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JP4572827B2 - Combustion control device for internal combustion engine - Google Patents

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JP4572827B2
JP4572827B2 JP2005353674A JP2005353674A JP4572827B2 JP 4572827 B2 JP4572827 B2 JP 4572827B2 JP 2005353674 A JP2005353674 A JP 2005353674A JP 2005353674 A JP2005353674 A JP 2005353674A JP 4572827 B2 JP4572827 B2 JP 4572827B2
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
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Description

本発明は、内燃機関の燃焼制御装置に関する。   The present invention relates to a combustion control device for an internal combustion engine.

燃焼室から排出される排気ガスを浄化する排気浄化触媒を排気通路に備えた内燃機関において、排気浄化触媒の温度がその活性温度に達していないときに、排気浄化触媒の温度を活性温度まで上昇させる技術が特許文献1に記載されている。同文献1に記載されている技術によれば、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた火花点火式内燃機関において、1機関サイクル中に燃料噴射弁から2回の燃料噴射を行い、先の燃料噴射によって燃焼室全体に均質にリーン混合気を形成すると共に後の燃料噴射によって点火栓周りに局所的にリッチ混合気を形成し、このリッチ混合気に点火する。   In an internal combustion engine equipped with an exhaust purification catalyst for purifying exhaust gas discharged from the combustion chamber in the exhaust passage, when the temperature of the exhaust purification catalyst has not reached its activation temperature, the temperature of the exhaust purification catalyst is raised to the activation temperature The technique to make is described in patent document 1. FIG. According to the technique described in Patent Document 1, in a spark ignition internal combustion engine having a fuel injection valve that directly injects fuel into a combustion chamber, fuel is injected twice from the fuel injection valve during one engine cycle. The lean fuel mixture is uniformly formed in the entire combustion chamber by the previous fuel injection, and the rich mixture is locally formed around the spark plug by the subsequent fuel injection, and the rich mixture is ignited.

これによれば、点火直後、点火栓周りに形成されたリッチ混合気が一気に燃焼することによって内燃機関から出力を得られ、その後、燃焼室全体に均質に形成されたリーン混合気が緩慢に燃焼することによって燃焼室内のガスが昇温せしめられる。そして、斯くして昇温せしめられたガスが燃焼室から排気ガスとして排出され、排気浄化触媒に流入することから、排気浄化触媒が昇温せしめられる。   According to this, immediately after ignition, the rich air-fuel mixture formed around the spark plug burns at a time to obtain output from the internal combustion engine, and then the lean air-fuel mixture uniformly formed in the entire combustion chamber burns slowly. By doing so, the temperature of the gas in the combustion chamber is raised. The gas thus heated is discharged as exhaust gas from the combustion chamber and flows into the exhaust purification catalyst, so that the temperature of the exhaust purification catalyst is raised.

特開2003−214235号公報JP 2003-214235 A 特開2004−28031号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-28031 特開2004−28046号公報JP 2004-28046 A

ところで、特許文献1に記載されているように、燃焼室から排出される排気ガスの温度を上昇させ、この排気ガスを排気浄化触媒に流入させることによって排気浄化触媒の温度を上昇させる場合、燃焼室内に吸入される空気の量(以下「吸気量」という)を増大させると共に燃焼室に噴射する燃料の量(以下「燃料噴射量」という)を増大させれば、燃焼室から排出される排気ガスの温度をより上昇させることができるので、排気浄化触媒の温度をより早くその活性温度まで上昇させることができる。   By the way, as described in Patent Document 1, when the temperature of the exhaust purification catalyst is raised by raising the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber and flowing this exhaust gas into the exhaust purification catalyst, If the amount of air sucked into the room (hereinafter referred to as “intake amount”) is increased and the amount of fuel injected into the combustion chamber (hereinafter referred to as “fuel injection amount”) is increased, the exhaust discharged from the combustion chamber Since the gas temperature can be further increased, the temperature of the exhaust purification catalyst can be increased to its activation temperature more quickly.

ところが、排気浄化触媒の温度をより早くその活性温度にまで上昇させようとして、単に、吸気量を増大させ、燃料噴射量を増大させるだけでは、内燃機関に対する他の要求を良好に満たすことができない場合がある。例えば、燃料が一気に燃焼し、燃焼温度が高くなれば、窒素酸化物(NOx)の生成量が増えてしまうと共に出力過大により機関回転数を一定に維持することができない。ここで、燃料に点火するタイミングを遅らせれば、出力は低下できるが短い燃焼期間内で一定出力を発生するためには燃焼温度のピークは高くならざるを得ないため、NOxの生成を抑制することはできない。   However, simply increasing the intake air amount and increasing the fuel injection amount in an attempt to raise the temperature of the exhaust purification catalyst to its activation temperature earlier cannot satisfactorily meet other requirements for the internal combustion engine. There is a case. For example, if the fuel burns at once and the combustion temperature rises, the amount of nitrogen oxide (NOx) generated increases, and the engine speed cannot be kept constant due to excessive output. Here, if the timing of igniting the fuel is delayed, the output can be reduced, but in order to generate a constant output within a short combustion period, the peak of the combustion temperature must be increased, so the generation of NOx is suppressed. It is not possible.

いずれにしても、排気浄化触媒の温度をより早く活性温度まで上昇させるために吸気量を増大させると共に燃料噴射量を増大させる場合、内燃機関に対する様々な要求をできるだけ良好に満たすためには、燃料噴射弁からの燃料の噴射形態や燃料の燃焼形態に関し、特別な工夫が必要である。また、排気浄化触媒の温度をより早く活性温度まで上昇させる以外の目的で、燃焼室から排出される排気ガスの温度を上昇させるために吸気量を増大させると共に燃料噴射量を増大させる場合にも、内燃機関に対する様々な要求をできるだけ良好に満たすために、特別な工夫が必要である。   In any case, when increasing the intake air amount and increasing the fuel injection amount in order to raise the temperature of the exhaust purification catalyst to the activation temperature earlier, in order to satisfy various requirements for the internal combustion engine as well as possible, Special measures are required for the fuel injection form from the injection valve and the fuel combustion form. Also, when the intake air amount is increased and the fuel injection amount is increased to increase the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber for the purpose other than raising the temperature of the exhaust purification catalyst to the activation temperature earlier. In order to satisfy various requirements for the internal combustion engine as well as possible, special measures are required.

本発明の目的は、燃焼室から排出される排気ガスの温度を上昇させるために吸気量を増大させると共に燃料噴射量を増大させる場合において、内燃機関に対する要求をできるだけ良好に満たすことにある。   An object of the present invention is to satisfy the requirements for an internal combustion engine as well as possible when increasing the intake air amount and increasing the fuel injection amount in order to increase the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber.

