JP2687654B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification device for internal combustion engine

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JP2687654B2 JP2051741A JP5174190A JP2687654B2 JP 2687654 B2 JP2687654 B2 JP 2687654B2 JP 2051741 A JP2051741 A JP 2051741A JP 5174190 A JP5174190 A JP 5174190A JP 2687654 B2 JP2687654 B2 JP 2687654B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、排気系にいわゆるリーンNOx触媒を備えた
内燃機関の排気浄化装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an exhaust emission control device for an internal combustion engine having an exhaust system provided with a so-called lean NOx catalyst.

[従来の技術] 最近、燃費向上のために、希薄域の空燃比で燃焼させ
るリーンバーン(希薄燃焼)内燃機関の開発が進めら
れ、一部は実用化されている。希薄空燃比領域において
は従来の触媒ではNOxを浄化できないので、NOx低減がリ
ーンバーン内燃機関の課題になっており、希薄空燃比で
もNOxを還元できる触媒が注目されている。
[Prior Art] Recently, in order to improve fuel efficiency, a lean burn (lean burn) internal combustion engine that burns at an air-fuel ratio in a lean region has been developed, and a part thereof has been put into practical use. Since NOx cannot be purified with conventional catalysts in the lean air-fuel ratio range, reduction of NOx has become an issue for lean-burn internal combustion engines, and catalysts that can reduce NOx even with lean air-fuel ratios are drawing attention.

希薄空燃比でもNOxを還元する触媒として、特開平1
−130735号公報、特願昭63−95026号は、遷移金属を担
持せしめたゼオライトからなり、酸化雰囲気中、HC存在
下でNOxを還元する触媒(リーンNOx触媒に含まれる)を
教示している。
As a catalyst for reducing NOx even at a lean air-fuel ratio,
-130735 and Japanese Patent Application No. 63-95026 teach a catalyst (contained in a lean NOx catalyst) consisting of a zeolite carrying a transition metal and reducing NOx in the presence of HC in an oxidizing atmosphere. .

[発明が解決しようとする課題] しかし、内燃機関の排気系にリーンNOx触媒を装着し
ても、機関の運転状態によっては、たとえばアイドルか
らの加速時のような所定値以上の加速状態にある軽、中
負荷領域では、リーンNOx触媒のNOx浄化率が低下すると
いう問題がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, even if a lean NOx catalyst is attached to the exhaust system of an internal combustion engine, depending on the operating state of the engine, the engine may be in an acceleration state above a predetermined value, such as during acceleration from idle. In the light and medium load regions, there is a problem that the NOx purification rate of the lean NOx catalyst decreases.

本発明は、内燃機関の運転状態によっては生じるリー
ンNOx触媒のNOx浄化率の低下を、EGRガスを利用して抑
制し、リーンNOx触媒のNOx浄化率を常に高く維持するこ
とを目的とする。
It is an object of the present invention to suppress a decrease in the NOx purification rate of a lean NOx catalyst, which occurs depending on the operating state of an internal combustion engine, by using EGR gas, and to always maintain a high NOx purification rate of a lean NOx catalyst.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成する、本発明に係る内燃機関の排気浄
化装置は、第1図に示す如く、 内燃機関2の排気系4に設けられた、遷移金属或いは
貴金属を担持せしめたゼオライトからなり酸化雰囲気中
HC存在下でNOxを還元するリーンNOx触媒6と、 内燃機関の排気系4と吸気系8との間に設けられた、
EGR弁10を具備する排気ガス再循環装置12と、 内燃機関2の運動状態を検出する運転状態検出手段14
と、 前記運転状態検出手段14の出力に基づいて内燃機関2
が定常走行や緩加速時の加速値よりは大きくアイドルか
らの加速時の加速値よりは小さい所定加速値以上の加速
状態にあるか否かを判定する加速状態判定手段16と、 前記加速状態判定手段16が前記所定加速値以上の加速
状態と判定したときに目標空燃比を理論空燃比よりリー
ン側域内の比較的リッチ域に設定しトルクを増大させる
空燃比設定手段18と、 前記加速状態判定手段16が前記所定加速値以上の加速
状態と判定したときにEGR弁10を開にしてEGRガスを吸気
系8に導入し燃焼室でHCを生成し前記リーンNOx触媒のN
Ox浄化率を向上させるEGRオン手段20と、 を具備している。
[Means for Solving the Problems] An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, which achieves the above object, is a transition metal or noble metal provided in an exhaust system 4 of an internal combustion engine 2, as shown in FIG. In an oxidizing atmosphere consisting of zeolite loaded with
The lean NOx catalyst 6 that reduces NOx in the presence of HC and the exhaust system 4 and the intake system 8 of the internal combustion engine are provided.
Exhaust gas recirculation device 12 equipped with an EGR valve 10 and operating state detection means 14 for detecting the motion state of the internal combustion engine 2.
And the internal combustion engine 2 based on the output of the operating state detecting means 14.
Is an acceleration state determination means 16 for determining whether or not the acceleration state is greater than a predetermined acceleration value that is greater than the acceleration value during steady running or slow acceleration and less than the acceleration value during acceleration from idle, and the acceleration state determination Air-fuel ratio setting means 18 for increasing the torque by setting the target air-fuel ratio to a relatively rich region within the lean side region from the stoichiometric air-fuel ratio when the means 16 determines that the acceleration state is equal to or higher than the predetermined acceleration value, and the acceleration state determination When the means 16 determines that the acceleration state is equal to or higher than the predetermined acceleration value, the EGR valve 10 is opened and EGR gas is introduced into the intake system 8 to generate HC in the combustion chamber to generate N in the lean NOx catalyst.
EGR ON means 20 for improving the Ox purification rate is provided.

