JPH07332071A - 内燃機関の排気浄化方法 - Google Patents

内燃機関の排気浄化方法

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JPH07332071A
JPH07332071A JP7007457A JP745795A JPH07332071A JP H07332071 A JPH07332071 A JP H07332071A JP 7007457 A JP7007457 A JP 7007457A JP 745795 A JP745795 A JP 745795A JP H07332071 A JPH07332071 A JP H07332071A
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air
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combustion chamber
absorbent
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泰志 伊藤
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成層燃焼式内燃機関においてＮＯx 吸収剤か
らのＮＯx 放出時に失火するのを防止する。 【構成】 機関低負荷運転時には平均空燃比がリーンの
状態で混合気を成層化し、このとき発生するＮＯx を排
気通路内に配置されたＮＯx 吸収剤２６により吸収す
る。ＮＯx 吸収剤２６からＮＯx を放出させるために平
均空燃比をリッチにするときには点火栓１０周りの混合
気の空燃比をあまり変化させないようにして平均空燃比
をリーンからリッチに切換える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の排気浄化方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】流入する排気ガスの空燃比がリーンであ
るときにＮＯx を吸収し、流入する排気ガスの空燃比を
理論空燃比又はリッチにすると吸収したＮＯx を放出す
るＮＯ x 吸収剤を機関排気通路内に配置し、通常は機関
に供給される混合気の空燃比をリーンにしてこのとき機
関から排出されるＮＯx をＮＯx 吸収剤に吸収し、ＮＯ
x 吸収剤に吸収されたＮＯx を放出させるときには機関
に供給される混合気をリッチにするようにした内燃機関
が本出願人により既に提案されている（ＰＣＴ国際公開
ＷＯ９３／０７３６３号参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが燃焼室内に形
成される混合気を成層化して燃焼室内の一部の限られた
領域内に着火可能な混合気を形成するようにした成層燃
焼式内燃機関ではこのような成層作用が行われていると
きにＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべく燃焼室内の平
均空燃比をリーンからリッチに切換えるために供給燃料
を単に増量すると燃焼室内の一部の限られた領域内に形
成される混合気が過濃となり、その結果点火栓によりこ
の混合気を良好に着火しえないために失火が生じるとい
う問題がある。
【０００４】また、上述の内燃機関におけるようにＮＯ
x 吸収剤からＮＯx を放出させるために単に機関に供給
される混合気をリッチにすると機関の出力トルクが急激
に増大するためにショックが発生するという問題も生ず
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明によれば、流入する排気ガスの空燃比がリー
ンのときにＮＯx を吸収し、流入する排気ガスの空燃比
が理論空燃比又はリッチになると吸収したＮＯx を放出
するＮＯx 吸収剤を機関排気通路内に配置した内燃機関
の排気浄化方法において、燃焼室内の平均空燃比がリー
ンの状態で混合気が燃焼せしめられるリーン混合気燃焼
運転状態のときに燃焼室内に形成される混合気を成層化
して燃焼室内の一部の限られた領域内に着火可能な混合
気を形成すると共にこのとき発生するＮＯx をＮＯx 吸
収剤に吸収させ、リーン混合気燃焼運転状態のときにＮ
Ｏx 吸収剤からＮＯx を放出すべきときには燃焼室内の
平均空燃比をリーンから理論空燃比又はリッチに低下さ
せると共にこのときの平均空燃比の低下量に比べて燃焼
室内の一部の限られた領域内に形成される着火可能な混
合気の空燃比変動量を小さくするようにしている。
【０００６】また、２番目の発明によれば上記の問題点
を解決するために１番目の発明において、ＮＯx 吸収剤
からＮＯx を放出すべきときには燃焼室内における平均
空燃比が理論空燃比又はリッチとなるように供給すべき
燃料を増量すると共に増量された燃料により形成される
不可燃混合気によって上述の１部の限られた領域以外の
残りの領域を満たすようにしている。
【０００７】また、３番目の発明によれば上記問題点を
解決するために２番目の発明において、上述の燃焼室内
の一部の限られた領域がピストン頂面上に形成されたキ
ャビティからなり、燃焼室内の平均空燃比をリーンとす
べきときには圧縮行程末期にキャビティ内に噴射された
燃料によりキャビティ内に可燃混合気を形成し、リーン
混合気燃焼運転状態においてＮＯx 吸収剤からＮＯx を
放出させるために燃焼室内における平均空燃比を理論空
燃比又はリッチにすべきときには圧縮行程末期に加え吸
気行程時にも燃焼室内に燃料を追加供給すると共に、こ
のとき平均空燃比をリーンにしたときと理論空燃比又は
リッチにしたときとでキャビティ内の可燃混合気を形成
する燃料量がほぼ同一となりかつ吸気行程時に追加供給
された燃料の一部が不可燃混合気を形成するように圧縮
行程末期の噴射燃料量を吸気行程時の追加燃料量よりも
少量だけ減量せしめるようにしている。
【０００８】また、４番目の発明によれば上記問題点を
解決するために２番目の発明において、機関負荷が予め
定められた設定負荷よりも低い機関運転時に燃焼室内に
おける平均空燃比がリーンとなるように燃焼室内の一部
の限られた領域内に可燃混合気を形成し、機関負荷が設
定負荷よりも高い機関運転時に燃焼室内における平均空
燃比がリーンとなるように吸気行程時に燃焼室内に燃料
を供給すると共に圧縮行程末期に火種となる燃料を燃料
室内に噴射し、機関負荷が設定負荷よりも高い機関運転
時にＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべきときには燃焼
室内における平均空燃比が理論空燃比又はリッチとなる
ように吸気通路内に設けられたスロットル弁の開度を減
少させると共にスロットル弁開度が減少せしめられても
機関の出力トルクが減少しないように吸気行程時の供給
燃料量を増大せしめるようにしている。
【０００９】また、５番目の発明によれば上記問題点を
解決するために１番目の発明において、ＮＯx 吸収剤か
らＮＯx を放出すべく燃焼室内の平均空燃比がリーンか
ら理論空燃比又はリッチに切換えられたときに混合気の
成層化の度合が低下せしめられる。また、６番目の発明
によれば上記問題点を解決するために５番目の発明にお
いて、ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべく燃焼室内の
平均空燃比がリーンから理論空燃比又はリッチに切換え
られたときに混合気がほぼ均一混合気とされる。
【００１０】また、７番目の発明によれば上記問題点を
解決するために５番目の発明において、ＮＯx 吸収剤か
らＮＯx を放出すべく燃焼室内の平均空燃比がリーンか
ら理論空燃比又はリッチに切換えられたときに燃焼室内
への燃料供給時期が早められる。また、８番目の発明に
よれば上記問題点を解決するために７番目の発明におい
て、ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべく燃焼室内の平
均空燃比がリーンから理論空燃比又はリッチに切換えら
れたときに燃料の供給時期を圧縮行程から吸気行程に変
化させる。
【００１１】また、９番目の発明によれば上記問題点を
解決するために７番目の発明において、燃焼室内へと吸
気ポート内へとに選択的に燃料噴射を行えるようにし、
ＮＯ x 吸収剤からＮＯx を放出すべきときには吸気ポー
ト内への燃料噴射量を増量することによって燃焼室内の
平均空燃比がリーンから理論空燃比又はリッチに切換え
られる。
【００１２】また、１０番目の発明によれば上記問題点
を解決するために７番目の発明において、燃焼室内へと
吸気ポート内へとに選択的に燃料噴射を行なえるように
し、燃焼室内へのみ燃料が供給されているときにＮＯx
吸収剤からＮＯx を放出させるべきであると判断された
ときには燃焼室内への燃料噴射時期を早めると共に燃焼
室内への燃料噴射量を増量して燃焼室内の平均空燃比を
リーンから理論空燃比又はリッチに切換え、吸気ポート
内へ燃料が供給されているときにＮＯx 吸収剤からＮＯ
x を放出させるべきであると判断されたときには吸気ポ
ート内への燃料噴射量を増量して燃焼室内の平均空燃比
をリーンから理論空燃比又はリッチに切換えるようにし
ている。
【００１３】また、１１番目の発明によれば上記問題点
を解決するために１番目の発明において、リーン混合気
燃焼運転状態のときには点火栓の周りの領域に燃料を供
給して点火栓の周りの領域内に着火可能な混合気を形成
し、ＮＯx 吸収剤からＮＯxを放出すべきときには点火
栓の周りの領域外にも燃料を分散供給するようにしてい
る。
【００１４】また、１２番目の発明によれば上記問題点
を解決するために１１番目の発明において、点火栓の周
りの領域がピストン頂面上に形成されたキャビティから
なり、ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべきときにはキ
ャビティ以外の領域に燃料が供給される。また、１３番
目の発明によれば上記問題点を解決するために１番目の
発明において、リーン混合気燃焼運転状態のときには燃
焼室内に旋回流を発生させると共に燃焼室内の混合気を
成層化し、ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべきときに
は旋回流を弱めて混合気の成層の度合を低下させる。
【００１５】また、１４番目の発明によれば上記問題点
を解決するために１３番目の発明において、ＮＯx 吸収
剤からＮＯx を放出すべきときには燃焼室内の混合気を
ほぼ均一混合気とする。また、１５番目の発明によれば
上記問題点を解決するために１番目の発明において、Ｎ
Ｏx 吸収剤からＮＯx を放出すべく燃焼室内の平均空燃
比がリーンから理論空燃比又はリッチに切換えられたと
きに点火栓の周りの酸素濃度を増大させる。
【００１６】また、１６番目の発明によれば上記問題点
を解決するために１５番目の発明において、ＮＯx 吸収
剤からＮＯx を放出すべく燃焼室内の平均空燃比がリー
ンから理論空燃比又はリッチに切換えられたときに吸気
ポートから燃焼室内に供給される吸入空気量を増大させ
ることによって点火栓の周りの酸素濃度を増大させる。
【００１７】また、１７番目の発明によれば上記問題点
を解決するために１６番目の発明において、ＮＯx 吸収
剤からＮＯx を放出すべく燃焼室内の平均空燃比がリー
ンから理論空燃比又はリッチに切換えられたときに燃焼
室内に再循環せしめられる再循環排気ガス量を減少させ
ることにより吸気ポートから燃焼室内に供給される吸入
空気量を増大させる。
【００１８】また、１８番目の発明によれば上記問題点
を解決するために１７番目の発明において、ＮＯx 吸収
剤からＮＯx を放出させるときには燃焼室内に再循環せ
しめられる再循環排気ガスを減少させた後に燃焼室内の
平均空燃比をリーンから理論空燃比又はリッチに切換え
る。また、１９番目の発明によれば上記問題点を解決す
るために１５番目の発明において、ＮＯx 吸収剤からＮ
Ｏx を放出すべく燃焼室内の平均空燃比がリーンから理
論空燃比又はリッチに切換えられたときに点火栓の周り
に局所的に空気を供給することによって点火栓の周りの
酸素濃度を増大させる。
【００１９】また、２０番目の発明によれば上記問題点
を解決するために１９番目の発明において、ＮＯx 吸収
剤からＮＯx を放出すべく燃焼室内の平均空燃比がリー
ンから理論空燃比又はリッチに切換えられたときに点火
栓の周りに形成された混合気に向けて空気を噴射するこ
とにより点火栓の周りに局所的に空気を供給する。ま
た、２１番目の発明によれば上記問題点を解決するため
に１番目の発明において、機関の運転状態に応じて燃焼
室内の混合気が強成層状態と、強制層状態よりも成層の
度合が低い弱成層状態と、ほぼ均一な状態とに切換えら
れ、ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべく強成層状態か
らほぼ均一な状態に切換えられるときには弱成層状態を
経た後にほぼ均一な状態に切換えられる。
【００２０】また、２２番目の発明によれば上記問題点
を解決するために１番目の発明において、機関の運転状
態に応じて燃焼室内の混合気が強成層状態と、強制層状
態よりも成層の度合が低い弱成層状態と、ほぼ均一な状
態とに切換えられ、ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべ
く強成層状態からほぼ均一な状態に切換えられるときに
は機関の運転状態に応じて弱成層状態を経た後にほぼ均
一な状態に切換えられるか、又は強成層状態から直接ほ
ぼ均一な状態に切換えられるかのいずれか一方の切換方
法が用いられる。
【００２１】また、２３番目の発明によれば上記問題点
を解決するために１番目の発明において、燃焼室内の混
合気が強成層状態となる第１の運転状態と、燃焼室内の
混合気が強成層状態よりも成層の度合が低い状態又はほ
ぼ均一の状態となる第２の運転状態とがあり、ＮＯx 吸
収剤からＮＯx を放出すべき状態であるときに運転状態
が第２の運転状態から第１の運転状態に移行しようとし
たときには第２の運転状態においてＮＯx 吸収剤からＮ
Ｏx を放出すべく燃焼室内の平均空燃比を理論空燃比又
はリッチに切換えた後に第１の運転状態に切換えるよう
にしている。
【００２２】また、２４番目の発明によれば上記問題点
を解決するために１番目の発明において、燃焼室内の混
合気が強成層状態となる第１の運転状態と、燃焼室内の
混合気が強成層状態よりも成層の度合が低い状態又はほ
ぼ均一の状態となる第２の運転状態とがあり、ＮＯx 吸
収剤からＮＯx を放出すべき状態であるときに運転状態
が第１の運転状態から第２の運転状態に移行したときに
は第２の運転状態に移行した直後にＮＯx 吸収剤からＮ
Ｏx を放出すべく燃焼室内の平均空燃比を理論空燃比又
はリッチに切換えるようにしている。
【００２３】また、２５番目の発明によれば上記問題点
を解決するために１番目の発明において、燃焼室内の混
合気が強成層状態となる第１の運転状態と、燃焼室内の
混合気が強成層状態よりも成層の度合が低い状態又はほ
ぼ均一の状態となる第２の運転状態とがあり、第１の運
転状態にあるときにＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべ
きときには膨張行程又は排気行程において燃焼室内に追
加の燃料を供給し、第２の運転状態にあるときにＮＯx
吸収剤からＮＯx を放出すべきときには吸気行程中に燃
焼室内に供給される燃料を増量する。
【００２４】また、２６番目の発明によれば上記問題点
を解決するために１番目の発明において、変速機がニュ
ートラル位置にないときにＮＯx 吸収剤からＮＯx を放
出すべきときには膨張行程又は排気行程において燃焼室
内に追加の燃料を供給し、変速機がニュートラル位置に
あるときにＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべきときに
は吸気行程中に燃焼室内に供給される燃料を増量する。
【００２５】また、２７番目の発明によれば上記問題点
を解決するために１番目の発明において、自動変速機の
トルクコンバータが直結状態であるときにＮＯx 吸収剤
からＮＯx を放出すべきときには膨張行程又は排気行程
において燃焼室内に追加の燃料を供給し、自動変速機の
トルクコンバータが直結状態でないときにＮＯx 吸収剤
からＮＯx を放出すべきときには吸気行程中に燃焼室内
に供給される燃料を増量する。
【００２６】また、２８番目の発明によれば上記問題点
を解決するために１番目の発明において、ＮＯx 吸収剤
に吸収されていると推定されるＮＯx 量が予め定められ
た設定値を越えたときには車両が停止したときにＮＯx
吸収剤からＮＯx を放出すべく燃焼室内の平均空燃比が
リーンから理論空燃比又はリッチに切換えられる。ま
た、２９番目の発明によれば上記問題点を解決するため
に１番目の発明において、ＮＯx 吸収剤に吸収されてい
ると推定されるＮＯx 量が予め定められた設定値を越え
たときには変速機がニュートラル位置になったときにＮ
Ｏx 吸収剤からＮＯx を放出すべく燃焼室内の平均空燃
比がリーンから理論空燃比又はリッチに切換えられる。
【００２７】また、３０番目の発明によれば上記問題点
を解決するために１番目の発明において、ＮＯx 吸収剤
に吸収されていると推定されるＮＯx 量が予め定められ
た設定値を越えたときには減速運転が行われたときにＮ
Ｏx 吸収剤からＮＯx を放出すべく燃焼室内の平均空燃
比がリーンから理論空燃比又はリッチに切換えられる。
【００２８】
【作用】１番目の発明では、ＮＯx 吸収剤からＮＯx を
放出すべく燃焼室内の平均空燃比がリーンから理論空燃
比又はリッチに低下せしめられたとしても燃焼室内の一
部の限られた領域内に形成される着火可能な混合気の空
燃比はあまり変化しない。従ってこの混合気は過濃とな
ることがなく、斯くして失火が生じない。
【００２９】２番目の発明では、ＮＯx を放出すべきと
きに増量された燃料は上述の残りの領域を満たす不可燃
混合気を形成するために使用される。云い変えるとＮＯ
x を放出すべき燃焼室内における平均空燃比はリーンか
ら理論空燃比又はリッチに切換えられるが可燃混合気の
量は変化しないので機関の出力トルクは変化しない。３
番目の発明では、平均空燃比をリーンにしたときと理論
空燃比又はリッチにしたときとでキャビティ内の可燃混
合気を形成する燃料量がほぼ同一となり、従ってＮＯx
を放出するために平均空燃比がリーンから理論空燃比又
はリッチに切換えられても機関の出力トルクは変化しな
い。このとき吸気行程時に追加供給された燃料の一部は
不可燃混合気を形成する。
【００３０】４番目の発明では、吸気通路内に設けられ
たスロットル弁開度を減少せしめることによって平均空
燃比がリーンから理論空燃比又はリッチに切換えられ
る。このときスロットル弁開度が減少せしめられても機
関の出力トルクが減少しないように吸気行程時の供給燃
料量が増大せしめられるので機関の出力トルクは変化し
ない。
【００３１】５番目の発明では、ＮＯx 吸収剤からのＮ
Ｏx 放出時には混合気の成層化の度合が低下せしめられ
る。６番目の発明では、ＮＯx 吸収剤からのＮＯx 放出
時には混合気が成層状態から均一混合気状態に切換えら
れる。７番目の発明では、ＮＯx 吸収剤からのＮＯx 放
出時には燃焼室内への燃料の供給時期が早められる。
【００３２】８番目の発明では、ＮＯx 吸収剤からのＮ
Ｏx 放出時には燃料の供給時期が圧縮行程から吸気行程
に変化せしめられる。９番目の発明では、ＮＯx 吸収剤
からのＮＯx 放出時には吸気ポート内への燃料噴射量が
増量せしめられる。１０番目の発明では、ＮＯx 吸収剤
からのＮＯx 放出時において燃焼室内へのみ燃料が供給
されているときには燃焼室内への燃料噴射時期が早めら
れると共に燃焼室内への燃料噴射量が増量され、このと
き吸気ポート内へ燃料が供給されていれば吸気ポート内
への燃料噴射量が増量される。
【００３３】１１番目の発明では、ＮＯx 吸収剤からの
ＮＯx 放出時には点火栓の周りの領域外にも燃料が分散
供給される。１２番目の発明では、ＮＯx 吸収剤からの
ＮＯx 放出時にはピストン頂面上に形成されたキャビテ
ィ以外の領域に燃料が供給される。１３番目の発明で
は、ＮＯx 吸収剤からのＮＯx 放出時には旋回流が弱め
られ、混合気の成層の度合が低下せしめられる。
【００３４】１４番目の発明では、ＮＯx 吸収剤からの
