JP3852223B2 - 内燃機関の排出ガス浄化装置 - Google Patents
内燃機関の排出ガス浄化装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3852223B2 JP3852223B2 JP28504598A JP28504598A JP3852223B2 JP 3852223 B2 JP3852223 B2 JP 3852223B2 JP 28504598 A JP28504598 A JP 28504598A JP 28504598 A JP28504598 A JP 28504598A JP 3852223 B2 JP3852223 B2 JP 3852223B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust
- exhaust gas
- passages
- fuel
- catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射型内燃機関の排出ガス浄化装置に関し、特に排出ガス浄化用触媒の早期活性化のための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用内燃機関を始めとして、機関の排出ガスを浄化するために排気通路に排出ガス浄化用触媒が設けられるが、かかる触媒は、一定の温度まで高温に上昇して活性化しなければ、排出ガスの浄化能力を発揮できない。このため、例えば特開平４ー２９５１５３号公報（２サイクルエンジン）には、機関始動直後から触媒の暖気完了までの期間内の所要期間内で、燃焼室内へ噴射された燃料の一部を排気通路内へ吹き抜けさせ燃焼する技術が開示されている。また、特開平８ー２９６４８５号公報には、２度燃料噴射を行い、燃料の後燃えにより、排気温度を上昇させようとする技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の従来技術では、次のような課題がある。つまり、膨張行程に燃料を噴射させると、噴射された燃料は、点火栓による着火と異なり、燃焼が不完全になりがちである。燃焼が不完全であると、期待するほどの排出ガスの温度上昇は得られず、そのため触媒の早期活性も十分な効果が期待できないのである。さらには、未燃焼ガスによるエミッションの悪化、燃料消費効率の悪化が懸念される。
【０００４】
この発明は、上述の課題を解決するために考案されたもので、筒内噴射型内燃機関における排出ガス浄化用触媒を効率良く早期活性化し、特に機関始動直後のエミッション性能を向上させようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、燃料を直接燃焼室内に噴射可能な燃料噴射弁を備える内燃機関の排出ガス浄化装置において、２つの排気バルブ口を介して燃焼室に開口する２つの排気通路と、機関の回転に同期して、２つの排気バルブ口を開閉する２つの排気バルブと、２つの排気通路のうちの一方の排気通路内を流通する排出ガスを吸気側へ還流させることにより、２つの排気通路内を流通する排出ガス量に差異を生起することで、２つの排気通路の合流部に排出ガス流れの乱れを形成する排出ガス撹拌手段と、２つの排気通路の合流部より下流側の排気通路に配置された排気浄化用触媒と、排気浄化用触媒を昇温すべき条件を判断する昇温判断手段と、排気浄化用触媒を昇温すべき条件のときに、燃料噴射弁から膨張行程または排気行程中に追加燃料を噴射させる追加燃料噴射制御手段と、追加燃料の噴射を行うときに、排出ガス撹拌手段を作動させる排出ガス撹拌制御手段とを設ける。
【０００６】
第２の発明は、燃料を直接燃焼室内に噴射可能な燃料噴射弁を備える内燃機関の排出ガス浄化装置において、圧縮行程中に燃料噴射弁から主燃料を噴射させ、点火栓近傍に可燃空燃比の混合気層を形成して成層燃焼を行わせる主噴射制御手段を備えると共に、２つの排気バルブ口を介して燃焼室に開口する２つの排気通路と、機関の回転に同期して、２つの排気バルブ口を開閉する２つの排気バルブと、２つの排気通路のうちの一方の排気通路内を流通する排出ガスを吸気側へ還流させることにより、２つの排気通路内を流通する排出ガス量に差異を生起することで、２つの排気通路の合流部に排出ガス流れの乱れを形成する排出ガス撹拌手段と、２つの排気通路の合流部より下流側の排気通路に配置された排気浄化用触媒と、排気浄化用触媒を昇温すべき条件を判断する昇温判断手段と、排気浄化用触媒を昇温すべき条件のときに、燃料噴射弁から膨張行程または排気行程中に追加燃料を噴射させる追加燃料噴射制御手段と、追加燃料の噴射を行うときに、排出ガス撹拌手段を作動させる排出ガス撹拌制御手段とを設ける。
【００１０】
第３の発明は、第１、第２の発明において、前記排出ガス撹拌制御手段は、機関の運転条件に応じて、排出ガス撹拌手段による２つの排気通路内を流通する排出ガス量の差異の程度を制御する。
【００１１】
第４の発明は、第１から第３の発明において、前記昇温判断手段は、排気浄化用触媒の活性度合が所定の活性度合に達していないときに排気浄化用触媒を昇温すべき条件が成立していると判断する。
【００１２】
第５の発明は、第４の発明において、前記排出ガス撹拌制御手段は、排気浄化用触媒の活性度合に応じて、排出ガス撹拌手段による２つの排気通路内を流通する排出ガス量の差異の程度を制御する。
【００１３】
第６の発明は、第５の発明において、前記排出ガス撹拌制御手段は、排気浄化用触媒の活性度合が所定の活性度合に近づくほど排出ガス撹拌手段による２つの排気通路内を流通する排出ガス量の差異の程度を小さくする。
【００１４】
第７の発明は、第１から第６の発明において、前記排気浄化用触媒は、流入する排出ガスの空燃比に応じて排出ガス中のＮＯｘを吸収・放出する触媒からなり、前記昇温判断手段は、排気浄化用触媒に吸収されたＳＯｘを放出すべきときに排気浄化用触媒を昇温すべき条件が成立していると判断する。
【００１５】
【発明の効果】
第１の発明によれば、排気還流によって追加燃料と排出ガスとの混合を促進して追加燃料を排気浄化用触媒上流の排気通路部分あるいは排気浄化用触媒上にて良好に燃焼させることができ、したがって排気浄化用触媒の早期活性化を効率良く行え、エンジンの始動直後のエミッション性能を向上できる。
【００１６】
第２の発明によれば、成層燃焼によるリーン空燃比運転時にあって、排気還流によって追加燃料と燃焼ガス層と空気層との混合を促進して追加燃料を排気浄化用触媒上流の排気通路部分あるいは排気浄化用触媒上にて良好に燃焼させることができ、したがって排気浄化用触媒の早期活性化を効率良く行え、エンジンの始動直後のエミッション性能を向上できる。
【００１８】
第３〜第６の発明によれば、排気浄化用触媒の昇温を最適に行え、排気浄化用触媒の早期活性化を効率良く行えると共に、触媒の早期活性化を目的に、膨張行程または排気行程中に噴射した追加燃料が未燃のまま排出することを確実に防止でき、エミッション性能を向上できる。
【００１９】