[作用] リーンNOx触媒6によるNOx還元メカニズムは、第9図
に示す如く、排気ガス中のHCの一部分の部分酸化により
生成される活性種とNOxとの反応であると推定される。
したがって、第7図に示す如く、HC量が多い程、活性種
量も多くなってNOx浄化率が向上する。
[Function] As shown in FIG. 9, the mechanism of NOx reduction by the lean NOx catalyst 6 is presumed to be the reaction of NOx with the active species generated by partial oxidation of a portion of HC in the exhaust gas.
Therefore, as shown in FIG. 7, as the amount of HC increases, the amount of active species also increases and the NOx purification rate improves.

排気ガス中のHC量は、機関運転状態によって、たとえ
ば空燃比によって変化し、またEGRのON、OFFによっても
変化する。たとえば、第8図に示すように、EGRがONの
ときは、排気ガスの一部が吸気系に導入されるので、吸
気中の新気成分が減り、したがって酸素量が減り、燃焼
室での完全燃焼がそこなわれて排気ガス中のHCが増え
る。
The amount of HC in the exhaust gas changes depending on the engine operating state, for example, the air-fuel ratio, and also changes depending on whether EGR is ON or OFF. For example, as shown in FIG. 8, when EGR is ON, a part of the exhaust gas is introduced into the intake system, so the fresh air component in the intake air is reduced, and therefore the oxygen amount is reduced, and Complete combustion is impaired and HC in the exhaust gas increases.

アイドルからの加速時のように所定加速値以上の加速
状態にあるときは、加速状態判定手段16が機関運転状態
を加速状態と判定し、空燃比設定手段18は空燃比を理論
空燃比よりリーン側域内の比較的リッチ域、たとえば、
空燃比16〜19に設定する。この領域では、HC量が少ない
ため、NOx浄化率が低下しようとする。しかし、EGRオン
手段20がEGRをONとして、HCを故意に増やし、NOx浄化率
を高める。したがって、リーンNOx触媒6のNOx浄化率の
低下は生じない。
When the vehicle is in an acceleration state equal to or higher than a predetermined acceleration value, such as during acceleration from idle, the acceleration state determination means 16 determines the engine operating state as an acceleration state, and the air-fuel ratio setting means 18 makes the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. A relatively rich region within the side region, for example,
Set the air-fuel ratio to 16-19. In this region, since the amount of HC is small, the NOx purification rate tends to decrease. However, the EGR ON means 20 turns EGR ON to intentionally increase HC and increase the NOx purification rate. Therefore, the NOx purification rate of the lean NOx catalyst 6 does not decrease.

このようにして、排気ガス中のHC濃度は、常に高く保
たれ、リーンNOx触媒6のNOx浄化率が高目に維持され
る。
In this way, the HC concentration in the exhaust gas is always kept high, and the NOx purification rate of the lean NOx catalyst 6 is kept high.