ＮＯx 放出時には燃焼室内の混合気が成層状態からをほ
ぼ均一混合気に切換えられる。１５番目の発明では、Ｎ
Ｏx 吸収剤からのＮＯx 放出時に点火栓周りの酸素濃度
が増大せしめられ、斯くして点火栓周りの混合気が過濃
になることがなくなる。
【００３５】１６番目の発明では、ＮＯx 吸収剤からの
ＮＯx 放出時には、吸気ポートから燃焼室内に供給され
る吸入空気量が増大せしめられ、それによって点火栓周
りの酸素濃度が増大せしめられる。１７番目の発明で
は、ＮＯx 吸収剤からのＮＯx 放出時には燃焼室内に再
循環せしめられる再循環排気ガス量を減少させることに
より吸気ポートから燃焼室内に供給される吸入空気量が
増大せしめられ、それによって点火栓周りの酸素濃度が
増大せしめられる。
【００３６】１８番目の発明では、ＮＯx 吸収剤からの
ＮＯx 放出時には燃焼室内に再循環せしめられる再循環
排気ガスを減少させた後にＮＯx の放出作用が開始され
る。１９番目の発明では、ＮＯx 吸収剤からのＮＯx 放
出時には点火栓の周りに局所的に空気が供給され、それ
によって点火栓周りの酸素濃度が増大せしめられる。
【００３７】２０番目の発明では、ＮＯx 吸収剤からの
ＮＯx 放出時には点火栓の周りに形成された混合気に向
けて空気を噴射することにより点火栓の周りに局所的に
空気が供給され、それによって点火栓周りの酸素濃度が
増大せしめられる。２１番目の発明では、強成層状態下
におけるＮＯx 吸収剤からのＮＯx 放出時には強成層状
態から弱成層状態へ、次いで均一混合気状態へと順に切
換えられる。
【００３８】２２番目の発明では、強成層状態下におけ
るＮＯx 吸収剤からのＮＯx 放出時には機関の運転状態
に応じて強成層状態から弱成層状態へ、次いで均一混合
気状態へと順に切換えられるか、或いは強成層状態から
直接均一混合気状態へと切換えられる。２３番目の発明
では、ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべき状態にあ
り、このような状態にあるときに運転状態が第２の運転
状態から第１の運転状態に移行しようとしたときには第
２の運転状態においてＮＯx 吸収剤からのＮＯx の放出
作用を行った後に第１の運転状態に切換えられる。
【００３９】２４番目の発明では、ＮＯx 吸収剤からＮ
Ｏx を放出すべき状態にあり、このような状態にあると
きに運転状態が第１の運転状態から第２の運転状態に移
行したときには第２の運転状態に移行した直後にＮＯx
吸収剤からのＮＯx の放出作用が開始される。２５番目
の発明では、ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべきとき
に第１の運転状態にあるときには膨張行程又は排気行程
において燃焼室内に追加の燃料を供給することによりＮ
Ｏx の放出作用が行われ、第２の運転状態にあるときに
は吸気行程中に燃焼室内に供給される燃料を増量するこ
とによりＮＯx の放出作用が行われる。
【００４０】２６番目の発明では、ＮＯx 吸収剤からＮ
Ｏx を放出すべきときに変速機がニュートラル位置にな
いときには膨張行程又は排気行程において燃焼室内に追
加の燃料を供給することによりＮＯx の放出作用が行わ
れ、ニュートラル位置にあるときには吸気行程中に燃焼
室内に供給される燃料を増量することによりＮＯx の放
出作用が行われる。
【００４１】２７番目の発明では、ＮＯx 吸収剤からＮ
Ｏx を放出すべきときに自動変速機のトルクコンバータ
が直結状態であるときには膨張行程又は排気行程におい
て燃焼室内に追加の燃料を供給することによりＮＯx の
放出作用が行われ、トルクコンバータが直結状態でない
ときには吸気行程中に燃焼室内に供給される燃料を増量
することによりＮＯx の放出作用が行われる。
【００４２】２８番目の発明では、ＮＯx 吸収剤に吸収
されていると推定されるＮＯx 量が設定値を越えたとき
には車両が停止したときにＮＯx 吸収剤からのＮＯx 放
出作用が行われる。２９番目の発明では、ＮＯx 吸収剤
に吸収されていると推定されるＮＯx 量が設定値を越え
たときには変速機がニュートラル位置になったときにＮ
Ｏx 吸収剤からのＮＯx の放出作用が行われる。
【００４３】３０番目の発明では、ＮＯx 吸収剤に吸収
されていると推定されるＮＯx 量が設定値を越えたとき
には減速運転が行われたときにＮＯx 吸収剤からのＮＯ
x の放出作用が行われる。
【００４４】
【実施例】図１から図１８は本発明を筒内噴射式内燃機
関に適用した場合の第１実施例を示しており、まず初め
に図１から図１０を参照してこの筒内噴射式内燃機関の
基本的な作動について説明する。図１から図５を参照す
ると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリ
ンダブロック２内で往復動するピストン、４はシリンダ
ブロック２上に固締されたシリンダヘッド、５はピスト
ン３とシリンダヘッド４間に形成された燃焼室、６ａは
第１吸気弁、６ｂは第２吸気弁、７ａは第１吸気ポー
ト、７ｂは第２吸気ポート、８は一対の排気弁、９は一
対の排気ポートを夫々示す。図３に示されるように第１
吸気ポート７ａはヘリカル型吸気ポートからなり、第２
吸気ポート７ｂはほぼまっすぐに延びるストレートポー
トからなる。更に図３に示されるようにシリンダヘッド
４の内壁面の中央部には点火栓１０が配置され、第１吸
気弁６ａおよび第２吸気弁６ｂ間のシンリダヘッド４内
壁面周辺部には燃料噴射弁１１が配置される。一方、図
４および図５に示されるようにピストン３の頂面上には
キャビティ３ａが形成される。このキャビティ３ａは燃
料噴射弁１１の下方から点火栓１０の下方まで延びるほ
ぼ円形の輪郭形状を有する浅皿部１２と、浅皿部１２の
中央部に形成された半球形状とをなす深皿部１３からな
る。また、点火栓１０下方の浅皿部１２と深皿部１３と
の接続部にほぼ球形状をなす凹部１４が形成される。
【００４５】図１から図３に示されるように各気筒の第
１吸気ポート７ａおよび第２吸気ポート７ｂは夫々各吸
気枝管１５内に形成された第１吸気通路１５ａおよび第
２吸気通路１５ｂを介してサージタンク１６内に連結さ
れ、各第２吸気通路１５ｂ内には夫々吸気制御弁１７が
配置される。これらの吸気制御弁１７は共通のシャフト
１８を介して例えばステップモータからなるアクチュエ
ータ１９に連結される。このステップモータ１９は電子
制御ユニット３０の出力信号に基いて制御される。サー
ジタンク１６は吸気ダクト２０を介してエアクリーナ２
１に連結され、吸気ダクト２０内には例えばステップモ
ータ２２によって駆動されるスロットル弁２３が配置さ
れる。このステップモータ２２も電子制御ユニット３０
の出力信号に基いて制御される。
【００４６】一方、各気筒の排気ポート９は排気マニホ
ルド２４に連結され、この排気マニホルド２４は排気管
２５を介してＮＯx 吸収剤２６を内蔵したケーシング２
７に連結される。排気マニホルド２４とサージタンク１
６とは再循環排気ガス（以下ＥＧＲガスという）通路２
８を介して互いに連結され、このＥＧＲガス通路２８内
にはＥＧＲガス量を制御するＥＧＲ弁２９が配置され
る。このＥＧＲ弁２９は電子制御ユニット３０の出力信
号に基いて制御される。ＥＧＲ弁２９が閉弁せしめられ
ているときには空気のみが吸気ポート７ａ，７ｂを介し
て燃焼室５内に供給され、ＥＧＲ弁２９が開弁せしめら
れると空気およびＥＧＲガスが吸気ポート７ａ，７ｂを
介して燃焼室５内に供給される。
【００４７】電子制御ユニット３０はディジタルコンピ
ュータからなり、双方向性バス３１を介して相互に接続
されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３２、ＲＯＭ
（リードオンリメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセ
ッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具
備する。アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の
踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１
が接続され、負荷センサ４１の出力電圧はＡＤ変換器３
７を介して入力ポート３５に入力される。上死点センサ
４２は例えば１番気筒が吸気上死点に達したときに出力
パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート３５に入
力される。クランク角センサ４３は例えばクランクシャ
フトが３０度回転する毎に出力パルスを発生し、この出
力パルスが入力ポート３５に入力される。ＣＰＵ３４で
は上死点センサ４２の出力パルスとクランク角センサ４
３の出力パルスから現在のクランク角が計算され、クラ
ンク角センサ４３の出力パルスから機関回転数が計算さ
れる。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を
介して各燃料噴射弁１１および各ステップモータ１９，
２２に接続される。
【００４８】図１から図５に示す実施例では燃料噴射弁
１１が燃料に旋回力を与えつつ噴射するスワール弁から
なり、この燃料噴射弁１１からは図３および図４におい
てＦで示されるように燃料が円錐状に噴射される。図６
はこの燃料噴射弁１１からの燃料噴射量と燃料噴射時期
とを示しており、図７は図６と同じ燃料噴射量に加えて
スロットル弁２３の開度と、ＥＧＲ弁２９の開度と、燃
焼室５内における平均空燃比Ａ／Ｆを示している。な
お、図６および図７においてＬはアクセルペダル４０の
踏込み量を示している。図６からわかるようにアクセル
ペダル４０の踏込み量ＬがＬ1 よりも小さい機関低負荷
運転時には圧縮行程末期に噴射量Ｑ2 だけ燃料噴射が行
われる。一方、アクセルペダル４０の踏込み量ＬがＬ1
とＬ2 の間の機関中負荷運転時には吸気行程中に噴射量
Ｑ1 だけ燃料噴射が行われ、圧縮行程末期に噴射量Ｑ2
だけ燃料が噴射される。即ち、機関中負荷運転時には吸
気行程と圧縮行程末期の２回に分けて燃料噴射が行われ
る。また、アルセルペダル４０の踏込み量ＬがＬ2 より
も大きい機関高負荷運転時には吸気行程中に噴射量Ｑ 1
だけ燃料が噴射される。なお、図６においてθＳ１およ
びθＥ１は吸気行程中に行われる燃料噴射Ｑ1 の噴射開
始時期と噴射完了時期を夫々示しており、θＳ２とθＥ
２は圧縮行程末期に行われる燃料噴射Ｑ2 の噴射開始時
期と噴射完了時期を夫々示している。
【００４９】一方、図７に示されるようにアクセルペダ
ル４０の踏込み量ＬがＬ2 よりも小さい機関低中負荷運
転時にはスロットル弁２３の開度はかなり小さく、また
このときスロットル弁２３の開度はアクセルペダル４０
の踏込み量Ｌが小さくなるほど小さくなる。一方、アル
セルペダル４０の踏込み量ＬがＬ2 よりも大きくなると
スロットル弁２３の開度は急速に大きくなって全開す
る。また、アクセルペダル４０の踏込み量ＬがＬ2 より
も小さい機関低中負荷運転時にはＥＧＲ弁２９の開度は
かなり大きく、アクセルペダル４０の踏込み量ＬがＬ2
よりも大きくなるとＥＧＲ弁２９の開度は急速に小さく
なって全開する。燃焼室５内における平均空燃比は高負
荷運転領域（Ｌ＞Ｌ2 ）の或る時点Ｌ0 においてリーン
からリッチに切換わる。即ち、アクセルペダル４０の踏
込み量ＬがＬ0 よりも小さい範囲では平均空燃比Ａ／Ｆ
はリーンとなり、またこのときアクセルペダル４０の踏
込み量Ｌが小さくなるほど平均空燃比Ａ／Ｆはリーンと
なる。一方、アクセルペダル４０の踏込み量ＬがＬ0 よ
りも大きくなると平均空燃比Ａ／Ｆはリッチとなる。
【００５０】図８は吸気制御弁１７の開度とアクセルペ
ダル４０の踏込み量Ｌとの関係を示している。図８に示
されるようにアクセルペダル４０の踏込み量ＬがＬ1 よ
りも小さい機関低負荷運転時には吸気制御弁１７は全閉
状態に保持されており、アクセルペダル４０の踏込み量
ＬがＬ1 よりも大きくなると吸気制御弁１７はアクセル
ペダル４０の踏込み量Ｌが大きくなるにつれて開弁せし
められる。吸気制御弁１７が全閉せしめられると吸入空
気はヘリカル状をなす第１吸気ポート７ａを介して旋回
しつつ燃焼室５内に流入し、斯くして燃焼室５内には図
３において矢印Ｓで示すような強力な旋回流が発生せし
められる。一方、吸気制御弁１７が開弁すると第２吸気
ポート７ｂからも吸入空気が燃焼室５内に流入する。
【００５１】次に図９および図１０を参照しつつ燃焼方
法について説明する。なお、図９は機関低負荷運転時に
おける燃焼方法を示しており、図１０は機関中負荷運転
時における燃焼方法を示している。図６に示されるよう
にアクセルペダル４０の踏込み量ＬがＬ1 よりも小さい
機関負荷運転時には圧縮行程末期に燃料が噴射される。
このとき噴射燃料Ｆは図９（Ａ）および（Ｂ）に示され
るように深皿部１３の周壁面に衝突する。このときの噴
射量Ｑ2 は図６に示されるようにアクセルペダル４０の
踏込み量Ｌが大きくなるにつれて増大する。深皿部１３
の周壁面に衝突した燃料は旋回流Ｓによって気化せしめ
られつつ拡散され、それによって図９（Ｃ）に示される
ように凹部１４および深皿部１３内に、即ちキャビティ
３ａ内に可燃混合気Ｇが形成される。このとき凹部１４
および深皿部１３以外の燃焼室５内は空気とＥＧＲガス
で満たされている。次いで混合気Ｇが点火栓１０によっ
て着火せしめられる。
【００５２】一方、図６においてアクセルペダル４０の
踏込み量ＬがＬ1 とＬ2 の間である機関中負荷運転時に
は吸気行程中に第１回目の燃料噴射Ｑ1 が行われ、次い
で圧縮行程末期に第２回目の燃料噴射Ｑ2 が行われる。
即ち、まず初めに図１０（Ａ）に示されるように吸気行
程初期にキャビティ３ａ内に向けて燃料噴射Ｆが行わ
れ、この噴射燃料によって燃焼室５内全体に希薄混合気
が形成される。次いで図１０（Ｂ）に示されるように圧
縮行程末期にキャビティ３ａ内に向けて燃料噴射Ｆが行
われ、図１０（Ｃ）に示されるようにこの噴射燃料によ
って凹部１４および深皿部１３内には火種となる可燃混
合気Ｇが形成される。この可燃混合気Ｇは点火栓１０に
よって着火せしめられ、この着火火炎によって燃焼室５
内全体の希薄混合気が燃焼せしめられる。この場合、圧
縮行程末期に噴射される燃料は火種を作れば十分である
ので図６に示されるように機関中負荷運転時にはアクセ
ルペダル４０の踏込み量Ｌにかかわらず圧縮行程末期の
燃料噴射量Ｑ2 は一定に維持される。これに対して吸気
行程初期の燃料噴射量Ｑ1 はアクセルペダル４０の踏込
み量Ｌが大きくなるにつれて増大する。
【００５３】図６においてアクセルペダル４０の踏込み
量ＬがＬ2 よりも大きい機関高負荷運転時には吸気行程
初期に一回だけ燃料が噴射され、それによって燃焼室１
５内に均一混合気が形成される。このとき吸気行程初期
の燃料噴射量は図６に示されるようにアクセルペダル４
０の踏込み量Ｌが大きくなるにつれて増大する。以上が
図１に示す筒内噴射式内燃機関の基本的な燃焼方法であ
る。次にこの筒内噴射式内燃機関に適した排気ガスの浄
化方法について説明する。
【００５４】まず初めに図１１を参照するとこの図１１
は燃焼室５から排出される排気ガス中の代表的な成分の
濃度と燃焼室５内における平均空燃比Ａ／Ｆとの関係を
概略的に示している。図１１からわかるように燃焼室５
から排出される排気ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯの濃度は燃
焼室５内における平均空燃比Ａ／Ｆがリッチになるほど
増大し、燃焼室５から排出される排気ガス中の酸素Ｏ2
の濃度は燃焼室５内における平均空燃比Ａ／Ｆがリーン
になるほど増大する。
【００５５】一方、図１に示すケーシング２７内に収容
されているＮＯx 吸収剤２６は例えばアルミナを担体と
し、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、
リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バ
リウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ラ
ンタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれ
た少くとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持さ
れている。機関吸気通路、燃焼室５およびＮＯx 吸収剤
２６上流の排気通路内に供給された全空気量と全燃料
（炭化水素）量の比をＮＯx 吸収剤２６への流入排気ガ
スの空燃比と称するこのＮＯx 吸収剤２６は流入排気ガ
スの空燃比がリーンのときにはＮＯx を吸収し、流入排
気ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯx を放出
するＮＯxの吸放出作用を行う。なお、ＮＯx 吸収剤２
６上流の排気通路内に燃料（炭化水素）或いは空気が供
給されない場合には流入排気ガスの空燃比は燃焼室５内
における平均空燃比Ａ／Ｆに一致し、従ってこの場合に
はＮＯx 吸収剤２６は燃焼室５内における平均空燃比Ａ
／ＦがリーンのときにはＮＯx を吸収し、燃焼室５内の
ガス中の酸素濃度が低下すると吸収したＮＯx を放出す
ることになる。
【００５６】上述のＮＯx 吸収剤２６を機関排気通路内
に配置すればこのＮＯx 吸収剤２６は実際にＮＯx の吸
放出作用を行うがこの吸放出作用の詳細なメカニズムに
ついては明らかでない部分もある。しかしながらこの吸
放出作用は図１２に示すようなメカニズムで行われてい
るものと考えられる。次にこのメカニズムについて担体
上に白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させた場合を例
にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカ
リ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
【００５７】即ち、燃焼室５内における平均空燃比Ａ／
Ｆがリーンであり、従って流入排気ガスがリーンである
ときには流入排気ガス中の酸素濃度が高くなり、このと
き図１２（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ2 がＯ2
- 又はＯ2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流
入排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ2 - 又はＯ
2-と反応し、ＮＯ2 となる（２ＮＯ＋Ｏ2 →２Ｎ
Ｏ2 ）。次いで生成されたＮＯ2 の一部は白金Ｐｔ上で
酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯ
と結合しながら図１２（Ａ）に示されるように硝酸イオ
ンＮＯ3 - の形で吸収剤内に拡散する。このようにして
ＮＯx がＮＯx 吸収剤２６内に吸収される。
【００５８】流入排気ガス中の酸素濃度が高い限り白金
Ｐｔの表面でＮＯ2 が生成され、吸収剤のＮＯx 吸収能
力が飽和しない限りＮＯ2 が吸収剤内に吸収されて硝酸
イオンＮＯ3 - が生成される。これに対して流入排気ガ
ス中の酸素濃度が低下してＮＯ2 の生成量が低下すると
反応が逆方向（ＮＯ3 - →ＮＯ2 ）に進み、斯くして吸
収剤内の硝酸イオンＮＯ3 - がＮＯ2 の形で吸収剤から
放出される。即ち、流入排気ガス中の酸素濃度が低下す
るとＮＯx 吸収剤２６からＮＯx が放出されることにな
る。図１１からわかるように流入排気ガスのリーンの度
合が低くなれば流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、従
って流入排気ガスのリーンの度合を低くすればたとえ流
入排気ガスの空燃比がリーンであってもＮＯx 吸収剤２
６からＮＯx が放出されることになる。
【００５９】一方、このとき燃焼室３内における平均空
燃比Ａ／Ｆがリッチにされて流入排気ガスの空燃比がリ
ッチになると図１１に示されるように機関からは多量の
未燃ＨＣ，ＣＯが排出され、これら未燃ＨＣ，ＣＯは白
金Ｐｔ上の酸素Ｏ2 - 又はＯ 2-と反応して酸化せしめら
れる。また、流入排気ガスの空燃比がリッチになると流
入排気ガス中の酸素濃度が極度に低下するために吸収剤
