JPH11107742A - Exhaust emission control device of internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device of internal combustion engine

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JPH11107742A
JPH11107742A JP27587697A JP27587697A JPH11107742A JP H11107742 A JPH11107742 A JP H11107742A JP 27587697 A JP27587697 A JP 27587697A JP 27587697 A JP27587697 A JP 27587697A JP H11107742 A JPH11107742 A JP H11107742A
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JP
Japan
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exhaust gas
passage
lean
exhaust
rich
Prior art date
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Application number
JP27587697A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukihiro Yamashita
山下  幸宏
Shigenori Isomura
磯村  重則
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Filing date
Publication date
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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten rich time, improve fuel consumption and control torque fluctuation in an exhaust emission control device that executes lean combustion and also temporarily performs rich combustion to recover the purification capability of a NOx catalyst. SOLUTION: An ECU sets the target air/fuel ratio of the mixture to be supplied to an engine 1 to a lean side more than a theoretical air/fuel ratio and makes engine conduct lean combustion based on the target air/fuel ratio. An engine exhaust pipe 3 is provided with a NOx catalyst 19 for purifying the NOx generated during lean combustion. In particular, the branch pipe 25a of the exhaust manifold 25 connected to each cylinder of the engine 1 is extended directly before the NOx catalyst 19, and an air/fuel ratio (A/F) sensor 16 is arranged in the collecting section 25b. In such a case, the exhaust emission gas discharged from each cylinder reaches the NOx catalyst 19 left separated without being mixed with exhaust emission gas form other cylinders in the exhaust pipe 3. Therefore, the exhaust emission gas in the exhaust pipe 3 is quickly switched to a rich atmosphere when switched to a rich combustion mode.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、空燃比リーン領域
でのリーン燃焼を行わせる空燃比制御装置に適用され、
リーンNOx 触媒を用いて排ガス中の窒素酸化物(NO
x )を浄化する内燃機関の排ガス浄化装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is applied to an air-fuel ratio control device for performing lean combustion in an air-fuel ratio lean region,
Using a lean NOx catalyst, nitrogen oxides (NO
The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine that purifies x).

【0002】[0002]

【従来の技術】近年における内燃機関の空燃比制御装置
では、燃費改善を図るべく理論空燃比よりもリーン側で
燃料を燃焼させる、いわゆるリーンバーン制御を実施す
る技術が多用化されつつある。こうしたリーン燃焼を行
わせる場合、内燃機関から排出される排ガスにはNOx
が多く含まれ、このNOx を浄化するためのリーンNO
x 触媒が必要となる。例えば特許番号第2600492
号公報の「内燃機関の排気浄化装置」には、排ガスの空
燃比がリーンである時にNOx を吸収すると共に、排ガ
スの酸素濃度が低下された時に、すなわちリッチ化され
た時に前記吸収したNOx を放出するNOx 吸収剤(N
Ox 吸蔵還元型触媒)が開示されている。
2. Description of the Related Art In recent years, in an air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine, a technique of performing so-called lean burn control, in which fuel is burned on a lean side from a stoichiometric air-fuel ratio, in order to improve fuel efficiency, is being used frequently. When performing such lean combustion, NOx is contained in exhaust gas discharged from the internal combustion engine.
And the lean NO for purifying this NOx
x Catalyst is required. For example, Patent No. 2600492
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-197706 absorbs NOx when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, and absorbs the absorbed NOx when the oxygen concentration of the exhaust gas is reduced, that is, when the exhaust gas is enriched. NOx absorbent (N
Ox storage reduction catalysts).

【0003】また一方、リーン燃焼時に発生するNOx
をNOx 触媒にて吸収するシステムでは、NOx 触媒で
NOx が飽和状態になるとNOx 浄化能力が限界に達す
る。そのため、NOx 触媒の浄化能力を回復させてNO
x の排出を抑制すべく一時的にリッチ燃焼を行わせるよ
うにした技術が知られている。
On the other hand, NOx generated during lean combustion
In a system where NOx is absorbed by the NOx catalyst, the NOx purification capacity reaches a limit when NOx is saturated by the NOx catalyst. Therefore, the purification ability of the NOx catalyst is restored and NO
There is known a technique in which rich combustion is temporarily performed to suppress the emission of x.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、リーン燃焼
からリッチ燃焼への切り換え時を考えた場合、それまで
のリーン雰囲気の排ガスが排気通路内に残っていること
から、空燃比の制御値(例えば目標空燃比)をリッチ側
に変更しても触媒付近の空燃比は直ぐにはリッチに切り
換わらない。そのため、リッチ時間を長めに設定し、排
気通路内の雰囲気がリーンからリッチに移行する時間を
も見込んだ時間でリッチ燃焼を継続させる必要があっ
た。かかる場合、リッチ燃焼が長引くと、過多に噴射量
が増量されてしまい燃費の悪化が懸念される。また、リ
ッチ燃焼時には、リーン燃焼時に比べてエンジン発生ト
ルクが増大する。そのため、リッチ燃焼が長引くと回転
変動が大きくなり、ドライバビリティが悪化するという
問題が生じる。
However, when switching from the lean combustion to the rich combustion is considered, since the exhaust gas of the lean atmosphere remains in the exhaust passage, the control value of the air-fuel ratio (for example, Even if the target air-fuel ratio is changed to the rich side, the air-fuel ratio near the catalyst is not immediately switched to the rich. Therefore, it is necessary to set the rich time to be longer, and to continue rich combustion in a time that allows for the time when the atmosphere in the exhaust passage shifts from lean to rich. In such a case, if the rich combustion is prolonged, the injection amount is excessively increased, and there is a concern that fuel consumption may deteriorate. Further, at the time of the rich combustion, the engine generated torque increases as compared with the time of the lean combustion. Therefore, if the rich combustion is prolonged, the fluctuation of the rotation becomes large, and there is a problem that the drivability deteriorates.

【0005】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、その目的とするところは、リーン燃焼を実
施すると共にNOx 触媒の浄化能力を回復させるべく一
時的にリッチ燃焼を行わせる装置において、リッチ時間
を必要最小限に短くし、燃費の改善やトルク変動の抑制
を図ることができる内燃機関の排ガス浄化装置を提供す
ることである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to perform lean combustion and temporarily perform rich combustion in order to restore the purifying ability of the NOx catalyst. It is an object of the present invention to provide an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine which can shorten a rich time to a necessary minimum and improve fuel efficiency and suppress torque fluctuation.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の排ガス浄化装置はその前提として、内燃機
関に供給する混合気の目標空燃比を理論空燃比よりもリ
ーン側に設定してその目標空燃比に基づきリーン燃焼を
行わせる内燃機関の空燃比制御装置に適用される。そし
て、リーン燃焼時に排出される排ガス中のNOx をリー
ンNOx 触媒で吸蔵し、さらに空燃比を一時的にリッチ
に制御して前記吸蔵したNOx をリーンNOx 触媒から
放出する。
In order to achieve the above object, the exhaust gas purifying apparatus of the present invention presupposes that the target air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine is set to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The present invention is applied to an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that performs lean combustion based on the target air-fuel ratio. Then, NOx in the exhaust gas discharged during lean combustion is occluded by the lean NOx catalyst, and the air-fuel ratio is temporarily controlled to be rich to release the occluded NOx from the lean NOx catalyst.

【0007】請求項1に記載の発明では、リーン燃焼時
の排ガスとリッチ燃焼時の排ガスとが混合しないよう
に、各々の排ガスを排気通路内で分離させる排ガス分離
手段を備える。
According to the first aspect of the invention, there is provided an exhaust gas separating means for separating each exhaust gas in the exhaust passage so that the exhaust gas during the lean combustion and the exhaust gas during the rich combustion do not mix.

