JPH11141330A - Lean-burn internal combustion engine - Google Patents
Lean-burn internal combustion engineInfo
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- JPH11141330A JPH11141330A JP30737397A JP30737397A JPH11141330A JP H11141330 A JPH11141330 A JP H11141330A JP 30737397 A JP30737397 A JP 30737397A JP 30737397 A JP30737397 A JP 30737397A JP H11141330 A JPH11141330 A JP H11141330A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 排気浄化装置に関し、NOX 触媒がS被毒を
生じても排ガス中のNO X 成分が増大しないようにし
て、燃料や潤滑油中に含まれるイオウ成分の濃度が高い
か低いかを考慮することなくNOX 触媒を採用できるよ
うにする。
【解決手段】 排気空燃比がリーンのときにNOx を吸
着し排ガス中の酸素濃度が低下したときにNOx を脱離
するNOx 触媒6Aが、希薄燃焼可能な内燃機関の排気
通路に設けられ、制御手段20が、NOx 触媒6AのN
Ox 浄化効率に基づいて内燃機関の希薄燃焼運転領域を
変化させる。
(57) [Summary]
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust purifying device with NOXCatalyst poisons S
NO in exhaust gas even if it occurs XSo that the ingredients do not increase
High sulfur content in fuel and lubricating oil
NO without considering whether it is low or lowXYou can use a catalyst
To do.
SOLUTION: When the exhaust air-fuel ratio is lean, NOxSuck
NO when the oxygen concentration in the exhaust gas decreasesxDesorb
NOxThe catalyst 6A serves as an exhaust gas of an internal combustion engine capable of lean combustion.
The control means 20 is provided in the passagexN of catalyst 6A
OxThe lean burn operation range of the internal combustion engine is determined based on the purification efficiency.
Change.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、排ガス中の有害成
分、特に、NOX を浄化する排気浄化装置を備えた、希
薄燃焼内燃機関に関する。The present invention relates to the harmful components in the exhaust gas, in particular, equipped with an exhaust purification apparatus for purifying NO X, it relates lean burn internal combustion engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】現在、一層の燃費向上を図るべく希薄燃
焼可能な内燃機関が開発されており、このような内燃機
関では希薄燃焼時に発生するNOX を、従来より備えら
れている三元触媒(ストイキオ近傍で三元機能を有す
る)を用いて浄化することは困難である。At present, have been developed lean-burn internal combustion engine capable to achieve further improvement of fuel efficiency, the NO X generated during lean combustion in such an internal combustion engine, a three-way catalyst is provided conventionally (It has a ternary function near stoichio) is difficult to purify.
【0003】そこで、排ガス中の酸素が過剰になる酸素
過剰雰囲気でもNOX を浄化できるリーンNOX 触媒が
開発されている。このようなリーンNOX 触媒として
は、酸素過剰雰囲気では排ガス中のNOXを吸着し、酸
素濃度が低下すると吸着したNOX を脱離する機能を有
し、この機能によって排ガス中のNOX を浄化するタイ
プのもの(吸蔵型リーンNOX 触媒,トラップ型リーン
NOX 触媒;以下、NOX 触媒という)がある。[0003] Therefore, the lean NO X catalyst can purify the NO X in an oxygen-rich atmosphere in which oxygen in the exhaust gas becomes excessive have been developed. Such lean NO X catalyst, the oxygen-rich atmosphere to adsorb NO X in the exhaust gas, has a function of oxygen concentration desorbs NO X adsorbed to decrease, the NO X in the exhaust gas by this feature There is a purifying type (storage type lean NO X catalyst, trap type lean NO X catalyst; hereinafter, referred to as NO X catalyst).
【0004】具体的には、リーンNOX 触媒は、酸素濃
度過剰雰囲気では、排ガス中のNO X を酸化させて硝酸
塩を生成し、これによりNOX を吸着する一方、酸素濃
度が低下した雰囲気では、リーンNOX 触媒に吸着した
硝酸塩と排ガス中のCOとを反応させて炭酸塩を生成
し、これによりNOX を脱離する機能を有するものであ
る。[0004] Specifically, lean NOXThe catalyst is oxygen enriched
In excessive atmosphere, NO in exhaust gas XOxidize nitric acid
To form salts, which result in NOXWhile adsorbing oxygen
In a reduced atmosphere, lean NOXAdsorbed on catalyst
Reaction of nitrate with CO in exhaust gas to produce carbonate
And this results in NOXWith the function of desorbing
You.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料や潤滑
油内にはイオウ成分(S成分)が含まれているため、排
ガス中にもイオウ成分が含まれている。このため、NO
X 触媒は、酸素濃度過剰雰囲気でNOX を吸着するとと
もに、このようなイオウ成分も吸着することになる。つ
まり、燃料や潤滑油内に含まれているイオウ成分は燃焼
し、更にNOX 触媒上で酸化されてSO3 になり、この
SO3 の一部がNOX 触媒上でさらにNOX 用の吸蔵剤
と反応して硫酸塩となってNOX 触媒に吸着するのであ
る。Since the fuel and the lubricating oil contain a sulfur component (S component), the exhaust gas also contains a sulfur component. Therefore, NO
The X catalyst adsorbs NO X in an atmosphere having an excessive oxygen concentration and also adsorbs such sulfur components. That is, the sulfur components contained in fuel or lubricating the oil burns, further oxidized to become SO 3 on NO X catalyst, occluding for this part of the SO 3 is further on NO X catalyst NO X agent reacts with at adsorbing the NO X catalyst is sulfuric acid salt.
【0006】したがって、NOX 触媒には、硝酸塩と硫
酸塩とが吸着することになるが、硫酸塩は硝酸塩よりも
塩としての安定度が高く、酸素濃度が低下した雰囲気に
なってもその一部しか分解されないため、NOX 触媒に
残留する硫酸塩の量は時間とともに増加する。このた
め、NOX 触媒のNOX 吸着能力は時間とともに低下
し、NOX 触媒のNOX 浄化効率は低下することになる
(これを、S被毒という)。Accordingly, the NO X catalyst, but would nitrate and sulfate salts are adsorbed, high stability of the salt than sulfates nitrates, Part 1 even if the atmosphere in which the oxygen concentration is lowered since part only degraded, the amount of sulfate remaining in the nO X catalyst is increased with time. Therefore, NO X adsorbing capacity of the NO X catalyst decreases with time, NO X purification efficiency of the NO X catalyst will decrease (This is called S poisoning).
【0007】このように、NOX 触媒は、燃料や潤滑油
中のイオウ成分によるS被毒によって性能が悪化するこ
とになるため、耐久性の点では三元触媒(TWC:Thre
e Way Catalyst)よりも劣る。このため、NOX 触媒の
S被毒を防止することによって、その耐久性を向上さ
せ、NOX 触媒の目標ライフタイム(例えば、走行距離
約10万km)を経過するまではNOX 触媒のNOX 浄
化効率が著しく低下しないようにする必要がある。[0007] Thus, NO X catalyst, since the performance by S poisoning by sulfur contained in the fuel and lubricating oil will deteriorate, in terms of durability three-way catalyst (TWC: Thre
e Way Catalyst). Therefore, NO by preventing S poisoning of X catalyst, to improve its durability, NO target lifetime of X catalyst (e.g., the travel distance of about 100,000 miles) NO of the NO X catalyst until passage X It is necessary to prevent the purification efficiency from significantly decreasing.
【0008】このような燃料や潤滑油中のイオウ成分に
よるS被毒を防止する技術として、例えば特開平6−8
8518号公報に開示された技術がある。この技術は、
機関の運転状態が酸素過剰雰囲気で、排ガス或いはNO
X 触媒(NOX 吸収材)が高温であると判定された場合
に、NOX 触媒に流入する排ガスの酸素濃度を低下させ
ることで、NOX 触媒のSOX 被毒(S被毒)に対する
耐久性を向上させるものである。As a technique for preventing sulfur poisoning by sulfur components in fuels and lubricating oils, for example, JP-A-6-8
There is a technique disclosed in Japanese Patent No. 8518. This technology is
When the engine is operating in an oxygen-excess atmosphere, exhaust gas or NO
If X catalyst (NO X absorbent material) is determined to be a high temperature, by decreasing the oxygen concentration of the exhaust gas flowing to the NO X catalyst, the durability against SO X poisoning of the NO X catalyst (S poisoning) Is to improve the performance.
【0009】しかしながら、燃料や潤滑油中に含まれる
イオウ成分の濃度は市場(即ち、その燃料や潤滑油が使
用される地域)や使用時期に応じて異なるものであり、
NO X 触媒のライフタイムは燃料や潤滑油中に含まれる
イオウ成分の濃度によって左右されることになるが、こ
の技術では、燃料や潤滑油中に含まれているイオウ成分
の濃度による影響については何ら考慮されていない。However, it is contained in fuel and lubricating oil.
The concentration of the sulfur component is determined by the market (ie, the fuel or lubricant used).
Location) and the time of use,
NO XCatalyst lifetime is included in fuels and lubricants
This depends on the concentration of the sulfur component.
In the technology, sulfur components contained in fuel and lubricating oil
No consideration is given to the effect of the concentration of sucrose.
【0010】このため、例えば燃料や潤滑油中に含まれ
るイオウ成分の濃度が高い地域で使用されると、目標ラ
イフタイム(例えば、走行距離約10万km)に達する
前にNOX 触媒が劣化し、そのNOX 浄化効率が著しく
低下してしまい、大気中に排出されるNOX の濃度が過
剰になるという不具合が生じる。したがって、NOX 触
媒は、実用上、燃料中に含まれるイオウ成分の濃度が高
い地域での採用は困難で、NOX 触媒の採用できる地域
が燃料中に含まれるイオウ成分の濃度の低い地域に限定
されてしまうことになる。[0010] Thus, for example, when the concentration of sulfur components contained in fuel or lubricating oil is used in areas of high, the target lifetime (e.g., the travel distance of about 100,000 miles) NO X catalyst deterioration before reaching the and, the NO X purification efficiency will be significantly reduced, the problem that the concentration of the NO X discharged into the atmosphere becomes excessive occurs. Therefore, it is difficult to use the NO X catalyst practically in an area where the concentration of sulfur component contained in the fuel is high, and the area where the NO X catalyst can be used is located in an area where the concentration of the sulfur component contained in the fuel is low. It will be limited.
【0011】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、NOX 触媒がS被毒を生じても排ガス中のN
OX 成分が増大しないようにして、燃料や潤滑油中に含
まれるイオウ成分の濃度が高いか低いかを考慮すること
なくNOX 触媒を採用することができるようにした、希
薄燃焼内燃機関を提供することを目的とする。[0011] The present invention has been developed with a view to eliminating these problems, NO X catalyst in the exhaust gas even if the S-poisoning N
O X component not to increase, and so can be employed without NO X catalyst that the concentration of sulfur components contained in fuel or lubricating oil to consider higher or lower, the lean burn internal combustion engine The purpose is to provide.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】このため、本発明の希薄
燃焼内燃機関では、排気通路に排気空燃比がリーンのと
きにNOx を吸着し、排ガス中の酸素濃度が低下したと
きにNOx を脱離するNOx 触媒が設けられる。そし
て、制御手段によってNOx 触媒のNOx 浄化効率に基
づいて内燃機関の希薄燃焼運転領域を変化させることを
特徴としている。A solution for the] Therefore, in the lean-burn internal combustion engine of the present invention, NO x when the exhaust gas air-fuel ratio in the exhaust passage to adsorb NO x when the lean, the oxygen concentration in the exhaust gas was reduced A NO x catalyst for desorbing NO is provided. Then, it is characterized in that changing the lean-burn operation range of the internal combustion engine based on the NO x purification efficiency of the NO x catalyst by the control means.
【0013】[0013]
【発明の実施形態】以下、図面により、本発明の実施の
形態について説明する。まず、本発明の第1実施形態に
かかる希薄燃焼内燃機関について、図1〜図10を参照
しながら説明する。本実施形態にかかる希薄燃焼内燃機
関は、図2に示すように構成されており、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、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射型内
燃機関(筒内噴射エンジン)として構成される。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a lean-burn internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The lean-burn internal combustion engine according to the present embodiment is configured as shown in FIG.
An internal combustion engine which performs each of the expansion and exhaust strokes in one operation cycle, that is, a four-stroke engine, which is a spark ignition type and a direct injection type internal combustion engine (direct injection engine) which directly injects fuel into a combustion chamber ).
【0014】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、図示し
ないエアクリーナ及びスロットル弁が設けられており、
排気通路3には、排気浄化装置6および図示しないマフ
ラ (消音器)が設けられている。なお、排気浄化装置6
の詳細については後述する。An intake passage 2 and an exhaust passage 3 are connected to the combustion chamber 1 so that they can communicate with each other. The communication between the intake passage 2 and the combustion chamber 1 is controlled by an intake valve 4.
The communication between the exhaust passage 3 and the combustion chamber 1 is controlled by an exhaust valve 5. The intake passage 2 is provided with an air cleaner and a throttle valve (not shown).
The exhaust passage 3 is provided with an exhaust purification device 6 and a muffler (muffler) not shown. In addition, the exhaust gas purification device 6
Will be described later in detail.