からＮＯ2 が放出され、このＮＯ2 は図１２（Ｂ）に示
されるように未燃ＨＣ，ＣＯと反応して還元せしめられ
る。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ2 が存在し
なくなると吸収剤から次から次へとＮＯ2 が放出され
る。従って流入排気ガスの空燃比をリッチにすると短時
間のうちにＮＯx 吸収剤２６からＮＯx が放出されるこ
とになる。
【００６０】即ち、流入排気ガスの空燃比をリッチにす
るとまず始めに未燃ＨＣ，ＣＯが白金Ｐｔ上のＯ2 - 又
はＯ2-とただちに反応して酸化せしめられ、次いで白金
Ｐｔ上のＯ2 - 又はＯ2-が消費されてもまだ未燃ＨＣ，
ＣＯが残っていればこの未燃ＨＣ，ＣＯによって吸収剤
から放出されたＮＯx および機関から排出されたＮＯ x
が還元せしめられる。従って流入排気ガスの空燃比をリ
ッチにすれば短時間のうちにＮＯx 吸収剤２６に吸収さ
れているＮＯx が放出され、しかもこの放出されたＮＯ
x が還元されるために大気中にＮＯx が排出されるのを
阻止することができることになる。また、ＮＯx 吸収剤
２６は還元触媒の機能を有しているので流入排気ガスの
空燃比を理論空燃比にしてもＮＯx 吸収剤２６から放出
されたＮＯx が還元せしめられる。しかしながら流入排
気ガスの空燃比を理論空燃比にした場合にはＮＯx 吸収
剤２６からＮＯx が徐々にしか放出されないためにＮＯ
x吸収剤２６に吸収されている全ＮＯx を放出させるに
は若干長い時間を要する。
【００６１】上述したように燃焼室５内における平均空
燃比Ａ／ＦがリーンであるときにはＮＯx がＮＯx 吸収
剤２６に吸収される。しかしながらＮＯx 吸収剤２６の
ＮＯ x 吸収能力には限度があり、ＮＯx 吸収剤２６のＮ
Ｏx 吸収能力が飽和すればＮＯx 吸収剤２６はもはやＮ
Ｏx を吸収しえなくなる。従ってＮＯx 吸収剤２６のＮ
Ｏx 吸収能力が飽和する前にＮＯx 吸収剤２６からＮＯ
x を放出させる必要があり、そのためにはＮＯx 吸収剤
２６にどの程度のＮＯx が吸収されているかを推定する
必要がある。そこで次にこのＮＯx 吸収量の推定方法に
ついて説明する。
【００６２】燃焼室５内の平均空燃比Ａ／Ｆがリーンで
あるときには機関負荷が高くなるほど単位時間当り機関
から排出されるＮＯx 量が増大するために単位時間当り
ＮＯ x 吸収剤２６に吸収されるＮＯx 量が増大し、また
機関回転数が高くなるほど単位時間当り機関から排出さ
れるＮＯx 量が増大するために単位時間当りＮＯx 吸収
剤２６に吸収されるＮＯx が増大する。従って単位時間
当りＮＯx 吸収剤２６に吸収されるＮＯx 量は機関負荷
と機関回転数の関数となる。この場合、機関負荷はアク
セルペダル４０の踏込み量Ｌでもって代表することがで
きるので単位時間当りＮＯx 吸収剤２６に吸収されるＮ
Ｏx 量はアクセルペダル４０の踏込み量Ｌと機関回転数
Ｎの関数となる。従って図１に示す実施例では単位時間
当りＮＯ x 吸収剤２６に吸収されるＮＯx 量Ａをアクセ
ルペダル４０の踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎの関数と
して予め実験により求め、このＮＯx 量ＡがＬおよびＮ
の関数として図１４（Ａ）に示すマップの形で予めＲＯ
Ｍ３３内に記憶されている。
【００６３】一方、燃焼室５内における平均空燃比Ａ／
Ｆが理論空燃比又はリッチになるとＮＯx 吸収剤２６か
らＮＯx が放出されるがこのときのＮＯx 放出量は主に
排気ガス量と平均空燃比の影響を受ける。即ち、排気ガ
ス量が増大するほど単位時間当りＮＯx 吸収剤２６から
放出されるＮＯx 量が増大し、平均空燃比がリッチとな
るほど単位時間当りＮＯx 吸収剤２６から放出されるＮ
Ｏx 量が増大する。この場合、排気ガス量、即ち吸入空
気量はアクセルペダル４０の踏込み量Ｌと機関回転数Ｎ
の関数となり、平均空燃比Ａ／Ｆもアクセルペダル４０
の踏込み量Ｌと機関回転数Ｎの関数となる。従って単位
時間当りＮＯx 吸収剤２６から放出されるＮＯx 量Ｄは
アクセルペダル４０の踏込み量Ｌと機関回転数Ｎの関数
となり、このＮＯx 量ＤはＬおよびＮの関数として図１
４（Ｂ）に示すマップの形で予めＲＯＭ３３内に記憶さ
れている。
【００６４】上述したように燃焼室５内における平均空
燃比Ａ／Ｆがリーンのときには単位時間当りのＮＯx 吸
収量がＡで表わされ燃焼室５内における平均空燃比Ａ／
Ｆが理論空燃比又はリッチのときには単位時間当りのＮ
Ｏx 放出量がＤで表わされるのでＮＯx 吸収剤２６に吸
収されていると推定されるＮＯx 量ΣＮＯＸは次式を用
いて算出できることになる。
【００６５】ΣＮＯＸ＝ΣＮＯＸ＋Ａ−Ｄ 図１３はこのＮＯx 量ΣＮＯＸと燃焼室５内における平
均空燃比Ａ／Ｆとの関係を示している。図７からわかる
ように機関負荷ＬがＬ0 よりも低いときには燃焼室５内
における平均空燃比Ａ／Ｆはリーンとなっており、この
ときにはＮＯxがＮＯx 吸収剤２６に吸収されるので図
１３に示されるようにＮＯx 量ΣＮＯＸが増大する。一
方、図７に示されるように機関負荷ＬがＬ0 よりも高く
なると燃焼室５内における平均空燃比Ａ／Ｆがリッチと
なるためにＮＯx 吸収剤２６からＮＯx が放出される。
従って図１３においてＸで示されるように機関負荷Ｌが
Ｌ 0 よりも高くなって平均空燃比Ａ／Ｆがリッチになる
とＮＯx 量ΣＮＯＸが減少する。
【００６６】一方、平均空燃比Ａ／Ｆが継続的にリーン
にされてＮＯx 量ΣＮＯＸが許容値ＭＡＸを越えると図
１３においてＹで示されるように燃焼室５内における平
均空燃比Ａ／Ｆが強制的にリッチとされる。平均空燃比
Ａ／ＦがリッチにされるとＮＯx 吸収剤２６から急速に
ＮＯx が放出され、斯くして図１３に示されるようにＮ
Ｏx 量ΣＮＯＸが急速に減少する。次いでＮＯx 量ΣＮ
ＯＸが下限値ＭＩＮまで低下すると平均空燃比Ａ／Ｆは
リッチからリーンに戻される。
【００６７】ところで例えば図９に示されるように燃焼
室５内に形成される混合気を成層化して燃焼室５内の一
部の限られた領域、即ちキャビティ３ａ内に着火可能な
混合気を形成するようにした場合にはこのような成層作
用が行われているときにＮＯ x 吸収剤２６からＮＯx を
放出すべく燃焼室５内の平均空燃比をリーンからリッチ
に切換えるために圧縮行程の噴射量を単に増量すると燃
焼室５内の一部の限られた領域内、即ちキャビティ３ａ
内に形成される混合気が過濃になってしまう。その結
果、キャビティ３ａ内の混合気を点火栓１０により良好
に着火できなくなるために失火してしまうという問題を
生じることになる。
【００６８】また、一般的に云って燃焼室５内における
平均空燃比Ａ／Ｆがリーンからリッチに切換えられると
機関出力トルクが急激に増大するためにショックが発生
する。ことろがこのようなショックは運転者に不快感を
与えるためにこのようなショックの発生を阻止しなけれ
ばならない。そこで本発明による実施例ではキャビティ
３ａ内に形成される可燃混合気が過濃になるのを阻止
し、併せて上述の如きショックが発生しないように平均
空燃比Ａ／Ｆをリーンからリッチに切換えるようにして
おり、次にこのことについて図１５および図１６を参照
しつつ説明する。
【００６９】図１５において破線は図７に示す通常運転
時における燃料噴射量Ｑ、スロットル弁２３の開度およ
び燃焼室５内における平均空燃比Ａ／Ｆを示している。
まず初めに機関負荷ＬがＬ1 よりも低い機関低負荷運転
時においてＮＯx 吸収剤２６からＮＯx を放出させるた
めに平均空燃比Ａ／Ｆをリーンからリッチに切換える場
合について説明する。機関低負荷運転時には機関負荷Ｌ
が予め定められた下限負荷Ｌmin 以下ではたとえΣＮＯ
Ｘ＞ＭＡＸ（図１３）になっても平均空燃比Ａ／Ｆのリ
ーンからリッチへの切換え作用は行わず、機関負荷Ｌが
下限負荷Ｌmin以上のときにΣＮＯＸ＞ＭＡＸになれば
平均空燃比Ａ／Ｆをリーンからリッチに切換えるように
している。即ち機関負荷ＬがＬmin ＜Ｌ＜Ｌ1 のときに
ΣＮＯＸ＞ＭＡＸになると図１６に示されるようにＮＯ
x 放出フラグがセットされ、燃焼室５内の平均空燃比Ａ
／Ｆがリーンからリッチに切換えられる。図１５で云う
とこのとき平均空燃比Ａ／Ｆは破線で示されるリーンか
ら実線で示されるリッチに切換えられる。
【００７０】このときの平均空燃比Ａ／Ｆのリーンから
リッチへの切換作用は図１５および図１６に示すように
圧縮行程噴射Ｑ2 に加えて吸気行程噴射Ｑ1 を追加し、
図１５に示されるように圧縮行程噴射量Ｑ2 を破線で示
す通常運転時に比べて減少させると共に圧縮行程噴射量
Ｑ2 と吸気行程噴射量Ｑ1 との和を破線で示される通常
運転時の噴射量に比べて増大させることによって行われ
る。従ってこの場合、吸気行程噴射量Ｑ1 を破線を境に
して噴射量部分Ｑａと噴射量部分Ｑｂとに分けたとする
と圧縮行程噴射量Ｑ2 と噴射量部分Ｑａとの和が破線で
示される通常運転時の噴射量Ｑに等しくなり、噴射量部
分Ｑｂは供給燃料の増大分となる。
【００７１】ところでこの場合、圧縮行程噴射Ｑ2 によ
る燃料と噴射量部分Ｑａの燃料とによってキャビティ３
ａ内に混合気が形成され、噴射量部分Ｑｂの燃料がキャ
ビティ３ａ以外の領域に分散せしめられればキャビティ
３ａ内に形成される混合気の空燃比は通常運転時と同じ
になる。即ち、総噴射量が増量されてもキャビティ３ａ
内に形成される混合気は過濃になることはなく、斯くし
て失火を生ずることなくキャビティ３ａ内に形成された
混合気は点火栓１０によって良好に着火せしめられるこ
とになる。
【００７２】一方、この場合、圧縮行程噴射Ｑ2 による
燃料と噴射部分Ｑａの燃料とを燃焼させ、噴射量部分Ｑ
ｂの燃料を燃焼させないようにすれば燃焼せしめられる
燃料量は破線で示される通常運転時の燃料量と同じにな
るために機関の出力トルクは変化せず、噴射量部分Ｑｂ
の燃料は単に平均空燃比Ａ／Ｆをリーンからリッチに切
り換えるだけに使用される。そこで本発明による実施例
では圧縮行程噴射Ｑ2による燃料と噴射量部分Ｑａの燃
料とにより燃焼させるべき可燃混合気を形成し、供給燃
料の増大分である噴射量部分Ｑｂの燃料により不可燃混
合気を形成して失火の発生を阻止するのはもとより機関
の出力トルクが変化するのを阻止しつつ平均空燃比Ａ／
Ｆをリーンからリッチに切換えてＮＯx 吸収剤２６から
ＮＯx を放出させるようにしている。
【００７３】即ち、吸気行程噴射Ｑ1 が行われるとこの
噴射燃料は燃焼室５内全体に分散されるがこの吸気行程
噴射量Ｑ1 は火炎が伝播しえない希薄混合気を形成しう
る量とされる。しかしながらこのような希薄混合気であ
っても圧縮行程噴射Ｑ2 により形成される可燃混合気Ｇ
（図９（Ｃ）参照）内に混入すれば燃焼せしめられる。
この場合、圧縮行程噴射Ｑ2 により形成される可燃混合
気Ｇはキャビティ３ａ内のほぼ全体を占めるので噴射量
部分Ｑａの燃焼がキャビティ３ａ内のほぼ全体を占める
ように吸気行程噴射量Ｑ1 を定めれば燃焼せしめられる
燃料量は通常運転時と同じとなり、斯くして平均空燃比
Ａ／Ｆをリーンからリッチに切換えても失火を生ずるこ
とがなく、しかも機関の出力トルクは変化しないことに
なる。
【００７４】次にこのことについて具体的数値（現実の
数値ではない）を用いて説明すると例えば通常運転時に
おける平均空燃比が１７のリーンであり、このとき空気
量が１７（ｇ）であり、燃料量が１（ｇ）であったとす
る。平均空燃比Ａ／Ｆをリーンからリッチに切換えたと
きにキャビティ３ａ内の可燃混合気の５５％を圧縮行程
噴射Ｑ2 により形成し、残りの４５％を吸気行程噴射Ｑ
1 により形成したとすると圧縮行程噴射量Ｑ2 は０．５
５（ｇ）となり、吸気行程噴射量Ｑ1 の噴射量部分Ｑａ
は０．４５（ｇ）となる。一方、燃焼室５の全容積に対
するキャビティ３ａの容積を６５％とすると全吸気行程
噴射量（Ｑａ＋Ｑｂ）は０．４５（ｇ）／０．６５≒
０．７（ｇ）となる。従って吸気行程噴射Ｑ1 により形
成される希薄混合気の空燃比は１７（ｇ）／０．７
（ｇ）≒２４．３となり、不可燃混合気となる。一方、
燃焼室５内における平均空燃比Ａ／Ｆは１７（ｇ）／
〔０．５５（ｇ）＋０．７（ｇ）〕＝１３．６となり、
リッチとなる。またこのときキャビティ３ａ内に形成さ
れる可燃混合気に含まれる燃料は１（ｇ）であって通常
運転時と変らない。
【００７５】このように吸気行程噴射量Ｑ1 および圧縮
行程噴射量Ｑ2 を適切に設定するとキャビティ３ａ内に
形成される混合気の空燃比を変化させず、しかも燃焼せ
しめられる燃料量を変化させずに平均空燃比Ａ／Ｆをリ
ーンからリッチに切換えることができる。なお、図１５
に示すこれら吸気行程噴射量Ｑ1 （Ｑａ＋Ｑｂ）および
圧縮行程噴射量Ｑ2 はアクセルペダル４０の踏込み量Ｌ
および機関回転数Ｎの関数の形で予めＲＯＭ３３内に記
憶されている。
【００７６】次に機関負荷ＬがＬ1 よりも大きくＬ0 よ
りも低いときにＮＯx 吸収剤２６からＮＯx を放出させ
るために平均空燃比Ａ／Ｆをリーンからリッチに切換え
る場合について説明する。このときには図１５において
実線で示されるようにスロットル弁２３が予め定められ
た開度だけ閉弁せしめられる。スロットル弁２３が閉弁
せしめられると燃焼室５内に供給される空気量が減少す
るために燃焼室５内における平均空燃比Ａ／Ｆが小さく
なる。このとき平均空燃比Ａ／Ｆが図１５において実線
で示す予め定められたリッチ空燃比となるようにスロッ
トル弁２３は閉弁せしめられ、このスロットル２３の閉
弁量はアクセルペダル４０の踏込み量Ｌおよび機関回転
数Ｎの関数の形で予めＲＯＭ３３内に記憶されている。
【００７７】なお、スロットル弁２３が閉弁せしめられ
るとポンピング損失が増大するために機関の出力トルク
が低下する。そこで本発明による実施例ではこのとき機
関の出力トルクが低下しないように吸気行程噴射量Ｑ1
がＱｃだけ（図１５において破線よりも上方の部分だ
け）増大せしめられる。なお、この吸気行程噴射Ｑ1 の
増量分Ｑｃはアクセルペダル４０の踏込み量Ｌおよび機
関回転数Ｎの関数の形で予めＲＯＭ３３内に記憶されて
いる。なお、このとき圧縮行程噴射量Ｑ2 は火種を形成
するのに最適な燃料量となっているので圧縮行程噴射量
Ｑ2 を増量せずに吸気行程噴射量Ｑ1 を増量するように
している。
【００７８】次に図１７および図１８を参照しつつ燃料
噴射の制御ルーチンについて説明する。なお、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。図１７
および図１８を参照するとまず初めにステップ１００に
おいてＮＯx 吸収剤２６に吸収されていると推定される
ＮＯx 量ΣＮＯＸが許容値ＭＡＸよりも大きいか否かが
判別される。ΣＮＯＸ≦ＭＡＸのときにはステップ１０
１に進んでＮＯx 放出フラグがセットされているか否か
が判別される。通常はＮＯx 放出フラグはリセットされ
ているのでステップ１０２に進む。ステップ１０２では
アクセルペダル４０の踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎに
基いて予めＲＯＭ３３内に記憶されている図６に示す関
係から吸気行程噴射量Ｑ1 および圧縮行程噴射量Ｑ 2 が
算出され、次いでステップ１０３ではアクセルペダル４
０の踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎに基いて予めＲＯＭ
３３内に記憶されている図６に示す関係から噴射時期が
算出され、次いでステップ１０４ではアクセルペダル４
０の踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎに基いて予めＲＯＭ
３３内に記憶されている図７に示す関係からスロットル
弁２３の開度が算出される。
【００７９】次いでステップ１０５ではアクセルペダル
４０の踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎに基いて予めＲＯ
Ｍ３３内に記憶されている図７に示す関係からＥＧＲ弁
２９の開度が算出され、次いでステップ１０６ではアク
セルペダル４０の踏込み量Ｌに基いて予めＲＯＭ３３内
に記憶されている図８に示す関係から吸気制御弁１７の
開度が算出される。次いでステップ１０７ではアクセル
ペダル４０の踏込み量ＬがＬ0 （図７）よりも低いか否
かが判別される。Ｌ＜Ｌ0 のときにはステップ１０８に
進んで図１４（Ａ）に示すマップからＮＯx 放出量Ａが
算出される。次いでステップ１０９ではＮＯx 放出量Ｄ
が零とされ、次いでステップ１１２に進む。一方、ステ
ップ１０７においてＬ≧Ｌ0 であると判別されたときに
はステップ１１０に進んで図１４（Ｂ）に示すマップか
らＮＯx 放出量Ｄが算出される。次いでステップ１１１
ではＮＯx 吸収量Ａが零とされ、次いでステップ１１２
に進む。
【００８０】ステップ１１２ではＮＯx 吸収剤２６に吸
収されていると推定されるＮＯx 量ΣＮＯＸ（＝ΣＮＯ
Ｘ＋Ａ−Ｄ）が算出される。次いでステップ１１３では
ΣＮＯＸが負になったか否かが判別され、ΣＮＯＸ＜０
になったときにはステップ１１４に進んでΣＮＯＸが零
とされる。次いでステップ１１５ではΣＮＯＸが下限値
ＭＩＮよりも小さくなったか否かが判別され、ΣＮＯＸ
＜ＭＩＮになったときにはステップ１１６に進んでＮＯ
x 放出フラグがリセットされる。
【００８１】一方、ステップ１００においてΣＮＯＸ＜
ＭＡＸになったと判別されたときにはステップ１１７に
進んでＮＯx 放出フラグがセットされる。ＮＯx 放出フ
ラグがセットされるとステップ１０１からステップ１１
８に進んで機関負荷Ｌが下限負荷Ｌmin よりも低いか否
かが判別される。Ｌ＜Ｌmin のときにはステップ１０２
に進む。従ってこのときにはΣＮＯＸ＞ＭＡＸであった
としても燃焼室５内の平均空燃比Ａ／Ｆはリーンに維持
される。
【００８２】これに対してＬ≧Ｌmin のときにはステッ
プ１１９に進んでアクセルペダル４０の踏込み量Ｌおよ
び機関回転数Ｎに基いて予めＲＯＭ３３内に記憶されて
いる図１５に示す関係から吸気行程噴射量Ｑ1 および圧
縮行程噴射量Ｑ2 が計算され、次いでステップ１２０で
はアクセルペダル４０の踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎ
に基いて予めＲＯＭ３３内に記憶されている関係から噴
射時期が算出され、次いでステップ１２１ではアクセル
ペダル４０の踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎに基いて予
めＲＯＭ３３内に記憶されている図１５に示す関係から
スロットル弁２３の開度が算出される。
【００８３】次いでステップ１２２ではアクセルペダル
４０の踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎに基いて予めＲＯ
Ｍ３３内に記憶されている関係からＥＧＲ弁２９の開度
が算出され、次いでステップ１２３ではアクセルペダル
４０の踏込み量Ｌに基いて予めＲＯＭ３３内に記憶され
ている図８に示す関係から吸気制御弁１７の開度が算出
される。このときには燃焼室５内における平均空燃比は
リッチとされ、ＮＯx吸収剤２６からＮＯx が放出され
る。
【００８４】前述したようにアクセルペダル４０の踏込
み量ＬがＬ1 よりも小さい機関低負荷運転時には圧縮行
程末期にのみ燃料が噴射される。このときにはキャビテ
ィ３ａ内にのみ混合気が形成され、キャビティ３ａ以外
の領域は実質的に空気およびＥＧＲガスで満たされるの
で成層度合が極めて高い強成層状態となる。一方、アク
セルペダル４０の踏込み量ＬがＬ1 とＬ2 との間である
機関中負荷運転時には吸気行程噴射により燃焼室５内に
全体に希薄混合気が形成され、圧縮行程噴射によってこ
の希薄混合気よりも濃い混合気がキャビティ３ａ内に形
成される。従ってこのときには機関低負荷運転時におけ
る強成層状態よりも成層の度合が低い弱成層状態とな
る。
【００８５】また、アクセルペダル４０の踏込み量Ｌが
Ｌ2 よりも大きい機関高負荷運転時には吸気行程噴射の
みが行われ、従ってこのとき燃焼室５内には均一混合気
が形成される。ところでこれまで述べてきた実施例では
機関低負荷運転時において、即ち強成層状態においてＮ
Ｏx 吸収剤２６からＮＯx を放出すべきときには失火が
発生することなく、しかも出力トルクが変動しないよう
に強成層状態を維持しつつ平均空燃比Ａ／Ｆをリーンか
らリッチに切換えるようにしている。
