JP2001342870A - Exhaust emission control device for cylinder injection type internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device for cylinder injection type internal combustion engine

Info

Publication number
JP2001342870A
JP2001342870A JP2000160771A JP2000160771A JP2001342870A JP 2001342870 A JP2001342870 A JP 2001342870A JP 2000160771 A JP2000160771 A JP 2000160771A JP 2000160771 A JP2000160771 A JP 2000160771A JP 2001342870 A JP2001342870 A JP 2001342870A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nox
fuel ratio
catalyst
internal combustion
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000160771A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuki Tamura
保樹 田村
Kazuhito Kawashima
川島  一仁
Kojiro Okada
公二郎 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
Priority to JP2000160771A priority Critical patent/JP2001342870A/en
Publication of JP2001342870A publication Critical patent/JP2001342870A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust emission control device for a cylinder injection type internal combustion engine capable of preventing CO, THC spike and NOx spike by surely balancing reactions of emission and reduction in purging NOx in addition to shortening of NOx purging period. SOLUTION: When NOx of NOx catalyst should be emitted, stratified combustion is performed with a stoichiometric or slightly rich air-fuel ratio (14.42 in the figure) by injecting fuel in compression stroke, and a large quantity of CO, HC is thereby produced near a spark plug by incomplete combustion, while a large quantity of O2 of a lean air-fuel ratio is made to remain around there. The reactions of emission and reduction of NOx with CO, HC on the NOx catalyst and oxidation of CO, HC are mixed by feeding CO, HC and O2 to the NOx catalyst, and an amount of CO, HC contributing to the emission and reduction of NOx is decreased. Emission velocity of NOx is thereby decreased to surely reduce NOx, and excessive CO, HC to emitted NOx are oxidized with O2 to purify.

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、筒内噴射型内燃機
関(以下、エンジンという)の排気浄化装置に係り、詳
しくは、NOx吸蔵手段に吸蔵されたNOxを除去する
技術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 purification system for a direct injection internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine), and more particularly to a technique for removing NOx stored in NOx storage means.

【0002】[0002]

【関連する背景技術】燃費向上を目的としたリーンバー
ンエンジン等では空燃比をストイキ(理論空燃比)より
リーン側に制御して酸素過剰雰囲気で燃焼を行うことか
ら、従来型の三元触媒ではその特性上排ガス中のNOx
(窒素酸化物)を十分に浄化できないという問題があ
る。そこで、この種のエンジンでは、酸素過剰雰囲気に
おいてもNOxを浄化できる吸蔵型NOx触媒が備えら
れている。
[Related Background Art] In a lean-burn engine for the purpose of improving fuel efficiency, the air-fuel ratio is controlled to be leaner than the stoichiometric (stoichiometric air-fuel ratio) to perform combustion in an oxygen-excess atmosphere. NOx in exhaust gas due to its characteristics
(Nitrogen oxides) cannot be sufficiently purified. Therefore, this type of engine is provided with a storage-type NOx catalyst that can purify NOx even in an oxygen-excess atmosphere.

【0003】吸蔵型NOx触媒は、還元成分濃度が低い
酸化雰囲気において排ガス中のNOxを硝酸塩X−NO
3として吸蔵し、この吸蔵したNOxをCO(一酸化炭
素)やHC(炭化水素)等が多量に存在する還元雰囲気
でN2(窒素)に還元させる特性(同時に炭酸塩X−C
3が生成される)を有した触媒として構成されてい
る。この種の吸蔵型NOx触媒では、リーン運転時にN
Oxを吸蔵して大気中への排出を防止すると共に、定期
的に(NOx吸蔵量が飽和量に達したときに)空燃比を
ストイキ或いはリッチ側に制御してNOx触媒に流入す
る排ガスのCO,HC濃度を増加させ、これによりNO
x触媒のNOxを放出還元(NOxパージ)してNOx
触媒の再生を図っている。
A storage NOx catalyst converts NOx in exhaust gas into nitrate X-NO in an oxidizing atmosphere having a low concentration of reducing components.
Occluded as 3, the occluded NOx CO (carbon monoxide) and HC characteristic (hydrocarbon) or the like is reduced to N 2 (nitrogen) in a reducing atmosphere present in a large amount (simultaneously carbonates X-C
O 3 is produced). With this type of storage NOx catalyst, N
Ox is stored to prevent emission to the atmosphere, and periodically (when the NOx storage amount reaches a saturation amount) the air-fuel ratio is controlled to the stoichiometric or rich side to control the CO of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst. , HC concentration, thereby increasing NO
NOx from the x catalyst is released (NOx purge) and reduced
We are trying to regenerate the catalyst.

