JPH04246275A - Exhaust purifying device for internal combustion engine - Google Patents
Exhaust purifying device for internal combustion engineInfo
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は、エアアシストインジェ
クタを具備し排気系にゼオライト系NOx 還元触媒を
有する内燃機関の排気浄化装置に関し、アシストエアを
制御して触媒のNOx 浄化率を向上させるようにした
装置に関する。[Industrial Application Field] The present invention relates to an exhaust purification device for an internal combustion engine equipped with an air assist injector and having a zeolite-based NOx reduction catalyst in the exhaust system, in which assist air is controlled to improve the NOx purification rate of the catalyst. related to the equipment used.
【0002】0002
【従来の技術】特開昭63−283727号公報は、遷
移金属を担持せしめたゼオライト触媒が空燃比リーン域
にてNOx を還元するには、HC(炭化水素)が必要
であること、およびHCが不足する場合にそれを補うた
めに、特別なHC供給装置を設けることを開示している
。
一方、噴射燃料流にエアを噴射して燃料を微粒化する、
エアアシストタイプのインジェクタ(燃料噴射弁)を具
備した内燃機関も従来知られている。[Prior Art] Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-283727 discloses that HC (hydrocarbons) is necessary for a zeolite catalyst supporting a transition metal to reduce NOx in a lean air-fuel ratio region, and that HC It is disclosed that a special HC supply device is provided to compensate for the shortage of HC. On the other hand, injecting air into the injected fuel flow to atomize the fuel,
Internal combustion engines equipped with air-assist type injectors (fuel injection valves) are also known.
【0003】0003
【発明が解決しようとする課題】しかし、エアアシスト
インジェクタを具備した内燃機関では、燃料の霧化が良
好であるため、未燃HCの排出量が少なく、排気中のH
C量が少ない。したがって、NOx 還元ゼオライト触
媒を排気系に具備しても、NOx の排出量の多い運転
領域ではHCが不足し、高いNOx 浄化率が得られな
くなる。この場合、特別なHC供給装置を設けることも
考えられるが、システムの構造が複雑化し、信頼性が低
下するので、実用的でない。[Problems to be Solved by the Invention] However, in internal combustion engines equipped with air-assist injectors, the fuel is atomized well, so the amount of unburned HC emitted is small, and the amount of H in the exhaust gas is reduced.
The amount of C is low. Therefore, even if the exhaust system is equipped with a NOx reduction zeolite catalyst, HC will be insufficient in an operating range where a large amount of NOx is emitted, making it impossible to obtain a high NOx purification rate. In this case, it may be possible to provide a special HC supply device, but this would complicate the structure of the system and reduce reliability, making it impractical.
【0004】本発明の目的は、エアアシストインジェク
タを具備し排気系にNOx 還元ゼオライト触媒を設け
た内燃機関において、従来HC量が不足した運転領域に
おいても、特別なHC供給装置を設けることなく十分な
HC量を供給し、触媒のNOx 浄化率を高くする、内
燃機関の排気浄化装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide an internal combustion engine equipped with an air assist injector and a NOx reduction zeolite catalyst in the exhaust system, which can be used in an operating range where the amount of HC is insufficient without the need for a special HC supply device. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification device for an internal combustion engine that supplies a sufficient amount of HC and increases the NOx purification rate of a catalyst.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明の内
燃機関の排気浄化装置が次の手段を備えることによって
達成される。エアアシストインジェクタを具備した希薄
燃焼可能な内燃機関、前記内燃機関の排気系に設けられ
た、遷移金属或いは貴金属を担持せしめたゼオライトか
らなり、酸化雰囲気中、HC存在下で、NOx を還元
する触媒(以下、リーンNOx 触媒という)、内燃機
関の運転状態を検出する運転状態検出手段、前記運転状
態検出手段によって検出された内燃機関運転状態が前記
リーンNOx 触媒へのHC量が不足する運転領域にあ
るか否かを判定する運転領域判定手段、および前記運転
領域判定手段が、内燃機関運転状態がHC量の不足する
運転領域にあると判定したときに、前記エアアシストイ
ンジェクタのアシストエアの供給量を減少或いは供給停
止するアシストエア制御手段。[Means for Solving the Problems] The above object is achieved by providing an exhaust purification device for an internal combustion engine of the present invention with the following means. A lean-burn internal combustion engine equipped with an air-assist injector; a catalyst that is installed in the exhaust system of the internal combustion engine and is made of zeolite supported with a transition metal or a noble metal, and that reduces NOx in an oxidizing atmosphere in the presence of HC; (hereinafter referred to as lean NOx catalyst), an operating state detection means for detecting the operating state of the internal combustion engine, and the internal combustion engine operating state detected by the operating state detection means is in an operating range where the amount of HC to the lean NOx catalyst is insufficient. an operating region determining means for determining whether or not the amount of assist air supplied from the air assist injector is determined when the operating region determining means determines that the internal combustion engine operating state is in an operating region in which the amount of HC is insufficient; Assist air control means for reducing or stopping the supply of air.
