JPH08296485A - Cylinder injection type internal combustion engine - Google Patents
Cylinder injection type internal combustion engineInfo
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- JPH08296485A JPH08296485A JP7104360A JP10436095A JPH08296485A JP H08296485 A JPH08296485 A JP H08296485A JP 7104360 A JP7104360 A JP 7104360A JP 10436095 A JP10436095 A JP 10436095A JP H08296485 A JPH08296485 A JP H08296485A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、4サイクルの筒内噴射型内燃機関
に関し、この4サイクル機関において機関始動後等に排
気ガス浄化用触媒を速や且つ確実に活性化できるように
することを目的とする。
【構成】 4サイクル内燃機関において、燃焼室内に直
接燃料を噴射する燃料噴射弁8と、排気ガス浄化用触媒
9の活性状態等の内燃機関の運転状態を判定する運転状
態判定手段104と、運転状態判定手段104の判定結
果に基づいて、触媒9が不活性状態である場合など該内
燃機関が所定の運転状態にあるときに、該内燃機関の膨
張行程以降に燃料噴射弁8を作動させて該燃焼室に追加
燃料を噴射させる燃料噴射制御手段101とをそなえる
ように構成する。
(57) [Summary] [Object] The present invention relates to a four-cycle cylinder injection type internal combustion engine, and in such a four-cycle engine, an exhaust gas purifying catalyst can be activated quickly and surely after the engine is started. The purpose is to do. In a four-cycle internal combustion engine, a fuel injection valve 8 that directly injects fuel into a combustion chamber, an operating state determination unit 104 that determines an operating state of the internal combustion engine such as an activated state of an exhaust gas purification catalyst 9, and an operation Based on the determination result of the state determination means 104, when the internal combustion engine is in a predetermined operating state such as when the catalyst 9 is in the inactive state, the fuel injection valve 8 is operated after the expansion stroke of the internal combustion engine. A fuel injection control means 101 for injecting additional fuel into the combustion chamber is provided.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、吸気,圧縮,膨張,排
気の各行程を一作動サイクル中にそなえる4サイクル内
燃機関であって、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴
射型内燃機関に関し、特に、排気ガス浄化用触媒の早期
活性化のための燃料噴射制御に用いて好適の、筒内噴射
型内燃機関に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a four-cycle internal combustion engine which has intake, compression, expansion, and exhaust strokes in one operation cycle, and injects fuel directly into a combustion chamber. In particular, the present invention relates to a cylinder injection internal combustion engine suitable for use in fuel injection control for early activation of an exhaust gas purification catalyst.
【0002】[0002]
【従来の技術】自動車用内燃機関をはじめとして、機関
の排気ガスを浄化するために排気通路に排気ガス浄化用
触媒が設けられるが、かかる触媒は、一定の温度まで高
温に上昇して活性化しなければ、排気ガス浄化能力を発
揮できない。このため、例えば特開平4−295153
号公報には、2サイクルエンジンにおいて、機関始動直
後から触媒の暖気完了までの期間内の所要期間内で、燃
焼室内へ噴射された燃料の一部を排気通路内へ吹き抜け
るようにする技術が開示されている。2. Description of the Related Art An exhaust gas purifying catalyst is provided in an exhaust passage for purifying exhaust gas of an engine, such as an internal combustion engine for an automobile, and such a catalyst is heated to a certain temperature and activated. Without it, the exhaust gas purification capacity cannot be exhibited. Therefore, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-295153
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) Publication discloses a technique in which, in a two-cycle engine, a part of the fuel injected into the combustion chamber is blown into the exhaust passage within a required period from immediately after the engine is started to when the catalyst is warmed up. Has been done.
【0003】この燃料の排気通路内への吹き抜けは、掃
気行程時期に燃料噴射Isを行なうことにより実現して
いるが、この吹き抜けた燃料が排気通路内の触媒の作用
により燃焼することにより、触媒の温度が急激に上昇す
るようになり、触媒の早期活性化を行なえるようにな
る。この結果、機関の始動後速やかに、触媒による排気
ガスの浄化、即ち、排気ガス中の有害成分(HC,C
O,NOx)の排出量の抑制を行なうことができる。The blowing of the fuel into the exhaust passage is realized by performing the fuel injection Is at the timing of the scavenging stroke. However, when the blown fuel burns by the action of the catalyst in the exhaust passage, the catalyst is exhausted. The temperature of the catalyst rapidly rises, and the catalyst can be activated early. As a result, the exhaust gas is purified by the catalyst immediately after the engine is started, that is, the harmful components (HC, C
It is possible to suppress the emission amount of O, NOx).
【0004】また、この技術では、上記の所定期間以外
では、燃料の排気通路内への吹き抜けを阻止するように
して、燃料吹き抜けによる燃料消費率の低下を防止する
ようにしている。上記の所定期間とは、機関の低負荷運
転時内であり、機関始動後の累積機関回転数N1が所定
値(第1の累積機関回転数)N11に達するまでの期間
とされている。また、燃料噴射Isを行なう時間(燃料
噴射時間)TAUSは、機関負荷Q/N及び機関回転数
Nによらず常に一定時間に設定されている。In addition, in this technique, the fuel is prevented from being blown into the exhaust passage except during the above-mentioned predetermined period to prevent the fuel consumption rate from being lowered due to the fuel blow-through. The above-described predetermined period is a period during which the engine is operating at low load, and is a period until the cumulative engine speed N1 after the engine starts reaches a predetermined value (first cumulative engine speed) N11. Further, the time (fuel injection time) TAUS for performing the fuel injection Is is always set to a constant time regardless of the engine load Q / N and the engine speed N.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の従来
の技術では、以下のような課題がある。つまり、燃料噴
射Isが低負荷運転時のみに実行されるようになってい
るため、ドライバが機関始動直後に車両を発進させた場
合には、低負荷運転領域ではなくなるため燃料噴射Is
が行なわれない。したがって、この場合には、燃料噴射
Isによる触媒の積極的な活性化を行なうことができ
ず、始動後速やかに排気ガスを浄化することができな
い。By the way, the above-mentioned conventional techniques have the following problems. That is, since the fuel injection Is is executed only during the low load operation, when the driver starts the vehicle immediately after the engine starts, the fuel injection Is is not in the low load operation range, and thus the fuel injection Is is performed.
Is not done. Therefore, in this case, the catalyst cannot be positively activated by the fuel injection Is, and the exhaust gas cannot be purified promptly after starting.
【0006】燃料噴射時間TAUSが、常に一定時間に
設定されているが、運転条件等によっては触媒の活性化
に要する時間が長くなり、このように燃料噴射時間TA
USを一定時間としたのでは、触媒の早期活性化を実現
するのが困難な場合が考えられる。つまり、燃料噴射時
間TAUSを機関の低負荷運転時に対応するような一定
時間に設定した場合には、高負荷運転時には掃気時間が
非常に短くなるので燃料噴射時間TAUSだけ燃料噴射
Isを行なうのが困難になる。逆に、燃料噴射時間TA
USを機関の高負荷運転時に対応するような一定時間に
設定した場合には、最も触媒の活性化が要求される低負
荷運転時において、十分な量の燃料噴射を行なえないと
いう不具合が生じる。The fuel injection time TAUS is always set to a fixed time, but the time required for activation of the catalyst becomes long depending on the operating conditions and so on.
It may be difficult to achieve early activation of the catalyst if the US is set to a fixed time. That is, when the fuel injection time TAUS is set to a constant time corresponding to the low load operation of the engine, the scavenging time becomes very short during the high load operation, and therefore the fuel injection Is is performed for the fuel injection time TAUS. It will be difficult. Conversely, the fuel injection time TA
If the US is set to a constant time corresponding to the high load operation of the engine, there is a problem that a sufficient amount of fuel cannot be injected during the low load operation in which the activation of the catalyst is most required.
【0007】また、上述の従来技術は、燃焼室内に直接
燃料噴射を行なうような内燃機関(筒内噴射型内燃機
関)ではあるが、2サイクルエンジンに関するものであ
る。したがって、かかる従来技術を、吸気,圧縮,膨
張,排気の各行程を一作動サイクル中にそなえる4サイ
クルの筒内噴射型内燃機関へ適用するには、相応の対策
が必要になる。Further, the above-mentioned prior art relates to a two-cycle engine although it is an internal combustion engine (cylinder injection type internal combustion engine) in which fuel is directly injected into a combustion chamber. Therefore, in order to apply such a conventional technique to a four-cycle cylinder injection internal combustion engine in which each stroke of intake, compression, expansion and exhaust is provided in one operation cycle, appropriate measures are required.
【0008】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、4サイクルの筒内噴射型内燃機関に適した燃料噴
射制御を行なえて、機関始動後等に排気ガス浄化用触媒
を速や且つ確実に活性化できるようにした、筒内噴射型
内燃機関を提供することを目的とする。The present invention was devised in view of the above-mentioned problems, and is capable of performing fuel injection control suitable for a four-cycle cylinder injection type internal combustion engine to accelerate the exhaust gas purifying catalyst after the engine is started. It is also an object of the present invention to provide a cylinder injection type internal combustion engine that can be surely activated.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】このため、請求項1記載
の本発明の筒内噴射型内燃機関は、吸気,圧縮,膨張,
排気の各行程を一作動サイクル中にそなえる4サイクル
内燃機関において、燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料
噴射弁と、該内燃機関の運転状態を判定する運転状態判
定手段と、該運転状態判定手段の判定結果に基づいて、
該内燃機関が所定の運転状態にあるときに該内燃機関の
膨張行程以降に該燃料噴射弁を作動させて該燃焼室に追
加燃料を噴射させる燃料噴射制御手段とをそなえている
ことを特徴としている。Therefore, the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention as defined in claim 1 is provided with: intake, compression, expansion,
In a four-cycle internal combustion engine in which each stroke of exhaust gas is provided in one operation cycle, a fuel injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber, an operating state determining means for determining an operating state of the internal combustion engine, and the operating state determining means Based on the judgment result of
And a fuel injection control means for operating the fuel injection valve and injecting additional fuel into the combustion chamber after the expansion stroke of the internal combustion engine when the internal combustion engine is in a predetermined operating state. There is.
【0010】請求項2記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項1記載の構成において、該追加燃料の噴射
が、該排気行程で行なわれるように設定されていること
を特徴としている。請求項3記載の本発明の筒内噴射型
内燃機関は、請求項2記載の構成において、該運転状態
判定手段が、該内燃機関の排気系に装備された排気ガス
浄化用触媒の活性状態を判定する活性状態判定手段であ
って、該燃料噴射制御手段が、該活性状態判定手段によ
り該触媒が不活性状態であることが判定されると該追加
燃料の噴射を行なうように構成されていることを特徴と
している。According to a second aspect of the present invention, there is provided an in-cylinder injection type internal combustion engine according to the first aspect, characterized in that the additional fuel is injected in the exhaust stroke. There is. According to a third aspect of the present invention, in the in-cylinder injection internal combustion engine of the second aspect, in the configuration according to the second aspect, the operating state determination means determines an active state of an exhaust gas purifying catalyst provided in an exhaust system of the internal combustion engine. Active state determination means for determining, wherein the fuel injection control means is configured to inject the additional fuel when the active state determination means determines that the catalyst is in an inactive state. It is characterized by that.
【0011】請求項4記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項3記載の構成において、該燃料噴射制御手
段が、該活性状態判定手段により該触媒が活性状態であ
ることが判定されたら、上記の追加燃料の噴射を終了す
るように構成されていることを特徴としている。請求項
5記載の本発明の筒内噴射型内燃機関は、請求項4記載
の構成において、該触媒の温度を検出又は推定する触媒
温度検出手段をそなえ、該活性状態判定手段が、該触媒
温度検出手段からの検出情報に基づいて、該触媒の温度
が設定値を越えた状態が設定時間だけ経過したときに該
触媒が活性状態であると判定するように構成されている
ことを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, in the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention, in the structure according to the third aspect, the fuel injection control means determines by the activation state determination means that the catalyst is in the activated state. It is characterized in that it is configured so that the injection of the additional fuel described above is ended when this is done. A cylinder injection type internal combustion engine according to a fifth aspect of the present invention is the structure according to the fourth aspect, further comprising catalyst temperature detecting means for detecting or estimating the temperature of the catalyst, and the activation state determining means for the catalyst temperature detecting means. It is characterized in that, based on the detection information from the detection means, when the temperature of the catalyst exceeds a set value for a set time, it is determined that the catalyst is in the active state. .
【0012】請求項6記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項4記載の構成において、該内燃機関の冷却
水温度を温度する冷却水温度検出手段をそなえ、該活性
状態判定手段が、該冷却水温度検出手段からの検出情報
に基づいて、該冷却水温度が設定値以下のときには該触
媒が不活性状態であると判定するように構成されている
ことを特徴としている。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a cylinder injection type internal combustion engine according to the fourth aspect, further comprising cooling water temperature detecting means for raising a cooling water temperature of the internal combustion engine, and the active state determining means. However, it is characterized in that the catalyst is determined to be inactive when the cooling water temperature is equal to or lower than a set value based on the detection information from the cooling water temperature detecting means.
【0013】請求項7記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項4記載の構成において、該活性状態判定手
段が、該触媒の温度及び該内燃機関の冷却水温度のうち
の少なくともいずれかを検出又は推定することにより該
触媒の活性状態を判定するように構成されていることを
特徴としている。請求項8記載の本発明の筒内噴射型内
燃機関は、請求項3記載の構成において、該燃料噴射制
御手段が、一作動サイクル当たりの追加燃料噴射量を、
該触媒又は該内燃機関の温度状態に応じて設定するよう
に構成されていることを特徴としている。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a direct injection type internal combustion engine according to the fourth aspect, wherein the active state determining means has at least one of the temperature of the catalyst and the temperature of cooling water of the internal combustion engine. It is characterized in that the active state of the catalyst is determined by detecting or estimating any one of them. According to an eighth aspect of the present invention, in a cylinder injection type internal combustion engine according to the third aspect, the fuel injection control means sets an additional fuel injection amount per operation cycle,
It is characterized in that it is configured to be set according to the temperature state of the catalyst or the internal combustion engine.
【0014】請求項9記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関は、請求項1〜3のいずれかに記載の構成において、
該燃料噴射制御手段が、該追加燃料噴射量を該燃料噴射
弁の開弁時間として設定し、該燃料噴射弁の開弁時間を
機関の回転速度の関数として設定するように構成されて
いることを特徴としている。請求項10記載の本発明の
筒内噴射型内燃機関は、請求項1〜3のいずれかに記載
の構成において、該内燃機関が複数の気筒を有し、該燃
料噴射弁が各気筒毎に配設されるとともに、上記の複数
の気筒のうちの少なくとも一部の気筒間で、それぞれの
排気ポートの開放時期が部分的にオーバラップするよう
に互いの作動位相が設定されて、該燃料噴射制御手段
が、これらの排気ポートの開放時期が互いにオーバラッ
プする気筒については、各気筒にそなえられた該燃料噴
射弁を同時に作動させるように構成されていることを特
徴としている。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a cylinder injection type internal combustion engine according to the first aspect, wherein
The fuel injection control means is configured to set the additional fuel injection amount as a valve opening time of the fuel injection valve, and set the valve opening time of the fuel injection valve as a function of an engine speed. Is characterized by. The cylinder injection type internal combustion engine of the present invention according to claim 10 is the structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the internal combustion engine has a plurality of cylinders, and the fuel injection valve is provided for each cylinder. The fuel injection is performed by setting the operation phases of at least some of the plurality of cylinders so as to partially overlap the opening timings of the respective exhaust ports. It is characterized in that the control means is configured to simultaneously operate the fuel injection valves provided to the cylinders for the cylinders whose opening timings of the exhaust ports overlap each other.
