsorption action A problem occurs that is greatly deteriorated.
【0008】一方、低温活性触媒はSと同じくHCにも
被毒することから、このHC被毒の防止を目的として、
低温活性触媒が晒される排ガスの空燃比を常に15程度
に保つ必要があり、この条件を満足させるためにエアポ
ンプをかなりの頻度で作動させていることから、上記し
た冷態始動時のみならず、その後の通常の運転時におい
てもエアポンプの駆動損失は無視できないものであっ
た。On the other hand, the low-temperature active catalyst poisons HC as well as S. Therefore, in order to prevent this HC poisoning,
It is necessary to always keep the air-fuel ratio of the exhaust gas to which the low-temperature active catalyst is exposed to about 15, and since the air pump is operated at a considerable frequency to satisfy this condition, not only at the above-mentioned cold start, Even during the subsequent normal operation, the driving loss of the air pump was not negligible.
【0009】そこで、請求項1、請求項2及び請求項5
の発明の目的は、冷態始動時等において排気空燃比のリ
ッチ化による燃費悪化とエアポンプによる駆動損失の増
加とを防止した上で、低温活性触媒を早期に活性化する
ことができる内燃機関の排ガス浄化装置を提供すること
にある。又、請求項3、請求項4及び請求項5の発明の
目的は、上流側のH2OトラップやHCトラップ等を劣
化させることなく、硫黄被毒した低温活性触媒を再生す
ることができる内燃機関の排ガス浄化装置を提供するこ
とにある。Therefore, claims 1, 2, and 5 are provided.
It is an object of the present invention to provide an internal combustion engine capable of activating a low-temperature active catalyst at an early stage while preventing fuel consumption deterioration due to rich exhaust air-fuel ratio and an increase in drive loss due to an air pump at a cold start or the like. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus. Another object of the present invention is to provide an internal combustion engine capable of regenerating a sulfur-poisoned low-temperature active catalyst without deteriorating an upstream H 2 O trap or an HC trap. An exhaust gas purifying apparatus for an engine is provided.
【0010】更に、請求項6の発明の目的は、低温活性
触媒の雰囲気をリーン側に保持するためのエアポンプの
作動頻度を減らして、その駆動損失を低減することがで
きる内燃機関の排ガス浄化装置を提供することにある。It is a further object of the present invention to reduce the operating frequency of an air pump for maintaining the atmosphere of a low-temperature active catalyst on the lean side, thereby reducing the driving loss thereof. Is to provide.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明では、燃焼室内に直接燃料を噴射す
る筒内噴射型内燃機関において、内燃機関の排気通路に
設けられ、未燃成分とO 2とが供給されると低温で活性
する排気浄化用の触媒と、内燃機関が冷態始動時である
ことを判定する冷態始動判定手段と、冷態始動判定手段
により内燃機関が冷態始動時であることが判定される
と、主燃焼行程後に燃料噴射を行うモードを選択するこ
とにより、未燃成分とO2とを触媒に供給して活性を促
進する冷態始動制御手段とを備えた。Means for Solving the Problems To achieve the above object,
According to the first aspect of the present invention, the fuel is directly injected into the combustion chamber.
In a cylinder injection type internal combustion engine,
Provided, unburned components and O TwoActive at low temperature when supplied
Exhaust purification catalyst and the internal combustion engine at cold start
Cold start determining means for determining that
Determines that the internal combustion engine is in a cold start
And the mode in which fuel injection is performed after the main combustion stroke
And the unburned components and OTwoTo the catalyst to promote activity
And a cold start control means for moving forward.
【0012】従って、冷態始動時には、冷態始動制御手
段により主燃焼行程後に燃料噴射が行われ、主燃焼行程
での酸素過剰な燃焼によりO2が生成されると共に、そ
の後の燃料噴射での不完全燃焼により未燃成分(例えば
COやHC)が生成され、これらの未燃成分とO2とが
排ガスと共に触媒上に供給されて反応し、その反応熱に
より触媒が昇温される。そして、このようにしてO2と
未燃成分が生成されることから、未燃成分の供給のため
に空燃比を必ずしもリッチ化する必要がなくなり、又、
O2供給のためにエアポンプを作動させる必要がなくな
る。Accordingly, at the time of cold-start, the fuel injection is performed after main combustion stroke by cold start control means, the oxygen excess combustion in the main combustion stroke with O 2 is produced, in the subsequent injection The unburned components (eg, CO and HC) are generated by the incomplete combustion, and these unburned components and O 2 are supplied onto the catalyst together with the exhaust gas to react with each other, and the heat of the reaction raises the temperature of the catalyst. Since O 2 and the unburned component are generated in this way, it is not necessary to enrich the air-fuel ratio for supplying the unburned component.
O 2 is not necessary to operate the air pump for supplying.
【0013】又、請求項2の発明では、燃焼室内に直接
燃料を噴射する筒内噴射型内燃機関において、内燃機関
の排気通路に設けられ、未燃成分とO2とが供給される
と低温で活性する排気浄化用の触媒と、内燃機関が冷態
始動時であることを判定する冷態始動判定手段と、冷態
始動判定手段により内燃機関が冷態始動時であることが
判定されると、圧縮行程で燃料噴射を行う圧縮行程噴射
モードを選択すると共に、圧縮行程噴射モードでの目標
空燃比を冷態始動時以外で選択される目標空燃比より濃
化側に変更することにより、未燃成分とO2とを触媒に
供給して活性を促進する冷態始動制御手段とを備えた。According to a second aspect of the present invention, in a cylinder injection type internal combustion engine for directly injecting fuel into a combustion chamber, a low temperature is provided in an exhaust passage of the internal combustion engine so that unburned components and O 2 are supplied. The exhaust gas purifying catalyst activated in the above, a cold start determining means for determining that the internal combustion engine is in a cold start, and a cold start determining means determining that the internal combustion engine is in a cold start. By selecting the compression stroke injection mode in which fuel is injected in the compression stroke, and changing the target air-fuel ratio in the compression stroke injection mode to a more enriched side than the target air-fuel ratio selected except during a cold start, A cold start control means for supplying unburned components and O 2 to the catalyst to promote the activity is provided.
【0014】従って、冷態始動時には、冷態始動制御手
段により圧縮行程噴射モードが選択されると共に、目標
空燃比が冷態始動時以外のときの目標空燃比より濃化側
に変更される(このときの濃化側とは、ストイキよりリ
ッチ側に限定されるものでなく、冷態始動時以外のとき
に目標空燃比がリーン側であれば、冷態始動時にもリー
ン側の目標空燃比となる場合がある)。この状況では、
点火プラグ近傍が局部的に極めて燃料濃度の濃いリッチ
空燃比状態となってO2が不足することから、燃料が不
完全燃焼を引き起こして未燃成分(例えばCOやHC)
が比較的多く発生する一方、それ以外の領域では余剰O
2が生成され、これらの未燃成分とO2とが排ガスと共に
触媒上に供給されて反応し、その反応熱により触媒が昇
温される。そして、このようにしてO2と未燃成分が生
成されることから、未燃成分の供給のために空燃比を必
ずしもリッチ化する必要がなくなり、又、O2供給のた
めにエアポンプを作動させる必要がなくなる。Accordingly, at the time of cold start, the compression stroke injection mode is selected by the cold start control means, and the target air-fuel ratio is changed to a more enriched side than the target air-fuel ratio other than at the time of cold start ( The enrichment side at this time is not limited to the rich side than the stoichiometric side.If the target air-fuel ratio is a lean side except during a cold start, the lean target air-fuel ratio is also used during a cold start. In some cases). In this situation,
Since the vicinity of the spark plug is locally in a rich air-fuel ratio state where the fuel concentration is extremely high and O 2 is insufficient, the fuel causes incomplete combustion and unburned components (eg, CO and HC)
Is relatively large, while in other areas, excess O
2 is generated, and these unburned components and O 2 are supplied onto the catalyst together with the exhaust gas to react with each other, and the heat of the reaction raises the temperature of the catalyst. Since O 2 and the unburned component are generated in this manner, it is not necessary to enrich the air-fuel ratio for supplying the unburned component, and the air pump is operated to supply O 2 . Eliminates the need.
【0015】更に、請求項3の発明では、燃焼室内に直
接燃料を噴射する筒内噴射型内燃機関において、内燃機
関の排気通路に設けられたH2Oトラップ及び/又はH
Cトラップと、排気通路のトラップの下流側に設けら
れ、未燃成分とO2とが供給されると低温で活性する排
気浄化用の触媒と、触媒の硫黄被毒に対する再生を行う
べき時期を判定する再生時期判定手段と、再生時期判定
手段により再生を行うべき時期と判定されると、主燃焼
行程後に燃料噴射を行うモードを選択することにより、
未燃成分とO2とを触媒に供給して触媒を再生する触媒
再生手段とを備えた。Further, according to the third aspect of the present invention, in an in-cylinder injection type internal combustion engine for directly injecting fuel into a combustion chamber, an H 2 O trap and / or an H 2 O trap provided in an exhaust passage of the internal combustion engine are provided.
The C trap, a catalyst for exhaust gas purification provided at the downstream side of the trap in the exhaust passage, and activated at a low temperature when unburned components and O 2 are supplied, and the timing at which the catalyst should be regenerated for sulfur poisoning. When it is determined that the regeneration should be performed by the regeneration timing determination means and the regeneration timing determination means, a mode in which fuel injection is performed after the main combustion stroke is selected.
A catalyst regenerating means for regenerating the catalyst by supplying the unburned component and O 2 to the catalyst was provided.
【0016】従って、触媒の再生処理時には、触媒再生
手段により主燃焼行程後に燃料噴射が行われ、主燃焼行
程での酸素過剰な燃焼によりO2が生成されると共に、
その後の燃料噴射での不完全燃焼により未燃成分(例え
ばCOやHC)が生成され、これらの未燃成分とO2と
が排ガスと共に触媒上に供給されて反応し、その反応熱
により触媒が昇温されて再生する。そして、このように
未燃成分とO2との反応熱を利用して触媒を昇温させて
いるため、点火時期リタード等により排気昇温させた場
合のように、触媒と共に上流側のH2OトラップやHC
トラップが昇温されることがない。Therefore, at the time of the catalyst regeneration processing, fuel injection is performed by the catalyst regeneration means after the main combustion stroke, and O 2 is generated due to excessive oxygen combustion in the main combustion stroke.
