JP3424573B2 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

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JP3424573B2
JP3424573B2 JP32255298A JP32255298A JP3424573B2 JP 3424573 B2 JP3424573 B2 JP 3424573B2 JP 32255298 A JP32255298 A JP 32255298A JP 32255298 A JP32255298 A JP 32255298A JP 3424573 B2 JP3424573 B2 JP 3424573B2
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雅人 後藤
丈和 伊藤
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より内燃機関、例えばディーゼル機
関においてはNOx の発生を抑制するために機関排気通
路と機関吸気通路とを排気ガス再循環(以下、EGRと
称す)通路により連結し、このEGR通路を介して排気
ガス、即ちEGRガスを機関吸気通路内に再循環させる
ようにしている。この場合、EGRガスは比較的比熱が
高く、従って多量の熱を吸収することができるので、E
GRガス量を増大するほど、即ちEGR率(EGRガス
量/(EGRガス量+吸入空気量))を増大するほど燃
焼室内における燃焼温度が低下する。燃焼温度が低下す
るとNOx の発生量が低下し、従ってEGR率を増大す
ればするほどNOx の発生量は低下することになる。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an internal combustion engine, for example, a diesel engine, an engine exhaust passage and an engine intake passage are connected by an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage in order to suppress the generation of NO x. Exhaust gas, that is, EGR gas, is recirculated into the engine intake passage via the EGR passage. In this case, the EGR gas has a relatively high specific heat and therefore can absorb a large amount of heat.
The combustion temperature in the combustion chamber decreases as the GR gas amount increases, that is, as the EGR rate (EGR gas amount / (EGR gas amount + intake air amount)) increases. When the combustion temperature decreases, the amount of NO x generated decreases. Therefore, the higher the EGR rate, the lower the amount of NO x generated.

【0003】このように従来よりEGR率を増大すれば
NOx の発生量を低下しうることはわかっている。しか
しながらEGR率を増大させていくとEGR率が或る限
度を越えたときに煤の発生量、即ちスモークが急激に増
大し始める。この点に関し従来より、それ以上EGR率
を増大すればスモークが限りなく増大していくものと考
えられており、従ってスモークが急激に増大し始めるE
GR率がEGR率の最大許容限界であると考えられてい
る。
As described above, it has been known that the amount of NO x generated can be reduced by increasing the EGR rate. However, when the EGR rate is increased, when the EGR rate exceeds a certain limit, the amount of soot generated, that is, the smoke starts to increase rapidly. In this regard, it has been conventionally thought that if the EGR rate is further increased, the smoke will increase infinitely, and therefore the smoke will start to increase rapidly.
The GR rate is considered to be the maximum allowable limit for the EGR rate.

【0004】従って従来よりEGR率はこの最大許容限
界を越えない範囲内に定められている。このEGR率の
最大許容限界は機関の形式や燃料によってかなり異なる
がおおよそ30パーセントから50パーセントである。
従って従来のディーゼル機関ではEGR率は最大でも3
0パーセントから50パーセント程度に抑えられてい
る。
Therefore, conventionally, the EGR rate is set within a range that does not exceed the maximum allowable limit. The maximum allowable limit of this EGR rate is approximately 30 to 50 percent, though it varies considerably depending on the engine type and fuel.
Therefore, in the conventional diesel engine, the maximum EGR rate is 3
It is suppressed from 0% to 50%.

【0005】このように従来ではEGR率に対して最大
許容限界が存在すると考えられていたので従来よりEG
R率はこの最大許容限界を越えない範囲内においてNO
x およびスモークの発生量ができるだけ少なくなるよう
に定められていた。しかしながらこのようにしてEGR
率をNOx およびスモークの発生量ができるだけ少なく
なるように定めてもNOx およびスモークの発生量の低
下には限度があり、実際には依然としてかなりの量のN
x およびスモークが発生してしまうのが現状である。
As described above, in the past, it was considered that the maximum allowable limit exists for the EGR rate.
The R rate is NO within the range that does not exceed this maximum allowable limit.
It was stipulated that the amount of x and smoke generated should be as small as possible. However, in this way EGR
Even if the rate is set so that the amount of NO x and smoke produced is as small as possible, there is a limit to the reduction in the amount of NO x and smoke produced, and in reality, a considerable amount of N 2 is still left.
The O x, and smoke is generated at present.

【0006】ところがディーゼル機関の燃焼の研究の過
程においてEGR率を最大許容限界よりも大きくすれば
上述の如くスモークが急激に増大するがこのスモークの
発生量にはピークが存在し、このピークを越えてEGR
率を更に大きくすると今度はスモークが急激に減少しは
じめ、アイドリング運転時においてEGR率を70パー
セント以上にすると、またEGRガスを強力に冷却した
場合にはEGR率をほぼ55パーセント以上にするとス
モークがほとんど零になる。即ち煤がほとんど発生しな
いことが見い出されたのである。また、このときにはN
x の発生量が極めて少量となることも判明している。
この後この知見に基づいて煤が発生しない理由について
検討が進められ、その結果これまでにない煤およびNO
x の同時低減が可能な新たな燃焼システムが構築される
に至ったのである。この新たな燃焼システムについては
後に詳細に説明するが簡単に言うと炭化水素が煤に成長
するまでの途中の段階において炭化水素の成長を停止さ
せることを基本としている。
However, if the EGR rate is made larger than the maximum permissible limit in the process of studying the combustion of a diesel engine, the smoke increases sharply as described above, but there is a peak in the amount of smoke produced, and the peak is exceeded. EGR
If the rate is further increased, the smoke will start to decrease sharply this time. If the EGR rate is set to 70% or more during idling, and if the EGR rate is set to 55% or more when the EGR gas is strongly cooled, the smoke will be reduced. It becomes almost zero. That is, it was found that soot is hardly generated. At this time, N
It has also been found that the amount of O x generated is extremely small.
After that, the reason why soot was not generated was examined based on this finding, and as a result, soot and NO
This led to the construction of a new combustion system capable of simultaneously reducing x . This new combustion system will be explained in detail later, but in short, it is basically based on stopping the growth of hydrocarbons in the middle of the process until the hydrocarbons grow into soot.

【0007】即ち、実験研究を重ねた結果判明したこと
は燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以下のときには炭化水素の成長が煤に至
る前の途中の段階で停止し、燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以上になると炭化水素は一気に煤まで成
長してしまうということである。この場合、燃料および
その周囲のガス温度は燃料が燃焼した際の燃料周りのガ
スの吸熱作用が大きく影響しており、燃料燃焼時の発熱
量に応じて燃料周りのガスの吸熱量を調整することによ
って燃料およびその周囲のガス温度を制御することがで
きる。
[0007] That is, as a result of repeated experimental research, it was found that when the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber were below a certain temperature, the growth of hydrocarbons stopped in the middle of the process before reaching soot. However, if the temperature of the fuel and the gas around it rises above a certain temperature, the hydrocarbons will suddenly grow to soot. In this case, the temperature of the fuel and its surrounding gas is greatly affected by the endothermic action of the gas around the fuel when the fuel burns, and the endothermic amount of the gas around the fuel is adjusted according to the amount of heat generated during fuel combustion. Thus, the temperature of the fuel and the gas around it can be controlled.

【0008】従って、燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制すれば煤が発生しなくなり、燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭
化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制すること
は燃料周りのガスの吸熱量を調整することによって可能
となる。一方、煤に至る前に成長が途中で停止した炭化
水素は酸化触媒等を用いた後処理によって容易に浄化す
ることができる。これが新たな燃焼システムの基本的な
考え方である。この新たな燃焼システムを採用した内燃
機関については本出願人により既に出願されている(特
願平9−305850号)。
Therefore, if the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber is suppressed below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, soot will not be generated and the fuel and the surroundings during combustion in the combustion chamber will be eliminated. It is possible to control the gas temperature in the range below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway by adjusting the heat absorption amount of the gas around the fuel. On the other hand, hydrocarbons whose growth has stopped before reaching soot can be easily purified by post-treatment using an oxidation catalyst or the like. This is the basic idea of the new combustion system. The applicant has already applied for an internal combustion engine that employs this new combustion system (Japanese Patent Application No. 9-305850).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところでこの新たな燃
焼システムではEGR率をほぼ55パーセント以上にす
る必要がある。しかしながらEGR率をほぼ55パーセ
ント以上にすることが可能なのは吸入空気量が比較的少
ないとき、即ち機関負荷が比較的低いときであり、吸入
空気量が一定限度を越えるとEGR率を低下させない限
り吸入空気量を増大させることができなくなる。従って
吸入空気量が一定限度を越えたときには従来より行われ
ている燃焼に切換える必要がある。
By the way, in this new combustion system, the EGR rate needs to be approximately 55% or more. However, the EGR rate can be increased to approximately 55% or more when the intake air amount is relatively small, that is, when the engine load is relatively low. If the intake air amount exceeds a certain limit, the intake air amount is reduced unless the EGR rate is reduced. The amount of air cannot be increased. Therefore, when the intake air amount exceeds a certain limit, it is necessary to switch to the conventional combustion.

【0010】従来より行われている燃焼に切り換えられ
た場合、機関からNOx が少なからず放出される。また
従来より行われている燃焼のもとでは空気過剰のもとで
燃焼が行われている。従って上記内燃機関では流入する
排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含ま
れるNOx を吸収しかつ流入する排気ガスの空燃比が理
論空燃比又はリッチになると吸収したNOx を放出する
NOx 吸収剤を機関排気通路に配置し、NOx が大気に
放出されることを防止している。
When the combustion is switched to the conventional one, a considerable amount of NO x is released from the engine. Further, under the conventional combustion, the combustion is performed under excess air. Therefore, in the above internal combustion engine, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, it absorbs NO x contained in the exhaust gas and when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich, it releases the absorbed NO x . A NO x absorbent is placed in the engine exhaust passage to prevent NO x from being released into the atmosphere.

【0011】上記内燃機関ではNOx を放出させ還元す
べきときには新たな燃焼のもとで空燃比をリッチとし、
NOx 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比をリッチと
し、NOx を放出させ還元している。新たな燃焼は理論
空燃比又はわずかばかりのリーンで行われているため空
燃比をリッチとするために増量すべき燃料の量は非常に
少なくてすむ。
In the above internal combustion engine, when NO x is to be released and reduced, the air-fuel ratio is made rich under new combustion,
The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x absorbent is made rich, and NO x is released and reduced. Since new combustion is performed with the stoichiometric air-fuel ratio or a slight lean, the amount of fuel to be increased in order to make the air-fuel ratio rich requires a very small amount.

【0012】しかしながらNOx を放出させ還元すべき
ときにNOx 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比を理論
空燃比又はリッチとしようとしても、そうするための機
関構成要素の経時劣化等により実際には排気ガスの空燃
比が所望のように理論空燃比又はリッチとならないこと
がある。この場合、NOx 吸収剤に流入する排気ガスの
空燃比が確実に理論空燃比又はリッチとなるように制御
する必要がある。
[0012] However, even the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x absorbent when it should be reduced to release the NO x trying the stoichiometric air-fuel ratio or rich, in fact the time deterioration of the engine components to do so In some cases, the air-fuel ratio of the exhaust gas may not be as stoichiometric or rich as desired. In this case, it is necessary to control so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x absorbent will be sure to become the stoichiometric air-fuel ratio or rich.

【0013】本発明の目的はNOx 吸収剤に流入する排
気ガスの空燃比をリッチとすべきときに確実にリッチと
なるように制御することにある。
An object of the present invention is to control the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x absorbent so that it becomes rich when it should be rich.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、1番目の発明では、燃焼室内に供給される不活性ガ
ス量を増大していくと煤の発生量が次第に増大してピー
クに達し、燃焼室内に供給される不活性ガス量を更に増
大していくと燃焼室内における燃焼時の燃料およびその
周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほと
んど発生しなくなる内燃機関において、流入する排気ガ
スの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるN
x を吸収しかつ流入する排気ガスの空燃比が理論空燃
比又はリッチになると吸収したNOx を放出するNOx
吸収剤を機関排気通路内に配置し、煤の発生量がピーク
となる不活性ガス量よりも燃焼室内に供給される不活性
ガス量が多く煤がほとんど発生しない第1の燃焼と、煤
の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内に
供給される不活性ガス量が少ない第2の燃焼とを選択的
に切換える切換手段を具備し、機関排気通路内に排気ガ
スの空燃比を検出するための空燃比検出手段を配置し、
NOx 吸収剤からNOx を放出すべく前記燃焼室内の空
燃比をリッチとしたとき又は後に該空燃比検出手段がリ
ッチを検出しないときには燃焼室内の空燃比をよりリッ
チとなるよう補正する。即ち空燃比検出手段がリッチを
検出しないときには燃焼室内の空燃比が実際にはリッチ
となっていないと判断し、燃焼室内の空燃比をよりリッ
チとなるように補正する。即ち例えば空燃比を理論空燃
比とする時における吸気量に対して噴射燃料量を補正
し、この補正された噴射燃料量を基準として空燃比のリ
ッチ度合を決定するようにする。
In order to achieve the above object, in the first invention, as the amount of the inert gas supplied into the combustion chamber is increased, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak. When the amount of the inert gas supplied to the combustion chamber is further increased, the temperature of the fuel during combustion in the combustion chamber and the gas temperature around it become lower than the soot generation temperature, and soot is hardly generated. In the above, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, N contained in the exhaust gas
NO x to absorb O x and the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas to release NO x absorbed and becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich
The absorbent is placed in the exhaust passage of the engine, and the first combustion in which the amount of inert gas supplied to the combustion chamber is larger than the amount of inert gas at which the soot generation peaks and soot is hardly generated, and the soot A switching means is provided for selectively switching between the second combustion in which the amount of the inert gas supplied to the combustion chamber is smaller than the amount of the inert gas which produces a peak, and the air-fuel ratio of the exhaust gas in the engine exhaust passage. The air-fuel ratio detection means for detecting
The NO x absorbent air-fuel ratio detecting means the air-fuel ratio of the combustion chamber in order to release or after when a rich, NO x from the when not detecting a rich corrected so as to be richer the air-fuel ratio in the combustion chamber. That is, when the air-fuel ratio detecting means does not detect rich, it is determined that the air-fuel ratio in the combustion chamber is not actually rich, and the air-fuel ratio in the combustion chamber is corrected to become richer. That is, for example, the injection fuel amount is corrected with respect to the intake air amount when the air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio, and the rich degree of the air-fuel ratio is determined based on the corrected injection fuel amount.