第７の発明によれば、排出ガス中に含まれ、ＮＯｘと共に触媒に吸収されるＳＯｘを、的確に処理できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１において、１０はエンジン本体（エンジンの各気筒のうちの１つの気筒の断面を表している）、１１は燃焼室、１２は燃焼室１１内に直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁を示す。
【００２２】
燃焼室１１には、図２のように吸気バルブ口１３，１４ならびに排気バルブ口１５，１６を介して第１、第２の吸気通路１７，１８（図２には図示しない）ならびに第１、第２の排気通路１９，２０が開口接続される。吸気バルブ口１３，１４ならびに排気バルブ口１５，１６は、エンジンの回転に同期して駆動される第１、第２の吸気バルブ（図示しない）ならびに第１、第２の排気バルブ（図示しない）により開閉される。
【００２３】
第１、第２の吸気通路１７，１８の上流側はスロットル弁２１の下流にて吸気管（吸気通路）２２に接続され、第１、第２の排気通路１９，２０の下流側は合流後、排気管（排気通路）２３に接続される。
【００２４】
第１または第２の排気バルブの近傍にて第１または第２の排気通路１９，２０の一方（この場合、第１の排気通路１９とする）に、エンジンの排気の一部を吸気系に還流するＥＧＲ通路２４が開口接続される。ＥＧＲ通路２４は分岐してそれぞれの気筒の第１の排気通路１９に開口接続される。ＥＧＲ通路２４の上流側（第１の排気通路１９側）には、ＥＧＲ通路２４の流路面積を設定可能なＥＧＲ弁２５（排出ガス撹拌手段）が介装され、ＥＧＲ通路２４の下流側は吸気管２２に開口接続される。
【００２５】
第１、第２の排気通路１９，２０の合流部の下流側の排気管２３に排気浄化用触媒２６が介装される。排気浄化用触媒２６には、流入する排出ガスの空燃比がリーンのときＮＯｘを吸収し、排出ガスの酸素濃度が低下すると、吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ触媒ならびに三元触媒等が用いられる。
【００２６】
この排気浄化用触媒２６には、触媒２６の温度を検出する触媒温度センサ２７が設置され、その出力はコントロールユニット３０に入力される。
【００２７】
また、エンジンの運転条件を検出する手段として、エンジンの回転数、クランク角を検出する回転数センサ（クランク角センサ）３１、エンジンの吸入空気量（負荷）を検出する吸気センサ３２、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ３３、エンジンの冷却水温を検出する水温センサ３４等が設けられ、これらの信号もコントロールユニット３０に入力される。
【００２８】
これらのセンサ出力、信号に基づき、コントロールユニット３０によって、燃料噴射弁１２の燃料噴射が制御、即ちエンジンの低・中負荷域等では、燃料を圧縮行程の後半に噴射させ、圧縮上死点で点火栓２８の近傍にのみ可燃混合気層を形成し、全体の空燃比として超リーン空燃比の混合気の成層燃焼を行い、エンジンの高負荷域等では、燃料を吸気行程で噴射させ、燃焼室全体で燃料と空気を予混合し、理論空燃比付近の混合気での均質燃焼を行うように、制御されると共に、排気浄化用触媒２６の活性化制御が行われる。
【００２９】
次に、排気浄化用触媒２６の活性化制御の内容を図３、図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００３０】
図３に示すように、ステップ１では、触媒２６の温度Ｔｃを読み込み、触媒２６の温度Ｔｃから触媒２６の活性状態を判定する。触媒２６の温度Ｔｃが設定値以下であれば、活性不十分と判定して、燃料噴射弁１２から膨張行程または排気行程中に所定量の追加燃料を噴射するように制御する。また、エンジンの冷却水温Ｔｗが設定値以下の場合、同様に活性不十分と判定して、追加燃料を噴射するようにして良い。
【００３１】
この追加燃料は、触媒温度Ｔｃ、冷却水温Ｔｗが低いほど増やすように制御する。また、追加燃料は、触媒温度Ｔｃ、冷却水温Ｔｗの上昇に応じて徐々にもしくは段階的に減少させ、触媒温度Ｔｃ、冷却水温Ｔｗが所定値になったときに０にする。
【００３２】
ステップ２では、燃料噴射弁１２から膨張行程または排気行程中に追加燃料の噴射が行われているかを判定して、行われている場合、ステップ３の排気撹拌制御を行う。
【００３３】
排気撹拌制御は、図４のようにステップ１１にてエンジンの冷却水温Ｔｗ、エンジンの回転数、アクセル開度、エンジンの吸入空気量等のエンジンの運転条件、触媒２６の温度等を読み込む。
【００３４】
エンジンの冷却水温Ｔｗが所定低温以下、かつエンジンの回転数、アクセル開度、エンジンの吸入空気量（要求エンジントルク）が所定値以下の低速低負荷域にステップ１２以降に進む。
【００３５】
ステップ１２では、エンジンの冷却水温Ｔｗと触媒２６の温度Ｔｃとから目標排気撹拌度合いを算出する。これは、エンジンの冷却水温Ｔｗと触媒温度Ｔｃとに基づき、予め図５のように目標排気撹拌度合いを定めたマップを検索して求める。この場合、目標排気撹拌度合いは、冷却水温Ｔｗ、触媒温度Ｔｃが低いほど大きな値を取る。また、冷却水温Ｔｗ、触媒温度Ｔｃの上昇にしたがい目標排気撹拌度合いを小さくして、触媒温度Ｔｃ、冷却水温Ｔｗが所定値になったときに０にする。
【００３６】
ステップ１３では、目標排気撹拌度合いとエンジンの吸入空気量とからＥＧＲ通路２４のＥＧＲ弁２５の開度を算出する。これは、目標排気撹拌度合いとエンジンの吸入空気量とに基づき、予め図６のようにＥＧＲ弁２５の開度を定めたマップを検索して求める。この場合、ＥＧＲ弁開度は、目標排気撹拌度合いが大きいほど、エンジンの吸入空気量が多いほど、大きな値を取る。そして、ＥＧＲ弁２５を算出した開度に駆動制御する。
【００３７】
このように構成したため、エンジンの始動直後等、排気浄化用触媒２６の温度が低く、活性が不十分のときは、燃料噴射弁１２から膨張行程または排気行程中に所定量の追加燃料が噴射されるが、このとき（エンジンの低速低負荷域）ＥＧＲ通路２４のＥＧＲ弁２５が開かれる。
【００３８】
この場合、排気行程において燃焼ガスは、第１、第２の排気バルブから第１、第２の排気通路１９，２０へ同じ速度で排出されるが、その一方の第１の排気バルブの近傍の第１の排出通路１９にＥＧＲ通路２４が接続されているため、第１の排気通路１９に排出されるガスの一部がＥＧＲ通路２４を介して吸気系に還流され、そのため第１、第２の排気通路１９，２０を流通するガス量に差異つまり排出ガス流に流速差が生じられる。
【００３９】
この流速差によって、第１、第２の排気通路１９，２０の合流部にガス流の乱れが形成されて、燃焼ガスが第１、第２の排気通路１９，２０の合流部下流の触媒２６へ到達するまでの間に撹拌され、その撹拌によって、膨張行程または排気行程中に噴射された燃料がガス中の残酸素と容易に混合して、燃焼が促進されるのである。
【００４０】
