JP3574203B2 - Exhaust gas purification method for internal combustion engine - Google Patents

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は内燃機関の排気浄化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
流入する排気ガスの空燃比がリーンであるときにNOを吸収し、流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比又はリッチにすると吸収したNOを放出するNO吸収剤を機関排気通路内に配置し、通常は機関に供給される混合気の空燃比をリーンにしてこのとき機関から排出されるNOをNO吸収剤に吸収し、NO吸収剤に吸収されたNOを放出させるときには機関に供給される混合気をリッチにするようにした内燃機関が本出願人により既に提案されている(PCT国際公開WO93/07363号参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが燃焼室内に形成される混合気を成層化して燃焼室内の一部の限られた領域内に着火可能な混合気を形成するようにした成層燃焼式内燃機関ではこのような成層作用が行われているときにNO吸収剤からNOを放出すべく燃焼室内の平均空燃比をリーンからリッチに切換えるために供給燃料を単に増量すると燃焼室内の一部の限られた領域内に形成される混合気が過濃となり、その結果点火栓によりこの混合気を良好に着火しえないために失火が生じるという問題がある。
【0004】
また、上述の内燃機関におけるようにNO吸収剤からNOを放出させるために単に機関に供給される混合気をリッチにすると機関の出力トルクが急激に増大するためにショックが発生するという問題も生ずる。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明によれば、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにNOx を吸収し、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収したNOx を放出するNOx 吸収剤を機関排気通路内に配置した内燃機関の排気浄化方法において、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにNOx を吸収し、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収したNOx を放出するNOx 吸収剤を機関排気通路内に配置した内燃機関の排気浄化方法において、燃焼室内の平均空燃比がリーンの状態で混合気が燃焼せしめられるリーン混合気燃焼運転状態のときには圧縮行程末期にピストン頂面上に形成されたキャビティ内に向け燃料を噴射してキャビティ内に可燃混合気を形成すると共にこのとき発生するNOx をNOx 吸収剤に吸収させ、リーン混合気燃焼運転状態においてNOx 吸収剤からNOx を放出させるために燃焼室内における平均空燃比を理論空燃比又はリッチにすべきときには圧縮行程末期に加え吸気行程時にも燃焼室内に燃料を追加供給してこの追加供給された燃料により形成される不可燃混合気によって、キャビティ内以外の燃焼室を満たすと共に、このとき平均空燃比をリーンにしたときと理論空燃比又はリッチにしたときとでキャビティ内の可燃混合気を形成する燃料量がほぼ同一となりかつ吸気行程時に追加供給された燃料の一部が不可燃混合気を形成するように圧縮行程末期の噴射燃料量を吸気行程時の追加燃料量よりも少量だけ減量せしめ、それによりリーン混合気燃焼運転状態のときにNOx 吸収剤からNOx を放出すべきときには機関出力トルクが変化するのを阻止しつつ燃焼室内の平均空燃比をリーンから理論空燃比又はリッチに低下させると共にこのときの平均空燃比の低下量に比べてキャビティ内形成される可燃混合気の空燃比変動量を小さくするようにしている。
【0028】
【作用】
1番目の発明では、NOx 吸収剤からNOx を放出すべく燃焼室内の平均空燃比がリーンから理論空燃比又はリッチに低下せしめられたとしてもキャビティ内に形成される可燃混合気の空燃比はあまり変化しない。従ってこの混合気は過濃となることがなく、斯くして失火が生じない。また、このとき機関出力トルクがほとんど変化しないのでショックが発生することもない。
【0044】
【実施例】
図1から図18は本発明を筒内噴射式内燃機関に適用した場合の第1実施例を示しており、まず初めに図1から図10を参照してこの筒内噴射式内燃機関の基本的な作動について説明する。
図1から図5を参照すると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3はシリンダブロック2内で往復動するピストン、4はシリンダブロック2上に固締されたシリンダヘッド、5はピストン3とシリンダヘッド4間に形成された燃焼室、6aは第1吸気弁、6bは第2吸気弁、7aは第1吸気ポート、7bは第2吸気ポート、8は一対の排気弁、9は一対の排気ポートを夫々示す。図3に示されるように第1吸気ポート7aはヘリカル型吸気ポートからなり、第2吸気ポート7bはほぼまっすぐに延びるストレートポートからなる。更に図3に示されるようにシリンダヘッド4の内壁面の中央部には点火栓10が配置され、第1吸気弁6aおよび第2吸気弁6b間のシンリダヘッド4内壁面周辺部には燃料噴射弁11が配置される。一方、図4および図5に示されるようにピストン3の頂面上にはキャビティ3aが形成される。このキャビティ3aは燃料噴射弁11の下方から点火栓10の下方まで延びるほぼ円形の輪郭形状を有する浅皿部12と、浅皿部12の中央部に形成された半球形状とをなす深皿部13からなる。また、点火栓10下方の浅皿部12と深皿部13との接続部にほぼ球形状をなす凹部14が形成される。
【0045】
図1から図3に示されるように各気筒の第1吸気ポート7aおよび第2吸気ポート7bは夫々各吸気枝管15内に形成された第1吸気通路15aおよび第2吸気通路15bを介してサージタンク16内に連結され、各第2吸気通路15b内には夫々吸気制御弁17が配置される。これらの吸気制御弁17は共通のシャフト18を介して例えばステップモータからなるアクチュエータ19に連結される。このステップモータ19は電子制御ユニット30の出力信号に基いて制御される。サージタンク16は吸気ダクト20を介してエアクリーナ21に連結され、吸気ダクト20内には例えばステップモータ22によって駆動されるスロットル弁23が配置される。このステップモータ22も電子制御ユニット30の出力信号に基いて制御される。
【0046】
一方、各気筒の排気ポート9は排気マニホルド24に連結され、この排気マニホルド24は排気管25を介してNO吸収剤26を内蔵したケーシング27に連結される。排気マニホルド24とサージタンク16とは再循環排気ガス(以下EGRガスという)通路28を介して互いに連結され、このEGRガス通路28内にはEGRガス量を制御するEGR弁29が配置される。このEGR弁29は電子制御ユニット30の出力信号に基いて制御される。EGR弁29が閉弁せしめられているときには空気のみが吸気ポート7a,7bを介して燃焼室5内に供給され、EGR弁29が開弁せしめられると空気およびEGRガスが吸気ポート7a,7bを介して燃焼室5内に供給される。
【0047】
電子制御ユニット30はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス31を介して相互に接続されたRAM(ランダムアクセスメモリ)32、ROM(リードオンリメモリ)33、CPU(マイクロプロセッサ)34、入力ポート35および出力ポート36を具備する。アクセルペダル40にはアクセルペダル40の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ41が接続され、負荷センサ41の出力電圧はAD変換器37を介して入力ポート35に入力される。上死点センサ42は例えば1番気筒が吸気上死点に達したときに出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート35に入力される。クランク角センサ43は例えばクランクシャフトが30度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート35に入力される。CPU34では上死点センサ42の出力パルスとクランク角センサ43の出力パルスから現在のクランク角が計算され、クランク角センサ43の出力パルスから機関回転数が計算される。一方、出力ポート36は対応する駆動回路38を介して各燃料噴射弁11および各ステップモータ19,22に接続される。
【0048】
図1から図5に示す実施例では燃料噴射弁11が燃料に旋回力を与えつつ噴射するスワール弁からなり、この燃料噴射弁11からは図3および図4においてFで示されるように燃料が円錐状に噴射される。図6はこの燃料噴射弁11からの燃料噴射量と燃料噴射時期とを示しており、図7は図6と同じ燃料噴射量に加えてスロットル弁23の開度と、EGR弁29の開度と、燃焼室5内における平均空燃比A/Fを示している。なお、図6および図7においてLはアクセルペダル40の踏込み量を示している。図6からわかるようにアクセルペダル40の踏込み量LがLよりも小さい機関低負荷運転時には圧縮行程末期に噴射量Qだけ燃料噴射が行われる。一方、アクセルペダル40の踏込み量LがLとLの間の機関中負荷運転時には吸気行程中に噴射量Qだけ燃料噴射が行われ、圧縮行程末期に噴射量Qだけ燃料が噴射される。即ち、機関中負荷運転時には吸気行程と圧縮行程末期の2回に分けて燃料噴射が行われる。また、アルセルペダル40の踏込み量LがLよりも大きい機関高負荷運転時には吸気行程中に噴射量Qだけ燃料が噴射される。なお、図6においてθS1およびθE1は吸気行程中に行われる燃料噴射Qの噴射開始時期と噴射完了時期を夫々示しており、θS2とθE2は圧縮行程末期に行われる燃料噴射Qの噴射開始時期と噴射完了時期を夫々示している。
【0049】
一方、図7に示されるようにアクセルペダル40の踏込み量LがLよりも小さい機関低中負荷運転時にはスロットル弁23の開度はかなり小さく、またこのときスロットル弁23の開度はアクセルペダル40の踏込み量Lが小さくなるほど小さくなる。一方、アルセルペダル40の踏込み量LがLよりも大きくなるとスロットル弁23の開度は急速に大きくなって全開する。また、アクセルペダル40の踏込み量LがLよりも小さい機関低中負荷運転時にはEGR弁29の開度はかなり大きく、アクセルペダル40の踏込み量LがLよりも大きくなるとEGR弁29の開度は急速に小さくなって全開する。燃焼室5内における平均空燃比は高負荷運転領域(L>L)の或る時点Lにおいてリーンからリッチに切換わる。即ち、アクセルペダル40の踏込み量LがLよりも小さい範囲では平均空燃比A/Fはリーンとなり、またこのときアクセルペダル40の踏込み量Lが小さくなるほど平均空燃比A/Fはリーンとなる。一方、アクセルペダル40の踏込み量LがLよりも大きくなると平均空燃比A/Fはリッチとなる。
【0050】
図8は吸気制御弁17の開度とアクセルペダル40の踏込み量Lとの関係を示している。図8に示されるようにアクセルペダル40の踏込み量LがLよりも小さい機関低負荷運転時には吸気制御弁17は全閉状態に保持されており、アクセルペダル40の踏込み量LがLよりも大きくなると吸気制御弁17はアクセルペダル40の踏込み量Lが大きくなるにつれて開弁せしめられる。吸気制御弁17が全閉せしめられると吸入空気はヘリカル状をなす第1吸気ポート7aを介して旋回しつつ燃焼室5内に流入し、斯くして燃焼室5内には図3において矢印Sで示すような強力な旋回流が発生せしめられる。一方、吸気制御弁17が開弁すると第2吸気ポート7bからも吸入空気が燃焼室5内に流入する。
【0051】
次に図9および図10を参照しつつ燃焼方法について説明する。なお、図9は機関低負荷運転時における燃焼方法を示しており、図10は機関中負荷運転時における燃焼方法を示している。
図6に示されるようにアクセルペダル40の踏込み量LがLよりも小さい機関負荷運転時には圧縮行程末期に燃料が噴射される。このとき噴射燃料Fは図9(A)および(B)に示されるように深皿部13の周壁面に衝突する。このときの噴射量Qは図6に示されるようにアクセルペダル40の踏込み量Lが大きくなるにつれて増大する。深皿部13の周壁面に衝突した燃料は旋回流Sによって気化せしめられつつ拡散され、それによって図9(C)に示されるように凹部14および深皿部13内に、即ちキャビティ3a内に可燃混合気Gが形成される。このとき凹部14および深皿部13以外の燃焼室5内は空気とEGRガスで満たされている。次いで混合気Gが点火栓10によって着火せしめられる。
【0052】
一方、図6においてアクセルペダル40の踏込み量LがLとLの間である機関中負荷運転時には吸気行程中に第1回目の燃料噴射Qが行われ、次いで圧縮行程末期に第2回目の燃料噴射Qが行われる。即ち、まず初めに図10(A)に示されるように吸気行程初期にキャビティ3a内に向けて燃料噴射Fが行われ、この噴射燃料によって燃焼室5内全体に希薄混合気が形成される。次いで図10(B)に示されるように圧縮行程末期にキャビティ3a内に向けて燃料噴射Fが行われ、図10(C)に示されるようにこの噴射燃料によって凹部14および深皿部13内には火種となる可燃混合気Gが形成される。この可燃混合気Gは点火栓10によって着火せしめられ、この着火火炎によって燃焼室5内全体の希薄混合気が燃焼せしめられる。この場合、圧縮行程末期に噴射される燃料は火種を作れば十分であるので図6に示されるように機関中負荷運転時にはアクセルペダル40の踏込み量Lにかかわらず圧縮行程末期の燃料噴射量Qは一定に維持される。これに対して吸気行程初期の燃料噴射量Qはアクセルペダル40の踏込み量Lが大きくなるにつれて増大する。
【0053】
図6においてアクセルペダル40の踏込み量LがLよりも大きい機関高負荷運転時には吸気行程初期に一回だけ燃料が噴射され、それによって燃焼室15内に均一混合気が形成される。このとき吸気行程初期の燃料噴射量は図6に示されるようにアクセルペダル40の踏込み量Lが大きくなるにつれて増大する。
以上が図1に示す筒内噴射式内燃機関の基本的な燃焼方法である。次にこの筒内噴射式内燃機関に適した排気ガスの浄化方法について説明する。
【0054】
まず初めに図11を参照するとこの図11は燃焼室5から排出される排気ガス中の代表的な成分の濃度と燃焼室5内における平均空燃比A/Fとの関係を概略的に示している。図11からわかるように燃焼室5から排出される排気ガス中の未燃HC,COの濃度は燃焼室5内における平均空燃比A/Fがリッチになるほど増大し、燃焼室5から排出される排気ガス中の酸素Oの濃度は燃焼室5内における平均空燃比A/Fがリーンになるほど増大する。
【0055】
一方、図1に示すケーシング27内に収容されているNO吸収剤26は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムK、ナトリウムNa、リチウムLi、セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土類、ランタンLa、イットリウムYのような希土類から選ばれた少くとも一つと、白金Ptのような貴金属とが担持されている。機関吸気通路、燃焼室5およびNO吸収剤26上流の排気通路内に供給された全空気量と全燃料(炭化水素)量の比をNO吸収剤26への流入排気ガスの空燃比と称するこのNO吸収剤26は流入排気ガスの空燃比がリーンのときにはNOを吸収し、流入排気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したNOを放出するNOの吸放出作用を行う。なお、NO吸収剤26上流の排気通路内に燃料(炭化水素)或いは空気が供給されない場合には流入排気ガスの空燃比は燃焼室5内における平均空燃比A/Fに一致し、従ってこの場合にはNO吸収剤26は燃焼室5内における平均空燃比A/FがリーンのときにはNOを吸収し、燃焼室5内のガス中の酸素濃度が低下すると吸収したNOを放出することになる。
【0056】
上述のNO吸収剤26を機関排気通路内に配置すればこのNO吸収剤26は実際にNO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12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。
【0057】
即ち、燃焼室5内における平均空燃比A/Fがリーンであり、従って流入排気ガスがリーンであるときには流入排気ガス中の酸素濃度が高くなり、このとき図12(A)に示されるようにこれら酸素OがO 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O 又はO2−と反応し、NOとなる(2NO+O→2NO)。次いで生成されたNO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12(A)に示されるように硝酸イオンNO の形で吸収剤内に拡散する。このようにしてNOがNO吸収剤26内に吸収される。
【0058】
流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金Ptの表面でNOが生成され、吸収剤のNO吸収能力が飽和しない限りNOが吸収剤内に吸収されて硝酸イオンNO が生成される。これに対して流入排気ガス中の酸素濃度が低下してNOの生成量が低下すると反応が逆方向(NO →NO)に進み、斯くして吸収剤内の硝酸イオンNO がNOの形で吸収剤から放出される。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下するとNO吸収剤26からNOが放出されることになる。図11からわかるように流入排気ガスのリーンの度合が低くなれば流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、従って流入排気ガスのリーンの度合を低くすればたとえ流入排気ガスの空燃比がリーンであってもNO吸収剤26からNOが放出されることになる。
【0059】
一方、このとき燃焼室3内における平均空燃比A/Fがリッチにされて流入排気ガスの空燃比がリッチになると図11に示されるように機関からは多量の未燃HC,COが排出され、これら未燃HC,COは白金Pt上の酸素O 又はO2−と反応して酸化せしめられる。また、流入排気ガスの空燃比がリッチになると流入排気ガス中の酸素濃度が極度に低下するために吸収剤からNOが放出され、このNOは図12(B)に示されるように未燃HC,COと反応して還元せしめられる。このようにして白金Ptの表面上にNOが存在しなくなると吸収剤から次から次へとNOが放出される。従って流入排気ガスの空燃比をリッチにすると短時間のうちにNO吸収剤26からNOが放出されることになる。
【0060】
即ち、流入排気ガスの空燃比をリッチにするとまず始めに未燃HC,COが白金Pt上のO 又はO2−とただちに反応して酸化せしめられ、次いで白金Pt上のO 又はO2−が消費されてもまだ未燃HC,COが残っていればこの未燃HC,COによって吸収剤から放出されたNOおよび機関から排出されたNOが還元せしめられる。従って流入排気ガスの空燃比をリッチにすれば短時間のうちにNO吸収剤26に吸収されているNOが放出され、しかもこの放出されたNOが還元されるために大気中にNOが排出されるのを阻止することができることになる。また、NO吸収剤26は還元触媒の機能を有しているので流入排気ガスの空燃比を理論空燃比にしてもNO吸収剤26から放出されたNOが還元せしめられる。しかしながら流入排気ガスの空燃比を理論空燃比にした場合にはNO吸収剤26からNOが徐々にしか放出されないためにNO吸収剤26に吸収されている全NOを放出させるには若干長い時間を要する。
【0061】
上述したように燃焼室5内における平均空燃比A/FがリーンであるときにはNOがNO吸収剤26に吸収される。しかしながらNO吸収剤26のNO吸収能力には限度があり、NO吸収剤26のNO吸収能力が飽和すればNO吸収剤26はもはやNOを吸収しえなくなる。従ってNO吸収剤26のNO吸収能力が飽和する前にNO吸収剤26からNOを放出させる必要があり、そのためにはNO吸収剤26にどの程度のNOが吸収されているかを推定する必要がある。そこで次にこのNO吸収量の推定方法について説明する。
【0062】
燃焼室5内の平均空燃比A/Fがリーンであるときには機関負荷が高くなるほど単位時間当り機関から排出されるNO量が増大するために単位時間当りNO吸収剤26に吸収されるNO量が増大し、また機関回転数が高くなるほど単位時間当り機関から排出されるNO量が増大するために単位時間当りNO吸収剤26に吸収されるNOが増大する。従って単位時間当りNO吸収剤26に吸収されるNO量は機関負荷と機関回転数の関数となる。この場合、機関負荷はアクセルペダル40の踏込み量Lでもって代表することができるので単位時間当りNO吸収剤26に吸収されるNO量はアクセルペダル40の踏込み量Lと機関回転数Nの関数となる。従って図1に示す実施例では単位時間当りNO吸収剤26に吸収されるNO量Aをアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nの関数として予め実験により求め、このNO量AがLおよびNの関数として図14(A)に示すマップの形で予めROM33内に記憶されている。
【0063】
一方、燃焼室5内における平均空燃比A/Fが理論空燃比又はリッチになるとNO吸収剤26からNOが放出されるがこのときのNO放出量は主に排気ガス量と平均空燃比の影響を受ける。即ち、排気ガス量が増大するほど単位時間当りNO吸収剤26から放出されるNO量が増大し、平均空燃比がリッチとなるほど単位時間当りNO吸収剤26から放出されるNO量が増大する。この場合、排気ガス量、即ち吸入空気量はアクセルペダル40の踏込み量Lと機関回転数Nの関数となり、平均空燃比A/Fもアクセルペダル40の踏込み量Lと機関回転数Nの関数となる。従って単位時間当りNO吸収剤26から放出されるNO量Dはアクセルペダル40の踏込み量Lと機関回転数Nの関数となり、このNO量DはLおよびNの関数として図14(B)に示すマップの形で予めROM33内に記憶されている。
【0064】
上述したように燃焼室5内における平均空燃比A/Fがリーンのときには単位時間当りのNO吸収量がAで表わされ燃焼室5内における平均空燃比A/Fが理論空燃比又はリッチのときには単位時間当りのNO放出量がDで表わされるのでNO吸収剤26に吸収されていると推定されるNO量ΣNOXは次式を用いて算出できることになる。
【0065】
ΣNOX=ΣNOX+A−D
図13はこのNO量ΣNOXと燃焼室5内における平均空燃比A/Fとの関係を示している。図7からわかるように機関負荷LがLよりも低いときには燃焼室5内における平均空燃比A/Fはリーンとなっており、このときにはNOがNO吸収剤26に吸収されるので図13に示されるようにNO量ΣNOXが増大する。一方、図7に示されるように機関負荷LがLよりも高くなると燃焼室5内における平均空燃比A/FがリッチとなるためにNO吸収剤26からNOが放出される。従って図13においてXで示されるように機関負荷LがLよりも高くなって平均空燃比A/FがリッチになるとNO量ΣNOXが減少する。
【0066】
一方、平均空燃比A/Fが継続的にリーンにされてNO量ΣNOXが許容値MAXを越えると図13においてYで示されるように燃焼室5内における平均空燃比A/Fが強制的にリッチとされる。平均空燃比A/FがリッチにされるとNO吸収剤26から急速にNOが放出され、斯くして図13に示されるようにNO量ΣNOXが急速に減少する。次いでNO量ΣNOXが下限値MINまで低下すると平均空燃比A/Fはリッチからリーンに戻される。
【0067】
ところで例えば図9に示されるように燃焼室5内に形成される混合気を成層化して燃焼室5内の一部の限られた領域、即ちキャビティ3a内に着火可能な混合気を形成するようにした場合にはこのような成層作用が行われているときにNO吸収剤26からNOを放出すべく燃焼室5内の平均空燃比をリーンからリッチに切換えるために圧縮行程の噴射量を単に増量すると燃焼室5内の一部の限られた領域内、即ちキャビティ3a内に形成される混合気が過濃になってしまう。その結果、キャビティ3a内の混合気を点火栓10により良好に着火できなくなるために失火してしまうという問題を生じることになる。
【0068】
また、一般的に云って燃焼室5内における平均空燃比A/Fがリーンからリッチに切換えられると機関出力トルクが急激に増大するためにショックが発生する。ことろがこのようなショックは運転者に不快感を与えるためにこのようなショックの発生を阻止しなければならない。そこで本発明による実施例ではキャビティ3a内に形成される可燃混合気が過濃になるのを阻止し、併せて上述の如きショックが発生しないように平均空燃比A/Fをリーンからリッチに切換えるようにしており、次にこのことについて図15および図16を参照しつつ説明する。
【0069】
図15において破線は図7に示す通常運転時における燃料噴射量Q、スロットル弁23の開度および燃焼室5内における平均空燃比A/Fを示している。まず初めに機関負荷LがLよりも低い機関低負荷運転時においてNO吸収剤26からNOを放出させるために平均空燃比A/Fをリーンからリッチに切換える場合について説明する。機関低負荷運転時には機関負荷Lが予め定められた下限負荷Lmin 以下ではたとえΣNOX>MAX(図13)になっても平均空燃比A/Fのリーンからリッチへの切換え作用は行わず、機関負荷Lが下限負荷Lmin 以上のときにΣNOX>MAXになれば平均空燃比A/Fをリーンからリッチに切換えるようにしている。即ち機関負荷LがLmin <L<LのときにΣNOX>MAXになると図16に示されるようにNO放出フラグがセットされ、燃焼室5内の平均空燃比A/Fがリーンからリッチに切換えられる。図15で云うとこのとき平均空燃比A/Fは破線で示されるリーンから実線で示されるリッチに切換えられる。
【0070】
このときの平均空燃比A/Fのリーンからリッチへの切換作用は図15および図16に示すように圧縮行程噴射Qに加えて吸気行程噴射Qを追加し、図15に示されるように圧縮行程噴射量Qを破線で示す通常運転時に比べて減少させると共に圧縮行程噴射量Qと吸気行程噴射量Qとの和を破線で示される通常運転時の噴射量に比べて増大させることによって行われる。従ってこの場合、吸気行程噴射量Qを破線を境にして噴射量部分Qaと噴射量部分Qbとに分けたとすると圧縮行程噴射量Qと噴射量部分Qaとの和が破線で示される通常運転時の噴射量Qに等しくなり、噴射量部分Qbは供給燃料の増大分となる。
【0071】
ところでこの場合、圧縮行程噴射Qによる燃料と噴射量部分Qaの燃料とによってキャビティ3a内に混合気が形成され、噴射量部分Qbの燃料がキャビティ3a以外の領域に分散せしめられればキャビティ3a内に形成される混合気の空燃比は通常運転時と同じになる。即ち、総噴射量が増量されてもキャビティ3a内に形成される混合気は過濃になることはなく、斯くして失火を生ずることなくキャビティ3a内に形成された混合気は点火栓10によって良好に着火せしめられることになる。
【0072】
一方、この場合、圧縮行程噴射Qによる燃料と噴射部分Qaの燃料とを燃焼させ、噴射量部分Qbの燃料を燃焼させないようにすれば燃焼せしめられる燃料量は破線で示される通常運転時の燃料量と同じになるために機関の出力トルクは変化せず、噴射量部分Qbの燃料は単に平均空燃比A/Fをリーンからリッチに切り換えるだけに使用される。そこで本発明による実施例では圧縮行程噴射Qによる燃料と噴射量部分Qaの燃料とにより燃焼させるべき可燃混合気を形成し、供給燃料の増大分である噴射量部分Qbの燃料により不可燃混合気を形成して失火の発生を阻止するのはもとより機関の出力トルクが変化するのを阻止しつつ平均空燃比A/Fをリーンからリッチに切換えてNO吸収剤26からNOを放出させるようにしている。
【0073】
即ち、吸気行程噴射Qが行われるとこの噴射燃料は燃焼室5内全体に分散されるがこの吸気行程噴射量Qは火炎が伝播しえない希薄混合気を形成しうる量とされる。しかしながらこのような希薄混合気であっても圧縮行程噴射Qにより形成される可燃混合気G(図9(C)参照)内に混入すれば燃焼せしめられる。この場合、圧縮行程噴射Qにより形成される可燃混合気Gはキャビティ3a内のほぼ全体を占めるので噴射量部分Qaの燃焼がキャビティ3a内のほぼ全体を占めるように吸気行程噴射量Qを定めれば燃焼せしめられる燃料量は通常運転時と同じとなり、斯くして平均空燃比A/Fをリーンからリッチに切換えても失火を生ずることがなく、しかも機関の出力トルクは変化しないことになる。
【0074】
次にこのことについて具体的数値(現実の数値ではない)を用いて説明すると例えば通常運転時における平均空燃比が17のリーンであり、このとき空気量が17(g)であり、燃料量が1(g)であったとする。平均空燃比A/Fをリーンからリッチに切換えたときにキャビティ3a内の可燃混合気の55%を圧縮行程噴射Qにより形成し、残りの45%を吸気行程噴射Qにより形成したとすると圧縮行程噴射量Qは0.55(g)となり、吸気行程噴射量Qの噴射量部分Qaは0.45(g)となる。一方、燃焼室5の全容積に対するキャビティ3aの容積を65%とすると全吸気行程噴射量(Qa+Qb)は0.45(g)/0.65≒0.7(g)となる。従って吸気行程噴射Qにより形成される希薄混合気の空燃比は17(g)/0.7(g)≒24.3となり、不可燃混合気となる。一方、燃焼室5内における平均空燃比A/Fは17(g)/〔0.55(g)+0.7(g)〕=13.6となり、リッチとなる。またこのときキャビティ3a内に形成される可燃混合気に含まれる燃料は1(g)であって通常運転時と変らない。
【0075】
このように吸気行程噴射量Qおよび圧縮行程噴射量Qを適切に設定するとキャビティ3a内に形成される混合気の空燃比を変化させず、しかも燃焼せしめられる燃料量を変化させずに平均空燃比A/Fをリーンからリッチに切換えることができる。なお、図15に示すこれら吸気行程噴射量Q(Qa+Qb)および圧縮行程噴射量Qはアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nの関数の形で予めROM33内に記憶されている。
【0076】