【0004】このNOxパージ時には通常のリーン運転
時に比較して燃費が悪化することから、NOxパージ期
間の短縮化を図ることが望ましく、同時にNOxパージ
運転移行時のトルク変化を抑制することが望ましい。こ
のような点に着目した技術として、例えば特開平7−1
39388号公報に記載のものを挙げることができる。
この排気浄化装置は吸気管内に燃料を噴射する一般的な
エンジンを対象としたものであるが、NOxパージ時に
目標空燃比をストイキより僅かにリッチ側に設定してフ
ィードバック制御している。
At the time of this NOx purging, the fuel consumption is deteriorated as compared with the normal lean operation. Therefore, it is desirable to shorten the NOx purging period, and at the same time, it is desirable to suppress the torque change at the time of transition to the NOx purging operation. As a technique focusing on such a point, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-1
JP-A-39388 can be mentioned.
This exhaust gas purifying apparatus is intended for a general engine that injects fuel into an intake pipe, and performs feedback control by setting a target air-fuel ratio slightly richer than stoichiometric during NOx purging.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】周知のようにNOxパ
ージは、NOx触媒上からNOxを放出させるプロセス
と、放出したNOxを還元するプロセスとからなって、
これらの放出と還元の反応を均衡させながら進行させる
必要があり、放出速度に対して還元速度が遅いときには
NOxが十分に還元されずにNOxスパイクが発生し、
逆に還元速度が速いときには余剰CO,HCによりC
O,THCスパイクが発生する。そして、上記公報に記
載の技術のようにリッチ化により放出還元の反応速度を
増加した場合には、双方の反応の均衡状態が非常に不安
定となり、些細な要因によって均衡が崩れてしまう。
As is well known, NOx purging consists of a process for releasing NOx from the NOx catalyst and a process for reducing the released NOx.
It is necessary to advance these reactions of release and reduction while balancing them, and when the reduction rate is lower than the release rate, NOx is not sufficiently reduced and NOx spikes are generated,
Conversely, when the reduction rate is high, excess CO and HC cause C
O, THC spikes occur. When the reaction rate of the release reduction is increased by enrichment as in the technique described in the above-mentioned publication, the equilibrium state of both reactions becomes very unstable, and the balance is broken by trivial factors.

【0006】例えば、NOxパージ時の空燃比やパージ
時間は、NOx触媒自体の特性、或いは上流側に三元触
媒がある場合には三元触媒の特性等も考慮して台上試験
により予め決定されるが、NOx触媒が劣化した場合や
上流側の三元触媒の劣化に伴ってNOx触媒に供給され
るCO,HC量が変動した場合には、NOx触媒でのN
Oxの放出還元状態が変化して、双方の均衡が簡単に崩
れてしまう。言うまでもなく、この触媒劣化による影響
は事前のマッチングでは対処できないことから、上記し
た公報に記載の技術ではNOxスパイクやCO,THC
スパイクを発生させるという問題があった。
For example, the air-fuel ratio and the purge time at the time of NOx purging are determined in advance by a bench test in consideration of the characteristics of the NOx catalyst itself or the characteristics of the three-way catalyst when there is a three-way catalyst on the upstream side. However, when the amount of CO and HC supplied to the NOx catalyst fluctuates due to the deterioration of the NOx catalyst or the deterioration of the three-way catalyst on the upstream side, N
The state of release and reduction of Ox changes, and the balance between the two easily collapses. Needless to say, since the influence of the catalyst deterioration cannot be dealt with by the prior matching, the technique described in the above-mentioned publication discloses NOx spike, CO, THC and the like.
There was a problem of generating spikes.

【0007】本発明は、NOxパージ期間を短縮化した
上で、NOxパージ時の放出と還元の反応を確実に均衡
させてCO,THCスパイクやNOxスパイクを未然に
防止することができる筒内噴射型内燃機関の排気浄化装
置を提供することにある。
According to the present invention, in-cylinder injection in which the NOx purge period is shortened, and the discharge and reduction reactions during NOx purge are surely balanced to prevent CO, THC spikes and NOx spikes. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purification device for an internal combustion engine.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明では、筒内噴射型内燃機関の排気通路に
設けられ、排気空燃比がリーンのときに排ガス中のNO
xを吸蔵し、排気空燃比がストイキ又はリッチのときに
吸蔵したNOxを放出還元するNOx吸蔵手段と、NO
x吸蔵手段に吸蔵されたNOxを放出還元すべきとき
に、圧縮行程で燃料を噴射してストイキ又は僅かにリッ
チな空燃比で内燃機関を運転する制御手段とを備えた。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided an exhaust passage for an in-cylinder injection type internal combustion engine, and the NO in the exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is lean.
NOx storage means for storing x, releasing and reducing the stored NOx when the exhaust air-fuel ratio is stoichiometric or rich;
control means for operating the internal combustion engine at a stoichiometric or slightly rich air-fuel ratio by injecting fuel in the compression stroke when NOx stored in the x storage means is to be released and reduced.

【0009】従って、ストイキ又は僅かにリッチな空燃
比で圧縮行程噴射により層状燃焼が行われると、点火プ
ラグの近傍で局部的に極めてリッチな空燃比状態となっ
てO 2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,HCが多量に発生する一方、その周囲では
リーンな空燃比により多量のO2が残存し、これらのC
O,HCとO2が共存した状態でNOx吸蔵手段に供給
される。
Therefore, stoichiometric or slightly rich air-fuel
When stratified combustion is performed by compression stroke injection at a ratio
Extremely rich air-fuel ratio locally in the vicinity of the lag
O TwoFuel is incomplete, resulting in incomplete combustion.
While a large amount of CO and HC is generated,
Large amount of O due to lean air-fuel ratioTwoRemain and these C
O, HC and OTwoIs supplied to the NOx storage means in the state where
Is done.

