JP2005048748A - Automatic combustion control device of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To perform the optimum permission/continuation/inhibition of combustion by realizing combustion without deterioration of smoke even if the air fuel ratio is made rich when an exhaust emission temperature rise request or an under-stoichio rich operation request is given on the basis of the state of an exhaust emission control device (NOx trap catalyst and DPF (diesel particulate filter)). <P>SOLUTION: Main combustion for generating main torque and preliminary combustion prior to the main combustion are performed (step 101), fuel injection is controlled to cause at least one preliminary combustion near the upper dead center, the fuel injection is controlled to start the main combustion after the end of the preliminary combustion, and on the other hand, the DPF temperature of an engine is detected. According to the above temperature state, the combustion performed by the preliminary combustion and the main combustion is inhibited (step 108). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関の燃焼制御装置に関する。   The present invention relates to a combustion control device for an internal combustion engine.

従来、特許文献1に開示されているように、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置において、触媒の昇温を促す時などに、エンジンの要求トルクに対応する基本燃料噴射量の燃料を、燃料噴射弁により、各気筒の圧縮上死点近傍で3回に分割して噴射させることが知られている。なお、これに併せて、燃料噴射量を増量してもよいことも知られている。
特開2000−320386号公報
Conventionally, as disclosed in Patent Document 1, in a fuel injection device for a diesel engine, when the temperature of the catalyst is urged, the fuel of the basic fuel injection amount corresponding to the required torque of the engine is supplied by the fuel injection valve. It is known that the fuel is divided into three injections in the vicinity of the compression top dead center of each cylinder. In addition to this, it is also known that the fuel injection amount may be increased.
JP 2000-320386 A

しかしながら、特許文献1に記載の装置においては、分割噴射された燃料による燃焼が継続するように燃料を噴射しているため、最初に噴射された燃料の火炎中に燃料を噴射していくこととなり、2回目以降に噴射された燃料が拡散燃焼主体の燃焼となってしまう。このような燃焼状態で空燃比を小さくしていくと、スモークの大幅な悪化は避けられないという問題があった。   However, in the apparatus described in Patent Document 1, since the fuel is injected so that the combustion by the split injected fuel continues, the fuel is injected into the flame of the initially injected fuel. The fuel injected after the second time becomes the combustion mainly of diffusion combustion. When the air-fuel ratio is reduced in such a combustion state, there has been a problem that a significant deterioration of smoke is inevitable.

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、排気温度を上昇させるときなどに、空燃比をリッチ化してもスモークの悪化を招くことのない燃焼を実現することを目的とする。また、この燃焼の許可・継続・禁止を最適に行うことを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to realize combustion that does not cause smoke deterioration even when the air-fuel ratio is enriched, for example, when the exhaust gas temperature is raised. Another object is to optimally permit, continue, and prohibit this combustion.

そのため本発明では、主トルクを発生させる主燃焼と、主燃焼に先立ってなされる予備燃焼とを行わせ、予備燃焼の少なくとも1つが上死点近傍で起こるように燃料噴射を制御し、主燃焼は予備燃焼が終了した後に開始するように燃料噴射を制御する一方、機関の各状態を検知し、この状態の少なくとも1つによって、予備燃焼と主燃焼とによる燃焼を禁止する。   Therefore, in the present invention, the main combustion for generating the main torque and the preliminary combustion performed prior to the main combustion are performed, and the fuel injection is controlled so that at least one of the preliminary combustion occurs in the vicinity of the top dead center. Controls the fuel injection to start after the pre-combustion is completed, while detecting each state of the engine, and prohibits the combustion by the pre-combustion and the main combustion by at least one of the states.

本発明によれば、予備燃焼により筒内温度を高め、予備燃焼が終了した後に主燃焼が開始することで、主燃焼は予混合燃焼が主体となり、排気温度の上昇やリッチ空燃比を実現できる。さらに機関の各状態に応じて、予備燃焼と主燃焼とによる燃焼の禁止を最適に行うため、排気浄化装置の過熱及びスモークの悪化を防止できる。   According to the present invention, the in-cylinder temperature is increased by pre-combustion, and main combustion starts after the pre-combustion is completed, so that the main combustion is mainly premixed combustion, and the exhaust temperature can be increased and a rich air-fuel ratio can be realized. . Further, since the prohibition of combustion by the preliminary combustion and the main combustion is optimally performed according to each state of the engine, it is possible to prevent overheating of the exhaust purification device and deterioration of smoke.

以下、図面を用いて本発明の第1の実施形態について説明する。
図1は、内燃機関(ここでは軽油を燃料とするディーゼルエンジンとし、以下「エンジン」と称する)1の制御装置の構成図である。
エンジン1の吸気系では、吸気通路2の上流にターボチャージャ(過給機)3の吸気コンプレッサ3aが配置されており、吸入空気は、吸気コンプレッサ3aによって過給され、インタークーラ4で冷却され、吸気絞り弁6を通過した後、コレクタを経て、各気筒の燃焼室内へ流入する。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram of a control device of an internal combustion engine (here, a diesel engine using light oil as a fuel, hereinafter referred to as an “engine”) 1.
In the intake system of the engine 1, an intake compressor 3a of a turbocharger (supercharger) 3 is disposed upstream of the intake passage 2, and the intake air is supercharged by the intake compressor 3a and cooled by the intercooler 4, After passing through the intake throttle valve 6, it flows into the combustion chamber of each cylinder through the collector.

燃料(軽油)は、コモンレール式燃料噴射装置により、すなわち燃料噴射ポンプ8により高圧化されてコモンレール9に送られ、各気筒の燃料噴射弁10から燃焼室内へ直接噴射される。そして、燃焼室内に流入した空気と噴射された燃料とは、ここで圧縮着火により燃焼し、排気は排気通路12へ流出する。
排気通路12へ流出した排気の一部は、EGRガスとして、EGR通路11によりEGR弁19を介して吸気側へ還流される。排気の残りは可変ノズル型のターボチャージャ3の排気タービン3bを通り、これを駆動する。
The fuel (light oil) is increased in pressure by the common rail fuel injection device, that is, the fuel injection pump 8, sent to the common rail 9, and directly injected from the fuel injection valve 10 of each cylinder into the combustion chamber. The air flowing into the combustion chamber and the injected fuel are combusted by compression ignition here, and the exhaust gas flows out to the exhaust passage 12.
A part of the exhaust gas flowing into the exhaust passage 12 is recirculated to the intake side through the EGR valve 19 through the EGR passage 11 as EGR gas. The remainder of the exhaust passes through the exhaust turbine 3b of the variable nozzle type turbocharger 3 and drives it.

ここで、排気通路12の排気タービン3bの下流には、排気浄化装置(触媒)としてのNOxトラップ触媒13と、ディーゼルパティキュレートフィルタ(Diesel Particulate Filter;以下「DPF」という)14とを配置している。
このNOxトラップ触媒13は、排気空燃比がリーン(酸素過剰状態)の時に流入する排気中のNOxをトラップし、排気空燃比がリッチ(燃料過剰状態)の時にトラップしたNOxを脱離浄化する。なお、NOxトラップ触媒13は、貴金属などの酸化触媒(Ptなどの貴金属)を担持させて、流入する排気成分(HC、CO)を酸化する機能を持たせてある。
Here, downstream of the exhaust turbine 3 b in the exhaust passage 12, a NOx trap catalyst 13 as an exhaust purification device (catalyst) and a diesel particulate filter (hereinafter referred to as “DPF”) 14 are arranged. Yes.
The NOx trap catalyst 13 traps NOx in the exhaust gas that flows when the exhaust air-fuel ratio is lean (oxygen excess state), and desorbs and purifies the trapped NOx when the exhaust air-fuel ratio is rich (fuel excess state). The NOx trap catalyst 13 carries an oxidation catalyst (noble metal such as Pt) such as a noble metal and has a function of oxidizing the exhaust components (HC, CO) that flow in.

DPF14は、排気中の排気微粒子(PM:Particulate Matter)を捕集するPMトラップ機能を有する。なお、このDPF14にも酸化触媒(貴金属)を担持させて、流入する排気成分(HC、CO)を酸化する機能を持たせてある。
なお、NOxトラップ触媒13とDPF14とは、逆にしてもよいし、DPF14にNOxトラップ触媒13を担持させて一体に構成してもよいし、酸化触媒を担持させた触媒をNOxトラップ触媒13とDPF14とは別に独立して配置してもよい。
The DPF 14 has a PM trap function that collects exhaust particulate matter (PM) in the exhaust. The DPF 14 also carries an oxidation catalyst (noble metal) and has a function of oxidizing the exhaust components (HC, CO) flowing in.
The NOx trap catalyst 13 and the DPF 14 may be reversed, or the NOx trap catalyst 13 may be supported integrally on the DPF 14, or the catalyst that supports the oxidation catalyst may be combined with the NOx trap catalyst 13. You may arrange | position independently separately from DPF14.

エンジンコントロールユニット(以下「ECU」と称する)には、エンジン1の制御のため、エンジン回転速度Ne検出用のクランク角センサ(回転速度センサ)20、アクセル開度APO検出用のアクセル開度センサ21から、信号が入力されている。
また、NOxトラップ触媒13の温度(触媒温度)を検出する触媒温度センサ22、排気通路12のDPF14の入口側にて排気圧力を検出する排気圧力センサ17、DPF14の温度(DPF温度)を検出するDPF温度センサ23、排気通路12のDPF14出口側にて排気空燃比λを検出する空燃比センサ16、更に、スモーク濃度を検出するスモーク濃度センサ18が設けられ、これらの信号もECU25に入力されている。但し、NOxトラップ触媒13の温度やDPF14の温度は、これらの下流側に排気温度センサを設けて、排気温度より間接的に検出するようにしてもよい。
In order to control the engine 1, an engine control unit (hereinafter referred to as “ECU”) includes a crank angle sensor (rotational speed sensor) 20 for detecting the engine rotational speed Ne and an accelerator opening sensor 21 for detecting the accelerator opening APO. From, the signal is input.
Further, a catalyst temperature sensor 22 for detecting the temperature of the NOx trap catalyst 13 (catalyst temperature), an exhaust pressure sensor 17 for detecting exhaust pressure on the inlet side of the DPF 14 in the exhaust passage 12, and a temperature of the DPF 14 (DPF temperature) are detected. A DPF temperature sensor 23, an air-fuel ratio sensor 16 for detecting the exhaust air-fuel ratio λ on the outlet side of the DPF 14 in the exhaust passage 12, and a smoke concentration sensor 18 for detecting smoke concentration are provided, and these signals are also input to the ECU 25. Yes. However, the temperature of the NOx trap catalyst 13 and the temperature of the DPF 14 may be detected indirectly from the exhaust temperature by providing an exhaust temperature sensor downstream of these.

ECU25は、これらの入力信号に基づいて、燃料噴射弁10によるメイン噴射及びこれに先立ってなされる少なくとも1回の予備噴射の燃料噴射量及び噴射時期制御のための燃料噴射弁10への燃料噴射指令信号、吸気絞り弁6への開度指令信号、EGR弁19への開度指令信号等を出力する。
ここにおいて、ECU25では、DPF14に捕集されて堆積したPMの浄化(DPF再生)、NOxトラップ触媒13にトラップされて堆積したNOxの浄化(NOx再生)、NOxトラップ触媒13のSOx被毒によりこれに堆積したSOxの浄化(SOx再生)のための排気浄化制御を行うようにしており、かかる排気浄化制御について、以下に説明する。
Based on these input signals, the ECU 25 performs fuel injection to the fuel injection valve 10 for controlling the fuel injection amount and injection timing of main injection by the fuel injection valve 10 and at least one preliminary injection performed prior thereto. A command signal, an opening command signal to the intake throttle valve 6, an opening command signal to the EGR valve 19, and the like are output.
Here, the ECU 25 purifies the PM collected and accumulated in the DPF 14 (DPF regeneration), purifies the NOx trapped and accumulated in the NOx trap catalyst 13 (NOx regeneration), and performs SOx poisoning on the NOx trap catalyst 13. Exhaust gas purification control for purifying SOx deposited on the gas (SOx regeneration) is performed, and the exhaust gas purification control will be described below.

NOxトラップ触媒13若しくはDPF14の浄化能力を回復させるための制御として、ECU25は、エンジン1の運転条件を変更する。例えば、ストイキ(理論空燃比:λ=1)以下のリッチ運転要求があった場合に、吸気絞り弁6の開度を小さくするように制御してエンジン1に供給する空気量を減少させること、または、燃料噴射ポンプ8を制御して燃料噴射弁10から噴射する燃料量を増加させる。   As control for recovering the purification ability of the NOx trap catalyst 13 or DPF 14, the ECU 25 changes the operating condition of the engine 1. For example, when there is a rich operation request less than stoichiometric (theoretical air-fuel ratio: λ = 1), the amount of air supplied to the engine 1 is reduced by controlling the opening of the intake throttle valve 6 to be small, Alternatively, the fuel injection pump 8 is controlled to increase the amount of fuel injected from the fuel injection valve 10.

なお、DPF14の再生を行う際は、目標空燃比λを1〜1.4の間(1≦λ≦1.4)で制御し、且つDPF14の温度を600℃以上(DPF温度≧600℃)にして運転をする必要がある。
ここで、リーン条件の常用運転領域では、初期の急激な燃焼を緩和するためにパイロット噴射を通常行っており、このパイロット噴射時期は40〜10°BTDC(下死点より前のクランク角時期)、パイロット噴射量は1〜3mm3/st、メイン噴射時期は10〜−5°BTDC程度で、パイロット噴射とメイン噴射との間隔は10〜30°CA(クランク角)程度の設定を行っている。
When the DPF 14 is regenerated, the target air-fuel ratio λ is controlled between 1 and 1.4 (1 ≦ λ ≦ 1.4), and the temperature of the DPF 14 is 600 ° C. or more (DPF temperature ≧ 600 ° C.). It is necessary to drive.
Here, in the normal operation region under the lean condition, pilot injection is normally performed to alleviate initial rapid combustion, and this pilot injection timing is 40 to 10 ° BTDC (crank angle timing before bottom dead center). The pilot injection amount is 1 to 3 mm 3 / st, the main injection timing is about 10 to −5 ° BTDC, and the interval between the pilot injection and the main injection is set to about 10 to 30 ° CA (crank angle). .

通常の運転から、DPF14の再生や硫黄被毒解除等の低空燃比で且つ高排気温度を実現するためには、吸気量を絞る必要がある。ところが、吸気量を絞った場合、筒内の圧縮端温度(圧縮行程上死点近傍における筒内雰囲気温度)が低下してしまうことから、燃焼が不安定となり、通常のリーン運転と同じようなパイロット噴射の設定では主噴射の噴射時期を進角する必要がある(図13参照。これを「第1例」とする)。   In order to realize a low air-fuel ratio and high exhaust temperature such as regeneration of the DPF 14 and cancellation of sulfur poisoning from normal operation, it is necessary to reduce the intake air amount. However, if the intake air amount is reduced, the compression end temperature in the cylinder (in-cylinder atmosphere temperature in the vicinity of the compression stroke top dead center) decreases, so that the combustion becomes unstable and is similar to the normal lean operation. In the pilot injection setting, it is necessary to advance the injection timing of the main injection (see FIG. 13, which is referred to as “first example”).

このような燃料噴射量と噴射時期との設定では、排温を上げるために噴射時期をリタード(遅角)させたくとも、燃焼が不安定になってしまうことから、リタードにも限界があり、例えば硫黄被毒解除をするために、目標λが1以下(λ≦1)及び排気温度が600℃以上(排気温度≧600℃)とする目標値を実現することは難しい。
そこで、特許文献1に記載のように主噴射を分割することで噴射時期のリタード限界を広げ、高排温と低空燃比とを実現することが可能となってきた(図14参照。これを「第2例」とする)。
In such setting of fuel injection amount and injection timing, even if you want to retard (retard) the injection timing to raise the exhaust temperature, the combustion becomes unstable, so there is a limit to the retard, For example, in order to cancel sulfur poisoning, it is difficult to achieve the target values where the target λ is 1 or less (λ ≦ 1) and the exhaust temperature is 600 ° C. or higher (exhaust temperature ≧ 600 ° C.).
Therefore, as described in Patent Document 1, it has become possible to increase the retard limit of the injection timing by dividing the main injection, and to realize a high exhaust temperature and a low air-fuel ratio (see FIG. 14). 2nd example ").

しかしながら、主燃焼のために噴射された燃料の燃焼が連続であり、前に噴いた燃料の燃焼が活発な状態で次の燃料を噴射している。このため、燃焼は図14に示すように連続したものとなる。主燃焼のために分割された燃料は、前に噴かれた燃焼の火炎中に噴射されることから噴射されるや否や燃焼が開始し、拡散燃焼割合が増え、部分的な当量比は非常にリッチとなり、スモークが大幅に悪化してしまう。   However, the combustion of the fuel injected for the main combustion is continuous, and the next fuel is injected while the combustion of the previously injected fuel is active. For this reason, the combustion is continuous as shown in FIG. The fuel divided for the main combustion is injected into the flame of the previously injected combustion, and as soon as it is injected, combustion starts, the diffusion combustion ratio increases, and the partial equivalence ratio is very high. It becomes rich and the smoke is greatly deteriorated.

そこで、通常のリーン運転から予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御での運転に切り替えて、排気浄化装置(NOxトラップ触媒13、DPF14)の排気浄化機能を回復させるようにする。
この予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御は、噴射された燃料が圧縮上死点近傍で燃焼するように圧縮上死点前に燃料を噴射して燃焼させる予備燃焼と、この予備燃焼が終了した後に行われ、主トルクを発生させる主燃焼とを制御することにより行う。
Therefore, switching from the normal lean operation to the operation by the combustion control by the preliminary combustion and the main combustion is performed to recover the exhaust purification function of the exhaust purification device (NOx trap catalyst 13, DPF 14).
The combustion control by the preliminary combustion and the main combustion includes the preliminary combustion in which the fuel is injected and burned before the compression top dead center so that the injected fuel burns in the vicinity of the compression top dead center, and after the preliminary combustion is completed. This is performed by controlling main combustion that generates main torque.

予備燃焼は、図15(これを「第3例」とする)に示す通り、圧縮行程でまず燃料を噴射し(図示a)、圧縮上死点(TDC)近傍における筒内温度を高める。この時、運転条件に応じて、予備燃焼の熱発生が起こる噴射量は異なるが、少なくとも予備燃焼の熱発生が確認できるだけの燃料を噴射する。これにより、予備燃焼の燃焼によって筒内温度を高めることで主燃焼のリタード限界を広げる。   In the pre-combustion, as shown in FIG. 15 (this is referred to as “third example”), fuel is first injected in the compression stroke (a in the figure), and the in-cylinder temperature near the compression top dead center (TDC) is increased. At this time, the amount of fuel that generates heat for preliminary combustion differs depending on the operating conditions, but at least fuel that can be confirmed to generate heat for preliminary combustion is injected. Thereby, the retard limit of the main combustion is expanded by raising the in-cylinder temperature by the combustion of the preliminary combustion.