【0015】また、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、例えば本実施形態のエンジンが直列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
れることになる。The injector (fuel injection valve) 8
In order to inject fuel directly into the combustion chamber 1 in the cylinder, the opening is arranged to face the combustion chamber 1. Naturally, the injectors 8 are provided for each cylinder. For example, if the engine of the present embodiment is an in-line four-cylinder engine, four injectors 8 are provided.
【0016】このような構成により、図示しないスロッ
トル弁の開度に応じ図示しないエアクリーナを通じて吸
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、吸入された空気と制御手段と
しての電子制御ユニット(ECU)20からの信号に基
づいてインジェクタ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7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、排ガスが燃焼室1内から排気通路
3へ排出され、排気浄化装置6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 such a configuration, the air sucked through the air cleaner (not shown) in accordance with the opening of the throttle valve (not shown) is drawn into the combustion chamber 1 by opening the intake valve 4, and is drawn into the combustion chamber 1. The air and the fuel directly injected from the injector 8 are mixed based on a signal from an electronic control unit (ECU) 20 as a control means, and the ignition plug 7 is ignited in the combustion chamber 1 at an appropriate timing. After being burned to generate engine torque, the exhaust gas is discharged from the combustion chamber 1 to the exhaust passage 3, and the exhaust gas purifier 6 removes CO, H in the exhaust gas.
From C, it is purified three harmful components NO x, are muted in the muffler so as to be discharged to the atmosphere side.
【0017】また、このエンジンには種々のセンサが設
けられており、センサからの検出信号がECU20へ送
られるようになっている。例えば、排気通路3の排気浄
化装置6の上流側部分にはNOX センサ9(以下、上流
側NOX センサ9という)が設けられており、また、後
述するリーンNO X 触媒6Aの下流側部分にもNOX セ
ンサ10(以下、下流側NOX センサ10という)が設
けられている。これらの上流側NOX センサ9及び下流
側NOX センサ10による検出情報は、後述するECU
20の機能として設けられたNOX浄化効率演算手段2
1に送られるようになっている。The engine is provided with various sensors.
The detection signal from the sensor is sent to the ECU 20.
It is supposed to be. For example, exhaust gas purification of the exhaust passage 3
NO on the upstream side of the gasifier 6XSensor 9 (hereinafter, upstream
Side NOXSensor 9) is provided.
Lean NO to prescribe XNO at the downstream side of the catalyst 6AXC
Sensor 10 (hereinafter, downstream NOXSensor 10)
Have been killed. These upstream NOXSensor 9 and downstream
Side NOXInformation detected by the sensor 10 is transmitted to an ECU (described later).
NO provided as a function of 20XPurification efficiency calculation means 2
1 is sent.
【0018】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7の近傍のみに少量の燃
料を集めて、点火プラグ7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7の
近傍のみを理論空燃比又はリッチな空燃比とすること
で、安定した層状燃焼(層状超リーン燃焼)を実現しな
がら、燃料消費を抑制することができるものである。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
動が弱く点火時までに燃料が拡散し過ぎない圧縮行程後
期である。The engine will be further described. In this engine, the intake air flowing into the combustion chamber 1 from the intake passage 2 forms a vertical vortex (reverse tumble flow). Since the flow forms such a vertical vortex, a small amount of fuel is collected only in the vicinity of the ignition plug 7 disposed at the center of the top of the combustion chamber 1 while utilizing the vertical vortex, and is separated from the ignition plug 7. It is possible to achieve an extremely lean air-fuel ratio in the portion where the air-fuel ratio has been obtained, and to achieve a stable stratified combustion (stratified super-lean combustion) by setting only the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio only in the vicinity of the ignition plug 7. The fuel consumption can be suppressed. The optimum fuel injection timing in this case is the latter stage of the compression stroke in which the air flow is weak and fuel is not excessively diffused by the time of ignition.
【0019】また、このエンジンから高出力を得る場合
には、インジェクタ8からの燃料が燃焼室1全体に均質
化され、全燃焼室1内を理論空燃比やリーン空燃比の混
合気状態にさせて予混合燃焼を行なえばよく、もちろ
ん、理論空燃比による方がリーン空燃比によるよりも高
出力が得られるが、これらの際にも、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
ような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、吸気行程中には燃料噴射を終えるように設定する。When a high output is obtained from the engine, the fuel from the injector 8 is homogenized in the entire combustion chamber 1 and the interior of the entire combustion chamber 1 is brought to a mixture of stoichiometric air-fuel ratio and lean air-fuel ratio. The stoichiometric air-fuel ratio can provide a higher output than the lean air-fuel ratio. Of course, the timing at which the fuel is sufficiently atomized and vaporized is also used. By performing the fuel injection, a high output can be obtained efficiently. In such a case, the optimal fuel injection timing is set so as to end the fuel injection during the intake stroke so that atomization and vaporization of the fuel can be promoted using the intake air flow.
【0020】このため、本エンジンでは、燃料噴射の態
様として、圧縮行程燃料噴射による層状燃焼によって燃
料の極めて希薄な状態(即ち、空燃比が理論空燃比より
も極めて大)での運転(超リーン燃焼運転)を行なう圧
縮リーン運転モードと、圧縮リーン運転モードほどでは
ないが燃料の希薄な状態(即ち、空燃比が理論空燃比よ
りも大)で運転を行なう吸気リーン運転モードと、空燃
比が理論空燃比となるようにO2 センサ情報等に基づい
てフィードバック制御を行なうストイキオ運転モード
(ストイキオフィードバック運転モード)と、燃料の過
濃な状態(即ち、空燃比が理論空燃比よりも小)での運
転を行なうエンリッチ運転モード(オープンループモー
ド)とが設けられている。For this reason, in the present engine, as a mode of fuel injection, operation (extremely lean) in a very lean state of the fuel (that is, the air-fuel ratio is much larger than the stoichiometric air-fuel ratio) by the stratified combustion by the compression stroke fuel injection. (Combustion operation), a compression lean operation mode, an intake lean operation mode in which the operation is performed in a fuel-lean state (that is, the air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio) although not as much as the compression lean operation mode, and an air-fuel ratio A stoichiometric operation mode (stoichiometric feedback operation mode) in which feedback control is performed based on O 2 sensor information or the like so as to achieve a stoichiometric air-fuel ratio, and a state in which fuel is rich (that is, the air-fuel ratio is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio) And an enriched operation mode (open loop mode) for performing the operation in the above.
【0021】そして、このような各種の運転モードから
一つのモードを選択してエンジンの運転を制御すること
になるが、この運転モード選択は、エンジンの回転数N
e及び負荷状態を示す有効圧力Peに基づき、図8
(a)に示すようなマップに応じて行なうようになって
いる。つまり、図8(a)に示すように、エンジンの回
転数Neが低く負荷Peも小さい場合には、圧縮リーン
運転モード(圧−L)が選択され、エンジンの回転数N
eや負荷Peがこれよりも大きくなるのにしたがって、
吸気リーン運転モード(吸−L),ストイキオフィード
バック運転モード(S/F),オープンループモード
(O/L)が選択される。なお、運転モードの選択,設
定については、さらに後述する。The operation of the engine is controlled by selecting one of the various operation modes, and the operation mode is selected based on the engine speed N.
8 and the effective pressure Pe indicating the load state, FIG.
This is performed according to a map as shown in FIG. In other words, as shown in FIG. 8A, when the engine speed Ne is low and the load Pe is small, the compression lean operation mode (pressure-L) is selected, and the engine speed N
As e and load Pe become larger,
An intake lean operation mode (suction-L), a stoichiometric feedback operation mode (S / F), and an open loop mode (O / L) are selected. The selection and setting of the operation mode will be further described later.
【0022】次に、本実施形態にかかる排気浄化装置6
について説明する。本排気浄化装置6は、図2に示すよ
うに、リーンNOx 触媒(以下、NOx 触媒という)6
Aと三元触媒6Bとを備えて構成される。つまり、理論
空燃比下で排ガス中のCO,HC及びNOx を浄化可能
な三元機能を有する三元触媒6Bが設けられており、さ
らに、本エンジンが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るため、リーン運転時に発生す
る排ガス中のNOx を十分に浄化できるように、三元触
媒6Bの上流側に三元機能を持たないNOx 触媒6Aが
設けられている。Next, the exhaust gas purifying apparatus 6 according to the present embodiment will be described.
Will be described. As shown in FIG. 2, the present exhaust gas purification device 6 includes a lean NO x catalyst (hereinafter, referred to as a NO x catalyst) 6.
A and a three-way catalyst 6B. Done That, CO in the exhaust gas under the stoichiometric air-fuel ratio, the three-way catalyst 6B having a can purify ternary function HC and NO x is provided with further savings operating the engine while the air-fuel ratio to the lean that because of the engine, so that it can fully purify nO x in the exhaust gas generated during lean operation, nO x catalyst. 6A upstream of the three-way catalyst 6B no three-way function is provided.
【0023】このNOx 触媒6Aは、NOX を触媒上に
吸着することにより排ガス中のNO X を浄化するタイプ
のもの(吸蔵型リーンNOX 触媒,トラップ型リーンN
OX触媒)で、例えば図3(a)に示すように、アルミ
ナAl2 O3 を基材とし、この基材上に、バリウムBa
及び白金Ptが担持されて構成される。次に、このよう
に構成されるNOX 触媒6AにおけるNOX の吸着,脱
離機能について説明する。This NOxThe catalyst 6A is NOXOn the catalyst
NO in exhaust gas by adsorption XPurifying type
(Lean storage type NOXCatalyst, trap type lean N
OXCatalyst), for example, as shown in FIG.
Na AlTwo OThree As a base material, and barium Ba
And platinum Pt are carried. Then, like this
NO configured forXNO in catalyst 6AXAdsorption and desorption
The separation function will be described.
【0024】酸素過剰雰囲気(リーン雰囲気)では、図
3(b)に示すように、まず、O2が白金Ptの表面に
吸着し、排ガス中のNOが白金Ptの表面上でO2 と反
応してNO2 となる(2NO+O2 →2NO2 )。一
方、NOX 触媒6Aに担持されているバリウムBaの一
部はO2 と反応し、酸化バリウムBaOとなって存在
し、この酸化バリウムBaOは、さらに、排ガス中のC
O等と反応して炭酸バリウムBaCO3 となる。In an oxygen-excess atmosphere (lean atmosphere), first, as shown in FIG. 3B, O 2 is adsorbed on the surface of platinum Pt, and NO in the exhaust gas reacts with O 2 on the surface of platinum Pt. The result is NO 2 (2NO + O 2 → 2NO 2 ). On the other hand, a part of barium (Ba), which is supported in the NO X catalyst 6A reacts with O 2, there is barium oxide BaO, the barium oxide BaO is Furthermore, C = in the exhaust gas
Reacts with O and the like to form barium carbonate BaCO 3 .
【0025】このような状況下で、生成されたNO2 の
一部が白金Pt上でさらに酸化バリウムBaO及びCO
から生成された炭酸バリウムBaCO3 と反応して硝酸
バリウムBa(NO3 )2 が生成され、NOX 触媒6A
に吸着される。このような反応を化学反応式で示すと、
以下の反応式(1)のようになる。 BaCO3 +2NO+3/2O2 →Ba(NO3 )2 +CO2 ・・・(1) 一方、酸素濃度が低下した雰囲気(リッチ雰囲気)で
は、図3(c)に示すように、NO2 の生成量が低下
し、逆方向の反応が進み、NOX 触媒6AからNO 2 が
脱離される。Under such circumstances, the generated NOTwo of
Partly on platinum Pt further barium oxide BaO and CO
Barium carbonate BaCO produced fromThree Reacts with nitric acid
Barium Ba (NOThree )Two Is generated, and NOXCatalyst 6A
Is adsorbed. When such a reaction is represented by a chemical reaction formula,
The following reaction formula (1) is obtained. BaCOThree + 2NO + 3 / 2OTwo→ Ba (NOThree )Two + COTwo ... (1) On the other hand, in an atmosphere in which the oxygen concentration is low (rich atmosphere)
Is NO as shown in FIG.Two Production is reduced
Then, the reaction in the opposite direction proceeds, and NOXNO from catalyst 6A Two But
Is detached.
【0026】つまり、NOX 触媒6Aに吸着している硝
酸バリウムBa(NO3 )2 と排ガス中のCOとが白金
Ptの表面上で反応し、NO2 及び炭酸バリウムBaC
O3が生成され、NO2 がNOX 触媒6Aから脱離され
る。これを化学反応式で示すと、以下の反応式(2)の
ようになる。 Ba(NO3 )2 +CO→BaCO3 +2NO+O2 ・・・(2) ただし、2NO+O2 →2NO2 (なお、NOの一部
は、そのまま排出される。) このように、NOX 触媒6Aには、硝酸バリウムBa
(NO3 )2 及び炭酸バリウムBaCO3 が化学平衡の
状態で存在し、NOX 触媒6Aの近傍の雰囲気に応じて
各方向への反応が生じることになる。That is, barium nitrate Ba (NO 3 ) 2 adsorbed on the NO x catalyst 6A reacts with CO in the exhaust gas on the surface of platinum Pt, and NO 2 and barium carbonate BaC
O 3 is generated, and NO 2 is desorbed from the NO X catalyst 6A. This can be represented by the following reaction formula (2) when expressed by a chemical reaction formula. Ba (NO 3 ) 2 + CO → BaCO 3 + 2NO + O 2 (2) However, 2NO + O 2 → 2NO 2 (part of NO is discharged as it is.) Thus, the NO X catalyst 6A , Barium nitrate Ba
(NO 3 ) 2 and barium carbonate BaCO 3 exist in a state of chemical equilibrium, and a reaction in each direction occurs depending on the atmosphere near the NO X catalyst 6A.