【0010】そして、このようにして供給されたCO,
HC及びO2により、NOx吸蔵手段上ではO2存在下で
NOxの放出還元が行われるため、CO,HCによるN
Oxの放出還元反応とCO,HCの酸化反応とが混在す
ることになる。これによりNOxの放出還元に寄与する
CO,HC量が目減りするのでNOxの放出速度が低下
し、NOxが確実に還元されてNOxスパイクが防止さ
れると共に、放出されたNOxに対して余剰となるC
O,HCがO2により酸化浄化されて、CO,THCス
パイクも防止される。
Then, the CO, supplied in this manner,
The HC and O 2, because the on NOx storage unit emission reduction of NOx in the O 2 presence is performed, CO, due to the HC N
Ox release and reduction reactions and CO and HC oxidation reactions are mixed. As a result, the amounts of CO and HC contributing to the release and reduction of NOx are reduced, so that the release speed of NOx is reduced, NOx is reliably reduced, NOx spikes are prevented, and excess NOx is released. C
O and HC are oxidized and purified by O 2, thereby preventing CO and THC spikes.

【0011】本発明は好適には、上記制御手段を、スト
イキ又は僅かにリッチな空燃比を保持した状態で、圧縮
行程に加えて膨張行程及び/又は排気行程で燃料噴射を
実施するように構成することが望ましい。これにより、
膨張行程や排気行程で副噴射が実行されて、その噴射燃
料によりNOxが確実に還元されてNOxスパイクが防
止される。
The present invention is preferably configured such that the control means performs fuel injection in an expansion stroke and / or an exhaust stroke in addition to a compression stroke while maintaining a stoichiometric or slightly rich air-fuel ratio. It is desirable to do. This allows
Sub-injection is performed in the expansion stroke and the exhaust stroke, and NOx is reliably reduced by the injected fuel to prevent NOx spikes.

【0012】又、本発明は好適には、上記制御手段を、
圧縮行程噴射の実行後に空燃比を保持したまま吸気行程
噴射を実行するように構成することが望ましい。NOx
放出特性は初期の放出量が多く、その後はNOxの放出
反応が緩やかになることから、これに対応してより完全
燃焼に近い吸気行程噴射に切換えることで、燃費低減を
優先した上で放出還元を継続可能となる。
Preferably, the present invention provides the control means,
It is desirable that after the execution of the compression stroke injection, the intake stroke injection be executed while maintaining the air-fuel ratio. NOx
The emission characteristics are such that the initial emission amount is large and the NOx emission reaction is slowed down thereafter.Therefore, by switching to the intake stroke injection that is closer to complete combustion, the emission reduction is given priority while reducing fuel consumption. Can be continued.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した筒内噴
射型内燃機関の排気浄化装置の実施形態を説明する。図
1は実施形態の筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置を示
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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of an exhaust gas purifying apparatus for a direct injection internal combustion engine embodying the present invention will be described. FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exhaust gas purifying apparatus for a direct injection internal combustion engine according to an embodiment. As shown in FIG.
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. An intake port 4a is formed in the cylinder head in a substantially upright direction for each cylinder, and these intake ports 4a are connected to the intake manifold 4
And the throttle valve 5 is connected to an intake passage (not shown).

【0014】又、シリンダヘッドには略水平方向に排気
ポート6aが形成されており、これらの排気ポート6a
には排気マニホールド6を介して排気通路7が接続され
ている。排気通路7には近接三元触媒8が設けられると
共に、その下流側にはNOx吸蔵手段としての吸蔵型N
Ox触媒9が設けられ、更にその下流側には三元触媒1
0が設けられている。近接三元触媒8は通常の三元触媒
に比較して大幅に酸素ストレージ機能が劣るように成分
調整されている。NOx触媒9は、貴金属として白金
(Pt),ロジウム(Rh)等を有し、吸蔵材としては
バリウム(Ba)等のアルカリ金属、アルカリ土類金属
が採用されており、酸化雰囲気においてNOxを吸蔵さ
せ、主としてCO,HCの存在する還元雰囲気中におい
てNOx放出する機能を持っている。尚、NOx触媒9
から放出されたNOxは、NOx触媒9或いは三元触媒
10でN2等に還元される。
Further, exhaust ports 6a are formed in the cylinder head in a substantially horizontal direction.
Is connected to an exhaust passage 7 via an exhaust manifold 6. A proximity three-way catalyst 8 is provided in the exhaust passage 7, and a storage type N as NOx storage means is provided downstream thereof.
An Ox catalyst 9 is provided, and further downstream thereof is a three-way catalyst 1.
0 is provided. The components of the close three-way catalyst 8 are adjusted so that the oxygen storage function is significantly inferior to that of a normal three-way catalyst. The NOx catalyst 9 has platinum (Pt), rhodium (Rh) or the like as a noble metal, an alkali metal such as barium (Ba) or an alkaline earth metal as a storage material, and stores NOx in an oxidizing atmosphere. It has a function of releasing NOx mainly in a reducing atmosphere where CO and HC are present. The NOx catalyst 9
Released from the NOx is reduced to N 2 or the like by the NOx catalyst 9 or the three-way catalyst 10.