【0015】請求項11記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関は、請求項10記載の構成において、該燃料噴射制
御手段が、上記の排気ポートの開放時期が互いにオーバ
ラップする気筒にそなえられた該燃料噴射弁について
は、該オーバラップ期間からはみ出さないように作動時
間を制限しながら同時に作動させるように構成されてい
ることを特徴としている。According to an eleventh aspect of the present invention, in the in-cylinder injection type internal combustion engine according to the tenth aspect, the fuel injection control means is provided in a cylinder in which the exhaust port opening timings overlap each other. Further, the fuel injection valve is characterized in that it is configured to be operated simultaneously while limiting the operation time so as not to protrude from the overlap period.
【0016】請求項12記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関は、請求項3記載の構成において、該触媒が、車両
の床下にそなえられた床下触媒と、該床下触媒と該燃焼
室との間の排気通路に配置されて該床下触媒よりも小容
量のフロント触媒とから構成されていることを特徴とし
ている。請求項13記載の本発明の筒内噴射型内燃機関
は、請求項1〜3のいずれかに記載の構成において、該
内燃機関が、該燃焼室内に点火手段を有する火花点火式
4サイクル内燃機関として構成されていることを特徴と
している。According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an in-cylinder injection type internal combustion engine according to the third aspect, wherein the catalyst is an underfloor catalyst provided under the floor of a vehicle, the underfloor catalyst and the combustion chamber. Between the underfloor catalyst and a front catalyst having a smaller capacity than that of the underfloor catalyst. A cylinder injection type internal combustion engine according to a thirteenth aspect of the present invention is the spark ignition type four-cycle internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, wherein the internal combustion engine has an ignition means in the combustion chamber. It is characterized by being configured as.
【0017】[0017]
【作用】上述の請求項1記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関では、運転状態判定手段が、内燃機関が所定の運転
状態にあることを判定すると、燃料噴射制御手段が、内
燃機関の膨張行程以降に燃料噴射弁を作動させて燃焼室
に追加燃料を噴射させる。したがって、追加燃料の多く
が未燃のまま排気系に送給され易い。In the in-cylinder injection type internal combustion engine of the present invention as set forth in claim 1, when the operating state determining means determines that the internal combustion engine is in a predetermined operating state, the fuel injection control means causes the internal combustion engine to operate. After the expansion stroke, the fuel injection valve is operated to inject additional fuel into the combustion chamber. Therefore, most of the additional fuel is easily sent to the exhaust system without being burned.
【0018】請求項2記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関では、該追加燃料の噴射が、機関の排気行程で行なわ
れるので、該追加燃料の多くは未燃のまま空気と混合し
て排気系に送給されることになる。請求項3記載の本発
明の筒内噴射型内燃機関では、該運転状態判定手段とし
ての活性状態判定手段が、該内燃機関の運転状態として
該内燃機関の排気系に装備された排気ガス浄化用触媒の
活性状態を判定する。該燃料噴射制御手段は、この活性
状態判定手段により触媒が不活性状態であることが判定
されると該追加燃料の噴射を行なう。In the cylinder injection type internal combustion engine according to the second aspect of the present invention, since the injection of the additional fuel is performed in the exhaust stroke of the engine, most of the additional fuel remains unburned and is mixed with air. It will be sent to the exhaust system. In an in-cylinder injection internal combustion engine according to the present invention as set forth in claim 3, the active state determining means as the operating state determining means is provided in an exhaust system of the internal combustion engine as an operating state of the internal combustion engine for exhaust gas purification. Determine the active state of the catalyst. The fuel injection control means injects the additional fuel when the active state determination means determines that the catalyst is in the inactive state.
【0019】この追加燃料噴射の多くは未燃のまま空気
と混合して排気系に送給され、排気系に装備された触媒
に供給されることになる。このような未燃燃料を含む混
合気が触媒により燃焼して、該触媒が昇温してその活性
が促進される。また、追加燃料は燃焼室での燃焼にはほ
とんど供されることなく該触媒に供給されるため、少な
い追加燃料で該触媒の活性を促進でき、追加燃料の燃焼
室での燃焼への悪影響が生じにくい。Most of this additional fuel injection is mixed with air in an unburned state and is sent to the exhaust system to be supplied to the catalyst installed in the exhaust system. The air-fuel mixture containing such unburned fuel is burned by the catalyst, and the temperature of the catalyst is raised to promote its activity. Further, since the additional fuel is supplied to the catalyst while being hardly supplied to the combustion in the combustion chamber, the activity of the catalyst can be promoted with a small amount of the additional fuel, and there is no adverse effect on the combustion of the additional fuel in the combustion chamber. Unlikely to occur.
【0020】請求項4記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関では、該活性状態判定手段により該触媒が活性状態で
あることが判定されたら、該燃料噴射制御手段が、上記
の追加燃料の噴射を終了するので、余計な追加燃料の噴
射が回避され、この分だけ燃料の消費が抑制される。請
求項5記載の本発明の筒内噴射型内燃機関では、該活性
状態判定手段が、触媒温度検出手段からの検出情報に基
づいて、該触媒の温度が設定値を越えた状態が設定時間
だけ経過したときに該触媒が活性状態であると判定する
が、触媒の活性は触媒の温度に依存するため、この判定
で触媒の活性が確実に把握される。In the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention as set forth in claim 4, when the active state determination means determines that the catalyst is in the active state, the fuel injection control means causes the additional fuel Since the injection is finished, the injection of extra fuel is avoided, and the fuel consumption is suppressed accordingly. In the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention according to claim 5, the state in which the temperature of the catalyst exceeds the set value based on the detection information from the catalyst temperature detection means is set for a set time. Although the catalyst is determined to be in the active state when the time has elapsed, the activity of the catalyst depends on the temperature of the catalyst, and therefore the activity of the catalyst is surely grasped by this determination.
【0021】請求項6記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関では、該活性状態判定手段が、冷却水温度検出手段か
らの検出情報に基づいて、冷却水温度が設定値以下のと
きには該触媒が不活性状態であると判定する。触媒の温
度は排気温度や機関の燃焼状態に依存し、少なくとも、
機関の温度が低い状況下では触媒の温度も高くはなく不
活性状態であるといえる。この機関の温度には、冷却水
温度の温度が対応するので、冷却水温度が設定値以下な
らば触媒が不活性状態であると判定することができる。According to the sixth aspect of the present invention, in the cylinder injection type internal combustion engine, the active state determination means determines the catalyst based on the detection information from the cooling water temperature detection means when the cooling water temperature is equal to or lower than the set value. Is determined to be inactive. The temperature of the catalyst depends on the exhaust temperature and the combustion state of the engine, and at least
When the engine temperature is low, the catalyst temperature is not high and it can be said that the catalyst is in an inactive state. Since the temperature of the engine corresponds to the temperature of the cooling water, if the cooling water temperature is equal to or lower than the set value, it can be determined that the catalyst is inactive.
【0022】請求項7記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関では、該活性状態判定手段が、該触媒の温度及び該内
燃機関の冷却水温度のうちの少なくともいずれかを検出
又は推定することにより該触媒の活性状態を判定する
が、触媒の温度に基づけば触媒の活性状態を確実に把握
でき、冷却水温度に基づけば触媒の活性状態を確実に推
定できる。In the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention as set forth in claim 7, the active state determination means detects or estimates at least one of the temperature of the catalyst and the cooling water temperature of the internal combustion engine. The active state of the catalyst is determined by the method, but the active state of the catalyst can be reliably grasped based on the temperature of the catalyst, and the active state of the catalyst can be reliably estimated based on the cooling water temperature.
【0023】請求項8記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関では、該燃料噴射制御手段が、一作動サイクル当たり
の追加燃料噴射量を、該触媒又は該内燃機関の温度状態
に応じて設定する。この追加燃料噴射は、該触媒を活性
化させるために行なうのもので、触媒を活性状態に応じ
た量だけ追加燃料噴射を行なえば、触媒を活性化できし
かも燃料噴射の無駄もない。触媒の活性状態は該触媒又
は該内燃機関の温度状態に対応するので、該触媒又は該
内燃機関の温度状態に応じて追加燃料噴射量を設定する
ことで、追加燃料噴射を過剰に行なうことなく、触媒の
活性化を実現できる。In the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention as set forth in claim 8, the fuel injection control means sets the additional fuel injection amount per operation cycle in accordance with the temperature state of the catalyst or the internal combustion engine. To do. This additional fuel injection is performed to activate the catalyst, and if the additional fuel injection is performed by an amount corresponding to the activated state of the catalyst, the catalyst can be activated and there is no waste of fuel injection. Since the active state of the catalyst corresponds to the temperature state of the catalyst or the internal combustion engine, by setting the additional fuel injection amount according to the temperature state of the catalyst or the internal combustion engine, additional fuel injection can be performed without excessive injection. Therefore, the activation of the catalyst can be realized.
【0024】請求項9記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関では、該燃料噴射制御手段が、該追加燃料噴射量を該
燃料噴射弁の開弁時間として設定し、該燃料噴射弁の開
弁時間を機関の回転速度の関数として設定するので、追
加燃料噴射を確実に該排気行程内で行なえるようにな
る。請求項10記載の本発明の筒内噴射型内燃機関で
は、複数の気筒のうちの排気ポートの開放時期が互いに
オーバラップする気筒については、各気筒にそなえられ
た該燃料噴射弁を同時に作動させるので、燃料噴射弁の
駆動動作にかかる制御を減少することができる。In the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention as defined in claim 9, the fuel injection control means sets the additional fuel injection amount as a valve opening time of the fuel injection valve and opens the fuel injection valve. Since the valve time is set as a function of the rotational speed of the engine, additional fuel injection can be reliably performed within the exhaust stroke. In the in-cylinder injection internal combustion engine of the present invention as set forth in claim 10, for the cylinders of the plurality of cylinders whose exhaust port opening timings overlap each other, the fuel injection valves provided in the respective cylinders are simultaneously operated. Therefore, the control related to the drive operation of the fuel injection valve can be reduced.
【0025】請求項11記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関では、該燃料噴射制御手段が、排気ポートの開放時
期が互いにオーバラップする気筒について該オーバラッ
プ期間からはみ出さないように作動時間が制限されるの
で、排気ポートの開放時期以外に燃料噴射弁が作動する
ような事態が回避される。請求項12記載の本発明の筒
内噴射型内燃機関では、床下触媒が車両の床下の空スペ
ースを利用して設置できるので、十分な容量の床下触媒
を設置することができる。また、フロント触媒は燃焼室
に近く又小型なので、燃料の追加噴射量を少なくしても
速やかに昇温させ活性化させることができ、このフロン
ト触媒の活性化に伴う昇温熱によって、この下流の床下
触媒の活性化が促進される。In the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention as set forth in claim 11, the fuel injection control means operates the operation time so that the cylinders in which the exhaust port opening timings overlap each other do not protrude from the overlap period. Is restricted, so that the situation where the fuel injection valve is activated except when the exhaust port is opened is avoided. In the cylinder injection type internal combustion engine according to the twelfth aspect of the present invention, since the underfloor catalyst can be installed by utilizing the empty space under the floor of the vehicle, the underfloor catalyst having a sufficient capacity can be installed. Further, since the front catalyst is close to the combustion chamber and is small in size, it can be quickly heated and activated even if the additional injection amount of fuel is reduced. Activation of the underfloor catalyst is promoted.
【0026】請求項13記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関では、筒内噴射のための燃料噴射弁と点火手段との
配置関係の設定に応じて、点火手段の付近のみに部分的
に十分な燃料を供給して安定した燃焼性を確保しなが
ら、燃焼室全体としてはリーンな空燃比状態とすること
によって燃料消費の少ない節約運転となるリーン運転を
実現できるが、このリーン運転に伴って排出ガス中のN
Ox量が増大する。このため、このような機関では、該
触媒としてリーンNOx触媒を設ける場合があり、かか
る場合には、このリーンNOx触媒の活性化により、エ
ンジンの運転状況がリーン運転であれば排気ガス中の有
害物質の触媒への吸収を行ないやすくなり、またリッチ
運転であれば触媒に吸収している有害物質の放出を行な
いやすくなる。According to the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention as set forth in claim 13, the fuel injection valve for the cylinder injection and the ignition means are partially set only in the vicinity of the ignition means in accordance with the setting of the positional relationship. Lean operation with less fuel consumption can be realized by setting a lean air-fuel ratio state for the entire combustion chamber while supplying sufficient fuel to ensure stable combustibility, but with this lean operation N in exhaust gas
The amount of Ox increases. Therefore, in such an engine, a lean NOx catalyst may be provided as the catalyst, and in such a case, activation of the lean NOx catalyst may cause harmful effects in the exhaust gas if the engine operating condition is lean operation. It becomes easy for the substance to be absorbed by the catalyst, and for rich operation, it becomes easy to release the harmful substance absorbed by the catalyst.
【0027】[0027]
【実施例】以下、図面により、本発明の実施例について
説明する。まず、図1〜図10を参照して本発明の第1
実施例としての筒内噴射型内燃機関について説明する。
本筒内噴射型内燃機関の構成は、図3に示すようになっ
ており、吸気,圧縮,膨張,排気の各行程を一作動サイ
クル中にそなえる内燃機関、即ち4サイクルエンジンで
あって、火花点火式で、且つ、気筒内で燃料を直接噴射
する筒内噴射エンジンとして構成されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, referring to FIG. 1 to FIG.
An in-cylinder injection type internal combustion engine will be described as an example.
The structure of the in-cylinder injection internal combustion engine is as shown in FIG. 3, and is an internal combustion engine having four strokes of intake, compression, expansion, and exhaust in one operation cycle, that is, a four-cycle engine. It is an ignition type and is configured as an in-cylinder injection engine that directly injects fuel in the cylinder.
【0028】燃焼室1には、吸気通路2および排気通路
3が連通しうるように接続されており、吸気通路2と燃
焼室1とは吸気弁4によって連通制御されるとともに、
排気通路3と燃焼室1とは排気弁5によって連通制御さ
れるようになっている。また、吸気通路2には、上流側
から順にエアクリーナ6およびスロットル弁7が設けら
れており、排気通路3には、その上流側から順に排気ガ
ス浄化用触媒としての排気ガス浄化用触媒コンバータ9
および図示しないマフラ (消音器)が設けられている。
なお、吸気通路2には、サージタンク2aが設けられて
いる。An intake passage 2 and an exhaust passage 3 are connected to the combustion chamber 1 so that they can communicate with each other, and the intake passage 2 and the combustion chamber 1 are controlled to communicate with each other by an intake valve 4.
The exhaust passage 3 and the combustion chamber 1 are controlled to communicate with each other by an exhaust valve 5. The intake passage 2 is provided with an air cleaner 6 and a throttle valve 7 in order from the upstream side, and the exhaust passage 3 is provided in order from the upstream side with an exhaust gas purifying catalytic converter 9 as an exhaust gas purifying catalyst.
And a muffler (silencer) not shown is provided.
The intake passage 2 is provided with a surge tank 2a.
【0029】また、スロットル弁7は図示しないアクセ
ルペダルの踏込み量に応じて開度が変わるようになって
いるほか、図示しないが、更にアイドルスピードコント
ロール用モータ(ISCモータ)によっても開閉駆動さ
れるようになっており、これによりアイドリング時にア
クセルペダルを踏まなくても、スロットル弁7の開度を
変えることができるようにもなっている。The opening of the throttle valve 7 changes according to the amount of depression of an accelerator pedal (not shown), and it is also opened / closed by an idle speed control motor (ISC motor) (not shown). As a result, the opening of the throttle valve 7 can be changed without pressing the accelerator pedal during idling.
【0030】インジェクタ(燃料噴射弁)8は気筒内の
燃焼室1へ向けて燃料を直接噴射すべく、その開口を燃
焼室1に臨ませるように、配置されている。また、当然
ながら、このインジェクタ8は各気筒毎に設けられてお
り、例えば本実施例のエンジンが直列4気筒エンジンで
あるとすると、インジェクタ8は4個設けられているこ
とになる。The injector (fuel injection valve) 8 is arranged so that its opening faces the combustion chamber 1 in order to directly inject the fuel toward the combustion chamber 1 in the cylinder. Further, as a matter of course, the injector 8 is provided for each cylinder. For example, if the engine of this embodiment is an in-line four-cylinder engine, then four injectors 8 are provided.