また予備燃焼は、1サイクルにおいて複数回行われるようにしてもよい。この場合には、複数回の予備燃焼のうち少なくとも1回の燃焼が圧縮上死点近傍で起こるように燃料噴射を行う。
また予備燃焼は、エンジン1の運転状態から筒内の圧縮端温度を推定して、この温度に応じて、燃料噴射量若しくは燃料噴射時期のうち少なくとも一方を変更するようにしてもよい。この場合も、燃料噴射量は予備燃焼の熱発生が確認できるだけの量であり、1サイクルにおいて複数回の予備燃焼のうち少なくとも1回の燃焼が圧縮上死点近傍で起こるようにする。
Further, the preliminary combustion may be performed a plurality of times in one cycle. In this case, fuel injection is performed so that at least one of the plurality of preliminary combustions occurs in the vicinity of the compression top dead center.
In the preliminary combustion, the in-cylinder compression end temperature may be estimated from the operating state of the engine 1, and at least one of the fuel injection amount or the fuel injection timing may be changed according to this temperature. Also in this case, the fuel injection amount is an amount that can confirm the heat generation of the preliminary combustion, and at least one of the multiple preliminary combustions in one cycle occurs near the compression top dead center.

また予備燃焼時の燃料噴射量は、主燃焼の燃料噴射時の筒内温度が自己着火可能な温度を上回るために必要な燃料噴射量にする。
そして図15に示す通り、予備燃焼が終了してから主燃焼のための燃焼が開始するように、主燃焼のための燃料を上死点以降に噴射するように制御する(図示b)。
主燃焼のための燃料噴射時期の制御は、主燃焼の燃焼開始時期を、エンジン1の運転状態(特にエンジン回転速度Ne)に応じて、予備燃焼の燃焼開始時期からクランク角で20度以上離れた時期にする。これにより予備燃焼の燃焼によって筒内温度を高めることで主燃焼のリタード限界を広げる一方、予備燃焼が確実に終了した後に主燃焼の燃料を噴射するため、主燃焼のための着火遅れ期間が確保され、主燃焼の予混合燃焼割合を高くすることが可能となり、スモークの排出を抑制することが可能となる。
Further, the fuel injection amount at the time of preliminary combustion is set to a fuel injection amount necessary for the in-cylinder temperature at the time of fuel injection in the main combustion to exceed the temperature at which self-ignition is possible.
Then, as shown in FIG. 15, control is performed so that fuel for main combustion is injected after top dead center so that combustion for main combustion starts after completion of preliminary combustion (illustration b).
The control of the fuel injection timing for the main combustion is such that the combustion start timing of the main combustion is separated from the combustion start timing of the preliminary combustion by 20 degrees or more from the combustion start timing according to the operating state of the engine 1 (especially the engine speed Ne). At the right time. As a result, the in-cylinder temperature is increased by pre-combustion combustion, thereby extending the retard limit of main combustion. On the other hand, the main combustion fuel is injected after the pre-combustion is completed, so that an ignition delay period for main combustion is ensured. As a result, the premixed combustion ratio of the main combustion can be increased, and smoke emission can be suppressed.

そして、主燃焼の燃焼終了時期を、圧縮上死点からクランク角度で50度以上離れた時期にする。これらの主燃焼の燃料噴射時期制御により、エンジン1の運転状態に応じて、排気温度を制御する。
また主燃焼の制御は、エンジン1の発生トルクが一定となるように、主燃焼の燃料噴射量、燃料噴射時期及び燃料噴射期間を制御する。
Then, the combustion end timing of the main combustion is set to a timing away from the compression top dead center by 50 degrees or more in crank angle. By controlling the fuel injection timing of the main combustion, the exhaust temperature is controlled according to the operating state of the engine 1.
In the main combustion control, the fuel injection amount, the fuel injection timing, and the fuel injection period of the main combustion are controlled so that the generated torque of the engine 1 is constant.

これらの予備燃焼及び主燃焼の制御を行うことにより、予備燃焼によってリタード限界を広げることで目標の温度への制御性を向上させ、予備燃焼が終了した後に主燃焼を開始させ、主燃焼の予混合燃焼割合を増加させてスモークの抑制を行うことが可能となる。
ここで図17は、前述の図13〜図15(第1例〜第3例)での燃焼を実現した場合における排気温度、スモーク濃度及びHC(炭化水素)濃度を比較した図である。なお、図においては、第1例の燃焼結果については(1)、第2例の燃焼結果については(2)、第3例の燃焼結果については(3)で示している。
By controlling the preliminary combustion and the main combustion, the retard limit is increased by the preliminary combustion, thereby improving the controllability to the target temperature. After the preliminary combustion is completed, the main combustion is started and the main combustion is predicted. Smoke can be suppressed by increasing the mixed combustion ratio.
Here, FIG. 17 is a diagram comparing the exhaust temperature, smoke concentration, and HC (hydrocarbon) concentration when the combustion in FIGS. 13 to 15 (first to third examples) described above is realized. In the figure, the combustion result of the first example is indicated by (1), the combustion result of the second example is indicated by (2), and the combustion result of the third example is indicated by (3).

図示の通り、予備燃焼及び主燃焼による燃焼(第3例)を実現すれば、リッチ条件を実現した際に、高排温且つ低スモーク状態での燃焼が実現できている。更に、HC濃度についても従来の燃焼でリッチ化を行った場合(第1例)や、従来の装置(第2例)に比べ非常に低い値を示している。
そして、予備燃焼により筒内温度が上昇して主燃焼のリタード限界が広がることから、主噴射の噴射時期をリタードしても低空燃比条件での燃焼は安定し、高い排気温度の実現が可能となる。
As shown in the drawing, if the combustion by the pre-combustion and the main combustion (third example) is realized, the combustion at the high exhaust temperature and the low smoke state can be realized when the rich condition is realized. Further, the HC concentration is much lower than that in the case where enrichment is performed by conventional combustion (first example) or the conventional device (second example).
In addition, because the in-cylinder temperature rises due to the preliminary combustion and the retard limit of the main combustion is widened, even if the injection timing of the main injection is retarded, the combustion under the low air-fuel ratio condition is stable and a high exhaust temperature can be realized. Become.

図18は、主燃焼時期に対する排気ガスの状態を示した図であり、(イ)は排気ガス温度、(ロ)はスモーク濃度、(ハ)はCO(一酸化炭素)濃度、(ニ)はHC濃度を示している。なお、排気空燃比は一定(λ=const)としている。
図示の通り、主燃焼の時期がリタードすれば、主燃焼の予混合割合が増えるため、排気空燃比が小さい条件であってもリタードすればするだけスモークが抑制されている。
FIG. 18 is a diagram showing the state of the exhaust gas with respect to the main combustion timing. (A) is the exhaust gas temperature, (b) is the smoke concentration, (c) is the CO (carbon monoxide) concentration, and (d) is HC concentration is shown. The exhaust air-fuel ratio is constant (λ = const).
As shown in the figure, if the timing of the main combustion is retarded, the premixing ratio of the main combustion is increased. Therefore, even if the exhaust air-fuel ratio is small, the smoke is suppressed only by the retarding.

図19は、予備燃焼及び主燃焼による燃焼を行う際の主燃焼のための目標燃料噴射時期を示す図であり、横軸はエンジン回転速度Ne、縦軸はエンジン負荷Qを示している。
図示の通り、負荷Qが低い状態では、目標排温を達成するための主燃焼の燃焼時期が大きくリタードするため、予備燃焼が一度だけでは主燃焼の噴射時期の筒内温度を高く維持できない場合もある。この場合は図16に示すように、予備燃焼を複数回行い、それぞれの熱発生が重ならないようにすることで、低負荷条件であっても低スモークと高排温との両立を行うことができる。
FIG. 19 is a diagram showing the target fuel injection timing for main combustion when performing combustion by preliminary combustion and main combustion. The horizontal axis shows the engine rotational speed Ne, and the vertical axis shows the engine load Q.
As shown in the figure, when the load Q is low, the combustion timing of the main combustion for achieving the target exhaust temperature is largely retarded, so that the in-cylinder temperature at the injection timing of the main combustion cannot be maintained high only once by the preliminary combustion. There is also. In this case, as shown in FIG. 16, by performing preliminary combustion a plurality of times so that the heat generation does not overlap, it is possible to achieve both low smoke and high exhaust temperature even under low load conditions. it can.

以上から、排気浄化装置の状態に基づいて、排気温度の上昇要求若しくはストイキ以下のリッチ運転要求があった際に、通常の運転(リーン運転)から予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御の運転(予備燃焼及び主燃焼での運転)を行い、高排温で且つ低空燃比の状態において、NOxトラップ触媒13若しくはDPF14の再生等を行う。
但し、エンジン1の運転状態等によっては、燃焼を切り替えると排気温度が上昇し、NOxトラップ触媒13及びDPF14が過熱してしまうという問題点があった。また、拡散燃焼の割合が大きくなり、スモークが悪化するといった問題点があった。また、エンジン1に供給する燃料性状が変化すると燃料の着火性等が変化するため、これらの問題が発生する運転領域が変化するという問題点があった。
From the above, when there is a request for a rise in exhaust temperature or a rich operation less than stoichiometric, based on the state of the exhaust purification device, the operation of the combustion control by the preliminary combustion and the main combustion from the normal operation (lean operation) (preliminary operation) In the state of high exhaust temperature and low air-fuel ratio, regeneration of the NOx trap catalyst 13 or DPF 14 is performed.
However, depending on the operating state of the engine 1, there is a problem that when the combustion is switched, the exhaust temperature rises and the NOx trap catalyst 13 and the DPF 14 are overheated. In addition, there is a problem that the ratio of diffusion combustion is increased and smoke is deteriorated. Further, when the fuel property supplied to the engine 1 is changed, the ignitability of the fuel is changed, so that there is a problem that the operation region in which these problems occur is changed.

そこで、触媒温度センサ22で検出したNOxトラップ触媒13の温度、DPF温度センサ23で検出したDPF14の温度によって、予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御継続の可否を判定する。これにより、排気浄化装置(NOxトラップ触媒13,DPF14)の温度応じて、予備燃焼と主燃焼とによる燃焼を禁止し、通常のリーン状態での燃焼に適切に切り替え、スモークの悪化と排気浄化装置の過熱とを防止するためである。   Therefore, whether or not the combustion control can be continued by the preliminary combustion and the main combustion is determined based on the temperature of the NOx trap catalyst 13 detected by the catalyst temperature sensor 22 and the temperature of the DPF 14 detected by the DPF temperature sensor 23. Thereby, according to the temperature of the exhaust purification device (NOx trap catalyst 13, DPF 14), the combustion by the preliminary combustion and the main combustion is prohibited and appropriately switched to the combustion in the normal lean state, the smoke deterioration and the exhaust purification device This is to prevent overheating.

また、スモーク濃度センサ18で検出したスモーク濃度に応じて、予備燃焼と主燃焼とによる燃焼制御継続の判定を行い、予備燃焼と主燃焼とによる燃焼から、通常のリーン状態燃焼での運転に切り替え、主にスモークの悪化を防止する。
次に、本発明の内燃機関の制御装置が行う処理について、図2〜図12のフローチャートを用いて説明する。
In addition, according to the smoke concentration detected by the smoke concentration sensor 18, it is determined whether to continue the combustion control by the preliminary combustion and the main combustion, and the combustion by the preliminary combustion and the main combustion is switched to the operation in the normal lean state combustion. , Mainly to prevent the deterioration of smoke.
Next, processing performed by the control device for an internal combustion engine of the present invention will be described with reference to the flowcharts of FIGS.

図2は、燃焼制御のメインフローチャートである。
ステップ1(図では「S1」とする。以下同様)では、各種センサ信号を読み込み、これらの信号に基づいて算出したエンジン1の運転状態、すなわちエンジン回転速度Ne、アクセル開度APO、触媒温度、DPF14の入口側若しくは出口側の排気圧力、DPF温度などを読みこむ。
FIG. 2 is a main flowchart of combustion control.
In step 1 (referred to as “S1” in the figure, the same applies hereinafter), various sensor signals are read, and the operating state of the engine 1 calculated based on these signals, that is, the engine speed Ne, the accelerator opening APO, the catalyst temperature, The exhaust pressure, DPF temperature, etc. at the inlet side or outlet side of the DPF 14 are read.

ステップ2では、排気通路12に配置されたNOxトラップ触媒13が暖機状態(活性状態)であるか否かを判定する。この判定は、NOxトラップ触媒13出口の排気温度センサ15の出力信号に基づいて算出される排気温度Tが、NOxトラップ触媒13の活性開始時の所定排気温度T5より高いか(T>T5)否かにより行う。
この排気温度Tが所定排気温度T5より高い(T>T5)場合には、NOxトラップ触媒13が暖機時であると判定し、ステップ3へ進む。
In step 2, it is determined whether or not the NOx trap catalyst 13 disposed in the exhaust passage 12 is in a warm-up state (active state). This determination is based on whether or not the exhaust gas temperature T calculated based on the output signal of the exhaust gas temperature sensor 15 at the outlet of the NOx trap catalyst 13 is higher than a predetermined exhaust gas temperature T5 at the start of activation of the NOx trap catalyst 13 (T> T5). Depending on
If the exhaust temperature T is higher than the predetermined exhaust temperature T5 (T> T5), it is determined that the NOx trap catalyst 13 is warming up, and the routine proceeds to step 3.

一方、排気温度Tが所定排気温度T5以下である(T≦T5)場合には、NOxトラップ触媒13が冷機時と判定し、後述する図12のステップ1001へ移行する。これによりNOxトラップ触媒13の冷機時に、通常の運転条件から、NOxトラップ触媒13を急速暖機するように、燃焼を切り替える。
ステップ3では、NOxトラップ触媒13にトラップされて堆積されたNOxの量を計算する。この計算方法は、例えば特許第2600492号公報第6頁に記載されているNOx吸収量の計算のように、エンジン回転速度Neの積算値から推測する方法でもよいし、所定の距離を走行する毎にNOx吸収量を加算していく方法でもよい。なお、積算値を用いる場合は、NOx再生が完了した時点(SOx再生の実施によりNOx再生が同時になされた時点を含む)で、その積算値をリセットする。
On the other hand, when the exhaust temperature T is equal to or lower than the predetermined exhaust temperature T5 (T ≦ T5), it is determined that the NOx trap catalyst 13 is cold, and the process proceeds to step 1001 in FIG. Thus, when the NOx trap catalyst 13 is cooled, the combustion is switched so as to rapidly warm up the NOx trap catalyst 13 from normal operating conditions.
In step 3, the amount of NOx trapped and deposited on the NOx trap catalyst 13 is calculated. This calculation method may be a method of estimating from the integrated value of the engine rotational speed Ne, for example, as in the calculation of the NOx absorption amount described in Japanese Patent No. 2600492, page 6, or every time the vehicle travels a predetermined distance. Alternatively, the NOx absorption amount may be added to the above. When the integrated value is used, the integrated value is reset at the time when NOx regeneration is completed (including the time when NOx regeneration is simultaneously performed by performing SOx regeneration).

ステップ4では、NOxトラップ触媒13に堆積した硫黄分(SOx)の量を計算する。ここでは、硫黄堆積量の計算方法は、例えば前述のNOx堆積量と同様に、エンジン回転速度Neの積算値や走行距離から推測すればよい。なお、積算値を用いる場合は、再生が完了した時点でその積算値をリセットする。
ステップ5では、DPF14に捕集されて堆積しているPMの量を検知する。PM堆積量は、排気圧力センサ17によりDPF14の入口側排気圧力を検出し、現在の運転状態(エンジン回転速度Ne、燃料噴射量Q)での基準排気圧力との比較により算出する。これは、DPF14のPM堆積量が増加すれば、当然DPF14の入口側排気圧力が上昇するためである。なお、前回のDPF再生からの走行距離、エンジン回転速度Neの積算値、排気圧力をそれぞれ組み合わせることで、PM堆積量を推定してもよい。
In step 4, the amount of sulfur (SOx) deposited on the NOx trap catalyst 13 is calculated. Here, the method for calculating the sulfur accumulation amount may be estimated from the integrated value of the engine speed Ne and the travel distance, for example, similarly to the above-described NOx accumulation amount. When using the integrated value, the integrated value is reset when the reproduction is completed.
In step 5, the amount of PM collected and deposited in the DPF 14 is detected. The PM accumulation amount is calculated by detecting the exhaust pressure on the inlet side of the DPF 14 by the exhaust pressure sensor 17 and comparing it with the reference exhaust pressure in the current operation state (engine rotational speed Ne, fuel injection amount Q). This is because the exhaust gas pressure on the inlet side of the DPF 14 naturally increases as the PM accumulation amount of the DPF 14 increases. The PM accumulation amount may be estimated by combining the travel distance from the previous DPF regeneration, the integrated value of the engine rotational speed Ne, and the exhaust pressure.

ステップ6では、DPF14が再生モード中であることを示すregフラグが立っているか否かを判定する。DPF14が再生モードでない(regフラグ=0)場合には、ステップ7へ進む。一方、再生モードである(regフラグ=1)場合には、後述する図3におけるステップ101以降のDPF再生モードでの処理を行う。
ステップ7では、NOxトラップ触媒13の硫黄被毒解除モード(SOx再生モード)中であることを示すdesulフラグが立っているか否かを判定する。硫黄被毒解除モード中でない(desulフラグ=0)場合には、ステップ8へ進む。一方、硫黄被毒解除モード中である(desulフラグ=1)場合には、後述する図4におけるステップ201以降のリッチ燃焼モードでの処理を行う。
In step 6, it is determined whether or not a reg flag indicating that the DPF 14 is in the regeneration mode is set. If the DPF 14 is not in the regeneration mode (reg flag = 0), the process proceeds to step 7. On the other hand, if the regeneration mode is selected (reg flag = 1), processing in the DPF regeneration mode after step 101 in FIG.
In step 7, it is determined whether or not a desul flag indicating that the NOx trap catalyst 13 is in the sulfur poisoning release mode (SOx regeneration mode) is set. If the sulfur poisoning release mode is not in progress (desul flag = 0), the process proceeds to step 8. On the other hand, when the sulfur poisoning release mode is in progress (desul flag = 1), processing in the rich combustion mode after step 201 in FIG. 4 described later is performed.

ステップ8では、NOxトラップ触媒13の再生時のリッチスパイクモード中であることを示すspフラグが立っているか否かを判定する。リッチスパイクモードでない(spフラグ=0)場合には、ステップ9へ進む。一方、リッチスパイクモードである(spフラグ=1)場合には、後述する図5におけるステップ301以降のリッチスパイクモード(NOx再生モード)での処理を行う。   In step 8, it is determined whether or not the sp flag indicating that the rich spike mode during regeneration of the NOx trap catalyst 13 is being set is set. If it is not the rich spike mode (sp flag = 0), the process proceeds to step 9. On the other hand, in the rich spike mode (sp flag = 1), processing in the rich spike mode (NOx regeneration mode) after step 301 in FIG. 5 described later is performed.

ステップ9では、DPF14が再生モードで且つ硫黄被毒解除時の溶損防止モード中であることを示すrecフラグが立っているか否かにより判定する。recフラグが立っていない(recフラグ=0)場合には、ステップ10へ進む。一方、recフラグが立っている(recフラグ=1)場合には、後述する図6におけるステップ401以降の溶損防止モードでの処理を行う。   In step 9, the determination is made based on whether or not the rec flag indicating that the DPF 14 is in the regeneration mode and is in the melting prevention mode when the sulfur poisoning is released is set. If the rec flag is not set (rec flag = 0), the process proceeds to step 10. On the other hand, when the rec flag is set (rec flag = 1), processing in the melting prevention mode after step 401 in FIG.