【0027】そして、このようにしてNOX 触媒6Aか
ら脱離されたNO2 は、三元触媒6B上で排ガス中の未
燃HC,H2 ,COにより還元され、N2 として排出さ
れる(NO+CO→1/2N2 +CO2 ),( NO+H2
→ 1/2N2 +H2 O)。ところで、燃料や潤滑油中
にはイオウ成分が含まれているため、NOx 触媒6A
は、酸素過剰雰囲気で排ガス中のSOX を吸着し、所定
の高温雰囲気下では、酸素濃度が低下すると吸着したS
OX の一部を脱離することになる。The NO 2 thus desorbed from the NO X catalyst 6A is reduced by the unburned HC, H 2 , and CO in the exhaust gas on the three-way catalyst 6B, and is discharged as N 2 ( NO + CO → 1 / 2N 2 + CO 2 ), (NO + H 2
→ 1 / 2N 2 + H 2 O). Incidentally, since the fuel and lubrication oil contains sulfur components, NO x catalyst 6A
Adsorbs SO X in the exhaust gas in an oxygen-rich atmosphere, under a predetermined high temperature atmosphere, the oxygen concentration adsorbed to decrease S
A part of the O X will be leaving.
【0028】つまり、このNOX 触媒6Aは、図4
(a)に示すように、酸素過剰雰囲気(リーン雰囲気)
では、O2 が白金Ptの表面に吸着し、燃料や潤滑油に
含まれる硫黄成分が、燃焼後SO2 として排出され、こ
の排ガス中に含まれるSO2 が白金Ptの表面上でO2
と反応してSO3 となる(2SO2 +O2 →2SO
3 )。次いで、生成されたSO3 の一部が白金Ptを触
媒として炭酸バリウムBaCO3 と反応することによっ
て硫酸バリウムBaSO4 が生成され、NOX 触媒6A
に吸着される。That is, the NO X catalyst 6A
As shown in (a), oxygen excess atmosphere (lean atmosphere)
In, O 2 is adsorbed on the surface of the platinum Pt, the sulfur components contained in fuel or lubricating oil is discharged as a post-combustion SO 2, O 2 SO 2 contained in the flue gas is on the surface of the platinum Pt
To SO 3 (2SO 2 + O 2 → 2SO
3 ). Next, a part of the generated SO 3 reacts with barium carbonate BaCO 3 using platinum Pt as a catalyst to generate barium sulfate BaSO 4 , and the NO x catalyst 6A
Is adsorbed.
【0029】これを化学反応式で示すと、以下の反応式
(3)のようになる。 BaCO3 +SO3 →BaSO4 +CO2 ・・・(3) 一方、酸素濃度が低下した雰囲気(リッチ雰囲気)で
は、図4(b)に示すように、NOX 触媒6Aに吸着し
ている硫酸バリウムBaSO4 の一部と排ガス中のCO
とが白金Ptの触媒作用により、炭酸バリウムBaCO
3 及びSO2 が生成され、SO2 がNOX 触媒6Aから
脱離される。これを化学反応式で示すと、以下の反応式
(4)のようになる。This can be represented by the following chemical reaction formula (3). BaCO 3 + SO 3 → BaSO 4 + CO 2 (3) On the other hand, in an atmosphere having a low oxygen concentration (rich atmosphere), as shown in FIG. 4B, barium sulfate adsorbed on the NO X catalyst 6A Part of BaSO 4 and CO in exhaust gas
Is made of barium carbonate BaCO by the catalytic action of platinum Pt.
3 and SO 2 are generated, SO 2 is desorbed from the NO X catalyst 6A. This can be represented by the following chemical reaction formula (4).
【0030】 BaSO4 +CO→BaCO3 +SO2 ・・・(4) ところで、このようなNOX 触媒6Aでは、NOX の吸
着,脱離作用によりNOX を浄化するため、NOX が吸
着したら、適宜脱離させる必要がある。また、NOX 触
媒6Aでは、炭酸バリウムBaCO3 及び硫酸バリウム
BaSO4 が化学平衡の状態で存在し、NOX 触媒6A
の近傍の雰囲気に応じて各方向への反応が進み易くな
る。つまり、排ガスの空燃比(排気空燃比)が小さくな
る程(即ち、空燃比がリッチになる程)、硫酸バリウム
BaSO4 が分解し易くなり、炭酸バリウムBaCO3
が生成され易くなる。逆に、排ガスの空燃比が大きくな
る程(即ち、空燃比がリーンになる程)、炭酸バリウム
BaCO3 が分解し易くなり、硫酸バリウムBaSO4
が生成され易くなる。The BaSO 4 + CO → BaCO 3 + SO 2 ··· (4) By the way, in such a NO X catalyst 6A, the adsorption of NO X, to purify NO X by an elimination action, if NO X is adsorbed, It is necessary to desorb appropriately. In the NO X catalyst 6A, barium carbonate BaCO 3 and barium sulfate BaSO 4 exist in a state of chemical equilibrium, and the NO X catalyst 6A
The reaction in each direction easily proceeds according to the atmosphere in the vicinity of. That is, as the air-fuel ratio of the exhaust gas (exhaust air-fuel ratio) becomes smaller (that is, as the air-fuel ratio becomes richer), barium sulfate BaSO 4 is more easily decomposed and barium carbonate BaCO 3
Is easily generated. Conversely, as the air-fuel ratio of the exhaust gas increases (that is, the air-fuel ratio becomes leaner), barium carbonate BaCO 3 is more easily decomposed and barium sulfate BaSO 4
Is easily generated.
【0031】しかしながら、実際には硫酸バリウムBa
SO4 は分解しにくいため、酸素濃度が低下しても(即
ち、空燃比がリッチになっても)硫酸バリウムBaSO
4 の一部は分解されずに残ってしまう。これにより、使
用されたバリウムBa分だけ硝酸バリウムBa(NO
3 )2 が生成されなくなり、NOX 触媒6AによるNO
X の浄化能力が低下することになるため(これを、S被
毒という)、NOX 触媒6Aに吸着したSOX も適宜脱
離させる必要がある。However, in practice, barium sulfate Ba
SOFour Is difficult to decompose, so even if the oxygen
(Even if the air-fuel ratio becomes rich) Barium sulfate BaSO
Four Is left undecomposed. This allows
Barium nitrate Ba (NO
Three )Two Is no longer generated and NOXNO by catalyst 6A
XBecause the purification capacity of
Poison), NOXSO adsorbed on catalyst 6AXAlso appropriately
Need to be separated.
【0032】さらに、例えば燃料や潤滑油中に含まれる
イオウ成分の濃度が高い場合であって、目標ライフタイ
ム(例えば、走行距離約10万km)に達する前にNO
X 触媒6Aが劣化し、NOX 浄化効率が著しく低下した
場合であっても、大気中に排出されるNOX の濃度が許
容値を超えないようにする必要もある。このため、本実
施形態にかかる希薄燃焼内燃機関では、NOX 触媒6A
のNO X 浄化効率がNOX の吸着によって低下した場合
に吸着したNOX を脱離させてNOX 浄化効率を復活さ
せるための制御(復活制御)、NOX 触媒6AにSOX
が吸着してNOX 浄化効率が低下した場合に吸着したS
OX を脱離させてNOX触媒6Aを再生させるための制
御(再生制御)、NOX 触媒6Aに多量のSOXが吸着
して劣化し、NOX 浄化効率が著しく低下した場合に大
気中に排出されるNOX の濃度が許容値を超えないよう
に希薄燃焼運転領域を狭くする制御(希薄燃焼運転領域
縮小化制御)が行なわれるようになっている。Further, for example, it is contained in fuel or lubricating oil.
When the sulfur component concentration is high,
Before the vehicle reaches a distance (for example, about 100,000 km)
XThe catalyst 6A is deteriorated and NOXPurification efficiency has dropped significantly
Even in the case, NO released into the atmosphereXConcentration is acceptable
It is also necessary not to exceed the capacity. For this reason,
In the lean burn internal combustion engine according to the embodiment, NOXCatalyst 6A
NO XNO purification efficiencyXIf the temperature is lowered by adsorption
NO adsorbed onXTo remove NOXRevival of purification efficiency
Control (restoration control), NOXSO on catalyst 6AX
Is adsorbed and NOXS adsorbed when purification efficiency decreased
OXTo remove NOXSystem for regenerating catalyst 6A
Control (regeneration control), NOXLarge amount of SO in catalyst 6AXIs adsorbed
And deteriorate, NOXGreat if purification efficiency drops significantly
NO discharged into the airXConcentration should not exceed the allowable value.
Control to narrow the lean burn operation range (lean burn operation range
(Reduction control).
【0033】また、このような復活制御や再生制御が行
なわれてNOX 触媒6Aの浄化効率が回復したときには
希薄燃焼運転領域を広くする制御(希薄燃焼運転領域拡
大化制御)も行なわれるようになっている。なお、この
希薄燃焼運転領域拡大化制御は、既に希薄燃焼運転領域
拡大化制御が行なわれている場合には、その希薄燃焼運
転領域を維持する制御となる。Further, as is also performed control to increase the lean-burn operating range (lean-burn operation region enlarging control) when such revival control or regeneration control is restored the purification efficiency conducted with NO X catalyst 6A Has become. Note that the lean burn operation region expansion control is a control for maintaining the lean burn operation region when the lean burn operation region expansion control has already been performed.
【0034】なお、希薄燃焼運転領域縮小化制御及び希
薄燃焼運転領域拡大化制御は、希薄燃焼運転領域を変化
させるものであるため、希薄燃焼運転領域変更制御とも
いう。したがって、本実施形態にかかる希薄燃焼内燃機
関のECU20には、図1の機能ブロック図に示すよう
に、NOX 浄化効率演算手段21と、NOX 浄化効率判
定手段22と、運転モード設定手段23と、運転モード
選択手段24と、燃料噴射制御手段25とが設けられて
いる。Since the lean burn operation region reduction control and the lean burn operation region enlargement control change the lean burn operation region, they are also referred to as lean burn operation region change control. Therefore, the ECU20 lean burn internal combustion engine according to the present embodiment, as shown in the functional block diagram of FIG. 1, the NO X purification efficiency calculating unit 21, NO and X purification efficiency determination unit 22, the operation mode setting means 23 , An operation mode selection means 24 and a fuel injection control means 25 are provided.
【0035】ここで、NOX 浄化効率演算手段21は、
上流側NOX センサ9及び下流側NOX センサ10から
の検出情報に基づいて、NOX 触媒6AによるNOX の
浄化効率を算出するものである。つまり、NOX 浄化効
率演算手段21は、上流側NOX センサ9による検出値
A1 と下流側NOX センサ10による検出値A2 とから
NOX 触媒6AによるNOX の浄化効率(=A2 /
A1 )を算出するようになっている。Here, the NO X purification efficiency calculating means 21
Based on the detection information from upstream NO X sensor 9 and the downstream NO X sensor 10, and calculates the purification efficiency of the NO X by the NO X catalyst 6A. That, NO X purification efficiency calculating means 21, the upstream-side NO X sensor 9 by the detection value A 1 and the downstream-side NO X from the detected value A 2 Metropolitan by sensor 10 by the NO X catalyst 6A NO X purification efficiency (= A 2 /
A 1 ) is calculated.
【0036】このNOX 浄化効率演算手段21によるN
OX 浄化効率の算出は、運転モードが吸気リーン運転モ
ードや圧縮リーン運転モード等のリーン運転モードに切
り換わってから一定期間経過した後に行なわれるように
なっている。このため、NO X 浄化効率演算手段21に
は、タイマ29のカウント値が読み込まれるようになっ
ており、カウント値が所定値に達したら演算を行なうよ
うになっている。This NOXN by the purification efficiency calculating means 21
OXThe calculation of the purification efficiency is performed when the operation mode is the intake lean operation mode.
Switch to lean operation mode such as load mode or compression lean operation mode.
After a certain period of time
Has become. Therefore, NO XPurification efficiency calculation means 21
Means that the count value of the timer 29 is read.
When the count reaches the specified value, the
Swelling.
【0037】NOX 浄化効率判定手段22は、上述した
復活制御,再生制御,希薄燃焼運転領域変更制御(希薄
燃焼運転領域縮小化制御,希薄燃焼運転領域拡大化制
御)のうちのいずれかの制御を行なう必要があるか否か
を判定するものである。このため、NOX 浄化効率判定
手段22には、復活制御用判定手段22Aと、再生制御
用判定手段22Bと、希薄燃焼運転領域変更制御用判定
手段22C(以下、領域変更判定手段という)とが備え
られている。The NO X purification efficiency determining means 22 controls any one of the above-described reinstatement control, regeneration control, lean burn operation range change control (lean burn operation region reduction control, lean burn operation region enlargement control). It is determined whether or not it is necessary to carry out. For this reason, the NO X purification efficiency determining means 22 includes a recovery controlling determining means 22A, a regeneration controlling determining means 22B, and a lean burn operation region change controlling determining means 22C (hereinafter, referred to as a region change determining means). Provided.