上記課題を解決するために、1番目の発明では、筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、燃料に点火する点火栓とを具備する内燃機関において、排気ガスの昇温が要求されたとき、1機関サイクル中に、主に内燃機関から出力を得るために燃料噴射弁から燃料を噴射して該噴射された燃料に点火栓によって点火して該燃料を燃焼させる機関出力用の燃料噴射燃焼制御を行う他に、該機関出力用の燃料噴射燃焼制御の実行後に排気ガスの温度を上昇させるために燃料噴射弁から燃料を噴射して該噴射された燃料を燃焼させる排気昇温用の燃料噴射燃焼制御として、燃料噴射弁から燃料を噴射して該噴射された燃料に点火栓によって点火して該燃料を燃焼させる第1の排気昇温用の燃料噴射燃焼制御と、直前に行われた燃料噴射燃焼制御によって燃焼せしめられた燃料の燃焼熱によって着火せしめられるタイミングで燃料噴射弁から燃料を噴射して該噴射された燃料を燃焼させる第2の排気昇温用の燃料噴射燃焼制御との少なくとも一方を少なくとも1回行う燃焼制御装置において、排気ガスの昇温が要求されたときに、アクセルペダルの踏み込み量が一定であっても、スロットル弁の開度を大きくすることによって吸気量を多くし、該吸気量に応じて、膨張行程中に排気昇温用の燃料噴射燃焼制御を行う回数を増やすことによって膨張行程中に排気ガスの昇温用に噴射するトータルの燃料量を増量する。 In order to solve the above problems, in the first invention, in an internal combustion engine that includes a fuel injection valve that directly injects fuel into a cylinder and an ignition plug that ignites the fuel, a temperature increase of the exhaust gas is required. During one engine cycle, fuel injection for engine output is performed such that fuel is injected from a fuel injection valve mainly to obtain output from an internal combustion engine, and the injected fuel is ignited by a spark plug to burn the fuel. In addition to performing combustion control, it is also used for raising the temperature of the exhaust gas that injects fuel from a fuel injection valve and burns the injected fuel in order to raise the temperature of the exhaust gas after execution of the fuel injection combustion control for engine output The fuel injection combustion control is performed immediately before the first fuel injection combustion control for raising the temperature of the exhaust gas, in which fuel is injected from a fuel injection valve and the injected fuel is ignited by a spark plug to burn the fuel. Fuel injection combustion control At least one of at least one of the fuel injection combustion control for raising the temperature of the second exhaust gas and injecting the fuel from the fuel injection valve at the timing of being ignited by the combustion heat of the burned fuel and burning the injected fuel. In a combustion control device that performs revolving, when the exhaust gas temperature rise is required , even if the amount of depression of the accelerator pedal is constant, the intake amount is increased by increasing the opening of the throttle valve, and the intake amount depending on, it increases the amount of fuel the total for injecting for heating the exhaust gas during the expansion stroke by increasing the number of times of the exhaust fuel injection combustion control for raising the temperature during the expansion stroke.

2番目の発明では、1番目の発明において、上記排気昇温用の燃料噴射燃焼制御1回当たりに噴射する燃料量が多いほど、該排気昇温用の燃料噴射燃焼制御において燃料を噴射するタイミングを遅角する。   In the second invention, in the first invention, the fuel injection timing in the exhaust gas temperature increase fuel injection combustion control increases as the amount of fuel injected per one time of the exhaust gas temperature increase fuel injection combustion control increases. Retard.

3番目の発明では、または番目の発明において、上記排気昇温用の燃料噴射燃焼制御において燃料を噴射するタイミングが膨張行程中のタイミングである。 In the third aspect, in the first or second invention, the timing for injecting the fuel in the fuel injection combustion control for the exhaust gas Atsushi Nobori is a timing in the expansion stroke.

4番目の発明では、1〜3番目の発明のいずれか1つにおいて、上記機関出力用の燃料噴射燃料制御において燃料を噴射するタイミングが圧縮行程中のタイミングである。   In the fourth invention, in any one of the first to third inventions, the timing at which fuel is injected in the fuel injection fuel control for engine output is the timing during the compression stroke.

5番目の発明では、1〜4番目の発明のいずれか1つにおいて、上記第2の排気昇温用の燃料噴射燃焼制御が行われる場合に該第2の排気昇温用の燃料噴射燃焼制御において燃料を噴射するタイミングが燃料が噴射されると略同時に該燃が燃焼し始めるタイミングよりも遅いタイミングである。 In the fifth aspect of the invention, in any one of the first to fourth aspects of the invention, when the fuel injection combustion control for raising the second exhaust gas temperature is performed, the fuel injection combustion control for raising the second exhaust gas temperature is performed. at substantially the same time the fuel if the timing for injecting fuel which fuel is injected is slower timing than the timing to start burning in.

6番目の発明では、1〜5番目の発明のいずれか1つにおいて、上記排気昇温用の燃料噴射燃焼制御が1機関サイクル中に複数回行われる場合に順序的に後に行われる排気昇温用の燃料噴射燃焼制御において噴射する燃料量ほど増量する。   In a sixth aspect of the invention, in any one of the first to fifth aspects of the invention, when the fuel injection combustion control for increasing the temperature of the exhaust gas is performed a plurality of times during one engine cycle, the exhaust gas temperature rising performed sequentially in sequence. The amount of fuel injected in the fuel injection combustion control is increased.

7番目の発明では、1〜6番目の発明のいずれか1つにおいて、上記排気昇温用の燃料噴射燃焼制御1回における燃料噴射回数を多くすることによって該排気昇温用の燃料噴射燃焼制御1回当たりに噴射するトータルの燃料量を増量する。 7th In the invention, in any one of 1 to 6 th invention, the fuel injection combustion for the exhaust KiNoboru temperature by increasing the fuel injection number in the upper Symbol exhaust fuel injection combustion control once for heating The total amount of fuel injected per control is increased.

8番目の発明では、1〜7番目の発明のいずれか1つにおいて、燃料噴射弁から噴射された燃料の一部が点火栓の点火電極に直接到達するように燃料噴射弁が構成されている。   In the eighth invention, in any one of the first to seventh inventions, the fuel injection valve is configured such that a part of the fuel injected from the fuel injection valve directly reaches the ignition electrode of the spark plug. .

9番目の発明では、1〜8番目の発明のいずれか1つにおいて、排気通路に排気ガスを浄化する触媒が配置されている。   In a ninth invention, in any one of the first to eighth inventions, a catalyst for purifying exhaust gas is arranged in the exhaust passage.

本発明によれば、燃焼室から排出される排気ガスの温度を上昇させるために吸気量を増大させると共に燃料噴射量を増大させる場合において、内燃機関における燃焼の安定性に対する要求や内燃機関の出力に対する要求や内燃機関で発生するNOx(窒素酸化物)の量に対する要求といった内燃機関に対する要求を良好に満たすことができる。   According to the present invention, when the intake air amount is increased and the fuel injection amount is increased to increase the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber, the demand for the stability of combustion in the internal combustion engine and the output of the internal combustion engine are increased. It is possible to satisfactorily satisfy the demands for the internal combustion engine, such as the demand for the amount of NOx (nitrogen oxide) generated in the internal combustion engine.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、本発明の燃焼制御装置を備えた内燃機関の一例を示している。図1において、1は内燃機関の本体、2はシリンダヘッド、3はシリンダブロック、4はピストン、5は燃焼室、6は燃料噴射弁、7は点火栓、8は吸気弁、9は吸気ポート、10は排気弁、11は排気ポートを示している。燃料噴射弁6は、燃焼室5内に燃料を直接噴射することによって燃焼室5に燃料を直接供給するものである。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of an internal combustion engine provided with the combustion control device of the present invention. In FIG. 1, 1 is a body of an internal combustion engine, 2 is a cylinder head, 3 is a cylinder block, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is a fuel injection valve, 7 is a spark plug, 8 is an intake valve, and 9 is an intake port. Reference numeral 10 denotes an exhaust valve, and 11 denotes an exhaust port. The fuel injection valve 6 directly supplies fuel to the combustion chamber 5 by directly injecting fuel into the combustion chamber 5.

吸気ポート9は、吸気管12を介してサージタンク13に接続されている。また、サージタンク13は、吸気管14を介してエアクリーナ15に接続されている。吸気管14内には、燃焼室5に吸入される空気の量を制御するスロットル弁16が配置されている。スロットル弁16の開度は、ステップモータ17によって制御せしめられる。一方、排気ポート11には、排気管18が接続されている。排気管18は、三元触媒19を収容したケーシング20に接続されている。   The intake port 9 is connected to the surge tank 13 via the intake pipe 12. The surge tank 13 is connected to an air cleaner 15 via an intake pipe 14. A throttle valve 16 for controlling the amount of air taken into the combustion chamber 5 is disposed in the intake pipe 14. The opening degree of the throttle valve 16 is controlled by the step motor 17. On the other hand, an exhaust pipe 18 is connected to the exhaust port 11. The exhaust pipe 18 is connected to a casing 20 that houses a three-way catalyst 19.

三元触媒19は、その温度がその活性温度よりも高いときに、排気ガス中の一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)、および、窒素酸化物(NOx)を浄化することができ、そして、該三元触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍にあるときには、COとHCとNOxとを高い浄化率で同時に浄化することができる。   The three-way catalyst 19 can purify carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), and nitrogen oxides (NOx) in the exhaust gas when the temperature is higher than the activation temperature, When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst is in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio, CO, HC, and NOx can be simultaneously purified with a high purification rate.

