JP3052777B2 - In-cylinder injection internal combustion engine - Google Patents

In-cylinder injection internal combustion engine

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JP3052777B2
JP3052777B2 JP7104360A JP10436095A JP3052777B2 JP 3052777 B2 JP3052777 B2 JP 3052777B2 JP 7104360 A JP7104360 A JP 7104360A JP 10436095 A JP10436095 A JP 10436095A JP 3052777 B2 JP3052777 B2 JP 3052777B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、吸気,圧縮,膨張,排
気の各行程を一作動サイクル中にそなえる4サイクル内
燃機関であって、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴
射型内燃機関に関し、特に、排気ガス浄化用触媒の早期
活性化のための燃料噴射制御に用いて好適の、筒内噴射
型内燃機関に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a four-stroke internal combustion engine in which the intake, compression, expansion, and exhaust strokes are performed in one operation cycle. In particular, the present invention relates to a direct injection internal combustion engine suitable for use in fuel injection control for early activation of an exhaust gas purifying catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車用内燃機関をはじめとして、機関
の排気ガスを浄化するために排気通路に排気ガス浄化用
触媒が設けられるが、かかる触媒は、一定の温度まで高
温に上昇して活性化しなければ、排気ガス浄化能力を発
揮できない。このため、例えば特開平4−295153
号公報には、2サイクルエンジンにおいて、機関始動直
後から触媒の暖気完了までの期間内の所要期間内で、燃
焼室内へ噴射された燃料の一部を排気通路内へ吹き抜け
るようにする技術が開示されている。
2. Description of the Related Art An exhaust gas purifying catalyst is provided in an exhaust passage for purifying exhaust gas of an engine such as an internal combustion engine for an automobile. Such a catalyst is activated at a high temperature up to a certain temperature. Otherwise, the exhaust gas purification ability cannot be exhibited. For this reason, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-295153
In the two-cycle engine, a technique is disclosed in which a part of the fuel injected into the combustion chamber is blown into the exhaust passage within a required period of time from immediately after the start of the engine to the completion of warm-up of the catalyst. Have been.

【0003】この燃料の排気通路内への吹き抜けは、掃
気行程時期に燃料噴射Isを行なうことにより実現して
いるが、この吹き抜けた燃料が排気通路内の触媒の作用
により燃焼することにより、触媒の温度が急激に上昇す
るようになり、触媒の早期活性化を行なえるようにな
る。この結果、機関の始動後速やかに、触媒による排気
ガスの浄化、即ち、排気ガス中の有害成分(HC,C
O,NOx)の排出量の抑制を行なうことができる。
[0003] The blow-through of the fuel into the exhaust passage is realized by performing fuel injection Is during the scavenging stroke time, and the fuel that has flowed through is burned by the action of the catalyst in the exhaust passage, so that the catalyst is blown. Is rapidly increased, and the catalyst can be quickly activated. As a result, immediately after the start of the engine, the exhaust gas is purified by the catalyst, that is, the harmful components (HC, C
O, NOx) emissions can be suppressed.

【0004】また、この技術では、上記の所定期間以外
では、燃料の排気通路内への吹き抜けを阻止するように
して、燃料吹き抜けによる燃料消費率の低下を防止する
ようにしている。上記の所定期間とは、機関の低負荷運
転時内であり、機関始動後の累積機関回転数N1が所定
値(第1の累積機関回転数)N11に達するまでの期間
とされている。また、燃料噴射Isを行なう時間(燃料
噴射時間)TAUSは、機関負荷Q/N及び機関回転数
Nによらず常に一定時間に設定されている。
[0004] In this technique, the fuel is prevented from flowing into the exhaust passage during a period other than the above-mentioned predetermined period, thereby preventing a decrease in the fuel consumption rate due to the fuel blowing. The above-mentioned predetermined period is a period during the low-load operation of the engine, and is a period until the cumulative engine speed N1 after starting the engine reaches a predetermined value (first cumulative engine speed) N11. The time TAUS for performing the fuel injection Is (fuel injection time) is always set to a constant time regardless of the engine load Q / N and the engine speed N.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
の技術では、以下のような課題がある。つまり、燃料噴
射Isが低負荷運転時のみに実行されるようになってい
るため、ドライバが機関始動直後に車両を発進させた場
合には、低負荷運転領域ではなくなるため燃料噴射Is
が行なわれない。したがって、この場合には、燃料噴射
Isによる触媒の積極的な活性化を行なうことができ
ず、始動後速やかに排気ガスを浄化することができな
い。
However, the above-mentioned prior art has the following problems. In other words, since the fuel injection Is is performed only during the low load operation, if the driver starts the vehicle immediately after the engine is started, the vehicle is not in the low load operation range, so the fuel injection Is is not performed.
Is not done. Therefore, in this case, the catalyst cannot be actively activated by the fuel injection Is, and the exhaust gas cannot be purified immediately after the start.

【0006】燃料噴射時間TAUSが、常に一定時間に
設定されているが、運転条件等によっては触媒の活性化
に要する時間が長くなり、このように燃料噴射時間TA
USを一定時間としたのでは、触媒の早期活性化を実現
するのが困難な場合が考えられる。つまり、燃料噴射時
間TAUSを機関の低負荷運転時に対応するような一定
時間に設定した場合には、高負荷運転時には掃気時間が
非常に短くなるので燃料噴射時間TAUSだけ燃料噴射
Isを行なうのが困難になる。逆に、燃料噴射時間TA
USを機関の高負荷運転時に対応するような一定時間に
設定した場合には、最も触媒の活性化が要求される低負
荷運転時において、十分な量の燃料噴射を行なえないと
いう不具合が生じる。
Although the fuel injection time TAUS is always set to a fixed time, the time required for activating the catalyst becomes longer depending on the operating conditions and the like.
If US is set to a certain time, it may be difficult to realize early activation of the catalyst. In other words, when the fuel injection time TAUS is set to a certain time corresponding to the low load operation of the engine, the scavenging time becomes very short at the time of high load operation, so that the fuel injection Is is performed only for the fuel injection time TAUS. It becomes difficult. Conversely, the fuel injection time TA
If the US is set to a fixed time corresponding to the high-load operation of the engine, a problem occurs in that a sufficient amount of fuel cannot be injected during the low-load operation where activation of the catalyst is required most.

【0007】また、上述の従来技術は、燃焼室内に直接
燃料噴射を行なうような内燃機関(筒内噴射型内燃機
関)ではあるが、2サイクルエンジンに関するものであ
る。したがって、かかる従来技術を、吸気,圧縮,膨
張,排気の各行程を一作動サイクル中にそなえる4サイ
クルの筒内噴射型内燃機関へ適用するには、相応の対策
が必要になる。
The above-mentioned prior art relates to a two-stroke engine, which is an internal combustion engine (in-cylinder injection type internal combustion engine) in which fuel is injected directly into a combustion chamber. Therefore, in order to apply such a conventional technology to a four-cycle in-cylinder injection type internal combustion engine in which the intake, compression, expansion, and exhaust strokes are performed in one operation cycle, appropriate measures must be taken.

【0008】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、4サイクルの筒内噴射型内燃機関に適した燃料噴
射制御を行なえて、機関始動後等に排気ガス浄化用触媒
を速や且つ確実に活性化できるようにした、筒内噴射型
内燃機関を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and can perform fuel injection control suitable for a four-cycle in-cylinder injection type internal combustion engine to speed up the exhaust gas purification catalyst after the engine is started. It is another object of the present invention to provide an in-cylinder injection type internal combustion engine that can be activated reliably.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】このため、請求項1記載
の本発明の筒内噴射型内燃機関は、吸気,圧縮,膨張,
排気の各行程を一作動サイクル中にそなえる4サイクル
内燃機関において、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料
噴射弁と、該内燃機関の排気通路の車両の床下部分に配
設された主触媒、及び該排気通路における該主触媒と該
燃焼室との間の部分に配設されて該主触媒よりも小容量
で且つ該主触媒のための昇温機能を有する補助触媒の各
排気ガス浄化用触媒からなる排ガス浄化装置と、該排ガ
ス浄化装置の活性状態を判定する活性状態判定手段と、
該活性状態判定手段により該排ガス浄化装置が不活性状
態であることが判定されると該内燃機関の膨張行程以降
に該燃料噴射弁を作動させて該燃焼室に追加燃料を噴射
させる燃料噴射制御手段とをそなえていることを特徴と
している。
According to the present invention, there is provided an in-cylinder injection type internal combustion engine according to the present invention.
In a four-stroke internal combustion engine in which each stroke of exhaust gas is provided during one operation cycle, a fuel injection valve for injecting fuel directly into a combustion chamber and a lower portion of a vehicle in an exhaust passage of the internal combustion engine are arranged.
Main catalyst provided in the exhaust passage, and the main catalyst and the main catalyst in the exhaust passage.
Smaller than the main catalyst, located in the area between the combustion chamber
And each of the auxiliary catalysts having a temperature raising function for the main catalyst.
An exhaust gas purifying device comprising an exhaust gas purifying catalyst;
Active state determining means for determining the active state of the wastewater purification device;
The exhaust gas purifying device is in an inactive state by the active state determining means.
And a fuel injection control means for operating the fuel injection valve after the expansion stroke of the internal combustion engine to inject additional fuel into the combustion chamber.

【0010】請求項2記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項1記載の構成において、該追加燃料の噴射
が、該排気行程で行なわれるように設定されていること
を特徴としている。請求項3記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関は、請求項記載の構成において、該活性状態
判定手段が、該排ガス浄化装置が活性状態にあるか否か
を判定する活性状態判定部と、該活性状態判定部の判定
基準とは異なる判定基準により該排ガス浄化装置が不活
性状態にあるか否かを判定する不活性状態判定部とから
構成されていることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the cylinder injection type internal combustion engine according to the first aspect, the additional fuel is set to be injected in the exhaust stroke. I have. According to a third aspect of the present invention, there is provided the direct injection internal combustion engine according to the first aspect of the present invention, wherein
Determining means for determining whether the exhaust gas purification device is in an active state;
Status determination unit that determines
The exhaust gas purifier is inactivated by a criterion different from the standard
From the inactive state determination unit that determines whether or not
It is characterized by being constituted .

【0011】請求項4記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項記載の構成において、該燃料噴射制御手
段が、該活性状態判定手段により該触媒が活性状態であ
ることが判定されたら、上記の追加燃料の噴射を終了す
るように構成されていることを特徴としている。請求項
5記載の本発明の筒内噴射型内燃機関は、請求項4記載
の構成において、該触媒の温度を検出又は推定する触媒
温度検出手段をそなえ、該活性状態判定手段が、該触媒
温度検出手段からの検出情報に基づいて、該触媒の温度
が設定値を越えた状態が設定時間だけ経過したときに該
触媒が活性状態であると判定するように構成されている
ことを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the cylinder injection type internal combustion engine of the first aspect , the fuel injection control means determines that the catalyst is active by the active state determination means. It is characterized in that the injection of the additional fuel is terminated when it is performed. According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the in-cylinder injection type internal combustion engine according to the fourth aspect, further comprising: catalyst temperature detecting means for detecting or estimating the temperature of the catalyst; On the basis of detection information from the detection means, when the temperature of the catalyst exceeds a set value for a set time, the catalyst is determined to be in an active state. .

【0012】請求項6記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項4記載の構成において、該内燃機関の冷却
水温度を温度する冷却水温度検出手段をそなえ、該活性
状態判定手段が、該冷却水温度検出手段からの検出情報
に基づいて、該冷却水温度が設定値以下のときには該触
媒が不活性状態であると判定するように構成されている
ことを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an in-cylinder injection type internal combustion engine according to the fourth aspect, further comprising: a cooling water temperature detecting means for measuring a cooling water temperature of the internal combustion engine; However, it is characterized in that the catalyst is determined to be inactive when the cooling water temperature is equal to or lower than a set value, based on detection information from the cooling water temperature detecting means.

【0013】請求項7記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項4記載の構成において、該活性状態判定手
段が、該触媒の温度及び該内燃機関の冷却水温度のうち
の少なくともいずれかを検出又は推定することにより該
触媒の活性状態を判定するように構成されていることを
特徴としている。請求項8記載の本発明の筒内噴射型内
燃機関は、請求項記載の構成において、該燃料噴射制
御手段が、一作動サイクル当たりの追加燃料噴射量を、
該触媒又は該内燃機関の温度状態に応じて設定するよう
に構成されていることを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the cylinder injection type internal combustion engine according to the fourth aspect of the present invention, the activation state determining means includes at least one of a catalyst temperature and a cooling water temperature of the internal combustion engine. The present invention is characterized in that an active state of the catalyst is determined by detecting or estimating one of them. Cylinder injection type internal combustion engine of the present invention of claim 8, wherein, in the structure according to claim 1, wherein the fuel injection control means, an additional fuel injection amount per working cycle,
It is characterized in that it is set in accordance with the temperature state of the catalyst or the internal combustion engine.

【0014】請求項9記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項1〜3のいずれかに記載の構成において、
該燃料噴射制御手段が、該追加燃料噴射量を該燃料噴射
弁の開弁時間として設定し、該燃料噴射弁の開弁時間を
機関の回転速度の関数として設定するように構成されて
いることを特徴としている。請求項10記載の本発明の
筒内噴射型内燃機関は、吸気,圧縮,膨張,排気の各行
程を一作動サイクル中にそなえる4サイクル内燃機関に
おいて、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、
該内燃機関の運転状態を判定する運転状態判定手段と、
該運転状態判定手段の判定結果に基づいて、該内燃機関
が所定の運転状態にあるときに該内燃機関の膨張行程以
降に該燃料噴射弁を作動させて該燃焼室に追加燃料を噴
射させる燃料噴射制御手段とをそなえ、該内燃機関が複
数の気筒を有し、該燃料噴射弁が各気筒毎に配設される
とともに、上記の複数の気筒のうちの少なくとも一部の
気筒間で、それぞれの排気ポートの開放時期が部分的に
オーバラップするように互いの作動位相が設定されて、
該燃料噴射制御手段が、これらの排気ポートの開放時期
が互いにオーバラップする気筒については、各気筒にそ
なえられた該燃料噴射弁を同時に作動させるように構成
されていることを特徴としている。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a direct injection internal combustion engine according to any one of the first to third aspects.
The fuel injection control means is configured to set the additional fuel injection amount as the valve opening time of the fuel injection valve and set the valve opening time of the fuel injection valve as a function of the engine speed. It is characterized by. According to a tenth aspect of the present invention, there is provided the in-cylinder injection type internal combustion engine according to the present invention , wherein each of intake, compression, expansion, and exhaust lines
To a four-stroke internal combustion engine with one stroke in one working cycle
In addition, a fuel injection valve that injects fuel directly into the combustion chamber,
Operating state determining means for determining an operating state of the internal combustion engine;
The internal combustion engine based on the determination result of the operating state determination means.
Is in a predetermined operating state, the expansion stroke of the internal combustion engine and beyond.
Activate the fuel injection valve to lower the fuel and inject additional fuel into the combustion chamber.
The internal combustion engine has a plurality of cylinders, the fuel injection valve is provided for each cylinder, and at least a part of the plurality of cylinders among the plurality of cylinders is provided. Therefore, the respective operation phases are set so that the opening times of the respective exhaust ports partially overlap,
The fuel injection control means is configured to simultaneously operate the fuel injection valves provided for the cylinders in which the opening timings of the exhaust ports overlap each other.

【0015】請求項11記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関は、請求項10記載の構成において、該燃料噴射制
御手段が、上記の排気ポートの開放時期が互いにオーバ
ラップする気筒にそなえられた該燃料噴射弁について
は、該オーバラップ期間からはみ出さないように作動時
間を制限しながら同時に作動させるように構成されてい
ることを特徴としている。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the cylinder injection type internal combustion engine according to the tenth aspect, the fuel injection control means is provided in a cylinder whose opening timing of the exhaust port overlaps each other. The fuel injection valves are characterized in that they are simultaneously operated while limiting the operation time so as not to protrude from the overlap period.

