JP2002364413A - Exhaust emission control device for cylinder injection type engine with turbo supercharger - Google Patents

Exhaust emission control device for cylinder injection type engine with turbo supercharger

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JP2002364413A
JP2002364413A JP2001172497A JP2001172497A JP2002364413A JP 2002364413 A JP2002364413 A JP 2002364413A JP 2001172497 A JP2001172497 A JP 2001172497A JP 2001172497 A JP2001172497 A JP 2001172497A JP 2002364413 A JP2002364413 A JP 2002364413A
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JP
Japan
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nox
air
amount
fuel ratio
exhaust gas
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Application number
JP2001172497A
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Japanese (ja)
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Junichi Taga
淳一 田賀
Motokimi Fujii
幹公 藤井
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Mazda Motor Corp
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    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To raise temperature of a NOx trap catalyst early when emitting NOx. SOLUTION: NOx trap quantity is estimated and when the estimated NOx trap quantity reaches the predetermined NOx threshold value (step 93), the fuel is additionally injected to make an air-fuel ratio rich in an expansion stroke of the operation in a stratified combustion range when temperature of the NOx trap catalyst is at the predetermined temperature of less (step S99, S101). Even if the catalyst temperature is low after setting the rich air-fuel ratio, operation is changed to the operation in an even combustion range to reduce the air quantity and set a rich air-fuel ratio (step S103).

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、排気通路における
ターボ過給機下流に排ガス中のNOxをトラップするト
ラップ触媒を備えたターボ過給機付き筒内噴射式エンジ
ンの排気浄化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for a direct injection type engine with a turbocharger provided with a trap catalyst for trapping NOx in exhaust gas downstream of the turbocharger in an exhaust passage.

【0002】[0002]

【従来の技術】特許第2586739号公報には、流入
する空燃比がリーンであるときにNOxをトラップし、
流入する空燃比の酸素濃度が低下したリッチであるとき
にトラップしたNOxを放出するNOxトラップ触媒を
有する内燃機関の排気浄化装置において、当該触媒がト
ラップしたNOx量を推定し、当該NOx量が予め決め
られた許容量を超えたときに当該触媒に流入する排気ガ
ス中の酸素濃度を低下させてトラップしたNOxを放出
する構成が記載されている。
2. Description of the Related Art Japanese Patent No. 2,586,739 traps NOx when the inflowing air-fuel ratio is lean,
In an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine having a NOx trap catalyst that releases trapped NOx when the inflowing air-fuel ratio has a low oxygen concentration, the amount of NOx trapped by the catalyst is estimated. A configuration is disclosed in which, when a predetermined allowable amount is exceeded, the concentration of oxygen in exhaust gas flowing into the catalyst is reduced to release trapped NOx.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術に対し
て、ターボ過給機を備える筒内噴射式(所謂、直噴)エ
ンジンに上記従来のNOxトラップ触媒を搭載して排気
浄化するシステムを考えた場合、ターボ過給機が排気ガ
ス熱を吸収して排気ガス温度が約100℃程度低下する
ため、低負荷運転が継続された場合、排気ガス温度が低
下することによりNOxトラップ触媒の温度が低下し
(最適な浄化特性を得られる温度は約350℃)、NO
xの浄化能力が低下してしまうという問題がある。
In contrast to the above prior art, a system for purifying exhaust gas by mounting the above conventional NOx trap catalyst on a direct injection type (so-called direct injection) engine equipped with a turbocharger is considered. If the turbocharger absorbs exhaust gas heat and the exhaust gas temperature drops by about 100 ° C., when the low load operation is continued, the exhaust gas temperature drops and the temperature of the NOx trap catalyst decreases. (The temperature at which the optimum purification characteristics are obtained is about 350 ° C.)
There is a problem that the purification ability of x decreases.

【0004】本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その
目的は、ターボ過給機での排気ガス温度の低下によるN
Oxの浄化能力の低下を抑えるターボ過給機付き筒内噴
射式エンジンの排気浄化装置を提供することである。
[0004] The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to reduce the temperature of exhaust gas in a turbocharger by reducing the temperature of N2.
An object of the present invention is to provide an exhaust purification device for a direct injection type engine with a turbocharger, which suppresses a decrease in the purification capability of Ox.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係るターボ過給機付き筒内噴射式エンジン
の排気浄化装置は、排気通路におけるターボ過給機下流
に排ガス中のNOxをトラップするトラップ触媒を備
え、エンジンの第1負荷運転領域では空燃比を理論空燃
比よりリーンとする成層燃焼を行うと共に、当該第1負
荷運転領域よりも高負荷の第2負荷運転領域では空燃比
を理論空燃比若しくは理論空燃比よりもリッチとする均
一燃焼を行うターボ過給機付き筒内噴射式エンジンの排
気浄化装置において、前記第1負荷運転領域において、
前記トラップ触媒がトラップしたNOx量を推定する推
定手段と、前記推定されたNOx量が閾値に達している
と判定されたならば当該成層燃焼を維持したままでエン
ジンの膨張行程に燃料を追加噴射することにより前記ト
ラップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチにする
空燃比設定手段とを具備する。
SUMMARY OF THE INVENTION To achieve the above object, an exhaust purification system for a direct injection type engine with a turbocharger according to the present invention is provided with NOx in exhaust gas downstream of the turbocharger in an exhaust passage. And a stratified charge combustion in which the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio in the first load operation region of the engine, and the engine is idle in the second load operation region having a higher load than the first load operation region. In the exhaust purification device of the in-cylinder injection type engine with a turbocharger that performs uniform combustion that makes the fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio, in the first load operation region,
Estimating means for estimating the amount of NOx trapped by the trap catalyst; and, if it is determined that the estimated amount of NOx has reached a threshold, additional fuel is injected into the expansion stroke of the engine while maintaining the stratified combustion. Air-fuel ratio setting means for enriching the air-fuel ratio of the exhaust gas passing through the trap catalyst.

【0006】また、好ましくは、前記空燃比設定手段
は、前記第2負荷運転領域に比べて前記第1負荷運転領
域での空燃比の空気量を増大する。
[0006] Preferably, the air-fuel ratio setting means increases an air amount of an air-fuel ratio in the first load operation region as compared with the second load operation region.

【0007】また、好ましくは、前記トラップ触媒の温
度を検出する検出手段を更に備え、前記空燃比設定手段
は、前記推定されたNOx量が閾値に達していると判定
されたときに当該検出されたトラップ触媒の温度が所定
温度以下ならば、前記エンジンの膨張行程に燃料を追加
噴射すると共に、前記推定されたNOx量が閾値に達し
ていると判定されたときに当該検出されたトラップ触媒
の温度が所定温度以上ならば、前記成層燃焼から均一燃
焼に切り換えることにより前記トラップ触媒を通過する
排気ガスの空燃比をリッチにする。
[0007] Preferably, the apparatus further comprises detecting means for detecting the temperature of the trap catalyst, wherein the air-fuel ratio setting means detects the detected NOx amount when it is determined that the amount has reached a threshold value. If the temperature of the trap catalyst is equal to or lower than a predetermined temperature, additional fuel is injected during the expansion stroke of the engine, and when it is determined that the estimated NOx amount has reached the threshold value, the detected trap catalyst is detected. If the temperature is equal to or higher than the predetermined temperature, the air-fuel ratio of the exhaust gas passing through the trap catalyst is made rich by switching from the stratified combustion to the uniform combustion.

【0008】また、好ましくは、前記検出手段は、前記
トラップ触媒の温度をエンジンの運転状態から間接的に
又はセンサから直接的に検出する。
Preferably, the detecting means detects the temperature of the trap catalyst indirectly from an operating state of the engine or directly from a sensor.

【0009】また、好ましくは、前記ターボ過給機上流
において排気ガスの一部を吸気管に還流させる排気還流
通路を備え、前記空燃比設定手段は、当該排気還流通路
から還流される排ガス量に応じて前記第1負荷運転領域
での圧縮行程に噴射する燃料を減じることにより前記ト
ラップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチにす
る。
Preferably, an exhaust gas recirculation passage for recirculating a part of exhaust gas to an intake pipe upstream of the turbocharger is provided, and the air-fuel ratio setting means controls an amount of exhaust gas recirculated from the exhaust gas recirculation passage. Accordingly, the air-fuel ratio of the exhaust gas passing through the trap catalyst is made rich by reducing the amount of fuel injected during the compression stroke in the first load operation range.

【0010】[0010]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、第1負荷運転領域において、トラップ触媒がト
ラップしたNOx量を推定すると共に、推定されたNO
x量が閾値に達していると判定されたならば当該成層燃
焼を維持したままでエンジンの膨張行程に燃料を追加噴
射することによりトラップ触媒を通過する排気ガスの空
燃比をリッチにすることにより、後燃えさせてターボ過
給機での排気ガス温度の低下によるNOxの浄化能力の
低下を抑えることができる。また、膨張行程での追加噴
射はエンジントルクには寄与しないため、リッチ化に伴
うトルクショックを抑制できる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, in the first load operation range, the amount of NOx trapped by the trap catalyst is estimated and the estimated NOx is estimated.
If it is determined that the x amount has reached the threshold, the air-fuel ratio of the exhaust gas passing through the trap catalyst is made rich by injecting additional fuel during the expansion stroke of the engine while maintaining the stratified combustion. Thus, it is possible to suppress a decrease in the NOx purification ability due to a decrease in exhaust gas temperature in the turbocharger after burning. Further, since the additional injection during the expansion stroke does not contribute to the engine torque, it is possible to suppress the torque shock accompanying the enrichment.

【0011】請求項2の発明によれば、第2負荷運転領
域に比べて第1負荷運転領域での空燃比の空気量を増大
することにより、リーン空燃比で運転される第1負荷運
転領域でのトルク低下を抑制できる。
According to the second aspect of the present invention, by increasing the air amount of the air-fuel ratio in the first load operation region as compared with the second load operation region, the first load operation region operated at a lean air-fuel ratio. , The decrease in torque can be suppressed.