【0038】まず、復活制御用判定手段22Aは、復活
制御を行なう必要があるか否かを判定すべく、吸気リー
ン運転モードや圧縮リーン運転モード等のリーン運転モ
ードでの運転が所定時間(例えば、約60秒)行なわれ
たか否かを判定するものである。このため、復活制御用
判定手段22Aには、タイマ29のカウント値が読み込
まれるようになっている。First, the recovery control determining means 22A determines whether or not it is necessary to perform the recovery control by performing the operation in the lean operation mode such as the intake lean operation mode or the compression lean operation mode for a predetermined time (for example, , About 60 seconds). For this reason, the count value of the timer 29 is read into the recovery control determination means 22A.
【0039】そして、この復活制御用判定手段22Aに
よって、リーン運転モードでの運転が所定時間(例え
ば、約60秒)行なわれたと判定された場合は、復活制
御を行なう必要があると判定し、後述する燃料噴射制御
手段25に備えられる追加燃料噴射制御手段27に出力
するようになっている。再生制御用判定手段22Bは、
再生制御を行なう必要があるか否かを判定すべく、NO
X 浄化効率演算手段21によって算出された復活制御後
のNOX 浄化効率ηが再生制御用判定値aよりも小さく
なったか否かを判定するものである。When it is determined by the recovery control determining means 22A that the operation in the lean operation mode has been performed for a predetermined time (for example, about 60 seconds), it is determined that the recovery control needs to be performed. The output is provided to an additional fuel injection control means 27 provided in a fuel injection control means 25 described later. The reproduction control determination means 22B includes:
NO to determine whether or not it is necessary to perform regeneration control
This is for determining whether or not the NO X purification efficiency η after the restoration control calculated by the X purification efficiency calculation means 21 has become smaller than the regeneration control determination value a.
【0040】そして、この再生制御用判定手段22Bに
よって、復活制御後のNOX 浄化効率ηが再生制御用判
定値aよりも小さくなったと判定された場合は、再生制
御を行なう必要があると判定し、後述する燃料噴射制御
手段25に備えられる追加燃料噴射制御手段27に出力
するようになっている。なお、この再生制御用判定手段
22Bと追加燃料噴射制御手段27とから再生手段が構
成される。When the regeneration control determining means 22B determines that the NO X purification efficiency η after the recovery control has become smaller than the regeneration control determination value a, it is determined that the regeneration control needs to be performed. Then, the output is outputted to an additional fuel injection control means 27 provided in the fuel injection control means 25 described later. The regeneration control determining means 22B and the additional fuel injection control means 27 constitute a regeneration means.
【0041】なお、再生制御用判定値aは、図6に示す
ように、燃料中に含まれるイオウ成分の濃度が100p
pmの場合で、走行距離が約1万kmに達したときのN
OX触媒6AのNOX 浄化効率に相当する値として設定
される。領域変更判定手段22Cは、希薄燃焼運転領域
変更制御(希薄燃焼運転領域縮小化制御,希薄燃焼運転
領域拡大化制御)を行なう必要があるか否かを判定すべ
く、NOX 浄化効率演算手段21によって算出された今
回の再生制御後のNOX浄化効率η′i が前回の再生制
御後のNOX 浄化効率η′i-1 よりも小さいか否かを判
定するものである。As shown in FIG. 6, the determination value a for regeneration control is such that the concentration of the sulfur component contained in the fuel is 100 p.
pm, when the mileage reaches about 10,000 km
It is set as a value corresponding to the NO X purification efficiency of the O X catalyst 6A. Area change determination unit 22C is lean-burn operation range changing control (lean burn operation area reduction control, the lean burn operation area enlarging control) to determine whether or not it is necessary to perform, NO X purification efficiency calculating means 21 It is determined whether or not the NO X purification efficiency η ′ i after the current regeneration control calculated by the above is smaller than the NO X purification efficiency η ′ i−1 after the previous regeneration control.
【0042】そして、この領域変更判定手段22Cによ
って、今回の再生制御後のNOX 浄化効率η′i が前回
の再生制御後のNOX 浄化効率η′i-1 よりも小さいと
判定された場合は、NOX 触媒6Aは多量のSOX が吸
着して劣化し、NOX 浄化効率が低下していると考えら
れるため、大気中に排出されるNOX の濃度が許容値を
超えないように三元触媒6Bを有効に活用すべく希薄燃
焼運転領域縮小化制御を行なう必要があると判定して、
後述する運転モード選択手段24に出力するようになっ
ている。When the region change determining means 22C determines that the NO X purification efficiency η ′ i after the current regeneration control is smaller than the NO X purification efficiency η ′ i-1 after the previous regeneration control. is, nO X catalyst 6A is deteriorated adsorbed a large amount of sO X, since the nO X purification efficiency is considered to be reduced, so that the concentration of the nO X discharged into the atmosphere does not exceed the allowable value It is determined that it is necessary to perform lean burn operation region reduction control in order to effectively use the three-way catalyst 6B,
It outputs to the operation mode selection means 24 mentioned later.
【0043】なお、今回の再生制御後のNOX 浄化効率
η′i が前回の再生制御後のNOX浄化効率η′i-1 よ
りも小さいかどうかを判定することは、NOX 触媒6A
が劣化したかどうかを判定することを意味するため、領
域変更判定手段22Cは劣化判定手段ということもでき
る。一方、領域変更判定手段22Cによって、今回の再
生制御後のNOX 浄化効率η′i が前回の再生制御後の
NOX 浄化効率η′i-1 よりも小さくない(大きい)と
判定された場合は、NOX 浄化効率が回復したとして希
薄燃焼運転領域の拡大化制御を行なう必要があると判定
して、後述する運転モード選択手段24に出力するよう
になっている。Incidentally, the determining whether NO X purification efficiency η after this reproduction control 'i is NO X purification efficiency η after the previous regeneration control' smaller than i-1, NO X catalyst 6A
In other words, the area change determination unit 22C can be referred to as a deterioration determination unit. On the other hand, when the region change determination means 22C determines that the NO X purification efficiency η ′ i after the current regeneration control is not smaller (larger) than the NO X purification efficiency η ′ i-1 after the previous regeneration control. Determines that it is necessary to perform the control for enlarging the lean burn operation region on the assumption that the NO X purification efficiency has recovered, and outputs the result to the operation mode selection means 24 described later.
【0044】ところで、燃料噴射制御手段24は、通常
燃料噴射制御手段25と、追加燃料噴射制御手段26と
を備えて構成される。このうち、追加燃料噴射制御手段
25は、復活制御用判定手段22Aによって復活制御が
必要であると判定された場合に復活制御として追加燃料
噴射が行なわれ、また、再生制御用判定手段22Bによ
って再生制御が必要であると判定された場合に再生制御
として追加燃料噴射が行なわれるように、燃料噴射弁8
の作動を制御するものである。Incidentally, the fuel injection control means 24 comprises a normal fuel injection control means 25 and an additional fuel injection control means 26. Among these, the additional fuel injection control means 25 performs additional fuel injection as the recovery control when the recovery control determination means 22A determines that the recovery control is necessary, and the regeneration control determination means 22B The fuel injection valve 8 is controlled so that additional fuel injection is performed as regeneration control when it is determined that control is necessary.
This controls the operation of.
【0045】この追加燃料噴射制御手段25は、各種セ
ンサ類28からの検出情報(例えば、エンジン回転数情
報や機関負荷情報)に基づいて、追加燃料噴射の噴射開
始時期TINJ を設定するとともに、各サイクル内での追
加燃料の噴射時間を設定するようになっている。まず、
復活制御として追加燃料噴射を行なうための追加燃料噴
射の噴射開始時期TINJ 及び噴射時間の設定について説
明する。The additional fuel injection control means 25 sets an injection start timing T INJ for additional fuel injection based on information detected from various sensors 28 (for example, information on engine speed and information on engine load). The injection time of the additional fuel in each cycle is set. First,
The setting of the injection start timing T INJ and the injection time of the additional fuel injection for performing the additional fuel injection as the recovery control will be described.
【0046】この復活制御として追加燃料噴射を行なう
ための噴射開始時期TINJ 及び噴射時間は、図5(a)
に示すように、NOX 触媒6Aの近傍が酸素濃度の低下
したリッチ雰囲気となるように設定される。例えば、リ
ッチ雰囲気とするためには、空燃比を約13に設定し
て、約2秒間実施されるようにする。この場合、復活制
御としての追加燃料噴射が開始されたらタイマ29がカ
ウントを開始するようにし、追加燃料噴射制御手段27
にはタイマ29のカウント値が読み込まれるようにすれ
ば良い。The injection start timing T INJ and the injection time for performing the additional fuel injection as the revival control are shown in FIG.
As shown in the vicinity of the NO X catalyst 6A is set to be reduced rich atmosphere having an oxygen concentration. For example, to achieve a rich atmosphere, the air-fuel ratio is set to about 13 and the operation is performed for about 2 seconds. In this case, the timer 29 starts counting when the additional fuel injection as the resurrection control is started.
, The count value of the timer 29 may be read.
【0047】なお、この復活制御としての追加燃料噴射
は、NOX 触媒6Aの近傍をリッチ雰囲気とするための
ものであるため、リッチスパイクともいう。このような
制御を行なうのは、吸気リーン運転モードや圧縮リーン
運転モード等のリーン運転モードでの運転が行なわれる
と、NOX 触媒6Aの近傍は酸素過剰雰囲気(リーン雰
囲気)となり、上述の反応式(1)で示される反応が進
むため、これらのリーン運転モードが所定時間(例え
ば、約60秒)以上行なわれると、NOX 触媒6Aに多
量のNOX が吸着されて、NOX 触媒6AによるNOX
浄化効率が徐々に低下することになるからである。It should be noted, additional fuel injection as the resurrection control, because it is intended to the vicinity of the NO X catalyst 6A and rich atmosphere, also referred to as rich spike. Perform such control, the operation in the lean operation mode such as the intake lean operation mode and the compressed lean operation mode is performed, NO X near the catalyst 6A is an oxygen rich atmosphere (lean atmosphere), and the above-described reaction since the reaction shown by the formula (1) progresses, these lean operation mode is a predetermined time (e.g., about 60 seconds) is performed over a large amount of the NO X in the NO X catalyst 6A is adsorbed, NO X catalyst 6A NO X by
This is because the purification efficiency will gradually decrease.
【0048】これにより、NOX 触媒6AへのNOX 吸
着量が増加することによってNOX浄化効率が低下して
も、追加燃料噴射制御手段27によって復活制御として
追加燃料噴射が行なわれて、上述の反応式(2)に示す
ような反応が促進されるため、NOX 触媒6AからNO
X を脱離させることができ、図5(b)に示すように、
NOX 触媒6AによるNOX 浄化効率を向上させること
ができる。なお、図5(b)は、図6のX部の部分拡大
図である。[0048] Thus, even if reduced NO X purification efficiency by NO X adsorption amount of the NO X catalyst 6A is increased, it is performed the additional fuel injection as resurrected controlled by the additional fuel injection control unit 27, described above since, as shown in the reaction formula (2) the reaction is accelerated, NO from NO X catalyst 6A
X can be desorbed, and as shown in FIG.
It is possible to improve the NO X purification efficiency by the NO X catalyst 6A. FIG. 5B is a partially enlarged view of a portion X in FIG.
【0049】次に、再生制御として追加燃料噴射を行な
うための追加燃料噴射の噴射開始時期TINJ 及び噴射時
間の設定について説明する。この再生制御として追加燃
料噴射を行なうための噴射開始時期TINJ 及び噴射時間
は、NOX 触媒6Aの近傍を酸素濃度が低下したリッチ
雰囲気(例えば、A/F=約12)とし、かつ、所定温
度(例えば、約600℃)以上となるように設定され、
所定時間(例えば、約3分)行なわれるようになってい
る。Next, the setting of the injection start timing T INJ and the injection time of the additional fuel injection for performing the additional fuel injection as the regeneration control will be described. The regeneration control injection start timing for performing the additional fuel injection as T INJ and injection time, the vicinity of the NO X catalyst 6A and rich atmosphere having an oxygen concentration decreases (e.g., A / F = about 12), and, given Temperature (for example, about 600 ° C.) or higher,
This is performed for a predetermined time (for example, about 3 minutes).