【0016】請求項12記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関は、請求項記載の構成において、該燃料噴射制御
手段が、該燃料噴射弁の開弁時間を、該内燃機関の回転
速度が速いほど短く且つ該排ガス浄化装置の温度が高い
ほど短く設定するように構成されていることを特徴とし
ている。請求項13記載の本発明の筒内噴射型内燃機関
は、請求項1〜3のいずれかに記載の構成において、該
内燃機関が、該燃焼室内に点火手段を有する火花点火式
4サイクル内燃機関として構成されていることを特徴と
している。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the cylinder injection type internal combustion engine according to the ninth aspect , the fuel injection control is performed.
Means for controlling the opening time of the fuel injection valve by the rotation of the internal combustion engine.
The higher the speed, the shorter and the higher the temperature of the exhaust gas purification device
It is characterized in that it is configured to be set as short as possible . According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a cylinder injection type internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, wherein the internal combustion engine has an ignition means in the combustion chamber. It is characterized by being constituted as.

【0017】[0017]

【作用】上述の請求項1記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関では、活性状態判定手段により排ガス浄化装置が不
活性状態であることが判定されると、燃料噴射制御手段
が、内燃機関の膨張行程以降に燃料噴射弁を作動させて
燃焼室に追加燃料を噴射させる。これにより、追加燃料
の多くが未燃のまま排気系に送給され易くなり、排ガス
浄化装置の活性化を促進する。特に、主触媒よりも小容
量で且つ燃焼室に近い位置に配設された補助触媒は速や
かに昇温して活性化するため、この補助触媒の活性化に
伴う昇温熱によって、下流側の主触媒の活性化が促進さ
れ、排ガス浄化装置が効率よく活性化する。
In the above-described in-cylinder injection type internal combustion engine according to the first aspect of the present invention, the exhaust gas purifying device is disabled by the activation state determining means.
When it is determined that the fuel cell is in the active state, the fuel injection control means operates the fuel injection valve after the expansion stroke of the internal combustion engine to inject additional fuel into the combustion chamber. Thus, easy many additional fuel is fed to the left exhaust system unburned no longer, the exhaust gas
Promotes activation of the purification device. Especially, smaller volume than main catalyst
The auxiliary catalyst, which is arranged in a quantity and close to the combustion chamber,
Crabs are activated by raising the temperature.
The resulting heating heat promotes activation of the downstream main catalyst.
As a result, the exhaust gas purifying device is activated efficiently.

【0018】請求項2記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関では、該追加燃料の噴射が、機関の排気行程で行なわ
れるので、該追加燃料の多くは未燃のまま空気と混合し
て排気系に送給されることになる。請求項3記載の本発
明の筒内噴射型内燃機関では、活性状態判定手段におい
て、活性状態判定部が排ガス浄化装置がある判定基準で
活性状態にあるか否かを判定するのに対して、不活性状
態判定部は該活性状態判定部の判定基準とは異なる判定
基準により該排ガス浄化装置が不活性状態にあるか否か
を判定する。
In the cylinder injection type internal combustion engine according to the present invention, since the injection of the additional fuel is performed in the exhaust stroke of the engine, most of the additional fuel is mixed with air without being burned. It will be sent to the exhaust system. In the cylinder injection type internal combustion engine according to the third aspect of the present invention, the activation state determination means may include:
Therefore, the activation state determining unit determines whether the exhaust gas purifying device has a criterion.
Determines whether the device is in the active state or not.
The state determination unit is different from the determination criteria of the active state determination unit.
Whether the exhaust gas purifier is in an inactive state according to criteria
Is determined.

【0019】したがって、不活性状態判定部により排ガ
ス浄化装置が不活性状態と判定されたら追加燃料を噴射
させ排ガス浄化装置の活性化を促進し、活性状態判定部
により排ガス浄化装置が活性状態と判定されたら追加燃
料の噴射を停止させるような構成により、追加燃料の噴
射を制御すること等が可能になる。
Therefore, the inactive state determination unit outputs
Inject additional fuel when the purifier is determined to be inactive
To promote the activation of the exhaust gas purification device,
If the exhaust gas purifier is determined to be active by
Injection of additional fuel
It is possible to control the firing.

【0020】請求項4記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関では、該活性状態判定手段により該触媒が活性状態で
あることが判定されたら、該燃料噴射制御手段が、上記
の追加燃料の噴射を終了するので、余計な追加燃料の噴
射が回避され、この分だけ燃料の消費が抑制される。請
求項5記載の本発明の筒内噴射型内燃機関では、該活性
状態判定手段が、触媒温度検出手段からの検出情報に基
づいて、該触媒の温度が設定値を越えた状態が設定時間
だけ経過したときに該触媒が活性状態であると判定する
が、触媒の活性は触媒の温度に依存するため、この判定
で触媒の活性が確実に把握される。
In the cylinder injection type internal combustion engine according to the present invention, when the activation state determination means determines that the catalyst is in an active state, the fuel injection control means determines whether or not the additional fuel has been injected. Since the injection is terminated, unnecessary injection of additional fuel is avoided, and the fuel consumption is reduced by this amount. In the in-cylinder injection internal combustion engine according to the fifth aspect of the present invention, based on the detection information from the catalyst temperature detecting means, the activation state determining means determines that the temperature of the catalyst has exceeded a set value for a set time. It is determined that the catalyst is in an active state when the time has elapsed. However, since the activity of the catalyst depends on the temperature of the catalyst, the activity of the catalyst can be reliably grasped by this determination.

【0021】請求項6記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関では、該活性状態判定手段が、冷却水温度検出手段か
らの検出情報に基づいて、冷却水温度が設定値以下のと
きには該触媒が不活性状態であると判定する。触媒の温
度は排気温度や機関の燃焼状態に依存し、少なくとも、
機関の温度が低い状況下では触媒の温度も高くはなく不
活性状態であるといえる。この機関の温度には、冷却水
温度の温度が対応するので、冷却水温度が設定値以下な
らば触媒が不活性状態であると判定することができる。
In the direct injection type internal combustion engine according to the present invention, when the cooling water temperature is equal to or lower than a set value based on the detection information from the cooling water temperature detecting means, Is determined to be inactive. The temperature of the catalyst depends on the exhaust temperature and the combustion state of the engine, at least
In a situation where the temperature of the engine is low, the temperature of the catalyst is not high and can be said to be in an inactive state. Since the temperature of the cooling water corresponds to the temperature of the engine, it can be determined that the catalyst is in an inactive state if the temperature of the cooling water is equal to or lower than the set value.

【0022】請求項7記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関では、該活性状態判定手段が、該触媒の温度及び該内
燃機関の冷却水温度のうちの少なくともいずれかを検出
又は推定することにより該触媒の活性状態を判定する
が、触媒の温度に基づけば触媒の活性状態を確実に把握
でき、冷却水温度に基づけば触媒の活性状態を確実に推
定できる。
In the cylinder injection type internal combustion engine according to the present invention, the activation state determination means may detect or estimate at least one of the catalyst temperature and the cooling water temperature of the internal combustion engine. Is used to determine the activation state of the catalyst. The activation state of the catalyst can be reliably grasped based on the temperature of the catalyst.

【0023】請求項8記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関では、該燃料噴射制御手段が、一作動サイクル当たり
の追加燃料噴射量を、該触媒又は該内燃機関の温度状態
に応じて設定する。この追加燃料噴射は、該触媒を活性
化させるために行なうのもので、触媒を活性状態に応じ
た量だけ追加燃料噴射を行なえば、触媒を活性化できし
かも燃料噴射の無駄もない。触媒の活性状態は該触媒又
は該内燃機関の温度状態に対応するので、該触媒又は該
内燃機関の温度状態に応じて追加燃料噴射量を設定する
ことで、追加燃料噴射を過剰に行なうことなく、触媒の
活性化を実現できる。
In the cylinder injection type internal combustion engine according to the present invention, the fuel injection control means sets an additional fuel injection amount per one operation cycle according to a temperature state of the catalyst or the internal combustion engine. I do. The additional fuel injection is performed to activate the catalyst. If the additional fuel injection is performed in an amount corresponding to the activation state of the catalyst, the catalyst can be activated and the fuel injection is not wasted. Since the activation state of the catalyst corresponds to the temperature state of the catalyst or the internal combustion engine, by setting the additional fuel injection amount according to the temperature state of the catalyst or the internal combustion engine, it is possible to prevent the additional fuel injection from being performed excessively. Thus, activation of the catalyst can be realized.

【0024】請求項9記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関では、該燃料噴射制御手段が、該追加燃料噴射量を該
燃料噴射弁の開弁時間として設定し、該燃料噴射弁の開
弁時間を機関の回転速度の関数として設定するので、追
加燃料噴射を確実に該排気行程内で行なえるようにな
る。請求項10記載の本発明の筒内噴射型内燃機関で
は、内燃機関が所定の運転状態にあることを判定する
と、燃料噴射制御手段が、内燃機関の膨張行程以降に燃
料噴射弁を作動させて燃焼室に追加燃料を噴射させる。
このとき、複数の気筒のうちの排気ポートの開放時期が
互いにオーバラップする気筒については、各気筒にそな
えられた該燃料噴射弁を同時に作動させるので、燃料噴
射弁の駆動動作にかかる制御を減少することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the cylinder injection type internal combustion engine, the fuel injection control means sets the additional fuel injection amount as an opening time of the fuel injection valve, and opens the fuel injection valve. Since the valve time is set as a function of the rotation speed of the engine, the additional fuel injection can be reliably performed in the exhaust stroke. In the direct injection internal combustion engine according to the present invention, it is determined that the internal combustion engine is in a predetermined operating state.
The fuel injection control means
The fuel injection valve is operated to inject additional fuel into the combustion chamber.
At this time, for the cylinders in which the opening timings of the exhaust ports of the plurality of cylinders overlap each other, the fuel injection valves provided for the respective cylinders are simultaneously operated, so that the control regarding the driving operation of the fuel injection valves is reduced. can do.

【0025】請求項11記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関では、該燃料噴射制御手段が、排気ポートの開放時
期が互いにオーバラップする気筒について該オーバラッ
プ期間からはみ出さないように作動時間が制限されるの
で、排気ポートの開放時期以外に燃料噴射弁が作動する
ような事態が回避される。請求項12記載の本発明の筒
内噴射型内燃機関では、燃料噴射制御手段が、燃料噴射
弁の開弁時間を、内燃機関の回転速度が速いほど短く且
つ排ガス浄化装置の温度が高いほど短く設定するので、
必要に応じて追加燃料量が制御される。
In the cylinder injection type internal combustion engine according to the eleventh aspect of the present invention, the fuel injection control means operates the engine such that the cylinders whose exhaust port opening timings overlap each other do not protrude from the overlap period. Is restricted, so that a situation in which the fuel injection valve operates other than when the exhaust port is opened is avoided. According to a twelfth aspect of the present invention, the fuel injection control means includes a fuel injection control device.
The opening time of the valve is shorter and shorter as the rotation speed of the internal combustion engine is higher.
The higher the temperature of the exhaust gas purifier, the shorter the setting.
The amount of additional fuel is controlled as needed.

【0026】請求項13記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関では、筒内噴射のための燃料噴射弁と点火手段との
配置関係の設定に応じて、点火手段の付近のみに部分的
に十分な燃料を供給して安定した燃焼性を確保しなが
ら、燃焼室全体としてはリーンな空燃比状態とすること
によって燃料消費の少ない節約運転となるリーン運転を
実現できるが、このリーン運転に伴って排出ガス中のN
Ox量が増大する。このため、このような機関では、該
触媒としてリーンNOx触媒を設ける場合があり、かか
る場合には、このリーンNOx触媒の活性化により、エ
ンジンの運転状況がリーン運転であれば排気ガス中の有
害物質の触媒への吸収を行ないやすくなり、またリッチ
運転であれば触媒に吸収している有害物質の放出を行な
いやすくなる。
According to the thirteenth aspect of the present invention, the in-cylinder injection type internal combustion engine of the present invention is configured such that the fuel injection valve for in-cylinder injection and the ignition means are partially disposed only in the vicinity of the ignition means. By supplying a sufficient amount of fuel and ensuring stable combustion performance, the combustion chamber as a whole can be made lean by reducing the fuel consumption by achieving a lean air-fuel ratio state. N in exhaust gas
The Ox amount increases. For this reason, in such an engine, a lean NOx catalyst may be provided as the catalyst. In such a case, the activation of the lean NOx catalyst causes harmful emissions in the exhaust gas if the operating state of the engine is lean. It becomes easy to absorb the substance into the catalyst, and in a rich operation, it becomes easy to release the harmful substance absorbed in the catalyst.

【0027】[0027]

【実施例】以下、図面により、本発明の実施例について
説明する。まず、図1〜図10を参照して本発明の第1
実施例としての筒内噴射型内燃機関について説明する。
本筒内噴射型内燃機関の構成は、図3に示すようになっ
ており、吸気,圧縮,膨張,排気の各行程を一作動サイ
クル中にそなえる内燃機関、即ち4サイクルエンジンで
あって、火花点火式で、且つ、気筒内で燃料を直接噴射
する筒内噴射エンジンとして構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
An in-cylinder injection type internal combustion engine as an embodiment will be described.
The configuration of the in-cylinder injection type internal combustion engine is as shown in FIG. 3, which is an internal combustion engine that performs each of the intake, compression, expansion, and exhaust strokes in one operation cycle, that is, a four-cycle engine. It is configured as an in-cylinder injection engine that is of an ignition type and directly injects fuel in a cylinder.

【0028】燃焼室1には、吸気通路2および排気通路
3が連通しうるように接続されており、吸気通路2と燃
焼室1とは吸気弁4によって連通制御されるとともに、
排気通路3と燃焼室1とは排気弁5によって連通制御さ
れるようになっている。また、吸気通路2には、上流側
から順にエアクリーナ6およびスロットル弁7が設けら
れており、排気通路3には、その上流側から順に排ガス
浄化装置としての排気ガス浄化用触媒コンバータ9およ
び図示しないマフラ (消音器)が設けられている。な
お、吸気通路2には、サージタンク2aが設けられてい
る。
An intake passage 2 and an exhaust passage 3 are connected to the combustion chamber 1 so that they can communicate with each other. The communication between the intake passage 2 and the combustion chamber 1 is controlled by an intake valve 4.
The communication between the exhaust passage 3 and the combustion chamber 1 is controlled by an exhaust valve 5. The intake passage 2 is provided with an air cleaner 6 and a throttle valve 7 in order from the upstream side, and the exhaust passage 3 is provided with exhaust gas in order from the upstream side.
An exhaust gas purifying catalytic converter 9 as a purifying device and a muffler (muffler) not shown are provided. Note that a surge tank 2a is provided in the intake passage 2.

【0029】また、スロットル弁7は図示しないアクセ
ルペダルの踏込み量に応じて開度が変わるようになって
いるほか、図示しないが、更にアイドルスピードコント
ロール用モータ(ISCモータ)によっても開閉駆動さ
れるようになっており、これによりアイドリング時にア
クセルペダルを踏まなくても、スロットル弁7の開度を
変えることができるようにもなっている。
The opening of the throttle valve 7 changes in accordance with the amount of depression of an accelerator pedal (not shown). Further, although not shown, the throttle valve 7 is opened and closed by an idle speed control motor (ISC motor). Thus, the opening of the throttle valve 7 can be changed without depressing the accelerator pedal during idling.

【0030】インジェクタ(燃料噴射弁)8は気筒内の
燃焼室1へ向けて燃料を直接噴射すべく、その開口を燃
焼室1に臨ませるように、配置されている。また、当然
ながら、このインジェクタ8は各気筒毎に設けられてお
り、例えば本実施例のエンジンが直列4気筒エンジンで
あるとすると、インジェクタ8は4個設けられているこ
とになる。
An injector (fuel injection valve) 8 is arranged so that its opening faces the combustion chamber 1 so as to directly inject fuel toward the combustion chamber 1 in the cylinder. Naturally, the injectors 8 are provided for each cylinder. For example, if the engine of this embodiment is an in-line four-cylinder engine, four injectors 8 are provided.

【0031】このような構成により、スロットル弁7の
開度に応じエアクリーナ6を通じて吸入された空気が吸
気弁4の開放により燃焼室1内に吸入され、この燃焼室
1内で、吸入された空気とインジェクタ8から直接噴射
された燃料とが混合され、燃焼室1内で点火プラグ35
を適宜のタイミングで点火させることにより、燃焼せし
められて、エンジントルクを発生させたのち、混合気
は、排ガスとして排気通路3へ排出され、触媒コンバー
タ(以下、単に触媒ともいう)9で排ガス中のCO,H
C,NOxの3つの有害成分を浄化されてから、マフラ
で消音されて大気側へ放出されるようになっている。
With this configuration, the air sucked through the air cleaner 6 according to the opening of the throttle valve 7 is sucked into the combustion chamber 1 by opening the intake valve 4, and the air sucked inside the combustion chamber 1 And the fuel directly injected from the injector 8 are mixed, and the ignition plug 35
Is ignited at an appropriate timing to cause combustion and generate an engine torque. Then, the air-fuel mixture is discharged to the exhaust passage 3 as exhaust gas. CO, H
After purifying the three harmful components of C and NOx, the muffler silences and releases them to the atmosphere.