【0008】要するに、従来既存の装置のように排気通
路内で排ガスが混合される場合、リーン燃焼からリッチ
燃焼への切り換え時に排気通路内が直ぐにはリッチ雰囲
気に切り換わらない。これは、リッチ燃焼への切り換え
時においてその直前のリーン燃焼による排ガスが排気通
路内に残っていることが原因であると考えられる。これ
に対し本発明の構成では、リーン燃焼時の排ガスとリッ
チ燃焼時の排ガスとが分離されてNOx 触媒に給送され
る。そのため、リッチ燃焼への切り換え時に排気通路内
の排ガスが素早くリッチ雰囲気(所望の空燃比)に切り
換わり、リッチ時間を短縮することが可能となる。その
結果、リッチ時間を必要最小限に短くし、燃費の改善や
トルク変動の抑制を図ることができる。
[0008] In short, when exhaust gas is mixed in the exhaust passage as in the conventional device, the exhaust passage is not immediately switched to the rich atmosphere when switching from lean combustion to rich combustion. This is considered to be due to the fact that exhaust gas from the immediately preceding lean combustion remains in the exhaust passage when switching to the rich combustion. On the other hand, in the configuration of the present invention, the exhaust gas at the time of lean combustion and the exhaust gas at the time of rich combustion are separated and fed to the NOx catalyst. Therefore, when switching to rich combustion, the exhaust gas in the exhaust passage is quickly switched to a rich atmosphere (a desired air-fuel ratio), and the rich time can be reduced. As a result, the rich time can be shortened to a necessary minimum, and the fuel efficiency can be improved and the torque fluctuation can be suppressed.

【0009】また、上記請求項1の発明は以下の態様に
て実現できる。請求項2に記載の発明では、前記排ガス
分離手段は、多気筒内燃機関の各気筒から延びる排気通
路を、前記リーンNOx 触媒の直前までの間で互いに分
離して構成してなる。
The invention of claim 1 can be realized in the following mode. In the invention described in claim 2, the exhaust gas separating means is configured such that exhaust passages extending from the respective cylinders of the multi-cylinder internal combustion engine are separated from each other immediately before the lean NOx catalyst.

【0010】この場合、リッチ燃焼への切り換え時に
は、各気筒に接続された排気通路内が1気筒ずつリッチ
雰囲気に切り換わる。つまり、直前の燃焼気筒がリーン
燃焼であってもリッチ燃焼に切り換わった直後にはリー
ン燃焼時の排ガスとリッチ燃焼時の排ガスの混合が抑制
され、その排気通路内が素早くリッチ雰囲気となる。そ
して、リッチ雰囲気の排ガスがリーンNOx 触媒に給送
され、これによりNOx触媒の吸蔵NOx が放出され
る。かかる構成ではやはり、リッチ時間の短縮化が実現
できる。
In this case, at the time of switching to rich combustion, the inside of the exhaust passage connected to each cylinder is switched to rich atmosphere one cylinder at a time. That is, even when the immediately preceding combustion cylinder is switched to the rich combustion, immediately after the switching to the rich combustion, the mixing of the exhaust gas during the lean combustion and the exhaust gas during the rich combustion is suppressed, and the inside of the exhaust passage quickly becomes a rich atmosphere. Then, the exhaust gas in the rich atmosphere is supplied to the lean NOx catalyst, whereby the NOx stored in the NOx catalyst is released. With such a configuration, the reduction of the rich time can be realized.

【0011】また、請求項3に記載の発明では、前記排
ガス分離手段は、内燃機関から延びる排気通路を分岐す
る第1通路と第2通路とを備え、リーン燃焼時には前記
第1通路を使って排ガスを前記リーンNOx 触媒に給送
すると共に、リッチ燃焼時には前記第2通路を使って排
ガスを前記リーンNOx 触媒に給送する。
According to the third aspect of the present invention, the exhaust gas separation means includes a first passage and a second passage that branch off an exhaust passage extending from the internal combustion engine, and the first passage is used during lean combustion. The exhaust gas is supplied to the lean NOx catalyst, and at the time of rich combustion, the exhaust gas is supplied to the lean NOx catalyst using the second passage.

【0012】リーン燃焼用の排気通路(第1通路)とリ
ッチ燃焼用の排気通路(第2通路)とを使い分けること
で、排気通路内の雰囲気がリーンからリッチに素早く変
わり、リッチ時間の短縮化が実現できる。
By selectively using the exhaust passage (first passage) for lean combustion and the exhaust passage (second passage) for rich combustion, the atmosphere in the exhaust passage changes quickly from lean to rich, thereby shortening the rich time. Can be realized.

【0013】上記請求項3の発明を具体化するには、次
の請求項4の構成を採用するとよい。すなわち、請求項
4に記載の発明では、前記排ガス分離手段は、第1通路
と第2通路との一方を閉鎖すると共に他方を解放するた
めの切換バルブを更に備え、リーン燃焼時には第1通路
が解放、第2通路が閉鎖されるよう前記切換バルブを操
作すると共に、リッチ燃焼時には第1通路が閉鎖、第2
通路が解放されるよう前記切換バルブを操作する。
In order to embody the third aspect of the present invention, the following configuration of the fourth aspect may be adopted. That is, in the invention described in claim 4, the exhaust gas separation means further includes a switching valve for closing one of the first passage and the second passage and releasing the other, and the first passage is provided during lean combustion. The switching valve is operated so that the release and the second passage are closed, and the first passage is closed and the second passage is closed during the rich combustion.
The switching valve is operated so that the passage is released.

【0014】請求項5に記載の発明では、リーン燃焼と
リッチ燃焼との切り換え時において、排ガス輸送遅れに
相当する時間だけ遅らせて第1通路側と第2通路側との
切り換えを実施する。この場合、排気通路内での排ガス
輸送遅れを考慮することにより、NOx 触媒付近での排
ガスのリーン→リッチ切り換えを適切且つ迅速に行うこ
とができる。
According to the fifth aspect of the invention, when switching between the lean combustion and the rich combustion, the switching between the first passage side and the second passage side is performed with a delay corresponding to a delay corresponding to the exhaust gas transport delay. In this case, it is possible to appropriately and quickly perform the lean-to-rich switching of the exhaust gas in the vicinity of the NOx catalyst by considering the delay in exhaust gas transport in the exhaust passage.

【0015】また、請求項6に記載の発明では、リーン
燃焼とリッチ燃焼とを所定の時間比で実施する空燃比制
御装置に適用されるものとしている。かかる場合、既述
の如くリッチ時間が短縮されることでリーン時間も短縮
されることになる。よって、触媒劣化時や触媒温度の低
下・上昇時など、リーンNOx 触媒のリーン吸蔵能力が
低下する状態下にあっても、燃費性能を確保しつつエミ
ッションの低減効果が継続できる。
[0015] In the invention according to claim 6, the present invention is applied to an air-fuel ratio control device that performs lean combustion and rich combustion at a predetermined time ratio. In such a case, the rich time is shortened as described above, so that the lean time is also shortened. Therefore, even when the lean storage capacity of the lean NOx catalyst is reduced, such as when the catalyst is deteriorated or when the catalyst temperature is reduced or increased, the effect of reducing the emission can be continued while ensuring the fuel efficiency.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施の形態)以下、本発明を具体化した第1の
実施の形態について説明する。本実施の形態における空
燃比制御システムでは、内燃機関に供給する混合気の目
標空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定し、その目
標空燃比に基づいてリーン燃焼を行わせる、いわゆるリ
ーンバーン制御を実施する。同システムの主たる構成と
して、内燃機関の排気通路の途中にはNOx 吸蔵還元型
触媒(以下、NOx 触媒という)が設けられ、そのNO
x 触媒の上流側には限界電流式空燃比センサ(A/Fセ
ンサ)が配設されている。そして、マイクロコンピュー
タを主体とする電子制御装置(以下、ECUという)
は、前記空燃比センサによる検出結果を取り込み、その
センサ検出結果に基づいてリーン空燃比でのフィードバ
ック制御を実施する。以下、図面を用いてその詳細な構
成を説明する。
(First Embodiment) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described. In the air-fuel ratio control system according to the present embodiment, the target air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied to the internal combustion engine is set leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and lean combustion is performed based on the target air-fuel ratio. Perform control. As a main configuration of the system, a NOx storage reduction catalyst (hereinafter, referred to as a NOx catalyst) is provided in the exhaust passage of the internal combustion engine.
x A limiting current type air-fuel ratio sensor (A / F sensor) is disposed upstream of the catalyst. An electronic control unit (hereinafter, referred to as an ECU) mainly composed of a microcomputer
Captures the detection result of the air-fuel ratio sensor and performs feedback control with a lean air-fuel ratio based on the sensor detection result. Hereinafter, the detailed configuration will be described with reference to the drawings.