【0006】[0006]
【作用】HC量が不足する領域、すなわち中負荷運転時
(NOx 排出量が多い)および排気高温時(供給され
たHCが直接酸化するためHCが多量に必要となる)に
は、アシストエアが減少或いは停止されるので、燃料の
微粒化(霧化)が悪化して未燃HCの排出量が増加する
。ただし、触媒床温(排気温と関連)が高い時にはNO
x 排出量が多い領域になったら直ちにアシストエアを
停止するが、触媒床温が低い時には停止を遅延するよう
にして、微粒化とHCの供給を両立させる。かくして、
構造を複雑にすることなく、リーンNOx 触媒へのN
Ox 浄化率が向上する。[Effect] Assist air is used in areas where the amount of HC is insufficient, that is, during medium load operation (high NOx emissions) and at high exhaust temperatures (a large amount of HC is required because the supplied HC is directly oxidized). Since it is reduced or stopped, the atomization (atomization) of the fuel deteriorates and the amount of unburned HC discharged increases. However, when the catalyst bed temperature (related to exhaust temperature) is high, NO
x Immediately stop the assist air when the exhaust amount reaches a large range, but when the catalyst bed temperature is low, the stop is delayed to achieve both atomization and HC supply. Thus,
Lean NOx without complicating the structure N to the catalyst
Ox purification rate improves.
【0007】[0007]
【実施例】2つの、本発明に係る実施例を説明する。図
1、図2は実施例1に対応し、図3、図4は実施例2に
対応し、図5−図11は両実施例に適用される共通構成
を示す。[Embodiments] Two embodiments according to the present invention will be described. 1 and 2 correspond to the first embodiment, FIGS. 3 and 4 correspond to the second embodiment, and FIGS. 5 to 11 show common configurations applied to both embodiments.
【0008】始めに、共通構成を説明する。図5におい
て、2は希薄燃焼可能な内燃機関、4はその吸気系、6
は排気系を示す。内燃機関2は、エアの噴射によって燃
料の微粒化が促進されるエアアシストインジェクタ8を
具備している。エアアシストインジェクタ8は電子制御
装置(ECU)10の出力に従って、燃料およびエアの
噴射が制御される。エアアシストインジェクタ8へのア
シストエアは、スロットルバルブ12より上流より導管
14を介してエアを供給するようになっている。たとえ
ば、導管14の途中にエアポンプ20、圧力調整器22
、制御弁16が設けられ、エアポンプ20で昇圧したエ
アを圧力調整器22で一定圧に調整し、制御弁16がO
Nのときにエアアシストインジェクタ8にエアを供給す
るようになっている。アシストエアの供給、供給停止は
、ECU10の出力に従って制御弁16をON−OFF
することにより行う。First, the common configuration will be explained. In FIG. 5, 2 is a lean-burn internal combustion engine, 4 is its intake system, and 6 is a lean-burn internal combustion engine.
indicates the exhaust system. The internal combustion engine 2 includes an air assist injector 8 that promotes atomization of fuel by injecting air. The air assist injector 8 has fuel and air injection controlled according to the output of an electronic control unit (ECU) 10. Assist air to the air assist injector 8 is supplied from upstream of the throttle valve 12 through a conduit 14. For example, an air pump 20 and a pressure regulator 22 are installed in the middle of the conduit 14.
, a control valve 16 is provided, and a pressure regulator 22 adjusts the air pressurized by the air pump 20 to a constant pressure.
Air is supplied to the air assist injector 8 when the power is N. To supply or stop the supply of assist air, turn on and off the control valve 16 according to the output of the ECU 10.
Do by doing.
【0009】図11は、エアアシストインジェクタ8の
一例を示している。エアアシストインジェクタ8は、燃
料噴射部82と、エア噴射部84とから成る。エア噴射
部84は、ノズル口86と、ノズル口86を開閉するニ
ードル88と、ニードル88を常時閉方向に付勢する圧
縮スプリング90と、ソレノイド92と、ソレノイド9
2に通電されたときにニードル88をスプリング90の
付勢に抗して開方向に移動させる可動コア94とを有す
る。燃料噴射タイミング、アシストエア噴射タイミング
は、ECU10によって制御される。FIG. 11 shows an example of the air assist injector 8. The air assist injector 8 includes a fuel injection section 82 and an air injection section 84. The air injection unit 84 includes a nozzle port 86, a needle 88 that opens and closes the nozzle port 86, a compression spring 90 that normally biases the needle 88 in the closing direction, a solenoid 92, and a solenoid 9.
The movable core 94 moves the needle 88 in the opening direction against the bias of the spring 90 when the needle 88 is energized. The fuel injection timing and assist air injection timing are controlled by the ECU 10.
【0010】内燃機関2の排気系6には、リーンNOx
触媒18が装着されている。リーンNOx 触媒18
は、酸化雰囲気中(ストイキよりリーン域での燃焼の排
気)、HC存在下で、排気中のNOx を還元し排気を
浄化する。リーンNOx 触媒18のNOx 還元メカ
ニズムは、HCの部分酸化によって生成される活性種と
NOx との反応であると推定される。したがって、排
気中のHCの量が多い程、またHCのCO2 、H2
Oへの直接酸化が抑えられて活性種への部分酸化が促進
される程、リーンNOx 触媒18のNOx 浄化率は
高くなる。[0010] The exhaust system 6 of the internal combustion engine 2 contains lean NOx.