ところで、燃料噴射弁6から噴射された燃料は、図2に示されているように、燃料噴射弁6から円錐状に広がる壁面2aに沿って燃料室5内へと移動する。すなわち、燃料噴射弁6から噴射された燃料Fは、燃料噴射弁6から広がる円錐面に沿った中空円錐状に広がる燃料噴霧を形成する。そして、燃料噴射弁6から噴射された燃料噴霧の一部は、点火栓7の点火電極7aに直接到達する。すなわち、燃料噴射弁6は、中空円錐状に広がる燃料噴霧の稜線が点火電極7aに重なるように燃料を噴射する。すなわち、燃料噴射弁6から噴射された燃料噴霧は、ピストン4の上壁面や燃焼室5を画成するシリンダボア壁に衝突したり、燃料室5内に比較的均質に拡散したりする前に、点火電極7aに到達する。   Incidentally, the fuel injected from the fuel injection valve 6 moves from the fuel injection valve 6 into the fuel chamber 5 along the conical wall surface 2a, as shown in FIG. That is, the fuel F injected from the fuel injection valve 6 forms a fuel spray that spreads in a hollow cone shape along a conical surface extending from the fuel injection valve 6. A part of the fuel spray injected from the fuel injection valve 6 directly reaches the ignition electrode 7 a of the spark plug 7. That is, the fuel injection valve 6 injects the fuel so that the ridgeline of the fuel spray spreading in a hollow conical shape overlaps the ignition electrode 7a. That is, before the fuel spray injected from the fuel injection valve 6 collides with the upper wall surface of the piston 4 or the cylinder bore wall defining the combustion chamber 5 or diffuses relatively uniformly into the fuel chamber 5, It reaches the ignition electrode 7a.

そして、燃料噴射弁6から点火栓7の点火電極7aに直接到達した燃料に点火して燃料を燃焼させたいときには、圧縮工程中または膨張行程中に燃料噴射弁6から燃料を噴射させ、燃料噴射弁6から噴射された燃料が点火電極7aに到達したタイミングで点火栓7を作動させて燃料に点火すればよい(このときの燃焼は、いわゆる成層燃焼であるとも言える)。一方、燃料噴射弁6から噴射されて燃焼室5内に均質に拡散した燃料に点火して燃料を燃焼させたいときには、吸気行程中に燃料噴射弁6から燃料を噴射させ、圧縮上死点近傍のタイミングで点火栓7を作動させて燃料に点火すればよい(このときの燃焼は、いわゆる均質燃焼であるとも言える)。   When it is desired to ignite the fuel that has directly reached the ignition electrode 7a of the spark plug 7 from the fuel injection valve 6 and burn the fuel, the fuel is injected from the fuel injection valve 6 during the compression process or the expansion stroke. The fuel may be ignited by operating the spark plug 7 at the timing when the fuel injected from the valve 6 reaches the ignition electrode 7a (the combustion at this time can be said to be so-called stratified combustion). On the other hand, when it is desired to ignite the fuel injected from the fuel injection valve 6 and uniformly diffused into the combustion chamber 5 to burn the fuel, the fuel is injected from the fuel injection valve 6 during the intake stroke, and near the compression top dead center. The ignition plug 7 may be operated at the timing to ignite the fuel (combustion at this time can be said to be so-called homogeneous combustion).

なお、燃料噴射弁6から点火栓7の点火電極7aに直接到達した燃料に点火した場合、点火電極7aに到達した一部の燃料の燃焼によって生成された火炎が残りの燃料に伝播することによって燃料全体が燃焼せしめられる。   When the fuel directly reaching the ignition electrode 7a of the spark plug 7 is ignited from the fuel injection valve 6, the flame generated by the combustion of a part of the fuel reaching the ignition electrode 7a propagates to the remaining fuel. The entire fuel is burned.

ところで、内燃機関が始動された直後は、多くの場合、三元触媒19の温度は、その活性温度よりも低い。この場合、三元触媒19は、そこに流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比であっても、COやHCやNOxを高い浄化率で浄化することはできない。したがって、三元触媒にこれらCOやHCやNOxを高い浄化率で浄化させるためには、三元触媒の温度を早期にその活性温度に到達させる必要がある。そこで、本実施形態では、内燃機関が始動された後、以下のようにして、燃焼室5から排出される排気ガスの温度を上昇させることによって、三元触媒の温度を早期にその活性温度に到達させる。   By the way, immediately after the internal combustion engine is started, in many cases, the temperature of the three-way catalyst 19 is lower than its activation temperature. In this case, the three-way catalyst 19 cannot purify CO, HC, and NOx with a high purification rate even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the three-way catalyst 19 is the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, in order for the three-way catalyst to purify these CO, HC, and NOx with a high purification rate, the temperature of the three-way catalyst needs to reach its activation temperature at an early stage. Therefore, in the present embodiment, after the internal combustion engine is started, the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 5 is increased as follows, so that the temperature of the three-way catalyst is quickly brought to its activation temperature. To reach.

すなわち、本実施形態では、内燃機関の始動後、1機関サイクル中に、主に内燃機関から出力を得るために燃料噴射弁6から燃料を圧縮上死点直前で噴射すると共に噴射された燃料が点火栓7の点火電極7aに到達したタイミングで点火栓を作動させて燃料に点火して該燃料を燃焼させる制御(以下「主噴射燃焼制御」という)を行う他に、該主噴射燃焼制御の実行後の膨張行程中に、主に排気ガスの温度を上昇させるために燃料噴射弁から燃料を噴射してこれにより噴射した燃料を燃焼させる制御(以下「副噴射燃焼制御」という)を行う。これによれば、副噴射燃焼制御によって排気ガスの温度が上昇せしめられるので、三元触媒の温度が強制的に上昇せしめられ、その結果、三元触媒の温度が早期にその活性温度に到達することになる。   That is, in this embodiment, after starting the internal combustion engine, during one engine cycle, the fuel is injected from the fuel injection valve 6 immediately before the compression top dead center in order to obtain output mainly from the internal combustion engine. In addition to performing control (hereinafter referred to as “main injection combustion control”) of igniting the fuel by activating the spark plug at the timing when it reaches the ignition electrode 7a of the spark plug 7 (hereinafter referred to as “main injection combustion control”), During the expansion stroke after execution, control is performed to inject fuel from the fuel injection valve in order to raise the temperature of the exhaust gas and burn the injected fuel (hereinafter referred to as “sub-injection combustion control”). According to this, since the temperature of the exhaust gas is raised by the sub-injection combustion control, the temperature of the three-way catalyst is forcibly raised, and as a result, the temperature of the three-way catalyst reaches its activation temperature early. It will be.

ところで、排気ガスの温度は、上述した副噴射燃焼制御によって燃焼せしめられるトータルの燃料の量が多いほど高くなる。したがって、三元触媒19の温度をより早くその活性温度に到達させるためには、副噴射燃焼制御によって燃焼させるトータルの燃料の量を多くすることが好ましい。そして、より多くの燃料を燃焼させるためには、より多くの空気が必要である。そこで、本実施形態では、内燃機関の始動後、1機関サイクル中に主噴射燃焼制御と副噴射燃焼制御とを行うとき、アクセルペダルの踏込量が一定であっても、スロットル弁16の開度(以下「スロットル開度」という)を徐々に大きくすることによって燃焼室に吸入される空気の量(以下「吸気量」という)を徐々に多くすると共に、吸気量に応じて1機関サイクル中に副噴射燃焼制御によって燃焼させるトータルの燃料の量を徐々に多くする。これによれば、副噴射燃焼制御によって排気ガスの温度がより大きく上昇せしめられるので、三元触媒の温度がより早くその活性温度に到達することになる。   By the way, the temperature of the exhaust gas increases as the total amount of fuel combusted by the sub-injection combustion control described above increases. Therefore, in order to make the temperature of the three-way catalyst 19 reach its activation temperature faster, it is preferable to increase the total amount of fuel burned by the sub-injection combustion control. And in order to burn more fuel, more air is required. Therefore, in the present embodiment, when the main injection combustion control and the sub injection combustion control are performed in one engine cycle after the internal combustion engine is started, the opening degree of the throttle valve 16 is maintained even if the accelerator pedal depression amount is constant. By gradually increasing (hereinafter referred to as “throttle opening”), the amount of air taken into the combustion chamber (hereinafter referred to as “intake amount”) is gradually increased, and during one engine cycle according to the intake amount. Gradually increase the total amount of fuel burned by the sub-injection combustion control. According to this, the temperature of the exhaust gas is further increased by the sub-injection combustion control, so that the temperature of the three-way catalyst reaches its activation temperature earlier.