【0031】このような構成により、スロットル弁7の
開度に応じエアクリーナ6を通じて吸入された空気が吸
気弁4の開放により燃焼室1内に吸入され、この燃焼室
1内で、吸入された空気とインジェクタ8から直接噴射
された燃料とが混合され、燃焼室1内で点火プラグ35
を適宜のタイミングで点火させることにより、燃焼せし
められて、エンジントルクを発生させたのち、混合気
は、排ガスとして排気通路3へ排出され、触媒コンバー
タ(以下、単に触媒ともいう)9で排ガス中のCO,H
C,NOxの3つの有害成分を浄化されてから、マフラ
で消音されて大気側へ放出されるようになっている。With this structure, the air sucked through the air cleaner 6 in accordance with the opening degree of the throttle valve 7 is sucked into the combustion chamber 1 by opening the intake valve 4, and the air sucked in the combustion chamber 1 is taken. And the fuel directly injected from the injector 8 are mixed, and the spark plug 35 in the combustion chamber 1 is mixed.
After being ignited at an appropriate timing to be combusted to generate engine torque, the air-fuel mixture is discharged as exhaust gas to the exhaust passage 3, and the catalytic converter (hereinafter, also simply referred to as catalyst) 9 exhausts the exhaust gas. CO, H
After the three harmful components of C and NOx are purified, they are silenced by the muffler and released to the atmosphere side.
【0032】特に、本エンジンは、後述するように、空
燃比をリーンにしながら節約運転を行なえるエンジンで
あり、リーン運転時には、排出ガス中のNOx量が増大
するため、触媒9は、リーンNOx触媒9Aと三元触媒
9Bとを組み合わせたものになっている。ところで、本
エンジンについてさらに説明すると、このエンジンは、
吸気通路2から燃焼室1内に流入した吸気流が縦渦(逆
タンブル流)を形成するように構成され、燃焼室1内
で、吸気流がこのような縦渦流を形成するので、この縦
渦流を利用しながら例えば燃焼室1の頂部中央に配設さ
れた点火プラグ35の近傍のみに燃料を集めて、点火プ
ラグ35から離隔した部分では極めてリーンな空燃比状
態とすることができ、点火プラグ35の近傍のみを理論
空燃比とすることで、安定した燃焼を実現しながら、燃
料消費を抑制することができる。Particularly, as will be described later, this engine is an engine capable of performing a saving operation while making the air-fuel ratio lean, and during lean operation, the amount of NOx in the exhaust gas increases, so that the catalyst 9 operates lean NOx. It is a combination of the catalyst 9A and the three-way catalyst 9B. By the way, to explain this engine further, this engine
The intake flow that has flowed into the combustion chamber 1 from the intake passage 2 is configured to form a vertical vortex (reverse tumble flow), and in the combustion chamber 1, the intake flow forms such a vertical vortex flow. While utilizing the vortex flow, for example, the fuel can be collected only in the vicinity of the ignition plug 35 arranged at the center of the top of the combustion chamber 1, and an extremely lean air-fuel ratio state can be obtained in the portion separated from the ignition plug 35. By setting the stoichiometric air-fuel ratio only in the vicinity of the plug 35, it is possible to suppress the fuel consumption while realizing stable combustion.
【0033】特に、このエンジンは筒内噴射エンジンで
あるため、燃料噴射の時期に規制がなく、上述の燃料の
偏在状態を実現するのに最も適したタイミングで燃料噴
射を行なうことができる。この場合の最適な燃料噴射の
タイミングとしては、空気流動の弱い圧縮行程後期であ
ることが知られている。また、このエンジンから高出力
を得る場合には、燃焼室1内全体に理論空燃比の混合気
状態にさせて燃焼を行なえばよく、この際にも、燃料の
霧化及び気化が十分に行なわれるようなタイミングで燃
料噴射を行なうことで、効率よく高出力を得ることがで
きる。この場合の最適な燃料噴射のタイミングとして
は、吸気流を利用して燃料の霧化及び気化を促進できる
ように、吸気行程の初期又は前期には燃料噴射を終える
ように設定することが知られている。In particular, since this engine is a cylinder injection engine, there is no restriction on the timing of fuel injection, and fuel injection can be performed at the timing most suitable for realizing the above-mentioned uneven distribution of fuel. It is known that the optimum fuel injection timing in this case is in the latter stage of the compression stroke where the air flow is weak. Further, in order to obtain a high output from this engine, it suffices to burn the entire combustion chamber 1 with a stoichiometric air-fuel ratio, and also at this time, the fuel is sufficiently atomized and vaporized. By performing the fuel injection at such a timing as described above, it is possible to efficiently obtain a high output. The optimum fuel injection timing in this case is known to be set so that the fuel injection is ended in the early or early period of the intake stroke so that the atomization and vaporization of the fuel can be promoted by utilizing the intake flow. ing.
【0034】ところで、このエンジンを制御するため
に、種々のセンサが設けられている。まず吸気通路2側
には、そのエアクリーナ配設部分に、吸入空気量をカル
マン渦情報から検出するエアフローセンサ11,吸入空
気温度を検出する吸気温センサ12および大気圧を検出
する大気圧センサ13が設けられており、そのスロット
ル弁配設部分に、スロットル弁7の開度を検出するポテ
ンショメータ式のスロットルセンサ14,アイドリング
状態を検出するアイドルスイッチ15等が設けられてい
る。By the way, various sensors are provided to control the engine. First, on the side of the intake passage 2, an air flow sensor 11 for detecting the intake air amount from the Karman vortex information, an intake temperature sensor 12 for detecting the intake air temperature, and an atmospheric pressure sensor 13 for detecting the atmospheric pressure are provided in the portion where the air cleaner is provided. The throttle valve is provided with a potentiometer type throttle sensor 14 for detecting the opening of the throttle valve 7, an idle switch 15 for detecting an idling state, and the like.
【0035】また、排気通路3側には、触媒9の上流側
部分に、排ガス中の酸素濃度(O2濃度)を検出する酸
素濃度センサ17(以下、単にO2 センサ17という)
が設けられている。さらに、その他のセンサとして、エ
ンジン冷却水温を検出する水温センサ(冷却水温度検出
手段)19や図2に示すごとく、クランク角度を検出す
るクランク角センサ21(このクランク角センサ21は
エンジン回転数を検出する回転数センサも兼ねている)
および第1気筒(基準気筒)の上死点を検出するTDC
センサ(気筒判別センサ)22がそれぞれディストリビ
ュータに設けられている。On the exhaust passage 3 side, on the upstream side of the catalyst 9, an oxygen concentration sensor 17 (hereinafter, simply referred to as O 2 sensor 17) for detecting the oxygen concentration (O 2 concentration) in the exhaust gas.
Is provided. Further, as other sensors, a water temperature sensor (cooling water temperature detecting means) 19 for detecting the engine cooling water temperature and a crank angle sensor 21 for detecting a crank angle as shown in FIG. 2 (this crank angle sensor 21 indicates the engine speed). Also serves as a rotation speed sensor for detection)
And TDC for detecting the top dead center of the first cylinder (reference cylinder)
A sensor (cylinder discrimination sensor) 22 is provided in each distributor.
【0036】そして、これらのセンサからの検出信号
は、電子制御ユニット(ECU)23へ入力されるよう
になっている。なお、ECU23へは、アクセルペダル
の踏込量を検出するアクセルポジションセンサ24やバ
ッテリの電圧を検出するバッテリセンサ25からの電圧
信号や始動時を検出するクランキングスイッチ〔あるい
はイグニッションスイッチ(キースイッチ)〕20から
の信号も入力されるようになっている。The detection signals from these sensors are input to the electronic control unit (ECU) 23. The ECU 23 is provided with a cranking switch [or an ignition switch (key switch)] for detecting a voltage signal from the accelerator position sensor 24 for detecting the depression amount of the accelerator pedal, a battery sensor 25 for detecting the voltage of the battery, and a starting time. The signal from 20 is also input.
【0037】ところで、ECU23のハードウエア構成
は図2のようになるが、このECU23はその主要部と
してCPU27をそなえており、このCPU27へは、
吸気温センサ12,大気圧センサ13,スロットルセン
サ14,O2 センサ17,水温センサ19,アクセルポ
ジションセンサ24およびバッテリセンサ25からの検
出信号が入力インタフェイス28およびアナログ/デジ
タルコンバータ30を介して入力されるとともに、エア
フローセンサ11,クランク角センサ21,TDCセン
サ22,アイドルスイッチ15,クランキングスイッチ
20,イグニッションスイッチ等からの検出信号が入力
インタフェイス29を介して入力されようになってい
る。By the way, the hardware configuration of the ECU 23 is as shown in FIG. 2, and the ECU 23 has a CPU 27 as its main part.
Detection signals from the intake air temperature sensor 12, the atmospheric pressure sensor 13, the throttle sensor 14, the O 2 sensor 17, the water temperature sensor 19, the accelerator position sensor 24, and the battery sensor 25 are input via the input interface 28 and the analog / digital converter 30. At the same time, detection signals from the air flow sensor 11, the crank angle sensor 21, the TDC sensor 22, the idle switch 15, the cranking switch 20, the ignition switch and the like are input through the input interface 29.
【0038】さらに、CPU27は、バスラインを介し
て、プログラムデータや固定値データを記憶するROM
31,更新して順次書き替えられるRAM32,フリー
ランニングカウンタ48およびバッテリが接続されてい
る間はその記憶内容が保持されることによってバックア
ップされたバッテリバックアップRAM(図示せず)と
の間でデータの授受を行なうようになっている。Further, the CPU 27 is a ROM for storing program data and fixed value data via the bus line.
31, a RAM 32 that is updated and sequentially rewritten, a free running counter 48, and a battery backup RAM (not shown) that is backed up by holding the stored contents while the battery is connected. It is designed to give and receive.
【0039】なお、RAM32内データはイグニッショ
ンスイッチをオフすると消えてリセットされるようにな
っている。また、CPU27で演算結果に基づく燃料噴
射制御信号は、各気筒毎の(ここでは、4つの)噴射ド
ライバ(燃料噴射弁駆動手段)34を介して、インジェ
クタ8のソレノイド(インジェクタソレノイド)8a
(正確には、図4に示すようにインジェクタソレノイド
8a用のトランジスタ8b)へ出力されるようになって
いる。The data in the RAM 32 is erased and reset when the ignition switch is turned off. Further, the fuel injection control signal based on the calculation result in the CPU 27 is supplied to the solenoid (injector solenoid) 8a of the injector 8 via the injection driver (fuel injection valve driving means) 34 for each cylinder (here, four).
(To be precise, it is output to the transistor 8b for the injector solenoid 8a as shown in FIG. 4).
【0040】さらに、このECU23を詳細に示すと、
図4のようになる。すなわち、このECU23は、この
図4に示すように、CPU27,ROM31,RAM3
2および複数のポート46を有するマイクロコンピユー
タをそなえて構成されるとともに、気筒判別用外部レジ
スタ(フリップフロップ)47,フリーランニングカウ
ンタ48,レジスタ49〜52,比較器53〜56およ
びRSフリップフロップ57〜60等により構成されて
いる。Further, when the ECU 23 is shown in detail,
It becomes like FIG. That is, the ECU 23, as shown in FIG. 4, includes the CPU 27, the ROM 31, and the RAM 3
A cylinder computer having two and a plurality of ports 46 is provided, and an external cylinder discrimination register (flip-flop) 47, a free-running counter 48, registers 49 to 52, comparators 53 to 56, and RS flip-flops 57 to It is composed of 60 and the like.
【0041】また、エアフローセンサ11の出力信号は
CPU27の割込端子INT2に入力され、クランク角
センサ21からのクランク位相信号は入力インタフェイ
スとしての波形整形回路で矩形波に整形されてCPU2
7の割込端子INT1に入力される。さらに、気筒判別
センサ22からの気筒判別信号は入力インタフェイスと
しての波形整形回路で矩形波に整形されてレジスタ47
に入力され、吸気温センサ13,大気圧センサ13,O
2 センサ17,水温センサ19等からの信号は入力イン
タフェイスとしてのレベル調整回路で適当なレベルに調
整されてアナログ/デジタルコンバータ30によりアナ
ログ/デジタル変換されて、ポート46に入力されるよ
うになっている。Further, the output signal of the air flow sensor 11 is input to the interrupt terminal INT2 of the CPU 27, and the crank phase signal from the crank angle sensor 21 is shaped into a rectangular wave by a waveform shaping circuit as an input interface and is then sent to the CPU2.
7 is input to the interrupt terminal INT1. Further, the cylinder discriminating signal from the cylinder discriminating sensor 22 is shaped into a rectangular wave by a waveform shaping circuit as an input interface and is registered in the register 47.
Is input to the intake air temperature sensor 13, atmospheric pressure sensor 13, O
The signals from the 2 sensor 17, the water temperature sensor 19, etc. are adjusted to an appropriate level by a level adjusting circuit as an input interface, analog / digital converted by the analog / digital converter 30, and input to the port 46. ing.
【0042】また、インジェクタ8は弁体開閉用インジ
ェクタソレノイド8aへの直流電源(バッテリ)による
給電がスイッチングトランジスタ8bによりオンオフ制
御されて開閉するようになっている。今、燃料噴射制御
(空燃比制御)に着目すると、CPU27で演算された
燃料噴射用制御信号がドライバ34を介して出力され、
例えば4つのインジェクタ8を順次駆動させてゆくよう
になっている。Further, the injector 8 is adapted to be opened / closed by the switching transistor 8b controlling ON / OFF of power supply from the DC power source (battery) to the valve body injector solenoid 8a. Now, focusing on the fuel injection control (air-fuel ratio control), the fuel injection control signal calculated by the CPU 27 is output via the driver 34,
For example, four injectors 8 are sequentially driven.
【0043】そして、上述のような筒内噴射エンジンの
特徴から、このエンジンでは、燃料噴射の態様として、
リーン燃焼による運転(リーン運転)を実現するために
圧縮行程後期で燃料噴射を行なう後期噴射モードと、理
論空燃比燃焼による運転(理論空燃比運転)を実現する
ために吸気行程の初期又は前期には燃料噴射を終える前
期噴射モードとが設けられている。この理論空燃比運転
時には、供給すべき燃料量が多い場合には、排気行程の
後期又は終期から燃料噴射を始めて吸気行程の初期又は
前期にかけて燃料噴射を終える場合もある。Because of the characteristics of the cylinder injection engine as described above, this engine has the following fuel injection modes.
In order to realize lean combustion operation (lean operation), the latter-stage injection mode in which fuel is injected in the latter part of the compression stroke and the theoretical air-fuel ratio operation (theoretical air-fuel ratio operation) are realized at the beginning or the beginning of the intake stroke. Is provided with a first-term injection mode for finishing fuel injection. In this stoichiometric air-fuel ratio operation, when the amount of fuel to be supplied is large, fuel injection may start from the latter half or the latter half of the exhaust stroke, and may end in the early or the first half of the intake stroke.
【0044】また、特に、本内燃機関では、上述のよう
な通常の燃焼室内での燃焼のための燃料噴射の他に、触
媒9を活性化するために、追加燃料を噴射するようにな
っている。この追加燃料噴射は、未燃の燃料成分を含ん
だ混合気を触媒9に供給することにより、混合気中の未
燃燃料成分を触媒9により燃焼せしめて、触媒9の昇温
を行ない活性化しようとするものである。Further, in particular, in the present internal combustion engine, in addition to the fuel injection for combustion in the normal combustion chamber as described above, additional fuel is injected to activate the catalyst 9. There is. In this additional fuel injection, the air-fuel mixture containing the unburned fuel component is supplied to the catalyst 9, so that the unburned fuel component in the air-fuel mixture is burned by the catalyst 9 to raise the temperature of the catalyst 9 and activate it. Is what you are trying to do.