次に機関負荷LがLよりも大きくLよりも低いときにNO吸収剤26からNOを放出させるために平均空燃比A/Fをリーンからリッチに切換える場合について説明する。このときには図15において実線で示されるようにスロットル弁23が予め定められた開度だけ閉弁せしめられる。スロットル弁23が閉弁せしめられると燃焼室5内に供給される空気量が減少するために燃焼室5内における平均空燃比A/Fが小さくなる。このとき平均空燃比A/Fが図15において実線で示す予め定められたリッチ空燃比となるようにスロットル弁23は閉弁せしめられ、このスロットル23の閉弁量はアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nの関数の形で予めROM33内に記憶されている。
【0077】
なお、スロットル弁23が閉弁せしめられるとポンピング損失が増大するために機関の出力トルクが低下する。そこで本発明による実施例ではこのとき機関の出力トルクが低下しないように吸気行程噴射量QがQcだけ(図15において破線よりも上方の部分だけ)増大せしめられる。なお、この吸気行程噴射Qの増量分Qcはアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nの関数の形で予めROM33内に記憶されている。なお、このとき圧縮行程噴射量Qは火種を形成するのに最適な燃料量となっているので圧縮行程噴射量Qを増量せずに吸気行程噴射量Qを増量するようにしている。
【0078】
次に図17および図18を参照しつつ燃料噴射の制御ルーチンについて説明する。なお、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17および図18を参照するとまず初めにステップ100においてNO吸収剤26に吸収されていると推定されるNO量ΣNOXが許容値MAXよりも大きいか否かが判別される。ΣNOX≦MAXのときにはステップ101に進んでNO放出フラグがセットされているか否かが判別される。通常はNO放出フラグはリセットされているのでステップ102に進む。ステップ102ではアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nに基いて予めROM33内に記憶されている図6に示す関係から吸気行程噴射量Qおよび圧縮行程噴射量Qが算出され、次いでステップ103ではアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nに基いて予めROM33内に記憶されている図6に示す関係から噴射時期が算出され、次いでステップ104ではアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nに基いて予めROM33内に記憶されている図7に示す関係からスロットル弁23の開度が算出される。
【0079】
次いでステップ105ではアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nに基いて予めROM33内に記憶されている図7に示す関係からEGR弁29の開度が算出され、次いでステップ106ではアクセルペダル40の踏込み量Lに基いて予めROM33内に記憶されている図8に示す関係から吸気制御弁17の開度が算出される。次いでステップ107ではアクセルペダル40の踏込み量LがL(図7)よりも低いか否かが判別される。L<Lのときにはステップ108に進んで図14(A)に示すマップからNO放出量Aが算出される。次いでステップ109ではNO放出量Dが零とされ、次いでステップ112に進む。一方、ステップ107においてL≧Lであると判別されたときにはステップ110に進んで図14(B)に示すマップからNO放出量Dが算出される。次いでステップ111ではNO吸収量Aが零とされ、次いでステップ112に進む。
【0080】
ステップ112ではNO吸収剤26に吸収されていると推定されるNO量ΣNOX(=ΣNOX+A−D)が算出される。次いでステップ113ではΣNOXが負になったか否かが判別され、ΣNOX<0になったときにはステップ114に進んでΣNOXが零とされる。次いでステップ115ではΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別され、ΣNOX<MINになったときにはステップ116に進んでNO放出フラグがリセットされる。
【0081】
一方、ステップ100においてΣNOXMAXになったと判別されたときにはステップ117に進んでNO 放出フラグがセットされる。NO 放出フラグがセットされるとステップ101からステップ118に進んで機関負荷Lが下限負荷Lmin よりも低いか否かが判別される。L<Lmin のときにはステップ102に進む。従ってこのときにはΣNOX>MAXであったとしても燃焼室5内の平均空燃比A/Fはリーンに維持される。
【0082】
これに対してL≧Lmin のときにはステップ119に進んでアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nに基いて予めROM33内に記憶されている図15に示す関係から吸気行程噴射量Qおよび圧縮行程噴射量Qが計算され、次いでステップ120ではアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nに基いて予めROM33内に記憶されている関係から噴射時期が算出され、次いでステップ121ではアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nに基いて予めROM33内に記憶されている図15に示す関係からスロットル弁23の開度が算出される。
【0083】
次いでステップ122ではアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nに基いて予めROM33内に記憶されている関係からEGR弁29の開度が算出され、次いでステップ123ではアクセルペダル40の踏込み量Lに基いて予めROM33内に記憶されている図8に示す関係から吸気制御弁17の開度が算出される。このときには燃焼室5内における平均空燃比はリッチとされ、NO吸収剤26からNOが放出される。
【0084】
前述したようにアクセルペダル40の踏込み量LがLよりも小さい機関低負荷運転時には圧縮行程末期にのみ燃料が噴射される。このときにはキャビティ3a内にのみ混合気が形成され、キャビティ3a以外の領域は実質的に空気およびEGRガスで満たされるので成層度合が極めて高い強成層状態となる。
一方、アクセルペダル40の踏込み量LがLとLとの間である機関中負荷運転時には吸気行程噴射により燃焼室5内に全体に希薄混合気が形成され、圧縮行程噴射によってこの希薄混合気よりも濃い混合気がキャビティ3a内に形成される。従ってこのときには機関低負荷運転時における強成層状態よりも成層の度合が低い弱成層状態となる。
【0085】
また、アクセルペダル40の踏込み量LがLよりも大きい機関高負荷運転時には吸気行程噴射のみが行われ、従ってこのとき燃焼室5内には均一混合気が形成される。
ところでこれまで述べてきた実施例では機関低負荷運転時において、即ち強成層状態においてNO吸収剤26からNOを放出すべきときには失火が発生することなく、しかも出力トルクが変動しないように強成層状態を維持しつつ平均空燃比A/Fをリーンからリッチに切換えるようにしている。
【0086】
これに対して次に述べる実施例では強成層状態においてNO吸収剤26からNOを放出しなければならなくなったときには強成層状態から弱成層状態又は均一混合気状態に切換え、弱成層状態又は均一混合気状態において吸気行程噴射量を増量することにより平均空燃比A/Fを理論空燃比又はリッチにしてNO吸収剤26からNOを放出させるようにしている。このように吸気行程噴射量を増量することにより平均空燃比A/Fを理論空燃比又はリッチにすると強成層時と比べてキャビティ3a内に形成される混合気の空燃比はさほど変化せず、斯くして失火が発生するのを阻止することができる。
【0087】
また、次に述べる実施例ではNO吸収剤26からNOを放出すべく平均空燃比A/Fを理論空燃比又はリッチにしたときに全噴射燃料を燃焼室5内で燃焼せしめるようにしており、従ってNO吸収剤26からNOを放出すべく平均空燃比A/Fが理論空燃比又はリッチにされたときに機関の出力トルクが増大することになる。この出力トルクの増大は燃焼室5内に供給される吸入空気量を低下させることによって抑制され、それでも出力トルクが増大する場合には例えば点火時期を遅角させることによって出力トルクが増大しないようにされる。
【0088】
次に図19および図20を参照しつつ燃料噴射を制御するための基本的なルーチンについてまず初めに説明する。
図19はNO放出フラグを制御するためのルーチンを示しており、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。図19を参照するとまず初めにステップ120においてNO量ΣNOXが図13に示される許容値MAXを越えたか否かが判別される。ΣNOX>MAXになったときにはステップ121に進んでNO放出フラグがセットされる。
【0089】
図20は噴射制御を行うためのルーチンを示しており、このルーチンは例えば一定時間毎の割込みによって実行される。
図20を参照するとまず初めにステップ130においてNO放出フラグがセットされているか否かが判別される。NO放出フラグがセットされていないときにはステップ131に進んでアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nに基いて予めROM33内に記憶されている図6に示す関係から吸気行程噴射量Qおよび圧縮行程噴射量Qが算出される。次いでステップ132ではアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nに基いて予めROM33内に記憶されている図6に示す関係から噴射時期が算出され、次いでステップ133ではアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nに基いて予めROM33内に記憶されている図7に示す関係からスロットル弁23の開度が算出され、次いでステップ134ではアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nに基いて予めROM33内に記憶されている関係からEGR弁29の開度が算出され、次いでステップ135ではアクセルペダル40の踏込み量Lに基いて予めROM33内に記憶されている図8に示す関係から吸気制御弁17の開度が算出される。
【0090】
次いでステップ136ではアクセルペダル40の踏込み量LがL(図7)よりも低いか否かが判別される。L<Lのときにはステップ137に進んで図14(A)に示すマップからNO放出量Aが算出される。次いでステップ138ではNO放出量Dが零とされ、次いでステップ141に進む。一方、ステップ136においてL≧Lであると判別されたときにはステップ139に進んで図14(B)に示すマップからNO放出量Dが算出される。次いでステップ140ではNO吸収量Aが零とされ、次いでステップ141に進む。ステップ141ではNO吸収剤26に吸収されていると推定されるNO量ΣNOX(=ΣNOX+A−D)が算出される。次いでステップ142ではΣNOXが負になったか否かが判別され、ΣNOX<0になったときにはステップ143に進んでΣNOXが零とされる。
【0091】
一方、ステップ130においてNO 放出フラグがセットされたと判断されたときにはステップ144に進んでアクセルペダル40の踏込み量LがL よりも小さいか否かが判別される。L<L のときにはステップ146に進んで平均空燃比A/Fをリッチにするリッチ処理Iが行われる。これに対してL≧L のときにはステップ145に進んでアクセルペダル40の踏込み量LがL よりも小さいか否かが判別される。L<L のときにはステップ147に進んで平均空燃比A/Fをリッチにするリッチ処理IIが行われ、L≧L のときにはステップ148に進んで平均空燃比A/Fをリッチにするリッチ処理III が行われる。
【0092】
即ち、リッチ処理Iは機関低負荷運転時において、即ち強成層状態においてNO吸収剤26からNOを放出させるためのリッチ処理を示しており、リッチ処理IIは機関中負荷運転時において、即ち弱成層状態においてNO吸収剤26からNOを放出させるためのリッチ処理を示しており、リッチ処理III は機関高負荷運転時において、即ち均一混合気状態においてNO吸収剤26からNOを放出させるためのリッチ処理を示している。そこで次にこれらリッチ処理I,II,III について順に説明する。
【0093】
図21はリッチ処理Iの一実施例のタイムチャートを示している。図21に示されるようにNO放出フラグがセットされる前の機関低負荷運転状態、即ち強成層運転状態では吸気行程噴射は行われておらず、圧縮行程噴射のみが行われて燃焼室5内の平均空燃比A/Fはリーンとなっている。またこのときスロットル弁23およびEGR弁29は開弁せしめられている。
【0094】
次いでNO吸収剤26からNOを放出すべくNO放出フラグがセットされるとEGR弁29が全閉せしめられ、このとき燃焼室5内の平均空燃比A/Fが極度にリーンとならないようにスロットル弁23も機関の運転状態に定まる設定開度まで閉弁せしめられる。スロットル弁23が設定開度まで閉弁せしめられると機関の出力トルクが低下しないように圧縮行程噴射量が若干増大せしめられる。
【0095】
次いでNO放出フラグがセットされてからt時間経過すると圧縮行程噴射が停止され、吸気行程噴射が開始される。即ち、強成層状態から均一混合気状態に切換えられる。このとき噴射量は変化せず、従って燃焼室5内の平均空燃比A/Fも変化しない。なお、このときには燃料噴射量が少なく、このように少量の燃料を均一混合気状態で燃焼させる場合に多量のEGRガスが供給されると失火する危険性が大となる。そこでこの実施例では図21に示されるように均一混合気燃焼に移行する前にEGR弁29を全閉するようにしている。なお、この場合EGR弁29は必ずしも全閉する必要がなく、EGR弁29の開度を或る程度減少させるだけで十分な場合もある。
【0096】
次いでNO放出フラグがセットされた後t時間経過すると燃焼室5内の平均空燃比A/Fをリッチにすべく吸気行程噴射量が増量せしめられ、スロットル弁23が機関の運転状態により定まる設定開度まで更に閉弁せしめられる。このときスロットル弁23を閉弁するのは燃焼室5内に供給される吸入空気量を減少させ、できるだけ少ない燃料でもって平均空燃比A/Fをリッチにするためと、平均空燃比A/Fをリッチにしたときにできるだけ機関の出力トルクが増大しないようにするためである。このとき機関の出力トルクの増大が大きくなってショックが発生する場合には平均空燃比A/Fをリッチにすると同時に点火時期を遅らせる等の手段を講ずる必要がある。
【0097】
平均空燃比A/FがリッチにされるとNO吸収剤26からのNO放出作用が開始される。次いでNO吸収剤26からのNOの放出作用が完了すると今度は逆の順序を経て再び強成層状態に戻る。即ち、NOの放出作用が完了すると吸気行程噴射量が減量せしめられると共にスロットル弁23が開弁せしめられる。次いでNOの放出作用が完了してからt時間経過すると吸気行程噴射が停止されて圧縮行程噴射が開始され、NOの放出作用が完了してからt時間経過するとスロットル弁23およびEGR弁29が開弁せしめられると共にNO放出フラグがリセットされる。
【0098】
図22は図21に示すNO放出制御を実行するためのリッチ処理Iのルーチンを示している。図22を参照するとまず初めにステップ150においてNOの放出が完了したことを示す放出完了フラグがセットされているか否かが判別される。リッチ処理Iが開始された直後は放出完了フラグはセットされていないのでステップ151に進み、平均空燃比A/Fをリッチにするまでの前処理が行われる。図21に示される実施例ではこの前処理は、NO放出フラグがセットされたときに、即ちリッチ処理Iが開始されたときにスロットル弁23およびEGR弁29を閉弁する処理と、リッチ処理Iが開始されてからt時間経過後に圧縮行程噴射から吸気行程噴射に切換える処理と、リッチ処理Iが開始されてからt時間経過後にスロットル弁23を閉弁する処理からなる。
【0099】
次いでステップ152ではこの前処理が完了したか否かが判別される。前処理が完了するとステップ153に進んで平均空燃比A/Fをリッチにするリッチ処理が行われる。この実施例では吸気行程噴射量を増量することによってリッチ処理が行われる。次いでステップ154ではNO 放出作用中におけるNO 放出量D′が算出される。このNO 放出量D′はアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nの関数として図23に示すようなマップの形で予めROM33内に記憶されている。次いでステップ155ではNO 量ΣNOXからNO 放出量D′が減算され、次いでステップ156ではNO 量ΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別されるΣNOX<MINになったときにはNO の放出作用が完了したと判断してステップ157に進み、放出完了フラグがセットされる。次いでステップ158に進む。なお、一旦放出完了フラグがセットされるとその後はステップ150からステップ158にジャンプする。
【0100】
ステップ158ではNOの放出作用が完了してから強成層状態に戻されるまでの後処理が行われる。図21に示される実施例ではこの後処理は、NOの放出作用が完了したときに吸気行程噴射量を減少させ、スロットル弁23を開弁させる処理と、NOの放出作用が完了した後t時間経過後に吸気行程噴射から圧縮行程噴射に切換える処理と、NO放出作用が完了した後t時間経過後にスロットル弁23およびEGR弁29を開弁させる処理からなる。ステップ159ではこの後処理が完了したか否かが判別され、後処理が完了したときにはステップ160に進んでNO放出フラグおよび放出完了フラグがリセットされる。
【0101】
図24は強成層状態において行われるリッチ処理Iの別の実施例を示している。この実施例ではNO放出フラグがセットされるとスロットル弁23が少し閉弁せしめられ、EGR弁29が半分程度閉弁せしめられる。次いでNO放出フラグがセットされてからt時間経過すると圧縮行程噴射量が減少せしめられ、吸気行程噴射が開始される。即ち、このときには吸気行程噴射と圧縮行程噴射との2回の噴射が行われ、従って弱成層状態となる。次いでNO放出フラグがセットされてからt時間経過すると圧縮行程噴射が停止され、吸気行程噴射のみとなるので均一混合気状態となる。また、このときスロットル弁23は再び少し閉弁せしめられる。
【0102】
次いでNO放出フラグがセットされてからt時間経過するとEGR弁29が全閉せしめられると共にスロットル弁23が更に少し閉弁せしめられる。更にこのとき吸気行程噴射量が増量せしめられて平均空燃比A/Fがリッチとされ、斯くしてNO吸収剤26からのNO放出作用が開始される。
一方、NOの放出作用が完了すると逆の順序でもって強成層状態に戻る。即ち、NOの放出作用が完了すると吸気行程噴射量が減量され、スロットル弁23およびEGR弁29が開弁せしめられる。次いでNOの放出作用が完了してからt時間経過すると吸気行程噴射量が減量され、圧縮行程噴射が開始されて弱成層状態となる。このときスロットル弁23が更に開弁せしめられる。次いでNOの放出作用が完了してからt時間経過すると吸気行程噴射が停止されて強成層状態となり、次いでNOの放出作用が完了してからt時間経過するとスロットル弁23およびEGR弁29が更に開弁せしめられると共にNO放出フラグがリセットされる。
【0103】
この実施例ではNOの放出作用を開始するときには強成層状態から弱成層状態を経て均一混合気状態とされ、NOの放出作用が完了したときには均一混合気状態から弱成層状態を経て強成層状態とされる。このように強成層状態と均一混合気状態との切換えの際に弱成層状態を介在させることによって燃焼の形態が徐々に変化し、それによって切換えの際に失火が生じるのを阻止することができる。
【0104】
図25は図24に示すNO放出制御を実行するためのリッチ処理Iのルーチンを示している。図25を参照するとまず初めにステップ170において放出完了フラグがセットされているか否かが判別される。放出完了フラグがセットされていなければステップ171に進み、放出完了フラグがセットされていればステップ178にジャンプする。ステップ171ではNO放出フラグがセットされてから平均空燃比A/Fがリッチとされるまでの前処理が行われる。次いでステップ172では前処理が完了したか否かが判別され、前処理が完了したときにはステップ173に進んで吸気行程噴射量を増量することにより平均空燃比A/Fがリッチとされる。
【0105】
次いでステップ174では図23からNO放出量D′が算出され、次いでステップ175ではNO量ΣNOXからNO放出量D′が減算される。次いでステップ176ではNO量ΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別される。ΣNOX<MINになるとステップ177に進んで放出完了フラグがセットされ、次いでステップ178ではNOの放出完了から強成層状態に戻るまでの後処理が行われる。次いでステップ179では後処理が完了したか否かが判別され、後処理が完了したときにはステップ180に進んでNO放出フラグおよび放出完了フラグがリセットされる。
【0106】
図26および図27はリッチ処理Iの更に別のールチンを示している。前述したように失火を生ずることなく滑らかに強成層状態から均一混合気状態に移行するには間に弱成層状態を介在させることが好ましい。しかしながら燃料噴射量が少ないときに弱成層状態にすると燃焼室5内全体に広がった希薄混合気が極度にリーンとなり、これら希薄混合気を燃焼させることができないという危険性がある。そこでこの実施例では燃料噴射量が少ないときに強成層状態から均一混合気状態に移行させるときには弱成層状態を経ることなく強成層状態から均一混合気状態に直接移行させるようにしている。なお、図26においてXで示される枠内の各ステップ191,192,193は前処理を示しており、Yで示される各ステップ200,201,202は後処理を示している。
【0107】
即ち、図26および図27を参照するとまず初めにステップ190において放出完了フラグがセットされているか否かが判別される。放出完了フラグがセットされていなければ前処理Xのステップ191に進み、放出完了フラグがセットされていれば後処理Yのステップ200にジャンプする。ステップ191では燃料噴射量Qが予め定められた設定値Qよりも大きいか否かが判別される。Q>Qのときにはステップ192に進んで図24に示される前処理、即ち強成層状態から弱成層状態を経て均一混合気状態に移行する前処理が行われる。これに対してQ≦Qのときにはステップ193に進んで図21に示される前処理、即ち強成層状態から弱成層状態を経ることなく均一混合気状態に直接移行する前処理が行われる。
【0108】
次いでステップ194では前処理が完了したか否かが判別され、前処理が完了したときにはステップ195に進んで吸気行程噴射量を増量することにより平均空燃比A/Fがリッチとされる。次いでステップ196では図23からNO放出量D′が算出され、次いでステップ197ではNO量ΣNOXからNO放出量D′が減算される。次いでステップ198ではNO量ΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別される。ΣNOX<MINになるとステップ199に進んで放出完了フラグがセットされ、次いでステップ200に進む。
【0109】
ステップ200では燃料噴射量Qが予め定められた設定値Qよりも大きいか否かが判別される。Q>Qのときにはステップ201に進んで図24に示される後処理、即ち均一混合気状態から弱成層状態を経て強成層状態に移行する後処理が行われる。これに対してQ≦Qのときにはステップ202に進んで図21に示される後処理、即ち均一混合気状態から弱成層状態を経ることなく強成層状態に直接移行する後処理が行われる。次いでステップ203では後処理が完了したか否かが判別され、後処理が完了したときにはステップ204に進んでNO放出フラグおよび放出完了フラグがリセットされる。
【0110】
図28は強成層状態において行われるリッチ処理Iの更に別の実施例を示している。この実施例ではNO放出フラグがセットされるとスロットル弁23が少し閉弁せしめられ、EGR弁29が全閉せしめられる。次いでNO放出フラグがセットされてからt時間経過すると圧縮行程噴射量が減少せしめられ、吸気行程噴射が開始される。即ち、このときには吸気行程噴射と圧縮行程噴射との2回の噴射が行われ、従って弱成層状態となる。このときスロットル弁23が少し閉弁せしめられる。次いでNO放出フラグがセットされてからt時間経過すると圧縮行程噴射が停止され、吸気行程噴射のみとなるので均一混合気状態となる。また、このときスロットル弁23は再び少し閉弁せしめられる。
【0111】
次いでNO放出フラグがセットされてからt時間経過するとスロットル弁23が更に少し閉弁せしめられると共に吸気行程噴射量が増量せしめられて平均空燃比A/Fがリッチとされ、斯くしてNO吸収剤26からのNO放出作用が開始される。
一方、NOの放出作用が完了すると吸気行程噴射量が減量される。次いでNOの放出作用が完了してからt時間経過すると吸気行程噴射が停止されて強成層状態となり、このときスロットル弁23が開弁せしめられる。次いでNOの放出作用が完了してからt時間経過するとスロットル弁23およびEGR弁29が開弁せしめられると共にNO放出フラグがリセットされる。
【0112】
この実施例ではNOの放出作用を開始するときには強成層状態から弱成層状態を経て均一混合気状態とされ、NOの放出作用が完了したときには均一混合気状態から弱成層状態を経ることなく直接強成層状態とされる。なお、この実施例においても強成層状態から均一混合気状態に移行するときの前処理においては燃料噴射量に応じて弱成層状態を経るか否かが判別される。
【0113】
図29および図30は図28に示すNO放出制御を実行するためのリッチ処理Iのルーチンを示している。なお、Xで示される枠内は前処理を表わしている。図29および図30を参照するとまず初めにステップ210において放出完了フラグがセットされているか否かが判別される。放出完了フラグがセットされていなければ前処理Xのステップ211に進み、放出完了フラグがセットされていればステップ220にジャンプする。ステップ211では燃料噴射量Qが予め定められた設定値Qよりも大きいか否かが判別される。Q>Qのときにはステップ212に進んで図24に示される前処理、即ち強成層状態から弱成層状態を経て均一混合気状態に移行する前処理が行われる。これに対してQ≦Qのときにはステップ213に進んで図21に示される前処理、即ち強成層状態から弱成層状態を経ることなく均一混合気状態に直接移行する前処理が行われる。
【0114】
次いでステップ214では前処理が完了したか否かが判別され、前処理が完了したときにはステップ215に進んで吸気行程噴射量を増量することにより平均空燃比A/Fがリッチとされる。次いでステップ216では図23からNO放出量D′が算出され、次いでステップ217ではNO量ΣNOXからNO放出量D′が減算される。次いでステップ218ではNO量ΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別される。ΣNOX<MINになるとステップ219に進んで放出完了フラグがセットされ、次いでステップ220ではNOの放出完了から強成層状態に戻るまでの後処理が行われる。次いでステップ221では後処理が完了したか否かが判別され、後処理が完了したときにはステップ222に進んでNO放出フラグおよび放出完了フラグがリセットされる。
【0115】
図31および図32は強成層状態において行われるリッチ処理Iの更に別の実施例を示している。この実施例ではNO吸収剤26からNOを放出すべきときには追加の燃料を膨張行程又は排気行程において燃焼室5内に噴射するようにしている。図31はこのように追加の燃料を膨張行程又は圧縮行程に供給するようにした場合を示しており、この場合追加の燃料は図31の区間Z内において燃料噴射弁11から供給される。膨張行程および排気行程においては燃焼室5内の既燃ガスの温度はかなり高く、従ってこの既燃ガス内に追加の燃料を噴射すると炭化水素が小さな分子に分解すると共に一部の炭化水素はラジカルとなり、斯くして燃料は活性化されてNOに対する強い反応性を有することになる。従ってNO吸収剤26からは良好にNOが放出され、放出したNOは良好に還元されることになる。なお、NOに対する反応性を高めるには既燃ガスの温度が高いときに追加の燃料を噴射することが好ましく、従って追加の燃料噴射は図31に示されるように膨張行程において行うことが好ましい。
【0116】
なお、この追加の燃料は燃焼せしめられたとしても出力の発生には寄与せず、従って追加の燃料を供給することによって機関の出力トルクが変動することはない。
図32に示されるようにこの実施例ではNO放出フラグがセットされるとスロットル弁23が閉弁せしめられ、EGR弁29が全閉せしめられる。次いでNO放出フラグがセットされてからt時間経過すると圧縮行程噴射量はそのままに維持され、追加の燃料が膨張行程に噴射されてNO吸収剤26からのNOの放出作用が開始される。なお、このとき吸気行程噴射は行われない。
【0117】
一方、NOの放出作用が完了すると逆の順序でもって強成層状態に戻る。即ち、NOの放出作用が完了すると膨張行程における追加の燃料噴射が停止され、次いでNOの放出作用が完了してからt時間経過するとスロットル弁23およびEGR弁29が開弁せしめられると共にNO放出フラグがリセットされる。
【0118】
図33は図32に示すNO 放出制御を実行するためのリッチ処理Iのルーチンを示している。図33を参照するとまず初めにステップ230において放出完了フラグがセットされているか否かが判別される。放出完了フラグがセットされていなければステップ231に進み、放出完了フラグがセットされていればステップ23にジャンプする。ステップ231ではNO 放出フラグがセットされてから追加の燃料が供給されるまでの前処理が行われる。次いでステップ232では前処理が完了したか否かが判別され、前処理が完了したときにはステップ233に進んで追加の燃料が供給される。
【0119】
次いでステップ234では図23からNO放出量D′が算出され、次いでステップ236ではNO量ΣNOXからNO放出量D′が減算される。次いでステップ236ではNO量ΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別される。ΣNOX<MINになるとステップ237に進んで放出完了フラグがセットされ、次いでステップ238ではNOの放出完了から強成層状態に戻るまでの後処理が行われる。次いでステップ239では後処理が完了したか否かが判別され、後処理が完了したときにはステップ240に進んでNO放出フラグおよび放出完了がリセットされる。
