JPH1193642A - Exhaust emission control device for multi-cylinder internal combustion engine - Google Patents
Exhaust emission control device for multi-cylinder internal combustion engineInfo
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- JPH1193642A JPH1193642A JP9253664A JP25366497A JPH1193642A JP H1193642 A JPH1193642 A JP H1193642A JP 9253664 A JP9253664 A JP 9253664A JP 25366497 A JP25366497 A JP 25366497A JP H1193642 A JPH1193642 A JP H1193642A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は多気筒内燃機関の排
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 purification system for a multi-cylinder internal combustion engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】内燃機関から排出される窒素酸化物(以
下、NOX )を浄化するための排気浄化装置が公知であ
る。例えば、特開平6−74022号公報にはNOX を
浄化するために、排気ガス中の酸素濃度が非常に高い状
態において、炭化水素(以下、HC)を触媒表面に吸着
させてHCの活性種を生成し、このHCの活性種とNO
X とを反応させることによりNOX を浄化するNOX 選
択還元触媒(以下、NO X 触媒)を具備する排気浄化装
置が開示されている。この排気浄化装置ではHCをNO
X 触媒に供給するためのHC供給手段が或る一つの気筒
に接続された排気枝管に取り付けられている。また、上
記公報に開示された排気浄化装置では、機関から排出さ
れるNOX 量を低減するために、吸入空気に排気ガスを
導入するための排気循環管が上記HC供給手段が取り付
けられていない排気枝管に接続されている。2. Description of the Related Art Nitrogen oxides emitted from an internal combustion engine (hereinafter referred to as nitrogen oxides)
Bottom, NOXExhaust gas purification devices for purifying
You. For example, JP-A-6-74022 discloses NOXTo
If the oxygen concentration in the exhaust gas is very high,
In the state, hydrocarbon (hereinafter, HC) is adsorbed on the catalyst surface
To form active species of HC, and the active species of HC and NO
XNO by reacting withXNO to purifyXSelection
Selective reduction catalyst (hereinafter referred to as NO XExhaust purifier equipped with a catalyst)
An arrangement is disclosed. In this exhaust gas purification device, HC is converted to NO.
XOne cylinder provided with HC supply means for supplying to the catalyst
Attached to the exhaust branch pipe connected to the Also on
In the exhaust purification device disclosed in the above publication,
NOXExhaust gas into the intake air to reduce the volume
Exhaust circulation pipe for introduction is attached to the above HC supply means
It is connected to an unbranched exhaust branch.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、NOX 触媒
に供給すべきHC量は機関運転状態により決定される。
このとき、NOX 触媒に供給すべきHC量が予め定めら
れた量以上であるときには、多量の炭化水素を含んだ排
気ガスが排気循環管を介して吸入空気中に導入されてし
まうという問題がある。したがって本発明の目的は触媒
に供給される炭化水素が予め定められた量以上のときに
この予め定められた量以上の炭化水素を含む排気ガスが
排気循環管を介して吸入空気中に導入されることを防止
することにある。[SUMMARY OF THE INVENTION Incidentally, HC amount to be supplied to the NO X catalyst is determined by the engine operating condition.
At this time, when the amount of HC to be supplied to the NO X catalyst is equal to or more than a predetermined amount, there is a problem that exhaust gas containing a large amount of hydrocarbons is introduced into intake air through an exhaust circulation pipe. is there. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method in which, when the amount of hydrocarbons supplied to the catalyst is equal to or greater than a predetermined amount, exhaust gas containing the predetermined amount or more of hydrocarbons is introduced into intake air through an exhaust circulation pipe. It is to prevent that.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に一番目の発明によれば、各気筒に接続された排気枝管
を集合して共通の排気管に接続し、該共通の排気管に触
媒を配置するとともに吸入空気に排気ガスを導入するた
めの排気循環管を前記排気枝管の少なくとも一つに接続
し、該排気循環管が接続された排気枝管とは別の排気枝
管または該別の排気枝管が接続された気筒において前記
触媒に供給すべき炭化水素を噴射する多気筒内燃機関の
排気浄化装置において、前記触媒に供給すべき炭化水素
の量を決定するための炭化水素量決定手段が予め定めら
れた量以上の炭化水素を噴射すべきと判断したとき、前
記排気循環管を閉鎖した後に予め定められた量以上の炭
化水素を噴射する。これにより排気ガス中に予め定めら
れた量以上の炭化水素が噴射されたときには常に排気循
環管が閉鎖されている。According to a first aspect of the present invention, an exhaust branch pipe connected to each cylinder is assembled and connected to a common exhaust pipe to form a common exhaust pipe. And an exhaust branch pipe for introducing exhaust gas into the intake air is connected to at least one of the exhaust branch pipes, and another exhaust branch pipe is connected to the exhaust branch pipe to which the exhaust circulation pipe is connected. Alternatively, in the exhaust purification device for a multi-cylinder internal combustion engine that injects hydrocarbons to be supplied to the catalyst in a cylinder to which the another exhaust branch pipe is connected, the carbonization for determining the amount of hydrocarbons to be supplied to the catalyst is performed. When the hydrogen amount determining means determines that a predetermined amount or more of hydrocarbons should be injected, the hydrogen amount determining means injects a predetermined amount or more of hydrocarbons after closing the exhaust circulation pipe. Thus, the exhaust circulation pipe is always closed when a predetermined amount or more of the hydrocarbon is injected into the exhaust gas.
