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JP2002097978A - Fuel control device of spark ignition engine - Google Patents

Fuel control device of spark ignition engine

Info

Publication number
JP2002097978A
JP2002097978A JP2000293594A JP2000293594A JP2002097978A JP 2002097978 A JP2002097978 A JP 2002097978A JP 2000293594 A JP2000293594 A JP 2000293594A JP 2000293594 A JP2000293594 A JP 2000293594A JP 2002097978 A JP2002097978 A JP 2002097978A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel ratio
air
engine
region
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000293594A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirobumi Nishimura
博文 西村
Keiji Araki
啓二 荒木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2000293594A priority Critical patent/JP2002097978A/en
Publication of JP2002097978A publication Critical patent/JP2002097978A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To secure the exhaust purifying performance and the heat resisting reliability of catalyst 32 and 34, preventing deterioration of the driving feel by elaborately controlling the condition of the air/fuel ratio of exhaust when an engine 1 with a three-way catalyst 32 and lean NOx catalyst 34 disposed in an exhaust pathway 28 is moved from a stratified charge combustion region (a) or a uniformed lean region (c) to a λ=1 region (b) between them in controlling the exhaust by changing the region so that the internal cylinder air/fuel ratio is lean in the stratified charge combustion region (a) on the low rotation/ low load side and in the uniformed lean region (c) on the higher rotation side, or so that the internal cylinder air/fuel ratio is nearly the theoretical air/fuel ratio in the λ=1 region (b) between the regions (a) and (c). SOLUTION: When the engine 1 is moved from the stratified charge combustion region (a) to the λ=1 region (b) (SA14), the quantity of fuel injected by injector 12 is increased/corrected to enrich the internal cylinder air/fuel ratio, so that the condition of the air/fuel ratio of exhaust is enriched. When the engine 1 is moved from the uniformed lean region (c) to the λ=1 region (b), the enriching correction mentioned above will not be executed basically.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、排気通路に触媒が
配設され、気筒内燃焼室における点火前の平均的な空燃
比(以下、筒内空燃比という)が略理論空燃比又はそれ
よりもリーンに切替えられる火花点火式エンジンの燃料
制御装置に関し、特に、エンジンが空燃比のリーンな運
転状態から略理論空燃比の運転状態に移行したときの排
気の空燃比状態の制御に係る。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an exhaust gas passage in which a catalyst is disposed in an exhaust passage, and an average air-fuel ratio (hereinafter, referred to as an in-cylinder air-fuel ratio) in an in-cylinder combustion chamber before ignition is substantially a stoichiometric air-fuel ratio or less. More particularly, the present invention relates to control of the air-fuel ratio state of exhaust gas when the engine shifts from a lean air-fuel ratio operating state to a substantially stoichiometric air-fuel ratio operating state.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、この種の火花点火式エンジン
として、例えば特開平11−200853号公報に開示
されるものように、エンジンの排気通路にいわゆる三元
触媒を配設し、かつその下流側に隣接するように、NO
x吸収材を有するNOx吸収還元型の触媒を配設すると
ともに、負荷のそれほど大きくない所定運転領域におい
ては筒内空燃比をリーンとし、それ以外の運転領域では
筒内空燃比を理論空燃比かそれよりもリッチになるよう
に制御するようにしたものが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a spark ignition type engine of this type, a so-called three-way catalyst is disposed in an exhaust passage of an engine, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-200853, for example. NO adjacent to the side
A NOx absorption-reduction type catalyst having an x-absorbing material is provided, and the in-cylinder air-fuel ratio is set to lean in a predetermined operation region where the load is not so large, and is set to a stoichiometric air-fuel ratio in other operation regions. There is known one that is controlled to be richer than that.

【0003】また、前記触媒のNOx吸収材としては主
にバリウム等のアルカリ土類金属が用いられており、こ
れは、排気の空燃比状態がリーンな所定状態、即ち排気
中の酸素濃度が例えば4%以上の酸素過剰雰囲気におい
て排気中のNOxを酸化し、硝酸塩として吸収する一
方、酸素濃度が低下すると、吸収した硝酸塩を排気中の
COと置換反応させて、このCOを炭酸塩として吸収し
つつ、NOxを放出するものである。
As the NOx absorbent of the catalyst, alkaline earth metals such as barium are mainly used. This is because the air-fuel ratio state of the exhaust gas is lean, that is, the oxygen concentration in the exhaust gas is, for example, In a 4% or more oxygen-excess atmosphere, NOx in the exhaust gas is oxidized and absorbed as nitrate. On the other hand, when the oxygen concentration decreases, the absorbed nitrate is replaced with CO in the exhaust gas to absorb the CO as a carbonate. While releasing NOx.

【0004】そして、エンジンが前記の如く筒内空燃比
のリーンな状態で運転されると、排気の空燃比状態もリ
ーンになり、この排気中のNOxが前記NOx吸収材に
吸収されて、排気が浄化される。一方、筒内空燃比が略
理論空燃比になると、排気の空燃比状態は略理論空燃比
に対応する状態、即ち酸素濃度が略0.5〜1%以下の
状態になり、触媒の三元浄化機能によって、排気中のH
C,CO及びNOxの殆どが浄化されるととともに、前
記NOx吸収材から放出されたNOxもHCやCOと反
応して、還元浄化されるようになる。
[0004] When the engine is operated with the lean air-fuel ratio in the cylinder as described above, the air-fuel ratio of the exhaust gas also becomes lean, and the NOx in the exhaust gas is absorbed by the NOx absorbent and the exhaust gas is exhausted. Is purified. On the other hand, when the in-cylinder air-fuel ratio becomes substantially the stoichiometric air-fuel ratio, the air-fuel ratio state of the exhaust gas becomes a state corresponding to the substantially stoichiometric air-fuel ratio, that is, the oxygen concentration becomes about 0.5 to 1% or less. By the purification function, H
As most of C, CO and NOx are purified, NOx released from the NOx absorbent reacts with HC and CO to be reduced and purified.

【0005】また、前記NOx吸収材には、NOx吸収
量が増えるほど、その吸収性能が低下するという性質が
あるので、前記従来例のものでは、エンジンが空燃比の
リーンな運転状態から略理論空燃比の運転状態に移行し
たときに、筒内空燃比を短時間だけかつ大幅に、即ちス
パイク的にリッチ化させて、NOxの放出を促すように
している(以下、NOxパージともいう)。
[0005] Further, since the NOx absorbing material has a property that its absorption performance decreases as the amount of NOx absorbed increases, the conventional example has a problem that the engine is substantially deviated from the lean operating state of the air-fuel ratio. When the operating state is shifted to the air-fuel ratio, the in-cylinder air-fuel ratio is enriched in a short time and significantly, that is, in a spike-like manner to promote the release of NOx (hereinafter also referred to as NOx purge).

【0006】ところで、いわゆる三元触媒はもとより、
前記NOx吸収還元型触媒のように、排気の空燃比状態
が略理論空燃比に対応する状態のときに三元浄化機能を
発揮する触媒には、一般的にセリア(CeO2)等の酸
素吸収材が含まれている。この酸素吸収材は、酸素濃度
が或る程度(例えば0.5%)以上のときに排気中の酸
素を吸収する一方、それよりも酸素濃度が低下すると、
酸素を放出するという性質を有し、排気中の酸素濃度の
変動状態を適度に調節して、触媒の三元浄化機能を高め
ることのできるものである。
By the way, in addition to the so-called three-way catalyst,
In general, an oxygen absorbing material such as ceria (CeO2) is used for a catalyst that exhibits a three-way purifying function when the air-fuel ratio state of the exhaust gas substantially corresponds to the stoichiometric air-fuel ratio, such as the NOx absorption reduction type catalyst. It is included. This oxygen absorbing material absorbs oxygen in exhaust gas when the oxygen concentration is above a certain level (for example, 0.5%), and when the oxygen concentration falls below that,
It has a property of releasing oxygen, and can appropriately adjust the fluctuation state of the oxygen concentration in the exhaust gas to enhance the three-way purification function of the catalyst.