[実施例] 第2図は本発明に係る内燃機関の排気浄化装置の一実
施例を示す全体概略図である。第2図において、内燃機
関2の吸気通路8には圧力センサ26が設けられている。
圧力センサ26は吸入空気圧を直接計測する半導体式のも
のであって、吸入空気圧に比例したアナログ電圧の出力
信号を発生する。圧力センサ26は第1図で述べた運転状
態検出手段14に含まれる。この出力信号は制御回路40の
マルチプレクサ内蔵AD変換器101に提供されている。図
示しないディストリビュータには、その軸がたとえばク
ランク角に換算して720°毎に基準位置検出用パルス信
号を発生するクランク角センサ36およびクランク角に換
算して30°毎に基準位置検出用パルス信号を発生するク
ランク角センサ38が設けられている。これらクランク角
センサ36、38のポルス信号は制御回路40の入出力インタ
ーフェイス102に供給され、このうちクランク角センサ3
6、38の出力はCPU(セントラルプロセッサユニット)10
3の割込み端子に供給される。
[Embodiment] FIG. 2 is an overall schematic view showing an embodiment of an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention. In FIG. 2, a pressure sensor 26 is provided in the intake passage 8 of the internal combustion engine 2.
The pressure sensor 26 is of a semiconductor type that directly measures the intake air pressure and generates an output signal of an analog voltage proportional to the intake air pressure. The pressure sensor 26 is included in the operating state detecting means 14 described in FIG. This output signal is provided to the AD converter 101 with a built-in multiplexer in the control circuit 40. The distributor (not shown) includes a crank angle sensor 36 whose axis generates a reference position detection pulse signal every 720 ° converted into a crank angle, and a reference position detection pulse signal every 30 ° converted into a crank angle. A crank angle sensor 38 for generating is generated. The pulse signals of the crank angle sensors 36, 38 are supplied to the input / output interface 102 of the control circuit 40, and the crank angle sensor 3
Outputs 6 and 38 are CPU (Central Processor Unit) 10
Supplied to interrupt terminal 3.

さらに、吸気通路8には各気筒毎に燃焼供給系から加
圧燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴射弁22が設
けられている。
Further, the intake passage 8 is provided with a fuel injection valve 22 for supplying pressurized fuel from the combustion supply system to the intake port for each cylinder.

また、内燃機関2のシリンダブロックのウォータジャ
ケット(図示せず)には、冷却水の温度を検出するため
の水温センサ34が設けられている。水温センサ34は冷却
水の温度THWに応じたアナログ電圧の電気信号を発生す
る。この出力もA/D変換器101に供給されている。
A water jacket (not shown) of the cylinder block of the internal combustion engine 2 is provided with a water temperature sensor 34 for detecting the temperature of the cooling water. The water temperature sensor 34 generates an electric signal of an analog voltage according to the temperature THW of the cooling water. This output is also supplied to the A / D converter 101.

EGR弁10のアクチュエータは、制御回路40の入出力イ
ンターフェイス102からの出力により制御されるステッ
プモータを内蔵している。
The actuator of the EGR valve 10 has a built-in step motor controlled by the output from the input / output interface 102 of the control circuit 40.

内燃機関2の排気系4には、リーンNOx触媒6の下流
に、HC、COを高率に浄化する酸化触媒24が設けられてい
る。なお、酸化触媒24の代りに三元触媒を用いてもよ
い。
In the exhaust system 4 of the internal combustion engine 2, an oxidation catalyst 24 that purifies HC and CO at a high rate is provided downstream of the lean NOx catalyst 6. A three-way catalyst may be used instead of the oxidation catalyst 24.

また、32はリーンNOx触媒6内の排気ガス温度を検出
するための排気ガス温度センサであって、その出力は制
御回路40のA/D変換器101に供給されている。
Further, 32 is an exhaust gas temperature sensor for detecting the exhaust gas temperature in the lean NOx catalyst 6, the output of which is supplied to the A / D converter 101 of the control circuit 40.

制御回路40は、たとえばマイクロコンピュータとして
構成され、A/D変換器101、入出力インターフェイス10
2、CPU103の外に、ROM(リードオンメモリ)104、RAM
(ランダムアクセスメモリ)105、バックアップRAM10
6、クロック発生回路107等が設けられている。
The control circuit 40 is configured as, for example, a microcomputer, includes an A / D converter 101, an input / output interface 10
2, ROM (read-on memory) 104, RAM outside the CPU 103
(Random access memory) 105, Backup RAM10
6. A clock generation circuit 107 and the like are provided.

