JPH06117225A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device for internal combustion engine

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JPH06117225A
JPH06117225A JP26364792A JP26364792A JPH06117225A JP H06117225 A JPH06117225 A JP H06117225A JP 26364792 A JP26364792 A JP 26364792A JP 26364792 A JP26364792 A JP 26364792A JP H06117225 A JPH06117225 A JP H06117225A
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Toshiro Itatsu
俊郎 板津
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Abstract

PURPOSE: To increase NOx purification efficiency of a lean NOx catalyst by connecting the fuel pressure accumulating pipe which is used commonly in all cylinders to an electronically controlled fuel injection nozzle for injecting fuel into cylinders, and operating (auxiliary injection) the fuel injection nozzle for injection in expansion and exhaust strokes of an engine.
CONSTITUTION: A fuel injection nozzle 8 installed facing toward a combustion chamber 5 of each cylinder is connected to a fuel pressure accumulating pipe 11 used commonly with each cylinder through a fuel supply pipe 10, and fuel from a fuel supply pump 14 is supplied to the fuel pressure accumulating pipe 11. Also a lean NOx catalyst 103 which makes purification of NOx in excess oxygen atmosphere is located in an exhaust emission system 102. Then the fuel injection nozzle 8 is provided with a drive device containing a piezoelectric element, and a hydraulic piston is displaced when the piezoelectric element is energized, and fuel in the pressurizing chamber is built up and injected from a nozzle hole. The fuel injection nozzle 8 is controlled by the ECU. Namely, in the expansion and exhaust strokes of an engine, an auxiliary injection following a main injection is made according to the amount of NOx in the exhaust emission system and the operating conditions of the engine.
COPYRIGHT: (C)1994,JPO&Japio

Description

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

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、排気系に、酸素過剰排気中で炭化水素(HC)の存在下でNOxを浄化する触媒(リーンNOx触媒)を配置した内燃機関(主にディーゼルエンジン)の排気浄化装置に係わり、とくに、N The present invention relates to an exhaust system, catalyst for purifying the NOx in the presence of hydrocarbon in an oxygen excess exhaust (HC) (lean NOx catalyst) arrangement an internal combustion engine (mainly diesel engines) relates to an exhaust purification device, in particular, N
Ox浄化に必要なHCを、筒内噴射の燃料噴射弁に、膨張、排気行程にて副噴射を実行させることにより生成させ、安定したNOx浄化を可能にした排気浄化装置に関するものである。 The HC necessary Ox purification, the fuel injection valve of a direct injection, inflation, is generated by executing the sub injection in the exhaust stroke, it relates to an exhaust gas purifying apparatus capable of stable NOx conversion.

【0002】 [0002]

【従来の技術】実開平3−68516号公報は、リーンNOx触媒へのHC供給を、ある気筒が燃料噴射行程にあると同時期に排気行程となる気筒のみへ、燃料供給通路内圧が所定値を超えると噴射されるように構成して、 BACKGROUND OF THE INVENTION Real-Open 3-68516 Patent Publication No., the HC supply to the lean NOx catalyst, the only cylinder in the cylinder is the exhaust stroke to the same time to be in the fuel injection stroke, the fuel supply passage internal pressure exceeds a predetermined value It is configured to be injected exceeds,
排気行程に筒内噴射された燃料の部分酸化により行う排気浄化装置を提案している。 Proposes an exhaust gas purification system for performing the partial oxidation of the exhaust stroke is in-cylinder injection fuel.

【0003】 [0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、排気行程にある気筒への燃料の流れを、所定圧以上になった燃料がばね付勢された弁の付勢力にうち勝ってばねを開ける構造によっていたため、排気行程での副噴射に対して、噴射時期、量の微妙な調整ができず、運転条件によってNO The object of the invention is to be Solved However, the flow of fuel to the cylinder in the exhaust stroke, the fuel becomes equal to or greater than a predetermined pressure was drunk by overcoming the biasing force of the spring-biased valve structure to open the spring Therefore, to the sub injection in the exhaust stroke, the injection timing can not fine adjustment amount, NO by operating conditions
x浄化率、HCエミッションの低減がばらつくという問題があった。 x purification rate, there is a problem that reduction of HC emissions vary.

【0004】本発明の目的は、膨張、排気行程にある気筒内への燃料の副噴射(HC生成のための噴射)を電子制御することによって、副噴射の時期、量を微調整可能とし、種々の運転条件に対応でき、NOx浄化率の向上、HCエミッションの悪化防止をはかることができる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。 An object of the present invention, expanded by the sub-injection of fuel into the cylinders (injection for HC generation) to an electronic control in the exhaust stroke, the timing of the sub injection, the amount was adjusted finely, can correspond to various operating conditions, improving the NOx purification rate is to provide an exhaust purification device for an internal combustion engine can be achieved preventing deterioration of HC emissions.

【0005】 [0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する、本発明に係る内燃機関の排気浄化装置は、内燃機関の排気系に設けられたリーンNOx触媒と、筒内に燃料を噴射する電子制御式燃料噴射弁と、燃料噴射弁に連結される全気筒共通の燃料蓄圧管と、排気系のNOx量、機関運転状況に応じ、機関の膨張、排気行程にて筒内噴射を実行させるように燃料噴射弁を制御する電子制御装置と、 To achieve the above object, according to the Invention The exhaust gas control apparatus according to the present invention, electronic control of injection and lean NOx catalyst provided in an exhaust system of an internal combustion engine, a fuel into a cylinder and wherein the fuel injection valve, and all the cylinders common fuel accumulator pipe connected to the fuel injection valve, NOx of the exhaust system, according to the engine operating conditions, the expansion of the engine, so as to perform a direct injection at the exhaust stroke and an electronic control unit for controlling the fuel injection valve,
を備えたものから構成される。 It consists of those with.

【0006】 [0006]

【作用】上記本発明の内燃機関の排気浄化装置では、主噴射を実行する燃料噴射弁と同一の燃料噴射弁を用いて、膨張、排気行程の一時期に副噴射を実行し、比較的大きい分子構造のHCを燃焼ガスの熱を利用して比較的小さい分子構造のHCに分解し、該HCの部分酸化によって効率よく生成された活性種をリーンNOx触媒に多量流して、活性種とNOxとの反応によりNOxを還元し、浄化する。 [Action] The exhaust purification system of an internal combustion engine of the present invention, by using a fuel injection valve of the same fuel injection valve that performs a main injection, inflation, running sub injection at one time of the exhaust stroke, a relatively large molecule the HC structure by utilizing the heat of the combustion gas is decomposed into HC of relatively small molecular structure, by supplying a large amount of active species that are efficiently produced by the partial oxidation of the HC to the lean NOx catalyst, the active species and NOx reaction by reducing the NOx of purifying. このHCの生成では、筒内への燃料の副噴射が電子制御されることにより、膨張、排気行程にある噴射の時期、量が、微調整可能となり、種々の運転条件に対応でき、NOx浄化率が向上する他、HCエミッションも悪化させないで済む。 In generation of the HC, by auxiliary injection of fuel into the cylinder is electronically controlled expansion, the timing of the injection in the exhaust stroke, amounts, allows fine adjustment, can accommodate a variety of operating conditions, NOx purification addition to improving the rate is, HC emissions also need not aggravate.

【0007】 [0007]

【実施例】以下、本発明の内燃機関の排気浄化装置の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。 EXAMPLES Hereinafter, preferred embodiments of the exhaust purification system of an internal combustion engine of the present invention will be described with reference to the drawings. 先に主噴射を実行する構成を説明し、その次に該主噴射実行手段を一部利用して副噴射を実行する構成を説明することとする。 Previously described a configuration for executing the main injection, and to illustrate the configuration for executing sub injection using some of the main injection execution means to the next.