また、この場合エンジンの低速低負荷域には、燃料噴射弁１２から圧縮行程中に燃料（主燃料）が噴射され、点火栓２８の近傍に可燃混合気層が形成されて成層燃焼が行われる。成層燃焼が行われると、燃焼後も燃焼ガスと空気とが燃焼室１１内で層状に存在することが多く、燃焼室１１内で層状となっている燃焼ガスと空気は、層状のまま第１、第２の排気通路１９，２０へ流出し、第１、第２の排気通路１９，２０を流れていくので、追加燃料の一部は周囲に酸素が存在しないまま、他の一部は周囲の火種となる燃焼ガスが存在しないまま、触媒２６を通過して排出される可能性が高いが、このように第１、第２の排気通路１９，２０の排出ガス流の流速差による撹拌によって、燃焼ガス層と空気層との混合が進み、膨張行程または排気行程中に噴射された燃料が燃焼ガスと空気の両方に接触する機会が増加されるのである。
【００４１】
このため、膨張行程または排気行程中に噴射された燃料は、触媒２６上流の排気通路部分あるいは触媒２６上にて良好に燃焼され、したがって排気温度、触媒２６の温度が上昇し、触媒２６の早期活性化が効率良く行われる。
【００４２】
この一方、ＥＧＲ弁２６の開度、第１、第２の排気通路１９，２０を流通するガス量の差異は、排気浄化用触媒２６の温度とエンジンの運転条件とに応じて制御される。
【００４３】
即ち、図５、図６のように触媒２６の温度、エンジンの冷却水温が低いほど、ＥＧＲ弁２６の開度が大きく制御され、第１、第２の排気通路１９，２０を流通するガス量の差異が大きく制御される。このため、触媒２６の活性度合が低いほど膨張行程または排気行程中に噴射される燃料が増量されるのに対して、第１、第２の排気通路１９，２０へ排出された燃焼ガスが第１、第２の排気通路１９，２０の合流部下流の触媒２６へ到達するまでの間の撹拌が十分に行われ、その増量された燃料の良好な燃焼が維持される。
【００４４】
また、エンジンの吸入空気量が多いほど、ＥＧＲ弁２６の開度が大きく制御され、第１、第２の排気通路１９，２０を流通するガス量の所定の差異が維持されるように制御される。エンジンの吸入空気量が多いときは排出ガス量に対してＥＧＲ通路２４を介しての還流量が相対的に減少するが、その分ＥＧＲ弁の開度が大きく制御され、そのためエンジンの吸入空気量が多いときにも、第１、第２の排気通路１９，２０を流通するガス量の所定の差異が維持され、第１、第２の排気通路１９，２０へ排出された燃焼ガスの良好な撹拌、膨張行程または排気行程中に噴射された燃料の良好な燃焼が維持される。
【００４５】
このようにして、排気温度、排気浄化用触媒２６の温度が速やかに上昇され、触媒２６の早期活性化が効率良く行われるのであり、したがってエンジンの始動直後のＨＣの排出が十分に低減される。また、触媒２６の早期活性化を目的として、膨張行程または排気行程中に噴射された燃料が未燃のまま排出されることが防止され、エミッション性能が向上される。
【００４６】
なお、膨張行程または排気行程中に噴射される追加燃料が、排気浄化用触媒２６の温度、エンジンの冷却水温の上昇に応じて徐々にもしくは段階的に減少されると共に、排気浄化用触媒２６の温度、エンジンの冷却水温の上昇にしたがい、ＥＧＲ弁２６の開度つまり第１、第２の排気通路１９，２０を流通するガス量の差異が小さく制御される。このため、触媒２６の昇温が最適に制御され、かつ未燃ＨＣの排出が的確に抑えられる。
【００４７】
図７、図８は本発明の別の実施の形態を示す。これは、燃焼室１１の排気バルブ口１５，１６を開閉する第１、第２の排気バルブ４１，４２の開弁時期または閉弁時期の少なくとも一方を独立に変えることができる、あるいは第１、第２の排気バルブ４１，４２のリフト量を独立に変えることができる可変動弁装置４０を用いて、第１、第２の排気通路１９，２０を流通するガス量に差異つまり排出ガス流に流速差を生じるようにしたものである。
【００４８】
なお、この可変動弁装置４０は公知のもの（例えば、バルブリフト特性の異なる複数のカムを切換えてバルブを駆動する可変動弁装置等）で良く、そのため詳細な構造、説明は省略する。その他の構成について、前記実施の形態と実質的に同一の部分に同符号を付してある
第１、第２の排気バルブ４１，４２の開弁時期または閉弁時期の少なくとも一方を独立に変えることができる可変動弁装置４０を用いた場合、例えば図９のように第１の排気バルブ４１の開弁時期、閉弁時期に対して第２の排気バルブ４２の開弁時期、閉弁時期を遅らせて所定の位相差を設ける。
【００４９】
このように位相差を設ければ、第１、第２の排気バルブ４１，４２から第１、第２の排気通路１９，２０へ排出される排出ガス流に流速差を生じ、この流速差による撹拌によって、膨張行程または排気行程中に噴射された燃料が排出ガス中の残酸素と容易に混合して、燃焼を促進できる。
【００５０】
また、位相差を設ける代わりに、例えば図１０のように第１の排気バルブ４１の開弁時期に対して第２の排気バルブ４２の開弁時期を遅らせ、第１の排気バルブ４１の閉弁時期に対して第２の排気バルブ４２の閉弁時期を早めて、第１、第２の排気バルブ４１，４２の開弁期間に所定の差を設ける。
【００５１】
このように開弁期間に差を設ければ、第１、第２の排気バルブ４１，４２から第１、第２の排気通路１９，２０へ排出される排出ガス流に流速差を生じ、この流速差による撹拌によって、膨張行程または排気行程中に噴射された燃料が排出ガス中の残酸素と容易に混合して、燃焼を促進できる。
【００５２】
また、第１、第２の排気バルブ４１，４２のリフト量を独立に変えることができる可変動弁装置４０を用いた場合、例えば図１１のように第１の排気バルブ４１のリフトに対して第２の排気バルブ４２のリフトを小さくして、リフト量に所定の差を設ける。
【００５３】
このようにリフト量に差を設ければ、第１、第２の排気バルブ４１，４２から第１、第２の排気通路１９，２０へ排出される排出ガス流に流速差を生じ、この流速差による撹拌によって、膨張行程または排気行程中に噴射された燃料が排出ガス中の残酸素と容易に混合して、燃焼を促進できる。
【００５４】
なお、可変動弁装置４０の制御つまり第１、第２の排気バルブ４１，４２の位相差の制御、あるいは開弁期間の差の制御、あるいはリフト量の差の制御は、燃料噴射弁１２の燃料噴射を制御するコントロールユニット３０が行う。即ち、コントロールユニット３０は、燃料噴射弁１２から膨張行程または排気行程中に追加燃料の噴射を行っている場合、前記実施の形態と同様に目標排気撹拌度合いを求め、この目標排気撹拌度合いを基に、第１、第２の排気バルブ４１，４２の位相差、あるいは開弁期間の差、あるいはリフト量の差を制御する。この場合、前記実施の形態のＥＧＲ弁開度の代わりに、第１、第２の排気バルブ４１，４２の位相差、あるいは開弁期間の差、あるいはリフト量の差を設定して、制御を行えば良い。
【００５５】
したがって、これらの形態によれば、前記実施の形態と同様に、排気浄化用触媒２６の早期活性化を効率良く行え、エンジンの始動直後の未燃ＨＣの排出を防止でき、エミッション性能が向上する。
【００５６】