【0120】
図34はリッチ処理IIの一実施例のタイムチャートを示している。図21に示されるようにNO放出フラグがセットされる前の機関中負荷運転時には吸気行程噴射と圧縮行程噴射の2回の噴射が行われる。即ち、このときは弱成層状態となっており、燃焼室5内の平均空燃比A/Fはリーンとなっている。NO放出フラグがセットされると弱成層状態のままで吸気行程噴射量が増量されることによって燃焼室5内の平均空燃比A/Fがリッチとされ、NO吸収剤26からのNOの放出作用が行われる。NOの放出作用が完了すると吸気行程噴射量が減量される。
【0121】
図35は図34に示すNO放出制御を実行するためのリッチ処理IIのルーチンを示している。図35を参照するとまず初めにステップ250において吸気行程噴射量を増量することにより平均空燃比A/Fがリッチとされる。次いでステップ251では図23からNO放出量D′が算出され、次いでステップ252ではNO量ΣNOXからNO放出量D′が減算される。次いでステップ253ではNO量ΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別される。ΣNOX<MINになるとステップ254に進んで吸気行程噴射量が減量され、平均空燃比A/Fがリッチからリーンとなる。次いでステップ255においてNO放出フラグがリセットされる。
【0122】
図36は弱成層状態において行われるリッチ処理IIの別の実施例を示している。この実施例ではNO放出フラグがセットされると圧縮行程噴射が停止され、吸気行程噴射量が増量される。即ち、NO放出フラグがセットされると弱成層状態から均一混合気状態に切換えられて燃焼室5内の平均空燃比A/Fがリッチとされ、NO吸収剤26からのNOの放出作用が開始される。NOの放出作用が完了すると均一混合気状態から弱成層状態に戻される。
【0123】
図37は図36に示すNO放出制御を実行するためのリッチ処理IIのルーチンを示している。図37を参照するとまず初めにステップ260において吸気行程噴射量を増量することにより平均空燃比A/Fがリッチとされる。次いでステップ261では図23からNO放出量D′が算出され、次いでステップ262ではNO量ΣNOXからNO放出量D′が減算される。次いでステップ263ではNO量ΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別される。ΣNOX<MINになるとステップ264に進んで吸気行程噴射量が減量され、平均空燃比A/Fがリッチからリーンとなる。次いでステップ265においてNO放出フラグがリセットされる。
【0124】
図38は弱成層状態において行われるリッチ処理IIの更に別の実施例を示している。この実施例ではNO吸収剤26からNOを放出すべきときに燃料噴射量Qに応じて弱成層状態でリッチ化するのか、或いは均一混合気状態でリッチ化するのかが選択される。なお、図38に示すルーチンにおいてZにより示される枠内はリッチ処理を示している。
【0125】
図38を参照するとまず初めにステップ270において燃料噴射量Qが予め定められた設定値Qよりも大きいか否かが判別される。Q>Qiのときにはステップ271に進んで均一混合気状態によるリッチ化が行われる。即ち、NO放出フラグがセットされると図36に示されるように圧縮行程噴射が停止され、吸気行程噴射量が増量される。これに対してQ≦Qiのときにはステップ272に進んで弱成層状態においてリッチ化が行われる。即ち、NO放出フラグがセットされると図34に示されるように圧縮行程噴射を行いつつ吸気行程噴射量が増量される。
【0126】
次いでステップ273では図23からNO放出量D′が算出され、次いでステップ274ではNO量ΣNOXからNO放出量D′が減算される。次いでステップ275ではNO量ΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別される。ΣNOX<MINになるとステップ276に進んで吸気行程噴射量が減量され、平均空燃比A/Fがリッチからリーンとなる。次いでステップ277においてNO放出フラグがリセットされる。
【0127】
図39はリッチ処理III の一実施例のタイムチャートを示している。図39に示されるようにNO放出フラグがセットされる前の機関高負荷運転時には吸気行程噴射のみが行われていて均一混合気燃焼が行われており、NO放出フラグがセットされると吸気行程噴射量が増量されて平均空燃比A/Fがリッチとされる。
【0128】
図40は図39に示すNO放出制御を実行するためのリッチ処理III のルーチンを示している。図40を参照するとまず初めにステップ280において吸気行程噴射量を増量することにより平均空燃比A/Fがリッチとされる。次いでステップ281では図23からNO放出量D′が算出され、次いでステップ282ではNO量ΣNOXからNO放出量D′が減算される。次いでステップ283ではNO量ΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別される。ΣNOX<MINになるとステップ284に進んで吸気行程噴射量が減量され、平均空燃比A/Fがリッチからリーンとなる。次いでステップ285においてNO放出フラグがリセットされる。
【0129】
図41から図48に更に別の実施例を示す。この実施例では図41に示されるように吸気制御弁17下流の第2吸気ポート7b内に向けて燃料の噴射するための燃料噴射弁50、いわゆるポート噴射弁50が設けられ、吸気行程中に燃焼室5内に供給されるべき燃料がポート噴射弁50から供給される。即ち、この実施例では通常運転時には図42に示されるようにL>Lである機関低負荷運転時であれば圧縮行程噴射Qのみが行われ、L≦L≦Lである機関中負荷運転時であれば圧縮行程噴射Qに加えてポート噴射弁50からのポート噴射Qが行われ、L>Lである機関高負荷運転時であればポート噴射Qのみが行われる。
【0130】
従ってこの実施例においてもこれまで述べた実施例と同様に機関低負荷運転時には強成層状態となり、機関負荷運転時には弱成層状態となり、機関高負荷運転時には均一混合気状態になる。なお、この実施例においても燃料噴射制御については図20に示される噴射制御ルーチンが用いられ、以下図20に示されるリッチ処理I、リッチ処理IIおよびリッチ処理III について順に説明する。
【0131】
図43は強成層状態において行われるリッチ処理Iを示している。図43に示されるように機関低負荷運転時においてNO放出フラグがセットされていないときには圧縮行程噴射のみが行われている。次いでNO放出フラグがセットされると圧縮行程噴射が停止され、燃料噴射弁11から燃焼室5内に吸気行程噴射が行われる。また、このときにはポート噴射弁50からのポート噴射は行われない。従ってこのときには燃料噴射弁11からの吸気行程噴射によって燃焼室5内には平均空燃比A/Fがリッチである均一混合気が形成され、それによってNO吸収剤26からのNOの放出作用が行われる。
【0132】
機関低負荷運転時にはポート噴射が行われておらず、このときNOの放出作用を行うべくポート噴射を開始すると噴射開始直後に噴射燃料が第2吸気ポート7bの内壁面上に付着するためにただちに平均空燃比A/Fがリッチにならない。即ち、NOの放出作用に応答遅れを生ずることになる。従ってポート噴射が行われていないときにNO吸収剤26からNOを放出すべきときには燃料噴射弁11からの噴射燃料を増量することによって平均空燃比A/Fをリッチにするようにしている。これに対してポート噴射が行われているときにはポート噴射量を増量しても応答遅れを生ずることがないのでポート噴射が行われているときにNO吸収剤26からNOを放出させるときにはポート噴射量を増量することにより平均空燃比A/Fをリッチにするようにしている。
【0133】
図44は図43に示すNO放出制御を実行するためのリッチ処理Iのルーチンを示している。図44を参照するとまず初めにステップ290において吸気行程噴射を開始することにより平均空燃比A/Fがリッチとされる。次いでステップ291では図23からNO放出量D′が算出され、次いでステップ292ではNO量ΣNOXからNO放出量D′が減算される。次いでステップ293ではNO量ΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別される。ΣNOX<MINになるとステップ294に進んで吸気行程噴射が停止され、平均空燃比A/Fがリッチからリーンとなる。次いでステップ295においてNO放出フラグがリセットされる。
【0134】
図45は弱成層状態において行われるリッチ処理IIを示している。図45に示されるように機関中負荷運転時においてNO放出フラグがセットされる前は圧縮行程噴射に加えてポート噴射が行われている。NO放出フラグがセットされると圧縮行程噴射はひき続き行われ、ポート噴射量が増量せしめられることにより平均空燃比A/FがリッチとされてNO吸収剤26からのNOの放出作用が行われる。
【0135】
図46は図45に示すNO放出制御を実行するためのリッチ処理IIのルーチンを示している。図46を参照するとまず初めにステップ300においてポート噴射量を増量することにより平均空燃比A/Fがリッチとされる。次いでステップ301では図23からNO放出量D′が算出され、次いでステップ302ではNO量ΣNOXからNO放出量D′が減算される。次いでステップ303ではNO量ΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別される。ΣNOX<MINになるとステップ304に進んでポート噴射量が減量され、平均空燃比A/Fがリッチからリーンとなる。次いでステップ305においてNO放出フラグがリセットされる。
【0136】
図47は均一混合気状態において行われるリッチ処理III を示している。図47に示されるように機関高負荷運転時においてNO放出フラグがセットされる前はポート噴射のみが行われており、従ってこのとき均一混合気燃料が行われている。NO放出フラグがセットされるとポート噴射量が増量されて平均空燃比A/Fがリッチとされる。
【0137】
図48は図47に示すNO放出制御を実行するためのリッチ処理III のルーチンを示している。図48を参照するとまず初めにステップ310においてポート噴射量を増量することにより平均空燃比A/Fがリッチとされる。次いでステップ311では図23からNO放出量D′が算出され、次いでステップ312ではNO量ΣNOXからNO放出量D′が減算される。次いでステップ313ではNO量ΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別される。ΣNOX<MINになるとステップ314に進んでポート噴射量が減量され、平均空燃比A/Fがリッチからリーンとなる。次いでステップ315においてNO放出フラグがリセットされる。
【0138】
図49から図56はポート噴射を行うようにした場合の更に別の実施例を示している。部49に示されるようにこの実施例においても機関低負荷時の通常運転時には圧縮行程噴射Qのみが行われる。一方、この実施例では機関中負荷運転時にL<L<Lであれば燃料噴射弁11による吸気行程噴射Qと圧縮行程噴射Qとが行われ、L<L<Lであれば燃料噴射弁11による噴射Q,Qに加えてポート噴射弁50からのポート噴射も行われる。また、機関高負荷運転時に燃料噴射弁11とポート噴射弁50の双方から燃料が噴射される。
【0139】
図50は機関低負荷運転時に行われるリッチ処理Iを示している。図50に示されるようにNO放出フラグがセットされると強成層状態がそのまま続行され、追加の燃料が膨張行程中に噴射されることによってNO吸収剤26からNOが放出される。
図51は図50に示すNO放出制御を実行するためのリッチ処理Iのルーチンを示している。図51を参照するとまず初めにステップ320において追加の燃料を膨張行程時に噴射することにより平均空燃比A/Fがリッチとされる。次いでステップ321では図23からNO放出量D′が算出され、次いでステップ322ではNO量ΣNOXからNO放出量D′が減算される。次いでステップ323ではNO量ΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別される。ΣNOX<MINになるとステップ324に進んで追加の燃料噴射が停止され、平均空燃比A/Fがリッチからリーンとなる。次いでステップ325においてNO放出フラグがリセットされる。
【0140】
図52は図49においてL<L<Lである機関中負荷運転時を示している。この場合、NO放出フラグがセットされていないときには燃料噴射弁11からの燃料噴射によって弱成層状態とされており、NO放出フラグがセットされると追加の燃料を膨張行程に噴射することによってNO吸収剤26からNOが放出される。一方、図53は図49においてL<L<Lである機関中負荷運転時を示している。この場合、NO放出フラグがセットされていないときには燃料噴射弁11およびポート噴射弁50からの噴射燃料によって弱成層状態とされており、NO放出フラグがセットされるとポート噴射量が増量せしめられる。
【0141】
図54は図52および図53に示すNO放出制御を選択的に実行するためのリッチ処理IIのルーチンを示している。なお、図54においてZで示される枠内はリッチ処理を示している。図54を参照するとまず初めにステップ330においてアクセルペダル40の踏込み量Lが設定値L(図49)よりも大きいか否かが判別される。L>Lのときにはステップ331に進んで図53に示されるようにポート噴射量を増量することによってリッチ化が行われる。これに対してL≦Lのときにはステップ332に進んで図52に示されるように追加の燃料を膨張行程時に噴射することによってリッチ化が行われる。
【0142】
次いでステップ333では図23からNO放出量D′が算出され、次いでステップ334ではNO量ΣNOXからNO放出量D′が減算される。次いでステップ335ではNO量ΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別される。ΣNOX<MINになるとステップ336に進んで空燃比のリッチ化が停止され、平均空燃比A/Fがリッチからリーンとなる。次いでステップ337においてNO放出フラグがリセットされる。
【0143】
図55は機関高負荷運転時におけるリッチ処理III を示している。図55に示されるようにNO放出フラグがセットされる前には燃料噴射弁11およびポート噴射弁50の双方から燃料が噴射されて均一混合気が燃焼せしめられており、NO放出フラグがセットされるとポート噴射量を増量することによって平均空燃比A/Fがリッチとされる。
【0144】
図56は図55に示すNO放出制御を実行するためのリッチ処理III のルーチンを示している。図56を参照するとまず初めにステップ340においてポート噴射量を増量することにより平均空燃比A/Fがリッチとされる。次いでステップ341では図23からNO放出量D′が算出され、次いでステップ342ではNO量ΣNOXからNO放出量D′が減算される。次いでステップ343ではNO量ΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別される。ΣNOX<MINになるとステップ344に進んでポート噴射量が減量され、平均空燃比A/Fがリッチからリーンとなる。次いでステップ345においてNO放出フラグがリセットされる。
【0145】
図57から図63に別の実施例を示す。この実施例においては機関本体1に自動変速機60が取付けられており、この自動変速機60には車速を検出するための車速センサ61と、自動変速機60がニュートラル位置にあることを検出するニュートラル位置センサ62が取付けられる。図58は自動変速機60のトルクコンバータ63を示しており、このトルクコンバータ63内にロックアップ機構64が設けられている。即ち、トルクコンバータ63は機関クランクシャフトに連結されてクランクシャフトと共に回転するポンプカバー65と、ポンプカバー65により支承されたポンプインペラ66と、自動変速機60の入力軸67に取付けられたタービンランナ68と、ステータ69とを具備し、クランクシャフトの回転運動がポンプカバー65、ポンプインペラ66およびタービンランナ68を介して入力軸67に伝達される。
【0146】
一方、ロックアップ機構64は入力軸67に対してその軸線方向に移動可能に取付けられかつ入力軸67と共に回転するロックアップクラッチ板69を具備する。通常は、即ちロックアップオフ時には入力軸67内のオイル通路を介してロックアップクラッチ板69とポンプカバー65間の部屋70内に加圧オイルが供給され、次いでこの部屋70から流出した加圧オイルはポンプインペラ66およびタービンランナ68の周りの部屋71内に送り込まれた後、入力軸67内のオイル通路を介して排出される。このときロックアップクラッチ板69両側の部屋70,71間の圧力差はほとんど生じないためにロックアップクラッチ64は図58(B)に示されるようにポンプカバー65から離れており、従ってこのときにはクランクシャフトの回転力はポンプカバー65、ポンプインペラ66およびタービンランナ68を介して入力軸67に伝達される。
【0147】
一方、ロックアップをオンすべきときには入力軸67内のオイル通路を介して部屋71内に加圧オイルが供給され、部屋70内のオイルは入力軸67内のオイル通路を介して排出される。このとき部屋71内の圧力が部屋70内の圧力よりも高くなり、斯くして図58(A)に示されるようにロックアップクラッチ69がポンプカバー65上に圧接されてクランクシャフトと入力軸67とが同速度で回転する直結状態となる。部屋70,71内へのオイル供給制御、即ちロックアップ機構64のオン・オフ制御は自動変速機60内に設けられた制御弁によって制御され、この制御弁は電子制御ユニット30の出力信号に基いて制御される。
【0148】
この実施例においても燃料噴射制御は図20に示すルーチンにより行われ、従って機関低負荷運転時には強成層状態とされる。ところで機関の出力トルクが変動した場合、機関負荷が低いときほど出力トルクの変動率としては大きく表われ、従って機関の出力トルクが変動した場合には機関低負荷運転時において特にショックを発生しやすくなる。従ってNO吸収剤26からNOを放出すべく平均空燃比A/Fをリッチにしたときに機関の出力トルクが変動したとするとこの機関出力トルクの変動は機関低負荷運転時に最もショックとなって表われやすいことになる。
【0149】
ところで図58(A)に示されるようにロックアップクラッチ69がオンとなって直結状態にあるときに機関出力トルクが変動するとこの変動が直接自動変速機60に伝達されるために大きなショックが発生する。これに対して図58(B)に示されるようにロックアップクラッチ69がオフになっているときに機関出力トルクが変動するとこのときには機関出力トルクの変動がコンバータ63において吸収されるためにほとんどショックが発生しなくなる。従ってショックの発生という面からみるとロックアップクラッチ69がオフのときには機関出力トルクが変動してもかまないがロックアップクラッチ69がオンのときには機関の出力トルクが変動しないようにすることが好ましい。
【0150】
そこでこの実施例では機関低負荷運転時にNO吸収剤26からNOを放出すべく平均空燃比A/Fをリッチにする場合、ロックアップクラッチ69がオフとなっていれば図59に示されるように強成層状態から均一混合気状態に移行させて平均空燃比A/Fをリッチにし、ロックアップクラッチ69がオンになっていれば図60に示されるように追加の燃料を膨張行程時に噴射することによって平均空燃比A/Fをリッチにするようにしている。なお、図59に示される制御方法は既に説明した図24に示される制御方法と同じであり、図60に示される制御方法は既に説明した図32に示される制御方法と同じであるので図59および図60に示される制御方法については説明を省略する。
【0151】
図61はNO放出フラグの制御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61を参照するとまず初めにステップ350においてNO吸収剤26に吸収されていると推定されるNO量ΣNOXが許容値MAXよりも大きくなったか否かが判別される。ΣNOX>MAXのときにはステップ351に進んでNO放出フラグがセットされる。次いでステップ352ではアクセルペダル40の踏込み量LがLよりも小さいか否か、即ち機関低負荷運転時か否かが判別される。L<Lのときにはステップ353に進んでロックアップクラッチ69がオンであるか否かが判別される。ロックアップクラッチ69がオンのときにはステップ354に進んでフラグXがセットされ、ロックアップクラッチ69がオフのときにはステップ355に進んでフラグXがリセットされる。
【0152】
図62および図63はリッチ処理Iを示している。なお、図62および図63においてXで示される枠内は前処理を表わしており、Yで示される枠内は後処理を示している。
図62および図63を参照するとまず初めにステップ360において放出完了フラグがセットされているか否かが判別される。放出完了フラグがセットされていなければ前処理Xのステップ361に進み、放出完了フラグがセットされていれば後処理Yのステップ370にジャンプする。ステップ361ではフラグXがセットされているか否かが判別される。フラグXがセットされているときにはステップ362に進んで図60に示される前処理、即ち膨張行程噴射に移行する前処理が行われる。これに対してフラグXがセットされていないときにはステップ363に進んで図59に示される前処理、即ち強成層状態から弱成層状態を経て均一混合気状態に移行する前処理が行われる。
【0153】
次いでステップ364では前処理が完了したか否かが判別され、前処理が完了したときにはステップ365に進んで膨張行程噴射を行うことにより、或いは吸気行程噴射を行うことにより平均空燃比A/Fがリッチとされる。次いでステップ366では図23からNO放出量D′が算出され、次いでステップ367ではNO量ΣNOXからNO放出量D′が減算される。次いでステップ368ではNO量ΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別される。ΣNOX<MINになるとステップ369に進んで放出完了フラグがセットされ、次いでステップ370に進む。
【0154】
ステップ370ではフラグXがセットされているか否かが判別される。フラグXがセットされているときにはステップ371に進んで図60に示される後処理、即ち膨張行程噴射完了後、強成層状態に移行する後処理が行われる。これに対してフラグXがセットされていないときにはステップ372に進んで図59に示される後処理、即ち均一混合気状態から弱成層状態を経て強成層状態に移行する後処理が行われる。次いでステップ373では後処理が完了したか否かが判別され、後処理が完了したときにはステップ374に進んでNO放出フラグおよび放出完了フラグがリセットされる。
【0155】
図64から図66に更に別の実施例を示す。この実施例においても燃料噴射制御は図20に示すルーチンにより行われ、従って機関低負荷運転時には強成層状態とされる。ところで前述したように機関の出力トルクが変動した場合、機関負荷が低いときほど出力トルクの変動率としては大きく表われる。従ってNO吸収剤26からNOを放出すべく平均空燃比A/Fをリッチにしたときに機関の出力トルクが変動したとするとこの機関出力トルクの変動は機関アイドリング運転時に最もショックとなって表われやすいことになる。
【0156】
ところで機関アイドリング運転時にショックが発生すると云っても自動変速機60(図57)がニュートラル位置にあるときにはほとんどショックが発生しない。そこでこの実施例では機関アイドリング運転時にNO吸収剤26からNOを放出すべく平均空燃比A/Fをリッチにする場合、始動変速機60がニュートラル位置にあれば図59に示されるように強成層状態から均一混合気状態に移行させて平均空燃比A/Fをリッチにし、自動変速機60がニュートラル位置になければ図60に示されるように追加の燃料を膨張行程時に噴射することによって平均空燃比A/Fをリッチにするようにしている。
【0157】
図64はNO放出フラグの制御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64を参照するとまず初めにステップ380においてNO吸収剤26に吸収されていると推定されるNO量ΣNOXが許容値MAXよりも大きくなったか否かが判別される。ΣNOX>MAXのときにはステップ381に進んでNO放出フラグがセットされる。次いでステップ382ではアクセルペダル40の踏込み量LがLよりも小さいか否か、即ち機関低負荷運転時か否かが判別される。L<Lのときにはステップ383に進んで機関アンドリング運転時であるか否かが判別される。機関アイドリング運転時でないときにはステップ586に進んでフラグXがリセットされる。これに対して機関アイドリング運転時にはステップ384に進む。
【0158】
ステップ384ではニュートラル位置センサ62(図57)の出力信号に基いて自動変速機60がニュートラル位置にあるか否かが判別される。自動変速機60がニュートラル位置にないときにはステップ385に進んでフラグXがセットされ、ニュートラル位置にあるときにはステップ386に進んでフラグXがリセットされる。
【0159】
図65および図66はリッチ処理Iを示している。なお、図65および図66に示されるルーチンは図62および図63に示されるルーチンと同じである。
即ち、図65および図66を参照するとまず初めにステップ390において放出完了フラグがセットされているか否かが判別される。放出完了フラグがセットされていなければ前処理Xのステップ391に進み、放出完了フラグがセットされていれば後処理Yのステップ400にジャンプする。ステップ391ではフラグXがセットされているか否かが判別される。フラグXがセットされているときにはステップ392に進んで図60に示される前処理、即ち膨張行程噴射に移行する前処理が行われる。これに対してフラグXがセットされていないときにはステップ393に進んで図59に示される前処理、即ち強成層状態から弱成層状態を経て均一混合気状態に移行する前処理が行われる。
【0160】
次いでステップ394では前処理が完了したか否かが判別され、前処理が完了したときにはステップ395に進んで膨張行程噴射を行うことにより、或いは吸気行程噴射を行うことにより平均空燃比A/Fがリッチとされる。次いでステップ396では図23からNO 放出量D′が算出され、次いでステップ397ではNO 量ΣNOXからNO 放出量D′が減算される。次いでステップ398ではNO 量ΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別される。ΣNOX<MINになるとステップ399に進んで放出完了フラグがセットされ、次いでステップ400に進む。
【0161】
ステップ400ではフラグXがセットされているか否かが判別される。フラグXがセットされているときにはステップ401に進んで図60に示される後処理、即ち膨張行程噴射完了後、強成層状態に移行する後処理が行われる。これに対してフラグXがセットされていないときにはステップ402に進んで図59に示される後処理、即ち均一混合気状態から弱成層状態を経て強成層状態に移行する後処理が行われる。次いでステップ403では後処理が完了したか否かが判別され、後処理が完了したときにはステップ404に進んでNO放出フラグおよび放出完了フラグがリセットされる。
【0162】
図67は図13と同様なNO放出制御のタイムチャートを示している。図67においてYで示されるようにこれまで述べた実施例ではΣNO>MAXになったときにNO吸収剤26からNOを放出すべく平均空燃比A/Fをリッチにするようにしている。この場合、どのような機関運転状態のときにΣNO>MAXになるかはわからず、従ってどのような機関運転状態のときに平均空燃比A/Fがリッチにされるかはわからない。
【0163】
ところで機関高負荷運転時には燃料噴射量が多く、従ってこのとき平均空燃比A/Fをリッチにするためには増量すべき燃料を多量に必要とする。これに対して機関低負荷運転時には燃料噴射量が少ないので少量の燃料を増量するだけで平均空燃比A/Fをリッチにしうる。従ってNO吸収剤26からのNO放出のために必要とされる増量すべき燃料量は機関負荷が低いときほど少量となり、斯くして燃料消費量を向上させるためには機関低負荷運転時にNO吸収剤26からのNO放出作用を行われることが好ましいことになる。
【0164】
そこでこれから述べる実施例では図67に示されるようにNO量ΣNOXに対して許容値MAXと下限値MINとの中間値である中間判定値MIDを設定し、NO量ΣNOXが許容値MAXには達していないが中間判定値MIDを越えている場合において機関低負荷運転が行われたときには図67においてYで示されるようにNO吸収剤26からのNO放出作用を行わせるようにしている。このようにすると機関低負荷運転時においてNO吸収剤26からのNO放出作用が行われる機会が増大し、斯くして燃料消費量を低減することができることになる。
【0165】
図68は中間判定値MIDを用いた場合の実施例を示している。なお、この実施例において燃料噴射の制御のためには図20に示されるルーチンが用いられる。
図68を参照するとまず初めにステップ410においてNO量ΣNOXが許容値MAXを越えたか否かが判別される。ΣNOX>MAXになるとステップ413に進んでNO放出フラグがセットされる。従ってこのときには図20に示すルーチンによって平均空燃比A/Fがリッチとされ、NO吸収剤26からのNO放出作用が行われる。一方、ステップ410においてΣNOX≦MAXであると判別されたときにはステップ411に進んでNO量ΣNOXが中間判定値MIDよりも大きいか否かが判別される。このときΣNOX>MIDであったとするとステップ412に進む。
【0166】
ステップ412では車速センサ61(図57)の出力信号に基いて車両が停止中であるか否かが判別される。このとき車両が停止中であればステップ413に進んでNO放出フラグがセットされ、斯くして図20に示すルーチンによって平均空燃比A/Fがリッチとされる。車両が停止しているときには通常アイドリング運転が行われており、このときNO吸収剤26からのNO放出作用が行われるので燃料消費量を低減することができることになる。
【0167】
図69は中間判定値MIDを用いた別の実施例を示している。なお、この実施例においても燃料噴射の制御のためには図20に示されるルーチンが用いられる。