【0015】2番目の発明によれば1番目の発明におい
て前記空燃比検出手段がNOx 吸収剤の下流側の機関排
気通路に配置され、前記燃焼室内の空燃比がリッチとさ
れてから前記空燃比検出手段がリッチを検出するまでの
時間を検出し、該時間が長いほどNOx 吸収剤からNO
x を放出すべきときを遅らせるようにする。即ち燃焼室
内の空燃比がリッチとされてから空燃比検出手段がリッ
チを検出するまでの時間は、NOx 吸収剤においてNO
x の放出、還元が行われている期間であり、このNOx
放出・還元期間が長いほどNOx 吸収剤が吸収できるN
x の量が多いと判断し、NOx 吸収剤からNOx を放
出すべきとき、即ち燃焼室内の空燃比をリッチとする時
期を遅らせる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the air-fuel ratio detecting means is arranged in the engine exhaust passage downstream of the NO x absorbent, and the air-fuel ratio in the combustion chamber is made rich before the air-fuel ratio is increased. ratio detecting means detects the time until detecting a rich, NO from the NO x absorbent the longer said time
Try to delay when x should be emitted. That is, the time from when the air-fuel ratio in the combustion chamber is rich until the air-fuel ratio detecting means detects rich is NO in the NO x absorbent.
This is the period during which x is released and reduced, and this NO x
The longer the release / reduction period, the more N the NO x absorbent can absorb.
Determining the amount of O x is large, when releasing the NO x from the NO x absorbent, i.e. delaying the timing of the air-fuel ratio in the combustion chamber rich.

【0016】3番目の発明によれば2番目の発明におい
て前記時間内に前記NOx 吸収剤に流入した排気ガス量
が多いほどNOx 吸収剤からNOx を放出すべきときを
遅らせるようにする。4番目の発明によれば2番目の発
明において前記時間内に前記NOx 吸収剤に流入した排
気ガスの空燃比のリッチ度合いが大きいほどNOx 吸収
剤からNOxを放出すべきときを遅らせるようにする。
[0016] To delay the time the more third amount of exhaust gas flowing into the the NO x absorbent in the time in the second aspect according to the invention from the NO x absorbent should be released NO x . 4 th invention to delay when the second to be released the NO x greater the degree of richness of the air-fuel ratio of the absorbent to the inflowing exhaust gas the NO x absorbent from the NO x in the time in the invention according To

【0017】5番目の発明によれば1番目の発明におい
て、燃焼室から排出された排気ガスを機関吸気通路内に
再循環させる再循環装置を具備し、上記不活性ガスが再
循環排気ガスからなる。6番目の発明によれば5番目の
発明において、排気ガス再循環率がほぼ55パーセント
以上である。
According to a fifth aspect, in the first aspect, a recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from the combustion chamber into the engine intake passage is provided, and the inert gas is recycled from the exhaust gas. Become. According to the sixth invention, in the fifth invention, the exhaust gas recirculation rate is about 55% or more.

【0018】7番目の発明によれば1番目の発明におい
て、機関の運転領域を低負荷側の第1の運転領域と高負
荷側の第2の運転領域に分割し、第1の運転領域では第
1の燃焼を行い、第2の運転領域では第2の燃焼を行う
ようにする。
According to a seventh aspect, in the first aspect, the operating region of the engine is divided into a first operating region on the low load side and a second operating region on the high load side, and in the first operating region, First combustion is performed, and second combustion is performed in the second operation region.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】図1は本発明を4ストローク圧縮
着火式内燃機関に適用した場合を示している。図1を参
照すると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3は
シリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は電気
制御式燃料噴射弁、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は
排気弁、10は排気ポートを夫々示す。吸気ポート8は
対応する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結
され、サージタンク12は吸気ダクト13およびインタ
ークーラ14を介して過給機、例えば排気ターボチャー
ジャ15のコンプレッサ16の出口部に連結される。コ
ンプレッサ16の入口部は空気吸込管17を介してエア
クリーナ18に連結され、空気吸込管17内にはステッ
プモータ19により駆動されるスロットル弁20が配置
される。また、スロットル弁20上流の空気吸込管17
内には吸入空気の質量流量を検出するための質量流量検
出器21が配置される。
FIG. 1 shows the case where the present invention is applied to a four-stroke compression ignition type internal combustion engine. Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake port, and 9 is an intake port. Indicates an exhaust valve, and 10 indicates an exhaust port, respectively. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch pipe 11, and the surge tank 12 is connected via an intake duct 13 and an intercooler 14 to a supercharger, for example, an outlet portion of a compressor 16 of an exhaust turbocharger 15. Be connected. The inlet of the compressor 16 is connected to an air cleaner 18 via an air suction pipe 17, and a throttle valve 20 driven by a step motor 19 is arranged in the air suction pipe 17. In addition, the air suction pipe 17 upstream of the throttle valve 20.
A mass flow rate detector 21 for detecting the mass flow rate of the intake air is arranged therein.

【0020】一方、排気ポート10は排気マニホルド2
2を介して排気ターボチャージャ15の排気タービン2
3の入口部に連結され、排気タービン23の出口部は排
気管24を介して酸化機能を有する触媒25を内蔵した
触媒コンバータ26に連結される。排気マニホルド22
内には空燃比センサ27が配置される。触媒コンバータ
26の出口部に連結された排気管28とスロットル弁2
0下流の空気吸込管17とは排気ガス再循環(以下、E
GRと称す)通路29を介して互いに連結され、EGR
通路29内にはステップモータ30により駆動されるE
GR制御弁31が配置される。また、EGR通路29内
にはEGR通路29内を流れるEGRガスを冷却するた
めのインタークーラ32が配置される。図1に示される
実施例では機関冷却水がインタークーラ32内に導か
れ、機関冷却水によってEGRガスが冷却される。
On the other hand, the exhaust port 10 is connected to the exhaust manifold 2
Exhaust turbine 2 of exhaust turbocharger 15 via 2
3 and the outlet of the exhaust turbine 23 is connected via an exhaust pipe 24 to a catalytic converter 26 containing a catalyst 25 having an oxidizing function. Exhaust manifold 22
An air-fuel ratio sensor 27 is arranged inside. The exhaust pipe 28 connected to the outlet of the catalytic converter 26 and the throttle valve 2
Exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as E
(Referred to as GR) are connected to each other via a passage 29,
In the passage 29, E driven by a step motor 30
The GR control valve 31 is arranged. An intercooler 32 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 29 is arranged in the EGR passage 29. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the intercooler 32, and the engine cooling water cools the EGR gas.

【0021】一方、燃料噴射弁6は燃料供給管33を介
して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール34に連結さ
れる。このコモンレール34内へは電気制御式の吐出量
可変な燃料ポンプ35から燃料が供給され、コモンレー
ル34内に供給された燃料は各燃料供給管33を介して
燃料噴射弁6に供給される。コモンレール34にはコモ
ンレール34内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ
36が取付けられ、燃料圧センサ36の出力信号に基づ
いてコモンレール34内の燃料圧が目標燃料圧となるよ
うに燃料ポンプ35の吐出量が制御される。
On the other hand, the fuel injection valve 6 is connected to a fuel reservoir, a so-called common rail 34, via a fuel supply pipe 33. Fuel is supplied into the common rail 34 from an electrically controlled variable discharge fuel pump 35, and the fuel supplied into the common rail 34 is supplied to the fuel injection valve 6 via each fuel supply pipe 33. A fuel pressure sensor 36 for detecting a fuel pressure in the common rail 34 is attached to the common rail 34, and a fuel pump 35 is arranged so that the fuel pressure in the common rail 34 becomes a target fuel pressure based on an output signal of the fuel pressure sensor 36. Is controlled.

【0022】電子制御ユニット40はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス41によって互いに接続さ
れたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ラン
ダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッ
サ)44、入力ポート45および出力ポート46を具備
する。質量流量検出器21の出力信号は対応するAD変
換器47を介して入力ポート45に入力され、空燃比セ
ンサ27および燃料圧センサ36の出力信号も夫々対応
するAD変換器47を介して入力ポート45に入力され
る。アクセルペダル50にはアクセルペダル50の踏込
み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ51が
接続され、負荷センサ51の出力電圧は対応するAD変
換器47を介して入力ポート45に入力される。また、
入力ポート45にはクランクシャフトが例えば30°回
転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ52
が接続される。一方、出力ポート46は対応する駆動回
路48を介して燃料噴射弁6、スロットル弁制御用ステ
ップモータ19、EGR制御弁制御用ステップモータ3
0および燃料ポンプ35に接続される。
The electronic control unit 40 is composed of a digital computer, and has a ROM (read only memory) 42, a RAM (random access memory) 43, a CPU (microprocessor) 44, an input port 45 and an input port 45 which are connected to each other by a bidirectional bus 41. The output port 46 is provided. The output signal of the mass flow rate detector 21 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47, and the output signals of the air-fuel ratio sensor 27 and the fuel pressure sensor 36 are also input ports via the corresponding AD converter 47. 45 is input. A load sensor 51 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 50 is connected to the accelerator pedal 50, and the output voltage of the load sensor 51 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. . Also,
The input port 45 has a crank angle sensor 52 that generates an output pulse each time the crankshaft rotates, for example, 30 °.
Are connected. On the other hand, the output port 46 is connected via the corresponding drive circuit 48 to the fuel injection valve 6, the throttle valve control step motor 19, and the EGR control valve control step motor 3.
0 and the fuel pump 35.

【0023】図2は機関低負荷運転時にスロットル弁2
0の開度およびEGR率を変化させることにより空燃比
A/F(図2の横軸)を変化させたときの出力トルクの
変化、およびスモーク、HC,CO,NOx の排出量の
変化を示す実験例を表している。図2からわかるように
この実験例では空燃比A/Fが小さくなるほどEGR率
が大きくなり、理論空燃比(≒14.6)以下のときに
はEGR率は65パーセント以上となっている。
FIG. 2 shows the throttle valve 2 during engine low load operation.
The change in output torque when the air-fuel ratio A / F (horizontal axis in FIG. 2) is changed by changing the opening degree of 0 and the EGR rate, and the change in the amount of smoke, HC, CO, and NO x emissions. It represents the experimental example shown. As can be seen from FIG. 2, in this experimental example, the EGR rate becomes larger as the air-fuel ratio A / F becomes smaller, and when the air-fuel ratio is equal to or less than the theoretical air-fuel ratio (≈14.6), the EGR rate becomes 65% or more.

【0024】図2に示されるようにEGR率を増大する
ことにより空燃比A/Fを小さくしていくとEGR率が
40パーセント付近となり空燃比A/Fが30程度にな
ったときにスモークの発生量が増大を開始する。次い
で、更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると
スモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次
いで更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると
今度はスモークが急激に低下し、EGR率を65パーセ
ント以上とし、空燃比A/Fが15.0付近になるとス
モークがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなく
なる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、またN
x の発生量がかなり低くなる。一方、このときHC,
COの発生量は増大し始める。
As shown in FIG. 2, when the air-fuel ratio A / F is reduced by increasing the EGR rate, the EGR rate becomes around 40%, and when the air-fuel ratio A / F becomes about 30, the smoke of The amount of generation begins to increase. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is made smaller, the amount of smoke generated sharply increases and reaches a peak. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is reduced, the smoke sharply decreases this time, the EGR rate is increased to 65% or more, and the smoke becomes almost zero when the air-fuel ratio A / F is around 15.0. . That is, soot is hardly generated. At this time, the output torque of the engine slightly decreases, and N
The amount of O x generated is considerably low. On the other hand, at this time, HC,
The amount of CO generated starts to increase.

【0025】図3(A)は空燃比A/Fが21付近でス
モークの発生量が最も多いときの燃焼室5内の燃焼圧変
化を示しており、図3(B)は空燃比A/Fが18付近
でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室5内の燃焼
圧の変化を示している。図3(A)と図3(B)とを比
較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零である
図3(B)に示す場合はスモークの発生量が多い図3
(A)に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
FIG. 3 (A) shows the change in combustion pressure in the combustion chamber 5 when the air-fuel ratio A / F is around 21 and the amount of smoke generated is the largest, and FIG. 3 (B) shows the air-fuel ratio A / F. It shows a change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when F is around 18 and the amount of smoke generated is almost zero. As can be seen by comparing FIG. 3 (A) and FIG. 3 (B), in the case shown in FIG. 3 (B) where the amount of smoke generated is almost zero, the amount of smoke generated is large.
It can be seen that the combustion pressure is lower than in the case shown in (A).

【0026】図2および図3に示される実験結果から次
のことが言える。即ち、まず第1に空燃比A/Fが1
5.0以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図2
に示されるようにNOx の発生量がかなり低下する。N
x の発生量が低下したということは燃焼室5内の燃焼
温度が低下していることを意味しており、従って煤がほ
とんど発生しないときには燃焼室5内の燃焼温度が低く
なっていると言える。同じことが図3からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図3(B)に示す状態
では燃焼圧が低くなっており、従ってこのとき燃焼室5
内の燃焼温度は低くなっていることになる。
From the experimental results shown in FIGS. 2 and 3, the following can be said. That is, first of all, the air-fuel ratio A / F is 1
When the amount of smoke generated is 5.0 or less and the amount of smoke is almost zero,
As shown in (3), the amount of NO x generated is considerably reduced. N
The decrease in the amount of generated O x means that the combustion temperature in the combustion chamber 5 is decreased, and therefore, when the soot is hardly generated, the combustion temperature in the combustion chamber 5 is decreased. I can say. The same can be said from FIG. That is, the combustion pressure is low in the state shown in FIG. 3 (B) where almost no soot is generated.
The combustion temperature inside is low.

【0027】第2のスモークの発生量、即ち煤の発生量
がほぼ零になると図2に示されるようにHCおよびCO
の排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成長
せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に
含まれる図4に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族
炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると熱
分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が
集合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際
の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような
形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図4に示
されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで成長す
ることになる。従って、上述したように煤の発生量がほ
ぼ零になると図2に示される如くHCおよびCOの排出
量が増大するがこのときのHCは煤の前駆体又はその前
の状態の炭化水素である。
When the amount of the second smoke, that is, the amount of the soot, becomes almost zero, as shown in FIG. 2, HC and CO
Emissions will increase. This means that hydrocarbons are discharged without growing to soot. That is, linear hydrocarbons and aromatic hydrocarbons contained in the fuel as shown in FIG. 4 are thermally decomposed to form soot precursors when the temperature is raised in a state of oxygen deficiency, and then mainly soot is formed. Soot consisting of a solid with carbon atoms gathered is produced. In this case, the actual soot production process is complicated, and it is not clear what form the soot precursor takes, but in any case, the hydrocarbon as shown in FIG. After that, it will grow to soot. Therefore, as described above, when the amount of soot generated becomes almost zero, the emission amounts of HC and CO increase as shown in FIG. 2. At this time, HC is a soot precursor or a hydrocarbon in the state before it. .