【0005】上記課題を解決するために二番目の発明に
よれば、一番目の発明において、前記炭化水素量決定手
段は触媒温度が予め定められた温度以上で且つ触媒が炭
化水素により被毒されているときに予め定められた量以
上の炭化水素を噴射すべきと判断する。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the hydrocarbon amount determining means is configured such that the catalyst temperature is higher than a predetermined temperature and the catalyst is poisoned by the hydrocarbon. It is determined that more than a predetermined amount of hydrocarbons should be injected.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態の内燃機
関の排気浄化装置の構成を示す図である。図1におい
て、1は機関本体、♯1、♯2、♯3および♯4はそれ
ぞれ機関本体1内に形成された第一気筒、第二気筒、第
三気筒および第四気筒、2a、2b、2cおよび2dは
それぞれ対応する気筒♯1〜♯4内に機関駆動用燃料お
よび排気ガス浄化用燃料を供給するための第一燃料噴射
弁、第二燃料噴射弁、第三燃料噴射弁および第四燃料噴
射弁、3は機関本体1に接続された吸気通路、4は吸気
通路3に接続されたインテークマニホルドである。イン
テークマニホルド4には吸入空気量を算出するために吸
入空気圧を検出する吸気圧センサ5が取り付けられる。
また、本発明の内燃機関はクランク角を検出するクラン
ク角センサ6を具備する。各燃料噴射弁2a〜2dはこ
れら燃料噴射弁2a〜2dに共通の燃料分配手段、すな
わちコモンレール30に接続される。コモンレール30
はポンプPを介して燃料タンク31に接続される。コモ
ンレール30内には燃料タンク31により予め定められ
た圧力に加圧された燃料が蓄積される。また、コモンレ
ール30にはコモンレール30内の燃料の圧力を検出す
るための圧力検出手段として燃圧センサ32が取り付け
られる。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is an engine main body, # 1, # 2, # 3, and # 4 are first cylinders, second cylinders, third cylinders, and fourth cylinders 2a, 2b, Reference numerals 2c and 2d denote a first fuel injection valve, a second fuel injection valve, a third fuel injection valve, and a fourth fuel injection valve for supplying engine driving fuel and exhaust gas purification fuel into the corresponding cylinders # 1 to # 4, respectively. The fuel injection valve 3 is an intake passage connected to the engine body 1, and 4 is an intake manifold connected to the intake passage 3. An intake pressure sensor 5 for detecting an intake air pressure for calculating an intake air amount is attached to the intake manifold 4.
Further, the internal combustion engine of the present invention includes a crank angle sensor 6 for detecting a crank angle. Each of the fuel injection valves 2a to 2d is connected to a fuel distribution means common to the fuel injection valves 2a to 2d, that is, a common rail 30. Common rail 30
Is connected to the fuel tank 31 via the pump P. Fuel pressurized by the fuel tank 31 to a predetermined pressure is stored in the common rail 30. Further, a fuel pressure sensor 32 is attached to the common rail 30 as pressure detecting means for detecting the pressure of the fuel in the common rail 30.
【0007】第一気筒♯1、第二気筒♯2、第三気筒♯
3および第四気筒♯4にはそれぞれ対応して第一排気枝
管7a、第二排気枝管7b、第三排気枝管7cおよび第
四排気枝管7dが接続される。第一排気枝管7aと第二
排気枝管7bと第四排気枝管7dとは機関本体1の下流
側の上流側合流部8において合流せしめられ、集合管9
に接続される。集合管9と第三排気枝管7cとは上流側
合流部8のさらに下流側の下流側合流部10において合
流せしめられる。なお、本明細書において『上流』およ
び『下流』とは排気ガスの流れに沿った方向について用
いられる用語である。The first cylinder # 1, the second cylinder # 2, the third cylinder #
A first exhaust branch pipe 7a, a second exhaust branch pipe 7b, a third exhaust branch pipe 7c, and a fourth exhaust branch pipe 7d are respectively connected to the third and fourth cylinders # 4. The first exhaust branch pipe 7a, the second exhaust branch pipe 7b, and the fourth exhaust branch pipe 7d are joined at an upstream junction 8 on the downstream side of the engine body 1, and the collecting pipe 9
Connected to. The collecting pipe 9 and the third exhaust branch pipe 7c are joined at a downstream junction 10 further downstream of the upstream junction 8. In this specification, “upstream” and “downstream” are terms used in a direction along the flow of exhaust gas.
【0008】本発明の内燃機関は吸入される空気量を増
大するために吸入空気を過給する過給機11を具備す
る。過給機11はインテークマニホルド4の上流側の吸
気通路3に配置された吸気側タービンホイール11a
と、下流側合流部10の下流側の排気通路20内に配置
された排気側タービンホイール11bとを具備する。本
発明では各気筒から排出された排気ガスが合流する位置
に排気側タービンホイール11bが配置されているた
め、排気側タービンホイール11bを通過する排気ガス
量が多く、過給機11の過給効果を最大限に維持するこ
とができる。The internal combustion engine of the present invention includes a supercharger 11 for supercharging intake air to increase an amount of air to be taken. The supercharger 11 includes an intake-side turbine wheel 11 a disposed in the intake passage 3 on the upstream side of the intake manifold 4.
And an exhaust-side turbine wheel 11b disposed in the exhaust passage 20 on the downstream side of the downstream-side merging section 10. In the present invention, since the exhaust-side turbine wheel 11b is disposed at a position where the exhaust gas discharged from each cylinder merges, the amount of exhaust gas passing through the exhaust-side turbine wheel 11b is large, and the supercharging effect of the supercharger 11 is obtained. Can be maintained to the maximum.