ところで、1機関サイクル中に副噴射燃焼制御によって燃焼させるトータルの燃料量を多くする手段としては、様々なものが考えられるが、本実施形態では、以下の2つの手段のいずれかを採用する。すなわち、1つ目の手段は、1機関サイクル中に副噴射燃焼制御を行う回数を吸気量が多くなるほど多くするというものである。この場合、1機関サイクル中に行われる各副噴射燃焼制御において噴射する燃料の量を同じ量としてもよいし異なる量としてもよいが、いずれにしても、1機関サイクル中に副噴射燃焼制御を行う回数が多いほど、1機関サイクル中に副噴射燃焼制御によって燃焼されるトータルの燃料量が多くなるように各副噴射燃焼制御において噴射する燃料量を設定する。   By the way, various means can be considered as means for increasing the total amount of fuel burned by the sub-injection combustion control during one engine cycle. In the present embodiment, either of the following two means is adopted. That is, the first means is to increase the number of times of performing the sub-injection combustion control during one engine cycle as the intake air amount increases. In this case, the amount of fuel injected in each sub-injection combustion control performed during one engine cycle may be the same or different, but in any case, the sub-injection combustion control is performed during one engine cycle. The fuel amount to be injected in each sub-injection combustion control is set so that the total fuel amount combusted by the sub-injection combustion control during one engine cycle increases as the number of times of performing is increased.

なお、一般的に、圧縮上死点に近いタイミングで燃料を燃焼させるほど、その燃焼が内燃機関の出力に寄与する割合が大きくなり、その燃焼が排気ガスの昇温に寄与する割合が小さくなる。したがって、燃焼が排気ガスの昇温に寄与する割合をできるだけ大きくするという観点では、圧縮上死点に近いタイミングで行われる副噴射燃焼制御ほど、燃焼させる燃料の量を少なくすることが好ましい。したがって、この観点では、1機関サイクル中に各副噴射燃焼制御において噴射する燃料量を異なる量とする場合には、順序的に後の副噴射燃焼制御ほど噴射する燃料量を多くすることが好ましい。   In general, the more the fuel is burned at a timing near the compression top dead center, the greater the proportion of the combustion that contributes to the output of the internal combustion engine, and the smaller the proportion that the combustion contributes to the temperature rise of the exhaust gas. . Therefore, from the viewpoint of increasing the rate at which combustion contributes to the temperature rise of the exhaust gas as much as possible, it is preferable to reduce the amount of fuel to be burned as the sub-injection combustion control is performed at a timing close to the compression top dead center. Therefore, from this point of view, when the amount of fuel injected in each sub-injection combustion control during one engine cycle is set to a different amount, it is preferable to increase the amount of fuel injected in order in the subsequent sub-injection combustion control. .

一方、1機関サイクル中に副噴射燃焼制御によって燃焼させるトータルの燃料量を多くする2つ目の手段は、1機関サイクル中に行う副噴射燃焼制御を1回とするが、この1回の副噴射燃焼制御において噴射する燃料量を多くするというものである。そして、上述したように、圧縮上死点に近いタイミングで燃料を燃焼させるほど、燃焼が排気ガスの昇温に寄与する割合が小さくなってしまうので、この2つ目の手段では、副噴射燃焼制御において噴射する燃料量が多いほど、燃料を噴射するタイミングを遅くすることが好ましい。   On the other hand, the second means for increasing the total amount of fuel burned by the sub-injection combustion control during one engine cycle is a single sub-injection combustion control performed during one engine cycle. This is to increase the amount of fuel injected in the injection combustion control. As described above, the more the fuel is burned at the timing close to the compression top dead center, the smaller the proportion of the combustion contributing to the temperature rise of the exhaust gas. It is preferable to delay the fuel injection timing as the amount of fuel injected in the control increases.

なお、この2つ目の手段において、噴射する燃料量を多くするためには、燃料噴射弁を開弁する時間を長くすればよいが、これに代えて、極めて短い時間内に複数の燃料噴射を行うことによって副噴射燃焼制御1回における単位時間当たりの燃料噴射回数を多くするようにしてもよい。   In this second means, in order to increase the amount of fuel to be injected, it is only necessary to lengthen the time for opening the fuel injection valve. Instead, a plurality of fuel injections are performed within a very short time. By performing this, the number of fuel injections per unit time in one sub-injection combustion control may be increased.

また、本実施形態では、各副噴射燃焼制御によって燃料を燃焼させる手段としては、以下の2つの手段のいずれかを採用する。すなわち、1つ目の手段は、各副噴射燃焼制御において噴射した燃料が点火栓7の点火電極7aに到達したときに点火栓を作動させて点火電極によって燃料に点火して該燃料を燃焼させるというものである。また、2つ目の手段は、各副噴射燃焼制御において燃料を噴射するタイミングを、直前に行われた主噴射燃焼制御または副噴射燃焼制御によって燃焼せしめられた燃料の燃焼熱によって着火せしめられるタイミングとするという手段である。   In the present embodiment, either of the following two means is employed as the means for burning the fuel by each sub-injection combustion control. That is, the first means operates the ignition plug when the fuel injected in each sub-injection combustion control reaches the ignition electrode 7a of the ignition plug 7, and ignites the fuel by the ignition electrode to burn the fuel. That's it. The second means is the timing at which the fuel is injected in each sub-injection combustion control, the timing at which the fuel is ignited by the combustion heat of the fuel burned by the main injection combustion control or the sub-injection combustion control performed immediately before. It is means that.

なお、この2つ目の手段では、各副噴射燃焼制御において燃料を噴射するタイミングを、燃料が噴射されると略同時に該燃料が燃焼し始めるタイミングよりも遅いタイミングとすることが好ましい。これによれば、燃料の燃焼が比較的緩慢に行われることから、燃焼温度(特に、そのピーク温度)が比較的低く抑えられるので、燃焼室でのNOx(窒素酸化物)の発生が抑制される。また、燃料の燃焼が比較的緩慢に行われることから、燃焼に起因する騒音の発生が抑制される。   In the second means, it is preferable that the timing at which the fuel is injected in each sub-injection combustion control is set to be a timing that is later than the timing at which the fuel starts to burn almost simultaneously with the fuel being injected. According to this, since the combustion of the fuel is performed relatively slowly, the combustion temperature (particularly its peak temperature) is suppressed to a relatively low level, so that the generation of NOx (nitrogen oxide) in the combustion chamber is suppressed. The Further, since the fuel is burned relatively slowly, the generation of noise due to the combustion is suppressed.

図3は、排気ガスの温度を上昇させるために、1機関サイクル中に、主噴射燃焼制御を行う他に、副噴射燃焼制御を複数回行う場合において、各副噴射燃焼制御において燃料噴射弁から噴射された燃料が点火栓の点火電極に到達したときに点火栓を作動させて点火電極によって燃料に点火して該燃料を燃焼させる手段を採用した例を示している。   FIG. 3 shows a case in which, in order to raise the temperature of the exhaust gas, in addition to performing the main injection combustion control during one engine cycle, the sub injection combustion control is performed a plurality of times from the fuel injection valve in each sub injection combustion control. An example is shown in which means for operating the ignition plug when the injected fuel reaches the ignition electrode of the ignition plug and igniting the fuel by the ignition electrode to burn the fuel is shown.