【0045】このため、追加燃料噴射は、触媒9が活性
していない場合(不活性時)において、図5に示すよう
に、各気筒の排気行程(具体的には、膨張行程末期から
排気行程の間)で行なわれ、触媒9が活性したら行なわ
ないようになっている。このような燃料噴射制御(イン
ジェクタ駆動制御)のために、CPU27には、噴射モ
ードの選択や燃料噴射量の設定を行なう燃料噴射制御手
段101が設けられている。Therefore, in the additional fuel injection, when the catalyst 9 is not activated (inactive), as shown in FIG. 5, the exhaust stroke of each cylinder (specifically, from the end of the expansion stroke to the exhaust stroke). Between) and not when the catalyst 9 is activated. For such fuel injection control (injector drive control), the CPU 27 is provided with a fuel injection control means 101 for selecting an injection mode and setting a fuel injection amount.
【0046】そして、燃料噴射制御手段101には、図
1に示すように、触媒9の不活性時に追加燃料噴射を行
なう機能(追加燃料噴射制御手段)102と通常運転時
の燃料噴射制御を行なう機能(通常燃料噴射制御手段)
103とがそなえられ、追加燃料噴射制御手段102
が、排気ガス浄化にかかる本筒内噴射型内燃機関の特徴
的な構成要素になっている。As shown in FIG. 1, the fuel injection control means 101 performs a function (additional fuel injection control means) 102 for performing additional fuel injection when the catalyst 9 is inactive and a fuel injection control during normal operation. Function (normal fuel injection control means)
And additional fuel injection control means 102.
Is a characteristic constituent element of the main cylinder injection type internal combustion engine for purifying exhaust gas.
【0047】追加燃料噴射制御手段102では、内燃機
関の運転状態、特に、触媒9の活性状態に基づいて制御
を行なうため、CPU27には、触媒9の活性状態を判
定する活性状態判定手段(運転状態判定手段)104が
設けられている。この活性状態判定手段104は、触媒
9の温度を検出する触媒温度センサ(触媒温度検出手
段)105及びエンジンの冷却水温を検出する水温セン
サ(冷却水温検出手段)19からの検出情報と、タイマ
106からのタイマカウント情報とに基づいて、触媒9
の活性状態を判定するようになっている。Since the additional fuel injection control means 102 performs control based on the operating state of the internal combustion engine, particularly the active state of the catalyst 9, the CPU 27 causes the CPU 27 to determine the active state determining means (operating state). State determination means) 104 is provided. The active state determination means 104 includes detection information from a catalyst temperature sensor (catalyst temperature detection means) 105 that detects the temperature of the catalyst 9 and a water temperature sensor (cooling water temperature detection means) 19 that detects the cooling water temperature of the engine, and a timer 106. Based on the timer count information from the catalyst 9
The active state of is determined.
【0048】特に、活性状態判定手段104には、触媒
が活性状態にあるか否かを判定する活性状態判定部10
4Aと、触媒が不活性状態にあるか否かを判定する不活
性状態判定部104Bとがそなえられている。活性状態
判定部104Aによる判定基準と不活性状態判定部10
4Bによる判定基準とは別個に設けられている。In particular, the activation state determination means 104 includes an activation state determination unit 10 for determining whether or not the catalyst is in the activation state.
4A and an inactive state determination unit 104B that determines whether or not the catalyst is in the inactive state. Criteria by the active state determination unit 104A and the inactive state determination unit 10
It is provided separately from the judgment standard by 4B.
【0049】不活性状態判定部104Bは、追加燃料噴
射による触媒9の活性化が必要であるかを判定するため
のもので、水温センサ19により検出されたエンジンの
冷却水温Tw が所定温度T0 以下なら触媒9が不活性状
態にあると判定する。活性状態判定部104Aは、追加
燃料噴射を行なった際に触媒9が十分に活性化されたか
否かを判定するためのもので、触媒温度センサ105に
より検出された触媒9の温度Temp.c/c が所定温度T1
を越えた状態(又は、所定時間t0 以上になった状態)
の継続時間tc/c が所定時間t0 以上になったら、触媒
9が活性状態にあると判定する。The inactive state judging section 104B is for judging whether the catalyst 9 needs to be activated by the additional fuel injection, and the engine cooling water temperature Tw detected by the water temperature sensor 19 is the predetermined temperature T 0. If it is below, it is determined that the catalyst 9 is in the inactive state. The active state determination unit 104A is for determining whether or not the catalyst 9 has been sufficiently activated when the additional fuel injection is performed, and the temperature Temp.c / of the catalyst 9 detected by the catalyst temperature sensor 105. c is the predetermined temperature T 1
State (or a state in which the time exceeds a predetermined time t 0 )
When the continuous time tc / c of is greater than or equal to the predetermined time t 0 , it is determined that the catalyst 9 is in the active state.
【0050】追加燃料噴射制御手段102では、追加燃
料噴射を開始及び終了を指令する機能(開始終了判定
部)102Aと、各サイクル内での追加燃料の噴射時間
を設定する機能(噴射時間設定部)102Bとがそなえ
られる。このうち開始終了判定部102Aでは、不活性
状態判定部104Bで触媒9が不活性状態にあると判定
されると追加燃料噴射を開始するように判定して、活性
状態判定部104Aで触媒9が活性状態にあると判定さ
れたら追加燃料噴射を終了するように判定する。The additional fuel injection control means 102 has a function (start / end determination unit) 102A for instructing the start and end of the additional fuel injection, and a function (injection time setting unit) for setting the injection time of the additional fuel in each cycle. ) 102B is provided. Of these, the start / end determination unit 102A determines to start additional fuel injection when the inactive state determination unit 104B determines that the catalyst 9 is in the inactive state, and the active state determination unit 104A determines that the catalyst 9 is inactive. When it is determined that the fuel cell is in the active state, it is determined that the additional fuel injection should be ended.
【0051】ところで、触媒9の活性状態は触媒温度T
emp c/c に基づいて判定することができるので、不活性
状態判定部104Bによる追加燃料噴射を開始すべきか
の判定である不活性状態の判定については、活性状態の
判定と同様に触媒温度Tempc/c に基づいて行なうよう
にしてもよい。また、冷却水温Tw は触媒温度Temp c/
c にほぼ対応するので、不活性状態判定部104Bによ
る不活性状態の判定とともに、活性状態判定部104A
による活性状態の判定にもこの冷却水温Tw を用いるよ
うにしてもよい。つまり、冷却水温Tw が高まるのは、
エンジンの始動後に十分に燃焼が行なわれてからであ
り、十分に燃焼が行なわれれば高温な排気ガスにより触
媒温度Temp c/c も十分に上昇する。逆に、冷却水温T
w が低ければ、エンジン始動後にまだ十分に燃焼が行な
われていない状態であり、排気ガスによる触媒温度Tem
p c/c の上昇もまだ十分でないと判定することもできる
からである。By the way, the active state of the catalyst 9 is the catalyst temperature T.
Since the determination can be made based on emp c / c, the inactive state determination, which is the determination of whether to start additional fuel injection by the inactive state determination unit 104B, is similar to the determination of the active state, that is, the catalyst temperature Tempc You may make it based on / c. Further, the cooling water temperature Tw is the catalyst temperature Temp c /
Since it substantially corresponds to c, the inactive state determining unit 104B determines the inactive state and the active state determining unit 104A
The cooling water temperature Tw may also be used for the determination of the active state by. That is, the cooling water temperature Tw increases
This is after the combustion is sufficiently performed after the engine is started, and if the combustion is sufficiently performed, the catalyst temperature Temp c / c is also sufficiently increased by the high temperature exhaust gas. On the contrary, the cooling water temperature T
If w is low, it means that combustion has not been sufficiently performed after the engine is started, and the catalyst temperature Tem due to exhaust gas is Tem.
This is because it can be determined that the rise in pc / c is not yet sufficient.
【0052】なお、本実施例で、不活性状態の判定につ
いては冷却水温Tw に基づいているが、これは、触媒温
度センサ105の検出範囲が触媒9の活性域の近傍とな
っていて、この活性域近傍よりも低い温度領域について
は、冷却水温Tw を用いて判定するほうが適しているた
めである。もちろん、触媒温度センサ105の検出範囲
が触媒9の活性域近傍よりも低い温度領域まで含むよう
に設定されていれば上述のように、不活性状態の判定も
触媒温度Temp c/c に基づくことができる。In this embodiment, the determination of the inactive state is based on the cooling water temperature Tw, but this is because the detection range of the catalyst temperature sensor 105 is near the active region of the catalyst 9. This is because it is more suitable to make a determination using the cooling water temperature Tw for the temperature region lower than the vicinity of the active region. Of course, if the detection range of the catalyst temperature sensor 105 is set to include a temperature region lower than the vicinity of the active region of the catalyst 9, the determination of the inactive state is based on the catalyst temperature Temp c / c as described above. You can
【0053】また、追加燃料噴射の終了条件となる活性
状態の判定は、触媒温度Temp c/cが所定温度T1 以上
になった状態が所定時間t0 以上継続することになって
いるが、このように継続時間t0 を用いて判定している
のは、触媒9が確実に活性したところで追加燃料噴射を
終了するようにしたいためである。追加燃料噴射の開始
判定後は終了判定までは追加燃料噴射を継続するが、こ
の追加燃料の噴射は、前述のように、各気筒の排気行程
(図5参照)で行なわれる。このときの追加燃料の噴射
時間texは、噴射時間設定部102Bで設定されるが、
この噴射時間設定部102Bでは、触媒9の温度Temp.
c/c 及びエンジン回転数(エンジン回転速度)Neに応
じて設定するようになっている。例えば図6に示すよう
に、触媒温度Temp.c/c が高いほど噴射時間texは短く
なり、また、エンジン回転数Neが高いほど噴射時間t
exは短くなるように設定される。Further, the determination of the active state which is the condition for ending the additional fuel injection is such that the state in which the catalyst temperature Temp c / c becomes equal to or higher than the predetermined temperature T 1 continues for the predetermined time t 0 or more. The determination is made using the duration time t 0 in this way because it is desired to end the additional fuel injection when the catalyst 9 is surely activated. After the start determination of the additional fuel injection, the additional fuel injection is continued until the end determination, but this additional fuel injection is performed in the exhaust stroke of each cylinder (see FIG. 5) as described above. The injection time t ex of the additional fuel at this time is set by the injection time setting unit 102B,
In this injection time setting unit 102B, the temperature Temp.
It is set according to c / c and the engine speed (engine speed) Ne. For example, as shown in FIG. 6, the injection time t ex becomes shorter as the catalyst temperature Temp.c / c becomes higher, and the injection time t becomes higher as the engine speed Ne becomes higher.
ex is set to be short.
【0054】これは、触媒温度Temp.c/c が低いほど触
媒9の活性化が必要であるため追加燃料をより多く噴射
して触媒9の活性化を促進し、逆に、触媒温度Temp.c/
c が高いほど触媒9の活性化が不要になってくるため、
追加燃料の噴射を減少させようとするものである。ま
た、エンジン回転数Neが高いほど、一作動サイクルに
要する時間が短くなるため、一作動サイクルにおける排
気行程も短くなり、排気行程内において燃料噴射を行な
える時間も短くなる。したがって、エンジン回転数Ne
が高いほど追加燃料の噴射時間を短くしているのであ
る。This is because the lower the catalyst temperature Temp.c / c is, the more the catalyst 9 needs to be activated. Therefore, the additional fuel is injected more to promote the activation of the catalyst 9, and conversely, the catalyst temperature Temp.c. c /
The higher the c, the more unnecessary the activation of the catalyst 9, so
It is intended to reduce the injection of additional fuel. Also, the higher the engine speed Ne, the shorter the time required for one operation cycle, and therefore the shorter the exhaust stroke in one operation cycle and the shorter the time during which fuel injection can be performed within the exhaust stroke. Therefore, the engine speed Ne
Is higher, the injection time of additional fuel is shorter.
【0055】このような追加燃料噴射は、図5に示すよ
うに、通常の燃料噴射とは別個に行なわれる。ところ
で、通常燃料噴射制御手段103における燃料噴射制御
を説明すると、この通常運転時制御手段103では、噴
射モードは、エンジン回転数(回転速度)Neやアクセ
ルペダル踏込量θACC に基づいてエンジンの目標出力ト
ルクTを設定して、エンジン回転数Neやこの目標出力
トルクTに応じて、前期噴射モードと後期噴射モードと
のいずれかのモードを選択的に設定する。例えばエンジ
ン回転数Neが低くて目標トルクTも低い領域では後期
噴射モードとし、エンジン回転数Ne及び目標トルクT
のいずれかが低くなければ前期噴射モードとする。Such additional fuel injection is carried out separately from the normal fuel injection, as shown in FIG. By the way, the fuel injection control in the normal fuel injection control means 103 will be explained. In the normal operation time control means 103, the injection mode is based on the engine speed (rotation speed) Ne and the accelerator pedal depression amount θ ACC. The output torque T is set, and one of the early injection mode and the late injection mode is selectively set according to the engine speed Ne and the target output torque T. For example, in a region where the engine speed Ne is low and the target torque T is low, the late injection mode is set, and the engine speed Ne and the target torque T are set.
If either of the above is not low, the previous period injection mode is set.
【0056】燃料噴射量については、燃料噴射時間(イ
ンジェクタの駆動時間であって、実際の制御の上ではイ
ンジェクタ駆動パルス幅という)tAUとして設定される
が、前期噴射モードの場合も後期噴射モードの場合も、
機関負荷(1ストローク当たりの吸入空気量)Q/Ne
と目標とする空燃比(A/F、以下AFとする)等に基
づいて、まず、次式によって基本駆動時間tp が算出さ
れる。The fuel injection amount is set as the fuel injection time (the injector drive time, which is called the injector drive pulse width in actual control) t AU , but the latter injection mode is also used in the early injection mode. In the case of
Engine load (intake air amount per stroke) Q / Ne
Based on the target air-fuel ratio (A / F, hereinafter referred to as AF) and the like, first, the basic drive time t p is calculated by the following equation.
【0057】tp =(Q/Ne)×(1/AF)×(α
AIR /αFUEL)×(1/GINJ ) なお、機関負荷Q/Neは1ストローク当たりの吸入空
気量であり、エアフローセンサ11で検出された吸入空
気量Qをエンジン回転数センサ(クランク角センサ)2
1で検出されたエンジン回転数Neで除算することで求
められる。また、αAIR は空気密度、αFUELは燃料密
度、GINJ はインジェクタゲインである。T p = (Q / Ne) × (1 / AF) × (α
AIR / α FUEL ) × (1 / G INJ ) Note that the engine load Q / Ne is the intake air amount per stroke, and the intake air amount Q detected by the air flow sensor 11 is used as the engine speed sensor (crank angle sensor). ) 2
It is obtained by dividing by the engine speed Ne detected in 1. Further, α AIR is the air density, α FUEL is the fuel density, and G INJ is the injector gain.
【0058】そして、燃料噴射時間tAUは、次式で算出
される。 tAU=tp ×K+tD なお、Kは各種の燃料補正係数であり、この燃料補正係
数Kは、水温センサ19で検出されたエンジン冷却水
温,吸気温センサ12で検出された吸気温,大気圧セン
サ13で検出された大気圧等に応じて設定される。ま
た、tD はインジェクタ無駄時間(デッドタイム)であ
る。The fuel injection time t AU is calculated by the following equation. t AU = t p × K + t D where K is various fuel correction coefficients, which are the engine cooling water temperature detected by the water temperature sensor 19, the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor 12, and the large value. It is set according to the atmospheric pressure or the like detected by the atmospheric pressure sensor 13. Further, t D is an injector dead time.