【0009】吸気側タービンホイール11aと排気側タ
ービンホイール11bとは一つのシャフト11cにより
互いに連結される。排気側タービンホイール11bはこ
の排気側タービンホイール11bの回転面と平行な方向
から排気ガスを受けて回転せしめられ、回転面に対して
垂直な方向へ向けて排気ガスを排出する。一方、吸気側
タービンホイール11aは排気側タービンホイール11
bの回転に伴い回転せしめられ、この吸気側タービンホ
イール11aの回転面に対して垂直な方向から空気を引
き込み、回転面と平行な方向へ向けて吸入空気を送りだ
す。The intake side turbine wheel 11a and the exhaust side turbine wheel 11b are connected to each other by one shaft 11c. The exhaust-side turbine wheel 11b receives and rotates the exhaust gas from a direction parallel to the rotation surface of the exhaust-side turbine wheel 11b, and discharges the exhaust gas in a direction perpendicular to the rotation surface. On the other hand, the intake-side turbine wheel 11a is
b, the air is drawn from a direction perpendicular to the rotation surface of the intake-side turbine wheel 11a, and the intake air is sent out in a direction parallel to the rotation surface.
【0010】排気側タービンホイール11bの下流側の
排気通路20には内燃機関から排出される窒素酸化物
(以下、NOX )を浄化するための排気浄化触媒12が
配置される。本発明の排気浄化触媒12は、機関内で燃
焼せしめられる混合気の空燃比が理論空燃比より非常に
大きいために排気ガス中の酸素濃度が非常に高い状態に
おいて、炭化水素(以下、HC)を触媒表面に吸着させ
てHCの活性種を生成し、このHCの活性種とNOX と
を反応させることによりNOX を浄化するNOX選択還
元触媒(以下、NOX 触媒)である。NOX 触媒12の
上流端部分には該上流端部分の温度を検出する上流側温
度センサ13が配置され、NOX 触媒12の下流端部分
には該下流側部分の温度を検出する下流側温度センサ1
4が配置される。An exhaust gas purifying catalyst 12 for purifying nitrogen oxides (hereinafter, NO x ) discharged from the internal combustion engine is disposed in an exhaust passage 20 downstream of the exhaust turbine wheel 11b. The exhaust gas purifying catalyst 12 of the present invention can be used in a state where the air-fuel ratio of the air-fuel mixture burned in the engine is much higher than the stoichiometric air-fuel ratio, so that when the oxygen concentration in the exhaust gas is very high, the hydrocarbon (hereinafter referred to as HC) is used. the adsorbed on the catalyst surface to produce an active species HC, which is the NO X selective reducing catalyst for purifying NO X by reacting an active species and NO X in the HC (hereinafter, NO X catalyst). The upstream end portion of the NO X catalyst 12 is arranged upstream temperature sensor 13 for detecting a temperature of said upstream end portion, the downstream end portion of the NO X catalyst 12 downstream temperature for detecting the temperature of the downstream portion Sensor 1
4 are arranged.
【0011】第四排気枝管7dには排気ガスを吸入空気
中に導入するための排気循環管15が接続される。排気
循環管15の他端はインテークマニホルド4に接続され
る。排気循環管15には吸入空気中への排気ガスの導入
の有無を制御するための排気循環弁16が配置される。
排気循環弁16は三方弁17を介して吸引ポンプ18お
よび大気に連通される。排気循環弁16は機関運転状態
に応じて開閉制御される。三方弁17により排気循環弁
16と大気とが連通せしめられると排気循環弁16内に
大気圧がかかり排気循環弁16は閉弁せしめられる。一
方、三方弁17により排気循環弁16と吸引ポンプ18
とが連通せしめられると排気循環弁16内に負圧がかか
り排気循環弁16が開弁せしめられる。これにより排気
ガスが吸入空気中に導入される。内燃機関において生成
されるNOX 量は燃焼時の火炎伝播速度が大きいほど多
くなる。また、NOX 生成量は燃焼時の燃焼温度が高い
ほど多くなる。一方、不活性ガスは燃焼時の火炎伝播を
緩慢にするため、燃焼時の火炎伝播速度は吸入空気中の
不活性ガス量が多いほど小さくなる。また、不活性ガス
は燃焼時の熱を吸収するため、燃焼時の燃焼温度は吸入
空気中の不活性ガス量が多いほど低くなる。したがって
不活性ガスであるCO2 やH2 Oを含んだ排気ガスが吸
入空気に導入されると、燃焼時の火炎伝播速度が小さく
なり且つ燃焼時の燃焼温度が低く抑制されるため、燃焼
に伴うNOX の生成が抑制される。An exhaust circulation pipe 15 for introducing exhaust gas into the intake air is connected to the fourth exhaust branch pipe 7d. The other end of the exhaust circulation pipe 15 is connected to the intake manifold 4. The exhaust circulation pipe 15 is provided with an exhaust circulation valve 16 for controlling whether or not exhaust gas is introduced into the intake air.
The exhaust circulation valve 16 is connected to a suction pump 18 and the atmosphere via a three-way valve 17. The exhaust circulation valve 16 is controlled to open and close according to the operating state of the engine. When the three-way valve 17 allows the exhaust circulation valve 16 to communicate with the atmosphere, atmospheric pressure is applied to the interior of the exhaust circulation valve 16 and the exhaust circulation valve 16 is closed. On the other hand, the exhaust circulation valve 16 and the suction pump 18 are controlled by the three-way valve 17.
Are communicated with each other, a negative pressure is applied to the exhaust circulation valve 16 and the exhaust circulation valve 16 is opened. As a result, exhaust gas is introduced into the intake air. The NO X amount generated in the internal combustion engine increases as the flame propagation speed during combustion increases. Further, the NO X generation amount increases as the combustion temperature during combustion increases. On the other hand, since the inert gas slows down the flame propagation during combustion, the flame propagation speed during combustion decreases as the amount of inert gas in the intake air increases. Further, since the inert gas absorbs heat during combustion, the combustion temperature during combustion decreases as the amount of inert gas in the intake air increases. Therefore, when exhaust gas containing CO 2 and H 2 O, which are inert gases, is introduced into the intake air, the flame propagation speed during combustion decreases and the combustion temperature during combustion is suppressed to a low level. The accompanying generation of NO X is suppressed.