【0008】図1および図2を参照すると、1はディーゼル機関本体、2はシリンダブロック、3はシリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は吸気弁、7は排気弁、8は燃焼室5内に配置された燃料噴射弁、9は吸気マニホルドを夫々示し、吸気マニホルド9の入口部は過給機Tに接続される。 [0008] With reference to FIGS. 1 and 2, 1 is a diesel engine body, 2 a cylinder block, 3 a cylinder head, a piston 4, a combustion chamber 5, an intake valve 6, 7 is an exhaust valve, 8 a combustion a fuel injection valve disposed in the chamber 5, 9 an intake manifold shown respectively, the inlet portion of the intake manifold 9 is connected to the turbocharger T. 燃料噴射弁8は燃料供給管10 Fuel injection valve 8 is the fuel supply pipe 10
を介して各気筒に共通の燃料蓄圧管11に連結される。 It is connected to a common fuel accumulator pipe 11 into each cylinder through.
燃料蓄圧管11はその内部に容積一定の蓄圧室12を有し、この蓄圧室12内の燃料が燃料供給管10を介して燃料噴射弁8に供給される。 Fuel accumulator pipe 11 has a volume constant pressure accumulation chamber 12 therein, the fuel in the accumulation chamber 12 is supplied to the fuel injection valve 8 through a fuel supply pipe 10. 一方、蓄圧室12は燃料供給管13を介して吐出圧制御可能な燃料供給ポンプ14 On the other hand, accumulator 12 the fuel supply pipe 13 can control the discharge pressure through a fuel supply pump 14
の吐出口に連結される。 It is connected to the discharge port. 燃料供給ポンプ14の吸込口は燃料ポンプ15の吐出口に連結され、この燃料ポンプ1 Suction port of the fuel supply pump 14 is connected to the discharge port of the fuel pump 15, the fuel pump 1
5の吸込口は燃料リザーバタンク16に連結される。 Suction port 5 are connected to a fuel reservoir tank 16. また、各燃料噴射弁8は燃料返戻導管17を介して燃料リザーバタンク16に連結される。 Further, each fuel injection valve 8 are connected to a fuel reservoir tank 16 via a fuel-return line 17. 燃料ポンプ15は燃料リザーバタンク16内の燃料を燃料供給ポンプ14内に送り込むために設けられており、燃料ポンプ15がなくても燃料供給ポンプ14内に燃料を吸込むことが可能な場合には燃料ポンプ15を特に設ける必要はない。 The fuel pump 15 is provided in order to feed the fuel in the fuel reservoir tank 16 into the fuel supply pump 14, in the case without a fuel pump 15 which can suck the fuel in the fuel supply pump 14 is a fuel that is why there is no need to pump 15. これに対して燃料供給ポンプ14は高圧の燃料を吐出するために設けられており、燃料供給ポンプ14から吐出された高圧の燃料は蓄圧室12内に蓄積される。 This fuel supply pump 14 for a is provided for discharging the high-pressure fuel, the high pressure of the fuel discharged from the fuel supply pump 14 is accumulated in the accumulator chamber 12.

【0009】図3に燃料噴射弁8の側面断面図を示す。 [0009] shows a side cross-sectional view of a fuel injection valve 8 in FIG.
図3を参照すると、20は燃料噴射弁本体、21はノズル、22はスペーサ、23はノズル21およびスペーサ22を燃料噴射弁本体20に固定するためのノズルホルダ、24は燃料流入口、25はノズル21の先端部に形勢されたノズル孔を夫々示す。 Referring to FIG. 3, 20 is a fuel injection valve body, 21 a nozzle, 22 is a spacer, the nozzle holder for fixing the nozzle 21 and the spacer 22 to the fuel injection valve body 20 23, the fuel inlet 24, 25 the situation has been the nozzle holes at the tip of the nozzle 21, respectively shown. 燃料噴射弁本体20は、 Fuel injection valve body 20,
スペーサ22、ノズル23内には、互いに直列に配置された制御ロッド26、加圧ピン27およびニードル28 Spacers 22, in the nozzle 23, the control rod 26 arranged in series with one another, the pressure pin 27 and the needle 28
が摺動可能に挿入される。 There are slidably inserted. 制御ロッド26の上方には燃料室29が形成され、この燃料室29は燃料流入口24 Above the control rod 26 the fuel chamber 29 is formed, the fuel chamber 29 the fuel inlet 24
および燃料供給管10を介して蓄圧室12に(図2)に連結される。 And via the fuel supply pipe 10 is connected to (Figure 2) to the accumulation chamber 12. 従って燃料室29内には蓄圧室29内の燃料圧が加わっており、燃料室29内の燃料圧が制御ロッド26の上面に作用する。 Thus the fuel chamber 29 is applied the fuel pressure in the accumulation chamber 29, the fuel pressure in the fuel chamber 29 acts on the upper surface of the control rod 26. ニードル28は円錐状をなす受圧面30を有し、この受圧面30の周りにニードル加圧室31が形成される。 The needle 28 has a pressure-receiving surface 30 which forms a conical, needle pressurizing chamber 31 around the pressure receiving surface 30 is formed. ニードル加圧室31は一方では燃料通路32を介して燃料室29に連結され、他方ではニードル28の周りに形成された環状の燃料通路33を介してノズル孔25に連通される。 Needle pressure chamber 31 is connected to the fuel chamber 29 via the fuel passage 32 on the one hand, on the other hand communicates with the nozzle hole 25 through the annular fuel passage 33 formed around the needle 28. 燃料噴射弁本体20 Fuel injection valve body 20
内には加圧ピン27を下方に向けて付勢する圧縮ばね3 Compression spring 3 for biasing downwardly the pressure pin 27 within
4が挿入され、ニードル28はこの圧縮ばね34によって下方に押圧される。 4 is inserted, the needle 28 is pressed downward by the compression spring 34. 制御ロッド26はその中間部に円錐状をなす受圧面35を有し、この受圧面35の周りに制御ロッド加圧室36が形成される。 Control rod 26 has a pressure-receiving surface 35 which forms a conical at its intermediate portion, the control rod pressurizing chamber 36 around the pressure receiving surface 35 is formed. 加圧室36は燃料噴射弁本体20内に形成されたシリンダ37内に連通せしめられ、このシリンダ37内には油圧ピストン38が摺動可能に挿入される。 Pressurizing chamber 36 is caused to communicate with the inside of the cylinder 37 formed in the fuel injection valve body 20, in the cylinder 37 in the hydraulic piston 38 is slidably inserted. この油圧ピストン38にはOリング39が取付けられている。 O-ring 39 is attached to the hydraulic piston 38.

【0010】一方、燃料噴射弁本体20には油圧ピストン38を駆動するための駆動装置40が取付けられる。 On the other hand, the driving device 40 for driving the hydraulic piston 38 is attached to the fuel injection valve body 20.
この駆動装置40は燃料噴射弁本体20に固締されたケーシング41と、ピストン38およびケーシング40間に挿入されたピエゾ圧電素子42からなる。 The driving device 40 includes a casing 41 which is fastened to the fuel injection valve body 20 and a piston 38 and a piezoelectric element 42 inserted between the casing 40. このピエゾ圧電素子42は薄板状の圧電素子を多数枚積層した積層構造をなしており、このピエゾ圧電素子42に電圧を印加するとピエゾ圧電素子42は電歪効果によって長手方向の歪を生ずる。 The piezoelectric element 42 has no stacked structure in which a large number of laminated thin-plate piezoelectric element, the piezoelectric element 42 when a voltage is applied to the piezoelectric element 42 results in a longitudinal direction of the strain by the electrostrictive effect. 即ち長手方向に伸びる。 That is extending in the longitudinal direction. この伸び量は例えば50μm程度の少量であるが応答性が極めて良好であり、電圧を印加してから伸びるまでの応答時間は8 The elongation amount was extremely good but response is small, for example, about 50 [mu] m, the response time until extending from application of voltage 8
0μsec程度である。 It is about 0μsec. 電圧の印加を停止すればピエゾ圧電素子42はただちに縮む。 If stopping the application of voltage the piezoelectric element 42 is immediately shrink. 図3に示されるように油圧ピストン38と燃料噴射弁本体20間には皿ばね43 Dishes between the hydraulic piston 38 and the fuel injection valve body 20 as shown in FIG. 3 the spring 43
が挿入され、この皿ばね43のばね力によって油圧ピストン38はピエゾ圧電素子42に向けて付勢される。 There is inserted, the hydraulic piston 38 by the spring force of the disc spring 43 is biased toward the piezoelectric element 42. 図4に示すように油圧ピストン38内には燃料通路44が形成され、この燃料通路44内には逆止弁45が挿入される。 The hydraulic piston 38, as shown in FIG. 4 the fuel passage 44 is formed, the check valve 45 is inserted into the fuel passage 44. ケーシング41とピエゾ圧電素子42間にはピエゾ圧電素子42を冷却するために図示しない装置によって燃料が循環せしめられ、制御ロッド加圧室36内の燃料が漏洩するとケーシング41内の燃料が燃料通路44 Casing 41 and the piezo Between the piezoelectric element 42 fuel is circulated by a device not shown for cooling the piezoelectric element 42, the fuel is a fuel passage of the fuel control rod pressure chamber 36 in the leaking casing 41 44
および逆止弁45を介して制御ロッド加圧室36内に補給される。 And it is supplied to the control rod pressure chamber 36 through the check valve 45.