【0017】図1は、本実施の形態における空燃比制御
システムの概要を示す全体構成図である。図1におい
て、内燃機関は4気筒4サイクルの火花点火式エンジン
(以下、単にエンジン1という)として構成されてお
り、エンジン1には吸気管2と排気管3とが接続されて
いる。吸気管2には、アクセルペダル4に連動するスロ
ットル弁5が設けられており、同スロットル弁5の開度
はスロットル開度センサ6により検出される。また、吸
気管2のサージタンク7には吸気圧センサ8が配設され
ている。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an outline of an air-fuel ratio control system according to the present embodiment. In FIG. 1, the internal combustion engine is configured as a four-cylinder four-cycle spark ignition engine (hereinafter simply referred to as engine 1), and an intake pipe 2 and an exhaust pipe 3 are connected to the engine 1. The intake pipe 2 is provided with a throttle valve 5 linked to an accelerator pedal 4, and the opening of the throttle valve 5 is detected by a throttle opening sensor 6. Further, an intake pressure sensor 8 is provided in the surge tank 7 of the intake pipe 2.

【0018】エンジン1の気筒を構成するシリンダ9内
には図の上下方向に往復動するピストン10が配設され
ており、同ピストン10はコンロッド11を介して図示
しないクランク軸に連結されている。ピストン10の上
方にはシリンダ9及びシリンダヘッド12にて区画され
た燃焼室13が形成されており、燃焼室13は、吸気バ
ルブ14及び排気バルブ15を介して前記吸気管2及び
排気管3に連通している。
A piston 10 reciprocating in the vertical direction in the figure is disposed in a cylinder 9 constituting a cylinder of the engine 1, and the piston 10 is connected to a crankshaft (not shown) via a connecting rod 11. . A combustion chamber 13 defined by a cylinder 9 and a cylinder head 12 is formed above the piston 10. The combustion chamber 13 is connected to the intake pipe 2 and the exhaust pipe 3 via an intake valve 14 and an exhaust valve 15. Communicating.

【0019】排気管3には、排ガス中の酸素濃度(或い
は、未燃ガス中の一酸化炭素などの濃度)に比例して広
域で且つリニアな空燃比信号を出力する、限界電流式空
燃比センサからなるA/Fセンサ16が設けられてい
る。また、排気管3においてA/Fセンサ16の下流側
には、NOx 浄化機能を有するNOx 触媒19が配設さ
れている。このNOx 触媒19は、NOx 吸蔵還元型触
媒として知られており、リーン空燃比の状態下でNOx
を吸蔵し、リッチ空燃比の状態下で前記吸蔵したNOx
をCOやHCで還元し放出する。
A limiting current type air-fuel ratio, which outputs a wide-area and linear air-fuel ratio signal in proportion to the oxygen concentration in the exhaust gas (or the concentration of carbon monoxide or the like in the unburned gas), An A / F sensor 16 composed of a sensor is provided. Further, a NOx catalyst 19 having a NOx purifying function is disposed downstream of the A / F sensor 16 in the exhaust pipe 3. This NOx catalyst 19 is known as a NOx storage reduction type catalyst,
At the rich air-fuel ratio.
Is reduced and released with CO and HC.

【0020】また本実施の形態では、エンジン1の各気
筒からNOx 触媒19の直前までの区間で排気管3を分
岐させる構成を採用している。つまり、図2に示すよう
に、排気マニホールド25の分岐管25aがNOx 触媒
19の直前まで延び、その集合部25bにA/Fセンサ
16が配設されている。こうした構成によれば、各々の
気筒から排出された排ガスは排気管3内で他の気筒の排
ガスと混合されることはなく、分離されたままNOx 触
媒19に達することになる。なお本実施の形態では、前
記排気マニホールド25が請求項記載の排ガス分離手段
に相当する。
In this embodiment, the exhaust pipe 3 is branched in a section from each cylinder of the engine 1 to immediately before the NOx catalyst 19. That is, as shown in FIG. 2, the branch pipe 25a of the exhaust manifold 25 extends to just before the NOx catalyst 19, and the A / F sensor 16 is disposed in the collecting portion 25b. According to such a configuration, the exhaust gas discharged from each cylinder does not mix with the exhaust gas of the other cylinders in the exhaust pipe 3 and reaches the NOx catalyst 19 while being separated. In the present embodiment, the exhaust manifold 25 corresponds to an exhaust gas separation unit described in the claims.

【0021】また図1において、エンジン1の吸気ポー
ト17には電磁駆動式のインジェクタ18が設けられて
おり、このインジェクタ18には図示しない燃料タンク
から燃料(ガソリン)が供給される。本実施の形態で
は、吸気マニホールドの各分岐管毎に1つずつインジェ
クタ18を有するマルチポイントインジェクション(M
PI)システムが構成されている。この場合、吸気管上
流から供給される新気とインジェクタ18による噴射燃
料とが吸気ポート17にて混合され、その混合気が吸気
バルブ14の開弁動作に伴い燃焼室13内(シリンダ9
内)に流入する。
In FIG. 1, an electromagnetically driven injector 18 is provided at an intake port 17 of the engine 1, and fuel (gasoline) is supplied to the injector 18 from a fuel tank (not shown). In the present embodiment, a multipoint injection (M) having one injector 18 for each branch pipe of the intake manifold
PI) system is configured. In this case, fresh air supplied from the upstream of the intake pipe and fuel injected by the injector 18 are mixed at the intake port 17, and the air-fuel mixture is mixed in the combustion chamber 13 (in the cylinder 9) with the opening operation of the intake valve 14.
In).

【0022】シリンダヘッド12に配設された点火プラ
グ27は、イグナイタ28からの点火用高電圧により発
火する。イグナイタ28には、点火用高電圧を各気筒の
点火プラグ27に分配するためのディストリビュータ2
0が接続され、同ディストリビュータ20にはクランク
軸の回転状態に応じて720°CA毎にパルス信号を出
力する基準位置センサ21と、より細かなクランク角毎
(例えば、30°CA毎)にパルス信号を出力する回転
角センサ22とが配設されている。
The ignition plug 27 disposed on the cylinder head 12 is ignited by the ignition high voltage from the igniter 28. The igniter 28 has a distributor 2 for distributing the high ignition voltage to the ignition plug 27 of each cylinder.
0 is connected to the distributor 20, a reference position sensor 21 that outputs a pulse signal at every 720 ° CA according to the rotation state of the crankshaft, and a pulse at each finer crank angle (eg, every 30 ° CA). A rotation angle sensor 22 for outputting a signal is provided.

【0023】また、シリンダ9(ウォータジャケット)
には、冷却水温を検出するための水温センサ23が配設
されている。ECU30は、周知のマイクロコンピュー
タシステムを中心に構成され、CPU31、ROM3
2、RAM33、バックアップRAM34、A/D変換
器35、入出力インターフェース(I/O)36等を備
える。前記スロットル開度センサ6、吸気圧センサ8、
A/Fセンサ16及び水温センサ23の各検出信号は、
A/D変換器35に入力され、A/D変換された後にバ
ス37を介してCPU31に取り込まれる。また、前記
基準位置センサ21及び回転角センサ22のパルス信号
は、入出力インターフェース36及びバス37を介して
CPU31に取り込まれる。
The cylinder 9 (water jacket)
Is provided with a water temperature sensor 23 for detecting a cooling water temperature. The ECU 30 mainly includes a known microcomputer system, and includes a CPU 31, a ROM 3
2, a RAM 33, a backup RAM 34, an A / D converter 35, an input / output interface (I / O) 36, and the like. The throttle opening sensor 6, the intake pressure sensor 8,
Each detection signal of the A / F sensor 16 and the water temperature sensor 23 is
The signal is input to the A / D converter 35, A / D converted, and taken into the CPU 31 via the bus 37. The pulse signals from the reference position sensor 21 and the rotation angle sensor 22 are taken into the CPU 31 via the input / output interface 36 and the bus 37.

【0024】CPU31は、前記各センサの検出信号に
基づいてスロットル開度TH、吸気圧PM、空燃比(A
/F)、冷却水温Tw、基準クランク位置(G信号)及
びエンジン回転数Neなどのエンジン運転状態を検知す
る。また、CPU31は、エンジン運転状態に基づいて
燃料噴射量や点火時期等の制御信号を演算し、その制御
信号をインジェクタ18やイグナイタ28に出力する。
The CPU 31 determines the throttle opening TH, the intake pressure PM, and the air-fuel ratio (A
/ F), a coolant temperature Tw, a reference crank position (G signal), and an engine operation state such as an engine speed Ne are detected. Further, the CPU 31 calculates a control signal such as a fuel injection amount and an ignition timing based on an engine operating state, and outputs the control signal to the injector 18 and the igniter 28.