図69を参照するとまず初めにステップ420においてNO量ΣNOXが許容値MAXを越えたか否かが判別される。ΣNOX>MAXになるとステップ424に進んでNO放出フラグがセットされる。従ってこのときには図20に示すルーチンによって平均空燃比A/Fがリッチとされ、NO吸収剤26からのNO放出作用が行われる。一方、ステップ420においてΣNOX≦MAXであると判別されたときにはステップ421に進んでNO量ΣNOXが中間判定値MIDよりも大きいか否かが判別される。このときΣNOX>MIDであったとするとステップ422に進む。
【0168】
ステップ422では車速センサ61(図57)の出力信号に基いて車両が停止中であるか否かが判別される。このとき車両が停止中であればステップ423に進んでニュートラル位置センサ62(図57)の出力信号に基いて自動変速機60がニュートラル位置にあるか否かが判別される。このとき自動変速機60がニュートラル位置にあればステップ423に進んでNO放出フラグがセットされ、斯くして図20に示すルーチンによって平均空燃比A/Fがリッチとされる。車両が停止しているときには通常アイドリング運転が行われており、このときNO吸収剤26からのNO放出作用が行われるので燃料消費量を低減することができる。また、この実施例では自動変速機60がニュートラル位置にあるときに平均空燃比A/Fがリッチにされるのでショックが発生するのを阻止することができる。
【0169】
図70は中間判定値MIDを用いた更に別の実施例を示している。なお、この実施例においても燃料噴射の制御のためには図20に示されるルーチンが用いられる。
図70を参照するとまず初めにステップ430においてNO 量ΣNOXが許容値MAXを越えたか否かが判別される。ΣNOX>MAXになるとステップ44に進んでNO 放出フラグがセットされる。従ってこのときには図20に示すルーチンによって平均空燃比A/Fがリッチとされ、NO 吸収剤26からのNO 放出作用が行われる。一方、ステップ430においてΣNOX≦MAXであると判別されたときにはステップ431に進んでNO 量ΣNOXが中間判定値MIDよりも大きいか否かが判別される。このときΣNOX>MIDであったとするとステップ432に進む。
【0170】
ステップ432では負荷センサ41の出力信号および機関回転数から減速運転中であるか否かが判別される。このとき減速運転中であればステップ433に進んでロックアップクラッチ69(図58)がオフであるか否かが判別される。ロックアップクラッチ69がオフのときにはステップ44に進んでNO 放出フラグがセットされ、斯くして図20に示すルーチンによって平均空燃比A/Fがリッチとされる。車両減速時には燃料噴射量が少なく、このときNO 吸収剤26からのNO 放出作用が行われるので燃料消費量を低減することができる。また、この実施例ではロックアップクラッチ69がオフのときに平均空燃比A/Fがリッチにされるのでショックが発生するのを阻止することができる。
【0171】
図71は中間判定値MIDを用いた更に別の実施例を示している。なお、この実施例においても燃料噴射の制御のためには図20に示されるルーチンが用いられる。
図71を参照するとまず初めにステップ440においてNO量ΣNOXが許容値MAXを越えたか否かが判別される。ΣNOX>MAXになるとステップ445に進んでNO放出フラグがセットされる。従ってこのときには図20に示すルーチンによって平均空燃比A/Fがリッチとされ、NO吸収剤26からのNO放出作用が行われる。一方、ステップ440においてΣNOX≦MAXであると判別されたときにはステップ441に進んでNO量ΣNOXが中間判定値MIDよりも大きいか否かが判別される。このときΣNOX>MIDであったとするとステップ442に進む。
【0172】
ステップ442では負荷センサ41の出力信号および機関回転数から減速運転中であるか否かが判別される。このとき減速運転中であればステップ443に進んでロックアップクラッチ69(図58)がオフであるか否かが判別される。ロックアップクラッチ69がオフのときにはステップ444に進んで機関回転数NEが予め定められた設定回転数NE よりも低いか否かが判別される。このときNE<NE であればステップ44に進んでNO 放出フラグがセットされ、斯くして図20に示すルーチンによって平均空燃比A/Fがリッチとされる。車両減速時には燃料噴射量が少なく、しかもNE<NE のときには燃料噴射量が更に少なくなる。このようにこの実施例では燃料噴射量が極めて少ないときにNO 吸収剤26からのNO 放出作用が行われるので燃料消費量を低減することができる。また、この実施例ではロックアップクラッチ69がオフのときに平均空燃比A/Fがリッチにされるのでショックが発生するのを阻止することができる。
【0173】
図72は中間判定値MIDを用いた更に別の実施例を示している。なお、この実施例においても燃料噴射の制御のためには図20に示されるルーチンが用いられる。
図72を参照するとまず初めにステップ450においてNO量ΣNOXが許容値MAXを越えたか否かが判別される。ΣNOX>MAXになるとステップ453に進んでNO放出フラグがセットされる。従ってこのときには図20に示すルーチンによって平均空燃比A/Fがリッチとされ、NO吸収剤26からのNO放出作用が行われる。一方、ステップ450においてΣNOX≦MAXであると判別されたときにはステップ451に進んでNO量ΣNOXが中間判定値MIDよりも大きいか否かが判別される。このときΣNOX>MIDであったとするとステップ452に進む。
【0174】
ステップ452では負荷センサ41の出力信号および機関回転数から減速運転中であって燃料噴射が停止されておりかつエンジンブレーキ作用が行われるようにロックアップクラッチ69がオンになっているか否かが判別される。減速運転時であって燃料噴射が停止されておりかつロックアップクラッチ69がオンのときにはステップ453に進んでNO放出フラグがセットされ、斯くして図20に示すルーチンによって平均空燃比A/Fがリッチとされる。車両減速時には吸入空気量が少なく、従ってこのときには少量の燃料を噴射するだけで平均空燃比A/Fをリッチにすることができる。このようにこの実施例では少量の燃料を噴射するだけでNO吸収剤26からのNO放出作用が行われるので燃料消費量を低減することができることになる。
【0175】
図73から図77に中間判定値MIDを用いた更に別の実施例を示す。この実施例ではΣNOX>MIDになるとMIDフラグがセットされ、図73に示されるようにMIDフラグがセットされているときに機関の運転状態が弱成層状態の中負荷運転から強成層状態とすべき低負荷運転に変化したときには暫らくの間、弱成層状態を継続させ、この間に吸気行程噴射量を増量させて平均空燃比A/Fがリッチにされる。次いでNO吸収剤26からのNOの放出作用が完了した後に平均空燃比A/Fがリッチからリーンに切換えられると共に弱成層状態から強成層状態に移行せしめられる。
【0176】
即ち、この実施例ではMIDフラグがセットされているときに弱成層状態とすべき運転状態から強成層状態とすべき運転状態に変化したときには弱成層状態から強成層状態への移行を遅らせ、この間にNO吸収剤26からのNOの放出作用を行わせるようにしている。このようにこの実施例においても機関負荷が低下したときに平均空燃比A/Fをリッチにするようにしているので燃料消費量を低減することができる。また、機関負荷が低負荷になって弱成層状態から強成層状態に移行した後に平均空燃比A/Fをリッチにするようにした場合には強成層状態から再び弱成層状態に戻された後に平均空燃比A/Fがリッチにされる。従って成層状態が頻繁に変化せしめられるために燃焼が不安定となり、トルク変動が生じる危険性がある。そこでこの実施例では機関負荷が低下したときには成層状態を変化させずにNOの放出作用を行い、このNOの放出作用が完了した後に成層状態を変化させるようにしている。
【0177】
一方、この実施例では図74に示されるように機関低負荷運転時にMIDフラグがセットされてもこのときには平均空燃比A/Fのリッチ化を行わず、MIDフラグがセットされた後に機関負荷が低負荷運転から中負荷運転に移行したときにただちに弱成層状態において平均空燃比A/Fをリッチにするようにしている。この場合にも成層状態が頻繁に切換えられるのが阻止され、また比較的機関負荷の低いときにNOの放出作用が行われる。
【0178】
図75はフラグを制御するためのルーチンを示しており、このルーチンは一定時間毎の割込みによって実行される。
図75を参照するとまず初めにステップ460においてNO量ΣNOXが許容値MAXよりも大きくなったか否かが判別される。ΣNOX≦MAXのときにはステップ462にジャンプし、ΣNOX>MAXになるとステップ461に進んでNO放出フラグがセットされた後にステップ462に進む。ステップ462ではNO量ΣNOXが中間設定値MIDよりも多くなったか否かが判別され、ΣNOX>MIDになったときにはステップ463に進んでMIDフラグがセットされる。
【0179】
図76および図77は燃料噴射の制御ルーチンを示しており、このルーチンは例えば一定時間毎の割込みによって実行される。
図76および図77を参照するとまず初めにステップ470においてNO放出フラグがセットされているか否かが判別される。NO放出フラグがセットされていないときにはステップ471に進んで実行フラグがセットされているか否かが判別される。この実行フラグはMIDフラグがセットされているときに機関負荷が中高負荷から低負荷に変化したとき、或いは低負荷から中高負荷に変化したときにセットされる。実行フラグがセットされていないときにはステップ472に進んでMIDフラグがセットされているか否かが判別される。MIDフラグがセットされていないときにはステップ475に進む。
【0180】
ステップ475ではアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nに基いて予めROM33内に記憶されている図6に示す関係から吸気行程噴射量Qおよび圧縮行程噴射量Qが算出される。次いでステップ476ではアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nに基いて予めROM33内に記憶されている図6に示す関係から噴射時期が算出され、次いでステップ477ではアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nに基いて予めROM33内に記憶されている図7に示す関係からスロットル弁23の開度が算出され、次いでステップ478ではアクセルペダル40の踏込み量Lおよび機関回転数Nに基いて予めROM33内に記憶されている関係からEGR弁29の開度が算出され、次いでステップ479ではアクセルペダル40の踏込み量Lに基いて予めROM33内に記憶されている図8に示す関係から吸気制御弁17の開度が算出される。
【0181】
次いでステップ480ではアクセルペダル40の踏込み量LがL(図7)よりも低いか否かが判別される。L<Lのときにはステップ481に進んで図14(A)に示すマップからNO放出量Aが算出される。次いでステップ482ではNO放出量Dが零とされ、次いでステップ485に進む。一方、ステップ480においてL≧Lであると判別されたときにはステップ483に進んで図14(B)に示すマップからNO放出量Dが算出される。次いでステップ484ではNO吸収量Aが零とされ、次いでステップ485に進む。ステップ485ではNO吸収剤26に吸収されていると推定されるNO量ΣNOX(=ΣNOX+A−D)が算出される。次いでステップ486ではΣNOXが負になったか否かが判別され、ΣNOX<0になったときにはステップ487に進んでΣNOXが零とされる。
【0182】
一方、ステップ472においてMIDフラグがセットされていると判断されたときにはステップ473に進んでアクセルペダル40の踏込み量LがL以下になったか否か、即ち機関負荷が中高負荷から低負荷に変化したか否かが判別される。L<Lに変化したときでなければステップ474に進んでアクセルペダル40の踏込み量LがL以上になったか否か、即ち機関負荷が低負荷から中高負荷に変化したか否かが判別される。L>Lに変化したときでなければステップ475に進む。
【0183】
一方、MIDフラグがセットされた後、ステップ473においてアクセルペダル40の踏込み量LがL以下になった、即ち機関負荷が中高負荷から低負荷に変化したと判別されたときにはステップ488に進んで実行フラグがセットされ、次いでステップ489に進む。なお、一旦実行フラグがセットされると471からステップ489にジャンプする。ステップ489では吸気行程噴射と圧縮行程噴射が行われる弱成層状態とされ、図73に示されるようにこの弱成層状態において吸気行程噴射量が増量されることによって平均空燃比A/Fがリッチにされる。
【0184】
次いでステップ490では図23からNO放出量D′が算出され、次いでステップ491ではNO量ΣNOXからNO放出量D′が減算される。次いでステップ492ではNO量ΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別される。ΣNOX<MINになるとステップ493に進んでMIDフラグおよび実行フラグがリセットされる。これらフラグがリセットされると通常の強成層状態に移行せしめられる。
【0185】
一方、MIDフラグがセットされた後にステップ474においてアクセルペダル40の踏込み量LがL以上になった、即ち機関負荷が低負荷から中高負荷に変化したと判別されたときにはステップ488に進んで実行フラグがセットされ、次いでステップ489に進む。ステップ489ではこのとき中負荷運転時であれば図74に示されるように吸気行程噴射と圧縮行程噴射が行われる弱成層状態とされ、この弱成層状態において吸気行程噴射量が増量されることによって平均空燃比A/Fがリッチにされる。一方、このとき高負荷運転時であれば均一混合気状態において平均空燃比A/Fがリッチとされる。
【0186】
次いでステップ489,490,491を経てステップ492に進み、ΣNOX<MINになるとステップ493に進んでMIDフラグおよび実行フラグがリセットされる。これらフラグがリセットされると通常の弱成層状態又は均一混合気状態に戻される。
一方、ステップ470においてNO 放出フラグがセットされたと判断されたときにはステップ494に進んでアクセルペダル40の踏込み量LがL よりも小さいか否かが判別される。L<L のときにはステップ496に進んで平均空燃比A/Fをリッチにするリッチ処理Iが行われる。これに対してL≧L のときにはステップ495に進んでアクセルペダル40の踏込み量LがL よりも小さいか否かが判別される。L<L のときにはステップ497に進んで平均空燃比A/Fをリッチにするリッチ処理IIが行われ、L≧L のときにはステップ498に進んで平均空燃比A/Fをリッチにするリッチ処理III が行われる。
【0187】
図78から図81に更に別の実施例を示す。この実施例では図78および図79に示されるように点火栓10側方のシリンダヘッド4の内壁面中央部に空気噴射弁80が配置されている。NO吸収剤26からNOを放出すべく平均空燃比A/Fがリッチにされたときにこの空気噴射弁80からはJで示されるように点火栓10周りの燃焼室5内に空気が噴射される。図78および図79に示す実施例ではこの空気噴射弁80からの空気の噴射作用は圧縮行程末期に行われる。
【0188】
このように点火栓10の周りに空気が噴射されると点火栓10周りの混合気中の酸素濃度が高くなり、斯くして点火栓10の周りにたとえ過濃な混合気が形成されたとしても失火を生ずることなく良好な着火を確保することができる。
図80はこのような空気噴射弁80を用いた場合の機関低負荷運転時におけるNO放出制御の一例を示している。図80に示されるようにこの例においてはNO放出フラグがセットされる前は圧縮行程噴射のみが行われており、NO放出フラグがセットされても圧縮行程噴射のみが行われる。ただし、NO放出フラグがセットされると圧縮噴射量が増量せしめられると共に空気噴射弁80からの空気噴射が行われる。このとき圧縮噴射量の増量によって平均空燃比A/Fはリッチとなるが空気噴射弁80から噴射された空気によって点火栓10の周りには最適な空燃比の混合気が形成される。
【0189】
図81は図80に示されるNO放出制御を実行するためのリッチ処理Iを示している。なお、この実施例においても燃料噴射の制御ルーチンとして図20に示されるルーチンが使用される。図81を参照するとまず初めにステップ500において圧縮行程末期に空気噴射弁80を開弁する処理が行われる。次いでステップ501では圧縮行程噴射量を増量することにより平均空燃比A/Fがリッチとされる。次いでステップ502では図23からNO放出量D′が算出され、次いでステップ503ではNO量ΣNOXからNO放出量D′が減算される。次いでステップ504ではNO量ΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別される。ΣNOX<MINになるとステップ505に進んで圧縮行程噴射量が減量され、平均空燃比A/Fがリッチからリーンとなる。次いでステップ506では空気噴射弁80が閉弁状態に保持される。次いでステップ507においてNO放出フラグがリセットされる。
【0190】
図82および図83は吸気制御弁17(図3)を制御するようにした場合のリッチ処理を示している。図1から図5に示される実施例では機関低負荷運転時には吸気制御弁17が閉弁せしめられており、このとき燃焼室5内には旋回流S(図3)が発生せしめられる。圧縮行程時に噴射される燃料はこの旋回流によって予め定められた限られた領域内に集められ、この限られた領域内に集められた燃料が点火栓10によって着火せしめられる。
【0191】
このように機関低負荷運転時に良好な着火が得られる強成層状態を作り出すには旋回流を発生させることが必要となることがあるが均一混合気状態にするためにはこのような旋回流は特に発生させる必要はない。そこで図82に示される実施例では平均空燃比A/Fをリッチにするときには吸気制御弁17を開弁せしめるようにしている。即ち、機関低負荷運転時におけるリッチ処理を表わしている図82に示されるようにNO放出フラグがセットされる前は圧縮行程噴射のみが行われており、このとき吸気制御弁17は閉弁している。これに対してNO放出フラグがセットされると圧縮行程噴射が停止せしめられると共に吸気行程噴射が開始され、このとき吸気制御弁17が開弁せしめられる。このときには平均空燃比A/Fがリッチである均一混合気が形成されてNO吸収剤26からのNO放出作用が行われる。
【0192】
図83は図82に示されるNO放出制御を実行するためのリッチ処理Iを示している。なお、この実施例においても燃料噴射の制御ルーチンとして図20に示されるルーチンが使用される。図83を参照するとまず初めにステップ510で吸気制御弁17が全開せしめられる。次いでステップ511では圧縮行程噴射を停止し、吸気行程噴射を開始することにより平均空燃比A/Fがリッチとされる。次いでステップ512では図23からNO放出量D′が算出され、次いでステップ513ではNO量ΣNOXからNO放出量D′が減算される。次いでステップ514ではNO量ΣNOXが下限値MINよりも小さくなったか否かが判別される。ΣNOX<MINになるとステップ515に進んで吸気行程噴射が停止されると共に圧縮行程噴射が開始され、平均空燃比A/Fがリッチからリーンとなる。次いでステップ516では吸気制御弁17が全閉せしめられる。次いでステップ517においてNO放出フラグがリセットされる。
【0193】
図84は燃焼室5内には燃料噴射弁を有しておらず、燃料噴射弁11が吸気枝管15に取付けられている内燃機関を示しており、本発明はこのような内燃機関にも適用することができる。このようないわゆるポート噴射式内燃機関では従来より種々の方法により混合気を成層化するようにしており、機関低負荷運転時に混合気を成層化するようにした内燃機関には全て本発明を適用することができる。例えば機関低負荷運転時に成層化するようにした内燃機関ではNO放出のために平均空燃比をリーンからリッチに切換えたときには成層化の度合が弱められるか、或いは均一混合気とされる。
【0194】
また燃焼室5内に旋回流を発生させることにより成層化するようにした内燃機関ではNO放出のために平均空燃比をリーンからリッチに切換えたときには旋回流を弱めるか、或いは旋回流の発生を停止することにより成層化の度合が弱められるか、或いは均一混合気とされる。
【0195】
【発明の効果】
成層燃焼式の内燃機関においてNO吸収剤からNOを放出すべく供給燃料を増量したときに失火が生じるのを阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】機関本体を断面で示した内燃機関の全体図である。
【図2】図1に示す内燃機関全体を図解的に示す平面図である。
【図3】シリンダヘッドの平面断面図である。
【図4】ピストン頂面の平面図である。
【図5】図3の側面断面図である。
【図6】燃料噴射量および燃料噴射時期を示す図である。
【図7】燃料噴射量、スロットル開度、EGR弁開度および燃焼室内における平均空燃比を示す図である。
【図8】吸気制御弁の開度を示す線図である。
【図9】低負荷運転時における燃焼方法を説明するための図である。
【図10】中負荷運転時における燃焼方法を説明するための図である。
【図11】排気ガス中のCO,HC,Oの濃度を示す図である。
【図12】NO吸収剤のNO吸放出作用を説明するための図である。
【図13】NO放出制御のタイムチャートである。
【図14】NO吸収量およびNO放出量のマップを示す図である。
【図15】燃料噴射量、スロットル弁開度および燃焼室内における平均空燃比を示す図である。
【図16】NO放出制御を示すタイムチャートである。
【図17】噴射制御を行うためのフローチャートである。
【図18】噴射制御を行うためのフローチャートである。
【図19】NO放出フラグを制御するためのフローチャートである。
【図20】噴射制御を行うためのフローチャートである。
【図21】リッチ処理Iを行うためのNO放出制御を示すタイムチャートである。
【図22】リンチ処理Iを行うためのフローチャートである。
【図23】NO放出量のマップを示す図である。
【図24】リッチ処理Iを行うための別の実施例を示すNO放出制御のタイムチャートである。
【図25】リッチ処理Iを行うための別の実施例を示すフローチャートである。
【図26】リッチ処理Iを行うための更に別の実施例を示すフローチャートである。
【図27】リッチ処理Iを行うための更に別の実施例を示すフローチャートである。
【図28】リッチ処理Iを行うための更に別の実施例を示すNO放出制御のタイムチャートである。
【図29】リッチ処理Iを行うための更に別の実施例を示すフローチャートである。
【図30】リッチ処理を行うための更に別の実施例を示すフローチャートである。
【図31】追加の燃料噴射を示す図である。
【図32】リッチ処理Iを行うための更に別の実施例を示すNO放出制御のタイムチャートである。
【図33】リッチ処理Iを行うための更に別の実施例を示すフローチャートである。
【図34】リッチ処理IIを行うためのNO放出制御を示すタイムチャートである。
【図35】リッチ処理IIを行うためのフローチャートである。
【図36】リンチ処理IIを行うための別の実施例を示すNO放出制御のタイムチャートである。
【図37】リッチ処理IIを行うための別の実施例を示すフローチャートである。
【図38】リッチ処理IIを行うための更に別の実施例を示すフローチャートである。
【図39】リッチ処理III を行うための更に別の実施例を示すNO放出制御のタイムチャートである。
【図40】リッチ処理III を行うための更に別の実施例を示すフローチャートである。
【図41】別の実施例を示すシリンダヘッドの断面平面図である。
【図42】燃料噴射量を示す図である。
【図43】リッチ処理Iを行うためのNO放出制御を示すタイムチャートである。
【図44】リッチ処理Iを行うためのフローチャートである。
【図45】リッチ処理IIを行うためのNO放出制御を示すタイムチャートである。
【図46】リッチ処理IIを行うためのフローチャートである。
【図47】リッチ処理III を行うためのNO放出制御を示すタイムチャートである。
【図48】リッチ処理III を行うためのフローチャートである。
【図49】燃料噴射量を示す図である。
【図50】リッチ処理Iを行うためのNO放出制御を示すタイムチャートである。
【図51】リッチ処理Iを行うためのフローチャートである。
【図52】リッチ処理IIを行うためのNO放出制御を示すタイムチャートである。
【図53】リッチ処理IIを行うためのNO放出制御を示すタイムチャートである。
【図54】リッチ処理IIを行うためのフローチャートである。
【図55】リッチ処理III を行うためのNO放出制御を示すタイムチャートである。
【図56】リッチ処理III を行うためのフローチャートである。
【図57】別の実施例を示す内燃機関の全体図である。
【図58】トルクコンバータを図解的に示す側面図である。
【図59】リッチ処理Iを行うためのNO放出制御を示すタイムチャートである。
【図60】リッチ処理Iを行うためのNO放出制御を示すタイムチャートである。
【図61】NO放出フラグを制御するためのフローチャートである。
【図62】リッチ処理Iを行うためのフローチャートである。
【図63】リッチ処理Iを行うためのフローチャートである。
【図64】NO放出フラグを制御するためのフローチャートである。
【図65】リッチ処理Iを行うための更に別の実施例を示すフローチャートである。
【図66】リッチ処理Iを行うための更に別の実施例を示すフローチャートである。
【図67】NO放出制御のタイムチャートである。
【図68】NO放出フラグを制御するためのフローチャートである。
【図69】NO放出フラグを制御するための別の実施例を示すフローチャートである。
【図70】NO放出フラグを制御するための更に別の実施例を示すフローチャートである。
【図71】NO放出フラグを制御するための更に別の実施例を示すフローチャートである。
【図72】NO放出フラグを制御するための更に別の実施例を示すフローチャートである。
【図73】リッチ処理を行うための更に別の実施例を示すNO放出制御のタイムチャートである。
【図74】リッチ処理を行うための更に別の実施例を示すNO放出制御のタイムチャートである。
【図75】フラグを制御するためのフローチャートである。
【図76】噴射制御を行うためのフローチャートである。
【図77】噴射制御を行うためのフローチャートである。
【図78】内燃機関の別の実施例を示す側面断面図である。
【図79】図78に示されるシリンダヘッドの平面断面図である。
【図80】リッチ処理Iを行うためのNO放出制御を示すタイムチャートである。
【図81】リッチ処理Iを行うためのフローチャートである。
【図82】リッチ処理Iを行うための更に別の実施例を示すNO放出制御のタイムチャートである。
【図83】リッチ処理Iを行うための更に別の実施例を示すフローチャートである。
【図84】内燃機関の別の実施例を示す全体図である。
【符号の説明】
10…点火栓
11…燃料噴射弁
16…サージタンク
24…排気マニホルド
26…NO吸収剤
28…EGRガス通路
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an exhaust gas purification method for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
NO when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is leanxIs absorbed, and if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made stoichiometric or rich, the absorbed NOxReleases NOxThe absorbent is disposed in the exhaust passage of the engine, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the engine is normally set to a lean air-fuel ratio.xNOxAbsorbed by absorbent, NOxNO absorbed by the absorbentxAn internal combustion engine has been proposed by the present applicant to make the mixture supplied to the engine rich when the gas is discharged (see PCT International Publication WO 93/07363).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a stratified combustion internal combustion engine in which the mixture formed in the combustion chamber is stratified to form an ignitable mixture in a limited area of a part of the combustion chamber, such a stratification action is performed. NO whenxNO from absorbentxIf the supply fuel is simply increased in order to switch the average air-fuel ratio in the combustion chamber from lean to rich in order to discharge the fuel, the mixture formed in a limited area in a part of the combustion chamber becomes rich, resulting in an ignition plug. Therefore, there is a problem that a misfire occurs because the mixture cannot be ignited satisfactorily.
