JP3144183B2 - Exhaust gas purification device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust gas purification device for internal combustion engine

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JP3144183B2
JP3144183B2 JP28339293A JP28339293A JP3144183B2 JP 3144183 B2 JP3144183 B2 JP 3144183B2 JP 28339293 A JP28339293 A JP 28339293A JP 28339293 A JP28339293 A JP 28339293A JP 3144183 B2 JP3144183 B2 JP 3144183B2
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absorbent
fuel ratio
air
absorbed
engine
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一伸 石橋
淳 原田
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の排気浄化装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きにはNOx を吸収し、流入する排気ガスの空燃比が理
論空燃比又はリッチのときには吸収したNOx を放出す
るNO x 吸収剤を機関排気通路内に配置し、NOx 吸収
剤からNOx を放出すべきときにはNOx 吸収剤に流入
する排気ガスの空燃比をリーンから理論空燃比又はリッ
チに予め定められた一定時間切換え、次いでNOx 吸収
剤に流入する排気ガスの空燃比を再びリーンに戻すよう
にした内燃機関が本出願人により既に提案されている
(国際公開WO93/07363号参照)。
2. Description of the Related Art When the air-fuel ratio of inflowing exhaust gas is lean,
NOxAnd the air-fuel ratio of the exhaust gas
NO absorbed at stoichiometric air-fuel ratio or richxEmit
NO xThe absorbent is placed in the engine exhaust passage, and NOxabsorption
NO from agentxTo release NOxFlow into absorbent
The air-fuel ratio of exhaust gas
Switch for a predetermined period of time, then NOxabsorption
Return the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the agent to lean again
Internal combustion engine has already been proposed by the applicant
(See International Publication WO93 / 07363).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】この内燃機関における
NOx の放出作用は基本的にはNOx 吸収剤に或る程度
NOx が吸収されたときにはNOx 吸収剤に吸収されて
いるNOx を全部放出させてしまおうという考え方に基
いて行われており、従ってこの内燃機関ではNO x 吸収
剤からNOx を放出すべきときにはNOx 吸収剤に吸収
されている全NO x を放出させるのに必要な時間だけN
x 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比をリーンから理
論空燃比又はリッチに切換えるようにしている。
SUMMARY OF THE INVENTION In this internal combustion engine,
NOxRelease action is basically NOxTo some extent in the absorbent
NOxNO when is absorbedxAbsorbed by the absorbent
NOxBased on the idea of releasing all
Therefore, in this internal combustion engine, NO xabsorption
NO from agentxTo release NOxAbsorbed by absorbent
All NO xN for the time required to release
OxDetermine the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent from lean
The air-fuel ratio or rich is switched.

【0004】しかしながらNOx 吸収剤からNOx を放
出すべきときにNOx 吸収剤から全NOx を放出させな
くても部分的に放出させればNOx 吸収剤は再び良好に
NO x を吸収しうるようになるし、またNOx 吸収剤は
三元触媒の機能も有しているのでNOx 吸収剤から全N
x が放出された後継続して空燃比を理論空燃比に維持
しておいてもNOx はNOx 吸収剤において浄化せしめ
られる。また、混合気が或る程度リッチにされていれば
機関からほとんどNOx が排出されないのでNOx 吸収
剤から全NOx が放出された後空燃比をリッチに維持し
ておいてもほとんどNOx が大気に放出されることがな
い。このように考えるとNOx をNOx吸収剤から放出
すべきときにNOx 吸収剤から全NOx を放出させるの
に必要な時間だけ空燃比を理論空燃比又はリッチにする
ことが必ずしも必要なことではなくなり、従ってNO吸
収剤からNOx を放出させる方法については別の観点か
ら別の方法を考えることができることになる。
[0004] However, NOxNO from absorbentxRelease
NO when you shouldxTotal NO from absorbentxDo not release
NO if at least partially releasedxAbsorbent is good again
NO xCan be absorbed, and NOxAbsorbent
NO because it also has a three-way catalyst functionxAll N from absorbent
OxThe air-fuel ratio is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio continuously after is released
NOxIs NOxPurify with absorbent
Can be Also, if the mixture is somewhat rich
Almost NO from institutionsxNO because NO is not dischargedxabsorption
Total NO from agentxKeeps the air-fuel ratio rich after
Almost NOxWill not be released to the atmosphere
No. NOxNOxReleased from absorbent
NO when to doxTotal NO from absorbentxTo release
The air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio or rich only for the time required for
Is no longer necessary and therefore NO absorption
NO from collectorxA different perspective on how to release
Will be able to think of another way.

【0005】本発明は上述の内燃機関で採用されている
方法とは基本的に異なる考え方に基いてNOx 吸収剤か
らNOx を放出させるようにした排気浄化装置を提供す
ることにある。
[0005] The present invention is to provide the above mentioned exhaust gas purification apparatus so as to release the NO x from the NO x absorbent based on fundamentally different concept from the method employed by the internal combustion engine.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明によれば流
入する排気ガスの空燃比がリーンのときにはNOx を吸
収し、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッ
チのときには吸収したNOx を放出するNOx 吸収剤を
機関排気通路内に配置し、機関運転状態が予め定められ
たリーン燃焼領域のときにはリーン混合気を燃焼せしめ
て機関から排出されたNOx をNOx 吸収剤に吸収せし
め、機関運転状態が予め定められた理論空燃比又はリッ
チ燃焼領域のときには理論空燃比の混合気又はリッチ混
合気を燃焼せしめてNOx 吸収剤に吸収されているNO
x を放出させるようにした内燃機関において、NOx
収剤に吸収されているNOx 量を推定する手段と、NO
x吸収剤に吸収されていると推定されるNOx 量が予め
定められた量を越えたときにはリーン燃焼領域を狭める
と共に理論空燃比又はリッチ燃焼領域を広げる領域変更
手段とを具備している。
That is, according to the present invention, NO x is absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and is absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio or rich. the the NO x absorbent to release the NO x arranged in the engine exhaust passage, the engine the NO x discharged from the engine burned lean mixture when the operating condition is a lean combustion region set in advance the NO x absorbent allowed absorption, the engine operating state is absorbed burned air-fuel mixture or a rich mixture of the theoretical air-fuel ratio in the NO x absorbent when the predetermined stoichiometric air-fuel ratio or a rich burn zone NO to
In an internal combustion engine which is adapted to release x, and means for estimating the amount of NO x is absorbed in the NO x absorbent, NO
and comprising an area changing means for broadening the stoichiometric air-fuel ratio or rich combustion region with narrowing the lean combustion region when the amount of NO x estimated to be absorbed in the x absorbent exceeds a predetermined amount.

【0007】更に本発明によれば上述のリーン燃焼領域
が理論空燃比又はリッチ燃焼領域よりも低負荷側に定め
られており、NOx 吸収剤に吸収されていると推定され
るNOx 量が予め定められた量を越えたときには上述の
領域変更手段によってリーン燃焼領域がより低負荷側に
狭められると共に理論空燃比又はリッチ燃焼領域が低負
荷側に広げられる。
Furthermore have lean combustion region mentioned above, according to the present invention is defined in the lower load side than the stoichiometric air-fuel ratio or rich burn zone, NO x amount estimated to be absorbed in the NO x absorbent When the amount exceeds a predetermined amount, the above-described region changing means narrows the lean combustion region to a lower load side and widens the stoichiometric air-fuel ratio or the rich combustion region to a lower load side.