また、制御回路40において、ダウンカウンタ108、フ
リップフロップ109、および駆動回路110は燃料噴射弁22
を制御するためのものである。すなわち、後述のルーチ
ンにおいて、燃料噴射量TAUが演算されると、燃料噴射
量TAUがダウンカウンタ108にプリセットされると共にフ
リップフロップ109もセットされる。この結果、駆動回
路110が燃料噴射弁22の付勢を開始する。他方、ダウン
カウンタ108がクロック信号(図示せず)を計算して最
後にそのボローアウト端子が“1"レベルとなったとき
に、フリップフロップ109がセットされて駆動回路110は
燃料噴射弁22の付勢を停止する。つまり、上述の燃料噴
射量TAUだけ燃料噴射弁22は付勢され、従って、燃料噴
射量TAUに応じた量の燃料が内燃機関2の燃焼室に送り
込まれることになる。
Further, in the control circuit 40, the down counter 108, the flip-flop 109, and the drive circuit 110 include the fuel injection valve 22.
Is to control the That is, when the fuel injection amount TAU is calculated in a routine described later, the fuel injection amount TAU is preset in the down counter 108 and the flip-flop 109 is also set. As a result, the drive circuit 110 starts energizing the fuel injection valve 22. On the other hand, when the down counter 108 calculates a clock signal (not shown) and finally its borrow-out terminal becomes "1" level, the flip-flop 109 is set and the drive circuit 110 causes the fuel injection valve 22 to operate. Stop energizing. That is, the fuel injection valve 22 is biased by the above-mentioned fuel injection amount TAU, and accordingly, the amount of fuel corresponding to the fuel injection amount TAU is sent to the combustion chamber of the internal combustion engine 2.

なお、CPU103の割込み発生は、A/D変換器101のA/D変
換終了後、入出力インターフェイス102がクランク角セ
ンサ38のパルス信号を受信した時、クロック発生回路10
7からの割込信号を受信した時、等である。
The CPU 103 generates an interrupt when the input / output interface 102 receives the pulse signal of the crank angle sensor 38 after the A / D conversion of the A / D converter 101 is completed.
When an interrupt signal from 7 is received, and so on.

圧力センサ26の吸入空気圧データPM、冷却水温データ
THW、及び排気ガス温度TEXは所定時間もしくは所定クラ
ンク角毎に実行されるA/D変換ルーチンによって取込ま
れ、RAM105におけるデータPM、THW、及びTEXは所定時間
毎に更新されている。また、回転速度データNEはクラン
ク角センサ38の30°CA毎の割込みによって演算されてRA
M105の所定領域に格納される。
Intake air pressure data PM of pressure sensor 26, cooling water temperature data
THW and exhaust gas temperature TEX are fetched by an A / D conversion routine executed at predetermined time intervals or at predetermined crank angle intervals, and data PM, THW, and TEX in RAM 105 are updated at predetermined time intervals. Further, the rotation speed data NE is calculated by the interrupt of the crank angle sensor 38 every 30 ° CA, and RA
It is stored in a predetermined area of M105.

第3図、第4図、第6図を参照して第2図の制御回路
の動作を説明する。
The operation of the control circuit of FIG. 2 will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 6.

第3図はEGR制御ルーチンであって、所定時間毎に実
行される。すなわち、ステップ301では、RAM105よりCPU
103に吸気管圧力PMを続出し、ステップ302で、今回演算
の吸気管圧力PMの前回演算の吸気管圧力PM1からの増分
△PMを演算する。ステップ303で、今回演算の吸気管圧
力PMを次回演算用にPM1として記憶しておき、ステップ3
04に進む。ステップ304では、△PMが所定の△PMOより大
か否かを判定することにより、機関が加速状態にあるか
否かを判定する。したがって、ステップ304は第1図で
述べた加速状態判定手段16を構成する。加速状態、すな
わち、△PM>△PMOの時は、ステップ305に進んでEGRをO
N(EGR弁10をON)とし、ステップ306でEGRフラグXEGRを
1とおいてリターンする。ここで、ステップ305は第1
図で述べたEGRオン手段20を構成する。ステップ304で加
速状態でないと判定された時、すなわち、△PM>△PMO
でない時は、ステツ307に進んでEGRをOFF(EGR弁10をOF
F)とし、ステップ308でEGRフラグXEGRを0とおいてリ
ターンする。
FIG. 3 shows an EGR control routine, which is executed every predetermined time. That is, in step 301, the CPU is read from the RAM 105.
The intake pipe pressure PM is continuously supplied to 103, and in step 302, an increment ΔPM of the intake pipe pressure PM calculated this time from the intake pipe pressure PM1 calculated last time is calculated. In step 303, the intake pipe pressure PM calculated this time is stored as PM1 for the next calculation, and step 3
Go to 04. In step 304, it is determined whether the engine is in an accelerating state by determining whether ΔPM is larger than a predetermined ΔPMO. Therefore, step 304 constitutes the acceleration state determination means 16 described in FIG. In the acceleration state, that is, when ΔPM> ΔPMO, proceed to step 305 and set EGR to O
N (EGR valve 10 is turned on), the EGR flag XEGR is set to 1 in step 306, and the process returns. Here, step 305 is the first
It constitutes the EGR ON means 20 described in the figure. When it is determined in step 304 that the vehicle is not in an accelerating state, that is, ΔPM> ΔPMO
If not, proceed to step 307 and turn off the EGR (EGR valve 10 OF
F), the EGR flag XEGR is set to 0 in step 308, and the process returns.