Unburned components (eg, CO and HC) are generated by incomplete combustion in the subsequent fuel injection, and these unburned components and O 2 are supplied to the catalyst together with the exhaust gas to react, and the reaction heat causes the catalyst to react. It is heated and regenerated. Since the temperature of the catalyst is raised by utilizing the heat of reaction between the unburned components and O 2 , as in the case where the exhaust gas temperature is raised by ignition timing retard or the like, the upstream H 2 gas and the catalyst are heated together. O trap and HC
The trap does not heat up.
【0017】一方、請求項4の発明では、燃焼室内に直
接燃料を噴射する筒内噴射型内燃機関において、内燃機
関の排気通路に設けられたH2Oトラップ及び/又はH
Cトラップと、排気通路のトラップの下流側に設けら
れ、未燃成分とO2とが供給されると低温で活性する排
気浄化用の触媒と、触媒の硫黄被毒に対する再生を行う
べき時期を判定する再生時期判定手段と、再生時期判定
手段により再生を行うべき時期と判定されると、圧縮行
程で燃料噴射を行う圧縮行程噴射モードを選択すると共
に、圧縮行程噴射モードでの目標空燃比を上記触媒の再
生時以外で選択される目標空燃比より濃化側に変更する
ことにより、未燃成分とO2とを触媒に供給して触媒を
再生する触媒再生手段とを備えた。According to a fourth aspect of the present invention, in a cylinder injection type internal combustion engine for directly injecting fuel into a combustion chamber, an H 2 O trap and / or H 2 O provided in an exhaust passage of the internal combustion engine is provided.
The C trap, a catalyst for exhaust gas purification provided at the downstream side of the trap in the exhaust passage, and activated at a low temperature when unburned components and O 2 are supplied, and the timing at which the catalyst should be regenerated for sulfur poisoning. When it is determined that the regeneration is to be performed by the regeneration timing determination means and the regeneration timing determination means, the compression stroke injection mode for performing fuel injection in the compression stroke is selected, and the target air-fuel ratio in the compression stroke injection mode is set. A catalyst regenerating means for regenerating the catalyst by supplying the unburned component and O 2 to the catalyst by changing the target air-fuel ratio to a richer side than the target air-fuel ratio selected except during regeneration of the catalyst.
【0018】従って、触媒の再生処理時には、触媒再生
手段により圧縮行程噴射モードが選択されると共に、目
標空燃比が触媒再生時以外のときの目標空燃比より濃化
側に変更される(このときの濃化側とは、ストイキより
リッチ側に限定されるものでなく、触媒再生時以外のと
きに目標空燃比がリーン側であれば、冷態始動時にもリ
ーン側の目標空燃比となる場合がある)。この状況で
は、点火プラグ近傍が局部的に極めて燃料濃度の濃いリ
ッチ空燃比状態となってO2が不足することから、燃料
が不完全燃焼を引き起こして未燃成分(例えばCOやH
C)が比較的多く発生する一方、それ以外の領域では余
剰O2が生成され、これらの未燃成分とO2とが排ガスと
共に触媒上に供給されて反応し、その反応熱により触媒
が昇温されて再生する。そして、このように未燃成分と
O2との反応熱を利用して触媒を昇温させているため、
点火時期リタード等により排気昇温させた場合のよう
に、触媒と共に上流側のH2OトラップやHCトラップ
が昇温されることがない。Therefore, during the catalyst regeneration process, the compression stroke injection mode is selected by the catalyst regeneration means, and the target air-fuel ratio is changed to a more enriched side than the target air-fuel ratio when the catalyst is not being regenerated (at this time). The enrichment side is not limited to the rich side than the stoichiometric side.If the target air-fuel ratio is a lean side except at the time of catalyst regeneration, the lean-side target air-fuel ratio is obtained even during a cold start. There is). In this situation, since the vicinity of the ignition plug is locally in a rich air-fuel ratio state having a very high fuel concentration and O 2 is insufficient, the fuel causes incomplete combustion and unburned components (for example, CO and H 2).
While relatively large amounts of C) are generated, excess O 2 is generated in other regions, and these unburned components and O 2 are supplied to the catalyst together with the exhaust gas to react, and the heat of the reaction causes the catalyst to rise. Regenerate being heated. Since the temperature of the catalyst is raised by utilizing the heat of reaction between the unburned components and O 2 ,
Unlike the case where the exhaust gas temperature is raised by ignition timing retard or the like, the temperature of the upstream H 2 O trap or HC trap is not raised together with the catalyst.
【0019】又、請求項5の発明では、請求項1乃至請
求項4の内燃機関に、触媒の上流側に2次空気を供給す
る2次空気供給手段を更に備え、触媒が所定温度以上
で、且つ濃化側空燃比雰囲気にあることが判定される
と、2次空気供給手段を作動させて排ガス中に2次空気
を供給するものである。従って、触媒が所定温度以上
で、且つ濃化側空燃比雰囲気にあるときには、2次空気
の供給により空燃比がリーン側に抑制されることから、
この条件の成立が防止され、その結果、この条件下で発
生するシンタリング等による触媒劣化が未然に回避され
る。そして、このように2次空気供給手段は、条件が成
立したときのみに作動されるため、その作動頻度が減少
する。According to a fifth aspect of the present invention, the internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects further includes a secondary air supply means for supplying secondary air to an upstream side of the catalyst. When it is determined that the air-fuel ratio is in the enriched side, the secondary air supply means is operated to supply the secondary air into the exhaust gas. Therefore, when the catalyst is at or above the predetermined temperature and in the enriched air-fuel ratio atmosphere, the air-fuel ratio is suppressed to the lean side by the supply of the secondary air.
This condition is prevented from being satisfied, and as a result, catalyst deterioration due to sintering or the like occurring under this condition is avoided. Then, since the secondary air supply means is operated only when the condition is satisfied, the operation frequency is reduced.
【0020】更に、請求項6の発明では、空燃比を希薄
側に設定したリーン運転を実行可能なリーンバーン内燃
機関において、内燃機関の排気通路に設けられ、未燃成
分とO2とが供給されると低温で活性する排気浄化用の
触媒と、触媒の上流側に2次空気を供給して、触媒の雰
囲気を希薄側空燃比に保持する2次空気供給手段と、内
燃機関がリーン運転を実行する運転領域において、2次
空気供給手段の作動を抑制する2次空気抑制手段とを備
えた。Further, according to the present invention, in a lean-burn internal combustion engine capable of executing a lean operation with the air-fuel ratio set to a lean side, an unburned component and O 2 are provided in an exhaust passage of the internal combustion engine. The exhaust gas purifying catalyst which is activated at a low temperature when supplied, secondary air supply means for supplying secondary air to the upstream side of the catalyst to maintain the atmosphere of the catalyst at a lean air-fuel ratio, and the internal combustion engine operates in a lean operation. And a secondary air suppression unit for suppressing the operation of the secondary air supply unit in the operation region where
【0021】従って、触媒の雰囲気が濃化側空燃比とな
ったときに発生するHC被毒等を防止するために、2次
空気供給手段により2次空気が供給されて、触媒の雰囲
気が常に希薄側空燃比に保持される。そして、内燃機関
がリーン運転を実行する運転領域では、元々触媒の雰囲
気が希薄側空燃比であることからHC被毒等の虞はな
く、2次空気供給手段の作動が抑制されて作動頻度が減
少する。Accordingly, in order to prevent HC poisoning or the like which occurs when the atmosphere of the catalyst reaches the enriched side air-fuel ratio, secondary air is supplied by the secondary air supply means so that the atmosphere of the catalyst is constantly maintained. It is kept at the lean air-fuel ratio. Then, in the operating region where the internal combustion engine performs the lean operation, since the atmosphere of the catalyst is originally the lean air-fuel ratio, there is no risk of HC poisoning or the like, and the operation of the secondary air supply means is suppressed, and the operation frequency is reduced. Decrease.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】[第1実施形態]以下、本発明を
筒内噴射型内燃機関の排ガス浄化装置に具体化した第1
実施形態を説明する。本実施形態は、請求項1、請求項
3、請求項5及び請求項6の発明に対応するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is embodied in an exhaust gas purifying apparatus for a direct injection internal combustion engine will be described.
An embodiment will be described. This embodiment corresponds to the first, third, fifth, and sixth aspects of the present invention.
【0023】図1は第1実施形態の内燃機関の排ガス浄
化装置を示す全体構成図であり、この図に示すように、
エンジン1は筒内噴射型火花点火式の直列4気筒ガソリ
ンエンジンとして構成されている。エンジン1のシリン
ダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ2と共に電磁式の
燃料噴射弁3が取り付けられ、この燃料噴射弁3から燃
焼室内に直接燃料が噴射されるようになっている。シリ
ンダヘッドには各気筒毎に略直立方向に吸気ポート4a
が形成されており、これらの吸気ポート4aは吸気マニ
ホールド4を介してスロットルバルブ5と接続され、ス
ロットルバルブ5は図示しない吸気通路と接続されてい
る。FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to a first embodiment. As shown in FIG.
The engine 1 is configured as an in-cylinder injection spark ignition type in-line four-cylinder gasoline engine. The cylinder head of the engine 1 is provided with an electromagnetic fuel injection valve 3 together with an ignition plug 2 for each cylinder, and fuel is directly injected from the fuel injection valve 3 into the combustion chamber. The intake port 4a is provided in the cylinder head in a substantially upright direction for each cylinder.
These intake ports 4a are connected to a throttle valve 5 via an intake manifold 4, and the throttle valve 5 is connected to an intake passage (not shown).