【0011】制御ロッド加圧室36内の燃料に加圧されていない場合にはニードル28には制御ロッド26の上面に作用する下向きの力と、圧縮ばね34による下向きの力と、ニードル28の受圧面30に作用する上向きの力が加わる。 [0011] and a downward force acting on the upper surface of the control rod 26 to the needle 28 when it is not pressurized fuel in the control rod pressurizing chamber 36, a downward force by the compression spring 34, the needle 28 the upward force acting on the pressure receiving surface 30 is applied. このとき下向きの力の総和が上向きの力よりも若干大きくなるように制御ロッド26の径、圧縮ばね34のばね力およびニードル28の受圧面30の面積が設定されている。 Diameter of the control rod 26 so that this time is the sum of the downward force becomes slightly larger than the upward force, the area of ​​the pressure receiving surface 30 of the spring force and the needle 28 of the compression spring 34 is set. 従って通常ニードル28には下向きの力が作用しており、通常ニードル28はノズル孔25 Therefore usually the needle 28 and acts downward force, usually a needle 28 nozzle holes 25
を閉鎖している。 It has been closed. 次いでピエゾ圧電素子42に電圧が印加されるとピエゾ圧電素子42が伸びるために油圧ピストン38が左方に移動し、その結果制御ロッド加圧室3 Then the hydraulic piston 38 is moved to the left to a voltage to the piezoelectric element 42 is applied, the piezoelectric element 42 extends, as a result the control rod pressure chamber 3
6内の圧力が上昇する。 The pressure in the 6 rises. このとき制御ロッド26の受圧面35に上向きの力が作用するために制御ロッド26が上昇し、ニードル28が上昇するためにノズル孔25から燃料が噴射される。 The control rod 26 to upward force acts on the pressure receiving surface 35 of the control rod 26 when increases, fuel is injected from the nozzle hole 25 to the needle 28 is raised. このときの応答性は上述したように80μsec程度であって極めて速い。 Response of this time is very fast be about 80μsec as described above. 一方、ピエゾ圧電素子42への電圧の印加が停止せしめられるとピエゾ圧電素子42は縮み、その結果制御ロッド加圧室36 On the other hand, when the application of voltage to the piezoelectric element 42 is made to stop the piezoelectric element 42 is contracted, as a result the control rod pressurizing chamber 36
内の燃料圧が低下するために制御ロッド26およびニードル28が下降して燃料噴射が停止せしめられる。 Fuel injection is made to stop the control rod 26 and needle 28 is lowered to the fuel pressure of the inner is reduced. このときの応答性も80μsec程度であって極めて速い。 Response of this time is also very fast be about 80μsec.

【0012】なお、上述したように制御ロッド加圧室3 [0012] The control rod as discussed above pressurizing chamber 3
6内の燃料が加圧されていない場合にニードル28に作用する下向きの力の総和は上向きの力よりも若干大きくなるように制御ロッド26の径、圧縮ばね34のばね力およびニードル28の受圧面30の面積が定められている。 The sum of the downward forces fuel in 6 is applied to the needle 28 when the unpressurized diameter of the control rod 26 to be slightly larger than the upward force, pressure of the spring force and the needle 28 of the compression spring 34 the area of ​​the surface 30 is defined. 従って制御ロッド26の受圧面35に小さな上向きの力を加えればニードル28を上昇させることができる。 Accordingly it is added a small upward force to the pressure receiving surface 35 of the control rod 26 can raise the needle 28. 即ち、ニードル28を上昇させるために昇圧すべき制御ロッド加圧室36内の燃料圧は小さくてすみ、ピエゾ圧電素子42に加えるべき電力も小電力で足りる。 That is, the fuel pressure in the control rod pressure chamber 36 to be boosted in order to raise the needle 28 be small, the power to be applied to the piezoelectric element 42 is also sufficient with a small power.

【0013】図5および図6は吐出量制御可能な燃料供給ポンプ14の一例を示す。 [0013] Figures 5 and 6 show an example of a discharge amount controllable fuel supply pump 14. 図5を参照すると燃料供給ポンプ14はポンプケーシング50により固定支持された固定軸51と、固定軸51回りで回転するロータ52 Referring to FIG 5 the fuel supply pump 14 to the fixed shaft 51 fixed supported by the pump casing 50, a rotor 52 that rotates in a fixed shaft 51 around
と、ピボットピン53を介してポンプケーシング50に揺動可能に取付けられたステータ54と、ステータ54 When a stator 54 attached swingably to the pump casing 50 via a pivot pin 53, the stator 54
内において軸受55を介して回転可能に支持されたリング56とを有する。 And a ring 56 which is rotatably supported via a bearing 55 at the inner. ロータ52は放射状に配置された複数個のラジアルピストン57を具備し、各ラジアルピストン57とリング56との間にはラジアルピストン57 The rotor 52 comprises a plurality of radial piston 57 disposed radially, radial piston 57 between each radial piston 57 and the ring 56
と共に回転するシュー58が挿入される。 Shoe 58 to rotate is inserted with. ロータ52が回転するとそれに伴なってラジアルピストン57も回転し、このときシュー58がリング56の内周面を摺動すると共にシュー58との摩擦力によってリング56も回転する。 Radial piston 57 rotor 52 becomes accompanied therewith rotates also rotates, this time the shoe 58 rotates also the ring 56 by frictional force between the shoe 58 with slides on the inner circumferential surface of the ring 56. 固定軸51には吸込口59と吐出口60とが形成され、吸込口59は燃料ポンプ15(図1)へ、吐出口60は蓄圧室12(図1)へ夫々連結される。 The fixed shaft 51 is a suction port 59 and discharge port 60 is formed, the suction port 59 to the fuel pump 15 (FIG. 1), the discharge port 60 are respectively connected to the accumulator 12 (FIG. 1). 各ラジアルピストン57のシリンダ室61は吸込口59および吐出口60と交互に連通する。 Cylinder chamber 61 of the radial piston 57 communicates alternately with the suction port 59 and discharge port 60. シリンダ室61が吸込口59と連通したときにラジアルピストン57が半径方向外方に移動するためにシリンダ室61内に燃料が吸込まれ、シリンダ室61が吐出口60と連通したときに圧縮された燃料がシリンダ室61から吐出口60に排出される。 Cylinder chamber 61 is a radial piston 57 when in communication with the suction port 59 the fuel is sucked into the cylinder chamber 61 to move radially outward, which is compressed when the cylinder chamber 61 is communicated with the discharge port 60 fuel is discharged to the discharge port 60 from the cylinder chamber 61. 吐出口60に排出される燃料の圧力はラジアルピストン57のストロークに依存しており、ラジアルピストン57のストロークはステータ54の位置によって定まる。 The pressure of the fuel discharged to the discharge port 60 is dependent on the stroke of the radial piston 57, the stroke of the radial piston 57 is determined by the position of the stator 54. 従ってステータ54をピボットピン53回りに揺動せしめることによって燃料供給ポンプ14の吐出圧を制御することができる。 Therefore it is possible to control the discharge pressure of the fuel supply pump 14 by allowed to swing the stator 54 to the pivot pin 53 around.

【0014】図5および図6を参照するとポンプケーシング50の下部には固定軸51の軸方向に摺動可能な制御レバー62が配置される。 [0014] The lower portion of the pump casing 50 with reference to FIGS. 5 and 6 slidable control lever 62 in the axial direction of the fixed shaft 51 is disposed. この制御レバー62は制御レバー62の軸線に対して傾斜した長溝63を有し、この長溝63内にステータ54の下部に形成されたアーム64が摺動可能に挿入される。 The control lever 62 has a long groove 63 that is inclined relative to the axis of the control lever 62, arm 64 formed in the lower portion of the stator 54 is slidably inserted into the elongated groove 63. 従って制御レバー62をその軸線方向に移動させるとステータ54が揺動し、それによって燃料供給ポンプ14の吐出量が制御される。 Thus moving the control lever 62 in the axial direction of the stator 54 is swung, whereby the discharge amount of the fuel supply pump 14 is controlled.
制御レバー62は減速機構65を介して駆動装置66に連結される。 Control lever 62 is connected to a drive unit 66 via a reduction mechanism 65. この実施例では駆動装置66はステップモータから形成されるが必ずしもステップモータを使用する必要はなく、例えば駆動装置66としてリニアソレノイドその他の手段を用いることができる。 Drive device 66 in this embodiment is not required but is formed from a step motor to always use the step motor, it can be used linear solenoid other means, for example, as a drive unit 66. 駆動装置66 Drive device 66
により制御レバー62はその軸線方向に移動せしめられ、従って燃料供給ポンプ14の吐出圧は駆動装置66 Control lever 62 is made to move in the axial direction by, therefore the discharge pressure of the fuel supply pump 14 is driven device 66
によって制御される。 It is controlled by.