[0004]
Also, as in the above-described internal combustion engine, NOxNO from absorbentxIf the air-fuel mixture supplied to the engine is simply made rich in order to release the gas, the output torque of the engine will increase sharply, causing a problem that a shock will occur.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in order to solve the above-described problems, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, NOx And when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes stoichiometric or rich, the NO absorbedx Releases NOx In the exhaust gas purification method for an internal combustion engine in which an absorbent is disposed in an engine exhaust passage, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, NOx And when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes stoichiometric or rich, the NO absorbedx Releases NOx In the exhaust gas purifying method for an internal combustion engine in which an absorbent is disposed in an engine exhaust passage, when an air-fuel mixture is burned in a lean air-fuel mixture with an average air-fuel ratio in the combustion chamber being in a lean state,At the end of the compression stroke, injects fuel into the cavity formed on the top surface of the piston to form a combustible mixture in the cavityNO generated at this timex NOx Absorbed by the absorbent, NO in the lean mixture combustion operation statex NO from absorbentx ReleaseWhen the average air-fuel ratio in the combustion chamber is to be made stoichiometric or rich in order to make the combustion chamber perform the fuel supply, fuel is additionally supplied to the combustion chamber at the end of the compression stroke as well as during the intake stroke, and the non-combustible mixture formed by the additionally supplied fuel With the air, the combustion chambers other than inside the cavity are filled, and at this time, when the average air-fuel ratio is made lean and when the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the amount of fuel forming the combustible mixture in the cavity becomes substantially the same, and The amount of fuel injected at the end of the compression stroke is reduced by a smaller amount than the amount of additional fuel during the intake stroke so that part of the fuel additionally supplied during the intake stroke forms an incombustible air-fuel mixture.NO when in the lean mixture combustion operation statex NO from absorbentx When to releaseWhile preventing the engine output torque from changingThe average air-fuel ratio in the combustion chamber is reduced from lean to the stoichiometric air-fuel ratio or rich and compared to the amount of decrease in the average air-fuel ratio at this time.In the cavityIt is formedFlammableThe air-fuel ratio fluctuation amount of the air-fuel mixture is reduced.
[0028]
[Action]
In the first invention, NOx NO from absorbentx Even if the average air-fuel ratio in the combustion chamber is reduced from lean to stoichiometric or rich to releasecavityFormed inFlammableThe air-fuel ratio of the mixture does not change much. Therefore, this mixture does not become rich, and thus misfire does not occur.At this time, since the engine output torque hardly changes, no shock occurs.
[0044]
【Example】
1 to 18 show a first embodiment in which the present invention is applied to a direct injection internal combustion engine. First, referring to FIG. 1 to FIG. A typical operation will be described.
1 to 5, reference numeral 1 denotes an engine main body, 2 denotes a cylinder block, 3 denotes a piston reciprocating in the cylinder block 2, 4 denotes a cylinder head fixed on the cylinder block 2, and 5 denotes a piston 3. A combustion chamber formed between the cylinder heads 4, 6a is a first intake valve, 6b is a second intake valve, 7a is a first intake port, 7b is a second intake port, 8 is a pair of exhaust valves, and 9 is a pair of exhaust valves. Each of the exhaust ports is shown. As shown in FIG. 3, the first intake port 7a comprises a helical intake port, and the second intake port 7b comprises a straight port extending substantially straight. Further, as shown in FIG. 3, an ignition plug 10 is disposed at the center of the inner wall surface of the cylinder head 4, and a fuel injection valve is provided at a peripheral portion of the inner wall surface of the thin cylinder head 4 between the first intake valve 6a and the second intake valve 6b. 11 are arranged. On the other hand, a cavity 3a is formed on the top surface of the piston 3 as shown in FIGS. The cavity 3a has a generally circular contoured shallow plate 12 extending from below the fuel injection valve 11 to below the spark plug 10, and a hemispherical deep plate formed in the center of the shallow plate 12. 13 A substantially spherical concave portion 14 is formed at a connection portion between the shallow plate portion 12 and the deep plate portion 13 below the ignition plug 10.
[0045]
As shown in FIGS. 1 to 3, the first intake port 7a and the second intake port 7b of each cylinder are respectively connected via a first intake passage 15a and a second intake passage 15b formed in each intake branch pipe 15. An intake control valve 17 is connected to the inside of the surge tank 16 and disposed in each second intake passage 15b. These intake control valves 17 are connected via a common shaft 18 to an actuator 19 composed of, for example, a step motor. The step motor 19 is controlled based on an output signal of the electronic control unit 30. The surge tank 16 is connected to an air cleaner 21 via an intake duct 20, and a throttle valve 23 driven by, for example, a step motor 22 is arranged in the intake duct 20. The step motor 22 is also controlled based on the output signal of the electronic control unit 30.
[0046]
On the other hand, the exhaust port 9 of each cylinder is connected to an exhaust manifold 24, and this exhaust manifold 24 isxIt is connected to a casing 27 containing an absorbent 26. The exhaust manifold 24 and the surge tank 16 are connected to each other via a recirculated exhaust gas (hereinafter, referred to as EGR gas) passage 28. In the EGR gas passage 28, an EGR valve 29 for controlling an EGR gas amount is disposed. The EGR valve 29 is controlled based on an output signal of the electronic control unit 30. When the EGR valve 29 is closed, only air is supplied into the combustion chamber 5 through the intake ports 7a and 7b. When the EGR valve 29 is opened, air and EGR gas flow through the intake ports 7a and 7b. The fuel is supplied into the combustion chamber 5 via the fuel cell.
[0047]
The electronic control unit 30 is composed of a digital computer, and a RAM (random access memory) 32, a ROM (read only memory) 33, a CPU (microprocessor) 34, an input port 35, and a RAM (random access memory) 32 interconnected via a bidirectional bus 31. An output port 36 is provided. A load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40, and the output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the AD converter 37. The top dead center sensor 42 generates an output pulse when the first cylinder reaches the intake top dead center, for example, and the output pulse is input to the input port 35. The crank angle sensor 43 generates an output pulse every time the crankshaft rotates 30 degrees, for example, and the output pulse is input to the input port 35. The CPU 34 calculates the current crank angle from the output pulse of the top dead center sensor 42 and the output pulse of the crank angle sensor 43, and calculates the engine speed from the output pulse of the crank angle sensor 43. On the other hand, the output port 36 is connected to each of the fuel injection valves 11 and each of the step motors 19 and 22 via a corresponding drive circuit 38.
[0048]
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 5, the fuel injection valve 11 is constituted by a swirl valve which injects the fuel while giving a swirl force, and the fuel is injected from the fuel injection valve 11 as shown by F in FIGS. It is injected in a conical shape. FIG. 6 shows the amount of fuel injected from the fuel injection valve 11 and the fuel injection timing. FIG. 7 shows the same amount of fuel injection as FIG. 6, but also the opening of the throttle valve 23 and the opening of the EGR valve 29. And the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5. In FIGS. 6 and 7, L indicates the amount of depression of the accelerator pedal 40. As can be seen from FIG. 6, the depression amount L of the accelerator pedal 40 is L1When the engine is under low load operation, the injection amount Q is at the end of the compression stroke.2Only the fuel injection is performed. On the other hand, when the depression amount L of the accelerator pedal 40 is L1And L2During the engine middle load operation during the intake stroke during the intake stroke1Fuel injection is performed only at the end of the compression stroke.2Only fuel is injected. That is, during the engine middle load operation, the fuel injection is performed in two stages: the intake stroke and the end of the compression stroke. Further, the depression amount L of the arcel pedal 40 is L2During high engine load operation, the injection amount Q during the intake stroke1Only fuel is injected. In FIG. 6, θS1 and θE1 represent the fuel injection Q performed during the intake stroke.1.Theta.S2 and .theta.E2 represent the fuel injection Q performed at the end of the compression stroke.2Respectively indicate the injection start timing and the injection completion timing.
[0049]
On the other hand, as shown in FIG.2When the engine is operating at a low and medium load, the opening of the throttle valve 23 is considerably small. At this time, the opening of the throttle valve 23 decreases as the depression amount L of the accelerator pedal 40 decreases. On the other hand, when the depression amount L of the2When it becomes larger, the opening degree of the throttle valve 23 increases rapidly and is fully opened. Also, when the amount of depression L of the accelerator pedal 40 is L2When the engine is operating at a low and medium load, the opening degree of the EGR valve 29 is considerably large, and the depression amount L of the accelerator pedal 40 is L2When it becomes larger, the opening degree of the EGR valve 29 rapidly decreases and becomes fully open. The average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is in the high load operation region (L> L2) At some point L0At the time of switching from lean to rich. That is, the depression amount L of the accelerator pedal 40 is L0In a smaller range, the average air-fuel ratio A / F becomes lean. At this time, the average air-fuel ratio A / F becomes leaner as the depression amount L of the accelerator pedal 40 decreases. On the other hand, when the depression amount L of the accelerator pedal 40 is L0When it is larger than the above, the average air-fuel ratio A / F becomes rich.
[0050]
FIG. 8 shows the relationship between the opening degree of the intake control valve 17 and the depression amount L of the accelerator pedal 40. As shown in FIG. 8, the depression amount L of the accelerator pedal 40 is L1When the engine is under low load operation, the intake control valve 17 is maintained in the fully closed state, and the depression amount L of the accelerator pedal 40 is L1When it becomes larger, the intake control valve 17 is opened as the depression amount L of the accelerator pedal 40 becomes larger. When the intake control valve 17 is fully closed, the intake air flows into the combustion chamber 5 while swirling through the helical first intake port 7a. A strong swirling flow is generated as shown by. On the other hand, when the intake control valve 17 opens, the intake air also flows into the combustion chamber 5 from the second intake port 7b.
[0051]
Next, the combustion method will be described with reference to FIGS. FIG. 9 shows a combustion method at the time of low load operation of the engine, and FIG. 10 shows a combustion method at the time of medium load operation of the engine.
As shown in FIG. 6, the depression amount L of the accelerator pedal 40 is L1When the engine load operation is smaller, fuel is injected at the end of the compression stroke. At this time, the injected fuel F collides with the peripheral wall surface of the deep dish portion 13 as shown in FIGS. 9 (A) and 9 (B). Injection amount Q at this time26 increases as the depression amount L of the accelerator pedal 40 increases, as shown in FIG. The fuel that has collided with the peripheral wall surface of the deep dish portion 13 is diffused while being vaporized by the swirling flow S, and as a result, as shown in FIG. 9C, in the concave portion 14 and the deep dish portion 13, that is, in the cavity 3a. A combustible mixture G is formed. At this time, the inside of the combustion chamber 5 other than the concave portion 14 and the deep dish portion 13 is filled with air and EGR gas. Next, the mixture G is ignited by the spark plug 10.
[0052]
On the other hand, in FIG. 6, the depression amount L of the accelerator pedal 40 is L1And L2During the engine middle load operation during the intake stroke, the first fuel injection Q1Is performed, and then at the end of the compression stroke, the second fuel injection Q2Is performed. That is, first, as shown in FIG. 10A, fuel injection F is performed toward the inside of the cavity 3a at the beginning of the intake stroke, and a lean mixture is formed in the entire combustion chamber 5 by the injected fuel. Next, as shown in FIG. 10B, fuel injection F is performed toward the inside of the cavity 3a at the end of the compression stroke, and as shown in FIG. A combustible air-fuel mixture G serving as a kind of fire is formed in the air-fuel mixture. The combustible air-fuel mixture G is ignited by the ignition plug 10, and the ignition flame causes the entire lean air-fuel mixture in the combustion chamber 5 to burn. In this case, since the fuel injected at the end of the compression stroke is sufficient to produce a spark, as shown in FIG. 6, the fuel injection amount Q at the end of the compression stroke at the engine middle load operation regardless of the depression amount L of the accelerator pedal 402Is kept constant. On the other hand, the fuel injection amount Q at the beginning of the intake stroke1Increases as the depression amount L of the accelerator pedal 40 increases.
[0053]
In FIG. 6, the depression amount L of the accelerator pedal 40 is L2During a higher engine load operation, fuel is injected only once at the beginning of the intake stroke, thereby forming a homogeneous mixture in the combustion chamber 15. At this time, the fuel injection amount at the beginning of the intake stroke increases as the depression amount L of the accelerator pedal 40 increases as shown in FIG.
The above is the basic combustion method of the direct injection internal combustion engine shown in FIG. Next, a method of purifying exhaust gas suitable for the in-cylinder injection internal combustion engine will be described.
[0054]
First, referring to FIG. 11, FIG. 11 schematically shows the relationship between the concentration of typical components in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 5 and the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5. I have. As can be seen from FIG. 11, the concentration of unburned HC and CO in the exhaust gas discharged from the combustion chamber 5 increases as the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 becomes rich, and is discharged from the combustion chamber 5. Oxygen O in exhaust gas2Increases as the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 becomes leaner.
[0055]
On the other hand, the NO stored in the casing 27 shown in FIG.xThe absorbent 26 uses, for example, alumina as a carrier. On the carrier, for example, potassium K, sodium Na, lithium Li, an alkali metal such as cesium Cs, barium Ba, an alkaline earth such as calcium Ca, lanthanum La, and yttrium Y are used. At least one selected from such rare earths and a noble metal such as platinum Pt are supported. Engine intake passage, combustion chamber 5 and NOxThe ratio of the total amount of air supplied to the exhaust passage upstream of the absorbent 26 to the total amount of fuel (hydrocarbon) is set to NO.xThis NO, which is called the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 26,xThe absorbent 26 is NO when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean.xNO when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreasesxReleases NOxPerforms the absorption and release action. Note that NOxWhen no fuel (hydrocarbon) or air is supplied into the exhaust passage upstream of the absorbent 26, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas matches the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5, and therefore NO in this case.xThe absorbent 26 is NO when the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 is lean.xIs absorbed, and when the oxygen concentration in the gas in the combustion chamber 5 decreases, the absorbed NOxWill be released.
[0056]
NO abovexIf the absorbent 26 is arranged in the engine exhaust passage, this NOxAbsorbent 26 is actually NOxHowever, there is a part where the detailed mechanism of the absorption / release action is not clear. However, it is considered that this absorption / release action is performed by a mechanism as shown in FIG. Next, this mechanism will be described by taking platinum Pt and barium Ba supported on a carrier as an example, but the same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths, and rare earths.
[0057]
That is, when the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 is lean, and therefore, when the inflowing exhaust gas is lean, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas increases. At this time, as shown in FIG. These oxygen O2Is O2 Or O2-On the surface of platinum Pt. On the other hand, NO in the inflowing exhaust gas becomes O 2 on the surface of platinum Pt.2 Or O2-Reacts with NO2(2NO + O2→ 2NO2). NO generated next2Is absorbed in the absorbent while being oxidized on the platinum Pt and combined with barium oxide BaO, as shown in FIG.3 Diffuses into the absorbent in the form of NO in this wayxIs NOxIt is absorbed in the absorbent 26.
[0058]
NO on the surface of platinum Pt as long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high2Is generated, and the NOxNO unless absorption capacity is saturated2Is absorbed in the absorbent and nitrate ion NO3 Is generated. On the other hand, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases and NO2The reaction proceeds in the reverse direction (NO3 → NO2) And thus the nitrate ions NO in the absorbent3 Is NO2Released from the absorbent in the form of That is, when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, NOxNO from absorbent 26xWill be released. As can be seen from FIG. 11, when the lean degree of the inflowing exhaust gas decreases, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, and therefore, when the leanness of the inflowing exhaust gas decreases, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes lean. NOxNO from absorbent 26xWill be released.
[0059]
On the other hand, at this time, when the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 3 is made rich and the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich, a large amount of unburned HC and CO is discharged from the engine as shown in FIG. These unburned HC and CO are oxygen O on platinum Pt.2 Or O2-And oxidize. Further, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas extremely decreases.2Is released and this NO2Is reduced by reacting with unburned HC and CO as shown in FIG. Thus, NO on the surface of platinum Pt2When no longer exists, NO is changed from one absorbent to the next2Is released. Therefore, if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich, NOxNO from absorbent 26xWill be released.
[0060]
That is, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich, first, the unburned HC and CO2 Or O2-And immediately oxidized, then O on platinum Pt2 Or O2-If unburned HC and CO still remain even after the fuel is consumed, NO released from the absorbent by the unburned HC and COxAnd NO emitted from the enginexIs reduced. Therefore, if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich, NOxNO absorbed by the absorbent 26xIs released, and the released NOxNO in the atmosphere to be reducedxCan be prevented from being discharged. NOxSince the absorbent 26 has the function of a reduction catalyst, even if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is set to the stoichiometric air-fuel ratio, NOxNO released from absorbent 26xIs reduced. However, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is set to the stoichiometric air-fuel ratio, NOxNO from absorbent 26xIs released only slowlyxTotal NO absorbed in absorbent 26xIt takes a slightly longer time to release.
[0061]
As described above, when the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 is lean, NOxIs NOxIt is absorbed by the absorbent 26. However, NOxNO of absorbent 26xAbsorption capacity is limited, NOxNO of absorbent 26xNO if absorption capacity is saturatedxAbsorbent 26 is no longer NOxCan not be absorbed. Therefore NOxNO of absorbent 26xNO before absorption capacity is saturatedxNO from absorbent 26xMust be released, which requires NOxHow much NO in the absorbent 26xNeeds to be estimated. So next, this NOxA method for estimating the amount of absorption will be described.
[0062]
When the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 is lean, the NO discharged from the engine per unit time increases as the engine load increases.xNO per unit time due to increased amountxNO absorbed by the absorbent 26xAs the amount increases and the engine speed increases, the NO discharged from the engine per unit timexNO per unit time due to increased amountxNO absorbed by the absorbent 26xIncrease. Therefore, NO per unit timexNO absorbed by the absorbent 26xThe quantity is a function of engine load and engine speed. In this case, the engine load can be represented by the depression amount L of the accelerator pedal 40, so thatxNO absorbed by the absorbent 26xThe amount is a function of the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N. Therefore, in the embodiment shown in FIG.xNO absorbed by the absorbent 26xThe amount A is obtained by an experiment in advance as a function of the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N.xThe quantity A is stored in advance in the ROM 33 as a function of L and N in the form of a map shown in FIG.
[0063]
On the other hand, if the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 becomes stoichiometric or rich, NOxNO from absorbent 26xIs released, but NO at this timexThe amount of emission is mainly affected by the amount of exhaust gas and the average air-fuel ratio. That is, as the exhaust gas amount increases, the NO.xNO released from absorbent 26xAs the amount increases and the average air-fuel ratio becomes rich,xNO released from absorbent 26xThe amount increases. In this case, the exhaust gas amount, that is, the intake air amount, is a function of the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N, and the average air-fuel ratio A / F is also a function of the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the function of the engine speed N. Become. Therefore, NO per unit timexNO released from absorbent 26xThe amount D is a function of the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N.xThe quantity D is stored in the ROM 33 in advance as a function of L and N in the form of a map shown in FIG.
[0064]
As described above, when the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 is lean, NO per unit timexWhen the absorption amount is represented by A and the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 is the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the NO per unit timexNO since the release amount is represented by DxNO estimated to be absorbed by the absorbent 26xThe quantity ΣNOX can be calculated using the following equation.
[0065]
ΣNOX = ΣNOX + AD
FIG. 13 shows this NOxThe relationship between the amount ΣNOX and the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 is shown. As can be seen from FIG.0Is lower than the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 is lean.xIs NOxAs shown in FIG. 13, NO is absorbed by the absorbent 26.xThe amount ΣNOX increases. On the other hand, as shown in FIG.0If the pressure becomes higher than this, the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 becomes rich.xNO from absorbent 26xIs released. Therefore, as shown by X in FIG.0NO when the average air-fuel ratio A / F becomes richxThe quantity ΣNOX decreases.
[0066]
On the other hand, the average air-fuel ratio A / F is continuously made lean and NOxWhen the amount ΣNOX exceeds the allowable value MAX, the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 is forcibly made rich as shown by Y in FIG. NO if the average air-fuel ratio A / F is made richxNO from the absorbent 26 rapidlyxIs released, and thus NO as shown in FIG.xThe quantity ΣNOX decreases rapidly. Then NOxWhen the amount ΣNOX decreases to the lower limit value MIN, the average air-fuel ratio A / F is returned from rich to lean.
[0067]
By the way, as shown in FIG. 9, for example, an air-fuel mixture formed in the combustion chamber 5 is stratified to form an ignitable air-fuel mixture in a partly limited area in the combustion chamber 5, that is, in the cavity 3a. When such a stratification action is performed, NOxNO from absorbent 26xWhen the injection amount in the compression stroke is simply increased in order to switch the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 from lean to rich in order to discharge the gas, the air-fuel ratio is formed in a limited area in the combustion chamber 5, that is, in the cavity 3a. The mixture becomes too rich. As a result, there arises a problem that the air-fuel mixture in the cavity 3a cannot be properly ignited by the ignition plug 10 and is misfired.
[0068]
In general, when the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 is switched from lean to rich, a shock occurs because the engine output torque sharply increases. Of course, such shocks must be prevented from occurring in order to cause discomfort to the driver. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the combustible air-fuel mixture formed in the cavity 3a is prevented from becoming excessively rich, and the average air-fuel ratio A / F is switched from lean to rich so that the above-mentioned shock does not occur. Next, this will be described with reference to FIGS. 15 and 16.
[0069]
In FIG. 15, broken lines indicate the fuel injection amount Q, the opening of the throttle valve 23, and the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 during the normal operation shown in FIG. First, the engine load L is L1NO at low engine low load operationxNO from absorbent 26xA case in which the average air-fuel ratio A / F is switched from lean to rich in order to discharge the fuel will be described. At the time of engine low load operation, the engine load L is set to a predetermined lower limit load L.minHereinafter, even if ΔNOX> MAX (FIG. 13), the switching operation of the average air-fuel ratio A / F from lean to rich is not performed, and the engine load L is reduced to the lower limit load L.minAt this time, if ΣNOX> MAX, the average air-fuel ratio A / F is switched from lean to rich. That is, when the engine load L is Lmin<L <L1If ΣNOX> MAX at this time, NO as shown in FIG.xThe release flag is set, and the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 is switched from lean to rich. Referring to FIG. 15, at this time, the average air-fuel ratio A / F is switched from lean indicated by a broken line to rich indicated by a solid line.
[0070]
At this time, the switching operation of the average air-fuel ratio A / F from lean to rich is performed as shown in FIGS.2In addition to the intake stroke injection Q1And the compression stroke injection amount Q as shown in FIG.2Is reduced as compared with the normal operation indicated by the broken line, and the compression stroke injection amount Q2And intake stroke injection quantity Q1Is increased as compared with the injection amount during normal operation indicated by the broken line. Therefore, in this case, the intake stroke injection amount Q1Is divided into an injection amount portion Qa and an injection amount portion Qb by a broken line, and the compression stroke injection amount Q2And the injection amount Qa are equal to the injection amount Q in the normal operation indicated by the broken line, and the injection amount Qb is an increase in the supplied fuel.
[0071]
By the way, in this case, the compression stroke injection Q2Is formed in the cavity 3a by the fuel of the injection amount Qa and the fuel of the injection amount portion Qa, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the cavity 3a if the fuel of the injection amount portion Qb is dispersed in a region other than the cavity 3a. Is the same as during normal operation. That is, even if the total injection amount is increased, the air-fuel mixture formed in the cavity 3a does not become excessively rich, and thus the air-fuel mixture formed in the cavity 3a without misfire is generated by the ignition plug 10. It will be ignited well.
[0072]
On the other hand, in this case, the compression stroke injection Q2If the fuel in the injection portion Qa is burned and the fuel in the injection amount portion Qb is not burned, the amount of fuel to be burned becomes the same as the fuel amount during normal operation indicated by the broken line. The output torque does not change, and the fuel in the injection amount portion Qb is used merely for switching the average air-fuel ratio A / F from lean to rich. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the compression stroke injection Q2To form a combustible air-fuel mixture to be burned by the fuel of the injection amount portion Qa and the fuel of the injection amount portion Qb, which is an increase of the supplied fuel, thereby preventing the occurrence of misfire. The average air-fuel ratio A / F is switched from lean to rich while preventing the output torque of the engine from changing.xNO from absorbent 26xIs to be released.
[0073]
That is, the intake stroke injection Q1Is performed, the injected fuel is dispersed throughout the combustion chamber 5, but the intake stroke injection amount Q1Is an amount capable of forming a lean mixture in which the flame cannot propagate. However, even with such a lean mixture, the compression stroke injection Q2If it mixes into the combustible mixture G (see FIG. 9C) formed by the above, it is burned. In this case, the compression stroke injection Q2The flammable mixture G formed by the above formula occupies almost the entirety of the cavity 3a, so that the combustion of the injection amount portion Qa occupies almost the entirety of the cavity 3a.1Is determined, the amount of fuel to be burned is the same as during normal operation. Therefore, even if the average air-fuel ratio A / F is switched from lean to rich, no misfire occurs and the output torque of the engine does not change. become.
[0074]
Next, this will be described using concrete numerical values (not actual numerical values). For example, the average air-fuel ratio during normal operation is lean, the air amount is 17 (g), and the fuel amount is 17 (g). 1 (g). When the average air-fuel ratio A / F is switched from lean to rich, 55% of the combustible mixture in the cavity 3a is subjected to the compression stroke injection Q2, And the remaining 45% is taken as the intake stroke injection Q1, The compression stroke injection amount Q2Becomes 0.55 (g), and the intake stroke injection amount Q1Is 0.45 (g). On the other hand, if the volume of the cavity 3a is 65% of the total volume of the combustion chamber 5, the total intake stroke injection amount (Qa + Qb) is 0.45 (g) /0.65≒0.7 (g). Therefore, the intake stroke injection Q1The air-fuel ratio of the lean mixture formed by the formula (17) is 17 (g) /0.7 (g) ≒ 24.3, which is an incombustible mixture. On the other hand, the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 is 17 (g) / [0.55 (g) +0.7 (g)] = 13.6, which is rich. Also, at this time, the fuel contained in the combustible mixture formed in the cavity 3a is 1 (g), which is the same as in the normal operation.
[0075]
Thus, the intake stroke injection amount Q1And compression stroke injection amount Q2Is appropriately set, the average air-fuel ratio A / F can be switched from lean to rich without changing the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the cavity 3a and without changing the amount of combusted fuel. The intake stroke injection amount Q shown in FIG.1(Qa + Qb) and compression stroke injection amount Q2Is stored in the ROM 33 in advance in the form of a function of the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N.
[0076]
Next, when the engine load L is L1L greater than0NO when lower thanxNO from absorbent 26xA case in which the average air-fuel ratio A / F is switched from lean to rich in order to discharge the fuel will be described. At this time, the throttle valve 23 is closed by a predetermined opening as shown by the solid line in FIG. When the throttle valve 23 is closed, the amount of air supplied into the combustion chamber 5 decreases, so that the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 decreases. At this time, the throttle valve 23 is closed so that the average air-fuel ratio A / F becomes a predetermined rich air-fuel ratio indicated by a solid line in FIG. 15, and the closing amount of the throttle 23 is determined by the depression amount L of the accelerator pedal 40. And in the form of a function of the engine speed N in the ROM 33 in advance.
[0077]
When the throttle valve 23 is closed, the pumping loss increases, so that the output torque of the engine decreases. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the intake stroke injection amount Q is set so that the output torque of the engine does not decrease at this time.1Is increased by Qc (only the portion above the broken line in FIG. 15). Note that this intake stroke injection Q1Is stored in the ROM 33 in advance in the form of a function of the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N. At this time, the compression stroke injection amount Q2Is the optimal fuel quantity for forming a spark, so the compression stroke injection quantity Q2Stroke injection quantity Q without increasing1To increase the amount.
[0078]
Next, a fuel injection control routine will be described with reference to FIGS. This routine is executed by interruption every predetermined time.