【0024】又、シリンダヘッドには略水平方向に排気
ポート7aが形成されており、これらの排気ポート7a
には三元触媒8を備えた排気マニホールド7が接続され
ている。排気マニホールド7には排気通路6が接続さ
れ、この排気通路6の車両の床下位置には、上流側より
H2Oトラップ9、HCトラップ10、第1の低温活性
触媒11、第2の低温活性触媒12が設けられている。
又、H2Oトラップ9の上流側において、排気通路6に
はチェックバルブ13とカットオフバルブ14を介して
2次空気供給手段としてのエアポンプ15が接続されて
いる。An exhaust port 7a is formed substantially horizontally in the cylinder head.
Is connected to an exhaust manifold 7 having a three-way catalyst 8. An exhaust passage 6 is connected to the exhaust manifold 7, and an H 2 O trap 9, an HC trap 10, a first low-temperature active catalyst 11, and a second low-temperature active A catalyst 12 is provided.
On the upstream side of the H 2 O trap 9, an air pump 15 as secondary air supply means is connected to the exhaust passage 6 via a check valve 13 and a cutoff valve 14.
【0025】ここで、HCトラップ10は、例えば30
0℃程度を境界として低温時にHCを吸着し、高温時に
は吸着したHCを脱離する特性を有す。又、低温活性触
媒11,12は、パラジウム(Pd)等の白金系貴金属
酸化物からなる触媒を担持してなり、常温においても触
媒上でCOとO2とを反応させ得る特性を有す。一方、
車室内には入出力装置、記憶装置(ROM、RAM、不
揮発性RAM等)、中央処理装置(CPU)、タイマカ
ウンタ等を備えたECU(電子コントロールユニット)
21が設置されている。ECU21の入力側には、スロ
ットルバルブ5の開度θthを検出するスロットルセンサ
22、エンジン1の回転速度Neを検出する回転速度セ
ンサ23、冷却水温Twを検出する水温センサ24、空
燃比センサ25,26等が接続されており、これらセン
サ類からの検出情報が入力される。ECU21の出力側
には、上記した点火プラグ2、燃料噴射弁3、カットオ
フバルブ14、エアポンプ15等が接続されている。Here, the HC trap 10 is, for example, 30
It has the property of adsorbing HC at low temperatures and desorbing the adsorbed HC at high temperatures around 0 ° C. Further, the low-temperature active catalysts 11 and 12 carry a catalyst made of a platinum-based noble metal oxide such as palladium (Pd), and have the property of allowing CO and O 2 to react on the catalyst at room temperature. on the other hand,
An ECU (electronic control unit) including an input / output device, a storage device (ROM, RAM, nonvolatile RAM, and the like), a central processing unit (CPU), a timer counter, and the like in the vehicle interior.
21 are installed. On the input side of the ECU 21, a throttle sensor 22 for detecting the opening degree θth of the throttle valve 5, a rotation speed sensor 23 for detecting the rotation speed Ne of the engine 1, a water temperature sensor 24 for detecting the cooling water temperature Tw, an air-fuel ratio sensor 25, 26 are connected, and detection information from these sensors is input. The output side of the ECU 21 is connected to the ignition plug 2, the fuel injection valve 3, the cutoff valve 14, the air pump 15, and the like.
【0026】そして、ECU21は各センサから入力さ
れる情報に基づいて、エンジン1を含めた本発明に係る
排ガス浄化装置の総合的な制御を実行する。燃料噴射量
制御については、例えば図2の制御マップに従って、ス
ロットル開度θth等から求めた目標平均有効圧Pe(エ
ンジン負荷を表す)とエンジン回転速度Neとから、最
適な燃料噴射モード及び目標空燃比が決定される。例え
ば、アイドル運転時や低速走行時のような低負荷低回転
域では、目標空燃比をリーン側に設定して圧縮行程で燃
料噴射を実行する圧縮行程リーンモードが選択され、目
標平均有効圧Peやエンジン回転速度Neの増加に伴っ
て、吸気行程で燃料噴射を実行して空燃比センサ25か
らの信号に基づいて空燃比をストイキに制御するS−F
/Bモード、目標空燃比をリッチ側に設定して吸気行程
で燃料噴射を実行する吸気行程リッチモードへと順次切
換えられる。Then, the ECU 21 executes comprehensive control of the exhaust gas purifying apparatus including the engine 1 according to the present invention based on information input from each sensor. Regarding the fuel injection amount control, for example, according to the control map shown in FIG. The fuel ratio is determined. For example, in a low-load low-speed range such as during idling or low-speed running, a compression stroke lean mode in which the target air-fuel ratio is set to the lean side and fuel injection is performed in the compression stroke is selected, and the target average effective pressure Pe The fuel injection is executed in the intake stroke with the increase of the engine rotation speed Ne and the air-fuel ratio is stoichiometrically controlled based on the signal from the air-fuel ratio sensor 25.
/ B mode, and sequentially switches to the intake stroke rich mode in which the target air-fuel ratio is set to the rich side and fuel injection is performed in the intake stroke.
【0027】又、このように筒内噴射型エンジン1では
燃料噴射時期を自由に設定可能なことから、後述する冷
態始動時と低温活性触媒11,12の再生処理時には、
燃料噴射を圧縮行程と膨張行程に分割して実行する所謂
2段噴射を実行している。この2段噴射は、圧縮行程で
噴射(以下、主噴射という)された燃料を燃焼室内で燃
焼させると共に、燃焼後に残存した前炎反応生成物を利
用して、膨張行程で追加噴射(以下、副噴射という)さ
れた燃料を自己着火させて燃焼させるものである。Since the fuel injection timing can be freely set in the in-cylinder injection type engine 1 as described above, the in-cylinder injection type engine 1 can be used at the time of cold start and the regeneration processing of the low-temperature active catalysts 11 and 12 described later.
A so-called two-stage injection in which fuel injection is divided into a compression stroke and an expansion stroke and executed is performed. In this two-stage injection, fuel injected in a compression stroke (hereinafter, referred to as main injection) is burned in a combustion chamber, and additional injection (hereinafter, referred to as “injection”) in an expansion stroke is performed by using a preflame reaction product remaining after combustion. The fuel is fired by self-ignition.
【0028】この2段噴射では、圧縮行程での酸素過剰
な燃焼によるO2と、膨張行程での不完全燃焼によるC
Oとが同時に生成されることから、全体空燃比(主噴射
と副噴射を合わせた空燃比)としては必ずしもリッチと
することなく排ガス中のO2とCOとを増加可能であ
り、これらのO2とCOの生成量は、例えば全体空燃
比、主噴射と副噴射との燃料比率、副噴射の時期、副噴
射の燃料を自己着火させるために行われる点火リタード
の量等(以下、制御パラメータという)に応じて変化す
ることから、排ガス中に多量の余剰COと余剰O2とが
残存するように、上記各制御パラメータが設定される。In this two-stage injection, O 2 due to excessive oxygen combustion in the compression stroke and C 2 due to incomplete combustion in the expansion stroke
Since O is generated at the same time, O 2 and CO in the exhaust gas can be increased without necessarily making the overall air-fuel ratio (air-fuel ratio of the main injection and the sub-injection combined) rich. 2 and the amount of CO generated include, for example, the total air-fuel ratio, the fuel ratio between the main injection and the sub-injection, the timing of the sub-injection, the amount of ignition retard performed for self-igniting the fuel of the sub-injection, etc. ), The above control parameters are set such that a large amount of surplus CO and surplus O 2 remain in the exhaust gas.
【0029】次に、以上のように構成された筒内噴射型
内燃機関の排ガス浄化装置において、エンジン1の冷態
始動時に低温活性触媒11,12を昇温させるために実
施される処理を説明する。この処理は、請求項1の発明
に対応するものである。ECU21はエンジン1の始動
時に図3に示す始動時制御ルーチンを所定の制御インタ
ーバルで実行する。まず、ステップS2で例えば冷却水
温Tw等に基づいて冷態始動か否かを判定し(冷態始動
判定手段)、エンジン1が既に温態であってNO(否
定)の判定を下したときには、ステップS4に移行して
通常の燃料噴射制御を実行し、例えば、そのときの冷却
水温Tw等に応じて燃料噴射モードを設定して、そのモ
ードに応じた行程(圧縮行程や吸気行程)において主噴
射のみを実施してエンジン1を始動させる。Next, in the exhaust gas purifying apparatus for a direct injection type internal combustion engine configured as described above, a process performed to raise the temperature of the low temperature active catalysts 11 and 12 when the engine 1 is cold started will be described. I do. This processing corresponds to the first aspect of the present invention. The ECU 21 executes a start-time control routine shown in FIG. 3 at a predetermined control interval when the engine 1 is started. First, in step S2, it is determined whether or not a cold start is performed based on, for example, the cooling water temperature Tw (cold start determination means). If the engine 1 is already warm and a determination of NO (No) is made, The process proceeds to step S4 to execute normal fuel injection control. For example, a fuel injection mode is set according to the cooling water temperature Tw at that time, and a main operation is performed in a stroke (compression stroke or intake stroke) according to the mode. The engine 1 is started by performing only the injection.
【0030】又、始動時のエンジン1が冷態であってス
テップS2でYES(肯定)の判定を下したときには、
ステップS6に移行して2段噴射を実行する(冷態始動
制御手段)。上記したように、このときの2段噴射は、
排ガス中に多量の余剰COと余剰O2とが含まれるよう
に上記した各制御パラメータが設定され、これらのパラ
メータに基づいて圧縮行程で主噴射が、膨張行程で副噴
射がそれぞれ実行される。次いで、ECU21はステッ
プS8で昇温処理の終了条件が成立したか否かを判定す
る。例えば、低温活性触媒11,12の温度Tcataが昇
温完了温度として設定された所定値に達したり、或いは
温度上昇が鈍って平衡状態となったりしたときには終了
条件が成立したと判定する。尚、このときの触媒温度T
cataはセンサによる実測値や、エンジン回転速度Neや
エンジン負荷の時間変化からの推定値が適用される。ス
テップS8の判定がNOのときには前記ステップS6に
戻って2段噴射を継続し、判定がYESになると前記ス
テップS4に移行して通常の燃料噴射制御を実行してル
ーチンを終了する。When the engine 1 is cold at the time of starting and a determination of YES (Yes) is made in step S2,
The process proceeds to step S6 to execute two-stage injection (cold start control means). As described above, the two-stage injection at this time is as follows.