A catalyst 18 is installed. Lean NOx catalyst 18
This reduces NOx in the exhaust and purifies the exhaust in the presence of HC in an oxidizing atmosphere (exhaust from combustion in a leaner range than stoichiometry). The NOx reduction mechanism of the lean NOx catalyst 18 is estimated to be a reaction between active species generated by partial oxidation of HC and NOx. Therefore, the larger the amount of HC in the exhaust gas, the more CO2 and H2 of HC.
The more the direct oxidation to O is suppressed and the partial oxidation to active species is promoted, the higher the NOx purification rate of the lean NOx catalyst 18 becomes.
【0011】HC量は、本発明では、特別なHC供給装
置を設けることなく、エアアシストインジェクタ8のア
シストエアの供給を抑制する(供給のON、OFFまた
は供給量の大小)ことによって、制御する(図1−4の
制御)。アシストエアの供給を停止または減少すると、
エアアシストインジェクタ8での燃料の微粒化が悪くな
って機関での燃焼性が低下し、未燃HCが増えて排気中
のHC量が増え、逆にアシストエアを供給または供給量
を増加すると、排気中のHC量が低下する。ただし、ア
シストエアの供給停止または供給量減少は、燃焼性、燃
費、HCエミッション等を悪化させるので、リーンNO
x 触媒18のNOx還元上HCが不足する機関運転状
態のときにのみ行うように制御する。このアシストエア
の供給制御は、ECU10によって、制御弁16を制御
することにより行う。In the present invention, the HC amount is controlled by suppressing the supply of assist air from the air assist injector 8 (turning the supply ON or OFF or the magnitude of the supply amount) without providing a special HC supply device. (Control in Figure 1-4). If the assist air supply is stopped or reduced,
The atomization of the fuel in the air assist injector 8 deteriorates and the combustibility in the engine decreases, the amount of unburned HC increases and the amount of HC in the exhaust increases, and conversely, if assist air is supplied or the supply amount is increased, The amount of HC in the exhaust gas decreases. However, stopping the supply of assist air or reducing the supply amount will worsen flammability, fuel efficiency, HC emissions, etc., so lean NO
x Control is performed only when the engine is operating in a state where HC is insufficient for NOx reduction in the catalyst 18. This assist air supply control is performed by controlling the control valve 16 by the ECU 10.
【0012】ECU10は、マイクロコンピュータから
なり、図6に示すように、入力ポート62および出力ポ
ート64からなる入出力部、リードオンリメモリ(RO
M)66およびランダムアクセスメモリ(RAM)68
からなる記憶部、セントラルプロセッサユニット(CP
U)70の演算部を有し、これらは双方向性バス72に
よって互いに接続されている。エアフローメータ24、
吸気圧センサ26、スロットル開度センサ28からのア
ナログ信号は、アナログ/ディジタル信号に変換されて
入力ポートに入力され、クランク軸に連動されるディス
トリビュータに内蔵されたクランク角センサ30、クラ
ンク角基準センサ32からのディジタル信号はそのまま
入力ポート62に入力される。出力ポート64には、制
御弁駆動用の駆動回路76a、エアアシストインジェク
タ8の燃料噴射部82用の駆動回路76b、エアアシス
トインジェクタ8のエア噴射部84用の駆動回路76c
が接続されている。上記において、各センサ24、26
、28、30、32のうち少なくとも一つは、機関回転
速度、機関負荷等の内燃機関の運転状態を検出する運転
状態検出手段を構成する。The ECU 10 is composed of a microcomputer, and as shown in FIG.
M) 66 and random access memory (RAM) 68
A storage unit consisting of a central processor unit (CP
U) 70 calculation units, which are connected to each other by a bidirectional bus 72. air flow meter 24,
Analog signals from the intake pressure sensor 26 and throttle opening sensor 28 are converted into analog/digital signals and input to an input port, and are connected to a crank angle sensor 30 and a crank angle reference sensor built into a distributor linked to the crankshaft. The digital signal from 32 is input as is to input port 62. The output port 64 includes a drive circuit 76a for driving the control valve, a drive circuit 76b for the fuel injection part 82 of the air assist injector 8, and a drive circuit 76c for the air injection part 84 of the air assist injector 8.
is connected. In the above, each sensor 24, 26
, 28, 30, and 32 constitute operating state detection means for detecting operating states of the internal combustion engine, such as engine rotational speed and engine load.
【0013】ECU10は、図7−10のプログラム手
段、マップ手段をROM66に記憶しており、これらは
CPU70に読出されて以下の演算が実行される。図7
はエアアシストインジェクタ8の作動タイミングを演算
するルーチンを示す。このルーチンは一定時間毎の割込
みによって実行される。The ECU 10 stores the program means and map means shown in FIGS. 7-10 in the ROM 66, and these are read out by the CPU 70 and the following calculations are executed. Figure 7
shows a routine for calculating the operation timing of the air assist injector 8. This routine is executed by interrupts at regular intervals.