【0012】図1において制御装置(ECU)40はデ
ジタルコンピュータからなり、双方向性バス41を介し
て相互に接続されたCPU(マイクロプロセッサ)4
2、ROM(リードオンリーメモリ)43、RAM(ラ
ンダムアクセスメモリ)44、B−RAM(バックアッ
プRAM)45、入力ポート46、出力ポート47およ
びクロック発生器48を具備する。吸気圧センサ5、上
流側温度センサ13、下流側温度センサ14および燃圧
センサ32の出力電圧はそれぞれ対応するAD変換器4
9を介して入力ポート46に入力される。また、クラン
ク角センサ6の出力電圧は直接入力ポート46に入力さ
れる。一方、出力ポート47はそれぞれ対応する駆動回
路50を介して各燃料噴射弁2a〜2dおよび三方弁1
7に接続される。In FIG. 1, a control unit (ECU) 40 is composed of a digital computer, and is connected to a CPU (microprocessor) 4 via a bidirectional bus 41.
2, a ROM (read only memory) 43, a RAM (random access memory) 44, a B-RAM (backup RAM) 45, an input port 46, an output port 47, and a clock generator 48. The output voltages of the intake pressure sensor 5, the upstream temperature sensor 13, the downstream temperature sensor 14, and the fuel pressure sensor 32 correspond to the corresponding AD converter 4.
9 to the input port 46. The output voltage of the crank angle sensor 6 is directly input to the input port 46. On the other hand, the output port 47 is connected to each of the fuel injection valves 2a to 2d and the three-way valve 1 via the corresponding drive circuit 50.
7 is connected.
【0013】次に本実施形態の内燃機関の作動について
説明する。初めに各気筒♯1〜♯4の圧縮行程の予め定
められたクランク角度においてコモンレール30内の燃
圧が燃圧センサ32により検出される。次に各気筒♯1
〜♯4の圧縮上死点の直前において予噴射が実行され、
予め定められた量の燃料が各燃料噴射弁2a〜2dから
噴射される。予噴射は気筒内において生成されるNOX
量の低減および気筒において生じる騒音の低減のために
実行される噴射である。次に予噴射により供給された燃
料が筒内において着火した後の圧縮上死点付近の予め定
められたクランク角度において主噴射が実行される。主
噴射は機関駆動のために実行される噴射である。主噴射
により各燃料噴射弁2a〜2dから噴射すべき主噴射燃
料量はアクセルペダル(図示せず)の踏込量に基づいて
決定される。Next, the operation of the internal combustion engine of this embodiment will be described. First, the fuel pressure in the common rail 30 is detected by the fuel pressure sensor 32 at a predetermined crank angle in the compression stroke of each of the cylinders # 1 to # 4. Next, each cylinder # 1
The pre-injection is executed immediately before the compression top dead center of ~ ♯4,
A predetermined amount of fuel is injected from each of the fuel injection valves 2a to 2d. NO X pre injection generated in the cylinder
This is an injection performed to reduce the volume and noise generated in the cylinder. Next, main injection is performed at a predetermined crank angle near the compression top dead center after the fuel supplied by pre-injection ignites in the cylinder. The main injection is an injection executed for driving the engine. The main injection fuel amount to be injected from each of the fuel injection valves 2a to 2d by the main injection is determined based on the depression amount of an accelerator pedal (not shown).
【0014】なお、予噴射および主噴射により各燃料噴
射弁2a〜2dから噴射すべき予噴射燃料量および主噴
射燃料量を供給するために各燃料噴射弁2a〜2dを開
弁する開弁時間はコモンレール30内の燃圧に基づいて
決定される。また、各気筒における予噴射および主噴射
は第一気筒♯1、第三気筒♯3、第四気筒♯4、第二気
筒♯2の順で実行される。A valve opening time for opening the fuel injection valves 2a to 2d in order to supply the pre-injection fuel amount and the main injection fuel amount to be injected from the fuel injection valves 2a to 2d by the pre-injection and the main injection. Is determined based on the fuel pressure in the common rail 30. The pre-injection and main injection in each cylinder are executed in the order of the first cylinder # 1, the third cylinder # 3, the fourth cylinder # 4, and the second cylinder # 2.
【0015】さらに本実施形態ではNOX 触媒12にお
いてNOX を浄化するためのHC、すなわち燃料を以下
のようにしてNOX 触媒12に供給する。まず、NOX
触媒12に供給すべき燃料量が吸気圧センサ5およびク
ランク角センサ6の出力から推定した機関からのNOX
排出量と、上流側温度センサ13および下流側温度セン
サ14の出力とに基づいて決定される。ここでNOX 触
媒12に供給すべき燃料量が予め定められた量より少な
いときには、排気循環弁16が開弁された状態で、第三
気筒♯3において主噴射が実行された後に該主噴射とは
別個に第三気筒♯3の膨張行程または排気行程において
副噴射が実行される。副噴射により第三燃料噴射弁2c
から供給された排気ガス浄化用のHC(以下、浄化用H
C)は排気ガスによりNOX 触媒12に到達せしめられ
る。排気ガス中のNOX は浄化用HCの還元作用により
NOX 触媒12において浄化される。Furthermore HC for purifying NO X in NO X catalyst 12 in the present embodiment, i.e. supplied to the NO X catalyst 12 fuel as follows. First, NO X
NO X from the engine to the fuel quantity to be supplied to the catalyst 12 is estimated from the output of the intake air pressure sensor 5 and the crank angle sensor 6
It is determined based on the discharge amount and the outputs of the upstream temperature sensor 13 and the downstream temperature sensor 14. Here, when NO X catalyst 12 fuel amount to be supplied to less than a predetermined amount in a state where the exhaust recirculation valve 16 is opened, the main injection after the main injection is executed in the third cylinder ♯3 Separately, the sub-injection is performed in the expansion stroke or the exhaust stroke of the third cylinder # 3. Third fuel injection valve 2c by sub-injection
HC for purifying exhaust gas supplied from the
C) is caused to reach the NO X catalyst 12 by the exhaust gas. NO X in the exhaust gas is purified by the NO X catalyst 12 by the reducing action of the purifying HC.