【0028】図2および図3に示される実験結果に基づ
くこれらの考察をまとめると燃焼室5内の燃焼温度が低
いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前
駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室5から排出さ
れることになる。このことについて更に詳細に実験研究
を重ねた結果、燃焼室5内における燃料およびその周囲
のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長過程
が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼
室5内における燃料およびその周囲の温度が或る温度以
上になると煤が生成されることが判明したのである。
Summarizing these considerations based on the experimental results shown in FIGS. 2 and 3, when the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low, the soot generation amount becomes almost zero, and at this time, the soot precursor or the soot precursor The hydrocarbons in this state are discharged from the combustion chamber 5. As a result of further detailed experimental research on this, when the temperature of the fuel and the gas around it in the combustion chamber 5 is below a certain temperature, the soot growth process stops halfway, that is, the soot is generated. It was found that soot was not generated at all and soot was generated when the temperature of the fuel and its surroundings in the combustion chamber 5 reached a certain temperature or higher.

【0029】ところで煤の前駆体の状態で炭化水素の生
成過程が停止するときの燃料およびその周囲の温度、即
ち上述の或る温度は燃料の種類や空燃比の圧縮比等の種
々の要因によって変化するので何度であるかということ
は言えないがこの或る温度はNOx の発生量と深い関係
を有しており、従ってこの或る温度はNOx の発生量か
ら或る程度規定することができる。即ち、EGR率が増
大するほど燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度は低
下し、NOx の発生量が低下する。このときNOx の発
生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤が
ほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はNO
x の発生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったとき
の温度にほぼ一致する。
By the way, the temperature of the fuel and its surroundings when the hydrocarbon production process is stopped in the state of the soot precursor, that is, the above-mentioned certain temperature depends on various factors such as the type of fuel and the compression ratio of the air-fuel ratio. It cannot be said how many times it changes, but this certain temperature has a deep relationship with the amount of NO x produced, and therefore this certain temperature is defined to some extent from the amount of NO x produced. be able to. That is, as the EGR rate increases, the temperature of the fuel during combustion and the gas around it decreases, and the amount of NO x generated decreases. At this time, soot is hardly generated when the amount of NO x generated is about 10 p.pm or less. Therefore, the above certain temperature is NO
It is almost the same as the temperature when the amount of x generation is around 10 p.pm or less.

【0030】一旦、煤が生成されるとこの煤は酸化機能
を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはで
きない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤の前駆体
又はその前の状態で燃焼室5から排出されるか、或いは
煤の形で燃焼室5から排出させるかについては極めて大
きな差がある。本発明において採用されている新たな燃
焼システムは燃焼室5内において煤を生成させることな
く炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態の形でもって
燃焼室5から排出させ、この炭化水素を酸化機能を有す
る触媒により酸化せしめることを核としている。
Once soot is produced, this soot cannot be purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidizing function. On the other hand, the soot precursor or the hydrocarbon in the state before it can be easily purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidizing function. Considering the post-treatment with a catalyst having an oxidizing function as described above, regarding whether the hydrocarbon is discharged from the combustion chamber 5 in the state of the soot precursor or in the state before it, or is discharged from the combustion chamber 5 in the form of soot, There is a huge difference. The new combustion system employed in the present invention allows hydrocarbons to be discharged from the combustion chamber 5 in the form of soot precursors or pre-presence conditions without producing soot in the combustion chamber 5 The core is to oxidize with a catalyst having an oxidizing function.

【0031】さて、煤が生成される前の状態で炭化水素
の成長を停止させるには燃焼室5内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度より
も低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料およ
びその周囲のガス温度を抑制するには燃料が燃焼した際
の燃料周りのガスの吸熱作用が極めて大きく影響するこ
とが判明している。
In order to stop the growth of hydrocarbons before the soot is generated, the temperature of the fuel and the gas around it in the combustion chamber 5 at the time of combustion is set to a temperature lower than the temperature at which the soot is generated. It needs to be suppressed. In this case, it has been found that, in order to suppress the temperature of the fuel and the gas around it, the endothermic action of the gas around the fuel when the fuel burns has an extremely large effect.

【0032】即ち、燃料周りに空気しか存在しないと蒸
発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃焼す
る。この場合、燃料から離れている空気の温度はさほど
上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高くな
る。即ち、このときには燃料から離れている空気の燃料
の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合には
燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃焼熱
を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。
That is, when only air exists around the fuel, the evaporated fuel immediately reacts with oxygen in the air and burns. In this case, the temperature of the air separated from the fuel does not rise so much, and only the temperature around the fuel locally becomes extremely high. That is, at this time, the endothermic action of the combustion heat of the fuel of the air separated from the fuel is hardly performed. In this case, since the combustion temperature locally becomes extremely high, the unburned hydrocarbons that have received this heat of combustion generate soot.

【0033】一方、多量の不活性ガスと少量の空気の混
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。
On the other hand, the situation is slightly different when the fuel is present in a mixed gas of a large amount of inert gas and a small amount of air.
In this case, the evaporated fuel diffuses into the surroundings, reacts with oxygen mixed in the inert gas, and burns. In this case, the combustion heat is absorbed by the surrounding inert gas, so that the combustion temperature does not rise so much. That is, the combustion temperature can be kept low. That is, the presence of the inert gas plays an important role in suppressing the combustion temperature, and the combustion temperature can be suppressed low by the endothermic action of the inert gas.

【0034】この場合、燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそ
うするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量
が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不
活性ガス量はそれに伴って増大することになる。なお、
この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用が強
力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが好ま
しいことになる。この点、CO2 やEGRガスは比較的
比熱が大きいので不活性ガスとしてEGRガスを用いる
ことは好ましいと言える。
In this case, in order to suppress the temperature of the fuel and the gas around it to a temperature lower than the temperature at which soot is produced, an amount of inert gas sufficient to absorb the amount of heat required to do so is required. . Therefore, if the fuel amount increases, the required amount of inert gas also increases accordingly. In addition,
In this case, the larger the specific heat of the inert gas, the stronger the endothermic action, so that the inert gas is preferably a gas having a large specific heat. In this respect, since CO 2 and EGR gas have relatively large specific heat, it can be said that it is preferable to use EGR gas as the inert gas.

【0035】図5は不活性ガスとしてEGRガスを用
い、EGRガスの冷却度合を変えたときのEGR率とス
モークとの関係を示している。即ち、図5において曲線
AはEGRガスを強力に冷却してEGRガス温をほぼ9
0℃に維持した場合を示しており、曲線Bは小型の冷却
装置でEGRガスを冷却した場合を示しており、曲線C
はEGRガスを強制的に冷却していない場合を示してい
る。
FIG. 5 shows the relationship between the EGR rate and smoke when EGR gas is used as the inert gas and the cooling degree of the EGR gas is changed. That is, in FIG. 5, the curve A strongly cools the EGR gas to bring the EGR gas temperature to about 9
The curve B shows the case where the EGR gas is cooled by a small cooling device, and the curve C shows the case where the temperature is maintained at 0 ° C.
Indicates the case where the EGR gas is not forcibly cooled.

【0036】図5の曲線Aで示されるようにEGRガス
を強力に冷却した場合にはEGR率が50パーセントよ
りも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この
場合にはEGR率をほぼ55パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。一方、図5の曲線Bで示さ
れるようにEGRガスを少し冷却した場合にはEGR率
が50パーセントよりも少し高いところで煤の発生量が
ピークとなり、この場合にはEGR率をほぼ65パーセ
ント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。
As shown by the curve A in FIG. 5, when the EGR gas is strongly cooled, the soot generation amount peaks when the EGR rate is slightly lower than 50%, and in this case, the EGR rate is almost 55. Almost no soot is generated if the percentage is exceeded. On the other hand, as shown by the curve B in FIG. 5, when the EGR gas is slightly cooled, the soot generation amount reaches a peak when the EGR rate is slightly higher than 50%. In this case, the EGR rate is approximately 65% or more. If so, soot is hardly generated.

【0037】また、図5の曲線Cで示されるようにEG
Rガスを強制的に冷却していない場合にはEGR率が5
5パーセントの付近で煤の発生量がピークとなり、この
場合にはEGR率をほぼ70パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。なお、図5は機関負荷が比
較的高いときのスモークの発生量を示しており、機関負
荷が小さくなると煤の発生量がピークとなるEGR率は
若干低下し、煤がほとんど発生しなくなるEGR率の下
限も若干低下する。このような煤がほとんど発生しなく
なるEGR率の下限はEGRガスの冷却度合や機関負荷
に応じて変化する。
Further, as shown by the curve C in FIG. 5, EG
When the R gas is not forcibly cooled, the EGR rate is 5
The soot generation amount peaks near 5%, and in this case, if the EGR rate is set to approximately 70% or more, soot is hardly generated. Note that FIG. 5 shows the amount of smoke generated when the engine load is relatively high, and the EGR rate at which the amount of soot generated peaks when the engine load decreases and the EGR rate at which soot almost does not occur decreases. The lower limit of is also slightly lowered. The lower limit of the EGR rate at which such soot hardly occurs changes depending on the cooling degree of the EGR gas and the engine load.

【0038】図6は不活性ガスとしてEGRガスを用い
た場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要
なEGRガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガス
量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のEGRガス
の割合を示している。なお、図6において縦軸は燃焼室
5内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Yは
過給が行われないときに燃焼室5内に吸入しうる全吸入
ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示してい
る。
FIG. 6 shows a mixture of EGR gas and air required to bring the temperature of the fuel and its surrounding gas at the time of combustion to a temperature lower than the temperature at which soot is produced when EGR gas is used as the inert gas. The amount of gas, the ratio of air in this mixed gas amount, and the ratio of EGR gas in this mixed gas are shown. Note that, in FIG. 6, the vertical axis represents the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5, and the chain line Y represents the total intake gas amount that can be sucked into the combustion chamber 5 when supercharging is not performed. ing. The horizontal axis shows the required load.

【0039】図6を参照すると空気の割合、即ち混合ガ
ス中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるの
に必要な空気量を示している。即ち、図6に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図6においてEGRガスの割合、即ち混合
ガス中のEGRガス量は噴射燃料が燃焼せしめられたと
きに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される温
度よりも低い温度にするのに必要最低限のEGRガス量
を示している。このEGRガス量はEGR率で表すとほ
ぼ55パーセント以上であり、図6に示す実施例では7
0パーセント以上である。即ち、燃焼室5内に吸入され
た全吸入ガス量を図6において実線Xとし、この全吸入
ガス量Xのうちの空気量とEGRガス量との割合を図6
に示すような割合にすると燃料およびその周囲のガス温
度は煤が生成される温度よりも低い温度となり、斯くし
て煤が全く発生しなくなる。また、このときのNOx
生量は10p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従ってN
x の発生量は極めて少量となる。
Referring to FIG. 6, the ratio of air, that is, the amount of air in the mixed gas, shows the amount of air required to completely burn the injected fuel. That is, in the case shown in FIG. 6, the ratio between the air amount and the injected fuel amount is the theoretical air-fuel ratio. On the other hand, in FIG. 6, the ratio of EGR gas, that is, the amount of EGR gas in the mixed gas is set so that when the injected fuel is burned, the temperature of the fuel and its surrounding gas is lower than the temperature at which soot is formed. The minimum required EGR gas amount is shown. This EGR gas amount is approximately 55% or more when expressed by the EGR rate, and is 7 in the embodiment shown in FIG.
It is 0% or more. That is, the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5 is shown by a solid line X in FIG. 6, and the ratio of the air amount and the EGR gas amount in the total intake gas amount X is shown in FIG.
When the ratio is as shown in (1), the temperature of the fuel and the gas around it becomes lower than the temperature at which soot is generated, and thus soot is not generated at all. Further, the amount of NO x generated at this time is around 10 p.pm or less, so N
The amount of O x generated is extremely small.

【0040】燃料噴射量が増大すれば燃料が燃焼した際
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はEGRガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図6に示されるようにEGRガス量は噴射燃
料量が増大するにつれて増大せしめなければならない。
即ち、EGRガス量は要求負荷が高くなるにつれて増大
する必要がある。
When the fuel injection amount increases, the heat generation amount when the fuel burns increases. Therefore, in order to maintain the temperature of the fuel and the gas around it at a temperature lower than the temperature at which soot is generated, heat generated by the EGR gas is used. The amount of absorption must be increased. Therefore, as shown in FIG. 6, the EGR gas amount must be increased as the injected fuel amount is increased.
That is, the EGR gas amount needs to increase as the required load increases.

【0041】ところで過給が行われていない場合には燃
焼室5内に吸入される全吸入ガス量Xの上限はYであ
り、従って図6において要求負荷がL0 よりも大きい領
域では要求負荷が大きくなるにつれてEGRガス割合を
低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持することが
できない。云い換えると過給が行われていない場合に要
求負荷がL0 よりも大きい領域において空燃比を理論空
燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高くなるに
つれてEGR率が低下し、斯くして要求負荷がL 0 より
も大きい領域では燃料およびその周囲のガス温度を煤が
生成される温度よりも低い温度に維持しえなくなる。
By the way, when supercharging is not performed,
The upper limit of the total intake gas amount X drawn into the baking chamber 5 is Y.
Therefore, the required load is L in FIG.0Greater than
In the region, the EGR gas ratio is increased as the required load increases.
It is possible to maintain the air-fuel ratio at the theoretical air-fuel ratio unless it is decreased.
Can not. In other words, it is necessary when supercharging is not done.
Load demand is L0The theoretical air-fuel ratio in a region larger than
If you try to maintain the fuel ratio, the required load will increase.
As a result, the EGR rate decreases, so the required load is L 0Than
In a large area, the temperature of the fuel and the gas around it is sooted
It cannot be maintained below the temperature at which it is produced.