【0014】図7において、まずステップ302におい
て吸入空気量Q(エアフローメータ24の出力)、機関
回転速度NE(クランク角センサ30の出力より演算)
、およびスロットル弁開閉速度ΔTA(スロットル開度
センサ28の出力より演算)が読込まれる。ここで、ス
ロットル弁開閉速度ΔTAは単位時間当りのスロットル
弁12の開度変化であり、開弁方向に変化するときにΔ
TAは正の値をとる。次いでステップ304では、燃料
噴射部82の開弁時間(燃料供給時間)TAUFが、T
AUF=KQ/Nにより演算される。ここで、Kは各種
の補正を含む係数である。次いで、ステップ306にお
いて、燃料供給時間TAUFがクランク角に換算され、
燃料供給クランク角θf が求められる。次いでステッ
プ308では、スロットル弁開閉速度ΔTAに基づいて
マップよりノズル口86開弁時間、すなわちエア噴射時
間TAUAが計算される。ΔTAとTAUの関係は、た
とえば図8に示すように、ΔTAが予め定められたスロ
ットル弁開閉速度ΔTAP(ΔTAP>O)以下のとき
にはTAUAは一定であり、ΔTAPを超えるとき、す
なわち加速運転時には、TAUAはΔTAの増大に応じ
てほぼ直線的に増大する。In FIG. 7, first, in step 302, the intake air amount Q (output of the air flow meter 24) and the engine rotational speed NE (calculated from the output of the crank angle sensor 30) are determined.
, and the throttle valve opening/closing speed ΔTA (calculated from the output of the throttle opening sensor 28) are read. Here, the throttle valve opening/closing speed ΔTA is the change in the opening degree of the throttle valve 12 per unit time, and when changing in the valve opening direction, ΔTA
TA takes a positive value. Next, in step 304, the valve opening time (fuel supply time) TAUF of the fuel injection section 82 is set to T
It is calculated by AUF=KQ/N. Here, K is a coefficient including various corrections. Next, in step 306, the fuel supply time TAUF is converted into a crank angle,
The fuel supply crank angle θf is determined. Next, in step 308, the nozzle opening 86 opening time, that is, the air injection time TAUA, is calculated from the map based on the throttle valve opening/closing speed ΔTA. The relationship between ΔTA and TAU is, for example, as shown in FIG. 8, when ΔTA is less than or equal to a predetermined throttle valve opening/closing speed ΔTAP (ΔTAP>O), TAUA is constant; when it exceeds ΔTAP, that is, during acceleration operation, TAUA increases almost linearly as ΔTA increases.
【0015】図7にて、ステップ310において、エア
噴射時間TAUAがクランク角に換算され、エア噴射ク
ランク角θa が求められる。次いでステップ312で
は、燃料供給開始クランク角θ1 が次式により計算さ
れる。
θ1 =θ2 −θf
ここでθ2 は燃料供給停止角であり、予め定められた
一定のクランク角である(図9参照)。ステップ314
では、ノズル口86開弁クランク角θ3 が次式により
計算される。
θ3 =θ4 −θa
ここでθ4 はノズル口86閉弁クランク角であり、予
め定められた一定のクランク角である(図9参照)。In FIG. 7, in step 310, the air injection time TAUA is converted to a crank angle, and the air injection crank angle θa is determined. Next, in step 312, the fuel supply start crank angle θ1 is calculated using the following equation. θ1 = θ2 −θf Here, θ2 is the fuel supply stop angle, which is a predetermined constant crank angle (see FIG. 9). Step 314
Then, the nozzle opening 86 valve opening crank angle θ3 is calculated by the following equation. θ3 = θ4 - θa Here, θ4 is the crank angle for closing the nozzle port 86, which is a predetermined constant crank angle (see FIG. 9).
【0016】図10には、エアアシストインジェクタ8
のエア噴射部84(エアブラスト弁ともいう)の作動を
制御するためのルーチンを示す。このルーチンは一定ク
ランク角毎(クランク角基準位置センサ32よりの出力
にてカウント)の割込みによって実行される。まずステ
ップ402では、機関のクランク角θが燃料供給開始ク
ランク角θ1 となったか否かが判定され、θ=θ1と
なるとステップ404へ進み、燃料噴射部82が開弁さ
れる。次いでステップ406では、θが燃料供給停止ク
ランク角θ2 となったか否かが判定され、θ=θ2
となると、ステップ408へ進み、燃料噴射部82が閉
弁される。次いでステップ410では、クランク角θが
ノズル口86の開弁クランク角θ3 となったか否かが
判定され、θ=θ3 となるとステップ412に進み、
ノズル口86を開弁して燃料および圧縮空気の噴射を行
う。次にステップ414では、θがノズル口86の閉弁
クランク角θ4 となったか否かが判定され、θ=θ4
となると、ステップ416へ進み、ノズル口86を閉
弁し、このルーチンを終了する。FIG. 10 shows an air assist injector 8
A routine for controlling the operation of the air injection unit 84 (also referred to as an air blast valve) is shown. This routine is executed by interrupting every fixed crank angle (counted by the output from the crank angle reference position sensor 32). First, in step 402, it is determined whether or not the crank angle θ of the engine has reached the fuel supply start crank angle θ1. When θ=θ1, the process proceeds to step 404, where the fuel injection section 82 is opened. Next, in step 406, it is determined whether θ has reached the fuel supply stop crank angle θ2, and θ=θ2.