【0015】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制御手段として
のECU(電子コントロールユニット)11が設置され
ている。ECU11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12、エンジン
1の回転速度Neを検出する回転速度センサ13、NO
x触媒を通過した排ガスに含まれるNOx濃度を検出す
るNOxセンサ14、エンジン1から排出される排ガス
に含まれる酸素濃度を検出するO2センサ15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。ECU11の出力側には、上記した点火プラグ2、
燃料噴射弁3等が接続されている。
On the other hand, an ECU (electronic control unit) 11 as a control means including an input / output device, a storage device (ROM, RAM, nonvolatile RAM, etc.), a central processing unit (CPU), a timer counter and the like is provided in the vehicle interior. Is installed. The input side of the ECU 11 has a throttle valve 5
Throttle sensor 12 for detecting the opening degree θth of the engine, a rotational speed sensor 13 for detecting the rotational speed Ne of the engine 1, NO
NOx sensor 14 for detecting the NOx concentration in the exhaust gas passing through the x catalyst, and O 2 sensor 15 for detecting the concentration of oxygen contained in exhaust gas discharged is connected from the engine 1, the detection of these sensors Information is entered. On the output side of the ECU 11, the above-described ignition plug 2,
The fuel injection valve 3 and the like are connected.

【0016】そして、ECU11は各センサから入力さ
れる情報に基づいて、エンジン1の総合的な制御を実行
する。燃料噴射量制御については、図示しないアクセル
センサにて検出されたアクセル開度及びエンジン回転速
度Ne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、予め設定されたマ
ップに従って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O2
ンサ15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。
The ECU 11 performs comprehensive control of the engine 1 based on information input from each sensor. The fuel injection amount control is set in advance from a target average effective pressure Pe (representing an engine load) obtained from an accelerator opening and an engine speed Ne detected by an accelerator sensor (not shown) and the engine speed Ne. The optimum fuel injection mode and target air-fuel ratio are determined according to the map. 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 And engine speed Ne
As the fuel pressure increases, the S-F / B mode in which the fuel injection is executed in the intake stroke and the air-fuel ratio is controlled stoichiometrically based on the signal from the O 2 sensor 15, and the target air-fuel ratio is set to the rich side and the intake The mode is sequentially switched to the intake stroke rich mode in which fuel injection is performed in the stroke.

【0017】又、本実施形態では、吸蔵型NOx触媒3
0aに吸蔵されたNOxを放出還元するNOxパージ処
理を実行する際には、燃料噴射モードの一種として、燃
料噴射を吸気工程に設定してNOxをパージする吸気工
程パージモード、及び燃料噴射を圧縮行程に設定してN
Oxをパージする圧縮行程パージモードを実行する。以
下、この吸気工程パージモード及び圧縮行程パージモー
ドを併用して実施されるNOxパージ処理の詳細を説明
する。
In the present embodiment, the storage NOx catalyst 3
When executing the NOx purging process for releasing and reducing the NOx stored in the fuel cell 0a, as one type of fuel injection mode, an intake process purge mode in which fuel injection is set to an intake process to purge NOx, and fuel injection is compressed. Set the process to N
A compression stroke purge mode for purging Ox is executed. Hereinafter, the details of the NOx purge process performed using both the intake process purge mode and the compression stroke purge mode will be described.

【0018】ECU11は図2に示すNOxパージルー
チンを所定の制御インターバルで実行し、まず、ステッ
プS2でNOxパージを実行すべきNOxパージ期間中
であるか否かを判定する。例えば、NOxセンサ14に
て検出されたNOx濃度が所定値以上で、NOx触媒9
からのNOxの漏洩が推測されるとき、或いは圧縮行程
リーンモードによるリーン運転の積算時間が所定値以上
で、NOx触媒9の吸蔵量が限界付近に達したと推測さ
れるとき、或いは加速等が開始されたとき等にNOxパ
ージ制御が開始され、その制御期間中であればNOxパ
ージ期間中と判定する。ステップS2の判定がNO(否
定)のときには、そのままルーチンを終了する。従っ
て、この場合には別に設定された図示しない燃料噴射制
御ルーチンにより、エンジン1の運転状態に応じて上記
した通常の燃料噴射モード(圧縮行程リーンモード、S
−F/Bモード、吸気行程リッチモード)が実行され
る。
The ECU 11 executes the NOx purge routine shown in FIG. 2 at a predetermined control interval, and first determines in step S2 whether or not a NOx purge period in which the NOx purge should be executed. For example, when the NOx concentration detected by the NOx sensor 14 is equal to or higher than a predetermined value and the NOx catalyst 9
When leakage of NOx from the NOx catalyst 9 is estimated, or when the integrated time of the lean operation in the compression stroke lean mode is equal to or more than a predetermined value, and when it is estimated that the occlusion amount of the NOx catalyst 9 has reached the vicinity of the limit, or acceleration or the like The NOx purge control is started, for example, when it is started, and if it is during the control period, it is determined that it is during the NOx purge period. If the determination in step S2 is NO (negative), the routine ends as it is. Therefore, in this case, according to the operating state of the engine 1, the normal fuel injection mode (compression stroke lean mode, S
-F / B mode, intake stroke rich mode) are executed.