第3図のルーチンでステップ306とリターンとの間
に、第4図のルーチンを挿入してもよい。第4図は、リ
ーンNOx触媒6のNOx浄化性能を最大限に働かせ、かつド
ライバビリティをそこなわないように、EGR量をEGRセン
サ30とA/Fセンサ28に基づいて演算し、その演算によっ
て求めた現在のEGR率が、目標EGR率に精密に制御される
ようにするためのEGRの制御フローチャートである。
The routine of FIG. 4 may be inserted between the step 306 and the return in the routine of FIG. FIG. 4 shows that the EGR amount is calculated based on the EGR sensor 30 and the A / F sensor 28 so as to maximize the NOx purification performance of the lean NOx catalyst 6 and not impair the drivability. It is a control flowchart of EGR for controlling the obtained present EGR rate to a target EGR rate precisely.

EGRセンサ30とA/Fセンサ28は、たとえば酸素濃度セン
サであり、ステップ401で、RAM105から読込む。ステッ
プ402で目標EGR率を演算する。たとえば、第5図に示す
ように、排気温度TEXに応じた目標EGR率をマップから求
める。ステップ403では現在のEGR率を演算する。これは
次のようにして求める。
The EGR sensor 30 and the A / F sensor 28 are, for example, oxygen concentration sensors, and are read from the RAM 105 in step 401. In step 402, the target EGR rate is calculated. For example, as shown in FIG. 5, the target EGR rate according to the exhaust temperature TEX is obtained from the map. In step 403, the current EGR rate is calculated. This is obtained as follows.

但し、Ga:吸気新気量 Ge:吸入EGR量 吸気管内では、気体の状態方程式から次の(2)、
(3)式が成り立っている。
However, Ga: new intake air amount Ge: intake EGR amount In the intake pipe, from the equation of state of gas,
Equation (3) holds.

(2)、(3)式を(1)式に代入すると、 Me≒Ma=28、 とすると、(4)式は次の(5)式になる。 Substituting equations (2) and (3) into equation (1), Me ≒ Ma = 28, Then, the equation (4) becomes the following equation (5).

但し、 C02は吸気管内O2濃度となり、EGRセンサ30で検出され、
▲Oex 2▼は排気A/Fセンサ28で検出される。したがっ
て、EGR率εは(5)式から演算できる。
However, C 02 is the O 2 concentration in the intake pipe and is detected by the EGR sensor 30,
▲ O ex 2 ▼ is detected by the exhaust A / F sensor 28. Therefore, the EGR rate ε can be calculated from the equation (5).

続いて、ステップ404で、現在のEGR率が目標EGR率よ
り大か否かを判断し、大ならスッテプ405に進んでEGR弁
ステップ数を減じ、小ならステップ406に進んでEGR弁ス
テップ数を増大する。かくして、EGR率は目標EGR率に近
づけられる。
Then, in step 404, it is determined whether or not the current EGR rate is higher than the target EGR rate. If it is large, the procedure proceeds to step 405 to reduce the EGR valve step number, and if it is small, the procedure proceeds to step 406 to determine the EGR valve step number. Increase. Thus, the EGR rate approaches the target EGR rate.