【0059】本発明の第1実施例としてのエンジンの排
気ガス浄化装置は、上述のように構成されているので、
例えば図7に示すように、通常燃料噴射制御及び追加燃
料噴射(排気行程燃料噴射)の判定が行なわれる。図7
に示すルーチンは、一定のクランク角毎に実行される
が、まず、通常の燃料噴射のために、ステップA10〜
A30の処理を行なう。つまり、ステップA10で、エ
アフローセンサ11,回転数センサ21で検出された吸
入空気量Q,エンジン回転数Neから、機関負荷Q/N
e(即ち、1ストローク当たりの吸入空気量)を計算す
る。次に、ステップA20で、上式に示すように、この
機関負荷Q/Neに基づいて、基本駆動時間tp を計算
する。さらに、ステップA30で、基本駆動時間tp に
各種の燃料補正係数Kの乗算等を行なって燃料噴射時間
tAUを算出する。Since the engine exhaust gas purifying apparatus as the first embodiment of the present invention is constructed as described above,
For example, as shown in FIG. 7, normal fuel injection control and additional fuel injection (exhaust stroke fuel injection) determination are performed. Figure 7
The routine shown in is executed every fixed crank angle, but first, for normal fuel injection, steps A10 to A10 are performed.
The process of A30 is performed. That is, in step A10, the engine load Q / N is calculated based on the intake air amount Q detected by the air flow sensor 11 and the rotation speed sensor 21 and the engine rotation speed Ne.
e (that is, the intake air amount per stroke) is calculated. Next, in step A20, the basic drive time t p is calculated based on the engine load Q / Ne as shown in the above equation. Further, in step A30, the fuel injection time t AU is calculated by multiplying the basic drive time t p by various fuel correction coefficients K and the like.
【0060】そして、ステップA40で、水温センサ1
9で検出されたエンジンの冷却水温Tw が所定温度T0
以下か否かを判定する。ここで、冷却水温Tw が所定温
度T 0 以下なら、ステップA50で、触媒活性化フラグ
Fが1か否かを判定する。この触媒活性化フラグFは触
媒活性化のための追加燃料噴射を行なうべき場合に1と
なり、追加燃料噴射を行なう必要のない場合に0とな
り、また、初期設定時には1にセットされる。Then, in step A40, the water temperature sensor 1
The engine cooling water temperature Tw detected in 9 is the predetermined temperature T0
It is determined whether or not the following. Here, the cooling water temperature Tw is a predetermined temperature.
Degree T 0If the following, in step A50, the catalyst activation flag
It is determined whether F is 1. This catalyst activation flag F is touched.
1 if additional fuel injection for medium activation should be performed
Becomes 0 when no additional fuel injection is required.
In addition, it is set to 1 at the time of initial setting.
【0061】通常は、フラグFは1なので、ステップA
50からステップA60へ進んで、後述する排気行程燃
料噴射制御(即ち、追加燃料噴射制御)を行なう。ま
た、冷却水温Tw が所定温度T0 以下でないならば、触
媒9が不活性状態にはないので、排気行程燃料噴射制御
(追加燃料噴射制御)は行なわない。排気行程燃料噴射
制御(追加燃料噴射制御)は、図8に示すように行なわ
れる。つまり、まず、ステップB10で、追加燃料の噴
射時間texを設定する。この追加燃料噴射時間texは、
例えば図6に示すように触媒9の温度Temp.c/c 及びエ
ンジン回転数Neに応じて設定される。ついで、ステッ
プB20に進んで、触媒温度センサ105で検出された
触媒温度Temp.c/c が閾値T1 以上であるか否かを判定
して、触媒温度Temp.c/c が閾値T1 以上でなければ、
ステップB30でタイマをリセットして、ステップB4
0で、排気行程燃料噴射(追加燃料噴射)を実行する。
この追加燃料噴射は、図5に示すように、排気行程にお
いて、ステップB10で設定された追加燃料噴射時間t
exだけ実行される。Normally, since the flag F is 1, step A
The routine proceeds from 50 to step A60, where exhaust stroke fuel injection control (that is, additional fuel injection control) described later is performed. If the cooling water temperature Tw is not lower than or equal to the predetermined temperature T 0 , the catalyst 9 is not in the inactive state, so the exhaust stroke fuel injection control (additional fuel injection control) is not performed. The exhaust stroke fuel injection control (additional fuel injection control) is performed as shown in FIG. That is, first, in step B10, the injection time t ex of the additional fuel is set. This additional fuel injection time t ex is
For example, as shown in FIG. 6, it is set according to the temperature Temp.c / c of the catalyst 9 and the engine speed Ne. Next, in step B20, it is determined whether the catalyst temperature Temp.c / c detected by the catalyst temperature sensor 105 is equal to or higher than the threshold value T 1 , and the catalyst temperature Temp.c / c is equal to or higher than the threshold value T 1. Otherwise,
The timer is reset in step B30, and then step B4
At 0, the exhaust stroke fuel injection (additional fuel injection) is executed.
As shown in FIG. 5, the additional fuel injection is performed by the additional fuel injection time t set in step B10 in the exhaust stroke.
Only ex is executed.
【0062】そして、排気行程での追加燃料噴射によ
り、未燃の燃料成分を含んだ混合気が触媒9に供給され
て、この触媒9によって燃焼する。これにより、触媒9
が次第に昇温していき、触媒温度Temp.c/c が閾値T1
以上になると、ステップB20からステップB50に進
んで、タイマカウントを開始する。ついで、ステップB
60でタイマカウントの値tc/c が閾値t0 未満か否か
を判定する。By the additional fuel injection in the exhaust stroke, the air-fuel mixture containing unburned fuel components is supplied to the catalyst 9 and burned by the catalyst 9. As a result, the catalyst 9
Gradually increases, and the catalyst temperature Temp.c / c becomes the threshold value T 1
When the above is reached, the process proceeds from step B20 to step B50 to start the timer count. Then, step B
At 60, it is determined whether the value tc / c of the timer count is less than the threshold value t 0 .
【0063】タイマカウントの開始直後は、タイマカウ
ント値tc/c は閾値t0 未満なので、ステップB60か
らステップB40に進んで、排気行程燃料噴射(追加燃
料噴射)を実行する。一方、タイマカウントが進んで、
タイマカウント値tc/c は閾値t0 以上になると、ステ
ップB60からステップB70に進んで、フラグFを0
にセットして、排気行程燃料噴射(追加燃料噴射)を終
了する。Immediately after the timer count is started, the timer count value tc / c is less than the threshold value t 0 , so the routine proceeds from step B60 to step B40, where the exhaust stroke fuel injection (additional fuel injection) is executed. On the other hand, as the timer count advances,
When the timer count value tc / c becomes equal to or greater than the threshold value t 0 , the process proceeds from step B60 to step B70, and the flag F is set to 0.
To complete the exhaust stroke fuel injection (additional fuel injection).
【0064】このように、ステップB70でフラグFが
0にセットされると、前述の図7のステップA80でフ
ラグFが1にセットされるまでは、即ち、冷却水温Tw
が一旦所定温度T0 を越えるまでは、図7のステップA
50の判定によって、ステップA60の排気行程燃料噴
射(追加燃料噴射)は行なわれない。勿論、冷却水温T
w が所定温度T0 を越えていれば、ステップA40の判
定により、排気行程燃料噴射(追加燃料噴射)は行なわ
れない。Thus, when the flag F is set to 0 in step B70, the cooling water temperature Tw is set until the flag F is set to 1 in step A80 of FIG.
Until the temperature exceeds the predetermined temperature T 0 , step A in FIG.
According to the determination of 50, the exhaust stroke fuel injection (additional fuel injection) in step A60 is not performed. Of course, the cooling water temperature T
If w exceeds the predetermined temperature T 0 , the exhaust stroke fuel injection (additional fuel injection) is not performed according to the determination in step A40.
【0065】このようにして、例えば始動時にエンジン
の温度が低い場合には、触媒9の温度Temp.c/c が閾値
T1 以上の状態が所定時間t0 以上継続するまでは、排
気行程燃料噴射(追加燃料噴射)が実行されて、触媒9
の昇温が行なわれるので、エンジン始動後に速やか且つ
確実に、触媒9が昇温して活性化するようになる。この
ため、エンジン始動後速やかに、触媒9による排気ガス
の浄化、即ち、排気ガス中の有害成分(HC,CO,N
Ox)の排出量の抑制を行なうことができるようにな
る。In this way, for example, when the engine temperature is low at the time of starting, the exhaust stroke fuel is kept until the temperature Temp.c / c of the catalyst 9 is equal to or higher than the threshold value T 1 for a predetermined time t 0 or more. When the injection (additional fuel injection) is performed, the catalyst 9
Since the temperature is raised, the catalyst 9 is quickly and surely heated and activated after the engine is started. Therefore, immediately after the engine is started, the exhaust gas is purified by the catalyst 9, that is, harmful components (HC, CO, N in the exhaust gas are removed.
It becomes possible to suppress the emission amount of Ox).
【0066】また、装置に触媒加熱用のヒータ等のハー
ド構成を追加することなく触媒9の昇温を行なえるの
で、コスト増を抑制しながら触媒9の活性化を実現でき
る。さらに、追加燃料噴射が排気行程で行なわれるの
で、追加燃料は燃焼室での燃焼にはほとんど供されるこ
となく未燃の状態で排気ガスとともに触媒9にほぼ直接
的に供給されるため、少ない追加燃料で触媒9の活性を
促進できる。排気行程では、燃焼室1で燃焼した後の高
温な排気ガスが流出するので、この高温な排気ガスとと
もに触媒9に供給された追加燃料は触媒9によって速や
かに燃焼して熱を発生するため、触媒9の活性をより積
極的に促進できる。Further, since the temperature of the catalyst 9 can be raised without adding a hardware structure such as a heater for heating the catalyst to the apparatus, the activation of the catalyst 9 can be realized while suppressing the cost increase. Further, since the additional fuel injection is performed in the exhaust stroke, the additional fuel is scarcely supplied to the catalyst 9 together with the exhaust gas in an unburned state without being used for combustion in the combustion chamber. The additional fuel can promote the activity of the catalyst 9. In the exhaust stroke, the high-temperature exhaust gas after burning in the combustion chamber 1 flows out, so that the additional fuel supplied to the catalyst 9 together with this high-temperature exhaust gas is rapidly burned by the catalyst 9 to generate heat. The activity of the catalyst 9 can be promoted more actively.
【0067】また、排気行程による噴射は、特に、排気
行程の末期付近にさしかからなければ、通常の燃焼室で
の燃焼への悪影響が生じにくいため、追加燃料噴射を行
なっている場合であっても、通常の燃料噴射(即ち、排
気行程の末期から吸気行程での燃料噴射)の制御につい
ては、追加燃料噴射を行なっている場合であっても行な
っていない場合であっても、同様に行なうことができ
る。In addition, the injection in the exhaust stroke is the case where the additional fuel injection is performed because the adverse effect on the combustion in the normal combustion chamber is unlikely to occur unless it is performed near the end of the exhaust stroke. However, the control of the normal fuel injection (that is, the fuel injection in the intake stroke from the end of the exhaust stroke) is the same whether the additional fuel injection is performed or not. Can be done.
【0068】そして、追加燃料噴射の噴射量は、図6に
示すように、触媒温度Temp.c/c が高いほど噴射時間t
exは短くなり、また、エンジン回転数Neが高いほど噴
射時間texは短くなるように設定されるので、必要に応
じた追加燃料噴射が実現し、追加燃料噴射の無駄がな
く、触媒9の活性化も速やかに行なえる。また、エンジ
ン回転数Neが高いほど追加燃料の噴射時間を短くする
ことで、各燃焼サイクルにおける排気行程内でのみこの
追加燃料噴射を行なうことができ、上述のような排気行
程内で追加燃料噴射を行なうことによる利点を確実に得
ることができる。As shown in FIG. 6, the injection amount of the additional fuel injection increases as the catalyst temperature Temp.c / c increases.
Since ex becomes shorter and the injection time t ex becomes shorter as the engine speed Ne becomes higher, additional fuel injection can be realized as needed, and there is no waste of additional fuel injection, and catalyst 9 It can be activated quickly. Further, the injection time of the additional fuel is shortened as the engine speed Ne is higher, so that the additional fuel injection can be performed only within the exhaust stroke in each combustion cycle, and the additional fuel injection is performed within the exhaust stroke as described above. It is possible to surely obtain the advantage of performing.
【0069】さらに、触媒9が所定温度T1 まで確実に
昇温したら、この追加燃料噴射が終了するので、触媒9
の昇温にかかる燃料消費の増加も抑制される。また、触
媒9にそなえられたリーンNOx触媒については、この
他に、次のような効果も期待できる。つまり、リーンN
Ox触媒は、流入排気ガスの空燃比がリーンの時にNO
x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吸収剤をそなえ、NOx
吸収剤のNOx吸収量が増加したら、リーン運転(空燃
比がリーン状態での運転)中にもリッチ運転(空燃比が
リッチ状態での運転)に切り替えて吸収したNOxを放
出する必要がある。このように、リーン運転の途中でリ
ッチ運転に切り替えると、ドライバに違和感を与えるお
それがある。Further, when the temperature of the catalyst 9 is surely raised to the predetermined temperature T 1 , this additional fuel injection is completed, so the catalyst 9
The increase in fuel consumption due to the temperature rise of is also suppressed. In addition to the lean NOx catalyst provided in the catalyst 9, the following effects can be expected. In other words, lean N
The Ox catalyst is NO when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean.
NOx absorbent that absorbs x and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases,
When the NOx absorption amount of the absorbent increases, it is necessary to switch to the rich operation (operation with the air-fuel ratio rich) during the lean operation (operation with the air-fuel ratio lean) to release the absorbed NOx. In this way, if the rich operation is switched during the lean operation, the driver may feel uncomfortable.
【0070】これに対して、本内燃機関では、通常の燃
焼のための燃料噴射に影響しないように、排気行程内で
追加燃料噴射を行なうため、例えばリーン運転を続行し
ながら追加燃料噴射によるNOxを放出を行なうことが
でき、ドライバに違和感を与えないでリーンNOx触媒
の再生(NOxの放出)を行なうことができる。また、
NOx吸収剤には、燃料や機関の潤滑油内に含まれたイ
オウが含まれているため排気ガス中にも硫酸塩等のイオ
ウ分が含まれ、このイオウ分もNOxとともにNOx吸
収剤に吸収されて、この吸収されたイオウ分は、NOx
吸収剤への流入排気ガスの空燃比を単にリッチにしても
NOx吸収剤から放出されず、NOx吸収剤を加熱する
ことで分解しNOx吸収剤から放出される。On the other hand, in the present internal combustion engine, the additional fuel injection is performed within the exhaust stroke so as not to affect the fuel injection for normal combustion. Therefore, for example, NOx due to the additional fuel injection is continued while continuing lean operation. Can be released, and regeneration of the lean NOx catalyst (release of NOx) can be performed without making the driver feel uncomfortable. Also,
Since the NOx absorbent contains sulfur contained in the fuel and the lubricating oil of the engine, the exhaust gas also contains sulfur such as sulfate, and this sulfur is also absorbed by the NOx absorbent together with NOx. The absorbed sulfur content is NOx.
Even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent is simply made rich, it is not released from the NOx absorbent, but is decomposed by heating the NOx absorbent and released from the NOx absorbent.
【0071】しかし、この段階では、イオウ分は例えば
酸化イオウSO3 といった有害な状態なので、これを、
無害な状態にした上で放出するようにしたい。このよう
な有害なイオウ分(例えば酸化イオウSO3 )は排気ガ
ス中の未燃のHCやCOによって直ちに酸化して、無害
な状態となるので、NOx吸収剤を加熱した状態でリッ
チ運転又はストイキオ運転を行なうと、NOx吸収剤に
吸収されたイオウ分は無害な状態となってNOx吸収剤
から放出される。However, at this stage, the sulfur content is in a harmful state such as sulfur oxide SO 3 , so
I want to release it after making it harmless. Such harmful sulfur content (for example, sulfur oxide SO 3 ) is immediately oxidized by unburned HC and CO in the exhaust gas and becomes harmless, so that the NOx absorbent is heated in a rich operation or stoichiometric state. During operation, the sulfur content absorbed by the NOx absorbent becomes harmless and is released from the NOx absorbent.