ところで、排出ガス中には燃料やエンジンの潤滑油等に含まれるイオウ分が含まれ、排気浄化用触媒２６に用いられるＮＯｘ触媒には、ＮＯｘと共にイオウ分（ＳＯｘ）が吸収される。このＳＯｘは多くはないが、触媒２６に流入する排出ガスの空燃比がリッチになっても放出されない。
【００５７】
そこで、例えば図１２のように、エンジンの始動から運転停止までの間に１回だけ、所定のＳＯｘ放出運転領域（中速中負荷域等）で運転されるときに、燃料噴射弁１２から膨張行程または排気行程中に所定量の追加燃料を噴射すると共に、各実施の形態のように、第１、第２の排気通路１９，２０へ排出される排出ガス流に流速差を生じさせる排気撹拌制御を行うようにして良い（ステップ２１〜２４）。
【００５８】
このようにすれば、触媒２６が的確に加熱されることで、ＳＯｘが放出されると共に、放出されたＳＯｘは排出ガス中のＨＣやＣＯによって還元され、無害な状態となる。また、わずかな燃料でＳＯｘを無害な状態にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態を示す構成図である。
【図２】排気通路部分を示す図である。
【図３】制御内容を示すフローチャートである。
【図４】制御内容を示すフローチャートである。
【図５】目標排気撹拌度合いの設定例を示す特性図である。
【図６】ＥＧＲ弁開度の設定例を示す特性図である。
【図７】別の実施の形態を示す構成図である。
【図８】排気通路部分を示す図である。
【図９】排気バルブの位相差の制御例を示す特性図である。
【図１０】排気バルブの開弁期間の制御例を示す特性図である。
【図１１】排気バルブのリフト量の制御例を示す特性図である。
【図１２】別の実施の形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ エンジン本体
１１ 燃焼室
１２ 燃料噴射弁
１３，１４ 吸気バルブ口
１５，１６ 排気バルブ口
１７ 第１の吸気通路
１８ 第２の吸気通路
１９ 第１の排気通路
２０ 第２の排気通路
２１ スロットル弁
２２ 吸気管
２３ 排気管
２４ ＥＧＲ通路
２５ ＥＧＲ弁
２６ 排気浄化用触媒
２７ 触媒温度センサ
３０ コントロールユニット
３１ 回転数センサ（クランク角センサ）
３２ 吸気センサ
３３ アクセル開度センサ
３４ 冷却水温センサ
４０ 可変動弁装置
４１ 第１の排気バルブ
４２ 第２の排気バルブ
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射型内燃機関の排出ガス浄化装置に関し、特に排出ガス浄化用触媒の早期活性化のための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用内燃機関を始めとして、機関の排出ガスを浄化するために排気通路に排出ガス浄化用触媒が設けられるが、かかる触媒は、一定の温度まで高温に上昇して活性化しなければ、排出ガスの浄化能力を発揮できない。このため、例えば特開平４ー２９５１５３号公報（２サイクルエンジン）には、機関始動直後から触媒の暖気完了までの期間内の所要期間内で、燃焼室内へ噴射された燃料の一部を排気通路内へ吹き抜けさせ燃焼する技術が開示されている。また、特開平８ー２９６４８５号公報には、２度燃料噴射を行い、燃料の後燃えにより、排気温度を上昇させようとする技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の従来技術では、次のような課題がある。つまり、膨張行程に燃料を噴射させると、噴射された燃料は、点火栓による着火と異なり、燃焼が不完全になりがちである。燃焼が不完全であると、期待するほどの排出ガスの温度上昇は得られず、そのため触媒の早期活性も十分な効果が期待できないのである。さらには、未燃焼ガスによるエミッションの悪化、燃料消費効率の悪化が懸念される。
【０００４】
この発明は、上述の課題を解決するために考案されたもので、筒内噴射型内燃機関における排出ガス浄化用触媒を効率良く早期活性化し、特に機関始動直後のエミッション性能を向上させようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、燃料を直接燃焼室内に噴射可能な燃料噴射弁を備える内燃機関の排出ガス浄化装置において、２つの排気バルブ口を介して燃焼室に開口する２つの排気通路と、機関の回転に同期して、２つの排気バルブ口を開閉する２つの排気バルブと、２つの排気通路のうちの一方の排気通路内を流通する排出ガスを吸気側へ還流させることにより、２つの排気通路内を流通する排出ガス量に差異を生起することで、２つの排気通路の合流部に排出ガス流れの乱れを形成する排出ガス撹拌手段と、２つの排気通路の合流部より下流側の排気通路に配置された排気浄化用触媒と、排気浄化用触媒を昇温すべき条件を判断する昇温判断手段と、排気浄化用触媒を昇温すべき条件のときに、燃料噴射弁から膨張行程または排気行程中に追加燃料を噴射させる追加燃料噴射制御手段と、追加燃料の噴射を行うときに、排出ガス撹拌手段を作動させる排出ガス撹拌制御手段とを設ける。
【０００６】
第２の発明は、燃料を直接燃焼室内に噴射可能な燃料噴射弁を備える内燃機関の排出ガス浄化装置において、圧縮行程中に燃料噴射弁から主燃料を噴射させ、点火栓近傍に可燃空燃比の混合気層を形成して成層燃焼を行わせる主噴射制御手段を備えると共に、２つの排気バルブ口を介して燃焼室に開口する２つの排気通路と、機関の回転に同期して、２つの排気バルブ口を開閉する２つの排気バルブと、２つの排気通路のうちの一方の排気通路内を流通する排出ガスを吸気側へ還流させることにより、２つの排気通路内を流通する排出ガス量に差異を生起することで、２つの排気通路の合流部に排出ガス流れの乱れを形成する排出ガス撹拌手段と、２つの排気通路の合流部より下流側の排気通路に配置された排気浄化用触媒と、排気浄化用触媒を昇温すべき条件を判断する昇温判断手段と、排気浄化用触媒を昇温すべき条件のときに、燃料噴射弁から膨張行程または排気行程中に追加燃料を噴射させる追加燃料噴射制御手段と、追加燃料の噴射を行うときに、排出ガス撹拌手段を作動させる排出ガス撹拌制御手段とを設ける。
【００１０】
第３の発明は、第１、第２の発明において、前記排出ガス撹拌制御手段は、機関の運転条件に応じて、排出ガス撹拌手段による２つの排気通路内を流通する排出ガス量の差異の程度を制御する。
【００１１】
第４の発明は、第１から第３の発明において、前記昇温判断手段は、排気浄化用触媒の活性度合が所定の活性度合に達していないときに排気浄化用触媒を昇温すべき条件が成立していると判断する。
【００１２】
第５の発明は、第４の発明において、前記排出ガス撹拌制御手段は、排気浄化用触媒の活性度合に応じて、排出ガス撹拌手段による２つの排気通路内を流通する排出ガス量の差異の程度を制御する。
【００１３】
第６の発明は、第５の発明において、前記排出ガス撹拌制御手段は、排気浄化用触媒の活性度合が所定の活性度合に近づくほど排出ガス撹拌手段による２つの排気通路内を流通する排出ガス量の差異の程度を小さくする。
【００１４】