The above-described control parameters are set so that a large amount of surplus CO and surplus O 2 are contained in the exhaust gas, and the main injection is executed in the compression stroke and the sub-injection is executed in the expansion stroke based on these parameters. Next, the ECU 21 determines in step S8 whether or not the condition for terminating the temperature raising process has been satisfied. For example, when the temperature Tcata of the low-temperature active catalysts 11 and 12 reaches a predetermined value set as the temperature raising completion temperature, or when the temperature rise slows down to an equilibrium state, it is determined that the termination condition is satisfied. At this time, the catalyst temperature T
For cata, an actual value measured by a sensor or an estimated value based on a time change of the engine rotation speed Ne or the engine load is applied. When the determination in step S8 is NO, the process returns to step S6 to continue the two-stage injection, and when the determination is YES, the process proceeds to step S4 to execute the normal fuel injection control and terminate the routine.
【0031】上記したステップS6の2段噴射により燃
焼後の排ガス中には多量のO2とCOが残存し、これら
のO2とCOは排ガスと共に第1及び第2の低温活性触
媒11,12に到達して、これらの触媒11,12上で
反応する。この反応熱により各低温活性触媒11,12
は上流側の三元触媒8やH2Oトラップ9、HCトラッ
プ10に先行して昇温されて活性温度(250〜300
℃)に達し、その後に排気熱による昇温作用で三元触媒
8やH2Oトラップ9、HCトラップ10が昇温される
ことになる。A large amount of O 2 and CO remain in the exhaust gas after combustion by the two-stage injection in step S6, and these O 2 and CO are removed from the first and second low-temperature active catalysts 11 and 12 together with the exhaust gas. And reacts on these catalysts 11 and 12. This reaction heat causes the low-temperature active catalysts 11 and 12
Is heated before the three-way catalyst 8, the H 2 O trap 9, and the HC trap 10 on the upstream side, and the activation temperature (250 to 300
° C.) is reached, the three-way catalyst 8 and at a Atsushi Nobori action of the exhaust heat H 2 O trap 9, HC trap 10 is to be heated subsequently.
【0032】冷態始動のごく初期の低温活性触媒11,
12が未だ昇温されない時点では、排ガス中のHCはH
Cトラップ10に吸着されて排気中への排出が防止さ
れ、又、排ガス中のH2OはH2Oトラップ9に吸着され
て下流側のHCトラップ10や低温活性触媒11,12
に対するH2Oの悪影響が防止される。そして、排気熱
によりHCトラップ10が昇温されると、HCトラップ
10から離脱したHCは下流側の第1及び第2の低温活
性触媒11,12により浄化される。In the very early stage of the cold start, the low-temperature active catalyst 11,
When the temperature of the exhaust gas 12 has not been raised yet, HC in the exhaust gas is H
The H 2 O in the exhaust gas is adsorbed by the H 2 O trap 9 and adsorbed by the C trap 10 to prevent discharge into the exhaust gas.
The adverse effect of H 2 O on H 2 O is prevented. When the temperature of the HC trap 10 is increased by the exhaust heat, the HC separated from the HC trap 10 is purified by the first and second low-temperature active catalysts 11 and 12 on the downstream side.
【0033】以上のように本実施形態の排ガス浄化装置
では、筒内噴射型エンジン1の特性を活用した2段噴射
によりO2とCOを生成して冷態始動時の低温活性触媒
11,12を昇温しており、この2段噴射では全体空燃
比を必ずしもリッチ化する必要がないことから、排気空
燃比のリッチ化によりCOを生成する従来例に比較して
燃料噴射量を減少可能となる。又、O2供給のためにエ
アポンプ15を作動させる必要もないことから、この冷
態始動時にはエアポンプ15を停止させたままでよい。
よって、排気空燃比のリッチ化による燃費悪化とエアポ
ンプ15による駆動損失の増加とを防止した上で、低温
活性触媒11,12を早期に活性化することができる
(請求項1の発明の作用・効果に対応)。As described above, in the exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment, O 2 and CO are generated by two-stage injection utilizing the characteristics of the in-cylinder injection type engine 1, and the low-temperature active catalysts 11 and 12 at the time of a cold start. Because the overall air-fuel ratio does not necessarily need to be enriched in this two-stage injection, the fuel injection amount can be reduced as compared with the conventional example in which CO is generated by enriching the exhaust air-fuel ratio. Become. Further, since it is not necessary to operate the air pump 15 for supplying O 2 , the air pump 15 may be kept stopped during the cold start.
Therefore, it is possible to activate the low-temperature active catalysts 11 and 12 at an early stage while preventing the fuel efficiency deterioration due to the richer exhaust air-fuel ratio and the increase in drive loss due to the air pump 15 (the operation of the invention of claim 1). Corresponding to the effect).
【0034】一方、低温活性触媒11,12は使用に伴
ってSOxが蓄積されて浄化作用を低下させるため、S
Oxをパージする再生処理を実行する必要があり、以
下、この再生処理について説明する。この処理は、請求
項3の発明に対応するものである。ECU21は定期的
に低温活性触媒11,12に蓄積されたSOxの量(被
毒S量Qs)の推定処理を実行し(再生時期判定手
段)、被毒S量Qsが所定値に達したときには、図4に
示すSOxパージルーチンを所定の制御インターバルで
実行する。被毒S量Qsの推定は、例えば単位時間当た
りの燃料噴射量を基本として空燃比A/F、燃料中のS
含有量、触媒温度等に応じて補正して低温活性触媒1
1,12に吸着されるSOxの量を算出し、その値を逐
次積算することで求められる。On the other hand, since the low-temperature active catalysts 11 and 12 accumulate SOx with use and reduce the purifying action,
It is necessary to execute a regeneration process for purging Ox, and the regeneration process will be described below. This processing corresponds to the third aspect of the present invention. The ECU 21 periodically executes a process of estimating the amount of SOx (poisoned S amount Qs) accumulated in the low-temperature active catalysts 11 and 12 (regeneration timing determining means), and when the poisoned S amount Qs reaches a predetermined value. The SOx purge routine shown in FIG. 4 is executed at a predetermined control interval. The poisoning S amount Qs is estimated based on the air-fuel ratio A / F and the S
Low temperature active catalyst 1 corrected according to content, catalyst temperature, etc.
It is obtained by calculating the amount of SOx adsorbed on the elements 1 and 12 and successively integrating the values.
【0035】SOxパージルーチンが開始されると、E
CU21はステップS12で再生カウンタCをリセット
し、続くステップS14で、SOxパージを継続する再
生時間Tpurgeを決定する。即ち、SOxの放出・還元
速度はエンジン1の運転状態に応じて変化することか
ら、予めエンジン回転速度Ne及びエンジン負荷に応じ
て設定されたマップに従って再生時間Tpurgeを設定す
る。例えば、エンジン回転速度Ne及び目標平均有効圧
Peの増加に伴ってSOxの放出・還元速度が増加する
ことから、それに応じて再生時間Tpurgeは減少設定さ
れる。When the SOx purge routine is started, E
The CU 21 resets the regeneration counter C in step S12, and determines the regeneration time Tpurge for continuing the SOx purge in the following step S14. That is, since the release / reduction speed of SOx changes according to the operating state of the engine 1, the regeneration time Tpurge is set according to a map set in advance according to the engine rotation speed Ne and the engine load. For example, since the release / reduction speed of SOx increases with an increase in the engine rotation speed Ne and the target average effective pressure Pe, the regeneration time Tpurge is set to decrease accordingly.
【0036】その後、ステップS16で2段噴射を実行
する。このときの2段噴射では上記した冷態始動時と同
様に、昇温に貢献する多量の余剰COと余剰O2が排ガ
ス中に残存するように各制御パラメータが設定され、こ
れらのCOとO2が低温活性触媒11,12上で反応す
ることにより迅速な昇温が達成される。続くステップS
18では、低温活性触媒11,12の温度Tcataが予め
設定された再生開始温度T0に達したか否かを判定す
る。尚,このときの触媒温度Tcataも、センサによる実
測値や推定値が適用される。Thereafter, in step S16, two-stage injection is executed. In the two-stage injection at this time, as in the case of the cold start described above, the control parameters are set so that a large amount of excess CO and excess O 2 contributing to the temperature rise remain in the exhaust gas. A rapid temperature rise is achieved by the reaction of 2 on the low temperature active catalysts 11,12. Subsequent step S
At 18, it is determined whether or not the temperature Tcata of the low-temperature active catalysts 11 and 12 has reached a preset regeneration start temperature T0. Note that, as the catalyst temperature Tcata at this time, an actually measured value or an estimated value by the sensor is applied.
【0037】ここで、低温活性触媒11,12からSO
xをパージするには以下の何れかの条件を満たす必要が
あり、何れの条件で再生処理を行うかは予め選択されて
いる。そして、上記した再生開始温度T0は、選択した
条件中に規定された触媒温度条件(700℃又は600
℃)の近傍に設定されている。つまり、ステップS18
でYESの判定が下されたときには、低温活性触媒1
1,12がSOxをパージ可能な状態となったことを意
味する。 a)低温活性触媒11,12が700℃以上に保持され
て、空燃比15程度の排ガスに晒される(以下、この条
件を高温リーンという) b)低温活性触媒11,12が600℃以上に保持され
て、空燃比13程度の排ガスに晒される(以下、この条
件を中温リッチという) ステップS18の判定がNOのときにはステップS16
に戻って2段噴射を継続し、判定がYESになるとステ
ップS20で2段噴射噴射の制御内容を切換える。即
ち、この時点で低温活性触媒11,12はパージ可能な
温度に達していることから、その後は温度を維持しなが
ら、a)又はb)の空燃比条件(15又は13)が継続
されるように、各制御パラメータが設定し直される(再
生制御手段)。例えば、高温リーンでは、中温リッチに
比較してリーン側の排気空燃比を実現する必要があるこ
とから、より多量のO2が生成される燃焼状態となるよ
うに制御パラメータの設定が行われる。Here, the low-temperature active catalysts 11 and 12 are supplied with SO
To purge x, it is necessary to satisfy any of the following conditions, and the condition under which the regeneration process is performed is selected in advance. The regeneration start temperature T0 is set at the catalyst temperature condition (700 ° C. or 600 ° C.) specified in the selected condition.