【0019】そして、リーン運転の継続によりNOx触
媒9の吸蔵量が次第に増加して、ステップS2でYES
(肯定)の判定を下すと、ECU11はステップS4に
移行する。ステップS4ではNOxパージ時の排ガスの
平均当量比を設定する。このときの平均当量比は、例え
ばエンジン回転速度Ne、目標平均有効圧Pe、体積効
率、車両の走行距離、NOx触媒を通過する排ガスの総
流量、NOx触媒の温度、排ガス温度、排ガス当量比、
冷却水温等の各要件の内、少なくとも1つ以上の要件に
基づいて設定される。本実施形態では当量比を1.00
〜1.03までの範囲内で設定する。これは当量比1.
00未満ではO2が余ってNOx放出作用が期待でき
ず、1.03を越えるとCO,HCが余ってCO,TH
Cスパイクの原因になるとの観点からであるが、この範
囲を越えて設定してもよい。
Then, the amount of occlusion of the NOx catalyst 9 gradually increases due to the continuation of the lean operation, and YES is determined in step S2.
If a positive determination is made, the ECU 11 proceeds to step S4. In step S4, the average equivalent ratio of the exhaust gas at the time of NOx purge is set. The average equivalent ratio at this time is, for example, the engine rotation speed Ne, the target average effective pressure Pe, the volume efficiency, the traveling distance of the vehicle, the total flow rate of the exhaust gas passing through the NOx catalyst, the temperature of the NOx catalyst, the exhaust gas temperature, the exhaust gas equivalent ratio,
It is set based on at least one or more requirements among the requirements such as the cooling water temperature. In this embodiment, the equivalent ratio is 1.00.
Set within the range of ~ 1.03. This is equivalent to 1.
If it is less than 00, O 2 is excessive and NOx releasing action cannot be expected. If it exceeds 1.03, CO and HC are excessive and CO and TH
From the viewpoint of causing the C spike, it may be set outside this range.

【0020】続くステップS6では圧縮モード期間中で
あるか否かを判定する。この圧縮モード期間とは、NO
xの放出反応が比較的急速に進行する期間としてNOx
パージ期間中の初期に設定された期間である。本実施形
態では、この圧縮モード期間の長さを上記した当量比と
同様の要件に基づいて設定しているが、予め設定した固
定値としてもよい。ECU11はステップS6に移行し
た当初にはYESの判定を下して、ステップS8に移行
して圧縮工程パージモードを実行し、その後にルーチン
を終了する。
In a succeeding step S6, it is determined whether or not the compression mode is in progress. This compression mode period is NO
NOx as a period during which the release reaction of x proceeds relatively rapidly
This is a period initially set during the purge period. In the present embodiment, the length of the compression mode period is set based on the same requirement as the above-described equivalent ratio, but may be a fixed value set in advance. The ECU 11 makes a determination of YES at the beginning of the process of step S6, proceeds to step S8 to execute the compression process purge mode, and thereafter ends the routine.

【0021】圧縮工程パージモードは本発明特有のモー
ドであり、前記ステップS4で設定した排ガスの平均当
量比を達成するように、圧縮行程噴射により空燃比をフ
ィードバックやオープンループで制御するものである。
上記のように平均当量比が1.00〜1.03の範囲に
設定されていることから、制御の結果、空燃比はストイ
キ又は僅かにリッチ側に保持される。尚、このとき当量
比の平均値が当該平均当量比となるように空燃比を所定
の振幅で周期的に変動させるパータベーションを実行し
ながらフィードバックやオープンループ制御してもよ
い。
The compression step purge mode is a mode peculiar to the present invention, and controls the air-fuel ratio by feedback or open loop by compression stroke injection so as to achieve the average equivalent ratio of exhaust gas set in step S4. .
Since the average equivalent ratio is set in the range of 1.00 to 1.03 as described above, the air-fuel ratio is maintained at the stoichiometric or slightly rich side as a result of the control. At this time, feedback or open loop control may be performed while performing perturbation for periodically changing the air-fuel ratio with a predetermined amplitude so that the average value of the equivalence ratio becomes the average equivalence ratio.

【0022】そして、圧縮モード期間が終了してステッ
プS6の判定がNOになると、ECU11はステップS
10に移行して吸気行程パージモードを実行し、その後
にルーチンを終了する。この吸気行程パージモードで
は、上記した圧縮行程パージモードと同一の平均当量比
を達成するように、吸気行程噴射により空燃比が制御さ
れる。圧縮モード期間が終了した時点では、NOx吸蔵
量の減少に伴ってNOx触媒9の放出反応が緩やかにな
っているため、その後はパージ処理の迅速化より燃費低
減が優先されて、完全燃焼に近い吸気行程パージモード
が実行されるのである。そして、この吸気行程パージモ
ードはNOxパージ期間が終了するまで継続され、NO
xパージ期間の終了によりステップS2の判定がNOと
なると、その後は通常の燃料噴射モードに基づく制御に
移行する。
When the compression mode period ends and the determination in step S6 is NO, the ECU 11 proceeds to step S6.
The routine proceeds to step 10, where the intake stroke purge mode is executed, and thereafter, the routine ends. In the intake stroke purge mode, the air-fuel ratio is controlled by the intake stroke injection so as to achieve the same average equivalent ratio as in the above-described compression stroke purge mode. At the end of the compression mode period, since the release reaction of the NOx catalyst 9 becomes slower with the decrease in the NOx storage amount, the reduction in fuel consumption is prioritized over the speeding up of the purge process, and the combustion is close to complete combustion. The intake stroke purge mode is executed. This intake stroke purge mode is continued until the end of the NOx purge period.
If the determination in step S2 becomes NO due to the end of the x purge period, the control shifts to control based on the normal fuel injection mode.