【0012】請求項3の発明によれば、推定されたNO
x量が閾値に達していると判定されたときにトラップ触
媒の温度が所定温度以下ならば、エンジンの膨張行程に
燃料を追加噴射することにより後燃えさせてトラップ触
媒を早急に昇温できる。また、推定されたNOx量が閾
値に達していると判定されたときにトラップ触媒の温度
が所定温度以上ならば、成層燃焼から均一燃焼に切り換
えてトラップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチ
にすることにより、燃焼に寄与しない膨張行程での追加
噴射は行わないため燃費ロスを低減できる。
According to the third aspect of the present invention, the estimated NO
If the temperature of the trap catalyst is equal to or lower than the predetermined temperature when it is determined that the x amount has reached the threshold, the fuel can be post-burned by additionally injecting fuel during the expansion stroke of the engine, and the temperature of the trap catalyst can be quickly raised. If the temperature of the trap catalyst is equal to or higher than the predetermined temperature when it is determined that the estimated NOx amount has reached the threshold, the air-fuel ratio of the exhaust gas passing through the trap catalyst is switched by switching from stratified combustion to uniform combustion. By doing so, additional injection is not performed in the expansion stroke that does not contribute to combustion, so that fuel consumption loss can be reduced.

【0013】請求項4の発明によれば、トラップ触媒の
温度をエンジンの運転状態から間接的に又はセンサから
直接的に検出することにより、車両仕様に応じたシステ
ムを構成できる。
According to the fourth aspect of the present invention, the system according to the vehicle specifications can be configured by detecting the temperature of the trap catalyst indirectly from the operating state of the engine or directly from the sensor.

【0014】請求項5の発明によれば、ターボ過給機上
流において排気ガスの一部を吸気管に還流させる排気還
流通路を備え、当該排気還流通路から還流される排ガス
量に応じて第1負荷運転領域での圧縮行程に噴射する燃
料を減じることによりトラップ触媒を通過する排気ガス
の空燃比をリッチにすることにより、膨張行程にて噴射
した未燃燃料が吸気系に還流されて次の圧縮行程での空
燃比がリッチになりすぎるのを防止できる。
According to the fifth aspect of the present invention, an exhaust gas recirculation passage for recirculating a part of exhaust gas to the intake pipe upstream of the turbocharger is provided. By reducing the fuel injected in the compression stroke in the load operation range to make the air-fuel ratio of the exhaust gas passing through the trap catalyst rich, the unburned fuel injected in the expansion stroke is returned to the intake system and It is possible to prevent the air-fuel ratio in the compression stroke from becoming too rich.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る実施形態の
ターボ過給機付きエンジンの排気浄化装置について、添
付図面を参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an exhaust gas purifying apparatus for a turbocharged engine according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0016】尚、以下に説明する実施の形態は、本発明
の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を
逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したも
の、例えば、筒内噴射式エンジンだけでなくポート噴射
エンジンや、ガソリン、ディーゼル、その他の排気ガス
の浄化が必要な内燃機関に適用可能である。 [全体構成]図1に示すように、本実施形態のターボ過
給機付きエンジンは火花点火式の筒内噴射式エンジン1
(以下、「エンジン1」という。)であり、吸気弁2が
開かれたときに、吸気通路3から燃焼室4内に燃料燃焼
用のエアを吸入するようになっている。そして、この燃
焼室4内のエア中に、所定のタイミングで燃料噴射弁5
(燃料噴射装置)から燃料(ガソリン)が直接噴射さ
れ、混合気が形成される。
The embodiment described below is an example of a means for realizing the present invention, and the present invention is a modification or modification of the following embodiment without departing from the gist thereof, for example, an in-cylinder structure. The present invention can be applied to not only an injection type engine but also a port injection engine and an internal combustion engine which requires purification of gasoline, diesel, and other exhaust gas. [Overall Configuration] As shown in FIG. 1, an engine with a turbocharger according to this embodiment is a spark-ignition in-cylinder injection engine 1.
(Hereinafter, referred to as “engine 1”), and when the intake valve 2 is opened, air for fuel combustion is sucked into the combustion chamber 4 from the intake passage 3. Then, the fuel injection valve 5 is injected into the air in the combustion chamber 4 at a predetermined timing.
Fuel (gasoline) is directly injected from the (fuel injection device) to form an air-fuel mixture.

【0017】この混合気は、ピストン6によって圧縮さ
れ、所定のタイミングで点火プラグ7(火花点火装置)
により点火されて燃焼する。燃焼ガスすなわち排気ガス
は、排気弁8が開かれたときに排気通路9に排出され
る。
This air-fuel mixture is compressed by the piston 6, and at a predetermined timing, a spark plug 7 (spark ignition device)
It is ignited and burns. The combustion gas, that is, the exhaust gas, is discharged to the exhaust passage 9 when the exhaust valve 8 is opened.

【0018】燃料噴射弁5には、燃料供給通路10を介
して、高圧燃料ポンプ11によって燃料が供給される。
このように、高圧燃料ポンプ11が用いられているの
で、燃焼室4内が高圧となる圧縮行程後半でも支障なく
燃料噴射を行うことができる。燃料噴射弁5はスワール
型インジェクタであって、燃料噴射孔が燃焼室4に直接
臨むように配置されている。また、燃料噴射弁5は、ピ
ストン6が上死点位置近傍に位置するときに、該ピスト
ン6の頂部に形成されたキャビティ6a内に向けて燃料
を噴射できるように配置されている。これにより、圧縮
行程後半において燃料噴射弁5から噴射された燃料が、
キャビティ6aによってはね返され、点火プラグ7まわ
りに層状化(成層化)される。このように、燃料ないし
は混合気が層状化されてその着火性が高められるので、
空燃比を大幅にリーンにすることができ、燃費性能が高
められる。
The fuel is supplied to the fuel injection valve 5 by a high-pressure fuel pump 11 through a fuel supply passage 10.
As described above, since the high-pressure fuel pump 11 is used, fuel injection can be performed without any problem even in the latter half of the compression stroke in which the pressure in the combustion chamber 4 becomes high. The fuel injection valve 5 is a swirl type injector, and is arranged so that the fuel injection hole directly faces the combustion chamber 4. Further, the fuel injection valve 5 is arranged such that when the piston 6 is located near the top dead center position, fuel can be injected into a cavity 6 a formed at the top of the piston 6. Thereby, the fuel injected from the fuel injection valve 5 in the latter half of the compression stroke is
It is repelled by the cavity 6a and is stratified (stratified) around the spark plug 7. In this way, the fuel or mixture is stratified and its ignitability is enhanced,
The air-fuel ratio can be made significantly leaner, and fuel efficiency can be improved.

【0019】吸気通路3には、エア(吸気)の流れ方向
にみて、上流側から順に、エアを絞るエレキスロットル
バルブ12と、エアの流れを安定させるサージタンク2
1と、スワールを生成するために燃焼室4へのエアの流
入方向を調整するガス流動御弁13とが設けられてい
る。ここで、エレキスロットルバルブ12は、コントロ
ールユニット20(ECU)から出力される制御信号に
応じて作動する電気式アクチュエータ12aによって駆
動され、燃焼室4に流入するエア量を調節するようにな
っている。なお、図示していないが、エレキスロットル
バルブ12より上流側において、吸気通路3には、上流
側から順に、エア中のダスト等を除去するエアクリーナ
(図示せず)と、エア流量を検出するエアフローセンサ
と、後で説明するターボ式過給機15のブロワ(ポン
プ)と、ブロワにより加圧されて高温となったエアを冷
却するインタクーラとが設けられている。
In the intake passage 3, an electric throttle valve 12 for restricting the air and a surge tank 2 for stabilizing the air flow are arranged in order from the upstream side as viewed in the flow direction of the air (intake).
1 and a gas flow control valve 13 for adjusting the flow direction of air into the combustion chamber 4 to generate swirl. Here, the electric throttle valve 12 is driven by an electric actuator 12 a that operates according to a control signal output from the control unit 20 (ECU), and adjusts the amount of air flowing into the combustion chamber 4. . Although not shown, an air cleaner (not shown) that removes dust and the like in the air and an air flow that detects the air flow rate are arranged in the intake passage 3 upstream of the electric throttle valve 12 in order from the upstream side. A sensor, a blower (pump) of the turbocharger 15, which will be described later, and an intercooler for cooling air heated by the blower and having a high temperature are provided.

【0020】排気通路9には、排気流れ方向に沿って上
流側から順に、排気ガス中の酸素濃度ひいては空燃比を
検出するリニアO2センサ14(λ=1近傍で出力が逆
転する普通のλO2センサでもよい)と、ターボ過給機
15のタービン15aと、上流触媒コンバータ16と、
下流触媒コンバータ17とが設けられている。
A linear O 2 sensor 14 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas and, consequently, the air-fuel ratio in the exhaust passage 9 in order from the upstream side along the exhaust gas flow direction (a normal λO 2 ), a turbine 15a of the turbocharger 15, an upstream catalytic converter 16,
A downstream catalytic converter 17 is provided.

【0021】詳しくは図示していないが、上流触媒コン
バータ16は2ベッドタイプのものであって、その上流
側のベッドにはNOx、HC、CO等を浄化する三元触
媒が装填され、下流側のベッドには主としてNOxを浄
化するNOx浄化触媒が装填されている。なお、上流触
媒コンバータ16を1ベッドタイプとして、三元触媒の
みを装填するようにしてもよい。
Although not shown in detail, the upstream catalytic converter 16 is of a two-bed type, and a three-way catalyst for purifying NOx, HC, CO, etc. is mounted on the upstream bed thereof, The bed is mainly loaded with a NOx purification catalyst for purifying NOx. Note that the upstream catalytic converter 16 may be of a one-bed type and may be equipped with only a three-way catalyst.

【0022】また、下流触媒コンバータ17は1ベッド
タイプのものであって、空燃比がリーンで排気ガス中の
NOxをトラップし、空燃比がリッチ(λ<1)になっ
た時にNOxを放出しつつ排気ガス中のHCと反応して
2、N2、CO2に還元されることによりNOxを浄化
するNOxトラップ触媒が装填されている。なお、いず
れの触媒も、その温度が活性化温度以上になると十分な
浄化力を発揮するが、その温度が活性化温度より低い
と、十分な浄化力は得られない。
The downstream catalytic converter 17 is of a one-bed type, has a lean air-fuel ratio, traps NOx in exhaust gas, and releases NOx when the air-fuel ratio becomes rich (λ <1). A NOx trap catalyst for purifying NOx by reacting with HC in the exhaust gas and reducing it to H 2 , N 2 , and CO 2 is mounted. It should be noted that all the catalysts exhibit sufficient purifying power when their temperature is higher than the activation temperature, but when their temperatures are lower than the activation temperature, they cannot obtain sufficient purifying power.