° C). That is, step S18
When the determination of YES is made, the low-temperature active catalyst 1
1 and 12 indicate that SOx can be purged. a) The low-temperature active catalysts 11 and 12 are maintained at 700 ° C. or higher and are exposed to exhaust gas having an air-fuel ratio of about 15 (hereinafter, this condition is referred to as high-temperature lean). b) The low-temperature active catalysts 11 and 12 are maintained at 600 ° C. or higher. Then, it is exposed to exhaust gas having an air-fuel ratio of about 13 (hereinafter, this condition is referred to as medium temperature rich). When the determination in step S18 is NO, step S16
Then, the two-stage injection is continued, and if the determination is YES, the control content of the two-stage injection is switched in step S20. That is, since the low-temperature active catalysts 11 and 12 have reached the purging temperature at this point, the air-fuel ratio condition (15 or 13) of a) or b) is continued while maintaining the temperature thereafter. Then, each control parameter is reset (reproduction control means). For example, in a high-temperature lean operation, it is necessary to realize a leaner exhaust air-fuel ratio as compared with a medium-temperature rich operation. Therefore, the control parameters are set so that a combustion state in which a larger amount of O 2 is generated is obtained.
【0038】その後、ステップS22で再生カウンタC
をインクリメントし、ステップS24で再生カウンタC
が再生時間Tpurgeに対応する値Cpurgeに達したか否か
を判定する。判定がNOのときにはステップS20に戻
って2段噴射を継続し、判定がYESになるとルーチン
を終了する。よって、その後はエンジン1の運転状態に
応じた通常の燃料噴射制御に復帰することになる。Thereafter, in step S22, the reproduction counter C
Is incremented, and in step S24, the reproduction counter C
Has reached the value Cpurge corresponding to the reproduction time Tpurge. When the determination is NO, the process returns to step S20 to continue the two-stage injection, and when the determination is YES, the routine ends. Therefore, thereafter, the control returns to the normal fuel injection control according to the operation state of the engine 1.
【0039】以上のように本実施形態の排ガス浄化装置
では、低温活性触媒11,12の再生時にも2段噴射を
利用しており、2段噴射で生成したO2とCOの反応に
より低温活性触媒11,12を高温リーン又は中温リッ
チの条件まで昇温してSOxパージしている。その結
果、従来例のような点火時期リタード等による排気昇温
を実施した場合とは相違して、上流側のH2Oトラップ
9とHCトラップ10はSOxパージの間も耐熱許容温
度以下に保持される。よって、上流側のH2Oトラップ
9やHCトラップ10等を劣化させることなく、硫黄被
毒した低温活性触媒11,12を再生することができる
(請求項3の発明の作用・効果に対応)。As described above, in the exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment, the two-stage injection is used even when the low-temperature active catalysts 11 and 12 are regenerated, and the low-temperature activation is performed by the reaction between O 2 and CO generated by the two-stage injection. The catalysts 11 and 12 are heated to a condition of high temperature lean or medium temperature rich and purged with SOx. As a result, unlike the conventional case where the exhaust gas temperature is raised by ignition timing retard or the like, the upstream H 2 O trap 9 and the HC trap 10 are maintained at the allowable temperature limit or lower during the SOx purge. Is done. Therefore, the sulfur-poisoned low-temperature active catalysts 11 and 12 can be regenerated without deteriorating the H 2 O trap 9 or the HC trap 10 on the upstream side (corresponding to the operation and effect of the invention of claim 3). .
【0040】しかも、高温リーンでSOxパージする場
合であっても、その際の空燃比条件(15以上)を2段
噴射によるO2供給で実現できるため、エアポンプ15
による2次空気供給を一切必要とせず、その駆動損失を
低減できるという利点もある。ところで、低温活性触媒
11,12は、HCによる被毒防止のために排気空燃比
を常に15程度に保つ必要があり、一方、SOxパージ
等には、高温リーンの温度条件(700℃以上)で排気
空燃比がリッチ側(15未満)に変動したとき(以下、
この条件を高温リッチという)に発生する所謂シンタリ
ング(粒子の粗大化により活性温度の低下を引き起こす
現象)を防止する必要があり、それらの対策として、2
次空気の供給によるリーン補正が行われており、以下、
その制御について説明する。これらの処理は、請求項5
及び請求項6の発明に対応するものである。In addition, even when the SOx purge is performed at a high temperature lean, the air-fuel ratio condition (15 or more) at that time can be realized by O 2 supply by two-stage injection.
Therefore, there is also an advantage that no secondary air supply is required at all and the driving loss can be reduced. By the way, the low-temperature active catalysts 11 and 12 need to always maintain the exhaust air-fuel ratio at about 15 in order to prevent poisoning by HC. On the other hand, the SOx purging or the like requires a high-temperature lean temperature condition (700 ° C. or more). When the exhaust air-fuel ratio fluctuates to the rich side (less than 15) (hereinafter, referred to as
It is necessary to prevent the so-called sintering (a phenomenon that causes the activation temperature to decrease due to coarsening of particles) that occurs under this condition called a high temperature rich condition.
Lean correction is performed by the supply of the next air.
The control will be described. These processes are described in claim 5
And the invention according to claim 6.
【0041】ECU21は図5に示すエアポンプ制御ル
ーチンを所定の制御インターバルで実行しており、ま
ず、ステップS32で低温活性触媒11,12の再生処
理を実行中か否かを判定し、NOのときにはステップS
34で低温活性触媒11,12の出口側の空燃比A/F
out(即ち、低温活性触媒11,12が晒されている排
ガスの空燃比)が15未満か否かを判定する。判定がN
Oのときにはルーーチンを終了し、判定がYESのとき
にはステップS36でエアポンプ15を作動させた後に
ルーチンを終了する。エアポンプ15の作動により排気
通路6内に2次空気が供給され、これにより出口側空燃
比A/Foutは15以上のリーン側に抑制され、低温活
性触媒11,12のHCによる被毒が未然に防止され
る。The ECU 21 executes the air pump control routine shown in FIG. 5 at predetermined control intervals. First, in step S32, it is determined whether or not the regeneration processing of the low-temperature active catalysts 11, 12 is being executed. Step S
At 34, the air-fuel ratio A / F on the outlet side of the low-temperature active catalysts 11 and 12
It is determined whether out (that is, the air-fuel ratio of the exhaust gas to which the low-temperature active catalysts 11 and 12 are exposed) is less than 15. Judgment is N
If O, the routine is terminated, and if the determination is YES, the air pump 15 is operated in step S36, and then the routine is terminated. Secondary air is supplied into the exhaust passage 6 by the operation of the air pump 15, whereby the outlet side air-fuel ratio A / Fout is suppressed to a lean side of 15 or more, and poisoning of the low-temperature active catalysts 11 and 12 by HC is prevented. Is prevented.
【0042】一方、前記ステップS32でYESの判定
を下したときには、ステップS38で上記した高温リッ
チの条件が成立しているか否かを判定し、NOのときに
はルーチンを終了する。ステップS38の判定がYES
のときには前記ステップS36に移行してエアポンプ1
5を作動させる。2次空気の供給により出口側空燃比A
/Foutは15以上のリーン側に抑制されて高温リーン
の条件が成立し、低温活性触媒11,12のシンタリン
グによる活性温度の低下が未然に防止される。On the other hand, when the determination in step S32 is YES, it is determined in step S38 whether the above-described high temperature rich condition is satisfied, and when the determination is NO, the routine ends. YES in step S38
In step S36, the process proceeds to step S36, where the air pump 1
Activate 5 Outlet air-fuel ratio A by supply of secondary air
/ Fout is suppressed to the lean side of 15 or more, so that the condition of high temperature lean is satisfied, and the lowering of the activation temperature due to sintering of the low temperature active catalysts 11 and 12 is prevented.
【0043】以上のように本実施形態の排ガス浄化装置
では、エアポンプ15からの2次空気の供給により出口
側空燃比A/Foutを常に15程度に保持している。そ
して、図2に制御マップから明らかなように、圧縮行程
リーンモードの領域ではステップS32の条件に該当し
ないことから、エアポンプ15を作動させる必要は一切
ない(2次空気抑制手段)。つまり、リーン運転を行わ
ない通常のエンジンに比較して、圧縮行程リーンモード
の領域分だけエアポンプ15の作動頻度が減少すること
から、その駆動損失を大幅に低減させることができる
(請求項6の発明の作用・効果に対応)。As described above, in the exhaust gas purifying apparatus of this embodiment, the outlet air-fuel ratio A / Fout is always kept at about 15 by the supply of the secondary air from the air pump 15. Then, as is apparent from the control map in FIG. 2, since the condition of step S32 is not satisfied in the region of the compression stroke lean mode, there is no need to operate the air pump 15 (secondary air suppression means). That is, since the operation frequency of the air pump 15 is reduced by the region corresponding to the compression stroke lean mode as compared with a normal engine that does not perform the lean operation, the drive loss thereof can be significantly reduced (claim 6). Corresponds to the function and effect of the invention).