【0025】次に、上記の如く構成される空燃比制御シ
ステムの作用を説明する。図3は、CPU31により実
行される燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートで
あり、本ルーチンは各気筒の燃料噴射毎(本実施の形態
では180°CA毎)に実行される。
Next, the operation of the air-fuel ratio control system configured as described above will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a fuel injection control routine executed by the CPU 31. This routine is executed every fuel injection of each cylinder (in this embodiment, every 180 ° CA).

【0026】さて、図3のルーチンがスタートすると、
CPU31は、先ずステップ101でエンジン運転状態
を表すセンサ検出結果(エンジン回転数Ne、吸気圧P
M、冷却水温Tw等)を読み込み、続くステップ102
でROM32内に予め格納されている基本噴射マップを
用いてその時々のエンジン回転数Ne及び吸気圧PMに
応じた基本噴射量Tpを算出する。また、CPU31
は、ステップ103で周知の空燃比F/B条件が成立し
ているか否かを判別する。ここで、空燃比F/B条件と
は、冷却水温Twが所定温度以上であること、高回転・
高負荷状態でないこと、A/Fセンサ16が活性状態に
あることなどを含む。
Now, when the routine of FIG. 3 starts,
First, in step 101, the CPU 31 detects the sensor detection result indicating the engine operating state (the engine speed Ne, the intake pressure P
M, cooling water temperature Tw, etc.) and the following step 102
Calculates the basic injection amount Tp according to the engine speed Ne and the intake pressure PM at that time using the basic injection map stored in the ROM 32 in advance. Also, the CPU 31
Determines whether or not the well-known air-fuel ratio F / B condition is satisfied in step 103. Here, the air-fuel ratio F / B condition means that the cooling water temperature Tw is equal to or higher than a predetermined temperature, that the high-
This includes not being in a high load state, and that the A / F sensor 16 is in an active state.

【0027】ステップ103が否定判別されれば(F/
B条件不成立の場合)、CPU31は、ステップ104
に進んで空燃比補正係数FAFを「1.0」とする。F
AF=1.0とすることは、空燃比がオープン制御され
ることを意味する。また、ステップ103が肯定判別さ
れれば(F/B条件成立の場合)、CPU31は、ステ
ップ200に進んで目標空燃比λTGの設定処理を実施
する。目標空燃比λTGの設定処理は後述する図4のル
ーチンに従い行われる。
If the determination in step 103 is negative, (F /
If the condition B is not satisfied), the CPU 31 proceeds to step 104
To set the air-fuel ratio correction coefficient FAF to "1.0". F
Setting AF = 1.0 means that the air-fuel ratio is open-controlled. If an affirmative determination is made in step 103 (if the F / B condition is satisfied), the CPU 31 proceeds to step 200 and performs a process of setting the target air-fuel ratio λTG. The process of setting the target air-fuel ratio λTG is performed according to the routine of FIG.

【0028】その後、CPU31は、ステップ105で
その時々の実際の空燃比λ(センサ計測値)と目標空燃
比λTGとの偏差に基づいて空燃比補正係数FAFを設
定する。本実施の形態では、現代制御理論に基づく空燃
比F/B制御を実施することとしており、そのF/B制
御に際し、A/Fセンサ16の検出結果を目標空燃比に
一致させるための空燃比補正係数FAFを次の(1),
(2)式を用いて算出する。なお、このFAF値の設定
手順については特開平1−110853号公報に詳細に
開示されている。
Thereafter, in step 105, the CPU 31 sets an air-fuel ratio correction coefficient FAF based on the deviation between the actual air-fuel ratio λ (sensor measurement value) at that time and the target air-fuel ratio λTG. In the present embodiment, the air-fuel ratio F / B control based on the modern control theory is performed. In the F / B control, the air-fuel ratio for matching the detection result of the A / F sensor 16 to the target air-fuel ratio is set. The correction coefficient FAF is calculated by the following (1),
It is calculated using equation (2). The setting procedure of the FAF value is disclosed in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-110853.

【0029】 FAF=K1 ・λ+K2 ・FAF1 + ・・・+Kn+1 ・FAFn +ZI …(1) ZI=ZI1 +Ka・(λTG−λ) …(2) 上記(1),(2)式において、λはA/Fセンサ16
による限界電流の空燃比変換値を、K1 〜Kn+1 はF/
B定数を、ZIは積分項を、Kaは積分定数をそれぞれ
表す。また、添字1〜n+1はサンプリング開始からの
制御回数を示す変数である。
FAF = K1 · λ + K2 · FAF1 +... + Kn + 1 FAFn + ZI (1) ZI = ZI1 + Ka · (λTG−λ) (2) In the above equations (1) and (2), λ Is the A / F sensor 16
The converted value of the air-fuel ratio of the limiting current by K1 to Kn + 1 is F /
B represents a constant, ZI represents an integral term, and Ka represents an integral constant. The subscripts 1 to n + 1 are variables indicating the number of times of control since the start of sampling.

【0030】FAF値の設定後、CPU31は、ステッ
プ106で次の(3)式を用い、基本噴射量Tp、空燃
比補正係数FAF及びその他の補正係数FALL(水
温、エアコン負荷等の各種補正係数)から最終の燃料噴
射量TAUを算出する。
After setting the FAF value, the CPU 31 uses the following equation (3) in step 106 to calculate the basic injection amount Tp, the air-fuel ratio correction coefficient FAF, and other correction coefficients FALL (variable correction coefficients such as water temperature and air conditioner load). )) To calculate the final fuel injection amount TAU.

【0031】 TAU=Tp・FAF・FALL …(3) 燃料噴射量TAUの算出後、CPU31は、そのTAU
値に相当する制御信号をインジェクタ18に出力して本
ルーチンを一旦終了する。
TAU = Tp · FAF · FALL (3) After calculating the fuel injection amount TAU, the CPU 31 calculates the TAU.
A control signal corresponding to the value is output to the injector 18, and this routine is once ended.

【0032】次に、上記ステップ200の処理に相当す
るλTG設定ルーチンについて、図4を用いて説明す
る。なお当該ルーチンでは、リーン燃焼の実施途中にお
いて一時的にリッチ燃焼が実施されるよう、目標空燃比
λTGが適宜設定される。すなわち本実施の形態では、
燃料噴射毎に計数される周期カウンタの値を基に、「1
00:1」程度の時間比となるようにリーン時間TLと
リッチ時間TRとが設定され、それら各時間TL,TR
に応じてリーン燃焼とリッチ燃焼とが交互に実施され
る。
Next, a λTG setting routine corresponding to the processing in step 200 will be described with reference to FIG. In this routine, the target air-fuel ratio λTG is appropriately set so that rich combustion is temporarily performed during execution of lean combustion. That is, in the present embodiment,
Based on the value of the cycle counter counted for each fuel injection, "1
The lean time TL and the rich time TR are set so as to have a time ratio of about 00: 1, and the respective time TL, TR
, The lean combustion and the rich combustion are performed alternately.

【0033】図4において、CPU31は、先ずステッ
プ201で周期カウンタの値が所定のリーン時間TLに
相当する値に達したか否かを判別する。周期カウンタ<
TLの場合(ステップ201がNOの場合)、CPU3
1はステップ202に進み、その時々のエンジン回転数
Ne及び吸気圧PMに基づき、目標空燃比λTGをリー
ン制御値として設定する。このとき、λTG値は例えば
図5に示す目標空燃比マップを検索して求められ、λT
G値として例えばA/F=20〜23に相当する値が設
定される(但し、定常運転時でないなどリーン燃焼の実
施条件が不成立の場合にはストイキ近傍でλTG値が設
定される)。
In FIG. 4, the CPU 31 first determines in step 201 whether or not the value of the cycle counter has reached a value corresponding to a predetermined lean time TL. Period counter <
In the case of TL (NO in step 201), the CPU 3
1 proceeds to step 202, and sets the target air-fuel ratio λTG as a lean control value based on the engine speed Ne and the intake pressure PM at that time. At this time, the λTG value is obtained by searching a target air-fuel ratio map shown in FIG.
A value corresponding to, for example, A / F = 20 to 23 is set as the G value (however, when the condition for performing the lean combustion is not satisfied, such as when the engine is not in a steady operation, the λTG value is set near the stoichiometric value).