第７の発明は、第１から第６の発明において、前記排気浄化用触媒は、流入する排出ガスの空燃比に応じて排出ガス中のＮＯｘを吸収・放出する触媒からなり、前記昇温判断手段は、排気浄化用触媒に吸収されたＳＯｘを放出すべきときに排気浄化用触媒を昇温すべき条件が成立していると判断する。
【００１５】
【発明の効果】
第１の発明によれば、排気還流によって追加燃料と排出ガスとの混合を促進して追加燃料を排気浄化用触媒上流の排気通路部分あるいは排気浄化用触媒上にて良好に燃焼させることができ、したがって排気浄化用触媒の早期活性化を効率良く行え、エンジンの始動直後のエミッション性能を向上できる。
【００１６】
第２の発明によれば、成層燃焼によるリーン空燃比運転時にあって、排気還流によって追加燃料と燃焼ガス層と空気層との混合を促進して追加燃料を排気浄化用触媒上流の排気通路部分あるいは排気浄化用触媒上にて良好に燃焼させることができ、したがって排気浄化用触媒の早期活性化を効率良く行え、エンジンの始動直後のエミッション性能を向上できる。
【００１８】
第３〜第６の発明によれば、排気浄化用触媒の昇温を最適に行え、排気浄化用触媒の早期活性化を効率良く行えると共に、触媒の早期活性化を目的に、膨張行程または排気行程中に噴射した追加燃料が未燃のまま排出することを確実に防止でき、エミッション性能を向上できる。
【００１９】
第７の発明によれば、排出ガス中に含まれ、ＮＯｘと共に触媒に吸収されるＳＯｘを、的確に処理できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１において、１０はエンジン本体（エンジンの各気筒のうちの１つの気筒の断面を表している）、１１は燃焼室、１２は燃焼室１１内に直接的に燃料を噴射する燃料噴射弁を示す。
【００２２】
燃焼室１１には、図２のように吸気バルブ口１３，１４ならびに排気バルブ口１５，１６を介して第１、第２の吸気通路１７，１８（図２には図示しない）ならびに第１、第２の排気通路１９，２０が開口接続される。吸気バルブ口１３，１４ならびに排気バルブ口１５，１６は、エンジンの回転に同期して駆動される第１、第２の吸気バルブ（図示しない）ならびに第１、第２の排気バルブ（図示しない）により開閉される。
【００２３】
第１、第２の吸気通路１７，１８の上流側はスロットル弁２１の下流にて吸気管（吸気通路）２２に接続され、第１、第２の排気通路１９，２０の下流側は合流後、排気管（排気通路）２３に接続される。
【００２４】
第１または第２の排気バルブの近傍にて第１または第２の排気通路１９，２０の一方（この場合、第１の排気通路１９とする）に、エンジンの排気の一部を吸気系に還流するＥＧＲ通路２４が開口接続される。ＥＧＲ通路２４は分岐してそれぞれの気筒の第１の排気通路１９に開口接続される。ＥＧＲ通路２４の上流側（第１の排気通路１９側）には、ＥＧＲ通路２４の流路面積を設定可能なＥＧＲ弁２５（排出ガス撹拌手段）が介装され、ＥＧＲ通路２４の下流側は吸気管２２に開口接続される。
【００２５】
第１、第２の排気通路１９，２０の合流部の下流側の排気管２３に排気浄化用触媒２６が介装される。排気浄化用触媒２６には、流入する排出ガスの空燃比がリーンのときＮＯｘを吸収し、排出ガスの酸素濃度が低下すると、吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ触媒ならびに三元触媒等が用いられる。
【００２６】
この排気浄化用触媒２６には、触媒２６の温度を検出する触媒温度センサ２７が設置され、その出力はコントロールユニット３０に入力される。
【００２７】
また、エンジンの運転条件を検出する手段として、エンジンの回転数、クランク角を検出する回転数センサ（クランク角センサ）３１、エンジンの吸入空気量（負荷）を検出する吸気センサ３２、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ３３、エンジンの冷却水温を検出する水温センサ３４等が設けられ、これらの信号もコントロールユニット３０に入力される。
【００２８】
これらのセンサ出力、信号に基づき、コントロールユニット３０によって、燃料噴射弁１２の燃料噴射が制御、即ちエンジンの低・中負荷域等では、燃料を圧縮行程の後半に噴射させ、圧縮上死点で点火栓２８の近傍にのみ可燃混合気層を形成し、全体の空燃比として超リーン空燃比の混合気の成層燃焼を行い、エンジンの高負荷域等では、燃料を吸気行程で噴射させ、燃焼室全体で燃料と空気を予混合し、理論空燃比付近の混合気での均質燃焼を行うように、制御されると共に、排気浄化用触媒２６の活性化制御が行われる。
【００２９】
次に、排気浄化用触媒２６の活性化制御の内容を図３、図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００３０】
図３に示すように、ステップ１では、触媒２６の温度Ｔｃを読み込み、触媒２６の温度Ｔｃから触媒２６の活性状態を判定する。触媒２６の温度Ｔｃが設定値以下であれば、活性不十分と判定して、燃料噴射弁１２から膨張行程または排気行程中に所定量の追加燃料を噴射するように制御する。また、エンジンの冷却水温Ｔｗが設定値以下の場合、同様に活性不十分と判定して、追加燃料を噴射するようにして良い。
【００３１】
この追加燃料は、触媒温度Ｔｃ、冷却水温Ｔｗが低いほど増やすように制御する。また、追加燃料は、触媒温度Ｔｃ、冷却水温Ｔｗの上昇に応じて徐々にもしくは段階的に減少させ、触媒温度Ｔｃ、冷却水温Ｔｗが所定値になったときに０にする。
【００３２】
ステップ２では、燃料噴射弁１２から膨張行程または排気行程中に追加燃料の噴射が行われているかを判定して、行われている場合、ステップ３の排気撹拌制御を行う。
【００３３】
排気撹拌制御は、図４のようにステップ１１にてエンジンの冷却水温Ｔｗ、エンジンの回転数、アクセル開度、エンジンの吸入空気量等のエンジンの運転条件、触媒２６の温度等を読み込む。
【００３４】
エンジンの冷却水温Ｔｗが所定低温以下、かつエンジンの回転数、アクセル開度、エンジンの吸入空気量（要求エンジントルク）が所定値以下の低速低負荷域にステップ１２以降に進む。
【００３５】
ステップ１２では、エンジンの冷却水温Ｔｗと触媒２６の温度Ｔｃとから目標排気撹拌度合いを算出する。これは、エンジンの冷却水温Ｔｗと触媒温度Ｔｃとに基づき、予め図５のように目標排気撹拌度合いを定めたマップを検索して求める。この場合、目標排気撹拌度合いは、冷却水温Ｔｗ、触媒温度Ｔｃが低いほど大きな値を取る。また、冷却水温Ｔｗ、触媒温度Ｔｃの上昇にしたがい目標排気撹拌度合いを小さくして、触媒温度Ｔｃ、冷却水温Ｔｗが所定値になったときに０にする。
【００３６】
ステップ１３では、目標排気撹拌度合いとエンジンの吸入空気量とからＥＧＲ通路２４のＥＧＲ弁２５の開度を算出する。これは、目標排気撹拌度合いとエンジンの吸入空気量とに基づき、予め図６のようにＥＧＲ弁２５の開度を定めたマップを検索して求める。この場合、ＥＧＲ弁開度は、目標排気撹拌度合いが大きいほど、エンジンの吸入空気量が多いほど、大きな値を取る。そして、ＥＧＲ弁２５を算出した開度に駆動制御する。