【００８６】これに対して次に述べる実施例では強成層
状態においてＮＯx 吸収剤２６からＮＯx を放出しなけ
ればならなくなったときには強成層状態から弱成層状態
又は均一混合気状態に切換え、弱成層状態又は均一混合
気状態において吸気行程噴射量を増量することにより平
均空燃比Ａ／Ｆを理論空燃比又はリッチにしてＮＯx吸
収剤２６からＮＯx を放出させるようにしている。この
ように吸気行程噴射量を増量することにより平均空燃比
Ａ／Ｆを理論空燃比又はリッチにすると強成層時と比べ
てキャビティ３ａ内に形成される混合気の空燃比はさほ
ど変化せず、斯くして失火が発生するのを阻止すること
ができる。
【００８７】また、次に述べる実施例ではＮＯx 吸収剤
２６からＮＯx を放出すべく平均空燃比Ａ／Ｆを理論空
燃比又はリッチにしたときに全噴射燃料を燃焼室５内で
燃焼せしめるようにしており、従ってＮＯx 吸収剤２６
からＮＯx を放出すべく平均空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比
又はリッチにされたときに機関の出力トルクが増大する
ことになる。この出力トルクの増大は燃焼室５内に供給
される吸入空気量を低下させることによって抑制され、
それでも出力トルクが増大する場合には例えば点火時期
を遅角させることによって出力トルクが増大しないよう
にされる。
【００８８】次に図１９および図２０を参照しつつ燃料
噴射を制御するための基本的なルーチンについてまず初
めに説明する。図１９はＮＯx 放出フラグを制御するた
めのルーチンを示しており、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。図１９を参照するとまず
初めにステップ１２０においてＮＯx 量ΣＮＯＸが図１
３に示される許容値ＭＡＸを越えたか否かが判別され
る。ΣＮＯＸ＞ＭＡＸになったときにはステップ１２１
に進んでＮＯx 放出フラグがセットされる。
【００８９】図２０は噴射制御を行うためのルーチンを
示しており、このルーチンは例えば一定時間毎の割込み
によって実行される。図２０を参照するとまず初めにス
テップ１３０においてＮＯx 放出フラグがセットされて
いるか否かが判別される。ＮＯx 放出フラグがセットさ
れていないときにはステップ１３１に進んでアクセルペ
ダル４０の踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎに基いて予め
ＲＯＭ３３内に記憶されている図６に示す関係から吸気
行程噴射量Ｑ1 および圧縮行程噴射量Ｑ2 が算出され
る。次いでステップ１３２ではアクセルペダル４０の踏
込み量Ｌおよび機関回転数Ｎに基いて予めＲＯＭ３３内
に記憶されている図６に示す関係から噴射時期が算出さ
れ、次いでステップ１３３ではアクセルペダル４０の踏
込み量Ｌおよび機関回転数Ｎに基いて予めＲＯＭ３３内
に記憶されている図７に示す関係からスロットル弁２３
の開度が算出され、次いでステップ１３４ではアクセル
ペダル４０の踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎに基いて予
めＲＯＭ３３内に記憶されている関係からＥＧＲ弁２９
の開度が算出され、次いでステップ１３５ではアクセル
ペダル４０の踏込み量Ｌに基いて予めＲＯＭ３３内に記
憶されている図８に示す関係から吸気制御弁１７の開度
が算出される。
【００９０】次いでステップ１３６ではアクセルペダル
４０の踏込み量ＬがＬ0 （図７）よりも低いか否かが判
別される。Ｌ＜Ｌ0 のときにはステップ１３７に進んで
図１４（Ａ）に示すマップからＮＯx 放出量Ａが算出さ
れる。次いでステップ１３８ではＮＯx 放出量Ｄが零と
され、次いでステップ１４１に進む。一方、ステップ１
３６においてＬ≧Ｌ0 であると判別されたときにはステ
ップ１３９に進んで図１４（Ｂ）に示すマップからＮＯ
x 放出量Ｄが算出される。次いでステップ１４０ではＮ
Ｏx 吸収量Ａが零とされ、次いでステップ１４１に進
む。ステップ１４１ではＮＯx 吸収剤２６に吸収されて
いると推定されるＮＯx 量ΣＮＯＸ（＝ΣＮＯＸ＋Ａ−
Ｄ）が算出される。次いでステップ１４２ではΣＮＯＸ
が負になったか否かが判別され、ΣＮＯＸ＜０になった
ときにはステップ１４３に進んでΣＮＯＸが零とされ
る。
【００９１】一方、ステップ１３０においてＮＯx 放出
フラグがセットされたと判断されたときにはステップ１
４４に進んでアクセルペダル４０の踏込み量ＬがＬ1 よ
りも小さいか否かが判別される。Ｌ＜Ｌ1 のときにはス
テップ１４６に進んで平均空燃比Ａ／Ｆをリッチにする
リッチ処理Ｉが行われる。これに対してＬ≧Ｌ1 のとき
にはステップ１４５に進んでアクセルペダル４０の踏込
み量ＬがＬ2 よりも小さいか否かが判別される。Ｌ＜Ｌ
2 のときにはステップ１４７に進んで平均空燃比Ａ／Ｆ
をリッチにするリッチ処理IIが行われ、Ｌ≧Ｌ2aのとき
にはステップ１４８に進んで平均空燃比Ａ／Ｆをリッチ
にするリッチ処理III が行われる。
【００９２】即ち、リッチ処理Ｉは機関低負荷運転時に
おいて、即ち強成層状態においてＮＯx 吸収剤２６から
ＮＯx を放出させるためのリッチ処理を示しており、リ
ッチ処理IIは機関中負荷運転時において、即ち弱成層状
態においてＮＯx 吸収剤２６からＮＯx を放出させるた
めのリッチ処理を示しており、リッチ処理III は機関高
負荷運転時において、即ち均一混合気状態においてＮＯ
x 吸収剤２６からＮＯ x を放出させるためのリッチ処理
を示している。そこで次にこれらリッチ処理Ｉ，II，II
I について順に説明する。
【００９３】図２１はリッチ処理Ｉの一実施例のタイム
チャートを示している。図２１に示されるようにＮＯx
放出フラグがセットされる前の機関低負荷運転状態、即
ち強成層運転状態では吸気行程噴射は行われておらず、
圧縮行程噴射のみが行われて燃焼室５内の平均空燃比Ａ
／Ｆはリーンとなっている。またこのときスロットル弁
２３およびＥＧＲ弁２９は開弁せしめられている。
【００９４】次いでＮＯx 吸収剤２６からＮＯx を放出
すべくＮＯx 放出フラグがセットされるとＥＧＲ弁２９
が全閉せしめられ、このとき燃焼室５内の平均空燃比Ａ
／Ｆが極度にリーンとならないようにスロットル弁２３
も機関の運転状態に定まる設定開度まで閉弁せしめられ
る。スロットル弁２３が設定開度まで閉弁せしめられる
と機関の出力トルクが低下しないように圧縮行程噴射量
が若干増大せしめられる。
【００９５】次いでＮＯx 放出フラグがセットされてか
らｔ1 時間経過すると圧縮行程噴射が停止され、吸気行
程噴射が開始される。即ち、強成層状態から均一混合気
状態に切換えられる。このとき噴射量は変化せず、従っ
て燃焼室５内の平均空燃比Ａ／Ｆも変化しない。なお、
このときには燃料噴射量が少なく、このように少量の燃
料を均一混合気状態で燃焼させる場合に多量のＥＧＲガ
スが供給されると失火する危険性が大となる。そこでこ
の実施例では図２１に示されるように均一混合気燃焼に
移行する前にＥＧＲ弁２９を全閉するようにしている。
なお、この場合ＥＧＲ弁２９は必ずしも全閉する必要が
なく、ＥＧＲ弁２９の開度を或る程度減少させるだけで
十分な場合もある。
【００９６】次いでＮＯx 放出フラグがセットされた後
ｔ2 時間経過すると燃焼室５内の平均空燃比Ａ／Ｆをリ
ッチにすべく吸気行程噴射量が増量せしめられ、スロッ
トル弁２３が機関の運転状態により定まる設定開度まで
更に閉弁せしめられる。このときスロットル弁２３を閉
弁するのは燃焼室５内に供給される吸入空気量を減少さ
せ、できるだけ少ない燃料でもって平均空燃比Ａ／Ｆを
リッチにするためと、平均空燃比Ａ／Ｆをリッチにした
ときにできるだけ機関の出力トルクが増大しないように
するためである。このとき機関の出力トルクの増大が大
きくなってショックが発生する場合には平均空燃比Ａ／
Ｆをリッチにすると同時に点火時期を遅らせる等の手段
を講ずる必要がある。
【００９７】平均空燃比Ａ／ＦがリッチにされるとＮＯ
x 吸収剤２６からのＮＯx 放出作用が開始される。次い
でＮＯx 吸収剤２６からのＮＯx の放出作用が完了する
と今度は逆の順序を経て再び強成層状態に戻る。即ち、
ＮＯx の放出作用が完了すると吸気行程噴射量が減量せ
しめられると共にスロットル弁２３が開弁せしめられ
る。次いでＮＯx の放出作用が完了してからｔ1 時間経
過すると吸気行程噴射が停止されて圧縮行程噴射が開始
され、ＮＯx の放出作用が完了してからｔ2 時間経過す
るとスロットル弁２３およびＥＧＲ弁２９が開弁せしめ
られると共にＮＯ x 放出フラグがリセットされる。
【００９８】図２２は図２１に示すＮＯx 放出制御を実
行するためのリッチ処理Ｉのルーチンを示している。図
２２を参照するとまず初めにステップ１５０においてＮ
Ｏxの放出が完了したことを示す放出完了フラグがセッ
トされているか否かが判別される。リッチ処理Ｉが開始
された直後は放出完了フラグはセットされていないので
ステップ１５１に進み、平均空燃比Ａ／Ｆをリッチにす
るまでの前処理が行われる。図２１に示される実施例で
はこの前処理は、ＮＯx 放出フラグがセットされたとき
に、即ちリッチ処理Ｉが開始されたときにスロットル弁
２３およびＥＧＲ弁２９を閉弁する処理と、リッチ処理
Ｉが開始されてからｔ1 時間経過後に圧縮行程噴射から
吸気行程噴射に切換える処理と、リッチ処理Ｉが開始さ
れてからｔ2 時間経過後にスロットル弁２３を閉弁する
処理からなる。
【００９９】次いでステップ１５２ではこの前処理が完
了したか否かが判別される。前処理が完了するとステッ
プ１５３に進んで平均空燃比Ａ／Ｆをリッチにするリッ
チ処理が行われる。この実施例では吸気行程噴射量を増
量することによってリッチ処理が行われる。次いでステ
ップ１５４ではＮＯx 放出作用中におけるＮＯx 放出量
Ｄ′が算出される。このＮＯx 放出量Ｄ′はアクセルペ
ダル４０の踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎの関数として
図２３に示すようなマップの形で予めＲＯＭ３３内に記
憶されている。次いでステップ１５５ではＮＯx 量ΣＮ
ＯＸからＮＯx放出量Ｄ′が減算され、次いでステップ
１５６ではＮＯx 量ΣＮＯＸが下限値ＭＩＮよりも小さ
くなったか否かが判別されるΣＮＯＸ＜ＭＩＮになった
ときにはＮＯx の放出作用が完了したと判断してステッ
プ１５７に進み、放出完了フラグがセットされる。次い
でステップ１５８に進む。なお、一旦放出完了フラグが
セットされるとその後はステップ１５０からステップ１
５８にジャンプする。
【０１００】ステップ１５８ではＮＯx の放出作用が完
了してから強成層状態に戻されるまでの後処理が行われ
る。図２１に示される実施例ではこの後処理は、ＮＯx
の放出作用が完了したときに吸気行程噴射量を減少さ
せ、スロットル弁２３を開弁させる処理と、ＮＯx の放
出作用が完了した後ｔ1 時間経過後に吸気行程噴射から
圧縮行程噴射に切換える処理と、ＮＯx 放出作用が完了
した後ｔ2 時間経過後にスロットル弁２３およびＥＧＲ
弁２９を開弁させる処理からなる。ステップ１５９では
この後処理が完了したか否かが判別され、後処理が完了
したときにはステップ１６０に進んでＮＯx 放出フラグ
および放出完了フラグがリセットされる。
【０１０１】図２４は強成層状態において行われるリッ
チ処理Ｉの別の実施例を示している。この実施例ではＮ
Ｏx 放出フラグがセットされるとスロットル弁２３が少
し閉弁せしめられ、ＥＧＲ弁２９が半分程度閉弁せしめ
られる。次いでＮＯx 放出フラグがセットされてからｔ
1 時間経過すると圧縮行程噴射量が減少せしめられ、吸
気行程噴射が開始される。即ち、このときには吸気行程
噴射と圧縮行程噴射との２回の噴射が行われ、従って弱
成層状態となる。次いでＮＯx 放出フラグがセットされ
てからｔ2 時間経過すると圧縮行程噴射が停止され、吸
気行程噴射のみとなるので均一混合気状態となる。ま
た、このときスロットル弁２３は再び少し閉弁せしめら
れる。
【０１０２】次いでＮＯx 放出フラグがセットされてか
らｔ3 時間経過するとＥＧＲ弁２９が全閉せしめられる
と共にスロットル弁２３が更に少し閉弁せしめられる。
更にこのとき吸気行程噴射量が増量せしめられて平均空
燃比Ａ／Ｆがリッチとされ、斯くしてＮＯx 吸収剤２６
からのＮＯx 放出作用が開始される。一方、ＮＯx の放
出作用が完了すると逆の順序でもって強成層状態に戻
る。即ち、ＮＯx の放出作用が完了すると吸気行程噴射
量が減量され、スロットル弁２３およびＥＧＲ弁２９が
開弁せしめられる。次いでＮＯx の放出作用が完了して
からｔ1 時間経過すると吸気行程噴射量が減量され、圧
縮行程噴射が開始されて弱成層状態となる。このときス
ロットル弁２３が更に開弁せしめられる。次いでＮＯx
の放出作用が完了してからｔ2 時間経過すると吸気行程
噴射が停止されて強成層状態となり、次いでＮＯx の放
出作用が完了してからｔ3 時間経過するとスロットル弁
２３およびＥＧＲ弁２９が更に開弁せしめられると共に
ＮＯx 放出フラグがリセットされる。
【０１０３】この実施例ではＮＯx の放出作用を開始す
るときには強成層状態から弱成層状態を経て均一混合気
状態とされ、ＮＯx の放出作用が完了したときには均一
混合気状態から弱成層状態を経て強成層状態とされる。
このように強成層状態と均一混合気状態との切換えの際
に弱成層状態を介在させることによって燃焼の形態が徐
々に変化し、それによって切換えの際に失火が生じるの
を阻止することができる。
【０１０４】図２５は図２４に示すＮＯx 放出制御を実
行するためのリッチ処理Ｉのルーチンを示している。図
２５を参照するとまず初めにステップ１７０において放
出完了フラグがセットされているか否かが判別される。
放出完了フラグがセットされていなければステップ１７
１に進み、放出完了フラグがセットされていればステッ
プ１７８にジャンプする。ステップ１７１ではＮＯx 放
出フラグがセットされてから平均空燃比Ａ／Ｆがリッチ
とされるまでの前処理が行われる。次いでステップ１７
２では前処理が完了したか否かが判別され、前処理が完
了したときにはステップ１７３に進んで吸気行程噴射量
を増量することにより平均空燃比Ａ／Ｆがリッチとされ
る。
【０１０５】次いでステップ１７４では図２３からＮＯ
x 放出量Ｄ′が算出され、次いでステップ１７５ではＮ
Ｏx 量ΣＮＯＸからＮＯx 放出量Ｄ′が減算される。次
いでステップ１７６ではＮＯx 量ΣＮＯＸが下限値ＭＩ
Ｎよりも小さくなったか否かが判別される。ΣＮＯＸ＜
ＭＩＮになるとステップ１７７に進んで放出完了フラグ
がセットされ、次いでステップ１７８ではＮＯx の放出
完了から強成層状態に戻るまでの後処理が行われる。次
いでステップ１７９では後処理が完了したか否かが判別
され、後処理が完了したときにはステップ１８０に進ん
でＮＯx 放出フラグおよび放出完了フラグがリセットさ
れる。
【０１０６】図２６および図２７はリッチ処理Ｉの更に
別のールチンを示している。前述したように失火を生ず
ることなく滑らかに強成層状態から均一混合気状態に移
行するには間に弱成層状態を介在させることが好まし
い。しかしながら燃料噴射量が少ないときに弱成層状態
にすると燃焼室５内全体に広がった希薄混合気が極度に
リーンとなり、これら希薄混合気を燃焼させることがで
きないという危険性がある。そこでこの実施例では燃料
噴射量が少ないときに強成層状態から均一混合気状態に
移行させるときには弱成層状態を経ることなく強成層状
態から均一混合気状態に直接移行させるようにしてい
る。なお、図２６においてＸで示される枠内の各ステッ
プ１９１，１９２，１９３は前処理を示しており、Ｙで
示される各ステップ２００，２０１，２０２は後処理を
示している。
【０１０７】即ち、図２６および図２７を参照するとま
ず初めにステップ１９０において放出完了フラグがセッ
トされているか否かが判別される。放出完了フラグがセ
ットされていなければ前処理Ｘのステップ１９１に進
み、放出完了フラグがセットされていれば後処理Ｙのス
テップ２００にジャンプする。ステップ１９１では燃料
噴射量Ｑが予め定められた設定値Ｑ0 よりも大きいか否
かが判別される。Ｑ＞Ｑ 0 のときにはステップ１９２に
進んで図２４に示される前処理、即ち強成層状態から弱
成層状態を経て均一混合気状態に移行する前処理が行わ
れる。これに対してＱ≦Ｑ0 のときにはステップ１９３
に進んで図２１に示される前処理、即ち強成層状態から
弱成層状態を経ることなく均一混合気状態に直接移行す
る前処理が行われる。
【０１０８】次いでステップ１９４では前処理が完了し
たか否かが判別され、前処理が完了したときにはステッ
プ１９５に進んで吸気行程噴射量を増量することにより
平均空燃比Ａ／Ｆがリッチとされる。次いでステップ１
９６では図２３からＮＯx 放出量Ｄ′が算出され、次い
でステップ１９７ではＮＯx 量ΣＮＯＸからＮＯx 放出
量Ｄ′が減算される。次いでステップ１９８ではＮＯx
量ΣＮＯＸが下限値ＭＩＮよりも小さくなったか否かが
判別される。ΣＮＯＸ＜ＭＩＮになるとステップ１９９
に進んで放出完了フラグがセットされ、次いでステップ
２００に進む。
【０１０９】ステップ２００では燃料噴射量Ｑが予め定
められた設定値Ｑ0 よりも大きいか否かが判別される。
Ｑ＞Ｑ0 のときにはステップ２０１に進んで図２４に示
される後処理、即ち均一混合気状態から弱成層状態を経
て強成層状態に移行する後処理が行われる。これに対し
てＱ≦Ｑ0 のときにはステップ２０２に進んで図２１に
示される後処理、即ち均一混合気状態から弱成層状態を
経ることなく強成層状態に直接移行する後処理が行われ
る。次いでステップ２０３では後処理が完了したか否か
が判別され、後処理が完了したときにはステップ２０４
に進んでＮＯx放出フラグおよび放出完了フラグがリセ
ットされる。
【０１１０】図２８は強成層状態において行われるリッ
チ処理Ｉの更に別の実施例を示している。この実施例で
はＮＯx 放出フラグがセットされるとスロットル弁２３
が少し閉弁せしめられ、ＥＧＲ弁２９が全閉せしめられ
る。次いでＮＯx 放出フラグがセットされてからｔ1 時
間経過すると圧縮行程噴射量が減少せしめられ、吸気行
程噴射が開始される。即ち、このときには吸気行程噴射
と圧縮行程噴射との２回の噴射が行われ、従って弱成層
状態となる。このときスロットル弁２３が少し閉弁せし
められる。次いでＮＯx 放出フラグがセットされてから
ｔ2 時間経過すると圧縮行程噴射が停止され、吸気行程
噴射のみとなるので均一混合気状態となる。また、この
ときスロットル弁２３は再び少し閉弁せしめられる。
【０１１１】次いでＮＯx 放出フラグがセットされてか
らｔ3 時間経過するとスロットル弁２３が更に少し閉弁
せしめられると共に吸気行程噴射量が増量せしめられて
平均空燃比Ａ／Ｆがリッチとされ、斯くしてＮＯx 吸収
剤２６からのＮＯx 放出作用が開始される。一方、ＮＯ
x の放出作用が完了すると吸気行程噴射量が減量され
る。次いでＮＯx の放出作用が完了してからｔ4 時間経
過すると吸気行程噴射が停止されて強成層状態となり、
このときスロットル弁２３が開弁せしめられる。次いで
ＮＯxの放出作用が完了してからｔ5 時間経過するとス
ロットル弁２３およびＥＧＲ弁２９が開弁せしめられる
と共にＮＯx 放出フラグがリセットされる。
【０１１２】この実施例ではＮＯx の放出作用を開始す
るときには強成層状態から弱成層状態を経て均一混合気
状態とされ、ＮＯx の放出作用が完了したときには均一
混合気状態から弱成層状態を経ることなく直接強成層状
態とされる。なお、この実施例においても強成層状態か
ら均一混合気状態に移行するときの前処理においては燃
料噴射量に応じて弱成層状態を経るか否かが判別され
る。
【０１１３】図２９および図３０は図２８に示すＮＯx
放出制御を実行するためのリッチ処理Ｉのルーチンを示
している。なお、Ｘで示される枠内は前処理を表わして
いる。図２９および図３０を参照するとまず初めにステ
ップ２１０において放出完了フラグがセットされている
か否かが判別される。放出完了フラグがセットされてい
なければ前処理Ｘのステップ２１１に進み、放出完了フ
ラグがセットされていればステップ２２０にジャンプす
る。ステップ２１１では燃料噴射量Ｑが予め定められた
設定値Ｑ0 よりも大きいか否かが判別される。Ｑ＞Ｑ0
のときにはステップ２１２に進んで図２４に示される前
処理、即ち強成層状態から弱成層状態を経て均一混合気