【0072】本内燃機関では、排気行程内で追加燃料噴
射を行なうことで、リーンNOx触媒の温度をこのイオ
ウ分の分解する温度領域に制御して、更に、排気ガス中
に未燃成分を与えるようにすることができ、所要の追加
燃料噴射の制御により、リーンNOx触媒の再生(イオ
ウ分の放出)を行なうことができるのである。なお、触
媒9の活性化の判定を触媒温度Temp c/c に基づいて行
なう場合には、燃料噴射制御は、図9に示すように行な
われる。In this internal combustion engine, the additional fuel injection is performed within the exhaust stroke to control the temperature of the lean NOx catalyst within the temperature range in which this sulfur component is decomposed, and further to give unburned components to the exhaust gas. The lean NOx catalyst can be regenerated (release of sulfur content) by controlling the required additional fuel injection. When the activation of the catalyst 9 is determined based on the catalyst temperature Temp c / c, the fuel injection control is performed as shown in FIG.
【0073】実施例の制御との相違は、ステップA42
であり、ステップA42では、触媒温度センサ105で
検出された触媒温度Temp.c/c が所定温度T00以下か否
かを判定する。触媒温度Temp.c/c が所定温度T00以下
なら、フラグF=1 の条件下で、排気行程での追加燃料
噴射を行ない。触媒温度Temp.c/c が所定温度T00以下
でないなら、排気行程での追加燃料噴射は行なわない。The difference from the control of the embodiment is step A42.
, And the step A42, the catalyst temperature Temp.c / c detected by the catalyst temperature sensor 105 determines whether a predetermined temperature T 00 less. If the catalyst temperature Temp.c / c is the predetermined temperature T 00 or less, under the conditions of the flag F = 1, performs additional fuel injection in the exhaust stroke. If the catalyst temperature Temp.c / c is not less than the predetermined temperature T 00, it does not perform the additional fuel injection in the exhaust stroke.
【0074】また、触媒9の活性化の判定を触媒温度T
emp c/c に基づいて行なう場合には、燃料噴射制御は、
図9に示すように行なわれる。第1実施例の制御(図
7)との相違は、触媒9の不活性化の判定(ステップA
42)であり、ステップA42では、触媒温度センサ1
05で検出された触媒温度Temp.c/c が所定温度T00以
下か否かを判定する。The activation of the catalyst 9 is judged by the catalyst temperature T.
When performing based on emp c / c, fuel injection control is
This is performed as shown in FIG. The difference from the control of the first embodiment (FIG. 7) is that the deactivation of the catalyst 9 is determined (step A).
42), and in step A42, the catalyst temperature sensor 1
It is determined whether the catalyst temperature Temp.c / c detected in 05 is less than or equal to a predetermined temperature T 00 .
【0075】触媒温度Temp.c/c が所定温度T00以下な
ら、フラグF=1 の条件下で排気行程での追加燃料噴射
制御ルーチン(図8)を行ない。触媒温度Temp.c/c が
所定温度T00以下でないなら、排気行程での追加燃料噴
射ルーチンは行なわない。なお、この判定閾値T00は、
図8のステップB20により用いられる活性化判定閾値
T1 よりも低い値に設定する。If the catalyst temperature Temp.c / c is lower than the predetermined temperature T 00 , the additional fuel injection control routine (FIG. 8) in the exhaust stroke is executed under the condition of the flag F = 1. If the catalyst temperature Temp.c / c is not less than the predetermined temperature T 00, it does not perform the additional fuel injection routine in the exhaust stroke. The determination threshold T 00 is
It is set to a value lower than the activation determination threshold T 1 used in step B20 of FIG.
【0076】そして、不活性状態判定部104Bによる
不活性状態の判定も活性状態判定部104Aによる活性
状態の判定も、いずれも冷却水温Tw に基づいて行なう
場合には、追加燃料噴射制御は、図10に示すように行
なわれる。第1実施例の制御(図8)との相違は、触媒
9の活性化の判定(ステップB22)であり、ステップ
B22では、水温センサ19で検出されたエンジンの冷
却水温Twが所定温度T11以上か否かを判定する。When both the inactive state determination by the inactive state determination unit 104B and the active state determination by the active state determination unit 104A are performed based on the cooling water temperature Tw, the additional fuel injection control is performed as shown in FIG. It is performed as shown in FIG. The difference from the control of the first embodiment (FIG. 8) is the determination of activation of the catalyst 9 (step B22). In step B22, the engine cooling water temperature Tw detected by the water temperature sensor 19 is the predetermined temperature T 11. It is determined whether or not the above.
【0077】冷却水温Twが所定温度T11以上でないな
ら、排気行程での追加燃料噴射を行ない。冷却水温Tw
が所定温度T11以上なら、タイマカウントtc/c が所要
時間のカウントを終了した上で、排気行程での追加燃料
噴射を終了する。次に、第2実施例について説明する
と、この実施例にかかる内燃機関(エンジン)は、12
気筒をそなえており、例えばV型12気筒エンジンとし
て構成されている。勿論、このエンジンも、火花点火式
の4サイクルエンジンであって、気筒内で燃料を直接噴
射する筒内噴射エンジンとして構成されている。If the cooling water temperature Tw is not higher than the predetermined temperature T 11 , additional fuel injection is performed in the exhaust stroke. Cooling water temperature Tw
Is equal to or higher than the predetermined temperature T 11 , the timer count tc / c finishes counting the required time, and then the additional fuel injection in the exhaust stroke is finished. Next, a second embodiment will be described. The internal combustion engine (engine) according to this embodiment is
It has a cylinder, and is configured as a V-type 12-cylinder engine, for example. Of course, this engine is also a spark ignition type four-cycle engine, and is configured as an in-cylinder injection engine that directly injects fuel in the cylinder.
【0078】この実施例のエンジンでも、燃料噴射制御
手段101に追加燃料噴射制御手段102と通常燃料噴
射制御手段103とがそなえられ、追加燃料噴射制御手
段102では、活性状態判定手段104で判定された触
媒9の活性状態に基づいて追加燃料噴射の制御を行な
う。また、この追加燃料噴射は、第1実施例と同様に、
各気筒の排気行程で行なわれるが、気筒数の多いエンジ
ンでは、複数の気筒間で排気行程がオーバラップ(重
合)することがある。例えば、本実施例のように12気
筒エンジンであれば、図11に示すように、同時に3つ
の気筒で排気行程がオーバラップする。Also in the engine of this embodiment, the additional fuel injection control means 102 and the normal fuel injection control means 103 are provided in the fuel injection control means 101, and in the additional fuel injection control means 102, the active state determination means 104 determines. The additional fuel injection is controlled based on the activated state of the catalyst 9. Further, this additional fuel injection is similar to the first embodiment,
Although the exhaust stroke of each cylinder is performed, in an engine having a large number of cylinders, the exhaust strokes of a plurality of cylinders may overlap (overlap). For example, in the case of a 12-cylinder engine as in this embodiment, the exhaust strokes of three cylinders simultaneously overlap as shown in FIG.
【0079】本実施例の追加燃料噴射制御手段102で
は、12気筒を、それぞれ互いに排気行程のオーバラッ
プする3つの気筒からなる4つのグループに分けて、各
グループ毎に、排気行程における追加燃料噴射を行なう
ようになっている。この例では、図11に示すように、
第1気筒(#1)と第2気筒(#2)と第9気筒(#
9)とのグループ(第1グループ)、第10気筒(#1
0)と第5気筒(#5)と第6気筒(#6)とのグルー
プ(第2グループ)、第11気筒(#11)と第12気
筒(#12)と第3気筒(#3)とのグループ(第3グ
ループ)、第4気筒(#4)と第7気筒(#7)と第8
気筒(#8)とのグループ(第4グループ)、の4つの
グループに分けており、各グループの気筒では、同時に
排気行程における追加燃料噴射を行なうようになってい
るのである。In the additional fuel injection control means 102 of the present embodiment, the 12 cylinders are divided into four groups each of which has three cylinders that overlap each other in the exhaust stroke, and the additional fuel injection in the exhaust stroke is performed for each group. Is designed to do. In this example, as shown in FIG.
First cylinder (# 1), second cylinder (# 2), and ninth cylinder (#
9) group (first group), 10th cylinder (# 1
0), 5th cylinder (# 5) and 6th cylinder (# 6) group (2nd group), 11th cylinder (# 11), 12th cylinder (# 12) and 3rd cylinder (# 3) Group (third group), fourth cylinder (# 4), seventh cylinder (# 7) and eighth group
The cylinders (# 8) and the group (fourth group) are divided into four groups, and the additional fuel injection in the exhaust stroke is performed simultaneously in the cylinders of each group.
【0080】ところで、各グループ内の複数の気筒は、
図11に示すように、いずれも同時に排気行程となる期
間があるが、この期間は当然ながら単一の気筒の排気行
程よりも短く、本実施例のように12気筒の場合には、
グループ内の各気筒で排気行程の共通する期間は、単一
の気筒の排気行程期間のほぼ三分の一である。そこで、
噴射時間設定部102Bでは、グループ内の各気筒がい
ずれも排気行程の時に追加燃料噴射が行なわれるよう
に、噴射時間texを制限するように構成されている。つ
まり、噴射時間設定部102Bでは、例えば図12に示
すように、エンジン回転数Neに応じて噴射時間texの
上限値tex(Ne)MAX を設定している。この上限値t
ex(Ne)MAX は、図11にグループ噴射の領域を示す
破線で規定されるクランク角の変位量分に設定されてお
り、噴射時間texをこの上限値tex(Ne)MAX で制限
することでグループ内の各気筒がいずれも排気行程の時
に追加燃料噴射が行なわれるようになっている。By the way, the plurality of cylinders in each group are
As shown in FIG. 11, although there is a period during which the exhaust strokes are simultaneously performed, this period is naturally shorter than the exhaust stroke of a single cylinder, and in the case of 12 cylinders as in the present embodiment,
The period of common exhaust stroke for each cylinder in the group is approximately one third of the exhaust stroke period for a single cylinder. Therefore,
The injection time setting unit 102B is configured to limit the injection time t ex so that each cylinder in the group performs additional fuel injection during the exhaust stroke. That is, in the injection time setting unit 102B, for example, as shown in FIG. 12, and sets the upper limit t ex (Ne) MAX injection time t ex according to the engine RPM Ne. This upper limit value t
ex (Ne) MAX is set to the amount of displacement of the crank angle defined by the broken line showing the region of group injection in FIG. 11, and the injection time t ex is limited by this upper limit value t ex (Ne) MAX . As a result, additional fuel injection is performed for each cylinder in the group during the exhaust stroke.
【0081】噴射時間texは、このような制限内で、第
1実施例と同様に、触媒9の温度Temp.c/c 及びエンジ
ン回転数Neに応じて設定される。また、この他の部分
については、第1実施例と同様に構成されている。本発
明の第2実施例としてのエンジンの排気ガス浄化装置
は、上述のように構成されているので、同時に排気行程
となる複数(ここでは、3つ)の気筒単位のグループ
で、各気筒がいずれも排気行程にあるときに限定しなが
ら同時に追加燃料噴射を行なうので、第1実施例と同様
な作用および効果が得られる上に、燃料噴射弁を制御す
るためのCPUの負荷を低減できて、CPUにかかるコ
ストを低減できる利点もある。The injection time t ex is set within such limits according to the temperature Temp.c / c of the catalyst 9 and the engine speed Ne, as in the first embodiment. The other parts are configured in the same manner as in the first embodiment. Since the engine exhaust gas purifying apparatus as the second embodiment of the present invention is configured as described above, each cylinder is a group of a plurality of cylinders (here, three cylinders) that are simultaneously in the exhaust stroke. In both cases, additional fuel injection is performed at the same time while being limited during the exhaust stroke, so that the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained, and the load on the CPU for controlling the fuel injection valve can be reduced. There is also an advantage that the cost of the CPU can be reduced.
【0082】次に、第3実施例について説明すると、こ
の実施例では、図13に示すように、触媒9が、主触媒
107と補助触媒108とからなり、主触媒107は車
両の床下に設置された床下触媒であり、補助触媒108
はこの床下触媒107よりも手前の床下触媒107と燃
焼室1との間の排気通路3に配置されたフロント触媒で
ある。補助触媒(フロント触媒)108は、主触媒(床
下触媒)107よりも小容量であって、排気通路3の上
流の燃焼室1に近い位置、即ち排気ポート3Aに接近し
た位置に配設されている。Next, the third embodiment will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 13, the catalyst 9 comprises a main catalyst 107 and an auxiliary catalyst 108, and the main catalyst 107 is installed under the floor of the vehicle. And the auxiliary catalyst 108
Is a front catalyst arranged in the exhaust passage 3 between the underfloor catalyst 107 and the combustion chamber 1 before the underfloor catalyst 107. The auxiliary catalyst (front catalyst) 108 has a smaller capacity than the main catalyst (underfloor catalyst) 107, and is arranged at a position near the combustion chamber 1 upstream of the exhaust passage 3, that is, at a position close to the exhaust port 3A. There is.
【0083】排気ガスの浄化、即ち、排気ガス中の有害
成分(HC,CO,NOx)の排出量の抑制は、主とし
て床下触媒107が行ない、フロント触媒108は、こ
の床下触媒107の早期活性化のために利用されるよう
になっている。そして、追加燃料噴射制御手段102で
は、床下触媒107の温度Temp.c/cが所定値T00以下
(又はこれに相当する条件であるエンジンの冷却水温T
w が所定温度T0 以下)ならば、触媒9が不活性状態に
あるため、排気行程での追加燃料噴射を、第1,第2実
施例と同様に行なうようになっている。Purification of the exhaust gas, that is, suppression of the emission of harmful components (HC, CO, NOx) in the exhaust gas is mainly performed by the underfloor catalyst 107, and the front catalyst 108 activates the underfloor catalyst 107 early. Are being used for. Then, in the additional fuel injection control means 102, the temperature Temp.c / c of the underfloor catalyst 107 is equal to or lower than a predetermined value T 00 (or the engine cooling water temperature T which is a condition corresponding thereto).
If w is equal to or lower than the predetermined temperature T 0 ), the catalyst 9 is in the inactive state, so that the additional fuel injection in the exhaust stroke is performed as in the first and second embodiments.
【0084】この他の部分については、第1実施例と同
様に構成されている。本発明の第3実施例としてのエン
ジンの排気ガス浄化装置は、上述のように構成されてい
るので、床下触媒107の温度Temp.c/c が低い不活性
時には、排気行程での追加燃料噴射が行なわれるので、
まず、燃焼室1に近いフロント触媒108が昇温・活性
化して、このフロント触媒108の昇温熱により、下流
に設置された床下触媒107が昇温・活性化する。The other parts are constructed similarly to the first embodiment. Since the engine exhaust gas purifying apparatus as the third embodiment of the present invention is configured as described above, when the temperature Temp.c / c of the underfloor catalyst 107 is low and inactive, additional fuel injection in the exhaust stroke is performed. Is performed,
First, the front catalyst 108 near the combustion chamber 1 is heated and activated, and the heat of the front catalyst 108 heats and activates the underfloor catalyst 107 installed downstream.
【0085】このとき、フロント触媒108は燃焼室1
に近いので、排気行程で噴射される追加燃料は、燃焼室
1で燃焼した後の高温な排気ガスとともに触媒108に
供給される。このため、追加燃料の一部はフロント触媒
108に進入する前から燃焼反応して発熱するため、極
めて高温な排気ガスと燃焼しやすい未燃ガスとがフロン
ト触媒108に流入することになり、未燃ガスはフロン
ト触媒108で速やかに燃焼反応して発熱する。At this time, the front catalyst 108 is in the combustion chamber 1
Therefore, the additional fuel injected in the exhaust stroke is supplied to the catalyst 108 together with the high-temperature exhaust gas after combustion in the combustion chamber 1. For this reason, a part of the additional fuel causes a combustion reaction to generate heat before entering the front catalyst 108, so that an extremely high temperature exhaust gas and an unburned gas that easily burns flow into the front catalyst 108. The fuel gas rapidly burns and reacts with the front catalyst 108 to generate heat.