【００３７】
このように構成したため、エンジンの始動直後等、排気浄化用触媒２６の温度が低く、活性が不十分のときは、燃料噴射弁１２から膨張行程または排気行程中に所定量の追加燃料が噴射されるが、このとき（エンジンの低速低負荷域）ＥＧＲ通路２４のＥＧＲ弁２５が開かれる。
【００３８】
この場合、排気行程において燃焼ガスは、第１、第２の排気バルブから第１、第２の排気通路１９，２０へ同じ速度で排出されるが、その一方の第１の排気バルブの近傍の第１の排出通路１９にＥＧＲ通路２４が接続されているため、第１の排気通路１９に排出されるガスの一部がＥＧＲ通路２４を介して吸気系に還流され、そのため第１、第２の排気通路１９，２０を流通するガス量に差異つまり排出ガス流に流速差が生じられる。
【００３９】
この流速差によって、第１、第２の排気通路１９，２０の合流部にガス流の乱れが形成されて、燃焼ガスが第１、第２の排気通路１９，２０の合流部下流の触媒２６へ到達するまでの間に撹拌され、その撹拌によって、膨張行程または排気行程中に噴射された燃料がガス中の残酸素と容易に混合して、燃焼が促進されるのである。
【００４０】
また、この場合エンジンの低速低負荷域には、燃料噴射弁１２から圧縮行程中に燃料（主燃料）が噴射され、点火栓２８の近傍に可燃混合気層が形成されて成層燃焼が行われる。成層燃焼が行われると、燃焼後も燃焼ガスと空気とが燃焼室１１内で層状に存在することが多く、燃焼室１１内で層状となっている燃焼ガスと空気は、層状のまま第１、第２の排気通路１９，２０へ流出し、第１、第２の排気通路１９，２０を流れていくので、追加燃料の一部は周囲に酸素が存在しないまま、他の一部は周囲の火種となる燃焼ガスが存在しないまま、触媒２６を通過して排出される可能性が高いが、このように第１、第２の排気通路１９，２０の排出ガス流の流速差による撹拌によって、燃焼ガス層と空気層との混合が進み、膨張行程または排気行程中に噴射された燃料が燃焼ガスと空気の両方に接触する機会が増加されるのである。
【００４１】
このため、膨張行程または排気行程中に噴射された燃料は、触媒２６上流の排気通路部分あるいは触媒２６上にて良好に燃焼され、したがって排気温度、触媒２６の温度が上昇し、触媒２６の早期活性化が効率良く行われる。
【００４２】
この一方、ＥＧＲ弁２６の開度、第１、第２の排気通路１９，２０を流通するガス量の差異は、排気浄化用触媒２６の温度とエンジンの運転条件とに応じて制御される。
【００４３】
即ち、図５、図６のように触媒２６の温度、エンジンの冷却水温が低いほど、ＥＧＲ弁２６の開度が大きく制御され、第１、第２の排気通路１９，２０を流通するガス量の差異が大きく制御される。このため、触媒２６の活性度合が低いほど膨張行程または排気行程中に噴射される燃料が増量されるのに対して、第１、第２の排気通路１９，２０へ排出された燃焼ガスが第１、第２の排気通路１９，２０の合流部下流の触媒２６へ到達するまでの間の撹拌が十分に行われ、その増量された燃料の良好な燃焼が維持される。
【００４４】
また、エンジンの吸入空気量が多いほど、ＥＧＲ弁２６の開度が大きく制御され、第１、第２の排気通路１９，２０を流通するガス量の所定の差異が維持されるように制御される。エンジンの吸入空気量が多いときは排出ガス量に対してＥＧＲ通路２４を介しての還流量が相対的に減少するが、その分ＥＧＲ弁の開度が大きく制御され、そのためエンジンの吸入空気量が多いときにも、第１、第２の排気通路１９，２０を流通するガス量の所定の差異が維持され、第１、第２の排気通路１９，２０へ排出された燃焼ガスの良好な撹拌、膨張行程または排気行程中に噴射された燃料の良好な燃焼が維持される。
【００４５】
このようにして、排気温度、排気浄化用触媒２６の温度が速やかに上昇され、触媒２６の早期活性化が効率良く行われるのであり、したがってエンジンの始動直後のＨＣの排出が十分に低減される。また、触媒２６の早期活性化を目的として、膨張行程または排気行程中に噴射された燃料が未燃のまま排出されることが防止され、エミッション性能が向上される。
【００４６】
なお、膨張行程または排気行程中に噴射される追加燃料が、排気浄化用触媒２６の温度、エンジンの冷却水温の上昇に応じて徐々にもしくは段階的に減少されると共に、排気浄化用触媒２６の温度、エンジンの冷却水温の上昇にしたがい、ＥＧＲ弁２６の開度つまり第１、第２の排気通路１９，２０を流通するガス量の差異が小さく制御される。このため、触媒２６の昇温が最適に制御され、かつ未燃ＨＣの排出が的確に抑えられる。
【００４７】
図７、図８は本発明の別の実施の形態を示す。これは、燃焼室１１の排気バルブ口１５，１６を開閉する第１、第２の排気バルブ４１，４２の開弁時期または閉弁時期の少なくとも一方を独立に変えることができる、あるいは第１、第２の排気バルブ４１，４２のリフト量を独立に変えることができる可変動弁装置４０を用いて、第１、第２の排気通路１９，２０を流通するガス量に差異つまり排出ガス流に流速差を生じるようにしたものである。
【００４８】
なお、この可変動弁装置４０は公知のもの（例えば、バルブリフト特性の異なる複数のカムを切換えてバルブを駆動する可変動弁装置等）で良く、そのため詳細な構造、説明は省略する。その他の構成について、前記実施の形態と実質的に同一の部分に同符号を付してある
第１、第２の排気バルブ４１，４２の開弁時期または閉弁時期の少なくとも一方を独立に変えることができる可変動弁装置４０を用いた場合、例えば図９のように第１の排気バルブ４１の開弁時期、閉弁時期に対して第２の排気バルブ４２の開弁時期、閉弁時期を遅らせて所定の位相差を設ける。
【００４９】
このように位相差を設ければ、第１、第２の排気バルブ４１，４２から第１、第２の排気通路１９，２０へ排出される排出ガス流に流速差を生じ、この流速差による撹拌によって、膨張行程または排気行程中に噴射された燃料が排出ガス中の残酸素と容易に混合して、燃焼を促進できる。
【００５０】
また、位相差を設ける代わりに、例えば図１０のように第１の排気バルブ４１の開弁時期に対して第２の排気バルブ４２の開弁時期を遅らせ、第１の排気バルブ４１の閉弁時期に対して第２の排気バルブ４２の閉弁時期を早めて、第１、第２の排気バルブ４１，４２の開弁期間に所定の差を設ける。
【００５１】
このように開弁期間に差を設ければ、第１、第２の排気バルブ４１，４２から第１、第２の排気通路１９，２０へ排出される排出ガス流に流速差を生じ、この流速差による撹拌によって、膨張行程または排気行程中に噴射された燃料が排出ガス中の残酸素と容易に混合して、燃焼を促進できる。
【００５２】
また、第１、第２の排気バルブ４１，４２のリフト量を独立に変えることができる可変動弁装置４０を用いた場合、例えば図１１のように第１の排気バルブ４１のリフトに対して第２の排気バルブ４２のリフトを小さくして、リフト量に所定の差を設ける。
【００５３】
このようにリフト量に差を設ければ、第１、第２の排気バルブ４１，４２から第１、第２の排気通路１９，２０へ排出される排出ガス流に流速差を生じ、この流速差による撹拌によって、膨張行程または排気行程中に噴射された燃料が排出ガス中の残酸素と容易に混合して、燃焼を促進できる。