【0044】又、低温活性触媒11,12の再生処理時
には、エアポンプ15からの2次空気の供給により出口
側空燃比A/Foutを15以上のリーン側に抑制し、高
温リッチの条件が成立するのを防止している。そして、
上記のように正常な高温リーン或いは中温リッチの条件
で再生処理を実施している場合には、エアポンプ15に
よる2次空気供給を一切必要としないことから、再生処
理中においては、高温リッチの条件が成立した場合のみ
にエアポンプ15を作動させればよいこととなり、上記
した駆動損失を一層低減することができる(請求項5の
発明の作用・効果に対応)。 [第2実施形態]次に、本発明を別の筒内噴射型内燃機
関の排ガス浄化装置に具体化した第2実施形態を説明す
る。本実施形態は、請求項2、請求項4、請求項5及び
請求項6の発明に対応するものである。During the regeneration treatment of the low-temperature active catalysts 11 and 12, the outlet air-fuel ratio A / Fout is suppressed to the lean side of 15 or more by the supply of the secondary air from the air pump 15, and the high-temperature rich condition is satisfied. Is prevented. And
When the regeneration process is performed under normal high-temperature lean or medium-temperature rich conditions as described above, secondary air supply by the air pump 15 is not required at all. It is only necessary to operate the air pump 15 when the condition is satisfied, and the above-mentioned drive loss can be further reduced (corresponding to the function and effect of the invention of claim 5). Second Embodiment Next, a second embodiment in which the present invention is embodied in another exhaust gas purifying apparatus for a direct injection internal combustion engine will be described. This embodiment corresponds to the second, fourth, fifth, and sixth aspects of the present invention.
【0045】ここで、本実施形態の排ガス浄化装置の構
成は第1実施形態のものと同様であり、相違点は、冷態
始動時に行われる低温活性触媒11,12の昇温処理、
及びSOxをパージする再生処理にある。従って、相違
点を重点的に説明する。ECU21はエンジン1の始動
時に図6に示す始動時制御ルーチンを所定の制御インタ
ーバルで実行する。図3と図6との比較から明らかなよ
うに、本実施形態では、第1実施形態のステップS4の
2段噴射に代えて、ステップS102で圧縮スライトリ
ーン(圧縮S/L)モードを実行している(冷態始動制
御手段)。この圧縮S/Lモードは、圧縮行程において
空燃比をストイキよりもリーン寄りのスライトリーン空
燃比(例えば、値14.7〜値20、好ましくは値1
4.7〜値16)に制御するモードである。Here, the configuration of the exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, except for the temperature increase processing of the low temperature active catalysts 11 and 12 performed at the time of cold start.
And a regeneration process for purging SOx. Therefore, the differences will be mainly described. The ECU 21 executes a start control routine shown in FIG. 6 at a predetermined control interval when the engine 1 is started. As is clear from the comparison between FIG. 3 and FIG. 6, in the present embodiment, instead of the two-stage injection in step S4 of the first embodiment, a compression bright lean (compression S / L) mode is executed in step S102. (Cold start control means). In the compression S / L mode, the air-fuel ratio in the compression stroke is slightly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (for example, a value of 14.7 to a value of 20, preferably a value of 1).
This is a mode in which control is performed from 4.7 to 16).
【0046】そして、この圧縮S/Lモードでは、点火
プラグ2近傍が局部的に極めて燃料濃度の濃いリッチ空
燃比状態となってO2が不足することから、燃料が不完
全燃焼を引き起こしてCOが比較的多く発生する一方、
それ以外の領域では余剰O2が生成される。つまり、図
8を参照すると、空燃比A/Fを変えて圧縮行程噴射を
行った場合のO2濃度とCO濃度が実線で示され、空燃
比A/Fを変えて吸気行程噴射を行った場合の同様の結
果が一点鎖線で比較して示されているが、このように、
吸気行程噴射に比較して圧縮行程噴射ではストイキを含
む全ての空燃比領域でCO濃度が格段に高いことがわか
る。In this compression S / L mode, the vicinity of the ignition plug 2 is locally in a rich air-fuel ratio state having a very high fuel concentration, and O 2 becomes insufficient. Is relatively common,
Excess O 2 is generated in other areas. That is, referring to FIG. 8, the O 2 concentration and the CO concentration when the compression stroke injection is performed while changing the air-fuel ratio A / F are shown by solid lines, and the intake stroke injection is performed while changing the air-fuel ratio A / F. A similar result for the case is shown in dash-dot line comparison, thus:
It can be seen that in the compression stroke injection, the CO concentration is significantly higher in all the air-fuel ratio regions including the stoichiometric ratio than in the intake stroke injection.
【0047】従って、圧縮S/Lモードにおいても、第
1実施形態で実施した2段噴射と同様に、燃焼後の排ガ
ス中に多量のO2とCOが残存し、これらのO2とCOが
排ガスと共に第1及び第2の低温活性触媒11,12に
到達し、触媒11,12上で反応して昇温作用を奏す
る。以上のように本実施形態の排ガス浄化装置では、筒
内噴射型エンジン1の特性を活用した圧縮S/Lモード
によりO2とCOを生成して冷態始動時の低温活性触媒
11,12を昇温しており、この圧縮S/Lモードでは
空燃比をストイキよりややリーン側としていることか
ら、排気空燃比のリッチ化によりCOを生成する従来例
に比較して燃料噴射量を減少可能となる。又、O2供給
のためにエアポンプ15を作動させる必要もないことか
ら、この冷態始動時にはエアポンプ15を停止させたま
までよい。よって、排気空燃比のリッチ化による燃費悪
化とエアポンプ15による駆動損失の増加とを防止した
上で、低温活性触媒11,12を早期に活性化すること
ができる(請求項2の発明の作用・効果に対応)。Therefore, even in the compression S / L mode, a large amount of O 2 and CO remain in the exhaust gas after combustion, as in the two-stage injection performed in the first embodiment, and these O 2 and CO are removed. The exhaust gas reaches the first and second low-temperature active catalysts 11 and 12 together with the exhaust gas, and reacts on the catalysts 11 and 12 to exert a temperature increasing action. As described above, in the exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment, O 2 and CO are generated by the compression S / L mode utilizing the characteristics of the in-cylinder injection type engine 1 so that the low-temperature active catalysts 11 and 12 at the time of the cold start are formed. In this compression S / L mode, since the air-fuel ratio is slightly leaner than the stoichiometric mode, the fuel injection amount can be reduced as compared with the conventional example in which CO is generated by enriching the exhaust air-fuel ratio. Become. Further, since it is not necessary to operate the air pump 15 for supplying O 2 , the air pump 15 may be kept stopped during the cold start. Therefore, it is possible to activate the low-temperature active catalysts 11 and 12 at an early stage, while preventing the deterioration of fuel efficiency due to the rich exhaust air-fuel ratio and the increase in driving loss due to the air pump 15 (the operation of the invention of claim 2). Corresponding to the effect).
【0048】一方、ECU21は低温活性触媒11,1
2の被毒S量Qsが所定値に達したときには(再生時期
判定手段)、図7に示すSOxパージルーチンを所定の
制御インターバルで実行する。図4と図7との比較から
明らかなように、この場合にも、第1実施形態のステッ
プS16及びステップS20の2段噴射に代えて、ステ
ップS104及びステップS106で圧縮S/Lモード
を実行している(触媒再生手段)。従って、この圧縮S
/Lモードにより、排ガス中に多量のO2とCOが残存
して低温活性触媒11,12に供給され、その反応熱に
より低温活性触媒11,12は高温リーン又は中温リッ
チの条件を満たす状態に保持されてSOxパージが行わ
れる。On the other hand, the ECU 21 controls the low-temperature active catalysts 11, 1
When the poisoning S amount Qs of No. 2 reaches a predetermined value (regeneration timing determining means), the SOx purge routine shown in FIG. 7 is executed at a predetermined control interval. As is clear from the comparison between FIG. 4 and FIG. 7, also in this case, the compression S / L mode is executed in steps S104 and S106 instead of the two-stage injection in steps S16 and S20 of the first embodiment. (Catalyst regeneration means). Therefore, this compression S
In the / L mode, a large amount of O 2 and CO remain in the exhaust gas and is supplied to the low-temperature active catalysts 11 and 12, and the low-temperature active catalysts 11 and 12 are brought into a state of satisfying the condition of high-temperature lean or medium-temperature rich by the reaction heat. The SOx purge is performed while being held.
【0049】以上のように本実施形態の排ガス浄化装置
では、低温活性触媒11,12の再生時にも圧縮S/L
モードを利用しており、圧縮S/Lモードで生成したO
2とCOの反応により低温活性触媒11,12を高温リ
ーン又は中温リッチの条件まで昇温してSOxパージし
ている。その結果、従来例のような点火時期リタード等
による排気昇温を実施した場合とは相違して、上流側の
H2Oトラップ9とHCトラップ10はSOxパージの
間も耐熱許容温度以下に保持される。よって、上流側の
H2OトラップやHCトラップ等を劣化させることな
く、硫黄被毒した低温活性触媒11,12を再生するこ
とができる(請求項4の発明の作用・効果に対応)。As described above, in the exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment, even when the low-temperature active catalysts 11 and 12 are regenerated, the compression S / L
Mode, and O generated in the compressed S / L mode
By the reaction between 2 and CO, the low-temperature active catalysts 11 and 12 are heated to a high-temperature lean or medium-temperature rich condition and purged with SOx. As a result, unlike the conventional case where the exhaust gas temperature is raised by ignition timing retard or the like, the upstream H 2 O trap 9 and the HC trap 10 are maintained at the allowable temperature limit or lower during the SOx purge. Is done. Therefore, the sulfur-poisoned low-temperature active catalysts 11 and 12 can be regenerated without deteriorating the upstream H 2 O trap or the HC trap (corresponding to the operation and effect of the invention of claim 4).