【0032】特に、本エンジンは、後述するように、空
燃比をリーンにしながら節約運転を行なえるエンジンで
あり、リーン運転時には、排出ガス中のNOx量が増大
するため、触媒(排ガス浄化装置)9は、排気ガス浄化
用触媒である主触媒107と排気ガス浄化用触媒である
補助触媒108とからなり、主触媒107は車両の床下
に設置された床下触媒であり、補助触媒108はこの床
下触媒107よりも手前の床下触媒107と燃焼室1と
の間の排気通路3に配置されたフロント触媒である。補
助触媒(フロント触媒)108は、主触媒(床下触媒)
107よりも小容量であって、排気通路3の上流の燃焼
室1に近い位置、即ち排気ポート3Aに接近した位置に
配設されている。このうち、主触媒107はその上両側
からリーンNOx触媒と三元触媒とを組み合わせたもの
になっている。そして、排気ガスの浄化、即ち、排気ガ
ス中の有害成分(HC,CO,NOx)の排出量の抑制
は、主として床下触媒107が行ない、フロント触媒1
08は、この床下触媒107の早期活性化のために利用
されるようになっている。ところで、本エンジンについ
てさらに説明すると、このエンジンは、吸気通路2から
燃焼室1内に流入した吸気流が縦渦(逆タンブル流)を
形成するように構成され、燃焼室1内で、吸気流がこの
ような縦渦流を形成するので、この縦渦流を利用しなが
ら例えば燃焼室1の頂部中央に配設された点火プラグ3
5の近傍のみに燃料を集めて、点火プラグ35から離隔
した部分では極めてリーンな空燃比状態とすることがで
き、点火プラグ35の近傍のみを理論空燃比とすること
で、安定した燃焼を実現しながら、燃料消費を抑制する
ことができる。
In particular, as will be described later, the present engine is an engine capable of performing economizing operation while keeping the air-fuel ratio lean. During lean operation, the amount of NOx in the exhaust gas increases, so that the catalyst (exhaust gas purifying device) 9 is exhaust gas purification
Main catalyst 107, which is a catalyst for exhaust gas, and a catalyst for purifying exhaust gas.
The main catalyst 107 is located under the floor of the vehicle.
The sub-catalyst 108 is installed under the bed.
The underfloor catalyst 107 before the lower catalyst 107 and the combustion chamber 1
The front catalyst is disposed in the exhaust passage 3 between the front catalysts. Supplement
The co-catalyst (front catalyst) 108 is a main catalyst (under-floor catalyst)
Combustion with a capacity smaller than 107 and upstream of the exhaust passage 3
At a position close to the chamber 1, that is, a position close to the exhaust port 3A
It is arranged. Of these, the main catalyst 107
Thus, a lean NOx catalyst and a three-way catalyst are combined. Then, purification of exhaust gas, that is, exhaust gas
Of emissions of harmful components (HC, CO, NOx) in wastewater
Is mainly performed by the underfloor catalyst 107 and the front catalyst 1
08 is used for early activation of the underfloor catalyst 107
It is supposed to be. By the way, the present engine will be further described. This engine is configured such that the intake air flowing into the combustion chamber 1 from the intake passage 2 forms a vertical vortex (reverse tumble flow). Forms such a vertical vortex, so that, for example, the ignition plug 3 arranged at the center of the top of the combustion chamber 1 is used while utilizing the vertical vortex.
The fuel is collected only in the vicinity of 5 and an extremely lean air-fuel ratio state can be achieved in a portion separated from the spark plug 35. Stable combustion is realized by setting the stoichiometric air-fuel ratio only in the vicinity of the spark plug 35. Meanwhile, fuel consumption can be suppressed.

【0033】特に、このエンジンは筒内噴射エンジンで
あるため、燃料噴射の時期に規制がなく、上述の燃料の
偏在状態を実現するのに最も適したタイミングで燃料噴
射を行なうことができる。この場合の最適な燃料噴射の
タイミングとしては、空気流動の弱い圧縮行程後期であ
ることが知られている。また、このエンジンから高出力
を得る場合には、燃焼室1内全体に理論空燃比の混合気
状態にさせて燃焼を行なえばよく、この際にも、燃料の
霧化及び気化が十分に行なわれるようなタイミングで燃
料噴射を行なうことで、効率よく高出力を得ることがで
きる。この場合の最適な燃料噴射のタイミングとして
は、吸気流を利用して燃料の霧化及び気化を促進できる
ように、吸気行程の初期又は前期には燃料噴射を終える
ように設定することが知られている。
In particular, since this engine is an in-cylinder injection engine, there is no restriction on the timing of fuel injection, and fuel injection can be performed at a timing most suitable for realizing the above-described uneven distribution of fuel. It is known that the optimal fuel injection timing in this case is the latter stage of the compression stroke in which the air flow is weak. In order to obtain a high output from the engine, the combustion may be performed by bringing the entire combustion chamber 1 into a stoichiometric air-fuel mixture state. In this case, the fuel is sufficiently atomized and vaporized. By performing fuel injection at such timings, high output can be obtained efficiently. It is known that the optimum fuel injection timing in this case is set so as to end the fuel injection at the beginning or the first half of the intake stroke so as to promote the atomization and vaporization of the fuel by utilizing the intake flow. ing.

【0034】ところで、このエンジンを制御するため
に、種々のセンサが設けられている。まず吸気通路2側
には、そのエアクリーナ配設部分に、吸入空気量をカル
マン渦情報から検出するエアフローセンサ11,吸入空
気温度を検出する吸気温センサ12および大気圧を検出
する大気圧センサ13が設けられており、そのスロット
ル弁配設部分に、スロットル弁7の開度を検出するポテ
ンショメータ式のスロットルセンサ14,アイドリング
状態を検出するアイドルスイッチ15等が設けられてい
る。
Incidentally, various sensors are provided to control the engine. First, on the intake passage 2 side, an air flow sensor 11, which detects an intake air amount from Karman vortex information, an intake air temperature sensor 12, which detects an intake air temperature, and an atmospheric pressure sensor 13, which detects an atmospheric pressure, are provided at the portion where the air cleaner is provided. The throttle valve is provided with a potentiometer type throttle sensor 14 for detecting the opening of the throttle valve 7, an idle switch 15 for detecting an idling state, and the like.

【0035】また、排気通路3側には、触媒9の上流側
部分に、排ガス中の酸素濃度(O2濃度)を検出する酸
素濃度センサ17(以下、単にO2 センサ17という)
が設けられている。さらに、その他のセンサとして、エ
ンジン冷却水温を検出する水温センサ(冷却水温度検出
手段)19や図2に示すごとく、クランク角度を検出す
るクランク角センサ21(このクランク角センサ21は
エンジン回転数を検出する回転数センサも兼ねている)
および第1気筒(基準気筒)の上死点を検出するTDC
センサ(気筒判別センサ)22がそれぞれディストリビ
ュータに設けられている。
On the exhaust passage 3 side, an oxygen concentration sensor 17 (hereinafter simply referred to as an O 2 sensor 17) for detecting an oxygen concentration (O 2 concentration) in the exhaust gas is provided upstream of the catalyst 9.
Is provided. Further, as other sensors, a water temperature sensor (cooling water temperature detecting means) 19 for detecting an engine cooling water temperature and a crank angle sensor 21 for detecting a crank angle as shown in FIG. (It also serves as a rotation speed sensor to detect)
And TDC for detecting top dead center of the first cylinder (reference cylinder)
Sensors (cylinder discrimination sensors) 22 are provided in the distributors, respectively.

【0036】そして、これらのセンサからの検出信号
は、電子制御ユニット(ECU)23へ入力されるよう
になっている。なお、ECU23へは、アクセルペダル
の踏込量を検出するアクセルポジションセンサ24やバ
ッテリの電圧を検出するバッテリセンサ25からの電圧
信号や始動時を検出するクランキングスイッチ〔あるい
はイグニッションスイッチ(キースイッチ)〕20から
の信号も入力されるようになっている。
The detection signals from these sensors are input to an electronic control unit (ECU) 23. The ECU 23 is provided with a voltage signal from an accelerator position sensor 24 that detects the amount of depression of an accelerator pedal and a voltage signal from a battery sensor 25 that detects the voltage of a battery, and a cranking switch [or an ignition switch (key switch)] that detects a start time. The signal from the terminal 20 is also input.

【0037】ところで、ECU23のハードウエア構成
は図2のようになるが、このECU23はその主要部と
してCPU27をそなえており、このCPU27へは、
吸気温センサ12,大気圧センサ13,スロットルセン
サ14,O2 センサ17,水温センサ19,アクセルポ
ジションセンサ24およびバッテリセンサ25からの検
出信号が入力インタフェイス28およびアナログ/デジ
タルコンバータ30を介して入力されるとともに、エア
フローセンサ11,クランク角センサ21,TDCセン
サ22,アイドルスイッチ15,クランキングスイッチ
20,イグニッションスイッチ等からの検出信号が入力
インタフェイス29を介して入力されようになってい
る。
The hardware configuration of the ECU 23 is as shown in FIG. 2. The ECU 23 has a CPU 27 as its main part.
Intake air temperature sensor 12, atmospheric pressure sensor 13, a throttle sensor 14, O 2 sensor 17, water temperature sensor 19, via a detection signal input interface 28 and an analog / digital converter 30 from an accelerator position sensor 24 and a battery sensor 25 inputs At the same time, detection signals from the airflow sensor 11, the crank angle sensor 21, the TDC sensor 22, the idle switch 15, the cranking switch 20, the ignition switch, and the like are input via the input interface 29.

【0038】さらに、CPU27は、バスラインを介し
て、プログラムデータや固定値データを記憶するROM
31,更新して順次書き替えられるRAM32,フリー
ランニングカウンタ48およびバッテリが接続されてい
る間はその記憶内容が保持されることによってバックア
ップされたバッテリバックアップRAM(図示せず)と
の間でデータの授受を行なうようになっている。
Further, the CPU 27 has a ROM for storing program data and fixed value data via a bus line.
31, a RAM 32 that is updated and rewritten sequentially, a free running counter 48, and a battery backup RAM (not shown) that is backed up while the battery is connected by holding the stored contents while the battery is connected. It gives and receives.

【0039】なお、RAM32内データはイグニッショ
ンスイッチをオフすると消えてリセットされるようにな
っている。また、CPU27で演算結果に基づく燃料噴
射制御信号は、各気筒毎の(ここでは、4つの)噴射ド
ライバ(燃料噴射弁駆動手段)34を介して、インジェ
クタ8のソレノイド(インジェクタソレノイド)8a
(正確には、図4に示すようにインジェクタソレノイド
8a用のトランジスタ8b)へ出力されるようになって
いる。
The data in the RAM 32 disappears and is reset when the ignition switch is turned off. The fuel injection control signal based on the calculation result by the CPU 27 is transmitted to the solenoid (injector solenoid) 8a of the injector 8 via the (here, four) injection driver (fuel injection valve driving means) 34 for each cylinder.
(Accurately, a transistor 8b for the injector solenoid 8a as shown in FIG. 4).

【0040】さらに、このECU23を詳細に示すと、
図4のようになる。すなわち、このECU23は、この
図4に示すように、CPU27,ROM31,RAM3
2および複数のポート46を有するマイクロコンピユー
タをそなえて構成されるとともに、気筒判別用外部レジ
スタ(フリップフロップ)47,フリーランニングカウ
ンタ48,レジスタ49〜52,比較器53〜56およ
びRSフリップフロップ57〜60等により構成されて
いる。
Further, when this ECU 23 is shown in detail,
As shown in FIG. That is, as shown in FIG. 4, the ECU 23 includes a CPU 27, a ROM 31, and a RAM 3.
It comprises a microcomputer having two and a plurality of ports 46, and has a cylinder discriminating external register (flip-flop) 47, a free-running counter 48, registers 49 to 52, comparators 53 to 56 and RS flip-flops 57 to 57. 60 and the like.

【0041】また、エアフローセンサ11の出力信号は
CPU27の割込端子INT2に入力され、クランク角
センサ21からのクランク位相信号は入力インタフェイ
スとしての波形整形回路で矩形波に整形されてCPU2
7の割込端子INT1に入力される。さらに、気筒判別
センサ22からの気筒判別信号は入力インタフェイスと
しての波形整形回路で矩形波に整形されてレジスタ47
に入力され、吸気温センサ13,大気圧センサ13,O
2 センサ17,水温センサ19等からの信号は入力イン
タフェイスとしてのレベル調整回路で適当なレベルに調
整されてアナログ/デジタルコンバータ30によりアナ
ログ/デジタル変換されて、ポート46に入力されるよ
うになっている。
The output signal of the airflow sensor 11 is input to an interrupt terminal INT2 of the CPU 27, and the crank phase signal from the crank angle sensor 21 is shaped into a rectangular wave by a waveform shaping circuit as an input interface.
7 is input to an interrupt terminal INT1. Further, the cylinder discrimination signal from the cylinder discrimination sensor 22 is shaped into a rectangular wave by a waveform shaping circuit as an input interface,
, The intake air temperature sensor 13, the atmospheric pressure sensor 13, O
The signals from the two sensors 17, the water temperature sensor 19, etc. are adjusted to an appropriate level by a level adjustment circuit as an input interface, are converted from analog to digital by the analog / digital converter 30, and are input to the port 46. ing.

【0042】また、インジェクタ8は弁体開閉用インジ
ェクタソレノイド8aへの直流電源(バッテリ)による
給電がスイッチングトランジスタ8bによりオンオフ制
御されて開閉するようになっている。今、燃料噴射制御
(空燃比制御)に着目すると、CPU27で演算された
燃料噴射用制御信号がドライバ34を介して出力され、
例えば4つのインジェクタ8を順次駆動させてゆくよう
になっている。
The injector 8 is opened and closed by controlling the power supply from a DC power supply (battery) to a valve body opening / closing injector solenoid 8a by a switching transistor 8b. Focusing on fuel injection control (air-fuel ratio control), a fuel injection control signal calculated by the CPU 27 is output via the driver 34,
For example, four injectors 8 are sequentially driven.

【0043】そして、上述のような筒内噴射エンジンの
特徴から、このエンジンでは、燃料噴射の態様として、
リーン燃焼による運転(リーン運転)を実現するために
圧縮行程後期で燃料噴射を行なう後期噴射モードと、理
論空燃比燃焼による運転(理論空燃比運転)を実現する
ために吸気行程の初期又は前期には燃料噴射を終える前
期噴射モードとが設けられている。この理論空燃比運転
時には、供給すべき燃料量が多い場合には、排気行程の
後期又は終期から燃料噴射を始めて吸気行程の初期又は
前期にかけて燃料噴射を終える場合もある。
In view of the characteristics of the direct injection engine described above, this engine has the following fuel injection modes.
A late injection mode in which fuel is injected in the second half of the compression stroke to realize operation by lean combustion (lean operation), and an early or early period of the intake stroke to realize operation by stoichiometric air-fuel ratio combustion (stoichiometric air-fuel ratio operation) Is provided with an earlier injection mode for ending fuel injection. In the stoichiometric air-fuel ratio operation, if the amount of fuel to be supplied is large, the fuel injection may be started from the latter or final stage of the exhaust stroke and may be ended in the early or early stage of the intake stroke.

【0044】また、特に、本内燃機関では、上述のよう
な通常の燃焼室内での燃焼のための燃料噴射の他に、触
媒9を活性化する(以下、触媒9の活性,不活性につい
ては、主として主触媒107の活性,不活性を意味す
る)ために、追加燃料を噴射するようになっている。こ
の追加燃料噴射は、未燃の燃料成分を含んだ混合気を触
媒9に供給することにより、混合気中の未燃燃料成分を
触媒9により燃焼せしめて、触媒9の昇温を行ない活性
化しようとするものである。
In particular, in the present internal combustion engine, the catalyst 9 is activated (hereinafter, the activation and inactivation of the catalyst 9 are described) in addition to the fuel injection for the normal combustion in the combustion chamber as described above.
Means mainly the activity and inactivity of the main catalyst 107.
For this purpose, additional fuel is injected. In this additional fuel injection, by supplying an air-fuel mixture containing an unburned fuel component to the catalyst 9, the unburned fuel component in the air-fuel mixture is burned by the catalyst 9, and the temperature of the catalyst 9 is raised to activate the fuel. What you want to do.