【0050】つまり、この追加燃料噴射制御手段27に
よる再生制御としての追加燃料噴射は、各気筒の膨張行
程後期から排気行程末期までの間であって、追加燃料が
自己着火燃焼しうる期間に行なわれるように噴射開始時
期TINJ が設定される。このように噴射開始時期TINJ
を設定するのは、追加燃料噴射によって噴射された燃料
を、確実に燃焼(以下、再燃焼ともいう)させ、これに
よりNOX 触媒6Aに付着したSOX を脱離させるべ
く、NOX 触媒6Aの近傍を酸素濃度が低下したリッチ
雰囲気とし、かつ、高温雰囲気(例えば、約600℃)
とするためである。That is, the additional fuel injection as regeneration control by the additional fuel injection control means 27 is performed during the period from the late stage of the expansion stroke of each cylinder to the end of the exhaust stroke, and during the period in which the additional fuel can self-ignite and burn. Injection start timing T INJ is set so that Thus, the injection start timing T INJ
To set the fuel injected by the additional fuel injection, reliably combusted thereby (hereinafter, also referred to as afterburning) is, in order to thereby desorb the SO X attached to the NO X catalyst 6A, NO X catalyst 6A Is a rich atmosphere with reduced oxygen concentration and a high temperature atmosphere (for example, about 600 ° C.).
This is because
【0051】具体的には、追加燃料噴射制御手段25
は、この膨張行程後期以降の追加の燃料噴射において基
本となる基本燃料噴射開始時期TbINJ を、冷却水温度
θW ,EGR量,主燃焼における点火時期TIGによって
補正することにより噴射開始時期TINJ を設定する。ま
た、追加燃料噴射制御手段104は、膨張行程以降の追
加の燃料噴射において基本となる基本駆動時間tB を、
噴射開始時期TINJ ,触媒温度θC.C によって補正する
ことによりインジェクタ駆動時間tPLUSを設定する。More specifically, the additional fuel injection control means 25
Is to correct the basic fuel injection start timing Tb INJ, which is the basis for the additional fuel injection after the latter stage of the expansion stroke, by the coolant temperature θ W , the EGR amount, and the ignition timing T IG in the main combustion, thereby making the injection start timing T b Set INJ . Further, the additional fuel injection control means 104 sets the basic drive time t B which is the basis for additional fuel injection after the expansion stroke,
The injector drive time t PLUS is set by correcting the injection start timing T INJ and the catalyst temperature θ CC .
【0052】このような制御を行なうのは、所定時間
(例えば、約60秒)毎にNOX 触媒6Aの復活制御と
してリッチスパイクを行なったとしても、NOX 触媒6
Aの近傍が酸素過剰雰囲気(リーン雰囲気)となると、
NOX 触媒6Aでは、上述の反応式(3)で示される反
応も進むため、NOX 触媒6Aに徐々にSOX も吸着
し、NOX 触媒6Aに硫酸バリウムBaSO4 として吸
着し、NOX 触媒6Aの近傍の酸素濃度が低下しても
(即ち、排気空燃比がリッチになっても)、硫酸バリウ
ムBaSO4 は分解されずにNOX 触媒6Aに吸着した
ままとなってしまうため、SOX の吸着に使用されたバ
リウムBa分だけ硝酸バリウムBa(NO3 ) 2 が生成
されなくなり、これにより、NOX 触媒6AによるNO
X の浄化能力が低下するからである。Such control is performed for a predetermined time.
NO (every 60 seconds, for example)XControl of the catalyst 6A
Even if you do a rich spike, NOXCatalyst 6
When the vicinity of A becomes an oxygen excess atmosphere (lean atmosphere),
NOXIn the catalyst 6A, the reaction represented by the above reaction formula (3) is performed.
NOXSO 6 is gradually added to the catalyst 6A.XAlso adsorb
And NOXBarium sulfate BaSO on catalyst 6AFour As sucking
Wear it, NOXEven if the oxygen concentration near the catalyst 6A decreases
(Ie, even when the exhaust air-fuel ratio becomes rich)
Mu BaSOFour NO without decompositionXAdsorbed on catalyst 6A
SOXUsed for adsorption of
Barium nitrate Ba (NOThree ) Two Is generated
Will not beXNO by catalyst 6A
XThis is because the purifying ability of the oil is reduced.
【0053】なお、所定時間を計測するために、再生制
御としての追加燃料噴射制御が開始されるとタイマ29
がカウントを開始するようになっており、追加燃料噴射
制御手段25には、タイマ29のカウント値が読み込ま
れるようになっている。これにより、NOX 触媒6Aへ
のSOX 吸着量が増加することによってNOX浄化効率
が低下しても、再生制御としての追加燃料噴射制御によ
って、上述の反応式(4)に示すような反応が促進さ
れ、NOX 触媒6AからSOX を脱離させることができ
るため、図6に実線Aで示すように、NOX 触媒6Aに
よるNOX浄化効率を向上させることができる。When additional fuel injection control as regeneration control is started to measure a predetermined time, a timer 29 is started.
Starts counting, and the additional fuel injection control means 25 reads the count value of the timer 29. Thus, even if reduced NO X purification efficiency by SO X amount of adsorption of the NO X catalyst 6A is increased by additional fuel injection control as playback control, as shown in the above described reaction formulas (4) Reaction There is promoted, because the sO X from the NO X catalyst 6A can be eliminated, as shown in FIG. 6 by the solid line a, it is possible to improve the NO X purification efficiency by the NO X catalyst 6A.
【0054】なお、図6中、実線Aは復活制御後のNO
X 浄化効率を示しており、破線Bは再生制御後のNOX
浄化効率の一例を示している。このようにして再生制御
として追加燃料噴射制御を行なった場合、NOX 触媒6
Aの吸着能力は全体的に見ると走行距離が増えるにした
がって低下する傾向にあるが、再生制御毎の部分的なN
OX 触媒6Aの吸着能力の再生状態を見ると、必ずしも
今回のNOX 浄化効率が前回のNOX 浄化効率よりも小
さくなるとは限らない。In FIG. 6, the solid line A indicates NO after the restoration control.
X indicates the purification efficiency, and the broken line B indicates NO X after the regeneration control.
An example of the purification efficiency is shown. If you added fuel injection control as playback control this way, NO X catalyst 6
Although the adsorption capacity of A generally tends to decrease as the traveling distance increases, the partial N
Looking at the regeneration state of the adsorption capacity of the O X catalyst 6A, the current NO X purification efficiency is not always smaller than the previous NO X purification efficiency.
【0055】つまり、図7に示すように、今回のNOX
浄化効率η′i-1 が前回のNOX 浄化効率η′i-2 の程
度まで再生しない場合もあれば、今回のNOX 浄化効率
η′ i が前回のNOX 浄化効率η′i-1 を上回って再生
する場合もある。なお、前回のNOX 浄化効率η′i-1
を上回って再生した場合、これをNOX 触媒6Aが回復
したという。That is, as shown in FIG.X
Purification efficiency η 'i-1Is the previous NOXPurification efficiency η 'i-2About
In some cases, it may not be played back toXPurification efficiency
η ' iIs the previous NOXPurification efficiency η 'i-1Play above
In some cases. Note that the previous NOXPurification efficiency η 'i-1
If the playback exceeds theXCatalyst 6A recovers
It was done.
【0056】このため、本実施形態では、NOX 触媒6
AのNOX 浄化効率の再生度合に応じて運転モードを選
択するようにしている。そこで、本エンジンのECU2
0には、運転モード設定手段23のほかに、運転モード
選択手段24が備えられている。まず、運転モード設定
手段23について説明すると、この運転モード設定手段
23は、噴射モードを、各種センサ類28からの検出情
報(例えば、エンジン回転数情報や機関負荷情報)に基
づいて機関負荷(1ストローク当たりの吸入空気量)P
eを算出し、この機関負荷Peとエンジン回転数(回転
速度)Neとに応じて、運転モード選択手段24によっ
て選択されたマップに基づいて、圧縮リーン運転モー
ド,吸気リーン運転モード,ストイキオフィードバック
運転モード,オープンループモードのいずれかのモード
を選択的に設定するものである。[0056] Therefore, in the present embodiment, NO X catalyst 6
The operation mode is selected according to the degree of regeneration of the NO X purification efficiency of A. Then, ECU2 of this engine
0 is provided with an operation mode selection means 24 in addition to the operation mode setting means 23. First, the operation mode setting means 23 will be described. The operation mode setting means 23 determines the injection mode based on the detection information (for example, engine speed information and engine load information) from various sensors 28. Intake air amount per stroke) P
e in accordance with the engine load Pe and the engine speed (rotation speed) Ne, based on the map selected by the operation mode selection means 24, based on the compression lean operation mode, the intake lean operation mode, and the stoichiometric feedback. One of the operation mode and the open loop mode is selectively set.
【0057】例えば、エンジン回転数Neが低くて機関
負荷Peも低い領域では圧縮リーン運転モードとし、エ
ンジン回転数Ne及び機関負荷Peのいずれかが低くな
ければ吸気リーン運転モード又はストイキオフィードバ
ック運転モードとするようになっている。また、エンジ
ン回転数Ne及び機関負荷Peのいずれも高い場合は、
オープンループモードとされる。For example, in the region where the engine speed Ne is low and the engine load Pe is low, the compression lean operation mode is set. If either the engine speed Ne or the engine load Pe is not low, the intake lean operation mode or the stoichiometric feedback operation mode is set. And so on. When both the engine speed Ne and the engine load Pe are high,
Open loop mode is set.
【0058】次に、本実施形態における希薄燃焼運転領
域変更制御のための実質的な制御手段である運転モード
選択手段24について説明する。この運転モード選択手
段24は、領域変更判定手段22Cによって再生制御後
のNOX 浄化効率η′i が前回の再生制御後のNOX 浄
化効率η′i-1 よりも小さいと判定された場合に、圧縮
リーン運転モード(圧−L)及び吸気リーン運転モード
(吸−L)の領域(希薄燃焼運転領域)が狭くなり、ス
トイキオフィードバック運転モード(S/F)及びオー
プンループモード(O/L)の領域が広くなるように設
定された図8(b)に示すようなマップを選択するもの
である。Next, the operation mode selection means 24 which is a substantial control means for the lean burn operation area change control in the present embodiment will be described. The operation mode selection means 24 is provided when the region change determination means 22C determines that the NO X purification efficiency η ′ i after the regeneration control is smaller than the NO X purification efficiency η ′ i-1 after the previous regeneration control. , The region (lean combustion operation region) of the compression lean operation mode (pressure-L) and the intake lean operation mode (intake-L) becomes narrow, and the stoichiometric feedback operation mode (S / F) and the open loop mode (O / L) 8) is selected such that the area shown in FIG. 8B) is set to be large.
【0059】一方、運転モード選択手段24は、今回の
再生制御後のNOX 浄化効率η′iが前回の再生制御後
のNOX 浄化効率η′i-1 よりも小さくない(大きい)
と判定された場合には、NOX 触媒6Aが再生制御によ
り回復したとして、燃費の悪化を抑制すべく、通常運転
時に選択される図8(a)に示されるようなマップを選
択するものである。On the other hand, the operation mode selection means 24 determines that the NO X purification efficiency η ′ i after the current regeneration control is not smaller (larger) than the NO X purification efficiency η ′ i-1 after the previous regeneration control.
And when it is determined as NO X catalyst 6A it has been restored by the reproduction control, in order to suppress deterioration of fuel efficiency, but to select a map as shown in FIG. 8 (a) is selected during normal operation is there.
【0060】なお、図8(b)では、圧縮リーン運転モ
ード(圧−L)及び吸気リーン運転モード(吸−L)の
領域(希薄燃焼運転領域)を狭くし、ストイキオフィー
ドバック運転モード(S/F)及びオープンループモー
ド(O/L)の領域を広くする場合の一例として、圧縮
リーン運転モード(圧−L)及び吸気リーン運転モード
(吸−L)の領域(希薄燃焼運転領域)をなくし、スト
イキオフィードバック運転モード(S/F)及びオープ
ンループモード(O/L)の領域のみとしたものを示し
ている。In FIG. 8B, the compression lean operation mode (pressure-L) and the intake lean operation mode (intake-L) (the lean burn operation area) are narrowed, and the stoichiometric feedback operation mode (S / F) and the open-loop mode (O / L) are widened as an example. The compression-lean operation mode (pressure-L) and the intake-lean operation mode (intake-L) (lean-burn operation area) In this example, only the stoichiometric feedback operation mode (S / F) and the open loop mode (O / L) are shown.
【0061】このように、領域変更判定手段22Cによ
って今回の再生制御後のNOX 浄化効率η′i が前回の
再生制御後のNOX 浄化効率η′i-1 よりも小さいと判
定された場合は、運転モード選択手段24によって図8
(b)に示すようなマップが選択され、エンジン回転数
Neや機関負荷Neに基づいて、ストイキオフィードバ
ック運転モード(S/F)又はオープンループモード
(O/L)が設定される頻度を高めることにより(これ
は、希薄燃焼運転領域を狭くすることを意味する)、理
論空燃比下でNOX を浄化する機能を有する三元触媒6
Bでも十分にNO X を浄化できる運転領域を増やすよう
にしている。As described above, the area change determination means 22C uses
NO after the current regeneration controlXPurification efficiency η 'iIs the previous
NO after regeneration controlXPurification efficiency η 'i-1Smaller than
8 is set by the operation mode selection means 24 in FIG.