【0086】これにより、フロント触媒108は、極め
て速やかに昇温することになる。特に、追加燃料の噴射
量を僅かなものにしても、フロント触媒108は十分速
やかに昇温して、床下触媒107へ十分な昇温熱を供給
でき、床下触媒107も速やかに昇温して、活性化す
る。これにより、第1,2実施例の場合よりも、より少
ない量の追加燃料噴射により、床下触媒107の昇温・
活性化を実現できて、触媒107の活性化のかめに要す
る燃料を節約できる利点がある。As a result, the temperature of the front catalyst 108 rises extremely quickly. In particular, even if the injection amount of the additional fuel is small, the temperature of the front catalyst 108 can be raised sufficiently quickly to supply sufficient heat to the underfloor catalyst 107, and the temperature of the underfloor catalyst 107 can also be raised rapidly. Activate. As a result, the temperature rise of the underfloor catalyst 107 can be increased by injection of a smaller amount of additional fuel than in the first and second embodiments.
There is an advantage that the activation can be realized and the fuel required for the activation of the catalyst 107 can be saved.
【0087】また、フロント触媒108は、床下触媒1
07へ昇温熱を供給できるだけの小型のもので十分であ
り、排気通路3における排気ポート3A近傍の狭隘な箇
所にも十分に設置することができる。一方、床下触媒1
07は、排気ガスの浄化を行なうのに十分な容量が必要
であるが、車両の床下はこのためのスペース確保が比較
的容易であるため、十分な容量の床下触媒107を比較
的自由なレイアウトで設置することが可能である。The front catalyst 108 is the underfloor catalyst 1
A small one that can supply the heat-up heat to 07 is sufficient, and the exhaust passage 3 can be sufficiently installed in a narrow place near the exhaust port 3A. On the other hand, underfloor catalyst 1
No. 07 requires a sufficient capacity for purifying exhaust gas, but since it is relatively easy to secure a space for this under the floor of the vehicle, the underfloor catalyst 107 having a sufficient capacity can be laid out relatively freely. It can be installed at.
【0088】このようにして、本実施例の機関では、十
分な容量の触媒(床下触媒107)を設置しながら、し
かもこの触媒を僅かな追加燃料噴射により速やかに昇温
・活性化を行なうことができ、排気ガス浄化をより積極
的に推進することができるようになる。ところで、図1
4は、車両の走行に伴って発生するHCの排出量及び触
媒温度の特性を示す図であり、車両が(C)に示すよう
な車速状態で走行した場合に、HCの排出量は(A)に
示すように変化して、触媒温度〔ここでは、触媒を設置
される基材(触媒ベッド)の温度〕は(B)に示すよう
に変化する。In this way, in the engine of this embodiment, the catalyst (the underfloor catalyst 107) having a sufficient capacity is installed, and the temperature of the catalyst is rapidly increased and activated by a little additional fuel injection. Therefore, exhaust gas purification can be promoted more actively. By the way,
FIG. 4 is a diagram showing the characteristics of the amount of HC emissions and the catalyst temperature generated as the vehicle travels. When the vehicle travels at a vehicle speed as shown in (C), the amount of HC emissions is (A ), The catalyst temperature [here, the temperature of the base material (catalyst bed) on which the catalyst is installed] changes as shown in (B).
【0089】すなわち、(B)に示すように、フロント
触媒は速やかに昇温し、床下触媒はこのフロント触媒の
温度を追うように昇温して、これらのフロント触媒と床
下触媒とを同時に設けるようにした場合には、(A)に
示すように、床下触媒のみを設けた場合に比べて、排気
ガスの浄化性能が向上することがわかる。なお、上記の
各実施例では、触媒活性化のための追加燃料の噴射を排
気行程で行なっているが、この追加燃料噴射は必ずしも
排気行程に限定されるものではなく、膨張行程や吸気行
程など、他の行程で行なっても、触媒を早期に活性化し
うる利点は得られるものである。That is, as shown in (B), the temperature of the front catalyst rapidly rises, and that of the underfloor catalyst rises so as to follow the temperature of the front catalyst, so that these front catalyst and underfloor catalyst are provided at the same time. In this case, as shown in (A), it is understood that the exhaust gas purification performance is improved as compared with the case where only the underfloor catalyst is provided. In each of the above embodiments, the injection of additional fuel for activating the catalyst is performed in the exhaust stroke, but this additional fuel injection is not necessarily limited to the exhaust stroke, and the expansion stroke, intake stroke, etc. Even if it is carried out in other steps, the advantage that the catalyst can be activated early can be obtained.
【0090】[0090]
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1記載の本
発明の筒内噴射型内燃機関によれば、吸気,圧縮,膨
張,排気の各行程を一作動サイクル中にそなえる4サイ
クル内燃機関において、燃焼室内に直接燃料を噴射する
燃料噴射弁と、該内燃機関の運転状態を判定する運転状
態判定手段と、該運転状態判定手段の判定結果に基づい
て、該内燃機関が所定の運転状態にあるときに該内燃機
関の膨張行程以降に該燃料噴射弁を作動させて該燃焼室
に追加燃料を噴射させる燃料噴射制御手段とをそなえる
という構成により、未燃燃料を排気系に送給することが
できて、排気系に設置された燃料を必要とする要素(例
えば、活性促進時の排気ガス浄化用触媒等の燃料必要要
素)に燃料を供給することができる。燃料必要要素に供
給される燃料は、燃料必要要素に供給されるまでの過程
又は燃料必要要素に供給されたところで燃焼して、排気
ガス浄化用触媒にあってはその燃焼熱により触媒の活性
を促進しうる効果や、排気ガス浄化用触媒を所要の温度
状態に調整しうる効果が得られる。As described in detail above, according to the direct injection type internal combustion engine of the present invention as defined in claim 1, a four-cycle internal combustion engine having each stroke of intake, compression, expansion and exhaust in one operation cycle. In the engine, a fuel injection valve that directly injects fuel into a combustion chamber, an operating state determination unit that determines an operating state of the internal combustion engine, and a predetermined operation of the internal combustion engine based on a determination result of the operating state determination unit. And a fuel injection control means for injecting additional fuel into the combustion chamber by operating the fuel injection valve after the expansion stroke of the internal combustion engine when in the state Therefore, the fuel can be supplied to the element that needs the fuel (for example, the fuel necessary element such as the exhaust gas purifying catalyst at the time of activation promotion) installed in the exhaust system. The fuel supplied to the fuel necessary element burns in the process until it is supplied to the fuel necessary element or when it is supplied to the fuel necessary element, and in the case of the exhaust gas purifying catalyst, the combustion heat thereof activates the catalyst. An effect that can be promoted and an effect that the exhaust gas purification catalyst can be adjusted to a required temperature state are obtained.
【0091】請求項2記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関によれば、請求項1記載の構成において、該追加燃料
の噴射が、該排気行程で行なわれるように設定されるこ
とにより、追加燃料により未燃の燃料成分を含んだ混合
気を効率的に排気系に供給することができ、排気系に設
置された燃料を必要とする要素(例えば、活性促進時の
排気ガス浄化用触媒等の燃料必要要素)に燃料を供給す
ることができる。少ない追加燃料で燃料必要要素に所要
の燃料を供給することができ、排気ガス浄化用触媒にあ
ってはその燃焼熱により効率よく触媒の活性を促進しう
る効果が得られる。According to the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention as set forth in claim 2, in the structure of claim 1, the injection of the additional fuel is set to be performed in the exhaust stroke, Elements that can efficiently supply a mixture containing unburned fuel components to the exhaust system by the additional fuel and that require fuel installed in the exhaust system (for example, an exhaust gas purification catalyst during activation promotion) Can be supplied with fuel. The required fuel can be supplied to the fuel required element with a small amount of additional fuel, and the exhaust gas purifying catalyst has an effect of efficiently promoting the activity of the catalyst by the combustion heat thereof.
【0092】請求項3記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関によれば、請求項2記載の構成において、該運転状態
判定手段が、該内燃機関の排気系に装備された排気ガス
浄化用触媒の活性状態を判定する活性状態判定手段であ
って、該燃料噴射制御手段が、該活性状態判定手段によ
り該触媒が不活性状態であることが判定されると該追加
燃料の噴射を行なうように構成されることにより、触媒
が不活性状態の場合には、追加燃料により未燃の燃料成
分を含んだ混合気が触媒に供給して燃焼させることで、
触媒を速やかに活性化させることができ、エンジン始動
後にも速やかに触媒による排気ガスの浄化を行なうよう
にすることができる利点がある。また、装置に触媒加熱
用のヒータ等のハード構成を追加する必要がなく、コス
ト増を抑制しながら触媒の活性化を実現できる。According to the in-cylinder injection type internal combustion engine of the present invention as defined in claim 3, in the construction of claim 2, the operating condition determining means is for exhaust gas purification provided in an exhaust system of the internal combustion engine. An active state determination means for determining an active state of the catalyst, wherein the fuel injection control means performs injection of the additional fuel when the active state determination means determines that the catalyst is in an inactive state. With the above configuration, when the catalyst is in the inactive state, the mixture containing the unburned fuel component is supplied to the catalyst by the additional fuel and burned,
There is an advantage that the catalyst can be rapidly activated and the exhaust gas can be promptly purified by the catalyst even after the engine is started. Further, it is not necessary to add a hardware structure such as a heater for heating the catalyst to the apparatus, and the activation of the catalyst can be realized while suppressing the cost increase.
【0093】請求項4記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関によれば、請求項3記載の構成において、該燃料噴射
制御手段が、該活性状態判定手段により該触媒が活性状
態であることが判定されたら、上記の追加燃料の噴射を
終了するように構成されることにより、追加燃料噴射が
触媒の昇温に効率よく利用され、追加燃料噴射による無
駄な燃料消費が回避される。According to the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention as set forth in claim 4, in the structure of claim 3, the fuel injection control means is that the catalyst is in the active state by the active state determining means. When it is determined that the additional fuel injection is completed, the additional fuel injection is efficiently used to raise the temperature of the catalyst, and unnecessary fuel consumption due to the additional fuel injection is avoided.
【0094】請求項5記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関によれば、請求項4記載の構成において、該触媒の温
度を検出又は推定する触媒温度検出手段をそなえ、該活
性状態判定手段が、該触媒温度検出手段からの検出情報
に基づいて、該触媒の温度が設定値を越えた状態が設定
時間だけ経過したときに該触媒が活性状態であると判定
するように構成されることにより、触媒の活性状態を確
実に判定することができ、触媒による排気ガス浄化をよ
り確実に行なうことができる。According to the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention as set forth in claim 5, in the structure of claim 4, the catalyst temperature detecting means for detecting or estimating the temperature of the catalyst is provided, and the active state determining means is provided. Is configured to determine that the catalyst is in an active state based on the detection information from the catalyst temperature detection means when the temperature of the catalyst exceeds a set value for a set time. As a result, the active state of the catalyst can be reliably determined, and the exhaust gas purification by the catalyst can be performed more reliably.
【0095】請求項6記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関によれば、請求項4記載の構成において、該内燃機関
の冷却水温度を温度する冷却水温度検出手段をそなえ、
該活性状態判定手段が、該冷却水温度検出手段からの検
出情報に基づいて、該冷却水温度が設定値以下のときに
は該触媒が不活性状態であると判定するように構成され
ることにより、始動直後に触媒を確実に活性化させるこ
とができ、触媒による排気ガス浄化をより確実に行なう
ことができる。According to the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention described in claim 6, in the structure of claim 4, the cooling water temperature detecting means for heating the cooling water temperature of the internal combustion engine is provided.
By the active state determination means is configured to determine that the catalyst is inactive when the cooling water temperature is equal to or lower than a set value based on the detection information from the cooling water temperature detection means, The catalyst can be surely activated immediately after starting, and exhaust gas purification by the catalyst can be performed more reliably.
【0096】請求項7記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関によれば、請求項4記載の構成において、該活性状態
判定手段が、該触媒の温度及び該内燃機関の冷却水温度
のうちの少なくともいずれかを検出又は推定することに
より該触媒の活性状態を判定するように構成されること
により、該触媒の温度を検出する手段や該冷却水の温度
を適宜利用するようにして、これらの検出にかかるコス
ト増を抑制しながら、該触媒の活性状態を適切に判定す
ることができる。According to the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention as set forth in claim 7, in the structure of claim 4, the activation state determining means determines whether the temperature of the catalyst or the cooling water temperature of the internal combustion engine. It is configured to determine the active state of the catalyst by detecting or estimating at least one of the above, by appropriately using the means for detecting the temperature of the catalyst and the temperature of the cooling water, It is possible to appropriately determine the active state of the catalyst while suppressing an increase in the cost required for detecting.
【0097】請求項8記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関によれば、請求項1〜3のいずれかに記載の構成にお
いて、該燃料噴射制御手段が、一作動サイクル当たりの
追加燃料噴射量を、該触媒又は該内燃機関の温度状態に
応じて設定するように構成されているので、該触媒の活
性状態に応じて追加燃料噴射量による活性の促進を行な
うことになり、追加燃料噴射を効率よく行なうことがで
きる。According to the in-cylinder injection type internal combustion engine of the present invention described in claim 8, in the configuration according to any one of claims 1 to 3, the fuel injection control means is configured to add additional fuel per operating cycle. Since the amount is set according to the temperature state of the catalyst or the internal combustion engine, the activation is promoted by the additional fuel injection amount according to the activation state of the catalyst. Can be performed efficiently.
【0098】請求項9記載の本発明の筒内噴射型内燃機
関によれば、請求項1〜3のいずれかに記載の構成にお
いて、該燃料噴射制御手段が、該追加燃料噴射量を該燃
料噴射弁の開弁時間として設定し、該燃料噴射弁の開弁
時間を機関の回転速度の関数として設定するように構成
されることにより、追加燃料噴射を排気行程内で行なう
ことができるようになり、排気行程噴射による利点、即
ち、少ない追加燃料で触媒の活性を促進できる利点や、
通常の燃焼室での燃焼への影響が生じにくい等の利点を
確実に得ることができる。According to the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention described in claim 9, in the structure according to any one of claims 1 to 3, the fuel injection control means sets the additional fuel injection amount to the fuel. By setting the valve opening time of the injection valve and setting the valve opening time of the fuel injection valve as a function of the rotational speed of the engine, additional fuel injection can be performed within the exhaust stroke. Therefore, the advantage of exhaust stroke injection, that is, the advantage of promoting the activity of the catalyst with a small amount of additional fuel,
It is possible to surely obtain the advantage that the influence on the combustion in the normal combustion chamber is unlikely to occur.
【0099】請求項10記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関によれば、請求項1〜3のいずれかに記載の構成に
おいて、該内燃機関が複数の気筒を有し、該燃料噴射弁
が各気筒毎に配設されるとともに、上記の複数の気筒の
うちの少なくとも一部の気筒間で、それぞれの排気ポー
トの開放時期が部分的にオーバラップするように互いの
作動位相が設定されて、該燃料噴射制御手段が、これら
の排気ポートの開放時期が互いにオーバラップする気筒
については、各気筒にそなえられた該燃料噴射弁を同時
に作動させるように構成されることにより、燃料噴射制
御手段の負荷を軽減でき、燃料噴射制御手段のためのコ
ストを低減できる利点がある。According to the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention described in claim 10, in the structure according to any one of claims 1 to 3, the internal combustion engine has a plurality of cylinders, and the fuel injection valve Are arranged for each cylinder, and their operating phases are set such that at least some of the above-mentioned cylinders partially overlap the opening timing of each exhaust port. Then, the fuel injection control means is configured to simultaneously operate the fuel injection valves provided in the cylinders for the cylinders whose opening timings of the exhaust ports overlap each other. There is an advantage that the load of the means can be reduced and the cost for the fuel injection control means can be reduced.