【0015】図1を参照すると、燃料噴射弁8および駆動装置66を制御するための電子制御ユニット70が設けられる。 Referring to FIG. 1, the electronic control unit 70 for controlling the fuel injection valve 8 and the drive device 66 is provided. この電子制御ユニット70はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス71によって相互に接続されたROM(リードオンリメモリ)72、RAM The electronic control unit 70 is comprised of a digital computer and is provided with the bidirectional bus 71 ROM (read only memory) 72, RAM
(ランダムアクセスメモリ)73、CPU(セントラルプロセッサユニット)74、入力ポート75および出力ポート76を具備する。 Comprising a random access memory () 73, CPU (central processor unit) 74, an input port 75 and output port 76.

【0016】図1に示されるように燃料蓄圧管11の端部には蓄圧室12内の燃料圧を検出する燃料圧センサ8 The fuel pressure sensor 8 at the end portion of the fuel accumulator pipe 11 as shown in FIG. 1 for detecting the fuel pressure in the accumulation chamber 12
0が取付けられる。 0 is attached. 燃料圧センサ80は蓄圧室12内の燃料圧に比例した出力電圧を発生し、この燃料圧センサ80はAD変換器81を介して入力ポート75に接続される。 Fuel pressure sensor 80 generates an output voltage proportional to a fuel pressure in the accumulation chamber 12, the fuel pressure sensor 80 is connected to the input port 75 via an AD converter 81. 一方、吸気マニホルド9内には吸気マニホルド9 On the other hand, the intake air into the intake manifold 9 manifold 9
内の過給圧を検出する過給圧センサ82が取付けられる。 Boost pressure sensor 82 is attached for detecting the boost pressure of the inner. 過給圧センサ82は吸気マニホルド9内の圧力に比例した出力電圧を発生し、この過給圧センサ82はAD Boost pressure sensor 82 generates an output voltage proportional to the pressure in the intake manifold 9, the boost pressure sensor 82 AD
変換器83を介して入力ポート75に接続される。 It is connected to the input port 75 via the converter 83. また、機関本体1には機関冷却水温を検出する水温センサ84が取付けられる。 Further, a water temperature sensor 84 is mounted to detect the engine coolant temperature in the engine body 1. 水温センサ84は機関冷却水温に比例した出力電圧を発生し、この水温センサ84はAD A water temperature sensor 84 generates an output voltage proportional to the engine coolant temperature, the coolant temperature sensor 84 AD
変換器85を介して入力ポート75に接続される。 It is connected to the input port 75 via the converter 85. また、アクセルペダル86にはアクセルペダル86の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ87が取付けられる。 Also, a load sensor 87 generating an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 86 is attached to the accelerator pedal 86. この負荷センサ87はAD変換器88を介して入力ポート75に接続される。 The load sensor 87 is connected to the input port 75 via an AD converter 88.

【0017】また、機関クランクシャフトには一対のディスク89、90が取付けられ、これらディスク89、 Further, the engine crankshaft is mounted a pair of disks 89 and 90, these disks 89,
90の歯付外周面に対向して一対のクランク角センサ9 Opposite the toothed outer peripheral surface 90 a pair of crank angle sensor 9
1、92が配置される。 1,92 is placed. 一方のクランク角センサ91は例えば1番気筒が吸気上死点にあることを示す出力パルスを発生し、従ってこのクランク角センサ91の出力パルスからいずれの気筒の燃料噴射弁8を作動せしめるかを決定することができる。 One of the crank angle sensor 91 generates an output pulse indicating that the example 1 cylinder is in the intake top dead center, thus whether allowed to operate the fuel injection valve 8 of any of the cylinders from the output pulse of the crank angle sensor 91 it can be determined. 他方のクランク角センサ92 The other crank angle sensor 92
はクランクシャフトが一定角度回転する毎に出力パルスを発生し、従ってクランク角センサ92の出力パルスから機関回転数を計算することができる。 Can generates an output pulse each time the crankshaft is fixed angle, thus to calculate the engine speed from the output pulses of the crank angle sensor 92. これらのクランク角センサ91、92は入力ポート75に接続される。 These crank angle sensors 91, 92 are connected to the input port 75.

【0018】一方、出力ポート76は駆動回路93を介してステップモータからなる駆動装置66に接続され、 Meanwhile, the output port 76 is connected to a driving device 66 consisting of the step motor via the drive circuit 93,
駆動回路94を介して対応する燃料噴射弁8のピエゾ圧電素子42に接続される。 Via the drive circuit 94 is connected to the piezoelectric element 42 of the corresponding fuel injection valve 8.

【0019】図7は主燃料噴射のメインルーチンを示しており、このメインルーチンは一定のクランク角度毎の割込みによって実行される。 [0019] Figure 7 shows the main routine of the main fuel injection, the main routine is executed by interruption every predetermined crank angle. 図7を参照すると、まず始めに、ステップ100において機関回転数Nを表わすクランク角センサ92の出力信号、アクセルペダルの踏込み量Lを表わす負荷センサ87の出力信号、過給圧Bを表わす過給圧センサ82の出力信号、機関冷却水温Tを表わす水温センサ84の出力信号、および蓄圧室12内の燃料圧Pを表わす、燃料圧センサ80の出力信号がC Referring to FIG. 7, at the beginning, the output signal of the crank angle sensor 92 representing the engine speed N in step 100, the output signal of the load sensor 87 representing the amount of depression L of the accelerator pedal, the supercharging representing the boost pressure B represents the output signal of the pressure sensor 82, the output signal of the water temperature sensor 84 representing the engine coolant temperature T, and the fuel pressure P in the accumulator chamber 12, the output signal of the fuel pressure sensor 80 is C
PU74内に順次入力され、クランク角センサ92の出力信号から機関回転数Nが計算される。 Are sequentially inputted into the PU74, the engine speed N is calculated from the output signal of the crank angle sensor 92. これらの機関回転数N、アクセルペダルの踏込み量L、過給圧B、水温Tおよび燃料圧PはRAM73内に記憶される。 These engine speed N, the amount of depression of the accelerator pedal L, the boost pressure B, the water temperature T and the fuel pressure P is stored in the RAM 73. 次いでステップ200では噴射量τの計算が行なわれ、ステップ300では噴射時期の計算が行なわれ、ステップ40 Then it is performed the calculation of step 200, the injection amount tau, performed calculation of step 300, the injection timing, step 40
0では燃料圧Pの制御が行なわれる。 Control of the fuel pressure P is carried out at 0. ステップ200における噴射量τの計算は図8に示され、ステップ300 Calculation of the injection amount τ in step 200 is shown in FIG. 8, step 300
における噴射時期の計算は図9に示され、ステップ40 The injection timing in the calculation is shown in FIG. 9, step 40
0における燃料圧Pの制御は図10に示されている。 Control of the fuel pressure P in 0 is shown in Figure 10.

【0020】図8は燃料噴射量τを計算するためのフローチャートを示す。 [0020] Figure 8 shows a flow chart for calculating a fuel injection amount tau. 図8を参照すると、まず始めにステップ201においてアクセルペダルの踏込み量、即ち負荷Lから基本燃料噴射量τ 0が計算される。 Referring to FIG. 8, the depression amount of the accelerator pedal First in step 201, i.e., the basic fuel injection amount tau 0 is calculated from the load L. 図11 Figure 11
(a)は基本燃料噴射量τ 0と負荷Lとの関係を示しており、この関係は予めROM72内に記憶されている。 (A) shows the relationship between the basic fuel injection amount tau 0 and the load L, this relationship is stored in advance in ROM72 to.
次いでステップ202では過給圧Pから過給補正係数K Next, at step 202 the boost correction from the supercharging pressure P coefficient K
1が計算される。 1 is calculated. 図11(b)に示すように過給補正係数K 1は過給圧Pが高くなるにつれて大きくなる。 Boost correction coefficient K 1 as shown in FIG. 11 (b) becomes larger as the supercharging pressure P becomes higher. 図1 Figure 1
1(b)に示す関係は予めROM72内に記憶されている。 Relationship shown in. 1 (b) it is stored in advance in ROM72 to. 次いでステップ203では噴射量τ=K 1・τ 0が計算される。 Then the injection amount τ = K 1 · τ 0 in step 203 is calculated. 次いでステップ204では水温Tから最大噴射量MAXが計算される。 Then the maximum injection amount MAX is calculated from the water temperature T in step 204. 図11(c)に示す如く白煙の発生を防止するために最大噴射量MAXは水温Tが高くなるにつれて小さくなる。 Maximum injection amount MAX in order to prevent the occurrence of white smoke as shown in FIG. 11 (c) decreases as temperature T increases. 次いでステップ205では噴射量τが最大噴射量MAXよりも大きいか否かが判別される。 Then the injection amount at step 205 tau whether greater than the maximum injection amount MAX is determined. τ>MAXであればステップ206に進んでτ=MAXとされる。 Proceeds to step 206, if tau> MAX are tau = MAX. 従って最大噴射量MAXは水温T The maximum injection amount MAX Therefore, the water temperature T
によって制限されることになる。 It will be limited by.