A map as shown in (b) is selected and the engine speed
Based on Ne and the engine load Ne, the stoichiometric feedback
Operation mode (S / F) or open loop mode
By increasing the frequency at which (O / L) is set (this
Means narrowing the lean burn operation area),
NO under stoichiometric air-fuel ratioXThree-way catalyst 6 having the function of purifying methane
B is enough NO XTo increase the operating area in which
I have to.
【0062】また、領域変更判定手段22Cによって、
今回の再生制御後のNOX 浄化効率η′i が前回の再生
制御後のNOX 浄化効率η′i-1 よりも小さくないと判
定された場合には、運転モード選択手段24によって図
8(a)のマップが選択されるようになっており、燃費
の悪化を抑制できるようにしている。ところで、通常燃
料噴射制御手段26における燃料噴射制御を説明する
と、この通常燃料噴射制御手段26は、エンジン回転数
センサ,アクセルポジションセンサ等の各種センサ類2
8,運転モード設定手段23からの情報に基づいて、通
常燃料噴射における燃料噴射量を設定する機能を有す
る。The area change determination means 22C
When it is determined that the NO X purification efficiency η ′ i after the current regeneration control is not smaller than the NO X purification efficiency η ′ i−1 after the previous regeneration control, the operation mode selection means 24 determines whether the operation mode selection unit 24 is in the state shown in FIG. The map of a) is selected so that deterioration of fuel efficiency can be suppressed. The fuel injection control by the normal fuel injection control means 26 will be described. The normal fuel injection control means 26 includes various sensors 2 such as an engine speed sensor and an accelerator position sensor.
8. It has a function of setting the fuel injection amount in normal fuel injection based on information from the operation mode setting means 23.
【0063】つまり、燃料噴射量は、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、ストイキオフィードバック運転モード,吸気リーン
運転モードの場合も圧縮リーン運転モードの場合も、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、基本駆動時間t p が算出され、冷却水温センサ,
吸気温センサ,大気圧センサ等の各種センサ類28で検
出されたエンジン冷却水温,吸気温,大気圧等に応じて
設定される燃料補正係数f、インジェクタ無駄時間(デ
ッドタイム)tD 等を考慮して、燃料噴射時間tAU が
設定される。That is, the fuel injection amount is determined by the fuel injection time (a
This is the driving time of the injector.
Injector drive pulse width) tAUSet as
But stoichiometric feedback operation mode, intake lean
In both the operation mode and the compression lean operation mode,
Related load (intake air volume per stroke) Q / Ne
Based on the target air-fuel ratio (A / F, hereinafter referred to as AF)
And the basic drive time t pIs calculated, the cooling water temperature sensor,
Detection by various sensors 28 such as intake air temperature sensor and atmospheric pressure sensor
Depending on the engine cooling water temperature, intake air temperature, atmospheric pressure, etc.
The set fuel correction coefficient f, the injector dead time (de
Time) tDConsidering the fuel injection time tAU But
Is set.
【0064】本発明の第1実施形態にかかる希薄燃焼内
燃機関は、上述のように構成されるため、例えば図10
のフローチャートに示すようにして、復活制御,再生制
御,希薄燃焼運転領域変更制御(希薄燃焼運転領域縮小
化制御,希薄燃焼運転領域拡大化制御)が行なわれる。
まず、ステップS10で、復活制御モード(リッチスパ
イクモード)を実行する。このリッチスパイクモードで
は、図10中には詳細に示さないが、次のような処理を
行なう。The lean-burn internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention is configured as described above.
As shown in the flow chart of FIG. 7, the recovery control, the regeneration control, and the lean burn operation region change control (the lean burn operation region reduction control and the lean burn operation region enlargement control) are performed.
First, in step S10, a restoration control mode (rich spike mode) is executed. In this rich spike mode, although not shown in detail in FIG. 10, the following processing is performed.
【0065】つまり、NOX 触媒6Aには、圧縮リーン
運転モードや吸気リーン運転モード等のリーン運転モー
ドでの運転が行なわれると、次第にNOX 吸着量が増加
するため、このようにNOX 触媒6Aに吸着したNOX
を脱離させてNOX 触媒6AのNOX 浄化効率を復活さ
せるべく復活制御を行なう必要があるか否かを判定す
る。[0065] That is, in the NO X catalyst 6A, the operation in the lean operation mode such as compressed lean operation mode and the intake lean operation mode is performed, since the gradually NO X adsorbed amount increases, NO X catalyst such NO X adsorbed on 6A
It is determined whether or not it is necessary to perform a recovery control to recover the NO X purification efficiency of the NO X catalyst 6A by desorbing the NO.
【0066】この復活制御を行なう必要があるか否か
は、復活制御用判定手段22Aによって吸気リーン運転
モードや圧縮リーン運転モード等のリーン運転モードで
の運転が所定時間(例えば、約60秒)が経過したか否
かによって判定する。この判定の結果、復活制御が必要
であると判定された場合は、追加燃料噴射制御手段27
によって復活制御としての追加燃料噴射(リッチスパイ
ク)が行なわれる。It is determined whether or not the recovery control needs to be performed by the recovery control determining means 22A for a predetermined time (for example, about 60 seconds) in the operation in the lean operation mode such as the intake lean operation mode or the compression lean operation mode. Is determined based on whether or not has elapsed. As a result of this determination, if it is determined that the resurrection control is necessary, the additional fuel injection control means 27
As a result, additional fuel injection (rich spike) is performed as recovery control.
【0067】これにより、NOX 触媒6Aの近傍がリッ
チ雰囲気とされて、NOX 触媒6Aに吸着したNOX が
脱離されるため、NOX 触媒6AによるNOX 浄化効率
が上昇する。しかしながら、このように所定時間(例え
ば、約60秒)毎に復活制御が行なわれたとしても、N
OX 触媒6AにはSOX も吸着し、一旦吸着したSOX
は上述の復活制御では脱離させることができないため、
次第にSOX 吸着量が増加していき、例えば走行距離が
約1万kmに達するころにはNOX 触媒6AによるNO
X 浄化効率が低下することになる。As a result, the vicinity of the NO X catalyst 6A is made rich and the NO X adsorbed on the NO X catalyst 6A is desorbed, so that the NO X purification efficiency of the NO X catalyst 6A increases. However, even if the resurrection control is performed every predetermined time (for example, about 60 seconds), N
SO X is also adsorbed on the O X catalyst 6A, and once adsorbed SO X
Can not be removed by the above-mentioned resurrection control,
The SO X adsorption amount gradually increases. For example, when the traveling distance reaches about 10,000 km, the NO X
X purification efficiency will be reduced.
【0068】このため、ステップS20で、NOX 浄化
効率演算手段21によって復活制御後のNOX 触媒6A
によるNOX 浄化効率ηを計算した後、ステップS30
で、再生制御用判定手段22Bによって、復活制御後の
NOX 浄化効率ηが再生制御用判定値aよりも小さいか
否かを判定する。この判定の結果、復活制御後のNOX
浄化効率ηが再生制御用判定値aよりも小さくないと判
定された場合は、まだ再生制御は必要でないためステッ
プS10に戻り、復活制御後のNOX 浄化効率ηが再生
制御用判定値aよりも小さくなるまで、ステップS10
〜ステップS30までの処理が繰り返される。For this reason, in step S20, the NO X catalyst 6A after the recovery control is performed by the NO X purification efficiency calculating means 21.
After calculating the NO X purification efficiency η by the
Then, the regeneration control determination means 22B determines whether the NO X purification efficiency η after the restoration control is smaller than the regeneration control determination value a. As a result of this determination, the NO X
When it is determined that the purification efficiency η is not smaller than the regeneration control determination value a, the process returns to step S10 because the regeneration control is not yet necessary, and the NO X purification efficiency η after the recovery control is smaller than the regeneration control determination value a. Until step S10 also becomes smaller.
Steps S30 to S30 are repeated.
【0069】一方、復活制御後のNOX 浄化効率ηが再
生制御用判定値aよりも小さいと判定された場合は、N
OX 触媒6AにSOX が吸着することによってNOX 浄
化効率が低下しており、再生制御が必要であると考えら
れるため、ステップS40に進み、再生処理モードが実
行される。この再生処理モードでは、追加燃料噴射制御
手段27によって再生制御としての追加燃料噴射が行な
われる。On the other hand, if it is determined that the NO X purification efficiency η after the recovery control is smaller than the regeneration control determination value a, N
Since NO X purification efficiency is degraded due to adsorption of SO X on the O X catalyst 6A, and it is considered that regeneration control is necessary, the process proceeds to step S40, and the regeneration processing mode is executed. In this regeneration processing mode, the additional fuel injection control means 27 performs additional fuel injection as regeneration control.
【0070】これにより、NOX 触媒6Aの近傍がリッ
チ雰囲気とされ、かつ、所定温度(例えば、約600
℃)以上とされて、NOX 触媒6Aに吸着したSOX が
脱離されるため、NOX 触媒6AによるNOX 浄化効率
が上昇する。しかしながら、このように例えば走行距離
1万km毎に再生制御を行なったとしても、NOX 触媒
6Aに吸着されたSOX を完全に脱離させることはでき
ないため、NOX 触媒6AのSOX 吸着量は次第に増加
していき、例えば走行距離が10万kmに達することに
はNOX 触媒6AのNOX 浄化効率は著しく低下するこ
とになる。[0070] Accordingly, the vicinity of the NO X catalyst 6A is a rich atmosphere, and a predetermined temperature (e.g., about 600
° C.) is the more, since the SO X adsorbed in the NO X catalyst 6A is desorbed, NO X purification efficiency by the NO X catalyst 6A rises. However, even if carried out in this way for example Mileage 10,000 km to the reproduction control for each, it is not possible to NO X catalyst 6A to completely desorb the adsorbed SO X, SO X adsorption of the NO X catalyst 6A the amount is gradually increased to gradually, for example, NO X purification efficiency of the NO X catalyst 6A is that the travel distance reaches 100,000 km will be significantly reduced.
【0071】このため、次いでステップS50で、NO
X 浄化効率演算手段21によって再生制御後のNOX 触
媒6AによるNOX 浄化効率η′を計算した後、ステッ
プS30で、領域変更判定手段22Cによって、今回の
再生制御後のNOX 浄化効率η′i が前回の再生制御後
のNOX 触媒効率η′i-1 よりも小さいか否かが判定さ
れる。Therefore, in step S50, NO
After the X purification efficiency calculating means 21 calculates the NO X purification efficiency η 'by the NO X catalyst 6A after the regeneration control, in step S30, the region change determination means 22C causes the NO X purification efficiency η' after the current regeneration control. It is determined whether or not i is smaller than the NO X catalyst efficiency η ′ i−1 after the previous regeneration control.
【0072】この判定の結果、今回の再生制御後のNO
X 浄化効率η′i が前回の再生制御後のNOX 触媒効率
η′i-1 よりも小さくないと判定された場合は、まだN
OX触媒6Aは劣化していないか、或いは、一度劣化し
たが回復したと考えられるため、ステップS80で希薄
燃焼領域の拡大化制御(維持制御)が行なわれる。つま
り、希薄燃焼運転領域拡大化制御として、運転モード選
択手段24によって、図8(a)に示すようなマップが
選択され、このマップに基づいて運転モード設定手段2
3によって運転モードが設定される。これにより、NO
X 触媒6Aが劣化していないか、或いは、一度劣化した
が回復しているにもかかわらず、希薄燃焼運転領域の縮
小化制御が行なわれて、燃費が悪化するのを抑制するこ
とができることになる。As a result of this determination, NO after the current regeneration control
If it is determined that the X purification efficiency η ′ i is not smaller than the NO X catalyst efficiency η ′ i−1 after the previous regeneration control, N
O X catalyst 6A is either not degraded, or, since has been once deteriorated considered to have recovered, enlarging the control of the lean burn region (maintenance control) is performed in step S80. That is, a map as shown in FIG. 8A is selected by the operation mode selection means 24 as the lean burn operation area expansion control, and the operation mode setting means 2 is selected based on this map.
3 sets the operation mode. Thereby, NO
Even though the X catalyst 6A has not deteriorated or has been deteriorated but has been recovered, the reduction control of the lean burn operation region is performed, so that it is possible to suppress deterioration of fuel efficiency. Become.
【0073】一方、今回の再生制御後のNOX 浄化効率
η′i が前回の再生制御後のNOX触媒効率η′i-1 よ
りも小さいと判定された場合は、NOX 触媒6Aが劣化
してNOX 浄化効率が低下していると考えられるため、
ステップS70に進み、希薄燃焼運転領域の縮小化制御
が行なわれる。つまり、希薄燃焼運転領域縮小化制御と
して、運転モード選択手段24によって、圧縮リーン運
転モード(圧−L)及び吸気リーン運転モード(吸−
L)の領域(希薄燃焼運転領域)が狭くなり、ストイキ
オフィードバック運転モード(S/F)及びオープンル
ープモード(O/L)の領域が広くなるように設定され
た図8(b)に示すようなマップが選択され、このマッ
プに基づいて運転モード設定手段23によって運転モー
ドが設定される。On the other hand, when it is determined that the NO X purification efficiency η ′ i after the current regeneration control is smaller than the NO X catalyst efficiency η ′ i−1 after the previous regeneration control, the NO X catalyst 6A is deteriorated. since NO X purification efficiency is considered to be reduced by,
Proceeding to step S70, reduction control of the lean burn operation region is performed. That is, as the lean burn operation region reduction control, the operation mode selection means 24 uses the compression lean operation mode (pressure-L) and the intake lean operation mode (intake-
FIG. 8B is set so that the region (L) (lean combustion operation region) becomes narrow and the regions of the stoichiometric feedback operation mode (S / F) and the open loop mode (O / L) become wide. Such a map is selected, and the operation mode is set by the operation mode setting means 23 based on this map.