【0008】更に本発明によれば流入する排気ガスの空
燃比がリーンのときにはNOx を吸収し、流入する排気
ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチのときには吸収し
たNOx を放出するNOx 吸収剤を機関排気通路内に配
置し、機関運転状態が予め定められたリーン燃焼領域の
ときにはリーン混合気を燃焼せしめて機関から排出され
たNOx をNOx 吸収剤に吸収せしめ、機関運転状態が
予め定められた理論空燃比又はリッチ燃焼領域のときに
は理論空燃比の混合気又はリッチ混合気を燃焼せしめて
NOx 吸収剤に吸収されているNOx を放出させるよう
にした内燃機関において、NOx 吸収剤に吸収されてい
るNOx 量を推定する手段と、NOx 吸収剤に吸収され
ていると推定されるNOx 量が予め定められた量を越え
たときにはリーン燃焼領域をなくすと共に理論空燃比又
はリッチ燃焼領域を広げて全燃焼領域を理論空燃比又は
リッチ燃焼領域とする領域変更手段とを具備している。
Furthermore when the air-fuel ratio is lean of the exhaust gas flowing in accordance with the present invention absorbs the NO x, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas of the stoichiometric air-fuel ratio or rich to release the absorbed NO x NO x the absorbent was disposed engine exhaust passage, when the lean combustion region the engine operating condition is a predetermined allowed absorb the NO x discharged from the engine burned lean mixture in the NO x absorbent, the engine operating condition in There internal combustion engine so as to release the NO x absorbed in the NO x absorbent by burned air-fuel mixture or a rich mixture of the theoretical air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio or rich combustion region predetermined, NO lean combustion region when it exceeds a means for estimating the amount of NO x absorbed in the x absorbent, the amount of the amount of NO x is a predetermined estimated to be absorbed in the NO x absorbent And a region changing means for widening the stoichiometric air-fuel ratio or the rich combustion region and making the entire combustion region a stoichiometric air-fuel ratio or the rich combustion region.

【0009】[0009]

【作用】第1番目の発明ではNOx 吸収剤に吸収されて
いると推定されるNOx 量が予め定められた量を越えた
ときにはリーン燃焼領域が狭められると共に理論空燃比
又はリッチ燃焼領域が広げられるのでNOx 吸収剤から
NOx が放出される機会が増大せしめられると共にNO
x 吸収剤にNOx が吸収される機会が減少せしめられ
る。
[Action] stoichiometric or rich combustion region with lean burn region is narrowed when it exceeds the amount of amount of NO x estimated to be absorbed in the NO x absorbent in the first aspect is predetermined is NO with so widened opportunity the NO x absorbent from the NO x is released it is made to increase
The opportunity for NO x to be absorbed by the x absorbent is reduced.

【0010】第2番目の発明ではリーン燃焼領域が理論
空燃比又はリッチ燃焼領域よりも低負荷側に定められて
いて、NOx 吸収剤に吸収されていると推定されるNO
x 量が予め定められた量を越えたときにはリーン燃焼領
域がより低負荷側に狭められると共に理論空燃比又はリ
ッチ燃焼領域が低負荷側に広げられる。理論空燃比又は
リッチ燃焼領域が低負荷側に広げられるとNOx 吸収剤
からNOx が放出される機会が増大せしめられ、また機
関負荷が低くなるほど機関から排出されるNO x の絶対
量が少なくなるのでリーン燃焼領域がより低負荷側に狭
められるとNO x 吸収剤にNOx が吸収される機会が減
少すると共にNOx 吸収剤にNOx が吸収されたとして
もその量は極めて少量となる。
In the second invention, the lean combustion region is theoretically
Set at a lower load than the air-fuel ratio or rich combustion area
And NOxNO presumed to be absorbed by the absorbent
xWhen the amount exceeds a predetermined amount, the lean burn area
The range is narrowed to a lower load side and the stoichiometric air-fuel ratio or
The combustion area of the switch is expanded to the low load side. Stoichiometric air-fuel ratio or
NO when the rich combustion region is expanded to the low load sidexAbsorbent
From NOxIncreased the chances of release
NO emitted from the engine as the engine load decreases xAbsolute
Lean combustion area narrows to lower load side due to lower volume
NO xNO in absorbentxOpportunities to be absorbed
NO with lessxNO in absorbentxAs absorbed
The amount is also extremely small.

【0011】第3番目の発明ではNOx 吸収剤に吸収さ
れていると推定されるNOx 量が予め定められた量を越
えたときにはリーン燃焼領域をなくすと共に理論空燃比
又はリッチ燃焼領域が広げられて全燃焼領域が理論空燃
比又はリッチ燃焼領域とされるので全運転領域において
NOx 吸収剤からNOx が放出される。
[0011] is stoichiometric or rich burn zone with eliminating lean burn area spread when the amount of NO x in the third invention is estimated to be absorbed in the NO x absorbent exceeds a predetermined amount is the NO x absorbent from the NO x in the entire range of operation since the entire combustion zone is the stoichiometric air-fuel ratio or rich combustion region is released.

【0012】[0012]

【実施例】図1を参照すると、1は機関本体、2はピス
トン、3は燃焼室、4は点火栓、5は吸気弁、6は吸気
ポート、7は排気弁、8は排気ポートを夫々示す。吸気
ポート6は対応する枝管9を介してサージタンク10に
連結され、各枝管9には夫々吸気ポート6内に向けて燃
料を噴射する燃料噴射弁11が取付けられる。サージタ
ンク10は吸気ダクト12を介してエアクリーナ13に
連結され、吸気ダクト12内にはスロットル弁14が配
置される。一方、排気ポート8は排気マニホルド15お
よび排気管16を介してNOx 吸収剤18を内蔵したケ
ーシング17に接続される。
Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a piston, 3 is a combustion chamber, 4 is a spark plug, 5 is an intake valve, 6 is an intake port, 7 is an exhaust valve, and 8 is an exhaust port. Show. The intake port 6 is connected to a surge tank 10 via a corresponding branch pipe 9, and a fuel injection valve 11 for injecting fuel into the intake port 6 is attached to each branch pipe 9. The surge tank 10 is connected to an air cleaner 13 via an intake duct 12, and a throttle valve 14 is arranged in the intake duct 12. On the other hand, the exhaust port 8 is connected via an exhaust manifold 15 and an exhaust pipe 16 to a casing 17 containing a NO x absorbent 18.

【0013】電子制御ユニット30はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス31によって相互に接続
されたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ラ
ンダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセ
ッサ)34、入力ポート35および出力ポート36を具
備する。サージタンク10内にはサージタンク10内の
絶対圧に比例した出力電圧を発生する圧力センサ19が
配置され、この圧力センサ19の出力電圧はAD変換器
37を介して入力ポート35に入力される。スロットル
弁14にはスロットル開度がアイドリング開度になった
ときにオンとなるスロットルスイッチ20が取付けら
れ、このスロットルスイッチ20の出力信号は入力ポー
ト35に入力される。排気マニホルド15内には空燃比
センサ21が配置され、この空燃比センサ21の出力電
圧はAD変換器38を介して入力ポート35に入力され
る。また、入力ポート35には機関回転数を表わす出力
パルスを発生する回転数センサ22が接続される。一
方、出力ポート36は対応する駆動回路39を介して夫
々点火栓4および燃料噴射弁11に接続される。
The electronic control unit 30 is composed of a digital computer, and is connected to a read only memory (ROM) 32, a random access memory (RAM) 33, a CPU (microprocessor) 34, and an input port 35 by a bidirectional bus 31. And an output port 36. A pressure sensor 19 that generates an output voltage proportional to the absolute pressure in the surge tank 10 is disposed in the surge tank 10, and the output voltage of the pressure sensor 19 is input to an input port 35 via an AD converter 37. . A throttle switch 20 that is turned on when the throttle opening reaches an idling opening is attached to the throttle valve 14, and an output signal of the throttle switch 20 is input to an input port 35. An air-fuel ratio sensor 21 is disposed in the exhaust manifold 15, and an output voltage of the air-fuel ratio sensor 21 is input to an input port 35 via an AD converter 38. The input port 35 is connected to a rotation speed sensor 22 that generates an output pulse representing the engine rotation speed. On the other hand, the output port 36 is connected to the ignition plug 4 and the fuel injection valve 11 via a corresponding drive circuit 39, respectively.