Referring to FIGS. 17 and 18, first, in step 100, NOxNO estimated to be absorbed by the absorbent 26xIt is determined whether the amount ΣNOX is larger than the allowable value MAX. When ΣNOX ≦ MAX, the routine proceeds to step 101, where NOxIt is determined whether the release flag is set. Normally NOxSince the release flag has been reset, the routine proceeds to step 102. In step 102, based on the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N, the intake stroke injection amount Q is obtained from the relationship shown in FIG.1And compression stroke injection amount Q2Next, at step 103, the injection timing is calculated from the relationship shown in FIG. 6 stored in the ROM 33 in advance based on the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N. Next, at step 104, the accelerator pedal 40 is calculated. The opening degree of the throttle valve 23 is calculated from the relationship shown in FIG. 7 stored in the ROM 33 in advance based on the depression amount L and the engine speed N of the engine.
[0079]
Next, at step 105, the opening degree of the EGR valve 29 is calculated from the relationship shown in FIG. 7 previously stored in the ROM 33 based on the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N, and then at step 106 The degree of opening of the intake control valve 17 is calculated from the relationship shown in FIG. Next, at step 107, the depression amount L of the accelerator pedal 40 becomes L0It is determined whether it is lower than (FIG. 7). L <L0In the case of, the routine proceeds to step 108, where NO is determined from the map shown in FIG.xThe release amount A is calculated. Next, at step 109, NOxThe release amount D is set to zero, and then the routine proceeds to step 112. On the other hand, in step 107, L ≧ L0When it is determined that the answer is NO, the routine proceeds to step 110, where NO is determined from the map shown in FIG.xThe release amount D is calculated. Next, at step 111, NOxThe absorption amount A is set to zero, and then the routine proceeds to step 112.
[0080]
NO at step 112xNO estimated to be absorbed by the absorbent 26xThe quantity ΣNOX (= ΣNOX + AD) is calculated. Next, at step 113, it is determined whether or not ΣNOX has become negative. When ΣNOX <0, the routine proceeds to step 114, where ΣNOX is made zero. Next, at step 115, it is determined whether or not ΣNOX has become smaller than the lower limit value MIN. When ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 116, where NO is determined.xThe release flag is reset.
[0081]
On the other hand, in step 100 ΣNOX>When it is determined that the maximum has been reached, the process proceeds to step 117 and NOx  The release flag is set. NOx  When the release flag is set, the routine proceeds from step 101 to step 118, where the engine load L is reduced to the lower limit load Lmin  Is determined. L <Lmin  If so, the process proceeds to step 102. Therefore, at this time, even if ΔNOX> MAX, the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 is maintained lean.
[0082]
On the other hand, L ≧ LminIn step 119, the routine proceeds to step 119, and based on the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N, the intake stroke injection amount Q is obtained from the relationship shown in FIG.1And compression stroke injection amount Q2Then, at step 120, the injection timing is calculated from the relationship stored in the ROM 33 in advance based on the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N. Next, at step 121, the depression amount L of the accelerator pedal 40 is calculated. The opening of the throttle valve 23 is calculated from the relationship shown in FIG. 15 stored in advance in the ROM 33 based on the engine speed N.
[0083]
Next, at step 122, the opening degree of the EGR valve 29 is calculated from the relationship previously stored in the ROM 33 based on the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N. Next, at step 123, the depression amount L of the accelerator pedal 40 is calculated. The opening of the intake control valve 17 is calculated from the relationship shown in FIG. At this time, the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is made rich and NOxNO from absorbent 26xIs released.
[0084]
As described above, the depression amount L of the accelerator pedal 40 is L1During low engine low load operation, fuel is injected only at the end of the compression stroke. At this time, an air-fuel mixture is formed only in the cavity 3a, and a region other than the cavity 3a is substantially filled with air and EGR gas, so that a stratified state having a very high degree of stratification is obtained.
On the other hand, when the depression amount L of the accelerator pedal 40 is L1And L2During the engine middle load operation, a lean mixture is formed entirely in the combustion chamber 5 by the intake stroke injection, and a richer mixture than the lean mixture is formed in the cavity 3a by the compression stroke injection. Therefore, at this time, a weak stratification state is obtained in which the degree of stratification is lower than that in the strong stratification state at the time of engine low load operation.
[0085]
Also, when the amount of depression L of the accelerator pedal 40 is L2When the engine is running at a higher engine load, only the intake stroke injection is performed, so that a uniform mixture is formed in the combustion chamber 5 at this time.
By the way, in the embodiments described so far, at the time of engine low load operation, that is, in the case of strong stratification, NOxNO from absorbent 26xThe average air-fuel ratio A / F is switched from lean to rich without causing misfire and maintaining a strong stratified state so that the output torque does not fluctuate.
[0086]
In contrast, in the embodiment described below, NOxNO from absorbent 26xWhen it is necessary to release the fuel, the average air-fuel ratio A / F is theoretically changed by switching from the strong stratified state to the weak stratified state or the homogeneous mixture state, and increasing the intake stroke injection amount in the weak stratified state or the homogeneous mixture state. NO with air / fuel ratio or richxNO from absorbent 26xIs to be released. If the average air-fuel ratio A / F is increased to the stoichiometric air-fuel ratio or rich by increasing the intake stroke injection amount in this way, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture formed in the cavity 3a does not change much as compared with the time of strong stratification. Thus, the occurrence of misfire can be prevented.
[0087]
In the embodiment described below, NOxNO from absorbent 26xWhen the average air-fuel ratio A / F is set to the stoichiometric air-fuel ratio or rich so as to release the fuel, all the injected fuel is burned in the combustion chamber 5, and therefore NOxNO from absorbent 26xWhen the average air-fuel ratio A / F is set to the stoichiometric air-fuel ratio or rich so as to discharge the engine, the output torque of the engine increases. This increase in the output torque is suppressed by reducing the amount of intake air supplied into the combustion chamber 5, and if the output torque still increases, the output torque is prevented from increasing by, for example, retarding the ignition timing. Is done.
[0088]
Next, a basic routine for controlling fuel injection will be described first with reference to FIGS.
FIG. 19 is NOxThis shows a routine for controlling the release flag, and this routine is executed by interruption every predetermined time. Referring to FIG. 19, first, in step 120, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has exceeded the allowable value MAX shown in FIG.と き に は When NOX> MAX, proceed to step 121 and NOxThe release flag is set.
[0089]
FIG. 20 shows a routine for performing the injection control, and this routine is executed, for example, by interruption every predetermined time.
Referring to FIG. 20, first, in step 130, NOxIt is determined whether the release flag is set. NOxIf the release flag has not been set, the routine proceeds to step 131, where the intake stroke injection amount Q is stored based on the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N from the relationship shown in FIG.1And compression stroke injection amount Q2Is calculated. Next, at step 132, the injection timing is calculated from the relationship shown in FIG. 6 stored in the ROM 33 in advance based on the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N. Next, at step 133, the injection amount L of the accelerator pedal 40 is calculated. The opening degree of the throttle valve 23 is calculated from the relationship shown in FIG. 7 stored in the ROM 33 in advance based on the engine speed N and the engine speed N. Next, at step 134, the throttle valve 23 is depressed based on the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N. Then, the opening degree of the EGR valve 29 is calculated from the relation stored in the ROM 33 in advance, and then in step 135, the intake air is calculated from the relation shown in FIG. The opening of the control valve 17 is calculated.
[0090]
Next, at step 136, the depression amount L of the accelerator pedal 40 becomes L0It is determined whether it is lower than (FIG. 7). L <L0In the case of, the routine proceeds to step 137, where NO from the map shown in FIG.xThe release amount A is calculated. Next, at step 138, NOxThe release amount D is set to zero, and then the routine proceeds to step 141. On the other hand, in step 136, L ≧ L0If it is determined that the answer is NO, the routine proceeds to step 139, where NO is determined from the map shown in FIG.xThe release amount D is calculated. Next, at step 140, NOxThe absorption amount A is set to zero, and then the routine proceeds to step 141. NO at step 141xNO estimated to be absorbed by the absorbent 26xThe quantity ΣNOX (= ΣNOX + AD) is calculated. Next, at step 142, it is determined whether or not ΣNOX has become negative. When ΣNOX <0, the routine proceeds to step 143, where ΣNOX is made zero.
[0091]
On the other hand, in step 130, NOx  If it is determined that the release flag has been set, the routine proceeds to step 144, where the depression amount L of the accelerator pedal 40 is1  It is determined whether or not it is smaller than. L <L1  In step 146, the process proceeds to step 146, where a rich process I for making the average air-fuel ratio A / F rich is performed. On the other hand, L ≧ L1  In step 145, the routine proceeds to step 145, where the depression amount L of the accelerator pedal 40 is L2  It is determined whether or not it is smaller than. L <L2  In step 147, the routine proceeds to step 147, where a rich process II for enriching the average air-fuel ratio A / F is performed, and L ≧ L2  In step 148, the routine proceeds to step 148, where a rich process III for making the average air-fuel ratio A / F rich is performed.
[0092]
That is, the rich process I is performed during the low engine load operation, that is, when the enginexNO from absorbent 26xThe rich process II is performed during the engine middle load operation, that is, in the weakly stratified state.xNO from absorbent 26xThe rich process III is performed when the engine is under a high load operation, that is, when the mixture is in a uniform state.xNO from absorbent 26xFIG. 7 shows a rich process for releasing. Then, these rich processes I, II, and III will be described in order.
[0093]
FIG. 21 shows a time chart of one embodiment of the rich processing I. NO as shown in FIG.xIn the engine low-load operation state before the release flag is set, that is, in the strong stratification operation state, the intake stroke injection is not performed, only the compression stroke injection is performed, and the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 becomes It is lean. At this time, the throttle valve 23 and the EGR valve 29 are opened.
[0094]
Then NOxNO from absorbent 26xNO to releasexWhen the release flag is set, the EGR valve 29 is fully closed. At this time, the opening degree of the throttle valve 23 is also determined so that the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 does not become extremely lean. It is closed until. When the throttle valve 23 is closed to the set opening, the compression stroke injection amount is slightly increased so that the output torque of the engine does not decrease.
[0095]
Then NOxT after the release flag is set1After a lapse of time, the compression stroke injection is stopped, and the intake stroke injection is started. That is, the state is switched from the strong stratification state to the uniform mixture state. At this time, the injection amount does not change, and therefore, the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 does not change. At this time, the fuel injection amount is small, and when such a small amount of fuel is burned in a homogeneous mixture state, the risk of misfiring increases if a large amount of EGR gas is supplied. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 21, the EGR valve 29 is fully closed before shifting to the homogeneous mixture combustion. In this case, the EGR valve 29 does not always need to be fully closed, and it may be sufficient to reduce the opening of the EGR valve 29 to some extent.
[0096]
Then NOxT after the release flag is set2After a lapse of time, the intake stroke injection amount is increased to make the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 rich, and the throttle valve 23 is further closed to a set opening determined by the operation state of the engine. At this time, the throttle valve 23 is closed to reduce the amount of intake air supplied into the combustion chamber 5, to make the average air-fuel ratio A / F rich with as little fuel as possible, and to reduce the average air-fuel ratio A / F. This is to prevent the output torque of the engine from increasing as much as possible when enrichment is made. At this time, if the increase in the output torque of the engine increases and a shock occurs, it is necessary to take measures such as enriching the average air-fuel ratio A / F and simultaneously delaying the ignition timing.
[0097]
NO if the average air-fuel ratio A / F is made richxNO from absorbent 26xThe release action is started. Then NOxNO from absorbent 26xWhen the release action of is completed, the state returns to the strong stratification state again in the reverse order. That is, NOxIs completed, the intake stroke injection amount is reduced and the throttle valve 23 is opened. Then NOxT after the release action of1After a lapse of time, the intake stroke injection is stopped, and the compression stroke injection is started.xT after the release action of2After a lapse of time, the throttle valve 23 and the EGR valve 29 are opened and NOxThe release flag is reset.
[0098]
FIG. 22 shows NO shown in FIG.x7 shows a routine of a rich process I for executing release control. Referring to FIG. 22, first, in step 150, NOxIt is determined whether or not the release completion flag indicating that the release has been completed is set. Immediately after the start of the rich process I, since the release completion flag is not set, the process proceeds to step 151, where a pre-process until the average air-fuel ratio A / F is made rich is performed. In the embodiment shown in FIG.xWhen the release flag is set, that is, when the rich process I is started, the process of closing the throttle valve 23 and the EGR valve 29, and after the rich process I is started, t1After the lapse of time, a process for switching from the compression stroke injection to the intake stroke injection, and t after the rich process I is started.2The process comprises closing the throttle valve 23 after a lapse of time.
[0099]
Next, at step 152, it is determined whether or not this preprocessing has been completed. When the pre-processing is completed, the routine proceeds to step 153, where rich processing for making the average air-fuel ratio A / F rich is performed. In this embodiment, the rich process is performed by increasing the intake stroke injection amount. Next, at step 154, NOx  NO during release actionx  The release amount D 'is calculated. This NOx  The release amount D 'is stored in advance in the ROM 33 in the form of a map as shown in FIG. 23 as a function of the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N. Next, at step 155, NOx  Quantity ΣNOX to NOx  The release amount D 'is subtracted, and then, in step 156, NOx  It is determined whether or not the amount XNOX has become smaller than the lower limit value MIN..と き に は NO when NOX <MINx  It is determined that the release operation has been completed, and the routine proceeds to step 157, where the release completion flag is set. Next, the routine proceeds to step 158. Once the release completion flag is set, the process jumps from step 150 to step 158.
[0100]
NO at step 158xThe post-treatment is performed from the completion of the release operation of the carbon dioxide to the return to the strong stratified state. In the embodiment shown in FIG.xA process of reducing the intake stroke injection amount and opening the throttle valve 23 when the release operation ofxAfter the release action of1Processing for switching from the intake stroke injection to the compression stroke injection after a lapse of time;xAfter the release action is completed2The processing comprises opening the throttle valve 23 and the EGR valve 29 after a lapse of time. In step 159, it is determined whether or not this post-processing has been completed.xThe release flag and the release completion flag are reset.
[0101]
FIG. 24 shows another embodiment of the rich processing I performed in the strong stratification state. In this embodiment, NOxWhen the release flag is set, the throttle valve 23 is slightly closed, and the EGR valve 29 is closed by about half. Then NOxT after the release flag is set1After a lapse of time, the compression stroke injection amount is decreased, and the intake stroke injection is started. That is, at this time, two injections of the intake stroke injection and the compression stroke injection are performed, and therefore, a weak stratification state is obtained. Then NOxT after the release flag is set2After a lapse of time, the compression stroke injection is stopped, and only the intake stroke injection is performed. At this time, the throttle valve 23 is slightly closed again.
[0102]
Then NOxT after the release flag is set3After a lapse of time, the EGR valve 29 is fully closed and the throttle valve 23 is further closed slightly. Further, at this time, the intake stroke injection amount is increased, and the average air-fuel ratio A / F is made rich.xNO from absorbent 26xThe release action is started.
On the other hand, NOxUpon completion of the release action, the composition returns to a strong stratified state in the reverse order. That is, NOxIs completed, the intake stroke injection amount is reduced, and the throttle valve 23 and the EGR valve 29 are opened. Then NOxT after the release action of1After a lapse of time, the intake stroke injection amount is reduced, the compression stroke injection is started, and the stratified state is established. At this time, the throttle valve 23 is further opened. Then NOxT after the release action of2After a lapse of time, the intake stroke injection is stopped, a strong stratification state is established, and then NOxT after the release action of3After a lapse of time, the throttle valve 23 and the EGR valve 29 are further opened and NOxThe release flag is reset.
[0103]
In this embodiment, NOxWhen the release action of NO is started, the state is changed from a strong stratified state to a homogeneous stratified state through a weak stratified state, and NOxIs completed, the mixture is changed from a homogeneous mixture state to a weak stratification state to a strong stratification state. As described above, the mode of combustion gradually changes by interposing the weak stratification state when switching between the strong stratification state and the homogeneous mixture state, thereby preventing misfire from occurring at the time of switching. .
[0104]
FIG. 25 shows the NO shown in FIG.x7 shows a routine of a rich process I for executing release control. Referring to FIG. 25, first, at step 170, it is determined whether or not the release completion flag is set. If the release completion flag has not been set, the process proceeds to step 171. If the release completion flag has been set, the process jumps to step 178. NO in step 171xPreprocessing is performed from when the release flag is set to when the average air-fuel ratio A / F is made rich. Next, at step 172, it is determined whether or not the pre-processing is completed. When the pre-processing is completed, the routine proceeds to step 173, where the average air-fuel ratio A / F is made rich by increasing the intake stroke injection amount.
[0105]
Next, at step 174, NO from FIG.xThe release amount D 'is calculated, and then at step 175, NOxQuantity ΣNOX to NOxThe release amount D 'is subtracted. Next, at step 176, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has become smaller than the lower limit value MIN. If ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 177, where the release completion flag is set.xThe post-treatment is performed from the completion of the release to the return to the strong stratified state. Next, at step 179, it is determined whether or not the post-processing has been completed. When the post-processing has been completed, the routine proceeds to step 180, where NOxThe release flag and the release completion flag are reset.
[0106]
26 and 27 show still another routine in the rich processing I. As described above, in order to smoothly transition from the strong stratified state to the homogeneous mixture state without causing misfire, it is preferable to interpose a weak stratified state between them. However, if the fuel injection amount is small and the stratified state is set, the lean mixture spread throughout the combustion chamber 5 becomes extremely lean, and there is a danger that these lean mixtures cannot be burned. Therefore, in this embodiment, when the fuel injection amount is small, the transition from the strong stratified state to the homogeneous mixture state is directly made from the strong stratified state to the homogeneous mixture state without passing through the weak stratified state. In FIG. 26, steps 191, 192, and 193 in a frame indicated by X indicate pre-processing, and steps 200, 201, and 202 indicated by Y indicate post-processing.
[0107]
That is, referring to FIGS. 26 and 27, first, at step 190, it is determined whether or not the release completion flag is set. If the release completion flag has not been set, the process proceeds to step 191 of preprocessing X, and if the release completion flag has been set, the process jumps to step 200 of postprocessing Y. In step 191, the fuel injection amount Q is set to a predetermined set value Q.0It is determined whether the value is larger than. Q> Q0In the case of, the routine proceeds to step 192, where the pre-processing shown in FIG. 24, that is, the pre-processing for shifting from the strong stratification state to the uniform mixture state via the weak stratification state is performed. On the other hand, Q ≦ Q0In the case of, the routine proceeds to step 193, where the pretreatment shown in FIG. 21, that is, the pretreatment for directly shifting from the strong stratified state to the homogeneous mixture state without passing through the weak stratified state is performed.
[0108]
Next, at step 194, it is determined whether or not the pre-processing has been completed. When the pre-processing has been completed, the routine proceeds to step 195, where the average air-fuel ratio A / F is made rich by increasing the intake stroke injection amount. Next, at step 196, NO from FIG.xThe release amount D 'is calculated, and then at step 197, NOxQuantity ΣNOX to NOxThe release amount D 'is subtracted. Next, at step 198, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has become smaller than the lower limit value MIN. When ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 199, where the release completion flag is set, and then proceeds to step 200.
[0109]
In step 200, the fuel injection amount Q is set to a predetermined set value Q.0It is determined whether the value is larger than. Q> Q0In the case of, the routine proceeds to step 201, where the post-processing shown in FIG. 24, that is, the post-processing for shifting from the homogeneous mixture state to the strong stratification state via the weak stratification state is performed. On the other hand, Q ≦ Q0In step 202, the process proceeds to step 202 to perform the post-processing shown in FIG. 21, that is, the post-processing for directly shifting from the homogeneous mixture state to the strong stratification state without passing through the weak stratification state. Next, at step 203, it is determined whether or not the post-processing has been completed.xThe release flag and the release completion flag are reset.
[0110]
FIG. 28 shows another embodiment of the rich processing I performed in the strong stratification state. In this embodiment, NOxWhen the release flag is set, the throttle valve 23 is slightly closed, and the EGR valve 29 is fully closed. Then NOxT after the release flag is set1After a lapse of time, the compression stroke injection amount is decreased, and the intake stroke injection is started. That is, at this time, two injections of the intake stroke injection and the compression stroke injection are performed, and therefore, a weak stratification state is obtained. At this time, the throttle valve 23 is slightly closed. Then NOxT after the release flag is set2After a lapse of time, the compression stroke injection is stopped, and only the intake stroke injection is performed. At this time, the throttle valve 23 is slightly closed again.
[0111]
Then NOxT after the release flag is set3After a lapse of time, the throttle valve 23 is further closed slightly, and the intake stroke injection amount is increased, so that the average air-fuel ratio A / F is made rich.xNO from absorbent 26xThe release action is started.
On the other hand, NOxIs completed, the intake stroke injection amount is reduced. Then NOxT after the release action of4After a lapse of time, the injection of the intake stroke is stopped and a stratified state is established. At this time, the throttle valve 23 is opened. Then NOxT after the release action of5After a lapse of time, the throttle valve 23 and the EGR valve 29 are opened and NOxThe release flag is reset.
[0112]
In this embodiment, NOxWhen the release action of NO is started, the state is changed from a strong stratified state to a homogeneous stratified state through a weak stratified state, and NOxIs completed, the mixture is directly changed from the homogeneous mixture state to the strong stratified state without passing through the weak stratified state. Also in this embodiment, in the pre-processing when shifting from the strong stratified state to the homogeneous mixture state, it is determined whether or not the vehicle is going through the weak stratified state according to the fuel injection amount.
[0113]
FIG. 29 and FIG.x7 shows a routine of a rich process I for executing release control. Note that the frame indicated by X represents preprocessing. Referring to FIGS. 29 and 30, first, at step 210, it is determined whether or not the release completion flag is set. If the release completion flag has not been set, the process proceeds to step 211 of the preprocessing X. If the release completion flag has been set, the process jumps to step 220. In step 211, the fuel injection amount Q is set to a predetermined set value Q.0It is determined whether the value is larger than. Q> Q0In the case of, the routine proceeds to step 212, where the pre-processing shown in FIG. 24, that is, the pre-processing for shifting from the strong stratification state to the homogeneous mixture state through the weak stratification state, is performed. On the other hand, Q ≦ Q0In step 213, the routine proceeds to step 213, where the pre-processing shown in FIG. 21, that is, the pre-processing for directly shifting from the strong stratification state to the homogeneous mixture state without passing through the weak stratification state, is performed.
[0114]
Next, at step 214, it is determined whether or not the pre-processing has been completed. When the pre-processing has been completed, the routine proceeds to step 215, where the average air-fuel ratio A / F is made rich by increasing the intake stroke injection amount. Next, at step 216, NO from FIG.xThe release amount D 'is calculated, and then in step 217, NOxQuantity ΣNOX to NOxThe release amount D 'is subtracted. Next, at step 218, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has become smaller than the lower limit value MIN. When ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 219, where the release completion flag is set.xThe post-treatment is performed from the completion of the release to the return to the strong stratified state. Next, at step 221, it is determined whether or not the post-processing is completed. When the post-processing is completed, the process proceeds to step 222 and NOxThe release flag and the release completion flag are reset.
[0115]
FIG. 31 and FIG. 32 show still another embodiment of the rich processing I performed in the strong stratification state. In this embodiment, NOxNO from absorbent 26xIs to be injected into the combustion chamber 5 during the expansion stroke or the exhaust stroke. FIG. 31 shows a case where the additional fuel is supplied to the expansion stroke or the compression stroke in this manner. In this case, the additional fuel is supplied from the fuel injection valve 11 in the zone Z of FIG. During the expansion stroke and the exhaust stroke, the temperature of the burned gas in the combustion chamber 5 is considerably high, so that when additional fuel is injected into the burned gas, hydrocarbons are broken down into small molecules and some hydrocarbons are converted into radicals. And thus the fuel is activated to NOxWill have a strong reactivity to Therefore NOxNO from the absorbent 26xIs released and the released NOxWill be reduced well. Note that NOxIt is preferable to inject additional fuel when the temperature of the burned gas is high in order to increase the reactivity with respect to the fuel pressure. Therefore, the additional fuel injection is preferably performed in the expansion stroke as shown in FIG.
[0116]
It should be noted that the additional fuel does not contribute to the generation of output even if burned, and therefore the output torque of the engine does not fluctuate by supplying the additional fuel.
As shown in FIG. 32, in this embodiment, NOxWhen the release flag is set, the throttle valve 23 is closed, and the EGR valve 29 is fully closed. Then NOxT after the release flag is set1After a lapse of time, the compression stroke injection amount is maintained as it is, and additional fuel is injected during the expansion stroke and NOxNO from absorbent 26xThe release action of is started. At this time, the intake stroke injection is not performed.
[0117]
On the other hand, NOxUpon completion of the release action, the composition returns to a strong stratified state in the reverse order. That is, NOxIs completed, additional fuel injection in the expansion stroke is stopped, and then NOxT after the release action of1After a lapse of time, the throttle valve 23 and the EGR valve 29 are opened and NOxThe release flag is reset.
[0118]
FIG. 33 shows NO shown in FIG.x  7 shows a routine of a rich process I for executing release control. Referring to FIG. 33, first, at step 230, it is determined whether or not the release completion flag is set. If the release completion flag is not set, the process proceeds to step 231. If the release completion flag is set, the process proceeds to step 231.8Jump to NO in step 231x  Preprocessing is performed from when the release flag is set to when additional fuel is supplied. Next, at step 232, it is determined whether or not the pre-processing has been completed. When the pre-processing has been completed, the routine proceeds to step 233, where additional fuel is supplied.
[0119]
Next, at step 234, NO from FIG.xThe release amount D 'is calculated, and then at step 236, NOxQuantity ΣNOX to NOxThe release amount D 'is subtracted. Next, at step 236, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has become smaller than the lower limit value MIN. If ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 237, where the release completion flag is set.xThe post-treatment is performed from the completion of the release to the return to the strong stratified state. Next, at step 239, it is determined whether or not the post-processing has been completed.xThe release flag and release completion are reset.
[0120]
FIG. 34 shows a time chart of one embodiment of the rich process II. NO as shown in FIG.xDuring engine middle load operation before the release flag is set, two injections of an intake stroke injection and a compression stroke injection are performed. That is, at this time, the vehicle is in a weakly stratified state, and the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 is lean. NOxWhen the release flag is set, the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 is made rich by increasing the intake stroke injection amount while maintaining the weak stratified state, and NOxNO from absorbent 26xRelease effect. NOxIs completed, the intake stroke injection amount is reduced.
[0121]
FIG. 35 shows NO shown in FIG.x9 shows a routine of a rich process II for executing release control. Referring to FIG. 35, first, at step 250, the average air-fuel ratio A / F is made rich by increasing the intake stroke injection amount. Next, at step 251, NO from FIG.xThe release amount D 'is calculated, and then at step 252, NOxQuantity ΣNOX to NOxThe release amount D 'is subtracted. Next, at step 253, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has become smaller than the lower limit value MIN. If ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 254, where the intake stroke injection amount is reduced, and the average air-fuel ratio A / F changes from rich to lean. Next, at step 255, NOxThe release flag is reset.
[0122]
FIG. 36 shows another embodiment of the rich process II performed in the weakly stratified state. In this embodiment, NOxWhen the release flag is set, the compression stroke injection is stopped, and the intake stroke injection amount is increased. That is, NOxWhen the release flag is set, the state is switched from the weak stratification state to the homogeneous mixture state, and the average air-fuel ratio A / F in the combustion chamber 5 is made rich, and NOxNO from absorbent 26xThe release action of is started. NOxIs completed, the state of the homogeneous mixture is returned to the weakly stratified state.