【0050】一方、詳細は説明しないが、本実施形態の
排ガス浄化装置においても、第1実施形態で説明した図
5のエアポンプ制御ルーチンを実行しており、その結
果、2次空気の供給により出口側空燃比A/Foutが常
に15程度に保持されると共に、低温活性触媒11,1
2の再生処理時には、シンタリングの原因となる高温リ
ッチ条件の成立が防止される。そして、圧縮行程リーン
モードの領域ではエアポンプ15を作動させる必要がな
いことから(2次空気抑制手段)、その作動頻度を減少
させて駆動損失を大幅に低減でき(請求項6の発明の作
用・効果に対応)、更に、触媒再生時には高温リッチの
条件が成立した場合のみにエアポンプ15を作動させれ
ばよいため、駆動損失を一層低減することができる(請
求項5の発明の作用・効果に対応)。On the other hand, although not described in detail, the exhaust gas purifying apparatus of the present embodiment also executes the air pump control routine of FIG. 5 described in the first embodiment. The side air-fuel ratio A / Fout is always maintained at about 15, and the low-temperature active catalysts 11, 1
At the time of the regeneration process 2, the high temperature rich condition which causes sintering is prevented from being satisfied. In addition, since it is not necessary to operate the air pump 15 in the region of the compression stroke lean mode (secondary air suppression means), the operation frequency can be reduced and the driving loss can be greatly reduced. In addition, since the air pump 15 may be operated only when the high temperature rich condition is satisfied at the time of catalyst regeneration, the drive loss can be further reduced (the operation and effect of the invention of claim 5). Correspondence).
【0051】以上で実施形態の説明を終えるが、本発明
の態様はこれらの第1及び第2実施形態に限定されるも
のではない。例えば、上記各実施形態では、筒内噴射型
エンジン1用の排ガス浄化装置として具体化したが、適
用するエンジンの種別はこれに限ることはなく、例えば
請求項6の発明の作用・効果のみを得たい場合であれ
ば、リーンバーンエンジンの排ガス浄化装置として具体
化してもよい。即ち、この場合であっても、リーン運転
域では低温活性触媒11,12がHCで被毒する虞がな
いことからエアポンプ15を作動させる必要がなく,そ
の作動頻度を減少させることができる。Although the embodiment has been described above, aspects of the present invention are not limited to the first and second embodiments. For example, in each of the above embodiments, the exhaust gas purifying apparatus for the in-cylinder injection type engine 1 has been embodied. However, the type of the engine to be applied is not limited to this. For example, only the function and effect of the invention of claim 6 are described. If desired, it may be embodied as an exhaust gas purification device for a lean burn engine. That is, even in this case, in the lean operation range, there is no possibility that the low-temperature active catalysts 11 and 12 are poisoned by HC, so that it is not necessary to operate the air pump 15 and the operation frequency can be reduced.
【0052】又、上記各実施形態では、常温においても
COとO2とを反応させ得る低温活性触媒11,12を
備えた排ガス浄化装置に具体化したが、必ずしも常温活
性の特性は必要でなく、上流側の三元触媒8等の活性よ
り早いタイミングでCOとO 2の反応により昇温して活
性可能なものであれば、その活性温度は常温より高くて
もよい。In each of the above embodiments, even at room temperature,
CO and OTwoLow-temperature active catalysts 11 and 12 capable of reacting
The exhaust gas purification device was equipped with
Properties are not required, and the activity of the upstream three-way catalyst 8
CO and O as soon as possible TwoThe temperature rises by the reaction of
If it can be activated, its activation temperature is higher than room temperature.
Is also good.
【0053】更に、上記第1実施形態では、2段噴射と
して主噴射を圧縮行程で、副噴射を膨張行程で行う制御
を実行したが、これら主噴射と副噴射を実行する行程は
必ずしも上記に限定されるものではなく、要は酸素過剰
な燃焼によるO2と不完全燃焼によるCOとを同時に生
成できさえすればよい。従って、例えば、主噴射を圧縮
行程で、副噴射を排気行程で行ったり、或いは主噴射を
圧縮行程で、副噴射を膨張行程と排気行程で行ったり、
更に主噴射を吸気行程で、副噴射を膨張行程で行ったり
してもよい。Further, in the first embodiment, the control for performing the main injection in the compression stroke and the sub-injection in the expansion stroke as the two-stage injection is executed. However, the process for executing the main injection and the sub-injection is not necessarily performed as described above. The present invention is not limited to this, and it is only necessary to be able to simultaneously generate O 2 due to excessive oxygen combustion and CO due to incomplete combustion. Therefore, for example, the main injection is performed in a compression stroke, the sub-injection is performed in an exhaust stroke, or the main injection is performed in a compression stroke, and the sub-injection is performed in an expansion stroke and an exhaust stroke.
Further, the main injection may be performed in the intake stroke, and the sub-injection may be performed in the expansion stroke.
【0054】一方、冷態始動時の低温活性触媒11,1
2の昇温処理とSOxパージの再生処理とを、上記第1
実施形態では2段噴射により実現し、第2実施形態では
圧縮S/Lモードにより実現したが、例えば、冷態始動
時の昇温処理には2段噴射を適用し、再生処理には圧縮
S/Lモードを適用したり、或いはその逆としてもよ
い。又、低温活性触媒11,12の再生処理において、
低温活性触媒11,12の昇温段階(図4のステップS
16、図7のステップS104)では2段噴射を適用
し、その後のSOxパージ段階(図4のステップS2
0、図7のステップS106)では圧縮S/Lモードを
適用したり、或いはその逆としてもよい。On the other hand, the low-temperature active catalysts 11 and 1 during the cold start
2 and the SOx purge regeneration process in the first
In the embodiment, the injection is realized by the two-stage injection, and in the second embodiment, the injection is realized by the compression S / L mode. For example, the two-stage injection is applied to the temperature increasing process at the cold start, and the compression S / L is applied to the regeneration process. / L mode may be applied or vice versa. In the regeneration treatment of the low-temperature active catalysts 11 and 12,
Temperature rising stage of the low-temperature active catalysts 11 and 12 (Step S in FIG. 4)
16, in step S104 in FIG. 7, two-stage injection is applied, and the subsequent SOx purging step (step S2 in FIG. 4)
0, in step S106 in FIG. 7, the compression S / L mode may be applied or vice versa.
【0055】[0055]
【発明の効果】以上説明したように請求項1及び請求項
2の発明の内燃機関の排ガス浄化装置によれば、冷態始
動時等において排気空燃比のリッチ化による燃費悪化と
エアポンプによる駆動損失の増加とを防止した上で、触
媒を早期に活性化することができる。As described above, according to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the first and second aspects of the present invention, at the time of a cold start or the like, the fuel efficiency deteriorates due to the enrichment of the exhaust air-fuel ratio and the driving loss due to the air pump. The catalyst can be activated at an early stage after preventing the increase in the temperature.
【0056】又、請求項3及び請求項4の発明の内燃機
関の排ガス浄化装置によれば、上流側のH2Oトラップ
やHCトラップ等を劣化させることなく、硫黄被毒した
触媒を再生することができる。更に、請求項5の発明の
内燃機関の排ガス浄化装置によれば、請求項1乃至請求
項4の発明に加えて、2次空気供給手段の作動頻度を減
少させて、その駆動損失を一層低減することができる。According to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the third and fourth aspects of the present invention, the sulfur-poisoned catalyst is regenerated without deteriorating the upstream H 2 O trap, the HC trap, and the like. be able to. Further, according to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the fifth aspect of the present invention, in addition to the first to fourth aspects of the present invention, the operation frequency of the secondary air supply means is reduced to further reduce the driving loss. can do.
【0057】一方、請求項6の発明の内燃機関の排ガス
浄化装置によれば、触媒の雰囲気を希薄側空燃比に保持
するための2次空気供給手段の作動頻度を減らして、そ
の駆動損失を低減することができる。On the other hand, according to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the operation frequency of the secondary air supply means for maintaining the atmosphere of the catalyst at the lean air-fuel ratio is reduced, and the driving loss is reduced. Can be reduced.
【図1】第1実施形態の筒内噴射型内燃機関の排ガス浄
化装置を示す全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram illustrating an exhaust gas purifying apparatus for a direct injection internal combustion engine according to a first embodiment.
【図2】燃料噴射モードを決定するための制御マップを
示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a control map for determining a fuel injection mode.
【図3】ECUが実行する始動時制御ルーチンを示すフ
ローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating a start-time control routine executed by an ECU.
【図4】ECUが実行するSOxパージルーチンを示す
フローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating a SOx purge routine executed by an ECU.
【図5】ECUが実行するエアポンプ制御ルーチンを示
すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart illustrating an air pump control routine executed by the ECU.
【図6】第2実施形態のECUが実行する始動時制御ル
ーチンを示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart illustrating a start-time control routine executed by an ECU according to a second embodiment.
【図7】ECUが実行するSOxパージルーチンを示す
フローチャートである。FIG. 7 is a flowchart illustrating a SOx purge routine executed by the ECU.
【図8】圧縮行程噴射と吸気行程噴射で空燃比を変化さ
せたときのO2濃度及びCO濃度を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing the O 2 concentration and the CO concentration when the air-fuel ratio is changed between the compression stroke injection and the intake stroke injection.