状態に移行する前処理が行われる。これに対してＱ≦Ｑ
0 のときにはステップ２１３に進んで図２１に示される
前処理、即ち強成層状態から弱成層状態を経ることなく
均一混合気状態に直接移行する前処理が行われる。
【０１１４】次いでステップ２１４では前処理が完了し
たか否かが判別され、前処理が完了したときにはステッ
プ２１５に進んで吸気行程噴射量を増量することにより
平均空燃比Ａ／Ｆがリッチとされる。次いでステップ２
１６では図２３からＮＯx 放出量Ｄ′が算出され、次い
でステップ２１７ではＮＯx 量ΣＮＯＸからＮＯx 放出
量Ｄ′が減算される。次いでステップ２１８ではＮＯx
量ΣＮＯＸが下限値ＭＩＮよりも小さくなったか否かが
判別される。ΣＮＯＸ＜ＭＩＮになるとステップ２１９
に進んで放出完了フラグがセットされ、次いでステップ
２２０ではＮＯ x の放出完了から強成層状態に戻るまで
の後処理が行われる。次いでステップ２２１では後処理
が完了したか否かが判別され、後処理が完了したときに
はステップ２２２に進んでＮＯx 放出フラグおよび放出
完了フラグがリセットされる。
【０１１５】図３１および図３２は強成層状態において
行われるリッチ処理Ｉの更に別の実施例を示している。
この実施例ではＮＯx 吸収剤２６からＮＯx を放出すべ
きときには追加の燃料を膨張行程又は排気行程において
燃焼室５内に噴射するようにしている。図３１はこのよ
うに追加の燃料を膨張行程又は圧縮行程に供給するよう
にした場合を示しており、この場合追加の燃料は図３１
の区間Ｚ内において燃料噴射弁１１から供給される。膨
張行程および排気行程においては燃焼室５内の既燃ガス
の温度はかなり高く、従ってこの既燃ガス内に追加の燃
料を噴射すると炭化水素が小さな分子に分解すると共に
一部の炭化水素はラジカルとなり、斯くして燃料は活性
化されてＮＯx に対する強い反応性を有することにな
る。従ってＮＯx 吸収剤２６からは良好にＮＯx が放出
され、放出したＮＯx は良好に還元されることになる。
なお、ＮＯx に対する反応性を高めるには既燃ガスの温
度が高いときに追加の燃料を噴射することが好ましく、
従って追加の燃料噴射は図３１に示されるように膨張行
程において行うことが好ましい。
【０１１６】なお、この追加の燃料は燃焼せしめられた
としても出力の発生には寄与せず、従って追加の燃料を
供給することによって機関の出力トルクが変動すること
はない。図３２に示されるようにこの実施例ではＮＯx
放出フラグがセットされるとスロットル弁２３が閉弁せ
しめられ、ＥＧＲ弁２９が全閉せしめられる。次いでＮ
Ｏx 放出フラグがセットされてからｔ1 時間経過すると
圧縮行程噴射量はそのままに維持され、追加の燃料が膨
張行程に噴射されてＮＯx 吸収剤２６からのＮＯ x の放
出作用が開始される。なお、このとき吸気行程噴射は行
われない。
【０１１７】一方、ＮＯx の放出作用が完了すると逆の
順序でもって強成層状態に戻る。即ち、ＮＯx の放出作
用が完了すると膨張行程における追加の燃料噴射が停止
され、次いでＮＯx の放出作用が完了してからｔ1 時間
経過するとスロットル弁２３およびＥＧＲ弁２９が開弁
せしめられると共にＮＯx 放出フラグがリセットされ
る。
【０１１８】図３３は図３２に示すＮＯx 放出制御を実
行するためのリッチ処理Ｉのルーチンを示している。図
３３を参照するとまず初めにステップ２３０において放
出完了フラグがセットされているか否かが判別される。
放出完了フラグがセットされていなければステップ２３
１に進み、放出完了フラグがセットされていればステッ
プ２３７にジャンプする。ステップ２３１ではＮＯx 放
出フラグがセットされてから追加の燃料が供給されるま
での前処理が行われる。次いでステップ２３２では前処
理が完了したか否かが判別され、前処理が完了したとき
にはステップ２３３に進んで追加の燃料が供給される。
【０１１９】次いでステップ２３４では図２３からＮＯ
x 放出量Ｄ′が算出され、次いでステップ２３６ではＮ
Ｏx 量ΣＮＯＸからＮＯx 放出量Ｄ′が減算される。次
いでステップ２３６ではＮＯx 量ΣＮＯＸが下限値ＭＩ
Ｎよりも小さくなったか否かが判別される。ΣＮＯＸ＜
ＭＩＮになるとステップ２３７に進んで放出完了フラグ
がセットされ、次いでステップ２３８ではＮＯx の放出
完了から強成層状態に戻るまでの後処理が行われる。次
いでステップ２３９では後処理が完了したか否かが判別
され、後処理が完了したときにはステップ２４０に進ん
でＮＯx 放出フラグおよび放出完了がリセットされる。
【０１２０】図３４はリッチ処理IIの一実施例のタイム
チャートを示している。図２１に示されるようにＮＯx
放出フラグがセットされる前の機関中負荷運転時には吸
気行程噴射と圧縮行程噴射の２回の噴射が行われる。即
ち、このときは弱成層状態となっており、燃焼室５内の
平均空燃比Ａ／Ｆはリーンとなっている。ＮＯx 放出フ
ラグがセットされると弱成層状態のままで吸気行程噴射
量が増量されることによって燃焼室５内の平均空燃比Ａ
／Ｆがリッチとされ、ＮＯx 吸収剤２６からのＮＯx の
放出作用が行われる。ＮＯx の放出作用が完了すると吸
気行程噴射量が減量される。
【０１２１】図３５は図３４に示すＮＯx 放出制御を実
行するためのリッチ処理IIのルーチンを示している。図
３５を参照するとまず初めにステップ２５０において吸
気行程噴射量を増量することにより平均空燃比Ａ／Ｆが
リッチとされる。次いでステップ２５１では図２３から
ＮＯx 放出量Ｄ′が算出され、次いでステップ２５２で
はＮＯx 量ΣＮＯＸからＮＯx 放出量Ｄ′が減算され
る。次いでステップ２５３ではＮＯx 量ΣＮＯＸが下限
値ＭＩＮよりも小さくなったか否かが判別される。ΣＮ
ＯＸ＜ＭＩＮになるとステップ２５４に進んで吸気行程
噴射量が減量され、平均空燃比Ａ／Ｆがリッチからリー
ンとなる。次いでステップ２５５においてＮＯx 放出フ
ラグがリセットされる。
【０１２２】図３６は弱成層状態において行われるリッ
チ処理IIの別の実施例を示している。この実施例ではＮ
Ｏx 放出フラグがセットされると圧縮行程噴射が停止さ
れ、吸気行程噴射量が増量される。即ち、ＮＯx 放出フ
ラグがセットされると弱成層状態から均一混合気状態に
切換えられて燃焼室５内の平均空燃比Ａ／Ｆがリッチと
され、ＮＯx 吸収剤２６からのＮＯx の放出作用が開始
される。ＮＯx の放出作用が完了すると均一混合気状態
から弱成層状態に戻される。
【０１２３】図３７は図３６に示すＮＯx 放出制御を実
行するためのリッチ処理IIのルーチンを示している。図
３７を参照するとまず初めにステップ２６０において吸
気行程噴射量を増量することにより平均空燃比Ａ／Ｆが
リッチとされる。次いでステップ２６１では図２３から
ＮＯx 放出量Ｄ′が算出され、次いでステップ２６２で
はＮＯx 量ΣＮＯＸからＮＯx 放出量Ｄ′が減算され
る。次いでステップ２６３ではＮＯx 量ΣＮＯＸが下限
値ＭＩＮよりも小さくなったか否かが判別される。ΣＮ
ＯＸ＜ＭＩＮになるとステップ２６４に進んで吸気行程
噴射量が減量され、平均空燃比Ａ／Ｆがリッチからリー
ンとなる。次いでステップ２６５においてＮＯx 放出フ
ラグがリセットされる。
【０１２４】図３８は弱成層状態において行われるリッ
チ処理IIの更に別の実施例を示している。この実施例で
はＮＯx 吸収剤２６からＮＯx を放出すべきときに燃料
噴射量Ｑに応じて弱成層状態でリッチ化するのか、或い
は均一混合気状態でリッチ化するのかが選択される。な
お、図３８に示すルーチンにおいてＺにより示される枠
内はリッチ処理を示している。
【０１２５】図３８を参照するとまず初めにステップ２
７０において燃料噴射量Ｑが予め定められた設定値Ｑi
よりも大きいか否かが判別される。Ｑ＞Ｑｉのときには
ステップ２７１に進んで均一混合気状態によるリッチ化
が行われる。即ち、ＮＯx 放出フラグがセットされると
図３６に示されるように圧縮行程噴射が停止され、吸気
行程噴射量が増量される。これに対してＱ≦Ｑｉのとき
にはステップ２７２に進んで弱成層状態においてリッチ
化が行われる。即ち、ＮＯx 放出フラグがセットされる
と図３４に示されるように圧縮行程噴射を行いつつ吸気
行程噴射量が増量される。
【０１２６】次いでステップ２７３では図２３からＮＯ
x 放出量Ｄ′が算出され、次いでステップ２７４ではＮ
Ｏx 量ΣＮＯＸからＮＯx 放出量Ｄ′が減算される。次
いでステップ２７５ではＮＯx 量ΣＮＯＸが下限値ＭＩ
Ｎよりも小さくなったか否かが判別される。ΣＮＯＸ＜
ＭＩＮになるとステップ２７６に進んで吸気行程噴射量
が減量され、平均空燃比Ａ／Ｆがリッチからリーンとな
る。次いでステップ２７７においてＮＯx 放出フラグが
リセットされる。
【０１２７】図３９はリッチ処理III の一実施例のタイ
ムチャートを示している。図３９に示されるようにＮＯ
x 放出フラグがセットされる前の機関高負荷運転時には
吸気行程噴射のみが行われていて均一混合気燃焼が行わ
れており、ＮＯx 放出フラグがセットされると吸気行程
噴射量が増量されて平均空燃比Ａ／Ｆがリッチとされ
る。
【０１２８】図４０は図３９に示すＮＯx 放出制御を実
行するためのリッチ処理III のルーチンを示している。
図４０を参照するとまず初めにステップ２８０において
吸気行程噴射量を増量することにより平均空燃比Ａ／Ｆ
がリッチとされる。次いでステップ２８１では図２３か
らＮＯx 放出量Ｄ′が算出され、次いでステップ２８２
ではＮＯx 量ΣＮＯＸからＮＯx 放出量Ｄ′が減算され
る。次いでステップ２８３ではＮＯx 量ΣＮＯＸが下限
値ＭＩＮよりも小さくなったか否かが判別される。ΣＮ
ＯＸ＜ＭＩＮになるとステップ２８４に進んで吸気行程
噴射量が減量され、平均空燃比Ａ／Ｆがリッチからリー
ンとなる。次いでステップ２８５においてＮＯx 放出フ
ラグがリセットされる。
【０１２９】図４１から図４８に更に別の実施例を示
す。この実施例では図４１に示されるように吸気制御弁
１７下流の第２吸気ポート７ｂ内に向けて燃料の噴射す
るための燃料噴射弁５０、いわゆるポート噴射弁５０が
設けられ、吸気行程中に燃焼室５内に供給されるべき燃
料がポート噴射弁５０から供給される。即ち、この実施
例では通常運転時には図４２に示されるようにＬ＞Ｌ1
である機関低負荷運転時であれば圧縮行程噴射Ｑ2 のみ
が行われ、Ｌ1 ≦Ｌ≦Ｌ2 である機関中負荷運転時であ
れば圧縮行程噴射Ｑ2 に加えてポート噴射弁５０からの
ポート噴射Ｑ1 が行われ、Ｌ＞Ｌ2 である機関高負荷運
転時であればポート噴射Ｑ1 のみが行われる。
【０１３０】従ってこの実施例においてもこれまで述べ
た実施例と同様に機関低負荷運転時には強成層状態とな
り、機関低負荷運転時には弱成層状態となり、機関高負
荷運転時には均一混合気状態になる。なお、この実施例
においても燃料噴射制御については図２０に示される噴
射制御ルーチンが用いられ、以下図２０に示されるリッ
チ処理Ｉ、リッチ処理IIおよびリッチ処理III について
順に説明する。
【０１３１】図４３は強成層状態において行われるリッ
チ処理Ｉを示している。図４３に示されるように機関低
負荷運転時においてＮＯx 放出フラグがセットされてい
ないときには圧縮行程噴射のみが行われている。次いで
ＮＯx 放出フラグがセットされると圧縮行程噴射が停止
され、燃料噴射弁１１から燃焼室５内に吸気行程噴射が
行われる。また、このときにはポート噴射弁５０からの
ポート噴射は行われない。従ってこのときには燃料噴射
弁１１からの吸気行程噴射によって燃焼室５内には平均
空燃比Ａ／Ｆがリッチである均一混合気が形成され、そ
れによってＮＯ x 吸収剤２６からのＮＯx の放出作用が
行われる。
【０１３２】機関低負荷運転時にはポート噴射が行われ
ておらず、このときＮＯx の放出作用を行うべくポート
噴射を開始すると噴射開始直後に噴射燃料が第２吸気ポ
ート７ｂの内壁面上に付着するためにただちに平均空燃
比Ａ／Ｆがリッチにならない。即ち、ＮＯx の放出作用
に応答遅れを生ずることになる。従ってポート噴射が行
われていないときにＮＯx 吸収剤２６からＮＯx を放出
すべきときには燃料噴射弁１１からの噴射燃料を増量す
ることによって平均空燃比Ａ／Ｆをリッチにするように
している。これに対してポート噴射が行われているとき
にはポート噴射量を増量しても応答遅れを生ずることが
ないのでポート噴射が行われているときにＮＯx 吸収剤
２６からＮＯx を放出させるときにはポート噴射量を増
量することにより平均空燃比Ａ／Ｆをリッチにするよう
にしている。
【０１３３】図４４は図４３に示すＮＯx 放出制御を実
行するためのリッチ処理Ｉのルーチンを示している。図
４４を参照するとまず初めにステップ２９０において吸
気行程噴射を開始することにより平均空燃比Ａ／Ｆがリ
ッチとされる。次いでステップ２９１では図２３からＮ
Ｏx 放出量Ｄ′が算出され、次いでステップ２９２では
ＮＯx 量ΣＮＯＸからＮＯx 放出量Ｄ′が減算される。
次いでステップ２９３ではＮＯx 量ΣＮＯＸが下限値Ｍ
ＩＮよりも小さくなったか否かが判別される。ΣＮＯＸ
＜ＭＩＮになるとステップ２９４に進んで吸気行程噴射
が停止され、平均空燃比Ａ／Ｆがリッチからリーンとな
る。次いでステップ２９５においてＮＯ x 放出フラグが
リセットされる。
【０１３４】図４５は弱成層状態において行われるリッ
チ処理IIを示している。図４５に示されるように機関中
負荷運転時においてＮＯx 放出フラグがセットされる前
は圧縮行程噴射に加えてポート噴射が行われている。Ｎ
Ｏx 放出フラグがセットされると圧縮行程噴射はひき続
き行われ、ポート噴射量が増量せしめられることにより
平均空燃比Ａ／ＦがリッチとされてＮＯx 吸収剤２６か
らのＮＯx の放出作用が行われる。
【０１３５】図４６は図４５に示すＮＯx 放出制御を実
行するためのリッチ処理IIのルーチンを示している。図
４６を参照するとまず初めにステップ３００においてポ
ート噴射量を増量することにより平均空燃比Ａ／Ｆがリ
ッチとされる。次いでステップ３０１では図２３からＮ
Ｏx 放出量Ｄ′が算出され、次いでステップ３０２では
ＮＯx 量ΣＮＯＸからＮＯx 放出量Ｄ′が減算される。
次いでステップ３０３ではＮＯx 量ΣＮＯＸが下限値Ｍ
ＩＮよりも小さくなったか否かが判別される。ΣＮＯＸ
＜ＭＩＮになるとステップ３０４に進んでポート噴射量
が減量され、平均空燃比Ａ／Ｆがリッチからリーンとな
る。次いでステップ３０５においてＮＯ x 放出フラグが
リセットされる。
【０１３６】図４７は均一混合気状態において行われる
リッチ処理III を示している。図４７に示されるように
機関高負荷運転時においてＮＯx 放出フラグがセットさ
れる前はポート噴射のみが行われており、従ってこのと
き均一混合気燃料が行われている。ＮＯx 放出フラグが
セットされるとポート噴射量が増量されて平均空燃比Ａ
／Ｆがリッチとされる。
【０１３７】図４８は図４７に示すＮＯx 放出制御を実
行するためのリッチ処理III のルーチンを示している。
図４８を参照するとまず初めにステップ３１０において
ポート噴射量を増量することにより平均空燃比Ａ／Ｆが
リッチとされる。次いでステップ３１１では図２３から
ＮＯx 放出量Ｄ′が算出され、次いでステップ３１２で
はＮＯx 量ΣＮＯＸからＮＯx 放出量Ｄ′が減算され
る。次いでステップ３１３ではＮＯx 量ΣＮＯＸが下限
値ＭＩＮよりも小さくなったか否かが判別される。ΣＮ
ＯＸ＜ＭＩＮになるとステップ３１４に進んでポート噴
射量が減量され、平均空燃比Ａ／Ｆがリッチからリーン
となる。次いでステップ３１５においてＮＯx 放出フラ
グがリセットされる。
【０１３８】図４９から図５６はポート噴射を行うよう
にした場合の更に別の実施例を示している。部４９に示
されるようにこの実施例においても機関低負荷時の通常
運転時には圧縮行程噴射Ｑ2 のみが行われる。一方、こ
の実施例では機関中負荷運転時にＬ1 ＜Ｌ＜Ｌm であれ
ば燃料噴射弁１１による吸気行程噴射Ｑ1 と圧縮行程噴
射Ｑ2 とが行われ、Ｌm ＜Ｌ＜Ｌ2 であれば燃料噴射弁
１１による噴射Ｑ1 ，Ｑ2 に加えてポート噴射弁５０か
らのポート噴射も行われる。また、機関高負荷運転時に
燃料噴射弁１１とポート噴射弁５０の双方から燃料が噴
射される。
【０１３９】図５０は機関低負荷運転時に行われるリッ
チ処理Ｉを示している。図５０に示されるようにＮＯx
放出フラグがセットされると強成層状態がそのまま続行
され、追加の燃料が膨張行程中に噴射されることによっ
てＮＯx 吸収剤２６からＮＯ x が放出される。図５１は
図５０に示すＮＯx 放出制御を実行するためのリッチ処
理Ｉのルーチンを示している。図５１を参照するとまず
初めにステップ３２０において追加の燃料を膨張行程時
に噴射することにより平均空燃比Ａ／Ｆがリッチとされ
る。次いでステップ３２１では図２３からＮＯx 放出量
Ｄ′が算出され、次いでステップ３２２ではＮＯx 量Σ
ＮＯＸからＮＯx 放出量Ｄ′が減算される。次いでステ
ップ３２３ではＮＯx 量ΣＮＯＸが下限値ＭＩＮよりも
小さくなったか否かが判別される。ΣＮＯＸ＜ＭＩＮに
なるとステップ３２４に進んで追加の燃料噴射が停止さ
れ、平均空燃比Ａ／Ｆがリッチからリーンとなる。次い
でステップ３２５においてＮＯx 放出フラグがリセット
される。
【０１４０】図５２は図４９においてＬ1 ＜Ｌ＜Ｌm で
ある機関中負荷運転時を示している。この場合、ＮＯx
放出フラグがセットされていないときには燃料噴射弁１
１からの燃料噴射によって弱成層状態とされており、Ｎ
Ｏx 放出フラグがセットされると追加の燃料を膨張行程
に噴射することによってＮＯx 吸収剤２６からＮＯxが
放出される。一方、図５３は図４９においてＬm ＜Ｌ＜
Ｌ2 である機関中負荷運転時を示している。この場合、
ＮＯx 放出フラグがセットされていないときには燃料噴
射弁１１およびポート噴射弁５０からの噴射燃料によっ
て弱成層状態とされており、ＮＯx 放出フラグがセット
されるとポート噴射量が増量せしめられる。
【０１４１】図５４は図５２および図５３に示すＮＯx
放出制御を選択的に実行するためのリッチ処理IIのルー
チンを示している。なお、図５４においてＺで示される
枠内はリッチ処理を示している。図５４を参照するとま
ず初めにステップ３３０においてアクセルペダル４０の
踏込み量Ｌが設定値Ｌm （図４９）よりも大きいか否か
が判別される。Ｌ＞Ｌm のときにはステップ３３１に進
んで図５３に示されるようにポート噴射量を増量するこ
とによってリッチ化が行われる。これに対してＬ≦Ｌm
のときにはステップ３３２に進んで図５２に示されるよ
うに追加の燃料を膨張行程時に噴射することによってリ
ッチ化が行われる。
【０１４２】次いでステップ３３３では図２３からＮＯ
x 放出量Ｄ′が算出され、次いでステップ３３４ではＮ
Ｏx 量ΣＮＯＸからＮＯx 放出量Ｄ′が減算される。次
いでステップ３３５ではＮＯx 量ΣＮＯＸが下限値ＭＩ
Ｎよりも小さくなったか否かが判別される。ΣＮＯＸ＜
ＭＩＮになるとステップ３３６に進んで空燃比のリッチ
化が停止され、平均空燃比Ａ／Ｆがリッチからリーンと
なる。次いでステップ３３７においてＮＯx 放出フラグ
がリセットされる。
【０１４３】図５５は機関高負荷運転時におけるリッチ
処理III を示している。図５５に示されるようにＮＯx
放出フラグがセットされる前には燃料噴射弁１１および
ポート噴射弁５０の双方から燃料が噴射されて均一混合
気が燃焼せしめられており、ＮＯx 放出フラグがセット
されるとポート噴射量を増量することによって平均空燃
比Ａ／Ｆがリッチとされる。
【０１４４】図５６は図５５に示すＮＯx 放出制御を実
行するためのリッチ処理III のルーチンを示している。
図５６を参照するとまず初めにステップ３４０において
ポート噴射量を増量することにより平均空燃比Ａ／Ｆが
リッチとされる。次いでステップ３４１では図２３から
ＮＯx 放出量Ｄ′が算出され、次いでステップ３４２で
はＮＯx 量ΣＮＯＸからＮＯx 放出量Ｄ′が減算され
る。次いでステップ３４３ではＮＯx 量ΣＮＯＸが下限
値ＭＩＮよりも小さくなったか否かが判別される。ΣＮ
ＯＸ＜ＭＩＮになるとステップ３４４に進んでポート噴
射量が減量され、平均空燃比Ａ／Ｆがリッチからリーン
となる。次いでステップ３４５においてＮＯx 放出フラ
グがリセットされる。
【０１４５】図５７から図６３に別の実施例を示す。こ
の実施例においては機関本体１に自動変速機６０が取付
けられており、この自動変速機６０には車速を検出する