If so, the process advances to step 408, and the fuel injection section 82 is closed. Next, in step 410, it is determined whether the crank angle θ has reached the valve opening crank angle θ3 of the nozzle port 86, and if θ=θ3, the process proceeds to step 412.
The nozzle port 86 is opened to inject fuel and compressed air. Next, in step 414, it is determined whether θ has reached the valve closing crank angle θ4 of the nozzle port 86, and θ=θ4.
If so, the routine advances to step 416, where the nozzle port 86 is closed, and this routine ends.
【0017】次に、各実施例に特有の構成を説明する。
図1、図2は本発明の実施例1に関するものであり、ア
シストエアの供給制御のルーチン、およびそのルーチン
の演算に用いられるマップを示している。Next, configurations specific to each embodiment will be explained. 1 and 2 relate to Embodiment 1 of the present invention, and show a routine for controlling the supply of assist air and a map used for calculating the routine.
【0018】図1のルーチンは、一定時間毎に、たとえ
ば、50ミリsec毎に割込まれる。ステップ102で
は、機関負荷Q/N、機関回転速度NE、排気温度T(
Q/N、NEよりマップにて求めるか、または排気系に
温度センサを設けてその出力から読む)を読込む、すな
わち、現時点の機関運転状態を読込む。The routine shown in FIG. 1 is interrupted at regular intervals, for example, every 50 milliseconds. In step 102, the engine load Q/N, the engine speed NE, the exhaust temperature T (
Q/N, NE (obtained from a map or provided with a temperature sensor in the exhaust system and read from its output), that is, read the current engine operating state.
【0019】次いでステップ104において、現在の機
関運転状態(ステップ102で読込まれた機関運転状態
)が、リーンNOx 触媒18におけるNOx 浄化反
応上HCが不足する領域にあるか否か、たとえば図2の
Q/N対NEマップ(マップ1)において斜線領域、す
なわち中負荷、中速回転領域にあるか否かを判定する。Next, in step 104, it is determined whether or not the current engine operating state (the engine operating state read in step 102) is in a region where HC is insufficient for the NOx purification reaction in the lean NOx catalyst 18, for example, as shown in FIG. It is determined whether the Q/N vs. NE map (Map 1) is in the shaded area, that is, in the medium load, medium speed rotation area.
【0020】マップ1をさらに詳しく説明すると、軽負
荷、低速回転領域は、エンジン排気中にNOx がもと
もと少ない領域であり、HCは不足しない。高負荷、高
速回転領域は、空燃比を出力空燃比にすべくリッチ(た
だしストイキよりはリーン)側にしているので、HCは
比較的多い。残りの中負荷、中速回転域がHCが不足す
る可能性のある領域であり、HCを増大させたい領域で
ある。To explain Map 1 in more detail, the light load, low speed rotation region is a region where there is originally little NOx in the engine exhaust, and there is no shortage of HC. In the high-load, high-speed rotation region, the air-fuel ratio is set to the rich (but leaner than stoichiometric) side to achieve the output air-fuel ratio, so HC is relatively large. The remaining medium load and medium speed rotation range is a region where HC may be insufficient, and is a region where HC is desired to be increased.
【0021】ステップ104にて、現在の内燃機関運転
状態が図1の斜線領域にあると判定されたときは、ステ
ップ110に進み、制御弁16を閉じる処理を実行し、
斜線領域にないと判定されたときは、ステップ106へ
と進む。ステップ106では、排気温度(リーンNOx
触媒18への入りガス温度)Tが、予め定めた排気温
度THI(たとえば、550°C)より高いか否かを判
定する。If it is determined in step 104 that the current operating state of the internal combustion engine is in the shaded area in FIG.
If it is determined that the area is not in the shaded area, the process advances to step 106. In step 106, the exhaust temperature (lean NOx
It is determined whether the temperature of the gas entering the catalyst 18) T is higher than a predetermined exhaust gas temperature THI (for example, 550°C).
【0022】排気温度TがTHIより高いと、排気中の
HCのH2 O、CO2 への直接酸化が進み、部分酸
化の割合が少なくなって、活性種の量が少なくなる。し
たがってT>THIのときも、HCの不足する領域に含
めるべきである。上記において、ステップ104、10
6は、現在の機関運転状態が、リーンNOx 触媒18
へのHC量が不足する運転領域にあるか否かを判定する
運転領域判定手段を構成する。When the exhaust gas temperature T is higher than THI, direct oxidation of HC in the exhaust gas to H2O and CO2 progresses, the rate of partial oxidation decreases, and the amount of active species decreases. Therefore, even when T>THI, it should be included in the HC-deficient region. In the above, steps 104, 10
6 indicates that the current engine operating state is lean NOx catalyst 18
An operating region determining means is configured to determine whether or not the vehicle is in an operating region in which the amount of HC supplied to the vehicle is insufficient.