【0042】ところが図1に示されるようにEGR通路
29を介して過給機の入口側即ち排気ターボチャージャ
15の空気吸込管17内にEGRガスを再循環させると
要求負荷がL0 よりも大きい領域においてEGR率を5
5パーセント以上、例えば70パーセントに維持するこ
とができ、斯くして燃料およびその周囲のガス温度を煤
が生成される温度よりも低い温度に維持することができ
る。即ち、空気吸込管17内におけるEGR率が例えば
70パーセントになるようにEGRガスを再循環させれ
ば排気ターボチャージャ15のコンプレッサ16により
昇圧された吸入ガスのEGR率も70パーセントとな
り、斯くしてコンプレッサ16により昇圧しうる限度ま
で燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度
よりも低い温度に維持することができる。従って、低温
燃焼を生じさせることのできる機関の運転領域を拡大す
ることができることになる。要求負荷がL0 よりも大き
い領域でEGR率を55パーセント以上にする際にはE
GR制御弁31が全開せしめられ、スロットル弁20が
若干閉弁せしめられる。
However, as shown in FIG. 1, when EGR gas is recirculated to the inlet side of the supercharger, that is, the air suction pipe 17 of the exhaust turbocharger 15 via the EGR passage 29, the required load is larger than L 0. EGR rate is 5 in the region
It can be maintained above 5 percent, for example 70 percent, thus maintaining the fuel and surrounding gas temperatures below the temperature at which soot is produced. That is, if the EGR gas is recirculated so that the EGR rate in the air suction pipe 17 becomes, for example, 70%, the EGR rate of the intake gas boosted by the compressor 16 of the exhaust turbocharger 15 also becomes 70%. The temperature of the fuel and the gas around it can be maintained below the temperature at which soot is produced, up to the limit that can be boosted by the compressor 16. Therefore, the operating range of the engine capable of producing the low temperature combustion can be expanded. When the EGR rate is set to 55% or more in the region where the required load is larger than L 0 , E
The GR control valve 31 is fully opened and the throttle valve 20 is slightly closed.

【0043】前述したように図6は燃料を理論空燃比の
もとで燃焼させる場合を示しているが空気量を図6に示
される空気量よりも少なくしても、即ち空燃比をリッチ
にしても煤の発生を阻止しつつNOx の発生量を10p.
p.m 前後又はそれ以下にすることができ、また空気量を
図6に示される空気量よりも多くしても、即ち空燃比の
平均値を17から18のリーンにしても煤の発生を阻止
しつつNOx の発生量を10p.p.m 前後又はそれ以下に
することができる。
As described above, FIG. 6 shows the case where the fuel is burned under the stoichiometric air-fuel ratio. However, even if the air amount is made smaller than that shown in FIG. 6, that is, the air-fuel ratio is made rich. However, while preventing the generation of soot, the amount of NO x generated is 10 p .
It can be around pm or less, and even if the air amount is made larger than that shown in FIG. 6, that is, the average value of the air-fuel ratio is lean from 17 to 18, the soot generation is prevented. Meanwhile, the amount of NO x generated can be set to around 10 p.pm or less.

【0044】即ち、空燃比がリッチにされると燃料が過
剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているために
過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が生成される
ことがない。また、このときNOx も極めて少量しか発
生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき、或いは空
燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高くなれば少量
の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が低い温度に抑
制されているので煤は全く生成されない。更に、NOx
も極めて少量しか発生しない。
That is, when the air-fuel ratio is made rich, the fuel becomes excessive, but since the combustion temperature is suppressed to a low temperature, the excessive fuel does not grow to soot, and soot is generated. There is no. Further, at this time, a very small amount of NO x is generated. On the other hand, when the average air-fuel ratio is lean, or even when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, a small amount of soot is generated if the combustion temperature becomes high, but in the present invention the combustion temperature is suppressed to a low temperature, soot Not generated at all. Furthermore, NO x
Also produces only a very small amount.

【0045】このように、低温燃焼が行われているとき
には空燃比にかかわらずに、即ち空燃比がリッチであろ
うと、理論空燃比であろうと、或いは平均空燃比がリー
ンであろうと煤が発生されず、NOx の発生量が極めて
少量となる。従って燃料消費率の向上を考えるとこのと
き平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。
Thus, when low temperature combustion is performed, soot is generated regardless of the air-fuel ratio, that is, whether the air-fuel ratio is rich, the stoichiometric air-fuel ratio, or the average air-fuel ratio is lean. However, the amount of NO x generated is extremely small. Therefore, considering the improvement of the fuel consumption rate, it can be said that it is preferable to make the average air-fuel ratio lean at this time.

【0046】ところで燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制しうるのは燃焼による発熱量が比較
的少ない機関中低負荷運転時に限られる。従って本発明
による実施例では機関中低負荷運転時には燃焼時の燃料
およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停
止する温度以下に抑制して第1の燃焼、即ち低温燃焼を
行うようにし、機関高負荷運転時には第2の燃焼、即ち
従来より普通に行われている燃焼を行うようにしてい
る。なお、ここで第1の燃焼、即ち低温燃焼とはこれま
での説明から明らかなように煤の発生量がピークとなる
不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤が
ほとんど発生しない燃焼のことを言い、第2の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量がピ
ークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量
が少ない燃焼のことを言う。
By the way, the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber can be suppressed to a temperature below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway only when the engine is operating at low load, where the calorific value of combustion is relatively small. To be Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the engine is operated at low load, the temperature of the fuel and the gas around it during combustion is suppressed below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, and the first combustion, that is, low temperature combustion is performed. In addition, the second combustion, that is, the combustion normally performed from the conventional one, is performed during the engine high load operation. It should be noted that here, the first combustion, that is, low temperature combustion, as is clear from the above description, the amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the amount of inert gas at which the amount of soot generated peaks, and soot is almost generated. The second combustion, that is, the combustion that is normally performed conventionally, is the combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is less than the amount of inert gas at which the soot generation peaks. Say

【0047】図7は第1の燃焼、即ち低温燃焼が行われ
る第1の運転領域Iと、第2の燃焼、即ち従来の燃焼方
法による燃焼が行われる第2の運転領域IIとを示してい
る。なお、図7において縦軸Lはアクセルペダル50の
踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Nは機関回
転数を示している。また、図7においてX(N)は第1
の運転領域Iと第2の運転領域IIとの第1の境界を示し
ており、Y(N)は第1の運転領域Iと第2の運転領域
IIとの第2の境界を示している。第1の運転領域Iから
第2の運転領域IIへの運転領域の変化判断は第1の境界
X(N)に基づいて行われ、第2の運転領域IIから第1
の運転領域Iへの運転領域の変化判断は第2の境界Y
(N)に基づいて行われる。
FIG. 7 shows the first operating region I where the first combustion, that is, the low temperature combustion is performed, and the second operating region II where the second combustion, that is, the combustion by the conventional combustion method is performed. There is. In FIG. 7, the vertical axis L represents the depression amount of the accelerator pedal 50, that is, the required load, and the horizontal axis N represents the engine speed. Further, in FIG. 7, X (N) is the first
Shows the first boundary between the operating region I and the second operating region II, where Y (N) is the first operating region I and the second operating region.
The second boundary with II is shown. The determination of the change of the operating region from the first operating region I to the second operating region II is made based on the first boundary X (N), and the change from the second operating region II to the first operating region II is performed.
The determination of the change of the operating range to the operating range I of the second boundary Y
It is performed based on (N).

【0048】即ち、機関の運転状態が第1の運転領域I
にあって低温燃焼が行われているときに要求負荷Lが機
関回転数Nの関数である第1の境界X(N)を越えると
運転領域が第2の運転領域IIに移ったと判断され、従来
の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Lが
機関回転数Nの関数である第2の境界Y(N)よりも低
くなると運転領域が第1の運転領域Iに移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。
That is, the operating state of the engine is the first operating region I.
If the required load L exceeds the first boundary X (N) which is a function of the engine speed N during low temperature combustion, it is determined that the operating region has moved to the second operating region II. Combustion is performed by a conventional combustion method. Next, when the required load L becomes lower than the second boundary Y (N) which is a function of the engine speed N, it is determined that the operating region has moved to the first operating region I, and low temperature combustion is performed again.

【0049】このように第1の境界X(N)と第1の境
界X(N)よりも低負荷側の第2の境界Y(N)との二
つの境界を設けたのは次の二つの理由による。第1の理
由は、第2の運転領域IIの高負荷側では比較的燃焼温度
が高く、このとき要求負荷Lが第1の境界X(N)より
低くなったとしてもただちに低温燃焼を行えないからで
ある。即ち、要求負荷Lがかなり低くなったとき、即ち
第2の境界Y(N)よりも低くなったときでなければた
だちに低温燃焼が開始されないからである。第2の理由
は第1の運転領域Iと第2の運転領域II間の運転領域の
変化に対してヒステリシスを設けるためである。
In this way, the two boundaries of the first boundary X (N) and the second boundary Y (N) on the low load side of the first boundary X (N) are provided as follows. For one reason. The first reason is that the combustion temperature is relatively high on the high load side of the second operating region II, and at this time, even if the required load L becomes lower than the first boundary X (N), low temperature combustion cannot be immediately performed. Because. That is, the low temperature combustion does not start immediately unless the required load L becomes considerably low, that is, when it becomes lower than the second boundary Y (N). The second reason is that hysteresis is provided for changes in the operating region between the first operating region I and the second operating region II.

【0050】ところで機関の運転領域が第1の運転領域
Iにあって低温燃焼が行われているときには煤はほとん
ど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又はそ
の前の状態の形でもって燃焼室5から排出される。この
とき燃焼室5から排出された未燃炭化水素は後に詳述す
るNOx 吸収剤により酸化され浄化される。図8は空燃
比センサ27の出力を示している。図8に示されるよう
に空燃比センサ27の出力電流Iは空燃比A/Fに応じ
て変化する。従って空燃比センサ27の出力電流Iから
空燃比を知ることができる。
By the way, when the engine operating region is in the first operating region I and low temperature combustion is performed, soot is scarcely generated, and instead, unburned hydrocarbon is in a soot precursor or a state before it. It is discharged from the combustion chamber 5 in shape. At this time, the unburned hydrocarbons discharged from the combustion chamber 5 are oxidized and purified by the NO x absorbent described in detail later. FIG. 8 shows the output of the air-fuel ratio sensor 27. As shown in FIG. 8, the output current I of the air-fuel ratio sensor 27 changes according to the air-fuel ratio A / F. Therefore, the air-fuel ratio can be known from the output current I of the air-fuel ratio sensor 27.

【0051】次に図9を参照しつつ第1の運転領域Iお
よび第2の運転領域IIにおける運転制御について概略的
に説明する。図9は要求負荷Lに対するスロットル弁2
0の開度、EGR制御弁31の開度、EGR率、空燃
比、噴射時期および噴射量を示している。図9に示され
るように要求負荷Lの低い第1の運転領域Iではスロッ
トル弁20の開度は要求負荷Lが高くなるにつれて全閉
近くから2/3開度程度まで徐々に増大せしめられ、E
GR制御弁31の開度は要求負荷Lが高くなるにつれて
全閉近くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、
図9に示される例では第1の運転領域IではEGR率が
ほぼ70パーセントとされており、空燃比はわずかばか
りリーンなリーン空燃比とされている。言い換えると第
1の運転領域IではEGR率がほぼ70パーセントとな
り、空燃比がわずかばかりリーンなリーン空燃比となる
ようにスロットル弁20の開度およびEGR制御弁31
の開度が制御される。また、第1の運転領域Iでは圧縮
上死点TDC前に燃料噴射が行われる。この場合、噴射
開始時期θSは要求負荷Lが高くなるにつれて遅くな
り、噴射完了時期θEも噴射開始時期θSが遅くなるに
つれて遅くなる。
Next, the operation control in the first operation region I and the second operation region II will be schematically described with reference to FIG. FIG. 9 shows the throttle valve 2 for the required load L.
The opening degree of 0, the opening degree of the EGR control valve 31, the EGR rate, the air-fuel ratio, the injection timing and the injection amount are shown. As shown in FIG. 9, in the first operating region I where the required load L is low, the opening degree of the throttle valve 20 is gradually increased from near full closing to about 2/3 opening degree as the required load L increases. E
The opening degree of the GR control valve 31 is gradually increased from near full close to full open as the required load L increases. Also,
In the example shown in FIG. 9, the EGR rate is set to approximately 70% in the first operating region I, and the air-fuel ratio is made slightly lean. In other words, in the first operating region I, the EGR rate becomes approximately 70%, and the opening degree of the throttle valve 20 and the EGR control valve 31 are adjusted so that the air-fuel ratio becomes a slightly lean lean air-fuel ratio.
The opening degree of is controlled. Further, in the first operation region I, fuel injection is performed before the compression top dead center TDC. In this case, the injection start timing θS becomes late as the required load L becomes high, and the injection completion timing θE also becomes late as the injection start timing θS becomes late.

【0052】なお、アイドリング運転時にはスロットル
弁20は全閉近くまで閉弁され、このときEGR制御弁
31も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁2
0を全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室5内の圧
力が低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が
小さくなるとピストン4による圧縮仕事が小さくなるた
めに機関本体1の振動が小さくなる。即ち、アイドリン
グ運転時には機関本体1の振動を抑制するためにスロッ
トル弁20が全閉近くまで閉弁せしめられる。
During the idling operation, the throttle valve 20 is closed close to the fully closed state, and at this time, the EGR control valve 31 is also closed close to the fully closed state. Throttle valve 2
When 0 is closed to near full closure, the pressure in the combustion chamber 5 at the beginning of compression becomes low and the compression pressure becomes small. When the compression pressure becomes small, the compression work by the piston 4 becomes small, so that the vibration of the engine body 1 becomes small. That is, during idling operation, the throttle valve 20 is closed close to the fully closed state in order to suppress the vibration of the engine body 1.

【0053】一方、機関の運転領域が第1の運転領域I
から第2の運転領域IIに変わるとスロットル弁20の開
度が2/3開度程度から全開方向へステップ状に増大せ
しめられる。このとき図9に示す例ではEGR率がほぼ
70パーセントから40パーセント以下までステップ状
に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされ
る。即ち、EGR率が多量のスモークを発生するEGR
率範囲(図5)を飛び越えるので機関の運転領域が第1
の運転領域Iから第2の運転領域IIに変わるときに多量
のスモークが発生することがない。
On the other hand, the operating region of the engine is the first operating region I.
When changing from the second operating range II to the second operating range II, the opening degree of the throttle valve 20 is increased stepwise from about 2/3 opening degree toward the full opening direction. At this time, in the example shown in FIG. 9, the EGR rate is reduced stepwise from approximately 70% to 40% or less, and the air-fuel ratio is increased stepwise. That is, the EGR that produces a large amount of smoke with an EGR rate
The operating range of the engine is the first because the rate range (Fig. 5) is skipped.
A large amount of smoke does not occur when changing from the operating region I to the second operating region II.