第6図は燃料噴射量演算ルーチンであって、所定クラ
ンク角毎たとえば360°CA毎に実行される。ステップ601
では、RAM105より吸入空気圧データPM及び回転速度NEを
読出してROM104に格納された2次元マップにより基本噴
射量TPを補間計算する。次に、ステップ602では、機関
がリーン運転条件か否かを、たとえば水温THWが所定値
以上か否かにより、判別する。この結果、リーン運転条
件であればステップ603に進み、リーン運転条件でなけ
ればスップ608に進み、リーン補正係数KLEANを1.0とし
て直接ステップ609に進む。なお、KLEAN=1.0は理論空
燃比相当値である。
FIG. 6 shows a fuel injection amount calculation routine, which is executed every predetermined crank angle, for example, every 360 ° CA. Step 601
Then, the intake air pressure data PM and the rotational speed NE are read from the RAM 105, and the basic injection amount TP is interpolated by the two-dimensional map stored in the ROM 104. Next, at step 602, it is judged if the engine is in the lean operating condition, for example, if the water temperature THW is not less than a predetermined value. As a result, if it is the lean operation condition, the process proceeds to step 603, and if it is not the lean operation condition, the process proceeds to step 608, the lean correction coefficient KLEAN is set to 1.0, and the process directly proceeds to step 609. KLEAN = 1.0 is the theoretical air-fuel ratio equivalent value.

ステップ603〜607について説明する。ステップ603で
は、EGRオンフラグXEGRによりEGRがONか否かを判別す
る。この結果、EGR弁作動中であれば(XEGR=“1")、
ステップ604にて係数KLEANPMを演算し、EGR作動停止中
であれば(XEGR=“0")、ステップ605にて係数KLEANPM
を演算する。
The steps 603 to 607 will be described. In step 603, it is determined whether the EGR is ON by the EGR on flag XEGR. As a result, if the EGR valve is operating (XEGR = "1"),
The coefficient KLEANPM is calculated in step 604. If the EGR operation is stopped (XEGR = "0"), the coefficient KLEANPM is calculated in step 605.
Is calculated.

ステップ604では、吸入空気圧PMにもとづきROM104に
格納されたステップ604内図示の1次元マップにより係
数KLEANPMを補間計算する。
In step 604, the coefficient KLEANPM is interpolated by the one-dimensional map shown in step 604 stored in the ROM 104 based on the intake air pressure PM.

ステップ604、605内の図示曲線を比較して分るよう
に、KLEANPMの値は、EGR作動中(ステップ604)の方がE
GR作動停止中(ステップ605)より大きくされている。
すなわち、EGR作動中にあっては、ややリッチめとされ
る。
As can be seen by comparing the curves shown in steps 604 and 605, the value of KLEANPM is E during EGR operation (step 604).
Greater than the GR operation is stopped (step 605).
That is, it is slightly richer during the EGR operation.

ステップ606では、RAM105より回転速度データNEを読
出してROM104に格納されたステップ606内図示の1次元
マップにより係数KLEANNEを補間計算する。
In step 606, the rotational speed data NE is read from the RAM 105, and the coefficient KLEANNE is interpolated by the one-dimensional map shown in step 606 stored in the ROM 104.

ステップ609では、上述の2つの係数KLEANPM,KLEANNE
よりリーン化補正係数KLEANを、 KLEAN←KLEANPM・KLEANNEにより演算する。上記にお
いて、ステップ604、606、607とくにステップ606はEGR
がONのときに空燃比A/Fを16〜19に設定する手段であ
り、第1図で述べた空燃比設定手段18に対応する。
In step 609, the above two coefficients KLEANPM, KLEANNE
More lean correction coefficient KLEAN is calculated by KLEAN ← KLEANPM ・ KLEANNE. In the above, steps 604, 606, 607, especially step 606 are EGR.
Is a means for setting the air-fuel ratio A / F to 16 to 19 and corresponds to the air-fuel ratio setting means 18 described in FIG.

ステップ609では、最終燃料噴射量TAUを、TAU←TP・K
LEAN・α+βにより演算する。なお、α、βは他の運転
状態パラメータによって定まる補正量である。次いで、
ステップ610にて、噴射量TAUをダウンカウンタ108にセ
ットすると共にフリップフロップ109をセットして燃料
噴射を開始させる。
In step 609, the final fuel injection amount TAU is set to TAU ← TP ・ K
Calculate with LEAN and α + β. Note that α and β are correction amounts determined by other operating state parameters. Then
In step 610, the injection amount TAU is set in the down counter 108 and the flip-flop 109 is set to start fuel injection.