【0023】ステップ106にて、T>THIと判定さ
れたときにはステップ110に進んで制御弁16を閉と
し、TがTHI以下のときにはステップ108に進んで
制御弁16を開とする。ここで、ステップ110は、運
転領域判定手段が、内燃機関運転状態HC量の不足する
運転領域にあると判定したときに、エアアシストインジ
ェクタ8へのエアの供給量を減少或いは供給停止するア
シストエア制御手段を構成する。If it is determined in step 106 that T>THI, the process proceeds to step 110 and the control valve 16 is closed, and if T is less than THI, the process proceeds to step 108 and the control valve 16 is opened. Here, in step 110, when the operating region determining means determines that the internal combustion engine operating state is in an operating region in which the amount of HC is insufficient, the amount of air supplied to the air assist injector 8 is reduced or the supply of assist air is stopped. It constitutes a control means.
【0024】図3、図4は本発明の実施例2に関するも
のであり、アシストエアの供給制御のルーチン、および
そのルーチンの演算に用いられるマップを示している。
実施例2では、機関運転状態がマップ1の斜線領域に入
っていくときに低負荷、低速回転側から入るときには、
制御弁16の閉じを一定時間遅らせるようにしたもので
ある。これは、低負荷、低回転側はもともとNOx が
少ないので、マップ1の斜線領域に入ってもタイムラグ
によりすぐにはNOx も増えないであろうから、すぐ
には制御弁16を閉としないで、機関の燃焼性や燃費を
優先させるようにするためである。FIGS. 3 and 4 relate to a second embodiment of the present invention, and show a routine for controlling the supply of assist air and a map used for calculating the routine. In the second embodiment, when the engine operating state enters the shaded area of map 1 from the low load and low speed rotation side,
The closing of the control valve 16 is delayed for a certain period of time. This is because NOx is naturally low on the low load and low rotation side, so even if the area enters the shaded area of Map 1, NOx will not increase immediately due to the time lag, so do not close the control valve 16 immediately. This is to give priority to the combustibility and fuel efficiency of the engine.
【0025】図3のルーチンは、一定時間毎、たとえば
50ミリsec毎に割込まれる。ステップ202にて、
機関負荷Q/N、機関回転速度NEを読込む。次いで、
ステップ204にて、マップ2から、Q/N、NEに対
応するカウンタ値CT を算出する。CT は温度条件
Cを変化させるカウンタ値で、高負荷、高速回転程CT
は大きな正の値をとり、低負荷、低速回転程CT は
絶対値が大の負の値をとる。次いでステップ206にて
、前回のCに今回のステップ204で求めたCT を加
算して、今回のCを求める。したがって、Cが大な程排
気は高温領域にあり、Cが小な程排気は低温領域にある
。The routine shown in FIG. 3 is interrupted at regular intervals, for example every 50 milliseconds. At step 202,
Read engine load Q/N and engine rotation speed NE. Then,
At step 204, a counter value CT corresponding to Q/N and NE is calculated from map 2. CT is a counter value that changes the temperature condition C, and CT is a counter value that changes the temperature condition C.
takes a large positive value, and the low load, low speed rotation range CT takes a large negative value in absolute value. Next, in step 206, the current CT obtained in step 204 is added to the previous C to obtain the current C. Therefore, the larger C is, the more the exhaust gas is in the high temperature region, and the smaller C is, the more the exhaust gas is in the lower temperature region.
【0026】次いでステップ208−214にて、Cが
一定領域内にあるか否かを判定し、Cが一定領域の下限
値より小さな値の場合はその下限値に、一定領域の上限
値より大きな値の場合はその上限値にして、Cの値が発
散しないようにガードをかける。すなわち、ステップ2
08でC<0か否かを判定し、C<0ならステップ21
2でCを0とおき、ステップ208にてCが0以上なら
ステップ210に進み、C>250か否かを判定し、C
>250ならステップ214に進んでCを250とおき
、ステップ210にてCが250以下ならそのまま、次
のステップに進む。Cが200と250との間の値のと
きは、そのままの値とする。Next, in steps 208-214, it is determined whether C is within a certain range, and if C is smaller than the lower limit of the certain range, the lower limit is changed to a value larger than the upper limit of the certain range. In the case of a value, set it to its upper limit and guard it so that the value of C does not diverge. That is, step 2
In step 08, it is determined whether C<0 or not, and if C<0, step 21
2, set C to 0, and if C is 0 or more in step 208, proceed to step 210, determine whether C>250, and set C
>250, the process proceeds to step 214 and sets C to 250, and if C is less than 250 in step 210, the process directly proceeds to the next step. When C is a value between 200 and 250, the value is left unchanged.
【0027】次いで、ステップ216に進む。ステップ
216−222は制御弁16の閉への切替の時間を制御
するステップである。ステップ216にて、Cが200
以上(排気高温時、触媒床温高温時)か否かを判定する
。Cが200より小のときは、排気が高温でないと判定
して通常のエアアシスト噴射を行う。ステップ216で
Cが200以上のときは排気が高温であると判定してス
テップ218に進み、現在の機関運転状態(機関負荷Q
/N、機関回転速度NE)がマップ1の斜線領域にある
か否かを判定し、なければステップ222に進んで制御
弁16を開き、あればステップ220に進んで制御弁1
6を閉じる。したがって、高排気温側からマップ1の斜
線領域に入ってくるときは、ステップ216、218、
220と進むから即座に制御弁16は閉じるが、低排気
温側からマップ1の斜線領域に入るときは、ステップ2
16からステップ222に進むので、Cが200以上に
なる迄は制御弁16は閉じず、制御弁16の閉じが遅延
される。Next, the process proceeds to step 216. Steps 216-222 are steps for controlling the time for switching the control valve 16 to close. At step 216, C is 200.