【0007】しかし、前記従来例のように、エンジンの
排気通路に三元触媒とNOx吸収還元型触媒とを直列に
配置すると、排気の空燃比状態がリーンから略理論空燃
比に対応する状態に変化したときに、触媒に含まれる酸
素吸収材から酸素が放出されて、前記2つの触媒の付近
では局所的に空燃比状態がリーン側にずれてしまい、該
両触媒の三元浄化機能が阻害されることがある。また、
放出される酸素との反応によって排気中のHCやCOが
消費されてしまうことから、下流側に位置するNOx吸
収還元型触媒のNOxパージが効率良く行えなくなる虞
れがある。
However, when the three-way catalyst and the NOx absorption-reduction catalyst are arranged in series in the exhaust passage of the engine as in the above-mentioned conventional example, the state of the air-fuel ratio of the exhaust changes from lean to a state substantially corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. When the change occurs, oxygen is released from the oxygen absorbing material contained in the catalyst, and the air-fuel ratio state locally shifts to the lean side near the two catalysts, thereby impairing the three-way purification function of both the catalysts. May be done. Also,
Since HC and CO in the exhaust gas are consumed by the reaction with the released oxygen, there is a possibility that the NOx purging of the NOx absorption reduction catalyst located downstream cannot be performed efficiently.

【0008】この点について、前記従来例のものでは、
エンジンの運転履歴や三元触媒における酸素吸収能力等
を考慮して、エンジンの筒内空燃比がリーンから略理論
空燃比に切り替わったときに三元触媒から放出される酸
素量を推定し、この酸素との反応によりHCやCOが消
費されることを見越して、それでもなお、該三元触媒や
下流側のNOx吸収還元型触媒が十分な三元浄化機能を
発揮し、かつ該NOx吸収還元型触媒に十分な量のHC
やCOが供給されるように、筒内空燃比のリッチ化の度
合を決定するようにしている。
In this regard, in the above-mentioned conventional example,
Considering the operation history of the engine and the oxygen absorption capacity of the three-way catalyst, etc., the amount of oxygen released from the three-way catalyst when the in-cylinder air-fuel ratio of the engine switches from lean to approximately the stoichiometric air-fuel ratio is estimated. In anticipation of the consumption of HC and CO by the reaction with oxygen, the three-way catalyst and the downstream NOx absorption-reduction type catalyst still exhibit a sufficient three-way purification function, and the NOx absorption-reduction type HC sufficient for the catalyst
The degree of enrichment of the in-cylinder air-fuel ratio is determined so that CO and CO are supplied.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、火
花点火式エンジンにおいて排気の温度状態が最も高くな
るのは、筒内空燃比が略理論空燃比のときであって、そ
れよりも空燃比がリッチになれば、空気に対して過剰な
燃料の熱容量及び気化潜熱によって、排気の温度が低下
するようになり、一方、空燃比が理論空燃比よりもリー
ンになれば、今度は燃料に対して過剰な空気の熱容量に
よって、排気の温度が低下することは知られている。
Generally, in a spark ignition type engine, the temperature of the exhaust gas becomes highest when the in-cylinder air-fuel ratio is substantially equal to the stoichiometric air-fuel ratio. When the air becomes rich, the heat capacity of the fuel and the latent heat of vaporization with respect to the air cause the temperature of the exhaust to decrease, while when the air-fuel ratio becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the fuel It is known that the heat capacity of the excess air reduces the temperature of the exhaust.

【0010】そこで、通常、エンジンが高回転ないし高
負荷側の運転領域にあるときに、十分な出力を確保しな
がら、排気温度の上昇を抑えるために、筒内空燃比を理
論空燃比よりもリッチになるように制御することが行わ
れている(以下、この領域をエンリッチ領域という)。
このことは、前記従来例のように低回転低負荷の運転領
域において筒内空燃比のリーンな状態で運転するように
したものであっても同様である(以下、この領域を低回
転側リーン領域という)。
Therefore, in order to suppress a rise in exhaust gas temperature while ensuring a sufficient output when the engine is in an operating region on a high rotation speed or a high load side, the in-cylinder air-fuel ratio is usually set higher than the stoichiometric air-fuel ratio. Control is performed so as to be rich (hereinafter, this area is referred to as an enriched area).
This is the same even when the operation is performed in a lean state of the in-cylinder air-fuel ratio in the low-rotation low-load operation region as in the conventional example (hereinafter, this region is referred to as a low-rotation side lean region). Area).

【0011】これに対し、エンジンが比較的、高回転な
いし高負荷側の運転領域にあるときでも、出力に対する
要求があまり高くない例えば中負荷域等において、筒内
空燃比を理論空燃比よりもリーンになるように制御する
ようにすれば、触媒の過熱を防止しつつ、燃費を大幅に
低減することができると考えられる(以下、このような
制御を行う領域を高回転側リーン領域という)。
On the other hand, even when the engine is in a relatively high-speed or high-load operation region, the in-cylinder air-fuel ratio is set to be lower than the stoichiometric air-fuel ratio in a medium load region where the demand for output is not so high, for example. It is considered that if the control is performed so as to achieve a lean state, it is possible to significantly reduce fuel consumption while preventing overheating of the catalyst (hereinafter, a region in which such control is performed is referred to as a high-speed lean region). .

【0012】このようにした場合、エンジンの全運転領
域についてみると、低回転低負荷側に低回転側リーン運
転領域が、またその高回転ないし高負荷側に隣接して、
筒内空燃比を略理論空燃比とする運転領域(以下、λ=
1領域という)がそれぞれ設定され、このλ=1領域の
少なくとも高回転側に高回転側リーン領域が設定される
ことになる。
In this case, when looking at the entire operation range of the engine, a low-speed lean operation region is provided on the low-speed low-load side, and adjacent to the high-speed or high-load side thereof,
An operating region where the in-cylinder air-fuel ratio is substantially the stoichiometric air-fuel ratio (hereinafter, λ =
1 region), and a high rotation side lean region is set at least on the high rotation side of the λ = 1 region.

【0013】そして、エンジンが前記高回転側リーン領
域からλ=1領域に移行したときには、上述した従来例
における低回転側リーン領域からλ=1領域への移行時
と同様に、触媒から酸素が放出されることになるので、
この酸素放出に起因する不具合を解消するために、一時
的に筒内空燃比を大幅にリッチ化補正するようにするこ
とも考えられる。
When the engine shifts from the high-speed lean region to the λ = 1 region, oxygen is removed from the catalyst similarly to the shift from the low-speed lean region to the λ = 1 region in the conventional example described above. Will be released,
In order to solve the problem caused by this oxygen release, it is conceivable to temporarily make the cylinder air-fuel ratio significantly richer.

【0014】しかしながら、高回転側リーン領域では低
回転側リーン領域に比べて、排気の温度状態がかなり高
いので、該高回転側リーン領域からλ=1領域へ移行し
たときに筒内空燃比をリッチ化させると、これに伴い増
大する排気中のCOやHCが触媒から放出される酸素と
反応し、この反応熱により触媒が過熱して、信頼性の低
下を招く虞れがある。
However, since the temperature state of the exhaust gas is considerably higher in the high rotation side lean region than in the low rotation side lean region, the in-cylinder air-fuel ratio is changed when the high rotation side lean region shifts to the λ = 1 region. When the enrichment is performed, CO and HC in the exhaust gas, which increase with the enrichment, react with oxygen released from the catalyst, and the reaction heat may overheat the catalyst, which may cause a decrease in reliability.

【0015】また、エンジンが高回転側リーン領域から
λ=1領域に移行するということは、エンジンの負荷状
態又は回転速度が低くなるということであり、例えば、
車両の高速走行中に運転者がアクセルを戻したとき等に
相当するから、このときに筒内空燃比がリッチ化されて
トルク変動が生じると、運転者が違和感を感じやすいと
いう実状がある。
Further, the fact that the engine shifts from the high rotation side lean region to the λ = 1 region means that the load state or the rotation speed of the engine becomes low.
This corresponds to, for example, a case where the driver returns the accelerator while the vehicle is running at high speed. Therefore, if the in-cylinder air-fuel ratio is enriched and a torque fluctuation occurs at this time, the driver tends to feel a sense of discomfort.