【0016】なお、上記予め定められた量は仮に排気循
環管を介して燃料が吸入空気中に導入されても機関運転
において問題とならない量に設定する。また、副噴射の
実行時期は上流側温度センサ13の出力から推定した第
三気筒♯3内の温度およびコモンレール30内の燃圧に
基づいて決定される。さらに、副噴射により第三燃料噴
射弁2cから噴射すべき副噴射燃料量を供給するために
第三燃料噴射弁2cを開弁する開弁時間はコモンレール
30内の燃圧に基づいて決定される。The predetermined amount is set to an amount that does not cause a problem in engine operation even if fuel is introduced into the intake air via the exhaust circulation pipe. The execution timing of the sub-injection is determined based on the temperature in the third cylinder # 3 estimated from the output of the upstream temperature sensor 13 and the fuel pressure in the common rail 30. Further, the valve opening time during which the third fuel injection valve 2c is opened to supply the amount of sub injection fuel to be injected from the third fuel injection valve 2c by the sub injection is determined based on the fuel pressure in the common rail 30.
【0017】一方、NOX 触媒12に供給すべき燃料量
が予め定められた量以上であるときには、排気循環弁1
6が閉弁せしめられ、その後、第三気筒♯3において主
噴射が実行された後に該主噴射とは別個に第三気筒♯3
の膨張行程または排気行程において副噴射が実行され
る。これにより予め定められた量以上の燃料を含む排気
ガスが吸入空気に導入されることが防止され、且つ排気
ガス中のNOX をNOX触媒において浄化することがで
きる。On the other hand, when the amount of fuel to be supplied to the NO X catalyst 12 is equal to or greater than a predetermined amount, the exhaust gas circulation valve 1
6 is closed, and thereafter, after the main injection is performed in the third cylinder # 3, the third cylinder # 3 is executed separately from the main injection.
The sub-injection is executed in the expansion stroke or the exhaust stroke of. Thus it is possible to prevent the exhaust gas containing a predetermined amount or more of the fuel is introduced into the intake air, and the NO X in the exhaust gas can be purified in the NO X catalyst.
【0018】また、NOX 触媒12にHCが付着してN
OX 触媒12が被毒、すなわち劣化したときには、NO
X 触媒12においてNOX 浄化作用が行われないため、
副噴射により供給されたHCがNOX 触媒12において
消費されずにNOX 触媒12を通過してしまう。そこで
本実施形態ではNOX 触媒12が劣化したときには副噴
射の実行を停止する。これにより副噴射により供給され
たHCがNOX 触媒を通過して外部に排出されることが
防止される。さらに、NOX 触媒12が劣化したままで
あると機関から排出されるNOX が浄化されずに外部に
排出されてしまう。そこで本実施形態ではNOX 触媒1
2の劣化を回復するための処理を以下のように実行す
る。まず、排気循環弁16を閉弁して排気循環管15を
閉鎖し、次にNOX 触媒12の温度が予め定められた温
度以上となったときに上記予め定められた量以上の燃料
を副噴射により第三気筒♯3内に供給する。なお、上記
予め定められた温度は副噴射により供給されたHCがN
OX 触媒12内で燃焼せしめられる温度に設定する。し
たがって本実施形態では副噴射により予め定められた量
以上の燃料を噴射する前に排気循環管を閉鎖しているた
め、予め定められた量以上の燃料を含む排気ガスが吸入
空気に導入されることが防止される。さらに、排気ガス
が吸入空気中に導入されないため、気筒内における燃焼
温度が上昇する。このためNO X 触媒12の温度が早期
に予め定められた温度以上とされる。また、NOX 触媒
12に供給されたHCがNOX 触媒12に付着した燃料
とともにNOX 触媒12において燃焼せしめられるた
め、NOX 触媒12の劣化が回復される。Also, NOXHC adheres to the catalyst 12 and N
OXWhen the catalyst 12 is poisoned, that is, deteriorated, NO
XNO in catalyst 12XBecause there is no purification action,
HC supplied by sub-injection is NOXIn catalyst 12
NO without being consumedXIt passes through the catalyst 12. Therefore
In this embodiment, NOXWhen the catalyst 12 has deteriorated,
Stop firing. This allows it to be supplied by sub-injection
HC is NOXCan be discharged outside through the catalyst
Is prevented. Furthermore, NOXWith the catalyst 12 degraded
NO emitted from the engine when there isXOutside without being purified
Will be discharged. Therefore, in this embodiment, NOXCatalyst 1
2 is performed as follows.
You. First, the exhaust circulation valve 16 is closed and the exhaust circulation pipe 15 is closed.
Close, then NOXThe temperature of the catalyst 12 is a predetermined temperature
When the temperature exceeds the predetermined amount,
Is supplied into the third cylinder # 3 by sub-injection. The above
The predetermined temperature is such that the HC supplied by the sub-injection is N
OXThe temperature is set so as to be burned in the catalyst 12. I
Therefore, in the present embodiment, the predetermined amount
The exhaust circulation pipe is closed before injecting the above fuel.
Exhaust gas containing more than a predetermined amount of fuel
It is prevented from being introduced into the air. Furthermore, exhaust gas
Is not introduced into the intake air, so combustion in the cylinder
The temperature rises. Therefore NO XEarly temperature of catalyst 12
Or higher than a predetermined temperature. NOXcatalyst
HC supplied to NO. 12 is NOXFuel attached to catalyst 12
With NOXIt is burned in the catalyst 12.
NoXThe deterioration of the catalyst 12 is recovered.