It is determined whether or not the temperature is higher than that (when the exhaust gas temperature is high, when the catalyst bed temperature is high). When C is smaller than 200, it is determined that the exhaust gas is not at a high temperature, and normal air-assisted injection is performed. When C is 200 or more in step 216, it is determined that the exhaust gas is high temperature, and the process proceeds to step 218, where the current engine operating state (engine load
/N, engine rotational speed NE) is in the shaded area of map 1. If not, the process advances to step 222 to open the control valve 16; if so, the process advances to step 220 to open the control valve 1.
Close 6. Therefore, when entering the shaded area of map 1 from the high exhaust temperature side, steps 216, 218,
Step 220 immediately closes the control valve 16, but when entering the shaded area of map 1 from the low exhaust temperature side, step 2
Since the process proceeds from step 16 to step 222, the control valve 16 does not close until C becomes 200 or more, and the closing of the control valve 16 is delayed.
【0028】上記において、ステップ216、218は
、現在の機関運転状態がHC量が不足する運転領域にあ
るか否かを判定する、実施例2における、運転領域判定
手段を構成し、ステップ220はHC不足のときにアシ
ストエアの供給量を減少或いは供給停止する、実施例2
における、アシストエア制御手段を構成する。In the above, steps 216 and 218 constitute the operating region determining means in the second embodiment, which determines whether the current engine operating state is in an operating region in which the amount of HC is insufficient, and step 220 constitutes Embodiment 2 in which the supply amount of assist air is reduced or the supply is stopped when HC is insufficient
It constitutes an assist air control means in.
【0029】つぎに、実施例1、実施例2に共通の作用
について説明する。機関運転状態が、HCの不足する運
転状態にあると判定されたとき、すなわち、図1のマッ
プの斜線領域である中負荷、中回転領域にあるかまたは
排気温(触媒床温)が高すぎてHCがほとんど直接酸化
されてしまうようなときには、制御弁16が閉じられて
アシストエアの供給が停止されるかまたは制御弁16の
開度が小とされてアシストエアの供給量が小とされる。Next, the functions common to the first and second embodiments will be explained. When it is determined that the engine operating state is in an operating state where HC is insufficient, that is, the engine is in the middle load and middle rotation region, which is the shaded area on the map in Figure 1, or the exhaust temperature (catalyst bed temperature) is too high. When HC is almost directly oxidized, the control valve 16 is closed and the supply of assist air is stopped, or the opening degree of the control valve 16 is reduced to reduce the amount of assist air supplied. Ru.
【0030】アシストエアの供給が停止されるかまたは
減少されると、折角エアアシストインジェクタ8のエア
噴射部84が開のタイミングとされてもエア噴射が少な
いので、燃料の微粒化、霧化が促進されず、燃料が燃焼
室内に吸入空気と共に吸引されても、完全燃焼しにくく
なり、一部未燃HCのまま排出される。したがって、排
気系6を通る排気中のHC量は増え、それがリーンNO
x 触媒18におけるNOx 還元反応に用いられて、
リーンNOx 触媒18のNOx 浄化率を向上させる
。When the supply of assist air is stopped or reduced, even if the air injection part 84 of the air assist injector 8 is set to open, the amount of air injected is small, so that the atomization and atomization of the fuel are reduced. Even if the fuel is not promoted and is drawn into the combustion chamber together with the intake air, complete combustion will be difficult, and a portion of the fuel will be discharged as unburned HC. Therefore, the amount of HC in the exhaust gas passing through the exhaust system 6 increases, which increases the lean NO.
x Used in the NOx reduction reaction in the catalyst 18,
Lean NOx improves the NOx purification rate of the catalyst 18.
【0031】HCが不足しないときには、わざわざ燃焼
性を悪くさせる必要がないから、制御弁16は全開とさ
れ、従来通りのエアアシストが実行される。たとえば、
低負荷、低速回転領域では、機関から排出されるNOx
がもともと少なく、HCは不足しないので、エアアシ
ストを実行し、燃焼性を優先できる。When there is no shortage of HC, there is no need to take the trouble to worsen the combustion performance, so the control valve 16 is fully opened and air assist is performed as before. for example,
In low load and low speed rotation areas, NOx emitted from the engine
Since HC is naturally low and there is no shortage of HC, air assist can be performed and combustibility can be prioritized.
【0032】実施例2では、触媒床温が高い時にはNO
x 排出量の多い領域(マップ1の斜線領域)になった
ら直ちにアシストエアを停止または減少させるが、触媒
床温が低い時には停止または減少を遅延して、燃料微粒
化とHCの供給を両立させることができる。In Example 2, when the catalyst bed temperature is high, NO
x Immediately stop or reduce the assist air when the amount of emissions reaches a high area (shaded area in Map 1), but when the catalyst bed temperature is low, stop or reduce the assist air to achieve both fuel atomization and HC supply. be able to.