【0023】また、上流及び下流触媒コンバータ16,
17には各触媒温度を直接的に検出する触媒温度センサ
16a,17aが配設されている。尚、両触媒16,1
7の温度はエンジン回転数、エンジン水温、始動後の経
過時間、排気ガス温度、空燃比などの運転状態から間接
的に推定することもできる。
The upstream and downstream catalytic converters 16,
17 is provided with catalyst temperature sensors 16a and 17a for directly detecting the temperature of each catalyst. In addition, both catalysts 16, 1
The temperature of 7 can also be indirectly estimated from operating conditions such as engine speed, engine water temperature, elapsed time after starting, exhaust gas temperature, air-fuel ratio, and the like.

【0024】また、エンジン1の排気通路9には、ター
ボ過給機15をバイパスするウエストゲート31が設け
られている。ウエストゲート31はウエストゲートバル
ブ32により開閉され、一般には過給圧が過剰に上昇す
るのを抑制する。
In the exhaust passage 9 of the engine 1, there is provided a wastegate 31 which bypasses the turbocharger 15. The wastegate 31 is opened and closed by a wastegate valve 32, and generally suppresses an excessive rise in the supercharging pressure.

【0025】更に、エンジン1には、排気通路9内の排
気ガスの一部を吸気通路3に還流させるEGR通路18
が設けられ、このEGR通路18に、EGRガス流量を
制御するEGR弁19が介設されている。なお、吸気弁
2は、可変バルブタイミング機構22により、その開弁
期間及び開閉タイミングを変えることができる。
Further, the engine 1 has an EGR passage 18 for recirculating a part of the exhaust gas in the exhaust passage 9 to the intake passage 3.
The EGR passage 18 is provided with an EGR valve 19 for controlling an EGR gas flow rate. The valve opening period and the opening / closing timing of the intake valve 2 can be changed by the variable valve timing mechanism 22.

【0026】コントロールユニット20は、エンジン1
の総合的な制御装置であって、各種制御情報に基づいて
種々のエンジン制御を行うようになっている。具体的に
は、コントロールユニット20には、吸入空気量、スロ
ットル開度、クランク角、エンジン回転数、エンジン水
温(エンジン温度)、空燃比等の各種制御情報が入力さ
れる。そして、コントロールユニット20は、これらの
制御情報に基づいて、燃料噴射弁5の燃料噴射量制御
(空燃比制御)及び噴射タイミング制御、点火プラグ7
の点火時期の制御(点火時期制御)、エレキスロットル
バルブ12の開度の制御、EGR弁19の開度の制御、
ガス流動制御弁13の開度の制御、吸気弁2の開弁期間
及び開閉タイミングの制御等を行う。
The control unit 20 includes the engine 1
, Which performs various engine controls based on various control information. Specifically, the control unit 20 receives various control information such as an intake air amount, a throttle opening, a crank angle, an engine speed, an engine water temperature (engine temperature), and an air-fuel ratio. The control unit 20 controls the fuel injection amount of the fuel injection valve 5 (air-fuel ratio control), the injection timing control, and the ignition plug 7 based on the control information.
Control of the ignition timing (ignition timing control), control of the opening of the electric throttle valve 12, control of the opening of the EGR valve 19,
The control of the opening degree of the gas flow control valve 13 and the control of the valve opening period and the opening / closing timing of the intake valve 2 are performed.

【0027】しかしながら、コントロールユニット20
によるエンジン1の通常の制御は一般に知られており、
またかかる通常の制御は本願発明の要旨とするところで
もないのでその説明を省略し、以下では本願発明の要旨
である排気ガス浄化にかかわる制御について説明する。 [排気ガス浄化制御]図2は上記エンジン1についての
空燃比マップである。このマップでは、エンジン回転数
とエンジン負荷とで規定されるエンジンの運転領域が、
空燃比がリーンな成層燃焼領域Aと、リッチな均一燃焼
領域Bと、燃料カット領域Cとに分割されている。
However, the control unit 20
The normal control of the engine 1 by
Further, since such normal control is not the gist of the present invention, the description thereof is omitted, and the control relating to the exhaust gas purification which is the gist of the present invention will be described below. [Exhaust Gas Purification Control] FIG. 2 is an air-fuel ratio map for the engine 1 described above. In this map, the operating range of the engine defined by the engine speed and the engine load is:
The air-fuel ratio is divided into a stratified combustion region A having a lean air-fuel ratio, a rich uniform combustion region B, and a fuel cut region C.

【0028】成層燃焼領域Aは、運転頻度の高い低〜中
回転、低〜中負荷側に設定されている。この領域Aで
は、空燃比が理論空燃比より大きくされる(λ>1)。
この領域Aでのリーン運転時は、燃料を圧縮行程中に噴
射し(後段噴射)、燃料を点火プラグ5の近傍に偏在さ
せて成層燃焼させる。このリーン運転時は、排気ガス中
のNOxがNOxトラップ触媒17にトラップされて燃
費性能と排気性能とが共に向上する。
The stratified combustion region A is set on the low to medium speed side and the low to medium load side where the operation frequency is high. In this region A, the air-fuel ratio is made larger than the stoichiometric air-fuel ratio (λ> 1).
During the lean operation in the region A, the fuel is injected during the compression stroke (second-stage injection), and the fuel is unevenly distributed near the ignition plug 5 to perform stratified combustion. During this lean operation, NOx in the exhaust gas is trapped by the NOx trap catalyst 17, and both the fuel economy performance and the exhaust performance are improved.

【0029】均一燃焼領域Bは、高速運転時や加速時等
の運転領域である高回転、高負荷側に設定されている。
この領域Bでは、空燃比が理論空燃比より小さくされる
か(λ<1)、あるいは理論空燃比とされる(λ=
1)。この領域Bでのリッチ運転時は、燃料を吸気行程
中に噴射し(前段噴射)、燃料を燃焼室4内で充分に気
化霧化させる。このリッチ運転時は、空燃比が理論空燃
比より小さくされたときは、NOxトラップ触媒17に
トラップされていたNOxが放出され、CO,HCと酸
化還元反応して良好なトルクが得られると共に排気性能
が向上する。一方、空燃比が理論空燃比とされたとき
は、排ガス中のCO,HC,NOxが三元触媒16によ
って同時に浄化される。
The uniform combustion region B is set on the high rotation speed and high load side, which is an operation region during high-speed operation or acceleration.
In this region B, the air-fuel ratio is set to be smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (λ <1) or the stoichiometric air-fuel ratio (λ =
1). During the rich operation in this region B, fuel is injected during the intake stroke (pre-stage injection), and the fuel is sufficiently vaporized and atomized in the combustion chamber 4. During the rich operation, when the air-fuel ratio is made smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, NOx trapped in the NOx trap catalyst 17 is released, and a good torque is obtained by performing an oxidation-reduction reaction with CO and HC, and an exhaust gas is obtained. Performance is improved. On the other hand, when the air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio, CO, HC, and NOx in the exhaust gas are simultaneously purified by the three-way catalyst 16.

【0030】燃料カット領域Cは、中〜高回転、低負荷
側に設定されている。この領域Cでは燃焼室4への燃料
噴射が停止される。
The fuel cut region C is set on the medium to high speed and low load side. In this region C, the fuel injection into the combustion chamber 4 is stopped.

【0031】なお、図2には、成層燃焼領域Aと均一燃
焼領域Bとの境界を符号「L」で示した。また、EGR
の実行領域を斜線で囲んで示した。このエンジン1で
は、低〜中回転、低〜中負荷の運転領域において、EG
R制御が実行される。その結果、成層燃焼領域Aのほぼ
全域と、均一燃焼領域Bの一部とにおいて、EGR制御
が実行される。このEGR制御は、例えば、燃焼室4内
の空燃比ないし排気ガスの空燃比が、各領域A,Bに応
じた目標空燃比となるように、EGR弁19の開度をフ
ィードバック制御して、EGRガス量を目標EGRガス
量に収束させる制御である。
In FIG. 2, the boundary between the stratified combustion region A and the uniform combustion region B is indicated by the symbol "L". Also, EGR
Are shown by hatching. In the engine 1, in the operating range of low to medium rotation and low to medium load, EG
R control is executed. As a result, EGR control is performed in substantially the entire stratified combustion region A and a part of the uniform combustion region B. In the EGR control, for example, the opening degree of the EGR valve 19 is feedback-controlled so that the air-fuel ratio in the combustion chamber 4 or the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes a target air-fuel ratio corresponding to each of the regions A and B. This is control for converging the EGR gas amount to the target EGR gas amount.

【0032】そして、上記エンジン制御においては、冷
間始動時(触媒活性化期間)には、燃料噴射弁5による
燃料噴射が、点火時期前の圧縮行程後半に実行される前
段燃料噴射と、点火時期後の膨張行程前半で実行される
後段燃料噴射とに分けて行われる。なお、前段燃料噴射
は、吸気行程又は圧縮行程前半で実行されてもよい。こ
こで、前段燃料噴射における燃料噴射量は、後段燃料噴
射における燃料噴射量以上となるように設定される。こ
れにより、前段燃焼(前段燃料噴射によって噴射された
燃料の燃焼)及び後段燃焼(後段燃料噴射によって噴射
された燃料の燃焼)により排気ガス温度が効果的に上昇
させられ、かつ後段燃焼で必要以上の未燃HCが排出さ
れるのが防止される。
In the engine control described above, during a cold start (catalyst activation period), the fuel injection by the fuel injection valve 5 is performed in the latter half of the compression stroke before the ignition timing, and the ignition of the fuel is started. It is performed separately from the latter stage fuel injection executed in the first half of the expansion stroke after the timing. The first-stage fuel injection may be performed in the first half of the intake stroke or the compression stroke. Here, the fuel injection amount in the first stage fuel injection is set to be equal to or larger than the fuel injection amount in the second stage fuel injection. As a result, the exhaust gas temperature is effectively increased by the pre-combustion (combustion of the fuel injected by the pre-stage fuel injection) and the post-combustion (combustion of the fuel injected by the post-stage fuel injection), and more than necessary in the post-combustion. Is prevented from being discharged.

【0033】ここで、後段燃料噴射の燃料噴射開始時期
は、ATDC30〜90°CAの範囲に設定される。こ
れにより、前段燃焼及び後段燃焼により排気ガス温度が
さらに効果的に上昇させられ、かつ後段燃焼で必要以上
の未燃HCが排出されるのがより有効に防止される。
Here, the fuel injection start timing of the latter-stage fuel injection is set in the range of ATDC 30 to 90 ° CA. As a result, the exhaust gas temperature is more effectively raised by the pre-combustion and the post-combustion, and more than necessary unburned HC is more effectively prevented from being discharged in the post-combustion.