ステップ10では、DPF14に再生要求が出ていることを示すrq_DPFフラグが立っているか否か判定する。DPF再生要求が出ていない(rq_DPFフラグ=0)場合には、ステップ11へ進む。一方、DPF再生要求が出ている(rq_DPFフラグ=1)場合には、後述する図7におけるステップ501以降でDPF再生要求が出ている場合の再生の優先順位を決定する処理を行う。   In step 10, it is determined whether or not the rq_DPF flag indicating that a regeneration request is issued to the DPF 14 is set. If no DPF regeneration request has been issued (rq_DPF flag = 0), the process proceeds to step 11. On the other hand, when a DPF regeneration request is issued (rq_DPF flag = 1), processing for determining the priority of regeneration when a DPF regeneration request is issued is performed in step 501 and subsequent steps in FIG. 7 described later.

ステップ11では、NOxトラップ触媒13に硫黄被毒解除要求(SOx再生要求)が出ていることを示すrq_desulフラグが立っているか否か判定する。被毒解除要求が出ていない(rq_desulフラグ=0)場合には、ステップ12へ進む。一方、被毒解除要求が出ている(rq_desulフラグ=1)場合には、後述する図8におけるステップ601以降で硫黄被毒解除要求が出ている場合の再生の優先順位を決定する処理を行う。   In step 11, it is determined whether or not an rq_desul flag indicating that a sulfur poisoning release request (SOx regeneration request) has been issued to the NOx trap catalyst 13 is set. If the poisoning release request has not been issued (rq_desul flag = 0), the process proceeds to step 12. On the other hand, when a poisoning cancellation request has been issued (rq_desul flag = 1), processing for determining the priority of regeneration when a sulfur poisoning cancellation request has been issued in step 601 and later in FIG. .

ステップ12では、ステップ5において算出したDPF14のPM堆積量が、DPF14の再生が必要な所定量PM1に達しているか否か(PM堆積量<PM1)、すなわちDPF再生時期になったかを判定する。なお、DPF14のPM堆積量が所定量PM1となるときのDPF入口側排気圧力を運転状態(エンジン回転速度Ne、燃料噴射量Q)別に求めて、図20に示すようにマップ化しておき、排気圧力センサ17により検出されるDPF入口側排気圧力が図20のマップでの現在の運転状態(エンジン回転速度Ne、燃料噴射量Q)に対応する排気圧力のしきい値に達したときに、DPF再生時期(PM堆積量>PM1)と判定してもよい。   In step 12, it is determined whether the PM accumulation amount of the DPF 14 calculated in step 5 has reached a predetermined amount PM1 that requires regeneration of the DPF 14 (PM accumulation amount <PM1), that is, whether the DPF regeneration timing has come. Note that the DPF inlet side exhaust pressure when the PM accumulation amount of the DPF 14 reaches the predetermined amount PM1 is obtained for each operating state (engine rotational speed Ne, fuel injection amount Q), and is mapped as shown in FIG. When the DPF inlet side exhaust pressure detected by the pressure sensor 17 reaches an exhaust pressure threshold value corresponding to the current operating state (engine rotational speed Ne, fuel injection amount Q) in the map of FIG. The regeneration time (PM accumulation amount> PM1) may be determined.

そして、DPF再生時期でない(PM堆積量≦PM1)と判定された場合には、ステップ13へ進む。
一方、DPF再生時期である(PM堆積量>PM1)と判定された場合には、図9のステップ701へ進み、再生要求のrq_DPFフラグを1として、DPF再生要求を出す。これによりDPF14に所定量PM1のPMが堆積した際に、通常の運転条件(リーン運転)から、DPF14に堆積したPMが自己酸化する温度に排温を上昇させるよう、燃焼を制御する。
If it is determined that it is not the DPF regeneration time (PM deposition amount ≦ PM1), the process proceeds to Step 13.
On the other hand, if it is determined that it is the DPF regeneration time (PM deposition amount> PM1), the process proceeds to step 701 in FIG. 9, and the rq_DPF flag of the regeneration request is set to 1, and a DPF regeneration request is issued. Thus, when a predetermined amount of PM1 is deposited on the DPF 14, the combustion is controlled so as to raise the exhaust temperature from the normal operating condition (lean operation) to a temperature at which the PM deposited on the DPF 14 self-oxidizes.

ステップ13では、ステップ4において算出したNOxトラップ触媒13の硫黄堆積量(SOxの量)が所定量S1に達して、再生時期になったか否か(硫黄堆積量<S1)、すなわち硫黄被毒解除(SOx再生要求)の要否を判定する。
硫黄堆積量が所定量S1未満である(硫黄堆積量<S1)場合には、硫黄被毒解除が不要と判定し、ステップ14へ進む。
In step 13, whether or not the sulfur accumulation amount (SOx amount) of the NOx trap catalyst 13 calculated in step 4 has reached a predetermined amount S1 and the regeneration time has come (sulfur accumulation amount <S1), that is, sulfur poisoning release. The necessity of (SOx regeneration request) is determined.
If the sulfur deposition amount is less than the predetermined amount S1 (sulfur deposition amount <S1), it is determined that the sulfur poisoning cancellation is unnecessary, and the routine proceeds to step 14.

一方、硫黄堆積量Sが所定量S1以上である(硫黄堆積量≧S1)場合には、硫黄被毒が必要と判定し、図10のステップ801へ進み、rq_desulフラグ(硫黄被毒解除要求フラグ)を1として、硫黄被毒解除要求を出す。なお、前回の再生からの走行距離が所定の距離を超え、且つ排気圧力センサ17に基づく排気圧力が所定のしきい値を超えている場合に、再生時期であると判定してもよい。これにより走行距離毎に、通常の運転条件から、リッチ雰囲気で且つNOxトラップ触媒13にトラップした硫黄分を浄化可能な温度にする。   On the other hand, when the sulfur accumulation amount S is equal to or greater than the predetermined amount S1 (sulfur accumulation amount ≧ S1), it is determined that sulfur poisoning is necessary, and the process proceeds to step 801 in FIG. 10, and the rq_desul flag (sulfur poisoning release request flag) ) Is set to 1, and a sulfur poisoning cancellation request is issued. Note that the regeneration time may be determined when the travel distance from the previous regeneration exceeds a predetermined distance and the exhaust pressure based on the exhaust pressure sensor 17 exceeds a predetermined threshold. As a result, the sulfur content trapped in the NOx trap catalyst 13 is set to a temperature at which the sulfur content trapped in the rich atmosphere and the NOx trap catalyst 13 can be purified from the normal operating conditions for each travel distance.

ステップ14では、ステップ3において算出したNOxトラップ触媒13のNOx堆積量が所定量NOx1に達して、再生時期になったか否か(NOx堆積量<NOx1)、すなわちNOx再生の要否を判定する。
NOx堆積量が所定量NOx1未満である(NOx堆積量<NOx1)場合には、NOx再生が不要であると判定し、処理を終了する。
In step 14, it is determined whether the NOx accumulation amount of the NOx trap catalyst 13 calculated in step 3 has reached a predetermined amount NOx1 and the regeneration time has come (NOx accumulation amount <NOx1), that is, whether or not NOx regeneration is necessary.
If the NOx accumulation amount is less than the predetermined amount NOx1 (NOx accumulation amount <NOx1), it is determined that NOx regeneration is unnecessary, and the process is terminated.

一方、NOx堆積量が所定量NOx1以上である(NOx堆積量≧NOx1)場合には、NOx再生が必要であると判定し、図11のステップ901においてrq_spフラグ(NOx再生要求フラグ)を1として、NOx再生要求を出す。なお、前回の再生からの走行距離が所定の距離を超え、且つ排気圧力センサ17に基づく排気圧力が所定のしきい値を超えている場合に、再生時期であると判定してもよい。これにより走行距離毎に通常の運転条件から、NOxトラップ触媒13にトラップしたNOxを浄化するよう、燃焼の切り替えが可能である。   On the other hand, if the NOx accumulation amount is equal to or greater than the predetermined amount NOx1 (NOx accumulation amount ≧ NOx1), it is determined that NOx regeneration is necessary, and the rq_sp flag (NOx regeneration request flag) is set to 1 in step 901 of FIG. And NOx regeneration request. Note that the regeneration time may be determined when the travel distance from the previous regeneration exceeds a predetermined distance and the exhaust pressure based on the exhaust pressure sensor 17 exceeds a predetermined threshold. As a result, the combustion can be switched so as to purify the NOx trapped in the NOx trap catalyst 13 from the normal operating conditions for each travel distance.

次に、ステップ6でDPF再生モードのフラグがあった(regフラグ=1)場合の処理、すなわちNOxトラップ触媒13の暖機時におけるDPF再生(溶損防止)について図3のフローチャートを用いて説明する。
ステップ101では、所定条件を満たしたとして、燃焼を通常のリーン燃焼から、前述した予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御での運転に切り替える。すなわち、排気浄化装置(NOxトラップ触媒13、DPF14)の状態に基づいて、排気温度の上昇要求又はストイキ以下のリッチ運転要求の少なくとも一方があったときに、通常のリーン運転から、主トルクを発生させる主燃焼と、主燃焼に先立ってなされる少なくとも1回の予備燃焼とを行わせる運転に切り替える。
Next, the processing when the DPF regeneration mode flag is present in step 6 (reg flag = 1), that is, DPF regeneration (melting prevention) when the NOx trap catalyst 13 is warmed up will be described with reference to the flowchart of FIG. To do.
In step 101, assuming that the predetermined condition is satisfied, the combustion is switched from the normal lean combustion to the operation in the combustion control by the preliminary combustion and the main combustion described above. That is, based on the state of the exhaust purification device (NOx trap catalyst 13, DPF 14), main torque is generated from normal lean operation when there is at least one of an exhaust temperature increase request or a rich operation request less than stoichiometric. The operation is switched to the main combustion to be performed and at least one preliminary combustion to be performed prior to the main combustion.

ステップ102では、排気空燃比を目標値に制御する。ここで、DPF14の再生における目標空燃比は、PM堆積量によって異なる。このため、図20に示すDPF14の排圧しきい値からPM堆積量を予測し、図21に示す予測したPM堆積量に対する目標空燃比に排気を制御する。
ここでは、ステップ101において予備燃焼及び主燃焼による燃焼に切り替えた後、吸気絞り弁6若しくはEGR弁19により目標の排気空燃比に制御する。目標の吸入空気量とするため、目標空燃比に図22に示すマップの値を乗じた目標空気量(λ=1の運転のための目標吸入空気量)に吸気絞り弁6により制御する。図22に示す空気量に制御した後に目標値の空燃比と乖離した場合は、吸気絞り弁6若しくはEGR弁19によって目標の空燃比に調整する。
In step 102, the exhaust air-fuel ratio is controlled to a target value. Here, the target air-fuel ratio in the regeneration of the DPF 14 varies depending on the PM accumulation amount. Therefore, the PM accumulation amount is predicted from the exhaust pressure threshold value of the DPF 14 shown in FIG. 20, and the exhaust gas is controlled to the target air-fuel ratio with respect to the predicted PM accumulation amount shown in FIG.
Here, after switching to pre-combustion and combustion by main combustion in step 101, the target exhaust air-fuel ratio is controlled by the intake throttle valve 6 or the EGR valve 19. In order to obtain the target intake air amount, the intake air throttle valve 6 controls the target air amount (target intake air amount for the operation of λ = 1) obtained by multiplying the target air-fuel ratio by the value of the map shown in FIG. When the air amount is different from the target value after controlling to the air amount shown in FIG. 22, the target air / fuel ratio is adjusted by the intake throttle valve 6 or the EGR valve 19.

但し、予備燃焼及び主燃焼による燃焼に切り替える際は、燃料噴射時期が大幅にリタードすることから、上記吸気量の制御に加え、切り替え時のトルク変動を抑制するため図23に示す目標燃料噴射時期に従ったトルク補正係数で図22の目標吸入空気量及び燃料噴射量を補正する。
ステップ103では、DPF14の温度が再生中の目標下限値(所定温度)T22以上(DPF温度≧T22)であるか否かを判定する。DPF温度が目標下限値T22以上(DPF温度≧T22)である場合には、ステップ104へ進む。一方、目標下限値T22未満(DPF温度<T22)である場合には、後述するステップ113及びステップ114へ進む。
However, when switching to the combustion by the preliminary combustion and the main combustion, the fuel injection timing is significantly retarded. Therefore, in addition to the control of the intake air amount, in order to suppress the torque fluctuation at the time of switching, the target fuel injection timing shown in FIG. The target intake air amount and the fuel injection amount shown in FIG.
In step 103, it is determined whether or not the temperature of the DPF 14 is equal to or higher than a target lower limit value (predetermined temperature) T22 during regeneration (DPF temperature ≧ T22). When the DPF temperature is equal to or higher than the target lower limit value T22 (DPF temperature ≧ T22), the routine proceeds to step 104. On the other hand, when it is less than the target lower limit value T22 (DPF temperature <T22), the process proceeds to Step 113 and Step 114 described later.

ステップ104では、DPF14の温度が再生中の第1目標上限値(所定温度)T21以下(DPF温度≦T21)であるか否かを判定する。DPF温度が第1目標上限値T21以下(DPF温度≦T21)である場合には、ステップ105へ進む。一方、第1目標上限値T21を越えている(DPF温度>T21)場合には、後述するステップ108へ進む。   In step 104, it is determined whether or not the temperature of the DPF 14 is equal to or lower than the first target upper limit value (predetermined temperature) T21 being regenerated (DPF temperature ≦ T21). When the DPF temperature is equal to or lower than the first target upper limit value T21 (DPF temperature ≦ T21), the process proceeds to step 105. On the other hand, if the first target upper limit value T21 is exceeded (DPF temperature> T21), the routine proceeds to step 108 described later.

ステップ105では、排気空燃比を目標値に制御した時間tが基準時間tDPFreg1だけ経過したか(t>tDPFreg1)否かを判定する。基準時間tDPFreg1を経過した(t>tDPFreg1)と判定した場合には、ステップ106へ進む。これにより確実にDPF14に堆積したPMを燃焼除去する。一方、基準時間tDPFreg1を経過していない(t≦tDPFreg1)と判定した場合には、処理を終了する。   In step 105, it is determined whether or not the time t during which the exhaust air-fuel ratio is controlled to the target value has passed the reference time tDPFreg1 (t> tDPFreg1). If it is determined that the reference time tDPFreg1 has elapsed (t> tDPFreg1), the process proceeds to step 106. This reliably burns and removes the PM deposited on the DPF 14. On the other hand, if it is determined that the reference time tDPFreg1 has not elapsed (t ≦ tDPFreg1), the process ends.

ステップ106では、DPF再生モードのregフラグを0にする。これによりDPF14の再生が終了した後に、予備燃焼及び主燃焼からなる燃焼制御での運転から通常燃焼による運転に切り替えて、DPF14の加熱を停止する。
ステップ107では、溶損防止モードのrecフラグを立てる。これによりDPF再生モードは終了したものの、PMの燃え残りがDPF14にあった場合に、排気空燃比を急に大きくすることによりDPF14でPMが一気に燃えてしまいDPF14が溶損することを防止する。
In step 106, the reg flag in the DPF regeneration mode is set to zero. Thus, after the regeneration of the DPF 14 is completed, the operation of the combustion control including the preliminary combustion and the main combustion is switched to the operation by the normal combustion, and the heating of the DPF 14 is stopped.
In step 107, the rec flag in the melting prevention mode is set. As a result, when the DPF regeneration mode is finished, but PM remains in the DPF 14, the exhaust air-fuel ratio is suddenly increased to prevent the DPF 14 from burning at once and the DPF 14 from being melted.

また、ステップ103からステップ113へ進んだ場合には、ステップ113にて主燃焼の燃料噴射時期をリタード(遅角)する。これにより、DPF再生中にDPF温度が下限値T22を下回った(DPF温度<T22)際に、所定量主燃焼の燃料噴射時期をリタードすることで排気温度を上昇させる。
ステップ114では、燃料噴射時期をリタードした分だけトルク落ちを生じることから、遅角量に応じて、図23に示す主燃焼の燃料噴射時期に応じたトルク補正係数算出マップから目標トルク補正係数を算出し、これによりトルク補正(増加)して、処理を終了する。
If the routine proceeds from step 103 to step 113, the fuel injection timing for main combustion is retarded (retarded) at step 113. Thus, when the DPF temperature falls below the lower limit value T22 during DPF regeneration (DPF temperature <T22), the exhaust gas temperature is raised by retarding the fuel injection timing of the predetermined main combustion.
In step 114, a torque drop is caused by the retarded amount of the fuel injection timing. Therefore, the target torque correction coefficient is calculated from the torque correction coefficient calculation map corresponding to the fuel injection timing of the main combustion shown in FIG. Then, the torque is corrected (increased), and the process ends.

また、ステップ104からステップ108へ進んだ場合には、ステップ108にてDPF14の温度が再生中の第2目標上限値(所定温度)T23以下(DPF温度≦T23:T21<DPF温度≦T23)であるか否かを判定する。これによりDPF温度に応じて、予備燃焼と主燃焼とによる燃焼の継続の可否を判定するためである。DPF温度が第2目標上限値T23以下(DPF温度≦T23)である場合には、ステップ109へ進む。一方、第2目標上限値T23を越えている(DPF温度>T23)場合には、後述するステップ112へ進む。   When the routine proceeds from step 104 to step 108, the temperature of the DPF 14 is not more than the second target upper limit value (predetermined temperature) T23 being regenerated at step 108 (DPF temperature ≦ T23: T21 <DPF temperature ≦ T23). It is determined whether or not there is. This is for determining whether or not the combustion by the preliminary combustion and the main combustion can be continued according to the DPF temperature. When the DPF temperature is equal to or lower than the second target upper limit value T23 (DPF temperature ≦ T23), the process proceeds to step 109. On the other hand, if the second target upper limit value T23 is exceeded (DPF temperature> T23), the routine proceeds to step 112 described later.

ステップ108からステップ109へ進んだ場合は、ステップ109にて主燃焼の燃料噴射時期を進角する。これにより所定量主燃焼の燃料噴射時期を進角して、排気温度を下降させ、DPF14の温度を下降させる。
ステップ110では、進角量に応じて、図23に示す主燃焼の燃料噴射時期に応じたトルク補正係数算出マップから目標トルク補正係数を算出し、これによりトルク補正し、ステップ111へ進む。
When the routine proceeds from step 108 to step 109, the fuel injection timing for main combustion is advanced at step 109. As a result, the fuel injection timing of the predetermined amount of main combustion is advanced, the exhaust temperature is lowered, and the temperature of the DPF 14 is lowered.
In step 110, the target torque correction coefficient is calculated from the torque correction coefficient calculation map corresponding to the fuel injection timing of the main combustion shown in FIG. 23 according to the advance amount, thereby correcting the torque, and the process proceeds to step 111.

ステップ111では、スモーク濃度センサ18で検出した排気中のスモーク濃度が上限値(所定値)SMOKE以下(SMOKE≧スモーク濃度)であるか否かを判定する。これにより排気成分(スモーク濃度)に応じて、予備燃焼と主燃焼とによる燃焼の継続の可否を判定するためである。排気中のスモーク濃度が上限値SMOKEを越えている(SMOKE<スモーク濃度)場合には、後述するステップ112へ進む。一方、上限値以下(SMOKE≧スモーク濃度)の場合には処理を終了する。   In step 111, it is determined whether or not the smoke concentration in the exhaust gas detected by the smoke concentration sensor 18 is equal to or lower than the upper limit value (predetermined value) SMOKE (SMOK ≧ smoke concentration). This is for determining whether or not to continue the combustion by the preliminary combustion and the main combustion according to the exhaust component (smoke concentration). When the smoke concentration in the exhaust gas exceeds the upper limit value SMOKE (SMOK <smoke concentration), the routine proceeds to step 112 described later. On the other hand, if it is equal to or less than the upper limit (SMOK ≧ smoke density), the process is terminated.