【0014】図1に示す内燃機関では例えば次式に基い
て燃料噴射時間TAUが算出される。 TAU=f・TP・K・FAF ここでfは定数、TPは基本燃料噴射時間、Kは補正係
数、FAFはフィードバック補正係数を夫々示す。基本
燃料噴射時間TPは機関シリンダ内に供給される混合気
の空燃比を理論空燃比とするのに必要な燃料噴射時間を
示している。この基本燃料噴射時間TPは予め実験によ
り求められ、サージタンク10内の絶対圧PMおよび機
関回転数Nの関数として図2に示すようなマップの形で
予めROM32内に記憶されている。補正係数Kは機関
シリンダ内に供給される混合気の空燃比を制御するため
の係数であってK=1.0であれば機関シリンダ内に供
給される混合気は理論空燃比となる。これに対してK<
1.0になれば機関シリンダ内に供給される混合気の空
燃比は理論空燃比よりも大きくなり、即ちリーンとな
り、K>1.0になれば機関シリンダ内に供給される混
合気の空燃比は理論空燃比よりも小さくなる、即ちリッ
チとなる。
In the internal combustion engine shown in FIG. 1, the fuel injection time TAU is calculated based on, for example, the following equation. TAU = f · TP · K · FAF where f is a constant, TP is a basic fuel injection time, K is a correction coefficient, and FAF is a feedback correction coefficient. The basic fuel injection time TP indicates a fuel injection time required for setting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine cylinder to the stoichiometric air-fuel ratio. The basic fuel injection time TP is obtained by an experiment in advance, and is stored in advance in the ROM 32 as a function of the absolute pressure PM in the surge tank 10 and the engine speed N in the form of a map as shown in FIG. The correction coefficient K is a coefficient for controlling the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine cylinder. If K = 1.0, the air-fuel mixture supplied to the engine cylinder becomes the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, K <
At 1.0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine cylinder becomes larger than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, lean, and when K> 1.0, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine cylinder becomes empty. The fuel ratio becomes smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, that is, becomes rich.

【0015】フィードバック補正係数FAFはK=1.
0のとき、即ち機関シリンダ内に供給される混合気の空
燃比を理論空燃比とすべきときに空燃比センサ21の出
力信号に基いて空燃比を理論空燃比に正確に一致させる
ための係数である。このフィードバック補正係数FAF
はほぼ1.0を中心として上下動しており、このFAF
は混合気がリッチになると減少し、混合気がリーンにな
ると増大する。なお、K<1.0又はK>1.0のとき
にはFAFは1.0に固定される。
The feedback correction coefficient FAF is K = 1.
When 0, that is, when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine cylinder is to be the stoichiometric air-fuel ratio, a coefficient for making the air-fuel ratio accurately match the stoichiometric air-fuel ratio based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 21 It is. This feedback correction coefficient FAF
Moves up and down about 1.0, and this FAF
Decreases when the mixture becomes rich, and increases when the mixture becomes lean. When K <1.0 or K> 1.0, the FAF is fixed at 1.0.

【0016】機関シリンダ内に供給すべき混合気の目標
空燃比、即ち補正係数Kの値は機関の運転状態に応じて
変化せしめられ、本発明による実施例では基本的には図
3に示されるようにサージタンク10内の絶対圧PMお
よび機関回転数Nの関数として予め定められている。即
ち、図3に示されるように実線Rよりも低負荷側の低負
荷運転領域ではK<1.0、即ち混合気がリーンとさ
れ、実線Rと実線Sの間の高負荷運転領域ではK=1.
0、即ち混合気の空燃比が理論空燃比とされ、実線Sよ
りも高負荷側の全負荷運転領域ではK>1.0、即ち混
合気がリッチとされる。
The target air-fuel ratio of the air-fuel mixture to be supplied into the engine cylinder, that is, the value of the correction coefficient K is changed according to the operating state of the engine, and is basically shown in FIG. 3 in the embodiment according to the present invention. As described above, it is predetermined as a function of the absolute pressure PM in the surge tank 10 and the engine speed N. That is, as shown in FIG. 3, K <1.0 in the low-load operation region on the lower load side than the solid line R, that is, the air-fuel mixture is lean, and K in the high-load operation region between the solid line R and the solid line S. = 1.
0, that is, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is the stoichiometric air-fuel ratio, and K> 1.0, that is, the air-fuel mixture is rich in the full load operation region on the higher load side than the solid line S.

【0017】図4は燃焼室3から排出される排気ガス中
の代表的な成分の濃度を概略的に示している。図4から
わかるように燃焼室3から排出される排気ガス中の未燃
HC,COの濃度は燃焼室3内に供給される混合気の空
燃比がリッチになるほど増大し、燃焼室3から排出され
る排気ガス中の酸素O2 の濃度は燃焼室3内に供給され
る混合気の空燃比がリーンになるほど増大する。
FIG. 4 schematically shows the concentration of typical components in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 3. As can be seen from FIG. 4, the concentration of unburned HC and CO in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 3 increases as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 increases, and the concentration of the exhaust gas from the combustion chamber 3 increases. The concentration of oxygen O 2 in the exhaust gas increases as the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 becomes leaner.

【0018】ケーシング17内に収容されているNOx
吸収剤18は例えばアルミナを担体とし、この担体上に
例えばカリウムK、ナトリウムNa、リチウムLi、セ
シウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カル
シウムCaのようなアルカリ土類、ランタンLa、イッ
トリウムYのような希土類から選ばれた少くとも一つ
と、白金Ptのような貴金属とが担持されている。機関
吸気通路およびNOx 吸収剤18上流の排気通路内に供
給された空気および燃料(炭化水素)の比をNO x 吸収
剤18への流入排気ガスの空燃比と称するとこのNOx
吸収剤18は流入排気ガスの空燃比がリーンのときには
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 の吸放出作用を行
う。なお、NOx 吸収剤18上流の排気通路内に燃料
(炭化水素)或いは空気が供給されない場合には流入排
気ガスの空燃比は燃焼室3内に供給される混合気の空燃
比に一致し、従ってこの場合にはNOx 吸収剤18は燃
焼室3内に供給される混合気の空燃比がリーンのときに
はNOx を吸収し、燃焼室3内に供給される混合気中の
酸素濃度が低下すると吸収したNOx を放出することに
なる。
NO contained in casing 17x
The absorbent 18 uses, for example, alumina as a carrier, and on this carrier,
For example, potassium K, sodium Na, lithium Li,
Alkali metals such as Cs, barium Ba, cal
Alkaline earths such as calcium Ca, lanthanum La,
At least one selected from rare earths such as thorium Y
And a noble metal such as platinum Pt. organ
Intake passage and NOxProvided in the exhaust passage upstream of the absorbent 18
The ratio of supplied air and fuel (hydrocarbon) is set to NO xabsorption
When this is referred to as the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the agent 18, this NOx
When the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, the absorbent 18
NOxAnd reduce the oxygen concentration in the incoming exhaust gas
And absorbed NOxReleases NOxPerform the absorption and release action of
U. Note that NOxFuel in the exhaust passage upstream of the absorbent 18
(Hydrocarbons) or inflow and exhaust when air is not supplied
The air-fuel ratio of the gas-gas is the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3.
Ratio, and in this case NOxAbsorbent 18 burns
When the air-fuel ratio of the mixture supplied to the firing chamber 3 is lean
Is NOxIn the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3
NO absorbed when oxygen concentration decreasesxTo release
Become.

【0019】上述のNOx 吸収剤18を機関排気通路内
に配置すればこのNOx 吸収剤18は実際にNOx の吸
放出作用を行うがこの吸放出作用の詳細なメカニズムに
ついては明らかでない部分もある。しかしながらこの吸
放出作用は図5に示すようなメカニズムで行われている
ものと考えられる。次にこのメカニズムについて担体上
に白金PtおよびバリウムBaを担持させた場合を例に
とって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ
土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
If the above-mentioned NO x absorbent 18 is disposed in the engine exhaust passage, the NO x absorbent 18 actually performs the absorption and release of NO x , but the detailed mechanism of the absorption and release is not clear. There is also. However, it is considered that this absorption / release action is performed by a mechanism as shown in FIG. Next, this mechanism will be described by taking as an example a case where platinum Pt and barium Ba are supported on a carrier, but the same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths and rare earths.