【0034】また、点火プラグ7の点火時期は、圧縮上
死点以前に設定される。これにより、燃費性能の悪化を
抑制しつつ、両触媒16、17内の排気ガス浄化触媒の
昇温ないしは活性化を有効に促進することができる。
The ignition timing of the ignition plug 7 is set before the compression top dead center. As a result, it is possible to effectively promote the temperature rise or activation of the exhaust gas purifying catalyst in both the catalysts 16 and 17 while suppressing the deterioration of the fuel economy performance.

【0035】更に、このエンジン1においては成層燃焼
領域でEGRが行われるが、このEGR制御中に空燃比
をリッチに切り換えてNOxを放出するリッチスパイク
運転も並行して行われる。その場合に、リッチ運転時は
リーン運転時に比べて燃焼室4内の酸素濃度が低くな
り、且つEGRガス中に含まれる未燃の酸素濃度も低く
なるから、EGRガス量を通常のリーン運転時と同程度
に保っていると、燃焼室4内の酸素濃度が極端に低下し
て燃焼性悪化の問題が発生する。
Further, in the engine 1, EGR is performed in the stratified combustion region. During this EGR control, a rich spike operation for switching the air-fuel ratio to rich and releasing NOx is also performed in parallel. In this case, the oxygen concentration in the combustion chamber 4 becomes lower during the rich operation and the unburned oxygen concentration contained in the EGR gas becomes lower than during the lean operation. If it is kept at the same level as above, the oxygen concentration in the combustion chamber 4 will be extremely reduced, and the problem of deterioration in combustibility will occur.

【0036】そこで、このエンジン1のEGR制御で
は、リッチスパイク運転時は、通常のリーン運転時に比
べて、EGR量を減量する。これにより、新気量がその
分増加して、燃焼性悪化の不具合が抑制される。その場
合に、EGR量をゼロにまで減量すると、EGRの効果
が得られず、排気ガス中にNOx成分が多量に発生し
て、還元剤(CO,HC)がその発生したNOx成分の
浄化のほうに多量に消費されてしまい、本来のトラップ
NOxの浄化のほうに利用できる量が少なくなるので、
このエンジン1のEGR制御では、リッチスパイク運転
中もEGR量をゼロにせず、EGR量をゼロより大きい
所定量まで減量して、すなわちEGR制御を続行して、
NOx成分の発生量を抑制するようにしている。
Therefore, in the EGR control of the engine 1, the EGR amount is reduced during the rich spike operation as compared with the normal lean operation. As a result, the amount of fresh air is increased by that amount, and the problem of deterioration in combustibility is suppressed. In this case, if the EGR amount is reduced to zero, the effect of EGR cannot be obtained, and a large amount of NOx component is generated in the exhaust gas, and the reducing agent (CO, HC) purifies the generated NOx component. Because it will be consumed in large quantities and the amount available for purifying the original trap NOx will decrease.
In the EGR control of the engine 1, the EGR amount is not reduced to zero even during the rich spike operation, and the EGR amount is reduced to a predetermined amount larger than zero, that is, the EGR control is continued.
The generation amount of the NOx component is suppressed.

【0037】図2のマップのように制御されるエンジン
1は、下記(i)〜(iii)の特徴を有する。即ち、 (i)ターボ過給機15が排気ガス熱を吸収して排気ガ
ス温度が約100℃程度まで低下する。
The engine 1 controlled as shown in the map of FIG. 2 has the following features (i) to (iii). That is, (i) the turbocharger 15 absorbs the heat of the exhaust gas and the temperature of the exhaust gas falls to about 100 ° C.

【0038】(ii)点火プラグ7近傍の空燃比がリッ
チになり過ぎることによる成層燃焼領域での制約に対し
て、ターボ過給機15により空気充填量を増加させるこ
とで高負荷側(高負荷&高車速側)の成層燃焼領域を拡
大できる。
(Ii) In response to the restriction in the stratified combustion region caused by the air-fuel ratio in the vicinity of the ignition plug 7 becoming too rich, the air charge is increased by the turbocharger 15 to increase the load on the high load side (high load). (& High vehicle speed side).

【0039】(iii)膨張行程で追加噴射された未燃
燃料と排気ガス中の酸素とがタービン15aで撹拌され
て(撹拌効果)、未燃燃料が排気通路9内で再燃焼して
排気ガス温度が上昇し排気ガス中のHCが減少する。
(Iii) The unburned fuel additionally injected in the expansion stroke and oxygen in the exhaust gas are stirred by the turbine 15a (stirring effect), and the unburned fuel is reburned in the exhaust passage 9 and the exhaust gas is exhausted. The temperature rises and the HC in the exhaust gas decreases.

【0040】ところが、上記特徴を有するエンジン1に
対してNOxトラップ触媒を搭載して排気ガスを浄化す
る場合、下記(iv),(v)のような弊害が発生す
る。即ち、 (iv)低負荷運転が継続された場合、排気ガス温度が
低下することによりNOxトラップ触媒の温度が低下し
(最適な浄化特性を得られる温度は約350℃)、NO
xのトラップ能力が低下してしまう。
However, in the case where the exhaust gas is purified by mounting the NOx trap catalyst on the engine 1 having the above characteristics, the following problems (iv) and (v) occur. (Iv) When the low-load operation is continued, the temperature of the NOx trap catalyst decreases due to a decrease in the exhaust gas temperature (the temperature at which the optimum purification characteristics can be obtained is about 350 ° C.)
The trapping ability of x is reduced.

【0041】(v)タービン15aの撹拌効果により未
燃燃料が再燃焼し、NOxの還元剤であるHCが減少し
て放出されたNOxの浄化能力が低下してしまう。
(V) The unburned fuel is recombusted due to the stirring effect of the turbine 15a, and HC, which is a NOx reducing agent, is reduced, so that the ability to purify the released NOx is reduced.

【0042】そこで、上記弊害(iv)に対する対策と
して、本実施形態では下記(1)の制御を行う。即ち、
(1)NOxトラップ量を推定して所定NOx閾値に達
したならば、NOxトラップ触媒の温度が所定温度以下
のときに成層燃焼領域での運転のままで圧縮行程で燃料
を追加噴射して空燃比をリッチ(λ<1)に設定する。
NOxトラップ触媒の温度が所定温度以上のときには、
均一燃焼領域にして空気量を減少してリッチに設定す
る。
Therefore, in this embodiment, the following control (1) is performed as a countermeasure against the above-mentioned adverse effect (iv). That is,
(1) If the NOx trap amount is estimated and reaches a predetermined NOx threshold value, when the temperature of the NOx trap catalyst is equal to or lower than the predetermined temperature, fuel is additionally injected during the compression stroke while operating in the stratified charge combustion region, and the fuel is emptied. The fuel ratio is set to rich (λ <1).
When the temperature of the NOx trap catalyst is equal to or higher than a predetermined temperature,
It is set to rich by reducing the amount of air in the uniform combustion region.

【0043】一方、上記弊害(v)に対する対策とし
て、本実施形態では下記(2)〜(4)の制御を行う。
即ち、(2)NOx放出効果が減少する分だけ、NOx
トラップ触媒のNOxトラップ特性から決まる許容トラ
ップ量よりも少ない所定トラップ量に達したならば空燃
比をリッチに設定する。
On the other hand, in the present embodiment, the following controls (2) to (4) are performed as a countermeasure against the adverse effect (v).
That is, (2) NOx is reduced by an amount corresponding to the reduction of the NOx releasing effect.
When a predetermined trap amount smaller than the allowable trap amount determined from the NOx trap characteristic of the trap catalyst is reached, the air-fuel ratio is set to rich.

【0044】(3)NOx放出効果が減少する分だけ、
NOxトラップ触媒のNOx放出特性から決定される空
燃比のリッチ度合いよりも大きくする、或いはリッチ期
間を長くする。
(3) As much as the NOx releasing effect is reduced,
The air-fuel ratio is made larger than the rich degree determined from the NOx release characteristics of the NOx trap catalyst, or the rich period is made longer.

【0045】(4)空燃比をリッチに設定する際に、ウ
エストゲートバルブ32を開成して排気ガスがタービン
15aをバイパスするように制御する。詳しくは、ウエ
ストゲートバルブ32の制御は、NOxトラップ量が空
燃比のリッチ化を開始してから過給圧が低下するまでの
遅れ時間後にNOxトラップ触媒のNOxトラップ特性
から決まる許容トラップ量に達する時点で開成し、空燃
比のリッチ化を過給圧の変化に合わせて開始する。
(4) When the air-fuel ratio is set to be rich, the waste gate valve 32 is opened to control the exhaust gas to bypass the turbine 15a. More specifically, the control of the waste gate valve 32 reaches the allowable trap amount determined by the NOx trap characteristic of the NOx trap catalyst after a delay time from the start of enrichment of the air-fuel ratio to the reduction of the supercharging pressure. The engine is opened at the point in time, and the enrichment of the air-fuel ratio is started according to the change in the supercharging pressure.

【0046】上記制御により、空燃比のリッチ化開始か
ら空燃比がリッチになるまでの時間を短縮でき、ロスな
くNOx放出を実行できる。また、リーンに戻す際に
は、先ずウエストゲートバルブ32を閉成し、過給圧が
上昇してからリーン化させる。この構成により、空燃比
がリッチ雰囲気において成層燃焼領域下での過給圧不足
による失火などを防止できる。 [空燃比の制御態様]図3は、本実施形態の空燃比の制
御態様について説明するフローチャートである。
By the above control, the time from the start of enrichment of the air-fuel ratio to the enrichment of the air-fuel ratio can be reduced, and NOx emission can be executed without loss. When returning to the lean state, first, the waste gate valve 32 is closed, and the supercharging pressure is increased before the lean state. With this configuration, it is possible to prevent a misfire or the like due to insufficient boost pressure under a stratified combustion region in an atmosphere with a rich air-fuel ratio. [Control Mode of Air-Fuel Ratio] FIG. 3 is a flowchart illustrating a control mode of the air-fuel ratio of the present embodiment.

【0047】図3に示すように、ステップS1では、空
燃比がリーンな成層燃焼領域において、前回のNOx放
出終了時点から現在までにトラップされたNOxの積算
トラップ量Xを推定演算する。
As shown in FIG. 3, in step S1, an estimated trapping amount X of NOx trapped from the end of the previous NOx release to the present in a stratified combustion region having a lean air-fuel ratio is calculated.

【0048】次のステップS3では、タービン15aの
撹拌効果によるNOx放出遅れ時間Aを演算する。
In the next step S3, a NOx release delay time A due to the stirring effect of the turbine 15a is calculated.