【0023】次に、本発明特有の制御である圧縮行程パ
ージモードを吸気行程パージモードと比較しながらNO
xのパージ状況の相違を説明する。周知のように、通常
の圧縮工程リーンモードでは、圧縮工程で噴射した燃料
を点火プラグ2近傍に導き、点火プラグ2の周囲にスト
イキ付近の点火可能な混合気を集中させながら、その周
囲にリーンな空燃比の混合気を存在させ、これにより層
状燃焼を行って極めてリーンな全体空燃比による運転を
可能としている。これに対して、全体空燃比がストイキ
付近に設定される圧縮工程パージモードでは、点火プラ
グ2の近傍で局部的に極めてリッチな空燃比状態となっ
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,HCが多量に発生する一方、その周囲では
リーンな空燃比により多量のO2が発生し、これらのC
O,HCとO2が共存した状態で途中で反応することな
く排気通路7を経て近接三元触媒8及びその下流側のN
Ox触媒9に供給される。
Next, while comparing the compression stroke purge mode, which is a control unique to the present invention, with the intake stroke purge mode, NO
The difference in the purge status of x will be described. As is well known, in the normal compression step lean mode, the fuel injected in the compression step is guided to the vicinity of the ignition plug 2, and the ignitable mixture near the stoichiometry is concentrated around the ignition plug 2, while leaning around the ignition plug 2. An air-fuel mixture having a low air-fuel ratio is present, thereby performing stratified combustion to enable operation with an extremely lean overall air-fuel ratio. On the other hand, in the compression process purge mode in which the overall air-fuel ratio is set near the stoichiometric ratio, the air-fuel ratio locally becomes extremely rich in the vicinity of the ignition plug 2 and O 2 becomes insufficient, so that the fuel becomes insufficient. While complete combustion causes a large amount of CO and HC to be generated, a large amount of O 2 is generated in the surroundings due to a lean air-fuel ratio.
In the state where O, HC and O 2 coexist, the three-way catalyst 8 and the N on the downstream side thereof pass through the exhaust passage 7 without reacting on the way.
It is supplied to the Ox catalyst 9.

【0024】図3はNOx触媒9に流入する排ガス中の
CO濃度及びO2濃度を圧縮行程噴射と吸気工程噴射と
で比較して表しており、この図に示すように、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濃度及びO2濃度が格段に高いこと
がわかる。つまり、NOxパージ時において、本実施形
態の圧縮行程パージモードの空燃比と同様に特開平7−
139388号公報に記載の従来技術でも空燃比はスト
イキ付近に制御されるものの、その排ガス組成は全く異
なり、例えば図中のストイキ(この例では14.42)
の場合、吸気行程噴射である従来技術(本実施形態の吸
気行程パージモードも同様)では僅かなCO,HCが供
給されるだけでO2はほとんど供給されず、これに対し
て圧縮行程噴射である本実施形態の圧縮行程パージモー
ドではCO,HC及びO2が多量に供給される。
FIG. 3 shows the CO concentration and the O 2 concentration in the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 9 in comparison between the compression stroke injection and the intake stroke injection, and as shown in FIG. In the compression stroke injection, the CO concentration and the O 2 concentration are remarkably high in all the air-fuel ratio regions including the stoichiometric ratio. That is, at the time of NOx purging, similar to the air-fuel ratio in the compression stroke purge mode of the present embodiment, Japanese Patent Laid-Open No.
Although the air-fuel ratio is controlled in the vicinity of stoichiometry also in the prior art described in 139388, the exhaust gas composition is completely different, for example, stoichiometry in the figure (14.42 in this example).
In the case of (1), in the related art in which the intake stroke injection is performed (similarly in the intake stroke purge mode of the present embodiment), only a small amount of CO and HC is supplied, and almost no O 2 is supplied. In the compression stroke purge mode of this embodiment, a large amount of CO, HC and O 2 is supplied.