図3において、(A)〜(D)は、それぞれ、1機関サイクル中の噴射燃焼制御を示し、各機関サイクルは、(A)から(D)へと順に行われ、また、(A)から(D)に行くに従って吸気量が多くなっており、図3において、TDCは、圧縮上死点を示し、BDC1は、吸気下死点を示し、BDC2は、膨張下死点を示している。   In FIG. 3, (A) to (D) respectively indicate injection combustion control during one engine cycle, and each engine cycle is performed in order from (A) to (D). In FIG. 3, TDC indicates a compression top dead center, BDC1 indicates an intake bottom dead center, and BDC2 indicates an expansion bottom dead center.

図3(A)に示されている最初の機関サイクルでは、内燃機関の出力を得るために圧縮上死点直前にて燃料を噴射する(図中、Fm)と共に該噴射された燃料が点火栓の点火電極に到達したときに点火栓を作動させ(図中、Im)て燃料を燃焼させる主噴射燃焼制御を行う。そして、図3(B)に示されている次の機関サイクルでは、上と同じ主噴射燃焼制御を行い、その後の膨張行程中に排気ガスの温度を上昇させるために燃料を噴射する(図中、Fs)と共に該噴射された燃料が点火栓の点火電極に到達したときに点火栓を作動させ(図中、Is)て燃料を燃焼させる副噴射燃焼制御を1回行う。そして、図3(C)に示されているさらに次の機関サイクルでは、上と同じ主噴射燃焼制御を行い、その後の膨張行程中に上と同じ副噴射燃焼制御を2回行う。そして、図3(D)に示されているさらに次の機関サイクルでは、上と同じ主噴射燃焼制御を行い、その後の膨張行程中に上と同じ副噴射燃焼制御を3回行う。   In the first engine cycle shown in FIG. 3A, fuel is injected immediately before the compression top dead center in order to obtain the output of the internal combustion engine (Fm in the figure), and the injected fuel is a spark plug. When the ignition electrode is reached, the ignition plug is operated (Im in the figure) to perform main injection combustion control for burning the fuel. Then, in the next engine cycle shown in FIG. 3B, the same main injection combustion control as above is performed, and fuel is injected to raise the temperature of the exhaust gas during the subsequent expansion stroke (in the figure). , Fs), and when the injected fuel reaches the ignition electrode of the spark plug, the spark plug is operated (Is in the figure) to perform the sub-injection combustion control for burning the fuel once. In the further next engine cycle shown in FIG. 3C, the same main injection combustion control as above is performed, and the same sub injection combustion control as above is performed twice during the subsequent expansion stroke. In the further next engine cycle shown in FIG. 3D, the same main injection combustion control as above is performed, and the same sub injection combustion control as above is performed three times during the subsequent expansion stroke.

また、図4は、排気ガスの温度を上昇させるために、1機関サイクル中に、主噴射燃焼制御を行う他に、副噴射燃焼制御を1回行う場合において、各副噴射燃焼制御において燃料噴射弁から噴射された燃料が点火栓の点火電極に到達したときに点火栓を作動させて点火電極によって燃料に点火して該燃料を燃焼させる手段を採用した例を示している。   FIG. 4 shows the fuel injection in each sub-injection combustion control when the sub-injection combustion control is performed once in addition to performing the main injection combustion control during one engine cycle in order to raise the temperature of the exhaust gas. An example is shown in which means for operating the ignition plug when the fuel injected from the valve reaches the ignition electrode of the ignition plug and igniting the fuel by the ignition electrode to burn the fuel is shown.

図4においても、(A)〜(D)は、それぞれ、1機関サイクル中の噴射燃焼制御を示し、各機関サイクルは、(A)から(D)へと順に行われ、また、(A)から(D)に行くに従って吸気量が多くなっており、図3において、TDCは、圧縮上死点を示し、BDC1は、吸気下死点を示し、BDC2は、膨張下死点を示している。   Also in FIG. 4, (A) to (D) respectively show injection combustion control in one engine cycle, and each engine cycle is performed in order from (A) to (D), and (A) In FIG. 3, TDC indicates compression top dead center, BDC1 indicates intake bottom dead center, and BDC2 indicates expansion bottom dead center. .

図4(A)に示されている最初の機関サイクルでは、内燃機関の出力を得るために圧縮上死点直前にて燃料を噴射する(図中、Fm)と共に該噴射された燃料が点火栓の点火電極に到達したときに点火栓を作動させ(図中、Im)て燃料を燃焼させる主噴射燃焼制御を行う。そして、図4(B)に示されている次の機関サイクルでは、上と同じ主噴射燃焼制御を行い、その後の膨張行程中の所定のタイミング(以下「第1のタイミング」という)で排気ガスの温度を上昇させるために所定量(以下「第1の量」という)の燃料を噴射する(図中、Fs)と共に該噴射された燃料が点火栓の点火電極に到達したときに点火栓を作動させ(図中、Is)て燃料を燃焼させる副噴射燃焼制御を1回行う。そして、図4(C)に示されているさらに次の機関サイクルでは、上と同じ主噴射燃焼制御を行い、上記第1のタイミングよりも遅いタイミング(以下「第2のタイミング」という)で上記第1の量よりも多い量(以下「第2の量」という)の燃料を噴射することを除いて上と同じ副噴射燃焼制御を1回行う。そして、図4(D)に示されているさらに次の機関サイクルでは、上と同じ主噴射燃焼制御を行い、上記第2のタイミングよりも遅いタイミングで上記第2の量よりも多い量の燃料を噴射することを除いて上と同じ副噴射燃焼制御を1回行う。   In the first engine cycle shown in FIG. 4A, in order to obtain the output of the internal combustion engine, fuel is injected immediately before the compression top dead center (Fm in the figure), and the injected fuel is a spark plug. When the ignition electrode is reached, the ignition plug is operated (Im in the figure) to perform main injection combustion control for burning the fuel. In the next engine cycle shown in FIG. 4B, the same main injection combustion control as above is performed, and the exhaust gas at a predetermined timing (hereinafter referred to as “first timing”) during the subsequent expansion stroke. A predetermined amount (hereinafter referred to as “first amount”) of fuel is injected (Fs in the figure) to increase the temperature of the spark plug, and when the injected fuel reaches the ignition electrode of the spark plug, The sub-injection combustion control is performed once (Is in the figure) to burn the fuel. In the further next engine cycle shown in FIG. 4C, the same main injection combustion control as above is performed, and the timing is later than the first timing (hereinafter referred to as “second timing”). The same sub-injection combustion control as the above is performed once except that the fuel of the amount larger than the first amount (hereinafter referred to as “second amount”) is injected. In the further next engine cycle shown in FIG. 4D, the same main injection combustion control as above is performed, and the amount of fuel larger than the second amount at a timing later than the second timing. The same sub-injection combustion control as above is performed except for injecting.

また、図5は、排気ガスの温度を上昇させるために、1機関サイクル中に、主噴射燃焼制御を行う他に、副噴射燃焼制御を複数回行う場合において、各副噴射燃焼制御において燃料噴射弁から燃料を噴射するタイミングを、直前に行われた主噴射燃焼制御または副噴射燃焼制御によって燃焼せしめられた燃料の燃焼熱によって着火せしめられるタイミングにすることによって副噴射燃焼制御において燃料を燃焼させる手段を採用した例を示している。   FIG. 5 shows the fuel injection in each sub-injection combustion control when the sub-injection combustion control is performed a plurality of times in addition to performing the main injection combustion control during one engine cycle in order to raise the temperature of the exhaust gas. The fuel is burned in the sub-injection combustion control by setting the timing of injecting the fuel from the valve to the timing of being ignited by the combustion heat of the fuel burned by the main injection combustion control or the sub-injection combustion control performed immediately before. The example which employ | adopted the means is shown.