【0034】その後、CPU31は、ステップ203で
周期カウンタを「1」インクリメントし、元の図3のル
ーチンに戻る。かかる場合、上述のステップ202で設
定したλTG値が前記図3のステップ105でFAF値
の演算に用いられ、このFAF値により空燃比がリーン
制御される。
Thereafter, the CPU 31 increments the cycle counter by "1" at step 203, and returns to the original routine of FIG. In such a case, the λTG value set in step 202 described above is used in the calculation of the FAF value in step 105 of FIG. 3 described above, and the air-fuel ratio is lean-controlled by the FAF value.

【0035】また、周期カウンタ≧TLの場合(ステッ
プ201がYESの場合)、CPU31はステップ20
4に進み、目標空燃比λTGをリッチ制御値として設定
する。このとき、λTG値は、リッチ領域での固定値と
してもよいし、エンジン回転数Neや吸気圧PMに基づ
きマップ検索して可変に設定するようにしてもよい。マ
ップ検索を行う場合、エンジン回転数Neが高いほど又
は吸気圧PMが高いほど、そのリッチ度合が強くなるよ
うλTG値が設定される。
If the cycle counter ≧ TL (YES in step 201), the CPU 31 proceeds to step 20
Proceeding to 4, the target air-fuel ratio λTG is set as a rich control value. At this time, the λTG value may be a fixed value in a rich region, or may be variably set by searching a map based on the engine speed Ne and the intake pressure PM. When performing a map search, the λTG value is set such that the richer the engine speed Ne or the intake pressure PM, the higher the richness.

【0036】その後、CPU31は、ステップ205で
周期カウンタの値が所定のリーン時間TLとリッチ時間
TRとの合計時間「TL+TR」に相当する値に達した
か否かを判別する。周期カウンタ<TL+TRの場合
(ステップ205がNOの場合)、CPU31は、ステ
ップ203で周期カウンタを「1」インクリメントして
その後元の図3のルーチンに戻る。かかる場合、上述の
ステップ204で設定したλTG値が前記図3のステッ
プ105でFAF値の演算に用いられ、このFAF値に
より空燃比がリッチ制御される。
Thereafter, the CPU 31 determines in step 205 whether or not the value of the cycle counter has reached a value corresponding to the total time "TL + TR" of the predetermined lean time TL and the rich time TR. If cycle counter <TL + TR (NO in step 205), the CPU 31 increments the cycle counter by “1” in step 203, and then returns to the original routine of FIG. In such a case, the λTG value set in step 204 described above is used in the calculation of the FAF value in step 105 in FIG.

【0037】一方、周期カウンタ≧TL+TRの場合
(ステップ205がYESの場合)、CPU31は、ス
テップ206で周期カウンタを「0」にクリアしてその
後元の図3のルーチンに戻る。次回の処理時には、CP
U31はステップ201を否定判別し(周期カウンタ<
TL)、リーン制御を再開する。
On the other hand, if the cycle counter ≧ TL + TR (YES in step 205), the CPU 31 clears the cycle counter to “0” in step 206, and thereafter returns to the original routine of FIG. At the next processing, CP
U31 makes a negative determination in step 201 (cycle counter <
TL), the lean control is restarted.

【0038】図6は、上記図3及び図4のルーチンによ
る制御動作を説明するためのタイムチャートである。図
6において、周期カウンタ=0〜TLの期間では、空燃
比がリーン制御される。また、周期カウンタ=TL〜T
L+TRの期間では、空燃比がリッチ制御される。こう
して、リーン制御とリッチ制御とが所定周期で繰り返し
実施される。かかる場合、前記図2の排気管構成図に示
すように、排気マニホールド25の分岐管25aがNO
x 触媒19の直前まで延びている。そのため、各々の気
筒から排出された排ガスは排気管3内で他の気筒の排ガ
スと混合されにくく、リーン制御とリッチ制御との切り
換え時において、各分岐管25a内の排ガスが素早くリ
ッチ雰囲気に或いはリーン雰囲気に切り換えられる。
FIG. 6 is a time chart for explaining the control operation according to the routines of FIGS. 3 and 4. In FIG. 6, during the period of the period counter = 0 to TL, the air-fuel ratio is lean-controlled. Also, the cycle counter = TL to T
During the period of L + TR, the air-fuel ratio is richly controlled. Thus, the lean control and the rich control are repeatedly performed at a predetermined cycle. In such a case, as shown in the exhaust pipe configuration diagram of FIG.
x Extends to just before catalyst 19. Therefore, the exhaust gas discharged from each cylinder is less likely to be mixed with the exhaust gas of the other cylinders in the exhaust pipe 3, and when switching between the lean control and the rich control, the exhaust gas in each branch pipe 25a quickly becomes a rich atmosphere. Switch to lean atmosphere.

【0039】つまり、リッチ燃焼への切り換え時を考え
ると、各気筒に接続された分岐管25a内は、1気筒ず
つリッチ雰囲気に切り換わる。このとき、直前の燃焼気
筒がリーン燃焼であってもリッチ燃焼に切り換わった直
後にはリーン燃焼時の排ガスとリッチ燃焼時の排ガスと
の混合が抑制され、その排気管3内がいち早くリッチ雰
囲気となる。そして、リッチ雰囲気の排ガスがNOx 触
媒19に給送され、これによりNOx 触媒19の吸蔵N
Ox が放出される。こうした理由から、本実施の形態で
は従来装置に比べてリッチ時間の短縮が可能となる。
That is, considering the switching to the rich combustion, the inside of the branch pipe 25a connected to each cylinder is switched to the rich atmosphere one cylinder at a time. At this time, even when the immediately preceding combustion cylinder is switched to the rich combustion, immediately after the switching to the rich combustion, the mixing of the exhaust gas during the lean combustion and the exhaust gas during the rich combustion is suppressed, and the inside of the exhaust pipe 3 quickly becomes rich atmosphere. Becomes Then, the exhaust gas in the rich atmosphere is fed to the NOx catalyst 19, whereby the NOx stored in the NOx catalyst 19 is stored.
Ox is released. For this reason, in the present embodiment, the rich time can be reduced as compared with the conventional device.

【0040】以上詳述した本実施の形態によれば、以下
に示す効果が得られる。 (a)本実施の形態では、リーン燃焼時の排ガスとリッ
チ燃焼時の排ガスとが混合しないように、各々の排ガス
を排気管3内で分離させることとした。具体的には、エ
ンジン1の各気筒から延びる排気通路(排気マニホール
ド25の分岐管25a)を、NOx 触媒19の直前まで
の間で互いに分離して構成した。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained. (A) In the present embodiment, each exhaust gas is separated in the exhaust pipe 3 so that the exhaust gas during the lean combustion and the exhaust gas during the rich combustion do not mix. Specifically, the exhaust passages (branch pipes 25a of the exhaust manifold 25) extending from the respective cylinders of the engine 1 are separated from each other up to immediately before the NOx catalyst 19.

【0041】要するに、従来既存の装置のように排気通
路内で全気筒の排ガスが混合される場合、リーン燃焼か
らリッチ燃焼への切り換え時に排気通路内が直ぐにはリ
ッチ雰囲気に切り換わらない。これに対し本実施の形態
の構成では、リーン燃焼時の排ガスとリッチ燃焼時の排
ガスとが分離されてNOx 触媒19に給送される。その
ため、リッチ燃焼への切り換え時に排気管3内の排ガス
が素早くリッチ雰囲気(所望の空燃比)に切り換わり、
リッチ時間を短縮することが可能となる。その結果、リ
ッチ時間を必要最小限に短くし、燃費の改善やトルク変
動の抑制を図ることができる。
In short, when exhaust gases of all cylinders are mixed in the exhaust passage as in a conventional apparatus, the exhaust passage is not immediately switched to the rich atmosphere when switching from lean combustion to rich combustion. On the other hand, in the configuration of the present embodiment, the exhaust gas at the time of lean combustion and the exhaust gas at the time of rich combustion are separated and fed to the NOx catalyst 19. Therefore, when switching to rich combustion, the exhaust gas in the exhaust pipe 3 is quickly switched to a rich atmosphere (a desired air-fuel ratio),
The rich time can be reduced. As a result, the rich time can be shortened to a necessary minimum, and the fuel efficiency can be improved and the torque fluctuation can be suppressed.

【0042】図7は、1回当たりのリッチ時間とその時
々のトルク変動との関係を示す実験データである。同図
によれば、リッチ時間が短いほどルク変動が抑制される
ことが分かる。
FIG. 7 is experimental data showing the relationship between the rich time per operation and the torque fluctuation at each time. According to the figure, it can be seen that the shorter the rich time, the more the fluctuation of the value is suppressed.

