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JP2000104533A - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

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Publication number
JP2000104533A
JP2000104533A JP10275988A JP27598898A JP2000104533A JP 2000104533 A JP2000104533 A JP 2000104533A JP 10275988 A JP10275988 A JP 10275988A JP 27598898 A JP27598898 A JP 27598898A JP 2000104533 A JP2000104533 A JP 2000104533A
Authority
JP
Japan
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nox
catalyst
concentration
atmosphere
fuel injection
Prior art date
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Application number
JP10275988A
Other languages
Japanese (ja)
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JP4134398B2 (en
Inventor
Kojiro Okada
公二郎 岡田
Takashi Dougahara
隆 堂ヶ原
Yasuki Tamura
保樹 田村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
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Publication of JP2000104533A publication Critical patent/JP2000104533A/en
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Publication of JP4134398B2 publication Critical patent/JP4134398B2/en
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関に関し、NOx 触媒のNOx 放出特
性の変化に関わらず、燃費悪化を招くことなく確実にN
Ox 触媒に吸蔵されたNOx を放出還元できるようにす
る。 【解決手段】 排気空燃比を酸素濃度低下雰囲気とする
ことにより、内燃機関の排気通路内に設けたNOx 触媒
6Aに吸蔵されたNOx の放出還元を行なうが、NOx
触媒の下流に設けられたNOx センサ10により検出さ
れるNOx 触媒6Aから放出されるNOx 濃度が所定値
を下回った場合、雰囲気変更手段23により排気空燃比
を酸素濃度低下雰囲気から酸素過剰雰囲気に変更するこ
とを許可する。
(57) [Summary] [PROBLEMS] Regarding an internal combustion engine, irrespective of a change in NOx release characteristics of a NOx catalyst, N is reliably reduced without deteriorating fuel consumption.
NOx stored in the Ox catalyst can be released and reduced. SOLUTION: The NOx stored in a NOx catalyst 6A provided in an exhaust passage of an internal combustion engine is released and reduced by setting an exhaust air-fuel ratio to an atmosphere having a low oxygen concentration.
If the NOx concentration released from the NOx catalyst 6A detected by the NOx sensor 10 provided downstream of the catalyst falls below a predetermined value, the atmosphere changing means 23 changes the exhaust air-fuel ratio from an atmosphere having a low oxygen concentration to an atmosphere having an excessive oxygen. Allow to do.

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、NOx 触媒をそな
えた内燃機関に関し、特に、かかるNOx 触媒に吸蔵さ
れたNOx を放出又は還元することができる、内燃機関
に関する。
The present invention relates to an internal combustion engine provided with a NOx catalyst, and more particularly to an internal combustion engine capable of releasing or reducing NOx stored in the NOx catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、排ガス中の酸素が過剰になる酸素
過剰雰囲気でもNOx が浄化できるNOx 触媒が開発さ
れており、希薄燃焼可能な内燃機関においては、このN
Ox 触媒を設けることで希薄燃焼時のNOx を浄化する
ようにしている。このNOx 触媒の一つとして、NOx
を触媒上に吸蔵させることにより排ガス中のNOx を浄
化する吸蔵型NOx 触媒(以下、単にNOx 触媒とい
う)が開発されている。このNOx 触媒は、酸素過剰雰
囲気では、排ガス中のNOx を酸化させて硝酸塩を生成
し、これによりNOx を吸蔵する一方、酸素濃度低下雰
囲気では、NOx 触媒に吸蔵した硝酸塩と排ガス中のC
Oとを反応させて炭酸塩を生成し、これによりNOx を
放出,分解する機能を有する。もちろん、NOx 触媒の
NOx 吸蔵量には限度がある。そこで、NOx 吸蔵量が
限度を越える前に、排気空燃比をリッチにすることでN
Ox 触媒の周囲雰囲気を酸素濃度低下雰囲気にし、触媒
上に吸蔵したNOx を放出することが行なわれている。
2. Description of the Related Art At present, a NOx catalyst capable of purifying NOx even in an oxygen-excess atmosphere in which oxygen in exhaust gas is excessive has been developed.
The provision of an Ox catalyst purifies NOx during lean combustion. As one of the NOx catalysts, NOx
Oxidation type NOx catalysts (hereinafter simply referred to as NOx catalysts) have been developed which purify NOx in exhaust gas by storing NOx on the catalyst. The NOx catalyst oxidizes NOx in the exhaust gas to generate nitrate in an oxygen-excess atmosphere, thereby storing NOx. On the other hand, in an oxygen-low concentration atmosphere, the NOx catalyst stores nitrate in the exhaust gas and C in the exhaust gas.
O has the function of reacting with O to form a carbonate, thereby releasing and decomposing NOx. Of course, the NOx storage amount of the NOx catalyst has a limit. Therefore, by making the exhaust air-fuel ratio rich before the NOx storage amount exceeds the limit,
The atmosphere surrounding the Ox catalyst is changed to an atmosphere having a reduced oxygen concentration, and NOx stored on the catalyst is released.

【0003】このような技術として、特開平7−166
851号公報に開示されたものがある。この技術では、
NOx 触媒の下流にNOx センサを設け、酸素過剰雰囲
気でのNOx センサの出力に基づいてNOx 触媒の浄化
効率の低下を検出するようになっている。そして、NO
x 触媒の浄化効率が低下したときには、所定時間だけ酸
素濃度低下雰囲気にすることでNOx 触媒に吸蔵された
NOx を放出し、再びNOx 触媒によるNOx 吸蔵性能
を確保して、希薄燃焼運転時における排ガス中のNOx
の浄化機能を維持するようになっている。
[0003] As such a technique, Japanese Patent Laid-Open No. 7-166 is disclosed.
There is one disclosed in Japanese Patent No. 851. With this technology,
A NOx sensor is provided downstream of the NOx catalyst, and a decrease in the purification efficiency of the NOx catalyst is detected based on the output of the NOx sensor in an oxygen-excess atmosphere. And NO
x When the purification efficiency of the catalyst is reduced, the NOx stored in the NOx catalyst is released by setting the atmosphere to a reduced oxygen concentration for a predetermined period of time, and the NOx storage performance of the NOx catalyst is secured again, and the exhaust gas during lean burn operation is reduced. NOx in
The purifying function is maintained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、NOx
触媒のNOx の放出特性は、A/F(空燃比),排気温
度,S/V(燃焼室全表面積と燃焼室容積との比)等の
運転条件の変化や、触媒自体の劣化等により変化するも
のである。したがって、上述の従来技術のように、酸素
濃度低下雰囲気にする時間を予め設定した時間に固定し
ている場合は、NOx の放出特性の変化に対応すること
ができないという課題がある。
SUMMARY OF THE INVENTION However, NOx
The NOx emission characteristics of the catalyst change due to changes in operating conditions such as A / F (air-fuel ratio), exhaust temperature, S / V (ratio of the total surface area of the combustion chamber to the volume of the combustion chamber), and deterioration of the catalyst itself. Is what you do. Therefore, as in the above-described prior art, when the time for the oxygen-concentration-lowering atmosphere is fixed to a preset time, there is a problem that it is impossible to cope with a change in NOx emission characteristics.

【0005】つまり、酸素濃度低下雰囲気にする時間が
NOx 触媒のNOx 放出特性と対応せず不十分であった
場合には、NOx が完全に放出されないためNOx 触媒
の浄化効率が低下し、大気中へのNOx 排出量が増大し
てしまうことになる。逆に、酸素濃度低下雰囲気にする
時間が過剰であった場合には、無駄な燃料噴射を実行す
ることになり燃費悪化を招くことになってしまうのであ
る。
[0005] In other words, if the time for setting the atmosphere to a low oxygen concentration atmosphere is insufficient because it does not correspond to the NOx release characteristics of the NOx catalyst, the purification efficiency of the NOx catalyst is reduced since NOx is not completely released, and The amount of NOx emission to the air will increase. Conversely, if the time for setting the atmosphere in which the oxygen concentration is low is too long, useless fuel injection is performed, which results in deterioration of fuel efficiency.