【0021】図9は燃料噴射期間を計算するためのフローチャートを示す。 [0021] Figure 9 shows a flow chart for calculating a fuel injection period. 図9を参照すると、まず始めにステップ301において機関回転数Nと負荷Lから噴射開始時期τ aが計算される。 Referring to FIG. 9, the injection start timing tau a is calculated from the first of the the engine speed N in step 301 the load L. 図11(d)に示すように噴射開始時期τ 11 、…τ mnと機関回転数N、負荷Lとの関係はマップの形で予めROM72内に記憶されており、このマップから噴射開始時期τ aが計算される。 Figure 11 (d) to the injection start timing tau 11 as shown, ... tau mn and the engine speed N, the relationship between the load L is stored in advance in ROM72 in the form of a map, the injection start timing from the map tau a is calculated. 次いでステップ302では水温Tから水温補正係数K 2が計算される。 Then water temperature correction factor K 2 from the water temperature T in step 302 is calculated. 水温補正係数K 2は図11(f)に示すように水温Tが高くなると小さくなり、図11(f)に示す関係は予めROM72内に記憶されている。 Water temperature correction factor K 2 becomes smaller as the temperature T as shown in FIG. 11 (f) increases, the relationship shown in FIG. 11 (f) is stored in advance in ROM72 to. 次いでステップ303では過給圧Pから過給補正係数K Next, at step 303 the boost correction from the supercharging pressure P coefficient K 3が計算される。 3 is calculated. 過給圧補正係数K 3は図11(e)に示すように過給圧Pが高くなると大きくなり、図11(e)に示す関係は予めROM72内に記憶されている。 Supercharging pressure correction factor K 3 is increased when the supercharging pressure P becomes higher as shown in FIG. 11 (e), the relationship shown in FIG. 11 (e) is stored in advance in ROM72 to. 次いでステップ304ではステップ301で求められた噴射開始時期τ aに補正係数K 2 、K 3が加算されて実際の噴射開始時期τ aが求められる。 Then the actual injection start timing tau a the injection start timing tau a determined in step 301 In step 304, the correction factor K 2, K 3 are added is obtained. 実際の噴射開始時期τ aはK 2 、K 3が増大するにつれて大きくなる。 The actual injection start timing tau a increases as K 2, K 3 is increased. 即ち速められる。 That is, faster. 次いでステップ305では図8に示すルーチンにおいて計算された噴射量τと、実際の噴射開始時期τ a Injection amount and tau calculated in the routine shown in FIG. 8, step 305 then the actual injection start timing tau a
から噴射完了時期τ bが計算される。 Injection completion time τ b is calculated from. かくして得られた噴射開始時期τ aおよび噴射完了時期τ bはステップ3 The thus obtained injection start timing tau a and the injection completion time tau b Step 3
06において出力ポート76に出力され、これらτ a Is output to an output port 76 at 06, these tau a,
τ bに従って各燃料噴射弁8の噴射制御が行なわれる。 injection control of each fuel injection valve 8 is performed in accordance with tau b.

【0022】図10は燃料圧Pの制御を行なうためのフローチャートを示す。 [0022] Figure 10 shows a flow chart for controlling the fuel pressure P. 図10を参照すると、まず始めにステップ401において機関回転数Nと負荷Lから基準燃料圧P 0が計算される。 Referring to FIG. 10, the reference fuel pressure P 0 and the engine speed N from the load L in step 401 is calculated first. 図11(g)に示すように基準燃料圧P 11 …P mnと機関回転数N、負荷Lとの関係はマップの形で予めROM72内に記憶されており、このマップから基準燃料圧P 0が計算される。 Figure 11 reference fuel pressure as shown in (g) P 11 ... P mn and the engine speed N, the relationship between the load L is stored in advance in ROM72 in the form of a map, the reference fuel pressure P 0 from the map There is calculated. 次いでステップ402では水温Tから水温補正係数K 4が計算される。 Then the water temperature correction coefficient K 4 is calculated from the water temperature T in step 402. 水温補正係数K 4は図11(i)に示すように水温Tが高くなるようにつれて大きくなり、図11(i)に示す関係は予めROM72内に記憶されている。 Water temperature correction factor K 4 is increased brought to be higher water temperature T as shown in FIG. 11 (i), the relationship shown in FIG. 11 (i) is stored in advance in ROM72 to. 次いでステップ403では過給圧Pから過給圧補正係数K 5が計算される。 Then the supercharging pressure correction factor K 5 is calculated from step 403 supercharge pressure P. 過給圧補正係数K 5は図11(h)に示すように過給圧Pが高くなるにつれて大きくなり、図11 Supercharging pressure correction coefficient K 5 becomes larger as the supercharging pressure P as shown in FIG. 11 (h) higher, 11
(h)に示す関係は予めROM72内に記憶されている。 Relationship shown in (h) is stored in advance in ROM72 to. 次いでステップ404ではステップ401で求められた基準燃料圧P 0に補正係数K 4 、K 5を乗算することにより目標とする基準燃料圧P 0 、即ち目標燃料圧P Then the reference fuel pressure P 0 and the target by multiplying the correction coefficient K 4, K 5 on the reference fuel pressure P 0 obtained in step 401 In step 404, i.e., the target fuel pressure P
0が求められる。 0 is required. この目標燃料圧P 0は水温Tが高くなるほど大きくなり、過給圧Pが高くなるほど大きくなる。 The target fuel pressure P 0 increases as the water temperature T becomes higher, the larger the boost pressure P increases.

【0023】次いでステップ405では目標燃料圧P 0 [0023] Then target fuel pressure P 0 in step 405
と現在の燃料圧Pとの差の絶対値が△Pよりも小さいか否かが判別される。 When it is determined whether the absolute value of the difference between the current fuel pressure P is smaller than the △ P is determined. |P 0 −P|≧△Pのときはステップ406に進んでP>P 0であるか否かが判別される。 | P 0 -P | whether when the ≧ △ P is P> P 0 the routine proceeds to step 406 is determined.
P>P 0のときはステップ407に進んで駆動装置6 Drive proceeds to step 407 when the P> P 0 6
6、即ちステップモータ66のステップ位置STから一定ステップ数Aが減算される。 6, i.e., a certain number of steps A from step position ST of the step motor 66 is subtracted. その結果燃料供給ポンプ14の制御レバー62(図5、図6)が燃料供給ポンプ14の吐出圧を減少する方向に移動せしめられるために蓄圧室12内の燃料圧はただちに減少する。 Control lever 62 (FIGS. 5, 6) of the resulting fuel supply pump 14 the fuel pressure in the accumulation chamber 12 in order to be moved in the direction to decrease the discharge pressure of the fuel supply pump 14 is reduced immediately. 一方、P≦ On the other hand, P ≦
0のときはステップ408に進んでステップモータ6 Step motor 6 proceeds to step 408 when the P 0
6のステップ位置STにく一定ステップ数Aが加算される。 Step position ST meat constant step number A of 6 are added. その結果燃料供給ポンプ14の制御レバー62燃料供給ポンプ14の吐出量を増大する方向に移動せしめられるために蓄圧室12内の燃料圧はただちに上昇する。 As a result the fuel pressure in the control lever 62 accumulation chamber 12 in order to be moved in the direction to increase the discharge amount of the fuel supply pump 14 of the fuel supply pump 14 is immediately raised.
一方、ステップ405において|P 0 −P|<△Pであると判別されたときは処理ルーチンを完了し、このときステップモータ66は静止状態に保持される。 On the other hand, in step 405 | P 0 -P | <△ when it is determined that P is finished processing routine, step motor 66 at this time is held stationary. このようにして蓄圧室12内の燃料圧Pが目標燃料圧P 0に維持される。 Fuel pressure P in the accumulator chamber 12 in this manner is maintained at the target fuel pressure P 0.