【0043】(b)また、本実施の形態における空燃比
制御システムでは、リーン燃焼とリッチ燃焼とを所定の
時間比(例えば、100:1)で実施するようにした。
そのため、既述の如くリッチ時間が短縮されることでリ
ーン時間も短縮されることになる。よって、触媒劣化時
や触媒温度の低下・上昇時など、NOx 触媒19のリー
ン吸蔵能力が低下する状態下にあっても、燃費性能を確
保しつつエミッションの低減効果が継続できる。
(B) In the air-fuel ratio control system according to the present embodiment, the lean combustion and the rich combustion are performed at a predetermined time ratio (for example, 100: 1).
Therefore, the lean time is shortened by shortening the rich time as described above. Therefore, even when the lean storage capacity of the NOx catalyst 19 is reduced, such as when the catalyst is deteriorated or when the catalyst temperature is decreased or increased, the effect of reducing the emission can be continued while ensuring the fuel efficiency.

【0044】(第2の実施の形態)次に、本発明におけ
る第2の実施の形態を図8〜図11を用いて説明する。
但し、第2の実施の形態の構成において、上述した第1
の実施の形態と同等であるものについては図面に同一の
記号を付すと共にその説明を簡略化する。そして、以下
には第1の実施の形態との相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
However, in the configuration of the second embodiment, the first
The same reference numerals are given to the same components in the drawings and the description is simplified. The following description focuses on differences from the first embodiment.

【0045】つまり、上記第1の実施の形態では、各気
筒から延びる排気管をNOx 触媒19の直前まで分岐
し、それにより各気筒の排ガスの混合を防止していたが
(前記図2参照)、本実施の形態では、この構成を以下
のように変更する。つまり、本実施の形態では、エンジ
ン排気管3を図8のように構成する。図8では、排気マ
ニホールド41の下流側において、NOx 触媒19の直
前まで延びる排気通路42が接続されており、その排気
通路42は仕切部43により2つに区画されている。本
実施の形態では、仕切部43により区画された排気通路
42の一方を「排気第1通路44」と言い、他方を「排
気第2通路45」と言う。排気第1通路44と排気第2
通路45は、その断面形状が同じであって、形状抵抗は
同等であるとする。
That is, in the first embodiment, the exhaust pipe extending from each cylinder is branched to just before the NOx catalyst 19, thereby preventing the exhaust gas from each cylinder from being mixed (see FIG. 2). In the present embodiment, this configuration is changed as follows. That is, in the present embodiment, the engine exhaust pipe 3 is configured as shown in FIG. In FIG. 8, an exhaust passage 42 extending immediately before the NOx catalyst 19 is connected downstream of the exhaust manifold 41, and the exhaust passage 42 is divided into two by a partition 43. In the present embodiment, one of the exhaust passages 42 partitioned by the partition portion 43 is referred to as an “exhaust first passage 44”, and the other is referred to as an “exhaust second passage 45”. Exhaust first passage 44 and exhaust second
The passage 45 has the same cross-sectional shape and the same shape resistance.

【0046】また、排気第1通路44と排気第2通路4
5の上流部には、排気切換バルブ46が設けられ、同バ
ルブ46の切換動作により各通路44,45が選択的に
開閉されるようになっている。排気切換バルブ46は、
アクチュエータ47により第1通路側又は第2通路側に
駆動され、排気切換バルブ46が第2通路側に切り換え
られると、排気第1通路44が解放されると共に排気第
2通路45が閉鎖される(図8の実線の状態)。また、
排気切換バルブ46が第1通路側に切り換えられると、
排気第1通路44が閉鎖されると共に排気第2通路45
が解放される(図8の二点鎖線の状態)。
The first exhaust passage 44 and the second exhaust passage 4
An exhaust switching valve 46 is provided upstream of 5, and the passages 44 and 45 are selectively opened and closed by the switching operation of the valve 46. The exhaust switching valve 46 is
When driven by the actuator 47 to the first passage side or the second passage side and the exhaust switching valve 46 is switched to the second passage side, the exhaust first passage 44 is released and the exhaust second passage 45 is closed ( The state of the solid line in FIG. 8). Also,
When the exhaust switching valve 46 is switched to the first passage side,
The exhaust first passage 44 is closed and the exhaust second passage 45 is closed.
Is released (the state shown by the two-dot chain line in FIG. 8).

【0047】図9は、前記排気切換バルブ46を切換動
作させるためのバルブ切換ルーチンを示すフローチャー
トであって、同ルーチンはCPU31により例えば4m
s周期で実行される。
FIG. 9 is a flowchart showing a valve switching routine for switching the exhaust switching valve 46. This routine is executed by the CPU 31 for example at 4 m.
It is executed in s cycles.

【0048】さて、図9のルーチンがスタートすると、
CPU31は、先ずステップ301で今現在、リーン制
御中であるか否かを判別する。リーン制御中であれば、
CPU31はステップ302に進み、前回の処理がリッ
チ制御であったか否かを判別する。また、今現在がリー
ン制御中でなければ、CPU31はステップ303に進
み、前回の処理がリーン制御であったか否かを判別す
る。
Now, when the routine of FIG. 9 starts,
First, in step 301, the CPU 31 determines whether or not the lean control is currently being performed. During lean control,
The CPU 31 proceeds to step 302 and determines whether or not the previous processing was rich control. If the lean control is not currently being performed, the CPU 31 proceeds to step 303 to determine whether or not the previous process was the lean control.

【0049】かかる場合、(1)リーン制御が継続され
ていれば、ステップ301がYES,ステップ302が
NOに、(2)リッチ制御が継続されていれば、ステッ
プ301,303が共にNOに、(3)リーン制御から
リッチ制御への切り換え時であれば、ステップ301が
NO,ステップ303がYESに、(4)リッチ制御か
らリーン制御への切り換え時であれば、ステップ30
1,302が共にYESに、それぞれなる。
In this case, if (1) the lean control is continued, step 301 is YES, step 302 is NO, and (2) if rich control is continued, both steps 301 and 303 are NO. (3) If switching from lean control to rich control, step 301 is NO, step 303 is YES, and (4) if switching from rich control to lean control, step 30
1302 are both YES.

【0050】上記(1)の場合、CPU31はステップ
305に進み、カウンタを「1」デクリメントする。な
おこのとき、カウンタの値がマイナス値にならないよう
当該カウンタ値を「0」でガードしておく。その後、C
PU31は、ステップ306でカウンタの値が「0」で
あるか否かを判別する。そしてCPU31は、カウンタ
=0であれば、ステップ307で前記図8の排気第1通
路44が解放されるよう排気切換バルブ46を操作し、
カウンタ≠0であれば、ステップ308で排気第2通路
45が解放されるよう排気切換バルブ46を操作する。
排気切換バルブ46の操作後、CPU31は本ルーチン
を一旦終了する。
In the case of (1), the CPU 31 proceeds to step 305, and decrements the counter by "1". At this time, the counter value is guarded by “0” so that the counter value does not become a negative value. Then, C
The PU 31 determines in step 306 whether the value of the counter is “0”. If the counter is 0, the CPU 31 operates the exhaust switching valve 46 so that the exhaust first passage 44 in FIG.
If the counter is $ 0, the exhaust switching valve 46 is operated in step 308 so that the second exhaust passage 45 is released.
After the operation of the exhaust switching valve 46, the CPU 31 once ends the present routine.

【0051】また、上記(2)の場合、CPU31はス
テップ309に進み、カウンタを「1」デクリメントす
る。なおこのとき、カウンタの値がマイナス値にならな
いよう当該カウンタ値を「0」でガードしておく。その
後、CPU31は、ステップ310でカウンタの値が
「0」であるか否かを判別する。そしてCPU31は、
カウンタ=0であれば、ステップ312で排気第2通路
45が解放されるよう排気切換バルブ46を操作し、カ
ウンタ≠0であれば、ステップ311で排気第1通路4
4が解放されるよう排気切換バルブ46を操作する。排
気切換バルブ46の操作後、CPU31は本ルーチンを
一旦終了する。
In the case of the above (2), the CPU 31 proceeds to step 309 and decrements the counter by "1". At this time, the counter value is guarded by “0” so that the counter value does not become a negative value. Thereafter, the CPU 31 determines in step 310 whether the value of the counter is “0”. And the CPU 31
If the counter is 0, the exhaust switching valve 46 is operated so that the exhaust second passage 45 is released in step 312, and if the counter is 0, the exhaust first passage 4 is released in step 311.
The exhaust switching valve 46 is operated so that the valve 4 is released. After the operation of the exhaust switching valve 46, the CPU 31 once ends the present routine.