ステップ108またはステップ111からステップ112へ進んだ場合は、予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御の継続が不適と判定し、ステップ112にて溶損防止モードのrecフラグを立て、図6のステップ401へ進む。これにより予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御の継続を中止し、DPF温度の異常上昇とスモークの悪化を防ぐ。そして、排気空燃比を急に大きくすることによりDPF14でPMが一気に燃えてしまいDPF14が溶損することを防止するため、溶損防止モードへ進む。   When the routine proceeds from step 108 or 111 to step 112, it is determined that the continuation of the combustion control by the preliminary combustion and the main combustion is inappropriate, and the rec flag in the melting prevention mode is set at step 112, and the routine proceeds to step 401 of FIG. move on. Thereby, the continuation of the combustion control by the preliminary combustion and the main combustion is stopped, and the abnormal rise of the DPF temperature and the deterioration of the smoke are prevented. Then, when the exhaust air-fuel ratio is suddenly increased, the DPF 14 is burnt at once, so that the DPF 14 is prevented from being melted.

次に、図4の硫黄被毒解除モードのフローチャートについて説明する。
ステップ201では、前述の図3のステップ101と同じく、高排温かつリッチ雰囲気で硫黄被毒解除要求がなされたため、予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御に切り替える。
ステップ202では、NOxトラップ触媒13への硫黄堆積量が所定の量に達しているので排気空燃比をストイキに制御する。そして、図22に示す目標吸入空気量(λ=1になる空気量)になるように、吸気を絞って(吸気絞り弁6の開度を小さくして)目標空燃比に到達させる。実際の空燃比が目標空燃比と乖離している場合には、吸気絞り弁6やEGR弁19により排気空燃比を調整する。これによりステップ102と同様に、主燃焼の燃料噴射時期に応じて、吸入空気量及び燃料噴射量を補正する。
Next, the flowchart of the sulfur poisoning release mode in FIG. 4 will be described.
In step 201, as in step 101 of FIG. 3 described above, since the sulfur poisoning release request is made in a high exhaust temperature and rich atmosphere, the combustion control is switched to preliminary combustion and main combustion.
In step 202, the amount of sulfur deposited on the NOx trap catalyst 13 reaches a predetermined amount, so the exhaust air-fuel ratio is controlled to stoichiometric. Then, the intake air is throttled (the opening degree of the intake throttle valve 6 is reduced) so as to reach the target air-fuel ratio so that the target intake air amount (the air amount that satisfies λ = 1) shown in FIG. When the actual air-fuel ratio deviates from the target air-fuel ratio, the exhaust air-fuel ratio is adjusted by the intake throttle valve 6 and the EGR valve 19. Thus, similarly to step 102, the intake air amount and the fuel injection amount are corrected according to the fuel injection timing of the main combustion.

ステップ203では、NOxトラップ触媒13の温度が硫黄解除中の目標下限温度T41(所定値)より高いか(触媒温度>T41)否かを判定する。例えばNOxトラップ触媒13としてBa系のNOxトラップ触媒を使った場合には、リッチ〜ストイキ雰囲気で600℃より高くする必要があることから、所定温度T41は600℃に設定される。
触媒温度が硫黄解除中の目標下限温度T41より高い(触媒温度>T41)場合には、ステップ204へ進む。一方、触媒温度が硫黄解除中の目標下限温度T41以下(触媒温度≦T41)場合には、後述するステップ216へ進む。
In step 203, it is determined whether or not the temperature of the NOx trap catalyst 13 is higher than the target lower limit temperature T41 (predetermined value) during the release of sulfur (catalyst temperature> T41). For example, when a Ba-based NOx trap catalyst is used as the NOx trap catalyst 13, it is necessary to make the temperature higher than 600 ° C. in a rich to stoichiometric atmosphere, and therefore the predetermined temperature T41 is set to 600 ° C.
When the catalyst temperature is higher than the target lower limit temperature T41 during the release of sulfur (catalyst temperature> T41), the routine proceeds to step 204. On the other hand, if the catalyst temperature is equal to or lower than the target lower limit temperature T41 during release of sulfur (catalyst temperature ≦ T41), the process proceeds to step 216 described later.

ステップ204では、NOxトラップ触媒13の温度が硫黄解除中の第1目標上限温度T42(所定値)より高いか(触媒温度>T42)否かを判定する。触媒温度が硫黄解除中の第1目標上限温度T42より高い(触媒温度>T42)場合には、後述するステップ211へ進む。一方、触媒温度が硫黄解除中の第1目標上限温度T42以下(触媒温度≦T42)場合には、ステップ205へ進む。   In step 204, it is determined whether or not the temperature of the NOx trap catalyst 13 is higher than the first target upper limit temperature T42 (predetermined value) during the release of sulfur (catalyst temperature> T42). When the catalyst temperature is higher than the first target upper limit temperature T42 during the release of sulfur (catalyst temperature> T42), the process proceeds to step 211 described later. On the other hand, if the catalyst temperature is equal to or lower than the first target upper limit temperature T42 during release of sulfur (catalyst temperature ≦ T42), the routine proceeds to step 205.

ステップ205では、所定の時間tdesulだけ目標の空燃比、ベッド温で硫黄被毒解除処理が行われたか(t>tdesul)否かを判定する。硫黄被毒解除処理が行われた(t>tdesul)場合には、ステップ206へ進む。一方、硫黄被毒解除処理が行われない(t≦tdesul)場合には、処理を終了する。
ステップ206では、硫黄被毒解除が終了したので、ストイキ運転を解除する。
In step 205, it is determined whether or not the sulfur poisoning release processing has been performed at a target air-fuel ratio and bed temperature for a predetermined time tdesul (t> tdesul). If the sulfur poisoning release process has been performed (t> tdesul), the process proceeds to step 206. On the other hand, when the sulfur poisoning release process is not performed (t ≦ tdesul), the process ends.
In step 206, since the sulfur poisoning release is completed, the stoichiometric operation is released.

ステップ207では、溶損防止モードのrecフラグを立てる(recフラグ=1)。これにより、硫黄被毒解除モードは終了したものの、このような高温の条件下でPMがDPF14に堆積している場合に、排気空燃比を急に大きくするとDPF14でPMが一気に燃えてしまうことによる溶損を防止する。
ステップ208では、硫黄被毒解除モードが終了したのでdesulフラグを0にする。
In step 207, the rec flag in the melting prevention mode is set (rec flag = 1). As a result, although the sulfur poisoning release mode is completed, when PM is accumulated in the DPF 14 under such a high temperature condition, if the exhaust air-fuel ratio is suddenly increased, the PM burns at once in the DPF 14. Prevent melting damage.
In step 208, the desul flag is set to 0 because the sulfur poisoning release mode is completed.

ステップ209では、硫黄被毒解除モードが終了したのでNOxトラップ触媒13への硫黄堆積量をリセットにする(触媒13への硫黄堆積量=0)。
ステップ210では、NOx再生要求フラグrq_spフラグを0にする(rq_spフラグ=0)。これは硫黄被毒解除を行うことで、NOxトラップ触媒13が長時間ストイキの空燃比で晒されることによりNOx再生が行われるためである。そして、NOx再生の要求が出ていた場合には、硫黄被毒解除を行うことでNOx再生も同時に行われる。
In step 209, since the sulfur poisoning release mode is completed, the amount of sulfur deposition on the NOx trap catalyst 13 is reset (the amount of sulfur deposition on the catalyst 13 = 0).
In step 210, the NOx regeneration request flag rq_sp flag is set to 0 (rq_sp flag = 0). This is because the NOx regeneration is performed when the NOx trap catalyst 13 is exposed to the stoichiometric air-fuel ratio for a long time by releasing the sulfur poisoning. And when the request | requirement of NOx reproduction | regeneration has come out, NOx reproduction | regeneration is also performed simultaneously by performing sulfur poisoning cancellation | release.

また、ステップ203からステップ216へ進んだ場合、前述の図3のステップ113及びステップ114と同じ処理をする。すなわち、ステップ216では、NOxトラップ触媒13の温度が硫黄解除中の目標下限温度T41以下(触媒温度≦T41)であるため、所定量主燃焼の燃料噴射時期をリタード(遅角)して排気温度を上昇させる。
ステップ217では、遅角量に応じて、図23に示す主燃焼の燃料噴射時期に応じたトルク補正係数算出マップから目標トルク補正係数を算出し、これによりトルク補正(増加補正)して、処理を終了する。
Further, when the process proceeds from step 203 to step 216, the same processing as the above-described step 113 and step 114 in FIG. 3 is performed. That is, in step 216, since the temperature of the NOx trap catalyst 13 is equal to or lower than the target lower limit temperature T41 during release of the sulfur (catalyst temperature ≦ T41), the fuel injection timing of the predetermined amount of main combustion is retarded (retarded) and the exhaust temperature is increased. To raise.
In step 217, the target torque correction coefficient is calculated from the torque correction coefficient calculation map corresponding to the fuel injection timing of the main combustion shown in FIG. 23 according to the retard amount, and torque correction (increase correction) is performed thereby, processing. Exit.

ステップ204からステップ211へ進んだ場合には、ステップ211にてNOxトラップ触媒14の温度が硫黄解除中の第2目標上限値(所定温度)T43以下であるか(触媒温度≦T43:T41<T43)否かを判定する。これによりNOxトラップ触媒13の温度に応じて、予備燃焼と主燃焼とによる燃焼の継続の可否を判定するためである。触媒温度が第2目標上限値T43以下(触媒温度≦T43)である場合には、ステップ212へ進む。一方、第2目標上限値T43を越えている(触媒温度>T43)場合には、後述するステップ215へ進む。   When the routine proceeds from step 204 to step 211, whether the temperature of the NOx trap catalyst 14 is equal to or lower than the second target upper limit value (predetermined temperature) T43 during the release of sulfur in step 211 (catalyst temperature ≦ T43: T41 <T43 ) Determine whether or not. This is for determining whether or not to continue the combustion by the preliminary combustion and the main combustion according to the temperature of the NOx trap catalyst 13. When the catalyst temperature is equal to or lower than the second target upper limit value T43 (catalyst temperature ≦ T43), the process proceeds to step 212. On the other hand, if the second target upper limit value T43 is exceeded (catalyst temperature> T43), the routine proceeds to step 215 described later.

ステップ212へ進んだ場合には、前述の図3のステップ109及びステップ110及びステップ111と同じ処理をする。すなわち、ステップ212にて主燃焼の燃料噴射時期を進角する。これにより所定量主燃焼の燃料噴射時期を進角して、排気温度を下降させ、NOxトラップ触媒13の温度を下降させる。ステップ213では、進角量に応じて、図23に示す主燃焼の燃料噴射時期に応じたトルク補正係数算出マップから目標トルク補正係数を算出し、これによりトルク補正(減少補正)し、ステップ214へ進む。   When the process proceeds to step 212, the same processing as step 109, step 110, and step 111 in FIG. 3 is performed. That is, in step 212, the fuel injection timing of the main combustion is advanced. As a result, the fuel injection timing of the predetermined amount of main combustion is advanced, the exhaust temperature is lowered, and the temperature of the NOx trap catalyst 13 is lowered. In step 213, the target torque correction coefficient is calculated from the torque correction coefficient calculation map corresponding to the fuel injection timing of the main combustion shown in FIG. 23 according to the advance amount, and torque correction (decrease correction) is performed thereby, step 214 Proceed to

ステップ214では、スモーク濃度センサ18で検出した排気中のスモーク濃度が上限値(所定値)SMOKE以下(SMOKE≧スモーク濃度)であるかを判定する。これにより排気成分(スモーク濃度)に応じて、予備燃焼と主燃焼とによる燃焼の継続の可否を判定するためである。排気中のスモーク濃度が上限値SMOKEを越えている(SMOKE<スモーク濃度)場合には、後述するステップ215へ進む。一方、上限値以下(SMOKE≧スモーク濃度)の場合には処理を終了する。   In step 214, it is determined whether or not the smoke concentration in the exhaust gas detected by the smoke concentration sensor 18 is equal to or lower than the upper limit value (predetermined value) SMOKE (SMOK ≧ smoke concentration). This is for determining whether or not to continue the combustion by the preliminary combustion and the main combustion according to the exhaust component (smoke concentration). When the smoke concentration in the exhaust gas exceeds the upper limit value SMOKE (SMOK <smoke concentration), the process proceeds to step 215 described later. On the other hand, if it is equal to or less than the upper limit (SMOK ≧ smoke density), the process is terminated.

ステップ211又はステップ214からステップ215へ進んだ場合には、前述の図3のステップ112と同じ処理をする。すなわちステップ215では予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御の継続が不適と判定し、ステップ215にて溶損防止モードのrecフラグを立て、図6のステップ401へ進む。
次に、リッチスパイクによりNOx脱離浄化を行うために燃焼切替を行う場合の処理について、図5のフローチャートを用いて説明する。
When the process proceeds from step 211 or step 214 to step 215, the same process as step 112 in FIG. 3 is performed. That is, in step 215, it is determined that the continuation of the combustion control by the preliminary combustion and the main combustion is inappropriate, and in step 215, the reclamation prevention mode rec flag is set and the process proceeds to step 401 in FIG.
Next, processing when performing combustion switching to perform NOx desorption purification by rich spike will be described using the flowchart of FIG.

ステップ301では、燃焼制御の切り替えを行う。
ステップ302では、空燃比を、リッチスパイクを行うための所定の目標空燃比に制御する。目標空燃比は、吸入空気量を図24に示す吸気量に調整することで実現する。これにより、リッチスパイク制御を実行した際、NOxトラップ触媒13より上流の排気ガス中に適当なタイミングで短周期的に還元剤を供給してNOxトラップ触媒13に流入する排気ガスの空燃比を一時的に低下させ、NOxトラップ触媒13にトラップされていたNOxを放出及び還元させる
ステップ303では、リッチスパイク制御を行った時間(リッチ条件)が所定の時間tspikeだけ経過したか(t>tspike)否かを判定する。所定時間tspike経過した(t>tspike)場合には、ステップ304へ進む。一方、所定時間tspike経過していない(t≦tspike)場合には、処理を終了する。
In step 301, combustion control is switched.
In step 302, the air-fuel ratio is controlled to a predetermined target air-fuel ratio for performing rich spike. The target air-fuel ratio is realized by adjusting the intake air amount to the intake air amount shown in FIG. As a result, when rich spike control is executed, the reducing agent is supplied to the exhaust gas upstream from the NOx trap catalyst 13 at an appropriate timing in a short cycle to temporarily reduce the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx trap catalyst 13. In step 303, the time during which the rich spike control is performed (rich condition) has passed for a predetermined time tspike (t> tspike) or not. Determine whether. If the predetermined time tspike has elapsed (t> tspike), the process proceeds to step 304. On the other hand, if the predetermined time tspike has not elapsed (t ≦ tspike), the process is terminated.

ステップ304では、スパイクフラグを0にする(spフラグ=0)。これにより、所定時間tspikeよりスパイクを実施した後に、リッチ運転を解除する。
次に、溶損防止モードについて図6を用いて説明する。
ステップ401では、排気空燃比を急に大きくすることによりDPF14で燃え残りのPMが一気に燃えてしまいDPF14が溶損することを防止するため、排気空燃比を所定の値以下に制御する。このときは、排気温度が低いことが望ましいことから、予備燃焼及び主燃焼による燃焼ではなく、通常のリーン燃焼(図13に示す燃焼)で排気空燃比を所定の値に制御する。そして、図25に示す目標吸入空気量に設定し、センサ出力が目標空燃比と乖離した場合は、吸気絞り弁6またはEGR弁19を調整することで目標空燃比を実現する。
ステップ402では、DPF14の温度を検知する。なお、直接DPF14の温度を検知することが困難な場合には、それに代わるパラメータ(例えば排気温度)からDPF14の温度を類推する。
In step 304, the spike flag is set to 0 (sp flag = 0). Thus, after the spike is executed from the predetermined time tspike, the rich operation is cancelled.
Next, the melting prevention mode will be described with reference to FIG.
In step 401, the exhaust air / fuel ratio is controlled to a predetermined value or less in order to prevent the DPF 14 from being burnt at a stretch by suddenly increasing the exhaust air / fuel ratio and causing the DPF 14 to melt. At this time, since it is desirable that the exhaust gas temperature is low, the exhaust air-fuel ratio is controlled to a predetermined value by normal lean combustion (combustion shown in FIG. 13) instead of combustion by preliminary combustion and main combustion. Then, when the target intake air amount shown in FIG. 25 is set and the sensor output deviates from the target air-fuel ratio, the target air-fuel ratio is realized by adjusting the intake throttle valve 6 or the EGR valve 19.
In step 402, the temperature of the DPF 14 is detected. If it is difficult to directly detect the temperature of the DPF 14, the temperature of the DPF 14 is estimated from a parameter (for example, exhaust gas temperature) instead.

ステップ403では、DPF14の温度が所定温度T3未満(DPF温度<T3)であるか否かを判定する。これによりDPF温度が、PMの急激な酸化が開始する恐れのない温度T3より低いか(DPF温度<T3)否かを判定する。
DPF14の温度が所定温度T3未満である(DPF温度<T3)場合には、ステップ404へ進む。これにより酸素濃度が大気並になってもDPF14の溶損は回避可能となる。
In step 403, it is determined whether or not the temperature of the DPF 14 is lower than a predetermined temperature T3 (DPF temperature <T3). Thereby, it is determined whether or not the DPF temperature is lower than a temperature T3 at which the rapid oxidation of PM does not start (DPF temperature <T3).
When the temperature of the DPF 14 is lower than the predetermined temperature T3 (DPF temperature <T3), the process proceeds to step 404. As a result, even if the oxygen concentration is the same as the atmosphere, the melting loss of the DPF 14 can be avoided.

一方、DPF14の温度が所定温度T3以上である(DPF温度≧T3)場合には、排気空燃比を所定の値以下に制御したまま、処理を終了する。
ステップ404では、DPF14の溶損の恐れが無い事から、空燃比制御を停止する。
ステップ405では、溶損防止モードのrecフラグを0にする。これにより溶損防止モードを終了する。
On the other hand, when the temperature of the DPF 14 is equal to or higher than the predetermined temperature T3 (DPF temperature ≧ T3), the process is terminated while the exhaust air-fuel ratio is controlled to be equal to or lower than the predetermined value.
In step 404, the air-fuel ratio control is stopped because there is no risk of melting of the DPF 14.
In step 405, the rec flag in the melting prevention mode is set to zero. Thereby, the melting prevention mode is terminated.

次に、DPF再生要求とNOx再生、硫黄被毒解除の片方もしくは両方の要求が同時に起きたときの優先順位について、図7を用いて説明する。
ステップ501では、NOxトラップ触媒13の硫黄堆積量が硫黄被毒解除の必要な所定量S1未満であるか(硫黄堆積量<S1)否かを判定する。所定量S1未満である(硫黄堆積量<S1)場合には、ステップ502へ進む。一方、所定量S1以上(硫黄堆積量≧S1)である場合には、後述する図10の処理へ進む。
Next, the priority order when one or both of the DPF regeneration request, NOx regeneration, and sulfur poisoning release requests occur simultaneously will be described with reference to FIG.
In step 501, it is determined whether or not the sulfur accumulation amount of the NOx trap catalyst 13 is less than a predetermined amount S1 that requires sulfur poisoning release (sulfur accumulation amount <S1). If it is less than the predetermined amount S1 (sulfur deposition amount <S1), the routine proceeds to step 502. On the other hand, if the amount is equal to or greater than the predetermined amount S1 (sulfur deposition amount ≧ S1), the process proceeds to the process of FIG.