【0016】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、火花点火式エンジンの
排気通路に、少なくとも排気の空燃比状態が略理論空燃
比に対応する状態のときに三元浄化機能を発揮する触媒
を備えるとともに、このエンジンを筒内空燃比のリーン
な状態と略理論空燃比状態とに切替えて運転するように
したものにおいて、排気の空燃比状態がリーンから理論
空燃比に対応する状態に変化したときに、前記触媒から
酸素が放出されることに着目して、このときの排気の空
燃比状態の制御に工夫を凝らすことで、触媒の排気浄化
性能と耐熱信頼性とを確保しながら、併せて、運転フィ
ールの低下を防止することにある。
The present invention has been made in view of the foregoing, and an object of the present invention is to provide an exhaust passage of a spark ignition type engine in which at least an exhaust air-fuel ratio state substantially corresponds to a stoichiometric air-fuel ratio. When the engine is operated while switching between the in-cylinder air-fuel ratio lean state and the approximate stoichiometric air-fuel ratio state while providing a catalyst that exhibits a three-way purification function, the exhaust air-fuel ratio state Paying attention to the fact that oxygen is released from the catalyst when the state changes to a state corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio, and by devising control of the air-fuel ratio state of the exhaust at this time, the exhaust purification performance of the catalyst is improved. Another object of the present invention is to prevent a decrease in the driving feel while securing the heat resistance and heat resistance.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成すべ
く、本発明の解決手段では、エンジンが相対的に触媒温
度の低い低回転側リーン領域(第1設定領域)からλ=
1領域(第2設定領域)に移行したとき、又はエンジン
が加速運転状態になったとき、若しくは、触媒がNOx
吸収タイプのものである場合に、この触媒のNOxパー
ジを行う必要のあるときに、少なくとも排気の空燃比状
態を理論空燃比に対応する状態よりもリッチになるよう
に補正するリッチ化補正を行う一方、エンジンが相対的
に触媒温度の高い高回転側リーン領域(第3設定領域)
からλ=1領域に移行したときには、前記リッチ化補正
を行わないようにした。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided an engine in which the engine is shifted from a low-rotation side lean region (first setting region) where a catalyst temperature is relatively low.
1 region (second setting region), or when the engine is in an accelerating operation state, or when the catalyst is NOx
When the catalyst is of the absorption type, when it is necessary to perform NOx purging of the catalyst, enrichment correction for correcting at least the air-fuel ratio state of the exhaust gas to be richer than the state corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio is performed. On the other hand, the high-rotation side lean region where the engine has a relatively high catalyst temperature (third setting region)
, The shift to the λ = 1 region is not performed.

【0018】具体的に、請求項1の発明では、図1(a)
に模式的に示すように、少なくとも排気の空燃比状態が
略理論空燃比に対応する状態のときに三元浄化機能を発
揮する触媒aと、気筒内燃焼室bにおける点火前の平均
的な空燃比である筒内空燃比を、エンジンcが低回転低
負荷側の第1設定領域にあるときに理論空燃比よりもリ
ーンになるように、また、エンジンcが該第1設定領域
よりも高回転ないし高負荷側の第2設定領域にあるか或
いは加速運転状態のときに略理論空燃比になるように、
切替えて制御する空燃比制御手段dとを備えた火花点火
式エンジンの燃料制御装置を前提とする。そして、前記
空燃比制御手段dを、エンジンcが前記第2設定領域よ
りも高回転ないし高負荷側の第3設定領域にあるときに
は、筒内空燃比を理論空燃比よりもリーンになるように
制御するものとし、さらに、エンジンcが前記第1又は
第3設定領域のいずれか一方から第2設定領域へ移行し
たこと、若しくはエンジンcが加速運転状態に移行した
ことを判定する移行判定手段eと、該移行判定手段eに
よりエンジンcの前記第1設定領域から第2設定領域へ
の移行又はエンジンcの加速運転状態への移行が判定さ
れたとき、少なくとも排気の空燃比状態を理論空燃比に
対応する状態よりもリッチになるようにリッチ化補正す
る一方、エンジンcの前記第3設定領域から第2設定領
域への移行が判定されたときには前記リッチ化補正を行
わない排気空燃比状態補正手段fとを備える構成とす
る。
Specifically, according to the first aspect of the present invention, FIG.
As schematically shown in FIG. 2, at least when the air-fuel ratio state of the exhaust gas substantially corresponds to the stoichiometric air-fuel ratio, the catalyst a that exhibits the three-way purifying function, and the average air before ignition in the combustion chamber b in the cylinder. The in-cylinder air-fuel ratio, which is the fuel ratio, is set to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio when the engine c is in the first setting region on the side of low rotation and low load, and the engine c is higher than the first setting region. In the second setting region on the rotation or high load side or in the acceleration operation state, the stoichiometric air-fuel ratio becomes substantially the same.
A fuel control device for a spark ignition type engine including an air-fuel ratio control means d for switching and controlling is premised. The air-fuel ratio control means d is controlled so that the in-cylinder air-fuel ratio becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio when the engine c is in the third setting region on the higher rotation or higher load side than the second setting region. A shift determining unit e for determining that the engine c has shifted from one of the first and third setting areas to the second setting area, or that the engine c has shifted to the acceleration operation state. And when the shift determining means e determines that the engine c has shifted from the first setting area to the second setting area or has shifted to the accelerating operation state of the engine c, at least the stoichiometric air-fuel ratio state of the exhaust gas is determined. While the enrichment correction is performed so as to be richer than the state corresponding to, the enrichment correction is not performed when the transition of the engine c from the third setting area to the second setting area is determined. A structure comprising an exhaust air-fuel ratio condition correcting means f.

【0019】前記の構成により、まず、エンジンcが第
1又は第3設定領域にあるとき、空燃比制御手段dによ
り、エンジンcの筒内空燃比が理論空燃比よりもリーン
になるように制御され、燃費の低減が図られる。また、
このとき、排気はリーン、即ち酸素濃度の高い状態にな
り、この排気中の酸素の一部が触媒aに徐々に吸収され
るようになる。
With the above configuration, first, when the engine c is in the first or third set range, the air-fuel ratio control means d controls the in-cylinder air-fuel ratio of the engine c to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. As a result, fuel efficiency is reduced. Also,
At this time, the exhaust gas is lean, that is, has a high oxygen concentration, and a part of the oxygen in the exhaust gas is gradually absorbed by the catalyst a.

【0020】そして、エンジンcが前記第1設定領域か
ら第2設定領域に移行したとき、又はエンジンcが加速
運転状態になったとき、触媒aから酸素が放出されるこ
とになるが、このとき、排気空燃比状態補正手段により
リッチ化補正制御が行われ、排気の空燃比状態が理論空
燃比に対応する状態よりもリッチ、即ち酸素濃度の低い
状態になることで、前記のように触媒aからの酸素が放
出されても、この触媒aの付近の局所的な排気の空燃比
状態を略理論空燃比に対応する適切な状態とすることが
でき、これにより、触媒aに十分な三元浄化機能を発揮
させることができる。
When the engine c shifts from the first setting range to the second setting range, or when the engine c is in an acceleration operation state, oxygen is released from the catalyst a. The enrichment correction control is performed by the exhaust air-fuel ratio state correction means, and the air-fuel ratio state of the exhaust gas becomes richer than the state corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio, that is, the state in which the oxygen concentration is lower. Even if oxygen is released from the catalyst a, the local air-fuel ratio state of the exhaust near the catalyst a can be set to an appropriate state substantially corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. The purification function can be exhibited.

【0021】また、前記リッチ化補正に伴い、排気温度
が上昇するが、第1設定領域では触媒aの温度状態は相
対的に低い状態に維持されているので、リッチ化補正に
起因して触媒aが過熱することはない。
Although the exhaust gas temperature rises with the enrichment correction, the temperature state of the catalyst a is kept relatively low in the first setting region. a does not overheat.

【0022】一方、エンジンcが前記第3設定領域にあ
るときには、排気の温度状態が高いことから、触媒の温
度状態も相対的に高くなっているので、この第3設定領
域から第2設定領域へ移行したときには、前記排気空燃
比のリッチ化補正を行わないことで、触媒aの過熱を防
止することができ、これにより、触媒aの信頼性を確保
することができる。また、空燃比のリッチ化に伴うトル
ク変動の発生を回避して、運転者が違和感を感じること
を防止できる。
On the other hand, when the engine c is in the third setting area, the temperature state of the exhaust gas is high and the temperature state of the catalyst is relatively high. When the process shifts to, overheating of the catalyst a can be prevented by not performing the exhaust air-fuel ratio enrichment correction, whereby the reliability of the catalyst a can be ensured. In addition, it is possible to avoid the occurrence of torque fluctuation due to the enrichment of the air-fuel ratio and to prevent the driver from feeling uncomfortable.

【0023】尚、エンジンcが前記第3設定領域にある
ときには、通常、筒内空燃比を第1設定領域に比べてリ
ッチ側に制御することが多いので、排気中の酸素濃度が
相対的に低くなっており、しかも、第1設定領域に比べ
て高回転側であることから、相対的に排気流速が高くな
り、結果、触媒aの酸素吸収材による酸素吸収量はあま
り多くはならない。このため、その後に略理論空燃比の
運転状態に切替わったときに触媒aから放出される酸素
量が少なくなり、そのことによる影響も小さい。
When the engine c is in the third setting region, the in-cylinder air-fuel ratio is usually controlled to be richer than that in the first setting region. Since the gas flow rate is lower and the rotation speed is higher than the first setting region, the exhaust flow velocity becomes relatively high, and as a result, the amount of oxygen absorbed by the oxygen absorbing material of the catalyst a does not become very large. For this reason, the amount of oxygen released from the catalyst a when the operation state is switched to a substantially stoichiometric air-fuel ratio is reduced, and the influence of this is small.