1 エンジン(内燃機関) 6 排気通路 9 H2Oトラップ 10 HCトラップ 11,12 低温活性触媒 15 エアポンプ(2次空気供給手段) 21 ECU(冷態始動判定手段、冷態始動制御
手段、再生時期判定手段、触媒再生手段、2次空気抑制
手段)1 engine (internal combustion engine) 6 exhaust passage 9 H 2 O trap 10 HC trap 11, 12 low temperature active catalyst 15 air pump (secondary air supply means) 21 ECU (cold start determining means, cold start control means, regeneration timing determination Means, catalyst regeneration means, secondary air suppression means)
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 3/24 F01N 3/24 R E F02D 41/02 335 F02D 41/02 335 41/20 335 41/20 335 41/34 41/34 H (72)発明者 中山 修 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内 Fターム(参考) 3G091 AA02 AA12 AA17 AA24 AA28 AB03 AB08 AB10 BA03 BA11 BA14 BA15 BA19 BA33 CA23 CA24 CB02 CB03 CB08 DA01 DA02 DB06 DB10 EA01 EA07 EA16 EA18 EA30 EA34 FA02 FA04 FA12 FA13 FB02 FB10 FB11 FB12 FC02 FC07 GB05W GB06W GB07W HA03 HA19 HA20 HA36 HA37 HA42 HA47 3G301 HA01 HA04 HA15 JA21 JA33 KA01 LA08 LB04 LC10 MA19 NA08 NB06 NC02 ND05 ND18 NE01 NE13 PA11Z PB05Z PD02Z PD04Z PD11Z PE01Z PE06Z PE08Z Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) F01N 3/24 F01N 3/24 RE F F02D 41/02 335 F02D 41/02 335 41/20 335 41/20 335 41 / 34 41/34 H (72) Inventor Osamu Nakayama 5-33-8 Shiba, Minato-ku, Tokyo F-term in Mitsubishi Motors Corporation (Reference) 3G091 AA02 AA12 AA17 AA24 AA28 AB03 AB08 AB10 BA03 BA11 BA14 BA15 BA19 BA33 CA23 CA24 CB02 CB03 CB08 DA01 DA02 DB06 DB10 EA01 EA07 EA16 EA18 EA30 EA34 FA02 FA04 FA12 FA13 FB02 FB10 FB11 FB12 FC02 FC07 GB05W GB06W GB07W HA03 HA19 HA20 HA36 HA37 HA42 HA47 3G301 HA01 HA04 KA01 JA08 ND NE01 NE13 PA11Z PB05Z PD02Z PD04Z PD11Z PE01Z PE06Z PE08Z
Claims (6)
型内燃機関において、 上記内燃機関の排気通路に設けられ、未燃成分とO2と
が供給されると低温で活性する排気浄化用の触媒と、 上記内燃機関が冷態始動時であることを判定する冷態始
動判定手段と、 上記冷態始動判定手段により上記内燃機関が冷態始動時
であることが判定されると、主燃焼行程後に燃料噴射を
行うモードを選択することにより、上記未燃成分とO2
とを上記触媒に供給して活性を促進する冷態始動制御手
段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装
置。1. An in-cylinder injection type internal combustion engine for directly injecting fuel into a combustion chamber, the exhaust purification system being provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and being activated at a low temperature when unburned components and O 2 are supplied. A catalyst, a cold start determining means for determining that the internal combustion engine is in a cold start, and a cold start determining means for determining that the internal combustion engine is in a cold start. By selecting a mode in which fuel injection is performed after the combustion stroke, the unburned component and O 2
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising:
型内燃機関において、 上記内燃機関の排気通路に設けられ、未燃成分とO2と
が供給されると低温で活性する排気浄化用の触媒と、 上記内燃機関が冷態始動時であることを判定する冷態始
動判定手段と、 上記冷態始動判定手段により上記内燃機関が冷態始動時
であることが判定されると、圧縮行程で燃料噴射を行う
圧縮行程噴射モードを選択すると共に、該圧縮行程噴射
モードでの目標空燃比を冷態始動時以外で選択される目
標空燃比より濃化側に変更することにより、上記未燃成
分とO2とを上記触媒に供給して活性を促進する冷態始
動制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排ガ
ス浄化装置。2. An in-cylinder injection type internal combustion engine for directly injecting fuel into a combustion chamber, provided in an exhaust passage of the internal combustion engine and activated at a low temperature when unburned components and O 2 are supplied. When the internal combustion engine is determined to be in a cold start by the cold start determination means for determining that the internal combustion engine is in a cold start, compression is performed. By selecting the compression stroke injection mode in which fuel is injected during the stroke, and changing the target air-fuel ratio in the compression stroke injection mode to a more enriched side than the target air-fuel ratio selected except during cold start, An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising: a cold start control unit that supplies a fuel component and O 2 to the catalyst to promote the activity.
型内燃機関において、 上記内燃機関の排気通路に設けられたH2Oトラップ及
び/又はHCトラップと、 上記排気通路の上記トラップの下流側に設けられ、未燃
成分とO2とが供給されると低温で活性する排気浄化用
の触媒と、 上記触媒の硫黄被毒に対する再生を行うべき時期を判定
する再生時期判定手段と、 上記再生時期判定手段により再生を行うべき時期と判定
されると、主燃焼行程後に燃料噴射を行うモードを選択
することにより、上記未燃成分とO2とを上記触媒に供
給して該触媒を再生する触媒再生手段とを備えたことを
特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。3. An in-cylinder injection type internal combustion engine for directly injecting fuel into a combustion chamber, wherein: an H 2 O trap and / or an HC trap provided in an exhaust passage of the internal combustion engine; and a downstream of the trap in the exhaust passage. A catalyst for exhaust purification that is provided on the side and that is activated at a low temperature when unburned components and O 2 are supplied; regeneration timing determination means for determining when regeneration of sulfur poisoning of the catalyst should be performed; When it is determined by the regeneration timing determination means that regeneration is to be performed, a mode in which fuel injection is performed after the main combustion stroke is selected to supply the unburned components and O 2 to the catalyst to regenerate the catalyst. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising:
型内燃機関において、 上記内燃機関の排気通路に設けられたH2Oトラップ及
び/又はHCトラップと、 上記排気通路の上記トラップの下流側に設けられ、未燃
成分とO2とが供給されると低温で活性する排気浄化用
の触媒と、 上記触媒の硫黄被毒に対する再生を行うべき時期を判定
する再生時期判定手段と、 上記再生時期判定手段により再生を行うべき時期と判定
されると、圧縮行程で燃料噴射を行う圧縮行程噴射モー
ドを選択すると共に、該圧縮行程噴射モードでの目標空
燃比を上記触媒の再生時以外で選択される目標空燃比よ
り濃化側に変更することにより、上記未燃成分とO2と
を上記触媒に供給して該触媒を再生する触媒再生手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の排ガス浄化装置。4. An in-cylinder injection type internal combustion engine for directly injecting fuel into a combustion chamber, wherein an H 2 O trap and / or an HC trap provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, and a portion of the exhaust passage downstream of the trap. A catalyst for exhaust purification that is provided on the side and that is activated at a low temperature when unburned components and O 2 are supplied; regeneration timing determination means for determining when regeneration of sulfur poisoning of the catalyst should be performed; If it is determined by the regeneration timing determination means that regeneration is to be performed, a compression stroke injection mode in which fuel is injected in the compression stroke is selected, and the target air-fuel ratio in the compression stroke injection mode is set to a value other than during the regeneration of the catalyst. An internal combustion engine comprising: catalyst regeneration means for supplying the unburned component and O 2 to the catalyst by regenerating the catalyst by changing the target air-fuel ratio to a richer side than the selected target air-fuel ratio. Exhaust gas Purifying device.
空気を供給する2次空気供給手段を更に備え、 上記触媒が所定温度以上で、且つ濃化側空燃比雰囲気に
あることが判定されると、上記2次空気供給手段を作動
させて排ガス中に2次空気を供給することを特徴とする
請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の内燃機関
の排ガス浄化装置。5. The internal combustion engine further includes secondary air supply means for supplying secondary air to an upstream side of the catalyst, and it is determined that the catalyst is at a predetermined temperature or higher and is in an enriched air-fuel ratio atmosphere. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein when activated, the secondary air supply means is operated to supply secondary air into the exhaust gas.
実行可能なリーンバーン内燃機関において、 上記内燃機関の排気通路に設けられ、未燃成分とO2と
が供給されると低温で活性する排気浄化用の触媒と、 上記触媒の上流側に2次空気を供給して、該触媒の雰囲
気を希薄側空燃比に保持する2次空気供給手段と、 上記内燃機関がリーン運転を実行する運転領域におい
て、上記2次空気供給手段の作動を抑制する2次空気抑
制手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の排ガス浄
化装置。6. A lean-burn internal combustion engine capable of performing a lean operation with an air-fuel ratio set to a lean side, provided in an exhaust passage of the internal combustion engine, and activated at a low temperature when unburned components and O 2 are supplied. Exhaust gas purification catalyst, secondary air supply means for supplying secondary air to the upstream side of the catalyst to maintain the atmosphere of the catalyst at a lean air-fuel ratio, and the internal combustion engine performs a lean operation. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising: a secondary air suppressing means for suppressing an operation of the secondary air supplying means in an operation region.
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1531249A2 (en) | 2003-11-11 | 2005-05-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine and control method thereof |
JP2009264282A (en) * | 2008-04-25 | 2009-11-12 | Toyota Motor Corp | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
WO2010016438A1 (en) * | 2008-08-04 | 2010-02-11 | 本田技研工業株式会社 | Exhaust gas purifying device |
WO2014196122A1 (en) * | 2013-06-05 | 2014-12-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | A method and an apparatus for warming a catalyst in an internal combustion engine |
JP2015187422A (en) * | 2014-03-27 | 2015-10-29 | マツダ株式会社 | Compression ignition engine starting system |
CN114687875A (en) * | 2022-03-25 | 2022-07-01 | 浙江吉利控股集团有限公司 | Vehicle starting method and vehicle starting control system |
-
2000
- 2000-04-28 JP JP2000130138A patent/JP2001304016A/en not_active Withdrawn
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1531249A2 (en) | 2003-11-11 | 2005-05-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine and control method thereof |
EP1531249A3 (en) * | 2003-11-11 | 2006-09-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine and control method thereof |
US7178327B2 (en) | 2003-11-11 | 2007-02-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine and control method thereof |
JP2009264282A (en) * | 2008-04-25 | 2009-11-12 | Toyota Motor Corp | Exhaust emission control device for internal combustion engine |
JP4539758B2 (en) * | 2008-04-25 | 2010-09-08 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
WO2010016438A1 (en) * | 2008-08-04 | 2010-02-11 | 本田技研工業株式会社 | Exhaust gas purifying device |
JP2010038004A (en) * | 2008-08-04 | 2010-02-18 | Honda Motor Co Ltd | Exhaust emission control device |
US8601802B2 (en) | 2008-08-04 | 2013-12-10 | Honda Motor Co., Ltd. | Exhaust gas purifying device |
WO2014196122A1 (en) * | 2013-06-05 | 2014-12-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | A method and an apparatus for warming a catalyst in an internal combustion engine |
JP2015187422A (en) * | 2014-03-27 | 2015-10-29 | マツダ株式会社 | Compression ignition engine starting system |
CN114687875A (en) * | 2022-03-25 | 2022-07-01 | 浙江吉利控股集团有限公司 | Vehicle starting method and vehicle starting control system |
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