ステップ502では、NOx再生要求(スパイク要求)rq_spの有無を判定する。NOx再生要求がない(rq_sp=0)場合には、ステップ503へ進む。一方、NOx再生要求がある(rq_sp=1)場合には、ステップ506へ進む。
ステップ503では、DPF再生要求が出た後にNOx堆積量がNOx再生の必要な所定量NOx1未満であるか(NOx堆積量<NOx1)否かを判定する。所定量NOx1未満である(NOx堆積量<NOx1)場合には、ステップ504へ進む。一方、所定量NOx1以上である(NOx堆積量≧NOx1)場合には、後述する図11の処理へ進む。
In step 502, the presence / absence of a NOx regeneration request (spike request) rq_sp is determined. If there is no NOx regeneration request (rq_sp = 0), the process proceeds to step 503. On the other hand, if there is a NOx regeneration request (rq_sp = 1), the process proceeds to step 506.
In step 503, it is determined whether or not the NOx accumulation amount is less than a predetermined amount NOx1 required for NOx regeneration after the DPF regeneration request is made (NOx accumulation amount <NOx1). If it is less than the predetermined amount NOx1 (NOx accumulation amount <NOx1), the routine proceeds to step 504. On the other hand, if the amount is equal to or greater than the predetermined amount NOx1 (NOx accumulation amount ≧ NOx1), the process proceeds to the process of FIG.

ステップ504では、DPF再生、SOx再生(硫黄被毒解除)可能領域であるか否かを判定する。これらの再生可能領域の判定は、図26に示すDPF再生、SOx再生可能領域マップにより、現在のエンジン1の回転速度Neと負荷とに基づいて判定する。再生可能領域である場合には、ステップ505へ進む。一方、再生可能領域にない場合には、処理を終了する。   In step 504, it is determined whether or not it is a DPF regeneration, SOx regeneration (sulfur poisoning release) possible region. These reproducible areas are determined based on the current rotational speed Ne and load of the engine 1 using the DPF regeneration and SOx reproducible area map shown in FIG. If it is a reproducible area, the process proceeds to step 505. On the other hand, if it is not in the reproducible area, the process is terminated.

ステップ505では、再生モードのregフラグを1とする。これにより、DPF再生要求がある状態で、NOx再生、SOx再生要求も無く、DPF再生可能領域であることから、DPFの再生に移行する。
また、ステップ502からステップ506へ進んだ場合には、ステップ506にて低NOx条件であるか否かを判定する。これは、DPF再生要求とNOx再生要求との両方が出ている状態であるので、エンジンの運転条件がNOx排出量の少ない条件、例えば定常条件であるかを判定するためである。
In step 505, the reg flag in the playback mode is set to 1. As a result, in the state where there is a DPF regeneration request, there is no NOx regeneration or SOx regeneration request, and the region is in the DPF regeneration possible region, so that the process shifts to DPF regeneration.
If the process proceeds from step 502 to step 506, it is determined in step 506 whether the low NOx condition is satisfied. This is because both the DPF regeneration request and the NOx regeneration request are issued, so that it is determined whether the engine operating condition is a condition with a small NOx emission amount, for example, a steady condition.

低NOx条件である場合には、ステップ507へ進む。これはNOx排出量が少ない条件であれば、NOxトラップ触媒13の再生を多少遅らせても、テールパイプの排気の悪化は殆ど無いため、運転性に影響を大きく及ぼすDPF14の再生を優先させる。NOx排出量が多い条件、例えば加速条件等ではテールパイプの排気悪化を防止するためにNOx再生を優先させるためである。   If it is a low NOx condition, the process proceeds to step 507. If this is a condition where the amount of NOx emission is small, even if the regeneration of the NOx trap catalyst 13 is somewhat delayed, the exhaust of the tailpipe is hardly deteriorated. Therefore, the regeneration of the DPF 14 that greatly affects the operability is prioritized. This is for giving priority to NOx regeneration in order to prevent deterioration of the exhaust of the tail pipe under conditions where the amount of NOx emission is large, such as acceleration conditions.

一方、低NOx条件でない場合には、ステップ508へ進み、spフラグを1にして(spフラグ=1)、処理を終了する。
ステップ507では、DPF14のベッド温度Tbedが所定温度T3より高いか(Tbed>T3)否かを判定する。これによりNOxの再生を優先させるか否かを判定する。
On the other hand, if the low NOx condition is not satisfied, the process proceeds to step 508, where the sp flag is set to 1 (sp flag = 1), and the process ends.
In Step 507, it is determined whether or not the bed temperature Tbed of the DPF 14 is higher than a predetermined temperature T3 (Tbed> T3). Thereby, it is determined whether or not to give priority to the regeneration of NOx.

DPFベッド温度Tbedが所定温度T3より高い(Tbed>T3)場合には、ステップ504へ進む。一方、所定温度T3以下である(Tbed≦T3)場合には、ステップ508へ進む。これは、DPF14の昇温を開始するにあたり、DPF14に担持したNOxトラップ触媒13が活性化する温度T3以下である(Tbed≦T3)場合には、昇温開始しても、再生可能温度に到達するまで時間がかかることから、昇温中にテールパイプのNOxの悪化も懸念されるため、NOxの再生を優先させるためである。   When the DPF bed temperature Tbed is higher than the predetermined temperature T3 (Tbed> T3), the process proceeds to step 504. On the other hand, if the temperature is equal to or lower than the predetermined temperature T3 (Tbed ≦ T3), the process proceeds to step 508. This is the temperature T3 or less at which the NOx trap catalyst 13 supported on the DPF 14 is activated when starting to raise the temperature of the DPF 14 (Tbed ≦ T3). Since it takes time to do so, there is a concern about deterioration of NOx in the tailpipe during the temperature rise, so that NOx regeneration is given priority.

ステップ508では、NOxの再生が優先されたのでスパイクフラグを立てて(spフラグ=1)、NOx再生に移行する。
次に、SOx再生要求及びNOx再生要求が同時に起きた場合のSOx再生、NOx再生の優先順位の処理について、図8のフローチャートを用いて説明する。
ステップ601では、DPF14に堆積したPMの量が所定量PM1未満であるか(PM堆積量<PM1)否かを判定する。所定量PM1未満である(PM堆積量<PM1)場合には、ステップ602へ進む。一方、所定量PM1以上である(PM堆積量≧PM1)場合には、図9のステップ701に示す通り、rq_DPFフラグを1にしてDPF14の再生を行う。これによりSOx再生要求が出されていてもDPF再生が優先する。
In step 508, since NOx regeneration is prioritized, a spike flag is set (sp flag = 1), and the process proceeds to NOx regeneration.
Next, SOx regeneration and NOx regeneration priority processing when an SOx regeneration request and NOx regeneration request occur simultaneously will be described with reference to the flowchart of FIG.
In step 601, it is determined whether the amount of PM deposited on the DPF 14 is less than a predetermined amount PM1 (PM deposition amount <PM1). If it is less than the predetermined amount PM1 (PM deposition amount <PM1), the process proceeds to step 602. On the other hand, when the amount is equal to or greater than the predetermined amount PM1 (PM accumulation amount ≧ PM1), as shown in step 701 of FIG. 9, the rq_DPF flag is set to 1 and the DPF 14 is regenerated. As a result, even if an SOx regeneration request is issued, DPF regeneration has priority.

ステップ602では、NOxトラップ触媒13のベッド温度Tbedが所定温度T1より高いか(Tbed>T1)否かを判定する。なお所定温度T1は、担持したNOxトラップ触媒13がSOx再生に適する温度である。
そして、NOxトラップ触媒13のベッド温度Tbedが所定温度T1より高い(Tbed>T1)場合には、ステップ603へ進む。一方、所定温度T1以下である(Tbed≦T1)場合には、ステップ605へ進む。これは、昇温開始しても、再生可能温度に到達するまで時間が掛かることから、昇温中にテールパイプのNOxの悪化も懸念されるため、NOx再生を優先させるためである。
In step 602, it is determined whether or not the bed temperature Tbed of the NOx trap catalyst 13 is higher than a predetermined temperature T1 (Tbed> T1). The predetermined temperature T1 is a temperature at which the supported NOx trap catalyst 13 is suitable for SOx regeneration.
When the bed temperature Tbed of the NOx trap catalyst 13 is higher than the predetermined temperature T1 (Tbed> T1), the process proceeds to step 603. On the other hand, if the temperature is equal to or lower than the predetermined temperature T1 (Tbed ≦ T1), the process proceeds to step 605. This is for giving priority to NOx regeneration since it takes time to reach the reproducible temperature even when the temperature rise is started, and there is a concern about deterioration of the tail pipe NOx during the temperature rise.

ステップ603では、DPF、SOx再生(硫黄被毒解除)可能領域であるか否かを判定する。これらの再生可能領域の判定は、前述のステップ504と同じく、図26に示すDPF再生、SOx再生可能領域マップにより、現在のエンジン回転速度Neと負荷とに基づいて判定する。再生可能領域である場合には、ステップ604へ進む。一方、再生可能領域にない場合(再生不可能領域にある場合)には、処理を終了する。   In step 603, it is determined whether or not it is a DPF / SOx regeneration (sulfur poisoning release) possible region. These reproducible areas are determined based on the current engine speed Ne and the load by using the DPF regeneration and SOx reproducible area map shown in FIG. If it is a reproducible area, the process proceeds to step 604. On the other hand, when it is not in the reproducible area (when it is in the non-reproducible area), the process is terminated.

ステップ604では、desulフラグを立てて(desulフラグ=1)、処理を終了する。これは、スパイク要求、DPF再生要求も無く、ベッド温度が所定の値以上で、再生可能運転領域であるという全ての条件が整っていることから、SOx再生に移行するためである。
また、ステップ602からステップ605へ進んだ場合には、ステップ605にてスパイク要求の有無を判定する。スパイク要求がない(rq_sp=0)場合には、ステップ606へ進む。これによりSOx再生要求が出ていても、NOxトラップ触媒13の温度が所定の温度T1以下である(NOxトラップ触媒温度≦T1)場合には、NOx再生を優先させることで、テールパイプのNOx悪化を抑制する。
In step 604, a desul flag is set (desul flag = 1), and the process ends. This is because there is neither a spike request nor a DPF regeneration request, and all conditions that the bed temperature is equal to or higher than a predetermined value and a recyclable operation region are satisfied, so that the operation shifts to SOx regeneration.
If the process proceeds from step 602 to step 605, the presence / absence of a spike request is determined in step 605. If there is no spike request (rq_sp = 0), the process proceeds to step 606. As a result, even if an SOx regeneration request is issued, if the temperature of the NOx trap catalyst 13 is equal to or lower than the predetermined temperature T1 (NOx trap catalyst temperature ≦ T1), NOx regeneration of the tail pipe is deteriorated by giving priority to NOx regeneration. Suppress.

一方、ステップ605においてスパイク要求がある(rq_sp=1)場合には、ステップ607へ進み、NOx再生フラグを立てて(spフラグ=1)、NOx再生に移行する。これにより、SOx再生要求が出ているものの、NOx再生を優先すると判定する。
ステップ606では、SOx再生要求が出た後に、NOx堆積量がNOx再生を要する所定量NOx1未満であるか(NOx堆積量<NOx1)否かを判定する。NOx堆積量が所定量NOx1未満である(NOx堆積量<NOx1)場合には、処理を終了する。一方、所定量NOx1以上である(NOx堆積量≧NOx1)場合には、図11に示すステップ901においてrq_spフラグを立てて(rq_spフラグ=1)、NOx再生要求を出す。
On the other hand, if there is a spike request in step 605 (rq_sp = 1), the process proceeds to step 607, a NOx regeneration flag is set (sp flag = 1), and the process proceeds to NOx regeneration. Thereby, although the SOx regeneration request is issued, it is determined that NOx regeneration is prioritized.
In step 606, after the SOx regeneration request is issued, it is determined whether or not the NOx accumulation amount is less than a predetermined amount NOx1 that requires NOx regeneration (NOx accumulation amount <NOx1). If the NOx accumulation amount is less than the predetermined amount NOx1 (NOx accumulation amount <NOx1), the process is terminated. On the other hand, if the predetermined amount is NOx1 or more (NOx accumulation amount ≧ NOx1), the rq_sp flag is set (rq_sp flag = 1) in step 901 shown in FIG. 11, and a NOx regeneration request is issued.

次に、図2のステップ2において、予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御を活用してNOxトラップ触媒13を暖機する処理について、図12を用いて説明する。
ステップ1001では、ステップ2においてNOxトラップ触媒13の暖機促進運転が可能であるか否かを判定する。これは、NOxトラップ触媒13の温度が活性温度T5以下である(触媒温度≦T5)と判定され、暖機促進運転によりNOxトラップ触媒13の昇温が必要なためである。この判定は、図26に示すように、エンジン回転速度Ne及び負荷に基づくDPF、SOx再生可能領域であるか否かにより判定する。
Next, a process for warming up the NOx trap catalyst 13 using the combustion control by the preliminary combustion and the main combustion in Step 2 of FIG. 2 will be described with reference to FIG.
In step 1001, it is determined in step 2 whether or not the NOx trap catalyst 13 can be warmed up. This is because the temperature of the NOx trap catalyst 13 is determined to be equal to or lower than the activation temperature T5 (catalyst temperature ≦ T5), and it is necessary to raise the temperature of the NOx trap catalyst 13 by the warm-up promotion operation. As shown in FIG. 26, this determination is made based on whether or not the DPF and SOx reproducible region is based on the engine speed Ne and the load.

暖機促進運転可能である場合には、ステップ1002へ進む。一方、暖機促進運転可能でない場合には、処理を終了する。
ステップ1002では、予備燃焼及び主燃焼による燃焼に切り替える。これにより、予備燃焼を行うことで圧縮上死点近傍の筒内温度を上昇させ、主燃焼の着火限界(リタード限界)を遅らせる。そして、排気温度が高温となり、NOxトラップ触媒13の暖機を促進する。
If the warm-up promotion operation is possible, the process proceeds to step 1002. On the other hand, if the warm-up promotion operation is not possible, the process is terminated.
In step 1002, the combustion is switched to the preliminary combustion and the main combustion. Thus, by performing preliminary combustion, the in-cylinder temperature near the compression top dead center is raised, and the ignition limit (retard limit) of main combustion is delayed. And exhaust temperature becomes high temperature and warming-up of the NOx trap catalyst 13 is accelerated | stimulated.

ステップ1003では、NOxトラップ触媒13の温度が活性温度(所定温度)T5より高くなったか(触媒温度>T5)否かを判定する。これにより予備燃焼と主燃焼とによる燃焼の継続の可否を判定するためである。所定温度T5より高くなった(触媒温度>T5)場合には、ステップ1004へ進む。一方、所定温度T5以下である(触媒温度≦T5)場合には、処理を終了して、予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御を継続する。   In step 1003, it is determined whether or not the temperature of the NOx trap catalyst 13 has become higher than the activation temperature (predetermined temperature) T5 (catalyst temperature> T5). This is to determine whether or not the combustion by the preliminary combustion and the main combustion can be continued. If the temperature is higher than the predetermined temperature T5 (catalyst temperature> T5), the process proceeds to step 1004. On the other hand, when the temperature is equal to or lower than the predetermined temperature T5 (catalyst temperature ≦ T5), the process is terminated and the combustion control by the preliminary combustion and the main combustion is continued.

ステップ1004では、暖機促進運転を解除する。これは、NOxトラップ触媒13が十分に暖機した状態、すなわちNOxトラップ触媒13が活性した状態であると判定したので、予備燃焼及び主燃焼による燃焼による運転から通常の燃焼による運転に切り替えて、NOxトラップ触媒13の暖機を終了するためである。
本実施形態によれば、排気通路12に排気浄化装置(NOxトラップ触媒13,DPF14)を備える内燃機関(エンジン)1において、排気浄化装置13,14の状態に基づいて、排気温度の上昇要求又はストイキ以下のリッチ運転要求の少なくとも一方があったときに、主トルクを発生させる主燃焼と、主燃焼に先立ってなされる少なくとも1回の予備燃焼とを行わせ(ステップ101,201,1002)、予備燃焼は、少なくとも1つが上死点近傍で起こるように、燃料噴射を制御し、主燃焼は、予備燃焼が終了した後に開始するように、燃料噴射を制御する一方、機関1の各状態を検知し、この状態の少なくとも1つによって、予備燃焼と主燃焼とによる燃焼を禁止する。このため、予備燃焼により筒内温度を高め、予備燃焼が終了した後に主燃焼が開始することで、主燃焼は予混合燃焼とが主体となり、排気温度の上昇やリッチ空燃比を実現できる。さらに機関1の各状態に応じて、予備燃焼と主燃焼とによる燃焼の禁止を最適に行うため、NOxトラップ触媒13、DPF14の過熱及びスモークの悪化を防止できる。
In step 1004, the warm-up promotion operation is canceled. Since it was determined that the NOx trap catalyst 13 was sufficiently warmed up, that is, the NOx trap catalyst 13 was activated, the operation by the combustion by the preliminary combustion and the main combustion was switched to the operation by the normal combustion, This is to end the warm-up of the NOx trap catalyst 13.
According to the present embodiment, in the internal combustion engine (engine) 1 provided with the exhaust purification device (NOx trap catalyst 13, DPF 14) in the exhaust passage 12, the exhaust temperature increase request or the When at least one of the rich operation requests below stoichiometric is present, main combustion for generating main torque and at least one preliminary combustion performed prior to main combustion are performed (steps 101, 201, 1002), Pre-combustion controls fuel injection so that at least one occurs near top dead center, and main combustion controls fuel injection so that it starts after pre-combustion ends, while Detecting and prohibiting the combustion by the preliminary combustion and the main combustion by at least one of the states. For this reason, by increasing the in-cylinder temperature by the pre-combustion and starting the main combustion after the pre-combustion is completed, the main combustion is mainly premixed combustion, and it is possible to realize an increase in exhaust temperature and a rich air-fuel ratio. Furthermore, since prohibition of combustion by preliminary combustion and main combustion is optimally performed according to each state of the engine 1, overheating of the NOx trap catalyst 13 and the DPF 14 and deterioration of smoke can be prevented.

また本実施形態によれば、機関1の各状態として、排気浄化装置(NOxトラップ触媒13,DPF14)の温度を検知し、検知した排気浄化装置13,14の温度に応じて、予備燃焼と主燃焼とによる燃焼の継続の可否を判定する(ステップ108,211,1003)。このため、NOxトラップ触媒13、DPF14の温度に応じて、予備燃焼と主燃焼とによる燃焼の継続を判定でき、NOxトラップ触媒13,DPF14の過熱を防止できる。   Further, according to the present embodiment, as the states of the engine 1, the temperature of the exhaust purification device (NOx trap catalyst 13, DPF 14) is detected, and preliminary combustion and main combustion are performed according to the detected temperatures of the exhaust purification devices 13, 14. It is determined whether combustion can be continued due to combustion (steps 108, 211, 1003). For this reason, the continuation of combustion by the preliminary combustion and the main combustion can be determined according to the temperatures of the NOx trap catalyst 13 and the DPF 14, and the NOx trap catalyst 13 and the DPF 14 can be prevented from being overheated.

また本実施形態によれば、機関1の各状態として、排気成分を検知し、検知した排気成分に応じて、予備燃焼と主燃焼とによる燃焼の継続の可否を判定するため(ステップ111,214,1003)、主に排気成分の悪化を防止できる。
また本実施形態によれば、検知する排気成分は、スモークであるため(ステップ111,214)、主にスモークの悪化を防止できる。
Further, according to the present embodiment, the exhaust component is detected as each state of the engine 1, and in accordance with the detected exhaust component, it is determined whether or not the combustion by the preliminary combustion and the main combustion can be continued (steps 111 and 214). 1003), which can mainly prevent deterioration of exhaust components.
Further, according to the present embodiment, since the exhaust component to be detected is smoke (steps 111 and 214), the deterioration of smoke can be mainly prevented.

また本実施形態によれば、予備燃焼の燃料噴射量は、主燃焼の燃料噴射時の筒内温度が自己着火可能な温度を上回る為に必要な燃料噴射量である(ステップ101,201,1002)。このため、予備燃焼時の燃料噴射によって筒内温度を上昇させ、主燃焼のための燃料噴射がされたときの筒内温度を高く維持することができ、サイクル毎の燃焼を安定させることができる。   Further, according to the present embodiment, the fuel injection amount for the preliminary combustion is the fuel injection amount necessary for the in-cylinder temperature at the time of fuel injection for the main combustion to exceed the temperature at which self-ignition is possible (steps 101, 201, 1002). ). For this reason, the in-cylinder temperature is raised by fuel injection at the time of preliminary combustion, the in-cylinder temperature when fuel injection for main combustion is performed can be maintained high, and combustion for each cycle can be stabilized. .

また本実施形態によれば、主燃焼の燃焼開始時期は、予備燃焼の燃焼開始時期からクランク角で20度以上離れた時期である(ステップ101,201,1002)。このため、予備燃焼が開始してから主燃焼の開始までの間隔を所定期間以上にすることができ、主燃焼の燃焼の悪化を抑制して、スモークの悪化を防ぐことが可能となる。
また本実施形態によれば、主燃焼の終了時期は、圧縮上死点からクランク角で50度以上離れた時期である(ステップ101,201,1002)。このため、主燃焼の終了時期をできるだけ遅くすることで、主燃焼の燃焼が緩慢になり、燃焼騒音の悪化を抑制することができる。
Further, according to the present embodiment, the combustion start timing of the main combustion is a timing that is separated from the combustion start timing of the preliminary combustion by 20 degrees or more in crank angle (steps 101, 201, 1002). For this reason, the interval from the start of the pre-combustion to the start of the main combustion can be made longer than a predetermined period, and the deterioration of the combustion of the main combustion can be suppressed and the deterioration of the smoke can be prevented.
Further, according to the present embodiment, the end time of the main combustion is a time away from the compression top dead center by 50 degrees or more in crank angle (steps 101, 201, 1002). For this reason, by making the end timing of the main combustion as late as possible, the combustion of the main combustion becomes slow and the deterioration of the combustion noise can be suppressed.

また本実施形態によれば、予備燃焼のための燃料噴射量若しくは燃料噴射時期の少なくとも一方は、圧縮端温度に応じて変更される(ステップ101,201,1002)。このため、各運転条件における圧縮端温度に応じて予備燃焼のための燃料噴射を必要最低限の量に変えることができ、予備燃焼の安定性を図れると共に、主燃焼が開始する前に予備燃焼を確実に終了できる。   Further, according to the present embodiment, at least one of the fuel injection amount or the fuel injection timing for the preliminary combustion is changed according to the compression end temperature (steps 101, 201, 1002). For this reason, the fuel injection for the preliminary combustion can be changed to the minimum necessary amount according to the compression end temperature in each operating condition, and the preliminary combustion can be stabilized and the preliminary combustion is started before the main combustion starts. Can be terminated reliably.

また本実施形態によれば、主燃焼は、燃料噴射時期を変えることで、排気温度を制御する(ステップ101,201,1002)。このため、特に主燃焼の燃焼終了時期を変えることで、排気温度を自在に変えることができる。
また本実施形態によれば、主燃焼は、機関1の発生トルクが一定となるように制御される(ステップ101,201,1002)。このため、主燃焼の燃料噴射時期に応じて燃料噴射量を補正することで、目標の排気温度若しくは排気雰囲気とすると共に、燃焼の切替及び排温の制御時のトルク変動を抑制することができる。
According to the present embodiment, the main combustion controls the exhaust gas temperature by changing the fuel injection timing (steps 101, 201, 1002). For this reason, the exhaust temperature can be changed freely by changing the combustion end timing of the main combustion.
Further, according to the present embodiment, the main combustion is controlled so that the torque generated by the engine 1 is constant (steps 101, 201, 1002). For this reason, by correcting the fuel injection amount according to the fuel injection timing of the main combustion, the target exhaust temperature or the exhaust atmosphere can be obtained, and torque fluctuation at the time of switching the combustion and controlling the exhaust temperature can be suppressed. .

また本実施形態によれば、排気浄化装置として排気微粒子を捕集するフィルタ(DPF)14を備え、排気温度の上昇要求又はストイキ以下のリッチ運転要求がある時は、フィルタ14に所定量PM1の排気微粒子(PM)が堆積し(ステップ12)、排気微粒子を自己酸化する温度にする時である。このため、エンジン1の運転条件(エンジン回転数Ne、燃料噴射量Qなど)に応じて、燃焼制御を行う時期を変更することができる。そして、DPF14の再生時期が来た時に、予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御に切り替えることができ、低スモークで高排温を実現でき、DPF14の再生を安定して実現することができる。   In addition, according to the present embodiment, the exhaust purification device includes the filter (DPF) 14 that collects exhaust particulates, and when there is a request for raising the exhaust gas temperature or a rich operation less than stoichiometric, the filter 14 has a predetermined amount PM1. This is the time when exhaust particulates (PM) are deposited (step 12) and the exhaust particulates are brought to a temperature at which they are self-oxidized. For this reason, the timing for performing the combustion control can be changed according to the operating conditions (engine speed Ne, fuel injection amount Q, etc.) of the engine 1. And when the regeneration time of DPF14 comes, it can switch to the combustion control by preliminary combustion and main combustion, can implement | achieve high exhaust temperature with low smoke, and can implement | achieve regeneration of DPF14 stably.

また本実施形態によれば、排気浄化装置としてリーン運転時にNOxをトラップするNOxトラップ触媒13を備え、排気温度の上昇要求又はストイキ以下のリッチ運転要求がある時は、NOxトラップ触媒13にトラップしたNOxを脱離浄化する時である。このため、予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御を用いてリッチスパイクを行うことができ、NOxトラップ触媒13の浄化性能を高く維持することができる。   Further, according to the present embodiment, the exhaust purification device includes the NOx trap catalyst 13 that traps NOx during the lean operation. When there is a request for a rise in exhaust temperature or a rich operation request that is less than the stoichiometric condition, the NOx trap catalyst 13 traps the NOx trap catalyst 13. It is time to desorb and purify NOx. For this reason, rich spike can be performed using combustion control by preliminary combustion and main combustion, and the purification performance of the NOx trap catalyst 13 can be maintained high.

また本実施形態によれば、排気浄化装置としてリーン運転時にNOxをトラップするNOxトラップ触媒13を備え、排気温度の上昇要求又はストイキ以下のリッチ運転要求がある時は、NOxトラップ触媒13にトラップした硫黄分(SOx)を浄化する時である。このため、予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御を用いて硫黄被毒解除(SOx再生)を行うことができ、低スモークで且つ高排気温度とリッチ条件の両立が可能となり、NOxトラップ触媒13の性能を最大限発揮することができるようにする。   Further, according to the present embodiment, the exhaust purification device includes the NOx trap catalyst 13 that traps NOx during the lean operation. When there is a request for a rise in exhaust temperature or a rich operation request that is less than the stoichiometric condition, the NOx trap catalyst 13 traps the NOx trap catalyst 13. It is time to purify the sulfur content (SOx). For this reason, sulfur poisoning release (SOx regeneration) can be performed using combustion control by preliminary combustion and main combustion, and it is possible to achieve both low smoke and high exhaust temperature and rich conditions, and the performance of the NOx trap catalyst 13. To make the best use of.

また本実施形態によれば、排気浄化装置としてリーン運転時にNOxをトラップするNOxトラップ触媒13を備え、排気温度の上昇要求又はストイキ以下のリッチ運転要求がある時は、NOxトラップ触媒13の冷機時で(ステップ2)、NOxトラップ触媒13を急速暖機する時である。このため、NOxトラップ触媒13の冷機時に予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御を用いることができ、短時間でNOxトラップ触媒13を活性温度にすることができる。   Further, according to the present embodiment, the exhaust purification device includes the NOx trap catalyst 13 that traps NOx during the lean operation. When there is a request for a rise in exhaust temperature or a rich operation request that is less than the stoichiometric condition, the NOx trap catalyst 13 is cold. (Step 2), when the NOx trap catalyst 13 is rapidly warmed up. For this reason, combustion control by preliminary combustion and main combustion can be used when the NOx trap catalyst 13 is cold, and the NOx trap catalyst 13 can be brought to the activation temperature in a short time.

次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図27は、本実施形態に係る内燃機関(ディーゼルエンジン)1の制御装置の構成図である。
本実施形態でのエンジン1の制御装置の構成は、図1に示すエンジン1の制御装置と基本的には同じであるが、燃料の着火遅れ期間の推定を行うために燃料性状判定装置が設置されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 27 is a configuration diagram of a control device for the internal combustion engine (diesel engine) 1 according to the present embodiment.
The configuration of the control device for the engine 1 in this embodiment is basically the same as the control device for the engine 1 shown in FIG. 1, but a fuel property determination device is installed to estimate the ignition delay period of fuel. Has been.

すなわち、吸気コンプレッサ3aの上流位置(図示しないエアクリーナの出口側)に、吸入空気量検出手段となるエアフロメータ7が設けられている。そして、エンジン1の適宜位置に、エンジン1の温度を代表するものとして、冷却水温度を検出する水温センサ31が取り付けられている。さらに、気筒判別用クランク角センサ33、コモンレール14内の燃料圧力を検出する圧力センサ34、及び燃料温度を検出する温度センサ35が設けられている。   That is, an air flow meter 7 serving as intake air amount detection means is provided at an upstream position of the intake compressor 3a (on the outlet side of an air cleaner not shown). A water temperature sensor 31 that detects the cooling water temperature is attached to an appropriate position of the engine 1 as a representative of the temperature of the engine 1. Further, a cylinder discrimination crank angle sensor 33, a pressure sensor 34 for detecting the fuel pressure in the common rail 14, and a temperature sensor 35 for detecting the fuel temperature are provided.

これらの各センサの信号がECU25へ入力され、各処理が行われる。この処理について説明する。なお、第2の実施形態での処理も基本的な処理は第1の実施形態と同じであるので、第1の実施形態と異なる部分(燃焼制御のメインフローチャート、ステップ2の燃料性状検出制御ルーチン、DPF再生モードのフローチャート、硫黄被毒解除モードのフローチャート)のみを説明する。   Signals from these sensors are input to the ECU 25, and each process is performed. This process will be described. Since the basic processing of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, the difference from the first embodiment (combustion control main flowchart, step 2 fuel property detection control routine) Only the DPF regeneration mode flowchart and sulfur poisoning release mode flowchart) will be described.

図28は、燃焼制御のメインフローチャートであり、ステップ1とステップ2との間にステップ20を新たに追加している。
ステップ1では、各種センサ信号を読み込み、これらの信号に基づいて算出したエンジン1の運転状態、すなわちエンジン回転速度Ne、アクセル開度APO、触媒温度、DPF14の入口側若しくは出口側の排気圧力、DPF温度などを読みこむ。また、エンジン回転速度Ne及びアクセル開度APOをパラメータとするマップから演算される負荷Qを読み込む。なお負荷Qは、燃料噴射量、吸入空気量などに置き換えてもよい。
FIG. 28 is a main flowchart of combustion control, in which step 20 is newly added between step 1 and step 2.
In step 1, various sensor signals are read, and the operating state of the engine 1 calculated based on these signals, that is, the engine speed Ne, the accelerator opening APO, the catalyst temperature, the exhaust pressure on the inlet side or the outlet side of the DPF 14, DPF Read temperature, etc. Further, the load Q calculated from a map using the engine speed Ne and the accelerator opening APO as parameters is read. The load Q may be replaced with a fuel injection amount, an intake air amount, or the like.

ステップ20では、例えば特願2003−031832号のようにして燃料性状(セタン価)を検索し、これから燃料の着火遅れ期間を検知する。本実施形態では燃料性状を検出して着火遅れ期間の推定を行うためである。具体的には、図29に示すサブルーチンにより行う。
ここで燃料性状は、ディーゼルエンジン1に使用される燃料(軽油)に含まれるセタン価の影響を受け、セタン価が高ければ(すなわち、軽質で、後述する燃料の実比重Gfuelが小さければ)着火遅れ期間が短くなるが、セタン価が低ければ(重質で、実比重Gfuelが大きければ)着火遅れ期間が長くなるという特性がある。
In step 20, for example, as in Japanese Patent Application No. 2003-031832, a fuel property (cetane number) is searched, and a fuel ignition delay period is detected from this. This is because in this embodiment, the fuel property is detected and the ignition delay period is estimated. Specifically, this is performed by a subroutine shown in FIG.
Here, the fuel property is affected by the cetane number contained in the fuel (light oil) used in the diesel engine 1 and is ignited if the cetane number is high (that is, if it is light and the actual specific gravity Gfuel of the fuel described later is small). Although the delay period is shortened, if the cetane number is low (heavy and the actual specific gravity Gfuel is large), the ignition delay period is long.

図29は、着火遅れ期間推定ルーチンである。
ステップ2001では、吸入空気量を検出するエアフロメータ7の信号Qaに基づいて、該信号Qaの値をパラメータとしてECU25のROMに予め記憶されている所定の吸入空気量Qairのテーブルデータを検索する。そしてステップ2002に進む。
ステップ2002では、エンジン回転速度Neとアクセル開度APOとをパラメータとして設定される燃料噴射量(燃料供給量)Qmainを、ECU25のROMに予め記憶されている所定のマップを検索して求める。そして、ステップ2003に進む。
FIG. 29 is an ignition delay period estimation routine.
In step 2001, based on the signal Qa of the air flow meter 7 for detecting the intake air amount, table data of a predetermined intake air amount Qair stored in advance in the ROM of the ECU 25 is searched using the value of the signal Qa as a parameter. Then, the process proceeds to Step 2002.
In step 2002, a fuel injection amount (fuel supply amount) Qmain set using the engine speed Ne and the accelerator opening APO as parameters is obtained by searching a predetermined map stored in the ROM of the ECU 25 in advance. Then, the process proceeds to Step 2003.

なお、燃料噴射量(燃料供給量)Qmainは、前記の方法でなくても、エンジン回転速度Neと負荷Qとをパラメータとして設定される燃料噴射装置の燃料噴射期間Mperiodを、ECU25のROMに予め記憶されている所定のマップを検索して求め、この燃料噴射期間Mperiodとコモンレール圧力PCRとをパラメータとして設定される燃料噴射量(燃料供給量)Qmainを、ECU25のROMに予め記憶されている所定のマップを検索して求めるようにしても良い。   Even if the fuel injection amount (fuel supply amount) Qmain is not the above-described method, the fuel injection period Mperiod of the fuel injection device set using the engine speed Ne and the load Q as parameters is stored in the ROM of the ECU 25 in advance. The fuel injection amount (fuel supply amount) Qmain, which is obtained by searching a predetermined map stored and set with the fuel injection period Mperiod and the common rail pressure PCR as parameters, is stored in advance in the ROM of the ECU 25. You may be made to search for the map of.

ステップ2003では、空燃比センサ16の信号O2に基づいて、該信号O2の値をパラメータとしてECU25のROMに予め記憶されている実空燃比AFrealのテーブルデータを検索する。そして、ステップ2004に進む。
ステップ2004では、燃料性状を検出するのに適した条件か否かを判定する。
例えば、通常、自動車用エンジンにおいては、NOx低減のためにEGR弁19等からなる排気還流装置を備えているのが一般的であるが、運転条件により排気が還流している状態では、排気空燃比がリッチ側にシフトしてしまうため、実空燃比を正確に求めるためには排気還流の補正が必要になる。従って、補正によって実空燃比の検出精度が悪化することの懸念もあるため、実空燃比の検出指令を出すのは、排気還流を停止する領域に限定することが望ましい。
In step 2003, based on the signal O2 of the air-fuel ratio sensor 16, the table data of the actual air-fuel ratio AFreal stored in advance in the ROM of the ECU 25 is retrieved using the value of the signal O2 as a parameter. Then, the process proceeds to Step 2004.
In step 2004, it is determined whether or not the conditions are suitable for detecting the fuel property.
For example, in general, an automobile engine is generally provided with an exhaust gas recirculation device including an EGR valve 19 or the like for NOx reduction. Since the fuel ratio shifts to the rich side, it is necessary to correct the exhaust gas recirculation in order to accurately obtain the actual air fuel ratio. Accordingly, since there is a concern that the detection accuracy of the actual air-fuel ratio deteriorates due to the correction, it is desirable to issue the actual air-fuel ratio detection command only in a region where exhaust gas recirculation is stopped.

ステップ2004で検出条件に適していなければ、燃料性状の検出は実施せずにステップ3に進む。
ステップ2004で検出条件に適していれば、ステップ2005に進み、ステップ2001で求めた吸入空気流量Qairとステップ2003で求めた実空燃比AFrealとに基づいて、実燃料供給重量Gmainを求める。具体的には、吸入空気流量Qairを実空燃比AFrealで除して実燃料供給重量Gmainとする(Gmain=Qair÷AFreal)。そして、求めた実燃料供給重量Gmainとステップ2002で求めた燃料噴射量(燃料供給量)Qmainとに基づいて実比重G fuelを求める。具体的には、実燃料供給重量Gmainを燃料噴射量(燃料供給量)Q mainで除して実比重G fuelとする(Gfuel=Gmain÷Qmain)。そして、ステップ2006に進む。
If the detection condition is not suitable in step 2004, the process proceeds to step 3 without detecting the fuel property.
If the detection condition is suitable in step 2004, the process proceeds to step 2005, and the actual fuel supply weight Gmain is obtained based on the intake air flow rate Qair obtained in step 2001 and the actual air-fuel ratio AFreal obtained in step 2003. Specifically, the intake air flow rate Qair is divided by the actual air-fuel ratio AFreal to obtain the actual fuel supply weight Gmain (Gmain = Qair ÷ AFreal). Then, the actual specific gravity G fuel is determined based on the determined actual fuel supply weight Gmain and the fuel injection amount (fuel supply amount) Qmain determined in step 2002. Specifically, the actual fuel supply weight Gmain is divided by the fuel injection amount (fuel supply amount) Qmain to obtain an actual specific gravity Gfuel (Gfuel = Gmain ÷ Qmain). Then, the process proceeds to Step 2006.