【0006】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、NOx 触媒のNOx 放出特性の変化に関わら
ず、燃費悪化を招くことなく確実にNOx 触媒に吸蔵さ
れたNOx を放出還元できるようにした、内燃機関を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to reliably release and reduce NOx stored in a NOx catalyst without deteriorating fuel efficiency irrespective of a change in NOx release characteristics of the NOx catalyst. It is an object to provide an internal combustion engine as described above.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】このため、本発明の内燃
機関では、排気空燃比を酸素濃度低下雰囲気とすること
により、内燃機関の排気通路内に設けたNOx 触媒に吸
蔵されたNOx の放出又は還元を行なうが、NOx 触媒
の下流に設けられた状態検出手段により検出されるNO
x 放出状態と所定状態とを比較した結果にもとづいて、
雰囲気変更手段により排気空燃比を酸素濃度低下雰囲気
から酸素過剰雰囲気に変更する。
For this reason, in the internal combustion engine of the present invention, the exhaust air-fuel ratio is set to an atmosphere having a low oxygen concentration to release NOx stored in the NOx catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine. Alternatively, reduction is performed, but NO detected by state detection means provided downstream of the NOx catalyst is
x Based on the result of comparing the release state and the predetermined state,
The atmosphere changing means changes the exhaust air-fuel ratio from the oxygen-concentrated atmosphere to the oxygen-excess atmosphere.

【0008】これにより、NOx 触媒のNOx 放出特性
の変化に応じ過不足なくNOx 放出操作を行なうことが
でき、燃費悪化を招くことなく確実にNOx 触媒に吸蔵
されたNOx を放出又は還元することが可能となる。
Accordingly, the NOx releasing operation can be performed without excess or shortage according to the change in the NOx releasing characteristics of the NOx catalyst, and the NOx stored in the NOx catalyst can be reliably released or reduced without deteriorating the fuel efficiency. It becomes possible.

【0009】[0009]

【発明の実施形態】以下、図面により、本発明の実施の
形態について説明する。まず、本発明の一実施形態にか
かる内燃機関の構成の概要について説明すると、本内燃
機関は、図2(a)に示すように、4サイクルエンジン
であって、火花点火式で、且つ、燃焼室内に燃料を直接
噴射する筒内噴射型内燃機関(筒内噴射エンジン)とし
て構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, an outline of a configuration of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 2A, the internal combustion engine is a four-cycle engine, a spark ignition type, and a combustion type. It is configured as a direct injection internal combustion engine (direct injection engine) that directly injects fuel into a room.

【0010】燃焼室1には、吸気通路2および排気通路
3が連通しうるように接続されており、吸気通路2と燃
焼室1とは吸気弁4によって連通制御されるとともに、
排気通路3と燃焼室1とは排気弁5によって連通制御さ
れるようになっている。また、吸気通路2には、図示し
ないエアクリーナ及びスロットル弁が設けられており、
排気通路3には、排気浄化装置6および図示しないマフ
ラ (消音器)が設けられている。なお、9は高温センサ
であり、10はNOx センサである。
An intake passage 2 and an exhaust passage 3 are connected to the combustion chamber 1 so that they can communicate with each other. The communication between the intake passage 2 and the combustion chamber 1 is controlled by an intake valve 4.
The communication between the exhaust passage 3 and the combustion chamber 1 is controlled by an exhaust valve 5. The intake passage 2 is provided with an air cleaner and a throttle valve (not shown).
The exhaust passage 3 is provided with an exhaust purification device 6 and a muffler (muffler) not shown. 9 is a high-temperature sensor, and 10 is a NOx sensor.

【0011】また、燃焼室1の上部中央には点火プラグ
7が設けられ、燃焼室1の上部側縁にはインジェクタ8
が設けられている。このインジェクタ(燃料噴射弁)8
は、その開口を燃焼室1に臨ませるように配置されてい
る。このような構成により、図示しないスロットル弁の
開度に応じて吸入された空気は、吸気弁4の開放により
燃焼室1内に吸入され、電子制御ユニット(ECU)2
0からの信号に基づいてインジェクタ8から直接噴射さ
れた燃料と混合される。そして、点火プラグ7の適宜の
タイミングでの点火により燃焼せしめられて、エンジン
トルクを発生させたのち、燃焼室1内から排ガスとして
排気通路3へ排出され、排気浄化装置6で排ガス中のC
O,HC,NOx の3つの有害成分を浄化されてから、
マフラで消音されて大気側へ脱離されるようになってい
る。
An ignition plug 7 is provided at the upper center of the combustion chamber 1, and an injector 8 is provided at an upper side edge of the combustion chamber 1.
Is provided. This injector (fuel injection valve) 8
Are arranged so that the opening faces the combustion chamber 1. With such a configuration, the air drawn in according to the opening of the throttle valve (not shown) is drawn into the combustion chamber 1 by opening the intake valve 4, and the electronic control unit (ECU) 2
On the basis of the signal from 0, the fuel is mixed with the fuel directly injected from the injector 8. Then, the ignition plug 7 is ignited at an appropriate timing to generate combustion, and after generating an engine torque, is discharged from the combustion chamber 1 as exhaust gas to the exhaust passage 3.
O, HC, since the purifying three harmful components NO x,
The sound is muted by the muffler and desorbed to the atmosphere.

【0012】排気浄化装置6は、吸蔵型NOx 触媒(以
下、単にNOx 触媒という)6Aと2つの三元触媒6
B,6Cとから構成されている。つまり、空燃比がリー
ンの場合は、排ガス中にはCO,HCはほとんど含まれ
ない一方でNOx 濃度は急増するものの酸素過剰雰囲気
の場合は三元触媒ではNOx を浄化できないため、この
NOx については、酸素過剰雰囲気で機能するNOx
媒6Aにより吸蔵し、理論空燃比下では三元触媒6B,
6Cの三元機能により排ガス中のCO,HC,NOx
浄化するようになっているのである。
The exhaust gas purifying device 6 includes a storage NO x catalyst (hereinafter simply referred to as NO x catalyst) 6A and two three-way catalysts 6A.
B, 6C. That is, since the air-fuel ratio is in the case of lean, the flue gas CO, HC can not be purified to NO x in the three-way catalyst when the oxygen-excess atmosphere what concentration of NO x is to be rapidly while hardly contained, the NO x is occluded by the NO x catalyst 6A that functions in an oxygen-excess atmosphere, and under a stoichiometric air-fuel ratio, the three-way catalyst 6B,
The three-way function of 6C is has become so purifies CO in the exhaust gas, HC, and NO x.

【0013】また、一方の三元触媒6Cは、NOx 触媒
6Aよりも上流側に配置され、フロント触媒として機能
するようになっている。このフロント触媒は、エンジン
の冷態始動時に、より高温の排ガスを受けていち早く活
性して、HCをはじめとする排ガス成分を浄化する。な
お、三元触媒6Cの配置は、図2(a)に示すように、
NOx 触媒6A,三元触媒6Bとは別個にエンジン本体
に近接して配置してもよく、図2(b)に示すように、
NOx 触媒6A,三元触媒6Bと一体に並べて配置して
もよい。
Further, one of the three-way catalyst. 6C, than the NO x catalyst 6A is disposed on the upstream side, so as to function as a front catalyst. The front catalyst receives a higher temperature exhaust gas at the time of cold start of the engine, and is activated immediately to purify HC and other exhaust gas components. In addition, the arrangement of the three-way catalyst 6C is as shown in FIG.
The NO x catalyst 6A, may be arranged in proximity to separately engine body and the three-way catalyst 6B, as shown in FIG. 2 (b),
The NO x catalyst 6A, may be arranged integrally with the three-way catalyst 6B.