【0020】即ち、流入排気ガスがかなりリーンになる
と流入排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、図5
(A)に示されるようにこれら酸素O2 がO2 - 又はO
2-の形で白金Ptの表面に付着する。一方、流入排気ガ
ス中のNOは白金Ptの表面上でO2 - 又はO2-と反応
し、NO2 となる(2NO+O2 →2NO2)。次いで生
成されたNO2 の一部は白金Pt上で酸化されつつ吸収
剤内に吸収されて酸化バリウムBaOと結合しながら図
5(A)に示されるように硝酸イオンNO3 - の形で吸
収剤内に拡散する。このようにしてNOx がNOx 吸収
剤18内に吸収される。
That is, when the inflowing exhaust gas becomes considerably lean, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas greatly increases.
These oxygen O 2 as shown in (A) is O 2 - or O
It adheres to the surface of platinum Pt in the form of 2- . On the other hand, NO in the inflowing exhaust gas reacts with O 2 or O 2− on the surface of the platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ). Next, a part of the produced NO 2 is absorbed in the absorbent while being oxidized on the platinum Pt, and is absorbed in the form of nitrate ion NO 3 as shown in FIG. Diffuses into agent. In this way, NO x is absorbed in the NO x absorbent 18.

【0021】流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金
Ptの表面でNO2 が生成され、吸収剤のNOx 吸収能
力が飽和しない限りNO2 が吸収剤内に吸収されて硝酸
イオンNO3 - が生成される。これに対して流入排気ガ
ス中の酸素濃度が低下してNO2 の生成量が低下すると
反応が逆方向(NO3 - →NO2)に進み、斯くして吸収
剤内の硝酸イオンNO3 - がNO2 の形で吸収剤から放
出される。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下する
とNOx 吸収剤18からNOx が放出されることにな
る。図4に示されるように流入排気ガスのリーンの度合
が低くなれば流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、従っ
て流入排気ガスのリーンの度合を低くすればたとえ流入
排気ガスの空燃比がリーンであってもNOx 吸収剤18
からNOxが放出されることになる。
As long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high, NO 2 is generated on the surface of the platinum Pt, and as long as the NO x absorption capacity of the absorbent is not saturated, NO 2 is absorbed in the absorbent and nitrate ions NO 3 Is generated. On the other hand, when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases and the production amount of NO 2 decreases, the reaction proceeds in the opposite direction (NO 3 → NO 2 ), and thus the nitrate ion NO 3 There are released from the absorbent in the form of NO 2. Namely, when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is released NO x from the NO x absorbent 18 when lowered. As shown in FIG. 4, if the degree of leanness of the inflowing exhaust gas decreases, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases. Therefore, if the degree of leanness of the inflowing exhaust gas decreases, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas decreases. Even NO x absorbent 18
NO x is to be released from the.

【0022】一方、このとき燃焼室3内に供給される混
合気がリッチにされて流入排気ガスの空燃比がリッチに
なると図4に示されるように機関からは多量の未燃H
C,COが排出され、これら未燃HC,COは白金Pt
上の酸素O2 - 又はO2-と反応して酸化せしめられる。
また、流入排気ガスの空燃比がリッチになると流入排気
ガス中の酸素濃度が極度に低下するために吸収剤からN
2 が放出され、このNO2 は図5(B)に示されるよ
うに未燃HC,COと反応して還元せしめられる。この
ようにして白金Ptの表面上にNO2 が存在しなくなる
と吸収剤から次から次へとNO2 が放出される。従って
流入排気ガスの空燃比をリッチにすると短時間のうちに
NOx 吸収剤18からNOx が放出されることになる。
On the other hand, when the air-fuel mixture supplied into the combustion chamber 3 becomes rich at this time and the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich, as shown in FIG.
C and CO are discharged, and these unburned HC and CO are converted to platinum Pt.
It reacts with the above oxygen O 2 - or O 2- to be oxidized.
Further, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas extremely decreases.
O 2 is released, and this NO 2 is reduced by reacting with unburned HC and CO as shown in FIG. 5 (B). In this way, when NO 2 is no longer present on the surface of platinum Pt, NO 2 is released from the absorbent one after another. Therefore NO x from the NO x absorbent 18 in a short time when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich, that is released.

【0023】即ち、流入排気ガスの空燃比をリッチにす
るとまず始めに未燃HC,COが白金Pt上のO2 -
はO2-とただちに反応して酸化せしめられ、次いで白金
Pt上のO2 - 又はO2-が消費されてもまだ未燃HC,
COが残っていればこの未燃HC,COによって吸収剤
から放出されたNOx および機関から排出されたNO x
が還元せしめられる。従って流入排気ガスの空燃比をリ
ッチにすれば短時間のうちにNOx 吸収剤18に吸収さ
れているNOx が放出され、しかもこの放出されたNO
x が還元されるために大気中にNOx が排出されるのを
阻止することができることになる。また、NOx 吸収剤
18は還元触媒の機能を有しているので流入排気ガスの
空燃比を理論空燃比にしてもNOx 吸収剤18から放出
されたNOx が還元せしめられる。しかしながら流入排
気ガスの空燃比を理論空燃比にした場合にはNOx 吸収
剤18からNOx が徐々にしか放出されないためにNO
x吸収剤18に吸収されている全NOx を放出させるに
は若干長い時間を要する。
That is, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich.
First, unburned HC and CO are converted to O on platinum Pt.Two -or
Is O2-And immediately oxidized, then platinum
O on PtTwo -Or O2-Is consumed but unburned HC,
If CO remains, this unburned HC and CO will absorb
NO released fromxAnd NO emitted from the engine x
Is reduced. Therefore, the air-fuel ratio of the inflow exhaust gas is reset.
NO in a short timexAbsorbed by absorbent 18
NOxIs released, and the released NO
xNO in the atmosphere due to reductionxIs discharged
It can be blocked. NOxAbsorbent
18 has a function of a reduction catalyst, so that
NO even if the air-fuel ratio is stoichiometricxReleased from absorbent 18
NOxIs reduced. However, inflow and exhaust
NO if the air-fuel ratio of the gas is the stoichiometric air-fuel ratioxabsorption
NO from agent 18xIs released only gradually
xTotal NO absorbed in absorbent 18xTo release
Takes a little longer.

【0024】上述したようにリーン混合気が燃焼せしめ
られるとNOx がNOx 吸収剤18に吸収される。しか
しながらNOx 吸収剤18のNOx 吸収能力には限度が
あり、NOx 吸収剤18のNOx 吸収能力が飽和すれば
NOx 吸収剤18はもはやNOx を吸収しえなくなる。
従ってNOx 吸収剤18のNOx 吸収能力が飽和する前
にNOx 吸収剤18からNOx を放出させる必要があ
り、そのためにはNOx吸収剤18にどの程度のNOx
が吸収されているかを推定する必要がある。次にこのN
x 吸収量の推定方法について説明する。
As described above, when the lean mixture is burned, NO x is absorbed by the NO x absorbent 18. However there is a limit to the absorption of NO x capacity of the NO x absorbent 18, the NO x absorbent 18 when saturation absorption of NO x capacity of the NO x absorbent 18 is not E longer absorb NO x.
Therefore NO absorption of NO x capacity of the x absorbent 18 must be released the NO x from the NO x absorbent 18 before the saturation, how much to the NO x absorbent 18 to the NO x
Needs to be estimated. Then this N
A method for estimating the O x absorption amount will be described.