【0024】次に、請求項2の発明では、図1(b)に模
式的に示すように、酸素過剰雰囲気の排気中のNOxを
吸収する一方、酸素濃度の低下によって前記吸収したN
Oxを放出するNOx吸収タイプの触媒aと、気筒内燃
焼室bにおける点火前の平均的な空燃比である筒内空燃
比を、エンジンcが低回転低負荷側の第1設定領域にあ
るときに理論空燃比よりもリーンになるように、また、
該第1設定領域よりも高回転ないし高負荷側の第2設定
領域では略理論空燃比になるように切替えて制御する空
燃比制御手段dとを備えた火花点火式エンジンの燃料制
御装置を前提とする。そして、前記空燃比制御手段d
を、エンジンcが前記第2設定領域よりも高回転ないし
高負荷側の第3設定領域にあるときには、筒内空燃比を
理論空燃比よりもリーンになるように制御するものと
し、さらに、前記触媒aにおけるNOx吸収量が所定量
以上になったことを判定するNOx吸収状態判定手段e
と、エンジンcが前記第1又は第3設定領域のいずれか
一方から第2設定領域へ移行したことを判定する移行判
定手段fと、該移行判定手段fによりエンジンcの前記
第1設定領域から第2設定領域への移行が判定された
か、又は前記NOx吸収状態判定手段eによりNOx吸
収量が所定量以上になったと判定されたとき、少なくと
も排気の空燃比状態を理論空燃比に対応する状態よりも
リッチになるようにリッチ化補正する一方、エンジンc
の前記第3設定領域から第2設定領域への移行が判定さ
れたときには、前記リッチ化補正を行わない排気空燃比
状態補正手段gとを備える構成とする。
Next, in the invention of claim 2, as schematically shown in FIG. 1 (b), while the NOx in the exhaust gas in the oxygen-excess atmosphere is absorbed, the absorbed N2 is reduced due to the decrease in the oxygen concentration.
When the in-cylinder air-fuel ratio, which is the average air-fuel ratio before ignition in the in-cylinder combustion chamber b and the NOx absorption type catalyst a that releases Ox, the engine c is in the first setting region on the low rotation speed and low load side. To be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio,
In a second setting region at a higher rotation speed or a higher load side than the first setting region, a fuel control device for a spark ignition type engine provided with air-fuel ratio control means d for switching and controlling so as to become substantially the stoichiometric air-fuel ratio is assumed. And And the air-fuel ratio control means d
When the engine c is in the third setting region on the higher rotation or higher load side than the second setting region, the in-cylinder air-fuel ratio is controlled so as to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. NOx absorption state determination means e for determining that the NOx absorption amount in the catalyst a has become equal to or greater than a predetermined amount.
A shift determining means f for determining that the engine c has shifted from one of the first or third setting area to the second setting area; and the shift determining means f determines whether the engine c has shifted from the first setting area to the second setting area. When the shift to the second setting region is determined, or when the NOx absorption state determination means e determines that the NOx absorption amount is equal to or more than the predetermined amount, at least the air-fuel ratio state of the exhaust corresponds to the stoichiometric air-fuel ratio. While enrichment correction to make it richer than engine c
When the transition from the third setting region to the second setting region is determined, the exhaust air-fuel ratio state correcting means g that does not perform the enrichment correction is provided.

【0025】この構成では、前記請求項1の発明と同様
に、エンジンcが第1又は第3設定領域にあるときに筒
内空燃比が理論空燃比よりもリーンになり、燃費の低減
が図られるとともに、酸素過剰雰囲気の排気中のNOx
はNOx吸収タイプの触媒aに徐々に吸収されて、浄化
される。また、エンジンcが前記第1設定領域から第2
設定領域に移行するか、又は触媒aによるNOx吸収量
が所定量以上になって、この触媒aによるNOx吸収能
力の低下が懸念されるようになれば、排気空燃比状態補
正手段によりリッチ化補正制御が行われ、排気の空燃比
状態が略理論空燃比に対応する状態ないしそれよりもリ
ッチにされることで、前記触媒aからNOxの放出及び
還元浄化が効率的に行われる。この際、前記リッチ化補
正に伴い、排気温度が上昇するが、第1設定領域では触
媒aの温度状態は相対的に低い状態に維持されているの
で、排気温度が上昇しても、触媒aの温度状態はNOx
浄化性能の高い適度な温度範囲にとどまる。
With this configuration, similarly to the first aspect of the present invention, when the engine c is in the first or third set region, the in-cylinder air-fuel ratio becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, thereby reducing fuel consumption. NOx in exhaust gas in an oxygen-excess atmosphere
Is gradually absorbed and purified by the NOx absorption type catalyst a. Further, the engine c is moved from the first setting area to the second setting area.
When the process shifts to the set range or when the NOx absorption amount by the catalyst a becomes equal to or more than a predetermined amount, and there is a concern that the NOx absorption capability of the catalyst a is reduced, the exhaust air-fuel ratio state correcting means corrects the enrichment. The control is performed, and the air-fuel ratio state of the exhaust gas is set to a state substantially corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio or richer than that, so that the NOx is released from the catalyst a and the reduction purification is performed efficiently. At this time, the exhaust gas temperature rises with the enrichment correction, but in the first setting region, the temperature state of the catalyst a is maintained at a relatively low state. Temperature is NOx
It stays in a moderate temperature range with high purification performance.

【0026】一方、エンジンcが前記第3設定領域にあ
るときには、排気の温度状態が高いことから、触媒aの
温度状態も相対的に高くなっているので、この第3設定
領域から第2設定領域へ移行したときには、前記排気空
燃比のリッチ化補正を行わないことによって、触媒aの
過熱を防止することができ、これにより、触媒aの信頼
性を確保することができる。また、空燃比のリッチ化に
伴うトルク変動の発生を回避して、運転者が違和感を感
じることを防止できる。
On the other hand, when the engine c is in the third setting region, the temperature condition of the catalyst a is relatively high because the temperature condition of the exhaust gas is high. When shifting to the region, the overheating of the catalyst a can be prevented by not performing the exhaust air-fuel ratio enrichment correction, thereby ensuring the reliability of the catalyst a. In addition, it is possible to avoid the occurrence of torque fluctuation due to the enrichment of the air-fuel ratio and to prevent the driver from feeling uncomfortable.

【0027】請求項3の発明では、排気空燃比状態補正
手段を、リッチ化補正として、筒内空燃比が理論空燃比
よりもリッチになるように気筒内燃焼室への燃料供給量
を増量させるものとし、さらに、該排気空燃比状態補正
手段によりリッチ化補正が行われるとき、気筒の点火時
期を遅角側に補正する点火時期補正手段を備える構成と
する。
According to the third aspect of the present invention, the exhaust air-fuel ratio state correcting means performs the enrichment correction by increasing the amount of fuel supplied to the in-cylinder combustion chamber so that the in-cylinder air-fuel ratio becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Further, when the exhaust air-fuel ratio state correcting means performs the enrichment correction, the exhaust air-fuel ratio state correcting means is provided with an ignition timing correcting means for correcting the ignition timing of the cylinder to the retard side.

【0028】この構成では、排気空燃比状態補正手段に
よるリッチ化補正制御が行われて、気筒内燃焼室への燃
料供給量が増量されることで、排気の空燃比状態が確実
にリッチ化される。また、これに伴うエンジントルクの
増大が、点火時期の遅角側への補正により打ち消され
て、トルク変動が緩和される。
In this configuration, the enrichment correction control is performed by the exhaust air-fuel ratio state correction means, and the amount of fuel supplied to the in-cylinder combustion chamber is increased, so that the exhaust air-fuel ratio state is reliably enriched. You. In addition, the increase in engine torque accompanying this is canceled by the correction of the ignition timing to the retard side, and the torque fluctuation is reduced.

【0029】請求項4の発明では、気筒内燃焼室に燃料
を直接、噴射供給する燃料噴射弁と、エンジンが第1設
定領域にあるときに前記燃料噴射弁により燃料を気筒の
圧縮行程で噴射させる一方、第2及び第3設定領域では
該燃料噴射弁により燃料を気筒の吸気行程で噴射させる
燃料噴射制御手段とを備えるものとし、さらに、排気空
燃比状態補正手段を、リッチ化補正として、前記燃料噴
射弁により燃料を気筒の膨張行程ないし排気行程で追加
噴射させるものとする。
According to the fourth aspect of the invention, a fuel injection valve for directly injecting fuel into the in-cylinder combustion chamber, and fuel is injected by the fuel injection valve during the compression stroke of the cylinder when the engine is in the first setting region. On the other hand, in the second and third setting regions, fuel injection control means for injecting fuel during the intake stroke of the cylinder by the fuel injection valve is provided, and further, the exhaust air-fuel ratio state correction means is provided as enrichment correction. It is assumed that fuel is additionally injected by the fuel injection valve in an expansion stroke or an exhaust stroke of a cylinder.