【0014】また、三元触媒6BはNOx 触媒6Aと一
体化したものでもよい。すなわち、NOx 触媒6Aに三
元機能も持たせるようにしてもよい。なお、この場合は
NO x センサ10は該一体化された触媒の下流に配置さ
れる。ところで、NOx 触媒6Aは、NOx を吸蔵し続
けているとやがて飽和状態に達し、吸蔵しきれなくなっ
たNOx は大気中に放出されてしまうことになる。そこ
で、NOx 触媒6Aが飽和状態に達したときは、吸蔵さ
れたNOx を一度放出してやる必要があるが、このNO
x の放出は、NOx 触媒6Aの周囲雰囲気を酸素濃度低
下雰囲気(還元雰囲気)とすることで吸蔵されているN
x をNO2 として脱離させ、さらに、HC,CO(還
元剤)の供給によりNO2 を還元してN 2 として排出す
ることにより行なうようになっている。
The three-way catalyst 6B has NOxCatalyst 6A and one
It may be embodied. That is, NOxThree for catalyst 6A
The original function may be provided. In this case,
NO xSensor 10 is located downstream of the integrated catalyst.
It is. By the way, NOxThe catalyst 6A is NOxContinue to occlude
Saturates soon after it is burnt
NOxWill be released into the atmosphere. There
And NOxWhen the catalyst 6A reaches the saturated state,
NOxMust be released once, but this NO
xRelease is NOxThe atmosphere around the catalyst 6A has a low oxygen concentration.
N stored in the lower atmosphere (reducing atmosphere)
OxNOTwoAnd then HC, CO (return
NO by supply of base agent)TwoTo reduce N TwoDischarge as
By doing it.

【0015】ここで、本内燃機関におけるNOx 触媒6
AからのNOx の放出について、さらに詳しく説明す
る。本内燃機関のような筒内噴射エンジンでは、燃料噴
射の態様として、上述の層状超リーン燃焼によるリーン
運転を実現し燃費を向上させるために圧縮行程中で燃料
噴射を行なう後期噴射モード(圧縮リーンモード)と、
予混合燃焼によるリーン運転を実現し、緩加速による出
力を得るために吸気行程中に燃料噴射を行なう前期噴射
モード(吸気リーンモード)と、予混合燃焼によるスト
イキオ運転を実現し、前期噴射モードよりも出力を向上
させるために吸気行程中に燃料噴射を行なうストイキオ
モードと、予混合燃焼によるリッチ運転を実現し、スト
イキオ運転モードよりも出力を向上させるエンリッチモ
ードとが設けられており、エンジンの運転状態に応じて
切り換えられるようになっている。
Here, the NO x catalyst 6 in the internal combustion engine
The release of NO x from A will be described in more detail. In a direct injection engine such as the internal combustion engine, as a mode of fuel injection, a late injection mode (compression lean) in which fuel injection is performed during a compression stroke in order to realize lean operation by the above-described stratified super-lean combustion and improve fuel efficiency. Mode) and
Achieved lean operation by premixed combustion and fuel injection during the intake stroke in order to obtain output by slow acceleration (intake lean mode), and stoichiometric operation by premixed combustion to achieve lean operation. In order to improve the output, a stoichiometric mode in which fuel is injected during the intake stroke and an enrich mode in which rich operation by premixed combustion is realized and the output is improved more than in the stoichiometric operation mode are provided. It can be switched according to the operating state.

【0016】そして、前述のような各リーン運転のもと
では、NOx 触媒6Aの周囲は酸素過剰雰囲気になって
いるので、NOx 触媒6Aには希薄燃焼により生じたN
xが吸蔵されていくが、こうして吸蔵されたNOx は
酸素濃度低下雰囲気下で放出,還元されるので、NOx
触媒6Aに吸蔵されたNOx を放出するために、排気通
路を酸素濃度低下雰囲気にする雰囲気変更手段23がそ
なえられている。この雰囲気変更手段23は、燃料噴射
制御を利用して酸素濃度低下雰囲気をつくるようになっ
ている。
[0016] Then, under the lean operation as described above, since the periphery of the NO x catalyst 6A is in the oxygen excessive atmosphere, the the NO x catalyst 6A produced by lean combustion N
O x is stored, and the NO x thus stored is released and reduced in an atmosphere having a reduced oxygen concentration.
In order to release the NOx stored in the catalyst 6A, an atmosphere changing means 23 for changing the exhaust passage to an atmosphere having a reduced oxygen concentration is provided. This atmosphere changing means 23 is adapted to create an atmosphere having a reduced oxygen concentration by utilizing fuel injection control.

【0017】つまり、本内燃機関のECU20には、図
1の機能ブロック図に示すように、モード選択手段24
と燃料噴射制御手段25とが設けられている。モード選
択手段24では、エンジン回転数Ne及び平均有効圧力
Peに応じて上述のような各モードの中から一つを選択
するようになっている。また、燃料噴射制御手段25に
は、エンジン出力を得るための通常の燃焼を行なうべく
燃料を噴射する通常燃料噴射制御手段26と、酸素濃度
低下雰囲気をつくるための追加燃料噴射制御手段27と
がそなえられている。
That is, as shown in the functional block diagram of FIG.
And fuel injection control means 25 are provided. The mode selecting means 24 selects one of the above modes according to the engine speed Ne and the average effective pressure Pe. The fuel injection control means 25 includes a normal fuel injection control means 26 for injecting fuel to perform normal combustion for obtaining an engine output, and an additional fuel injection control means 27 for creating an atmosphere having a reduced oxygen concentration. It is provided.

【0018】通常燃料噴射制御手段26は、モード選択
手段24で設定されたモードに応じた燃料噴射制御マッ
プを選択して、この選択した燃料噴射制御マップを用い
て、エンジン回転数Ne及び平均有効圧力Peに応じ
て、通常の燃焼を行なうための燃料噴射量及び噴射時期
(すなわち、燃料噴射終了時期及び燃料噴射開始時期)
を設定する。
The normal fuel injection control means 26 selects a fuel injection control map corresponding to the mode set by the mode selection means 24, and uses the selected fuel injection control map to determine the engine speed Ne and the average effective speed. Fuel injection amount and injection timing for performing normal combustion according to the pressure Pe (that is, fuel injection end timing and fuel injection start timing)
Set.

【0019】なお、エンジン回転数Neにはエンジン回
転数センサ13の検出情報(又は、演算情報)が用いら
れ、平均有効圧力Peは、有効圧力演算手段28の演算
情報が用いられる。この有効圧力演算手段28では、エ
ンジン回転数Ne及びアクセルポジションセンサ(AP
S)14で検出されたアクセル開度θ(スロットル開度
がアクセル開度と常に対応する場合は、アクセル開度に
代えてスロットル開度でもよい)の各情報から平均有効
圧力Peを算出する。
The detection information (or calculation information) of the engine rotation speed sensor 13 is used for the engine rotation speed Ne, and the calculation information of the effective pressure calculation means 28 is used for the average effective pressure Pe. In the effective pressure calculating means 28, the engine speed Ne and the accelerator position sensor (AP
S) The average effective pressure Pe is calculated from each information of the accelerator opening θ detected in 14 (when the throttle opening always corresponds to the accelerator opening, the throttle opening may be used instead of the accelerator opening).

【0020】追加燃料噴射制御手段27は、NOx触媒
6AからのNOxの放出還元のために行なう追加の燃料
噴射(リッチスパイク)を制御するものである。この追
加燃料噴射は、排ガス中のHC,COの確保やエンジン
の出力トルクへの影響を考慮して各気筒の膨張行程内
(できれば膨張行程でも末期に近いタイミングが好まし
い)に追加燃料噴射を行なうようにしている。これによ
って通常の燃料噴射(主噴射)と追加燃料噴射とを合わ
せた合計の空燃比(トータルA/F)がリッチとなるよ
うにする。また、NOx触媒6Aの周囲雰囲気を酸素濃
度低下雰囲気にする方法としては、追加燃料噴射は用い
ずに、通常燃料噴射のみにおいて空燃比をリッチ化する
という方法でもよいが、この場合、リッチ化によりエン
ジン出力が変動してしまうので、点火時期制御,吸入空
気量制御などにより、エンジン出力の変動を抑制するよ
うな処理が必要である。
The additional fuel injection control means 27 controls an additional fuel injection (rich spike) for releasing and reducing NOx from the NOx catalyst 6A. This additional fuel injection is performed during the expansion stroke of each cylinder (preferably at a timing close to the end of the expansion stroke as well) in consideration of securing HC and CO in the exhaust gas and the effect on the output torque of the engine. Like that. Thus, the total air-fuel ratio (total A / F) of the normal fuel injection (main injection) and the additional fuel injection is made rich. As a method of changing the atmosphere around the NOx catalyst 6A to an atmosphere with a reduced oxygen concentration, a method of enriching the air-fuel ratio only by normal fuel injection without using additional fuel injection may be used. Since the engine output fluctuates, it is necessary to perform processing such as ignition timing control, intake air amount control, or the like to suppress fluctuations in the engine output.

【0021】雰囲気変更手段23は、このような追加燃
料噴射によりNOx触媒6Aの周囲を酸素濃度低下雰囲
気(還元雰囲気)とする機能を有しており、追加燃料噴
射制御手段27と、この追加燃料噴射制御手段27の制
御により図示しないインジェクタドライバを通じて駆動
され追加燃料噴射を行なうインジェクタ(燃料噴射弁)
8とから構成されている。
The atmosphere changing means 23 has a function of making the surroundings of the NOx catalyst 6A into an atmosphere with a reduced oxygen concentration (reducing atmosphere) by such additional fuel injection. The additional fuel injection control means 27 and the additional fuel An injector (fuel injection valve) driven by an injector driver (not shown) under the control of the injection control means 27 to perform additional fuel injection
And 8.

【0022】そして、この追加燃料噴射は判定手段21
の判定に基づいて行なわれるようになっており、判定手
段21は、追加燃料噴射制御の開始時期と終了時期とを
判定するようになっている。まず、開始時期の判定は、
NOx触媒6Aの下流側に設けられた状態検出手段に相
当するNOxセンサ10で検出されるNOx濃度β、す
なわち、NOx触媒6AからのNOx放出状態を評価す
ることにより行なうようになっている。つまり、吸気リ
ーンモードや圧縮リーンモード等のリーンモードでの運
転が行なわれると、NOx 触媒6Aの近傍は酸素過剰雰
囲気となってNOx 触媒6AにNOxが吸蔵されてい
き、NOx 触媒6AによるNOx 浄化効率は徐々に低下
していくことになる。その結果、NOx触媒6Aに吸蔵
されることなく下流へ排出されるNOxは次第に増加し
ていき、NOxセンサ10で検出されるNOx濃度βは
高くなっていくことになる。したがって、NOx濃度β
を評価することによりNOx触媒6Aの浄化効率の低下
を判定することができるのである。
The additional fuel injection is determined by the determination means 21.
The determination means 21 determines a start time and an end time of the additional fuel injection control. First, the start time is determined
The determination is performed by evaluating the NOx concentration β detected by the NOx sensor 10 corresponding to the state detection means provided on the downstream side of the NOx catalyst 6A, that is, the state of NOx release from the NOx catalyst 6A. That is, when an operation is performed in a lean mode such as the intake lean mode or the compression lean mode, the vicinity of the NOx catalyst 6A becomes an oxygen-excess atmosphere, and NOx is stored in the NOx catalyst 6A, and NOx purification by the NOx catalyst 6A is performed. Efficiency will gradually decrease. As a result, the NOx discharged downstream without being stored in the NOx catalyst 6A gradually increases, and the NOx concentration β detected by the NOx sensor 10 increases. Therefore, the NOx concentration β
Is evaluated, a decrease in the purification efficiency of the NOx catalyst 6A can be determined.

【0023】NOx 濃度βの評価にあたっては、まず、
NOx 濃度βの補正を行なうようになっている。つま
り、NOX センサ10は、その個体バラツキにより又は
経時変化により検出精度に少なからず誤差が生じること
があり、NOX センサ10が検出するNOX 濃度βに
も、その検出誤差分のNOX 濃度β0 を含んでいる。そ
こで、この検出誤差分のNOX 濃度β0 をあらかじめ把
握して補正する必要があるが、ここでは、NOX 放出量
がほぼ0となるような運転状態のときにNOX 濃度β0
を求めている。例えば、NOX 放出のための追加燃料噴
射制御直後において、モードがストイキオフィードバッ
ク運転になっており、かつアイドル時の低負荷低回転運
転状態において検出したNOX 濃度を、検出誤差分のN
X 濃度(NOX センサ補正量)β0 とし、判定手段2
1内の記憶手段に記憶するようになっている。
In evaluating the NOx concentration β, first,
The correction of the NOx concentration β is performed. That, NO X sensor 10, sometimes not a little error in the detection accuracy or by aging the individual variations occur, also the NO X concentration β of NO X sensor 10 detects, NO X concentration of the detection error of β 0 is included. Therefore, it is necessary to grasp and correct the NO X concentration β 0 corresponding to the detection error in advance, but in this case, the NO X concentration β 0 is used when the operating state is such that the NO X release amount becomes almost zero.
Seeking. For example, immediately after the additional fuel injection control for NO X release, the mode is the stoichiometric feedback operation, and the NO X concentration detected in the low-load low-speed operation state at the time of idling is determined by the detection error N
And O X concentration (NO X sensor correction amount) beta 0, judging means 2
1 is stored in the storage means.

【0024】つまり、低負荷低回転でのストイキオフィ
ードバック運転時においてNOX 触媒6Aが完全に機能
している場合は、NOX 濃度は実質的にゼロとなるの
で、NOX センサ10が正常であれば(出力値に誤差が
なければ)、NOX センサ10が検出するNOX 濃度も
ゼロとなるはずである。したがって、このときNOX
ンサ10が一定のNOX 濃度β0 を検出していれば、こ
れが検出誤差分のNOX濃度、すなわち、NOX センサ
補正量β0 となるのである。そして、このNOXセンサ
補正量β0 の設定は、設定条件(すなわち、追加燃料噴
射制御直後,ストイキオフィードバックモード,低負荷
低回転状態)が整う度に行なわれ、判定手段21内の記
憶手段における記憶が更新されるようになっている。
That is, when the NO X catalyst 6A is fully functioning during the stoichiometric feedback operation at a low load and a low speed, the NO X concentration becomes substantially zero, so that the NO X sensor 10 operates normally. (if there is an error in the output value) if any, NO X concentration NO X sensor 10 detects also should be zero. Therefore, at this time, if the NO X sensor 10 detects a constant NO X concentration β 0 , this is the NO X concentration corresponding to the detection error, that is, the NO X sensor correction amount β 0 . The NO x sensor correction amount β 0 is set each time the set conditions (ie, immediately after the additional fuel injection control, the stoichiometric feedback mode, the low-load low-speed state) are satisfied, and the storage means in the determination means 21 is set. Is updated.

【0025】こうして、NOX センサ補正量β0 によっ
てNOX センサ10が検出するNO X 濃度βを補正する
ことにより、NOX センサ10の個体バラツキが補償さ
れ、さらに、NOX センサ補正量β0 の設定は設定条件
が整う度に行なわれるので、検出したNOX 濃度βから
経時変化の影響も排除されるようになるのである。この
ようにして設定されたNOX センサ補正量β0 により、
検出されたNOX濃度βを補正(減算)することによ
り、真のNOX 濃度(補正済NOX 濃度)γ(γ=β−
β0 )を算出するようになっているのである。
Thus, NOXSensor correction amount β0By
NOXNO detected by the sensor 10 XCorrect the density β
NOXIndividual variation of sensor 10 is compensated
And NOXSensor correction amount β0Is the setting condition
Is performed each time the condition is satisfied.XFrom concentration β
The effects of aging are also eliminated. this
NO set as aboveXSensor correction amount β0By
NO detectedXBy correcting (subtracting) the concentration β
, True NOXDensity (corrected NOXConcentration) γ (γ = β-
β0) Is calculated.

【0026】そして、この補正済NOX 濃度(以下、単
にNOX 濃度という)γは、吸気リーンモードや圧縮リ
ーンモード等のリーン運転時においてNOX 触媒6Aの
下流で検出されるNOX 濃度であり、NOX 触媒6Aの
浄化効率が低下するに従い、すなわち、NOX 吸蔵量が
飽和状態に近づくに従い増大していく。そこで、このN
X 濃度γをNOX 触媒6Aの浄化効率が許容レベルを
下回った時のNOX 濃度に対応する所定の開始判定濃度
γ1 と比較して、γ1 ≦γならばNOX 触媒6Aの浄化
効率が許容レベルを下回ったと判定することができる。
The corrected NO X concentration (hereinafter simply referred to as NO X concentration) γ is the NO X concentration detected downstream of the NO X catalyst 6A during a lean operation such as an intake lean mode or a compression lean mode. Yes, as the purification efficiency of the NO X catalyst 6A decreases, that is, as the NO X storage amount approaches a saturated state, it increases. Therefore, this N
O X concentration gamma compared with a predetermined start determining concentrations gamma 1 corresponding to the NO X concentration at which purification efficiency falls below the acceptable level of the NO X catalyst 6A, purification of gamma 1 ≦ gamma If NO X catalyst 6A It can be determined that the efficiency has fallen below an acceptable level.

【0027】そして、判定手段21は、NOX 触媒6A
の浄化効率が許容レベルを下回ったと判定された場合、
NOx触媒6AからNOxを放出還元するための追加の
燃料噴射を行なう必要があると判定し、追加燃料噴射の
開始信号を追加燃料噴射制御手段27に出力するように
なっている。追加燃料噴射制御手段27では、開始信号
の入力により図示しないインジェクタドライバを通じて
インジェクタ8を駆動し、空燃比が理論空燃比よりもや
や小さく(例えば約13)なるように追加燃料噴射を行
なうようになっている。
[0027] The determination means 21, NO X catalyst 6A
If it is determined that the purification efficiency of
It is determined that additional fuel injection for releasing and reducing NOx from the NOx catalyst 6A needs to be performed, and a start signal of additional fuel injection is output to the additional fuel injection control means 27. The additional fuel injection control means 27 drives the injector 8 through an injector driver (not shown) in response to the input of the start signal, and performs additional fuel injection so that the air-fuel ratio becomes slightly smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (for example, about 13). ing.

【0028】一方、追加燃料噴射制御の終了時期の判定
は、NOx センサ10の出力と、エンジン回転数センサ
13,有効圧力演算手段28からの情報とに基づいて、
追加燃料噴射を行なっている期間に得られるNOx 濃度
βを評価することにより行なうようになっている。つま
り、図3に示すように、判定手段21では、追加燃料噴
射制御手段27に追加燃料噴射の開始信号を出力すると
同時に、タイマ12のカウントを開始し(時点t0 )、
所定時間tt01経過した時点(時点t1 )から、NOx セ
ンサ10から入力されるNOx 濃度βの評価を行なう。
ただし、開始時期の判定時と同様に、NOX 濃度βをN
X センサ補正量β0 によって補正し、NOX センサ1
0の個体バラツキや経時変化の影響を排除して真のNO
X 濃度γ(γ=β−β0 )を算出するようになってい
る。
On the other hand, the end timing of the additional fuel injection control is determined based on the output of the NOx sensor 10 and the information from the engine speed sensor 13 and the effective pressure calculating means 28.
This is performed by evaluating the NOx concentration β obtained during the period of performing the additional fuel injection. That is, as shown in FIG. 3, the determination means 21 outputs the start signal of the additional fuel injection to the additional fuel injection control means 27, and at the same time, starts counting by the timer 12 (time point t 0 ).
A predetermined time tt 01 elapsed time (time t 1), to evaluate the NOx concentration β inputted from the NOx sensor 10.
However, the start time in the same manner as in the determination, the NO X concentration beta N
The NO X sensor 1 is corrected by the O X sensor correction amount β 0
True NO by eliminating the effects of individual variations of 0 and changes over time
The X concentration γ (γ = β−β 0 ) is calculated.

【0029】ここで得られるNOX 濃度γは、NOX
出のための追加燃料噴射制御時においてNOX 触媒6A
の下流で検出されるNOX 濃度であり、このNOX 濃度
はNOX 触媒6AからのNOX 放出状態を示している。
すなわち、NOX 触媒6AからのNOX の放出が進むに
つれNOX 触媒6Aに吸蔵されていたNOX が少なくな
り、NOX 触媒6Aの下流で検出されるNOX 濃度は次
第に減少していく。そこで、このNOX 濃度γをNOX
放出完了時のNOX 濃度に対応する終了判定濃度(所定
状態)γ2 (γ2 ≦γ1 )と比較して、γ≦γ2 ならば
NOX 触媒6AからのNOX 放出が完了したと判定する
ことができる。
[0029] Here, NO X concentration γ obtained, NO X catalyst 6A during additional fuel injection control for of the NO X release
A NO X concentration detected downstream of, the NO X concentration shows the NO X emission state from NO X catalyst 6A.
That, NO X that was stored in the NO X catalyst 6A As release of the NO X from the NO X catalyst 6A advances is reduced, NO X concentration detected by the downstream of the NO X catalyst 6A gradually decreases. Therefore, the NO X concentration gamma NO X
Compared to end judgment concentration corresponding to the NO X concentration at the release completion (predetermined state) γ 2 (γ 2 ≦ γ 1), NO X released from the gamma ≦ gamma 2 If NO X catalyst 6A is complete and Can be determined.

【0030】終了判定濃度γ2 は、排ガス速度,触媒反
応速度,センサ応答遅れ等の影響による応答遅れを考慮
して決定する。すなわち、これらの応答遅れによるタイ
ムラグにより、NOx センサ10でNOx 放出完了を判
定して追加燃料噴射を終了しても、しばらくはNOx 触
媒6AはNOx 放出が完了しているにもかかわらず、リ
ッチ雰囲気状態が続くことになり、余分な燃料噴射によ
り燃費悪化につながるとともに、CO,HCが排出され
排ガス悪化につながる。そこで、終了判定濃度γ2 は、
応答遅れの分早めに追加燃料噴射を終えるよう真の終了
判定濃度よりやや高めに設定するのである。
The end determination concentration γ 2 is determined in consideration of a response delay due to an exhaust gas speed, a catalytic reaction speed, a sensor response delay, or the like. That is, due to the time lag due to these response delays, even if the NOx sensor 10 determines that the NOx release has been completed and terminates the additional fuel injection, the NOx catalyst 6A will remain in the rich atmosphere for a while even though the NOx release has been completed. The state is continued, and excess fuel injection leads to deterioration of fuel efficiency, and CO and HC are discharged, leading to deterioration of exhaust gas. Therefore, the end determination density γ 2 is
The concentration is set slightly higher than the true termination determination concentration so that the additional fuel injection is terminated earlier by the response delay.

【0031】また、NOX 濃度γには、NOX 触媒6A
に吸蔵されていたNOX の他、追加燃料噴射制御中にN
X 触媒6Aに流入するNOX の影響も含まれているた
め、その影響も考慮して終了判定濃度γ2 を決定する。
すなわち、流入NOX の分だけ終了判定濃度γ2 を真の
終了判定濃度よりやや高めに設定するのである。また、
上記の各影響を個々に考慮するのではなく、有効圧力演
算手段28から入力される有効圧力(負荷情報)Pe
と、回転数センサ13から入力されるエンジン回転数N
eとで定まるマップに基づいて終了判定濃度γ2 を設定
するようにしてもよい。
[0031] In addition, the NO X concentration γ, NO X catalyst 6A
In addition to the NO X stored in the
Since the influence of NO X flowing into the O X catalyst 6A is also included, the end determination concentration γ 2 is determined in consideration of the influence.
That is, the amount corresponding end determination concentration gamma 2 inflow NO X than setting slightly higher than the true end determination concentration. Also,
The effective pressure (load information) Pe input from the effective pressure calculation means 28 is not considered individually.
And the engine speed N input from the speed sensor 13
It may be set end determination concentration gamma 2 on the basis of a map defined by as e.

【0032】なお、上述の時間tt01は、NOX 濃度βの
振動に起因する追加燃料噴射制御開始直後の誤判定を防
止するための余裕時間である。つまり、前述した排ガス
速度,触媒反応速度,センサ応答遅れ等の影響による応
答遅れのためECUからの信号により追加燃料噴射を開
始しても、NOX センサ10により検出されるNOX
度はすぐには変化せず、また、NOX センサ10により
検出されるNOX 濃度βは滑らかに変化するのではなく
多少の振動を伴っており、また、終了判定濃度γ2 と開
始判定濃度γ1 との差は運転領域によっては小さい場合
もあるため、追加燃料噴射制御開始直後にはNOX 濃度
γ(γ=β−β0 )が終了判定濃度γ2以下となってし
まう場合もあるからである。
[0032] Incidentally, the above-mentioned time tt 01 is a margin time for preventing the erroneous determination immediately after the additional fuel injection control starts due to the vibration of the NO X concentration beta. In other words, the exhaust gas velocity described above, catalytic rate, be started additional fuel injection by a signal from the ECU for the response delay due to the influence of the sensor response delay, etc., NO X concentration detected by the NO X sensor 10 is immediately are not changed, and the NO X concentration β detected by the NO X sensor 10 is accompanied by a slight vibration instead of smoothly changing, also, end determining concentration gamma 2 and start determining the concentration gamma 1 and the because differences in some cases depending on the operating region small, because there is a case where NO X concentration gamma immediately after additional fuel injection control start (γ = β-β 0) becomes the end determining concentration gamma 2 or less.

【0033】したがって、時間tt01としては、誤判定が
防止できる程度にNOX 濃度βが上昇するまでの時間を
確保する必要があり、排ガス速度,触媒反応速度,セン
サ応答遅れ等による応答遅れを考慮して決定する。ま
た、有効圧力演算手段28から入力される有効圧力(負
荷情報)Peと、回転数センサ13から入力されるエン
ジン回転数Neとで定まるマップに基づいて決定しても
よい。
[0033] Therefore, the time tt 01, must NO X concentration to the extent that erroneous determination can be prevented β to secure the time until the rise, the exhaust gas velocity, catalytic rate, the response delay of the sensor response delay, etc. Decide in consideration. Alternatively, the determination may be made based on a map determined by the effective pressure (load information) Pe input from the effective pressure calculation means 28 and the engine speed Ne input from the speed sensor 13.

【0034】このように、追加燃料噴射制御の開始から
所定時間(時間tt01)経過後のNO X 濃度βを適宜評価
することにより、NOX 触媒6AからのNOX 放出が完
了したか否か判定することができる。そして、NOX
媒6AからのNOX 放出が完了したと判定したとき、す
なわち、補正したNOX 触媒γが終了判定濃度γ2 以下
となったとき、判定手段21は、追加燃料噴射制御手段
27に追加燃料噴射の終了信号を出力するようになって
いる。追加燃料噴射制御手段27では、終了信号の入力
によりインジェクタ8の駆動を停止するようになってい
る。
Thus, from the start of the additional fuel injection control,
Predetermined time (time tt01NO) XEvaluate concentration β as appropriate
By doing, NOXNO from catalyst 6AXRelease is complete
Can be determined. And NOXTouch
NO from medium 6AXWhen it is determined that the release has been completed,
That is, the corrected NOXCatalyst γ is the end determination concentration γTwoLess than
When the determination has been made, the determination means 21
Outputs the end signal of additional fuel injection to 27
I have. The additional fuel injection control means 27 receives an end signal
To stop the driving of the injector 8
You.

【0035】これにより、エンジンの運転状態は通常の
吸気リーンモード或いは圧縮リーンモード等のリーンモ
ードとなり、排気空燃比は再び酸素過剰雰囲気へと変更
され、NOX 触媒6AでのNOX の吸蔵が再開されるよ
うになっている。本発明の一実施形態にかかる内燃機関
は、上述のように構成されているので、例えば図4のフ
ローチャートに示すようにしてNOx 触媒6Aに吸蔵さ
れたNOx 放出のための追加燃料噴射制御が行なわれ
る。
[0035] Thus, the operating state of the engine becomes the normal intake lean mode or lean mode such as a compression lean mode, the exhaust air-fuel ratio is changed again to the oxygen-rich atmosphere, the occlusion of the NO X in the NO X catalyst 6A It is to be resumed. Since the internal combustion engine according to one embodiment of the present invention is configured as described above, additional fuel injection control for releasing NOx stored in the NOx catalyst 6A is performed, for example, as shown in the flowchart of FIG. It is.

【0036】まず、判定手段21では、NOX センサ1
0で検出されるNOx 触媒6A下流のNOX 濃度βを検
出し、NOX センサ補正量β0 により補正した補正済み
NO X 濃度γと所定の開始判定濃度γ1 とを比較する
(ステップS10)。そして、NOX 濃度γが開始判定
濃度γ1 以上となったとき、NOX 触媒6Aの浄化効率
が許容レベルを下回ったと判断し、NOx 触媒6Aから
NOx の放出が必要と判定する。追加燃料噴射制御手段
27では、この判定に基づきNOx 触媒6AからNOx
を放出させるための追加燃料噴射制御を行ない、トータ
ルの空燃比が理論空燃比よりもやや小さく(例えば約1
3)なるように追加燃料を噴射し、NOx 触媒6Aの周
囲雰囲気が酸素濃度低下雰囲気となるようにする。これ
により、NOx 触媒6Aでは、吸蔵したNOx の放出を
開始する(ステップS20)。
First, in the judgment means 21, NOXSensor 1
NO detected downstream of NOx catalyst 6AXCheck concentration β
Out, NOXSensor correction amount β0Corrected by
NO XDensity γ and predetermined start determination density γ1Compare with
(Step S10). And NOXDensity γ starts judgment
Concentration γ1When it becomes above, NOXPurification efficiency of catalyst 6A
From the NOx catalyst 6A
It is determined that the release of NOx is necessary. Additional fuel injection control means
At 27, the NOx catalyst 6A sends NOx
Additional fuel injection control to release
Is slightly smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (for example, about 1
3) Inject additional fuel so that the NOx catalyst 6A
The surrounding atmosphere is set to an atmosphere having a reduced oxygen concentration. this
Accordingly, the NOx catalyst 6A controls the release of the stored NOx.
Start (step S20).

【0037】追加燃料噴射の開始から所定時間tt01経過
後(ステップS30)、判定手段21では、次に、補正
済みNOX 濃度γと終了判定濃度γ2 とを比較する。た
だし、終了判定濃度γ2 は、排ガス速度,触媒反応速
度,センサ応答遅れ等の影響による応答遅れ及び追加燃
料噴射制御中にNOX 触媒6Aに流入するNOX の影響
を考慮して決定する(ステップS40)。
The predetermined time from the start of the additional fuel injection tt 01 elapses after (step S30), the determination means 21, then, compares the corrected NO X concentration gamma and end determination concentration gamma 2. However, termination determination concentration gamma 2 is the exhaust gas velocity, catalytic rate, in consideration of the influence of the NO X flowing to the NO X catalyst 6A determines the response delay and in additional fuel injection control due to the effect of the sensor response delay and the like ( Step S40).

【0038】そして、NOX 濃度γが終了判定濃度γ2
以下となったとき、判定手段21は、NOX 触媒6Aか
らのNOX 放出が完了したと判定する。追加燃料噴射制
御手段27では、この判定に基づき追加燃料噴射制御を
終了し、エンジンの運転状態が圧縮リーンモードまたは
吸気リーンモードである場合には、NOX 触媒6Aの周
囲雰囲気を再び酸素過剰雰囲気へと変更する。これによ
り、NOx 触媒6Aでは、再びNOx の吸蔵を開始する
(ステップS50)。
[0038] Then, NO X concentration γ is the end determination concentration γ 2
When equal to or less than, the determination unit 21 determines that NO X release from NO X catalyst 6A is completed. Adding fuel injection control means 27, based on this determination to end the additional fuel injection control, when the engine is in the compression lean mode or an intake lean mode, again oxygen-excess atmosphere surrounding atmosphere of the NO X catalyst 6A Change to As a result, the NOx catalyst 6A starts storing NOx again (step S50).

【0039】このように、本内燃機関によれば、追加燃
料噴射の終了時期の判定をNOx センサ10が検出する
NOx 濃度βに基づき行なうようになっているので、N
Ox触媒6AからのNOx 放出が完了したか否かを正確
に判定することができ、これにより、NOx 触媒6Aの
NOx 放出特性の変化に関わらず、無駄な追加燃料噴射
による燃費悪化を招くことなく確実にNOx 触媒6Aに
吸蔵されたNOx を放出還元することが可能となる。
As described above, according to the present internal combustion engine, the end timing of the additional fuel injection is determined based on the NOx concentration β detected by the NOx sensor 10.
It is possible to accurately determine whether or not the release of NOx from the Ox catalyst 6A has been completed. Thus, regardless of the change in the NOx release characteristics of the NOx catalyst 6A, the fuel consumption is not deteriorated due to unnecessary additional fuel injection. It is possible to reliably release and reduce the NOx stored in the NOx catalyst 6A.

【0040】また、本実施例では、追加燃料の噴射開始
時期の判定もNOx センサ10が検出するNOx 濃度β
に基づき行なうようにしているが、この場合は、NOx
触媒の浄化効率の低下状態を正確に判定することがで
き、さらなるNOx 放出量の低減と燃費の悪化防止とが
可能となる。そして、このように追加燃料噴射期間を必
要最小限に設定することにより、過剰な追加の燃料噴射
が回避され、燃費の向上が可能となる。また、NOx を
確実に放出還元することができるので、常に正確にNO
x 排出量を低減でき、その結果としてリーン運転領域を
拡大できるので、さらなる燃費の向上が可能となる。
In the present embodiment, the determination of the start time of the injection of the additional fuel is also made by the NOx concentration β detected by the NOx sensor 10.
, But in this case, NOx
It is possible to accurately determine the state of reduction in the purification efficiency of the catalyst, and it is possible to further reduce the amount of released NOx and prevent deterioration of fuel efficiency. By setting the additional fuel injection period to a necessary minimum as described above, excessive additional fuel injection is avoided, and the fuel efficiency can be improved. Further, since NOx can be reliably released and reduced, NO
x Emissions can be reduced, and consequently the lean operating range can be expanded, further improving fuel economy.

【0041】なお、本実施形態では、追加燃料噴射の終
了時期の判定において、NOX 濃度β中に含まれるNO
X 触媒6Aに流入するNOX 濃度を考慮して終了判定濃
度γ 2 を決定するようになっているが、NOX 濃度βを
補正する際にこの流入分のNOX 濃度を考慮するように
してもよい。すなわち、NOX センサ10で検出された
NOX 濃度βから、個体差や経時変化に対する補正量β
0 と流入NOX に対する補正量β1 とを減算し、真のN
X 濃度γ(γ=β−β0 −β1 )を算出するようにす
るのである。
In the present embodiment, the end of the additional fuel injection
NO in the determination of the end timeXNO contained in concentration β
XNO flowing into catalyst 6AXCompletion judgment considering density
Degree γ TwoIs determined, but NOXConcentration β
When correcting, this inflow NOXTo take into account the concentration
May be. That is, NOXDetected by sensor 10
NOXFrom the concentration β, the correction amount β for individual differences and changes over time
0And inflow NOXCorrection amount β1And true N
OXConcentration γ (γ = β−β0−β1)
Because

【0042】この流入NOX に対する補正量β1 は、例
えば、有効圧力演算手段28から入力される有効圧力
(負荷情報)Peと、回転数センサ13から入力される
エンジン回転数Neとで定まるマップに基づいて決定し
てもよい。もちろん、NOX 触媒6Aの直上流側にもN
X センサを設置し、この上流側のNOX センサにより
NOX 触媒6Aに流入するNOX 濃度を検出して決定す
るようにしてもよく、この場合はより正確な判定が可能
となる。
The correction amount β 1 for the inflow NO X is, for example, a map determined by the effective pressure (load information) Pe input from the effective pressure calculating means 28 and the engine speed Ne input from the speed sensor 13. May be determined based on Of course, N to immediately upstream of the NO X catalyst 6A
The O X sensor installed, it may be determined by detecting the NO X concentration flowing into the NO X sensor of the upstream side in the NO X catalyst 6A, in this case, thereby enabling more accurate determination.

【0043】また、本実施形態では、NOx センサ10
により排ガス中のNOx 濃度を検出し、検出したNOx
濃度に基づき追加燃料噴射制御の終了判定、すなわち、
NOx 触媒6AからのNOx 放出の完了判定を行なって
いるが、触媒によっては酸素濃度低下雰囲気でNOx 触
媒から放出されたNOx の一部が触媒上での反応により
NH3 となる場合がある。このNH3 は元来NOx 触媒
に吸蔵されていたNOx が変化したものであるので、N
3 濃度も検出してNOx 放出完了判定に利用すること
もできる。
In this embodiment, the NOx sensor 10
The concentration of NOx in exhaust gas is detected by
End determination of additional fuel injection control based on the concentration, that is,
Although the completion of the NOx release from the NOx catalyst 6A is determined, some of the NOx released from the NOx catalyst in an atmosphere having a reduced oxygen concentration may become NH 3 due to a reaction on the catalyst depending on the catalyst. Since this NH 3 is a change of the NOx originally stored in the NOx catalyst,
The H 3 concentration can also be detected and used to determine the completion of NOx release.

【0044】その場合、一般にNOx センサの多くのも
のはNOx 濃度に加えNH3 濃度も検出することができ
るので、このようなNOx センサの場合は、両者の合計
として出力されるNOx センサ出力値をもとにNOx 放
出完了判定を行なうようにしてもよい。逆に、NOx セ
ンサがNOx 濃度のみを検出するものである場合は、新
たにNH3 センサを設けて排ガス中のNH3 濃度を検出
し、NOx センサ出力値とNH3 センサ出力値との双方
により判定を行なうようにしてもよい。また、NH3
ンサのみにより判定を行なうようにしてもよい。
[0044] In this case, in general so that many NOx sensors can also detect NH 3 concentration in addition to the NOx concentration, in the case of such a NOx sensor, the NOx sensor output value is output as the sum of both The determination of the completion of NOx release may be performed based on the determination. Conversely, if the NOx sensor is used to detect only the NOx concentration, newly provided NH 3 sensor detects the NH 3 concentration in exhaust gas, by both the NOx sensor output value and the NH 3 sensor output value The determination may be made. Alternatively, the determination may be made only by the NH 3 sensor.

【0045】また、本実施形態では、リーン運転が連続
した場合にNOx の吸蔵によりNOx 触媒のNOx 浄化
効率が低下したらリッチ化(すなわち、酸素濃度低下雰
囲気にすること)を行ない、NOx の放出が完了したら
再びリーン運転状態に戻す場合について説明している
が、ドライバのアクセル操作等による加速等でリーン運
転からストイキオ運転に切り換わるときに一時的にリッ
チ化を行なってNOx を放出する場合にも、本手法を用
いてNOx 放出完了を判定し、それによってリッチ化を
終了しストイキオ運転に戻すようにしてもよい。
Further, in this embodiment, when the lean operation is continued, if the NOx purification efficiency of the NOx catalyst is reduced due to the storage of NOx, the enrichment is performed (that is, an atmosphere having a reduced oxygen concentration) is performed to release NOx. Although the case of returning to the lean operation state after completion is described, the case of temporarily enriching and releasing NOx when switching from lean operation to stoichiometric operation due to acceleration by driver's accelerator operation etc. Alternatively, the completion of the NOx release may be determined by using this method, and the enrichment may be terminated to return to the stoichiometric operation.

【0046】そして、本実施形態では、希薄燃焼内燃機
関のひとつである筒内噴射エンジンの場合について説明
してきたが、本発明の内燃機関はこの筒内噴射エンジン
に限られるものではなく、希薄燃焼可能な内燃機関であ
れば広く適用しうるものである。
In this embodiment, the case of the direct injection engine, which is one of the lean burn internal combustion engines, has been described. However, the internal combustion engine of the present invention is not limited to the direct injection engine. Any applicable internal combustion engine can be widely applied.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の内燃機関
によれば、NOx 触媒のNOx 放出特性の変化に関わら
ず、無駄な燃料噴射による燃費悪化を招くことなく確実
にNOx 触媒に吸蔵されたNOx を放出又は還元するこ
とが可能となる。そして、酸素濃度低下雰囲気期間を必
要最小限にすることにより、リーン運転領域の拡大によ
るさらなる燃費の向上が可能となる。
As described in detail above, according to the internal combustion engine of the present invention, regardless of the change in the NOx release characteristics of the NOx catalyst, the NOx catalyst can be reliably stored in the NOx catalyst without causing fuel consumption deterioration due to useless fuel injection. The released NOx can be released or reduced. Further, by minimizing the oxygen concentration lowering atmosphere period to a necessary minimum, it is possible to further improve the fuel efficiency by expanding the lean operation region.

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

【図1】本発明の一実施形態にかかる内燃機関の追加燃
料噴射制御の制御系の要部構成を模式的に示すブロック
図である。
FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a main configuration of a control system for additional fuel injection control of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態にかかる内燃機関の構成を
示す模式図であり、(a)は全体の構成図、(b)は
(a)の触媒の設置位置の変形例を示す要部模式図であ
る。
FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams illustrating a configuration of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 2A is an overall configuration diagram, and FIG. FIG.

【図3】NOx 触媒からのNOx 放出のための追加燃料
の噴射開始及び終了のタイミングを説明するための図で
ある。
FIG. 3 is a diagram for explaining timings of start and end of injection of additional fuel for releasing NOx from a NOx catalyst.

【図4】本発明の一実施形態にかかる内燃機関の追加燃
料噴射制御の流れを示すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a flow of additional fuel injection control of the internal combustion engine according to one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 排気通路 6 排気浄化装置 6A NOx 触媒 6B 三元触媒 6C 三元触媒(フロント触媒) 8 インジェクション(燃料噴射弁) 10 NOx センサ(状態検出手段) 20 ECU 21 判定手段 23 雰囲気変更手段 25 燃料噴射制御手段 27 追加燃料噴射制御手段 Reference Signs List 3 exhaust passage 6 exhaust purification device 6A NOx catalyst 6B three-way catalyst 6C three-way catalyst (front catalyst) 8 injection (fuel injection valve) 10 NOx sensor (state detection means) 20 ECU 21 determination means 23 atmosphere changing means 25 fuel injection control Means 27 Additional fuel injection control means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 45/00 314 F02D 45/00 314Z (72)発明者 田村 保樹 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内 Fターム(参考) 3G084 AA01 AA04 BA24 CA04 DA10 DA27 EA11 EB11 FA10 FA27 FA28 FA33 3G091 AA12 AA17 AA24 AB03 AB06 BA14 BA15 BA19 CB02 CB03 CB05 CB07 DA04 DB10 DC01 EA01 EA07 EA17 EA30 EA33 FA12 FA13 FA17 FB10 FB11 FB12 HA12 HA36 HA37 HA38 HA47 3G301 HA01 HA02 HA04 HA15 JA25 JA26 JB09 LB04 MA01 MA11 MA18 PA17A PD01A PD11A PE01A PF03A ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) F02D 45/00 314 F02D 45/00 314Z (72) Inventor Yuki Tamura 33-8-8 Shiba 5-chome, Minato-ku, Tokyo No. Mitsubishi Motors Corporation F-term (reference) 3G084 AA01 AA04 BA24 CA04 DA10 DA27 EA11 EB11 FA10 FA27 FA28 FA33 3G091 AA12 AA17 AA24 AB03 AB06 BA14 BA15 BA19 CB02 CB03 CB05 CB07 DA04 DB10 DC01 EA01 EA30 FA17 FB11 FB12 HA12 HA36 HA37 HA38 HA47 3G301 HA01 HA02 HA04 HA15 JA25 JA26 JB09 LB04 MA01 MA11 MA18 PA17A PD01A PD11A PE01A PF03A

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関の排気通路内に設けられ、酸素
過剰雰囲気にて排ガス中のNOx を吸蔵し、酸素濃度低
下雰囲気にて吸蔵されたNOx を放出又は還元するNO
x 触媒と、 該NOx 触媒の下流に設けられ該NOx 触媒から放出さ
れるNOx 放出状態を検出する状態検出手段と、 該NOx 触媒からNOx を放出する場合、排気空燃比を
酸素濃度低下雰囲気とし、その後、該状態検出手段の出
力に基づくNOx 放出状態と所定状態とを比較した結果
にもとづいて、該排気空燃比を酸素過剰雰囲気に変更す
る雰囲気変更手段とをそなえたことを特徴とする、内燃
機関。
1. An NO provided in an exhaust passage of an internal combustion engine to store NOx in exhaust gas in an oxygen-excess atmosphere and to release or reduce the stored NOx in an oxygen-low atmosphere.
x catalyst, state detection means provided downstream of the NOx catalyst and detecting a NOx release state released from the NOx catalyst, and when releasing NOx from the NOx catalyst, setting the exhaust air-fuel ratio to an oxygen-concentrated atmosphere, And an atmosphere changing means for changing the exhaust air-fuel ratio to an oxygen-excess atmosphere based on a result of comparison between a NOx releasing state based on an output of the state detecting means and a predetermined state. organ.
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