【0019】次に図2のフローチャートを参照して本実
施形態の予噴射・主噴射実行制御を説明する。なお、図
2のフローチャートにおいてnは気筒番号を示し、1、
3、4、2の順で変化する。まず、ステップS110に
おいて現在のクランク角度CAが第n気筒において予噴
射を実行すべき予め定められた予噴射クランク角度PC
Apnである(CA=PCApn)か否かが判別され
る。ステップS110においてCA=PCApnである
判別されると、ステップS112に進んで予め定められ
た予噴射用開弁時間tpnだけ第n気筒の燃料噴射弁を
開弁して予噴射を実行し、ステップS114に進む。一
方、ステップS110においてCA≠PCApnである
と判別されると、CA=PCApnと判別されるまでス
テップS110が繰り返される。Next, the pre-injection / main injection execution control of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. In the flowchart of FIG. 2, n indicates a cylinder number,
It changes in the order of 3, 4, and 2. First, in step S110, the current crank angle CA is set to a predetermined pre-injection crank angle PC at which pre-injection is to be performed in the n-th cylinder.
It is determined whether or not Apn (CA = PCApn). If it is determined in step S110 that CA = PCApn, the process proceeds to step S112, in which the fuel injection valve of the n-th cylinder is opened for a predetermined pre-injection opening time tpn to execute pre-injection, and step S114 is performed. Proceed to. On the other hand, if it is determined in step S110 that CA ≠ PCApn, step S110 is repeated until it is determined that CA = PCApn.
【0020】ステップS114では現在のクランク角度
CAが第n気筒において主噴射を実行すべき予め定めら
れた主噴射クランク角度PCAmnである(CA=PC
Amn)か否かが判別される。ステップS114におい
てCA=PCAmnである判別されると、ステップS1
16に進んで予め定められた主噴射用開弁時間tmnだ
け第n気筒の燃料噴射弁を開弁して主噴射を実行し、処
理を終了する。一方、ステップS114においてCA≠
PCAmnであると判別されると、CA=PCAmnと
判別されるまでステップS114が繰り返される。In step S114, the current crank angle CA is a predetermined main injection crank angle PCAmn at which the main injection is to be performed in the n-th cylinder (CA = PC
Amn). If it is determined in step S114 that CA = PCAmn, the process proceeds to step S1.
Proceeding to 16, the fuel injection valve of the n-th cylinder is opened for the predetermined main injection valve opening time tmn, the main injection is executed, and the process ends. On the other hand, in step S114, CA ≠
If it is determined that PCAmn, step S114 is repeated until it is determined that CA = PCAmn.
【0021】次に図3のフローチャートを参照して本実
施形態の主噴射燃料量算出制御を説明する。なお、図3
のフローチャートにおいてnは気筒番号を示し、1、
3、4、2の順で変化する。まず、ステップS210に
おいてアクセルペダルの踏込量Daが読み込まれる。次
にステップS212に進んでステップS210において
読み込まれたアクセルペダルの踏込量Daに基づいて主
噴射により第n気筒内に供給すべき主噴射燃料量を燃料
噴射弁から噴射するのに必要な燃料噴射弁の開弁時間t
mpnを算出する。次にステップS214に進んでステ
ップS212において算出した開弁時間tmpnを主噴
射用開弁時間tmnにセットし、処理を終了する。Next, the main injection fuel amount calculation control of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Note that FIG.
In the flowchart, n indicates a cylinder number,
It changes in the order of 3, 4, and 2. First, the depression amount Da of the accelerator pedal is read in step S210. Next, proceeding to step S212, the fuel injection required to inject the main injection fuel amount to be supplied into the n-th cylinder by the main injection from the fuel injection valve based on the accelerator pedal depression amount Da read in step S210. Valve opening time t
Calculate mpn. Next, proceeding to step S214, the valve opening time tmpn calculated in step S212 is set to the main injection valve opening time tmn, and the process ends.
【0022】次に図4のフローチャートを参照して本実
施形態の副噴射実行制御を説明する。まず、ステップS
310において現在のクランク角度CAが第三気筒にお
いて副噴射を実行すべき予め定められた副噴射クランク
角度CAs3である(CA=CAs3)か否かが判別さ
れる。ステップS310においてCA=CAs3である
判別されると、ステップS312に進んで予め定められ
た副噴射用開弁時間ts3だけ第三気筒において第三燃
料噴射弁2cを開弁して副噴射を実行し、処理を終了す
る。一方、ステップS310においてCA≠CAs3で
あると判別されると、CA=CAs3と判別されるまで
ステップS310が繰り返される。Next, the sub-injection execution control of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. First, step S
At 310, it is determined whether or not the current crank angle CA is a predetermined sub-injection crank angle CAs3 at which the sub-injection is to be performed in the third cylinder (CA = CAs3). If it is determined in step S310 that CA = CAs3, the flow advances to step S312 to open the third fuel injection valve 2c in the third cylinder for a predetermined sub-injection opening time ts3 to execute sub-injection. , And the process ends. On the other hand, if it is determined in step S310 that CA ≠ CAs3, step S310 is repeated until it is determined that CA = CAs3.
【0023】次に図5のフローチャートを参照して本実
施形態の副噴射燃料量算出制御を説明する。まず、ステ
ップS410において上流側温度センサ13により検出
された触媒上流側温度Tu、下流側温度センサ14によ
り検出された触媒下流側温度Td、吸気圧センサ5によ
り検出された吸入空気圧Pi、クランク角度センサ6に
より検出されたクランク角度CAおよび燃圧センサ32
により検出されたコモンレール30内の燃圧Pcを読み
込む。次にステップS412に進んでステップS410
において読み込まれた各データに基づいて副噴射により
第三気筒内に供給すべき副噴射燃料量を第三燃料噴射弁
2cから噴射するのに必要な燃料噴射弁開弁時間tsp
3と、副噴射を実行すべき副噴射実行時期PCAs3を
算出し、ステップS414に進む。Next, the sub-injection fuel amount calculation control of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step S410, the catalyst upstream temperature Tu detected by the upstream temperature sensor 13, the catalyst downstream temperature Td detected by the downstream temperature sensor 14, the intake air pressure Pi detected by the intake pressure sensor 5, the crank angle sensor Angle CA and Fuel Pressure Sensor 32 Detected by Sensor 6
The fuel pressure Pc in the common rail 30 detected by the above is read. Next, the process proceeds to step S412 and proceeds to step S410.