【0045】このため、追加燃料噴射は、触媒9が活性
していない場合(不活性時)において、図5に示すよう
に、各気筒の排気行程(具体的には、膨張行程末期から
排気行程の間)で行なわれ、触媒9が活性したら行なわ
ないようになっている。このような燃料噴射制御(イン
ジェクタ駆動制御)のために、CPU27には、噴射モ
ードの選択や燃料噴射量の設定を行なう燃料噴射制御手
段101が設けられている。
For this reason, in the additional fuel injection, when the catalyst 9 is not activated (inactive), as shown in FIG. 5, the exhaust stroke of each cylinder (specifically, from the end of the expansion stroke to the exhaust stroke) ), And is not performed when the catalyst 9 is activated. For such fuel injection control (injector drive control), the CPU 27 is provided with a fuel injection control means 101 for selecting an injection mode and setting a fuel injection amount.

【0046】そして、燃料噴射制御手段101には、図
1に示すように、触媒9の不活性時に追加燃料噴射を行
なう機能(追加燃料噴射制御手段)102と通常運転時
の燃料噴射制御を行なう機能(通常燃料噴射制御手段)
103とがそなえられ、追加燃料噴射制御手段102
が、排気ガス浄化にかかる本筒内噴射型内燃機関の特徴
的な構成要素になっている。
As shown in FIG. 1, the fuel injection control means 101 performs a function (additional fuel injection control means) 102 for performing additional fuel injection when the catalyst 9 is inactive, and performs fuel injection control during normal operation. Function (normal fuel injection control means)
103 and additional fuel injection control means 102
Are characteristic components of the direct injection internal combustion engine for exhaust gas purification.

【0047】追加燃料噴射制御手段102では、内燃機
関の運転状態、特に、触媒9の活性状態に基づいて制御
を行なうため、CPU27には、触媒9の活性状態を判
定する活性状態判定手段(運転状態判定手段)104が
設けられている。この活性状態判定手段104は、触媒
9の温度を検出する触媒温度センサ(触媒温度検出手
段)105及びエンジンの冷却水温を検出する水温セン
サ(冷却水温検出手段)19からの検出情報と、タイマ
106からのタイマカウント情報とに基づいて、触媒9
の活性状態を判定するようになっている。
Since the additional fuel injection control means 102 performs control based on the operating state of the internal combustion engine, in particular, the active state of the catalyst 9, the CPU 27 has an active state determining means (operating state) for determining the active state of the catalyst 9. (State determining means) 104 is provided. The activation state determination means 104 includes detection information from a catalyst temperature sensor (catalyst temperature detection means) 105 for detecting the temperature of the catalyst 9 and a water temperature sensor (cooling water temperature detection means) 19 for detecting a cooling water temperature of the engine; Based on the timer count information from
Is determined.

【0048】特に、活性状態判定手段104には、触媒
が活性状態にあるか否かを判定する活性状態判定部10
4Aと、触媒が不活性状態にあるか否かを判定する不活
性状態判定部104Bとがそなえられている。活性状態
判定部104Aによる判定基準と不活性状態判定部10
4Bによる判定基準とは別個に設けられている。
In particular, the active state determining means 104 includes an active state determining unit 10 for determining whether or not the catalyst is in an active state.
4A, and an inactive state determination unit 104B that determines whether the catalyst is in an inactive state. Criteria for determination by active state determining section 104A and inactive state determining section 10
4B is provided separately from the criterion.

【0049】不活性状態判定部104Bは、追加燃料噴
射による触媒9の活性化が必要であるかを判定するため
のもので、水温センサ19により検出されたエンジンの
冷却水温Tw が所定温度T0 以下なら触媒9が不活性状
態にあると判定する。活性状態判定部104Aは、追加
燃料噴射を行なった際に触媒9が十分に活性化されたか
否かを判定するためのもので、触媒温度センサ105に
より検出された触媒9の温度Temp.c/c が所定温度T1
を越えた状態(又は、所定時間t0 以上になった状態)
の継続時間tc/c が所定時間t0 以上になったら、触媒
9が活性状態にあると判定する。
The inactive state judging section 104B is for judging whether or not the activation of the catalyst 9 by the additional fuel injection is necessary, and the engine cooling water temperature Tw detected by the water temperature sensor 19 becomes a predetermined temperature T 0. If below, it is determined that the catalyst 9 is in the inactive state. The activation state determination unit 104A is for determining whether or not the catalyst 9 has been sufficiently activated when additional fuel injection is performed, and the temperature Temp.c / C of the catalyst 9 detected by the catalyst temperature sensor 105. c is the predetermined temperature T 1
State (or a state that has exceeded the predetermined time t 0 )
Determines the duration tc / c of Once becomes 0 or greater than the predetermined time t, the catalyst 9 is in an active state.

【0050】追加燃料噴射制御手段102では、追加燃
料噴射を開始及び終了を指令する機能(開始終了判定
部)102Aと、各サイクル内での追加燃料の噴射時間
(即ち、インジェクタ8の開弁時間)を設定する機能
(噴射時間設定部)102Bとがそなえられる。このう
ち開始終了判定部102Aでは、不活性状態判定部10
4Bで触媒9が不活性状態にあると判定されると追加燃
料噴射を開始するように判定して、活性状態判定部10
4Aで触媒9が活性状態にあると判定されたら追加燃料
噴射を終了するように判定する。
The additional fuel injection control means 102 has a function (start / end determination unit) 102A for instructing start and end of the additional fuel injection, and an additional fuel injection time in each cycle.
(I.e., a function (injection time setting unit) 102B ) for setting (ie, the valve opening time of the injector 8 ). In the start / end determining unit 102A, the inactive state determining unit 10
When it is determined in 4B that the catalyst 9 is in the inactive state, it is determined to start the additional fuel injection, and the active state determination unit 10
When it is determined in 4A that the catalyst 9 is in the active state, it is determined to terminate the additional fuel injection.

【0051】ところで、触媒9の活性状態は触媒温度T
emp c/c に基づいて判定することができるので、不活性
状態判定部104Bによる追加燃料噴射を開始すべきか
の判定である不活性状態の判定については、活性状態の
判定と同様に触媒温度Tempc/c に基づいて行なうよう
にしてもよい。また、冷却水温Tw は触媒温度Temp c/
c にほぼ対応するので、不活性状態判定部104Bによ
る不活性状態の判定とともに、活性状態判定部104A
による活性状態の判定にもこの冷却水温Tw を用いるよ
うにしてもよい。つまり、冷却水温Tw が高まるのは、
エンジンの始動後に十分に燃焼が行なわれてからであ
り、十分に燃焼が行なわれれば高温な排気ガスにより触
媒温度Temp c/c も十分に上昇する。逆に、冷却水温T
w が低ければ、エンジン始動後にまだ十分に燃焼が行な
われていない状態であり、排気ガスによる触媒温度Tem
p c/c の上昇もまだ十分でないと判定することもできる
からである。したがって、追加燃料噴射制御手段102
では、床下触媒107の温度Temp.c/c が所定値T 00
下(ここでは、これに相当する条件であるエンジンの冷
却水温Tw が所定温度T 0 以下)ならば、触媒9が不活
性状態にあるため、排気行程での追加燃料噴射を行なう
ようになっている。
Incidentally, the activation state of the catalyst 9 depends on the catalyst temperature T.
Since the determination can be made based on emp c / c, the inactive state determination by the inactive state determination unit 104B to determine whether to start the additional fuel injection is performed in the same manner as the determination of the active state. It may be performed based on / c. The cooling water temperature Tw is equal to the catalyst temperature Temp c /
c, the inactive state determination unit 104B determines the inactive state and the active state determination unit 104A
The cooling water temperature Tw may also be used for the determination of the activation state by the above. That is, the cooling water temperature Tw increases because
This is because the combustion is sufficiently performed after the engine is started. If the combustion is sufficiently performed, the catalyst temperature Temp c / c is sufficiently increased by the high-temperature exhaust gas. Conversely, the cooling water temperature T
If w is low, it means that combustion has not yet been sufficiently performed after the engine is started, and the catalyst temperature Tem due to the exhaust gas is low.
This is because it can be determined that the increase in pc / c is not yet sufficient. Therefore, additional fuel injection control means 102
In the predetermined value T temperature Temp.c / c is underfloor catalyst 107 00 or more
Below (here, the equivalent condition
Retirement water temperature Tw is the predetermined temperature T 0 or less), then the catalyst 9 inactivation
To perform additional fuel injection during the exhaust stroke
It has become.

【0052】なお、本実施例で、不活性状態の判定につ
いては冷却水温Tw に基づいているが、これは、触媒温
度センサ105の検出範囲が触媒9の活性域の近傍とな
っていて、この活性域近傍よりも低い温度領域について
は、冷却水温Tw を用いて判定するほうが適しているた
めである。もちろん、触媒温度センサ105の検出範囲
が触媒9の活性域近傍よりも低い温度領域まで含むよう
に設定されていれば上述のように、不活性状態の判定も
触媒温度Temp c/c に基づくことができる。
In this embodiment, the determination of the inactive state is based on the cooling water temperature Tw. This is because the detection range of the catalyst temperature sensor 105 is near the active area of the catalyst 9, This is because it is more appropriate to use the cooling water temperature Tw to determine the temperature region lower than the vicinity of the active region. Of course, if the detection range of the catalyst temperature sensor 105 is set to include a temperature range lower than the vicinity of the active region of the catalyst 9, the determination of the inactive state is also based on the catalyst temperature Temp c / c as described above. Can be.

【0053】また、追加燃料噴射の終了条件となる活性
状態の判定は、触媒温度Temp c/cが所定温度T1 以上
になった状態が所定時間t0 以上継続することになって
いるが、このように継続時間t0 を用いて判定している
のは、触媒9が確実に活性したところで追加燃料噴射を
終了するようにしたいためである。追加燃料噴射の開始
判定後は終了判定までは追加燃料噴射を継続するが、こ
の追加燃料の噴射は、前述のように、各気筒の排気行程
(図5参照)で行なわれる。このときの追加燃料の噴射
時間texは、噴射時間設定部102Bで設定されるが、
この噴射時間設定部102Bでは、触媒9の温度Temp.
c/c 及びエンジン回転数(エンジン回転速度)Neに応
じて設定するようになっている。例えば図6に示すよう
に、触媒温度Temp.c/c が高いほど噴射時間texは短く
なり、また、エンジン回転数Neが高いほど噴射時間t
exは短くなるように設定される。
In addition, the determination of the active state, which is a condition for terminating the additional fuel injection, is such that the state in which the catalyst temperature Temp c / c has exceeded the predetermined temperature T 1 continues for a predetermined time t 0 or more. The reason why the determination is made using the duration t 0 is that the additional fuel injection is to be terminated when the catalyst 9 is surely activated. After the start determination of the additional fuel injection, the additional fuel injection is continued until the end determination is made. However, the injection of the additional fuel is performed in the exhaust stroke of each cylinder (see FIG. 5) as described above. The injection time t ex of the additional fuel at this time is set by the injection time setting unit 102B.
In this injection time setting section 102B, the temperature Temp.
It is set in accordance with c / c and the engine speed (engine speed) Ne. For example, as shown in FIG. 6, as the catalyst temperature Temp.c / c is higher, the injection time t ex is shorter, and as the engine speed Ne is higher, the injection time t ex is shorter.
ex is set to be short.

【0054】これは、触媒温度Temp.c/c が低いほど触
媒9の活性化が必要であるため追加燃料をより多く噴射
して触媒9の活性化を促進し、逆に、触媒温度Temp.c/
c が高いほど触媒9の活性化が不要になってくるため、
追加燃料の噴射を減少させようとするものである。ま
た、エンジン回転数Neが高いほど、一作動サイクルに
要する時間が短くなるため、一作動サイクルにおける排
気行程も短くなり、排気行程内において燃料噴射を行な
える時間も短くなる。したがって、エンジン回転数Ne
が高いほど追加燃料の噴射時間を短くしているのであ
る。
The reason for this is that the lower the catalyst temperature Temp.c / c, the more the activation of the catalyst 9 is required, so that more additional fuel is injected to promote the activation of the catalyst 9, and conversely, the lower the catalyst temperature Temp.c / c. c /
Since the activation of the catalyst 9 becomes unnecessary as c becomes higher,
It is intended to reduce the injection of additional fuel. In addition, the higher the engine speed Ne, the shorter the time required for one operation cycle. Therefore, the exhaust stroke in one operation cycle is shortened, and the time during which fuel injection can be performed in the exhaust stroke is also shortened. Therefore, the engine speed Ne
The higher the value, the shorter the injection time of the additional fuel.

【0055】このような追加燃料噴射は、図5に示すよ
うに、通常の燃料噴射とは別個に行なわれる。ところ
で、通常燃料噴射制御手段103における燃料噴射制御
を説明すると、この通常運転時制御手段103では、噴
射モードは、エンジン回転数(回転速度)Neやアクセ
ルペダル踏込量θACC に基づいてエンジンの目標出力ト
ルクTを設定して、エンジン回転数Neやこの目標出力
トルクTに応じて、前期噴射モードと後期噴射モードと
のいずれかのモードを選択的に設定する。例えばエンジ
ン回転数Neが低くて目標トルクTも低い領域では後期
噴射モードとし、エンジン回転数Ne及び目標トルクT
のいずれかが低くなければ前期噴射モードとする。
As shown in FIG. 5, such additional fuel injection is performed separately from normal fuel injection. By the way, the fuel injection control in the normal fuel injection control means 103 will be described. In the normal operation control means 103, the injection mode is set based on the engine speed (rotation speed) Ne and the accelerator pedal depression amount θ ACC based on the engine target. The output torque T is set, and either the first injection mode or the second injection mode is selectively set according to the engine speed Ne and the target output torque T. For example, in a region where the engine speed Ne is low and the target torque T is low, the late injection mode is set, and the engine speed Ne and the target torque T are set.
If any of the above is not low, the former injection mode is set.

【0056】燃料噴射量については、燃料噴射時間(イ
ンジェクタの駆動時間であって、実際の制御の上ではイ
ンジェクタ駆動パルス幅という)tAUとして設定される
が、前期噴射モードの場合も後期噴射モードの場合も、
機関負荷(1ストローク当たりの吸入空気量)Q/Ne
と目標とする空燃比(A/F、以下AFとする)等に基
づいて、まず、次式によって基本駆動時間tp が算出さ
れる。
The fuel injection amount is set as a fuel injection time (a driving time of the injector, which is called an injector driving pulse width in actual control) tAU. In the case of
Engine load (amount of intake air per stroke) Q / Ne
And air-fuel ratio (A / F, hereinafter referred to as AF) as a target based on such, first, the basic drive time t p is calculated by the following equation.

【0057】tp =(Q/Ne)×(1/AF)×(α
AIR /αFUEL)×(1/GINJ ) なお、機関負荷Q/Neは1ストローク当たりの吸入空
気量であり、エアフローセンサ11で検出された吸入空
気量Qをエンジン回転数センサ(クランク角センサ)2
1で検出されたエンジン回転数Neで除算することで求
められる。また、αAIR は空気密度、αFUELは燃料密
度、GINJ はインジェクタゲインである。
T p = (Q / Ne) × (1 / AF) × (α
AIR / α FUEL ) × (1 / G INJ ) The engine load Q / Ne is the amount of intake air per stroke, and the amount of intake air Q detected by the air flow sensor 11 is used as the engine speed sensor (crank angle sensor). ) 2
It is obtained by dividing by the engine speed Ne detected at 1. Α AIR is the air density, α FUEL is the fuel density, and G INJ is the injector gain.

【0058】そして、燃料噴射時間tAUは、次式で算出
される。 tAU=tp ×K+tD なお、Kは各種の燃料補正係数であり、この燃料補正係
数Kは、水温センサ19で検出されたエンジン冷却水
温,吸気温センサ12で検出された吸気温,大気圧セン
サ13で検出された大気圧等に応じて設定される。ま
た、tD はインジェクタ無駄時間(デッドタイム)であ
る。
Then, the fuel injection time t AU is calculated by the following equation. t AU = t p × K + t D Here, K is various fuel correction coefficients. The fuel correction coefficient K is the engine cooling water temperature detected by the water temperature sensor 19, the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor 12, The setting is made according to the atmospheric pressure detected by the atmospheric pressure sensor 13 and the like. Further, t D is the injector dead time (dead time).