【0054】第2の運転領域IIでは従来から行われてい
る燃焼が行われる。この第2の運転領域IIではスロット
ル弁20は一部を除いて全開状態に保持され、EGR制
御弁31の開度は要求負荷Lが高くなると次第に小さく
される。また、この運転領域IIではEGR率は要求負荷
Lが高くなるほど低くなり、空燃比は要求負荷Lが高く
なるほど小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Lが高
くなってもリーン空燃比とされる。また、第2の運転領
域IIでは噴射開始時期θSは圧縮上死点TDC付近とさ
れる。
In the second operating region II, the conventional combustion is performed. In the second operating region II, the throttle valve 20 is kept fully open except for a part, and the opening degree of the EGR control valve 31 is gradually reduced as the required load L increases. Further, in this operating region II, the EGR rate becomes lower as the required load L becomes higher, and the air-fuel ratio becomes smaller as the required load L becomes higher. However, the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio even if the required load L becomes high. Further, in the second operation region II, the injection start timing θS is set near the compression top dead center TDC.

【0055】図10(A)は第1の運転領域Iにおける
目標空燃比A/Fを示している。図10(A)におい
て、A/F=15.5,A/F=16,A/F=17,
A/F=18で示される各曲線は夫々目標空燃比が1
5.5,16,17,18であるときを示しており、各
曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図10
(A)に示されるように第1の運転領域Iでは空燃比が
リーンとなっており、更に第1の運転領域Iでは要求負
荷Lが低くなるほど目標空燃比A/Fがリーンとされ
る。
FIG. 10A shows the target air-fuel ratio A / F in the first operating region I. In FIG. 10A, A / F = 15.5, A / F = 16, A / F = 17,
Each of the curves indicated by A / F = 18 has a target air-fuel ratio of 1
The values are 5.5, 16, 17, and 18, and the air-fuel ratio between the curves is determined by proportional distribution. Figure 10
As shown in (A), the air-fuel ratio is lean in the first operating region I, and in the first operating region I, the target air-fuel ratio A / F is leaner as the required load L is lower.

【0056】即ち、要求負荷Lが低くなるほど燃焼によ
る発熱量が少なくなる。従って要求負荷Lが低くなるほ
どEGR率を低下させても低温燃焼を行うことができ
る。EGR率を低下させると空燃比は大きくなり、従っ
て図10(A)に示されるように要求負荷Lが低くなる
につれて目標空燃比A/Fが大きくされる。目標空燃比
A/Fが大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってで
きる限り空燃比をリーンにするために本発明による実施
例では要求負荷Lが低くなるにつれて目標空燃比A/F
が大きくされる。
That is, the lower the required load L, the smaller the amount of heat generated by combustion. Therefore, as the required load L decreases, low temperature combustion can be performed even if the EGR rate is decreased. When the EGR rate is decreased, the air-fuel ratio becomes large, so that the target air-fuel ratio A / F becomes larger as the required load L becomes lower as shown in FIG. 10 (A). The fuel consumption rate increases as the target air-fuel ratio A / F increases, and therefore, in order to make the air-fuel ratio as lean as possible, in the embodiment of the present invention, the target air-fuel ratio A / F decreases as the required load L decreases.
Is increased.

【0057】なお、図10(A)に示される目標空燃比
A/Fは図10(B)に示されるように要求負荷Lおよ
び機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM4
2内に記憶されている。また、空燃比を図10(A)に
示す目標空燃比A/Fとするのに必要なスロットル弁2
0の目標開度STが図11(A)に示されるように要求
負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予
めROM42内に記憶されており、空燃比を図10
(A)に示す目標空燃比A/Fとするのに必要なEGR
制御弁31の目標開度SEが図11(B)に示されるよ
うに要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップ
の形で予めROM42内に記憶されており、空燃比を図
10(A)に示す目標空燃比A/Fとするのに必要な目
標噴射燃料量Qが図12に示されるように要求負荷Lお
よび機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM
42内に記憶されている。
The target air-fuel ratio A / F shown in FIG. 10A is a ROM 4 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. 10B.
It is stored in 2. In addition, the throttle valve 2 necessary for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG.
The target opening degree ST of 0 is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG.
EGR required to achieve the target air-fuel ratio A / F shown in (A)
The target opening degree SE of the control valve 31 is previously stored in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. 11 (B), and the air-fuel ratio is shown in FIG. The target injection fuel amount Q required to obtain the target air-fuel ratio A / F shown in () is stored in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG.
It is stored in 42.

【0058】図13(A)は第2の燃焼、即ち従来の燃
焼方法による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比A
/Fを示している。なお、図13(A)においてA/F
=24,A/F=35,A/F=45,A/F=60で
示される各曲線は夫々目標空燃比24,35,45,6
0を示している。図13(A)に示される目標空燃比A
/Fは図13(B)に示されるように要求負荷Lおよび
機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM42
内に記憶されている。また、空燃比を図13(A)に示
す目標空燃比A/Fとするのに必要なスロットル弁20
の目標開度STが図14(A)に示されるように要求負
荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予め
ROM42内に記憶されており、空燃比を図13(A)
に示す目標空燃比A/Fとするのに必要なEGR制御弁
31の目標開度SEが図14(B)に示されるように要
求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で
予めROM42内に記憶されており、空燃比を図13
(A)に示す目標空燃比A/Fとするのに必要な目標噴
射燃料量Qが図15に示されるように要求負荷Lおよび
機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM42
内に記憶されている。
FIG. 13A shows the target air-fuel ratio A when the second combustion, that is, the normal combustion by the conventional combustion method is performed.
/ F is shown. In addition, in FIG.
= 24, A / F = 35, A / F = 45, and A / F = 60, the respective curves indicated by the target air-fuel ratios of 24, 35, 45, 6 respectively.
0 is shown. Target air-fuel ratio A shown in FIG.
13 / F is a ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N, as shown in FIG.
It is stored in. In addition, the throttle valve 20 necessary for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG.
The target opening degree ST is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. 14 (A), and the air-fuel ratio is shown in FIG. 13 (A).
The target opening degree SE of the EGR control valve 31 required to achieve the target air-fuel ratio A / F shown in FIG. 14 is previously shown in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. 14 (B). It is stored in the ROM 42 and the air-fuel ratio is shown in FIG.
The target injection fuel amount Q required to achieve the target air-fuel ratio A / F shown in (A) is a ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG.
It is stored in.

【0059】ところで図1においてケーシング26内に
はNOx 吸収剤25が配置されている。NOx 吸収剤2
5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C
sのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムC
a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なくとも一つと、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、燃焼室5およびNOx 吸収剤25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NOx
吸収剤25への流入排気ガスの空燃比と称するとこのN
x 吸収剤25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、流入排気ガスの空燃比が理論空燃
比又はリッチになると吸収したNOx を放出するNOx
の吸放出作用を行う。
By the way, in FIG. 1, the NO x absorbent 25 is arranged in the casing 26. NO x absorbent 2
5 is, for example, alumina as a carrier, and potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium C are supported on the carrier.
Alkali metals such as s, barium Ba, calcium C
At least one selected from alkaline earths such as a, lanthanum La, and rare earths such as yttrium Y and a noble metal such as platinum Pt are supported. The ratio of air and fuel (hydrocarbons) supplied into the engine intake passage, the combustion chamber 5 and the exhaust passage upstream of the NO x absorbent 25 is calculated as NO x.
When called the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25, this N
O x absorbent 25 absorbs the NO x when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas to release NO x absorbed and becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich NO x
It absorbs and releases.

【0060】このNOx 吸収剤25を機関排気通路内に
配置すればNOx 吸収剤25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16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 this NO x absorbent 25 is arranged in the engine exhaust passage, the NO x absorbent 25 actually performs the action of absorbing and releasing NO x , but the detailed mechanism of this action of absorbing and releasing some parts is not clear. . However, it is considered that this absorbing and releasing action is performed by the mechanism shown in FIG. Next, this mechanism will be described by taking the case where platinum Pt and barium Ba are supported on the carrier as an example, but the same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths and rare earths.

【0061】図1に示される圧縮着火式内燃機関では通
常燃焼室5における空燃比がリーンの状態で燃焼が行わ
れる。このように空燃比がリーンの状態で燃焼が行われ
ている場合には排気ガス中の酸素濃度は高く、このとき
には図16(A)に示されるようにこれら酸素O2 がO
2 - 又はO2-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
2-と反応し、NO2となる(2NO+O2 →2N
2 )。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16(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25内に吸収される。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NO
2 が吸収剤内に吸収されて硝酸イオンNO3 - が生成さ
れる。
In the compression ignition type internal combustion engine shown in FIG. 1, combustion is normally performed in a state where the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is lean. Thus the oxygen concentration in the exhaust gas when the air-fuel ratio is performed is combusted in a lean state is high, these oxygen O 2 as is shown in FIG. 16 (A) at this time O
It attaches to the surface of platinum Pt in the form of 2 or O 2− . on the other hand,
NO in the inflowing exhaust gas reacts with O 2 or O 2 on the surface of platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2N
O 2 ). Then, a part of the generated NO 2 is oxidized on the platinum Pt and absorbed in the absorbent to be barium oxide BaO.
As shown in FIG. 16 (A), it diffuses into the absorbent in the form of nitrate ion NO 3 while being bound with. In this way, NO x is absorbed in the NO x absorbent 25. As long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high, NO 2 is produced on the surface of platinum Pt, and unless the NO x absorption capacity of the absorbent is saturated, NO 2 is generated.
2 is absorbed in the absorbent to produce nitrate ion NO 3 .

【0062】一方、流入排気ガスの空燃比がリッチにさ
れると流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、その結果白
金Ptの表面でのNO2 の生成量が低下する。NO2
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NO
2 の形で吸収剤から放出される。このときNOx 吸収剤
25から放出されたNOx は図16(B)に示されるよ
うに流入排気ガス中に含まれる多量の未燃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
がリッチにされると短時間のうちにNO x 吸収剤25か
らNOx が放出され、しかもこの放出されたNOx が還
元されるために大気中にNOx が排出されることはな
い。
On the other hand, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich.
Oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, resulting in white
NO on the surface of gold Pt2The production amount of is reduced. NO2of
If the amount of production decreases, the reaction goes in the opposite direction (NO3 -→ NO2)
And thus the nitrate ion NO in the absorbent3 -Is NO
2Is released from the absorbent in the form of. NO at this timexAbsorbent
NO released from 25xIs shown in Figure 16 (B).
A large amount of unburned HC and CO contained in the inflowing exhaust gas
Reacted and reduced. In this way, the platinum Pt
NO on the surface2When there is no longer any absorbent
Heto NO2Is released. Therefore, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas
Is made rich, it will be NO in a short time. xAbsorbent 25?
Et NOxIs released, and this released NOxIs returned
NO in the atmosphere to be sourcedxIs never emitted
Yes.

【0063】なお、この場合、流入排気ガスの空燃比を
理論空燃比にしてもNOx 吸収剤25からNOx が放出
される。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25からNOx が徐々に
しか放出されないためにNO x 吸収剤25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。
In this case, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is
NO even at the theoretical air-fuel ratioxAbsorbent 25 to NOxIs released
To be done. However, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is
NO in case of ratioxAbsorbent 25 to NOxGradually
NO because it is only released xAbsorbed by the absorbent 25
All NOxIt takes a little longer time to release.

【0064】上述したようにNOx 吸収剤25は白金P
tのような貴金属を含んでおり、従ってNOx 吸収剤2
5は酸化機能を有している。一方、前述したように機関
の運転状態が第1の運転領域Iにあって低温燃焼が行わ
れているときには煤はほとんど発生せず、その代り未燃
炭化水素が煤の前駆体又はその前の状態の形でもって燃
焼室5から排出される。ところが上述した如くNOx
収剤25は酸化機能を有しており、従ってこのとき燃焼
室5から排出された未燃炭化水素はNOx 吸収剤25に
より良好に酸化せしめられることになる。
As described above, the NO x absorbent 25 is platinum P
It contains a noble metal such as t and is therefore a NO x absorbent 2
5 has an oxidizing function. On the other hand, as described above, when the engine operating condition is in the first operating region I and the low temperature combustion is performed, soot is hardly generated, and instead, the unburned hydrocarbon is the precursor of soot or the soot precursor. It is discharged from the combustion chamber 5 in the form of a state. However, as described above, the NO x absorbent 25 has an oxidizing function, and therefore the unburned hydrocarbons discharged from the combustion chamber 5 at this time are satisfactorily oxidized by the NO x absorbent 25.

【0065】ところでNOx 吸収剤25のNOx 吸収能
力には限界があり、NOx 吸収剤25のNOx 吸収能力
が飽和する前にNOx 吸収剤25からNOx を放出させ
る必要がある。そのためにはNOx 吸収剤25に吸収さ
れているNOx 量を推定する必要がある。そこで本発明
による実施例では第1の燃焼が行われているときの単位
時間当りのNOx 吸収量Aを要求負荷Lおよび機関回転
数Nの関数として図17(A)に示すようなマップの形
で予め求めておき、第2の燃焼が行われているときの単
位時間当りのNOx 吸収量Bを要求負荷Lおよび機関回
転数Nの関数として図17(B)に示すようなマップの
形で予め求めておき、これら単位時間当りのNOx 吸収
量A,Bを積算することによってNOx 吸収剤25に吸
収されているNOx 量ΣNOXを推定するようにしてい
る。
By the way the absorption of NO x capacity of the NO x absorbent 25 is limited, absorption of NO x capacity of the NO x absorbent 25 needs to release the NO x from the NO x absorbent 25 before saturation. For this purpose it is necessary to estimate the amount of NO x is absorbed in the NO x absorbent 25. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the NO x absorption amount A per unit time when the first combustion is being performed is plotted as a function of the required load L and the engine speed N on a map as shown in FIG. 17B as a function of the required load L and the engine speed N, the NO x absorption amount B per unit time when the second combustion is being performed is calculated as shown in FIG. The NO x amount ΣNOx absorbed in the NO x absorbent 25 is estimated by previously obtaining the NO x absorption amounts A and B per unit time.