【0030】このことで、排気空燃比状態補正手段によ
るリッチ化補正制御が行われて、燃量噴射弁により気筒
の膨張行程ないし排気行程で燃料の追加噴射が行われる
ことで、エンジンの出力トルクの変動を抑えながら、排
気の空燃比状態を確実にリッチ化させることができる。
As a result, the enrichment correction control is performed by the exhaust air / fuel ratio state correction means, and additional fuel injection is performed by the fuel injection valve during the cylinder expansion stroke or the exhaust stroke. , The air-fuel ratio state of the exhaust gas can be reliably enriched.

【0031】請求項5の発明では、空燃比制御手段に、
エンジンが第3設定領域にあってかつ加速運転状態のと
きには、筒内空燃比を理論空燃比よりもリッチになるよ
うに補正する補正制御部を設けるものとする。こうする
ことで、エンジンが加速運転状態のときには、筒内空燃
比が理論空燃比よりもリッチになり、加速運転に対応す
る十分な出力が得られる。
According to the fifth aspect of the present invention, the air-fuel ratio control means includes:
When the engine is in the third setting region and in the accelerating operation state, a correction control unit for correcting the in-cylinder air-fuel ratio to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio is provided. By doing so, when the engine is in the acceleration operation state, the in-cylinder air-fuel ratio becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio, and a sufficient output corresponding to the acceleration operation is obtained.

【0032】請求項6の発明では、触媒は、酸素過剰雰
囲気の排気中のNOxを吸収する一方、酸素濃度の低下
によって前記吸収したNOxを放出するNOx吸収タイ
プのものとし、該触媒がNOx吸収性能の低下する所定
の硫黄被毒状態であることを判定する硫黄被毒判定手段
を備える。そして、空燃比制御手段には、前記硫黄被毒
判定手段による判定が行われたときには、前記触媒から
の硫黄の脱離を促進するよう、筒内空燃比を理論空燃比
よりもリッチになるように補正する補正制御部を設け
る。
In the invention of claim 6, the catalyst is of a NOx absorption type that absorbs NOx in exhaust gas in an oxygen-excess atmosphere and releases the absorbed NOx by lowering the oxygen concentration. Sulfur poisoning determining means for determining a predetermined sulfur poisoning state in which performance deteriorates is provided. When the determination by the sulfur poisoning determination unit is performed, the air-fuel ratio control unit sets the in-cylinder air-fuel ratio to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio so as to promote the desorption of sulfur from the catalyst. A correction control unit for correcting the error is provided.

【0033】すなわち、一般に、NOx吸収タイプの触
媒は排気中の硫黄成分を、NOxを吸収するのと同様の
メカニズムにより吸着し、この硫黄成分の吸着量がある
程度、多くなると、NOx吸収性能が低下するという性
質がある(硫黄被毒)。そこで、この発明では、触媒が
NOx吸収性能の低下する所定の硫黄被毒状態であるこ
とを判定する硫黄被毒判定手段を設けて、該硫黄被毒判
定手段による判定時には、筒内空燃比を理論空燃比より
もリッチになるように補正して、触媒からの硫黄の脱離
を促進することで、NOx吸収タイプの触媒を用いる場
合でも、該触媒による排気浄化性能を安定的に維持する
ことができる。
That is, in general, the NOx absorption type catalyst adsorbs the sulfur component in the exhaust gas by the same mechanism as that for absorbing NOx, and when the adsorption amount of the sulfur component increases to a certain extent, the NOx absorption performance decreases. (Sulfur poisoning). Therefore, in the present invention, a sulfur poisoning determining means for determining that the catalyst is in a predetermined sulfur poisoning state in which the NOx absorption performance is reduced is provided, and when the sulfur poisoning determining means makes a determination, the in-cylinder air-fuel ratio is reduced. By correcting sulfur to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio and promoting the desorption of sulfur from the catalyst, even when a NOx absorption type catalyst is used, the exhaust gas purification performance of the catalyst can be stably maintained. Can be.

【0034】次に、本発明の第2の解決手段では、エン
ジンの排気通路にNOx吸収タイプの触媒を備えたもの
において、この触媒によるNOxの浄化性能がNOxの
吸収量に応じて変化するとともに、顕著な温度依存性を
有することに着目し、前記第1の解決手段と同様に、エ
ンジンが相対的に触媒温度の低い低回転側リーン領域
(第1設定領域)からλ=1領域(第2設定領域)に移
行したときに、筒内空燃比のリッチ化補正を行う一方、
エンジンが相対的に触媒温度の高い高回転側リーン領域
(第3設定領域)からλ=1領域に移行したときには、
触媒におけるNOx吸収量が多いときにだけ、リッチ化
補正を行うようにした。
Next, according to a second solution of the present invention, in an engine provided with a NOx absorption type catalyst in the exhaust passage of the engine, the NOx purification performance by this catalyst changes according to the NOx absorption amount. It is noted that the engine has a remarkable temperature dependency. As in the case of the first solution, the engine is shifted from the low rotation side lean region (first setting region) where the catalyst temperature is relatively low to the λ = 1 region (first setting region). 2 setting region), while performing the enrichment correction of the in-cylinder air-fuel ratio,
When the engine shifts from the high rotation side lean region (third setting region) where the catalyst temperature is relatively high to the λ = 1 region,
The enrichment correction is performed only when the NOx absorption amount in the catalyst is large.

【0035】具体的に、請求項6の発明では、図1(b)
に模式的に示すように、酸素過剰雰囲気の排気中のNO
xを吸収する一方、酸素濃度の低下によって前記吸収し
たNOxを放出するNOx吸収タイプの触媒aと、気筒
内燃焼室bにおける点火前の平均的な空燃比である筒内
空燃比を、エンジンcが低回転低負荷側の第1設定領域
にあるときに理論空燃比よりもリーンになるように、ま
た、該第1設定領域よりも高回転ないし高負荷側の第2
設定領域では略理論空燃比になるように切替えて制御す
る空燃比制御手段dとを備えた火花点火式エンジンの燃
料制御装置を前提とする。そして、前記空燃比制御手段
dを、エンジンcが前記第2設定領域よりも高回転ない
し高負荷側の第3設定領域にあるときには、筒内空燃比
を理論空燃比よりもリーンになるように制御するものと
し、さらに、前記触媒aにおけるNOx吸収量が設定量
以上になったことを判定するNOx吸収状態判定手段e
と、エンジンcが前記第1又は第3設定領域のいずれか
一方から第2設定領域へ移行したことを判定する移行判
定手段fと、該移行判定手段fによりエンジンcの前記
第1設定領域から第2設定領域への移行が判定されたと
き、少なくとも排気の空燃比状態を理論空燃比に対応す
る状態よりもリッチになるようにリッチ化補正する一
方、エンジンcの前記第3設定領域から第2設定領域へ
の移行が判定されたときには、前記NOx吸収状態判定
手段eによる判定時にのみ前記リッチ化補正を行う排気
空燃比状態補正手段gとを備える構成とする。
Specifically, according to the invention of claim 6, FIG.
As schematically shown in FIG.
x, and a NOx-absorbing-type catalyst a that releases the absorbed NOx due to a decrease in oxygen concentration, and an in-cylinder air-fuel ratio that is an average air-fuel ratio before ignition in the in-cylinder combustion chamber b, Is higher than the stoichiometric air-fuel ratio when it is in the first setting region on the low rotation and low load side, and the second rotation on the high rotation or high load side from the first setting region.
In the setting region, it is assumed that a fuel control device for a spark ignition type engine including an air-fuel ratio control means d for switching and controlling so as to become substantially the stoichiometric air-fuel ratio. The air-fuel ratio control means d is controlled so that the in-cylinder air-fuel ratio becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio when the engine c is in the third setting region on the higher rotation or higher load side than the second setting region. NOx absorption state determination means e for determining that the NOx absorption amount in the catalyst a has become equal to or greater than a set amount.
A shift determining means f for determining that the engine c has shifted from one of the first or third setting area to the second setting area; and the shift determining means f determines whether the engine c has shifted from the first setting area to the second setting area. When the transition to the second setting region is determined, at least the air-fuel ratio state of the exhaust gas is enriched so as to be richer than the state corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. An exhaust air-fuel ratio state correction unit g that performs the enrichment correction only when the NOx absorption state determination unit e determines when the shift to the 2 setting region is determined.