ステップ2006では、上記の実比重Gfuelと燃料温度TFとから標準比重(基準温度、例えば標準温度20℃での比重)Gstdを求める。具体的には、実比重Gfuelと燃料温度TFとをパラメータとしてECU25のROMに予め記憶されている標準比重Gstdのマップを検索して、対応する値を求める。そして、ステップ2007へ進む。   In step 2006, standard specific gravity (reference temperature, for example, specific gravity at a standard temperature of 20 ° C.) Gstd is obtained from the actual specific gravity Gfuel and the fuel temperature TF. Specifically, a map of the standard specific gravity Gstd stored in advance in the ROM of the ECU 25 is searched using the actual specific gravity Gfuel and the fuel temperature TF as parameters, and a corresponding value is obtained. Then, the process proceeds to Step 2007.

ステップ2007では、上記の標準比重Gstdをパラメータとして、ECU25のROMに予め記憶されている軽油の燃料性状、例えばセタン価Cnumberのテーブルデータを検索する。この燃料性状は、標準比重Gstdが高いほど、密度が高く(重質であり)、セタン価が低い傾向にある。
ステップ2008では、検索された燃料性状(セタン価Cnumber)から着火遅れ期間を推定する。この着火遅れ期間は、燃料性状が重質であるほど、すなわちセタン価が低いほど長くなる傾向にある。
In step 2007, using the standard specific gravity Gstd as a parameter, the fuel property of light oil, for example, table data of the cetane number Cnumber, stored in advance in the ROM of the ECU 25 is searched. The fuel properties tend to be higher in density (heavy) and lower in cetane number as the standard specific gravity Gstd is higher.
In step 2008, the ignition delay period is estimated from the retrieved fuel property (cetane number Cnumber). This ignition delay period tends to be longer as the fuel property is heavier, that is, as the cetane number is lower.

なお、このフローチャートでは燃料性状を検出し、燃料の着火遅れ期間を推定したが、燃料噴射弁リフトセンサを設けて燃料噴射弁のリフト開始を検出し、エンジン1の筒内圧力センサなどを設けて燃料の着火を検出し、検出した両者の時間差から燃料の着火遅れ期間を求めてもよい。
再度図28を参照して、前述の図2と同じ処理を行う。
In this flowchart, the fuel property is detected and the fuel ignition delay period is estimated. However, a fuel injection valve lift sensor is provided to detect the start of lift of the fuel injection valve, and an in-cylinder pressure sensor of the engine 1 is provided. Fuel ignition may be detected, and the fuel ignition delay period may be obtained from the detected time difference.
Referring to FIG. 28 again, the same processing as in FIG. 2 is performed.

すなわちステップ2では、NOxトラップ触媒13が暖機状態(活性状態)であるか否かを判定する。
ステップ3では、NOxトラップ触媒13にトラップされて堆積されたNOxの量を計算し、ステップ4では、NOxトラップ触媒13に堆積した硫黄分(SOx)の量を計算し、ステップ6では、DPF14に捕集されて堆積しているPMの量を検知する。
That is, in step 2, it is determined whether or not the NOx trap catalyst 13 is in a warm-up state (active state).
In step 3, the amount of NOx trapped and deposited on the NOx trap catalyst 13 is calculated. In step 4, the amount of sulfur (SOx) deposited on the NOx trap catalyst 13 is calculated. The amount of PM collected and deposited is detected.

ステップ6〜11では、regフラグ、desulフラグ、spフラグ、recフラグ、rq_DPFフラグ、及びrq_desulフラグがそれぞれ立っているか否かを判定する。
ステップ12では、ステップ5において算出したDPF14のPM堆積量が、DPF14の再生が必要な所定量PM1に達しているか否か(PM堆積量<PM1)、すなわちDPF再生時期になったかを判定する。
In steps 6 to 11, it is determined whether or not the reg flag, desul flag, sp flag, rec flag, rq_DPF flag, and rq_desul flag are set.
In step 12, it is determined whether the PM accumulation amount of the DPF 14 calculated in step 5 has reached a predetermined amount PM1 that requires regeneration of the DPF 14 (PM accumulation amount <PM1), that is, whether the DPF regeneration timing has come.

ステップ13では、ステップ4において算出したNOxトラップ触媒13の硫黄堆積量(SOxの量)が所定量S1に達して、再生時期になったか否か(硫黄堆積量<S1)、すなわち硫黄被毒解除(SOx再生要求)の要否を判定する。
ステップ14では、ステップ3において算出したNOxトラップ触媒13のNOx堆積量が所定量NOx1に達して、再生時期になったか否か(NOx堆積量<NOx1)、すなわちNOx再生の要否を判定する。
In step 13, whether or not the sulfur accumulation amount (SOx amount) of the NOx trap catalyst 13 calculated in step 4 has reached a predetermined amount S1 and the regeneration time has come (sulfur accumulation amount <S1), that is, sulfur poisoning release. The necessity of (SOx regeneration request) is determined.
In step 14, it is determined whether the NOx accumulation amount of the NOx trap catalyst 13 calculated in step 3 has reached a predetermined amount NOx1 and the regeneration time has come (NOx accumulation amount <NOx1), that is, whether or not NOx regeneration is necessary.

次に、ステップ6でDPF再生モードのフラグがあった(regフラグ=1)場合の処理、すなわちNOxトラップ触媒13の暖機時におけるDPF再生(溶損防止)について図30のフローチャートを用いて説明する。なお本実施形態においては、前述の図3のフローチャートにステップ120,121を新たに追加している。
ステップ120では、通常のリーン燃焼による運転から、前述した予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御での運転への切り替え許可を判定する機関回転速度の上限値RPMbase(所定値)と負荷(燃料噴射量)の上限値Q1base(所定値)とを、前述の図29のフローチャートにおいて燃料性状より検出した着火遅れ期間に応じて、図32及び図33に示す係数a,bを用いて補正する。これは、それぞれ機関回転速度の補正上限値RPMと負荷Qの補正上限値Q1とを次式により求める。
Next, the processing when the DPF regeneration mode flag is present in step 6 (reg flag = 1), that is, DPF regeneration (melting prevention) when the NOx trap catalyst 13 is warmed up will be described with reference to the flowchart of FIG. To do. In this embodiment, steps 120 and 121 are newly added to the flowchart of FIG.
In step 120, an upper limit value RPMbase (predetermined value) and a load (fuel injection amount) of the engine speed for determining permission to switch from the operation by the normal lean combustion to the operation by the combustion control by the preliminary combustion and the main combustion described above. The upper limit value Q1base (predetermined value) is corrected using the coefficients a and b shown in FIGS. 32 and 33 in accordance with the ignition delay period detected from the fuel properties in the flowchart of FIG. For this, the correction upper limit value RPM of the engine speed and the correction upper limit value Q1 of the load Q are obtained by the following equations, respectively.

RPM=RPMbase×a
Q1 =Q1base×b
ここで、図32は、機関回転速度上限値補正係数aを算出するテーブルであり、燃料の着火遅れ期間が長いときには補正係数aが小さく、着火遅れ期間が短いときには補正係数aが大きくなることを示している。図33は、燃料噴射量上限値補正係数bを算出するテーブルであり、燃料の着火遅れが長いときには補正係数bが小さく、着火遅れ期間が短いときには補正係数bが大きくなることを示している。
RPM = RPMbase × a
Q1 = Q1base × b
Here, FIG. 32 is a table for calculating the engine rotation speed upper limit correction coefficient a. When the fuel ignition delay period is long, the correction coefficient a is small, and when the ignition delay period is short, the correction coefficient a is large. Show. FIG. 33 is a table for calculating the fuel injection amount upper limit correction coefficient b, which shows that the correction coefficient b is small when the fuel ignition delay is long, and the correction coefficient b is large when the ignition delay period is short.

図32,33は、燃料の着火遅れ期間に応じて、通常のリーン燃焼から予備燃焼及び主燃焼による燃焼での運転への切り替えを許可する領域を補正するためのものである。すなわち、図34に示す燃焼切り替え許可領域を燃料性状(セタン価)によって推定した着火遅れ期間に応じて補正するためであり、着火遅れ期間が長いとき、すなわちセタン価が低いときには、予備燃焼と主燃焼とによる燃焼の許可領域を低回転速度及び低負荷領域に移行させるためである。   32 and 33 are for correcting a region in which switching from normal lean combustion to operation by preliminary combustion and main combustion combustion is permitted in accordance with the fuel ignition delay period. That is, the combustion switching permission region shown in FIG. 34 is corrected according to the ignition delay period estimated by the fuel property (cetane number). When the ignition delay period is long, that is, when the cetane number is low, the preliminary combustion and the main combustion This is because the permitted region of combustion due to combustion is shifted to the low rotation speed and low load region.

ステップ121では、予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御での運転への切り替え許可を判定する。この判定は、図34に示す通り、機関回転速度Neが、予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御での運転への切り替えを許可する機関回転速度の補正上限値RPM以下(Ne≦RPM)であり、且つ負荷Qが予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御での運転への切り替えを許可する負荷の補正上限値Q1以下(Q≦Q1)であるか否かにより行う。   In step 121, permission to switch to operation in combustion control by preliminary combustion and main combustion is determined. In this determination, as shown in FIG. 34, the engine rotational speed Ne is equal to or less than the correction upper limit RPM (Ne ≦ RPM) of the engine rotational speed that permits switching to the operation in the combustion control by the preliminary combustion and the main combustion. The load Q is determined based on whether or not the load is not more than the correction upper limit Q1 (Q ≦ Q1) that permits switching to the operation in the combustion control by the preliminary combustion and the main combustion.

これは、機関回転速度が上限値RPMより高くなると、予備燃焼から主燃焼までのクランク角は同じであるが、この時間が短くなるので、予備燃焼と主燃焼とが重なってしまい、主燃焼が成立しなくなってしまう一方、負荷Qが上限値Q1より高くなると、予備燃焼と主燃焼とによる燃焼でもスモークが悪化してしまうためである。
運転状態が所定の領域内(Ne≦RPM、且つQ≦Q1)にある場合には、ステップ101へ進む。
This is because when the engine speed becomes higher than the upper limit value RPM, the crank angle from the preliminary combustion to the main combustion is the same, but since this time is shortened, the preliminary combustion and the main combustion overlap, and the main combustion On the other hand, if the load Q becomes higher than the upper limit value Q1, the smoke is deteriorated even in the combustion by the preliminary combustion and the main combustion.
When the operation state is within a predetermined region (Ne ≦ RPM and Q ≦ Q1), the process proceeds to Step 101.

一方、機関回転速度Neもしくは負荷Qのどちらか1つが条件を満たさない場合には、予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御での運転への切り替えを行わずに処理を終了する。この場合、ステップ121における所定領域内(Ne≦RPM、且つQ≦Q1)になるまで処理を待つこととなる。
なお、予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御での運転への切り替え許可の判定は、負荷Qをアクセル開度APO若しくは燃料噴射量に置き換えて行ってもよい。
On the other hand, when either one of the engine speed Ne or the load Q does not satisfy the condition, the process is terminated without switching to the operation in the combustion control by the preliminary combustion and the main combustion. In this case, the process waits until the predetermined area in Step 121 is reached (Ne ≦ RPM and Q ≦ Q1).
Note that the determination of permission to switch to the operation in the combustion control by the preliminary combustion and the main combustion may be performed by replacing the load Q with the accelerator opening APO or the fuel injection amount.

ステップ101では、高排温かつリッチ雰囲気で硫黄被毒解除要求がなされたため、燃焼を通常のリーン燃焼から、予備燃焼と主燃焼とによる燃焼での運転に切り替える。
ステップ102では、排気空燃比を目標値に制御する。
ステップ103では、DPF14の温度が再生中の目標下限値(所定温度)T22以上(DPF温度≧T22)であるか否かを判定する。DPF温度が目標下限値T22以上(
DPF温度≧T22)である場合には、ステップ104へ進む。一方、DPF温度が目標下限値T22未満(DPF温度<T22)である場合には、ステップ113にて主燃焼の燃料噴射時期をリタードして、ステップ114にてトルク補正を行う。
In step 101, since the sulfur poisoning release request is made in a high exhaust temperature and rich atmosphere, the combustion is switched from the normal lean combustion to the operation by the combustion by the preliminary combustion and the main combustion.
In step 102, the exhaust air-fuel ratio is controlled to a target value.
In step 103, it is determined whether or not the temperature of the DPF 14 is equal to or higher than a target lower limit value (predetermined temperature) T22 during regeneration (DPF temperature ≧ T22). DPF temperature is the target lower limit value T22 or more (
If DPF temperature ≧ T22), the routine proceeds to step 104. On the other hand, when the DPF temperature is less than the target lower limit value T22 (DPF temperature <T22), the fuel injection timing of the main combustion is retarded in step 113, and torque correction is performed in step 114.

ステップ104では、DPF14の温度が再生中の第1目標上限値(所定温度)T21以下(DPF温度≦T21)であるか否かを判定する。DPF温度が第1目標上限値T21以下(DPF温度≦T21)である場合には、ステップ105へ進む。一方、目標温度第1上限値T21を越えている(DPF温度>T21)場合には、ステップ109にて主燃焼の燃料噴射時期を進角して、ステップ111にてトルク補正を行う。   In step 104, it is determined whether or not the temperature of the DPF 14 is equal to or lower than the first target upper limit value (predetermined temperature) T21 being regenerated (DPF temperature ≦ T21). When the DPF temperature is equal to or lower than the first target upper limit value T21 (DPF temperature ≦ T21), the process proceeds to step 105. On the other hand, if the target temperature first upper limit value T21 is exceeded (DPF temperature> T21), the fuel injection timing of the main combustion is advanced in step 109, and torque correction is performed in step 111.

ステップ105では、排気空燃比を目標値に制御した時間tが基準時間tDPFreg1だけ経過したか(t>tDPFreg1)否かを判定する。
ステップ106では、DPF再生モードのregフラグを0にして、ステップ107にて、溶損防止モードのrecフラグを立てる(recフラグ=1)。
次に、図31の硫黄被毒解除モードのフローチャートについて説明する。なお、本フローチャートにおいては、図4のフローチャートに図30で説明したステップ120,121を新たに追加している。
In step 105, it is determined whether or not the time t during which the exhaust air-fuel ratio is controlled to the target value has passed the reference time tDPFreg1 (t> tDPFreg1).
In step 106, the reg flag in the DPF regeneration mode is set to 0, and in step 107, the rec flag in the melting prevention mode is set (rec flag = 1).
Next, the flowchart of the sulfur poisoning release mode in FIG. 31 will be described. In this flowchart, steps 120 and 121 described with reference to FIG. 30 are newly added to the flowchart of FIG.

ステップ120では、機関回転速度の上限値RPMbase(所定値)と燃料噴射量の上限値Q1base(所定値)とを、前述の図29のフローチャートにおいて燃料性状より検出した着火遅れ期間に応じて、図32及び図33に示す係数a,bを用いて補正し、それぞれ機関回転速度Neの補正上限値RPMと負荷Qの補正上限値Q1とを求める。
ステップ121では、予備燃焼及び主燃焼による燃焼制御での運転への切り替え許可(Ne≦RPM、且つQ≦Q1)を判定する。
In step 120, the upper limit value RPMbase (predetermined value) of the engine speed and the upper limit value Q1base (predetermined value) of the fuel injection amount are determined according to the ignition delay period detected from the fuel property in the flowchart of FIG. 32 and the coefficients a and b shown in FIG. 33 are used to determine a correction upper limit value RPM of the engine rotational speed Ne and a correction upper limit value Q1 of the load Q, respectively.
In step 121, permission to switch to operation in combustion control by preliminary combustion and main combustion (Ne ≦ RPM and Q ≦ Q1) is determined.

ステップ201では、前述の図30のステップ101と同じく、高排温かつリッチ雰囲気で硫黄被毒解除要求がなされたため、燃焼を通常のリーン燃焼から、予備燃焼と主燃焼とによる燃焼での運転に切り替える。
ステップ202では、NOxトラップ触媒13への硫黄堆積量が所定の量に達しているので排気空燃比をストイキに制御する。
In step 201, as in step 101 of FIG. 30, the sulfur poisoning release request is made in a high exhaust temperature and rich atmosphere, so the combustion is changed from normal lean combustion to operation by combustion by preliminary combustion and main combustion. Switch.
In step 202, the amount of sulfur deposited on the NOx trap catalyst 13 reaches a predetermined amount, so the exhaust air-fuel ratio is controlled to stoichiometric.

ステップ203では、NOxトラップ触媒13の温度が硫黄解除中の目標下限温度T41(所定値)より高いか(触媒温度>T41)否かを判定する。触媒温度が硫黄解除中の目標下限温度T41より高い(触媒温度>T41)場合には、ステップ204へ進む。一方、触媒温度が硫黄解除中の目標下限温度T41以下(触媒温度≦T41)場合には、ステップ216にて主燃焼の噴射時期をリタード(遅角)して、ステップ217にてトルク補正を行う。   In step 203, it is determined whether or not the temperature of the NOx trap catalyst 13 is higher than the target lower limit temperature T41 (predetermined value) during the release of sulfur (catalyst temperature> T41). When the catalyst temperature is higher than the target lower limit temperature T41 during the release of sulfur (catalyst temperature> T41), the routine proceeds to step 204. On the other hand, when the catalyst temperature is equal to or lower than the target lower limit temperature T41 during release of sulfur (catalyst temperature ≦ T41), the injection timing of main combustion is retarded (retarded) in step 216, and torque correction is performed in step 217. .

ステップ204では、NOxトラップ触媒13の温度が硫黄解除中の第1目標上限温度T42(所定値)未満(触媒温度<T42)であるか否かを判定する。触媒温度が硫黄解除中の第1目標上限温度T42未満である(触媒温度<T42)場合には、ステップ205へ進む。一方、第1目標上限温度T42以上である(触媒温度≧T42)場合には、ステップ212にて主燃焼の燃料噴射時期を進角して、ステップ213にてトルク補正を行う。   In step 204, it is determined whether or not the temperature of the NOx trap catalyst 13 is lower than the first target upper limit temperature T42 (predetermined value) during the release of sulfur (catalyst temperature <T42). When the catalyst temperature is lower than the first target upper limit temperature T42 during the release of sulfur (catalyst temperature <T42), the routine proceeds to step 205. On the other hand, when the temperature is equal to or higher than the first target upper limit temperature T42 (catalyst temperature ≧ T42), the fuel injection timing of the main combustion is advanced in step 212, and torque correction is performed in step 213.

ステップ205では、所定の時間tdesulだけ目標の空燃比、ベッド温で硫黄被毒解除処理が行われたか(t>tdesul)否かを判定する。
そして、ステップ206にてストイキ運転を解除し、ステップ207にて溶損防止モードのrecフラグを立て(recフラグ=1)、ステップ208にて硫黄被毒解除モードが終了したのでdesulフラグを0にして、ステップ209にて硫黄被毒解除モードが終了したのでNOxトラップ触媒13への硫黄堆積量をリセットにして(触媒13への硫黄堆積量=0)、ステップ210にてNOx再生要求フラグrq_spフラグを0にする(rq_sp=0)。
In step 205, it is determined whether or not the sulfur poisoning release processing has been performed at a target air-fuel ratio and bed temperature for a predetermined time tdesul (t> tdesul).
Then, the stoichiometric operation is canceled in step 206, the rec flag in the melt prevention mode is set in step 207 (rec flag = 1), and the desul flag is set to 0 because the sulfur poisoning release mode is completed in step 208. Since the sulfur poisoning release mode is completed in step 209, the sulfur accumulation amount on the NOx trap catalyst 13 is reset (sulfur deposition amount on the catalyst 13 = 0), and in step 210, the NOx regeneration request flag rq_sp flag. Is set to 0 (rq_sp = 0).