【0033】[0033]
【発明の効果】本発明によれば、HC量が不足する領域
(中負荷、中速回転時、および排気高温時)にはアシス
トエアが停止あるいは減少されるので、燃料の微粒化を
若干犠牲にして未燃HCの生成量を増加し、これによっ
てリーンNOx触媒のNOx 浄化率を向上させること
ができる。[Effects of the Invention] According to the present invention, assist air is stopped or reduced in areas where the amount of HC is insufficient (during medium load, medium speed rotation, and high exhaust temperature), so fuel atomization is slightly sacrificed. This increases the amount of unburned HC produced, thereby improving the NOx purification rate of the lean NOx catalyst.
【図1】本発明の実施例1に係る内燃機関の排気浄化装
置のアシストエア供給制御ルーチンのフローチャートで
ある。FIG. 1 is a flowchart of an assist air supply control routine for an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1のルーチンの判定に用いる機関負荷(Q/
N)対機関回転速度(NE)マップである。[Figure 2] Engine load (Q/
N) Engine speed (NE) map.
【図3】本発明の実施例2に係る内燃機関の排気浄化装
置のアシストエア供給制御ルーチンのフローチャートで
ある。FIG. 3 is a flowchart of an assist air supply control routine for an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.
【図4】図3のルーチンの演算に用いるカウント値CT
を求めるマップである。[Figure 4] Count value CT used for calculation of the routine in Figure 3
This is a map to find.
【図5】本発明の内燃機関の排気浄化装置の機器系統図
である。FIG. 5 is an equipment system diagram of an exhaust purification device for an internal combustion engine according to the present invention.
【図6】図5のうちECUおよびそれに接続される機器
の系統を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a system of the ECU and equipment connected to it in FIG. 5;
【図7】エアアシストインジェクタのエア噴射の作動タ
イミング計算のフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart for calculating the operation timing of air injection of the air assist injector.
【図8】図7の演算でアクセル開閉速度ΔTAからエア
噴射量TAUを求めるのに用いるマップである。8 is a map used to determine the air injection amount TAU from the accelerator opening/closing speed ΔTA in the calculation of FIG. 7; FIG.
【図9】エアアシストインジェクタにおける燃料噴射タ
イミング、アシストエア噴射タイミングとクランク角度
との関係を示すタイミング図である。FIG. 9 is a timing diagram showing the relationship between fuel injection timing, assist air injection timing, and crank angle in an air assist injector.
【図10】エアアシストインジェクタの燃料噴射、アシ
ストエア噴射の実行ルーチンのフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart of an execution routine for fuel injection and assist air injection of an air assist injector.
【図11】エアアシストインジェクタの一例のアシスト
エア噴射部の断面図である。FIG. 11 is a sectional view of an assist air injection part of an example of an air assist injector.
2 内燃機関 6 排気系 8 エアアシストインジェクタ 10 ECU 12 スロットルバルブ 16 制御弁 18 リーンNOx 触媒 20 エアポンプ 24 エアフローメータ 26 吸気圧センサ 28 スロットル開度センサ 30 クランク角センサ 32 クランク角基準位置センサ 82 燃料噴射部 84 エア噴射部 2 Internal combustion engine 6 Exhaust system 8 Air assist injector 10 ECU 12 Throttle valve 16 Control valve 18 Lean NOx catalyst 20 Air pump 24 Air flow meter 26 Intake pressure sensor 28 Throttle opening sensor 30 Crank angle sensor 32 Crank angle reference position sensor 82 Fuel injection part 84 Air injection part
Claims (1)
希薄燃焼可能な内燃機関と、前記内燃機関の排気系に、
設けられた、遷移金属或いは貴金属を担持せしめたゼオ
ライトからなり、酸化雰囲気中、HC存在下で、NOx
を還元する触媒と、内燃機関の運転状態を検出する運
転状態検出手段と、前記運転状態検出手段によって検出
された内燃機関運転状態が前記触媒へのHC量が不足す
る運転領域にあるか否かを判定する運転領域判定手段と
、前記運転領域判定手段が、内燃機関運転状態がHC量
の不足する運転領域にあると判定したときに、前記エア
アシストインジェクタへのアシストエアの供給量を減少
或いは供給停止するアシストエア制御手段と、を有する
内燃機関の排気浄化装置。Claim 1: An internal combustion engine capable of lean combustion equipped with an air assist injector, an exhaust system of the internal combustion engine,
It is made of zeolite supported with transition metals or noble metals, and in the presence of HC in an oxidizing atmosphere, NOx
a catalyst that reduces HC, an operating state detecting means for detecting an operating state of the internal combustion engine, and whether or not the operating state of the internal combustion engine detected by the operating state detecting means is in an operating range in which the amount of HC to the catalyst is insufficient. an operating region determining means for determining the amount of assist air supplied to the air assist injector when the operating region determining means determines that the internal combustion engine operating state is in an operating region in which the amount of HC is insufficient; An exhaust gas purification device for an internal combustion engine, comprising: an assist air control means for stopping supply.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2908191A JP2809236B2 (en) | 1991-01-31 | 1991-01-31 | Exhaust gas purification device for internal combustion engine |
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JPH04246275A true JPH04246275A (en) | 1992-09-02 |
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