【0074】これにより、ストイキオフィードバック運
転モード(S/F)又はオープンループモード(O/
L)が設定される頻度を高めることにより、理論空燃比
下でNOX を浄化する機能を有する三元触媒6Bでも十
分にNOX を浄化できる運転領域を増やすようにしてい
る。したがって、本実施形態にかかる希薄燃焼内燃機関
によれば、NOX 触媒6AがS被毒を生じても排ガス中
のNOX 成分が増大しないようにすることができ、燃料
や潤滑油中に含まれているイオウ成分の濃度が高いか低
いかを考慮することなくNOX 触媒6Aを採用すること
ができるという利点がある。Thus, the stoichiometric feedback operation mode (S / F) or the open loop mode (O /
By increasing the frequency of L) is set, so that increase the operating space to purify sufficient NO X even three-way catalyst 6B that functions to purify NO X under the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, according to the lean-burn internal combustion engine according to the present embodiment, also NO X catalyst 6A is caused to S poisoning can be made to NO X components in the exhaust gas does not increase, contained in the fuel and lubrication oil there is an advantage that it is possible to employ a NO X catalyst 6A without considering whether the high or low concentrations of sulfur components are.
【0075】また、例えば燃料や潤滑油中に含まれるイ
オウ成分の濃度が高い場合であっても、図9に示すよう
に、目標ライフタイム(例えば、走行距離約10万k
m)に達するまで、NOX 触媒6Aと三元触媒6Bとか
ら構成される排気浄化装置6によって確実にNOX を浄
化することができるため、許容値を超える濃度のNOX
が大気中へ排出されるのを確実に防止することができる
ことになる。Further, for example, even when the concentration of the sulfur component contained in the fuel or the lubricating oil is high, as shown in FIG. 9, the target lifetime (for example, the traveling distance of about 100,000 k
until a m), it is possible to purify reliably NO X by NO X catalyst 6A and exhaust gas purification device 6 comprised of a three-way catalyst 6B, the concentration exceeding the allowable value NO X
Can be reliably prevented from being discharged into the atmosphere.
【0076】また、領域変更判定手段22Cによって今
回の再生制御後のNOX 浄化効率η′i が前回の再生制
御後のNOX 浄化効率η′i-1 よりも小さいと判定され
た場合、運転モード選択手段24によって図8(b)に
示すようなマップが選択され、希薄燃焼運転領域が狭く
なるように制御されるため、理論空燃比下でNOX を浄
化する機能を有する三元触媒6Bを有効に活用すること
ができ、これにより、排ガス中のNOX を十分に浄化で
きるという利点もある。If the region change determination means 22C determines that the NO X purification efficiency η ′ i after the current regeneration control is smaller than the NO X purification efficiency η ′ i-1 after the previous regeneration control, a mode selection means 24 is selected map as shown in FIG. 8 (b), to be controlled to the lean burn operation area becomes narrow, the three-way catalyst 6B that functions to purify NO X under the stoichiometric air-fuel ratio Can be effectively utilized, and there is also an advantage that NO X in exhaust gas can be sufficiently purified.
【0077】また、領域変更判定手段22Cによって、
今回の再生制御後のNOX 浄化効率η′i が前回の再生
制御後のNOX 浄化効率η′i-1 よりも小さくないと判
定された場合には、運転モード選択手段24によって図
8(a)のマップが選択されるようになっており、燃費
の悪化を抑制できるという利点もある。次に、本発明の
第2実施形態にかかる希薄燃焼内燃機関について、図1
1を参照しながら説明する。The area change determination means 22C
When it is determined that the NO X purification efficiency η ′ i after the current regeneration control is not smaller than the NO X purification efficiency η ′ i−1 after the previous regeneration control, the operation mode selection means 24 determines whether the operation mode selection unit 24 is in the state shown in FIG. The map of a) is selected, and there is an advantage that deterioration of fuel efficiency can be suppressed. Next, a lean-burn internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
1 will be described.
【0078】本実施形態にかかる希薄燃焼内燃機関は、
上述の第1実施形態のものと、領域変更判定手段22C
の構成が異なる。つまり、本希薄燃焼内燃機関では、領
域変更判定手段(劣化判定手段)22Cが、前回の再生
制御から今回の再生制御に至るまでの時間と、今回の再
生制御から次回の生成制御に至るまでの時間とを比較
し、その比較結果に基づいて希薄燃焼運転領域変更制御
を行なう必要があるか否かを判定する点が異なる。The lean-burn internal combustion engine according to the present embodiment
The above-described first embodiment and the area change determination unit 22C
Is different. That is, in the present lean-burn internal combustion engine, the region change determination means (deterioration determination means) 22C determines the time from the previous regeneration control to the current regeneration control and the time from the current regeneration control to the next generation control. The difference is that the time is compared with time, and it is determined whether or not it is necessary to perform the lean burn operation region change control based on the comparison result.
【0079】具体的には、図11に示すように、で示
す時刻で前回の再生制御が実行され、で示す時刻で今
回の再生制御が実行された場合、で示す時刻からで
示す時刻に至るまでの時間Ti-1 を算出し、この時間T
i-1 をECU23に記憶する。その後、で示す時刻で
次回の再生制御が実行された場合、で示す時刻から
で示す時刻に至るまでの時間Ti を算出し、この時間T
i もECU23に記憶する。Specifically, as shown in FIG. 11, when the previous reproduction control is executed at the time indicated by, and the current reproduction control is executed at the time indicated by, the time from the time indicated by the time to the time indicated by the time Time T i-1 until the time T
i-1 is stored in the ECU 23. Thereafter, when the next reproduction control is executed at the time indicated by, the time T i from the time indicated by the time to the time indicated by the is calculated, and this time T i is calculated.
i is also stored in the ECU 23.
【0080】そして、ECU23に記憶された前回算出
された時間Ti-1 と今回算出された時間Ti とを比較す
る。この比較の結果、今回算出された時間Ti が前回算
出された時間Ti-1 に対して短い場合には、NOX 触媒
6AのNOX 浄化効率が低下しているか、或いは給油燃
料等に含まれるイオウ成分が増加(即ち、給油地域等の
変更)していると考えられるため、領域変更判定手段2
2Cでは希薄燃焼運転領域を狭くすべきと判定される。Then, the previously calculated time T i-1 stored in the ECU 23 is compared with the currently calculated time T i . As a result of this comparison, if the time T i calculated this time is shorter than the time T i-1 calculated last time, the NO X purification efficiency of the NO X catalyst 6A has decreased, or Since it is considered that the contained sulfur component is increasing (that is, changing the refueling area, etc.), the area change determination means 2
In 2C, it is determined that the lean burn operation region should be narrowed.
【0081】そして、この判定の結果に基づいて、運転
モード選択手段24によって、希薄燃焼運転領域が狭く
なるように図8(b)のマップが選択される。一方、今
回算出された時間Ti が前回算出された時間Ti-1 に対
して長い場合には、NOX 触媒6AのNOX 浄化効率が
再生制御によって回復しているか、或いは給油燃料等に
含まれているイオウ成分が低下(即ち、給油地域等の変
更)していると考えられるため、領域変更判定手段22
Cでは希薄燃焼運転領域を拡大(又は維持)すべきと判
定される。Then, based on the result of this determination, the map of FIG. 8B is selected by the operation mode selection means 24 so that the lean burn operation region becomes narrow. On the other hand, if the currently calculated time T i is longer than the previously calculated time T i−1 , the NO X purification efficiency of the NO X catalyst 6A has been restored by the regeneration control, or the refueling fuel or the like has Since it is considered that the contained sulfur component has decreased (that is, the refueling area or the like has been changed), the area change determination means 22
In C, it is determined that the lean burn operation region should be expanded (or maintained).
【0082】そして、この判定の結果に基づいて、運転
モード選択手段24によって、希薄燃焼運転領域を拡大
(又は維持)すべく、図8(a)のマップが選択され
る。したがって、本実施形態にかかる希薄燃焼内燃機関
によれば、上述の第1実施形態と同様の効果に加え、再
生制御毎にNOX 触媒6AのNOX 浄化効率が変化した
り、給油される燃料成分(含有イオウ成分量)が変化し
た場合であっても、燃費や排ガスの悪化を招くことな
く、最適なエンジン制御を行なうことができるという利
点もある。Then, based on the result of this determination, the map of FIG. 8A is selected by the operation mode selection means 24 in order to enlarge (or maintain) the lean burn operation region. Therefore, according to the lean-burn internal combustion engine of this embodiment, in addition to the same effects as those of the above-described first embodiment, the NO X purification efficiency of the NO X catalyst 6A changes for each regeneration control, and Even when the component (the amount of the contained sulfur component) changes, there is also an advantage that optimal engine control can be performed without deteriorating fuel consumption and exhaust gas.
【0083】なお、上述の第2実施形態では、領域変更
判定手段22Cは、前回の再生制御と今回の再生制御と
の間の時間によって希薄燃焼運転領域変更制御を行なう
必要があるか否かを判定するようにしているが、これに
限られるものではなく、例えば、前回の再生制御と今回
の再生制御との間の距離によって希薄燃焼運転領域変更
制御を行なう必要があるか否かを判定するようにしても
良い。In the above-described second embodiment, the region change determination means 22C determines whether it is necessary to perform the lean burn operation region change control based on the time between the previous regeneration control and the current regeneration control. Although the determination is made, the present invention is not limited to this. For example, it is determined whether the lean burn operation region change control needs to be performed based on the distance between the previous regeneration control and the current regeneration control. You may do it.
【0084】なお、上述の各実施形態における領域変更
判定手段(劣化判定手段)22Cは、上述の各実施形態
の構成のものに限られるものではなく、希薄燃焼運転領
域が狭くなるように制御する希薄燃焼運転領域縮小化制
御を行なう必要があるか否かのみを判定するものとして
構成しても良い。また、上述の各実施形態における領域
変更判定手段(劣化判定手段)22Cは、上述の各実施
形態の構成のものに限られるものではなく、例えば、領
域変更判定手段22Cは希薄燃焼運転領域縮小化制御を
行なう必要があるか否かを判定するための領域縮小化判
定値bを備えるものとして構成し、NOX 触媒6AのN
O X 浄化効率が領域縮小化判定値bよりも小さくなった
か否かを判定することによって、希薄燃焼運転領域縮小
化制御を行なう必要があるか否かを判定するようにして
も良い。Note that the area change in each of the above embodiments is performed.
The determining means (deterioration determining means) 22C is provided in each of the above-described embodiments.
It is not limited to the configuration of
Lean-burn operation region reduction system that controls so that the region becomes narrower
Only to judge whether it is necessary to take control
You may comprise. In addition, the area in each of the above embodiments
The change determination unit (deterioration determination unit) 22C performs each of the above-described operations.
It is not limited to the configuration of the form, for example,
The range change determination means 22C performs lean burn operation range reduction control.
Area shrinkage decision to determine whether or not
It is configured as having a constant value b, and NOXN of catalyst 6A
O XThe purification efficiency has become smaller than the area reduction determination value b.
The lean burn operation area is reduced
To determine whether it is necessary to perform
Is also good.
【0085】また、領域変更判定手段(劣化判定手段)
22Cは、図12に示すように、希薄燃焼運転領域縮小
化制御を行なう必要がある否かを判定するために複数の
希薄燃焼運転領域縮小化制御判定値(領域縮小化判定
値)b1,b2,b3 を備えるものとして構成し、NOX 触
媒6AのNOX 浄化効率が各領域縮小化判定値b1,b2,
b3 よりも小さくなったか否かを段階的に判定できるよ
うにしても良い。これにより、NOX 触媒6AのNOX
浄化効率の低下度合に応じて、希薄燃焼運転領域が段階
的に狭くなるように制御することができることになる。Area change determination means (deterioration determination means)
22C, as shown in FIG. 12, a plurality of lean combustion operation region reduction control determination values (region reduction determination values) b 1 to determine whether or not it is necessary to perform lean combustion operation region reduction control . b 2, b 3, and the NO x purification efficiency of the NO x catalyst 6A is reduced in each region reduction judgment value b 1, b 2,
b 3 may be allowed to determine whether the smaller stepwise than. Thus, NO of the NO X catalyst 6A X
According to the degree of reduction of the purification efficiency, it is possible to control the lean burn operation region so as to gradually narrow.