【0100】請求項11記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関によれば、請求項10記載の構成において、該燃料
噴射制御手段が、上記の排気ポートの開放時期が互いに
オーバラップする気筒にそなえられた該燃料噴射弁につ
いては、該オーバラップ期間からはみ出さないように作
動時間を制限しながら同時に作動させるように構成され
ることにより、燃料噴射制御手段の負荷を軽減しなが
ら、排気行程噴射による利点、即ち、少ない追加燃料で
触媒の活性を促進できる利点や、通常の燃焼室での燃焼
への影響が生じにくい等の利点を確実に得ることができ
る。According to the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention as set forth in claim 11, in the structure of claim 10, the fuel injection control means is arranged in a cylinder in which the opening timings of the exhaust ports overlap each other. The fuel injection valve provided is configured to be operated simultaneously while limiting the operation time so as not to protrude from the overlap period, thereby reducing the load of the fuel injection control means and performing the exhaust stroke. It is possible to surely obtain the advantage of injection, that is, the advantage that the activity of the catalyst can be promoted with a small amount of additional fuel and that the influence on the combustion in the normal combustion chamber is unlikely to occur.
【0101】請求項12記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関によれば、請求項3記載の構成において、該触媒
が、車両の床下にそなえられた床下触媒と、該床下触媒
と該燃焼室との間の排気通路に配置されて該床下触媒よ
りも小容量のフロント触媒とから構成されることによ
り、十分な容量の触媒を床下触媒として設置しながら、
僅かな追加燃料噴射によりフロント触媒を通じてこの床
下触媒を速やかに昇温・活性化を行なうことができ、排
気ガス浄化をより積極的に推進することができるように
なる利点がある。According to the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention as set forth in claim 12, in the structure of claim 3, the catalyst is an underfloor catalyst provided under the floor of the vehicle, the underfloor catalyst and the combustion. While being installed in the exhaust passage between the chamber and the front catalyst having a smaller capacity than the underfloor catalyst, while installing a sufficient capacity of the catalyst as the underfloor catalyst,
There is an advantage that the underfloor catalyst can be rapidly heated and activated through the front catalyst by a slight additional fuel injection, and exhaust gas purification can be more actively promoted.
【0102】請求項13記載の本発明の筒内噴射型内燃
機関によれば、請求項1〜3のいずれかに記載の構成に
おいて、該内燃機関が、該燃焼室内に点火手段を有する
火花点火式4サイクル内燃機関として構成されることに
より、装置に触媒加熱用のヒータ等のハード構成を追加
することなく、火花点火式の筒内噴射型内燃機関におけ
る排気ガス浄化用触媒を速やかに活性化させることがで
き、エンジン始動後にも速やかに触媒による排気ガスの
浄化を行なうようにすることができる。According to the cylinder injection type internal combustion engine of the present invention as set forth in claim 13, in the structure according to any one of claims 1 to 3, the internal combustion engine has spark ignition having an ignition means in the combustion chamber. By being configured as a four-cycle internal combustion engine, the exhaust gas purifying catalyst in the spark ignition type direct injection internal combustion engine can be quickly activated without adding a hardware configuration such as a heater for heating the catalyst to the device. Therefore, the exhaust gas can be promptly purified by the catalyst even after the engine is started.
【図1】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃機
関の制御系の要部構成を模式的に示す制御ブロック図で
ある。FIG. 1 is a control block diagram schematically showing a main configuration of a control system of a direct injection internal combustion engine as a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃機
関における制御ブロック図である。FIG. 2 is a control block diagram in a direct injection internal combustion engine as a first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃機
関の全体構成図である。FIG. 3 is an overall configuration diagram of a direct injection internal combustion engine as a first embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃機
関の制御系を示すハードブロック図である。FIG. 4 is a hardware block diagram showing a control system of a direct injection internal combustion engine as a first embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃機
関の追加燃料の噴射タイミングを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing injection timing of additional fuel in a cylinder injection type internal combustion engine as a first embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃機
関の追加燃料噴射時間の設定特性を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a setting characteristic of an additional fuel injection time of the cylinder injection type internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃機
関の燃料噴射制御を説明するためのフローチャートであ
る。FIG. 7 is a flow chart for explaining fuel injection control of a cylinder injection type internal combustion engine as a first embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃機
関の燃料噴射制御を説明するためのフローチャートであ
る。FIG. 8 is a flow chart for explaining fuel injection control of a direct injection internal combustion engine as a first embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃機
関の燃料噴射制御の第1の変形例を説明するためのフロ
ーチャートである。FIG. 9 is a flowchart for explaining a first modified example of the fuel injection control of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第1実施例としての筒内噴射型内燃
機関の燃料噴射制御の第2の変形例を説明するためのフ
ローチャートである。FIG. 10 is a flowchart for explaining a second modified example of the fuel injection control of the direct injection internal combustion engine as the first embodiment of the present invention.
【図11】本発明の第2実施例としての筒内噴射型内燃
機関の追加燃料の噴射タイミングを示す図である。FIG. 11 is a diagram showing injection timing of additional fuel in a cylinder injection type internal combustion engine as a second embodiment of the present invention.
【図12】本発明の第2実施例としての筒内噴射型内燃
機関の追加燃料噴射時間の設定特性を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a setting characteristic of an additional fuel injection time of a cylinder injection type internal combustion engine as a second embodiment of the present invention.
【図13】本発明の第3実施例としての筒内噴射型内燃
機関の全体構成図である。FIG. 13 is an overall configuration diagram of a cylinder injection type internal combustion engine as a third embodiment of the present invention.
【図14】本発明の第3実施例としての筒内噴射型内燃
機関の触媒の効果について説明する図である。FIG. 14 is a diagram for explaining the effect of the catalyst of the cylinder injection type internal combustion engine as the third embodiment of the present invention.
1 燃焼室 2 吸気通路 2a サージタンク 3 排気通路 4 吸気弁 5 排気弁 6 エアクリーナ 7 スロットル弁 8 インジェクタ(燃料噴射弁) 8a インジェクタソレノイド 8b インジェクタソレノイド用スイッチングトランジ
スタ 9 排気ガス浄化用触媒としての排気ガス浄化用触媒コ
ンバータ 9A リーンNOx触媒 9B 三元触媒 11 エアフローセンサ 12 吸気温センサ 13 大気圧センサ 14 スロットルセンサ 15 アイドルスイッチ 17 酸素濃度センサ(O2 センサ) 19 水温センサ(冷却水温度検出手段) 20 クランキングスイッチ又はイグニッションスイッ
チ 21 クランク角センサ(エンジン回転数センサ) 22 TDCセンサ(気筒判別センサ) 23 電子制御ユニット(ECU) 24 アクセルポジションセンサ 25 バッテリセンサ 27 CPU 28,29 入力インタフェイス 30 アナログ/デジタルコンバータ 31 ROM 32 RAM 34 噴射ドライバ(燃料噴射弁駆動手段) 35 点火プラグ 46 マイクロコンピユータのポート 47 気筒判別用外部レジスタ(フリップフロップ) 48 フリーランニングカウンタ 49〜52 レジスタ 53〜56 比較器 57〜60 RSフリップフロップ 101 燃料噴射制御手段 102 追加燃料噴射制御手段 102A 開始終了判定部 102B 噴射時間設定部 103 通常燃料噴射制御手段 104 活性状態判定手段(運転状態判定手段) 104A 活性状態判定部 104B 不活性状態判定部 105 触媒温度センサ(触媒温度検出手段) 106 タイマ 107 床下触媒 108 フロント触媒1 Combustion chamber 2 Intake passage 2a Surge tank 3 Exhaust passage 4 Intake valve 5 Exhaust valve 6 Air cleaner 7 Throttle valve 8 Injector (fuel injection valve) 8a Injector solenoid 8b Injector solenoid switching transistor 9 Exhaust gas purification as exhaust gas purification catalyst Catalyst converter 9A lean NOx catalyst 9B three-way catalyst 11 air flow sensor 12 intake air temperature sensor 13 atmospheric pressure sensor 14 throttle sensor 15 idle switch 17 oxygen concentration sensor (O 2 sensor) 19 water temperature sensor (cooling water temperature detection means) 20 cranking Switch or ignition switch 21 Crank angle sensor (engine speed sensor) 22 TDC sensor (cylinder discrimination sensor) 23 Electronic control unit (ECU) 24 Accelerator position sensor 25 Battery sensor 27 CPU 28, 29 Input interface 30 Analog / digital converter 31 ROM 32 RAM 34 Injection driver (fuel injection valve driving means) 35 Spark plug 46 Microcomputer port 47 Cylinder discrimination external register (flip-flop) 48 Free running Counter 49-52 Register 53-56 Comparator 57-60 RS flip-flop 101 Fuel injection control means 102 Additional fuel injection control means 102A Start / end determination section 102B Injection time setting section 103 Normal fuel injection control means 104 Active state determination means (operation) State determination means) 104A Active state determination section 104B Inactive state determination section 105 Catalyst temperature sensor (catalyst temperature detection means) 106 Timer 107 Underfloor catalyst 108 Front catalyst
───────────────────────────────────────────────────── 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 F02D 41/02 330 F02D 41/02 330A 45/00 312 45/00 312R 312Q (72)発明者 古賀 一雄 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動車 工業株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location F02D 41/02 330 F02D 41/02 330A 45/00 312 45/00 312R 312Q (72) Inventor Koga Kazuo 5-3-8 Shiba, Minato-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Motors Corporation
Claims (13)
動サイクル中にそなえる4サイクル内燃機関において、 燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、 該内燃機関の運転状態を判定する運転状態判定手段と、 該運転状態判定手段の判定結果に基づいて、該内燃機関
が所定の運転状態にあるときに該内燃機関の膨張行程以
降に該燃料噴射弁を作動させて該燃焼室に追加燃料を噴
射させる燃料噴射制御手段とをそなえていることを特徴
とする、筒内噴射型内燃機関。1. A four-cycle internal combustion engine having intake, compression, expansion, and exhaust strokes in one operation cycle, and a fuel injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber and an operating state of the internal combustion engine are determined. Based on the operating state determination means and the determination result of the operating state determination means, when the internal combustion engine is in a predetermined operating state, the fuel injection valve is operated after the expansion stroke of the internal combustion engine to cause the combustion chamber to enter the combustion chamber. An in-cylinder injection type internal combustion engine, comprising: a fuel injection control means for injecting additional fuel.
われるように設定されていることを特徴とする、請求項
1記載の筒内噴射型内燃機関。2. The in-cylinder injection internal combustion engine according to claim 1, wherein the injection of the additional fuel is set to be performed in the exhaust stroke.
気系に装備された排気ガス浄化用触媒の活性状態を判定
する活性状態判定手段であって、 該燃料噴射制御手段が、該活性状態判定手段により該触
媒が不活性状態であることが判定されると該追加燃料の
噴射を行なうように構成されていることを特徴とする、
請求項2記載の筒内噴射型内燃機関。3. The operating state determining means is an active state determining means for determining an active state of an exhaust gas purifying catalyst equipped in an exhaust system of the internal combustion engine, and the fuel injection control means is for the active state determining means. When the state determination means determines that the catalyst is in an inactive state, it is configured to inject the additional fuel.
The cylinder injection internal combustion engine according to claim 2.
手段により該触媒が活性状態であることが判定された
ら、上記の追加燃料の噴射を終了するように構成されて
いることを特徴とする、請求項3記載の筒内噴射型内燃
機関。4. The fuel injection control means is configured to terminate the injection of the additional fuel when the active state determination means determines that the catalyst is in an active state. The in-cylinder injection internal combustion engine according to claim 3.
度検出手段をそなえ、 該活性状態判定手段が、該触媒温度検出手段からの検出
情報に基づいて、該触媒の温度が設定値を越えた状態が
設定時間だけ経過したときに該触媒が活性状態であると
判定するように構成されていることを特徴とする、請求
項4記載の筒内噴射型内燃機関。5. The catalyst temperature detection means for detecting or estimating the temperature of the catalyst is provided, and the activation state determination means determines that the temperature of the catalyst exceeds a set value based on the detection information from the catalyst temperature detection means. 5. The in-cylinder injection internal combustion engine according to claim 4, wherein the catalyst is configured to determine that the catalyst is in an active state when the above state has elapsed for a set time.
水温度検出手段をそなえ、 該活性状態判定手段が、該冷却水温度検出手段からの検
出情報に基づいて、該冷却水温度が設定値以下のときに
は該触媒が不活性状態であると判定するように構成され
ていることを特徴とする、請求項4記載の筒内噴射型内
燃機関。6. The cooling water temperature detecting means for heating the cooling water temperature of the internal combustion engine is provided, and the active state judging means sets the cooling water temperature based on the detection information from the cooling water temperature detecting means. The in-cylinder injection internal combustion engine according to claim 4, wherein when the value is less than or equal to a value, the catalyst is determined to be in an inactive state.
び該内燃機関の冷却水温度のうちの少なくともいずれか
を検出又は推定することにより該触媒の活性状態を判定
するように構成されていることを特徴とする、請求項4
記載の筒内噴射型内燃機関。7. The activation state determination means is configured to determine the activation state of the catalyst by detecting or estimating at least one of the temperature of the catalyst and the cooling water temperature of the internal combustion engine. 5. The method according to claim 4, wherein
The in-cylinder injection internal combustion engine described.
当たりの追加燃料噴射量を、該触媒又は該内燃機関の温
度状態に応じて設定するように構成されていることを特
徴とする、請求項3記載の筒内噴射型内燃機関。8. The fuel injection control means is configured to set an additional fuel injection amount per one operation cycle in accordance with a temperature state of the catalyst or the internal combustion engine. Item 3. A cylinder injection internal combustion engine according to item 3.
量を該燃料噴射弁の開弁時間として設定し、該燃料噴射
弁の開弁時間を機関の回転速度の関数として設定するよ
うに構成されていることを特徴とする、請求項1〜3の
いずれかに記載の筒内噴射型内燃機関。9. The fuel injection control means sets the additional fuel injection amount as a valve opening time of the fuel injection valve, and sets the valve opening time of the fuel injection valve as a function of the rotational speed of the engine. The in-cylinder injection internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, which is configured.
料噴射弁が各気筒毎に配設されるとともに、 上記の複数の気筒のうちの少なくとも一部の気筒間で、
それぞれの排気ポートの開放時期が部分的にオーバラッ
プするように互いの作動位相が設定されて、 該燃料噴射制御手段が、これらの排気ポートの開放時期
が互いにオーバラップする気筒については、各気筒にそ
なえられた該燃料噴射弁を同時に作動させるように構成
されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか
に記載の筒内噴射型内燃機関。10. The internal combustion engine has a plurality of cylinders, the fuel injection valve is provided for each cylinder, and between at least some of the plurality of cylinders,
For the cylinders in which the operation phases of the respective exhaust ports are set so that the opening timings of the respective exhaust ports partially overlap each other, and the fuel injection control means are such that the opening timings of these exhaust ports overlap each other, The in-cylinder injection internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, which is configured to simultaneously operate the fuel injection valves provided in the above.
ートの開放時期が互いにオーバラップする気筒にそなえ
られた該燃料噴射弁については、該オーバラップ期間か
らはみ出さないように作動時間を制限しながら同時に作
動させるように構成されていることを特徴とする、請求
項10記載の筒内噴射型内燃機関。11. The fuel injection control means limits an operating time of the fuel injection valve provided in a cylinder in which the opening timings of the exhaust ports overlap each other so that the fuel injection valve does not protrude from the overlap period. 11. The in-cylinder injection internal combustion engine according to claim 10, wherein the internal combustion engine is configured to be operated simultaneously while being operated.
床下触媒と、該床下触媒と該燃焼室との間の排気通路に
配置されて該床下触媒よりも小容量のフロント触媒とか
ら構成されていることを特徴とする、請求項3記載の筒
内噴射型内燃機関。12. The catalyst comprises an underfloor catalyst provided under the floor of a vehicle and a front catalyst disposed in an exhaust passage between the underfloor catalyst and the combustion chamber and having a smaller capacity than the underfloor catalyst. The in-cylinder injection internal combustion engine according to claim 3, wherein the internal combustion engine is a cylinder injection type internal combustion engine.
を有する火花点火式4サイクル内燃機関として構成され
ていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記
載の筒内噴射型内燃機関。13. The in-cylinder injection according to claim 1, wherein the internal combustion engine is configured as a spark ignition type four-cycle internal combustion engine having an ignition means in the combustion chamber. Type internal combustion engine.
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