ための車速センサ６１と、自動変速機６０がニュートラ
ル位置にあることを検出するニュートラル位置センサ６
２が取付けられる。図５８は自動変速機６０のトルクコ
ンバータ６３を示しており、このトルクコンバータ６３
内にロックアップ機構６４が設けられている。即ち、ト
ルクコンバータ６３は機関クランクシャフトに連結され
てクランクシャフトと共に回転するポンプカバー６５
と、ポンプカバー６５により支承されたポンプインペラ
６６と、自動変速機６０の入力軸６７に取付けられたタ
ービンランナ６８と、ステータ６９とを具備し、クラン
クシャフトの回転運動がポンプカバー６５、ポンプイン
ペラ６６およびタービンランナ６８を介して入力軸６７
に伝達される。
【０１４６】一方、ロックアップ機構６４は入力軸６７
に対してその軸線方向に移動可能に取付けられかつ入力
軸６７と共に回転するロックアップクラッチ板６９を具
備する。通常は、即ちロックアップオフ時には入力軸６
７内のオイル通路を介してロックアップクラッチ板６９
とポンプカバー６５間の部屋７０内に加圧オイルが供給
され、次いでこの部屋７０から流出した加圧オイルはポ
ンプインペラ６６およびタービンランナ６８の周りの部
屋７１内に送り込まれた後、入力軸６７内のオイル通路
を介して排出される。このときロックアップクラッチ板
６９両側の部屋７０，７１間の圧力差はほとんど生じな
いためにロックアップクラッチ６４は図５８（Ｂ）に示
されるようにポンプカバー６５から離れており、従って
このときにはクランクシャフトの回転力はポンプカバー
６５、ポンプインペラ６６およびタービンランナ６８を
介して入力軸６７に伝達される。
【０１４７】一方、ロックアップをオンすべきときには
入力軸６７内のオイル通路を介して部屋７１内に加圧オ
イルが供給され、部屋７０内のオイルは入力軸６７内の
オイル通路を介して排出される。このとき部屋７１内の
圧力が部屋７０内の圧力よりも高くなり、斯くして図５
８（Ａ）に示されるようにロックアップクラッチ６９が
ポンプカバー６５上に圧接されてクランクシャフトと入
力軸６７とが同速度で回転する直結状態となる。部屋７
０，７１内へのオイル供給制御、即ちロックアップ機構
６４のオン・オフ制御は自動変速機６０内に設けられた
制御弁によって制御され、この制御弁は電子制御ユニッ
ト３０の出力信号に基いて制御される。
【０１４８】この実施例においても燃料噴射制御は図２
０に示すルーチンにより行われ、従って機関低負荷運転
時には強成層状態とされる。ところで機関の出力トルク
が変動した場合、機関負荷が低いときほど出力トルクの
変動率としては大きく表われ、従って機関の出力トルク
が変動した場合には機関低負荷運転時において特にショ
ックを発生しやすくなる。従ってＮＯx 吸収剤２６から
ＮＯx を放出すべく平均空燃比Ａ／Ｆをリッチにしたと
きに機関の出力トルクが変動したとするとこの機関出力
トルクの変動は機関低負荷運転時に最もショックとなっ
て表われやすいことになる。
【０１４９】ところで図５８（Ａ）に示されるようにロ
ックアップクラッチ６９がオンとなって直結状態にある
ときに機関出力トルクが変動するとこの変動が直接自動
変速機６０に伝達されるために大きなショックが発生す
る。これに対して図５８（Ｂ）に示されるようにロック
アップクラッチ６９がオフになっているときに機関出力
トルクが変動するとこのときには機関出力トルクの変動
がコンバータ６３において吸収されるためにほとんどシ
ョックが発生しなくなる。従ってショックの発生という
面からみるとロックアップクラッチ６９がオフのときに
は機関出力トルクが変動してもかまれないがロックアッ
プクラッチ６９がオンのときには機関の出力トルクが変
動しないようにすることが好ましい。
【０１５０】そこでこの実施例では機関低負荷運転時に
ＮＯx 吸収剤２６からＮＯx を放出すべく平均空燃比Ａ
／Ｆをリッチにする場合、ロックアップクラッチ６９が
オフとなっていれば図５９に示されるように強成層状態
から均一混合気状態に移行させて平均空燃比Ａ／Ｆをリ
ッチにし、ロックアップクラッチ６９がオンになってい
れば図６０に示されるように追加の燃料を膨張行程時に
噴射することによって平均空燃比Ａ／Ｆをリッチにする
ようにしている。なお、図５９に示される制御方法は既
に説明した図２４に示される制御方法と同じであり、図
６０に示される制御方法は既に説明した図３２に示され
る制御方法と同じであるので図５９および図６０に示さ
れる制御方法については説明を省略する。
【０１５１】図６１はＮＯx 放出フラグの制御ルーチン
を示しており、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。図６１を参照するとまず初めにステッ
プ３５０においてＮＯx 吸収剤２６に吸収されていると
推定されるＮＯx 量ΣＮＯＸが許容値ＭＡＸよりも大き
くなったか否かが判別される。ΣＮＯＸ＞ＭＡＸのとき
にはステップ３５１に進んでＮＯ x 放出フラグがセット
される。次いでステップ３５２ではアクセルペダル４０
の踏込み量ＬがＬ1 よりも小さいか否か、即ち機関低負
荷運転時か否かが判別される。Ｌ＜Ｌ1 のときにはステ
ップ３５３に進んでロックアップクラッチ６９がオンで
あるか否かが判別される。ロックアップクラッチ６９が
オンのときにはステップ３５４に進んでフラグＸがセッ
トされ、ロックアップクラッチ６９がオフのときにはス
テップ３５５に進んでフラグＸがリセットされる。
【０１５２】図６２および図６３はリッチ処理Ｉを示し
ている。なお、図６２および図６３においてＸで示され
る枠内は前処理を表わしており、Ｙで示される枠内は後
処理を示している。図６２および図６３を参照するとま
ず初めにステップ３６０において放出完了フラグがセッ
トされているか否かが判別される。放出完了フラグがセ
ットされていなければ前処理Ｘのステップ３６１に進
み、放出完了フラグがセットされていれば後処理Ｙのス
テップ３６９にジャンプする。ステップ３６１ではフラ
グＸがセットされているか否かが判別される。フラグＸ
がセットされているときにはステップ３６２に進んで図
６０に示される前処理、即ち膨張行程噴射に移行する前
処理が行われる。これに対してフラグＸがセットされて
いないときにはステップ３６３に進んで図５９に示され
る前処理、即ち強成層状態から弱成層状態を経て均一混
合気状態に移行する前処理が行われる。
【０１５３】次いでステップ３６４では前処理が完了し
たか否かが判別され、前処理が完了したときにはステッ
プ３６５に進んで膨張行程噴射を行うことにより、或い
は吸気行程噴射を行うことにより平均空燃比Ａ／Ｆがリ
ッチとされる。次いでステップ３６６では図２３からＮ
Ｏx 放出量Ｄ′が算出され、次いでステップ３６７では
ＮＯx 量ΣＮＯＸからＮＯx 放出量Ｄ′が減算される。
次いでステップ３６８ではＮＯx 量ΣＮＯＸが下限値Ｍ
ＩＮよりも小さくなったか否かが判別される。ΣＮＯＸ
＜ＭＩＮになるとステップ３６９に進んで放出完了フラ
グがセットされ、次いでステップ３７０に進む。
【０１５４】ステップ３７０ではフラグＸがセットされ
ているか否かが判別される。フラグＸがセットされてい
るときにはステップ３７１に進んで図６０に示される後
処理、即ち膨張行程噴射完了後、強成層状態に移行する
後処理が行われる。これに対してフラグＸがセットされ
ていないときにはステップ３７２に進んで図５９に示さ
れる後処理、即ち均一混合気状態から弱成層状態を経て
強成層状態に移行する後処理が行われる。次いでステッ
プ３７３では後処理が完了したか否かが判別され、後処
理が完了したときにはステップ３７４に進んでＮＯx 放
出フラグおよび放出完了フラグがリセットされる。
【０１５５】図６４から図６６に更に別の実施例を示
す。この実施例においても燃料噴射制御は図２０に示す
ルーチンにより行われ、従って機関低負荷運転時には強
成層状態とされる。ところで前述したように機関の出力
トルクが変動した場合、機関負荷が低いときほど出力ト
ルクの変動率としては大きく表われる。従ってＮＯx 吸
収剤２６からＮＯx を放出すべく平均空燃比Ａ／Ｆをリ
ッチにしたときに機関の出力トルクが変動したとすると
この機関出力トルクの変動は機関アイドリング運転時に
最もショックとなって表われやすいことになる。
【０１５６】ところで機関アイドリング運転時にショッ
クが発生すると云っても自動変速機６０（図５７）がニ
ュートラル位置にあるときにはほとんどショックが発生
しない。そこでこの実施例では機関アイドリング運転時
にＮＯx 吸収剤２６からＮＯ x を放出すべく平均空燃比
Ａ／Ｆをリッチにする場合、始動変速機６０がニュート
ラル位置にあれば図５９に示されるように強成層状態か
ら均一混合気状態に移行させて平均空燃比Ａ／Ｆをリッ
チにし、自動変速機６０がニュートラル位置になければ
図６０に示されるように追加の燃料を膨張行程時に噴射
することによって平均空燃比Ａ／Ｆをリッチにするよう
にしている。
【０１５７】図６４はＮＯx 放出フラグの制御ルーチン
を示しており、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。図６４を参照するとまず初めにステッ
プ３８０においてＮＯx 吸収剤２６に吸収されていると
推定されるＮＯx 量ΣＮＯＸが許容値ＭＡＸよりも大き
くなったか否かが判別される。ΣＮＯＸ＞ＭＡＸのとき
にはステップ３８１に進んでＮＯ x 放出フラグがセット
される。次いでステップ３８２ではアクセルペダル４０
の踏込み量ＬがＬ1 よりも小さいか否か、即ち機関低負
荷運転時か否かが判別される。Ｌ＜Ｌ1 のときにはステ
ップ３８３に進んで機関アンドリング運転時であるか否
かが判別される。機関アイドリング運転時でないときに
はステップ５８６に進んでフラグＸがリセットされる。
これに対して機関アイドリング運転時にはステップ３８
４に進む。
【０１５８】ステップ３８４ではニュートラル位置セン
サ６２（図５７）の出力信号に基いて自動変速機６０が
ニュートラル位置にあるか否かが判別される。自動変速
機６０がニュートラル位置にないときにはステップ３８
５に進んでフラグＸがセットされ、ニュートラル位置に
あるときにはステップ３８６に進んでフラグＸがリセッ
トされる。
【０１５９】図６５および図６６はリッチ処理Ｉを示し
ている。なお、図６５および図６６に示されるルーチン
は図６２および図６３に示されるルーチンと同じであ
る。即ち、図６５および図６６を参照するとまず初めに
ステップ３８０において放出完了フラグがセットされて
いるか否かが判別される。放出完了フラグがセットされ
ていなければ前処理Ｘのステップ３９１に進み、放出完
了フラグがセットされていれば後処理Ｙのステップ４０
０にジャンプする。ステップ３９１ではフラグＸがセッ
トされているか否かが判別される。フラグＸがセットさ
れているときにはステップ３９２に進んで図６０に示さ
れる前処理、即ち膨張行程噴射に移行する前処理が行わ
れる。これに対してフラグＸがセットされていないとき
にはステップ３９３に進んで図５９に示される前処理、
即ち強成層状態から弱成層状態を経て均一混合気状態に
移行する前処理が行われる。
【０１６０】次いでステップ３９５では前処理が完了し
たか否かが判別され、前処理が完了したときにはステッ
プ３９５に進んで膨張行程噴射を行うことにより、或い
は吸気行程噴射を行うことにより平均空燃比Ａ／Ｆがリ
ッチとされる。次いでステップ３９６では図２３からＮ
Ｏx 放出量Ｄ′が算出され、次いでステップ３９７では
ＮＯx 量ΣＮＯＸからＮＯx 放出量Ｄ′が減算される。
次いでステップ３９８ではＮＯx 量ΣＮＯＸが下限値Ｍ
ＩＮよりも小さくなったか否かが判別される。ΣＮＯＸ
＜ＭＩＮになるとステップ３９９に進んで放出完了フラ
グがセットされ、次いでステップ４００に進む。
【０１６１】ステップ４００ではフラグＸがセットされ
ているか否かが判別される。フラグＸがセットされてい
るときにはステップ４０１に進んで図６０に示される後
処理、即ち膨張行程噴射完了後、強成層状態に移行する
後処理が行われる。これに対してフラグＸがセットされ
ていないときにはステップ４０２に進んで図５９に示さ
れる後処理、即ち均一混合気状態から弱成層状態を経て
強成層状態に移行する後処理が行われる。次いでステッ
プ４０３では後処理が完了したか否かが判別され、後処
理が完了したときにはステップ４０４に進んでＮＯx 放
出フラグおよび放出完了フラグがリセットされる。
【０１６２】図６７は図１３と同様なＮＯx 放出制御の
タイムチャートを示している。図６７においてＹ1 で示
されるようにこれまで述べた実施例ではΣＮＯx ＞ＭＡ
ＸになったときにＮＯx 吸収剤２６からＮＯx を放出す
べく平均空燃比Ａ／Ｆをリッチにするようにしている。
この場合、どのような機関運転状態のときにΣＮＯx＞
ＭＡＸになるかはわからず、従ってどのような機関運転
状態のときに平均空燃比Ａ／Ｆがリッチにされるかはわ
からない。
【０１６３】ところで機関高負荷運転時には燃料噴射量
が多く、従ってこのとき平均空燃比Ａ／Ｆをリッチにす
るためには増量すべき燃料を多量に必要とする。これに
対して機関低負荷運転時には燃料噴射量が少ないので少
量の燃料を増量するだけで平均空燃比Ａ／Ｆをリッチに
しうる。従ってＮＯx 吸収剤２６からのＮＯx 放出のた
めに必要とされる増量すべき燃料量は機関負荷が低いと
きほど少量となり、斯くして燃料消費量を向上させるた
めには機関低負荷運転時にＮＯx 吸収剤２６からのＮＯ
x 放出作用を行われることが好ましいことになる。
【０１６４】そこでこれから述べる実施例では図６７に
示されるようにＮＯx 量ΣＮＯＸに対して許容値ＭＡＸ
と下限値ＭＩＮとの中間値である中間判定値ＭＩＤを設
定し、ＮＯx 量ΣＮＯＸが許容値ＭＡＸには達していな
いが中間判定値ＭＩＤを越えている場合において機関低
負荷運転が行われたときには図６７においてＹ2 で示さ
れるようにＮＯx 吸収剤２６からのＮＯx 放出作用を行
わせるようにしている。このようにすると機関低負荷運
転時においてＮＯx 吸収剤２６からのＮＯx 放出作用が
行われる機会が増大し、斯くして燃料消費量を低減する
ことができることになる。
【０１６５】図６８は中間判定値ＭＩＤを用いた場合の
実施例を示している。なお、この実施例において燃料噴
射の制御のためには図２０に示されるルーチンが用いら
れる。図６８を参照するとまず初めにステップ４１０に
おいてＮＯx 量ΣＮＯＸが許容値ＭＡＸを越えたか否か
が判別される。ΣＮＯＸ＞ＭＡＸになるとステップ４１
３に進んでＮＯx 放出フラグがセットされる。従ってこ
のときには図２０に示すルーチンによって平均空燃比Ａ
／Ｆがリッチとされ、ＮＯx 吸収剤２６からのＮＯx 放
出作用が行われる。一方、ステップ４１０においてΣＮ
ＯＸ≦ＭＡＸであると判別されたときにはステップ４１
１に進んでＮＯx 量ΣＮＯＸが中間判定値ＭＩＤよりも
大きいか否かが判別される。このときΣＮＯＸ＞ＭＩＤ
であったとするとステップ４１２に進む。
【０１６６】ステップ４１２では車速センサ６１（図５
７）の出力信号に基いて車両が停止中であるか否かが判
別される。このとき車両が停止中であればステップ４１
３に進んでＮＯx 放出フラグがセットされ、斯くして図
２０に示すルーチンによって平均空燃比Ａ／Ｆがリッチ
とされる。車両が停止しているときには通常アイドリン
グ運転が行われており、このときＮＯx 吸収剤２６から
のＮＯx 放出作用が行われるので燃料消費量を低減する
ことができることになる。
【０１６７】図６９は中間判定値ＭＩＤを用いた別の実
施例を示している。なお、この実施例においても燃料噴
射の制御のためには図２０に示されるルーチンが用いら
れる。図６９を参照するとまず初めにステップ４２０に
おいてＮＯx 量ΣＮＯＸが許容値ＭＡＸを越えたか否か
が判別される。ΣＮＯＸ＞ＭＡＸになるとステップ４２
４に進んでＮＯx 放出フラグがセットされる。従ってこ
のときには図２０に示すルーチンによって平均空燃比Ａ
／Ｆがリッチとされ、ＮＯx 吸収剤２６からのＮＯx 放
出作用が行われる。一方、ステップ４２０においてΣＮ
ＯＸ≦ＭＡＸであると判別されたときにはステップ４２
１に進んでＮＯx 量ΣＮＯＸが中間判定値ＭＩＤよりも
大きいか否かが判別される。このときΣＮＯＸ＞ＭＩＤ
であったとするとステップ４２２に進む。
【０１６８】ステップ４２２では車速センサ６１（図５
７）の出力信号に基いて車両が停止中であるか否かが判
別される。このとき車両が停止中であればステップ４２
３に進んでニュートラル位置センサ６２（図５７）の出
力信号に基いて自動変速機６０がニュートラル位置にあ
るか否かが判別される。このとき自動変速機６０がニュ
ートラル位置にあればステップ４２３に進んでＮＯx 放
出フラグがセットされ、斯くして図２０に示すルーチン
によって平均空燃比Ａ／Ｆがリッチとされる。車両が停
止しているときには通常アイドリング運転が行われてお
り、このときＮＯx 吸収剤２６からのＮＯx 放出作用が
行われるので燃料消費量を低減することができる。ま
た、この実施例では自動変速機６０がニュートラル位置
にあるときに平均空燃比Ａ／Ｆがリッチにされるのでシ
ョックが発生するのを阻止することができる。
【０１６９】図７０は中間判定値ＭＩＤを用いた更に別
の実施例を示している。なお、この実施例においても燃
料噴射の制御のためには図２０に示されるルーチンが用
いられる。図７０を参照するとまず初めにステップ４３
０においてＮＯx 量ΣＮＯＸが許容値ＭＡＸを越えたか
否かが判別される。ΣＮＯＸ＞ＭＡＸになるとステップ
４４４に進んでＮＯx 放出フラグがセットされる。従っ
てこのときには図２０に示すルーチンによって平均空燃
比Ａ／Ｆがリッチとされ、ＮＯx 吸収剤２６からのＮＯ
x 放出作用が行われる。一方、ステップ４３０において
ΣＮＯＸ≦ＭＡＸであると判別されたときにはステップ
４３１に進んでＮＯx 量ΣＮＯＸが中間判定値ＭＩＤよ
りも大きいか否かが判別される。このときΣＮＯＸ＞Ｍ
ＩＤであったとするとステップ４３２に進む。
【０１７０】ステップ４３２では負荷センサ４１の出力
信号および機関回転数から減速運転中であるか否かが判
別される。このとき減速運転中であればステップ４３３
に進んでロックアップクラッチ６９（図５８）がオフで
あるか否かが判別される。ロックアップクラッチ６９が
オフのときにはステップ４４４に進んでＮＯx 放出フラ
グがセットされ、斯くして図２０に示すルーチンによっ
て平均空燃比Ａ／Ｆがリッチとされる。車両減速時には
燃料噴射量が少なく、このときＮＯx 吸収剤２６からの
ＮＯx 放出作用が行われるので燃料消費量を低減するこ
とができる。また、この実施例ではロックアップクラッ
チ６９がオフのときに平均空燃比Ａ／Ｆがリッチにされ
るのでショックが発生するのを阻止することができる。
【０１７１】図７１は中間判定値ＭＩＤを用いた更に別
の実施例を示している。なお、この実施例においても燃
料噴射の制御のためには図２０に示されるルーチンが用
いられる。図７１を参照するとまず初めにステップ４４
０においてＮＯx 量ΣＮＯＸが許容値ＭＡＸを越えたか
否かが判別される。ΣＮＯＸ＞ＭＡＸになるとステップ
４４５に進んでＮＯx 放出フラグがセットされる。従っ
てこのときには図２０に示すルーチンによって平均空燃
比Ａ／Ｆがリッチとされ、ＮＯx 吸収剤２６からのＮＯ
x 放出作用が行われる。一方、ステップ４４０において
ΣＮＯＸ≦ＭＡＸであると判別されたときにはステップ
４４１に進んでＮＯx 量ΣＮＯＸが中間判定値ＭＩＤよ
りも大きいか否かが判別される。このときΣＮＯＸ＞Ｍ
ＩＤであったとするとステップ４４２に進む。
【０１７２】ステップ４４２では負荷センサ４１の出力
信号および機関回転数から減速運転中であるか否かが判
別される。このとき減速運転中であればステップ４４３
に進んでロックアップクラッチ６９（図５８）がオフで
あるか否かが判別される。ロックアップクラッチ６９が
オフのときにはステップ４４４に進んで機関回転数ＮＥ
が予め定められた設定回転数ＮＥ0 よりも低いか否かが
判別される。このときＮＥ＜ＮＥ0 であればステップ４
４４に進んでＮＯx 放出フラグがセットされ、斯くして
図２０に示すルーチンによって平均空燃比Ａ／Ｆがリッ
チとされる。車両減速時には燃料噴射量が少なく、しか
もＮＥ＜ＮＥ0 のときには燃料噴射量が更に少なくな
る。このようにこの実施例では燃料噴射量が極めて少な
いときにＮＯx 吸収剤２６からのＮＯx 放出作用が行わ