図5において、(A)〜(D)は、それぞれ、1機関サイクル中の噴射燃焼制御を示し、各機関サイクルは、(A)から(D)へと順に行われ、また、(A)から(D)に行くに従って吸気量が多くなっており、図3において、TDCは、圧縮上死点を示し、BDC1は、吸気下死点を示し、BDC2は、膨張下死点を示している。   In FIG. 5, (A) to (D) respectively indicate injection combustion control in one engine cycle, and each engine cycle is performed in order from (A) to (D). In FIG. 3, TDC indicates a compression top dead center, BDC1 indicates an intake bottom dead center, and BDC2 indicates an expansion bottom dead center.

図5(A)に示されている最初の機関サイクルでは、内燃機関の出力を得るために圧縮上死点直前にて燃料を噴射する(図中、Fm)と共に該噴射された燃料が点火栓の点火電極に到達したときに点火栓を作動させ(図中、Im)て燃料を燃焼させる主噴射燃焼制御を行う。そして、図5(B)に示されている次の機関サイクルでは、上と同じ主噴射燃焼制御を行い、その後の膨張行程中に、主噴射燃焼制御によって燃焼せしめられた燃料の燃焼熱によって燃料が着火されるタイミングで燃料を噴射する(図中、Fs)副噴射燃焼制御を1回行う。そして、図5(C)に示されているさらに次の機関サイクルでは、上と同じ主噴射燃焼制御を行い、その後の膨張行程中に、上と同じ副噴射燃焼制御を行い、その後、この副噴射燃焼制御によって燃焼せしめられた燃料の燃焼熱によって燃料が着火されるタイミングで燃料を噴射する(図中、Fs)副噴射燃焼制御を行う。そして、図5(D)に示されているさらに次の機関サイクルでは、上と同じ主噴射燃焼制御を行い、その後の膨張行程中に、上と同じ2回の副噴射燃焼制御を行い、その後、最後の副噴射燃焼制御によって燃焼せしめられた燃料の燃焼熱によって燃料が着火されるタイミングで燃料を噴射する(図中、Fs)副噴射燃焼制御を行う。   In the first engine cycle shown in FIG. 5 (A), fuel is injected immediately before the compression top dead center in order to obtain the output of the internal combustion engine (Fm in the figure), and the injected fuel is a spark plug. When the ignition electrode is reached, the ignition plug is operated (Im in the figure) to perform main injection combustion control for burning the fuel. Then, in the next engine cycle shown in FIG. 5B, the same main injection combustion control as above is performed, and during the subsequent expansion stroke, the fuel is burned by the combustion heat of the fuel burned by the main injection combustion control. Sub-injection combustion control is performed once by injecting fuel at the timing when is ignited (Fs in the figure). In the next engine cycle shown in FIG. 5 (C), the same main injection combustion control as above is performed, and during the subsequent expansion stroke, the same sub injection combustion control as above is performed. The sub-injection combustion control is performed by injecting the fuel at the timing when the fuel is ignited by the combustion heat of the fuel combusted by the injection combustion control (Fs in the figure). In the next engine cycle shown in FIG. 5 (D), the same main injection combustion control as above is performed, and during the subsequent expansion stroke, the same two sub-injection combustion controls as above are performed. Then, the fuel is injected at the timing when the fuel is ignited by the combustion heat of the fuel burned by the final sub-injection combustion control (Fs in the figure), and the sub-injection combustion control is performed.

また、図6は、排気ガスの温度を上昇させるために、1機関サイクル中に、主噴射燃焼制御を行う他に、副噴射燃焼制御を1回行う場合において、各副噴射燃焼制御において燃料噴射弁から燃料を噴射するタイミングを、直前に行われた主噴射燃焼制御または副噴射燃焼制御によって燃焼せしめられた燃料の燃焼熱によって着火せしめられるタイミングにすることによって副噴射燃焼制御において燃料を燃焼させる手段を採用した例を示している。   FIG. 6 shows the fuel injection in each sub-injection combustion control when the sub-injection combustion control is performed once in addition to performing the main injection combustion control in one engine cycle in order to raise the temperature of the exhaust gas. The fuel is burned in the sub-injection combustion control by setting the timing of injecting the fuel from the valve to the timing of being ignited by the combustion heat of the fuel burned by the main injection combustion control or the sub-injection combustion control performed immediately before. The example which employ | adopted the means is shown.

図6において、(A)〜(D)は、それぞれ、1機関サイクル中の噴射燃焼制御を示し、各機関サイクルは、(A)から(D)へと順に行われ、また、(A)から(D)に行くに従って吸気量が多くなっており、図6において、TDCは、圧縮上死点を示し、BDC1は、吸気下死点を示し、BDC2は、膨張下死点を示している。   In FIG. 6, (A) to (D) respectively show injection combustion control during one engine cycle, and each engine cycle is performed in order from (A) to (D). In FIG. 6, TDC indicates a compression top dead center, BDC 1 indicates an intake bottom dead center, and BDC 2 indicates an expansion bottom dead center.

図6(A)に示されている最初の機関サイクルでは、内燃機関の出力を得るために圧縮上死点直前にて燃料を噴射する(図中、Fm)と共に該噴射された燃料が点火栓の点火電極に到達したときに点火栓を作動させ(図中、Im)て燃料を燃焼させる主噴射燃焼制御を行う。そして、図6(B)に示されている次の機関サイクルでは、上と同じ主噴射燃焼制御を行い、その後の膨張行程中に、主噴射燃焼制御によって燃焼せしめられた燃料の燃焼熱によって燃料が着火されるタイミング(以下「第1のタイミング」という)で排気ガスの温度を上昇させるために所定量(以下「第1の量」という)の燃料を噴射する(図中、Fs)副噴射燃焼制御を1回行う。そして、図6(C)に示されているさらに次の機関サイクルでは、上と同じ主噴射燃焼制御を行い、その後の膨張行程中に、主噴射燃焼制御によって燃焼せしめられた燃料の燃焼熱によって燃料が着火されるタイミングであって上記第1のタイミングよりも遅いタイミング(以下「第2のタイミング」という)で排気ガスの温度を上昇させるために上記第1の量よりも多い量(以下「第2の量」という)の燃料を噴射する(図中、Fs)副噴射燃焼制御を1回行う。そして、図6(D)に示されているさらに次の機関サイクルでは、上と同じ主噴射燃焼制御を行い、その後の膨張行程中に、主噴射燃焼制御によって燃焼せしめられた燃料の燃焼熱によって燃料が着火されるタイミングであって上記第2のタイミングよりも遅いタイミングで上記第2の量よりも多い量の燃料を噴射する副噴射燃焼制御を1回行う。   In the first engine cycle shown in FIG. 6A, fuel is injected immediately before the compression top dead center in order to obtain the output of the internal combustion engine (Fm in the figure), and the injected fuel is a spark plug. When the ignition electrode is reached, the ignition plug is operated (Im in the figure) to perform main injection combustion control for burning the fuel. Then, in the next engine cycle shown in FIG. 6 (B), the same main injection combustion control as above is performed, and during the subsequent expansion stroke, the fuel is burned by the combustion heat of the fuel burned by the main injection combustion control. Is injected at a timing (hereinafter referred to as “first timing”) to inject a predetermined amount of fuel (hereinafter referred to as “first amount”) to increase the temperature of exhaust gas (Fs in the figure). Combustion control is performed once. In the next engine cycle shown in FIG. 6 (C), the same main injection combustion control as above is performed, and during the subsequent expansion stroke, the combustion heat of the fuel burned by the main injection combustion control is used. In order to raise the temperature of the exhaust gas at a timing when the fuel is ignited and later than the first timing (hereinafter referred to as “second timing”), an amount larger than the first amount (hereinafter referred to as “the second timing”). Sub-injection combustion control is performed once (in the figure, Fs). In the next engine cycle shown in FIG. 6D, the same main injection combustion control as above is performed, and during the subsequent expansion stroke, the combustion heat of the fuel burned by the main injection combustion control is used. Sub-injection combustion control for injecting a larger amount of fuel than the second amount is performed once at a timing when the fuel is ignited and later than the second timing.