【００５４】
なお、可変動弁装置４０の制御つまり第１、第２の排気バルブ４１，４２の位相差の制御、あるいは開弁期間の差の制御、あるいはリフト量の差の制御は、燃料噴射弁１２の燃料噴射を制御するコントロールユニット３０が行う。即ち、コントロールユニット３０は、燃料噴射弁１２から膨張行程または排気行程中に追加燃料の噴射を行っている場合、前記実施の形態と同様に目標排気撹拌度合いを求め、この目標排気撹拌度合いを基に、第１、第２の排気バルブ４１，４２の位相差、あるいは開弁期間の差、あるいはリフト量の差を制御する。この場合、前記実施の形態のＥＧＲ弁開度の代わりに、第１、第２の排気バルブ４１，４２の位相差、あるいは開弁期間の差、あるいはリフト量の差を設定して、制御を行えば良い。
【００５５】
したがって、これらの形態によれば、前記実施の形態と同様に、排気浄化用触媒２６の早期活性化を効率良く行え、エンジンの始動直後の未燃ＨＣの排出を防止でき、エミッション性能が向上する。
【００５６】
ところで、排出ガス中には燃料やエンジンの潤滑油等に含まれるイオウ分が含まれ、排気浄化用触媒２６に用いられるＮＯｘ触媒には、ＮＯｘと共にイオウ分（ＳＯｘ）が吸収される。このＳＯｘは多くはないが、触媒２６に流入する排出ガスの空燃比がリッチになっても放出されない。
【００５７】
そこで、例えば図１２のように、エンジンの始動から運転停止までの間に１回だけ、所定のＳＯｘ放出運転領域（中速中負荷域等）で運転されるときに、燃料噴射弁１２から膨張行程または排気行程中に所定量の追加燃料を噴射すると共に、各実施の形態のように、第１、第２の排気通路１９，２０へ排出される排出ガス流に流速差を生じさせる排気撹拌制御を行うようにして良い（ステップ２１〜２４）。
【００５８】
このようにすれば、触媒２６が的確に加熱されることで、ＳＯｘが放出されると共に、放出されたＳＯｘは排出ガス中のＨＣやＣＯによって還元され、無害な状態となる。また、わずかな燃料でＳＯｘを無害な状態にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態を示す構成図である。
【図２】排気通路部分を示す図である。
【図３】制御内容を示すフローチャートである。
【図４】制御内容を示すフローチャートである。
【図５】目標排気撹拌度合いの設定例を示す特性図である。
【図６】ＥＧＲ弁開度の設定例を示す特性図である。
【図７】別の実施の形態を示す構成図である。
【図８】排気通路部分を示す図である。
【図９】排気バルブの位相差の制御例を示す特性図である。
【図１０】排気バルブの開弁期間の制御例を示す特性図である。
【図１１】排気バルブのリフト量の制御例を示す特性図である。
【図１２】別の実施の形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ エンジン本体
１１ 燃焼室
１２ 燃料噴射弁
１３，１４ 吸気バルブ口
１５，１６ 排気バルブ口
１７ 第１の吸気通路
１８ 第２の吸気通路
１９ 第１の排気通路
２０ 第２の排気通路
２１ スロットル弁
２２ 吸気管
２３ 排気管
２４ ＥＧＲ通路
２５ ＥＧＲ弁
２６ 排気浄化用触媒
２７ 触媒温度センサ
３０ コントロールユニット
３１ 回転数センサ（クランク角センサ）
３２ 吸気センサ
３３ アクセル開度センサ
３４ 冷却水温センサ
４０ 可変動弁装置
４１ 第１の排気バルブ
４２ 第２の排気バルブ
Claims (7)
- 燃料を直接燃焼室内に噴射可能な燃料噴射弁を備える内燃機関の排出ガス浄化装置において、
２つの排気バルブ口を介して燃焼室に開口する２つの排気通路と、
機関の回転に同期して、２つの排気バルブ口を開閉する２つの排気バルブと、
２つの排気通路のうちの一方の排気通路内を流通する排出ガスを吸気側へ還流させることにより、２つの排気通路内を流通する排出ガス量に差異を生起することで、２つの排気通路の合流部に排出ガス流れの乱れを形成する排出ガス撹拌手段と、
２つの排気通路の合流部より下流側の排気通路に配置された排気浄化用触媒と、
排気浄化用触媒を昇温すべき条件を判断する昇温判断手段と、
排気浄化用触媒を昇温すべき条件のときに、燃料噴射弁から膨張行程または排気行程中に追加燃料を噴射させる追加燃料噴射制御手段と、
追加燃料の噴射を行うときに、排出ガス撹拌手段を作動させる排出ガス撹拌制御手段とを設けたことを特徴とする内燃機関の排出ガス浄化装置。 - 燃料を直接燃焼室内に噴射可能な燃料噴射弁を備える内燃機関の排出ガス浄化装置において、
圧縮行程中に燃料噴射弁から主燃料を噴射させ、点火栓近傍に可燃空燃比の混合気層を形成して成層燃焼を行わせる主噴射制御手段を備えると共に、２つの排気バルブ口を介して燃焼室に開口する２つの排気通路と、
機関の回転に同期して、２つの排気バルブ口を開閉する２つの排気バルブと、
２つの排気通路のうちの一方の排気通路内を流通する排出ガスを吸気側へ還流させることにより、２つの排気通路内を流通する排出ガス量に差異を生起することで、２つの排気通路の合流部に排出ガス流れの乱れを形成する排出ガス撹拌手段と、
２つの排気通路の合流部より下流側の排気通路に配置された排気浄化用触媒と、
排気浄化用触媒を昇温すべき条件を判断する昇温判断手段と、
排気浄化用触媒を昇温すべき条件のときに、燃料噴射弁から膨張行程または排気行程中に追加燃料を噴射させる追加燃料噴射制御手段と、
追加燃料の噴射を行うときに、排出ガス撹拌手段を作動させる排出ガス撹拌制御手段とを設けたことを特徴とする内燃機関の排出ガス浄化装置。 - 前記排出ガス撹拌制御手段は、機関の運転条件に応じて、排出ガス撹拌手段による２つの排気通路内を流通する排出ガス量の差異の程度を制御する請求項１または２に記載の内燃機関の排出ガス浄化装置。
- 前記昇温判断手段は、排気浄化用触媒の活性度合が所定の活性度合に達していないときに排気浄化用触媒を昇温すべき条件が成立していると判断する請求項１から３のいずれか一つに記載の内燃機関の排出ガス浄化装置。
- 前記排出ガス撹拌制御手段は、排気浄化用触媒の活性度合に応じて、排出ガス撹拌手段による２つの排気通路内を流通する排出ガス量の差異の程度を制御する請求項４に記載の内燃機関の排出ガス浄化装置。
- 前記排出ガス撹拌制御手段は、排気浄化用触媒の活性度合が所定の活性度合に近づくほど排出ガス撹拌手段による２つの排気通路内を流通する排出ガス量の差異の程度を小さくする請求項５に記載の内燃機関の排出ガス浄化装置。