【0066】本発明による実施例ではこのNOx 吸収量
ΣNOXが予め定められた許容最大値を越えたときにN
x 吸収剤25からNOx を放出させるようにしてい
る。次にこのことについて図18を参照しつつ説明す
る。図18を参照すると本発明による実施例では二つの
許容最大値、即ち許容最大値MAX1と許容最大値MA
X2とが設定されている。許容最大値MAX1はNOx
吸収剤25が吸収しうる最大NOx 吸収量の30パーセ
ント程度とされており、許容最大値MAX2はNOx
収剤25が吸収しうる最大吸収量の80パーセント程度
とされている。第1の燃焼が行われているときにNOx
吸収量ΣNOXが許容最大値MAX1を越えたときには
NOx 吸収剤25からNOx を放出すべく空燃比がリッ
チとされ、第2の燃焼が行われているときにNOx 吸収
量ΣNOXが許容最大値MAX1を越えたときには第2
の燃焼から第1の燃焼に切換えられたときにNOx 吸収
剤25からNOx を放出すべく空燃比がリッチとされ、
第2の燃焼が行われているときにNOx 吸収量ΣNOX
が許容最大値MAX2を越えたときにはNOx 吸収剤2
5からNOx を放出すべく膨張行程の後半又は排気行程
中に追加の燃料が噴射される。
In the embodiment according to the present invention, when the NO x absorption amount ΣNOX exceeds the predetermined allowable maximum value, N
From O x absorbent 25 so that to release NO x. Next, this will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 18, in the embodiment according to the present invention, there are two allowable maximum values, that is, an allowable maximum value MAX1 and an allowable maximum value MA.
X2 and are set. The maximum allowable value MAX1 is NO x
It is set to about 30% of the maximum NO x absorption amount that the absorbent 25 can absorb, and the allowable maximum value MAX2 is set to about 80% of the maximum absorption amount that the NO x absorbent 25 can absorb. NO x when the first combustion is taking place
When the absorption amount ΣNOX exceeds the maximum allowable value MAX1, the air-fuel ratio is made rich to release NO x from the NO x absorbent 25, and when the second combustion is being performed, the NO x absorption amount ΣNOX is the maximum allowable value. Second when the value MAX1 is exceeded
Air-fuel ratio in order to release the NO x from the NO x absorbent 25 when it is switched from the combustion to the first combustion is made rich,
NO x absorption amount ΣNOx when the second combustion is performed
Exceeds the maximum allowable value MAX2, NO x absorbent 2
Additional fuel is injected in the latter half of the expansion stroke or during the exhaust stroke to release NO x from 5.

【0067】即ち、図18において期間Xは要求負荷L
が第1の境界X(N)よりも低く、第1の燃焼が行われ
ている場合を示しており、このとき空燃比は理論空燃比
よりもわずかばかりリーンなリーン空燃比となってい
る。第1の燃焼が行われているときにはNOx の発生量
が極めて少く、従ってこのときには図18に示されるよ
うにNOx 吸収量ΣNOXは極めてゆっくりと上昇す
る。第1の燃焼が行われているときにNOx 吸収量ΣN
OXが許容最大値MAX1を越えると空燃比A/Fは一
時的にリッチとされ、それによってNOx 吸収剤25か
らNOx が放出される。このときNOx 吸収量ΣNOX
は零とされる。
That is, in FIG. 18, the period X is the required load L.
Is lower than the first boundary X (N) and shows the case where the first combustion is performed. At this time, the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio that is slightly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. When the first combustion is being performed, the amount of NO x generated is extremely small. Therefore, at this time, the NO x absorption amount ΣNO x rises very slowly as shown in FIG. 18. NO x absorption amount ΣN when the first combustion is performed
OX is an air-fuel ratio A / F exceeds the allowable maximum value MAX1 is temporarily rich, whereby NO x from the NO x absorbent 25 is released. At this time, NO x absorption amount ΣNOX
Is zero.

【0068】前述したように第1の燃焼が行われている
ときには空燃比がリーンであろうと、理論空燃比であろ
うと、リッチであろうと煤は発生せず、従って第1の燃
焼が行われているときにNOx 吸収剤25からNOx
放出すべく空燃比A/Fがリッチとされてもこのとき煤
が発生することはない。次いで時刻t1 において要求負
荷Lが第1の境界X(N)を越えると第1の燃焼から第
2の燃焼に切換えられる。図18に示されるように第2
の燃焼が行われているときには空燃比A/Fはかなりリ
ーンとなる。第2の燃焼が行われているときには第1の
燃焼が行われている場合に比べてNOx の発生量が多
く、従って第2の燃焼が行われているときにはNOx
ΣNOXは比較的急速に上昇する。
As described above, when the first combustion is performed, soot is not generated regardless of whether the air-fuel ratio is lean, the stoichiometric air-fuel ratio, or the rich, so the first combustion is performed. Even if the air-fuel ratio A / F is made rich in order to release NO x from the NO x absorbent 25 at this time, soot is not generated at this time. Next, at time t 1 , when the required load L exceeds the first boundary X (N), the first combustion is switched to the second combustion. Second as shown in FIG.
When the combustion is being performed, the air-fuel ratio A / F becomes considerably lean. The amount of NO x generated is larger when the second combustion is being performed than when the first combustion is being performed. Therefore, when the second combustion is being performed, the NO x amount ΣNOX is relatively rapid. Rise to.

【0069】第2の燃焼が行われているときに空燃比A
/Fをリッチにすると多量の煤が発生し、従って第2の
燃焼が行われているときに空燃比A/Fをリッチにする
ことはできない。従って図18に示されるように第2の
燃焼が行われているときにNOx 吸収量ΣNOXが許容
最大値MAX1を越えたとしてもNOx 吸収剤25から
NOx を放出すべく空燃比A/Fがリッチとされない。
この場合には図18の時刻t2 におけるように要求負荷
Lが第2の境界Y(N)よりも低くなって第2の燃焼か
ら第1の燃焼に切換えられたときにNOx 吸収剤25か
らNOx を放出すべく空燃比A/Fが一時的にリッチに
される。
The air-fuel ratio A when the second combustion is being performed
When / F is made rich, a large amount of soot is generated, and therefore the air-fuel ratio A / F cannot be made rich while the second combustion is being performed. Thus the air-fuel ratio in order to release the NO x from the NO x absorbent 25 as the second of the NO x absorption amount ΣNOX when combustion is being performed has exceeded the allowable maximum value MAX1, as shown in FIG. 18 A / F is not considered rich.
The required load L as at time t 2 in FIG. 18 when the the NO x absorbent when is switched from the second combustion is lower in the first combustion than the second boundary Y (N) 25 The air-fuel ratio A / F is temporarily made rich in order to release NO x from.

【0070】次いで図18の時刻t3 において第1の燃
焼から第2の燃焼に切換えられ、暫らくの間第2の燃焼
が継続したとする。このときNOx 吸収量ΣNOXが許
容最大値MAX1を越え、次いで時刻t4 において許容
最大値MAX2を越えたとするとこのときにはNOx
収剤25からNOx を放出すべく膨張行程の後半又は排
気行程中に追加の燃料が噴射され、NOx 吸収剤25に
流入する排気ガスの空燃比がリッチとされる。
Next, at time t 3 in FIG. 18, the first combustion is switched to the second combustion, and the second combustion is continued for a while. The time of absorption of NO x amount ΣNOX has exceeded the allowable maximum value MAX1, then in the second half or the exhaust stroke of the expansion stroke so as to release the NO x assuming that exceeds the allowable maximum value MAX2 at time t 4 at this time from the NO x absorbent 25 Is injected with additional fuel, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x absorbent 25 is made rich.

【0071】膨張行程の後半又は排気行程中に噴射され
る追加の燃料は機関出力の発生には寄与せず、従って追
加の燃料を噴射する機会はできるだけ少くすることが好
ましい。従って第2の燃焼が行われたときにNOx 吸収
量ΣNOXが許容最大値MAX1を越えたときには第2
の燃焼から第1の燃焼に切換えられたときに空燃比A/
Fを一時的にリッチにし、NOx 吸収量ΣNOXが許容
最大値MAX2を越えた特別の場合に限って追加の燃料
を噴射するようにしている。
The additional fuel injected during the latter half of the expansion stroke or during the exhaust stroke does not contribute to the generation of engine output, so it is preferable to minimize the chance of injecting the additional fuel. Therefore, when the NO x absorption amount ΣNOX exceeds the allowable maximum value MAX1 when the second combustion is performed, the second
The air-fuel ratio A /
F is temporarily made rich, and additional fuel is injected only in a special case where the NO x absorption amount ΣNOX exceeds the maximum allowable value MAX2.

【0072】図19はNOx 吸収剤25からNOx を放
出すべきときにセットされるNOx放出フラグの処理ル
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19を参照するとまず初めに
ステップ100において機関の運転領域が第1の運転領
域Iであることを示すグラフIがセットされているか否
かが判別される。フラグIがセットされているとき、即
ち機関の運転領域が第1の運転領域Iであるときにはス
テップ101に進んで図17(A)に示すマップから単
位時間当りのNOx 吸収量Aが算出される。次いでステ
ップ102ではNOx 吸収量ΣNOXにAが加算され
る。次いでステップ103ではNOx 吸収量ΣNOXが
許容最大値MAX1を越えたか否かが判別される。ΣN
OX>MAX1になるとステップ104に進んでNOx
放出フラグ1をセットする処理が行われる。
FIG. 19 shows a processing routine of a NO x releasing flag which is set when NO x should be released from the NO x absorbent 25, and this routine is executed by interruption at regular time intervals. Referring to FIG. 19, first, at step 100, it is judged if the graph I indicating that the engine operating region is the first operating region I is set or not. When the flag I is set, that is, when the engine operating region is the first operating region I, the routine proceeds to step 101, where the NO x absorption amount A per unit time is calculated from the map shown in FIG. 17 (A). It Next, at step 102, A is added to the NO x absorption amount ΣNOX. Next, at step 103, it is judged if the NO x absorption amount ΣNOX exceeds the allowable maximum value MAX1. ΣN
When OX> MAX1, the routine proceeds to step 104, where NO x
The process of setting the emission flag 1 is performed.

【0073】一方、ステップ100においてフラグIが
リセットされていると判断されたとき、即ち機関の運転
領域が第2の運転領域IIであるときにはステップ106
に進んで図17(B)に示すマップから単位時間当りの
NOx 吸収量Bが算出される。次いでステップ107で
はNOx 吸収量ΣNOXにBが加算される。次いでステ
ップ108ではNOx 吸収量ΣNOXが許容最大値MA
X1を越えたか否かが判別される。ΣNOX>MAX1
になるとステップ109に進んでNOx 放出フラグ1を
セットする処理が行われる。次いでステップ110では
NOx 吸収量ΣNOXが許容最大値MAX2を越えたか
否かが判別される。ΣNOX>MAX2になるとステッ
プ111に進んでNOx 放出フラグ2をセットする処理
が行われる。
On the other hand, when it is determined in step 100 that the flag I is reset, that is, when the operating region of the engine is the second operating region II, step 106 is performed.
Then, the NO x absorption amount B per unit time is calculated from the map shown in FIG. 17 (B). Next, at step 107, B is added to the NO x absorption amount ΣNOX. Next, at step 108, the NO x absorption amount ΣNOX is the allowable maximum value MA.
It is determined whether or not X1 has been exceeded. ΣNOX> MAX1
If so, the routine proceeds to step 109, where processing for setting the NO x release flag 1 is performed. Next, at step 110, it is judged if the NO x absorption amount ΣNOX exceeds the allowable maximum value MAX2. When ΣNOX> MAX2, the routine proceeds to step 111, where the NO x release flag 2 is set.

【0074】ところで本発明ではNOx 吸収剤25の下
流側の排気管24にNOx 吸収剤25から流出する排気
ガスの空燃比を検出するための下流側空燃比センサ54
が配置される。この下流側空燃比センサ54は空燃比セ
ンサ27と同様のものであり、その出力信号は対応する
AD変換器47を介して入力ポート45に入力される。
[0074] Incidentally downstream air-fuel ratio sensor 54 for detecting an air-fuel ratio of the exhaust gas flowing out from the NO x absorbent 25 in the exhaust pipe 24 on the downstream side of the NO x absorbent 25 in the present invention
Are placed. The downstream air-fuel ratio sensor 54 is similar to the air-fuel ratio sensor 27, and its output signal is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47.

【0075】さて本発明ではこれら空燃比センサ27,
54の出力に基づき図19に示したNOx 放出フラグの
処理で用いられている許容最大値MAX1,MAX2を
変更して最適化する。即ちNOx 吸収剤25からNOx
を放出すべくNOx 吸収剤25に流入する排気ガスの空
燃比をリッチとすると空燃比センサ27が排気ガスの空
燃比がリッチであることを検出する。この直後、NOx
吸収剤25ではNOxの放出・還元作用が行われるので
下流側空燃比センサ54は排気ガスの空燃比がリッチで
はない、即ち理論空燃比であることを示す。この後、暫
くの間、下流側空燃比センサ54は排気ガスの空燃比が
リッチではないことを示し続ける。そしてNOx 吸収剤
25におけるNOx の放出・還元作用が完了すると下流
側空燃比センサ54は排気ガスの空燃比がリッチである
ことを示す。ここで空燃比センサ27が排気ガスの空燃
比がリッチであることを初めて出力してから下流側空燃
比センサ54が排気ガスの空燃比がリッチであることを
初めて出力するまでの期間はNOx 吸収剤25からNO
x が放出されている期間(以下、NOx 放出継続期間と
称す)に相当し、NOx 吸収剤25に吸収されているN
x の量が多いほど長くなる。即ちNOx 放出継続期間
はNOx 吸収剤25に吸収されていたNOx量を示すパ
ラメータである。
In the present invention, these air-fuel ratio sensors 27,
Based on the output of 54, the maximum allowable values MAX1 and MAX2 used in the processing of the NO x release flag shown in FIG. 19 are changed and optimized. That is, from the NO x absorbent 25 to the NO x
If the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x absorbent 25 is made rich in order to release NO, the air-fuel ratio sensor 27 detects that the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich. Immediately after this, NO x
Since emission-reducing action of the absorbent 25 in the NO x takes place downstream air-fuel ratio sensor 54 indicates that the air-fuel ratio of the exhaust gas is not a rich, that is, the stoichiometric air-fuel ratio. After this, for a while, the downstream air-fuel ratio sensor 54 continues to show that the air-fuel ratio of the exhaust gas is not rich. The downstream air-fuel ratio sensor 54 when the release-reduction action of the NO x in the NO x absorbent 25 is completed indicates that the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich. Here, the period from when the air-fuel ratio sensor 27 first outputs that the exhaust gas air-fuel ratio is rich to when the downstream side air-fuel ratio sensor 54 first outputs that the exhaust gas air-fuel ratio is rich is NO x. Absorbent 25 to NO
period x is released (hereinafter, referred to as the NO x releasing duration) corresponds to, and is absorbed in the NO x absorbent 25 N
The larger the amount of O x, the longer the length. That is, the NO x release continuation period is a parameter indicating the amount of NO x absorbed by the NO x absorbent 25.

【0076】またNOx 放出継続期間内にNOx 吸収剤
25に流入した排気ガスの平均空燃比A/Fが高いほど
NOx 吸収剤25に流入した炭化水素量は多い。即ち炭
化水素と反応したNOx の量も多い。従ってNOx 放出
継続期間内にNOx 吸収剤25に流入した排気ガスの平
均空燃比A/FはNOx 吸収剤25に吸収されていたN
x 量を示すパラメータである。
Further, the higher the average air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing into the NO x absorbent 25 during the NO x release continuation period, the larger the amount of hydrocarbons flowing into the NO x absorbent 25. That is, the amount of NO x that has reacted with the hydrocarbon is large. Therefore, the average air-fuel ratio A / F of the exhaust gas flowing into the NO x absorbent 25 during the NO x release continuation period is N absorbed by the NO x absorbent 25.
This is a parameter indicating the amount of O x .

【0077】さらにNOx 放出継続期間内にNOx 吸収
剤25に流入した排気ガスの量が多いほどNOx 吸収剤
に流入した炭化水素量は多い。即ち炭化水素と反応した
NO x の量も多い。従ってNOx 放出継続期間内にNO
x 吸収剤25に流入した排気ガスの量はNOx 吸収剤2
5に吸収されていたNOx 量を示すパラメータである。
そこで本発明ではこれらNOx 放出継続期間、NOx
出継続期間にNOx 吸収剤25に流入した排気ガスの平
均空燃比、NOx 放出継続期間にNOx 吸収剤25に流
入した排気ガス量に基づいて許容最大値MAX1,MA
X2を補正する。従って補正された許容最大値MAX
1,MAX2はその時にNOx 吸収剤25が吸収可能な
NOx の許容最大値を正確に示すこととなる。本発明で
はNOx 吸収剤25の許容最大値MAX1,MAX2を
実際の許容最大値とすべく補正するための補正係数Jを
図20に示したようにNOx 放出継続期間Δtの関数と
してマップの形で予めROM42内に記憶させておくと
共に、補正係数Kを図21に示したようにNOx 放出継
続期間にNOx 吸収剤25に流入した排気ガスの量AE
および平均空燃比A/Fの関数としてマップの形で予め
ROM42内に記憶させておき、NOx 吸収剤25の許
容最大値MAX1,MAX2を補正する。これにより実
際の許容最大値が設定された許容最大値より小さいとき
にNOx がNO x 吸収剤25に吸収されずに流出してし
まうことが防止される。また実際の許容最大値が設定さ
れた許容最大値より大きいときに吸収されているNOx
の量が実際の許容最大値を越える前にNOx の放出・還
元を行ってしまうことが防止される。即ちNOx の放出
・還元処理を行う頻度が少なくてすむ。
Further NOxNO within the release durationxabsorption
The larger the amount of exhaust gas flowing into the agent 25, the NOxAbsorbent
The amount of hydrocarbons flowing into is large. I.e. reacted with hydrocarbons
NO xThere is also a large amount of. Therefore NOxNO within the release duration
xThe amount of exhaust gas flowing into the absorbent 25 is NOxAbsorbent 2
NO absorbed in 5xThis is a parameter indicating the amount.
Therefore, in the present invention, these NOxRelease duration, NOxRelease
NO during the continuation periodxOf the exhaust gas flowing into the absorbent 25
Air-fuel ratio, NOxNO during the release periodxFlowing into the absorbent 25
Maximum allowable value MAX1, MA based on the amount of exhaust gas
Correct X2. Therefore, the corrected maximum allowable value MAX
1, MAX2 is NO at that timexAbsorbent 25 can be absorbed
NOxIt will accurately indicate the maximum allowable value of. In the present invention
Is NOxSet the maximum allowable values MAX1 and MAX2 of the absorbent 25
The correction coefficient J for correcting to the actual allowable maximum value
NO as shown in FIG.xWith a function of the release duration Δt
Then, if it is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map,
In both cases, the correction coefficient K is set to NO as shown in FIG.xRelease succession
NO in the next periodxExhaust gas amount AE flowing into the absorbent 25
And as a function of the average air-fuel ratio A / F in the form of a map
Store in ROM 42, NOxAbsorbent 25
The maximum values MAX1 and MAX2 are corrected. This makes it
When the maximum allowable value is less than the maximum allowable value
NOxIs NO xIt is not absorbed by the absorbent 25 and flows out
It is prevented from sprinkling. Also, the actual maximum allowable value is set.
NO absorbed when the maximum allowable value is exceededx
Before the amount exceeds the actual maximum allowable valuexRelease / return of
It is prevented from doing the original. That is, NOxEmission of
・ Reduction process is less frequent.

【0078】なおNOx 吸収剤25に流入した排気ガス
の平均空燃比および量はそれぞれ空燃比センサ27およ
び質量流量検出器21により検出する。しかしながら排
気ガスの空燃比を燃焼室5内の空燃比から推定してもよ
い。また許容最大値はNOx吸収剤25の温度によって
も変化するのでNOx 吸収剤25の温度を用いてNO x
放出継続期間を補正してもよい。
NOxExhaust gas flowing into the absorbent 25
The average air-fuel ratio and amount of
And the mass flow rate detector 21. However,
Estimate the air-fuel ratio of the air-gas from the air-fuel ratio in the combustion chamber 5.
Yes. The maximum allowable value is NOxDepending on the temperature of the absorbent 25
Also changes, so NOxNO using the temperature of the absorbent 25 x
The release duration may be corrected.

【0079】図22はNOx 吸収剤25の許容最大値を
補正するための制御を示したフローチャートである。ま
ず初めにステップ200において排気ガスの空燃比A/
Fがリッチとなったことを空燃比センサ27が検出した
ときにセットされるリッチフラグがセットされているか
否かが判別される。リッチフラグがセットされるとステ
ップ201に進んで図20および図21のマップから補
正係数JおよびKが算出される。次いでステップ202
において許容最大値MAX1が補正係数J,Kにより補
正され、次いでステップ203において許容最大値MA
X2が補正係数J,Kにより補正される。次いでステッ
プ204においてリッチフラグがリセットされる。
FIG. 22 is a flow chart showing the control for correcting the allowable maximum value of the NO x absorbent 25. First, at step 200, the air-fuel ratio of exhaust gas A /
It is determined whether or not the rich flag that is set when the air-fuel ratio sensor 27 detects that F has become rich is set. When the rich flag is set, the routine proceeds to step 201, where the correction coefficients J and K are calculated from the maps of FIGS. Then step 202
In step 203, the maximum allowable value MAX1 is corrected by the correction factors J and K, and then in step 203, the maximum allowable value MAX1.
X2 is corrected by the correction coefficients J and K. Next, at step 204, the rich flag is reset.

【0080】次に図23を参照しつつ運転制御について
説明する。図23を参照すると、まず初めにステップ3
00において機関の運転状態が第1の運転領域Iである
ことを示すフラグIがセットされているか否かが判別さ
れる。フラグIがセットされているとき、即ち機関の運
転状態が第1の運転領域Iであるときにはステップ30
1に進んで要求負荷Lが第1の境界X1(N)よりも大
きくなったか否かが判別される。L≦X1(N)のとき
にはステップ303に進んで低温燃焼が行われる。
Next, the operation control will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 23, first, step 3
At 00, it is determined whether or not the flag I indicating that the operating state of the engine is in the first operating region I is set. When the flag I is set, that is, when the operating state of the engine is in the first operating region I, step 30
In step 1, it is determined whether the required load L has become larger than the first boundary X1 (N). When L ≦ X1 (N), the routine proceeds to step 303, where low temperature combustion is performed.

【0081】即ち、ステップ303では図11(A)に
示すマップからスロットル弁20の目標開度STが算出
され、スロットル弁20の開度がこの目標開度STとさ
れる。次いでステップ304では図11(B)に示すマ
ップからEGR制御弁31の目標開度SEが算出され、
EGR制御弁31の開度がこの目標開度SEとされる。
次いでステップ305ではNOx 放出フラグ1がセット
されているか否かが判別される。NOx 放出フラグがセ
ットされていないときにはステップ306に進んで図1
0に示される空燃比となるように図12のマップから算
出された量Qの燃料噴射が行われる。このときリーン空
燃比のもとで低温燃焼が行われる。
That is, at step 303, the target opening degree ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 11A, and the opening degree of the throttle valve 20 is made this target opening degree ST. Next, at step 304, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. 11 (B),
The opening degree of the EGR control valve 31 is set to this target opening degree SE.
Next, at step 305, it is judged if the NO x releasing flag 1 is set. When the NO x releasing flag is not set, the routine proceeds to step 306 and FIG.
The fuel injection of the amount Q calculated from the map of FIG. 12 is performed so that the air-fuel ratio shown by 0 is obtained. At this time, low temperature combustion is performed under a lean air-fuel ratio.

【0082】一方、ステップ305においてNOx 放出
フラグ1がセットされていると判別されたときにはステ
ップ307に進んで燃焼室5内における平均空燃比をリ
ッチにする噴射制御が行われる。このときNOx 吸収剤
25からNOx が放出され、ステップ307aにおいて
NOx 吸収量ΣNOXが零とされる。一方、ステップ3
01においてL>X(N)になったと判別されたときに
はステップ302に進んでフラグIがリセットされ、次
いでステップ310に進んで第2の燃焼が行われる。
On the other hand, when it is judged at step 305 that the NO x releasing flag 1 is set, the routine proceeds to step 307, where the injection control for making the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 rich is carried out. In this case the NO x absorbent 25 from the NO x is released, absorption of NO x amount ΣNOX is made zero at step 307a. On the other hand, step 3
When it is determined at 01 that L> X (N), the routine proceeds to step 302, where the flag I is reset, then the routine proceeds to step 310, where the second combustion is performed.

【0083】即ち、ステップ310では図14(A)に
示すマップからスロットル弁20の目標開度STが算出
され、スロットル弁20の開度がこの目標開度STとさ
れる。次いでステップ311では図14(B)に示すマ
ップからEGR制御弁31の目標開度SEが算出され、
EGR制御弁31の開度がこの目標開度SEとされる。
次いでステップ312ではNOx 放出フラグがセットさ
れているか否かが判別される。NOx 放出フラグがセッ
トされていないときにはステップ313に進んで図13
に示される空燃比となるように図15のマップから算出
された量Qの燃料噴射が行われる。このときリーン空燃
比のもとで第2の燃焼が行われる。
That is, at step 310, the target opening degree ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 14 (A), and the opening degree of the throttle valve 20 is made this target opening degree ST. Next, at step 311, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. 14 (B),
The opening degree of the EGR control valve 31 is set to this target opening degree SE.
Next, at step 312, it is judged if the NO x releasing flag is set. When the NO x release flag is not set, the routine proceeds to step 313 and FIG.
The fuel injection of the amount Q calculated from the map of FIG. 15 is performed so that the air-fuel ratio shown in FIG. At this time, the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio.

【0084】一方、ステップ313においてNOx 放出
フラグがセットされていると判別されたときにはステッ
プ314に進んで図13に示される空燃比となるように
図15のマップから算出された量Qの燃料噴射が行われ
ると共に機関の膨張行程後半又は排気行程に追加の燃料
を噴射する。これによりNOx 吸収剤25に流入する排
気ガスの空燃比がリッチとなるように噴射制御され、N
x 吸収剤25からNOx が放出される。次いでステッ
プ314aにおいてNOx 吸収量ΣNOXが零とされ
る。
On the other hand, when it is judged at step 313 that the NO x releasing flag is set, the routine proceeds to step 314, where the amount Q of fuel calculated from the map of FIG. 15 is set so that the air-fuel ratio shown in FIG. 13 is obtained. Injection is performed and additional fuel is injected in the latter half of the expansion stroke of the engine or in the exhaust stroke. As a result, the injection control is performed so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x absorbent 25 becomes rich, and N
NO x is released from the O x absorbent 25. Next, at step 314a, the NO x absorption amount ΣNOX is made zero.

【0085】フラグIがリセットされると次の処理サイ
クルではステップ300からステップ308に進んで要
求負荷Lが第2の境界Y(N)よりも低くなったか否か
が判別される。L≧Y(N)のときにはステップ310
に進み、リーン空燃比のもとで第2の燃焼が行われる。
一方、ステップ308においてL<Y(N)になったと
判別されたときにはステップ309に進んでフラグIが
セットされる。次いでステップ303に進んで低温燃焼
が行われる。
When the flag I is reset, in the next processing cycle, the routine proceeds from step 300 to step 308, where it is judged if the required load L has become lower than the second boundary Y (N). When L ≧ Y (N), step 310
And the second combustion is performed under a lean air-fuel ratio.
On the other hand, if it is determined at step 308 that L <Y (N), then the routine proceeds to step 309, where the flag I is set. Next, at step 303, low temperature combustion is performed.