なお、上述のごとく、噴射量TAUに相当する時間が経
過すると、ダウンカウンタ108のボローアウト信号によ
ってフリップフロップ109がリセットされて燃料噴射は
終了する。
As described above, when the time corresponding to the injection amount TAU has elapsed, the flip-flop 109 is reset by the borrow-out signal of the down counter 108, and the fuel injection ends.

つぎに作用を説明する。 Next, the operation will be described.

定常走行や緩加速時のような軽負荷状態では、空燃比
A/Fを20〜24にして運転され、かつEGR弁10はOFFでEGRガ
スは吸気系8に導入されない。この状態は、HCが多く、
リーンNOx触媒6は十分に働らいているので、EGRガスの
導入がなくても問題ない。
At light load conditions such as steady running and slow acceleration, the air-fuel ratio
The engine is operated with the A / F set to 20 to 24, the EGR valve 10 is turned off, and the EGR gas is not introduced into the intake system 8. This state has a lot of HC,
Since the lean NOx catalyst 6 is working sufficiently, there is no problem even if EGR gas is not introduced.

アイドルからの加速時のように、所定値以上の加速状
態にある軽、中負荷状態では、トルクが必要なため、空
燃比A/Fを16〜19にして運転され、かつEGR弁10はONでEG
Rガスが吸気系8に導入される。この状態では、EGRガス
の導入がなければHCが少ないため、リーンNOx触媒6は
十分には働かない。しかし、EGRがONとされるので、吸
気のうち新気の占める割合が減少して酸素不足状態にな
り、燃焼室での燃焼が若干犠牲とされて未燃分が増え、
その結果排気ガス中のHCが増えて、リーンNOX触媒6のN
Ox浄化率が高く維持される。
In light and medium load conditions where the vehicle is accelerating above a specified value, such as when accelerating from idle, torque is required.Therefore, the air-fuel ratio A / F is set to 16 to 19 and the EGR valve 10 is turned on. At EG
R gas is introduced into the intake system 8. In this state, the amount of HC is small without introduction of EGR gas, so the lean NOx catalyst 6 does not work sufficiently. However, since EGR is turned on, the proportion of fresh air in the intake air decreases, resulting in an oxygen deficiency state, the combustion in the combustion chamber is slightly sacrificed, and the unburned content increases,
As a result, HC in the exhaust gas increases and N in the lean NOX catalyst 6
Ox purification rate is kept high.

上記以上の高負荷域では、理論空燃比適合とし、リー
ンNOx触媒6の下流の酸化または三元触媒24にて浄化す
る。
In the above-mentioned high load range, the stoichiometric air-fuel ratio is satisfied, and purification is performed by the oxidation or the three-way catalyst 24 downstream of the lean NOx catalyst 6.

[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、内燃機関が所定
値以上の加速運転状態にある場合には、EGR導入と共に
空燃比をややリッチ側にすることにより、NOxの還元に
有効なHCを増大でき、この結果、NOxエミッションを常
に低減できる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, when the internal combustion engine is in the acceleration operation state of a predetermined value or more, the air-fuel ratio is made slightly richer with the introduction of EGR to reduce NOx. The effective HC can be increased, and as a result, NOx emission can be constantly reduced.