【0036】この構成では、前記請求項1の発明と同様
に、エンジンcが第1又は第3設定領域にあるときに筒
内空燃比が理論空燃比よりもリーンになり、燃費の低減
が図られるとともに、酸素過剰雰囲気の排気中のNOx
はNOx吸収タイプの触媒aに徐々に吸収されて、浄化
される。また、エンジンcが前記第1設定領域から第2
設定領域に移行すると、排気空燃比状態補正手段により
リッチ化補正制御が行われ、排気の空燃比状態が略理論
空燃比に対応する状態ないしそれよりもリッチにされる
ことで、前記触媒aからNOxの放出及び還元浄化が効
率的に行われる。この際、前記リッチ化補正に伴い、排
気温度が上昇するが、第1設定領域では触媒aの温度状
態は相対的に低い状態に維持されているので、排気温度
が上昇しても、触媒aの温度状態はNOx浄化性能の高
い適度な温度範囲にとどまる。
With this configuration, similarly to the first aspect of the present invention, when the engine c is in the first or third set region, the in-cylinder air-fuel ratio becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, thereby reducing fuel consumption. NOx in exhaust gas in an oxygen-excess atmosphere
Is gradually absorbed and purified by the NOx absorption type catalyst a. Further, the engine c is moved from the first setting area to the second setting area.
When shifting to the set region, the enrichment correction control is performed by the exhaust air-fuel ratio state correction means, and the air-fuel ratio state of the exhaust is made substantially corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio or richer than that, so that the catalyst a NOx emission and reduction purification are performed efficiently. At this time, the exhaust gas temperature rises with the enrichment correction, but in the first setting region, the temperature state of the catalyst a is maintained at a relatively low state. Temperature stays in an appropriate temperature range with high NOx purification performance.

【0037】一方、エンジンcが前記第3設定領域にあ
るときには、排気の温度状態が高いことから、触媒aの
温度状態も相対的に高くなっているので、この第3設定
領域から第2設定領域へ移行したときには、基本的には
前記排気空燃比のリッチ化補正を行わないことによっ
て、触媒aの温度状態がさらに高くなることを抑制でき
る。但し、この際、NOx吸収状態判定手段eにより前
記触媒aにおけるNOx吸収量が設定量以上になったこ
とが判定されれば、NOx吸収性能の低下が懸念される
状態であるから、このときにはリッチ化補正を行って、
触媒aからのNOxの放出及び還元浄化を促すことで、
該触媒aのNOx浄化性能を確保することができる。
On the other hand, when the engine c is in the third setting area, the temperature state of the catalyst a is relatively high because the temperature state of the exhaust gas is high. When the operation shifts to the region, basically, the enrichment correction of the exhaust air-fuel ratio is not performed, so that the temperature state of the catalyst a can be suppressed from further increasing. However, at this time, if it is determined by the NOx absorption state determination means e that the NOx absorption amount in the catalyst a has become equal to or greater than the set amount, there is a concern that the NOx absorption performance may be reduced. Make the correction
By promoting the release of NOx from the catalyst a and reduction purification,
The NOx purification performance of the catalyst a can be ensured.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】(実施形態1)図2は、本発明の
実施形態1に係る火花点火式エンジンの燃料制御装置A
を示し、1は車両に搭載された多気筒エンジンである。
このエンジン1は複数の気筒2,2,…(1つのみ図示
する)が直列に設けられたシリンダブロック3と、この
シリンダブロック3上に配置されたシリンダヘッド4と
を有し、該各気筒2内にピストン5が図の上下方向に往
復動可能に嵌挿されていて、そのピストン5の頂面とシ
リンダヘッド4の底面との間の気筒2内に燃焼室6が区
画されている。一方、シリンダブロック3内にはクラン
ク軸7が回転自在に支持されていて、このクランク軸7
及びピストン5がコネクティングロッドにより連結され
ている。また、クランク軸7の一端側にはその回転角度
を検出する電磁式のクランク角センサ8が配設されてお
り、さらに、シリンダブロック3のウオータジャケット
に臨んで、冷却水温度(エンジン水温)を検出する水温
センサ9が配設されている。
(Embodiment 1) FIG. 2 shows a fuel control apparatus A for a spark ignition engine according to Embodiment 1 of the present invention.
1 is a multi-cylinder engine mounted on a vehicle.
The engine 1 has a cylinder block 3 in which a plurality of cylinders 2, 2,... (Only one is shown) are provided in series, and a cylinder head 4 arranged on the cylinder block 3. A piston 5 is inserted into the cylinder 2 so as to be able to reciprocate up and down in the figure, and a combustion chamber 6 is defined in the cylinder 2 between the top surface of the piston 5 and the bottom surface of the cylinder head 4. On the other hand, a crankshaft 7 is rotatably supported in the cylinder block 3.
And the piston 5 are connected by a connecting rod. An electromagnetic crank angle sensor 8 for detecting a rotation angle of the crank shaft 7 is provided at one end of the crank shaft 7. The electromagnetic crank angle sensor 8 faces a water jacket of the cylinder block 3 and detects a cooling water temperature (engine water temperature). A water temperature sensor 9 for detecting is provided.

【0039】前記各気筒2毎のシリンダヘッド4には、
点火回路10に接続された点火プラグ11が燃焼室6の
上部に臨むように取り付けられる一方、該燃焼室6の周
縁部には燃料を気筒中心に向かって直接、噴射供給する
ように、インジェクタ12(燃料噴射弁)が取り付けら
れている。すなわち、詳しくは図示しないが、前記燃焼
室6は、天井部の2つの傾斜面が互いに差し掛けられた
屋根のような形状をなすペントルーフ型のものであり、
その各傾斜面に吸気及び排気ポート13,14がそれぞ
れ2つずつ開口していて、この各開口端を開閉するよう
に吸気及び排気弁15,15,…が配設されている。
The cylinder head 4 for each cylinder 2 has
An ignition plug 11 connected to an ignition circuit 10 is mounted so as to face the upper part of the combustion chamber 6, and an injector 12 is provided at a peripheral portion of the combustion chamber 6 so as to inject and supply fuel directly toward the center of the cylinder. (Fuel injection valve) is installed. That is, although not shown in detail, the combustion chamber 6 is of a pent roof type having a shape like a roof in which two inclined surfaces of a ceiling part are put on each other,
Two intake and exhaust ports 13, 14 are respectively opened on each of the inclined surfaces, and intake and exhaust valves 15, 15,... Are arranged so as to open and close the respective open ends.

【0040】また、前記インジェクタ12は、2つの吸
気ポート13,13の間に挟まれるようにその下方に配
置されていて、その先端側噴孔が2つの吸気弁15,1
5の傘部に近接して燃焼室6の周縁部に臨んでいる。一
方、インジェクタ12は全気筒2,2,…に共通の燃料
供給通路17を介して高圧燃料ポンプ18に接続されて
おり、この高圧燃料ポンプ18と図外の高圧プレッシャ
レギュレータとによって燃料を適正な圧力状態に調節し
ながら、インジェクタ12に供給するようになってい
る。また、この燃料供給通路17には、内部の燃料の圧
力状態(燃圧)を検出するための燃圧センサ19が設け
られている。
The injector 12 is disposed below the two intake ports 13 and 13 so as to be sandwiched between the two intake ports 13 and 13.
5 faces the peripheral portion of the combustion chamber 6 in proximity to the umbrella portion 5. On the other hand, the injector 12 is connected to a high-pressure fuel pump 18 via a fuel supply passage 17 common to all the cylinders 2, 2,..., And an appropriate amount of fuel is supplied by the high-pressure fuel pump 18 and a high-pressure pressure regulator (not shown). The pressure is adjusted and supplied to the injector 12. The fuel supply passage 17 is provided with a fuel pressure sensor 19 for detecting the pressure state (fuel pressure) of the fuel inside.

【0041】そして、前記インジェクタ12により燃料
が気筒2の圧縮行程中期以降に噴射されると、その燃料
噴霧はピストン5の頂面に形成された長円形状のキャビ
ティ5aにトラップされて、点火プラグ11の近傍に比
較的濃い混合気の層を形成する。一方、前記インジェク
タ12により燃料が気筒2の吸気行程で噴射されると、
その燃料噴霧は燃焼室6に拡散して吸気と十分に混合さ
れ、点火時点までに燃焼室6に略均一な混合気を形成す
る。
When fuel is injected by the injector 12 after the middle stage of the compression stroke of the cylinder 2, the fuel spray is trapped in an elliptical cavity 5 a formed on the top surface of the piston 5, and the ignition plug A layer of a relatively rich mixture is formed near 11. On the other hand, when fuel is injected by the injector 12 in the intake stroke of the cylinder 2,
The fuel spray diffuses into the combustion chamber 6 and is sufficiently mixed with the intake air to form a substantially uniform mixture in the combustion chamber 6 by the time of ignition.