【0049】ステップS5では、上記NOx放出遅れ時
間Aの間にトラップされるNOx増加量Bを推定演算す
る。
In step S5, the amount of NOx increase B trapped during the NOx release delay time A is estimated and calculated.

【0050】ステップS7では、上記積算トラップ量X
とNOx増加量Bとの和がNOxトラップ触媒のNOx
トラップ特性から決まる許容トラップ量X0を超えたか
否か判定し、許容トラップ量X0を下回るならば(ステ
ップS7でNO)、上記ステップS1にリターンして上
記処理を繰返し実行する。
In step S7, the integrated trap amount X
Is the sum of NOx increase B and NOx of the NOx trap catalyst.
It is determined whether or not the allowable trap amount X0 determined from the trap characteristics has been exceeded. If the allowable trap amount X0 is less than the allowable trap amount X0 (NO in step S7), the process returns to step S1 and repeats the above processing.

【0051】一方、ステップS7で許容トラップ量X0
に達したならば(ステップS7でYES)、ステップS
9に進み、空燃比をリッチに設定(リッチスパイク)し
てNOx放出を実行する。
On the other hand, in step S7, the allowable trap amount X0
Is reached (YES in step S7),
In step 9, the air-fuel ratio is set to rich (rich spike) and NOx is released.

【0052】ステップS11では、積算トラップ量Xの
推定演算を継続する。
In step S11, the calculation for estimating the accumulated trap amount X is continued.

【0053】ステップS13では、上記ステップS9で
NOx放出を開始してからNOx放出遅れ時間Aが経過
するまで積算トラップ量Xび推定演算を継続し、当該時
間Aが経過したならば(ステップS13でYES)、ス
テップS15でNOx放出量Yを演算する。
In step S13, the calculation of the integrated trap amount X and the estimation calculation are continued until the NOx release delay time A elapses from the start of NOx release in step S9, and if the time A has elapsed (step S13). YES), the NOx release amount Y is calculated in step S15.

【0054】ステップS17では残存NOxトラップ量
XYを演算し、ステップS19で残存NOxトラップ量
XYが零になるまで、NOx放出量Y及び残存NOxト
ラップ量XYの演算を継続する。
In step S17, the remaining NOx trap amount XY is calculated, and in step S19, the calculation of the NOx release amount Y and the remaining NOx trap amount XY is continued until the remaining NOx trap amount XY becomes zero.

【0055】ステップS19で残存NOxトラップ量X
Yが零になったならば(ステップS19でYES)、ス
テップS21で空燃比をリーン化してNOx放出を終了
する。 [NOxの積算トラップ量Xの演算]上記ステップS1
におけるNOxの積算トラップ量Xの推定は、図4に示
すフローチャートに従って行われるが、先に図5及び図
6を参照してこの推定の基本的な考え方を説明する。
In step S19, the remaining NOx trap amount X
If Y has become zero (YES in step S19), the air-fuel ratio is made lean in step S21, and the NOx release ends. [Calculation of NOx integrated trap amount X] Step S1
The estimation of the integrated trap amount X of NOx is performed according to the flowchart shown in FIG. 4. The basic concept of this estimation will be described first with reference to FIGS.

【0056】図5に示すように、リーン運転時は、時間
の経過と共に、NOxトラップ触媒17が単位時間当た
りにトラップできるNOxトラップ可能量Xdが減少し
ていき、トラップできずに通過させてしまうNOx通過
量Xfが増加していく。燃焼室4から最初に排気通路9
に排出される排気ガス中のNOx量をNOx初期排出量
(Raw・NOx量)Xbとする。NOxトラップ触媒
17は選択還元型触媒であって、リーン運転時にもある
程度の量のNOx成分を還元浄化する。その選択還元浄
化率を「α」、選択還元浄化量を「Xn」とすると、N
Oxトラップ触媒17に供給されるNOx供給量Xc
は、NOx初期排出量Xbから浄化量Xnを差し引いた
値となる。そして、そのNOx供給量XcからNOxト
ラップ可能量Xdを差し引いた残りの値がNOx通過量
Xfとなる。
As shown in FIG. 5, during the lean operation, the NOx trappable amount Xd that can be trapped per unit time by the NOx trap catalyst 17 decreases with time, and the NOx trap catalyst 17 passes without being trapped. The NOx passing amount Xf increases. First from the combustion chamber 4 to the exhaust passage 9
The amount of NOx in the exhaust gas discharged to the NOx is referred to as an initial NOx discharge amount (Raw · NOx amount) Xb. The NOx trap catalyst 17 is a selective reduction catalyst and reduces and purifies a certain amount of NOx components even during lean operation. Assuming that the selective reduction purification rate is “α” and the selective reduction purification amount is “Xn”, N
NOx supply amount Xc supplied to Ox trap catalyst 17
Is a value obtained by subtracting the purification amount Xn from the NOx initial discharge amount Xb. The remaining value obtained by subtracting the NOx trappable amount Xd from the NOx supply amount Xc is the NOx passage amount Xf.

【0057】図5に示す曲線a,bはNOx通過量Xf
の時間変化を表わす。実線aは排気ガス温度が低い場
合、破線bは高い場合である。積算トラップ量Xは、そ
の時点までの曲線a又はbと、供給量Xcとで囲まれた
面積で表わされる。図5には、排気ガス温度が低い場合
aを例にとり、斜線部分で示してある。
The curves a and b shown in FIG.
Represents the time change of. The solid line a indicates the case where the exhaust gas temperature is low, and the broken line b indicates the case where the exhaust gas temperature is high. The accumulated trap amount X is represented by an area surrounded by the curve a or b up to that point and the supply amount Xc. FIG. 5 shows a case where the exhaust gas temperature is low, as an example, and is indicated by hatching.

【0058】排気ガス温度が低い場合aのほうが、高い
場合bに比べて、瞬時NOxトラップ可能量Xdが長期
に亘って多く、したがってNOx通過量Xfが長期に亘
って少ない。つまり、NOxトラップ触媒17の浄化能
力が長期に亘って高水準に保たれる。また、同じく、排
気ガス温度が低い場合aのほうが、高い場合bに比べ
て、積算トラップ量Xが早期に大きくなる。しかし、上
記のように、NOxトラップ触媒17の浄化能力は高
い。したがって、積算トラップ量XだけでNOx放出処
理の開始を判断すると、浄化能力の高い触媒に対しては
早々とNOx放出処理を実行する一方、浄化能力の低い
触媒に対してはなかなかNOx放出処理を実行しないこ
とになって不合理である。
When the exhaust gas temperature is low, the instantaneous NOx trappable amount Xd is large over a long period of time, and therefore the NOx passage amount Xf is small over a long period of time, as compared with b when the exhaust gas temperature is high. That is, the purification ability of the NOx trap catalyst 17 is maintained at a high level for a long period of time. Similarly, when the exhaust gas temperature is low, the accumulated trap amount X is larger earlier than in the case b where the exhaust gas temperature is higher. However, as described above, the purification ability of the NOx trap catalyst 17 is high. Therefore, when the start of the NOx release process is determined only by the accumulated trap amount X, the NOx release process is executed promptly for the catalyst with high purification capability, while the NOx release process is easily performed for the catalyst with low purification capability. It is unreasonable not to run.

【0059】そこで、積算トラップ量Xが所定の許容量
以上となったときだけでなく、そのような判定条件とは
無関係に、瞬時NOxトラップ可能量Xdが所定量以下
に少なくなり、NOx通過量Xfが所定量以上に多くな
ったときにもNOx放出処理を開始することが好まし
い。これにより、NOxトラップ触媒17を通過して大
気に放出されるNOx量の増加を確実にくいとめること
ができる。
Therefore, not only when the accumulated trap amount X becomes equal to or more than a predetermined allowable amount, but also irrespective of such determination conditions, the instantaneous NOx trapping amount Xd becomes smaller than the predetermined amount, and the NOx passing amount becomes smaller. It is preferable to start the NOx release process also when Xf has exceeded a predetermined amount. This makes it difficult to reliably increase the amount of NOx released through the NOx trap catalyst 17 to the atmosphere.

【0060】また、瞬時NOxトラップ可能量Xdは、
積算トラップ量Xが多くなるほど小さくなる。すなわ
ち、積算トラップ量Xは、それ自身の値が大きくなるほ
ど、時間当たりの増加量が小さくなる。したがって、こ
の傾向を考慮に入れて、積算トラップ量Xの推定を行な
うことにより、その推定精度の向上が図られる。
Also, the instantaneous NOx trappable amount Xd is
It decreases as the accumulated trap amount X increases. That is, as the value of the accumulated trap amount X itself increases, the amount of increase per time decreases. Therefore, the estimation accuracy is improved by estimating the accumulated trap amount X in consideration of this tendency.

【0061】図6は、積算トラップ量Xの変化に対する
瞬時NOxトラップ可能量Xdの変化を示したものであ
る。前述したように、瞬時NOxトラップ可能量Xd
は、積算トラップ量Xが増大するに従って小さくなる。
ここで重要なことは、瞬時NOxトラップ可能量Xdが
常に瞬時NOxトラップ量Xeではないということであ
る。積算トラップ量Xは、実質的に、瞬時NOxトラッ
プ量Xeが積算された値である。
FIG. 6 shows a change in the instantaneous NOx trappable amount Xd with respect to a change in the integrated trap amount X. As described above, the instantaneous NOx trapping possible amount Xd
Becomes smaller as the integrated trap amount X increases.
What is important here is that the instantaneous NOx trapping amount Xd is not always the instantaneous NOx trapping amount Xe. The accumulated trap amount X is substantially a value obtained by integrating the instantaneous NOx trap amount Xe.

【0062】符号アで示すように、瞬時NOxトラップ
可能量Xdが、瞬時NOx供給量Xcより大きいとき
は、NOxトラップ触媒17には、瞬時NOx供給量X
cが全量トラップされるから、瞬時NOxトラップ量X
eの値としては、瞬時NOx供給量Xcが採用される。
これとは逆に、符号イで示すように、瞬時NOx供給量
Xcが、瞬時NOxトラップ可能量Xdより大きいとき
は、NOxトラップ触媒17には、瞬時NOx供給量X
cが全量トラップされず、一部を通過させてしまうか
ら、瞬時NOxトラップ量Xeの値としては、瞬時NO
xトラップ可能量Xdが採用される。
When the instantaneous NOx trapping amount Xd is greater than the instantaneous NOx supply amount Xc, the instantaneous NOx supply amount X
c is trapped, the instantaneous NOx trap amount X
The instantaneous NOx supply amount Xc is adopted as the value of e.
Conversely, when the instantaneous NOx supply amount Xc is larger than the instantaneous NOx trappable amount Xd, the instantaneous NOx supply amount Xc
c is not trapped in its entirety, but passes through a part thereof. Therefore, the value of the instantaneous NOx trap amount Xe is
The x trappable amount Xd is employed.