【0025】リーン混合気が燃焼せしめられているとき
には機関負荷が高くなるほど単位時間当り機関から排出
されるNOx 量が増大するために単位時間当りNOx
収剤18に吸収されるNOx 量が増大し、また機関回転
数が高くなるほど単位時間当り機関から排出されるNO
x 量が増大するするために単位時間当りNOx 吸収剤1
8に吸収されるNOx が増大する。従って単位時間当り
NOx 吸収剤18に吸収されるNOx 量は機関負荷と機
関回転数の関数となる。この場合、機関負荷はサージタ
ンク10内の絶対圧でもって代表することができるので
単位時間当りNOx 吸収剤18に吸収されるNOx 量は
サージタンク10内の絶対圧PMと機関回転数Nの関数
となる。従って本発明による実施例では単位時間当りN
x 吸収剤18に吸収されるNOx 量NOXAを絶対圧
PMおよび機関回転数Nの関数として予め実験により求
め、このNOx 量NOXAがPMおよびNの関数として
図6(A)に示すマップの形で予めROM32内に記憶
されている。
[0025] is the amount of NO x absorbed per unit time per the NO x absorbent 18 to the amount of NO x discharged from the higher unit time per engine becomes higher the engine load increases when the lean air-fuel mixture is burned Increases and the higher the engine speed, the more NO is discharged from the engine per unit time.
NO x absorbent 1 per unit time to increase x amount
NOx absorbed by the fuel cell 8 increases. Thus the amount of NO x absorbed per unit time per the NO x absorbent 18 becomes a function of the engine load and the engine speed. In this case, the engine load is absolute pressure PM and the engine speed N of the absolute amount of NO x that have at pressure representative absorbed in unit time per the NO x absorbent 18 since it is the surge tank 10 in the surge tank 10 Is a function of Therefore, in the embodiment according to the present invention, N
Determined by experiment the amount of NO x NOXA absorbed in O x absorbent 18 as a function of the absolute pressure PM and the engine speed N, the map the amount of NO x NOXA is shown in FIG. 6 (A) as a function of PM and N Is stored in the ROM 32 in advance.

【0026】一方、機関シリンダ内に供給される混合気
の空燃比が理論空燃比又はリッチになるとNOx 吸収剤
18からNOx が放出されるがこのときのNOx 放出量
は主に排気ガス量と空燃比の影響を受ける。即ち、排気
ガス量が増大するほど単位時間当りNOx 吸収剤18か
ら放出されるNOx 量が増大し、空燃比がリッチとなる
ほど単位時間当りNOx 吸収剤18から放出されるNO
x 量が増大する。この場合、排気ガス量、即ち吸入空気
量は機関回転数Nとサージタンク10内の絶対圧PMと
の積でもって代表することができ、従って図6(B)に
示されるように単位時間当りNOx 吸収剤18から放出
されるNOx 量NOXDはN・PMが大きくなるほど増
大する。また、空燃比は補正係数Kの値に対応している
ので図6(C)に示されるように単位時間当りNOx
収剤18から放出されるNOx 量NOXDはKの値が大
きくなるほど増大する。この単位時間当りNOx 吸収剤
18から放出されるNOx 量NOXDはN・PMとKの
関数として図7(A)に示すマップの形で予めROM3
2内に記憶されている。
On the other hand, although the air-fuel ratio of the mixture fed into the engine cylinder NO x is released from the NO x absorbent 18 becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich the NO x releasing amount at this time primarily exhaust gas Affected by volume and air-fuel ratio. That is, NO of the amount of NO x amount exhaust gas is discharged from the higher per unit time the NO x absorbent 18 increases increases, the air-fuel ratio is discharged from the higher per unit time the NO x absorbent 18 becomes rich
x amount increases. In this case, the amount of exhaust gas, that is, the amount of intake air, can be represented by the product of the engine speed N and the absolute pressure PM in the surge tank 10, and therefore, as shown in FIG. the amount of NO x NOXD released from the NO x absorbent 18 increases as N · PM increases. Further, since the air-fuel ratio corresponds to a value of the correction coefficient K NO x amount NOXD released from per unit time the NO x absorbent 18 as shown in FIG. 6 (C) increases as the value of K increases I do. The amount of NO x NOXD released from the unit time per the NO x absorbent 18 in advance in the form of a map shown in FIG. 7 (A) as a function of N · PM and K ROM 3
2 is stored.

【0027】また、NOx 吸収剤18の温度が高くなる
と吸収剤内の硝酸イオンNO3 - が分解しやすくなるの
でNOx 吸収剤18からのNOx 放出率が増大する。こ
の場合、NOx 吸収剤18の温度はほぼ排気ガスに比例
するので図7(B)に示されるようにNOx 放出率Kf
は排気ガス温Tが高くなるほど大きくなる。従ってNO
x 放出率Kfを考慮に入れた場合には単位時間当りNO
x 吸収剤18から放出されるNOx 量は図7(A)に示
されるNOXDとNOx 放出率Kfとの積で表わされる
ことになる。なお、本発明による実施例では排気ガス温
Tはサージタンク10内の絶対圧PMおよび機関回転数
Nの関数として図7(C)に示すマップの形で予めRO
M32内に記憶されている。
Further, the NO x absorbent 18 nitrate ions NO 3 and the absorbent temperature is high in - that the NO x releasing rate from the NO x absorbent 18 is increased so easily decomposed. In this case, since the temperature of the NO x absorbent 18 is substantially proportional to the exhaust gas, the NO x release rate Kf as shown in FIG.
Increases as the exhaust gas temperature T increases. Therefore NO
When the x release rate Kf is taken into consideration, NO per unit time
amount of NO x released from the x absorbent 18 will be represented by the product of the NOXD and the NO x releasing factor Kf shown in FIG. 7 (A). In the embodiment according to the present invention, the exhaust gas temperature T is determined in advance as a function of the absolute pressure PM in the surge tank 10 and the engine speed N in the form of a map shown in FIG.
It is stored in M32.

【0028】上述したようにリーン混合気が燃焼せしめ
られたときには単位時間当りのNO x 吸収量がNOXA
で表わされ、理論空燃比の混合気又はリッチ混合気が燃
焼せしめられたときには単位時間当りのNOx 放出量は
Kf・NOXDで表わされるのでNOx 吸収剤18に吸
収されていると推定されるNOx 量ΣNOXは次式で表
わされることになる。
As described above, the lean air-fuel mixture burns.
NO per unit time xNOXA absorption
And a mixture of stoichiometric air-fuel ratio or rich mixture
NO per unit time when burnedxThe amount released
NO because it is expressed by Kf · NOXDxAbsorbed by absorbent 18
NO presumed to be collectedxThe quantity ΣNOX is expressed by the following equation.
Will be forgotten.

【0029】 ΣNOX=ΣNOX+NOXA−Kf・NOXD 前述したように本発明による実施例では基本的には図3
において実線R,Sにより区別けされた補正係数Kの値
に従って空燃比が制御される。従って図3の実線Rより
も低負荷側の領域ではリーン混合気(K<1.0)が燃
焼せしめられるのでNOx がNOx 吸収剤18に吸収さ
れ、図3の実線Rよりも高負荷側の領域では理論空燃比
の混合気(K=1.0)又はリッチ混合気(K>1.
0)が燃焼せしめられるのでNO吸収剤18からNOx
が放出されることになる。従って図3の実線Rを堺にし
て低負荷運転と高負荷運転が交互に繰返されるとNOx
吸収剤18のNOx 吸収能力が飽和することがなく、斯
くしてリーン混合気が燃焼せしめられたときにはNOx
吸収剤18にNOx が良好に吸収されることになる。
ΣNOX = ΣNOX + NOXA−Kf · NOXD As described above, in the embodiment according to the present invention, basically, FIG.
The air-fuel ratio is controlled according to the value of the correction coefficient K distinguished by the solid lines R and S. Therefore, in the region on the lower load side than the solid line R in FIG. 3, the lean mixture (K <1.0) is burned, so that NO x is absorbed by the NO x absorbent 18 and the load is higher than the solid line R in FIG. In the region on the side, a mixture having a stoichiometric air-fuel ratio (K = 1.0) or a rich mixture (K> 1.
0) is burned, so that NO x
Will be released. Thus by the solid line R in FIG. 3 in Sakai low-load operation and high-load operation are alternately repeated when the NO x
When the NO x absorption capacity of the absorbent 18 does not saturate and thus the lean mixture is burned, the NO x
NO x absorption agent 18 is to be well absorbed.