[0123]
FIG. 37 shows the NO shown in FIG.x9 shows a routine of a rich process II for executing release control. Referring to FIG. 37, first, at step 260, the average air-fuel ratio A / F is made rich by increasing the intake stroke injection amount. Next, at step 261, NO from FIG.xThe release amount D 'is calculated, and then at step 262, NOxQuantity ΣNOX to NOxThe release amount D 'is subtracted. Next, at step 263, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has become smaller than the lower limit value MIN. If ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 264, where the intake stroke injection amount is reduced, and the average air-fuel ratio A / F changes from rich to lean. Next, at step 265, NOxThe release flag is reset.
[0124]
FIG. 38 shows still another embodiment of the rich processing II performed in the weakly stratified state. In this embodiment, NOxNO from absorbent 26xIs selected in accordance with the fuel injection amount Q when the fuel is to be released in the weakly stratified state or in the homogeneous mixture state. In the routine shown in FIG. 38, the frame indicated by Z indicates a rich process.
[0125]
Referring to FIG. 38, first, at step 270, the fuel injection amount Q is set to a predetermined set value Q.iIt is determined whether the value is larger than. When Q> Qi, the routine proceeds to step 271, where the enrichment is performed by the uniform mixture state. That is, NOxWhen the discharge flag is set, the compression stroke injection is stopped as shown in FIG. 36, and the intake stroke injection amount is increased. On the other hand, when Q ≦ Qi, the routine proceeds to step 272, where the enrichment is performed in the weakly stratified state. That is, NOxWhen the discharge flag is set, the intake stroke injection amount is increased while performing the compression stroke injection as shown in FIG.
[0126]
Next, at step 273, NO from FIG.xThe release amount D 'is calculated, and then at step 274, NOxQuantity ΣNOX to NOxThe release amount D 'is subtracted. Next, at step 275, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has become smaller than the lower limit value MIN. If ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 276, where the intake stroke injection amount is reduced, and the average air-fuel ratio A / F changes from rich to lean. Next, at step 277, NOxThe release flag is reset.
[0127]
FIG. 39 shows a time chart of one embodiment of the rich processing III. NO as shown in FIG.xDuring high engine load operation before the release flag is set, only the intake stroke injection is performed, and uniform mixture combustion is performed.xWhen the release flag is set, the intake stroke injection amount is increased, and the average air-fuel ratio A / F is made rich.
[0128]
FIG. 40 shows NO shown in FIG.x3 shows a routine of a rich process III for executing release control. Referring to FIG. 40, first, at step 280, the average air-fuel ratio A / F is made rich by increasing the intake stroke injection amount. Next, at step 281, NO from FIG.xThe release amount D 'is calculated, and then at step 282, NOxQuantity ΣNOX to NOxThe release amount D 'is subtracted. Next, at step 283, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has become smaller than the lower limit value MIN. When ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 284, where the intake stroke injection amount is reduced, and the average air-fuel ratio A / F changes from rich to lean. Next, at step 285, NOxThe release flag is reset.
[0129]
41 to 48 show still another embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 41, a fuel injection valve 50 for injecting fuel toward the second intake port 7b downstream of the intake control valve 17, that is, a so-called port injection valve 50 is provided. Fuel to be supplied into the combustion chamber 5 is supplied from the port injection valve 50. That is, in this embodiment, during normal operation, L> L as shown in FIG.1If the engine is at low load operation, the compression stroke injection Q2Only performed, L1≤L≤L2If the engine is operating at medium load, the compression stroke injection Q2Injection Q from the port injection valve 50 in addition to1Is performed, and L> L2If the engine is operating at high load, the port injection Q1Only done.
[0130]
Therefore, also in this embodiment, similarly to the above-described embodiments, the engine is in a strong stratified state at the time of engine low load operation, andDuring ~At the time of load operation, the engine is in a weak stratified state, and at the time of engine high load operation, it is in a uniform mixture state. In this embodiment, the fuel injection control uses the injection control routine shown in FIG. 20, and the rich process I, the rich process II, and the rich process III shown in FIG. 20 will be sequentially described below.
[0131]
FIG. 43 shows a rich process I performed in the strong stratification state. As shown in FIG. 43, NO at the time of engine low load operationxWhen the discharge flag is not set, only the compression stroke injection is performed. Then NOxWhen the release flag is set, the compression stroke injection is stopped, and the intake stroke injection is performed from the fuel injection valve 11 into the combustion chamber 5. At this time, port injection from the port injection valve 50 is not performed. Accordingly, at this time, a homogeneous mixture having a rich average air-fuel ratio A / F is formed in the combustion chamber 5 by the intake stroke injection from the fuel injection valve 11, whereby NOxNO from absorbent 26xRelease effect.
[0132]
At the time of engine low load operation, port injection is not performed.xWhen the port injection is started in order to perform the discharge operation, the injected fuel adheres to the inner wall surface of the second intake port 7b immediately after the start of the injection, so that the average air-fuel ratio A / F does not immediately become rich. That is, NOxResponse delay in the release action of Therefore, when port injection is not performed, NOxNO from absorbent 26xIs to be released, the average air-fuel ratio A / F is made rich by increasing the amount of fuel injected from the fuel injection valve 11. On the other hand, when port injection is being performed, a response delay does not occur even if the port injection amount is increased.xNO from absorbent 26xIs released, the average air-fuel ratio A / F is made rich by increasing the port injection amount.
[0133]
FIG. 44 shows the NO shown in FIG.x7 shows a routine of a rich process I for executing release control. Referring to FIG. 44, first, at step 290, the average air-fuel ratio A / F is made rich by starting the intake stroke injection. Next, at step 291, NO from FIG.xThe release amount D 'is calculated, and then at step 292, NOxQuantity ΣNOX to NOxThe release amount D 'is subtracted. Next, at step 293, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has become smaller than the lower limit value MIN. When ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 294, where the intake stroke injection is stopped, and the average air-fuel ratio A / F changes from rich to lean. Next, at step 295, NOxThe release flag is reset.
[0134]
FIG. 45 shows a rich process II performed in a weakly stratified state. As shown in FIG. 45, NO during engine middle load operationxBefore the release flag is set, port injection is performed in addition to compression stroke injection. NOxWhen the release flag is set, the compression stroke injection is continuously performed, and the average air-fuel ratio A / F is made rich by increasing the port injection amount, and NOxNO from absorbent 26xRelease effect.
[0135]
FIG. 46 shows the NO shown in FIG.x9 shows a routine of a rich process II for executing release control. Referring to FIG. 46, first, at step 300, the average air-fuel ratio A / F is made rich by increasing the port injection amount. Next, at step 301, NO from FIG.xThe release amount D 'is calculated, and then at step 302xQuantity ΣNOX to NOxThe release amount D 'is subtracted. Next, at step 303, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has become smaller than the lower limit value MIN. When ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 304, where the port injection amount is reduced, and the average air-fuel ratio A / F changes from rich to lean. Next, at step 305, NOxThe release flag is reset.
[0136]
FIG. 47 shows a rich process III performed in a uniform gas mixture state. As shown in FIG. 47, NO during engine high load operationxBefore the release flag is set, only the port injection is performed, and therefore, at this time, the uniform fuel mixture is being performed. NOxWhen the release flag is set, the port injection amount is increased and the average air-fuel ratio A / F is made rich.
[0137]
FIG. 48 shows the NO shown in FIG.x3 shows a routine of a rich process III for executing release control. Referring to FIG. 48, first, at step 310, the average air-fuel ratio A / F is made rich by increasing the port injection amount. Next, at step 311, NO from FIG.xThe release amount D 'is calculated, and then in step 312, NOxQuantity ΣNOX to NOxThe release amount D 'is subtracted. Next, at step 313, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has become smaller than the lower limit value MIN. When ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 314, where the port injection amount is reduced, and the average air-fuel ratio A / F changes from rich to lean. Next, at step 315, NOxThe release flag is reset.
[0138]
FIGS. 49 to 56 show still another embodiment in which port injection is performed. As shown in FIG. 49, also in this embodiment, the compression stroke Q2Only done. On the other hand, in this embodiment, L1<L <LmIf so, the intake stroke injection Q by the fuel injection valve 111And compression stroke injection Q2Is performed, and Lm<L <L2If so, the injection Q by the fuel injection valve 111, Q2In addition, port injection from the port injection valve 50 is also performed. In addition, fuel is injected from both the fuel injection valve 11 and the port injection valve 50 during high engine load operation.
[0139]
FIG. 50 shows the rich process I performed during low engine load operation. NO as shown in FIG.xWhen the release flag is set, the strong stratification state is continued as it is, and additional fuel is injected during the expansion stroke.xNO from absorbent 26xIs released.
FIG. 51 shows NO shown in FIG.x7 shows a routine of a rich process I for executing release control. Referring to FIG. 51, first, at step 320, the average air-fuel ratio A / F is made rich by injecting additional fuel during the expansion stroke. Next, at step 321, NO from FIG.xThe release amount D 'is calculated, and then at step 322, NOxQuantity ΣNOX to NOxThe release amount D 'is subtracted. Next, at step 323, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has become smaller than the lower limit value MIN. If ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 324, where additional fuel injection is stopped, and the average air-fuel ratio A / F changes from rich to lean. Next, at step 325, NOxThe release flag is reset.
[0140]
FIG. 52 shows L in FIG.1<L <LmAt the time of engine middle load operation. In this case, NOxWhen the release flag is not set, the fuel is injected from the fuel injection valve 11 to make a weak stratified state, and NOxWhen the release flag is set, additional fuel is injected during the expansion stroke toxNO from absorbent 26xIs released. On the other hand, FIG.m<L <L2At the time of engine middle load operation. In this case, NOxWhen the release flag is not set, the fuel is in a weak stratified state by the fuel injected from the fuel injection valve 11 and the port injection valve 50, and NOxWhen the release flag is set, the port injection amount is increased.
[0141]
FIG. 54 shows NO shown in FIGS. 52 and 53.x7 shows a routine of a rich process II for selectively executing release control. In FIG. 54, a frame indicated by Z indicates a rich process. Referring to FIG. 54, first, at step 330, the depression amount L of the accelerator pedal 40 is set to the set value L.mIt is determined whether it is greater than (FIG. 49). L> LmIn the case of, the process proceeds to step 331, and the enrichment is performed by increasing the port injection amount as shown in FIG. On the other hand, L ≦ LmIn the case of, the process proceeds to step 332, and as shown in FIG. 52, the enrichment is performed by injecting additional fuel during the expansion stroke.
[0142]
Next, at step 333, NO from FIG.xThe release amount D 'is calculated, and then at step 334, NOxQuantity ΣNOX to NOxThe release amount D 'is subtracted. Next, at step 335, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has become smaller than the lower limit value MIN. When ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 336, where the enrichment of the air-fuel ratio is stopped, and the average air-fuel ratio A / F changes from rich to lean. Next, at step 337, NOxThe release flag is reset.
[0143]
FIG. 55 shows a rich process III at the time of engine high load operation. NO as shown in FIG.xBefore the release flag is set, fuel is injected from both the fuel injection valve 11 and the port injection valve 50 to burn a uniform mixture, and NOxWhen the release flag is set, the average air-fuel ratio A / F is made rich by increasing the port injection amount.
[0144]
FIG. 56 shows NO shown in FIG.x3 shows a routine of a rich process III for executing release control. Referring to FIG. 56, first, at step 340, the average air-fuel ratio A / F is made rich by increasing the port injection amount. Next, at step 341, NO from FIG.xThe release amount D 'is calculated, and then at step 342, NOxQuantity ΣNOX to NOxThe release amount D 'is subtracted. Next, at step 343, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has become smaller than the lower limit value MIN. When ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 344, where the port injection amount is reduced, and the average air-fuel ratio A / F changes from rich to lean. Next, at step 345, NOxThe release flag is reset.
[0145]
57 to 63 show another embodiment. In this embodiment, an automatic transmission 60 is attached to the engine body 1, and the automatic transmission 60 detects a vehicle speed sensor 61 for detecting a vehicle speed and detects that the automatic transmission 60 is in a neutral position. A neutral position sensor 62 is mounted. FIG. 58 shows a torque converter 63 of the automatic transmission 60, in which a lock-up mechanism 64 is provided. That is, the torque converter 63 is connected to the engine crankshaft and rotates with the crankshaft, the pump cover 65, the pump impeller 66 supported by the pump cover 65, and the turbine runner 68 attached to the input shaft 67 of the automatic transmission 60. And a stator 69, and the rotational motion of the crankshaft is transmitted to the input shaft 67 via the pump cover 65, the pump impeller 66 and the turbine runner 68.
[0146]
On the other hand, the lock-up mechanism 64 includes a lock-up clutch plate 69 that is mounted movably in the axial direction with respect to the input shaft 67 and that rotates together with the input shaft 67. Normally, that is, at the time of lock-up off, pressurized oil is supplied into the room 70 between the lock-up clutch plate 69 and the pump cover 65 via the oil passage in the input shaft 67, and then the pressurized oil flowing out of this room 70 Is fed into a room 71 around the pump impeller 66 and the turbine runner 68 and then discharged through an oil passage in the input shaft 67. At this time, there is almost no pressure difference between the chambers 70 and 71 on both sides of the lock-up clutch plate 69, so that the lock-up clutch 64 is separated from the pump cover 65 as shown in FIG. The rotational force of the shaft is transmitted to the input shaft 67 via the pump cover 65, the pump impeller 66, and the turbine runner 68.
[0147]
On the other hand, when the lock-up is to be turned on, pressurized oil is supplied into the room 71 through the oil passage in the input shaft 67, and the oil in the room 70 is discharged through the oil passage in the input shaft 67. At this time, the pressure in the room 71 becomes higher than the pressure in the room 70, and thus the lock-up clutch 69 is pressed against the pump cover 65 as shown in FIG. Are connected directly to rotate at the same speed. The oil supply control to the chambers 70 and 71, that is, the ON / OFF control of the lock-up mechanism 64, is controlled by a control valve provided in the automatic transmission 60. The control valve is controlled based on an output signal of the electronic control unit 30. Controlled.
[0148]
In this embodiment as well, the fuel injection control is performed according to the routine shown in FIG. 20, so that the engine is in a strong stratified state at the time of engine low load operation. By the way, when the output torque of the engine fluctuates, the lower the engine load, the larger the rate of fluctuation of the output torque. Therefore, when the output torque of the engine fluctuates, a shock is particularly likely to occur during low engine load operation. Become. Therefore NOxNO from absorbent 26xIf the output torque of the engine fluctuates when the average air-fuel ratio A / F is made rich to release the engine, the fluctuation of the engine output torque is most likely to appear as a shock at the time of engine low load operation.
[0149]
By the way, as shown in FIG. 58 (A), if the engine output torque fluctuates when the lock-up clutch 69 is turned on and in the direct connection state, this fluctuation is directly transmitted to the automatic transmission 60, and a large shock occurs. I do. On the other hand, if the engine output torque fluctuates while the lock-up clutch 69 is off as shown in FIG. 58 (B), almost no shock No longer occurs. Therefore, from the viewpoint of the occurrence of a shock, when the lock-up clutch 69 is off, the engine output torque may fluctuate.IHowever, it is preferable that the output torque of the engine does not fluctuate when the lock-up clutch 69 is on.
[0150]
Therefore, in this embodiment, NOxNO from absorbent 26xWhen the lock-up clutch 69 is off when the average air-fuel ratio A / F is made rich so as to release the air-fuel ratio from the strong stratified state to the uniform air-fuel mixture state as shown in FIG. / F is made rich, and if the lock-up clutch 69 is on, the average air-fuel ratio A / F is made rich by injecting additional fuel during the expansion stroke as shown in FIG. The control method shown in FIG. 59 is the same as the control method shown in FIG. 24 already described, and the control method shown in FIG. 60 is the same as the control method shown in FIG. 32 already described. A description of the control method shown in FIG. 60 will be omitted.
[0151]
FIG. 61 shows NOxThis figure shows a control routine of the release flag, and this routine is executed by interruption every predetermined time.
Referring to FIG. 61, first, at step 350, NOxNO estimated to be absorbed by the absorbent 26xIt is determined whether the amount ΣNOX has become larger than the allowable value MAX. If XNOX> MAX, proceed to step 351 and NOxThe release flag is set. Next, at step 352, the depression amount L of the accelerator pedal 40 becomes L1Is determined, that is, whether the engine is operating at a low load. L <L1In step 353, it is determined whether the lock-up clutch 69 is on. When the lock-up clutch 69 is on, the routine proceeds to step 354, where the flag X is set. When the lock-up clutch 69 is off, the routine proceeds to step 355, where the flag X is reset.
[0152]
62 and 63 show the rich processing I. In FIGS. 62 and 63, the inside of the frame indicated by X indicates the pre-processing, and the inside of the frame indicated by Y indicates the post-processing.
Referring to FIGS. 62 and 63, first, at step 360, it is determined whether or not the release completion flag is set. If the release completion flag has not been set, the process proceeds to step 361 of pre-processing X. If the release completion flag has been set, the process proceeds to step 361 of post-processing Y.370Jump to At step 361, it is determined whether or not the flag X is set. When the flag X is set, the routine proceeds to step 362, where the pre-processing shown in FIG. 60, that is, the pre-processing for shifting to the expansion stroke injection, is performed. On the other hand, when the flag X has not been set, the routine proceeds to step 363, where the pre-processing shown in FIG. 59, that is, the pre-processing for shifting from a strong stratified state to a homogeneous stratified state through a weak stratified state is performed.
[0153]
Next, at step 364, it is determined whether or not the pre-processing is completed. When the pre-processing is completed, the routine proceeds to step 365, at which the average air-fuel ratio A / F is increased by performing the expansion stroke injection or performing the intake stroke injection. It is said to be rich. Next, at step 366, NO from FIG.xThe release amount D 'is calculated, and then at step 367, NOxQuantity ΣNOX to NOxThe release amount D 'is subtracted. Next, at step 368, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has become smaller than the lower limit value MIN. When ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 369, where the release completion flag is set, and then proceeds to step 370.
[0154]
At step 370, it is determined whether or not the flag X is set. When the flag X is set, the routine proceeds to step 371, where the post-processing shown in FIG. 60, that is, the post-processing for shifting to the strong stratification state after the completion of the expansion stroke injection, is performed. On the other hand, when the flag X is not set, the routine proceeds to step 372, where the post-processing shown in FIG. 59, that is, the post-processing of shifting from the homogeneous mixture state to the weak stratification state through the weak stratification state is performed. Next, at step 373, it is determined whether or not the post-processing has been completed. When the post-processing has been completed, the process proceeds to step 374 to determine NO.xThe release flag and the release completion flag are reset.
[0155]
FIGS. 64 to 66 show still another embodiment. In this embodiment as well, the fuel injection control is performed according to the routine shown in FIG. 20, so that the engine is in a strong stratified state at the time of engine low load operation. As described above, when the output torque of the engine fluctuates, the lower the engine load, the larger the output torque fluctuation rate. Therefore NOxNO from absorbent 26xIf the output torque of the engine fluctuates when the average air-fuel ratio A / F is made rich in order to discharge the engine, the fluctuation of the engine output torque is most likely to appear as a shock during the engine idling operation.
[0156]
By the way, even if a shock occurs during the engine idling operation, almost no shock occurs when the automatic transmission 60 (FIG. 57) is in the neutral position. Therefore, in this embodiment, NO is set during engine idling operation.xNO from absorbent 26xIn the case where the average air-fuel ratio A / F is made rich to release the fuel, if the starting transmission 60 is in the neutral position, the state is shifted from the strong stratified state to the uniform mixture state as shown in FIG. F is made rich, and if the automatic transmission 60 is not in the neutral position, the average air-fuel ratio A / F is made rich by injecting additional fuel during the expansion stroke as shown in FIG.
[0157]
FIG. 64 shows NOxThis figure shows a control routine of the release flag, and this routine is executed by interruption every predetermined time.
Referring to FIG. 64, first, at step 380, NOxNO estimated to be absorbed by the absorbent 26xIt is determined whether the amount ΣNOX has become larger than the allowable value MAX. If ΣNOX> MAX, proceed to step 381 and NOxThe release flag is set. Next, at step 382, the depression amount L of the accelerator pedal 40 becomes L1Is determined, that is, whether the engine is operating at a low load. L <L1In the case of, the routine proceeds to step 383, where it is determined whether or not the engine is in the engine and ring operation. When the engine is not idling, the routine proceeds to step 586, where the flag X is reset. On the other hand, when the engine is idling, the process proceeds to step 384.
[0158]
At step 384, it is determined whether or not the automatic transmission 60 is at the neutral position based on the output signal of the neutral position sensor 62 (FIG. 57). When the automatic transmission 60 is not at the neutral position, the routine proceeds to step 385, where the flag X is set. When the automatic transmission 60 is at the neutral position, the routine proceeds to step 386 to reset the flag X.
[0159]
65 and 66 show the rich processing I. The routine shown in FIGS. 65 and 66 is the same as the routine shown in FIGS. 62 and 63.
That is, referring to FIG. 65 and FIG.390It is determined whether or not the release completion flag is set in. If the release completion flag has not been set, the process proceeds to step 391 of pre-processing X, and if the release completion flag has been set, the process jumps to step 400 of post-processing Y. In step 391, it is determined whether the flag X is set. When the flag X is set, the routine proceeds to step 392, where the preprocessing shown in FIG. 60, that is, the preprocessing for shifting to the expansion stroke injection, is performed. On the other hand, when the flag X is not set, the routine proceeds to step 393, where the pre-processing shown in FIG. 59, that is, the pre-processing for shifting from the strong stratified state to the homogeneously-mixed state through the weak stratified state is performed.
[0160]
Then step394Then, it is determined whether or not the pre-processing has been completed. When the pre-processing has been completed, the routine proceeds to step 395, where the average air-fuel ratio A / F is made rich by performing the expansion stroke injection or performing the intake stroke injection. You. Next, in step 396, NO from FIG.x  The release amount D 'is calculated, and then in step 397, NOx  Quantity ΣNOX to NOx  The release amount D 'is subtracted. Next, at step 398, NOx  It is determined whether the amount ΣNOX has become smaller than the lower limit value MIN. When ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 399, where the release completion flag is set, and then proceeds to step 400.
[0161]
In step 400, it is determined whether the flag X is set. When the flag X is set, the routine proceeds to step 401, where the post-processing shown in FIG. 60, that is, the post-processing for shifting to the strong stratification state after the completion of the expansion stroke injection, is performed. On the other hand, when the flag X is not set, the routine proceeds to step 402, where the post-processing shown in FIG. 59, that is, the post-processing of shifting from the homogeneous mixture state to the weak stratification state via the weak stratification state is performed. Next, at step 403, it is determined whether or not the post-processing has been completed.xThe release flag and the release completion flag are reset.
[0162]
FIG. 67 shows the same NO as in FIG.x3 shows a time chart of release control. In FIG. 67, Y1As shown by, in the embodiment described so far, ΣNOxNO when> MAXxNO from absorbent 26xThe average air-fuel ratio A / F is made to be rich in order to discharge the air. In this case, in any engine operating state, ΣNOxIt is not known whether> MAX, and it is not known in what engine operating state the average air-fuel ratio A / F is made rich.
[0163]
By the way, the fuel injection amount is large at the time of engine high load operation, and therefore, in order to make the average air-fuel ratio A / F rich at this time, a large amount of fuel to be increased is required. On the other hand, during low engine load operation, the average air-fuel ratio A / F can be made rich only by increasing a small amount of fuel because the fuel injection amount is small. Therefore NOxNO from absorbent 26xThe amount of fuel to be increased for discharge is smaller when the engine load is lower. Thus, in order to improve the fuel consumption, NO is required during engine low load operation.xNO from absorbent 26xIt would be preferable to have a release action.
[0164]
Therefore, in the embodiment described below, NO as shown in FIG.xAn intermediate determination value MID which is an intermediate value between the allowable value MAX and the lower limit value MIN is set for the amount ΣNOX, and NOxIn the case where the engine low load operation is performed when the amount ΣNOX does not reach the allowable value MAX but exceeds the intermediate determination value MID, in FIG.2NO as shown byxNO from absorbent 26xThe release action is performed. By doing so, NO during engine low load operationxNO from absorbent 26xThe opportunity for the release action to be increased increases, and thus the fuel consumption can be reduced.
[0165]
FIG. 68 shows an embodiment in which the intermediate judgment value MID is used. In this embodiment, a routine shown in FIG. 20 is used for controlling the fuel injection.
Referring to FIG. 68, first, in step 410, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has exceeded the allowable value MAX. ΣIf NOX> MAX, proceed to step 413 and NOxThe release flag is set. Therefore, at this time, the average air-fuel ratio A / F is made rich by the routine shown in FIG.xNO from absorbent 26xA release action takes place. On the other hand, when it is determined in step 410 that ΣNOX ≦ MAX, the process proceeds to step 411 and NOxIt is determined whether the amount ΣNOX is greater than the intermediate determination value MID. At this time, if ΣNOX> MID, the process proceeds to step 412.
[0166]
In step 412, it is determined whether or not the vehicle is stopped based on the output signal of the vehicle speed sensor 61 (FIG. 57). At this time, if the vehicle is stopped, the process proceeds to step 413 and NOxThe release flag is set, and the average air-fuel ratio A / F is made rich by the routine shown in FIG. When the vehicle is stopped, idling operation is normally performed, and at this time, NOxNO from absorbent 26xSince the release operation is performed, the fuel consumption can be reduced.
[0167]
FIG. 69 shows another embodiment using the intermediate judgment value MID. In this embodiment, the routine shown in FIG. 20 is used for controlling the fuel injection.
Referring to FIG. 69, first in step 420, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has exceeded the allowable value MAX. ΣIf NOX> MAX, proceed to step 424 and NOxThe release flag is set. Therefore, at this time, the average air-fuel ratio A / F is made rich by the routine shown in FIG.xNO from absorbent 26xA release action takes place. On the other hand, when it is determined in step 420 that ΣNOX ≦ MAX, the process proceeds to step 421 and NOxIt is determined whether the amount ΣNOX is greater than the intermediate determination value MID. At this time, if ΣNOX> MID, the process proceeds to step 422.
[0168]
In step 422, it is determined whether or not the vehicle is stopped based on the output signal of the vehicle speed sensor 61 (FIG. 57). At this time, if the vehicle is stopped, the routine proceeds to step 423, where it is determined whether or not the automatic transmission 60 is at the neutral position based on the output signal of the neutral position sensor 62 (FIG. 57). At this time, if the automatic transmission 60 is at the neutral position, the process proceeds to step 423 and NOxThe release flag is set, and the average air-fuel ratio A / F is made rich by the routine shown in FIG. When the vehicle is stopped, idling operation is normally performed, and at this time, NOxNO from absorbent 26xSince the release operation is performed, the fuel consumption can be reduced. Further, in this embodiment, when the automatic transmission 60 is in the neutral position, the average air-fuel ratio A / F is made rich, so that generation of a shock can be prevented.
[0169]
FIG. 70 shows still another embodiment using the intermediate judgment value MID. In this embodiment, the routine shown in FIG. 20 is used for controlling the fuel injection.