【0024】つぎに、副噴射による排気浄化のための構成について説明する。 [0024] Next, the configuration for the exhaust gas purifying by auxiliary injection. 図1に示すように、筒内噴射式内燃機関1には排気マニホルド101、排気管102が順に接続される。 As shown in FIG. 1, the cylinder injection type internal combustion engine 1 exhaust manifold 101, an exhaust pipe 102 are connected in this order. 排気管102にはリーンNOx触媒10 Lean NOx catalyst 10 in the exhaust pipe 102
3が配置され、その上流にHC濃度検出用のHCセンサ104が設けられている。 3 is arranged, HC sensor 104 for HC concentration detection is provided on the upstream. HCセンサ104は排気ガス中のHC濃度に応じた電圧信号を出力する。 HC sensor 104 outputs a voltage signal corresponding to the HC concentration in the exhaust gas. HCセンサ104の出力は、AD変換器105を介して電子制御ユニット70の入力ポート75に入力される。 The output of the HC sensor 104 is input to the input port 75 of the electronic control unit 70 via the AD converter 105. 電子制御ユニット70のROM72には、図13の副噴射制御用のプログラムおよび図14の副噴射制御用のマップが格納されており、CPU74に読出されて制御が実行される。 The ROM72 of the electronic control unit 70, the map for the sub injection control program and FIG. 14 for the sub injection control in FIG. 13 is stored, control is executed is read to CPU 74.

【0025】リーンNOx触媒103は、空燃比リーンの排気(ストイキの排気が中性でそれより酸素過剰の雰囲気)中で、炭化水素(HC)の存在下で窒素酸化物(NOx)を還元または分解する触媒として定義される。 The lean NOx catalyst 103, in the air-fuel ratio lean exhaust (oxygen-excess atmosphere than exhaust neutral stoichiometric), reducing nitrogen oxides (NOx) in the presence of hydrocarbons (HC) or It is defined as the decomposing catalyst. このようなリーンNOx触媒103には、ゼオライトにCu等の遷移金属をイオン交換して担持した触媒、 Such lean NOx catalyst 103, catalyst supported by ion exchange of the transition metal such as Cu zeolite,
ゼオライトまたはアルミナに貴金属を担持した触媒、等が含まれる。 Catalyst supporting precious metal zeolite or alumina, and the like. リーンNOx触媒103がNOxを還元するには、還元剤としてHCが必要である。 The lean NOx catalyst 103 to reduce NOx, it is necessary HC as the reducing agent. しかも、HC In addition, HC
の分子サイズが比較的小さい(Cの数が8以下)ものがNOx浄化率が高い。 Molecular size is relatively small (number of C 8 or less) that has a higher NOx purification rate. ディーゼル燃料はそれよりCの多い大きい分子サイズのHCを多量に含むので、そのままの形でリーンNOx触媒103のすぐ上流に供給するよりも、膨張、排気行程にある気筒の筒内に噴射し(吸気、圧縮行程で噴射すれば、燃焼してしまい、動力になってしまう)、高温排気ガスによって熱分解して小さな分子のHCとしてリーンNOx触媒103に供給する。 Since diesel fuel contains a large amount of HC of more of C large molecular size, rather than supply just upstream of the lean NOx catalyst 103 intact, expanded, and injected into the cylinder of the cylinder in the exhaust stroke ( intake, if injected in the compression stroke, will be burned, resulting in the power) supplied to the lean NOx catalyst 103 as HC small molecules pyrolyzed by the hot exhaust gases.
このようにしてリーンNOx触媒103に供給されたH H supplied to the lean NOx catalyst 103 in this manner
Cは、一部が、部分酸化して活性種を生成し、この活性種がNOxと反応してNOxを還元しN 2 、H C is partially, by partial oxidation to produce an active species and reducing the NOx reacts the active species and NOx N 2, H 2 O、C 2 O, C
2を生成する。 To generate O 2.

【0026】膨張、排気行程にある気筒の筒内に燃料を噴射する場合、噴射量が少なすぎれば排気ガス中のHC The expansion, in the case of injecting fuel into a cylinder of the cylinder in the exhaust stroke, HC in the exhaust gas if too small, the injection quantity
量が不足し、リーンNOx触媒103でのNOxの還元が十分でなくなり、噴射量が多すぎればHCがNOxの還元に消費されるよりも多くなって余分のHCは排出され、HCエミッションの悪化、燃費の低下を生じる。 The amount is insufficient, the reduction of NOx in the lean NOx catalyst 103 is not sufficient, additional HC is greater than if the amount of injection is too large HC is consumed in the reduction of NOx is discharged, deterioration of HC emissions , resulting in a decrease in fuel consumption. また、機関運転状態(機関回転速度N、アクセル踏込み量又は負荷L)に応じて生成NOx量が変化し、そのNO Further, the engine operating condition is generated NOx amount varies depending on (the engine rotational speed N, the accelerator depression amount or load L), the NO
xを還元するための要求HC量も変化する(図14 Required amount of HC for the reduction of x also changes (FIG. 14
(a)参照)ので、機関運転状態(N、L)に応じて最適量の副噴射(図14(b)参照)を実行しなければならない。 Because (a) refer), must be performed (optimum amount of secondary injected (FIG. 14 (b depending on N, L)) refer) engine operating condition. これを制御するのが、図13の制御ルーチンであり、その演算に用いられるマップ群が図14のマップである。 To control this, a control routine of FIG. 13, map groups to be used in the calculation is a map of FIG. 14. 図14のマップは予め実験段階で特性を求めておいたものをマップ化してROM72に格納したものである。 Map of FIG. 14 is one stored in the ROM72 and mapped what had been sought characteristics previously experimental.

【0027】図13のルーチンは、電子制御ユニット7 The routine of FIG. 13, the electronic control unit 7
0のROM72に格納されCPU74に呼出されて演算が実行され、一定時間毎に割込まれる。 Called CPU74 stored in ROM72 of 0 calculation is executed, is interrupted at regular time intervals. ステップ101 Step 101
で、クランク角センサ92の出力信号から演算される機関回転速度N、アクセルペダル86の踏込み量から演算される機関負荷L、HCセンサ104の出力信号から演算される現在のHC濃度をCPU74に読込む。 In, read engine rotational speed N, which is calculated from the output signal of the crank angle sensor 92, the engine load L which is calculated from the amount of depression of the accelerator pedal 86, the current HC concentration is calculated from the output signal of the HC sensor 104 to CPU74 writes. ついで、ステップ102で、クランク角センサ91の出力パルスから、たとえば1番気筒が上死点にきたときを知り、クランク角センサ92の出力信号から、たとえば1 Next, in step 102, the output pulse of the crank angle sensor 91, for example, to know when the first cylinder came to the top dead center, from the output signal of the crank angle sensor 92, for example 1
番気筒が上死点位置から何度回転した位置にあるかを知ることにより、現在のクランク角を演算することができ、1番気筒の行程がわかれば他の気筒の行程もわかり、どの気筒が膨張、排気行程にあるか、したがって副噴射を実行すべき気筒番号(膨張、排気の何れかの行程にある気筒の番号)を決定することができる。 By turn cylinder to know whether the position rotated several degrees from the top dead center position, can be calculated the current crank angle, also I know stroke of the other cylinders Knowing the stroke of the first cylinder, which cylinder there can be determined expansion, it is in the exhaust stroke, thus sub injection execution to be the cylinder number (expansion, the number of cylinders in either the exhaust strokes).

【0028】ついでステップ103で、現在の機関回転速度Nと負荷Lとから図14(a)のマップを用いて、 [0028] Then in step 103, and a current engine speed N and load L using the map of FIG. 14 (a),
目標HC濃度HC 1を決定する。 Determining a target HC concentration HC 1. NとLから機関運転状態がほぼ定まり、その状態でのNOx生成量がきまるとともにそれを浄化するためのHC量またはHC濃度も決まるが、それが目標HC濃度HC 1であり、あらかじめマップにしてROMに格納しておく。 Sadamari N and L approximately the engine operating condition from but also determined the amount of HC or HC concentration to purify it with determined the NOx generation amount in this state, it is a goal HC concentration HC 1, in the pre-map and stored in the ROM. HC 1は図14 HC 1 Figure 14
(a)に示すように、N大、L大のときHC 1も大となる。 As shown in (a), N University, also HC 1 when L size becomes larger. 目標HC濃度HC 1が決まればそのHC 1量を得るための必要副噴射量Qも決まる。 Target HC concentration HC 1 is also determined necessary auxiliary injection amount Q for obtaining the HC 1 weight if Kimare. それをマップ化したものが図14(b)である。 Is obtained by mapping it a diagram 14 (b). ステップ103から104に進み、図14(b)のマップを利用して必要副噴射量Q Proceeds from step 103 to 104, necessary sub injection amount by using the map of FIG. 14 (b) Q
を決定する。 To determine. 図14(b)に示すように、N、Lが大のときQも大である。 As shown in FIG. 14 (b), N, when L is large Q is also large.