【0086】この場合、運転モード選択手段24は、図
13(a)〜(d)に示すように、段階的に希薄燃焼領
域が狭くなるようなマップを備えるものとして構成すれ
ば良い。このようにして領域変更判定手段22Cを構成
することによって、給油された燃料のイオウ成分の含有
量が変化したりして、目標ライフタイム(例えば、走行
距離約10万km)に達する前にNOX 触媒6Aが劣化
し、そのNOX 浄化効率が低下してしまった場合でも、
大気中に排出されるNOX の濃度が許容値を超えてしま
うのを確実に防止できるため、排ガス特性の悪化を抑制
することができ、またNOX 触媒6Aの耐久性を向上さ
せることができることになる。In this case, as shown in FIGS. 13A to 13D, the operation mode selection means 24 may be configured to include a map in which the lean burn region gradually narrows. By configuring the area change determining means 22C in this way, the sulfur content of the refueled fuel changes and the NO before reaching the target lifetime (for example, the traveling distance of about 100,000 km). Even when the X catalyst 6A has deteriorated and its NO X purification efficiency has decreased,
Since the concentration of NO X discharged into the atmosphere can be reliably prevented from exceeding an allowable value, deterioration of exhaust gas characteristics can be suppressed, and durability of the NO X catalyst 6A can be improved. become.
【0087】また、上述の各実施形態にかかる希薄燃焼
内燃機関では、復活制御において、NOX 触媒6Aの近
傍をリッチ雰囲気にするために追加燃料噴射制御手段2
7によって追加燃料噴射を行なうようにしているが、復
活制御としてNOX 触媒6Aの近傍をリッチ雰囲気にす
る方法はこれに限られるものではなく、運転モードをリ
ッチ側に切り替える等の方法であっても良い。[0087] In the lean-burn internal combustion engine according to the embodiments described above, the resurrection control, additional fuel injection control means to the vicinity of the NO X catalyst 6A to rich atmosphere 2
Although to perform the additional fuel injection by 7, a method for the vicinity of the NO X catalyst 6A as revived control the rich atmosphere is not limited thereto, a method such as switching the operating mode to the rich side Is also good.
【0088】また、上述の各実施形態にかかる希薄燃焼
内燃機関では、再生制御において、NOX 触媒6Aの近
傍をリッチ雰囲気にし、かつ、排ガス温度を上昇させる
ために追加燃料噴射制御手段27によって追加燃料噴射
を行ない、排ガス温度を上昇させているが、排ガス温度
を上昇させる方法はこれに限られるものではなく、例え
ば、リッチ運転にしたり、点火時期をリタードしたり、
或いは、別のデバイス(例えば、電気加熱触媒)を利用
したりする等の方法でも良い。[0088] In the lean-burn internal combustion engine according to the embodiments described above added, the regeneration control, and the vicinity of the NO X catalyst 6A to rich atmosphere, and by the addition in order to raise the exhaust gas temperature fuel injection control means 27 Although the fuel injection is performed and the exhaust gas temperature is raised, the method of raising the exhaust gas temperature is not limited to this, for example, to make the operation rich, or to retard the ignition timing,
Alternatively, a method using another device (for example, an electrically heated catalyst) may be used.
【0089】また、上述の各実施形態にかかる希薄燃焼
内燃機関では、NOX 触媒6AのNOX 浄化効率を演算
すべく、NOX センサをNOX 触媒6Aの上流側と下流
側とに設けているが、これに限れるものではなく、NO
X 触媒6Aの下流側にNOXセンサを1つ設け、このN
OX センサによって排気浄化装置6から排出される排ガ
ス中のNOX 量を検出し、排気浄化装置6に供給される
排ガス中のNOX 量は、運転条件に応じて予め設定され
たNOX 量(ECUにメモリされた値)とし、NOX セ
ンサの検出値とメモリ値との比較によりNOX 触媒6A
の劣化を推定しても良い。[0089] In the lean-burn internal combustion engine according to each embodiment described above, in order to calculates the NO X purification efficiency of the NO X catalyst 6A, provided with a NO X sensor on the upstream side and the downstream side of the NO X catalyst 6A But not limited to this, NO
One NO X sensor on the downstream side of the X catalyst 6A provided, the N
O X sensor by detecting the amount of NO X in exhaust gas discharged from the exhaust purifying device 6, the amount of NO X in the exhaust gas supplied to the exhaust gas purification device 6, the amount of NO X which is set in advance according to the operating conditions and (memory value to ECU), NO X catalyst 6A by comparing the detected value and the memory value of the NO X sensor
May be estimated.
【0090】また、上述の各実施形態では、三元機能を
持たないNOX 触媒6Aの下流に三元触媒6Bを備えた
構成としているが、NOX 触媒6Aが三元機能を有する
場合には、特に三元触媒6Bを別に設けなくても良い。
また、上述の各実施形態では記載していないが、NOX
触媒6Aの劣化を警告灯でドライバに知らせ、NOX 触
媒6Aが交換された場合は、再生前に元の運転マップに
戻るよう制御されるのが好ましい。[0090] In the embodiments described above has a configuration having a three-way catalyst 6B downstream of the NO X catalyst 6A having no three-way function, if the NO X catalyst 6A has a three-way function In particular, it is not necessary to separately provide the three-way catalyst 6B.
Although not described in the above embodiments, NO X
Inform the driver deterioration of the catalyst 6A in warning light, if NO X catalyst 6A is replaced, preferably controlled to return to the original operation map before playing.
【0091】また、上述の各実施形態では、筒内噴射型
内燃機関として説明してきたが、これに限られるもので
はなく、希薄燃焼可能な内燃機関であれば良い。Further, in each of the above-described embodiments, the description has been made of the in-cylinder injection type internal combustion engine. However, the present invention is not limited to this.
【0092】[0092]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の希薄燃焼
内燃機関によれば、NOX 触媒がS被毒を生じても排ガ
ス中のNOX 成分が増大しないようにすることができ、
燃料や潤滑油中に含まれているイオウ成分の濃度が高い
か低いかを考慮することなくNOX 触媒を採用すること
ができるという利点がある。As described above in detail, according to the lean-burn internal combustion engine of the present invention, it is possible to NO X catalyst is prevented from increasing NO X components in the exhaust gas even if the S-poisoning,
There is an advantage that can be employed without NO X catalyst that the concentration of sulfur components contained in fuel or lubricating oil to consider whether higher or lower.
【図1】本発明の第1実施形態にかかる希薄燃焼内燃機
関の制御系の要部構成を模式的に示すブロック図であ
る。FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a main configuration of a control system of a lean burn internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1実施形態にかかる希薄燃焼内燃機
関の全体構成を模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a lean burn internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第1実施形態にかかる希薄燃焼内燃機
関におけるリーンNOX 触媒のNOX 浄化の原理を説明
するための模式図であり、(a)はリーンNOX 触媒の
構成を示す図、(b)はリーンNOX 触媒のNOX 吸着
機能を示す図、(c)はリーンNOX 触媒のNOX 脱離
機能を示す図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the principle of NO X purification of a lean NO X catalyst in a lean burn internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention, wherein (a) shows a configuration of a lean NO X catalyst; Figure is a diagram showing a (b) is a diagram showing the NO X adsorbing function of the lean NO X catalyst, (c) the NO X desorption function of the lean NO X catalyst.
【図4】本発明の第1実施形態にかかる希薄燃焼内燃機
関におけるリーンNOX 触媒のイオウ成分の吸着・脱離
機能を説明するための模式図であり、(a)はイオウ成
分吸着機能を示す図、(b)はイオウ成分脱離機能を示
す図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a sulfur component adsorption / desorption function of a lean NO X catalyst in the lean burn internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention, wherein (a) shows a sulfur component adsorption function; FIG. 1B is a diagram showing a sulfur component desorbing function.
【図5】本発明の第1実施形態にかかる希薄燃焼内燃機
関における復活制御としてのリッチスパイクを説明する
たの図であり、(a)は排気空燃比を示しており、
(b)はリーンNOX 触媒によるNOX 浄化効率を示し
ている。FIG. 5 is a diagram for explaining a rich spike as a recovery control in the lean burn internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention, wherein (a) shows an exhaust air-fuel ratio;
(B) shows the NO X purification efficiency by the lean NO X catalyst.
【図6】本発明の第1実施形態にかかる希薄燃焼内燃機
関における再生制御を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining regeneration control in the lean burn internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第1実施形態にかかる希薄燃焼内燃機
関におけるリーンNOX 触媒の再生制御後のNOX 浄化
効率を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the NO X purification efficiency after the lean NO X catalyst regeneration control in the lean burn internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第1実施形態にかかる希薄燃焼内燃機
関における運転モード選択手段において選択されるマッ
プであり、(a)は通常運転時又は希薄燃焼運転領域拡
大時に選択されるものであり、(b)は劣化判定手段に
より希薄燃焼運転領域縮小化制御が必要であると判定さ
れた後に選択されるものである。FIG. 8 is a map selected by the operation mode selection means in the lean burn internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention, wherein (a) is a map selected during normal operation or when the lean burn operation region is expanded. , (B) are selected after it is determined by the deterioration determining means that lean burn operation region reduction control is necessary.
【図9】本発明の第1実施形態にかかる希薄燃焼内燃機
関における希薄燃焼運転領域縮小化制御の効果を説明す
るための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the effect of lean burn operation region reduction control in the lean burn internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第1実施形態にかかる希薄燃焼内燃
機関における復活制御,再生制御,希薄燃焼運転領域変
更制御を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing a recovery control, a regeneration control, and a lean burn operation region change control in the lean burn internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.
【図11】本発明の第2実施形態にかかる希薄燃焼内燃
機関の希薄燃焼運転領域変更判定手段による判定方法を
示す図である。FIG. 11 is a view showing a determination method by a lean burn operation region change determination means of the lean burn internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention.
【図12】本発明の他の実施形態にかかる希薄燃焼内燃
機関の希薄燃焼運転領域変更判定手段による判定方法を
示す図である。FIG. 12 is a view showing a determination method by a lean burn operation region change determination means of a lean burn internal combustion engine according to another embodiment of the present invention.
【図13】本発明の他の実施形態にかかる希薄燃焼内燃
機関の運転モード選択手段において選択されるマップで
あり、(a)は通常運転時に選択されるものであり、
(b)は劣化判定手段により希薄燃焼運転領域縮小化制
御判定値b1 よりも小さくなった場合に選択されるもの
であり、(c)は劣化判定手段により希薄燃焼運転領域
縮小化制御判定値b2 よりも小さくなった場合に選択さ
れるものであり、(d)は劣化判定手段により希薄燃焼
運転領域縮小化制御判定値b3 よりも小さくなった場合
に選択されるものである。FIG. 13 is a map selected by the operation mode selection means of the lean burn internal combustion engine according to another embodiment of the present invention, wherein (a) is selected during normal operation;
(B) is selected when the value is smaller than the lean burn operation region reduction control determination value b 1 by the deterioration determination means, and (c) is the lean burn operation region reduction control determination value by the deterioration determination means. are those selected if it becomes less than b 2, are those selected when it becomes smaller than the lean burn operation area reduction control determination value b 3 by (d) of the deterioration determining means.
3 排気通路 6 排気浄化装置 6A リーンNOX 触媒 6B 三元触媒 20 制御手段としての電子制御ユニット(ECU) 21 NOX 浄化効率演算手段 22 NOX 浄化効率判定手段 22A 復活制御用判定手段 22B 再生制御用判定手段(再生手段) 22C 領域変更判定手段(劣化判定手段) 23 運転モード設定手段 24 運転モード選択手段 26 通常燃料噴射制御手段 27 追加燃料噴射制御手段(再生手段)Reference Signs List 3 exhaust passage 6 exhaust gas purification device 6A lean NO X catalyst 6B three-way catalyst 20 electronic control unit (ECU) 21 as control means 21 NO X purification efficiency calculation means 22 NO X purification efficiency determination means 22A recovery control determination means 22B regeneration control Determination means (regeneration means) 22C area change determination means (deterioration determination means) 23 operation mode setting means 24 operation mode selection means 26 normal fuel injection control means 27 additional fuel injection control means (regeneration means)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 41/04 305 F02D 41/04 305C 41/14 ZAB 41/14 ZAB 310 310D (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 (72)発明者 一本 和宏 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──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F02D 41/04 305 F02D 41/04 305C 41/14 ZAB 41/14 ZAB 310 310D (72) Inventor Kazuo Koga Shiba, Minato-ku, Tokyo 5-33-8 Mitsubishi Motors Corporation (72) Inventor Kazuhiro Ichigo 5-33-8 Shiba Minato-ku, Tokyo Mitsubishi Motors Corporation
Claims (1)
けられ、排気空燃比がリーンのときにNOx を吸着し排
ガス中の酸素濃度が低下したときにNOx を脱離するN
Ox 触媒と、 該NOx 触媒のNOx 浄化効率に基づいて該内燃機関の
希薄燃焼運転領域を変化させる制御手段とを備えたこと
を特徴とする、希薄燃焼内燃機関。1. A provided in an exhaust passage of a lean burn internal combustion engine capable, desorbs NO x when the air-fuel ratio of exhaust gas oxygen concentration of the adsorbed in the exhaust gas to NO x at lean decreased N
O x catalyst and, based on the NO x purification efficiency of the the NO x catalyst is characterized in that a control means for changing the lean burn operation area of the internal combustion engine, a lean-burn internal combustion engine.
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