【0030】ところが例えば図3の点Yで示す運転状態
が継続し、従ってリーン混合気燃焼が継続して行われる
とNOx 吸収剤18のNOx 吸収能力が飽和してしま
う。従って本発明による実施例ではリーン混合気燃焼が
継続して行われてNOx 吸収剤18に吸収されているN
x 量ΣNOXが予め定められた量を超えたときには図
3の理論空燃比の混合気を燃焼せしめる領域(K=1.
0の領域)を破線Tで示す領域まで低負荷側に広げ、リ
ーン混合気を燃焼せしめる領域(K<1.0の領域)を
破線Tよりも低負荷側の領域に狭めるようにしている。
従って図3の点Yで示す運転状態が継続している場合に
はNOx 量ΣNOXが予め定められた量を超えたときに
リーン混合気から理論空燃比に切換えられ、従ってNO
x 吸収剤18からのNOx の放出作用が開始されること
になる。
[0030] However for example the operating state continues as indicated by the point Y in FIG. 3, therefore absorption of NO x capacity of the lean mixture combustion is continued the NO x absorbent 18 is saturated. N in the embodiment according to the present invention therefore being absorbed in the NO x absorbent 18 is performed continuously lean mixture combustion
When the amount of O x ΣNOX exceeds a predetermined amount, a region (K = 1.
The region where the lean air-fuel mixture is burned (region where K <1.0) is narrowed to a region on the lower load side than the broken line T.
Therefore, when the operating state indicated by the point Y in FIG. 3 continues is switched to the stoichiometric air-fuel ratio from a lean mixture when more than the amount that the amount of NO x ΣNOX is predetermined, therefore NO
The action of releasing NO x from the x absorbent 18 is started.

【0031】一方、このように空燃比を理論空燃比とす
る運転領域(K=1.0の領域)が破線Tで示す領域ま
ず広げられてもリーン混合気を燃焼すべき領域(K<
1.0)が残っているのでこの領域(K<1.0)にお
いてリーン混合気が燃焼せしめられるとNOx 吸収剤1
8へのNOx の吸収作用が行われる。しかしながら低負
荷運転時には機関から排出されるNOx 量が極めて少な
いので図3の破線Tよりも低負荷側の領域の運転が行わ
れてもNOx 吸収剤18のNOx 吸収能力が飽和するこ
とはまずなく、NOx 吸収剤18のNOx 吸収能力がた
とえ飽和しても大気中に放出されるNOx 量は極めて少
ないので特に大きな問題を生じない。この場合、NOx
吸収剤18のNOx 吸収能力が飽和するのを完全に阻止
するためにはNOx 量ΣNOXが予め定められた量を超
えたときに図3の実線Sよりも低負荷側の領域を全て理
論空燃比の混合気の燃焼領域(K=1.0)とすればよ
い。
On the other hand, even if the operating region (region where K = 1.0) where the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio is widened as indicated by the broken line T, the region where the lean air-fuel mixture should be burned (K <
1.0) because there remains the lean air-fuel mixture in this region (K <1.0) are burned the NO x absorbent 1
8 is performed to absorb NO x . However the NO x absorbing capability of the NO so x amount is very small even when the operating region of the low load side is performed than the broken line T of Figure 3 NO x absorbent 18 to be discharged from the engine is saturated when the low-load operation without first, nO x amount of absorption of nO x capacity of the nO x absorbent 18 is even released into the atmosphere even if saturation does not occur particularly large problem because very small. In this case, NO x
In order to completely prevent the NO x absorption capacity of the absorbent 18 from saturating, when the NO x amount XNO x exceeds a predetermined amount, the entire region on the lower load side than the solid line S in FIG. What is necessary is just to let it be the combustion region (K = 1.0) of the air-fuel ratio mixture.

【0032】図3に示される実線Rと破線T間の空燃比
の切換えはマップによって行われる。即ち、図3におい
て実線Sと実線Rにより区分けされる補正係数Kの値は
サージタンク10内の絶対圧PMと機関回転数Nの関数
として図8(A)に示すマップIの形で予めROM32
内に記憶されており、図3において実線Sと破線Tによ
り区分けされる補正係数Kの値はサージタンク10内の
絶対圧PMと機関回転数Nの関数として図8(B)に示
すマップIIの形で予めROM32内に記憶されている。
従って通常は図8(A)に示すマップIに基いて補正係
数Kが定められ、NOx 量ΣNOXが予め定められた量
を超えると図8(B)に示すマップIIに基いて補正係数
Kが定められる。
The switching of the air-fuel ratio between the solid line R and the broken line T shown in FIG. 3 is performed by a map. That is, the value of the correction coefficient K, which is divided by the solid line S and the solid line R in FIG. 3, is stored in advance in the ROM 32 in the form of a map I shown in FIG.
The value of the correction coefficient K, which is divided by the solid line S and the dashed line T in FIG. 3, is a function of the absolute pressure PM in the surge tank 10 and the engine speed N in the map II shown in FIG. Is stored in the ROM 32 in advance.
Therefore usually determined correction coefficient K based on the map I shown in FIG. 8 (A), NO x amount ΣNOX is corrected based on the map II shown in FIG. 8 (B) exceeds a predetermined amount coefficient K Is determined.

【0033】次に図9を参照しつつ空燃比制御について
もう少し詳しく説明する。例えば図3の点Yで示す運転
状態が継続していてリーン混合気の燃焼が行われている
とするとNOx 吸収剤18に吸収されるNOx 量ΣNO
Xは次第に増大する。次いでt1 においてNOx 量ΣN
OXが予め定められた第1の上限値MAX1に達すると
補正係数Kを定めるマップが図8(A)のマップIから
図8(B)のマップIIに切換えられる。その結果、空燃
比はリーンから理論空燃比となり、斯くしてNOx 量Σ
NOXが徐々に減少する。次いでNOx 量ΣNOXが予
め定められた第2の上限値MAX2(<MAX1)より
も少なくなり、かつ例えばスロットル弁がアイドリング
開度まで閉弁せしめられたときに(図9のt2 )補正係
数Kを定めるマップがマップIIからマップIに切換えら
れる。以下これが繰返される。
Next, the air-fuel ratio control will be described in more detail with reference to FIG. For example the amount of NO x ΣNO operating conditions have continued combustion of the lean air-fuel mixture to be absorbed in the NO x absorbent 18 when the being performed indicated at a point Y in FIG. 3
X gradually increases. Next, at t 1 , the amount of NO x ΣN
When OX reaches a predetermined first upper limit value MAX1, the map for determining the correction coefficient K is switched from map I in FIG. 8A to map II in FIG. 8B. As a result, the air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio from the lean, NO x amount Σ and thus
NOX gradually decreases. Correction coefficient (t 2 in FIG. 9) when then amount of NO x ΣNOX is less than the second predetermined upper limit value MAX2 (<MAX1), and for example, the throttle valve is made to closed to the idling opening degree The map defining K is switched from map II to map I. This is repeated below.

【0034】図3の点Yにおける運転状態が継続してい
る場合にはNOx 量NOXが第1の上限値MAX1より
も大きくなってマップがマップIからマップIIに切換え
られた後、NOx 量NOXが第1の上限値MAX1より
も小さくなったときに再びマップがマップIIからマップ
Iに切換えるとただちにNOx 量NOXが第1の上限値
MAX1を超えてしまい、斯くしてリーンと理論空燃比
が短かい周期で繰返し切換れることになる。このように
リーンと理論空燃比とが短かい周期で繰返し切換れるの
を阻止するために本発明による実施例ではマップがマッ
プIからマップIIに切換えられた後、NOx 量ΣNOX
が第2の上限値MAX2以下にならない限りマップをマ
ップIIからマップIに切換えないようにしている。
[0034] After the amount of NO x NOX when the operating state at the point Y in FIG. 3 continues maps is larger than the first upper limit value MAX1 is switched from the map I on the map II, NO x the amount NOX is will first immediately the amount of NO x NOX again map switch the map II on the map I when it is smaller than the upper limit value MAX1 exceeds the first upper limit value MAX1, lean and theory was thus The air-fuel ratio is repeatedly switched in a short cycle. After the map in the embodiment according to the present invention is switched from the map I on the map II in order to prevent in this way that the lean and the stoichiometric air-fuel ratio is repeatedly switched in a short period, NO x amount ΣNOX
Is not switched from the map II to the map I unless the value is less than or equal to the second upper limit value MAX2.