【0052】さらに、上記(3),(4)の場合、CP
U31はステップ304に進み、カウンタに所定のカウ
ンタしきい値をセットする。このカウンタしきい値は、
排気通路内の排ガス輸送遅れを考慮して設定するのが望
ましく、本実施の形態では図10の関係に従い、エンジ
ンへの吸入空気量が多いほど同値が小さい値に設定され
る。なお、吸入空気量はその時々のエンジン回転数Ne
と吸気圧PMとから演算される。カウンタしきい値のセ
ット後、CPU31は本ルーチンを一旦終了する。
Further, in the above cases (3) and (4), the CP
U31 proceeds to step 304 and sets a predetermined counter threshold value in the counter. This counter threshold is
It is desirable to set in consideration of the exhaust gas transport delay in the exhaust passage. In the present embodiment, the same value is set to a smaller value as the intake air amount to the engine is larger, according to the relationship of FIG. The intake air amount is the engine speed Ne at that time.
And the intake pressure PM. After setting the counter threshold value, the CPU 31 ends this routine once.

【0053】次に、上記図9の動作を図11のタイムチ
ャートを用いてより具体的に説明する。図11におい
て、時刻t1以前はリーン制御が継続されており、前記
図9では、ステップ301→302→305の順に処理
が実施される。このとき、カウンタが「0」のまま保持
され、排気第1通路44を解放する位置で排気切換バル
ブ46が固定されている(図9のステップ307)。従
って、リーン燃焼の排ガスは排気第1通路44を通って
NOx 触媒19に給送される。
Next, the operation of FIG. 9 will be described more specifically with reference to the time chart of FIG. In FIG. 11, the lean control is continued before time t1, and in FIG. 9, the processing is performed in the order of steps 301 → 302 → 305. At this time, the counter is maintained at "0", and the exhaust switching valve 46 is fixed at the position where the first exhaust passage 44 is released (step 307 in FIG. 9). Therefore, the exhaust gas of the lean combustion is supplied to the NOx catalyst 19 through the first exhaust passage 44.

【0054】そして、時刻t1でそれまでのリーン制御
からリッチ制御に切り換えられると、前記図9では、ス
テップ301→303→304の順に処理が実施され、
カウンタに所定のしきい値がセットされる(図9のステ
ップ304)。
When the control is switched from the lean control to the rich control at time t1, in FIG. 9, the processing is performed in the order of steps 301 → 303 → 304.
A predetermined threshold value is set in the counter (Step 304 in FIG. 9).

【0055】その後、時刻t1〜t2ではリッチ制御が
継続される。従って、図9のステップ301→303→
309の順に処理が実施され、カウンタがカウントダウ
ンされる。そして、時刻t2でカウンタ=0になると、
排気第2通路45を解放する位置に排気切換バルブ46
が切り換えられる(図9のステップ312)。これによ
り、リッチ燃焼の排ガスは排気第2通路45を通ってN
Ox 触媒19に給送されることになる。
Thereafter, the rich control is continued from time t1 to t2. Therefore, steps 301 → 303 → of FIG.
Processing is performed in the order of 309, and the counter is counted down. Then, when the counter becomes 0 at time t2,
The exhaust switching valve 46 is set at a position where the exhaust second passage 45 is released.
Is switched (step 312 in FIG. 9). As a result, the exhaust gas of the rich combustion passes through the second exhaust passage 45 and becomes N
It is fed to the Ox catalyst 19.

【0056】また、時刻t3でリッチ制御からリーン制
御に切り換えられると、前記図9では、ステップ301
→302→304の順に処理が実施され、カウンタに所
定のしきい値がセットされる(図9のステップ30
4)。
When the control is switched from the rich control to the lean control at time t3, as shown in FIG.
Processing is performed in the order of → 302 → 304, and a predetermined threshold value is set in the counter (step 30 in FIG. 9).
4).

【0057】その後、時刻t3〜t4では、図9のステ
ップ301→302→305の順に処理が実施され、カ
ウンタがカウントダウンされる。そして、時刻t4でカ
ウンタ=0になると、再び排気第1通路44を解放する
位置に排気切換バルブ46が切り換えられる(図9のス
テップ307)。
Thereafter, from time t3 to t4, the processing is performed in the order of steps 301 → 302 → 305 in FIG. 9 and the counter is counted down. Then, when the counter becomes 0 at time t4, the exhaust switching valve 46 is switched again to the position where the first exhaust passage 44 is released (step 307 in FIG. 9).

【0058】なお本実施の形態では、前記排気第1通路
44、排気第2通路45、排気切換バルブ46の各構
成、並びに前記図9のルーチンが請求項記載の排ガス分
離手段に相当する。
In the present embodiment, each of the exhaust first passage 44, the exhaust second passage 45, and the exhaust switching valve 46, and the routine shown in FIG. 9 correspond to an exhaust gas separating means.

【0059】以上本実施の形態によれば、上記第1の実
施の形態と同様に、リッチ時間を必要最小限に短くして
燃費の改善やトルク変動の抑制を図ることができ、本発
明の目的が達せられる。すなわち本実施の形態では、リ
ーン燃焼用の排気第1通路44とリッチ燃焼用の排気第
2通路45とを排気切換バルブ46の切換動作に従い使
い分けることとした。これにより、排気管3内の雰囲気
がリーンからリッチに素早く変わり、リッチ時間の短縮
化が実現できる。
As described above, according to the present embodiment, as in the first embodiment, the rich time can be shortened to a necessary minimum to improve fuel economy and suppress torque fluctuation. Aim is achieved. That is, in the present embodiment, the exhaust first passage 44 for lean combustion and the exhaust second passage 45 for rich combustion are selectively used according to the switching operation of the exhaust switching valve 46. As a result, the atmosphere in the exhaust pipe 3 is quickly changed from lean to rich, and the rich time can be reduced.

【0060】またその他に本実施の形態では、リーン燃
焼とリッチ燃焼との切り換え時において、排ガス輸送遅
れに相当する時間だけ遅らせて排気第1通路44側と排
気第2通路45側との切り換えを実施するようにした。
この場合、排気管3内での排ガス輸送遅れを考慮するこ
とにより、NOx 触媒19付近での排ガスのリーン→リ
ッチ切り換えを適切且つ迅速に行うことができる。
Further, in this embodiment, when switching between the lean combustion and the rich combustion, the switching between the exhaust first passage 44 side and the exhaust second passage 45 side is delayed by a time corresponding to the exhaust gas transport delay. It was implemented.
In this case, lean to rich switching of the exhaust gas in the vicinity of the NOx catalyst 19 can be appropriately and promptly performed by taking into account the delay in the exhaust gas transport in the exhaust pipe 3.

【0061】なお、本発明の実施の形態は、上記以外に
次の形態にて実現できる。前記図4のλTG設定ルーチ
ンにおいて、リーン時間TLとリッチ時間TRとをエン
ジン運転状態に応じて可変に設定する。例えばエンジン
が高回転域であるほど又は高負荷域であるほど、リーン
時間TLとリッチ時間TRとを長めに設定し、逆に低回
転域であるほど又は低負荷域であるほど、リーン時間T
Lとリッチ時間TRとを短めに設定する。
The embodiment of the present invention can be realized in the following modes other than the above. In the λTG setting routine of FIG. 4, the lean time TL and the rich time TR are variably set according to the engine operating state. For example, the lean time TL and the rich time TR are set to be longer as the engine speed is higher or the load is higher, and conversely, the lean time T is lower as the engine speed is lower or the load is lower.
L and the rich time TR are set shorter.

【0062】上記第2の実施の形態では、リーン燃焼時
か或いはリッチ燃焼時かに応じて前記図8の排気第1通
路44と排気第2通路45とのいずれか一方を閉鎖し、
他方を解放したが、この構成を変更する。例えばストイ
キ燃焼が行われる場合には、両通路44,45を共に解
放させる。つまり、排気切換バルブ46を排ガスの流通
方向に対して平行になるよう調整する。こうして排気切
換バルブ46を3位置で切換操作することとしても、本
発明の目的が達せられる。
In the second embodiment, one of the exhaust first passage 44 and the exhaust second passage 45 shown in FIG. 8 is closed depending on whether the combustion is lean or rich.
Release the other, but change this configuration. For example, when stoichiometric combustion is performed, both passages 44 and 45 are released. That is, the exhaust switching valve 46 is adjusted so as to be parallel to the exhaust gas flow direction. Thus, the object of the present invention can be achieved even when the exhaust gas switching valve 46 is switched at three positions.