また、図3に示した例において、各機関サイクルにおいて主噴射燃焼制御を行う前に少量の燃料を噴射するいわゆるパイロット噴射を行ってもよい。この例を図7に示した。図7において、符号Fpで示されている噴射がパイロット噴射である。   Further, in the example shown in FIG. 3, so-called pilot injection may be performed in which a small amount of fuel is injected before performing main injection combustion control in each engine cycle. An example of this is shown in FIG. In FIG. 7, the injection indicated by the symbol Fp is pilot injection.

図8は、内燃機関の始動後に本発明に従って排気ガスの温度を上昇させる場合におけるスロットル開度などの時間推移を示したタイムチャートを示している。図8において、(A)がスロットル開度を示し、(B)が吸気量を示し、(C)が主噴射燃焼制御において噴射する燃料量(主噴射量)を示し、(D)が副噴射燃焼制御において噴射するトータルの燃料量(副噴射量)を示し、(E)が機関回転数を示している。   FIG. 8 shows a time chart showing a time transition such as the throttle opening when the temperature of the exhaust gas is raised according to the present invention after the internal combustion engine is started. In FIG. 8, (A) shows the throttle opening, (B) shows the intake air amount, (C) shows the fuel amount (main injection amount) injected in the main injection combustion control, and (D) shows sub-injection. The total fuel amount (sub injection amount) injected in the combustion control is shown, and (E) shows the engine speed.

図8に示した例では、時刻T0が内燃機関が始動される時刻である。時刻T0において内燃機関を始動しようとしたとき、スロットル弁が開弁されて一定量の空気が燃焼室に吸入され、主噴射燃焼制御が行われると共に副噴射燃焼制御が行われ、機関回転数が上昇する。そして、その後、時刻T1において、いったん、主噴射量が少なくされた後、時刻T2から、スロットル開度が徐々に大きされて吸気量が徐々に多くなる。そして、この吸気量の増大に応じて、副噴射量が多くされる。   In the example shown in FIG. 8, time T0 is the time when the internal combustion engine is started. When trying to start the internal combustion engine at time T0, the throttle valve is opened and a certain amount of air is sucked into the combustion chamber, the main injection combustion control is performed, the sub injection combustion control is performed, and the engine speed is increased. To rise. Then, after the main injection amount is once reduced at time T1, the throttle opening is gradually increased and the intake air amount is gradually increased from time T2. As the intake air amount increases, the auxiliary injection amount is increased.

そして、時刻T3において、スロットル開度が一定とされ、吸気量が一定となると、副噴射量も一定とされる。   At time T3, when the throttle opening is constant and the intake air amount is constant, the sub-injection amount is also constant.

なお、本発明によれば、以下のような利点も得られる。すなわち、従来、排気ガスの温度を上昇させる方法として、内燃機関を駆動するために燃焼室に供給された燃料に点火するタイミングを遅角する(遅らせる)方法が知られているが、この方法によると、燃料の燃焼が不安定となるし、内燃機関の出力が要求値よりも小さくなってしまうという不具合がある。しかしながら、本発明によれば、排気ガスの温度を上昇させようとしたときに、内燃機関から出力を得るために燃焼室に供給された燃料に点火するタイミングを遅角する必要はないので、燃料の燃焼が不安定となることも、内燃機関の出力が要求値よりも小さくなることもない。   In addition, according to this invention, the following advantages are also acquired. That is, conventionally, as a method for raising the temperature of exhaust gas, there is known a method for retarding (retarding) the timing of igniting the fuel supplied to the combustion chamber in order to drive the internal combustion engine. As a result, the combustion of the fuel becomes unstable, and the output of the internal combustion engine becomes smaller than the required value. However, according to the present invention, it is not necessary to retard the timing for igniting the fuel supplied to the combustion chamber in order to obtain output from the internal combustion engine when trying to raise the temperature of the exhaust gas. The combustion of the engine does not become unstable, and the output of the internal combustion engine does not become smaller than the required value.

また、従来において、燃料に点火するタイミングを遅角する場合に、内燃機関の出力を要求値にしようとして、吸気量を多くすると共に燃焼室に供給する燃料の量を多くすると、図9(A)の符号Xで示したように、圧縮上死点TDC後に燃焼室内の圧力(以下「筒内圧」という)Pcが非常に高い状態が発生する。このため、図9(B)の符号Yで示したように、燃焼室内の温度(以下「筒内温度」という)Tcが、燃焼室内でNOx(窒素酸化物)が多量に発生する可能性のある温度Tnoxを超えて、燃焼室内で発生するNOx(窒素酸化物)の量が多くなってしまうという不具合がある。   Further, in the past, when retarding the timing for igniting the fuel, if the intake air amount is increased and the amount of fuel supplied to the combustion chamber is increased in order to make the output of the internal combustion engine the required value, FIG. ), A state in which the pressure in the combustion chamber (hereinafter referred to as “in-cylinder pressure”) Pc is very high occurs after the compression top dead center TDC. For this reason, as indicated by the symbol Y in FIG. 9B, the temperature in the combustion chamber (hereinafter referred to as “in-cylinder temperature”) Tc may generate a large amount of NOx (nitrogen oxide) in the combustion chamber. There is a problem in that the amount of NOx (nitrogen oxide) generated in the combustion chamber increases beyond a certain temperature Tnox.

しかしながら、本発明によれば、吸気量を多くすると共に燃焼室に噴射する燃料の量を多くしたとしても、複数回分けて燃料を噴射するので、図9(C)に示したように、筒内圧Pcが非常に高い状態が発生することはなく、このため、図9(D)に示したように、筒内温度Tcが、燃焼室内でNOxが多量に発生する可能性のある温度Tnoxを超えてしまうこともない。 However, according to the present invention, even if the intake air amount is increased and the amount of fuel injected into the combustion chamber is increased, the fuel is injected in a plurality of times , so as shown in FIG. Therefore, the in-cylinder pressure Pc is not very high. Therefore, as shown in FIG. 9D, the in-cylinder temperature Tc is a temperature Tnox at which a large amount of NOx may be generated in the combustion chamber. It will not exceed.

なお、上述した実施形態では、主噴射燃焼制御において、燃料を噴射するタイミングを圧縮上死点直前とし、燃料に点火するタイミングを噴射された燃料が点火栓7の点火電極7aに到達したタイミングとしているが、燃料を噴射するタイミングを吸気行程中のタイミングとし、燃料に点火するタイミングを圧縮上死点近傍としてもよい。   In the above-described embodiment, in the main injection combustion control, the timing for injecting the fuel is set immediately before the compression top dead center, and the timing for igniting the fuel is the timing at which the injected fuel reaches the ignition electrode 7a of the spark plug 7 However, the fuel injection timing may be set as the timing during the intake stroke, and the fuel ignition timing may be set near the compression top dead center.

また、上述では、内燃機関の始動後に、三元触媒の温度を上昇させるために排気ガスの温度を上昇させる場合に本発明を適用した実施形態を説明したが、三元触媒の温度を上昇させるため以外に、排気ガスの温度を上昇させる場合にも本発明を適用可能である。   Further, in the above description, the embodiment in which the present invention is applied when the temperature of the exhaust gas is increased in order to increase the temperature of the three-way catalyst after the internal combustion engine is started is described. However, the temperature of the three-way catalyst is increased. In addition to this, the present invention can be applied to the case where the temperature of the exhaust gas is raised.

なお、上述では、内燃機関の始動後に、三元触媒の温度を活性温度に早期に到達させる場合を例に本発明を説明したが、内燃機関の始動後ではなくても、三元触媒の温度が活性温度に達していないときに、三元触媒の温度を活性温度まで上昇させる場合にも、本発明を適用可能である。   In the above description, the present invention has been described by taking as an example the case where the temperature of the three-way catalyst reaches the activation temperature early after the internal combustion engine is started, but the temperature of the three-way catalyst is not required after the internal combustion engine is started. The present invention can also be applied to the case where the temperature of the three-way catalyst is raised to the activation temperature when the temperature does not reach the activation temperature.

また、上述では、三元触媒の温度を活性温度に早期に到達させる場合を例に本発明を説明したが、三元触媒の温度を活性温度に早期に到達させる目的だけではく、それ以外の目的で、排気ガスの温度を上昇させるためにも、本発明を利用可能である。   Further, in the above description, the present invention has been described by taking as an example the case where the temperature of the three-way catalyst reaches the activation temperature early, but not only for the purpose of causing the temperature of the three-way catalyst to reach the activation temperature early. The present invention can also be used to raise the temperature of the exhaust gas for the purpose.

本発明の制御装置を備えた内燃機関を示す図である。It is a figure which shows the internal combustion engine provided with the control apparatus of this invention. 図1に示した内燃機関の燃料噴射弁周りの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure around the fuel injection valve of the internal combustion engine shown in FIG. 本発明に従った噴射燃焼制御の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the injection combustion control according to this invention. 本発明に従った噴射燃焼制御の別の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the injection combustion control according to this invention. 本発明に従った噴射燃焼制御の別の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the injection combustion control according to this invention. 本発明に従った噴射燃焼制御の別の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the injection combustion control according to this invention. 本発明に従った噴射燃焼制御の別の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of the injection combustion control according to this invention. 本発明に従って噴射燃焼制御を行った場合のスロットル開度等の時間推移の一例のタイムチャートを示す図である。It is a figure which shows a time chart of an example of time transitions, such as throttle opening, when injection combustion control is performed according to this invention. 従来の噴射燃焼制御を行った場合の筒内圧および筒内温度と本発明に従って噴射燃焼制御を行った場合の筒内圧および筒内温度とを示す図である。It is a figure which shows the in-cylinder pressure and in-cylinder temperature when the conventional injection combustion control is performed, and the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature when the injection combustion control is performed according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

5 燃焼室
6 燃料噴射弁
7 点火栓
7a 点火電極
19 三元触媒
5 Combustion chamber 6 Fuel injection valve 7 Spark plug 7a Ignition electrode 19 Three-way catalyst

Claims (9)

筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、燃料に点火する点火栓とを具備する内燃機関において、排気ガスの昇温が要求されたとき、1機関サイクル中に、主に内燃機関から出力を得るために燃料噴射弁から燃料を噴射して該噴射された燃料に点火栓によって点火して該燃料を燃焼させる機関出力用の燃料噴射燃焼制御を行う他に、該機関出力用の燃料噴射燃焼制御の実行後に排気ガスの温度を上昇させるために燃料噴射弁から燃料を噴射して該噴射された燃料を燃焼させる排気昇温用の燃料噴射燃焼制御として、燃料噴射弁から燃料を噴射して該噴射された燃料に点火栓によって点火して該燃料を燃焼させる第1の排気昇温用の燃料噴射燃焼制御と、直前に行われた燃料噴射燃焼制御によって燃焼せしめられた燃料の燃焼熱によって着火せしめられるタイミングで燃料噴射弁から燃料を噴射して該噴射された燃料を燃焼させる第2の排気昇温用の燃料噴射燃焼制御との少なくとも一方を少なくとも1回行う燃焼制御装置において、排気ガスの昇温が要求されたときに、アクセルペダルの踏み込み量が一定であっても、スロットル弁の開度を大きくすることによって吸気量を多くし、該吸気量に応じて、膨張行程中に排気昇温用の燃料噴射燃焼制御を行う回数を増やすことによって膨張行程中に排気ガスの昇温用に噴射するトータルの燃料量を増量することを特徴とする燃焼制御装置。 In an internal combustion engine having a fuel injection valve for directly injecting fuel into a cylinder and an ignition plug for igniting the fuel, when temperature rise of the exhaust gas is required, it is mainly output from the internal combustion engine during one engine cycle In addition to performing fuel injection combustion control for engine output in which fuel is injected from a fuel injection valve and the injected fuel is ignited by a spark plug to burn the fuel, fuel injection for engine output As fuel injection combustion control for raising the temperature of exhaust gas, fuel is injected from the fuel injection valve to increase the temperature of the exhaust gas after the combustion control is performed, and the fuel is injected from the fuel injection valve. The first fuel injection combustion control for raising the temperature of the exhaust gas in which the injected fuel is ignited by the spark plug and combusted, and the combustion heat of the fuel combusted by the fuel injection combustion control performed immediately before Ignited by In a combustion control device that performs at least one of fuel injection combustion control for increasing the temperature of a second exhaust gas by injecting fuel from a fuel injection valve at a desired timing and combusting the injected fuel, Even when the amount of depression of the accelerator pedal is constant when temperature rise is required , the intake amount is increased by increasing the opening of the throttle valve , and the exhaust gas is increased during the expansion stroke according to the intake amount. combustion control device comprising a Turkey to increase the amount of fuel the total for injecting for heating the exhaust gas during the expansion stroke by increasing the number of times of performing fuel injection combustion control for temperature. 上記排気昇温用の燃料噴射燃焼制御1回当たりに噴射する燃料量が多いほど、該排気昇温用の燃料噴射燃焼制御において燃料を噴射するタイミングを遅角することを特徴とする請求項1に記載の燃焼制御装置。   2. The timing for injecting fuel in the fuel injection combustion control for exhaust gas temperature increase is retarded as the amount of fuel injected per one time of the fuel injection combustion control for exhaust gas temperature increase increases. The combustion control apparatus described in 1. 上記排気昇温用の燃料噴射燃焼制御において燃料を噴射するタイミングが膨張行程中のタイミングであることを特徴とする請求項またはに記載の燃焼制御装置。 The combustion control device according to claim 1 or 2 , wherein the timing of injecting fuel in the fuel injection combustion control for raising the temperature of the exhaust gas is a timing during an expansion stroke. 上記機関出力用の燃料噴射燃料制御において燃料を噴射するタイミングが圧縮行程中のタイミングであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の燃焼制御装置。   The combustion control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the timing of injecting fuel in the fuel injection fuel control for engine output is a timing during a compression stroke. 上記第2の排気昇温用の燃料噴射燃焼制御が行われる場合に該第2の排気昇温用の燃料噴射燃焼制御において燃料を噴射するタイミングが燃料が噴射されると略同時に該燃が燃焼し始めるタイミングよりも遅いタイミングであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の燃焼制御装置。 At substantially the same time the fuel if the timing for injecting the fuel in the fuel injection combustion control for exhaust gas Atsushi Nobori of said second fuel is injected when the fuel injection combustion control of the second exhaust Atsushi Nobori is carried out The combustion control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the timing is later than a timing at which combustion starts. 上記排気昇温用の燃料噴射燃焼制御が1機関サイクル中に複数回行われる場合に順序的に後に行われる排気昇温用の燃料噴射燃焼制御において噴射する燃料量ほど増量することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の燃焼制御装置。   When the fuel injection combustion control for raising the temperature of the exhaust gas is performed a plurality of times during one engine cycle, the amount of fuel injected in the fuel injection combustion control for raising the temperature of the exhaust gas is increased in sequence. The combustion control device according to any one of claims 1 to 5. 記排気昇温用の燃料噴射燃焼制御1回における燃料噴射回数を多くすることによって該排気昇温用の燃料噴射燃焼制御1回当たりに噴射するトータルの燃料量を増量することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の燃焼制御装置。 Characterized by increasing the fuel quantity total which injects per fuel injection combustion control once for exhaust KiNoboru temperature by increasing the fuel injection number in the upper Symbol exhaust fuel injection combustion control once for heating The combustion control device according to any one of claims 1 to 6. 燃料噴射弁から噴射された燃料の一部が点火栓の点火電極に直接到達するように燃料噴射弁が構成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の燃焼制御装置。   The combustion according to any one of claims 1 to 7, wherein the fuel injection valve is configured such that a part of the fuel injected from the fuel injection valve directly reaches the ignition electrode of the spark plug. Control device. 排気通路に排気ガスを浄化する触媒が配置されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の燃焼制御装置。   The combustion control apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein a catalyst for purifying exhaust gas is disposed in the exhaust passage.
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