- 前記排気浄化用触媒は、流入する排出ガスの空燃比に応じて排出ガス中のＮＯｘを吸収・放出する触媒からなり、前記昇温判断手段は、排気浄化用触媒に吸収されたＳＯｘを放出すべきときに排気浄化用触媒を昇温すべき条件が成立していると判断する請求項１から６のいずれか一つに記載の内燃機関の排出ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28504598A JP3852223B2 (ja) | 1998-10-07 | 1998-10-07 | 内燃機関の排出ガス浄化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28504598A JP3852223B2 (ja) | 1998-10-07 | 1998-10-07 | 内燃機関の排出ガス浄化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000110644A JP2000110644A (ja) | 2000-04-18 |
| JP3852223B2 true JP3852223B2 (ja) | 2006-11-29 |
Family
ID=17686461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28504598A Expired - Lifetime JP3852223B2 (ja) | 1998-10-07 | 1998-10-07 | 内燃機関の排出ガス浄化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3852223B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4605057B2 (ja) | 2006-03-15 | 2011-01-05 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
| JP4650325B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2011-03-16 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP4811205B2 (ja) * | 2006-09-12 | 2011-11-09 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| JP6008532B2 (ja) * | 2012-03-27 | 2016-10-19 | ダイハツ工業株式会社 | 内燃機関 |
| JP5983416B2 (ja) * | 2013-01-16 | 2016-08-31 | マツダ株式会社 | 火花点火式エンジンの触媒早期暖機制御装置 |
-
1998
- 1998-10-07 JP JP28504598A patent/JP3852223B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000110644A (ja) | 2000-04-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3257423B2 (ja) | 排気昇温装置 | |
| JP3348659B2 (ja) | 筒内噴射型内燃機関 | |
| JP3052856B2 (ja) | 排気昇温装置 | |
| EP2264303B1 (en) | Control method and device of engine and corresponding engine | |
| US20090292446A1 (en) | Control apparatus and control method of internal combustion engine | |
| US6941905B2 (en) | Control unit for spark ignition-type engine | |
| JP4051261B2 (ja) | 理論空燃比成層燃焼内燃機関の制御方法 | |
| JP3880296B2 (ja) | エンジンの制御装置 | |
| WO2017134822A1 (ja) | 内燃機関の制御方法及び制御装置 | |
| JP2001263067A (ja) | 圧縮自己着火式ガソリン機関 | |
| JP3852223B2 (ja) | 内燃機関の排出ガス浄化装置 | |
| JP2000145511A (ja) | 排気昇温装置 | |
| JP4591403B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
| JP5741345B2 (ja) | エンジンの制御装置 | |
| JP3912500B2 (ja) | 内燃機関 | |
| JP3743499B2 (ja) | 排気昇温装置 | |
| JP5589673B2 (ja) | ディーゼルエンジン | |
| JP2005061325A (ja) | 圧縮着火内燃機関の制御装置 | |
| JP2004257331A (ja) | 圧縮自着火運転可能なエンジン | |
| JP3763177B2 (ja) | ディーゼルエンジンの制御装置 | |
| JP3721791B2 (ja) | 筒内直噴式火花点火エンジン | |
| JP2004036566A (ja) | 内燃機関の気筒内気流旋回方向制御装置 | |
| JP3711941B2 (ja) | 火花点火式エンジンの制御装置 | |
| JP4123122B2 (ja) | 火花点火式エンジンの制御装置 | |
| JP2005061324A (ja) | 圧縮着火内燃機関 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060519 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060523 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060721 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060815 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060828 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100915 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100915 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110915 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120915 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120915 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130915 Year of fee payment: 7 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |