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JP2002364412A - Exhaust emission control device for engine with turbo supercharger - Google Patents

Exhaust emission control device for engine with turbo supercharger

Info

Publication number
JP2002364412A
JP2002364412A JP2001172496A JP2001172496A JP2002364412A JP 2002364412 A JP2002364412 A JP 2002364412A JP 2001172496 A JP2001172496 A JP 2001172496A JP 2001172496 A JP2001172496 A JP 2001172496A JP 2002364412 A JP2002364412 A JP 2002364412A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amount
nox
air
fuel ratio
exhaust gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001172496A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4482848B2 (en
Inventor
Junichi Taga
淳一 田賀
Motokimi Fujii
幹公 藤井
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.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor 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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2001172496A priority Critical patent/JP4482848B2/en
Publication of JP2002364412A publication Critical patent/JP2002364412A/en
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

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  • Supercharger (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrict a lowering of exhaust gas emission control effect by supplying a NOx reducing agent when emitting NOx, giving consideration to reduction of the NOx reducing agent due to the agitation by a turbo supercharger. SOLUTION: When setting an air-fuel ratio at a rich ratio, a waste gate is opened to control the exhaust gas to bypass a turbine. The waste gate is opened when the NOx trap quantity reaches an allowable trap quantity D to be decided on the basis of the NOx trap characteristic of the NOx trap catalyst after a lag time from a start of a change of the air-fuel ratio to a rich ratio till the supercharge pressure is lowered, and a change in the air-fuel ratio to a rich ratio is started in response to a change in the supercharge pressure.

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、排気通路における
ターボ過給機下流に排ガス中のNOxをトラップするト
ラップ触媒を備えたターボ過給機付きエンジンの排気浄
化装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for a turbocharged engine provided with a trap catalyst for trapping NOx in exhaust gas downstream of the turbocharger in an exhaust passage.

【0002】[0002]

【従来の技術】特許第2586739号公報には、流入
する空燃比がリーンであるときにNOxをトラップし、
流入する空燃比の酸素濃度が低下したリッチであるとき
にトラップしたNOxを放出するNOxトラップ触媒を
有する内燃機関の排気浄化装置において、当該触媒がト
ラップしたNOx量を推定し、当該NOx量が予め決め
られた許容量を超えたときに当該触媒に流入する排気ガ
ス中の酸素濃度を低下させてトラップしたNOxを放出
する構成が記載されている。
2. Description of the Related Art Japanese Patent No. 2,586,739 discloses trapping NOx when the inflowing air-fuel ratio is lean,
In an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine having a NOx trap catalyst that releases trapped NOx when the inflowing air-fuel ratio has a low oxygen concentration, the amount of NOx trapped by the catalyst is estimated, and the NOx amount is determined in advance. A configuration is disclosed in which, when a predetermined allowable amount is exceeded, the concentration of oxygen in exhaust gas flowing into the catalyst is reduced to release trapped NOx.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術に対し
て、ターボ過給機を備える筒内噴射式エンジンに上記従
来のNOxトラップ触媒を搭載して排気浄化するシステ
ムを考えた場合、空燃比をリーンからリッチに切り替え
てNOxを放出する際にリッチな排気ガスとリーンな排
気ガスとがターボチャージャで撹拌されて燃料の未燃成
分が再燃焼するため、排気ガス温度の上昇を招いて放出
したNOxの還元剤となるHCが減少し、排気ガスの浄
化効果が低減してしまうという問題がある。
In contrast to the above prior art, when considering a system for purifying exhaust gas by mounting the above conventional NOx trap catalyst on a direct injection type engine equipped with a turbocharger, the air-fuel ratio is reduced. When switching from lean to rich and releasing NOx, rich exhaust gas and lean exhaust gas are agitated by the turbocharger and unburned components of the fuel are re-burned. There is a problem that HC serving as a NOx reducing agent decreases, and the exhaust gas purification effect decreases.

【0004】本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その
目的は、ターボ過給機の撹拌によるNOx還元剤の減少
を考慮してNOx放出時にNOx還元剤を供給し、排気
ガスの浄化効果の低下を抑えるターボ過給機付きエンジ
ンの排気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 supply a NOx reducing agent at the time of NOx release in consideration of a decrease in the NOx reducing agent due to agitation of a turbocharger, thereby improving the exhaust gas purification effect. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus for an engine with a turbocharger, which suppresses the decrease.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係るターボ過給機付きエンジンの排気浄化
装置は、排気通路におけるターボ過給機下流に排ガス中
のNOxをトラップするトラップ触媒と、当該ターボ過
給機をバイパスするバイパス通路と、当該バイパス通路
を開閉するバイパス弁とを備えたターボ過給機付きエン
ジンの排気浄化装置において、前記トラップ触媒がトラ
ップしたNOx量を推定し、当該NOx量が閾値に達し
ていると判定したならば当該トラップ触媒を通過する排
気ガスの空燃比をリッチにする空燃比設定手段と、前記
空燃比設定手段により空燃比がリッチに設定されたとき
に、前記バイパス弁を開弁する弁制御手段とを具備す
る。
In order to achieve the above object, an exhaust gas purifying apparatus for a turbocharged engine according to the present invention is provided with a trap for trapping NOx in exhaust gas downstream of the turbocharger in an exhaust passage. In the exhaust purification device of the turbocharged engine equipped with a catalyst, a bypass passage for bypassing the turbocharger, and a bypass valve for opening and closing the bypass passage, the amount of NOx trapped by the trap catalyst is estimated. If it is determined that the NOx amount has reached the threshold value, the air-fuel ratio is set to be rich by the air-fuel ratio setting means for making the air-fuel ratio of the exhaust gas passing through the trap catalyst rich. A valve control means for opening the bypass valve.

【0006】また、好ましくは、前記弁制御手段は、エ
ンジンの所定運転領域において排気ガス量が所定量より
多くなるときに前記バイパス弁を開弁させる。
[0006] Preferably, the valve control means opens the bypass valve when the amount of exhaust gas exceeds a predetermined amount in a predetermined operation region of the engine.

【0007】また、好ましくは、エンジンが前記所定運
転領域ならば、前記空燃比設定手段は空燃比のリッチ度
合い、リッチ期間、或いは前記閾値の少なくとも1つを
補正する。
Preferably, when the engine is in the predetermined operation range, the air-fuel ratio setting means corrects at least one of a rich degree of the air-fuel ratio, a rich period, and the threshold value.

【0008】本発明に係るターボ過給機付きエンジンの
排気浄化装置は、排気通路におけるターボ過給機下流に
排ガス中のNOxをトラップするトラップ触媒を備えた
ターボ過給機付きエンジンの排気浄化装置において、前
記トラップ触媒がトラップしたNOx量を推定し、当該
NOx量が閾値に達していると判定したならば当該トラ
ップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチにする空
燃比設定手段と、前記空燃比設定手段により設定される
空燃比のリッチ度合いを、排気ガス中の未燃成分が前記
ターボ過給機の撹拌により再燃焼する量に応じて大きく
する補正手段とを具備する。
An exhaust gas purifying apparatus for an engine with a turbocharger according to the present invention is an exhaust gas purifying apparatus for an engine with a turbocharger provided with a trap catalyst for trapping NOx in exhaust gas downstream of the turbocharger in an exhaust passage. An air-fuel ratio setting means for estimating the amount of NOx trapped by the trap catalyst and enriching the air-fuel ratio of exhaust gas passing through the trap catalyst if it is determined that the amount of NOx has reached a threshold value; Correction means is provided for increasing the degree of richness of the air-fuel ratio set by the air-fuel ratio setting means in accordance with the amount of unburned components in the exhaust gas reburned by stirring of the turbocharger.

【0009】本発明に係るターボ過給機付きエンジンの
排気浄化装置は、排気通路におけるターボ過給機下流に
排ガス中のNOxをトラップするトラップ触媒を備えた
ターボ過給機付きエンジンの排気浄化装置において、前
記トラップ触媒がトラップしたNOx量を推定し、当該
NOx量が閾値に達していると判定したならば当該トラ
ップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチにする空
燃比設定手段と、前記空燃比設定手段により設定される
空燃比のリッチ期間を、排気ガス中の未燃成分が前記タ
ーボ過給機の撹拌により再燃焼する量に応じて長くする
補正手段とを具備する。
An exhaust purification system for an engine with a turbocharger according to the present invention is an exhaust purification system for an engine with a turbocharger having a trap catalyst for trapping NOx in exhaust gas downstream of the turbocharger in an exhaust passage. An air-fuel ratio setting means for estimating the amount of NOx trapped by the trap catalyst and enriching the air-fuel ratio of exhaust gas passing through the trap catalyst if it is determined that the amount of NOx has reached a threshold value; Correction means is provided for lengthening the rich period of the air-fuel ratio set by the air-fuel ratio setting means in accordance with the amount of unburned components in the exhaust gas reburned by stirring of the turbocharger.

【0010】本発明に係るターボ過給機付きエンジンの
排気浄化装置は、排気通路におけるターボ過給機下流に
排ガス中のNOxをトラップするトラップ触媒を備えた
ターボ過給機付きエンジンの排気浄化装置において、前
記トラップ触媒がトラップしたNOx量を推定し、当該
NOx量が閾値に達していると判定したならば当該トラ
ップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチにする空
燃比設定手段と、前記閾値を補正するにあたり、前記ト
ラップ触媒のトラップ性能に依存する許容トラップ量よ
りも、排気ガス中の未燃成分が前記ターボ過給機の撹拌
により再燃焼することで増加するNOx量の分だけ小さ
い値に補正する補正手段とを具備する。
An exhaust emission control device for an engine with a turbocharger according to the present invention is an exhaust emission control device for an engine with a turbocharger provided with a trap catalyst for trapping NOx in exhaust gas downstream of the turbocharger in an exhaust passage. An air-fuel ratio setting means for estimating the amount of NOx trapped by the trap catalyst and enriching the air-fuel ratio of exhaust gas passing through the trap catalyst if it is determined that the amount of NOx has reached a threshold value; In correcting the threshold value, the unburned component in the exhaust gas is smaller than the permissible trap amount depending on the trap performance of the trap catalyst by an amount of NOx that is increased by recombustion due to the stirring of the turbocharger. Correction means for correcting to a value.

【0011】[0011]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、トラップ触媒がトラップしたNOx量を推定
し、当該NOx量が閾値に達していると判定したならば
当該トラップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチ
にすると共に、空燃比がリッチに設定されたときに、バ
イパス弁を開弁することにより、ターボ過給機の撹拌に
よるNOx還元剤の減少を考慮してNOx放出時にNO
x還元剤を供給し、排気ガスの浄化効果の低下を抑える
ことができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the amount of NOx trapped by the trap catalyst is estimated, and if it is determined that the NOx amount has reached the threshold, the trap catalyst passes through the trap catalyst. When the air-fuel ratio of the exhaust gas to be enriched is increased and the air-fuel ratio is set to be rich, the bypass valve is opened to release the NOx in consideration of the reduction of the NOx reducing agent due to the agitation of the turbocharger. Sometimes NO
By supplying the x reducing agent, it is possible to suppress a decrease in the purification effect of the exhaust gas.

【0012】請求項2の発明によれば、エンジンの所定
運転領域において排気ガス量が所定量より多くなるとき
にバイパス弁を開弁させることにより、バイパス通路を
通過する排気ガス量が多いため、バイパス弁の開成によ
るターボ過給機による撹拌効果を抑えてHCを供給する
効果を高めることができる。
According to the second aspect of the present invention, by opening the bypass valve when the amount of exhaust gas exceeds the predetermined amount in the predetermined operation region of the engine, the amount of exhaust gas passing through the bypass passage is large. The effect of supplying HC can be enhanced by suppressing the stirring effect of the turbocharger due to the opening of the bypass valve.

【0013】請求項3の発明によれば、エンジンが所定
運転領域ならば、空燃比のリッチ度合い、リッチ期間、
或いは前記閾値の少なくとも1つを補正することによ
り、他の制御パラメータによってもHC供給効果を高め
ることができる。
According to the third aspect of the present invention, when the engine is in the predetermined operating range, the air-fuel ratio rich degree, the rich period,
Alternatively, by correcting at least one of the threshold values, the HC supply effect can be enhanced by other control parameters.

【0014】請求項4の発明によれば、トラップ触媒が
トラップしたNOx量を推定し、当該NOx量が閾値に
達していると判定したならば当該トラップ触媒を通過す
る排気ガスの空燃比をリッチにすると共に、空燃比のリ
ッチ度合いを、排気ガス中の未燃成分がターボ過給機の
撹拌により再燃焼する量に応じて大きくすることによ
り、ターボ過給機の撹拌効果によるHC減少量を見越し
てNOx還元剤としてのHCを十分に確保できる。
According to the present invention, the amount of NOx trapped by the trap catalyst is estimated, and if it is determined that the amount of NOx has reached the threshold value, the air-fuel ratio of the exhaust gas passing through the trap catalyst is increased. At the same time, by increasing the richness of the air-fuel ratio in accordance with the amount of unburned components in the exhaust gas reburning due to the stirring of the turbocharger, the amount of HC reduction due to the stirring effect of the turbocharger is reduced. It is possible to sufficiently secure HC as a NOx reducing agent in anticipation.

【0015】請求項5の発明によれば、トラップ触媒が
トラップしたNOx量を推定し、当該NOx量が閾値に
達していると判定したならば当該トラップ触媒を通過す
る排気ガスの空燃比をリッチにすると共に、空燃比のリ
ッチ期間を、排気ガス中の未燃成分がターボ過給機の撹
拌により再燃焼する量に応じて長くすることにより、タ
ーボ過給機の撹拌効果によるHC減少量を見越してNO
x還元剤としてのHCを十分に確保できる。
According to the fifth aspect of the present invention, the amount of NOx trapped by the trap catalyst is estimated, and if it is determined that the amount of NOx has reached the threshold, the air-fuel ratio of the exhaust gas passing through the trap catalyst is increased. At the same time, by extending the rich period of the air-fuel ratio in accordance with the amount of the unburned components in the exhaust gas reburning by the stirring of the turbocharger, the amount of HC reduction due to the stirring effect of the turbocharger is reduced. NO in anticipation
HC as x reducing agent can be sufficiently secured.

【0016】請求項6の発明によれば、トラップ触媒が
トラップしたNOx量を推定し、当該NOx量が閾値に
達していると判定したならば当該トラップ触媒を通過す
る排気ガスの空燃比をリッチにすると共に、閾値を補正
するにあたり、トラップ触媒のトラップ性能に依存する
許容トラップ量よりも、排気ガス中の未燃成分が前記タ
ーボ過給機の撹拌により再燃焼することで増加するNO
x量の分だけ小さい値に補正することにより、ターボ過
給機の撹拌効果によるHC減少量を見越してNOx還元
剤としてのHCを十分に確保できる。
According to the present invention, the amount of NOx trapped by the trap catalyst is estimated, and if it is determined that the amount of NOx has reached the threshold value, the air-fuel ratio of the exhaust gas passing through the trap catalyst is increased. In addition, when correcting the threshold value, the unburned component in the exhaust gas is increased due to the re-combustion due to the agitation of the turbocharger, which is larger than the allowable trap amount depending on the trap performance of the trap catalyst.
By correcting to a value smaller by the amount of x, HC as the NOx reducing agent can be sufficiently secured in anticipation of the amount of HC reduction due to the stirring effect of the turbocharger.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る実施形態の
ターボ過給機付きエンジンの排気浄化装置について、添
付図面を参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an exhaust gas purifying apparatus for a turbocharged engine according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0018】尚、以下に説明する実施の形態は、本発明
の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を
逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したも
の、例えば、筒内噴射式エンジンだけでなくポート噴射
エンジンや、ガソリン、ディーゼル、その他の排気ガス
の浄化が必要な内燃機関に適用可能である。 [全体構成]図1に示すように、本実施形態のターボ過
給機付きエンジンは火花点火式の筒内噴射式エンジン1
(以下、「エンジン1」という。)であり、吸気弁2が
開かれたときに、吸気通路3から燃焼室4内に燃料燃焼
用のエアを吸入するようになっている。そして、この燃
焼室4内のエア中に、所定のタイミングで燃料噴射弁5
(燃料噴射装置)から燃料(ガソリン)が直接噴射さ
れ、混合気が形成される。
The embodiment described below is an example of a means for realizing the present invention, and the present invention is a modification or modification of the following embodiment without departing from the gist thereof, for example, a cylinder. The present invention can be applied not only to an injection engine but also to a port injection engine and an internal combustion engine that requires purification of gasoline, diesel, and other exhaust gases. [Overall Configuration] As shown in FIG. 1, an engine with a turbocharger according to the present embodiment is a spark-ignition in-cylinder injection engine 1.
(Hereinafter referred to as “engine 1”), and when the intake valve 2 is opened, air for fuel combustion is sucked into the combustion chamber 4 from the intake passage 3. Then, the fuel injection valve 5 is injected into the air in the combustion chamber 4 at a predetermined timing.
Fuel (gasoline) is directly injected from the (fuel injection device) to form an air-fuel mixture.

【0019】この混合気は、ピストン6によって圧縮さ
れ、所定のタイミングで点火プラグ7(火花点火装置)
により点火されて燃焼する。燃焼ガスすなわち排気ガス
は、排気弁8が開かれたときに排気通路9に排出され
る。
This air-fuel mixture is compressed by the piston 6, and at a predetermined timing, a spark plug 7 (spark ignition device)
It is ignited by and burns. The combustion gas, that is, the exhaust gas, is discharged to the exhaust passage 9 when the exhaust valve 8 is opened.

【0020】燃料噴射弁5には、燃料供給通路10を介
して、高圧燃料ポンプ11によって燃料が供給される。
このように、高圧燃料ポンプ11が用いられているの
で、燃焼室4内が高圧となる圧縮行程後半でも支障なく
燃料噴射を行うことができる。燃料噴射弁5はスワール
型インジェクタであって、燃料噴射孔が燃焼室4に直接
臨むように配置されている。また、燃料噴射弁5は、ピ
ストン6が上死点位置近傍に位置するときに、該ピスト
ン6の頂部に形成されたキャビティ6a内に向けて燃料
を噴射できるように配置されている。これにより、圧縮
行程後半において燃料噴射弁5から噴射された燃料が、
キャビティ6aによってはね返され、点火プラグ7まわ
りに層状化(成層化)される。このように、燃料ないし
は混合気が層状化されてその着火性が高められるので、
空燃比を大幅にリーンにすることができ、燃費性能が高
められる。
Fuel is supplied to the fuel injection valve 5 via a fuel supply passage 10 by a high-pressure fuel pump 11.
As described above, since the high-pressure fuel pump 11 is used, fuel injection can be performed without any problem even in the latter half of the compression stroke in which the pressure in the combustion chamber 4 becomes high. The fuel injection valve 5 is a swirl type injector, and is arranged such that the fuel injection hole directly faces the combustion chamber 4. Further, the fuel injection valve 5 is arranged such that when the piston 6 is located near the top dead center position, fuel can be injected into a cavity 6 a formed at the top of the piston 6. Thereby, the fuel injected from the fuel injection valve 5 in the latter half of the compression stroke is
It is repelled by the cavity 6a and is stratified (stratified) around the spark plug 7. In this way, the fuel or air-fuel mixture is stratified and its ignitability is enhanced,
The air-fuel ratio can be made significantly leaner, and fuel efficiency can be improved.

【0021】吸気通路3には、エア(吸気)の流れ方向
にみて、上流側から順に、エアを絞るエレキスロットル
バルブ12と、エアの流れを安定させるサージタンク2
1と、スワールを生成するために燃焼室4へのエアの流
入方向を調整するガス流動御弁13とが設けられてい
る。ここで、エレキスロットルバルブ12は、コントロ
ールユニット20(ECU)から出力される制御信号に
応じて作動する電気式アクチュエータ12aによって駆
動され、燃焼室4に流入するエア量を調節するようにな
っている。なお、図示していないが、エレキスロットル
バルブ12より上流側において、吸気通路3には、上流
側から順に、エア中のダスト等を除去するエアクリーナ
(図示せず)と、エア流量を検出するエアフローセンサ
と、後で説明するターボ式過給機15のブロワ(ポン
プ)と、ブロワにより加圧されて高温となったエアを冷
却するインタクーラとが設けられている。
In the intake passage 3, an electric throttle valve 12 for restricting the air and a surge tank 2 for stabilizing the air flow are arranged in order from the upstream side when viewed in the flow direction of the air (intake air).
1 and a gas flow control valve 13 for adjusting the inflow direction of air into the combustion chamber 4 in order to generate swirl. Here, the electric throttle valve 12 is driven by an electric actuator 12 a that operates according to a control signal output from the control unit 20 (ECU), and adjusts the amount of air flowing into the combustion chamber 4. . Although not shown, an air cleaner (not shown) that removes dust and the like in the air and an air flow that detects the air flow rate are arranged in the intake passage 3 upstream of the electric throttle valve 12 in order from the upstream side. A sensor, a blower (pump) of the turbocharger 15, which will be described later, and an intercooler for cooling air heated by the blower and having a high temperature are provided.

【0022】排気通路9には、排気流れ方向に沿って上
流側から順に、排気ガス中の酸素濃度ひいては空燃比を
検出するリニアO2センサ14(λ=1近傍で出力が逆
転する普通のλO2センサでもよい)と、ターボ過給機
15のタービン15aと、上流触媒コンバータ16と、
下流触媒コンバータ17とが設けられている。
A linear O 2 sensor 14 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas and, consequently, the air-fuel ratio (a normal λO whose output reverses near λ = 1) 2 ), a turbine 15a of the turbocharger 15, an upstream catalytic converter 16,
A downstream catalytic converter 17 is provided.

【0023】詳しくは図示していないが、上流触媒コン
バータ16は2ベッドタイプのものであって、その上流
側のベッドにはNOx、HC、CO等を浄化する三元触
媒が装填され、下流側のベッドには主としてNOxを浄
化するNOx浄化触媒が装填されている。なお、上流触
媒コンバータ16を1ベッドタイプとして、三元触媒の
みを装填するようにしてもよい。
Although not shown in detail, the upstream catalytic converter 16 is of a two-bed type, and a three-way catalyst for purifying NOx, HC, CO, etc. is loaded on the upstream bed thereof, The bed is mainly loaded with a NOx purification catalyst for purifying NOx. The upstream catalytic converter 16 may be of a one-bed type, and may be equipped with only a three-way catalyst.

【0024】また、下流触媒コンバータ17は1ベッド
タイプのものであって、空燃比がリーンで排気ガス中の
NOxをトラップし、空燃比がリッチ(λ<1)になっ
た時にNOxを放出しつつ排気ガス中のHCと反応して
2、N2、CO2に還元されることによりNOxを浄化
するNOxトラップ触媒が装填されている。なお、いず
れの触媒も、その温度が活性化温度以上になると十分な
浄化力を発揮するが、その温度が活性化温度より低い
と、十分な浄化力は得られない。
The downstream catalytic converter 17 is of a one-bed type, traps NOx in exhaust gas at a lean air-fuel ratio, and releases NOx when the air-fuel ratio becomes rich (λ <1). A NOx trap catalyst for purifying NOx by reacting with HC in the exhaust gas and reducing it to H 2 , N 2 , and CO 2 is mounted. It should be noted that all of the catalysts exhibit sufficient purifying power when their temperature is equal to or higher than the activation temperature. However, when their temperatures are lower than the activation temperature, sufficient purifying power cannot be obtained.

【0025】また、上流及び下流触媒コンバータ16,
17には各触媒温度を直接的に検出する触媒温度センサ
16a,17aが配設されている。尚、両触媒16,1
7の温度はエンジン回転数、エンジン水温、始動後の経
過時間、排気ガス温度、空燃比などの運転状態から間接
的に推定することもできる。
The upstream and downstream catalytic converters 16,
17 is provided with catalyst temperature sensors 16a and 17a for directly detecting the temperature of each catalyst. In addition, both catalysts 16, 1
The temperature of 7 can also be indirectly estimated from operating conditions such as engine speed, engine water temperature, elapsed time after starting, exhaust gas temperature, air-fuel ratio, and the like.

【0026】また、エンジン1の排気通路9には、ター
ボ過給機15をバイパスするウエストゲート31が設け
られている。ウエストゲート31はウエストゲートバル
ブ32により開閉され、一般には過給圧が過剰に上昇す
るのを抑制する。
A wastegate 31 that bypasses the turbocharger 15 is provided in the exhaust passage 9 of the engine 1. The waste gate 31 is opened and closed by a waste gate valve 32, and generally suppresses an excessive rise in the supercharging pressure.

【0027】更に、エンジン1には、排気通路9内の排
気ガスの一部を吸気通路3に還流させるEGR通路18
が設けられ、このEGR通路18に、EGRガス流量を
制御するEGR弁19が介設されている。なお、吸気弁
2は、可変バルブタイミング機構22により、その開弁
期間及び開閉タイミングを変えることができる。
Further, an EGR passage 18 for recirculating a part of the exhaust gas in the exhaust passage 9 to the intake passage 3 is provided in the engine 1.
The EGR passage 18 is provided with an EGR valve 19 for controlling an EGR gas flow rate. The valve opening period and the opening / closing timing of the intake valve 2 can be changed by the variable valve timing mechanism 22.

【0028】コントロールユニット20は、エンジン1
の総合的な制御装置であって、各種制御情報に基づいて
種々のエンジン制御を行うようになっている。具体的に
は、コントロールユニット20には、吸入空気量、スロ
ットル開度、クランク角、エンジン回転数、エンジン水
温(エンジン温度)、空燃比等の各種制御情報が入力さ
れる。そして、コントロールユニット20は、これらの
制御情報に基づいて、燃料噴射弁5の燃料噴射量制御
(空燃比制御)及び噴射タイミング制御、点火プラグ7
の点火時期の制御(点火時期制御)、エレキスロットル
バルブ12の開度の制御、EGR弁19の開度の制御、
ガス流動制御弁13の開度の制御、吸気弁2の開弁期間
及び開閉タイミングの制御等を行う。
The control unit 20 includes the engine 1
Which performs various engine controls based on various types of control information. Specifically, various control information such as an intake air amount, a throttle opening, a crank angle, an engine speed, an engine water temperature (engine temperature), and an air-fuel ratio are input to the control unit 20. The control unit 20 controls the fuel injection amount of the fuel injection valve 5 (air-fuel ratio control), the injection timing control, and the ignition plug 7 based on the control information.
Control of the ignition timing (ignition timing control), control of the opening of the electric throttle valve 12, control of the opening of the EGR valve 19,
The control of the opening degree of the gas flow control valve 13 and the control of the valve opening period and the opening / closing timing of the intake valve 2 are performed.

【0029】しかしながら、コントロールユニット20
によるエンジン1の通常の制御は一般に知られており、
またかかる通常の制御は本願発明の要旨とするところで
もないのでその説明を省略し、以下では本願発明の要旨
である排気ガス浄化にかかわる制御について説明する。 [排気ガス浄化制御]図2は上記エンジン1についての
空燃比マップである。このマップでは、エンジン回転数
とエンジン負荷とで規定されるエンジンの運転領域が、
空燃比がリーンな成層燃焼領域Aと、リッチな均一燃焼
領域Bと、燃料カット領域Cとに分割されている。
However, the control unit 20
The normal control of the engine 1 by
Further, since such normal control is not the gist of the present invention, the description thereof is omitted, and the control relating to the exhaust gas purification which is the gist of the present invention will be described below. [Exhaust Gas Purification Control] FIG. 2 is an air-fuel ratio map for the engine 1 described above. In this map, the operating range of the engine defined by the engine speed and the engine load is
The air-fuel ratio is divided into a stratified combustion region A having a lean air-fuel ratio, a rich uniform combustion region B, and a fuel cut region C.

【0030】成層燃焼領域Aは、運転頻度の高い低〜中
回転、低〜中負荷側に設定されている。この領域Aで
は、空燃比が理論空燃比より大きくされる(λ>1)。
この領域Aでのリーン運転時は、燃料を圧縮行程中に噴
射し(後段噴射)、燃料を点火プラグ5の近傍に偏在さ
せて成層燃焼させる。このリーン運転時は、排気ガス中
のNOxがNOxトラップ触媒17にトラップされて燃
費性能と排気性能とが共に向上する。
The stratified combustion region A is set on the low to medium rotation and low to medium load side where the operation frequency is high. In this region A, the air-fuel ratio is made larger than the stoichiometric air-fuel ratio (λ> 1).
During the lean operation in this region A, the fuel is injected during the compression stroke (second-stage injection), and the fuel is unevenly distributed near the ignition plug 5 to perform stratified combustion. During this lean operation, NOx in the exhaust gas is trapped by the NOx trap catalyst 17, and both the fuel economy performance and the exhaust performance are improved.

【0031】均一燃焼領域Bは、高速運転時や加速時等
の運転領域である高回転、高負荷側に設定されている。
この領域Bでは、空燃比が理論空燃比より小さくされる
か(λ<1)、あるいは理論空燃比とされる(λ=
1)。この領域Bでのリッチ運転時は、燃料を吸気行程
中に噴射し(前段噴射)、燃料を燃焼室4内で充分に気
化霧化させる。このリッチ運転時は、空燃比が理論空燃
比より小さくされたときは、NOxトラップ触媒17に
トラップされていたNOxが放出され、CO,HCと酸
化還元反応して良好なトルクが得られると共に排気性能
が向上する。一方、空燃比が理論空燃比とされたとき
は、排ガス中のCO,HC,NOxが三元触媒16によ
って同時に浄化される。
The uniform combustion area B is set on the high rotation speed and high load side, which is an operation area for high-speed operation and acceleration.
In this region B, the air-fuel ratio is set to be smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (λ <1) or the stoichiometric air-fuel ratio (λ =
1). During the rich operation in this region B, fuel is injected during the intake stroke (pre-stage injection), and the fuel is sufficiently vaporized and atomized in the combustion chamber 4. During the rich operation, when the air-fuel ratio is made smaller than the stoichiometric air-fuel ratio, NOx trapped in the NOx trap catalyst 17 is released, and oxidation and reduction reaction with CO and HC produces a good torque and exhaust gas. Performance is improved. On the other hand, when the air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio, CO, HC, and NOx in the exhaust gas are simultaneously purified by the three-way catalyst 16.

【0032】燃料カット領域Cは、中〜高回転、低負荷
側に設定されている。この領域Cでは燃焼室4への燃料
噴射が停止される。
The fuel cut area C is set on the medium to high speed and low load side. In this region C, the fuel injection into the combustion chamber 4 is stopped.

【0033】なお、図2には、成層燃焼領域Aと均一燃
焼領域Bとの境界を符号「L」で示した。また、EGR
の実行領域を斜線で囲んで示した。このエンジン1で
は、低〜中回転、低〜中負荷の運転領域において、EG
R制御が実行される。その結果、成層燃焼領域Aのほぼ
全域と、均一燃焼領域Bの一部とにおいて、EGR制御
が実行される。このEGR制御は、例えば、燃焼室4内
の空燃比ないし排気ガスの空燃比が、各領域A,Bに応
じた目標空燃比となるように、EGR弁19の開度をフ
ィードバック制御して、EGRガス量を目標EGRガス
量に収束させる制御である。
In FIG. 2, the boundary between the stratified combustion region A and the uniform combustion region B is indicated by the symbol "L". Also, EGR
Are indicated by hatching. In the engine 1, in the operating range of low to medium rotation and low to medium load, EG
R control is performed. As a result, EGR control is performed in substantially the entire stratified combustion region A and a part of the uniform combustion region B. In the EGR control, for example, the opening degree of the EGR valve 19 is feedback-controlled so that the air-fuel ratio in the combustion chamber 4 or the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes the target air-fuel ratio according to each of the regions A and B. This is control for converging the EGR gas amount to the target EGR gas amount.

【0034】そして、上記エンジン制御においては、冷
間始動時(触媒活性化期間)には、燃料噴射弁5による
燃料噴射が、点火時期前の圧縮行程後半に実行される前
段燃料噴射と、点火時期後の膨張行程前半で実行される
後段燃料噴射とに分けて行われる。なお、前段燃料噴射
は、吸気行程又は圧縮行程前半で実行されてもよい。こ
こで、前段燃料噴射における燃料噴射量は、後段燃料噴
射における燃料噴射量以上となるように設定される。こ
れにより、前段燃焼(前段燃料噴射によって噴射された
燃料の燃焼)及び後段燃焼(後段燃料噴射によって噴射
された燃料の燃焼)により排気ガス温度が効果的に上昇
させられ、かつ後段燃焼で必要以上の未燃HCが排出さ
れるのが防止される。
In the engine control, during the cold start (catalyst activation period), the fuel injection by the fuel injection valve 5 is performed in the latter half of the compression stroke before the ignition timing, and the fuel injection is performed in the ignition stage. It is performed separately from the latter stage fuel injection executed in the first half of the expansion stroke after the timing. The first-stage fuel injection may be performed in the first half of the intake stroke or the compression stroke. Here, the fuel injection amount in the first stage fuel injection is set to be equal to or larger than the fuel injection amount in the second stage fuel injection. Thereby, the exhaust gas temperature is effectively increased by the pre-combustion (combustion of the fuel injected by the pre-stage fuel injection) and the post-combustion (combustion of the fuel injected by the post-stage fuel injection), and more than necessary in the post-combustion. Is prevented from being discharged.

【0035】ここで、後段燃料噴射の燃料噴射開始時期
は、ATDC30〜90°CAの範囲に設定される。こ
れにより、前段燃焼及び後段燃焼により排気ガス温度が
さらに効果的に上昇させられ、かつ後段燃焼で必要以上
の未燃HCが排出されるのがより有効に防止される。
Here, the fuel injection start timing of the latter-stage fuel injection is set in the range of ATDC 30 to 90 ° CA. As a result, the exhaust gas temperature is more effectively raised by the pre-combustion and the post-combustion, and more than necessary unburned HC is more effectively prevented from being discharged in the post-combustion.

【0036】また、点火プラグ7の点火時期は、圧縮上
死点以前に設定される。これにより、燃費性能の悪化を
抑制しつつ、両触媒16、17内の排気ガス浄化触媒の
昇温ないしは活性化を有効に促進することができる。
The ignition timing of the ignition plug 7 is set before the compression top dead center. As a result, it is possible to effectively promote the temperature rise or activation of the exhaust gas purifying catalyst in both the catalysts 16 and 17 while suppressing the deterioration of the fuel economy performance.

【0037】更に、このエンジン1においては成層燃焼
領域でEGRが行われるが、このEGR制御中に空燃比
をリッチに切り換えてNOxを放出するリッチスパイク
運転も並行して行われる。その場合に、リッチ運転時は
リーン運転時に比べて燃焼室4内の酸素濃度が低くな
り、且つEGRガス中に含まれる未燃の酸素濃度も低く
なるから、EGRガス量を通常のリーン運転時と同程度
に保っていると、燃焼室4内の酸素濃度が極端に低下し
て燃焼性悪化の問題が発生する。
Further, in the engine 1, EGR is performed in the stratified combustion region. During this EGR control, a rich spike operation for switching the air-fuel ratio to rich and releasing NOx is also performed in parallel. In this case, the oxygen concentration in the combustion chamber 4 is lower during the rich operation and the unburned oxygen concentration contained in the EGR gas is lower than during the lean operation. If it is maintained at about the same level as above, the oxygen concentration in the combustion chamber 4 will be extremely reduced, causing a problem of deterioration in combustibility.

【0038】そこで、このエンジン1のEGR制御で
は、リッチスパイク運転時は、通常のリーン運転時に比
べて、EGR量を減量する。これにより、新気量がその
分増加して、燃焼性悪化の不具合が抑制される。その場
合に、EGR量をゼロにまで減量すると、EGRの効果
が得られず、排気ガス中にNOx成分が多量に発生し
て、還元剤(CO,HC)がその発生したNOx成分の
浄化のほうに多量に消費されてしまい、本来のトラップ
NOxの浄化のほうに利用できる量が少なくなるので、
このエンジン1のEGR制御では、リッチスパイク運転
中もEGR量をゼロにせず、EGR量をゼロより大きい
所定量まで減量して、すなわちEGR制御を続行して、
NOx成分の発生量を抑制するようにしている。
Therefore, in the EGR control of the engine 1, the EGR amount is reduced during the rich spike operation as compared with the normal lean operation. As a result, the amount of fresh air is increased by that amount, and the problem of deterioration in combustibility is suppressed. In this case, if the EGR amount is reduced to zero, the effect of EGR cannot be obtained, and a large amount of NOx component is generated in the exhaust gas, and the reducing agent (CO, HC) purifies the generated NOx component. Is consumed in a larger amount, and the amount that can be used for purifying the original trap NOx becomes smaller.
In the EGR control of the engine 1, the EGR amount is not reduced to zero even during the rich spike operation, and the EGR amount is reduced to a predetermined amount larger than zero, that is, the EGR control is continued.
The generation amount of the NOx component is suppressed.

【0039】図2のマップのように制御されるエンジン
1は、下記(i)〜(iii)の特徴を有する。即ち、 (i)ターボ過給機15が排気ガス熱を吸収して排気ガ
ス温度が約100℃程度まで低下する。
The engine 1 controlled as shown in the map of FIG. 2 has the following features (i) to (iii). That is, (i) the turbocharger 15 absorbs the heat of the exhaust gas and the temperature of the exhaust gas drops to about 100 ° C.

【0040】(ii)点火プラグ7近傍の空燃比がリッ
チになり過ぎることによる成層燃焼領域での制約に対し
て、ターボ過給機15により空気充填量を増加させるこ
とで高負荷側(高負荷&高車速側)の成層燃焼領域を拡
大できる。
(Ii) In response to the restriction in the stratified combustion region due to the air-fuel ratio in the vicinity of the spark plug 7 becoming too rich, increasing the air charge by the turbocharger 15 increases the air load (high load). (& High vehicle speed side).

【0041】(iii)膨張行程で追加噴射された未燃
燃料と排気ガス中の酸素とがタービン15aで撹拌され
て(撹拌効果)、未燃燃料が排気通路9内で再燃焼して
排気ガス温度が上昇し排気ガス中のHCが減少する。
(Iii) The unburned fuel additionally injected in the expansion stroke and oxygen in the exhaust gas are stirred by the turbine 15a (stirring effect), and the unburned fuel is reburned in the exhaust passage 9 and the exhaust gas is exhausted. The temperature rises and the HC in the exhaust gas decreases.

【0042】ところが、上記特徴を有するエンジン1に
対してNOxトラップ触媒を搭載して排気ガスを浄化す
る場合、下記(iv),(v)のような弊害が発生す
る。即ち、 (iv)低負荷運転が継続された場合、排気ガス温度が
低下することによりNOxトラップ触媒の温度が低下し
(最適な浄化特性を得られる温度は約350℃)、NO
xのトラップ能力が低下してしまう。
However, when an exhaust gas is purified by mounting a NOx trap catalyst on the engine 1 having the above characteristics, the following problems (iv) and (v) occur. (Iv) When the low load operation is continued, the temperature of the NOx trap catalyst decreases due to the decrease in the exhaust gas temperature (the temperature at which the optimum purification characteristics can be obtained is about 350 ° C.), and the NO
x's trapping ability is reduced.

【0043】(v)タービン15aの撹拌効果により未
燃燃料が再燃焼し、NOxの還元剤であるHCが減少し
て放出されたNOxの浄化能力が低下してしまう。
(V) The unburned fuel is recombusted by the agitation effect of the turbine 15a, and HC, which is a NOx reducing agent, is reduced, and the ability to purify the released NOx is reduced.

【0044】そこで、上記弊害(iv)に対する対策と
して、本実施形態では下記(1)の制御を行う。即ち、
(1)NOxトラップ量を推定して所定NOx閾値に達
したならば、NOxトラップ触媒の温度が所定温度以下
のときに成層燃焼領域での運転のままで圧縮行程で燃料
を追加噴射して空燃比をリッチ(λ<1)に設定する。
NOxトラップ触媒の温度が所定温度以上のときには、
均一燃焼領域にして空気量を減少してリッチに設定す
る。
Therefore, in this embodiment, the following control (1) is performed as a countermeasure against the above-mentioned adverse effect (iv). That is,
(1) If the NOx trap amount is estimated and reaches a predetermined NOx threshold value, when the temperature of the NOx trap catalyst is equal to or lower than the predetermined temperature, fuel is additionally injected in the compression stroke while the operation in the stratified combustion region is performed and the fuel is emptied. The fuel ratio is set to rich (λ <1).
When the temperature of the NOx trap catalyst is equal to or higher than a predetermined temperature,
It is set to rich by reducing the amount of air in the uniform combustion region.

【0045】一方、上記弊害(v)に対する対策とし
て、本実施形態では下記(2)〜(4)の制御を行う。
即ち、(2)NOx放出効果が減少する分だけ、NOx
トラップ触媒のNOxトラップ特性から決まる許容トラ
ップ量よりも少ない所定トラップ量に達したならば空燃
比をリッチに設定する。
On the other hand, in the present embodiment, the following controls (2) to (4) are performed as countermeasures against the adverse effect (v).
That is, (2) NOx is reduced by an amount corresponding to the reduction of the NOx releasing effect.
When a predetermined trap amount smaller than the allowable trap amount determined from the NOx trap characteristic of the trap catalyst is reached, the air-fuel ratio is set to rich.

【0046】(3)NOx放出効果が減少する分だけ、
NOxトラップ触媒のNOx放出特性から決定される空
燃比のリッチ度合いよりも大きくする、或いはリッチ期
間を長くする。
(3) As much as the NOx releasing effect is reduced,
The air-fuel ratio is made larger than the rich degree determined from the NOx releasing characteristics of the NOx trap catalyst, or the rich period is made longer.

【0047】(4)空燃比をリッチに設定する際に、ウ
エストゲートバルブ32を開成して排気ガスがタービン
15aをバイパスするように制御する。詳しくは、ウエ
ストゲートバルブ32の制御は、NOxトラップ量が空
燃比のリッチ化を開始してから過給圧が低下するまでの
遅れ時間後にNOxトラップ触媒のNOxトラップ特性
から決まる許容トラップ量に達する時点で開成し、空燃
比のリッチ化を過給圧の変化に合わせて開始する。
(4) When the air-fuel ratio is set to be rich, the waste gate valve 32 is opened to control the exhaust gas to bypass the turbine 15a. More specifically, the control of the waste gate valve 32 reaches the allowable trap amount determined from the NOx trap characteristic of the NOx trap catalyst after a delay time from the start of enrichment of the air-fuel ratio to the reduction of the supercharging pressure. The engine is opened at that time, and the enrichment of the air-fuel ratio is started in accordance with the change in the supercharging pressure.

【0048】上記制御により、空燃比のリッチ化開始か
ら空燃比がリッチになるまでの時間を短縮でき、ロスな
くNOx放出を実行できる。また、リーンに戻す際に
は、先ずウエストゲートバルブ32を閉成し、過給圧が
上昇してからリーン化させる。この構成により、空燃比
がリッチ雰囲気において成層燃焼領域下での過給圧不足
による失火などを防止できる。[空燃比の制御態様]図
3は、本実施形態の空燃比の制御態様について説明する
フローチャートである。
By the above control, the time from the start of enrichment of the air-fuel ratio to the enrichment of the air-fuel ratio can be shortened, and NOx emission can be executed without loss. When returning to the lean state, first, the waste gate valve 32 is closed, and the supercharging pressure is increased before the lean state. With this configuration, it is possible to prevent a misfire or the like due to insufficient boost pressure under a stratified combustion region in an atmosphere with a rich air-fuel ratio. [Control Mode of Air-Fuel Ratio] FIG. 3 is a flowchart illustrating a control mode of the air-fuel ratio of the present embodiment.

【0049】図3に示すように、ステップS1では、空
燃比がリーンな成層燃焼領域において、前回のNOx放
出終了時点から現在までにトラップされたNOxの積算
トラップ量Xを推定演算する。
As shown in FIG. 3, in step S1, an estimated trapping amount X of NOx trapped from the last end of NOx release to the present in a stratified combustion region having a lean air-fuel ratio is calculated.

【0050】次のステップS3では、タービン15aの
撹拌効果によるNOx放出遅れ時間Aを演算する。
In the next step S3, the NOx release delay time A due to the stirring effect of the turbine 15a is calculated.

【0051】ステップS5では、上記NOx放出遅れ時
間Aの間にトラップされるNOx増加量Bを推定演算す
る。
In step S5, the amount of NOx increase B trapped during the NOx release delay time A is estimated and calculated.

【0052】ステップS7では、上記積算トラップ量X
とNOx増加量Bとの和がNOxトラップ触媒のNOx
トラップ特性から決まる許容トラップ量X0を超えたか
否か判定し、許容トラップ量X0を下回るならば(ステ
ップS7でNO)、上記ステップS1にリターンして上
記処理を繰返し実行する。
In step S7, the integrated trap amount X
Is the sum of NOx increase amount B and NOx of the NOx trap catalyst.
It is determined whether or not the allowable trap amount X0 determined by the trap characteristic has been exceeded. If the allowable trap amount X0 is less than the allowable trap amount X0 (NO in step S7), the process returns to step S1 and repeats the above processing.

【0053】一方、ステップS7で許容トラップ量X0
に達したならば(ステップS7でYES)、ステップS
9に進み、空燃比をリッチに設定(リッチスパイク)し
てNOx放出を実行する。
On the other hand, in step S7, the allowable trap amount X0
Is reached (YES in step S7),
The program proceeds to 9, where the air-fuel ratio is set to rich (rich spike) and NOx is released.

【0054】ステップS11では、積算トラップ量Xの
推定演算を継続する。
In step S11, the calculation for estimating the accumulated trap amount X is continued.

【0055】ステップS13では、上記ステップS9で
NOx放出を開始してからNOx放出遅れ時間Aが経過
するまで積算トラップ量Xび推定演算を継続し、当該時
間Aが経過したならば(ステップS13でYES)、ス
テップS15でNOx放出量Yを演算する。
In step S13, the calculation of estimating the integrated trap amount X and the estimation are continued until the NOx release delay time A elapses from the start of NOx release in step S9, and if the time A has elapsed (step S13). YES), the NOx release amount Y is calculated in step S15.

【0056】ステップS17では残存NOxトラップ量
XYを演算し、ステップS19で残存NOxトラップ量
XYが零になるまで、NOx放出量Y及び残存NOxト
ラップ量XYの演算を継続する。
In step S17, the residual NOx trap amount XY is calculated, and in step S19, the calculation of the NOx release amount Y and the residual NOx trap amount XY is continued until the residual NOx trap amount XY becomes zero.

【0057】ステップS19で残存NOxトラップ量X
Yが零になったならば(ステップS19でYES)、ス
テップS21で空燃比をリーン化してNOx放出を終了
する。 [NOxの積算トラップ量Xの演算]上記ステップS1
におけるNOxの積算トラップ量Xの推定は、図4に示
すフローチャートに従って行われるが、先に図5及び図
6を参照してこの推定の基本的な考え方を説明する。
In step S19, the remaining NOx trap amount X
When Y becomes zero (YES in step S19), the air-fuel ratio is made lean in step S21, and the NOx emission is terminated. [Calculation of NOx integrated trap amount X] Step S1
The estimation of the integrated trap amount X of NOx is performed according to the flowchart shown in FIG. 4, and the basic concept of this estimation will be described first with reference to FIGS.

【0058】図5に示すように、リーン運転時は、時間
の経過と共に、NOxトラップ触媒17が単位時間当た
りにトラップできるNOxトラップ可能量Xdが減少し
ていき、トラップできずに通過させてしまうNOx通過
量Xfが増加していく。燃焼室4から最初に排気通路9
に排出される排気ガス中のNOx量をNOx初期排出量
(Raw・NOx量)Xbとする。NOxトラップ触媒
17は選択還元型触媒であって、リーン運転時にもある
程度の量のNOx成分を還元浄化する。その選択還元浄
化率を「α」、選択還元浄化量を「Xn」とすると、N
Oxトラップ触媒17に供給されるNOx供給量Xc
は、NOx初期排出量Xbから浄化量Xnを差し引いた
値となる。そして、そのNOx供給量XcからNOxト
ラップ可能量Xdを差し引いた残りの値がNOx通過量
Xfとなる。
As shown in FIG. 5, during the lean operation, the NOx trappable amount Xd that can be trapped per unit time by the NOx trap catalyst 17 decreases with time, and the NOx trap catalyst 17 passes without being trapped. The NOx passing amount Xf increases. First from the combustion chamber 4 to the exhaust passage 9
The amount of NOx in the exhaust gas discharged to the NOx is referred to as an NOx initial discharge amount (Raw · NOx amount) Xb. The NOx trap catalyst 17 is a selective reduction catalyst, and reduces and purifies a certain amount of NOx components even during lean operation. Assuming that the selective reduction purification rate is “α” and the selective reduction purification amount is “Xn”, N
NOx supply amount Xc supplied to Ox trap catalyst 17
Is a value obtained by subtracting the purification amount Xn from the NOx initial discharge amount Xb. The remaining value obtained by subtracting the NOx trappable amount Xd from the NOx supply amount Xc is the NOx passage amount Xf.

【0059】図5に示す曲線a,bはNOx通過量Xf
の時間変化を表わす。実線aは排気ガス温度が低い場
合、破線bは高い場合である。積算トラップ量Xは、そ
の時点までの曲線a又はbと、供給量Xcとで囲まれた
面積で表わされる。図5には、排気ガス温度が低い場合
aを例にとり、斜線部分で示してある。
The curves a and b shown in FIG.
Represents the change over time. The solid line a indicates the case where the exhaust gas temperature is low, and the broken line b indicates the case where the exhaust gas temperature is high. The accumulated trap amount X is represented by an area surrounded by the curve a or b up to that point and the supply amount Xc. In FIG. 5, a case where the exhaust gas temperature is low is shown as a hatched portion by taking a as an example.

【0060】排気ガス温度が低い場合aのほうが、高い
場合bに比べて、瞬時NOxトラップ可能量Xdが長期
に亘って多く、したがってNOx通過量Xfが長期に亘
って少ない。つまり、NOxトラップ触媒17の浄化能
力が長期に亘って高水準に保たれる。また、同じく、排
気ガス温度が低い場合aのほうが、高い場合bに比べ
て、積算トラップ量Xが早期に大きくなる。しかし、上
記のように、NOxトラップ触媒17の浄化能力は高
い。したがって、積算トラップ量XだけでNOx放出処
理の開始を判断すると、浄化能力の高い触媒に対しては
早々とNOx放出処理を実行する一方、浄化能力の低い
触媒に対してはなかなかNOx放出処理を実行しないこ
とになって不合理である。
When the exhaust gas temperature is low, the instantaneous NOx trappable amount Xd is large over a long period of time, and therefore the NOx passage amount Xf is small over a long period of time, as compared with b when the exhaust gas temperature is high. That is, the purification ability of the NOx trap catalyst 17 is maintained at a high level for a long period of time. Similarly, when the exhaust gas temperature is low, the accumulated trap amount X increases earlier in comparison with b when the exhaust gas temperature is high. However, as described above, the purification ability of the NOx trap catalyst 17 is high. Therefore, when the start of the NOx release process is determined only by the accumulated trap amount X, the NOx release process is executed promptly for the catalyst with high purification capability, while the NOx release process is easily performed for the catalyst with low purification capability. It is unreasonable not to run.

【0061】そこで、積算トラップ量Xが所定の許容量
以上となったときだけでなく、そのような判定条件とは
無関係に、瞬時NOxトラップ可能量Xdが所定量以下
に少なくなり、NOx通過量Xfが所定量以上に多くな
ったときにもNOx放出処理を開始することが好まし
い。これにより、NOxトラップ触媒17を通過して大
気に放出されるNOx量の増加を確実にくいとめること
ができる。
Therefore, not only when the accumulated trap amount X exceeds the predetermined allowable amount, but also irrespective of such determination conditions, the instantaneous NOx trappable amount Xd becomes smaller than the predetermined amount, and the NOx passing amount becomes smaller. It is preferable to start the NOx release process also when Xf has exceeded a predetermined amount. This makes it difficult to reliably increase the amount of NOx released through the NOx trap catalyst 17 to the atmosphere.

【0062】また、瞬時NOxトラップ可能量Xdは、
積算トラップ量Xが多くなるほど小さくなる。すなわ
ち、積算トラップ量Xは、それ自身の値が大きくなるほ
ど、時間当たりの増加量が小さくなる。したがって、こ
の傾向を考慮に入れて、積算トラップ量Xの推定を行な
うことにより、その推定精度の向上が図られる。
Further, the instantaneous NOx trappable amount Xd is
It decreases as the accumulated trap amount X increases. That is, as the value of the accumulated trap amount X itself increases, the amount of increase per unit time decreases. Therefore, the estimation accuracy is improved by estimating the integrated trap amount X in consideration of this tendency.

【0063】図6は、積算トラップ量Xの変化に対する
瞬時NOxトラップ可能量Xdの変化を示したものであ
る。前述したように、瞬時NOxトラップ可能量Xd
は、積算トラップ量Xが増大するに従って小さくなる。
ここで重要なことは、瞬時NOxトラップ可能量Xdが
常に瞬時NOxトラップ量Xeではないということであ
る。積算トラップ量Xは、実質的に、瞬時NOxトラッ
プ量Xeが積算された値である。
FIG. 6 shows a change in the instantaneous NOx trappable amount Xd with respect to a change in the integrated trap amount X. As described above, the instantaneous NOx trappable amount Xd
Decreases as the integrated trap amount X increases.
What is important here is that the instantaneous NOx trapping amount Xd is not always the instantaneous NOx trapping amount Xe. The integrated trap amount X is substantially a value obtained by integrating the instantaneous NOx trap amount Xe.

【0064】符号アで示すように、瞬時NOxトラップ
可能量Xdが、瞬時NOx供給量Xcより大きいとき
は、NOxトラップ触媒17には、瞬時NOx供給量X
cが全量トラップされるから、瞬時NOxトラップ量X
eの値としては、瞬時NOx供給量Xcが採用される。
これとは逆に、符号イで示すように、瞬時NOx供給量
Xcが、瞬時NOxトラップ可能量Xdより大きいとき
は、NOxトラップ触媒17には、瞬時NOx供給量X
cが全量トラップされず、一部を通過させてしまうか
ら、瞬時NOxトラップ量Xeの値としては、瞬時NO
xトラップ可能量Xdが採用される。
When the instantaneous NOx trapping amount Xd is greater than the instantaneous NOx supply amount Xc, the instantaneous NOx supply amount X
c is trapped, the instantaneous NOx trap amount X
The instantaneous NOx supply amount Xc is adopted as the value of e.
Conversely, when the instantaneous NOx supply amount Xc is larger than the instantaneous NOx trappable amount Xd, the instantaneous NOx supply amount X
c is not trapped in its entirety, but passes through a part thereof. Therefore, the value of the instantaneous NOx trap amount Xe is
The x trappable amount Xd is employed.

【0065】従って、瞬時NOx供給量Xcと、瞬時N
Oxトラップ可能量Xdとを比較して、小さいほうの値
を瞬時NOxトラップ量Xeとすることにより、当該瞬
時NOxトラップ量Xeが合理的に推定され、ひいて
は、積算トラップ量Xの推定精度が改善されることにな
る。そして、瞬時NOxトラップ可能量Xdが瞬時NO
xトラップ量Xeの値に採用されたときには、積算トラ
ップ量Xが多くなるほど瞬時NOxトラップ量Xeが小
さくなることになる。
Therefore, the instantaneous NOx supply amount Xc and the instantaneous NOx
The instantaneous NOx trap amount Xe is rationally estimated by comparing the smaller value with the Ox trappable amount Xd and setting the smaller value as the instantaneous NOx trap amount Xe. As a result, the estimation accuracy of the integrated trap amount X is improved. Will be done. Then, the instantaneous NOx trappable amount Xd is
When adopted as the value of the x trap amount Xe, the instantaneous NOx trap amount Xe decreases as the integrated trap amount X increases.

【0066】積算トラップ量Xの推定は、まず、図4の
フローチャートのステップS31で、エンジン回転数と
アクセル開度とに基づいてエンジン負荷を演算すること
から始まる。次いで、ステップS32で、エンジン負荷
とエンジン回転数とに基づいてNOx初期排出量Xbを
設定する。ここで、NOx初期排出量Xbは、エンジン
負荷が大きいほど、またエンジン回転数が高いほど大き
い値に設定される。次いで、ステップS33で、排気ガ
ス温度とNOx初期排出濃度Cnとに基づいてNOxト
ラップ触媒17の選択還元浄化率αを設定する。選択還
元浄化率αは、排気ガス温度が高いほど小さい値に設定
され、NOx初期排出濃度Cnが高いほど大きい値に設
定される。
The estimation of the accumulated trap amount X starts by calculating the engine load based on the engine speed and the accelerator opening in step S31 of the flowchart of FIG. Next, in step S32, the NOx initial emission amount Xb is set based on the engine load and the engine speed. Here, the NOx initial emission amount Xb is set to a larger value as the engine load is larger and the engine speed is higher. Next, in step S33, the selective reduction purification rate α of the NOx trap catalyst 17 is set based on the exhaust gas temperature and the NOx initial exhaust concentration Cn. The selective reduction purification rate α is set to a smaller value as the exhaust gas temperature is higher, and is set to a larger value as the NOx initial exhaust concentration Cn is higher.

【0067】次いで、ステップS34で、選択還元浄化
率α及びNOx初期排出量XbからNOx供給量Xcを
設定する。NOx供給量Xcは、例えば下記式に従って
求められる。
Next, in step S34, the NOx supply amount Xc is set based on the selective reduction purification rate α and the NOx initial discharge amount Xb. The NOx supply amount Xc is obtained, for example, according to the following equation.

【0068】Xc=Xb×(1−α) ここで、選択還元浄化率αはゼロ以上1以下の数値であ
る(0≦α≦1)。また、(Xb×α)が選択還元浄化
量Xnである。
Xc = Xb × (1−α) Here, the selective reduction purification rate α is a numerical value from 0 to 1 (0 ≦ α ≦ 1). (Xb × α) is the selective reduction purification amount Xn.

【0069】次いで、ステップS35で、NOx供給量
Xc、積算トラップ量X、及び排気ガス温度からNOx
トラップ可能量Xdを設定する。NOxトラップ可能量
Xdは、NOx供給量Xcが多いほど大きい値に設定さ
れ、積算トラップ量Xが多いほど小さい値に設定され、
排気ガス温度が高いほど小さい値に設定される。
Next, in step S35, the NOx supply amount Xc, the accumulated trap amount X, and the NOx
The trappable amount Xd is set. The NOx trappable amount Xd is set to a larger value as the NOx supply amount Xc is larger, and is set to a smaller value as the integrated trap amount X is larger.
The value is set to a smaller value as the exhaust gas temperature is higher.

【0070】次いで、ステップS36で、NOx供給量
XcとNOxトラップ可能量Xdとのうち小さいほうの
値をNOxトラップ量の今回値、すなわち瞬時NOxト
ラップ量Xeとする。そして、ステップS37で、この
瞬時NOxトラップ量Xeを積算トラップ量Xに加算す
ることにより、積算トラップ量Xを更新し、積算トラッ
プ量Xの今回値を得る。 [残存NOxトラップ量XYの演算]上記ステップS1
7における残存NOxトラップ量XYの推定は、図7に
示すフローチャートに従って行われ、まず、ステップS
41で、空燃比、排気ガス流量、残存NOxトラップ量
XY、及び排気ガス温度に基づいてNOx放出量の今回
値、すなわち瞬時NOx放出量Yeを設定する。ここ
で、瞬時NOx放出量Yeは、空燃比がリッチになるほ
ど大きい値に設定され、排気ガス流量が多いほど大きい
値に設定され、残存NOxトラップ量XYが多いほど大
きい値に設定され、排気ガス温度が高いほど大きい値に
設定される。
Next, in step S36, the smaller value of the NOx supply amount Xc and the NOx trappable amount Xd is set as the current value of the NOx trap amount, that is, the instantaneous NOx trap amount Xe. Then, in step S37, the accumulated trap amount X is updated by adding the instantaneous NOx trap amount Xe to the accumulated trap amount X, and the current value of the accumulated trap amount X is obtained. [Calculation of residual NOx trap amount XY] Step S1
The estimation of the remaining NOx trap amount XY in FIG. 7 is performed according to the flowchart shown in FIG.
At 41, the current value of the NOx release amount, that is, the instantaneous NOx release amount Ye is set based on the air-fuel ratio, the exhaust gas flow rate, the remaining NOx trap amount XY, and the exhaust gas temperature. Here, the instantaneous NOx release amount Ye is set to a larger value as the air-fuel ratio becomes richer, set to a larger value as the exhaust gas flow rate increases, and set to a larger value as the residual NOx trap amount XY increases. The higher the temperature, the larger the value.

【0071】そして、ステップS42で、この瞬時NO
x放出量Yeを残存NOxトラップ量XYから減算する
ことにより、残存NOxトラップ量XYを更新し、残存
NOxトラップ量XYの今回値を得る。 [ウエストゲートバルブの制御態様]図8は、本実施形
態のウエストゲートバルブの制御態様について説明する
フローチャートである。図9は、図8のフローを実施し
た場合の空燃比とNOxトラップ量の変化、過給圧及び
ウエストゲートバルブの動作タイミングを示すタイムチ
ャートである。
Then, in step S42, this instant NO
By subtracting the x release amount Ye from the remaining NOx trap amount XY, the remaining NOx trap amount XY is updated, and the current value of the remaining NOx trap amount XY is obtained. [Control Mode of Wastegate Valve] FIG. 8 is a flowchart for explaining a control mode of the wastegate valve of the present embodiment. FIG. 9 is a time chart showing changes in the air-fuel ratio and the NOx trap amount, the supercharging pressure, and the operation timing of the wastegate valve when the flow of FIG. 8 is implemented.

【0072】図8及び図9に示すように、ステップS5
1では、図3のステップS1と同様に、ウエストゲート
バルブ32が閉成され空燃比がリーンな成層運転領域に
おいて、前回のNOx放出終了時点から現在までのNO
xの積算トラップ量Xを推定演算する。
As shown in FIGS. 8 and 9, step S5
3, in the stratified operation region where the waste gate valve 32 is closed and the air-fuel ratio is lean, as in step S1 in FIG.
Estimate calculation of the integrated trap amount X of x.

【0073】次のステップS53では、ウエストゲート
32開成後実際に過給圧が低下を開始するまでの過給圧
低下時間Cを演算する。
In the next step S53, a supercharging pressure reduction time C from when the waste gate 32 is opened until the supercharging pressure actually starts to decrease is calculated.

【0074】ステップS55では、上記過給圧低下時間
Cの間にトラップされるNOx増加量Dを推定演算す
る。これは、実際に過給圧が低下を開始するまでの遅れ
時間の間に増加するNOx増加量Dを考慮するための処
理である。
In step S55, the amount of NOx increase D trapped during the boost pressure drop time C is estimated and calculated. This is a process for considering the NOx increase amount D that increases during the delay time until the boost pressure actually starts to decrease.

【0075】ステップS57では、上記積算トラップ量
XとNOx増加量Dとの和がNOxトラップ触媒のNO
xトラップ特性から決まる許容トラップ量X0を超えた
か否か判定し、許容トラップ量X0を下回るならば(ス
テップS57でNO)、上記ステップS51にリターン
して上記処理を繰返し実行する。
In step S57, the sum of the accumulated trap amount X and the NOx increase amount D is the NO of the NOx trap catalyst.
It is determined whether or not the allowable trap amount X0 determined from the x trap characteristic has been exceeded. If the allowable trap amount X0 is less than the allowable trap amount X0 (NO in step S57), the process returns to step S51 and repeats the above processing.

【0076】一方、ステップS57で許容トラップ量X
0に達したならば(ステップS57でYES)、ステッ
プS59に進み、ウエストゲートバルブ32を開成す
る。
On the other hand, in step S57, the allowable trap amount X
If it has reached 0 (YES in step S57), the process proceeds to step S59, and the wastegate valve 32 is opened.

【0077】ステップS61で過給圧が所定圧より低下
したならば(ステップS61でYES)、ステップS6
3に進み、空燃比をリッチに設定(リッチスパイク)し
てNOx放出を実行する。
If the supercharging pressure is lower than the predetermined pressure in step S61 (YES in step S61), step S6 is performed.
The program proceeds to 3, where the air-fuel ratio is set to rich (rich spike) and NOx emission is executed.

【0078】ステップS65では、積算トラップ量Xの
推定演算を継続する。
In step S65, the calculation of estimating the accumulated trap amount X is continued.

【0079】ステップS67では、ウエストゲートバル
ブ32閉成後実際に過給圧が上昇を開始するまでの過給
圧上昇時間Eを演算する。
In step S67, a supercharging pressure rising time E from when the wastegate valve 32 is closed until the supercharging pressure actually starts to increase is calculated.

【0080】ステップS69では、上記過給圧上昇時間
Eの間に放出されるNOx放出量Fを推定演算する。こ
れは、実際に過給圧が上昇を開始するまでの遅れ時間の
間に放出されるNOx放出量Fを考慮するための処理で
ある。
In step S69, the amount of NOx released F during the boost pressure rising time E is estimated and calculated. This is a process for considering the NOx release amount F released during the delay time until the boost pressure actually starts increasing.

【0081】ステップS71では、図3のステップS1
7と同様に、NOx放出量Yを演算する。
In step S71, step S1 in FIG.
Similar to 7, the NOx release amount Y is calculated.

【0082】ステップS73では残存NOxトラップ量
XYを演算し、ステップS75で残存NOxトラップ量
XYが零になるまで、NOx放出量Y及び残存NOxト
ラップ量XYの演算を継続する。
In step S73, the residual NOx trap amount XY is calculated, and in step S75, the calculation of the NOx release amount Y and the residual NOx trap amount XY is continued until the residual NOx trap amount XY becomes zero.

【0083】ステップS75で残存NOxトラップ量X
Yが零になったならば(ステップS75でYES)、ス
テップS77に進み、ウエストゲートバルブ32を閉成
する。
In step S75, the remaining NOx trap amount X
If Y has become zero (YES in step S75), the flow advances to step S77 to close the wastegate valve 32.

【0084】ステップS79で過給圧が所定圧より上昇
したならば(ステップS79でYES)、ステップS8
1に進み、空燃比をリーン化してNOx放出を実行す
る。
If the supercharging pressure rises above the predetermined pressure in step S79 (YES in step S79), step S8
The program proceeds to 1, and the air-fuel ratio is made lean to release NOx.

【0085】尚、上記ステップS51の積算トラップ量
及びS73の残存NOxトラップ量XYの演算は、上記
図4乃至図7で説明した通りである。 [EGR制御に基づく燃料噴射制御態様]図10は、本
実施形態のEGR制御に基づく燃料噴射制御態様につい
て説明するフローチャートである。
The calculation of the integrated trap amount in step S51 and the remaining NOx trap amount XY in step S73 are as described with reference to FIGS. [Fuel Injection Control Based on EGR Control] FIG. 10 is a flowchart illustrating a fuel injection control based on EGR control according to the present embodiment.

【0086】図9に示すように、ステップS91では、
図3のステップS1と同様に、前回のNOx放出終了時
点から現在までのNOxの積算トラップ量Xを推定演算
する。
As shown in FIG. 9, in step S91,
As in step S1 of FIG. 3, the estimated trapping amount X of NOx from the end of the previous NOx release to the present is estimated and calculated.

【0087】次のステップS93では、上記積算トラッ
プ量XがNOxトラップ触媒のNOxトラップ特性から
決まる許容トラップ量X0を超えたか否か判定し、許容
トラップ量X0を下回るならば(ステップS93でN
O)、上記ステップS91にリターンして上記処理を繰
返し実行する。
In the next step S93, it is determined whether or not the accumulated trap amount X has exceeded the allowable trap amount X0 determined by the NOx trap characteristic of the NOx trap catalyst. If it is smaller than the allowable trap amount X0 (N in step S93)
O), the process returns to step S91 to repeatedly execute the above processing.

【0088】一方、ステップS93で許容トラップ量X
0に達したならば(ステップS93でYES)、ステッ
プS95に進み、空燃比をリッチに設定(リッチスパイ
ク)してNOx放出を実行する。
On the other hand, in step S93, the allowable trap amount X
If it has reached 0 (YES in step S93), the process proceeds to step S95, in which the air-fuel ratio is set to rich (rich spike) and NOx emission is executed.

【0089】ステップS97では、積算トラップ量Xの
推定演算を継続する。
In step S97, the calculation for estimating the accumulated trap amount X is continued.

【0090】ステップS99では、NOxトラップ触媒
17の温度が所定温度を超えているか否か判定し、所定
温度を超えていないならば(ステップS99でNO)、
ステップS101に進み、膨張行程にて燃料を追加噴射
して空燃比をリッチに設定する。
In step S99, it is determined whether or not the temperature of the NOx trap catalyst 17 has exceeded a predetermined temperature. If the temperature has not exceeded the predetermined temperature (NO in step S99).
In step S101, fuel is additionally injected in the expansion stroke to set the air-fuel ratio to rich.

【0091】また、ステップS99で所定温度を超えて
いるならば(ステップS99でYES)、ステップS1
03に進み、均一運転領域において吸入空気量を減量し
て空燃比をリッチに設定する。
If the temperature exceeds the predetermined temperature in step S99 (YES in step S99), step S1
In step 03, the air-fuel ratio is set to be rich by reducing the intake air amount in the uniform operation region.

【0092】ステップS105では、EGR弁19が開
成されているならば(ステップS105でYES)、ス
テップS107に進み、EGR弁19の開度に応じて圧
縮行程での燃料噴射量を減量補正する。これにより、膨
張行程にて噴射した未燃燃料が吸気系に還流されて次の
圧縮行程での空燃比がリッチになりすぎるのを防止して
いる。
In step S105, if the EGR valve 19 is open (YES in step S105), the process proceeds to step S107, and the fuel injection amount in the compression stroke is corrected in accordance with the degree of opening of the EGR valve 19. This prevents the unburned fuel injected in the expansion stroke from being recirculated to the intake system and the air-fuel ratio in the next compression stroke from becoming too rich.

【0093】また、ステップS105でEGR弁19が
開成されていないならば(ステップS105でNO)、
燃料噴射量の減量補正を行わずに、ステップS109に
進む。
If the EGR valve 19 has not been opened in step S105 (NO in step S105),
The process proceeds to step S109 without performing the fuel injection amount decrease correction.

【0094】ステップS109ではNOx放出量Yを演
算する。
In step S109, the NOx release amount Y is calculated.

【0095】ステップS111では、図3のステップS
17と同様に、残存NOxトラップ量XYを演算し、ス
テップS113で残存NOxトラップ量XYが零になる
まで、ステップS99以降の処理を継続する。
In step S111, step S in FIG.
Similarly to step 17, the residual NOx trap amount XY is calculated, and the processing from step S99 is continued until the residual NOx trap amount XY becomes zero in step S113.

【0096】ステップS113で残存NOxトラップ量
XYが零になったならば(ステップS113でYE
S)、ステップS115に進み、空燃比をリーン化して
NOx放出を終了する。
If the residual NOx trap amount XY becomes zero in step S113 (YE in step S113)
S), the process proceeds to step S115, the air-fuel ratio is made lean, and the NOx emission is terminated.

【0097】尚、上記図3及び図8で説明した制御態様
をエンジン負荷によって切り換えて実行してもよい。詳
しくは、エンジンが成層燃焼領域で車速が所定車速より
も低く排気ガス量(<所定量)の少ない低負荷運転状態
では図3の処理を実行する一方、車速が所定車速よりも
高く排気ガス量(>所定量)が多い高負荷運転状態では
図3又は図8のいずれか又は両方の処理を実行する。こ
のように制御する理由は、排気ガス量が少なければ、結
果的にタービン15aにほとんどの排気ガスが流れてウ
エストゲートを通過する排気ガス量も少ないため、ウエ
ストゲートバルブ32の開成によりタービン15aの撹
拌効果を抑えてHCを供給する効果が減じてしまうため
である。
The control modes described with reference to FIGS. 3 and 8 may be executed by switching according to the engine load. More specifically, in the low load operation state where the engine speed is lower than the predetermined vehicle speed and the exhaust gas amount (<predetermined amount) is small in the stratified combustion region, the process of FIG. 3 is executed, while the exhaust gas amount is higher than the predetermined vehicle speed. In the high-load operation state where the (> predetermined amount) is large, one or both of the processes in FIG. 3 and FIG. 8 are executed. The reason for such control is that if the amount of exhaust gas is small, most of the exhaust gas eventually flows to the turbine 15a and the amount of exhaust gas passing through the wastegate is small. This is because the effect of supplying HC while suppressing the stirring effect is reduced.

【0098】また、上記排気ガス量の少ない低負荷運転
領域では、空燃比のリッチ度合い、リッチ期間、許容ト
ラップ量のいずれかを変更して、又はこれらを組み合わ
せて制御してもよい。
In the low load operation region where the amount of exhaust gas is small, the air-fuel ratio may be controlled by changing any of the rich degree, the rich period, and the allowable trap amount, or a combination thereof.

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

【図1】本実施形態のエンジンの制御システム構成図で
ある。
FIG. 1 is a configuration diagram of a control system of an engine according to an embodiment.

【図2】本実施形態のエンジンについての空燃比マップ
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an air-fuel ratio map for the engine of the embodiment.

【図3】本実施形態の空燃比の制御態様について説明す
るフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a control mode of an air-fuel ratio according to the present embodiment.

【図4】図3のNOxの積算トラップ量の推定手順を示
すフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a procedure for estimating an integrated trap amount of NOx in FIG. 3;

【図5】NOxの積算トラップ量の推定理論を説明する
図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the theory of estimating the integrated trap amount of NOx.

【図6】NOxの積算トラップ量の推定理論を説明する
図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the theory of estimating the integrated trap amount of NOx.

【図7】図3の残存NOxトラップ量の推定手順を示す
フローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for estimating a residual NOx trap amount in FIG. 3;

【図8】本実施形態のウエストゲートバルブの制御態様
について説明するフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating a control mode of the wastegate valve according to the embodiment.

【図9】図8のフローを実施した場合の空燃比とNOx
トラップ量の変化、過給圧及びウエストゲートバルブの
動作タイミングを示すタイムチャートである。
FIG. 9 shows the air-fuel ratio and NOx when the flow of FIG. 8 is implemented.
5 is a time chart showing a change in a trap amount, a supercharging pressure, and an operation timing of a wastegate valve.

【図10】本実施形態のEGR制御に基づく燃料噴射制
御態様について説明するフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart illustrating a fuel injection control mode based on EGR control according to the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 2 吸気弁 3 吸気通路 4 燃焼室 5 燃料噴射弁 6 ピストン 7 点火プラグ 8 排気弁 9 排気通路 10 燃料供給通路 11 高圧燃料ポンプ 12 エレキスロットルバルブ 12a 電気式アクチュエータ 13 ガス流動制御弁 14 リニアO2センサ 15 ターボ過給機 15a タービン 16 上流触媒コンバータ(三元触媒) 17 下流触媒コンバータ(NOxトラップ触媒) 18 EGR通路 19 EGR弁 20 コントロールユニット 21 サージタンク 22 可変バルブタイミング機構 31 ウエストゲート 32 ウエストゲートバルブDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Intake valve 3 Intake passage 4 Combustion chamber 5 Fuel injection valve 6 Piston 7 Spark plug 8 Exhaust valve 9 Exhaust passage 10 Fuel supply passage 11 High-pressure fuel pump 12 Electric throttle valve 12a Electric actuator 13 Gas flow control valve 14 Linear O 2 Sensor 15 Turbocharger 15a Turbine 16 Upstream catalytic converter (three-way catalyst) 17 Downstream catalytic converter (NOx trap catalyst) 18 EGR passage 19 EGR valve 20 Control unit 21 Surge tank 22 Variable valve timing mechanism 31 Westgate 32 Westgate valve

───────────────────────────────────────────────────── 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) F02B 37/18 F02D 23/00 E F02D 23/00 43/00 301E 43/00 301 301R 301T F02B 37/12 301A Fターム(参考) 3G005 EA16 FA35 GB28 GD11 GD16 HA04 HA12 HA18 HA19 JA02 JA36 JA39 JA45 3G084 AA03 BA08 BA09 DA10 EB02 FA07 FA10 FA20 FA27 FA29 FA33 FA38 3G091 AA02 AA10 AA11 AA13 AA28 AB06 BA01 BA14 CB01 DA02 EA01 EA03 EA05 EA07 EA16 EA18 FB12 3G092 AA06 AB02 BA01 BA03 BA07 BB01 DB03 DC03 DC09 EA05 FA17 HA01Z HA06Z HA16X HB01X HD02Z HD05Z HD07Z HE01Z HE03Z HE08Z 3G301 HA04 HA11 HA16 HA18 JA25 LA01 LA03 LB04 MA01 MA11 MA18 NE01 NE13 PA01Z PA11Z PA16Z PD02Z PD12Z PD15Z PE01Z PE03Z PE08Z──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02B 37/18 F02D 23/00 E F02D 23/00 43/00 301E 43/00 301 301R 301T F02B 37/12 301A F-term (reference) 3G005 EA16 FA35 GB28 GD11 GD16 HA04 HA12 HA18 HA19 JA02 JA36 JA39 JA45 3G084 AA03 BA08 BA09 DA10 EB02 FA07 FA10 FA20 FA27 FA29 FA33 FA38 3G091 AA02 AA10 AA11 AA13 AA18 EA01 EA01 EA01 EA01 FB12 3G092 AA06 AB02 BA01 BA03 BA07 BB01 DB03 DC03 DC09 EA05 FA17 HA01Z HA06Z HA16X HB01X HD02Z HD05Z HD07Z HE01Z HE03Z HE08Z 3G301 HA04 HA11 HA16 HA18 JA25 LA01 LA03 LB04 MA01 MA11 MA18 NE01 NE13 PA01Z PA11Z12

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排気通路におけるターボ過給機下流に排
ガス中のNOxをトラップするトラップ触媒と、当該タ
ーボ過給機をバイパスするバイパス通路と、当該バイパ
ス通路を開閉するバイパス弁とを備えたターボ過給機付
きエンジンの排気浄化装置において、 前記トラップ触媒がトラップしたNOx量を推定し、当
該NOx量が閾値に達していると判定したならば当該ト
ラップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチにする
空燃比設定手段と、 前記空燃比設定手段により空燃比がリッチに設定された
ときに、前記バイパス弁を開弁する弁制御手段とを具備
することを特徴とするターボ過給機付きエンジンの排気
浄化装置。
1. A turbocharger comprising: a trap catalyst for trapping NOx in exhaust gas downstream of a turbocharger in an exhaust passage; a bypass passage for bypassing the turbocharger; and a bypass valve for opening and closing the bypass passage. In the exhaust purification device of the supercharged engine, the amount of NOx trapped by the trap catalyst is estimated, and if it is determined that the amount of NOx has reached the threshold, the air-fuel ratio of the exhaust gas passing through the trap catalyst is rich. An engine with a turbocharger, comprising: an air-fuel ratio setting unit that sets the air-fuel ratio to be rich by the air-fuel ratio setting unit; and a valve control unit that opens the bypass valve. Exhaust purification equipment.
【請求項2】 前記弁制御手段は、エンジンの所定運転
領域において排気ガス量が所定量より多くなるときに前
記バイパス弁を開弁させることを特徴とする請求項1に
記載のターボ過給機付きエンジンの排気浄化装置。
2. The turbocharger according to claim 1, wherein the valve control means opens the bypass valve when the amount of exhaust gas exceeds a predetermined amount in a predetermined operation region of the engine. Exhaust gas purification device for engine.
【請求項3】 エンジンが前記所定運転領域ならば、前
記空燃比設定手段は空燃比のリッチ度合い、リッチ期
間、或いは前記閾値の少なくとも1つを補正することを
特徴とする請求項1に記載のターボ過給機付きエンジン
の排気浄化装置。
3. The air-fuel ratio setting means according to claim 1, wherein when the engine is in the predetermined operation region, the air-fuel ratio setting means corrects at least one of a rich degree of the air-fuel ratio, a rich period, and the threshold value. Exhaust gas purification device for engines with turbochargers.
【請求項4】 排気通路におけるターボ過給機下流に排
ガス中のNOxをトラップするトラップ触媒を備えたタ
ーボ過給機付きエンジンの排気浄化装置において、 前記トラップ触媒がトラップしたNOx量を推定し、当
該NOx量が閾値に達していると判定したならば当該ト
ラップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチにする
空燃比設定手段と、 前記空燃比設定手段により設定される空燃比のリッチ度
合いを、排気ガス中の未燃成分が前記ターボ過給機の撹
拌により再燃焼する量に応じて大きくする補正手段とを
具備することを特徴とするターボ過給機付きエンジンの
排気浄化装置。
4. An exhaust purification device for a turbocharged engine equipped with a trap catalyst for trapping NOx in exhaust gas downstream of the turbocharger in an exhaust passage, wherein an amount of NOx trapped by the trap catalyst is estimated. If it is determined that the NOx amount has reached the threshold value, the air-fuel ratio setting means for making the air-fuel ratio of the exhaust gas passing through the trap catalyst rich, and the air-fuel ratio rich degree set by the air-fuel ratio setting means, Correction means for increasing the amount of unburned components in the exhaust gas in accordance with the amount of re-combustion by stirring of the turbocharger.
【請求項5】 排気通路におけるターボ過給機下流に排
ガス中のNOxをトラップするトラップ触媒を備えたタ
ーボ過給機付きエンジンの排気浄化装置において、 前記トラップ触媒がトラップしたNOx量を推定し、当
該NOx量が閾値に達していると判定したならば当該ト
ラップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチにする
空燃比設定手段と、 前記空燃比設定手段により設定される空燃比のリッチ期
間を、排気ガス中の未燃成分が前記ターボ過給機の撹拌
により再燃焼する量に応じて長くする補正手段とを具備
することを特徴とするターボ過給機付きエンジンの排気
浄化装置。
5. An exhaust purification device for a turbocharged engine equipped with a trap catalyst for trapping NOx in exhaust gas downstream of the turbocharger in an exhaust passage, wherein an amount of NOx trapped by the trap catalyst is estimated, If it is determined that the NOx amount has reached the threshold value, the air-fuel ratio setting means for making the air-fuel ratio of the exhaust gas passing through the trap catalyst rich, and the air-fuel ratio rich period set by the air-fuel ratio setting means, An exhaust purification device for an engine with a turbocharger, comprising: a correction means for increasing the amount of unburned components in the exhaust gas in accordance with the amount of reburning by stirring of the turbocharger.
【請求項6】 排気通路におけるターボ過給機下流に排
ガス中のNOxをトラップするトラップ触媒を備えたタ
ーボ過給機付きエンジンの排気浄化装置において、 前記トラップ触媒がトラップしたNOx量を推定し、当
該NOx量が閾値に達していると判定したならば当該ト
ラップ触媒を通過する排気ガスの空燃比をリッチにする
空燃比設定手段と、 前記閾値を補正するにあたり、前記トラップ触媒のトラ
ップ性能に依存する許容トラップ量よりも、排気ガス中
の未燃成分が前記ターボ過給機の撹拌により再燃焼する
ことで増加するNOx量の分だけ小さい値に補正する補
正手段とを具備することを特徴とするターボ過給機付き
エンジンの排気浄化装置。
6. An exhaust purification system for a turbocharged engine equipped with a trap catalyst for trapping NOx in exhaust gas downstream of a turbocharger in an exhaust passage, wherein an amount of NOx trapped by the trap catalyst is estimated. Air-fuel ratio setting means for enriching the air-fuel ratio of the exhaust gas passing through the trap catalyst if it is determined that the NOx amount has reached the threshold value; and, depending on the trap performance of the trap catalyst, in correcting the threshold value And a correcting means for correcting the unburned component in the exhaust gas to a value smaller than the allowable trap amount by an amount of NOx which increases by recombustion of the exhaust gas by stirring the turbocharger. Exhaust purification system for turbocharged engines.
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