【0063】従って、瞬時NOx供給量Xcと、瞬時N
Oxトラップ可能量Xdとを比較して、小さいほうの値
を瞬時NOxトラップ量Xeとすることにより、当該瞬
時NOxトラップ量Xeが合理的に推定され、ひいて
は、積算トラップ量Xの推定精度が改善されることにな
る。そして、瞬時NOxトラップ可能量Xdが瞬時NO
xトラップ量Xeの値に採用されたときには、積算トラ
ップ量Xが多くなるほど瞬時NOxトラップ量Xeが小
さくなることになる。
Accordingly, the instantaneous NOx supply amount Xc and the instantaneous Nx
The instantaneous NOx trapping amount Xe is rationally estimated by comparing the smaller value with the Ox trapping possible amount Xd and setting the smaller value as the instantaneous NOx trapping amount Xe, thereby improving the estimation accuracy of the accumulated trapping amount X. Will be done. Then, the instantaneous NOx trappable amount Xd becomes equal to the instantaneous NO.
When adopted as the value of the x trap amount Xe, the instantaneous NOx trap amount Xe decreases as the integrated trap amount X increases.

【0064】積算トラップ量Xの推定は、まず、図4の
フローチャートのステップS31で、エンジン回転数と
アクセル開度とに基づいてエンジン負荷を演算すること
から始まる。次いで、ステップS32で、エンジン負荷
とエンジン回転数とに基づいてNOx初期排出量Xbを
設定する。ここで、NOx初期排出量Xbは、エンジン
負荷が大きいほど、またエンジン回転数が高いほど大き
い値に設定される。次いで、ステップS33で、排気ガ
ス温度とNOx初期排出濃度Cnとに基づいてNOxト
ラップ触媒17の選択還元浄化率αを設定する。選択還
元浄化率αは、排気ガス温度が高いほど小さい値に設定
され、NOx初期排出濃度Cnが高いほど大きい値に設
定される。
The estimation of the accumulated trap amount X starts by calculating the engine load based on the engine speed and the accelerator opening in step S31 of the flowchart of FIG. Next, in step S32, the NOx initial emission amount Xb is set based on the engine load and the engine speed. Here, the NOx initial emission amount Xb is set to a larger value as the engine load is larger and the engine speed is higher. Next, in step S33, the selective reduction purification rate α of the NOx trap catalyst 17 is set based on the exhaust gas temperature and the NOx initial exhaust concentration Cn. The selective reduction purification rate α is set to a smaller value as the exhaust gas temperature is higher, and is set to a larger value as the NOx initial exhaust concentration Cn is higher.

【0065】次いで、ステップS34で、選択還元浄化
率α及びNOx初期排出量XbからNOx供給量Xcを
設定する。NOx供給量Xcは、例えば下記式に従って
求められる。
Next, in step S34, the NOx supply amount Xc is set based on the selective reduction purification rate α and the NOx initial discharge amount Xb. The NOx supply amount Xc is obtained, for example, according to the following equation.

【0066】Xc=Xb×(1−α) ここで、選択還元浄化率αはゼロ以上1以下の数値であ
る(0≦α≦1)。また、(Xb×α)が選択還元浄化
量Xnである。
Xc = Xb × (1−α) Here, the selective reduction purification rate α is a numerical value from 0 to 1 (0 ≦ α ≦ 1). (Xb × α) is the selective reduction purification amount Xn.

【0067】次いで、ステップS35で、NOx供給量
Xc、積算トラップ量X、及び排気ガス温度からNOx
トラップ可能量Xdを設定する。NOxトラップ可能量
Xdは、NOx供給量Xcが多いほど大きい値に設定さ
れ、積算トラップ量Xが多いほど小さい値に設定され、
排気ガス温度が高いほど小さい値に設定される。
Next, in step S35, the NOx supply amount Xc, the integrated trap amount X, and the NOx
The trappable amount Xd is set. The NOx trappable amount Xd is set to a larger value as the NOx supply amount Xc is larger, and is set to a smaller value as the integrated trap amount X is larger.
The value is set to a smaller value as the exhaust gas temperature is higher.

【0068】次いで、ステップS36で、NOx供給量
XcとNOxトラップ可能量Xdとのうち小さいほうの
値をNOxトラップ量の今回値、すなわち瞬時NOxト
ラップ量Xeとする。そして、ステップS37で、この
瞬時NOxトラップ量Xeを積算トラップ量Xに加算す
ることにより、積算トラップ量Xを更新し、積算トラッ
プ量Xの今回値を得る。 [残存NOxトラップ量XYの演算]上記ステップS1
7における残存NOxトラップ量XYの推定は、図7に
示すフローチャートに従って行われ、まず、ステップS
41で、空燃比、排気ガス流量、残存NOxトラップ量
XY、及び排気ガス温度に基づいてNOx放出量の今回
値、すなわち瞬時NOx放出量Yeを設定する。ここ
で、瞬時NOx放出量Yeは、空燃比がリッチになるほ
ど大きい値に設定され、排気ガス流量が多いほど大きい
値に設定され、残存NOxトラップ量XYが多いほど大
きい値に設定され、排気ガス温度が高いほど大きい値に
設定される。
Next, in step S36, the smaller value of the NOx supply amount Xc and the NOx trappable amount Xd is set as the current value of the NOx trap amount, that is, the instantaneous NOx trap amount Xe. Then, in step S37, the accumulated trap amount X is updated by adding the instantaneous NOx trap amount Xe to the accumulated trap amount X, and the current value of the accumulated trap amount X is obtained. [Calculation of residual NOx trap amount XY] Step S1
The estimation of the remaining NOx trap amount XY in FIG. 7 is performed according to the flowchart shown in FIG.
At 41, the current value of the NOx release amount, that is, the instantaneous NOx release amount Ye is set based on the air-fuel ratio, the exhaust gas flow rate, the remaining NOx trap amount XY, and the exhaust gas temperature. Here, the instantaneous NOx release amount Ye is set to a larger value as the air-fuel ratio becomes richer, set to a larger value as the exhaust gas flow rate increases, and set to a larger value as the residual NOx trap amount XY increases. The higher the temperature, the larger the value.

【0069】そして、ステップS42で、この瞬時NO
x放出量Yeを残存NOxトラップ量XYから減算する
ことにより、残存NOxトラップ量XYを更新し、残存
NOxトラップ量XYの今回値を得る。 [ウエストゲートバルブの制御態様]図8は、本実施形
態のウエストゲートバルブの制御態様について説明する
フローチャートである。図9は、図8のフローを実施し
た場合の空燃比とNOxトラップ量の変化、過給圧及び
ウエストゲートバルブの動作タイミングを示すタイムチ
ャートである。
Then, in step S42, this instant NO
By subtracting the x release amount Ye from the remaining NOx trap amount XY, the remaining NOx trap amount XY is updated, and the current value of the remaining NOx trap amount XY is obtained. [Control Mode of Wastegate Valve] FIG. 8 is a flowchart for explaining a control mode of the wastegate valve of the present embodiment. FIG. 9 is a time chart showing changes in the air-fuel ratio and the NOx trap amount, the supercharging pressure, and the operation timing of the wastegate valve when the flow of FIG. 8 is implemented.

【0070】図8及び図9に示すように、ステップS5
1では、図3のステップS1と同様に、ウエストゲート
バルブ32が閉成され空燃比がリーンな成層運転領域に
おいて、前回のNOx放出終了時点から現在までのNO
xの積算トラップ量Xを推定演算する。
As shown in FIGS. 8 and 9, step S5
3, in the stratified operation region in which the waste gate valve 32 is closed and the air-fuel ratio is lean, as in step S1 in FIG.
Estimate calculation of the integrated trap amount X of x.

【0071】次のステップS53では、ウエストゲート
32開成後実際に過給圧が低下を開始するまでの過給圧
低下時間Cを演算する。
In the next step S53, a supercharging pressure reduction time C from when the waste gate 32 is opened until the supercharging pressure actually starts to decrease is calculated.

【0072】ステップS55では、上記過給圧低下時間
Cの間にトラップされるNOx増加量Dを推定演算す
る。これは、実際に過給圧が低下を開始するまでの遅れ
時間の間に増加するNOx増加量Dを考慮するための処
理である。
In step S55, the amount of NOx increase D trapped during the boost pressure reduction time C is estimated and calculated. This is a process for considering the NOx increase amount D that increases during the delay time until the boost pressure actually starts to decrease.

【0073】ステップS57では、上記積算トラップ量
XとNOx増加量Dとの和がNOxトラップ触媒のNO
xトラップ特性から決まる許容トラップ量X0を超えた
か否か判定し、許容トラップ量X0を下回るならば(ス
テップS57でNO)、上記ステップS51にリターン
して上記処理を繰返し実行する。
In step S57, the sum of the accumulated trap amount X and the NOx increase amount D is the NOx of the NOx trap catalyst.
It is determined whether or not the allowable trap amount X0 determined from the x trap characteristic has been exceeded. If the allowable trap amount X0 is less than the allowable trap amount X0 (NO in step S57), the process returns to step S51 to repeat the above processing.

【0074】一方、ステップS57で許容トラップ量X
0に達したならば(ステップS57でYES)、ステッ
プS59に進み、ウエストゲートバルブ32を開成す
る。
On the other hand, in step S57, the allowable trap amount X
If the value has reached 0 (YES in step S57), the flow advances to step S59 to open the wastegate valve 32.

【0075】ステップS61で過給圧が所定圧より低下
したならば(ステップS61でYES)、ステップS6
3に進み、空燃比をリッチに設定(リッチスパイク)し
てNOx放出を実行する。
If the supercharging pressure is lower than the predetermined pressure in step S61 (YES in step S61), step S6 is performed.
The program proceeds to 3, where the air-fuel ratio is set to rich (rich spike) and NOx emission is executed.

【0076】ステップS65では、積算トラップ量Xの
推定演算を継続する。
In step S65, the calculation of estimating the accumulated trap amount X is continued.

【0077】ステップS67では、ウエストゲートバル
ブ32閉成後実際に過給圧が上昇を開始するまでの過給
圧上昇時間Eを演算する。
In step S67, a boost pressure rising time E from when the wastegate valve 32 is closed until the boost pressure actually starts to increase is calculated.

【0078】ステップS69では、上記過給圧上昇時間
Eの間に放出されるNOx放出量Fを推定演算する。こ
れは、実際に過給圧が上昇を開始するまでの遅れ時間の
間に放出されるNOx放出量Fを考慮するための処理で
ある。
In step S69, the amount of NOx release F released during the boost pressure rising time E is estimated and calculated. This is a process for considering the NOx release amount F released during the delay time until the boost pressure actually starts increasing.

【0079】ステップS71では、図3のステップS1
7と同様に、NOx放出量Yを演算する。
At step S71, step S1 of FIG.
Similarly to 7, the NOx release amount Y is calculated.

【0080】ステップS73では残存NOxトラップ量
XYを演算し、ステップS75で残存NOxトラップ量
XYが零になるまで、NOx放出量Y及び残存NOxト
ラップ量XYの演算を継続する。
In step S73, the residual NOx trap amount XY is calculated, and in step S75, the calculation of the NOx release amount Y and the residual NOx trap amount XY is continued until the residual NOx trap amount XY becomes zero.

【0081】ステップS75で残存NOxトラップ量X
Yが零になったならば(ステップS75でYES)、ス
テップS77に進み、ウエストゲートバルブ32を閉成
する。
In step S75, the remaining NOx trap amount X
If Y becomes zero (YES in step S75), the process proceeds to step S77, and the wastegate valve 32 is closed.

【0082】ステップS79で過給圧が所定圧より上昇
したならば(ステップS79でYES)、ステップS8
1に進み、空燃比をリーン化してNOx放出を実行す
る。
If the supercharging pressure is higher than the predetermined pressure in step S79 (YES in step S79), step S8 is performed.
The routine proceeds to 1, and the air-fuel ratio is made lean to release NOx.

【0083】尚、上記ステップS51の積算トラップ量
及びS73の残存NOxトラップ量XYの演算は、上記
図4乃至図7で説明した通りである。 [EGR制御に基づく燃料噴射制御態様]図10は、本
実施形態のEGR制御に基づく燃料噴射制御態様につい
て説明するフローチャートである。
The calculation of the integrated trap amount in step S51 and the remaining NOx trap amount XY in S73 are as described with reference to FIGS. [Fuel Injection Control Based on EGR Control] FIG. 10 is a flowchart illustrating a fuel injection control based on EGR control according to the present embodiment.

【0084】図9に示すように、ステップS91では、
図3のステップS1と同様に、前回のNOx放出終了時
点から現在までのNOxの積算トラップ量Xを推定演算
する。
As shown in FIG. 9, in step S91,
As in step S1 of FIG. 3, the estimated trapping amount X of NOx from the end of the previous NOx release to the present is estimated and calculated.

【0085】次のステップS93では、上記積算トラッ
プ量XがNOxトラップ触媒のNOxトラップ特性から
決まる許容トラップ量X0を超えたか否か判定し、許容
トラップ量X0を下回るならば(ステップS93でN
O)、上記ステップS91にリターンして上記処理を繰
返し実行する。
In the next step S93, it is determined whether or not the accumulated trap amount X has exceeded the allowable trap amount X0 determined by the NOx trap characteristic of the NOx trap catalyst, and if it is lower than the allowable trap amount X0 (N in step S93).
O), the process returns to the step S91 to repeatedly execute the above processing.

【0086】一方、ステップS93で許容トラップ量X
0に達したならば(ステップS93でYES)、ステッ
プS95に進み、空燃比をリッチに設定(リッチスパイ
ク)してNOx放出を実行する。
On the other hand, in step S93, the allowable trap amount X
If it has reached 0 (YES in step S93), the process proceeds to step S95, in which the air-fuel ratio is set to rich (rich spike) and NOx emission is executed.

【0087】ステップS97では、積算トラップ量Xの
推定演算を継続する。
In step S97, the calculation for estimating the accumulated trap amount X is continued.

【0088】ステップS99では、NOxトラップ触媒
17の温度が所定温度を超えているか否か判定し、所定
温度を超えていないならば(ステップS99でNO)、
ステップS101に進み、膨張行程にて燃料を追加噴射
して空燃比をリッチに設定する。
In step S99, it is determined whether or not the temperature of the NOx trap catalyst 17 has exceeded a predetermined temperature. If the temperature has not exceeded the predetermined temperature (NO in step S99).
In step S101, fuel is additionally injected in the expansion stroke to set the air-fuel ratio to rich.

【0089】また、ステップS99で所定温度を超えて
いるならば(ステップS99でYES)、ステップS1
03に進み、均一運転領域において吸入空気量を減量し
て空燃比をリッチに設定する。
If the temperature exceeds the predetermined temperature in step S99 (YES in step S99), step S1
In step 03, the air-fuel ratio is set to be rich by reducing the intake air amount in the uniform operation region.

【0090】ステップS105では、EGR弁19が開
成されているならば(ステップS105でYES)、ス
テップS107に進み、EGR弁19の開度に応じて圧
縮行程での燃料噴射量を減量補正する。これにより、膨
張行程にて噴射した未燃燃料が吸気系に還流されて次の
圧縮行程での空燃比がリッチになりすぎるのを防止して
いる。
In step S105, if the EGR valve 19 is open (YES in step S105), the process proceeds to step S107, in which the fuel injection amount in the compression stroke is reduced and corrected according to the degree of opening of the EGR valve 19. This prevents the unburned fuel injected in the expansion stroke from being recirculated to the intake system and the air-fuel ratio in the next compression stroke from becoming too rich.

【0091】また、ステップS105でEGR弁19が
開成されていないならば(ステップS105でNO)、
燃料噴射量の減量補正を行わずに、ステップS109に
進む。
If the EGR valve 19 has not been opened in step S105 (NO in step S105),
The process proceeds to step S109 without performing the fuel injection amount decrease correction.

【0092】ステップS109ではNOx放出量Yを演
算する。
In step S109, the NOx release amount Y is calculated.

【0093】ステップS111では、図3のステップS
17と同様に、残存NOxトラップ量XYを演算し、ス
テップS113で残存NOxトラップ量XYが零になる
まで、ステップS99以降の処理を継続する。
In step S111, step S of FIG.
Similarly to step 17, the residual NOx trap amount XY is calculated, and the processing from step S99 is continued until the residual NOx trap amount XY becomes zero in step S113.

【0094】ステップS113で残存NOxトラップ量
XYが零になったならば(ステップS113でYE
S)、ステップS115に進み、空燃比をリーン化して
NOx放出を終了する。
If the residual NOx trap amount XY becomes zero in step S113 (YE in step S113)
S), the process proceeds to step S115, in which the air-fuel ratio is made lean and the NOx emission ends.

【0095】尚、上記図3及び図8で説明した制御態様
をエンジン負荷によって切り換えて実行してもよい。詳
しくは、エンジンが成層燃焼領域で車速が所定車速より
も低く排気ガス量(<所定量)の少ない低負荷運転状態
では図3の処理を実行する一方、車速が所定車速よりも
高く排気ガス量(>所定量)が多い高負荷運転状態では
図3又は図8のいずれか又は両方の処理を実行する。こ
のように制御する理由は、排気ガス量が少なければ、結
果的にタービン15aにほとんどの排気ガスが流れてウ
エストゲートを通過する排気ガス量も少ないため、ウエ
ストゲートバルブ32の開成によりタービン15aの撹
拌効果を抑えてHCを供給する効果が減じてしまうため
である。
Note that the control modes described with reference to FIGS. 3 and 8 may be switched and executed according to the engine load. More specifically, in a low load operation state in which the engine speed is lower than the predetermined vehicle speed and the exhaust gas amount (<predetermined amount) is small in the stratified combustion region, the processing in FIG. 3 is executed, while the exhaust gas amount is higher than the predetermined vehicle speed. In the high-load operation state where the (> predetermined amount) is large, one or both of the processes in FIG. 3 and FIG. 8 are executed. The reason for such control is that if the amount of exhaust gas is small, most of the exhaust gas flows to the turbine 15a as a result and the amount of exhaust gas passing through the wastegate is also small. This is because the effect of supplying HC while suppressing the stirring effect is reduced.

【0096】また、上記排気ガス量の少ない低負荷運転
領域では、空燃比のリッチ度合い、リッチ期間、許容ト
ラップ量のいずれかを変更して、又はこれらを組み合わ
せて制御してもよい。
In the low load operation region where the amount of exhaust gas is small, the control may be performed by changing any of the rich degree of the air-fuel ratio, the rich period, and the allowable trap amount, or by combining these.

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

【図1】本実施形態のエンジンの制御システム構成図で
ある。
FIG. 1 is a configuration diagram of an engine control system according to an embodiment.

【図2】本実施形態のエンジンについての空燃比マップ
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an air-fuel ratio map for the engine of the embodiment.

【図3】本実施形態の空燃比の制御態様について説明す
るフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a control mode of an air-fuel ratio according to the embodiment.

【図4】図3のNOxの積算トラップ量の推定手順を示
すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for estimating an integrated trap amount of NOx in FIG. 3;

【図5】NOxの積算トラップ量の推定理論を説明する
図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the theory of estimating the integrated trap amount of NOx.

【図6】NOxの積算トラップ量の推定理論を説明する
図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating the theory of estimating the integrated trap amount of NOx.

【図7】図3の残存NOxトラップ量の推定手順を示す
フローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for estimating a residual NOx trap amount in FIG. 3;

【図8】本実施形態のウエストゲートバルブの制御態様
について説明するフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating a control mode of the wastegate valve according to the present embodiment.

【図9】図8のフローを実施した場合の空燃比とNOx
トラップ量の変化、過給圧及びウエストゲートバルブの
動作タイミングを示すタイムチャートである。
FIG. 9 shows the air-fuel ratio and NOx when the flow of FIG. 8 is implemented.
6 is a time chart showing a change in a trap amount, a supercharging pressure, and an operation timing of a wastegate valve.

【図10】本実施形態のEGR制御に基づく燃料噴射制
御態様について説明するフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart illustrating a fuel injection control mode based on EGR control according to the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 2 吸気弁 3 吸気通路 4 燃焼室 5 燃料噴射弁 6 ピストン 7 点火プラグ 8 排気弁 9 排気通路 10 燃料供給通路 11 高圧燃料ポンプ 12 エレキスロットルバルブ 12a 電気式アクチュエータ 13 ガス流動制御弁 14 リニアO2センサ 15 ターボ過給機 15a タービン 16 上流触媒コンバータ(三元触媒) 17 下流触媒コンバータ(NOxトラップ触媒) 18 EGR通路 19 EGR弁 20 コントロールユニット 21 サージタンク 22 可変バルブタイミング機構 31 ウエストゲート 32 ウエストゲートバルブDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Intake valve 3 Intake passage 4 Combustion chamber 5 Fuel injection valve 6 Piston 7 Spark plug 8 Exhaust valve 9 Exhaust passage 10 Fuel supply passage 11 High-pressure fuel pump 12 Electric throttle valve 12a Electric actuator 13 Gas flow control valve 14 Linear O 2 Sensor 15 Turbocharger 15a Turbine 16 Upstream catalytic converter (three-way catalyst) 17 Downstream catalytic converter (NOx trap catalyst) 18 EGR passage 19 EGR valve 20 Control unit 21 Surge tank 22 Variable valve timing mechanism 31 Westgate 32 Westgate valve

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/20 F01N 3/24 R 3G301 3/24 T 4D048 3/28 301C 3/28 301 F02B 37/00 302F F02B 37/00 302 F02D 21/08 301C F02D 21/08 301 311B 311 23/00 E 23/00 J 23/02 K 23/02 Z 41/02 330A 41/02 330 330D 330E 330F 41/34 H 41/34 43/00 301G 43/00 301 301N 45/00 310Z 45/00 310 312Z 312 314R 314 314Z F02M 25/07 550C F02M 25/07 550 550G 550R B01D 53/36 101A 101B Fターム(参考) 3G005 EA16 FA35 GB28 GD07 GD11 GD14 GD16 HA04 HA12 HA18 JA02 JA12 JA16 JA36 JA39 JA45 JB17 3G062 BA02 BA09 CA06 DA02 FA12 GA01 GA04 GA05 GA06 GA14 GA17 GA21 3G084 BA08 BA09 BA11 BA13 BA15 BA20 DA10 EA11 EB12 EC01 EC03 FA00 FA10 FA27 FA28 FA29 FA33 3G091 AA10 AA11 AA12 AA17 AA24 AA28 AB03 AB04 AB05 AB06 BA14 BA15 BA19 BA33 CA13 CB02 CB03 CB05 CB07 CB08 DA01 DA02 DA04 DA10 DB06 DB07 DB11 DC01 EA01 EA05 EA07 EA16 EA17 EA18 EA30 EA31 EA34 FA12 FA13 FA14 FB10 FB11 FB12 FC10 GA06 HA36 HA39 HA42 HB03 HB05 HB06 3G092 AA06 AA09 AA11 AA17 AA18 BA02 BA04 BA07 BB01 BB06 BB12 BB13 DB03 FA17 GA03 GA16 HA06Z HA11Z HC00Z HD01Z HD02Z HD04Z HD05Z HE01Z HF08Z 3G301 HA04 HA11 HA13 HA16 HA19 JA25 KA06 KA23 LA00 LA01 LA07 LB04 MA01 MA11 MA19 MA23 MA27 NA08 NC02 ND02 NE01 NE06 PA11Z PA17Z PC00Z PD00Z PD02Z PD11Z PD12Z PE01Z PF03Z 4D048 AA06 AB07 CC38 CC44 DA01 DA02 DA03 DA08 DA13 DA20 EA04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F01N 3/20 F01N 3/24 R 3G301 3/24 T 4D048 3/28 301C 3/28 301 F02B 37/00 302F F02B 37/00 302 F02D 21/08 301C F02D 21/08 301 311B 311 23/00 E 23/00 J 23/02 K 23/02 Z 41/02 330A 41/02 330 330D 330E 330F 41/34 H41 / 34 43/00 301G 43/00 301 301N 45/00 310Z 45/00 310 312Z 312 314R 314 314Z F02M 25/07 550C F02M 25/07 550 550G 550R B01D 53/36 101A 101B F-term (reference) 3G005 EA16 FA35 GB28 GD07 GD11 GD14 GD16 HA04 HA12 HA18 JA 02 JA12 JA16 JA36 JA39 JA45 JB17 3G062 BA02 BA09 CA06 DA02 FA12 GA01 GA04 GA05 GA06 GA14 GA17 GA21 3G084 BA08 BA09 BA11 BA13 BA15 BA20 DA10 EA11 EB12 EC01 EC03 FA00 FA10 FA27 FA28 FA29 FA33 3G091 AA10 AB17 AA13 AB17 BA15 BA19 BA33 CA13 CB02 CB03 CB05 CB07 CB08 DA01 DA02 DA04 DA10 DB06 DB07 DB11 DC01 EA01 EA05 EA07 EA16 EA17 EA18 EA30 EA31 EA34 FA12 FA13 FA14 FB10 FB11 FB12 FC10 GA06 HA36 HA39 HA42 HB03 A09 AB02A09 BB06 BB12 BB13 DB03 FA17 GA03 GA16 HA06Z HA11Z HC00Z HD01Z HD02Z HD04Z HD05Z HE01Z HF08Z 3G301 HA04 HA11 HA13 HA16 HA19 JA25 KA06 KA23 LA00 LA01 LA07 LB04 MA01 MA11 MA19 MA23 MA27 NA08 NC02 ND02 NE01Z01 PD02 PD01 PDZ AB07 CC38 CC44 DA01 DA02 DA03 DA08 DA13 DA20 EA04

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排気通路におけるターボ過給機下流に排
ガス中のNOxをトラップするトラップ触媒を備え、エ
ンジンの第1負荷運転領域では空燃比を理論空燃比より
リーンとする成層燃焼を行うと共に、当該第1負荷運転
領域よりも高負荷の第2負荷運転領域では空燃比を理論
空燃比若しくは理論空燃比よりもリッチとする均一燃焼
を行うターボ過給機付き筒内噴射式エンジンの排気浄化
装置において、 前記第1負荷運転領域において、前記トラップ触媒がト
ラップしたNOx量を推定する推定手段と、 前記推定されたNOx量が閾値に達していると判定され
たならば当該成層燃焼を維持したままでエンジンの膨張
行程に燃料を追加噴射することにより前記トラップ触媒
を通過する排気ガスの空燃比をリッチにする空燃比設定
手段とを具備することを特徴とするターボ過給機付き筒
内噴射式エンジンの排気浄化装置。
1. A trap catalyst for trapping NOx in exhaust gas is provided downstream of a turbocharger in an exhaust passage. In a first load operation region of the engine, stratified combustion is performed in which an air-fuel ratio is leaner than a stoichiometric air-fuel ratio. In the second load operation region where the load is higher than the first load operation region, the exhaust gas purification device of the direct injection engine with a turbocharger that performs uniform combustion with the air-fuel ratio being richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio. In the first load operation region, estimating means for estimating the amount of NOx trapped by the trap catalyst, and if it is determined that the estimated amount of NOx has reached a threshold, the stratified combustion is maintained. Air-fuel ratio setting means for enriching the air-fuel ratio of exhaust gas passing through the trap catalyst by additionally injecting fuel during the expansion stroke of the engine. Exhaust gas purifying apparatus for a turbocharged direct injection type engine according to claim Rukoto.
【請求項2】 前記空燃比設定手段は、前記第2負荷運
転領域に比べて前記第1負荷運転領域での空燃比の空気
量を増大することを特徴とする請求項1に記載のターボ
過給機付き筒内噴射式エンジンの排気浄化装置。
2. The turbocharger according to claim 1, wherein the air-fuel ratio setting means increases an air amount of an air-fuel ratio in the first load operation range as compared with the second load operation range. Exhaust gas purification device for in-cylinder injection type engine with feeder.
【請求項3】 前記トラップ触媒の温度を検出する検出
手段を更に備え、前記空燃比設定手段は、前記推定され
たNOx量が閾値に達していると判定されたときに当該
検出されたトラップ触媒の温度が所定温度以下ならば、
前記エンジンの膨張行程に燃料を追加噴射すると共に、
前記推定されたNOx量が閾値に達していると判定され
たときに当該検出されたトラップ触媒の温度が所定温度
以上ならば、前記成層燃焼から均一燃焼に切り換えるこ
とにより前記トラップ触媒を通過する排気ガスの空燃比
をリッチにすることを特徴とする請求項1又は2に記載
のターボ過給機付き筒内噴射式エンジンの排気浄化装
置。
3. The apparatus according to claim 2, further comprising a detecting unit configured to detect a temperature of the trap catalyst, wherein the air-fuel ratio setting unit determines the detected trap catalyst when the estimated NOx amount is determined to have reached a threshold value. If the temperature is below the predetermined temperature,
Injecting additional fuel during the expansion stroke of the engine,
If the detected temperature of the trap catalyst is equal to or higher than the predetermined temperature when it is determined that the estimated NOx amount has reached the threshold, the exhaust gas passing through the trap catalyst is switched from the stratified combustion to the uniform combustion. The exhaust gas purifying apparatus for a direct injection engine with a turbocharger according to claim 1 or 2, wherein the air-fuel ratio of the gas is made rich.
【請求項4】 前記検出手段は、前記トラップ触媒の温
度をエンジンの運転状態から間接的に又はセンサから直
接的に検出することを特徴とする請求項3に記載のター
ボ過給機付き筒内噴射式エンジンの排気浄化装置。
4. The cylinder with a turbocharger according to claim 3, wherein the detection unit detects the temperature of the trap catalyst indirectly from an operating state of the engine or directly from a sensor. Exhaust gas purification system for injection engines.
【請求項5】 前記ターボ過給機上流において排気ガス
の一部を吸気管に還流させる排気還流通路を備え、前記
空燃比設定手段は、当該排気還流通路から還流される排
ガス量に応じて前記第1負荷運転領域での圧縮行程に噴
射する燃料を減じることにより前記トラップ触媒を通過
する排気ガスの空燃比をリッチにすることを特徴とする
請求項1乃至4のいずれか1項に記載のターボ過給機付
き筒内噴射式エンジンの排気浄化装置。
5. An exhaust gas recirculation passage for recirculating a part of exhaust gas to an intake pipe upstream of the turbocharger, wherein the air-fuel ratio setting means is configured to control the air-fuel ratio according to an amount of exhaust gas recirculated from the exhaust gas recirculation passage. 5. The air-fuel ratio of exhaust gas passing through the trap catalyst is made rich by reducing fuel injected in a compression stroke in a first load operation range, according to claim 1. Exhaust purification system for in-cylinder injection engine with turbocharger.
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