Referring to FIG. 70, first, in step 430, NOx  It is determined whether the amount ΣNOX has exceeded the allowable value MAX.と Step 4 if NOX> MAX3Go to 4 and NOx  The release flag is set. Therefore, at this time, the average air-fuel ratio A / F is made rich by the routine shown in FIG.x  NO from absorbent 26x  A release action takes place. On the other hand, when it is determined in step 430 that ΣNOX ≦ MAX, the process proceeds to step 431 and NOx  It is determined whether the amount ΣNOX is greater than the intermediate determination value MID. At this time, if ΣNOX> MID, the process proceeds to step 432.
[0170]
In step 432, it is determined from the output signal of the load sensor 41 and the engine speed whether or not deceleration operation is being performed. At this time, if the vehicle is decelerating, the routine proceeds to step 433, where it is determined whether or not the lock-up clutch 69 (FIG. 58) is off. Step 4 when the lock-up clutch 69 is off3Go to 4 and NOx  The release flag is set, and the average air-fuel ratio A / F is made rich by the routine shown in FIG. When the vehicle decelerates, the fuel injection amount is small.x  NO from absorbent 26x  Since the release operation is performed, the fuel consumption can be reduced. In this embodiment, when the lock-up clutch 69 is off, the average air-fuel ratio A / F is made rich, so that the occurrence of a shock can be prevented.
[0171]
FIG. 71 shows still another embodiment using the intermediate judgment value MID. In this embodiment, the routine shown in FIG. 20 is used for controlling the fuel injection.
Referring to FIG. 71, first, at step 440, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has exceeded the allowable value MAX. ΣIf NOX> MAX, proceed to step 445 and NOxThe release flag is set. Therefore, at this time, the average air-fuel ratio A / F is made rich by the routine shown in FIG.xNO from absorbent 26xA release action takes place. On the other hand, if it is determined in step 440 that ΣNOX ≦ MAX, the routine proceeds to step 441, where NOxIt is determined whether the amount ΣNOX is greater than the intermediate determination value MID. At this time, if ΣNOX> MID, the process proceeds to step 442.
[0172]
In step 442, it is determined from the output signal of the load sensor 41 and the engine speed whether or not deceleration operation is being performed. At this time, if the vehicle is decelerating, the routine proceeds to step 443, where it is determined whether or not the lock-up clutch 69 (FIG. 58) is off. When the lock-up clutch 69 is off, the routine proceeds to step 444, where the engine speed NE is set to a predetermined set speed NE.0  Is determined. At this time, NE <NE0  If so, step 445Proceed to NOx  The release flag is set, and the average air-fuel ratio A / F is made rich by the routine shown in FIG. When the vehicle decelerates, the fuel injection amount is small, and NE <NE0  In the case of, the fuel injection amount is further reduced. Thus, in this embodiment, when the fuel injection amount is extremely small, NOx  NO from absorbent 26x  Since the release operation is performed, the fuel consumption can be reduced. In this embodiment, when the lock-up clutch 69 is off, the average air-fuel ratio A / F is made rich, so that the occurrence of a shock can be prevented.
[0173]
FIG. 72 shows still another embodiment using the intermediate judgment value MID. In this embodiment, the routine shown in FIG. 20 is used for controlling the fuel injection.
Referring to FIG. 72, first, at step 450, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has exceeded the allowable value MAX. ΣIf NOX> MAX, go to step 453 and NOxThe release flag is set. Therefore, at this time, the average air-fuel ratio A / F is made rich by the routine shown in FIG.xNO from absorbent 26xA release action takes place. On the other hand, if it is determined in step 450 that ΣNOX ≦ MAX, the routine proceeds to step 451, where NOxIt is determined whether the amount ΣNOX is greater than the intermediate determination value MID. At this time, if ΣNOX> MID, the process proceeds to step 452.
[0174]
At step 452, it is determined from the output signal of the load sensor 41 and the engine speed whether or not the deceleration operation is being performed, the fuel injection is stopped, and the lock-up clutch 69 is turned on so that the engine braking operation is performed. Is done. If the fuel injection has been stopped and the lock-up clutch 69 is on during the deceleration operation, the routine proceeds to step 453, where NOxThe release flag is set, and the average air-fuel ratio A / F is made rich by the routine shown in FIG. When the vehicle is decelerated, the amount of intake air is small. Therefore, at this time, the average air-fuel ratio A / F can be made rich only by injecting a small amount of fuel. As described above, in this embodiment, only a small amount of fuel is injected and NOxNO from absorbent 26xSince the release operation is performed, the fuel consumption can be reduced.
[0175]
73 to 77 show still another embodiment using the intermediate judgment value MID. In this embodiment, when ΣNOX> MID, the MID flag is set. As shown in FIG. 73, when the MID flag is set, the operating state of the engine should be changed from the weak stratified state to the medium load operation to the strong stratified state. When the operation is changed to the low load operation, the weak stratification state is continued for a while, and during this period, the intake stroke injection amount is increased to make the average air-fuel ratio A / F rich. Then NOxNO from absorbent 26xIs completed, the average air-fuel ratio A / F is switched from rich to lean and the weak stratified state is shifted to the strong stratified state.
[0176]
That is, in this embodiment, when the operation state in which the weak stratification state is set to the operation state in which the strong stratification state is to be changed when the MID flag is set, the transition from the weak stratification state to the strong stratification state is delayed. NOxNO from absorbent 26xRelease effect. As described above, also in this embodiment, when the engine load is reduced, the average air-fuel ratio A / F is made rich, so that the fuel consumption can be reduced. When the average air-fuel ratio A / F is made rich after the engine load becomes low and the vehicle is shifted from the weak stratification state to the strong stratification state, the engine is returned from the strong stratification state to the weak stratification state again. The average air-fuel ratio A / F is made rich. Therefore, since the stratification state is frequently changed, combustion becomes unstable, and there is a risk that torque fluctuations may occur. Therefore, in this embodiment, when the engine load is reduced, NOxRelease action, and this NOxThe stratification state is changed after the release operation of is completed.
[0177]
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 74, even when the MID flag is set during the low engine load operation, the average air-fuel ratio A / F is not enriched at this time, and the engine load is reduced after the MID flag is set. The average air-fuel ratio A / F is made rich immediately in the weak stratification state when the operation shifts from the low-load operation to the medium-load operation. In this case as well, frequent switching of the stratification state is prevented, and when the engine load is relatively low, NOxRelease effect.
[0178]
FIG. 75 shows a routine for controlling the flag, and this routine is executed by interruption every predetermined time.
Referring to FIG. 75, first, at step 460, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has become larger than the allowable value MAX. If ΣNOX ≦ MAX, the routine jumps to step 462, and if ΣNOX> MAX, the routine proceeds to step 461 and NOxAfter the release flag is set, the process proceeds to step 462. NO at step 462xIt is determined whether the amount ΣNOX has become larger than the intermediate set value MID. If と き に は NOX> MID, the routine proceeds to step 463, where the MID flag is set.
[0179]
FIGS. 76 and 77 show a fuel injection control routine, which is executed, for example, by interruption every predetermined time.
Referring to FIGS. 76 and 77, first, at step 470, NOxIt is determined whether the release flag is set. NOxIf the release flag has not been set, the routine proceeds to step 471, where it is determined whether the execution flag has been set. This execution flag is set when the MID flag is set and when the engine load changes from a medium-high load to a low load, or when the engine load changes from a low load to a medium-high load. If the execution flag has not been set, the routine proceeds to step 472, where it is determined whether the MID flag has been set. If the MID flag has not been set, the process proceeds to step 475.
[0180]
In step 475, based on the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N, the intake stroke injection amount Q is determined from the relationship shown in FIG.1And compression stroke injection amount Q2Is calculated. Next, at step 476, the injection timing is calculated from the relationship shown in FIG. 6 stored in the ROM 33 in advance based on the depression amount L of the accelerator pedal 40 and the engine speed N. Next, at step 477, the injection amount L of the accelerator pedal 40 is calculated. The opening degree of the throttle valve 23 is calculated from the relationship shown in FIG. 7 stored in the ROM 33 in advance based on the engine speed N and the engine speed N. Next, at step 478, the opening degree of the accelerator pedal 40 and the engine speed N are calculated. The degree of opening of the EGR valve 29 is calculated from the relationship stored in the ROM 33 in advance, and then in step 479, the intake air is calculated from the relationship shown in FIG. The opening of the control valve 17 is calculated.
[0181]
Next, at step 480, the depression amount L of the accelerator pedal 40 becomes L0It is determined whether it is lower than (FIG. 7). L <L0In the case of, the routine proceeds to step 481, where NO from the map shown in FIG.xThe release amount A is calculated. Next, at step 482, NOxThe release amount D is set to zero, and then the routine proceeds to step 485. On the other hand, at step 480, L ≧ L0If it is determined that the answer is NO, the flow advances to step 483 to determine NO from the map shown in FIG.xThe release amount D is calculated. Next, at step 484, NOxThe absorption amount A is set to zero, and then the process proceeds to step 485. NO at step 485xNO estimated to be absorbed by the absorbent 26xThe quantity ΣNOX (= ΣNOX + AD) is calculated. Next, at step 486, it is determined whether or not ΣNOX has become negative. When ΣNOX <0, the routine proceeds to step 487, where ΣNOX is made zero.
[0182]
On the other hand, when it is determined in step 472 that the MID flag has been set, the process proceeds to step 473 where the depression amount L of the accelerator pedal 40 is set to L1It is determined whether or not the following conditions have been met, that is, whether or not the engine load has changed from a medium to high load to a low load. L <L1If not, the process proceeds to step 474, where the depression amount L of the accelerator pedal 40 becomes L1It is determined whether or not the above has occurred, that is, whether or not the engine load has changed from a low load to a medium to high load. L> L1If not, the process proceeds to step 475.
[0183]
On the other hand, after the MID flag is set, in step 473, the depression amount L of the accelerator pedal 40 becomes L1When it is determined that the load has become the following, that is, when the engine load has changed from the medium-high load to the low load, the routine proceeds to step 488, where the execution flag is set, and then the routine proceeds to step 489. Once the execution flag is set, the process jumps from 471 to step 489. In step 489, a weak stratification state is performed in which the intake stroke injection and the compression stroke injection are performed. As shown in FIG. 73, in this weak stratification state, the average air-fuel ratio A / F is made rich by increasing the intake stroke injection amount. Is done.
[0184]
Next, at step 490, NO from FIG.xThe release amount D 'is calculated, and then at step 491, NOxQuantity ΣNOX to NOxThe release amount D 'is subtracted. Next, at step 492, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has become smaller than the lower limit value MIN. When ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 493, where the MID flag and the execution flag are reset. When these flags are reset, the state is shifted to the normal strong stratification state.
[0185]
On the other hand, after the MID flag is set, in step 474, the depression amount L of the accelerator pedal 40 becomes L1When this is the case, that is, when it is determined that the engine load has changed from a low load to a medium-high load, the routine proceeds to step 488, where the execution flag is set, and then the routine proceeds to step 489. In step 489, if the engine is in the middle load operation, as shown in FIG. 74, the intake stroke injection and the compression stroke injection are performed in a weakly stratified state, and in this weakly stratified state, the intake stroke injection amount is increased. The average air-fuel ratio A / F is made rich. On the other hand, at this time, in the case of high load operation, the average air-fuel ratio A / F is made rich in the uniform mixture state.
[0186]
Next, the routine proceeds to steps 492 via steps 489, 490 and 491, and if ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 493 where the MID flag and the execution flag are reset. When these flags are reset, the state is returned to a normal weak stratified state or a homogeneous mixture state.
On the other hand, in step 470, NOx  When it is determined that the release flag has been set, the routine proceeds to step 494, where the depression amount L of the accelerator pedal 40 is set to L1  It is determined whether or not it is smaller than. L <L1  In step 496, the routine proceeds to step 496, where a rich process I for making the average air-fuel ratio A / F rich is performed. On the other hand, L ≧ L1  In step 495, the routine proceeds to step 495, where the depression amount L of the accelerator pedal 40 is L2  It is determined whether or not it is smaller than. L <L2  In step 497, the routine proceeds to step 497, where a rich process II for making the average air-fuel ratio A / F rich is performed, and L ≧ L2  In step 498, the routine proceeds to step 498, where a rich process III for making the average air-fuel ratio A / F rich is performed.
[0187]
78 to 81 show still another embodiment. In this embodiment, as shown in FIGS. 78 and 79, an air injection valve 80 is arranged at the center of the inner wall surface of the cylinder head 4 on the side of the ignition plug 10. NOxNO from absorbent 26xWhen the average air-fuel ratio A / F is made rich so as to release the air, air is injected from the air injection valve 80 into the combustion chamber 5 around the ignition plug 10 as indicated by J. In the embodiment shown in FIGS. 78 and 79, the air injection from the air injection valve 80 is performed at the end of the compression stroke.
[0188]
When air is injected around the ignition plug 10 in this way, the oxygen concentration in the air-fuel mixture around the ignition plug 10 increases, and thus, even if an over-enriched air-fuel mixture is formed around the ignition plug 10 Also, good ignition can be ensured without misfiring.
FIG. 80 shows NO during low engine load operation when such an air injection valve 80 is used.x4 shows an example of release control. In this example, as shown in FIG.xBefore the release flag is set, only the compression stroke injection is performed, and NOxEven if the release flag is set, only the compression stroke injection is performed. However, NOxWhen the release flag is set, the compression injection amount is increased, and the air injection from the air injection valve 80 is performed. At this time, the average air-fuel ratio A / F becomes rich due to the increase in the compression injection amount, but the air injected from the air injection valve 80 forms an air-fuel mixture having an optimum air-fuel ratio around the ignition plug 10.
[0189]
FIG. 81 shows the NO shown in FIG.xThe rich process I for performing the release control is shown. In this embodiment, a routine shown in FIG. 20 is used as a fuel injection control routine. Referring to FIG. 81, first, at step 500, a process of opening the air injection valve 80 at the end of the compression stroke is performed. Next, at step 501, the average air-fuel ratio A / F is made rich by increasing the compression stroke injection amount. Next, at step 502, NO from FIG.xThe release amount D 'is calculated, and then in step 503, NOxQuantity ΣNOX to NOxThe release amount D 'is subtracted. Next, at step 504, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has become smaller than the lower limit value MIN. When ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 505, where the compression stroke injection amount is reduced, and the average air-fuel ratio A / F changes from rich to lean. Next, at step 506, the air injection valve 80 is kept in the closed state. Next, at step 507, NOxThe release flag is reset.
[0190]
FIGS. 82 and 83 show the rich process in the case where the intake control valve 17 (FIG. 3) is controlled. In the embodiment shown in FIGS. 1 to 5, the intake control valve 17 is closed at the time of engine low load operation, and at this time, a swirling flow S (FIG. 3) is generated in the combustion chamber 5. The fuel injected during the compression stroke is collected in a predetermined limited area by the swirling flow, and the fuel collected in the limited area is ignited by the spark plug 10.
[0191]
As described above, it may be necessary to generate a swirl flow to create a strong stratified state in which good ignition can be obtained during low-load operation of the engine. There is no particular need to generate it. Therefore, in the embodiment shown in FIG. 82, when making the average air-fuel ratio A / F rich, the intake control valve 17 is opened. That is, as shown in FIG. 82 showing the rich process at the time of engine low load operation, NOxBefore the discharge flag is set, only the compression stroke injection is performed, and at this time, the intake control valve 17 is closed. NOxWhen the release flag is set, the compression stroke injection is stopped and the intake stroke injection is started. At this time, the intake control valve 17 is opened. At this time, a uniform air-fuel mixture in which the average air-fuel ratio A / F is rich is formed and NOxNO from absorbent 26xA release action takes place.
[0192]
FIG. 83 shows the NO shown in FIG.xThe rich process I for performing the release control is shown. In this embodiment, a routine shown in FIG. 20 is used as a fuel injection control routine. Referring to FIG. 83, first, at step 510, the intake control valve 17 is fully opened. Next, at step 511, the average air-fuel ratio A / F is made rich by stopping the compression stroke injection and starting the intake stroke injection. Next, at step 512, NO from FIG.xThe release amount D 'is calculated, and then at step 513, NOxQuantity ΣNOX to NOxThe release amount D 'is subtracted. Next, at step 514, NOxIt is determined whether the amount ΣNOX has become smaller than the lower limit value MIN. If ΣNOX <MIN, the routine proceeds to step 515, where the intake stroke injection is stopped and the compression stroke injection is started, and the average air-fuel ratio A / F changes from rich to lean. Next, at step 516, the intake control valve 17 is fully closed. Next, at step 517, NOxThe release flag is reset.
[0193]
FIG. 84 shows an internal combustion engine having no fuel injection valve in the combustion chamber 5 and having the fuel injection valve 11 mounted on the intake branch pipe 15, and the present invention also applies to such an internal combustion engine. Can be applied. In such a so-called port injection type internal combustion engine, the air-fuel mixture is conventionally stratified by various methods, and the present invention is applied to all the internal combustion engines in which the air-fuel mixture is stratified during low engine load operation. can do. For example, in an internal combustion engine that is stratified during engine low load operation, NOxWhen the average air-fuel ratio is switched from lean to rich for release, the degree of stratification is reduced or the mixture is made uniform.
[0194]
In an internal combustion engine that stratifies by generating a swirling flow in the combustion chamber 5, NOxWhen the average air-fuel ratio is switched from lean to rich for release, the swirling flow is weakened, or the generation of the swirling flow is stopped to reduce the degree of stratification, or to achieve a uniform mixture.
[0195]
【The invention's effect】
NO in a stratified combustion internal combustion enginexNO from absorbentxMisfire can be prevented when the supply fuel is increased in order to release the fuel.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of an internal combustion engine showing a cross section of an engine body.
FIG. 2 is a plan view schematically showing the entire internal combustion engine shown in FIG.
FIG. 3 is a plan sectional view of a cylinder head.
FIG. 4 is a plan view of a piston top surface.
FIG. 5 is a side sectional view of FIG. 3;
FIG. 6 is a diagram showing a fuel injection amount and a fuel injection timing.
FIG. 7 is a diagram showing a fuel injection amount, a throttle opening, an EGR valve opening, and an average air-fuel ratio in a combustion chamber.
FIG. 8 is a diagram showing an opening degree of an intake control valve.
FIG. 9 is a diagram for explaining a combustion method during low load operation.
FIG. 10 is a diagram for explaining a combustion method during a medium load operation.
FIG. 11 shows CO, HC, and O in exhaust gas.2FIG.
FIG. 12 NOxAbsorbent NOxIt is a figure for demonstrating a suction / release operation.
FIG. 13 NOxIt is a time chart of release control.
FIG. 14 NOxAbsorption and NOxIt is a figure showing a map of an amount of release.
FIG. 15 is a diagram showing a fuel injection amount, a throttle valve opening, and an average air-fuel ratio in a combustion chamber.
FIG. 16 NOxIt is a time chart which shows discharge control.
FIG. 17 is a flowchart for performing injection control.
FIG. 18 is a flowchart for performing injection control.
FIG. 19xIt is a flowchart for controlling a release flag.
FIG. 20 is a flowchart for performing injection control.
FIG. 21 is a diagram illustrating NO for performing rich processing I;xIt is a time chart which shows discharge control.
FIG. 22 is a flowchart for performing a lynching process I;
FIG. 23xIt is a figure showing a map of an amount of release.
FIG. 24 is a diagram showing another embodiment for performing the rich process I;xIt is a time chart of release control.
FIG. 25 is a flowchart showing another embodiment for performing the rich process I.
FIG. 26 is a flowchart showing still another embodiment for performing the rich process I.
FIG. 27 is a flowchart showing still another embodiment for performing the rich process I.
FIG. 28 is a diagram showing a still further embodiment for performing the rich process I;xIt is a time chart of release control.
FIG. 29 is a flowchart showing still another embodiment for performing the rich process I.
FIG. 30 is a flowchart showing still another embodiment for performing a rich process.
FIG. 31 is a diagram showing additional fuel injection.
FIG. 32 is a diagram showing a still further embodiment for performing the rich process I;xIt is a time chart of release control.
FIG. 33 is a flowchart showing still another embodiment for performing the rich process I.
FIG. 34: NO for performing rich processing IIxIt is a time chart which shows discharge control.
FIG. 35 is a flowchart for performing a rich process II.
FIG. 36: NO showing another embodiment for performing lynching process IIxIt is a time chart of release control.
FIG. 37 is a flowchart showing another embodiment for performing the rich process II.
FIG. 38 is a flowchart showing still another embodiment for performing the rich process II.
FIG. 39 is a diagram showing a still further embodiment for performing rich processing III.xIt is a time chart of release control.
FIG. 40 is a flowchart showing still another embodiment for performing the rich process III.
FIG. 41 is a sectional plan view of a cylinder head showing another embodiment.
FIG. 42 is a diagram showing a fuel injection amount.
FIG. 43: NO for performing rich processing IxIt is a time chart which shows discharge control.
FIG. 44 is a flowchart for performing a rich process I.
FIG. 45: NO for performing rich processing IIxIt is a time chart which shows discharge control.
FIG. 46 is a flowchart for performing a rich process II.
FIG. 47: NO for performing rich processing IIIxIt is a time chart which shows discharge control.
FIG. 48 is a flowchart for performing a rich process III.
FIG. 49 is a diagram showing a fuel injection amount.
FIG. 50: NO for performing rich processing IxIt is a time chart which shows discharge control.
FIG. 51 is a flowchart for performing a rich process I;
FIG. 52: NO for performing rich processing IIxIt is a time chart which shows discharge control.
FIG. 53 NO for performing rich processing IIxIt is a time chart which shows discharge control.
FIG. 54 is a flowchart for performing a rich process II.
FIG. 55: NO for performing rich processing IIIxIt is a time chart which shows discharge control.
FIG. 56 is a flowchart for performing a rich process III.
FIG. 57 is an overall view of an internal combustion engine showing another embodiment.
FIG. 58 is a side view schematically showing the torque converter.
FIG. 59 is NO for performing rich processing I;xIt is a time chart which shows discharge control.
FIG. 60: NO for performing rich processing IxIt is a time chart which shows discharge control.
FIG. 61 NOxIt is a flowchart for controlling a release flag.
FIG. 62 is a flowchart for performing a rich process I;
FIG. 63 is a flowchart for performing a rich process I;
FIG. 64xIt is a flowchart for controlling a release flag.
FIG. 65 is a flowchart showing still another embodiment for performing the rich process I.
FIG. 66 is a flowchart showing still another embodiment for performing the rich process I.
FIG. 67xIt is a time chart of release control.
FIG. 68xIt is a flowchart for controlling a release flag.
FIG. 69x9 is a flowchart illustrating another embodiment for controlling the release flag.
FIG. 70x9 is a flowchart illustrating yet another embodiment for controlling a release flag.
FIG. 71x9 is a flowchart illustrating yet another embodiment for controlling a release flag.
FIG. 72x9 is a flowchart illustrating yet another embodiment for controlling a release flag.
FIG. 73 shows a still further embodiment for performing the rich process.xIt is a time chart of release control.
FIG. 74: NO showing still another embodiment for performing rich processingxIt is a time chart of release control.
FIG. 75 is a flowchart for controlling a flag.
FIG. 76 is a flowchart for performing injection control.
FIG. 77 is a flowchart for performing injection control.
FIG. 78 is a side sectional view showing another embodiment of the internal combustion engine.
FIG. 79 is a plan sectional view of the cylinder head shown in FIG. 78;
FIG. 80: NO for performing rich processing IxIt is a time chart which shows discharge control.
FIG. 81 is a flowchart for performing a rich process I;
FIG. 82 is a diagram showing another embodiment for performing the rich process I;xIt is a time chart of release control.
FIG. 83 is a flowchart showing still another embodiment for performing the rich process I.
FIG. 84 is an overall view showing another embodiment of the internal combustion engine.
[Explanation of symbols]
10. Spark plug
11 ... Fuel injection valve
16 ... Surge tank
24… Exhaust manifold
26 ... NOxAbsorbent
28 EGR gas passage

Claims (1)

流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにNOx を吸収し、流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収したNOx を放出するNOx 吸収剤を機関排気通路内に配置した内燃機関の排気浄化方法において、燃焼室内の平均空燃比がリーンの状態で混合気が燃焼せしめられるリーン混合気燃焼運転状態のときには圧縮行程末期にピストン頂面上に形成されたキャビティ内に向け燃料を噴射してキャビティ内に可燃混合気を形成すると共にこのとき発生するNOx をNOx 吸収剤に吸収させ、リーン混合気燃焼運転状態においてNOx 吸収剤からNOx を放出させるために燃焼室内における平均空燃比を理論空燃比又はリッチにすべきときには圧縮行程末期に加え吸気行程時にも燃焼室内に燃料を追加供給してこの追加供給された燃料により形成される不可燃混合気によって、キャビティ内以外の燃焼室を満たすと共に、このとき上記平均空燃比をリーンにしたときと理論空燃比又はリッチにしたときとでキャビティ内の可燃混合気を形成する燃料量がほぼ同一となりかつ吸気行程時に追加供給された燃料の一部が上記不可燃混合気を形成するように圧縮行程末期の噴射燃料量を吸気行程時の追加燃料量よりも少量だけ減量せしめ、それによりリーン混合気燃焼運転状態のときにNOx 吸収剤からNOx を放出すべきときには機関出力トルクが変化するのを阻止しつつ燃焼室内の平均空燃比をリーンから理論空燃比又はリッチに低下させると共にこのときの平均空燃比の低下量に比べて上記キャビティ内形成される可燃混合気の空燃比変動量を小さくするようにした内燃機関の排気浄化方法。Air-fuel ratio of the exhaust gas flowing absorbs NO x when the lean, the the NO x absorbent when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas to release NO x absorbed to become stoichiometric or rich engine exhaust passage In the exhaust gas purification method for an internal combustion engine, a cavity formed on the top surface of the piston at the end of the compression stroke in a lean air-fuel mixture combustion operation state in which the air-fuel mixture is burned while the average air-fuel ratio in the combustion chamber is lean. the NO x generated at this time along with by injecting fuel toward the inside to form a combustible mixture in the cavity is taken up in the NO x absorbent and makes releasing the NO x from the NO x absorbent in the lean mixture combustion operating state Therefore, when the average air-fuel ratio in the combustion chamber is to be set to the stoichiometric air-fuel ratio or rich, additional fuel is supplied to the combustion chamber at the end of the compression stroke and also during the intake stroke. The non-combustible mixture formed by the fuel fills the combustion chambers other than the inside of the cavity, and at this time, when the average air-fuel ratio is made lean and the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the combustible mixture in the cavity is made. The amount of fuel to be formed is substantially the same, and the amount of fuel injected at the end of the compression stroke is smaller than the amount of additional fuel during the intake stroke so that part of the fuel additionally supplied during the intake stroke forms the incombustible mixture. Weight loss allowed, whereby the lean mixture the average air-fuel ratio theory from lean air-fuel ratio in the combustion chamber while preventing from changing the engine output torque is when releasing the NO x from the NO x absorbent when the combustion operating state, or internal combustion which is adapted to reduce the air-fuel ratio variation amount of the combustible mixture formed in the cavity as compared to the decrease in the average air-fuel ratio at this time along with lowering rich Exhaust gas purifying method of the function.
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