【0025】そして、このようにして供給されたCO,
HC及びO2により、NOx触媒9上ではO2存在下でN
Oxの放出還元が行われることになるが、NOxの放出
還元に寄与するCO,HCはO2とも反応し易いことか
ら、CO,HCによるNOxの放出還元反応とCO,H
Cの酸化反応とを混在させることができる。これにより
NOxの放出還元に寄与するCO,HC量がその分だけ
目減りするのでNOxの放出速度が低下することにな
り、NOxが確実に還元されてNOx排出量が一時的に
増加するNOxスパイクが未然に防止される。又、放出
されたNOxに対して余剰となるCO,HCはO2によ
り酸化浄化されるので、CO,HC排出量が一時的に増
加するCO,THCスパイクも未然に防止される。
The CO, supplied in this manner,
Due to HC and O 2 , N 2 is present on the NOx catalyst 9 in the presence of O 2.
Ox is released and reduced. However, since CO and HC contributing to NOx release and reduction easily react with O 2 , NOx release and reduction reaction by CO and HC and CO and H
The oxidation reaction of C can be mixed. As a result, the amounts of CO and HC contributing to the release and reduction of NOx are reduced by that amount, so that the release speed of NOx is reduced, and the NOx spike in which the NOx is reliably reduced and the NOx emission temporarily increases is reduced. It is prevented beforehand. Further, since CO and HC which become excessive with respect to the released NOx are oxidized and purified by O 2 , CO and THC spikes in which CO and HC emissions temporarily increase are also prevented beforehand.

【0026】又、公報に記載の従来技術に比較して十分
な量のCO,HCによりNOxパージ処理が行われるこ
とから、NOx触媒9に吸蔵されたNOxは迅速に放出
及び還元される。その結果、本実施形態の筒内噴射型内
燃機関の排気浄化装置によれば、NOxパージ期間を大
幅に短縮化した上で、NOx触媒9が劣化した場合や上
流側の三元触媒8の劣化に伴ってNOx触媒9に供給さ
れるCO,HC量が変動した場合であっても、NOxの
放出と還元反応を確実に均衡させてCO,THCスパイ
クやNOxスパイクを未然に防止することができる。
Further, since the NOx purging process is performed with a sufficient amount of CO and HC as compared with the prior art described in the publication, the NOx stored in the NOx catalyst 9 is quickly released and reduced. As a result, according to the exhaust gas purifying apparatus for a direct injection internal combustion engine of the present embodiment, the NOx purge period is greatly shortened, and the NOx catalyst 9 is deteriorated or the upstream three-way catalyst 8 is deteriorated. Accordingly, even if the amounts of CO and HC supplied to the NOx catalyst 9 fluctuate with the above, the release of NOx and the reduction reaction can be reliably balanced to prevent CO, THC spikes and NOx spikes from occurring. .

【0027】以上で実施形態の説明を終えるが、本発明
の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例え
ば上記実施形態では、NOxパージ期間の途中で吸気行
程パージモードに切換えたが、この切換は必ずしも実行
する必要はなく、例えば圧縮行程パージモードによる燃
費悪化が小さい場合には、そのまま圧縮行程パージモー
ドを継続してパージ処理を完了させてもよい。
The description of the embodiment is finished above, but aspects of the present invention are not limited to this embodiment. For example, in the above-described embodiment, the mode is switched to the intake stroke purge mode in the middle of the NOx purge period. However, this switching is not necessarily performed. May be continued to complete the purging process.

【0028】又、上記実施形態では、圧縮行程パージモ
ードにおいて圧縮行程のみで燃料噴射を行ったが、圧縮
行程パージモードを実行してもNOxスパイクが発生す
る場合等には、副噴射を実施してCO,HCを補うよう
にしてもよい。具体的には、NOxセンサ14の検出値
からNOxスパイクの発生を推測したり、或いは予め台
上試験から求めたNOxスパイクが発生する運転領域に
至ったりしたときには、圧縮行程に加えて副噴射として
膨張行程や排気行程で燃料噴射を実施してCO,HC供
給量を増加し、これによりNOxスパイクを防止する。
Further, in the above-described embodiment, fuel injection is performed only in the compression stroke in the compression stroke purge mode. However, when NOx spikes are generated even when the compression stroke purge mode is executed, sub-injection is performed. CO and HC may be supplemented. Specifically, when the occurrence of a NOx spike is estimated from the detection value of the NOx sensor 14, or when the operating range of the NOx spike, which is obtained in advance from a bench test, is reached, as a sub-injection in addition to the compression stroke, Fuel injection is performed in the expansion stroke and the exhaust stroke to increase the supply of CO and HC, thereby preventing NOx spikes.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の筒
内噴射型内燃機関の排気浄化装置によれば、NOxパー
ジ期間を短縮化した上で、NOxの放出と還元反応を確
実に均衡させてCO,THCスパイクやNOxスパイク
を未然に防止することができる。
As described above in detail, according to the exhaust gas purifying apparatus for a direct injection type internal combustion engine of the present invention, the NOx purge period is shortened, and the NOx emission and the reduction reaction are surely balanced. Thus, CO, THC spikes and NOx spikes can be prevented.

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

【図1】実施形態の筒内噴射型内燃機関の排気浄化装置
を示す全体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exhaust purification device of a direct injection internal combustion engine of an embodiment.

【図2】ECUが実行するNOxパージルーチンを示す
フローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart illustrating a NOx purge routine executed by an ECU.