【0029】副噴射における燃料噴射量Qは、それぞれの機関運転条件(N、L)において、燃料噴射弁の噴射期間T mと燃料圧力Pによってきまる。 The fuel injection amount Q in the sub injection, in each of the engine operating conditions (N, L), determined by the injection period of the fuel injection valve T m and the fuel pressure P. したがって、図14(c)示すように、機関回転速度N、負荷Lに応じて燃料圧力Pが決まると、図14(d)に示すように噴射期間T mも決まる。 Accordingly, as shown FIG. 14 (c), the engine rotational speed N, when the fuel pressure P is determined in accordance with the load L, is also determined injection period T m, as shown in FIG. 14 (d). 図14(c)に示すように、回転速度N、負荷Lが大な程、燃料圧力Pは大であり、図1 As shown in FIG. 14 (c), the rotational speed N, enough load L is large, the fuel pressure P is greater, 1
4(d)に示すように、ある副噴射量Qが与えられた場合燃料圧力Pが大な程、噴射期間T mは小となる。 As shown in 4 (d), there enough if the sub injection amount Q is given fuel pressure P is large, the injection period the T m becomes small. したがって、図13のステップ104で副噴射量Qが決定すると、ステップ105に進み、図14(c)、(d)のマップを利用して、副噴射の噴射期間T Therefore, when the sub injection amount Q in step 104 of FIG. 13 is determined, the process proceeds to step 105, FIG. 14 (c), the utilizing map (d), the injection period of the auxiliary injection T mを決定する。 to determine the m.

【0030】ついで、ステップ106に進み、ステップ105で演算した噴射期間T mに基づいて、噴射開始時期τ sを決定する。 [0030] Then, the process proceeds to step 106, based on the calculated injection period T m at step 105, to determine the injection start timing tau s. 副噴射で噴射される燃料は、図12 Fuel injected in the sub injection, 12
に示すように、その全量が機関の膨張、排気行程で筒内に噴射されなければならず、しかも、排気行程の終了近傍の吸気弁と排気弁の両方が開くオーバラップ開時期よりも前に副噴射が終了しなければならない。 As shown in, the total amount of the engine expansion, must be injected into the cylinder in exhaust stroke, moreover, before the overlap opening timing of both the intake valves near the end of the exhaust stroke the exhaust valve is opened Vice injection must be terminated. これは、もしも、吸、排気弁の開弁オーバラップ時期に副噴射が実行されると、その燃料が次の主噴射で噴射された燃料に合体して燃焼され、オーバランが生じるので、それを防止しなければならないからである。 This, if, intake, the sub-injection is executed in the valve opening overlap timing of the exhaust valve, the fuel is burned coalesce the fuel injected in the subsequent main injection, so overrun occurs, it This is because must be prevented. このようにして、副噴射の終了時期が、吸、排気弁開弁オーパラップ時期にかからないようにするという条件で決まると、それよりT mだけ早めた時期が副噴射開始時期τ sとなる。 In this way, the end time of the sub-injection, absorption, and determined by the condition that you do not take to the exhaust valve opening Opa lap time, the time it than was advanced by T m becomes the auxiliary injection start time τ s. ステップ105で求めた副噴射の噴射期間T mに基づいて、 Based on the injection period T m of a sub injection calculated in step 105,
その運転条件N、Lにおける副噴射開始時期τ sを図1 Its operating conditions of N, the auxiliary injection start timing tau s of L 1
4(e)に示すようにマップ化しておく。 4 keep mapped as shown in (e). ステップ10 Step 10
6では、図14(e)のマップを利用して、副噴射開始時期τ sを決定する。 In 6, by using a map of FIG. 14 (e), the determined sub injection start timing tau s. 上記で求めた、副噴射量Q、噴射期間T m 、噴射開始時期τ sに従って、副噴射が実行されることにより、時々刻々変化する運転条件に高精度に対応した副噴射を実行できる。 Obtained above, secondary injection amount Q, according to the injection period T m, the injection start timing tau s, by the secondary injection is performed, it executes the sub injection with high precision and the operating conditions changing every moment. したがって、高精度、高応答のNOx浄化制御が実行できる。 Therefore, high-precision, NOx purification control of high response can be performed.

【0031】図13の制御ルーチンは、リーンNOx触媒103が高NOx浄化率で働くよう、副噴射の条件を補正するフィードバック制御部分(ステップ107−1 The control routine of FIG. 13, so that the lean NOx catalyst 103 works with a high NOx purification rate, the feedback control portion (step 107-1 for correcting the sub injection conditions
14)を有している。 It has a 14). ステップ107−114は、HC Step 107-114 is, HC
センサ104で検出したHC濃度が目標HC濃度HC 1 Target HC concentration detected by the sensor 104 HC concentration HC 1
より大であれば、副噴射の燃料噴射量Qを予め定めた量△Qだけ減少し、またHC濃度が目標HC濃度HC 1以下であれば△Qだけ増大するようにし、しかも△Q増やしたときに燃料噴射終了時期が吸、排気弁開弁オーバラップ時期に入るようであれば、副噴射の燃料噴射開始時期τ sを△T mだけ進めるようにするステップから成る。 If larger, reducing the fuel injection amount Q of the secondary injection by a predetermined amount △ Q, also as HC concentration increases by △ Q if the target HC concentration HC 1 or less, yet △ increased Q the fuel injection end timing is sucked, if so enters the exhaust valve opening overlap period, comprising the step of the advance the fuel injection start timing tau s of sub injection only △ T m when.

【0032】このフィードバック制御においては、まず、ステップ107、108で、HC濃度センサ104 [0032] In this feedback control, first, in a step 107 and 108, HC concentration sensor 104
で求めた現在の排気ガス中のHC濃度HCが、目標HC In HC concentration HC in the current of exhaust gas required, target HC
濃度HC 1になっているか否かを判定する。 It determines whether or not it is a concentration HC 1. 実際には、 actually,
HCが丁度HC 1に等しくなることは稀であるから、H Since HC that is exactly equal to HC 1 it is rare, H
CがHC 1 ±α(HC 1を中心にして上下にαの許容範囲を設けた範囲)内に納まっているか否かを判定する。 C determines whether accommodated in HC 1 ± alpha in (range provided the allowable range of alpha vertically around the HC 1).
このうちステップ107はHCがHC 1 +α以下か否かを判定しており、ステップ108はHCがHC 1 −α以上か否かを判定している。 Among step 107 it is determined whether the HC HC 1 + alpha or less, steps 108 HC is determined whether HC 1-.alpha. more. HCがHC 1 ±αの範囲内にあれば、HC濃度が要求HC濃度HC 1に制御されていて、副噴射量Qを補正する必要がないから、そのままそのサイクルは終了する。 If HC is in the range of HC 1 ± alpha, though the HC concentration is controlled to the required HC concentration HC 1, because there is no need to correct the secondary injection amount Q, as the cycle ends.

【0033】ステップ107において、現在のHC濃度が目標HC濃度HC 1 +αを超えていると判定されれば、副噴射の燃料噴射量Qを減少させるたために、ステップ109、110に進む。 [0033] In step 107, if it is determined that the current HC concentration exceeds the target HC concentration HC 1 + alpha, because of reducing the fuel injection amount Q of the secondary injection, the process proceeds to step 109 and 110. ステップ109では、HC In step 109, HC
濃度の過多分(HC−HC 1 )のHC 1に対する比に対応する噴射量過多分△Qを求め、ステップ110で、現在の噴射量Qからこの過多分△Qを減じて、新たな噴射量Qとする。 Determine the injection amount excessive amount △ Q corresponding to the ratio HC 1 plethora component and the concentration (HC-HC 1), at step 110, by subtracting the excess amount △ Q from the current injection amount Q, a new injection amount and Q. したがって、△Q分だけ噴射量の少ない副噴射が実行される。 Thus, △ less Q component by injection amount sub injection is executed. Qを減少する場合は、燃料噴射終了時期が、吸、排気弁開弁オーバラップ時期に入ることはないので、燃料噴射開始時期を速める必要はなく、そのままサイクルを終了する。 If you want to reduce the Q, the fuel injection end timing, intake, since it is not to enter the exhaust valve opening overlap period, it is not necessary to increase the fuel injection start timing, as it is to end the cycle.