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

第1図は本発明の基本構成を示すブロック図、 第2図は本発明の一実施例に係る内燃機関の排気浄化装
置の系統図、 第3図は本発明で用いられるEGR制御ルーチンの制御フ
ロー図、 第4図は第3図の制御フローの途中に挿入され得る制御
フロー図、 第5図は第4図のフローの目標EGR率を求めるのに用い
るマップ図、 第6図は本発明で用いられる燃料噴射量演算ルーチンの
制御フロー図、 第7図はHC供給量−NOx浄化率特性図、 第8図はEGR量−HC供給量特性図、 第9図はリーンNOx触媒のNOx還元メカニズムを示すブロ
ック図、 である。 2……内燃機関 4……排気系 6……リーンNOx触媒 8……吸気系 10……EGR弁 12……排気ガス再循環装置 14……運転状態検出手段 16……加速状態判定手段 18……空燃比設定手段 20……EGRオン手段 22……燃料噴射弁 24……酸化触媒または三元触媒 26……吸気管圧力センサ 28……空燃比センサ(A/Fセンサ) 30……EGRセンサ 40……制御回路
FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of the present invention, FIG. 2 is a system diagram of an exhaust gas purification device of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is control of an EGR control routine used in the present invention. A flow chart, FIG. 4 is a control flow chart that can be inserted in the middle of the control flow of FIG. 3, FIG. 5 is a map chart used to obtain the target EGR rate of the flow of FIG. 4, and FIG. Fig. 7 is a control flow chart of the fuel injection amount calculation routine used in Fig. 7, Fig. 7 is a HC supply amount-NOx purification rate characteristic diagram, Fig. 8 is an EGR amount-HC supply amount characteristic diagram, and Fig. 9 is a NOx reduction of a lean NOx catalyst. It is a block diagram showing a mechanism. 2 ... Internal combustion engine 4 ... Exhaust system 6 ... Lean NOx catalyst 8 ... Intake system 10 ... EGR valve 12 ... Exhaust gas recirculation device 14 ... Operating state detection means 16 ... Acceleration state determination means 18 ... … Air-fuel ratio setting means 20 …… EGR ON means 22 …… Fuel injection valve 24 …… Oxidation catalyst or three-way catalyst 26 …… Intake pipe pressure sensor 28 …… Air-fuel ratio sensor (A / F sensor) 30 …… EGR sensor 40 ... Control circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02D 45/00 301 F02D 45/00 301G F02M 25/07 550 F02M 25/07 550J (72)発明者 松下 宗一 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 竹島 伸一 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 田中 俊明 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−268845(JP,A) 特開 昭63−100919(JP,A)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location F02D 45/00 301 F02D 45/00 301G F02M 25/07 550 F02M 25/07 550J (72) Inventor Soichi Matsushita 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Shinichi Takeshima 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Toshiaki Tanaka Toyota City, Aichi Prefecture Town No. 1 Toyota Toyota Motor Corporation (56) Reference JP 61-268845 (JP, A) JP 63-100919 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】内燃機関の排気系に設けられた、遷移金属
或いは貴金属を担持せしめたゼオライトからなり酸化雰
囲気中HC存在下でNOxを還元するリーンNOx触媒と、 内燃機関の排気系と吸気系との間に設けられた、EGR弁
を具備する排気ガス再循環装置と、 内燃機関の運動状態を検出する運転状態検出手段と、 前記運転状態検出手段の出力に基づいて内燃機関が定常
走行や緩加速時の加速値よりは大きくアイドルからの加
速時の加速値よりは小さい所定加速値以上の加速状態に
あるか否かを判定する加速状態判定手段と、 前記加速状態判定手段が前記所定加速値以上の加速状態
と判定したときに目標空燃比を理論空燃比よりリーン側
域内の比較的リッチ域に設定しトルクを増大させる空燃
比設定手段と、 前記加速状態判定手段が前記所定加速値以上の加速状態
と判定したときにEGR弁を開にしてEGRガスを吸気系に導
入し燃焼室でHCを生成し前記リーンNOx触媒のNOx浄化率
を向上させるEGRオン手段と、 を具備したことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
1. A lean NOx catalyst, which is provided in an exhaust system of an internal combustion engine and is made of zeolite supporting a transition metal or a noble metal, for reducing NOx in the presence of HC in an oxidizing atmosphere, and an exhaust system and an intake system of the internal combustion engine. An exhaust gas recirculation device provided with an EGR valve, an operating state detecting means for detecting a motion state of the internal combustion engine, and the internal combustion engine running normally or on the basis of the output of the operating state detecting means. An acceleration state determination means for determining whether or not the vehicle is in an acceleration state greater than a predetermined acceleration value greater than the acceleration value during slow acceleration and less than the acceleration value during idle acceleration; When it is determined that the acceleration state is equal to or more than the value, the target air-fuel ratio is set to a relatively rich region within the lean side region from the stoichiometric air-fuel ratio to increase the torque, and the acceleration state determination unit is set to the predetermined acceleration value or more. EGR on means for opening the EGR valve when it is determined to be in the upper acceleration state, introducing EGR gas into the intake system, generating HC in the combustion chamber, and improving the NOx purification rate of the lean NOx catalyst, An exhaust emission control device for an internal combustion engine, characterized by:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2932828B2 (en) 1992-05-11 1999-08-09 日産自動車株式会社 Diesel engine emission control device
US10690065B2 (en) 2016-07-05 2020-06-23 Honda Motor Co., Ltd. Control device of vehicle

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