【0042】同図に示すように、エンジン1の一側面
(図の左側の側面)には、各気筒2毎の吸気ポート13
にそれぞれ連通するように、吸気通路20が接続されて
いる。この吸気通路20は、エンジン1の燃焼室6に対
し図外のエアクリーナで濾過した吸気を供給するもので
あり、その上流側から下流側に向かって順に、エンジン
1に吸入される吸入空気量を検出するホットワイヤ式エ
アフローセンサ21と、吸気通路20を絞る蝶弁からな
るスロットル弁22と、サージタンク23とが配設され
ている。前記スロットル弁22は、図外のアクセルペダ
ルに対し機械的には連結されておらず、弁軸が電動モー
タにより回動されて開閉する電気式のものである。さら
に、該スロットル弁22の開度を検出するスロットル開
度センサ24と、該スロットル弁22よりも下流の吸気
の圧力状態を検出するための吸気圧センサ25とが設け
られている。
As shown in the drawing, one side surface (left side surface in the figure) of the engine 1 has an intake port 13 for each cylinder 2.
The intake passage 20 is connected so as to communicate with each other. The intake passage 20 supplies the intake air filtered by an air cleaner (not shown) to the combustion chamber 6 of the engine 1, and reduces the amount of intake air taken into the engine 1 in order from the upstream side to the downstream side. A hot wire type air flow sensor 21 for detecting, a throttle valve 22 composed of a butterfly valve for restricting the intake passage 20, and a surge tank 23 are provided. The throttle valve 22 is not mechanically connected to an accelerator pedal (not shown), but is of an electric type whose valve shaft is opened and closed by being rotated by an electric motor. Further, a throttle opening sensor 24 for detecting an opening of the throttle valve 22 and an intake pressure sensor 25 for detecting a pressure state of intake air downstream of the throttle valve 22 are provided.

【0043】また、前記サージタンク23よりも下流側
の吸気通路20は、気筒2毎に分岐する独立通路とされ
ていて、その各独立通路の下流端部がさらに2つに分岐
してそれぞれ吸気ポート8,8に連通している。この分
岐路のうちの一方にはスワール制御弁26が設けられて
おり、該スワール制御弁26が閉じられると、吸気は殆
どが他方の分岐路から燃焼室6に流入するようになり、
このことで、燃焼室6に強いスワールが生成される。一
方、スワール制御弁26が開かれると、両方の分岐路か
ら吸気が吸い込まれるようになり、これにより、吸気の
タンブル成分が強まるとともに、スワール成分が弱まる
ようになる。
The intake passage 20 downstream of the surge tank 23 is an independent passage branching for each cylinder 2. The downstream end of each independent passage is further branched into two and the intake passages are respectively branched. It communicates with ports 8,8. A swirl control valve 26 is provided on one of the branches, and when the swirl control valve 26 is closed, most of the intake air flows into the combustion chamber 6 from the other branch.
As a result, a strong swirl is generated in the combustion chamber 6. On the other hand, when the swirl control valve 26 is opened, the intake air is sucked from both the branch passages, whereby the tumble component of the intake air increases and the swirl component decreases.

【0044】一方、エンジン1の他側面(図の右側の側
面)には、燃焼室6から既燃ガスを排出する排気通路2
8が接続されている。この排気通路28の上流端部は、
各気筒2毎に分岐して排気ポート14に連通する排気マ
ニホルド29からなり、該排気マニホルド29の下流端
は1つに集合して、この集合部に排気中の酸素濃度を検
出する第1酸素濃度センサ30が配設されている。この
第1酸素濃度センサ30は、その出力が理論空燃比を境
にステップ状に反転するいわゆるλO2センサからな
る。また、排気マニホルド29の集合部には、排気管3
1の上流端が接続されており、一方、この排気管31の
下流端には、三元触媒32とリーンNOx触媒34(N
Ox吸収タイプの触媒)とが接続され、さらに、該両触
媒32,34の間の排気通路28に、前記第1酸素濃度
センサ30と同じくλO2センサからなる第2酸素濃度
センサ33が配設されている。
On the other hand, an exhaust passage 2 for discharging burned gas from the combustion chamber 6 is provided on the other side of the engine 1 (the right side in the figure).
8 are connected. The upstream end of the exhaust passage 28
An exhaust manifold 29 branched for each cylinder 2 and communicating with the exhaust port 14 is provided. The downstream end of the exhaust manifold 29 is gathered into one, and a first oxygen for detecting the oxygen concentration in the exhaust is provided at the gathering portion. A density sensor 30 is provided. The first oxygen concentration sensor 30 is a so-called λO2 sensor whose output is inverted in a stepwise manner at the stoichiometric air-fuel ratio. In addition, an exhaust pipe 3 is provided at a collecting portion of the exhaust manifold 29.
1 is connected to the downstream end of the exhaust pipe 31, while a three-way catalyst 32 and a lean NOx catalyst 34 (N
Ox absorption type catalyst), and a second oxygen concentration sensor 33 composed of a λO2 sensor like the first oxygen concentration sensor 30 is disposed in the exhaust passage 28 between the two catalysts 32 and 34. ing.

【0045】そして、前記排気管31の上流側には、排
気通路28を流れる排気の一部を吸気系に還流させるE
GR通路35の上流端が分岐接続されており、このEG
R通路35の下流端は前記スロットル弁22とサージタ
ンク23との間の吸気通路20に接続され、その近傍に
は、電動モータにより開度が調節される電気式のEGR
弁36が配設されている。
On the upstream side of the exhaust pipe 31, a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 28 is recirculated to the intake system.
The upstream end of the GR passage 35 is branched and connected.
The downstream end of the R passage 35 is connected to the intake passage 20 between the throttle valve 22 and the surge tank 23, and in the vicinity thereof, an electric EGR whose opening is adjusted by an electric motor is provided.
A valve 36 is provided.

【0046】前記上流側の三元触媒32は、詳しくは図
示しないが、コージェライト製のハニカム状担体の壁面
上に内側触媒層と外側触媒層との2層の触媒層を形成し
たもので、その内側触媒層には、例えばアルミナ及びセ
リアをサポート材としてパラジウムPd等の貴金属が担
持されている一方、外側触媒層には、白金やロジウムが
セリアをサポート材として担持されている。ここで、セ
リア(CeO2)は、セリウム原子Ceの価数が3価〜
4価の間で変化することによって結晶格子が変化し、こ
れに伴い酸素を吸収又は放出するという酸素吸収材とし
ての機能を有するものであり、従来から、排気中の酸素
濃度の変動を緩和し、触媒の作用を改善するために用い
られているものである。
Although not shown in detail, the upstream three-way catalyst 32 is formed by forming two catalyst layers, an inner catalyst layer and an outer catalyst layer, on the wall surface of a cordierite honeycomb carrier. The inner catalyst layer supports a noble metal such as palladium Pd using alumina and ceria as support materials, while the outer catalyst layer supports platinum and rhodium as ceria support materials. Here, ceria (CeO2) has a valence of cerium atom Ce of 3 or more.
The crystal lattice changes by changing between tetravalent and has a function as an oxygen absorbing material that absorbs or releases oxygen in accordance with the change. Conventionally, fluctuation of oxygen concentration in exhaust gas is reduced. Are used to improve the action of the catalyst.

【0047】また、前記下流側のリーンNOx触媒34
は、排気中の酸素濃度が高い酸素過剰雰囲気(例えば酸
素濃度が4%以上の状態)で排気中のNOxを吸収する
一方、酸素濃度が例えば1〜2%未満になると、吸収し
たNOxを放出しかつ還元浄化するNOx吸収還元型の
ものである。この触媒34も前記三元触媒32と同様の
2層構造のものであり、内側触媒層には、白金とNOx
吸収材であるバリウムとがアルミナ及びセリアをサポー
ト材として担持されている一方、外側触媒層には、白金
及びロジウムとバリウムとがゼオライトをサポート材と
して担持されている。
The downstream lean NOx catalyst 34
Absorbs NOx in the exhaust gas in an oxygen-excess atmosphere where the oxygen concentration in the exhaust gas is high (for example, in a state where the oxygen concentration is 4% or more), and releases the absorbed NOx when the oxygen concentration becomes less than 1-2%, for example. It is of the NOx absorption reduction type that performs reduction and purification. The catalyst 34 also has a two-layer structure similar to the three-way catalyst 32, and platinum and NOx are formed on the inner catalyst layer.
Barium, which is an absorbent, is supported on alumina and ceria as support materials, while platinum, rhodium, and barium are supported on zeolite as a support material in the outer catalyst layer.