The fuel injection valve opening time tsp required to inject the sub-injection fuel amount to be supplied into the third cylinder by the sub-injection from the third fuel injection valve 2c on the basis of the data read in at the time tsp
3 and the sub-injection execution timing PCAs3 at which the sub-injection is to be executed, and then proceeds to step S414.
【0024】次にステップS414ではNOX 触媒12
がHCにより被毒されているか否かが判別される。ステ
ップS414においてNOX 触媒12がHCにより被毒
されていると判別されたときには副噴射により供給した
HCがNOX 触媒12を通過してしまうと判断し、ステ
ップS416に進んで図4の副噴射実行制御を停止し、
次にステップS418に進んで排気循環弁16を閉弁し
て後に実行される触媒劣化回復処理に備え、次にステッ
プS420に進んで予め定められた時間Ptsp3に係
数αをかけた値を副噴射用開弁時間ts3にセットし、
ステップS422に進む。なお、係数αは1より大き
い。一方、ステップS414においてNO X 触媒12が
HCにより被毒されていないと判別されると、ステップ
S426に進む。Next, in step S414, NOXCatalyst 12
It is determined whether or not is poisoned by HC. Stay
NO in step S414XCatalyst 12 poisoned by HC
When it is determined that the
HC is NOXWhen it is determined that the catalyst has passed through the catalyst 12,
Proceeding to step S416, the sub-injection execution control of FIG.
Next, proceeding to step S418, the exhaust circulation valve 16 is closed.
And prepare for the catalyst deterioration recovery process to be executed later.
Proceeding to step S420, the control proceeds to a predetermined time Ptsp3.
A value obtained by multiplying the number α is set as the sub-injection valve opening time ts3,
Proceed to step S422. Note that the coefficient α is larger than 1.
No. On the other hand, if NO in step S414 XCatalyst 12
If it is determined that HC has not been poisoned,
Proceed to S426.
【0025】ステップS422では触媒上流側温度Tu
が予め定められた触媒上流側温度PTu以上である(T
u≧PTu)か否かが判別される。なお、予め定められ
た触媒上流側温度TuはNOX 触媒12に供給されたH
Cが燃焼せしめられる温度である。ステップS422に
おいてTu≧PTuであると判別されると、ステップS
424に進んで副噴射を実行すべき予め定められたクラ
ンク角度CAs3にステップS412で算出したクラン
ク角度CAsp3をセットし、次にステップS424に
進んで図4の副噴射実行制御を開始し、処理を終了す
る。こうして副噴射が実行されるとNOX 触媒12の劣
化が回復される。一方、ステップS422においてTu
<PTuであると判別されると、Tu≧PTuと判別さ
れるまでステップS420が繰り返される。ステップS
426ではステップS412で算出された開弁時間ts
p3が予め定められた時間Ptsp3より小さい(ts
p3<Ptsp3)か否かが判別される。ステップS4
26においてtsp3<Ptsp3であると判別される
と、ステップS428に進んで排気循環弁16を開弁
し、次にステップS430においてステップS412で
算出した開弁時間tsp3を副噴射用開弁時間ts3に
セットし、次にステップS424に進んで副噴射を実行
すべき予め定められたクランク角度CAs3にステップ
S412で算出したクランク角度CAsp3をセット
し、次にステップS424に進んで図4の副噴射実行制
御を開始し、処理を終了する。一方、ステップS426
においてtsp3≧Ptsp3であると判別されると、
ステップS432に進んで排気循環弁16を閉弁し、次
にステップS424に進んで副噴射を実行すべき予め定
められたクランク角度CAs3にステップS412で算
出したクランク角度CAsp3をセットし、次にステッ
プS424に進んで図4の副噴射実行制御を開始し、処
理を終了する。なお、上記実施形態では主噴射と同じ燃
料噴射弁から副噴射を実行し、浄化用HCを供給した
が、排気循環管が接続されていない排気枝管にHC供給
手段を別途設けて、このHC供給手段から浄化用HCを
供給してもよい。また、排気ガス中の酸素濃度が非常に
高い状態においてNOX を吸収して貯蔵しておき、HC
を供給したときにNOX を放出してHCと反応させる触
媒に本発明を適用することもできる。In step S422, the catalyst upstream side temperature Tu
Is equal to or higher than a predetermined catalyst upstream-side temperature PTu (T
u ≧ PTu) is determined. Incidentally, the catalyst upstream temperature Tu predetermined supplied to the NO X catalyst 12 H
This is the temperature at which C is burned. If it is determined in step S422 that Tu ≧ PTu, the process proceeds to step S422.