【0035】図10および図11は空燃比を制御するた
めのルーチンを示しており、このルーチンは一定時間毎
の割込みによって実行される。図10および図11を参
照するとまず初めにステップ50においてNOx 吸収剤
18に吸収されているNOx 量ΣNOXが上限値MAX
よりも大きいか否かが判別される。この上限値MAXは
機関始動時のイニシャライズ処理時に初期値として第1
の最大値MAX1とされている。ΣNOX≦MAXのと
きにはステップ51に進んでマップII(図8(B))を使
用すべきことを示すフラグFがセットされているか否か
が判別される。フラグFがセットされていない場合には
ステップ54にジャンプして図8(A)に示すマップI
から補正係数Kが算出される。次いでステップ55では
最大値MAXが第1の最大値MAX1とされ、次いでス
テップ56に進む。
FIGS. 10 and 11 show a routine for controlling the air-fuel ratio, and this routine is executed by interruption every predetermined time. 10 and is absorbed in the NO x absorbent 18, first, at step 50 and reference to FIG. 11 NO x amount ΣNOX has an upper limit value MAX
It is determined whether or not it is greater than This upper limit value MAX is set to the first value as an initial value during the initialization processing at the time of engine start.
Is the maximum value MAX1. When ΣNOX ≦ MAX, the routine proceeds to step 51, where it is determined whether the flag F indicating that the map II (FIG. 8B) should be used is set. If the flag F has not been set, the routine jumps to step 54, where the map I shown in FIG.
Is calculated from the correction coefficient K. Next, at step 55, the maximum value MAX is set to the first maximum value MAX1, and then the routine proceeds to step 56.

【0036】ステップ56では図2に示すマップから基
本燃料噴射時間TPが算出される。次いでステップ57
では補正係数Kが1.0よりも小さいか否かが判別され
る。K<1.0のとき、即ちリーン混合気を燃焼すべき
運転状態のときにはステップ58に進んで図6(A)に
示すマップから単位時間当りのNOx 吸収量NOXAが
算出される。次いでステップ59ではNOx 放出量NO
XDが零とされ、次いでステップ60においてフィード
バック補正係数FAFが1.0に固定される。次いでス
テップ61において次式に基き燃料噴射時間TAUが算
出される。
In step 56, the basic fuel injection time TP is calculated from the map shown in FIG. Then step 57
In, it is determined whether or not the correction coefficient K is smaller than 1.0. When K <1.0, i.e. absorption of NO x amount NOXA per unit time from the map shown in FIG. 6 (A) proceeds to step 58 when the operating state to combust a lean air-fuel mixture is calculated. Next, at step 59 NO x emissions NO
XD is made zero, and then in step 60, the feedback correction coefficient FAF is fixed at 1.0. Next, at step 61, the fuel injection time TAU is calculated based on the following equation.

【0037】TAU=f・TP・K・FAF 一方、ステップ57においてK≧1.0であると判別さ
れたときにはステップ62に進んで図7(A)に示すマ
ップから単位時間当りの放出NOx 量NOXDが算出さ
れる。次いでステップ63では図7(B)に示す関係と
図7(C)に示すマップからNOx 放出率Kfが算出さ
れ、次いでステップ64では単位時間当りのNOx 吸収
量NOXAが零とされる。次いでステップ65では補正
係数Kが1.0よりも大きいか否かが判別される。K>
1.0のとき、即ちリッチ混合気を燃焼すべき運転状態
のときにはステップ60を経てステップ61に進む。
[0037] TAU = f · TP · K · FAF other hand, release NO x per unit time from the map shown in FIG. 7 (A) proceeds to step 62 when it is judged that K ≧ 1.0 in step 57 The quantity NOXD is calculated. Then the NO x releasing factor Kf is calculated from the map shown in relation to FIG. 7 (C) shown in step 63 FIG. 7 (B), the then absorption of NO x amount NOXA per unit step 64 time is made zero. Next, at step 65, it is determined whether or not the correction coefficient K is larger than 1.0. K>
When the value is 1.0, that is, when the operation state is such that the rich air-fuel mixture is to be burned, the process proceeds to step 61 via step 60.

【0038】これに対してK=1.0のとき、即ち理論
空燃比の混合気を燃焼すべきときにはステップ66に進
んで空燃比センサ21の出力信号に基きフィードバック
補正係数FAFが算出され、次いでステップ61に進
む。ステップ66では空燃比センサ21によって空燃比
がリッチになったことが検出されるとFAFは減少せし
められ、空燃比がリーンになったことが検出されるとF
AFは増大せしめられるので空燃比は理論空燃比に維持
されることになる。
On the other hand, when K = 1.0, that is, when the air-fuel mixture having the stoichiometric air-fuel ratio is to be burned, the routine proceeds to step 66, where the feedback correction coefficient FAF is calculated based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 21. Proceed to step 61. In step 66, when the air-fuel ratio sensor 21 detects that the air-fuel ratio has become rich, the FAF is decreased, and when it is detected that the air-fuel ratio has become lean, FF is detected.
Since the AF is increased, the air-fuel ratio is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio.

【0039】ステップ61に続くステップ67では次式
に基いてNOx 吸収剤18に吸収されているNOx 量Σ
NOXが算出される。 ΣNOX=ΣNOX+NOXA−Kf・NOXD 次いでステップ68ではNOx 量ΣNOXが負になった
か否かが判別され、ΣNOX<0になったときにはステ
ップ69に進んでΣNOXが零とされる。
The amount NO x absorbed in the NO x absorbent 18 on the basis of the following equation: At step 67 subsequent to step 61 sigma
NOX is calculated. .SIGMA.NOX = .SIGMA.NOX + whether NOXA-Kf · NOXD then the amount of NO x .SIGMA.NOX step 68 becomes negative is discriminated, are .SIGMA.NOX is zero proceeds to step 69 when it is .SIGMA.NOX <0.

【0040】一方、ステップ50においてΣNOX>M
AX(=MAX1)であると判別されるとステップ70
に進んでフラグFがセットされ、次いでステップ71に
進んで図8(B)に示すマップIIから補正係数Kが算出
される。即ち、補正係数Kを定めるためのマップがマッ
プIからマップIIに切換えられる。次いでステップ72
ではMAXが第2の最大値MAX2とされ、ステップ5
6に進む。MAX=MAX2にされるとΣNOX≦MA
X(=MAX2)になるまでステップ70,71,72
を経てステップ56に進み、ΣNO≦MAX(=MAX
2)になるとステップ51に進む。このときフラグFは
セットされているのでステップ52に進んでスロットル
スイッチ20の出力信号に基きスロットル弁14がアイ
ドリング開度まで閉弁せしめられたか否か、即ち減速運
転が行われた否かが判別される。スロットル弁14が開
弁し続けているときにはステップ71に進む。
On the other hand, in step 50 ΣNOX> M
If it is determined that AX (= MAX1), step 70 is executed.
, The flag F is set, and then the routine proceeds to step 71, where the correction coefficient K is calculated from the map II shown in FIG. That is, the map for determining the correction coefficient K is switched from map I to map II. Then step 72
MAX is set to the second maximum value MAX2, and step 5
Proceed to 6. When MAX = MAX2, ΣNOX ≦ MA
Steps 70, 71, 72 until X (= MAX2)
To step 56 via NO ≦ MAX (= MAX
When it becomes 2), the process proceeds to step 51. At this time, since the flag F is set, the routine proceeds to step 52, where it is determined whether or not the throttle valve 14 has been closed to the idling opening degree based on the output signal of the throttle switch 20, that is, whether or not the deceleration operation has been performed. Is done. When the throttle valve 14 is kept open, the routine proceeds to step 71.

【0041】これに対してスロットル弁14がアイドリ
ング開度まで閉弁せしめられたときにはステップ53に
進んでフラグFがリセットされ、次いでステップ54に
進んで図8(A)に示すマップIから補正係数Kが算出
される。即ち、補正係数Kを定めるためのマップがマッ
プIIからマップIに切換えられる。次いでステップ55
に進んでMAXが再び第1の最大値MAX1とされる。
On the other hand, when the throttle valve 14 is closed to the idling opening degree, the routine proceeds to step 53, where the flag F is reset. Then, the routine proceeds to step 54, where the correction coefficient is obtained from the map I shown in FIG. K is calculated. That is, the map for determining the correction coefficient K is switched from the map II to the map I. Then step 55
And MAX is again set to the first maximum value MAX1.