【0059】本発明の第1実施例としてのエンジンの排
気ガス浄化装置は、上述のように構成されているので、
例えば図7に示すように、通常燃料噴射制御及び追加燃
料噴射(排気行程燃料噴射)の判定が行なわれる。図7
に示すルーチンは、一定のクランク角毎に実行される
が、まず、通常の燃料噴射のために、ステップA10〜
A30の処理を行なう。つまり、ステップA10で、エ
アフローセンサ11,回転数センサ21で検出された吸
入空気量Q,エンジン回転数Neから、機関負荷Q/N
e(即ち、1ストローク当たりの吸入空気量)を計算す
る。次に、ステップA20で、上式に示すように、この
機関負荷Q/Neに基づいて、基本駆動時間tp を計算
する。さらに、ステップA30で、基本駆動時間tp
各種の燃料補正係数Kの乗算等を行なって燃料噴射時間
AUを算出する。
The exhaust gas purifying apparatus for an engine according to the first embodiment of the present invention is configured as described above.
For example, as shown in FIG. 7, normal fuel injection control and determination of additional fuel injection (exhaust stroke fuel injection) are performed. FIG.
The routine shown in (1) is executed at every fixed crank angle, but first, for normal fuel injection, steps A10 to A10 are executed.
The process of A30 is performed. That is, in step A10, the engine load Q / N is calculated based on the intake air amount Q and the engine speed Ne detected by the air flow sensor 11 and the speed sensor 21.
e (that is, the amount of intake air per stroke) is calculated. Then, in step A20, as shown in the above equation, based on the engine load Q / Ne, calculating a basic drive time t p. Further, in step A30, and calculates the fuel injection time t AU performs a multiplication of various fuel correction coefficient K to the basic drive time t p.

【0060】そして、ステップA40で、水温センサ1
9で検出されたエンジンの冷却水温Tw が所定温度T0
以下か否かを判定する。ここで、冷却水温Tw が所定温
度T 0 以下なら、ステップA50で、触媒活性化フラグ
Fが1か否かを判定する。この触媒活性化フラグFは触
媒活性化のための追加燃料噴射を行なうべき場合に1と
なり、追加燃料噴射を行なう必要のない場合に0とな
り、また、初期設定時には1にセットされる。
Then, in step A40, the water temperature sensor 1
The engine coolant temperature Tw detected at step 9 is equal to the predetermined temperature T.0
It is determined whether or not: Here, the cooling water temperature Tw is a predetermined temperature.
Degree T 0If below, in step A50, the catalyst activation flag
It is determined whether F is 1 or not. This catalyst activation flag F is
1 if additional fuel injection should be performed to activate the medium
Becomes 0 when there is no need to perform additional fuel injection.
It is set to 1 at the time of initial setting.

【0061】通常は、フラグFは1なので、ステップA
50からステップA60へ進んで、後述する排気行程燃
料噴射制御(即ち、追加燃料噴射制御)を行なう。ま
た、冷却水温Tw が所定温度T0 以下でないならば、触
媒9が不活性状態にはないので、排気行程燃料噴射制御
(追加燃料噴射制御)は行なわない。排気行程燃料噴射
制御(追加燃料噴射制御)は、図8に示すように行なわ
れる。つまり、まず、ステップB10で、追加燃料の噴
射時間texを設定する。この追加燃料噴射時間texは、
例えば図6に示すように触媒9の温度Temp.c/c 及びエ
ンジン回転数Neに応じて設定される。ついで、ステッ
プB20に進んで、触媒温度センサ105で検出された
触媒温度Temp.c/c が閾値T1 以上であるか否かを判定
して、触媒温度Temp.c/c が閾値T1 以上でなければ、
ステップB30でタイマをリセットして、ステップB4
0で、排気行程燃料噴射(追加燃料噴射)を実行する。
この追加燃料噴射は、図5に示すように、排気行程にお
いて、ステップB10で設定された追加燃料噴射時間t
exだけ実行される。
Normally, since the flag F is 1, step A
The process proceeds from step 50 to step A60, in which an exhaust stroke fuel injection control described later (ie, additional fuel injection control) is performed. If the cooling water temperature Tw is not lower than the predetermined temperature T 0 , the exhaust stroke fuel injection control (additional fuel injection control) is not performed because the catalyst 9 is not in an inactive state. The exhaust stroke fuel injection control (additional fuel injection control) is performed as shown in FIG. That is, first, in step B10, the injection time t ex of the additional fuel is set. This additional fuel injection time t ex is
For example, as shown in FIG. 6, the temperature is set according to the temperature Temp.c / c of the catalyst 9 and the engine speed Ne. Then, the process proceeds to step B20, the catalyst temperature detected by the catalyst temperature sensor 105 Temp.c / c is determined whether the threshold value above T 1, the catalyst temperature Temp.c / c is the threshold value above T 1 If not,
In step B30, the timer is reset, and in step B4
At 0, an exhaust stroke fuel injection (additional fuel injection) is executed.
As shown in FIG. 5, this additional fuel injection is performed during the exhaust stroke by the additional fuel injection time t set in step B10.
Only ex is executed.

【0062】そして、排気行程での追加燃料噴射によ
り、未燃の燃料成分を含んだ混合気が触媒9に供給され
て、この触媒9によって燃焼する。これにより、触媒9
が次第に昇温していき、触媒温度Temp.c/c が閾値T1
以上になると、ステップB20からステップB50に進
んで、タイマカウントを開始する。ついで、ステップB
60でタイマカウントの値tc/c が閾値t0 未満か否か
を判定する。
Then, by the additional fuel injection in the exhaust stroke, an air-fuel mixture containing an unburned fuel component is supplied to the catalyst 9 and burned by the catalyst 9. Thereby, the catalyst 9
Gradually rises, and the catalyst temperature Temp.c / c becomes the threshold T 1
Then, the process proceeds from step B20 to step B50 to start timer counting. Then step B
60 determines whether less than a value tc / c is the threshold t 0 of the timer count at.

【0063】タイマカウントの開始直後は、タイマカウ
ント値tc/c は閾値t0 未満なので、ステップB60か
らステップB40に進んで、排気行程燃料噴射(追加燃
料噴射)を実行する。一方、タイマカウントが進んで、
タイマカウント値tc/c は閾値t0 以上になると、ステ
ップB60からステップB70に進んで、フラグFを0
にセットして、排気行程燃料噴射(追加燃料噴射)を終
了する。
Immediately after the start of the timer count, since the timer count value tc / c is less than the threshold value t 0 , the process proceeds from step B60 to step B40 to execute the exhaust stroke fuel injection (additional fuel injection). On the other hand, the timer count advances,
When the timer count value tc / c is the threshold value t 0 or more, the process proceeds from step B60 to step B70, a flag F 0
To complete the exhaust stroke fuel injection (additional fuel injection).

【0064】このように、ステップB70でフラグFが
0にセットされると、前述の図7のステップA80でフ
ラグFが1にセットされるまでは、即ち、冷却水温Tw
が一旦所定温度T0 を越えるまでは、図7のステップA
50の判定によって、ステップA60の排気行程燃料噴
射(追加燃料噴射)は行なわれない。勿論、冷却水温T
w が所定温度T0 を越えていれば、ステップA40の判
定により、排気行程燃料噴射(追加燃料噴射)は行なわ
れない。
As described above, when the flag F is set to 0 in step B70, until the flag F is set to 1 in step A80 in FIG.
Until the temperature once exceeds the predetermined temperature T 0 , step A in FIG.
By the determination at 50, the exhaust stroke fuel injection (additional fuel injection) at step A60 is not performed. Of course, the cooling water temperature T
If w exceeds the predetermined temperature T 0 , the exhaust stroke fuel injection (additional fuel injection) is not performed according to the determination in step A40.

【0065】このようにして、例えば始動時にエンジン
の温度が低い場合には、触媒9の温度Temp.c/c が閾値
1 以上の状態が所定時間t0 以上継続するまでは、排
気行程燃料噴射(追加燃料噴射)が実行されて、触媒9
の昇温が行なわれるので、エンジン始動後に速やか且つ
確実に、触媒9が昇温して活性化するようになる。この
ため、エンジン始動後速やかに、触媒9による排気ガス
の浄化、即ち、排気ガス中の有害成分(HC,CO,N
Ox)の排出量の抑制を行なうことができるようにな
る。
[0065] Thus, for example when the temperature of the engine is low at startup, the temperature Temp.c / c catalyst 9 to thresholds T 1 or more state continues for a predetermined time t 0 or more, the exhaust stroke fuel The injection (additional fuel injection) is executed, and the catalyst 9
, The catalyst 9 is quickly and reliably heated and activated after the engine is started. Therefore, immediately after the start of the engine, purification of the exhaust gas by the catalyst 9, that is, harmful components (HC, CO, N
Ox) emission can be suppressed.

【0066】また、装置に触媒加熱用のヒータ等のハー
ド構成を追加することなく触媒9の昇温を行なえるの
で、コスト増を抑制しながら触媒9の活性化を実現でき
る。さらに、追加燃料噴射が排気行程で行なわれるの
で、追加燃料は燃焼室での燃焼にはほとんど供されるこ
となく未燃の状態で排気ガスとともに触媒9にほぼ直接
的に供給されるため、少ない追加燃料で触媒9の活性を
促進できる。排気行程では、燃焼室1で燃焼した後の高
温な排気ガスが流出するので、この高温な排気ガスとと
もに触媒9に供給された追加燃料は触媒9によって速や
かに燃焼して熱を発生するため、触媒9の活性をより積
極的に促進できる。
Further, since the temperature of the catalyst 9 can be increased without adding a hardware configuration such as a heater for heating the catalyst to the apparatus, the activation of the catalyst 9 can be realized while suppressing an increase in cost. Further, since the additional fuel injection is performed in the exhaust stroke, the additional fuel is supplied almost directly to the catalyst 9 together with the exhaust gas in an unburned state without being provided for combustion in the combustion chamber. The activity of the catalyst 9 can be promoted by the additional fuel. In the exhaust stroke, high-temperature exhaust gas after burning in the combustion chamber 1 flows out. Therefore, the additional fuel supplied to the catalyst 9 together with the high-temperature exhaust gas is quickly burned by the catalyst 9 to generate heat. The activity of the catalyst 9 can be more positively promoted.

【0067】また、排気行程による噴射は、特に、排気
行程の末期付近にさしかからなければ、通常の燃焼室で
の燃焼への悪影響が生じにくいため、追加燃料噴射を行
なっている場合であっても、通常の燃料噴射(即ち、排
気行程の末期から吸気行程での燃料噴射)の制御につい
ては、追加燃料噴射を行なっている場合であっても行な
っていない場合であっても、同様に行なうことができ
る。
In addition, the injection during the exhaust stroke is particularly likely to occur only near the end of the exhaust stroke, so that adverse effects on combustion in a normal combustion chamber hardly occur. However, control of normal fuel injection (that is, fuel injection from the end of the exhaust stroke to the intake stroke) is the same regardless of whether additional fuel injection is performed or not. Can do it.

【0068】そして、追加燃料噴射の噴射量は、図6に
示すように、触媒温度Temp.c/c が高いほど噴射時間t
exは短くなり、また、エンジン回転数Neが高いほど噴
射時間texは短くなるように設定されるので、必要に応
じた追加燃料噴射が実現し、追加燃料噴射の無駄がな
く、触媒9の活性化も速やかに行なえる。また、エンジ
ン回転数Neが高いほど追加燃料の噴射時間を短くする
ことで、各燃焼サイクルにおける排気行程内でのみこの
追加燃料噴射を行なうことができ、上述のような排気行
程内で追加燃料噴射を行なうことによる利点を確実に得
ることができる。
As shown in FIG. 6, the injection amount of the additional fuel injection increases as the catalyst temperature Temp.c / c increases, as the injection time t increases.
ex is shortened, and the injection time t ex is set to be shorter as the engine speed Ne is higher, so that additional fuel injection as needed is realized, and there is no waste of additional fuel injection, and Activation can be performed promptly. Further, by increasing the injection time of the additional fuel as the engine speed Ne increases, the additional fuel injection can be performed only during the exhaust stroke in each combustion cycle, and the additional fuel injection can be performed within the exhaust stroke as described above. The advantage obtained by performing the above can be obtained reliably.

【0069】さらに、触媒9が所定温度T1 まで確実に
昇温したら、この追加燃料噴射が終了するので、触媒9
の昇温にかかる燃料消費の増加も抑制される。しかも、
床下触媒107の温度Temp.c/c が低い不活性時には、
排気行程での追加燃料噴射が行なわれるので、まず、燃
焼室1に近いフロント触媒108が昇温・活性化して、
このフロント触媒108の昇温熱により、下流に設置さ
れた床下触媒107が昇温・活性化する。 このとき、フ
ロント触媒108は燃焼室1に近いので、排気行程で噴
射される追加燃料は、燃焼室1で燃焼した後の高温な排
気ガスとともに触媒108に供給される。このため、追
加燃料の一部はフロント触媒108に進入する前から燃
焼反応して発熱するため、極めて高温な排気ガスと燃焼
しやすい未燃ガスとがフロント触媒108に流入するこ
とになり、未燃ガスはフロント触媒108で速やかに燃
焼反応して発熱する。 これにより、フロント触媒108
は、極めて速やかに昇温することになる。特に、追加燃
料の噴射量を僅かなものにしても、フロント触媒108
は十分速やかに昇温して、床下触媒107へ十分な昇温
熱を供給でき、床下触媒107も速やかに昇温して、活
性化する。 これにより、より少ない量の追加燃料噴射に
より、床下触媒107の昇温・活性化を実現できて、触
媒107の活性化のために要する燃料を節約できる利点
がある。 また、フロント触媒108は、床下触媒107
へ昇温熱を供給できるだけの小型のもので十分であり、
排気通路3における排気ポート3A近傍の狭隘な箇所に
も十分に設置することができる。 一方、床下触媒107
は、排気ガスの浄化を行なうのに十分な容量が必要であ
るが、車両の床下はこのためのスペース確保が比較的容
易であるため、十分な容量の床下触媒107を比較的自
由なレイアウトで設置することが可能である。 このよう
にして、本実施例の機関では、十分な容量の触媒(床下
触媒107)を設置しながら、しかもこの触媒を僅かな
追加燃料噴射により速やかに昇温・活性化を行なうこと
ができ、排気ガス浄化をより積極的に推進することがで
きるよ うになる。 ところで、図13は、車両の走行に伴
って発生するHCの排出量及び触媒温度の特性を示す図
であり、車両が(C)に示すような車速状態で走行した
場合に、HCの排出量は(A)に示すように変化して、
触媒温度〔ここでは、触媒を設置される基材(触媒ベッ
ド)の温度〕は(B)に示すように変化する。 すなわ
ち、(B)に示すように、フロント触媒は速やかに昇温
し、床下触媒はこのフロント触媒の温度を追うように昇
温して、これらのフロント触媒と床下触媒とを同時に設
けるようにした場合には、(A)に示すように、床下触
媒のみを設けた場合に比べて、排気ガスの浄化性能が向
上することがわかる。また、触媒9にそなえられたリー
ンNOx触媒については、この他に、次のような効果も
期待できる。つまり、リーンNOx触媒は、流入排気ガ
スの空燃比がリーンの時にNOxを吸収し、流入排気ガ
ス中の酸素濃度が低下すると吸収したNOxを放出する
NOx吸収剤をそなえ、NOx吸収剤のNOx吸収量が
増加したら、リーン運転(空燃比がリーン状態での運
転)中にもリッチ運転(空燃比がリッチ状態での運転)
に切り替えて吸収したNOxを放出する必要がある。こ
のように、リーン運転の途中でリッチ運転に切り替える
と、ドライバに違和感を与えるおそれがある。
Further, when the temperature of the catalyst 9 is reliably raised to the predetermined temperature T 1 , the additional fuel injection is terminated.
The increase in fuel consumption due to the temperature rise is also suppressed. Moreover,
When the temperature Temp.c / c of the underfloor catalyst 107 is low and inactive,
Since additional fuel injection is performed during the exhaust stroke,
The temperature of the front catalyst 108 near the firing chamber 1 rises and is activated,
Due to the heat-up heat of the front catalyst 108, it is installed downstream.
The heated underfloor catalyst 107 is heated and activated. At this time,
Since the front catalyst 108 is close to the combustion chamber 1, it is injected during the exhaust stroke.
The additional fuel to be injected is discharged at a high temperature after combustion in the combustion chamber 1.
The gas 108 is supplied to the catalyst 108 together with the gas. For this reason,
Some of the added fuel is burned before entering the front catalyst 108.
Combustion reaction with extremely high temperature exhaust gas
Unburned gas that is likely to flow into the front catalyst 108
The unburned gas is immediately burned by the front catalyst 108.
It generates heat due to the burning reaction. Thereby, the front catalyst 108
Will rise very quickly. In particular, additional fuel
Even if the injection amount of the fuel is small, the front catalyst 108
Temperature rises quickly enough, and enough
Heat can be supplied, and the temperature of the underfloor catalyst 107 also rises quickly,
Sexualize. This allows for less additional fuel injection
As a result, the temperature of the underfloor catalyst 107 can be raised and activated,
Advantage of saving fuel required for activating medium 107
There is. In addition, the front catalyst 108 is an underfloor catalyst 107.
Small enough to supply heat to the
In a narrow place near the exhaust port 3A in the exhaust passage 3
Can also be installed sufficiently. On the other hand, the underfloor catalyst 107
Must have sufficient capacity to purify exhaust gas.
However, it is relatively difficult to secure space under the vehicle floor for this purpose.
Therefore, the underfloor catalyst 107 having a sufficient capacity is relatively self-contained.
It can be installed in a flexible layout. like this
Then, in the engine of the present embodiment, a sufficient capacity of the catalyst (below the bed)
While installing the catalyst 107), this catalyst is slightly
Rapid temperature rise and activation by additional fuel injection
And actively promote exhaust gas purification.
Kiruyo Uninaru. By the way, FIG.
Showing the characteristics of the amount of HC emitted and the temperature of the catalyst
And the vehicle ran at a vehicle speed as shown in (C).
In this case, the amount of HC emission changes as shown in FIG.
The catalyst temperature [here, the substrate on which the catalyst is installed (catalyst bed)
Temperature) changes as shown in FIG. Sand
That is, as shown in (B), the temperature of the front catalyst quickly rises.
The underfloor catalyst rises to follow the temperature of this front catalyst.
And heat the front and underfloor catalysts simultaneously.
In the case where the floor is touched, as shown in FIG.
Exhaust gas purification performance is better than when only a medium is provided.
You can see that it goes up. The lean NOx catalyst provided in the catalyst 9 can also be expected to have the following effects in addition to the above. That is, the lean NOx catalyst has a NOx absorbent that absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases. If the amount increases, rich operation (operation with rich air-fuel ratio) during lean operation (operation with lean air-fuel ratio)
To release the absorbed NOx. As described above, when the operation mode is switched to the rich operation mode during the lean operation, the driver may feel uncomfortable.

【0070】これに対して、本内燃機関では、通常の燃
焼のための燃料噴射に影響しないように、排気行程内で
追加燃料噴射を行なうため、例えばリーン運転を続行し
ながら追加燃料噴射によるNOxを放出を行なうことが
でき、ドライバに違和感を与えないでリーンNOx触媒
の再生(NOxの放出)を行なうことができる。また、
NOx吸収剤には、燃料や機関の潤滑油内に含まれたイ
オウが含まれているため排気ガス中にも硫酸塩等のイオ
ウ分が含まれ、このイオウ分もNOxとともにNOx吸
収剤に吸収されて、この吸収されたイオウ分は、NOx
吸収剤への流入排気ガスの空燃比を単にリッチにしても
NOx吸収剤から放出されず、NOx吸収剤を加熱する
ことで分解しNOx吸収剤から放出される。
On the other hand, in the present internal combustion engine, additional fuel injection is performed during the exhaust stroke so as not to affect fuel injection for normal combustion. Can be released, and the lean NOx catalyst can be regenerated (release of NOx) without giving the driver an uncomfortable feeling. Also,
Since the NOx absorbent contains sulfur contained in fuel and lubricating oil of the engine, the exhaust gas also contains sulfur such as sulfate, and this sulfur is also absorbed by the NOx absorbent together with NOx. Then, the absorbed sulfur content is NOx
Even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent is simply made rich, it is not released from the NOx absorbent, but is decomposed by heating the NOx absorbent and released from the NOx absorbent.

【0071】しかし、この段階では、イオウ分は例えば
酸化イオウSO3 といった有害な状態なので、これを、
無害な状態にした上で放出するようにしたい。このよう
な有害なイオウ分(例えば酸化イオウSO3 )は排気ガ
ス中の未燃のHCやCOによって直ちに酸化して、無害
な状態となるので、NOx吸収剤を加熱した状態でリッ
チ運転又はストイキオ運転を行なうと、NOx吸収剤に
吸収されたイオウ分は無害な状態となってNOx吸収剤
から放出される。
However, at this stage, the sulfur content is in a harmful state, for example, sulfur oxide SO 3 .
I want to release it after making it harmless. Such harmful sulfur components (for example, sulfur oxide SO 3 ) are immediately oxidized by unburned HC and CO in the exhaust gas and become harmless, so that the rich operation or the stoichiometric operation is performed with the NOx absorbent heated. When the operation is performed, the sulfur absorbed by the NOx absorbent becomes harmless and is released from the NOx absorbent.

【0072】本内燃機関では、排気行程内で追加燃料噴
射を行なうことで、リーンNOx触媒の温度をこのイオ
ウ分の分解する温度領域に制御して、更に、排気ガス中
に未燃成分を与えるようにすることができ、所要の追加
燃料噴射の制御により、リーンNOx触媒の再生(イオ
ウ分の放出)を行なうことができるのである。なお、触
媒9の活性化の判定を触媒温度Temp c/c に基づいて行
なう場合には、燃料噴射制御は、図9に示すように行な
われる。
In this internal combustion engine, by performing additional fuel injection during the exhaust stroke, the temperature of the lean NOx catalyst is controlled to a temperature range in which this sulfur is decomposed, and further, unburned components are given to the exhaust gas. The lean NOx catalyst can be regenerated (sulfur release) by controlling the required additional fuel injection. When the activation of the catalyst 9 is determined based on the catalyst temperature Tempc / c, the fuel injection control is performed as shown in FIG.

【0073】実施例の制御との相違は、ステップA42
であり、ステップA42では、触媒温度センサ105で
検出された触媒温度Temp.c/c が所定温度T00以下か否
かを判定する。触媒温度Temp.c/c が所定温度T00以下
なら、フラグF=1 の条件下で、排気行程での追加燃料
噴射を行ない。触媒温度Temp.c/c が所定温度T00以下
でないなら、排気行程での追加燃料噴射は行なわない。
The difference from the control of the embodiment is that step A42
, And the step A42, the catalyst temperature Temp.c / c detected by the catalyst temperature sensor 105 determines whether a predetermined temperature T 00 less. If the catalyst temperature Temp.c / c is the predetermined temperature T 00 or less, under the conditions of the flag F = 1, performs additional fuel injection in the exhaust stroke. If the catalyst temperature Temp.c / c is not less than the predetermined temperature T 00, it does not perform the additional fuel injection in the exhaust stroke.

【0074】また、触媒9の活性化の判定を触媒温度T
emp c/c に基づいて行なう場合には、燃料噴射制御は、
図9に示すように行なわれる。第1実施例の制御(図
7)との相違は、触媒9の不活性化の判定(ステップA
42)であり、ステップA42では、触媒温度センサ1
05で検出された触媒温度Temp.c/c が所定温度T00
下か否かを判定する。
The activation of the catalyst 9 is determined by determining the catalyst temperature T.
When performing based on emp c / c, the fuel injection control
This is performed as shown in FIG. The difference from the control of the first embodiment (FIG. 7) is that the inactivation of the catalyst 9 is determined (step A).
42), and in step A42, the catalyst temperature sensor 1
Detected catalyst temperature Temp.c / c 05 determines whether the predetermined temperature T 00 less.

【0075】触媒温度Temp.c/c が所定温度T00以下な
ら、フラグF=1 の条件下で排気行程での追加燃料噴射
制御ルーチン(図8)を行ない。触媒温度Temp.c/c が
所定温度T00以下でないなら、排気行程での追加燃料噴
射ルーチンは行なわない。なお、この判定閾値T00は、
図8のステップB20により用いられる活性化判定閾値
1 よりも低い値に設定する。
[0075] If the catalyst temperature Temp.c / c is the predetermined temperature T 00 less, performs additional fuel injection control routine (FIG. 8) in the exhaust stroke under the condition of the flag F = 1. If the catalyst temperature Temp.c / c is not less than the predetermined temperature T 00, it does not perform the additional fuel injection routine in the exhaust stroke. Note that this determination threshold T 00 is
Set to a value lower than the activation determination thresholds T 1 used in step B20 in FIG. 8.

【0076】そして、不活性状態判定部104Bによる
不活性状態の判定も活性状態判定部104Aによる活性
状態の判定も、いずれも冷却水温Tw に基づいて行なう
場合には、追加燃料噴射制御は、図10に示すように行
なわれる。第1実施例の制御(図8)との相違は、触媒
9の活性化の判定(ステップB22)であり、ステップ
B22では、水温センサ19で検出されたエンジンの冷
却水温Twが所定温度T11以上か否かを判定する。
When both the determination of the inactive state by the inactive state determining unit 104B and the determination of the active state by the active state determining unit 104A are performed based on the cooling water temperature Tw, the additional fuel injection control is performed as shown in FIG. This is performed as shown in FIG. Difference from the control (FIG. 8) of the first embodiment is the determination of the activation of the catalyst 9 (step B22), In step B22, the predetermined coolant temperature Tw of the detected engine coolant temperature sensor 19 is a temperature T 11 It is determined whether or not this is the case.

【0077】冷却水温Twが所定温度T11以上でないな
ら、排気行程での追加燃料噴射を行ない。冷却水温Tw
が所定温度T11以上なら、タイマカウントtc/c が所要
時間のカウントを終了した上で、排気行程での追加燃料
噴射を終了する。次に、第2実施例について説明する
と、この実施例にかかる内燃機関(エンジン)は、12
気筒をそなえており、例えばV型12気筒エンジンとし
て構成されている。勿論、このエンジンも、火花点火式
の4サイクルエンジンであって、気筒内で燃料を直接噴
射する筒内噴射エンジンとして構成されている。
[0077] If the cooling water temperature Tw is not the predetermined temperature T 11 or more, subjected to additional fuel injection in the exhaust stroke. Cooling water temperature Tw
There if the predetermined temperature T 11 or more, in terms of timer count tc / c has finished counting the time required to end the additional fuel injection in the exhaust stroke. Next, a second embodiment will be described. An internal combustion engine (engine) according to this embodiment has
It has a cylinder and is configured as, for example, a V-type 12-cylinder engine. Of course, this engine is also a spark ignition type four-cycle engine, and is configured as a direct injection engine that directly injects fuel in a cylinder.

【0078】この実施例のエンジンでも、燃料噴射制御
手段101に追加燃料噴射制御手段102と通常燃料噴
射制御手段103とがそなえられ、追加燃料噴射制御手
段102では、活性状態判定手段104で判定された触
媒9の活性状態に基づいて追加燃料噴射の制御を行な
う。また、この追加燃料噴射は、第1実施例と同様に、
各気筒の排気行程で行なわれるが、気筒数の多いエンジ
ンでは、複数の気筒間で排気行程がオーバラップ(重
合)することがある。例えば、本実施例のように12気
筒エンジンであれば、図11に示すように、同時に3つ
の気筒で排気行程がオーバラップする。
In the engine of this embodiment as well, the fuel injection control means 101 is provided with an additional fuel injection control means 102 and a normal fuel injection control means 103. In the additional fuel injection control means 102, the determination is made by the active state determination means 104. The additional fuel injection is controlled based on the activated state of the catalyst 9. This additional fuel injection is performed in the same manner as in the first embodiment.
Although the process is performed in the exhaust stroke of each cylinder, in an engine having a large number of cylinders, the exhaust stroke may overlap (overlap) between a plurality of cylinders. For example, in the case of a 12-cylinder engine as in the present embodiment, as shown in FIG. 11, the exhaust strokes of three cylinders simultaneously overlap.

【0079】本実施例の追加燃料噴射制御手段102で
は、12気筒を、それぞれ互いに排気行程のオーバラッ
プする3つの気筒からなる4つのグループに分けて、各
グループ毎に、排気行程における追加燃料噴射を行なう
ようになっている。この例では、図11に示すように、
第1気筒(#1)と第2気筒(#2)と第9気筒(#
9)とのグループ(第1グループ)、第10気筒(#1
0)と第5気筒(#5)と第6気筒(#6)とのグルー
プ(第2グループ)、第11気筒(#11)と第12気
筒(#12)と第3気筒(#3)とのグループ(第3グ
ループ)、第4気筒(#4)と第7気筒(#7)と第8
気筒(#8)とのグループ(第4グループ)、の4つの
グループに分けており、各グループの気筒では、同時に
排気行程における追加燃料噴射を行なうようになってい
るのである。
In the additional fuel injection control means 102 of this embodiment, the 12 cylinders are divided into four groups each including three cylinders whose exhaust strokes overlap each other, and the additional fuel injection in the exhaust stroke is performed for each group. Is to be performed. In this example, as shown in FIG.
The first cylinder (# 1), the second cylinder (# 2), and the ninth cylinder (#
9) and the 10th cylinder (# 1)
0), a fifth cylinder (# 5) and a sixth cylinder (# 6) (second group), an eleventh cylinder (# 11), a twelfth cylinder (# 12), and a third cylinder (# 3). (Third group), the fourth cylinder (# 4), the seventh cylinder (# 7) and the eighth cylinder
The engine is divided into four groups, that is, a group (fourth group) with the cylinder (# 8), and the cylinders of each group simultaneously perform additional fuel injection in the exhaust stroke.

【0080】ところで、各グループ内の複数の気筒は、
図11に示すように、いずれも同時に排気行程となる期
間があるが、この期間は当然ながら単一の気筒の排気行
程よりも短く、本実施例のように12気筒の場合には、
グループ内の各気筒で排気行程の共通する期間は、単一
の気筒の排気行程期間のほぼ三分の一である。そこで、
噴射時間設定部102Bでは、グループ内の各気筒がい
ずれも排気行程の時に追加燃料噴射が行なわれるよう
に、噴射時間texを制限するように構成されている。つ
まり、噴射時間設定部102Bでは、例えば図12に示
すように、エンジン回転数Neに応じて噴射時間tex
上限値tex(Ne)MAX を設定している。この上限値t
ex(Ne)MAX は、図11にグループ噴射の領域を示す
破線で規定されるクランク角の変位量分に設定されてお
り、噴射時間texをこの上限値tex(Ne)MAX で制限
することでグループ内の各気筒がいずれも排気行程の時
に追加燃料噴射が行なわれるようになっている。
By the way, the plurality of cylinders in each group are
As shown in FIG. 11, there is a period during which the exhaust stroke is performed at the same time, but this period is naturally shorter than the exhaust stroke of a single cylinder, and in the case of 12 cylinders as in this embodiment,
The period during which the exhaust stroke is common to each cylinder in the group is approximately one third of the period during the single cylinder. Therefore,
The injection time setting unit 102B is configured to limit the injection time t ex so that each cylinder in the group performs additional fuel injection during the exhaust stroke. That is, the injection time setting unit 102B sets an upper limit value t ex (Ne) MAX of the injection time t ex according to the engine speed Ne, for example, as shown in FIG. This upper limit value t
ex (Ne) MAX is set to the amount of displacement of the crank angle defined by the broken line indicating the region of the group injection in FIG. 11, and the injection time t ex is limited by this upper limit value t ex (Ne) MAX . Thus, additional fuel injection is performed when each of the cylinders in the group is in the exhaust stroke.

【0081】噴射時間texは、このような制限内で、第
1実施例と同様に、触媒9の温度Temp.c/c 及びエンジ
ン回転数Neに応じて設定される。また、この他の部分
については、第1実施例と同様に構成されている。本発
明の第2実施例としてのエンジンの排気ガス浄化装置
は、上述のように構成されているので、同時に排気行程
となる複数(ここでは、3つ)の気筒単位のグループ
で、各気筒がいずれも排気行程にあるときに限定しなが
ら同時に追加燃料噴射を行なうので、第1実施例と同様
な作用および効果が得られる上に、燃料噴射弁を制御す
るためのCPUの負荷を低減できて、CPUにかかるコ
ストを低減できる利点もある。
The injection time t ex is set according to the temperature Temp.c / c of the catalyst 9 and the engine speed Ne, as in the first embodiment, within such restrictions. The other parts are configured in the same manner as in the first embodiment. Since the exhaust gas purifying apparatus for an engine according to the second embodiment of the present invention is configured as described above, each of the cylinders is a group of a plurality (three in this case) of cylinder units which simultaneously perform an exhaust stroke. In any case, additional fuel injection is performed simultaneously while limiting during the exhaust stroke. Therefore, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained, and the load on the CPU for controlling the fuel injection valve can be reduced. Also, there is an advantage that the cost for the CPU can be reduced.

【0082】[0082]

【0083】[0083]

【0084】[0084]

【0085】[0085]

【0086】[0086]

【0087】[0087]

【0088】[0088]

【0089】お、上記の各実施例では、触媒活性化の
ための追加燃料の噴射を排気行程で行なっているが、こ
の追加燃料噴射は必ずしも排気行程に限定されるもので
はなく、膨張行程や吸気行程など、他の行程で行なって
も、触媒を早期に活性化しうる利点は得られるものであ
る。
[0089] The contact, in the above embodiments, although the injection of additional fuel for the catalyst activation is performed in the exhaust stroke, the additional fuel injection is not necessarily limited to the exhaust stroke, the expansion stroke The advantage that the catalyst can be activated at an early stage can be obtained even if the process is performed in another stroke such as the intake stroke and the intake stroke.

【0090】[0090]

【発明の効果】以上詳述したように、請求項1記載の本
発明の筒内噴射型内燃機関によれば、吸気,圧縮,膨
張,排気の各行程を一作動サイクル中にそなえる4サイ
クル内燃機関において、燃焼室内に直接燃料を噴射する
燃料噴射弁と、該内燃機関の排気通路の車両の床下部分
に配設された主触媒、及び該排気通路における該主触媒
と該燃焼室との間の部分に配設されて該主触媒よりも小
容量で且つ該主触媒のための昇温機能を有する補助触媒
の各排気ガス浄化用触媒からなる排ガス浄化装置と、該
排ガス浄化装置の活性状態を判定する活性状態判定手段
と、該活性状態判定手段により該排ガス浄化装置が不活
性状態であることが判定されると該内燃機関の膨張行程
以降に該燃料噴射弁を作動させて該燃焼室に追加燃料を
噴射させる燃料噴射制御手段とをそなえるという構成に
より、未燃燃料を排気系に送給することができて、排気
系に設置された排ガス浄化装置に燃料を供給することが
できる。排ガス浄化装置に供給される燃料は、排ガス浄
化装置に供給されるまでの過程又は排ガス浄化装置に供
給されたところで燃焼して、その燃焼熱により排ガス浄
化装置の活性を促進しうる効果や、排ガス浄化装置を所
要の温度状態に調整しうる効果が得られる。特に、この
排ガス浄化装置は主触媒と補助触媒とをそなえ、主触媒
よりも小容量で且つ燃焼室に近い位置に配設された補助
触媒を速やかに昇温させ活性化して、この補助触媒の活
性化に伴う昇温熱によって、下流側の主触媒の活性化を
促進するので、排ガス浄化装置が効率よく活性化する。
As described above in detail, according to the in-cylinder injection type internal combustion engine of the first aspect of the present invention, the four-stroke internal combustion engine having the intake, compression, expansion, and exhaust strokes in one operation cycle. A fuel injection valve for injecting fuel directly into a combustion chamber of an engine, and a vehicle underfloor portion of an exhaust passage of the internal combustion engine;
And the main catalyst in the exhaust passage
And a smaller portion than the main catalyst disposed in a portion between the main catalyst and the combustion chamber.
Auxiliary catalyst having a capacity and a temperature raising function for the main catalyst
An exhaust gas purifying apparatus comprising: each exhaust gas purifying catalyst;
Active state determining means for determining the active state of the exhaust gas purification device
And the exhaust gas purification device is inactivated by the activation state determination means.
Fuel injection control means for operating the fuel injection valve and injecting additional fuel into the combustion chamber after the expansion stroke of the internal combustion engine when it is determined that the fuel is in a neutral state. and it can be fed to the exhaust system, exhaust
The fuel can be supplied to the exhaust gas purification device installed in the system . The fuel supplied to the exhaust gas purifier is
The fuel burns in the process before it is supplied to the gasifier or when it is supplied to the exhaust gas purifier , and the heat of combustion burns the exhaust gas.
The effect of promoting the activity of the gasification device and the effect of adjusting the exhaust gas purification device to a required temperature state can be obtained. In particular, this
The exhaust gas purification device has a main catalyst and an auxiliary catalyst.
Auxiliary located at a smaller capacity and closer to the combustion chamber
The catalyst is quickly heated and activated to activate the auxiliary catalyst.
Activation of the downstream main catalyst by heat
As a result, the exhaust gas purifying device is efficiently activated.

【0091】請求項2記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関によれば、請求項1記載の構成において、該追加燃料
の噴射が、該排気行程で行なわれるように設定されるこ
とにより、追加燃料により未燃の燃料成分を含んだ混合
気を効率的に排気系に供給することができ、排気系に設
置された排ガス浄化装置に燃料を供給することができ
る。そして、少ない追加燃料で排ガス浄化装置に所要の
燃料を供給することができ、排ガス浄化装置を、その燃
焼熱により効率よく触媒の活性を促進しうる効果が得ら
れる。
According to the in-cylinder injection type internal combustion engine of the present invention, the additional fuel is set to be injected in the exhaust stroke. The mixture containing the unburned fuel component can be efficiently supplied to the exhaust system by the additional fuel, and the fuel can be supplied to the exhaust gas purifying device provided in the exhaust system. Then, the required fuel can be supplied to the exhaust gas purification device with a small amount of additional fuel, and the exhaust gas purification device has an effect of efficiently promoting the activity of the catalyst by the heat of combustion.

【0092】請求項3記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関によれば、請求項記載の構成において、該活性状態
判定手段が、該排ガス浄化装置が活性状態にあるか否か
を判定する活性状態判定部と、該活性状態判定部の判定
基準とは異なる判定基準により該排ガス浄化装置が不活
性状態にあるか否かを判定する不活性状態判定部とから
構成されることにより、活性状態及び不活性状態にそれ
ぞれ適した判定基準により各判断を行なうことができ
る。
According to a third aspect of the present invention, in the cylinder injection type internal combustion engine of the first aspect , the activated state is provided.
Determining means for determining whether the exhaust gas purification device is in an active state;
Status determination unit that determines
The exhaust gas purifier is inactivated by a criterion different from the standard
And an inactive state determination unit that determines whether the device is in the active state.
Each judgment can be made according to the appropriate judgment criteria
You.

【0093】請求項4記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関によれば、請求項記載の構成において、該燃料噴射
制御手段が、該活性状態判定手段により該触媒が活性状
態であることが判定されたら、上記の追加燃料の噴射を
終了するように構成されることにより、追加燃料噴射が
触媒の昇温に効率よく利用され、追加燃料噴射による無
駄な燃料消費が回避される。
[0093] According to a cylinder injection type internal combustion engine of the present invention described in claim 4, in the configuration of claim 1, wherein the fuel injection control means, that said catalyzed by active state determining means is active Is determined, the additional fuel injection is terminated, so that the additional fuel injection is efficiently used to raise the temperature of the catalyst, and unnecessary fuel consumption due to the additional fuel injection is avoided.

【0094】請求項5記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関によれば、請求項4記載の構成において、該触媒の温
度を検出又は推定する触媒温度検出手段をそなえ、該活
性状態判定手段が、該触媒温度検出手段からの検出情報
に基づいて、該触媒の温度が設定値を越えた状態が設定
時間だけ経過したときに該触媒が活性状態であると判定
するように構成されることにより、触媒の活性状態を確
実に判定することができ、触媒による排気ガス浄化をよ
り確実に行なうことができる。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the in-cylinder injection type internal combustion engine according to the fourth aspect, further comprising a catalyst temperature detecting means for detecting or estimating the temperature of the catalyst. Is configured to determine that the catalyst is in an active state when a state in which the temperature of the catalyst exceeds a set value for a set time has elapsed based on detection information from the catalyst temperature detecting means. As a result, the activation state of the catalyst can be reliably determined, and the exhaust gas can be more reliably purified by the catalyst.

【0095】請求項6記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関によれば、請求項4記載の構成において、該内燃機関
の冷却水温度を温度する冷却水温度検出手段をそなえ、
該活性状態判定手段が、該冷却水温度検出手段からの検
出情報に基づいて、該冷却水温度が設定値以下のときに
は該触媒が不活性状態であると判定するように構成され
ることにより、始動直後に触媒を確実に活性化させるこ
とができ、触媒による排気ガス浄化をより確実に行なう
ことができる。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the in-cylinder injection type internal combustion engine according to the fourth aspect, further comprising a cooling water temperature detecting means for measuring a cooling water temperature of the internal combustion engine.
The activation state determination means is configured to determine that the catalyst is in an inactive state when the cooling water temperature is equal to or lower than a set value, based on detection information from the cooling water temperature detection means, Immediately after starting, the catalyst can be reliably activated, and the exhaust gas can be more reliably purified by the catalyst.

【0096】請求項7記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関によれば、請求項4記載の構成において、該活性状態
判定手段が、該触媒の温度及び該内燃機関の冷却水温度
のうちの少なくともいずれかを検出又は推定することに
より該触媒の活性状態を判定するように構成されること
により、該触媒の温度を検出する手段や該冷却水の温度
を適宜利用するようにして、これらの検出にかかるコス
ト増を抑制しながら、該触媒の活性状態を適切に判定す
ることができる。
According to the seventh aspect of the present invention, in the configuration of the fourth aspect, the activation state determining means determines whether the temperature of the catalyst or the temperature of the cooling water of the internal combustion engine is high. Is configured to determine the activation state of the catalyst by detecting or estimating at least any of the above, by appropriately using the means for detecting the temperature of the catalyst and the temperature of the cooling water, It is possible to appropriately determine the activation state of the catalyst while suppressing an increase in cost for detecting the catalyst.

【0097】請求項8記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関によれば、請求項記載の構成において、該燃料噴射
制御手段が、一作動サイクル当たりの追加燃料噴射量
を、該触媒又は該内燃機関の温度状態に応じて設定する
ように構成されているので、該触媒の活性状態に応じて
追加燃料噴射量による活性の促進を行なうことになり、
追加燃料噴射を効率よく行なうことができる。
According to the in-cylinder injection type internal combustion engine of the present invention described in claim 8, in the configuration of claim 1 , the fuel injection control means sets the additional fuel injection amount per operation cycle to the catalyst or the catalyst. Since it is configured to be set according to the temperature state of the internal combustion engine, the promotion of the activation by the additional fuel injection amount is performed according to the activation state of the catalyst,
The additional fuel injection can be performed efficiently.

【0098】請求項9記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関によれば、請求項1〜3のいずれかに記載の構成にお
いて、該燃料噴射制御手段が、該追加燃料噴射量を該燃
料噴射弁の開弁時間として設定し、該燃料噴射弁の開弁
時間を機関の回転速度の関数として設定するように構成
されることにより、追加燃料噴射を排気行程内で行なう
ことができるようになり、排気行程噴射による利点、即
ち、少ない追加燃料で触媒の活性を促進できる利点や、
通常の燃焼室での燃焼への影響が生じにくい等の利点を
確実に得ることができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention, the fuel injection control means controls the additional fuel injection amount to the fuel injection amount. By setting the opening time of the injection valve and setting the opening time of the fuel injection valve as a function of the rotation speed of the engine, the additional fuel injection can be performed in the exhaust stroke. That is, the advantage of the exhaust stroke injection, that is, the advantage of promoting the activity of the catalyst with a small amount of additional fuel,
Advantages such as hardly affecting the combustion in a normal combustion chamber can be reliably obtained.

【0099】請求項10記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関によれば、吸気,圧縮,膨張,排気の各行程を一作
動サイクル中にそなえる4サイクル内燃機関において、
燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、該内燃機
関の運転状態を判定する運転状態判定手段と、該運転状
態判定手段の判定結果に基づいて、該内燃機関が所定の
運転状態にあるときに該内燃機関の膨張行程以降に該燃
料噴射弁を作動させて該燃焼室に追加燃料を噴射させる
燃料噴射制御手段とをそなえ、該内燃機関が複数の気筒
を有し、該燃料噴射弁が各気筒毎に配設されるととも
に、上記の複数の気筒のうちの少なくとも一部の気筒間
で、それぞれの排気ポートの開放時期が部分的にオーバ
ラップするように互いの作動位相が設定されて、該燃料
噴射制御手段が、これらの排気ポートの開放時期が互い
にオーバラップする気筒については、各気筒にそなえら
れた該燃料噴射弁を同時に作動させるように構成される
ことにより、燃料噴射制御手段の負荷を軽減でき、燃料
噴射制御手段のためのコストを低減できる利点がある。
According to the in-cylinder injection type internal combustion engine of the present invention , each of the intake, compression, expansion and exhaust strokes is performed in one operation.
In a four-stroke internal combustion engine provided during a dynamic cycle,
Fuel injection valve for injecting fuel directly into a combustion chamber, and the internal combustion engine
Operating state determining means for determining the operating state of the vehicle;
Based on the determination result of the state determination means, the internal combustion engine
When in the operating state, the fuel
Activate the fuel injection valve to inject additional fuel into the combustion chamber
With fuel injection control means, the internal combustion engine has a plurality of cylinders, the fuel injection valve is disposed for each cylinder, and at least some of the plurality of cylinders, The operation phases are set so that the opening timings of the respective exhaust ports partially overlap, and the fuel injection control means determines that each of the cylinders whose opening timings of the exhaust ports overlaps each other. By simultaneously operating the fuel injection valves provided in the fuel injection control means, there is an advantage that the load on the fuel injection control means can be reduced and the cost for the fuel injection control means can be reduced.

【0100】請求項11記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関によれば、請求項10記載の構成において、該燃料
噴射制御手段が、上記の排気ポートの開放時期が互いに
オーバラップする気筒にそなえられた該燃料噴射弁につ
いては、該オーバラップ期間からはみ出さないように作
動時間を制限しながら同時に作動させるように構成され
ることにより、燃料噴射制御手段の負荷を軽減しなが
ら、排気行程噴射による利点、即ち、少ない追加燃料で
触媒の活性を促進できる利点や、通常の燃焼室での燃焼
への影響が生じにくい等の利点を確実に得ることができ
る。
According to the in-cylinder injection type internal combustion engine of the present invention, in the configuration of the present invention, the fuel injection control means is provided for the cylinder whose opening timing of the exhaust port overlaps each other. The fuel injection valve provided is simultaneously operated while limiting the operation time so as not to protrude from the overlap period, thereby reducing the load on the fuel injection control means and reducing the exhaust stroke. The advantages of the injection, that is, the advantage of promoting the activity of the catalyst with a small amount of additional fuel, and the advantage of hardly affecting the combustion in a normal combustion chamber can be reliably obtained.

【0101】請求項12記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関によれば、請求項記載の構成において、該燃料噴
射制御手段が、該燃料噴射弁の開弁時間を、該内燃機関
の回転速度が速いほど短く且つ該排ガス浄化装置の温度
が高いほど短く設定するように構成されることにより、
必要に応じて追加燃料量が制御され、触媒の活性化が効
率よく行なわれる利点がある。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the cylinder injection type internal combustion engine of the ninth aspect , the fuel injection
The injection control means determines the opening time of the fuel injection valve by the internal combustion engine.
The faster the rotation speed of the exhaust gas, the shorter the temperature and the temperature of the exhaust gas purification device.
Is set to be shorter as the
If necessary, the amount of additional fuel is controlled to activate the catalyst.
It has the advantage of being performed efficiently .

【0102】請求項13記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関によれば、請求項1〜3のいずれかに記載の構成に
おいて、該内燃機関が、該燃焼室内に点火手段を有する
火花点火式4サイクル内燃機関として構成されることに
より、装置に触媒加熱用のヒータ等のハード構成を追加
することなく、火花点火式の筒内噴射型内燃機関におけ
る排気ガス浄化用触媒を速やかに活性化させることがで
き、エンジン始動後にも速やかに触媒による排気ガスの
浄化を行なうようにすることができる。
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided the in-cylinder injection type internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, wherein the internal combustion engine has an ignition means in the combustion chamber. By being configured as a four-cycle internal combustion engine, the catalyst for purifying exhaust gas in a spark ignition type direct injection internal combustion engine can be quickly activated without adding a hardware configuration such as a heater for heating the catalyst to the device. Thus, the exhaust gas can be quickly purified by the catalyst even after the engine is started.

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

【図1】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃機
関の制御系の要部構成を模式的に示す制御ブロック図で
ある。
FIG. 1 is a control block diagram schematically showing a main configuration of a control system of a direct injection internal combustion engine as a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃機
関における制御ブロック図である。
FIG. 2 is a control block diagram of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃機
関の全体構成図である。
FIG. 3 is an overall configuration diagram of a direct injection internal combustion engine as a first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃機
関の制御系を示すハードブロック図である。
FIG. 4 is a hardware block diagram showing a control system of a direct injection internal combustion engine as a first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃機
関の追加燃料の噴射タイミングを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing injection timing of additional fuel in the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃機
関の追加燃料噴射時間の設定特性を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing setting characteristics of an additional fuel injection time of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃機
関の燃料噴射制御を説明するためのフローチャートであ
る。
FIG. 7 is a flowchart illustrating a fuel injection control of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃機
関の燃料噴射制御を説明するためのフローチャートであ
る。
FIG. 8 is a flowchart illustrating a fuel injection control of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃機
関の燃料噴射制御の第1の変形例を説明するためのフロ
ーチャートである。
FIG. 9 is a flowchart illustrating a first modification of the fuel injection control of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃
機関の燃料噴射制御の第2の変形例を説明するためのフ
ローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart illustrating a second modification of the fuel injection control of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第2実施例としての筒内噴射型内燃
機関の追加燃料の噴射タイミングを示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing injection timing of additional fuel in a direct injection internal combustion engine as a second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第2実施例としての筒内噴射型内燃
機関の追加燃料噴射時間の設定特性を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing setting characteristics of an additional fuel injection time of a direct injection internal combustion engine as a second embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃
機関の触媒の効果について説明する図である。
FIG. 13 is a cylinder injection type internal combustion engine as a first embodiment of the present invention .
It is a figure explaining the effect of the catalyst of the engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃焼室 2 吸気通路 2a サージタンク 3 排気通路 4 吸気弁 5 排気弁 6 エアクリーナ 7 スロットル弁 8 インジェクタ(燃料噴射弁) 8a インジェクタソレノイド 8b インジェクタソレノイド用スイッチングトランジ
スタ 9 排ガス浄化装置としての排気ガス浄化用触媒コンバ
ータ 9A リーンNOx触媒 9B 三元触媒 11 エアフローセンサ 12 吸気温センサ 13 大気圧センサ 14 スロットルセンサ 15 アイドルスイッチ 17 酸素濃度センサ(O2 センサ) 19 水温センサ(冷却水温度検出手段) 20 クランキングスイッチ又はイグニッションスイッ
チ 21 クランク角センサ(エンジン回転数センサ) 22 TDCセンサ(気筒判別センサ) 23 電子制御ユニット(ECU) 24 アクセルポジションセンサ 25 バッテリセンサ 27 CPU 28,29 入力インタフェイス 30 アナログ/デジタルコンバータ 31 ROM 32 RAM 34 噴射ドライバ(燃料噴射弁駆動手段) 35 点火プラグ 46 マイクロコンピユータのポート 47 気筒判別用外部レジスタ(フリップフロップ) 48 フリーランニングカウンタ 49〜52 レジスタ 53〜56 比較器 57〜60 RSフリップフロップ 101 燃料噴射制御手段 102 追加燃料噴射制御手段 102A 開始終了判定部 102B 噴射時間設定部 103 通常燃料噴射制御手段 104 活性状態判定手段(運転状態判定手段) 104A 活性状態判定部 104B 不活性状態判定部 105 触媒温度センサ(触媒温度検出手段) 106 タイマ 107 排気ガス浄化用触媒しとての主触媒(床下触
108 排気ガス浄化用触媒しとての補助触媒(フロン
ト触媒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Combustion chamber 2 Intake passage 2a Surge tank 3 Exhaust passage 4 Intake valve 5 Exhaust valve 6 Air cleaner 7 Throttle valve 8 Injector (fuel injection valve) 8a Injector solenoid 8b Switching transistor for injector solenoid 9 Exhaust gas purification catalyst as exhaust gas purification device Converter 9A Lean NOx catalyst 9B Three-way catalyst 11 Air flow sensor 12 Intake temperature sensor 13 Atmospheric pressure sensor 14 Throttle sensor 15 Idle switch 17 Oxygen concentration sensor (O 2 sensor) 19 Water temperature sensor (Cooling water temperature detecting means) 20 Cranking switch or Ignition switch 21 Crank angle sensor (engine speed sensor) 22 TDC sensor (cylinder discrimination sensor) 23 Electronic control unit (ECU) 24 Accelerator position sensor 25 Battery Resensor 27 CPU 28, 29 Input interface 30 Analog / digital converter 31 ROM 32 RAM 34 Injection driver (fuel injection valve drive means) 35 Spark plug 46 Microcomputer port 47 External register for cylinder discrimination (flip-flop) 48 Free running counter 49-52 register 53-56 comparator 57-60 RS flip-flop 101 fuel injection control means 102 additional fuel injection control means 102A start / end determination section 102B injection time setting section 103 normal fuel injection control means 104 active state determination means (operating state determining means) 104A active state determining unit 104B inactive state determining unit 105 catalyst temperature sensor (catalytic temperature detecting means) 106 main catalyst of O to catalyze timer 107 exhaust gas purification (underfloor catalyst) 10 Cocatalyst of O and catalyst for purifying exhaust gases (front catalyst)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02D 41/02 330 F02D 41/02 330A 45/00 312 45/00 312Q 312R (72)発明者 古賀 一雄 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動 車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−183922(JP,A) 特開 平3−271540(JP,A) 特開 平6−93902(JP,A) 特開 平4−272448(JP,A) 特開 平8−291729(JP,A) 特開 平5−79320(JP,A) 特開 平2−256815(JP,A) 特開 平3−202613(JP,A) 特開 平4−136410(JP,A) 実開 昭53−115213(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/34 F02D 41/02 330 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F02D 41/02 330 F02D 41/02 330A 45/00 312 45/00 312Q 312R (72) Inventor Kazuo Koga Shibago, Minato-ku, Tokyo No. 33-8, Mitsubishi Motors Corporation (56) References JP-A-4-183922 (JP, A) JP-A-3-271540 (JP, A) JP-A-6-93902 (JP, A) JP-A-4-272448 (JP, A) JP-A-8-291729 (JP, A) JP-A-5-79320 (JP, A) JP-A-2-256815 (JP, A) JP-A-3-202613 (JP, A) JP-A-4-136410 (JP, A) JP-A-53-115213 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F02D 41/34 F02D 41 / 02 330

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 吸気,圧縮,膨張,排気の各行程を一作
動サイクル中にそなえる4サイクル内燃機関において、 燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、該内燃機関の排気通路の車両の床下部分に配設された主
触媒、及び該排気通路における該主触媒と該燃焼室との
間の部分に配設されて該主触媒よりも小容量で且つ該主
触媒のための昇温機能を有する補助触媒の各排気ガス浄
化用触媒からなる排ガス浄化装置と、 該排ガス浄化装置の活性状態を判定する活性状態判定手
段と、 該活性状態判定手段により該排ガス浄化装置が不活性状
態であることが判定されると 該内燃機関の膨張行程以降
に該燃料噴射弁を作動させて該燃焼室に追加燃燃料噴射
させる燃料噴射制御手段とをそなえていることを特徴と
する、筒内噴射型内燃機関。
1. A four-stroke internal combustion engine having intake, compression, expansion, and exhaust strokes in one operation cycle, a fuel injection valve for injecting fuel directly into a combustion chamber, and a vehicle in an exhaust passage of the internal combustion engine. Main located under the floor
A catalyst, and the main catalyst and the combustion chamber in the exhaust passage.
Between the main catalyst and the main catalyst.
Exhaust gas purification of auxiliary catalyst with temperature raising function for catalyst
Exhaust gas purification device comprising a catalyst for activation , and an active state determining means for determining an active state of the exhaust gas purification device
The exhaust gas purifying device is in an inactive state by the
And a fuel injection control means for operating the fuel injection valve and injecting additional fuel into the combustion chamber after the expansion stroke of the internal combustion engine if it is determined that the internal combustion engine is in the state. Internal injection type internal combustion engine.
【請求項2】 該追加燃料の噴射が、該排気行程で行な
われるように設定されていることを特徴とする、請求項
1記載の筒内噴射型内燃機関。
2. The direct injection internal combustion engine according to claim 1, wherein the injection of the additional fuel is set to be performed in the exhaust stroke.
【請求項3】 該活性状態判定手段が、該排ガス浄化装
置が活性状態にあるか否かを判定する活性状態判定部
と、該活性状態判定部の判定基準とは異なる判定基準に
より該排ガス浄化装置が不活性状態にあるか否かを判定
する不活性状態判定部とから構成されていることを特徴
とする、請求項記載の筒内噴射型内燃機関。
3. The exhaust gas purifying device according to claim 1, wherein
Status determination unit that determines whether the device is in the active state
And a criterion different from the criterion of the active state determining unit.
Determines whether the exhaust gas purification device is in an inactive state
To characterized in that it is composed of an inactive state judging unit, a direct injection type internal combustion engine according to claim 1.
【請求項4】 該燃料噴射制御手段が、該活性状態判定
手段により該触媒が活性状態であることが判定された
ら、上記の追加燃料の噴射を終了するように構成されて
いることを特徴とする、請求項記載の筒内噴射型内燃
機関。
4. The fuel injection control means is configured to terminate the injection of the additional fuel when the active state determination means determines that the catalyst is in an active state. to, cylinder injection type internal combustion engine according to claim 1.
【請求項5】 該触媒の温度を検出又は推定する触媒温
度検出手段をそなえ、 該活性状態判定手段が、該触媒温度検出手段からの検出
情報に基づいて、該触媒の温度が設定値を越えた状態が
設定時間だけ経過したときに該触媒が活性状態であると
判定するように構成されていることを特徴とする、請求
項4記載の筒内噴射型内燃機関。
5. A catalyst temperature detecting means for detecting or estimating a temperature of the catalyst, wherein the activation state judging means is configured to detect a temperature of the catalyst exceeding a set value based on detection information from the catalyst temperature detecting means. 5. The direct injection internal combustion engine according to claim 4, wherein the catalyst is determined to be in an active state when the set state has elapsed for a set time.
【請求項6】 該内燃機関の冷却水温度を温度する冷却
水温度検出手段をそなえ、 該活性状態判定手段が、該冷却水温度検出手段からの検
出情報に基づいて、該冷却水温度が設定値以下のときに
は該触媒が不活性状態であると判定するように構成され
ていることを特徴とする、請求項4記載の筒内噴射型内
燃機関。
6. A cooling water temperature detecting means for measuring a cooling water temperature of the internal combustion engine, wherein the activation state determining means sets the cooling water temperature based on detection information from the cooling water temperature detecting means. The in-cylinder injection type internal combustion engine according to claim 4, wherein the catalyst is determined to be in an inactive state when the value is equal to or less than the value.
【請求項7】 該活性状態判定手段が、該触媒の温度及
び該内燃機関の冷却水温度のうちの少なくともいずれか
を検出又は推定することにより該触媒の活性状態を判定
するように構成されていることを特徴とする、請求項4
記載の筒内噴射型内燃機関。
7. The active state determining means is configured to determine an active state of the catalyst by detecting or estimating at least one of a temperature of the catalyst and a cooling water temperature of the internal combustion engine. 5. The method according to claim 4, wherein
An in-cylinder injection internal combustion engine as described in the above.
【請求項8】 該燃料噴射制御手段が、一作動サイクル
当たりの追加燃料噴射量を、該触媒又は該内燃機関の温
度状態に応じて設定するように構成されていることを特
徴とする、請求項記載の筒内噴射型内燃機関。
8. The fuel injection control means is configured to set an additional fuel injection amount per one operation cycle according to a temperature state of the catalyst or the internal combustion engine. Item 6. An in-cylinder injection internal combustion engine according to item 1 .
【請求項9】 該燃料噴射制御手段が、該追加燃料噴射
量を該燃料噴射弁の開弁時間として設定し、該燃料噴射
弁の開弁時間を機関の回転速度の関数として設定するよ
うに構成されていることを特徴とする、請求項1〜3の
いずれかに記載の筒内噴射型内燃機関。
9. The fuel injection control means sets the additional fuel injection amount as a valve opening time of the fuel injection valve and sets the valve opening time of the fuel injection valve as a function of an engine speed. The direct injection internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the internal combustion engine is configured.
【請求項10】 吸気,圧縮,膨張,排気の各行程を一
作動サイクル中にそなえる4サイクル内燃機関におい
て、 燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、 該内燃機関の運転状態を判定する運転状態判定手段と、 該運転状態判定手段の判定結果に基づいて、該内燃機関
が所定の運転状態にあるときに該内燃機関の膨張行程以
降に該燃料噴射弁を作動させて該燃焼室に追加燃料を噴
射させる燃料噴射制御手段とをそなえ、 該内燃機関が複数の気筒を有し、該燃料噴射弁が各気筒
毎に配設されるとともに、 上記の複数の気筒のうちの少なくとも一部の気筒間で、
それぞれの排気ポートの開放時期が部分的にオーバラッ
プするように互いの作動位相が設定されて、 該燃料噴射制御手段が、これらの排気ポートの開放時期
が互いにオーバラップする気筒については、各気筒にそ
なえられた該燃料噴射弁を同時に作動させるように構成
されていることを特徴とする、筒内噴射型内燃機関。
10. The process of intake, compression, expansion, and exhaust is performed in one cycle.
Four-stroke internal combustion engine provided during working cycle
A fuel injection valve for injecting fuel directly into the combustion chamber, operating state determining means for determining an operating state of the internal combustion engine, and the internal combustion engine based on a determination result of the operating state determining means.
Is in a predetermined operating state, the expansion stroke of the internal combustion engine and beyond.
Activate the fuel injection valve to lower the fuel and inject additional fuel into the combustion chamber.
The internal combustion engine has a plurality of cylinders, the fuel injection valves are provided for each cylinder, and at least some of the plurality of cylinders are provided. so,
The operation phases are set so that the opening timings of the respective exhaust ports partially overlap, and the fuel injection control means determines that each of the cylinders whose opening timings of the exhaust ports overlaps each other. An in-cylinder injection type internal combustion engine , characterized in that the fuel injection valves provided in the engine are simultaneously operated.
【請求項11】 該燃料噴射制御手段が、上記の排気ポ
ートの開放時期が互いにオーバラップする気筒にそなえ
られた該燃料噴射弁については、該オーバラップ期間か
らはみ出さないように作動時間を制限しながら同時に作
動させるように構成されていることを特徴とする、請求
項10記載の筒内噴射型内燃機関。
11. The fuel injection control means restricts an operation time of the fuel injection valve provided in a cylinder whose opening timing of the exhaust port overlaps each other so as not to protrude from the overlap period. 11. The direct injection internal combustion engine according to claim 10, wherein the direct injection internal combustion engine is configured to operate simultaneously.
【請求項12】 該燃料噴射制御手段が、該燃料噴射弁
の開弁時間を、該内燃機関の回転速度が速いほど短く且
つ該排ガス浄化装置の温度が高いほど短く設定するよう
に構成されていることを特徴とする、請求項記載の筒
内噴射型内燃機関。
12. The fuel injection control means comprises a fuel injection valve.
The shorter the valve opening time of the internal combustion engine is, the shorter the valve opening time is.
The higher the temperature of the exhaust gas purifying device, the shorter the setting.
10. The direct injection internal combustion engine according to claim 9, wherein the internal combustion engine is configured as follows .
【請求項13】 該内燃機関が、該燃焼室内に点火手段
を有する火花点火式4サイクル内燃機関として構成され
ていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記
載の筒内噴射型内燃機関。
13. The in-cylinder injection according to claim 1, wherein the internal combustion engine is configured as a spark ignition type 4-cycle internal combustion engine having an ignition means in the combustion chamber. Type internal combustion engine.
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