Proceeding to 424, the crank angle CAsp3 calculated in step S412 is set to the predetermined crank angle CAs3 at which the sub-injection is to be executed, and then proceeding to step S424 to start the sub-injection execution control of FIG. finish. When the sub-injection is performed in this manner, the deterioration of the NO X catalyst 12 is recovered. On the other hand, in step S422, Tu
If it is determined that <PTu, Step S420 is repeated until it is determined that Tu ≧ PTu. Step S
At 426, the valve opening time ts calculated at step S412
p3 is smaller than a predetermined time Ptsp3 (ts
It is determined whether or not p3 <Ptsp3). Step S4
If it is determined in step 26 that tsp3 <Ptsp3, the process proceeds to step S428 to open the exhaust gas circulation valve 16, and then in step S430, the valve opening time tsp3 calculated in step S412 is replaced with the sub-injection opening time ts3. Then, the process proceeds to step S424, in which the crank angle CAsp3 calculated in step S412 is set to the predetermined crank angle CAs3 at which the sub-injection is to be executed, and then proceeds to step S424 to execute the sub-injection execution control of FIG. Is started, and the process ends. On the other hand, step S426
When it is determined that tsp3 ≧ Ptsp3,
Proceeding to step S432, the exhaust gas circulation valve 16 is closed, and then proceeding to step S424, the crank angle CAsp3 calculated in step S412 is set to a predetermined crank angle CAs3 at which sub-injection is to be executed. Proceeding to S424, the sub-injection execution control of FIG. 4 is started, and the process ends. In the above embodiment, the sub-injection is executed from the same fuel injection valve as the main injection to supply the HC for purification. However, HC supply means is separately provided in the exhaust branch pipe to which the exhaust circulation pipe is not connected. Purification HC may be supplied from a supply unit. Further, in a state where the oxygen concentration in the exhaust gas is very high, NO X is absorbed and stored, and HC is stored.
The it is also possible to apply the present invention on the catalyst by releasing NO X is reacted with HC when supplied.
【0026】[0026]
【発明の効果】一番目および二番目の発明によれば、排
気ガス中に予め定められた量以上の炭化水素が噴射され
たときには常に排気循環管が閉鎖が閉鎖されている。し
たがって予め定められた量以上の炭化水素を含んだ排気
ガスが排気循環管を介して吸入空気中に導入されること
が防止される。According to the first and second aspects of the invention, the exhaust circulation pipe is always closed when a predetermined amount or more of hydrocarbon is injected into the exhaust gas. Therefore, exhaust gas containing a predetermined amount or more of hydrocarbons is prevented from being introduced into the intake air through the exhaust circulation pipe.
【図1】本発明の実施形態の内燃機関の排気浄化装置の
構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施形態の予噴射・主噴射実行制御を
示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing pre-injection / main injection execution control according to the embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施形態の主噴射燃料量算出制御を示
すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating main injection fuel amount calculation control according to the embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施形態の副噴射実行制御を示すフロ
ーチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing sub-injection execution control according to the embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施形態の副噴射燃料量算出制御を示
すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a sub injection fuel amount calculation control according to the embodiment of the present invention.
1…機関本体7a…第一排気枝管 7b…第二排気枝管 7c…第三排気枝管 7d…第四排気枝管 9…集合管 11…過給機 11a…吸気側タービンホイール 11b…排気側タービンホイール 12…NOX 触媒 15…排気循環管 16…排気循環弁 17…三方弁 20…排気通路 30…コモンレール 32…燃圧センサReference Signs List 1 engine body 7a first exhaust branch pipe 7b second exhaust branch pipe 7c third exhaust branch pipe 7d fourth exhaust branch pipe 9 collecting pipe 11 turbocharger 11a intake turbine wheel 11b exhaust side turbine wheel 12 ... NO X catalyst 15 ... exhaust circulation pipe 16 ... exhaust recirculation valve 17 ... three-way valve 20 ... exhaust passage 30 ... common rail 32 ... pressure sensor
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02M 25/07 580 F02M 25/07 580A Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F02M 25/07 580 F02M 25/07 580A
Claims (2)
共通の排気管に接続し、該共通の排気管に触媒を配置す
るとともに吸入空気に排気ガスを導入するための排気循
環管を前記排気枝管の少なくとも一つに接続し、該排気
循環管が接続された排気枝管とは別の排気枝管または該
別の排気枝管が接続された気筒において前記触媒に供給
すべき炭化水素を噴射する多気筒内燃機関の排気浄化装
置において、前記触媒に供給すべき炭化水素の量を決定
するための炭化水素量決定手段が予め定められた量以上
の炭化水素を噴射すべきと判断したとき、前記排気循環
管を閉鎖した後に予め定められた量以上の炭化水素を噴
射することを特徴とする多気筒内燃機関の排気浄化装
置。An exhaust circulation pipe for collecting exhaust branch pipes connected to respective cylinders, connecting them to a common exhaust pipe, arranging a catalyst in the common exhaust pipe, and introducing exhaust gas into intake air. Is connected to at least one of the exhaust branch pipes, and the catalyst should be supplied to the catalyst in an exhaust branch pipe different from the exhaust branch pipe to which the exhaust circulation pipe is connected or in a cylinder to which the other exhaust branch pipe is connected. In the exhaust gas purifying apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine that injects hydrocarbons, the hydrocarbon amount determining means for determining the amount of hydrocarbons to be supplied to the catalyst should inject a predetermined amount or more of hydrocarbons. An exhaust purification device for a multi-cylinder internal combustion engine, characterized in that when it is determined, a predetermined amount or more of hydrocarbon is injected after closing the exhaust circulation pipe.
め定められた温度以上で且つ触媒が炭化水素により被毒
されているときに予め定められた量以上の炭化水素を噴
射すべきと判断することを特徴とする請求項1に記載の
多気筒内燃機関の排気浄化装置。2. The hydrocarbon amount determination means determines that a predetermined amount or more of hydrocarbons should be injected when the catalyst temperature is higher than a predetermined temperature and the catalyst is poisoned by hydrocarbons. 2. The exhaust gas purifying apparatus for a multi-cylinder internal combustion engine according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25366497A JP3924861B2 (en) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | Exhaust purification device for multi-cylinder internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25366497A JP3924861B2 (en) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | Exhaust purification device for multi-cylinder internal combustion engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1193642A true JPH1193642A (en) | 1999-04-06 |
JP3924861B2 JP3924861B2 (en) | 2007-06-06 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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