本実施形態によれば、機関1の各状態として、運転状態を検知し、検知した運転状態に応じて、予備燃焼と主燃焼とによる燃焼への切り替え許可を判定する(ステップ121)。このため、運転状態に応じて、燃焼切り替えができ、NOxトラップ触媒13及びDPF14の過熱とスモークの悪化とを予め防ぐことができる。
また本実施形態によれば、運転状態として、機関1の回転速度Ne及び負荷Qを検知し、これらにより定められる許可領域内のときに、予備燃焼と主燃焼とによる燃焼への切り替え許可を判定する(ステップ121)。このため、回転速度Ne及び負荷Qに応じて、燃焼切り替え許可を判定でき、排気温度の異常上昇によるNOxトラップ触媒13及びDPF14の過熱及びスモークの悪化を防止できる。
According to the present embodiment, an operating state is detected as each state of the engine 1, and permission to switch to combustion by preliminary combustion and main combustion is determined according to the detected operating state (step 121). For this reason, combustion switching can be performed according to the operating state, and overheating of the NOx trap catalyst 13 and the DPF 14 and deterioration of smoke can be prevented in advance.
Further, according to the present embodiment, as the operating state, the rotational speed Ne and the load Q of the engine 1 are detected, and permission to switch to combustion by preliminary combustion and main combustion is determined when within the permission region determined by these. (Step 121). Therefore, combustion switching permission can be determined according to the rotational speed Ne and the load Q, and overheating of the NOx trap catalyst 13 and the DPF 14 and deterioration of smoke due to an abnormal increase in exhaust temperature can be prevented.

また本実施形態によれば、許可領域は、機関1の低回転低負荷側である(ステップ120,121,図34)。このため、NOxトラップ触媒13及びDPF14の過熱を防止することができる。
また本実施形態によれば、着火遅れ期間を推定する手段(ステップ2008)を備え、この着火遅れ期間に応じて、許可領域を補正する(ステップ120)。このため、燃焼切り替え許可判定を常に適正に行うことができる。
Further, according to the present embodiment, the permission area is on the low rotation and low load side of the engine 1 (steps 120 and 121, FIG. 34). For this reason, overheating of the NOx trap catalyst 13 and the DPF 14 can be prevented.
In addition, according to the present embodiment, a means for estimating the ignition delay period (step 2008) is provided, and the permission area is corrected according to the ignition delay period (step 120). For this reason, combustion switching permission determination can always be performed appropriately.

また本実施形態によれば、着火遅れ期間が長い(セタン価が低い)ときには、許可領域をより低回転低負荷側(Ne≦RPM、Q≦Q1)に狭める(ステップ120)。このため、このため、特にNOxトラップ触媒13及びDPF14の過熱を防止できる。
また本実施形態によれば、燃料性状を検知する手段(ステップ2007)を備え、着火遅れ期間は、燃料性状により推定する(ステップ2008)。このため、燃料性状に応じて、着火遅れ期間を適切に求めることができる。
Further, according to the present embodiment, when the ignition delay period is long (the cetane number is low), the permission region is narrowed to the low rotation and low load side (Ne ≦ RPM, Q ≦ Q1) (step 120). For this reason, in particular, overheating of the NOx trap catalyst 13 and the DPF 14 can be prevented.
Further, according to the present embodiment, the fuel property detecting means (step 2007) is provided, and the ignition delay period is estimated from the fuel property (step 2008). For this reason, the ignition delay period can be appropriately determined according to the fuel properties.

また本実施形態によれば、燃料性状は、燃料の比重Gfuelを検知し、この比重Gfuelに基づいてセタン価を算出することで決定される(ステップ2005〜2007)。このため、セタン価を考慮して燃焼の切り替えを適正に行うことができる。   Further, according to the present embodiment, the fuel property is determined by detecting the specific gravity Gfuel of the fuel and calculating the cetane number based on the specific gravity Gfuel (steps 2005 to 2007). For this reason, it is possible to appropriately switch the combustion in consideration of the cetane number.

第1の実施形態における内燃機関の燃焼制御装置の構成図The block diagram of the combustion control apparatus of the internal combustion engine in 1st Embodiment 燃焼制御のメインフローチャートMain flow chart of combustion control NOxトラップ触媒の暖機時におけるDPF再生のフローチャートFlow chart of DPF regeneration when NOx trap catalyst is warmed up 硫黄被毒解除モードのフローチャートFlow chart of sulfur poisoning release mode リッチスパイクにより燃焼切替を行う場合のフローチャートFlow chart when switching combustion by rich spike 溶損防止モードのフローチャートFlowchart mode flowchart DPF再生、NOx再生、硫黄被毒解除の優先順位を決定するフローチャートFlow chart for determining the priority order of DPF regeneration, NOx regeneration, and sulfur poisoning release SOx再生、NOx再生の優先順位を決定するフローチャートFlow chart for determining the priority order of SOx regeneration and NOx regeneration DPF再生のフローチャートDPF regeneration flowchart 硫黄被毒解除のフローチャートFlow chart for removing sulfur poisoning NOx再生のフローチャートNOx regeneration flowchart NOxトラップ触媒を暖機するフローチャートFlow chart for warming up NOx trap catalyst 従来(第1例)の燃料噴射を示す図The figure which shows the conventional (1st example) fuel injection 従来(第2例)の燃料噴射を示す図A diagram showing conventional (second example) fuel injection 予備燃焼及び主燃焼によるの燃焼(第3例)を示す図The figure which shows the combustion (the 3rd example) by preliminary combustion and main combustion 予備燃焼及び主燃焼による別の燃焼制御を示す図Diagram showing another combustion control by pre-combustion and main combustion 従来(第1、2例)と予備燃焼及び主燃焼によるの燃焼(第3例)との排気ガス状態を比較した図Comparison of exhaust gas status between conventional (first and second examples) and pre-combustion and main combustion (third example) 予備燃焼及び主燃焼による主燃焼時期に対する排気ガスの状態を示した図The figure which showed the state of exhaust gas with respect to the main combustion time by preliminary combustion and main combustion 主燃焼のための目標燃料噴射時期を示す図Diagram showing target fuel injection timing for main combustion DPFの排圧閾値を示す図The figure which shows the exhaust pressure threshold value of DPF PM堆積量に対する目標空燃比を示す図The figure which shows the target air fuel ratio with respect to PM accumulation amount 目標吸入空気量を示す図Diagram showing target intake air volume 目標燃料噴射時期に従ったトルク補正係数を算出する図A figure to calculate the torque correction coefficient according to the target fuel injection timing リッチスパイク運転の目標吸入空気量を示す図Diagram showing target intake air amount for rich spike operation DPF溶損防止の目標吸入空気量Target intake air volume to prevent DPF melting DPF・SOx再生不可領域を示す図Diagram showing DPF / SOx regeneration impossible area 第2の実施形態における内燃機関の燃焼制御装置の構成図The block diagram of the combustion control apparatus of the internal combustion engine in 2nd Embodiment 燃焼制御のメインフローチャートMain flow chart of combustion control 着火遅れ期間推定ルーチンIgnition delay period estimation routine NOxトラップ触媒の暖機時におけるDPF再生のフローチャートFlow chart of DPF regeneration when NOx trap catalyst is warmed up 硫黄被毒解除モードのフローチャートFlow chart of sulfur poisoning release mode 機関回転速度上限値補正係数aの算出テーブルCalculation table of engine speed upper limit correction coefficient a 燃料噴射量上限値補正係数bの算出テーブルCalculation table of fuel injection amount upper limit correction coefficient b 燃焼切り替え許可領域を示す図Diagram showing combustion switching permission area

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
2 吸気通路
6 吸気絞り弁
7 エアフロメータ
8 燃料噴射ポンプ
9 コモンレール
10 燃料噴射弁
11 EGR通路
12 排気通路
13 NOxトラップ触媒
14 DPF
16 空燃比センサ
17 排気圧力センサ
18 スモーク濃度センサ
19 EGR弁
20 クランク角センサ
21 アクセル開度センサ
22 触媒温度センサ
23 DPF温度センサ
25 ECU
31 水温センサ
33 気筒判別用クランク角センサ
34 燃料圧力センサ
35 燃料温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Intake passage 6 Intake throttle valve 7 Air flow meter 8 Fuel injection pump 9 Common rail 10 Fuel injection valve 11 EGR passage 12 Exhaust passage 13 NOx trap catalyst 14 DPF
16 Air-fuel ratio sensor 17 Exhaust pressure sensor 18 Smoke concentration sensor 19 EGR valve 20 Crank angle sensor 21 Accelerator opening sensor 22 Catalyst temperature sensor 23 DPF temperature sensor 25 ECU
31 Water temperature sensor 33 Crank angle sensor for cylinder discrimination 34 Fuel pressure sensor 35 Fuel temperature sensor

Claims (22)

排気通路に排気浄化装置を備える内燃機関において、
排気浄化装置の状態に基づいて、排気温度の上昇要求又はストイキ以下のリッチ運転要求の少なくとも一方があったときに、主トルクを発生させる主燃焼と、主燃焼に先立ってなされる少なくとも1回の予備燃焼とを行わせ、
前記予備燃焼は、少なくとも1つが上死点近傍で起こるように、燃料噴射を制御し、
前記主燃焼は、予備燃焼が終了した後に開始するように、燃料噴射を制御する一方、
機関の各状態を検知し、この状態の少なくとも1つによって、前記予備燃焼と前記主燃焼とによる燃焼を禁止することを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
In an internal combustion engine provided with an exhaust purification device in an exhaust passage,
Based on the state of the exhaust purification device, when there is at least one of an exhaust temperature increase request or a rich operation request less than stoichiometric, main combustion that generates main torque and at least one time that is performed prior to main combustion Pre-combustion,
The pre-combustion controls fuel injection such that at least one occurs near top dead center;
While the main combustion controls the fuel injection to start after the pre-combustion is finished,
A combustion control device for an internal combustion engine, wherein each state of the engine is detected, and combustion by the preliminary combustion and the main combustion is prohibited by at least one of the states.
内燃機関の燃焼制御装置であって、
機関の排気通路に配置された排気浄化装置と、
機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
燃料噴射弁の作動を制御するコントロールユニットと、
を含んで構成され、
前記コントロールユニットは、
排気浄化装置の状態に基づいて、排気温度の上昇要求又はストイキ以下のリッチ運転要求の少なくとも一方があったときに、主トルクを発生させる主燃焼と、主燃焼に先立ってなされる少なくとも1回の予備燃焼とを行わせ、
前記予備燃焼は、少なくとも1つが上死点近傍で起こるように、燃料噴射を制御し、
前記主燃焼は、予備燃焼が終了した後に開始するように、燃料噴射を制御する一方、
機関の各状態を検知し、この状態の少なくとも1つによって、前記予備燃焼と前記主燃焼とによる燃焼を禁止することを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
A combustion control device for an internal combustion engine,
An exhaust purification device disposed in the exhaust passage of the engine;
A fuel injection valve that injects fuel directly into the combustion chamber of the engine;
A control unit for controlling the operation of the fuel injection valve;
Comprising
The control unit is
Based on the state of the exhaust purification device, when there is at least one of an exhaust temperature increase request or a rich operation request less than stoichiometric, main combustion that generates main torque and at least one time that is performed prior to main combustion Pre-combustion,
The pre-combustion controls fuel injection such that at least one occurs near top dead center;
While the main combustion controls the fuel injection to start after the pre-combustion is finished,
A combustion control device for an internal combustion engine, wherein each state of the engine is detected, and combustion by the preliminary combustion and the main combustion is prohibited by at least one of the states.
前記機関の各状態として、排気浄化装置の温度を検知し、検知した排気浄化装置の温度に応じて、前記予備燃焼と前記主燃焼とによる燃焼の継続の可否を判定することを特徴とする請求項1または請求項2記載の内燃機関の燃焼制御装置。   The temperature of the exhaust gas purification device is detected as each state of the engine, and whether to continue the combustion by the preliminary combustion and the main combustion is determined according to the detected temperature of the exhaust gas purification device. The combustion control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2. 前記機関の各状態として、排気成分を検知し、検知した排気成分に応じて、前記予備燃焼と前記主燃焼とによる燃焼の継続の可否を判定することを特徴とする請求項1または請求項2記載の内燃機関の燃焼制御装置。   The exhaust gas component is detected as each state of the engine, and whether to continue the combustion by the preliminary combustion and the main combustion is determined according to the detected exhaust gas component. A combustion control device for an internal combustion engine as described. 前記検知する排気成分は、スモークであることを特徴とする請求項4記載の内燃機関の燃焼制御装置。   The combustion control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the detected exhaust component is smoke. 前記機関の各状態として、運転状態を検知し、検知した運転状態に応じて、前記予備燃焼と前記主燃焼とによる燃焼への切り替え許可を判定することを特徴とする請求項1または請求項2記載の内燃機関の燃焼制御装置。   The operation state is detected as each state of the engine, and permission to switch to combustion by the preliminary combustion and the main combustion is determined according to the detected operation state. A combustion control device for an internal combustion engine as described. 前記運転状態として、機関の回転速度及び負荷を検知し、これらにより定められる許可領域内のときに、前記予備燃焼と前記主燃焼とによる燃焼への切り替えを許可することを特徴とする請求項6記載の内燃機関の燃焼制御装置。   The engine speed and load are detected as the operating state, and switching to combustion by the preliminary combustion and the main combustion is permitted when the engine speed is within a permission region determined by these. A combustion control device for an internal combustion engine as described. 前記許可領域は、機関の低回転低負荷側であることを特徴とする請求項7記載の内燃機関の燃焼制御装置。   The combustion control device for an internal combustion engine according to claim 7, wherein the permission region is on a low rotation and low load side of the engine. 着火遅れ期間を推定する手段を備え、
この着火遅れ期間に応じて、前記許可領域を補正することを特徴とする請求項7または請求項8記載の内燃機関の燃焼制御装置。
Means for estimating the ignition delay period,
9. The combustion control apparatus for an internal combustion engine according to claim 7, wherein the permission area is corrected according to the ignition delay period.
前記着火遅れ期間が長いときには、前記許可領域をより低回転低負荷側に狭めることを特徴とする請求項9記載の内燃機関の燃焼制御装置。   10. The combustion control device for an internal combustion engine according to claim 9, wherein when the ignition delay period is long, the permission region is narrowed to a low rotation and low load side. 燃料性状を検知する手段を備え、
前記着火遅れ期間は、燃料性状により推定することを特徴とする請求項9または請求項10記載の内燃機関の燃焼制御装置。
A means for detecting fuel properties;
The combustion control apparatus for an internal combustion engine according to claim 9 or 10, wherein the ignition delay period is estimated from fuel properties.
前記燃料性状は、燃料の比重を検知し、この比重に基づいてセタン価を算出することで決定されることを特徴とする請求項11記載の内燃機関の燃焼制御装置。   The combustion control device for an internal combustion engine according to claim 11, wherein the fuel property is determined by detecting a specific gravity of the fuel and calculating a cetane number based on the specific gravity. 予備燃焼の燃料噴射量は、主燃焼の燃料噴射時の筒内温度が自己着火可能な温度を上回る為に必要な燃料噴射量であることを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれか1つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。   13. The fuel injection amount for pre-combustion is a fuel injection amount required for the in-cylinder temperature during fuel injection for main combustion to exceed a temperature at which self-ignition is possible. A combustion control apparatus for an internal combustion engine according to one of the above. 主燃焼の燃焼開始時期は、予備燃焼の燃焼開始時期からクランク角で20度以上離れた時期であることを特徴とする請求項1〜請求項13のいずれか1つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。   14. The combustion of the internal combustion engine according to claim 1, wherein the combustion start timing of the main combustion is a timing that is separated from the combustion start timing of the preliminary combustion by 20 degrees or more in crank angle. Control device. 主燃焼の終了時期は、圧縮上死点からクランク角で50度以上離れた時期であることを特徴とする請求項1〜請求項14のいずれか1つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。   The combustion control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 14, wherein the end time of the main combustion is a time separated from the compression top dead center by a crank angle of 50 degrees or more. 予備燃焼のための燃料噴射量若しくは燃料噴射時期の少なくとも一方は、圧縮端温度に応じて変更されることを特徴とする請求項1〜請求項15のいずれか1つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。   The combustion of the internal combustion engine according to any one of claims 1 to 15, wherein at least one of a fuel injection amount or a fuel injection timing for preliminary combustion is changed according to a compression end temperature. Control device. 主燃焼は、燃料噴射時期を変えることで、排気温度を制御することを特徴とする請求項1〜請求項16のいずれか1つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。   The combustion control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 16, wherein in the main combustion, the exhaust gas temperature is controlled by changing a fuel injection timing. 主燃焼は、機関の発生トルクが一定となるように制御されることを特徴とする請求項1〜請求項17のいずれか1つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。   The combustion control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 17, wherein the main combustion is controlled so that the generated torque of the engine is constant. 排気浄化装置として排気微粒子を捕集するフィルタを備え、
排気温度の上昇要求又はストイキ以下のリッチ運転要求がある時は、フィルタに所定量の排気微粒子が堆積し、排気微粒子を自己酸化する温度にする時であることを特徴とする請求項1〜請求項18のいずれか1つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。
Equipped with a filter that collects exhaust particulates as an exhaust purification device,
The claim 1 is characterized in that when there is a request for raising the exhaust gas temperature or a rich operation request less than the stoichiometric condition, a predetermined amount of exhaust particulates is deposited on the filter and the exhaust particulates are brought to a temperature at which they are self-oxidized. Item 19. The combustion control device for an internal combustion engine according to any one of Items 18 above.
排気浄化装置としてリーン運転時にNOxをトラップするNOxトラップ触媒を備え、
排気温度の上昇要求又はストイキ以下のリッチ運転要求がある時は、NOxトラップ触媒にトラップしたNOxを脱離浄化する時であることを特徴とする請求項1〜請求項18のいずれか1つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。
As an exhaust purification device, equipped with a NOx trap catalyst that traps NOx during lean operation,
The time when there is a request for a rise in exhaust temperature or a rich operation less than stoichiometric is a time when NOx trapped in the NOx trap catalyst is desorbed and purified, according to any one of claims 1 to 18. A combustion control device for an internal combustion engine as described.
排気浄化装置としてリーン運転時にNOxをトラップするNOxトラップ触媒を備え、
排気温度の上昇要求又はストイキ以下のリッチ運転要求がある時は、NOxトラップ触媒にトラップした硫黄分を浄化する時であることを特徴とする請求項1〜請求項18のいずれか1つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。
As an exhaust purification device, equipped with a NOx trap catalyst that traps NOx during lean operation,
19. The exhaust gas temperature increase request or the rich operation request equal to or less than the stoichiometric time is a time for purifying the sulfur content trapped in the NOx trap catalyst. Combustion control device for internal combustion engine.
排気浄化装置としてリーン運転時にNOxをトラップするNOxトラップ触媒を備え、
排気温度の上昇要求又はストイキ以下のリッチ運転要求がある時は、NOxトラップ触媒の冷機時で、NOxトラップ触媒を急速暖機する時であることを特徴とする請求項1〜請求項18のいずれか1つに記載の内燃機関の燃焼制御装置。
As an exhaust purification device, equipped with a NOx trap catalyst that traps NOx during lean operation,
19. The exhaust gas temperature increase request or the rich operation request less than the stoichiometric condition is when the NOx trap catalyst is cold and when the NOx trap catalyst is rapidly warmed up. A combustion control device for an internal combustion engine according to claim 1.
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