【0086】なお本発明において図23のステップ30
7aおよび314aの後にリッチフラグをセットするよ
うにしてもよい。この場合、空燃比センサ27は不要と
なる。ところでNOx 吸収剤25に流入する排気ガスの
空燃比を理論空燃比又はリッチとすべきときに燃料噴射
弁6の劣化等の要因により実際に理論空燃比又はリッチ
とならない可能生があり、この場合には排気ガスの空燃
比が所望の空燃比となるように制御すべきである。そこ
で本発明では燃焼室5内の空燃比が理論空燃比又はリッ
チとなるように燃料噴射弁6から噴射される噴射燃料量
が制御されたときに空燃比センサ27が排気ガスの空燃
比が理論空燃比又はリッチであることを検出しない場合
には、排気ガスの空燃比を所望の空燃比とすべく噴射燃
料量を増量する補正を行う。こうして本発明によればN
x 吸収剤25に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃
比又はリッチとすべきときに排気ガスの空燃比が確実に
理論空燃比又はリッチとなる。またこのときに行われた
増量補正を第1の燃焼及び第2の燃焼における空燃比が
リーンであるときの噴射燃料量の補正にそのまま用い
る。この場合、全ての機関運転において所望の空燃比が
得られる。
In the present invention, step 30 in FIG.
The rich flag may be set after 7a and 314a. In this case, the air-fuel ratio sensor 27 becomes unnecessary. By the way, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x absorbent 25 should be the stoichiometric air-fuel ratio or rich, there is a possibility that it will not actually become the stoichiometric air-fuel ratio or rich due to factors such as deterioration of the fuel injection valve 6. In this case, the air-fuel ratio of the exhaust gas should be controlled so as to become the desired air-fuel ratio. Therefore, in the present invention, when the amount of injected fuel injected from the fuel injection valve 6 is controlled so that the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the air-fuel ratio sensor 27 causes the air-fuel ratio of the exhaust gas to be theoretical. When it is not detected that the air-fuel ratio or rich is detected, correction is performed to increase the amount of injected fuel so that the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes the desired air-fuel ratio. Thus according to the invention N
O x The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 is the air-fuel ratio of the exhaust gas when it should be the stoichiometric air-fuel ratio or rich reliably becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich. Further, the increase correction performed at this time is used as it is for the correction of the injected fuel amount when the air-fuel ratio in the first combustion and the second combustion is lean. In this case, the desired air-fuel ratio can be obtained in all engine operations.

【0087】なお本発明において空燃比センサ53が排
除されている場合には、下流側空燃比センサ54を用い
て噴射燃料量の制御を行う。即ち燃焼室5内の空燃比を
理論空燃比又はリッチとしてから予め定められた期間が
経過しても下流側空燃比センサ54が排気ガスの空燃比
が理論空燃比又はリッチであることを検出しないときに
は、噴射燃料量を増量補正する。
In the present invention, when the air-fuel ratio sensor 53 is excluded, the downstream side air-fuel ratio sensor 54 is used to control the injected fuel amount. That is, the downstream side air-fuel ratio sensor 54 does not detect that the air-fuel ratio of the exhaust gas is the stoichiometric air-fuel ratio or rich even if a predetermined period elapses after the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is set to the stoichiometric air-fuel ratio or rich. In some cases, the amount of injected fuel is increased and corrected.

【0088】図24は排気ガスの空燃比を理論空燃比又
はリッチとすべきときに行われる噴射燃料量補正の処理
ルーチンである。図24を参照すると初めにステップ4
00において燃焼室5内の空燃比がリッチ(又は理論空
燃比)とする制御が行われたときにセットされるリッチ
フラグがセットされているか否かが判別される。ステッ
プ400においてリッチフラグがセットされるとステッ
プ401に進んで空燃比センサ27が排気ガスの空燃比
がリッチ(又は理論空燃比)であることを検出したか否
かが判別される。ここで排気ガスの空燃比がリッチ(又
は理論空燃比)であることが検出されていないときには
ステップ402に進んで噴射燃料量を増量補正する。
FIG. 24 shows a processing routine for correcting the injected fuel amount, which is performed when the air-fuel ratio of the exhaust gas should be the stoichiometric air-fuel ratio or rich. Referring to FIG. 24, first, step 4
At 00, it is determined whether or not the rich flag, which is set when the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is controlled to be rich (or stoichiometric air-fuel ratio), is set. When the rich flag is set in step 400, the routine proceeds to step 401, where it is judged if the air-fuel ratio sensor 27 has detected that the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich (or the theoretical air-fuel ratio). Here, when it is not detected that the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich (or the theoretical air-fuel ratio), the routine proceeds to step 402, where the injection fuel amount is increased and corrected.

【0089】ところで本発明のEGR通路29は以下の
理由で排気管28からほぼ鉛直方向上方へと延びる。ま
たインタークーラは好しくはNOx 吸収剤25又はEG
R通路29と排気管28との連結部の高さより高い位置
に配置される。これは本発明において排気ガス中の煤の
前駆体等を浄化する作用を行うことができる温度にない
ときには煤の前駆体等がNOx 吸収剤25から流出する
可能性があり、このときEGR通路29が排気管28か
ら鉛直方向下方へ延びていると、煤の前駆体等がインタ
ークーラ32に堆積し、インタークーラ32が作動不良
を起こす可能性があるからである。即ち本発明のように
EGR通路29が排気管28から鉛直方向上方へ延びて
いるとインタークーラ32には煤の前駆体等は堆積せ
ず、たとえ煤の前駆体等がEGR通路29内に流入した
としても直ちに排気管29に排出される。なおEGR通
路29から排出される煤の前駆体等がNOx 吸収剤25
に戻るように構成しておけば、NOx 吸収剤25の温度
が上昇したときに排出された煤の前駆体等がNOx 吸収
剤25により浄化される。
The EGR passage 29 of the present invention extends substantially vertically upward from the exhaust pipe 28 for the following reason. The intercooler is preferably NO x absorbent 25 or EG
It is arranged at a position higher than the height of the connecting portion between the R passage 29 and the exhaust pipe 28. In the present invention, the soot precursor and the like may flow out from the NO x absorbent 25 when the temperature is not high enough to purify the soot precursor and the like in the exhaust gas. This is because if 29 extends vertically downward from the exhaust pipe 28, soot precursors and the like may be deposited on the intercooler 32, causing the intercooler 32 to malfunction. That is, when the EGR passage 29 extends vertically upward from the exhaust pipe 28 as in the present invention, the soot precursor and the like do not deposit on the intercooler 32, and the soot precursor and the like flow into the EGR passage 29. Even if it does, it is immediately discharged to the exhaust pipe 29. It should be noted that the soot precursor or the like discharged from the EGR passage 29 is the NO x absorbent 25.
If configured to return to, precursors such as soot temperature of the NO x absorbent 25 is discharged when the increase is purified by the NO x absorbent 25.

【0090】[0090]

【発明の効果】1番目から7番目の発明によればNOx
吸収剤に流入する排気ガスの空燃比をリッチとすべきと
きに排気ガスの空燃比が確実にリッチとされる。2番目
から4番目の発明によればNOx 吸収剤に吸収されたN
x の量がNO x 吸収剤がその時に吸収可能なNOx
となったときに排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッ
チとされる。
According to the first to seventh inventions, NOx
The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent should be rich
The exhaust gas air-fuel ratio is surely made rich. Second
According to the fourth invention fromxN absorbed by the absorbent
OxIs NO xNO that the absorbent can absorb at that timexamount
When the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes
Be taken as

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

【図1】圧縮着火式内燃機関の全体図である。FIG. 1 is an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.

【図2】スモークおよびNOx の発生量等を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing amounts of smoke and NO x generated, and the like.

【図3】燃焼圧を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a combustion pressure.

【図4】燃料分子を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a fuel molecule.

【図5】スモークの発生量とEGR率との関係を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a smoke generation amount and an EGR rate.

【図6】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an injected fuel amount and a mixed gas amount.

【図7】第1の運転領域Iおよび第2の運転領域IIを示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a first operating region I and a second operating region II.

【図8】空燃比センサの出力を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an output of an air-fuel ratio sensor.

【図9】スロットル弁の開度等を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an opening degree of a throttle valve and the like.

【図10】第1の運転領域Iにおける空燃比等を示す図
である。
FIG. 10 is a diagram showing an air-fuel ratio and the like in a first operating region I.

【図11】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
FIG. 11 is a diagram showing a map of a target opening degree of a throttle valve or the like.

【図12】燃料噴射量のマップを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a map of a fuel injection amount.

【図13】第2の運転領域における空燃比等を示す図で
ある。
FIG. 13 is a diagram showing an air-fuel ratio and the like in a second operating region.

【図14】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
FIG. 14 is a diagram showing a map of a target opening degree of a throttle valve or the like.

【図15】燃料噴射量のマップを示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a map of a fuel injection amount.

【図16】NOx の吸放出作用を説明するための図であ
る。
FIG. 16 is a diagram for explaining the action of absorbing and releasing NO x .

【図17】単位時間当りのNOx 吸収量のマップを示す
図である。
FIG. 17 is a diagram showing a map of the amount of NO x absorbed per unit time.

【図18】NOx 放出制御を説明するための図である。FIG. 18 is a diagram for explaining NO x release control.

【図19】NOx 放出フラグを処理するためのフローチ
ャートである。
FIG. 19 is a flowchart for processing a NO x releasing flag.

【図20】許容最大値の補正係数のマップを示す図であ
る。
FIG. 20 is a diagram showing a map of a correction coefficient of an allowable maximum value.

【図21】許容最大値の補正係数のマップを示す図であ
る。
FIG. 21 is a diagram showing a map of a correction coefficient for an allowable maximum value.

【図22】許容最大値補正を処理するためのフローチャ
ートである。
FIG. 22 is a flowchart for processing an allowable maximum value correction.

【図23】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
FIG. 23 is a flowchart for controlling the operation of the engine.

【図24】噴射燃料量の補正を制御するためのフローチ
ャートである。
FIG. 24 is a flowchart for controlling the correction of the injected fuel amount.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6…燃料噴射弁 15…排気ターボチャージャ 20…スロットル弁 29…EGR通路 31…EGR制御弁 6 ... Fuel injection valve 15 ... Exhaust turbocharger 20 ... Throttle valve 29 ... EGR passage 31 ... EGR control valve

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F01N 3/24 F01N 3/24 S F02D 21/08 301 F02D 21/08 301D (72)発明者 伊藤 丈和 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 村田 宏樹 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−4287(JP,A) 特開 平8−177654(JP,A) 特開 平8−86251(JP,A) 特開 平9−287527(JP,A) 特開 平9−287528(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/00 - 41/40 Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F01N 3/24 F01N 3/24 S F02D 21/08 301 F02D 21/08 301D (72) Inventor Takekazu Ito 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Hiroki Murata 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Co., Ltd. (56) Reference JP-A-7-4287 (JP, A) JP-A-8-177654 ( JP, A) JP-A-8-86251 (JP, A) JP-A-9-287527 (JP, A) JP-A-9-287528 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F02D 41/00-41/40

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 燃焼室内に供給される不活性ガス量を増
大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達
し、燃焼室内に供給される不活性ガス量を更に増大して
いくと燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲の
ガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほとんど発
生しなくなる内燃機関において、流入する排気ガスの空
燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるNOx
吸収しかつ流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又は
リッチになると吸収したNOx を放出するNOx 吸収剤
を機関排気通路内に配置し、煤の発生量がピークとなる
不活性ガス量よりも燃焼室内に供給される不活性ガス量
が多く煤がほとんど発生しない第1の燃焼と、煤の発生
量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内に供給さ
れる不活性ガス量が少ない第2の燃焼とを選択的に切換
える切換手段を具備し、機関排気通路内に排気ガスの空
燃比を検出するための空燃比検出手段を配置し、NOx
吸収剤からNOx を放出すべく前記燃焼室内の空燃比を
リッチとしたとき又は後に該空燃比検出手段がリッチを
検出しないときには燃焼室内の空燃比をよりリッチとな
るよう補正する内燃機関。
1. When the amount of inert gas supplied to the combustion chamber is increased, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak, and the amount of inert gas supplied to the combustion chamber is further increased. In an internal combustion engine in which the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber are lower than the soot generation temperature and soot is hardly generated, it is included in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean. A NO x absorbent that absorbs the stored NO x and releases the absorbed NO x when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio or becomes rich, soot generation peaks The first combustion, in which the amount of inert gas supplied to the combustion chamber is larger than the amount of inert gas, and soot is hardly generated, and the amount of inert gas supplied to the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas at which the amount of generated soot peaks. Low amount of active gas And a second combustion, the air-fuel ratio detecting means for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas is arranged in the engine exhaust passage, and NO x
An internal combustion engine that corrects the air-fuel ratio in the combustion chamber to be richer when the air-fuel ratio in the combustion chamber is made rich in order to release NO x from the absorbent or when the air-fuel ratio detecting means does not detect rich later.
【請求項2】 前記空燃比検出手段がNOx 吸収剤の下
流側の機関排気通路に配置され、前記燃焼室内の空燃比
がリッチとされてから前記空燃比検出手段がリッチを検
出するまでの時間を検出し、該時間が長いほどNOx
収剤からNO x を放出すべきときを遅らせるようにした
請求項1に記載の内燃機関。
2. The air-fuel ratio detecting means is NOxUnder absorbent
It is arranged in the engine exhaust passage on the flow side and has an air-fuel ratio in the combustion chamber.
The air-fuel ratio detection means detects the rich
Detects the time until it goes out, and the longer the time, the more NOxSucking
From scavenger to NO xTo delay when it should release
The internal combustion engine according to claim 1.
【請求項3】 前記時間内に前記NOx 吸収剤に流入し
た排気ガス量が多いほどNOx 吸収剤からNOx を放出
すべきときを遅らせるようにした請求項2に記載の内燃
機関。
3. An internal combustion engine according to claim 2 which is adapted retard when releasing the NO x from the more the NO x absorbent the NO x exhaust gas amount flowing into the absorber is more in the time.
【請求項4】 前記時間内に前記NOx 吸収剤に流入し
た排気ガスの空燃比のリッチ度合いが大きいほどNOx
吸収剤からNOx を放出すべきときを遅らせるようにし
た請求項2に記載の内燃機関。
4. The larger the rich degree of the air-fuel ratio of the exhaust gas that has flown into the NO x absorbent within the time period, the higher the NO x.
The internal combustion engine of claim 2 which is adapted retard when releasing the NO x from the absorbent.
【請求項5】 燃焼室から排出された排気ガスを機関吸
気通路内に再循環させる再循環装置を具備し、上記不活
性ガスが再循環排気ガスからなる請求項1に記載の内燃
機関。
5. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising a recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from the combustion chamber into an engine intake passage, wherein the inert gas is recirculation exhaust gas.
【請求項6】 排気ガス再循環率がほぼ55パーセント
以上である請求項5に記載の内燃機関。
6. The internal combustion engine according to claim 5, wherein the exhaust gas recirculation rate is approximately 55% or more.
【請求項7】 機関の運転領域を低負荷側の第1の運転
領域と高負荷側の第2の運転領域に分割し、第1の運転
領域では第1の燃焼を行い、第2の運転領域では第2の
燃焼を行うようにした請求項1に記載の内燃機関。
7. The engine operating region is divided into a first operating region on the low load side and a second operating region on the high load side, and first combustion is performed in the first operating region to perform the second operating region. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the second combustion is performed in the region.
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