【0063】上記各実施の形態では、目標空燃比λTG
をリーン制御値とリッチ制御値とで切り換えることによ
り、リーン燃焼とリッチ燃焼とを行わせるようにしてい
たが、これを変更する。例えば空燃比補正係数FAFを
リーン補正側とリッチ補正側とで切り換え、それにより
リーン燃焼とリッチ燃焼とを行わせるようにしてもよ
い。
In each of the above embodiments, the target air-fuel ratio λTG
Is switched between the lean control value and the rich control value to perform the lean combustion and the rich combustion, but this is changed. For example, the air-fuel ratio correction coefficient FAF may be switched between the lean correction side and the rich correction side so that lean combustion and rich combustion are performed.

【0064】上記各実施の形態における空燃比制御シス
テムでは、現代制御理論を用い、目標空燃比と実際に検
出した空燃比(実空燃比)との偏差に応じて空燃比をフ
ィードバック制御していたが、この構成を変更する。例
えばPI制御により空燃比をフィードバック制御した
り、空燃比をオープン制御したりしてもよい。
In the air-fuel ratio control system in each of the above embodiments, the modern control theory is used to feedback-control the air-fuel ratio in accordance with the deviation between the target air-fuel ratio and the actually detected air-fuel ratio (actual air-fuel ratio). Changes this configuration. For example, feedback control of the air-fuel ratio or open control of the air-fuel ratio may be performed by PI control.

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

【図1】発明の実施の形態におけるエンジンの空燃比制
御システムの概要を示す全体構成図。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an outline of an air-fuel ratio control system for an engine according to an embodiment of the invention.

【図2】エンジン排気系の構成を概略的に示す図。FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration of an engine exhaust system.

【図3】燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。FIG. 3 is a flowchart showing a fuel injection control routine.

【図4】λTG設定ルーチンを示すフローチャート。FIG. 4 is a flowchart showing a λTG setting routine.

【図5】エンジン回転数及び吸気圧に応じてリーン目標
空燃比を設定するためのマップ。
FIG. 5 is a map for setting a lean target air-fuel ratio according to the engine speed and the intake pressure.

【図6】第1の実施の形態における作用を説明するため
のタイムチャート。
FIG. 6 is a time chart for explaining an operation in the first embodiment.

【図7】リッチ時間とその時のトルク変動との関係を示
すグラフ。
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a rich time and a torque fluctuation at that time.

【図8】第2の実施の形態において、エンジン排気系の
構成を概略的に示す図。
FIG. 8 is a diagram schematically showing a configuration of an engine exhaust system in a second embodiment.

【図9】第2の実施の形態において、バルブ切換ルーチ
ンを示すフローチャート。
FIG. 9 is a flowchart illustrating a valve switching routine according to the second embodiment.

【図10】吸入空気量とカウンタしきい値との関係を示
すグラフ。
FIG. 10 is a graph showing a relationship between an intake air amount and a counter threshold value.

【図11】第2の実施の形態における作用を説明するた
めのタイムチャート。
FIG. 11 is a time chart for explaining an operation in the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…エンジン(内燃機関)、3…排気管、19…NOx
触媒(NOx 吸蔵還元型触媒)、25…排ガス分離手段
を構成する排気マニホールド、25a…分岐管、30…
ECU(電子制御装置)、31…排ガス分離手段を構成
するCPU、42…排気通路、44…排ガス分離手段を
構成する排気第1通路、45…排ガス分離手段を構成す
る排気第2通路、46…排ガス分離手段を構成する排気
切換バルブ。
1: engine (internal combustion engine), 3: exhaust pipe, 19: NOx
Catalyst (NOx storage reduction catalyst), 25 ... Exhaust manifold constituting exhaust gas separation means, 25a ... Branch pipe, 30 ...
ECU (electronic control device), 31: CPU constituting exhaust gas separation means, 42: exhaust passage, 44: exhaust first passage constituting exhaust gas separation means, 45 ... exhaust second passage constituting exhaust gas separation means, 46 ... Exhaust switching valve that constitutes exhaust gas separation means.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】内燃機関に供給する混合気の目標空燃比を
理論空燃比よりもリーン側に設定してその目標空燃比に
基づきリーン燃焼を行わせる内燃機関の空燃比制御装置
に適用され、 リーン燃焼時に排出される排ガス中のNOx をリーンN
Ox 触媒で吸蔵し、さらに空燃比を一時的にリッチに制
御して前記吸蔵したNOx をリーンNOx 触媒から放出
するようにした内燃機関の排ガス浄化装置において、 リーン燃焼時の排ガスとリッチ燃焼時の排ガスとが混合
しないように、各々の排ガスを排気通路内で分離させる
排ガス分離手段を備えることを特徴とする内燃機関の排
ガス浄化装置。
The present invention is applied to an air-fuel ratio control device for an internal combustion engine that sets a target air-fuel ratio of an air-fuel mixture supplied to an internal combustion engine to a lean side of a stoichiometric air-fuel ratio and performs lean combustion based on the target air-fuel ratio. NOx in exhaust gas discharged during lean combustion is converted to lean N
In an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine in which the occluded NOx is stored and the air-fuel ratio is temporarily controlled to be rich to release the stored NOx from the lean NOx catalyst, the exhaust gas during lean combustion and the exhaust gas during rich combustion are removed. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, comprising: exhaust gas separating means for separating each exhaust gas in an exhaust passage so that the exhaust gas is not mixed.
【請求項2】多気筒内燃機関に適用され、 前記排ガス分離手段は、前記内燃機関の各気筒から延び
る排気通路を、前記リーンNOx 触媒の直前までの間で
互いに分離して構成してなる請求項1に記載の内燃機関
の排ガス浄化装置。
2. The exhaust gas separation means applied to a multi-cylinder internal combustion engine, wherein the exhaust passages extending from each cylinder of the internal combustion engine are separated from each other immediately before the lean NOx catalyst. Item 2. An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to item 1.
【請求項3】前記排ガス分離手段は、 前記内燃機関から延びる排気通路を分岐する第1通路と
第2通路とを備え、リーン燃焼時には前記第1通路を使
って排ガスを前記リーンNOx 触媒に給送すると共に、
リッチ燃焼時には前記第2通路を使って排ガスを前記リ
ーンNOx 触媒に給送する請求項1に記載の内燃機関の
排ガス浄化装置。
3. The exhaust gas separation means includes a first passage and a second passage branching an exhaust passage extending from the internal combustion engine, and supplies exhaust gas to the lean NOx catalyst using the first passage during lean combustion. Send it,
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein exhaust gas is supplied to the lean NOx catalyst using the second passage during rich combustion.
【請求項4】前記排ガス分離手段は、 前記第1通路と前記第2通路との一方を閉鎖すると共に
他方を解放するための切換バルブを更に備え、リーン燃
焼時には第1通路が解放、第2通路が閉鎖されるよう前
記切換バルブを操作すると共に、リッチ燃焼時には第1
通路が閉鎖、第2通路が解放されるよう前記切換バルブ
を操作する請求項3に記載の内燃機関の排ガス浄化装
置。
4. The exhaust gas separation means further comprises a switching valve for closing one of the first passage and the second passage and releasing the other, and the first passage is opened during lean combustion, and the second passage is opened during lean combustion. The switching valve is operated so that the passage is closed.
The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the switching valve is operated so that the passage is closed and the second passage is released.
【請求項5】リーン燃焼とリッチ燃焼との切り換え時に
おいて、排ガス輸送遅れに相当する時間だけ遅らせて第
1通路側と第2通路側との切り換えを実施する請求項3
又は請求項4に記載の内燃機関の排ガス浄化装置。
5. When switching between lean combustion and rich combustion, switching between the first passage side and the second passage side is performed with a delay corresponding to a time corresponding to a delay in exhaust gas transportation.
An exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 4.
【請求項6】リーン燃焼とリッチ燃焼とを所定の時間比
で実施する空燃比制御装置に適用されるものである請求
項1〜請求項5のいずれかに記載の内燃機関の排ガス浄
化装置。
6. The exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the apparatus is applied to an air-fuel ratio control device that performs lean combustion and rich combustion at a predetermined time ratio.
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