【0034】ステップ108において、現在のHC濃度が目標HC濃度HC 1 −αより小と判定されれば、副噴射の燃料噴射量Qを増大させるために、ステップ11 [0034] In step 108, when it is determined the current HC concentration smaller than the target HC concentration HC 1-.alpha., to increase the fuel injection amount Q of sub injection, Step 11
1、112へと進む。 Proceeds to 1,112. ステップ110では、HC濃度の過少分(HC 1 −HC)のHC 1に対する比に対応する噴射量過少分△Qを求め、ステップ112で、現在の噴射量Qにこの過少分△Qを増大して、新たな噴射量Qとする。 In step 110, determine the injection amount under-minute △ Q corresponding to the ratio HC 1 undercounting amount of HC concentration (HC 1 -HC), at step 112, to increase the under-minute △ Q to the current injection amount Q Te, as a new injection quantity Q. したがって、△Q分だけ噴射量の多い副噴射が実行される。 Therefore, a lot of injection amount by △ Q component sub injection is executed.

【0035】燃料噴射量Qが増大される場合は、△Q分を噴射するための燃料噴射期間増分△T mがあるので、 [0035] If the fuel injection amount Q is increased, there is a fuel injection period increment △ T m for injecting △ Q component,
燃料噴射終了時期(τ s +T m +△T m )が吸、排気弁開弁オーバラップ開始時期T 0より後になる場合が生じるかもしれない。 Fuel injection termination timing (τ s + T m + △ T m) is sucked, it may be a case made after the exhaust valve opening overlap start timing T 0 occurs. これを判定するために、ステップ11 To determine this, step 11
3で、燃料噴射終了時期(τ S +T m +△T m )がT 3, the fuel injection end time (τ S + T m + △ T m) is T 0 0
より早いか否かを判定し、早いなら副噴射が吸、排気弁開弁オーバラップ期間に突入することはないので、そのままサイクルを終了する。 To determine whether earlier or not, because if early sub injection is absorption, is not able to rush to the exhaust valve opening overlap period, as it is to end the cycle. しかし、ステップ113で燃料噴射終了時期(τ s +T m +△T m )がT 0より遅いと、副噴射期間が吸、排気弁開弁オーバラップ期間にかかってしまうので、それを防止するために、ステップ1 However, when the fuel injection end timing in step 113 (τ s + T m + △ T m) is slower than T 0, since the sub-injection period it takes intake, the exhaust valve opening overlap period, in order to prevent it to, step 1
14に進み、副噴射の燃料噴射開始時期τ sを△T mだけ進め、しかる後サイクルを終了する。 Proceed to 14, advancing the fuel injection start time τ s of the auxiliary injection only △ T m, to end the cycle thereafter. これによって、 by this,
副噴射量Qが△Q増大される場合も、副噴射が吸、排気弁開弁オーバラップ時期にかかることはなく、オーバランは生じない。 Even if the sub injection amount Q △ Q is increased, the sub-injection priming not take the exhaust valve opening overlap period, overrun does not occur.

【0036】つぎに、作用を説明する。 [0036] Next, a description will be given of the operation. 本発明実施例では、主噴射を実行する燃料噴射弁8を利用し、電子制御ユニット70のROM72に、副噴射を制御する制御ルーチンを追加して格納するだけで、排気系に設けたリーンNOx触媒103によるNOx浄化制御を高精度に実行することができる。 In the present invention embodiment, utilizing the fuel injection valve 8 to perform the main injection, the ROM72 of the electronic control unit 70, in addition to storing by adding a control routine for controlling the auxiliary injection, lean NOx provided in the exhaust system it is possible to execute the NOx purification control by the catalyst 103 with high accuracy. この制御は、主噴射制御と同程度の高精度制御、高応答制御であり、しかも、ステップ1 This control, the main injection control and high precision control of the same level, a high response control, moreover, Step 1
07−ステップ114のフィードバック制御をもっている。 07 has a feedback control in Step 114. より詳しくは、ステップ101−106で、予じめ実験によって求めておいたマップを利用して、副噴射量Q、噴射期間T m 、噴射開始時期τ sが決定され、この決定されたパラメータに基づいた副噴射が実行される。 More specifically, in step 101-106, using the map which has been determined by the pre Ji because experiments, sub injection amount Q, the injection period T m, the injection start timing tau s is determined, on the determined parameters auxiliary injection on the basis is performed.
そして、ステップ107−114で、HC量がNOx浄化に必要十分なHC量となっているか否かが判定され、 Then, in step 107-114, whether the amount of HC has become a necessary and sufficient amount of HC to the NOx purification is determined,
なっていなければ副噴射量Qが補正される。 If not become by-injection amount Q is corrected. この場合、 in this case,
Qが増大されるときは、副噴射の燃料噴射が吸、排気弁開弁オーバラップ期間開始時期よりも前に行われているか否かが判定され、行われていないなら噴射開始時期τ When Q is increased, the auxiliary injection of the fuel injection intake, whether or not performed before the exhaust valve open overlap period start timing is determined, made which do not result if the injection start timing τ
sが必要量進められる。 s is advanced amount necessary.

【0037】 [0037]

【発明の効果】本発明によれば、副噴射の筒内噴射が電子制御されることにより、膨張、排気行程における副噴射の期間、量、開始時期が微調整可能となり、種々の運転条件に対応でき、リーンNOx触媒のNOx浄化率の向上、HCエミッションの悪化防止をはかることができる。 According to the present invention, by direct injection of the auxiliary injection is electronically controlled, expansion, duration of secondary injection in the exhaust stroke, the amount, the start timing is adjusted finely, the various operating conditions can support, improve the NOx purification rate of the lean NOx catalyst, it is possible to reduce the deterioration prevention of the HC emissions.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の一実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の系統図である。 1 is a system diagram of an exhaust purification system of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のうち内燃機関の部分断面図である。 2 is a partial cross-sectional view of an internal combustion engine of FIG. 1.

【図3】図1のうち燃料噴射弁の断面図である。 3 is a cross-sectional view of a fuel injection valve of FIG.

【図4】図3のうち油圧ピストンの拡大断面図である。 4 is an enlarged sectional view of a hydraulic piston of FIG.

【図5】図1のうち燃料供給ポンプの断面図である。 5 is a cross-sectional view of a fuel supply pump of Fig.

【図6】図5の制御レバーとその駆動機構の平面図である。 6 is a plan view of a control lever and a driving mechanism of FIG.

【図7】主噴射のメインルーチンのフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart of a main routine of the main injection.

【図8】主噴射の噴射量の計算を実行するためのフローチャートである。 8 is a flow chart for executing the calculation of the injection quantity of the main injection.

【図9】主噴射の噴射期間の計算を実行するためのフローチャートである。 9 is a flow chart for executing the calculation of the injection period of the main injection.

【図10】主噴射の燃料圧の制御を実行するためのフローチャートである。 10 is a flow chart for executing a control of the fuel pressure of the main injection.

【図11】(a)〜(i)は主噴射における補正係数の演算に用いる種々の特性図である。 11 (a) ~ (i) is a variety of characteristic diagram used for calculation of the correction coefficient in the main injection.

【図12】副噴射と機関行程のタイミングの関係を示すタイミング図である。 12 is a timing diagram showing the timing relationship of the sub-injection and the engine stroke.

【図13】副噴射の制御ルーチンのフローチャートである。 13 is a flowchart of a control routine of the auxiliary injection.

【図14】(a)〜(e)は副噴射の制御に用いられるマップである。 [14] (a) ~ (e) is a map used in the control of the auxiliary injection.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

8 燃料噴射弁 70 電子制御ユニット 102 排気通路 103 リーンNOx触媒 104 HCセンサ 70 electronic control unit 8 fuel injection valve 102 exhaust passage 103 lean NOx catalyst 104 HC sensor

Claims (1)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気系に設けられたリーンN 1. A lean provided in the exhaust system of the internal combustion engine N
    Ox触媒と、 筒内に燃料を噴射する電子制御式燃料噴射弁と、 燃料噴射弁に連結される全気筒共通の燃料蓄圧管と、 排気系のNOx量、機関運転状況に応じ、機関の膨張、 And Ox catalyst, and an electronic controlled fuel injection valve for injecting fuel into a cylinder, and all cylinders common fuel accumulator pipe connected to the fuel injection valve, NOx of the exhaust system, according to the engine operating conditions, engine expansion ,
    排気行程にて筒内噴射を実行させるように前記燃料噴射弁を制御する電子制御装置と、を備えたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 Exhaust purifying apparatus for an internal combustion engine to an electronic control unit for controlling the fuel injection valve so as to execute the in-cylinder injection at the exhaust stroke, further comprising a said.
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