【0042】[0042]

【発明の効果】1番目の発明ではNOx の放出の機会が
増大せしめられると共にNOx の吸収の機会が減少せし
められるのでNOx 吸収剤のNOx 吸収能力が飽和する
のを抑制することができる。2番目の発明ではNOx
収剤のNOx 吸収能力が飽和するのを更に抑制すること
ができると共にたとえNOx 吸収剤のNOx 吸収能力が
飽和したとしても大気中に放出されるNOx 量を極めて
小量とすることができる。
[Effect of the Invention] first of the NO x absorbing capability of the NO x absorbent so opportunities absorption of the NO x is made to decrease with opportunities NO x emissions can be made to increase the present invention that can be inhibited from saturated it can. Amount of NO x released into the atmosphere even if the absorption of NO x capacity of the NO x absorbent is saturated with absorption of NO x capacity of the NO x absorbent in the second invention it is possible to further suppress the saturation Can be made very small.

【0043】3番目の発明ではNOx 吸収剤のNOx
収能力が飽和するのを完全に阻止することができる。
The absorption of NO x capacity of the NO x absorbent in the third invention can be completely prevented from saturation.

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

【図1】内燃機関の全体図である。FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine.

【図2】基本燃料噴射時間のマップを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a map of a basic fuel injection time.

【図3】補正係数Kを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a correction coefficient K;

【図4】機関から排出される排気ガス中の未燃HC.C
Oおよび酸素の濃度を概略的に示す線図である。
FIG. 4 shows unburned HC in exhaust gas discharged from the engine. C
FIG. 3 is a diagram schematically showing the concentrations of O and oxygen.

【図5】NOx の吸放出作用を説明するための図であ
る。
FIG. 5 is a diagram for explaining a NO x absorption / release effect.

【図6】NOx 吸収量NOXA等を示す図である。6 is a diagram showing the absorption of NO x amount NOXA like.

【図7】NOx 放出量NOXD等を示す図である。7 is a diagram showing the the NO x releasing amount NOXD like.

【図8】補正係数Kのマップを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a map of a correction coefficient K;

【図9】空燃比制御のタイムチャートである。FIG. 9 is a time chart of air-fuel ratio control.

【図10】空燃比制御を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing air-fuel ratio control.

【図11】空燃比制御を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing air-fuel ratio control.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

16…排気管 18…NOx 吸収剤16 ... exhaust pipe 18 ... NO x absorbent

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F01N 3/28 301 F01N 3/28 301C ZAB ZAB F02D 41/04 301 F02D 41/04 301C (56)参考文献 特開 平1−163432(JP,A) 特開 昭58−72631(JP,A) 特開 昭63−189641(JP,A) 国際公開93/12863(WO,A1) 国際公開93/8383(WO,A1) 国際公開93/7363(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/14 310 F02D 41/04 301 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI F01N 3/28 301 F01N 3/28 301C ZAB ZAB F02D 41/04 301 F02D 41/04 301C (56) References JP-A-1-163432 (JP) , A) JP-A-58-72631 (JP, A) JP-A-63-189641 (JP, A) International publication 93/12863 (WO, A1) International publication 93/8383 (WO, A1) International publication 93/7363 (WO, A1) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F02D 41/14 310 F02D 41/04 301

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きにはNOx を吸収し、流入する排気ガスの空燃比が理
論空燃比又はリッチのときには吸収したNO x を放出す
るNOx 吸収剤を機関排気通路内に配置し、機関運転状
態が予め定められたリーン燃焼領域のときにはリーン混
合気を燃焼せしめて機関から排出されたNOx をNOx
吸収剤に吸収せしめ、機関運転状態が予め定められた理
論空燃比又はリッチ燃焼領域のときには理論空燃比の混
合気又はリッチ混合気を燃焼せしめてNOx 吸収剤に吸
収されているNOx を放出させるようにした内燃機関に
おいて、NOx 吸収剤に吸収されているNOx 量を推定
する手段と、NOx 吸収剤に吸収されていると推定され
るNOx 量が予め定められた量を越えたときには上記リ
ーン燃焼領域を狭めると共に上記理論空燃比又はリッチ
燃焼領域を広げる領域変更手段とを具備した内燃機関の
排気浄化装置。
When the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean,
NOxAnd the air-fuel ratio of the exhaust gas
NO absorbed at stoichiometric air-fuel ratio or rich xEmit
NOxThe absorbent is placed in the engine exhaust passage, and the engine
When the condition is in the predetermined lean combustion region, the lean mixture
NO released from the engine after burning AikixNOx
Absorbed by the absorbent, and the engine operating condition
Stoichiometric air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio in the rich combustion region
Combustion of Aiki or rich mixture to NOxAbsorbed by absorbent
NO containedxInternal combustion engine
Then, NOxNO absorbed by absorbentxEstimate quantity
Means to do and NOxPresumed to be absorbed by the absorbent
NOxWhen the amount exceeds a predetermined amount,
Stoichiometric air-fuel ratio or rich
An internal combustion engine having an area changing means for expanding a combustion area.
Exhaust gas purification device.
【請求項2】 上記リーン燃焼領域が理論空燃比又はリ
ッチ燃焼領域よりも低負荷側に定められており、NOx
吸収剤に吸収されていると推定されるNOx量が予め定
められた量を越えたときには上記領域変更手段によって
リーン燃焼領域がより低負荷側に狭められると共に理論
空燃比又はリッチ燃焼領域が低負荷側に広げられる請求
項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
Wherein is the lean combustion region is defined on the lower load side than the stoichiometric air-fuel ratio or rich burn zone, NO x
Stoichiometric or rich combustion region with lean burn region is narrowed to lower the load side by the area changing means low when the amount of NO x estimated to be absorbed in the absorbent exceeds a predetermined amount The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the exhaust gas purification device is extended to a load side.
【請求項3】 流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きにはNOx を吸収し、流入する排気ガスの空燃比が理
論空燃比又はリッチのときには吸収したNO x を放出す
るNOx 吸収剤を機関排気通路内に配置し、機関運転状
態が予め定められたリーン燃焼領域のときにはリーン混
合気を燃焼せしめて機関から排出されたNOx をNOx
吸収剤に吸収せしめ、機関運転状態が予め定められた理
論空燃比又はリッチ燃焼領域のときには理論空燃比の混
合気又はリッチ混合気を燃焼せしめてNOx 吸収剤に吸
収されているNOx を放出させるようにした内燃機関に
おいて、NOx 吸収剤に吸収されているNOx 量を推定
する手段と、NOx 吸収剤に吸収されていると推定され
るNOx 量が予め定められた量を越えたときには上記リ
ーン燃焼領域をなくすと共に上記理論空燃比又はリッチ
燃焼領域を広げて全燃焼領域を理論空燃比又はリッチ燃
焼領域とする領域変更手段とを具備した内燃機関の排気
浄化装置。
3. When the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean.
NOxAnd the air-fuel ratio of the exhaust gas
NO absorbed at stoichiometric air-fuel ratio or rich xEmit
NOxThe absorbent is placed in the engine exhaust passage, and the engine
When the condition is in the predetermined lean combustion region, the lean mixture
NO released from the engine after burning AikixNOx
Absorbed by the absorbent, and the engine operating condition
Stoichiometric air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio in the rich combustion region
Combustion of Aiki or rich mixture to NOxAbsorbed by absorbent
NO containedxInternal combustion engine
Then, NOxNO absorbed by absorbentxEstimate quantity
Means to do and NOxPresumed to be absorbed by the absorbent
NOxWhen the amount exceeds a predetermined amount,
Stoichiometric air-fuel ratio or rich
Expand the combustion area to make the entire combustion area stoichiometric or rich.
Exhaust of an internal combustion engine provided with a region changing means to be a burning region
Purification device.
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