【図3】NOx触媒に流入する排ガス中のCO濃度及び
2濃度を圧縮行程噴射と吸気工程噴射とで比較した説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram comparing CO concentration and O 2 concentration in exhaust gas flowing into a NOx catalyst between a compression stroke injection and an intake stroke injection.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン(筒内噴射型内燃機関) 7 排気通路 9 吸蔵型NOx触媒(NOx吸蔵手段) 11 ECU(制御手段) REFERENCE SIGNS LIST 1 engine (in-cylinder injection internal combustion engine) 7 exhaust passage 9 storage NOx catalyst (NOx storage means) 11 ECU (control means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 公二郎 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 AA12 AA17 AA24 AA28 AB03 AB06 AB09 BA14 BA15 BA19 BA33 CB02 CB03 DA01 DA02 DB06 DB10 DC01 EA01 EA07 EA16 EA17 EA18 EA21 EA30 EA33 EA34 EA38 FA17 FB10 FB11 FB12 FC02 GB02Y GB03Y GB05W GB06W HA03 HA08 HA12 HA18 HA47 3G301 HA04 JA25 JA26 LB04 MA01 MA19 NE13 NE14 PA11Z PC02Z PD01Z PE01Z  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Koujiro Okada 5-33-8 Shiba, Minato-ku, Tokyo Mitsubishi Motors Corporation F-term (reference) 3G091 AA12 AA17 AA24 AA28 AB03 AB06 AB09 BA14 BA15 BA19 BA33 CB02 CB03 DA01 DA02 DB06 DB10 DC01 EA01 EA07 EA16 EA17 EA18 EA21 EA30 EA33 EA34 EA38 FA17 FB10 FB11 FB12 FC02 GB02Y GB03Y GB05W GB06W HA03 HA08 HA12 HA18 HA47 3G301 HA04 JA25 JA26 LB04 MA01 MA19 NE13 NE01 PDZ

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 筒内噴射型内燃機関の排気通路に設けら
れ、排気空燃比がリーンのときに排ガス中のNOxを吸
蔵し、上記排気空燃比がストイキ又はリッチのときに上
記吸蔵したNOxを放出還元するNOx吸蔵手段と、 上記NOx吸蔵手段に吸蔵されたNOxを放出還元すべ
きときに、圧縮行程で燃料を噴射してストイキ又は僅か
にリッチな空燃比で上記内燃機関を運転する制御手段と
を備えたことを特徴とする筒内噴射型内燃機関の排気浄
化装置。
1. An exhaust passage for an in-cylinder injection type internal combustion engine, which stores NOx in exhaust gas when the exhaust air-fuel ratio is lean, and stores the stored NOx when the exhaust air-fuel ratio is stoichiometric or rich. NOx storage means for releasing and reducing, and control means for operating the internal combustion engine at a stoichiometric or slightly rich air-fuel ratio by injecting fuel in a compression stroke when NOx stored in the NOx storing means is to be released and reduced. An exhaust gas purification apparatus for a direct injection internal combustion engine, comprising:
JP2000160771A 2000-05-30 2000-05-30 Exhaust emission control device for cylinder injection type internal combustion engine Pending JP2001342870A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000160771A JP2001342870A (en) 2000-05-30 2000-05-30 Exhaust emission control device for cylinder injection type internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000160771A JP2001342870A (en) 2000-05-30 2000-05-30 Exhaust emission control device for cylinder injection type internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001342870A true JP2001342870A (en) 2001-12-14

Family

ID=18664914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000160771A Pending JP2001342870A (en) 2000-05-30 2000-05-30 Exhaust emission control device for cylinder injection type internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001342870A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004074650A1 (en) * 2003-02-19 2004-09-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method of purifying exhaust from internal combustion engine and exhaust purification equipment

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004074650A1 (en) * 2003-02-19 2004-09-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Method of purifying exhaust from internal combustion engine and exhaust purification equipment
CN100449123C (en) * 2003-02-19 2009-01-07 丰田自动车株式会社 Method of purifying exhaust from internal combustion engine and exhaust purification equipment
US7520126B2 (en) 2003-02-19 2009-04-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust purification method and exhaust purification apparatus of internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3067685B2 (en) Exhaust purification system for spark ignition type direct injection type internal combustion engine
KR100306873B1 (en) ENGINE EXHAUST GAS CONTROL SYSTEM HAVING NOx CATALYST
JP2001065332A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JPWO2006001495A1 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JPH10274085A (en) Exhaust emission control device for inter-cylinder injection type internal combustion engine
JP2000352336A (en) Exhaust emission control system for internal combustion engine
JP2002130008A (en) Exhaust emission control system for internal combustion engine
JP3646571B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3873537B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP4492776B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP2727801B2 (en) Engine control method and control device
JP2001342870A (en) Exhaust emission control device for cylinder injection type internal combustion engine
JP3427881B2 (en) Internal combustion engine
JP2000130212A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2001342879A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP3520731B2 (en) Engine exhaust purification device
JPH11229864A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine
JP2002332889A (en) Exhaust emission control device of engine
JP3509502B2 (en) Exhaust gas purification control device for internal combustion engine
JP3890775B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP2003020982A (en) Method of purifying emission of internal combustion engine
JP2000161105A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2002013414A (en) Exhaust emission control device for internal combustion engine
JP2000104533A (en) Internal combustion engine
JP2002013429A (en) Exhaust emission control device of internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050907

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080416

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080613

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080903