れるので燃料消費量を低減することができる。また、こ
の実施例ではロックアップクラッチ６９がオフのときに
平均空燃比Ａ／Ｆがリッチにされるのでショックが発生
するのを阻止することができる。
【０１７３】図７２は中間判定値ＭＩＤを用いた更に別
の実施例を示している。なお、この実施例においても燃
料噴射の制御のためには図２０に示されるルーチンが用
いられる。図７２を参照するとまず初めにステップ４５
０においてＮＯx 量ΣＮＯＸが許容値ＭＡＸを越えたか
否かが判別される。ΣＮＯＸ＞ＭＡＸになるとステップ
４５３に進んでＮＯx 放出フラグがセットされる。従っ
てこのときには図２０に示すルーチンによって平均空燃
比Ａ／Ｆがリッチとされ、ＮＯx 吸収剤２６からのＮＯ
x 放出作用が行われる。一方、ステップ４５０において
ΣＮＯＸ≦ＭＡＸであると判別されたときにはステップ
４５１に進んでＮＯx 量ΣＮＯＸが中間判定値ＭＩＤよ
りも大きいか否かが判別される。このときΣＮＯＸ＞Ｍ
ＩＤであったとするとステップ４５２に進む。
【０１７４】ステップ４５２では負荷センサ４１の出力
信号および機関回転数から減速運転中であって燃料噴射
が停止されておりかつエンジンブレーキ作用が行われる
ようにロックアップクラッチ６９がオンになっているか
否かが判別される。減速運転時であって燃料噴射が停止
されておりかつロックアップクラッチ６９がオンのとき
にはステップ４５３に進んでＮＯx 放出フラグがセット
され、斯くして図２０に示すルーチンによって平均空燃
比Ａ／Ｆがリッチとされる。車両減速時には吸入空気量
が少なく、従ってこのときには少量の燃料を噴射するだ
けで平均空燃比Ａ／Ｆをリッチにすることができる。こ
のようにこの実施例では少量の燃料を噴射するだけでＮ
Ｏx 吸収剤２６からのＮＯx 放出作用が行われるので燃
料消費量を低減することができることになる。
【０１７５】図７３から図７７に中間判定値ＭＩＤを用
いた更に別の実施例を示す。この実施例ではΣＮＯＸ＞
ＭＩＤになるとＭＩＤフラグがセットされ、図７３に示
されるようにＭＩＤフラグがセットされているときに機
関の運転状態が弱成層状態の中負荷運転から強成層状態
とすべき低負荷運転に変化したときには暫らくの間、弱
成層状態を継続させ、この間に吸気行程噴射量を増量さ
せて平均空燃比Ａ／Ｆがリッチにされる。次いでＮＯx
吸収剤２６からのＮＯx の放出作用が完了した後に平均
空燃比Ａ／Ｆがリッチからリーンに切換えられると共に
弱成層状態から強成層状態に移行せしめられる。
【０１７６】即ち、この実施例ではＭＩＤフラグがセッ
トされているときに弱成層状態とすべき運転状態から強
成層状態とすべき運転状態に変化したときには弱成層状
態から強成層状態への移行を遅らせ、この間にＮＯx 吸
収剤２６からのＮＯx の放出作用を行わせるようにして
いる。このようにこの実施例においても機関負荷が低下
したときに平均空燃比Ａ／Ｆをリッチにするようにして
いるので燃料消費量を低減することができる。また、機
関負荷が低負荷になって弱成層状態から強成層状態に移
行した後に平均空燃比Ａ／Ｆをリッチにするようにした
場合には強成層状態から再び弱成層状態に戻された後に
平均空燃比Ａ／Ｆがリッチにされる。従って成層状態が
頻繁に変化せしめられるために燃焼が不安定となり、ト
ルク変動が生じる危険性がある。そこでこの実施例では
機関負荷が低下したときには成層状態を変化させずにＮ
Ｏx の放出作用を行い、このＮＯx の放出作用が完了し
た後に成層状態を変化させるようにしている。
【０１７７】一方、この実施例では図７４に示されるよ
うに機関低負荷運転時にＭＩＤフラグがセットされても
このときには平均空燃比Ａ／Ｆのリッチ化を行わず、Ｍ
ＩＤフラグがセットされた後に機関負荷が低負荷運転か
ら中負荷運転に移行したときにただちに弱成層状態にお
いて平均空燃比Ａ／Ｆをリッチにするようにしている。
この場合にも成層状態が頻繁に切換えられるのが阻止さ
れ、また比較的機関負荷の低いときにＮＯx の放出作用
が行われる。
【０１７８】図７５はフラグを制御するためのルーチン
を示しており、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。図７５を参照するとまず初めにステッ
プ４６０においてＮＯx 量ΣＮＯＸが許容値ＭＡＸより
も大きくなったか否かが判別される。ΣＮＯＸ≦ＭＡＸ
のときにはステップ４６２にジャンプし、ΣＮＯＸ＞Ｍ
ＡＸになるとステップ４６１に進んでＮＯx 放出フラグ
がセットされた後にステップ４６２に進む。ステップ４
６２ではＮＯx 量ΣＮＯＸが中間設定値ＭＩＤよりも多
くなったか否かが判別され、ΣＮＯＸ＞ＭＩＤになった
ときにはステップ４６３に進んでＭＩＤフラグがセット
される。
【０１７９】図７６および図７７は燃料噴射の制御ルー
チンを示しており、このルーチンは例えば一定時間毎の
割込みによって実行される。図７６および図７７を参照
するとまず初めにステップ４７０においてＮＯx 放出フ
ラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯx 放
出フラグがセットされていないときにはステップ４７１
に進んで実行フラグがセットされているか否かが判別さ
れる。この実行フラグはＭＩＤフラグがセットされてい
るときに機関負荷が中高負荷から低負荷に変化したと
き、或いは低負荷から中高負荷に変化したときにセット
される。実行フラグがセットされていないときにはステ
ップ４７２に進んでＭＩＤフラグがセットされているか
否かが判別される。ＭＩＤフラグがセットされていない
ときにはステップ４７５に進む。
【０１８０】ステップ４７５ではアクセルペダル４０の
踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎに基いて予めＲＯＭ３３
内に記憶されている図６に示す関係から吸気行程噴射量
Ｑ1および圧縮行程噴射量Ｑ2 が算出される。次いでス
テップ４７６ではアクセルペダル４０の踏込み量Ｌおよ
び機関回転数Ｎに基いて予めＲＯＭ３３内に記憶されて
いる図６に示す関係から噴射時期が算出され、次いでス
テップ４７７ではアクセルペダル４０の踏込み量Ｌおよ
び機関回転数Ｎに基いて予めＲＯＭ３３内に記憶されて
いる図７に示す関係からスロットル弁２３の開度が算出
され、次いでステップ４７８ではアクセルペダル４０の
踏込み量Ｌおよび機関回転数Ｎに基いて予めＲＯＭ３３
内に記憶されている関係からＥＧＲ弁２９の開度が算出
され、次いでステップ４７９ではアクセルペダル４０の
踏込み量Ｌに基いて予めＲＯＭ３３内に記憶されている
図８に示す関係から吸気制御弁１７の開度が算出され
る。
【０１８１】次いでステップ４８０ではアクセルペダル
４０の踏込み量ＬがＬ0 （図７）よりも低いか否かが判
別される。Ｌ＜Ｌ0 のときにはステップ４８１に進んで
図１４（Ａ）に示すマップからＮＯx 放出量Ａが算出さ
れる。次いでステップ４８２ではＮＯx 放出量Ｄが零と
され、次いでステップ４８５に進む。一方、ステップ４
８０においてＬ≧Ｌ0 であると判別されたときにはステ
ップ４８３に進んで図１４（Ｂ）に示すマップからＮＯ
x 放出量Ｄが算出される。次いでステップ４８４ではＮ
Ｏx 吸収量Ａが零とされ、次いでステップ４８５に進
む。ステップ４８５ではＮＯx 吸収剤２６に吸収されて
いると推定されるＮＯx 量ΣＮＯＸ（＝ΣＮＯＸ＋Ａ−
Ｄ）が算出される。次いでステップ４８６ではΣＮＯＸ
が負になったか否かが判別され、ΣＮＯＸ＜０になった
ときにはステップ４８７に進んでΣＮＯＸが零とされ
る。
【０１８２】一方、ステップ４７２においてＭＩＤフラ
グがセットされていると判断されたときにはステップ４
７３に進んでアクセルペダル４０の踏込み量ＬがＬ1 以
下になったか否か、即ち機関負荷が中高負荷から低負荷
に変化したか否かが判別される。Ｌ＜Ｌ1 に変化したと
きでなければステップ４７４に進んでアクセルペダル４
０の踏込み量ＬがＬ1 以上になったか否か、即ち機関負
荷が低負荷から中高負荷に変化したか否かが判別され
る。Ｌ＞Ｌ1 に変化したときでなければステップ４７５
に進む。
【０１８３】一方、ＭＩＤフラグがセットされた後、ス
テップ４７３においてアクセルペダル４０の踏込み量Ｌ
がＬ1 以下になった、即ち機関負荷が中高負荷から低負
荷に変化したと判別されたときにはステップ４８８に進
んで実行フラグがセットされ、次いでステップ４８９に
進む。なお、一旦実行フラグがセットされると４７１か
らステップ４８９にジャンプする。ステップ４８９では
吸気行程噴射と圧縮行程噴射が行われる弱成層状態とさ
れ、図７３に示されるようにこの弱成層状態において吸
気行程噴射量が増量されることによって平均空燃比Ａ／
Ｆがリッチにされる。
【０１８４】次いでステップ４９０では図２３からＮＯ
x 放出量Ｄ′が算出され、次いでステップ４９１ではＮ
Ｏx 量ΣＮＯＸからＮＯx 放出量Ｄ′が減算される。次
いでステップ４９２ではＮＯx 量ΣＮＯＸが下限値ＭＩ
Ｎよりも小さくなったか否かが判別される。ΣＮＯＸ＜
ＭＩＮになるとステップ４９３に進んでＭＩＤフラグお
よび実行フラグがリセットされる。これらフラグがリセ
ットされると通常の強成層状態に移行せしめられる。
【０１８５】一方、ＭＩＤフラグがセットされた後にス
テップ４７４においてアクセルペダル４０の踏込み量Ｌ
がＬ1 以上になった、即ち機関負荷が低負荷から中高負
荷に変化したと判別されたときにはステップ４８８に進
んで実行フラグがセットされ、次いでステップ４８９に
進む。ステップ４８９ではこのとき中負荷運転時であれ
ば図７４に示されるように吸気行程噴射と圧縮行程噴射
が行われる弱成層状態とされ、この弱成層状態において
吸気行程噴射量が増量されることによって平均空燃比Ａ
／Ｆがリッチにされる。一方、このとき高負荷運転時で
あれば均一混合気状態において平均空燃比Ａ／Ｆがリッ
チとされる。
【０１８６】次いでステップ４８９，４９０，４９１を
経てステップ４９２に進み、ΣＮＯＸ＜ＭＩＮになると
ステップ４９３に進んでＭＩＤフラグおよび実行フラグ
がリセットされる。これらフラグがリセットされると通
常の弱成層状態又は均一混合気状態に戻される。一方、
ステップ４７０においてＮＯx 放出フラグがセットされ
たと判断されたときにはステップ４９４に進んでアクセ
ルペダル４０の踏込み量ＬがＬ1 よりも小さいか否かが
判別される。Ｌ＜Ｌ1 のときにはステップ４９６に進ん
で平均空燃比Ａ／Ｆをリッチにするリッチ処理Ｉが行わ
れる。これに対してＬ≧Ｌ1 のときにはステップ４９５
に進んでアクセルペダル４０の踏込み量ＬがＬ2 よりも
小さいか否かが判別される。Ｌ＜Ｌ2 のときにはステッ
プ４９７に進んで平均空燃比Ａ／Ｆをリッチにするリッ
チ処理IIが行われ、Ｌ≧Ｌ2aのときにはステップ４９８
に進んで平均空燃比Ａ／Ｆをリッチにするリッチ処理II
I が行われる。
【０１８７】図７８から図８１に更に別の実施例を示
す。この実施例では図７８および図７９に示されるよう
に点火栓１０側方のシリンダヘッド４の内壁面中央部に
空気噴射弁８０が配置されている。ＮＯx 吸収剤２６か
らＮＯx を放出すべく平均空燃比Ａ／Ｆがリッチにされ
たときにこの空気噴射弁８０からはＪで示されるように
点火栓１０周りの燃焼室５内に空気が噴射される。図７
８および図７９に示す実施例ではこの空気噴射弁８０か
らの空気の噴射作用は圧縮行程末期に行われる。
【０１８８】このように点火栓１０の周りに空気が噴射
されると点火栓１０周りの混合気中の酸素濃度が高くな
り、斯くして点火栓１０の周りにたとえ過濃な混合気が
形成されたとしても失火を生ずることなく良好な着火を
確保することができる。図８０はこのような空気噴射弁
８０を用いた場合の機関低負荷運転時におけるＮＯx 放
出制御の一例を示している。図８０に示されるようにこ
の例においてはＮＯx 放出フラグがセットされる前は圧
縮行程噴射のみが行われており、ＮＯx放出フラグがセ
ットされても圧縮行程噴射のみが行われる。ただし、Ｎ
Ｏx 放出フラグがセットされると圧縮噴射量が増量せし
められると共に空気噴射弁８０からの空気噴射が行われ
る。このとき圧縮噴射量の増量によって平均空燃比Ａ／
Ｆはリッチとなるが空気噴射弁８０から噴射された空気
によって点火栓１０の周りには最適な空燃比の混合気が
形成される。
【０１８９】図８１は図８０に示されるＮＯx 放出制御
を実行するためのリッチ処理Ｉを示している。なお、こ
の実施例においても燃料噴射の制御ルーチンとして図２
０に示されるルーチンが使用される。図８１を参照する
とまず初めにステップ５００において圧縮行程末期に空
気噴射弁８０を開弁する処理が行われる。次いでステッ
プ５０１では圧縮行程噴射量を増量することにより平均
空燃比Ａ／Ｆがリッチとされる。次いでステップ５０２
では図２３からＮＯx 放出量Ｄ′が算出され、次いでス
テップ５０３ではＮＯx 量ΣＮＯＸからＮＯx 放出量
Ｄ′が減算される。次いでステップ５０４ではＮＯx 量
ΣＮＯＸが下限値ＭＩＮよりも小さくなったか否かが判
別される。ΣＮＯＸ＜ＭＩＮになるとステップ５０５に
進んで圧縮行程噴射量が減量され、平均空燃比Ａ／Ｆが
リッチからリーンとなる。次いでステップ５０６では空
気噴射弁８０が閉弁状態に保持される。次いでステップ
５０７においてＮＯx 放出フラグがリセットされる。
【０１９０】図８２および図８３は吸気制御弁１７（図
３）を制御するようにした場合のリッチ処理を示してい
る。図１から図５に示される実施例では機関低負荷運転
時には吸気制御弁１７が閉弁せしめられており、このと
き燃焼室５内には旋回流Ｓ（図３）が発生せしめられ
る。圧縮行程時に噴射される燃料はこの旋回流によって
予め定められた限られた領域内に集められ、この限られ
た領域内に集められた燃料が点火栓１０によって着火せ
しめられる。
【０１９１】このように機関低負荷運転時に良好な着火
が得られる強成層状態を作り出すには旋回流を発生させ
ることが必要となることがあるが均一混合気状態にする
ためにはこのような旋回流は特に発生させる必要はな
い。そこで図８２に示される実施例では平均空燃比Ａ／
Ｆをリッチにするときには吸気制御弁１７を開弁せしめ
るようにしている。即ち、機関低負荷運転時におけるリ
ッチ処理を表わしている図８２に示されるようにＮＯx
放出フラグがセットされる前は圧縮行程噴射のみが行わ
れており、このとき吸気制御弁１７は閉弁している。こ
れに対してＮＯx放出フラグがセットされると圧縮行程
噴射が停止せしめられると共に吸気行程噴射が開始さ
れ、このとき吸気制御弁１７が開弁せしめられる。この
ときには平均空燃比Ａ／Ｆがリッチである均一混合気が
形成されてＮＯx 吸収剤２６からのＮＯx 放出作用が行
われる。
【０１９２】図８３は図８２に示されるＮＯx 放出制御
を実行するためのリッチ処理Ｉを示している。なお、こ
の実施例においても燃料噴射の制御ルーチンとして図２
０に示されるルーチンが使用される。図８３を参照する
とまず初めにステップ５１０で吸気制御弁１７が全開せ
しめられる。次いでステップ５１１では圧縮行程噴射を
停止し、吸気行程噴射を開始することにより平均空燃比
Ａ／Ｆがリッチとされる。次いでステップ５１２では図
２３からＮＯx 放出量Ｄ′が算出され、次いでステップ
５１３ではＮＯx 量ΣＮＯＸからＮＯx 放出量Ｄ′が減
算される。次いでステップ５１４ではＮＯx 量ΣＮＯＸ
が下限値ＭＩＮよりも小さくなったか否かが判別され
る。ΣＮＯＸ＜ＭＩＮになるとステップ５１５に進んで
吸気行程噴射が停止されると共に圧縮行程噴射が開始さ
れ、平均空燃比Ａ／Ｆがリッチからリーンとなる。次い
でステップ５１６では吸気制御弁１７が全閉せしめられ
る。次いでステップ５１７においてＮＯx 放出フラグが
リセットされる。
【０１９３】図８４は燃焼室５内には燃料噴射弁を有し
ておらず、燃料噴射弁１１が吸気枝管１５に取付けられ
ている内燃機関を示しており、本発明はこのような内燃
機関にも適用することができる。このようないわゆるポ
ート噴射式内燃機関では従来より種々の方法により混合
気を成層化するようにしており、機関低負荷運転時に混
合気を成層化するようにした内燃機関には全て本発明を
適用することができる。例えば機関低負荷運転時に成層
化するようにした内燃機関ではＮＯx 放出のために平均
空燃比をリーンからリッチに切換えたときには成層化の
度合が弱められるか、或いは均一混合気とされる。
【０１９４】また燃焼室５内に旋回流を発生させること
により成層化するようにした内燃機関ではＮＯx 放出の
ために平均空燃比をリーンからリッチに切換えたときに
は旋回流を弱めるか、或いは旋回流の発生を停止するこ
とにより成層化の度合が弱められるか、或いは均一混合
気とされる。
【０１９５】
【発明の効果】成層燃焼式の内燃機関においてＮＯx 吸
収剤からＮＯx を放出すべく供給燃料を増量したときに
失火が生じるのを阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】機関本体を断面で示した内燃機関の全体図であ
る。
【図２】図１に示す内燃機関全体を図解的に示す平面図
である。
【図３】シリンダヘッドの平面断面図である。
【図４】ピストン頂面の平面図である。
【図５】図３の側面断面図である。
【図６】燃料噴射量および燃料噴射時期を示す図であ
る。
【図７】燃料噴射量、スロットル開度、ＥＧＲ弁開度お
よび燃焼室内における平均空燃比を示す図である。
【図８】吸気制御弁の開度を示す線図である。
【図９】低負荷運転時における燃焼方法を説明するため
の図である。
【図１０】中負荷運転時における燃焼方法を説明するた
めの図である。
【図１１】排気ガス中のＣＯ，ＨＣ，Ｏ2 の濃度を示す
図である。
【図１２】ＮＯx 吸収剤のＮＯx 吸放出作用を説明する
ための図である。
【図１３】ＮＯx 放出制御のタイムチャートである。
【図１４】ＮＯx 吸収量およびＮＯx 放出量のマップを
示す図である。
【図１５】燃料噴射量、スロットル弁開度および燃焼室
内における平均空燃比を示す図である。
【図１６】ＮＯx 放出制御を示すタイムチャートであ
る。
【図１７】噴射制御を行うためのフローチャートであ
る。
【図１８】噴射制御を行うためのフローチャートであ
る。
【図１９】ＮＯx 放出フラグを制御するためのフローチ
ャートである。
【図２０】噴射制御を行うためのフローチャートであ
る。
【図２１】リッチ処理Ｉを行うためのＮＯx 放出制御を
示すタイムチャートである。
【図２２】リンチ処理Ｉを行うためのフローチャートで
ある。
【図２３】ＮＯx 放出量のマップを示す図である。
【図２４】リッチ処理Ｉを行うための別の実施例を示す
ＮＯx 放出制御のタイムチャートである。
【図２５】リッチ処理Ｉを行うための別の実施例を示す
フローチャートである。
【図２６】リッチ処理Ｉを行うための更に別の実施例を
示すフローチャートである。
【図２７】リッチ処理Ｉを行うための更に別の実施例を
示すフローチャートである。
【図２８】リッチ処理Ｉを行うための更に別の実施例を
示すＮＯx 放出制御のタイムチャートである。
【図２９】リッチ処理Ｉを行うための更に別の実施例を
示すフローチャートである。
【図３０】リッチ処理を行うための更に別の実施例を示
すフローチャートである。
【図３１】追加の燃料噴射を示す図である。
【図３２】リッチ処理Ｉを行うための更に別の実施例を
示すＮＯx 放出制御のタイムチャートである。
【図３３】リッチ処理Ｉを行うための更に別の実施例を
示すフローチャートである。
【図３４】リッチ処理IIを行うためのＮＯx 放出制御を
示すタイムチャートである。
【図３５】リッチ処理IIを行うためのフローチャートで
ある。
【図３６】リンチ処理IIを行うための別の実施例を示す
ＮＯx 放出制御のタイムチャートである。
【図３７】リッチ処理IIを行うための別の実施例を示す
フローチャートである。
【図３８】リッチ処理IIを行うための更に別の実施例を
示すフローチャートである。
【図３９】リッチ処理III を行うための更に別の実施例
を示すＮＯx 放出制御のタイムチャートである。
【図４０】リッチ処理III を行うための更に別の実施例
を示すフローチャートである。
【図４１】別の実施例を示すシリンダヘッドの断面平面
図である。
【図４２】燃料噴射量を示す図である。
【図４３】リッチ処理Ｉを行うためのＮＯx 放出制御を
示すタイムチャートである。
【図４４】リッチ処理Ｉを行うためのフローチャートで
ある。
【図４５】リッチ処理IIを行うためのＮＯx 放出制御を
示すタイムチャートである。
【図４６】リッチ処理IIを行うためのフローチャートで
ある。
【図４７】リッチ処理III を行うためのＮＯx 放出制御
を示すタイムチャートである。
【図４８】リッチ処理III を行うためのフローチャート
である。
【図４９】燃料噴射量を示す図である。
【図５０】リッチ処理Ｉを行うためのＮＯx 放出制御を
示すタイムチャートである。
【図５１】リッチ処理Ｉを行うためのフローチャートで
ある。
【図５２】リッチ処理IIを行うためのＮＯx 放出制御を
示すタイムチャートである。
【図５３】リッチ処理IIを行うためのＮＯx 放出制御を
示すタイムチャートである。
【図５４】リッチ処理IIを行うためのフローチャートで
ある。
【図５５】リッチ処理III を行うためのＮＯx 放出制御
を示すタイムチャートである。
【図５６】リッチ処理III を行うためのフローチャート
である。
【図５７】別の実施例を示す内燃機関の全体図である。
【図５８】トルクコンバータを図解的に示す側面図であ
る。
【図５９】リッチ処理Ｉを行うためのＮＯx 放出制御を
示すタイムチャートである。
【図６０】リッチ処理Ｉを行うためのＮＯx 放出制御を
示すタイムチャートである。
【図６１】ＮＯx 放出フラグを制御するためのフローチ
ャートである。
【図６２】リッチ処理Ｉを行うためのフローチャートで
ある。
【図６３】リッチ処理Ｉを行うためのフローチャートで
ある。
【図６４】ＮＯx 放出フラグを制御するためのフローチ
ャートである。
【図６５】リッチ処理Ｉを行うための更に別の実施例を
示すフローチャートである。
【図６６】リッチ処理Ｉを行うための更に別の実施例を
示すフローチャートである。
【図６７】ＮＯx 放出制御のタイムチャートである。
【図６８】ＮＯx 放出フラグを制御するためのフローチ
ャートである。
【図６９】ＮＯx 放出フラグを制御するための別の実施
例を示すフローチャートである。
【図７０】ＮＯx 放出フラグを制御するための更に別の
実施例を示すフローチャートである。
【図７１】ＮＯx 放出フラグを制御するための更に別の
実施例を示すフローチャートである。
【図７２】ＮＯx 放出フラグを制御するための更に別の
実施例を示すフローチャートである。
【図７３】リッチ処理を行うための更に別の実施例を示
すＮＯx 放出制御のタイムチャートである。
【図７４】リッチ処理を行うための更に別の実施例を示
すＮＯx 放出制御のタイムチャートである。
【図７５】フラグを制御するためのフローチャートであ
る。
【図７６】噴射制御を行うためのフローチャートであ
る。
【図７７】噴射制御を行うためのフローチャートであ
る。
【図７８】内燃機関の別の実施例を示す側面断面図であ
る。
【図７９】図７８に示されるシリンダヘッドの平面断面
図である。
【図８０】リッチ処理Ｉを行うためのＮＯx 放出制御を
示すタイムチャートである。
【図８１】リッチ処理Ｉを行うためのフローチャートで
ある。
【図８２】リッチ処理Ｉを行うための更に別の実施例を
示すＮＯx 放出制御のタイムチャートである。
【図８３】リッチ処理Ｉを行うための更に別の実施例を
示すフローチャートである。
【図８４】内燃機関の別の実施例を示す全体図である。
【符号の説明】
１０…点火栓 １１…燃料噴射弁 １６…サージタンク ２４…排気マニホルド ２６…ＮＯx 吸収剤 ２８…ＥＧＲガス通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｂ 23/06 Ｄ 23/10 Ｄ Ｆ０２Ｄ 9/02 Ｒ 21/08 ３０１ Ｃ 41/02 ３０１ Ｆ Ｇ 41/04 ３０５ Ｂ ３１０ Ｂ ３２５ Ｂ ３３０ Ｇ 41/34 Ｈ 9247−3Ｇ 43/00 ３０１ Ｈ Ｋ Ｅ Ｊ Ｎ Ｕ 45/00 ３０１ Ｇ ３１２ Ｆ Ｆ０２Ｆ 3/26 Ａ

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
    きにＮＯx を吸収し、流入する排気ガスの空燃比が理論
    空燃比又はリッチになると吸収したＮＯx を放出するＮ
    Ｏx 吸収剤を機関排気通路内に配置した内燃機関の排気
    浄化方法において、燃焼室内の平均空燃比がリーンの状
    態で混合気が燃焼せしめられるリーン混合気燃焼運転状
    態のときに燃焼室内に形成される混合気を成層化して燃
    焼室内の一部の限られた領域内に着火可能な混合気を形
    成すると共にこのとき発生するＮＯx をＮＯx 吸収剤に
    吸収させ、リーン混合気燃焼運転状態のときにＮＯx 吸
    収剤からＮＯx を放出すべきときには燃焼室内の平均空
    燃比をリーンから理論空燃比又はリッチに低下させると
    共にこのときの平均空燃比の低下量に比べて上記燃焼室
    内の一部の限られた領域内の形成される着火可能な混合
    気の空燃比変動量を小さくするようにした内燃機関の排
    気浄化方法。
  2. 【請求項２】 ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべきと
    きには燃焼室内における平均空燃比が理論空燃比又はリ
    ッチとなるように供給すべき燃料を増量すると共に増量
    された燃料により形成される不可燃混合気によって上記
    一部の限られた領域以外の残りの領域を満たすようにし
    た請求項１に記載の内燃機関の排気浄化方法。
  3. 【請求項３】 上記燃焼室内の一部の限られた領域がピ
    ストン頂面上に形成されたキャビティからなり、燃焼室
    内の平均空燃比をリーンとすべきときには圧縮行程末期
    に該キャビティ内に噴射された燃料によりキャビティ内
    に可燃混合気を形成し、リーン混合気燃焼運転状態にお
    いてＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出させるために燃焼室
    内における平均空燃比を理論空燃比又はリッチにすべき
    ときには圧縮行程末期に加え吸気行程時にも燃焼室内に
    燃料を追加供給すると共に、このとき上記平均空燃比を
    リーンにしたときと理論空燃比又はリッチにしたときと
    でキャビティ内の可燃混合気を形成する燃料量がほぼ同
    一となりかつ吸気行程時に追加供給された燃料の一部が
    上記不可燃混合気を形成するように圧縮行程末期の噴射
    燃料量を吸気行程時の追加燃料量よりも少量だけ減量せ
    しめる請求項２に記載の内燃機関の排気浄化方法。
  4. 【請求項４】 負荷が予め定められた設定負荷よりも低
    い機関運転時に燃焼室内における平均空燃比がリーンと
    なるように燃焼室内の一部の限られた領域内に可燃混合
    気を形成し、機関負荷が上記設定負荷よりも高い機関運
    転時に燃焼室内における平均空燃比がリーンとなるよう
    に吸気行程時に燃焼室内に燃料を供給すると共に圧縮行
    程末期に火種となる燃料を燃料室内に噴射し、機関負荷
    が上記設定負荷よりも高い機関運転時にＮＯx 吸収剤か
    らＮＯx を放出すべきときには燃焼室内における平均空
    燃比が理論空燃比又はリッチとなるように吸気通路内に
    設けられたスロットル弁の開度を減少させると共にスロ
    ットル弁開度が減少せしめられても機関の出力トルクが
    減少しないように吸気行程時の供給燃料量を増大せしめ
    る請求項１に記載の内燃機関の排気浄化方法。
  5. 【請求項５】 ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべく燃
    焼室内の平均空燃比がリーンから理論空燃比又はリッチ
    に切換えられたときに混合気の成層化の度合が低下せし
    められる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化方法。
  6. 【請求項６】 ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべく燃
    焼室内の平均空燃比がリーンから理論空燃比又はリッチ
    に切換えられたときに混合気がほぼ均一混合気とされる
    請求項５に記載の内燃機関の排気浄化方法。
  7. 【請求項７】 ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべく燃
    焼室内の平均空燃比がリーンから理論空燃比又はリッチ
    に切換えられたときに燃焼室内への燃料供給時期が早め
    られる請求項５に記載の内燃機関の排気浄化方法。
  8. 【請求項８】 ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべく燃
    焼室内の平均空燃比がリーンから理論空燃比又はリッチ
    に切換えられたときに燃料の供給時期を圧縮行程から吸
    気行程に変化させる請求項７に記載の内燃機関の排気浄
    化方法。
  9. 【請求項９】 燃焼室内へと吸気ポート内へとに選択的
    に燃料噴射を行えるようにし、ＮＯx 吸収剤からＮＯx
    を放出すべきときには吸気ポート内への燃料噴射量を増
    量することによって燃焼室内の平均空燃比がリーンから
    理論空燃比又はリッチに切換えられる請求項７に記載の
    内燃機関の排気浄化方法。
  10. 【請求項１０】 燃焼室内へと吸気ポート内へとに選択
    的に燃料噴射を行なえるようにし、燃焼室内へのみ燃料
    が供給されているときにＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出
    させるべきであると判断されたときには燃焼室内への燃
    料噴射時期を早めると共に燃焼室内への燃料噴射量を増
    量して燃焼室内の平均空燃比をリーンから理論空燃比又
    はリッチに切換え、吸気ポート内へ燃料が供給されてい
    るときにＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出させるべきであ
    ると判断されたときには吸気ポート内への燃料噴射量を
    増量して燃焼室内の平均空燃比をリーンから理論空燃比
    又はリッチに切換えるようにした請求項７に記載の内燃
    機関の排気浄化方法。
  11. 【請求項１１】 リーン混合気燃焼運転状態のときには
    点火栓の周りの領域に燃料を供給して点火栓の周りの領
    域内に着火可能な混合気を形成し、ＮＯx 吸収剤からＮ
    Ｏx を放出すべきときには点火栓の周りの領域外にも燃
    料を分散供給するようにした請求項１に記載の内燃機関
    の排気浄化方法。
  12. 【請求項１２】 上記点火栓の周りの領域がピストン頂
    面上に形成されたキャビティからなり、ＮＯx 吸収剤か
    らＮＯx を放出すべきときには上記キャビティ以外の領
    域に燃料が供給される請求項１１に記載の内燃機関の排
    気浄化方法。
  13. 【請求項１３】 リーン混合気燃焼運転状態のときには
    燃焼室内に旋回流を発生させると共に燃焼室内の混合気
    を成層化し、ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべきとき
    には旋回流を弱めて混合気の成層の度合を低下させる請
    求項１に記載の内燃機関の排気浄化方法。
  14. 【請求項１４】 ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべき
    ときには燃焼室内の混合気をほぼ均一混合気とする請求
    項１３に記載の内燃機関の排気浄化方法。
  15. 【請求項１５】 ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべく
    燃焼室内の平均空燃比がリーンから理論空燃比又はリッ
    チに切換えられたときに点火栓の周りの酸素濃度を増大
    させる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化方法。
  16. 【請求項１６】 ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべく
    燃焼室内の平均空燃比がリーンから理論空燃比又はリッ
    チに切換えられたときに吸気ポートから燃焼室内に供給
    される吸入空気量を増大させることによって点火栓の周
    りの酸素濃度を増大させる請求項１５に記載の内燃機関
    の排気浄化方法。
  17. 【請求項１７】 ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべく
    燃焼室内の平均空燃比がリーンから理論空燃比又はリッ
    チに切換えられたときに燃焼室内に再循環せしめられる
    再循環排気ガス量を減少させることにより吸気ポートか
    ら燃焼室内に供給される吸入空気量を増大させる請求項
    １６に記載の内燃機関の排気浄化方法。
  18. 【請求項１８】 ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出させる
    ときには燃焼室内に再循環せしめられる再循環排気ガス
    を減少させた後に燃焼室内の平均空燃比をリーンから理
    論空燃比又はリッチに切換える請求項１７に記載の内燃
    機関の排気浄化方法。
  19. 【請求項１９】 ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべく
    燃焼室内の平均空燃比がリーンから理論空燃比又はリッ
    チに切換えられたときに点火栓の周りに局所的に空気を
    供給することによって点火栓の周りの酸素濃度を増大さ
    せる請求項１５に記載の内燃機関の排気浄化方法。
  20. 【請求項２０】 ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべく
    燃焼室内の平均空燃比がリーンから理論空燃比又はリッ
    チに切換えられたときに点火栓の周りに形成された混合
    気に向けて空気を噴射することにより点火栓の周りに局
    所的に空気を供給する請求項１９に記載の内燃機関の排
    気浄化方法。
  21. 【請求項２１】 機関の運転状態に応じて燃焼室内の混
    合気が強成層状態と、強制層状態よりも成層の度合が低
    い弱成層状態と、ほぼ均一な状態とに切換えられ、ＮＯ
    x 吸収剤からＮＯx を放出すべく強成層状態からほぼ均
    一な状態に切換えられるときには弱成層状態を経た後に
    ほぼ均一な状態に切換えられる請求項１に記載の内燃機
    関の排気浄化方法。
  22. 【請求項２２】 機関の運転状態に応じて燃焼室内の混
    合気が強成層状態と、強制層状態よりも成層の度合が低
    い弱成層状態と、ほぼ均一な状態とに切換えられ、ＮＯ
    x 吸収剤からＮＯx を放出すべく強成層状態からほぼ均
    一な状態に切換えられるときには機関の運転状態に応じ
    て弱成層状態を経た後にほぼ均一な状態に切換えられる
    か、又は強成層状態から直接ほぼ均一な状態に切換えら
    れるかのいずれか一方の切換方法が用いられる請求項１
    に記載の内燃機関の排気浄化方法。
  23. 【請求項２３】 燃焼室内の混合気が強成層状態となる
    第１の運転状態と、燃焼室内の混合気が強成層状態より
    も成層の度合が低い状態又はほぼ均一の状態となる第２
    の運転状態とがあり、ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出す
    べき状態であるときに運転状態が第２の運転状態から第
    １の運転状態に移行しようとしたときには第２の運転状
    態においてＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべく燃焼室
    内の平均空燃比を理論空燃比又はリッチに切換えた後に
    第１の運転状態に切換えるようにした請求項１に記載の
    内燃機関の排気浄化方法。
  24. 【請求項２４】 燃焼室内の混合気が強成層状態となる
    第１の運転状態と、燃焼室内の混合気が強成層状態より
    も成層の度合が低い状態又はほぼ均一の状態となる第２
    の運転状態とがあり、ＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出す
    べき状態であるときに運転状態が第１の運転状態から第
    ２の運転状態に移行したときには第２の運転状態に移行
    した直後にＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべく燃焼室
    内の平均空燃比を理論空燃比又はリッチに切換えるよう
    にした請求項１に記載の内燃機関の排気浄化方法。
  25. 【請求項２５】 燃焼室内の混合気が強成層状態となる
    第１の運転状態と、燃焼室内の混合気が強成層状態より
    も成層の度合が低い状態又はほぼ均一の状態となる第２
    の運転状態とがあり、第１の運転状態にあるときにＮＯ
    x 吸収剤からＮＯx を放出すべきときには膨張行程又は
    排気行程において燃焼室内に追加の燃料を供給し、第２
    の運転状態にあるときにＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出
    すべきときには吸気行程中に燃焼室内に供給される燃料
    を増量する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  26. 【請求項２６】 変速機がニュートラル位置にないとき
    にＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべきときには膨張行
    程又は排気行程において燃焼室内に追加の燃料を供給
    し、変速機がニュートラル位置にあるときにＮＯx 吸収
    剤からＮＯx を放出すべきときには吸気行程中に燃焼室
    内に供給される燃料を増量する請求項１に記載の内燃機
    関の排気浄化装置。
  27. 【請求項２７】 自動変速機のトルクコンバータが直結
    状態であるときにＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべき
    ときには膨張行程又は排気行程において燃焼室内に追加
    の燃料を供給し、自動変速機のトルクコンバータが直結
    状態でないときにＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出すべき
    ときには吸気行程中に燃焼室内に供給される燃料を増量
    する請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
  28. 【請求項２８】 ＮＯx 吸収剤に吸収されていると推定
    されるＮＯx 量が予め定められた設定値を越えたときに
    は車両が停止したときにＮＯx 吸収剤からＮＯx を放出
    すべく燃焼室内の平均空燃比がリーンから理論空燃比又
    はリッチに切換えられる請求項１に記載の内燃機関の排
    気浄化方法。
  29. 【請求項２９】 ＮＯx 吸収剤に吸収されていると推定
    されるＮＯx 量が予め定められた設定値を越えたときに
    は変速機がニュートラル位置になったときにＮＯx 吸収
    剤からＮＯx を放出すべく燃焼室内の平均空燃比がリー
    ンから理論空燃比又はリッチに切換えられる請求項１に
    記載の内燃機関の排気浄化方法。
  30. 【請求項３０】 ＮＯx 吸収剤に吸収されていると推定
    されるＮＯx 量が予め定められた設定値を越えたときに
    は減速運転が行われたときにＮＯx 吸収剤からＮＯx を
    放出すべく燃焼室内の平均空燃比がリーンから理論空燃
    比又はリッチに切換えられる請求項１に記載の内燃機関
    の排気浄化方法。
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