【0048】前記リーンNOx触媒34によるNOxの
浄化性能は、例えば図3に示すような温度依存性を有す
る。即ち、リーンNOx触媒34はその温度状態が20
0°C以下のときには未活性で、NOx浄化性能が低い
が、温度上昇とともにNOx浄化性能が高まり、約25
0〜400°Cくらいの範囲において十分に高い浄化性
能が得られる。そして、酸素過剰雰囲気であれば、図に
実線で示すように、温度状態が400°C以上になる
と、NOx浄化性能は再び低下する。一方、排気が略理
論空燃比に対応する状態であれば、リーンNOx触媒3
4は三元触媒32と同様の作用を有し、図に破線で示す
ように、約250°C以上の温度状態において極めて高
いNOx浄化性能を発揮する。
The NOx purification performance of the lean NOx catalyst 34 has, for example, a temperature dependency as shown in FIG. That is, the temperature of the lean NOx catalyst 34 is 20
When the temperature is 0 ° C. or lower, the catalyst is inactive and has a low NOx purification performance.
Sufficiently high purification performance is obtained in the range of about 0 to 400 ° C. Then, in an oxygen-excess atmosphere, as shown by the solid line in the figure, when the temperature is 400 ° C. or higher, the NOx purification performance is reduced again. On the other hand, if the exhaust gas is in a state substantially corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio, the lean NOx catalyst 3
4 has the same function as the three-way catalyst 32, and exhibits extremely high NOx purification performance in a temperature state of about 250 ° C. or more, as indicated by a broken line in the figure.

【0049】前記の如き2つの触媒32,34の配置構
成により、エンジン1が理論空燃比近傍で運転されると
きには、該両触媒32,34が三元浄化機能を発揮し、
排気中のHC、CO及びNOxが反応して、略完全に浄
化される。一方、エンジン1が空燃比のリーンな状態で
運転されるときには、前記両触媒32,34により排気
中のHC及びCOが浄化されるとともに、排気中のNO
xはリーンNOx触媒34により吸収されて、除去され
る。
With the arrangement of the two catalysts 32 and 34 as described above, when the engine 1 is operated near the stoichiometric air-fuel ratio, the two catalysts 32 and 34 exhibit a three-way purification function,
HC, CO and NOx in the exhaust react and are almost completely purified. On the other hand, when the engine 1 is operated with a lean air-fuel ratio, HC and CO in the exhaust gas are purified by the two catalysts 32 and 34, and the NO in the exhaust gas is reduced.
x is absorbed by the lean NOx catalyst 34 and removed.

【0050】前記点火回路10、インジェクタ12、ス
ロットル弁22のモータ、スワール制御弁26のアクチ
ュエータ、EGR弁36のアクチュエータ等はコントロ
ールユニット40(以下、ECUという)によって作動
制御される。一方、このECU40には、少なくとも、
前記クランク角センサ8、水温センサ9、エアフローセ
ンサ21、スロットル開度センサ24、吸気圧センサ2
5及び酸素濃度センサ30,33の各出力信号が入力さ
れ、加えて、アクセルペダルの開度を検出するアクセル
開度センサ37の出力信号と、図示しないが、吸気温度
を検出する吸気温センサ、大気圧を検出する大気圧セン
サ等の各出力信号とが入力される。
The operation of the ignition circuit 10, the injector 12, the motor of the throttle valve 22, the actuator of the swirl control valve 26, and the actuator of the EGR valve 36 are controlled by a control unit 40 (hereinafter referred to as ECU). On the other hand, this ECU 40 has at least
The crank angle sensor 8, water temperature sensor 9, air flow sensor 21, throttle opening sensor 24, intake pressure sensor 2
5 and the output signals of the oxygen concentration sensors 30 and 33, and in addition, an output signal of an accelerator opening sensor 37 for detecting the opening of an accelerator pedal, and an intake temperature sensor (not shown) for detecting an intake air temperature. Each output signal of an atmospheric pressure sensor or the like for detecting the atmospheric pressure is input.

【0051】(エンジン制御の概要)前記ECU40
は、エンジン出力に関係する制御パラメータとして、イ
ンジェクタ12による燃料噴射量及び噴射時期、スロッ
トル弁22により調節される吸入空気量、スワール制御
弁26により調節される吸気スワール強さ、EGR弁3
6により調節される排気の還流割合等をそれぞれエンジ
ン1の運転状態に応じて制御するものである。そして、
エンジン1は、暖機後であれば、その運転状態に応じて
インジェクタ12による燃料噴射形態が切替えられて、
成層燃焼状態と均一燃焼状態とのいずれかで運転される
ようになっている。
(Outline of Engine Control) The ECU 40
Are control parameters related to the engine output, such as the fuel injection amount and injection timing by the injector 12, the intake air amount adjusted by the throttle valve 22, the intake swirl intensity adjusted by the swirl control valve 26, and the EGR valve 3.
The exhaust gas recirculation ratio and the like adjusted by the control unit 6 are controlled according to the operating state of the engine 1. And
When the engine 1 has been warmed up, the fuel injection mode by the injector 12 is switched according to the operating state thereof,
The engine is operated in either a stratified combustion state or a uniform combustion state.

【0052】具体的には、図4にエンジン暖機後の制御
マップの一例を示すように、エンジン負荷とエンジン回
転速度とにより規定されるエンジン1の全運転領域のう
ち、低回転低負荷側には成層燃焼領域(イ)(第1設定
領域)が設定されている。すなわち、エンジン負荷とし
て例えばエアフローセンサ21の出力値及びエンジン回
転速度等から求められる正味平均有効圧を用い、全負荷
の半分くらいまでの負荷状態であり、かつエンジン回転
速度が許容最高回転速度の約1/2以下であれば、エン
ジン1が成層燃焼領域(イ)にあると判定する。
More specifically, as shown in FIG. 4 which shows an example of a control map after the engine is warmed up, in the entire operation range of the engine 1 defined by the engine load and the engine speed, the low-speed low-load side Is set to a stratified combustion region (a) (first setting region). That is, for example, a net average effective pressure obtained from the output value of the airflow sensor 21 and the engine speed is used as the engine load, the load is up to about half of the full load, and the engine speed is about the allowable maximum speed. If not more than 2, it is determined that the engine 1 is in the stratified combustion region (A).

【0053】そして、その成層燃焼領域(イ)では、図
5(a)に模式的に示すように、インジェクタ12により
気筒2の圧縮行程中期以降、即ち例えば図に矢印で示す
BTDC120°CA〜BTDC35°CAのクランク角期間におい
て燃料を一括して噴射させて、点火プラグ11の近傍に
混合気が偏在する成層状態で燃焼させる成層燃焼状態と
する。尚、同図に仮想線で示すように、燃料の一部は前
記クランク角期間よりも以前の吸気又は圧縮行程中に噴
射させるようにしてもよい。
In the stratified combustion region (a), as shown schematically in FIG. 5 (a), the middle of the compression stroke of the cylinder 2 by the injector 12 after the injector 12, that is, for example, is indicated by an arrow in the drawing.
Fuel is injected at a time during a crank angle period of BTDC 120 ° CA to BTDC 35 ° CA to achieve a stratified combustion state in which the mixture is burned in a stratified state in which the air-fuel mixture is unevenly distributed in the vicinity of the ignition plug 11. Note that, as shown by a virtual line in the figure, a part of the fuel may be injected during the intake or compression stroke before the crank angle period.

【0054】一方、前記成層燃焼領域(イ)よりも高回
転ないし高負荷側の領域(ロ)(ハ)(ニ)は、いずれ
も均一燃焼領域とされており、図5(b),(c)に示すよう
に、インジェクタ12により気筒2の吸気行程で燃料を
噴射させて吸気と十分に混合し、燃焼室6に均一な混合
気を形成した上で燃焼させる均一燃焼状態になる。詳し
くは、前記成層燃焼領域(イ)の高負荷ないし高回転側
に隣接するλ=1領域(ロ)(第2設定領域)では、燃
焼室6における点火前の平均的な空燃比である筒内空燃
比が略理論空燃比(A/F≒14.7)になるように、
インジェクタ12による燃料噴射量を、第1酸素濃度セ
ンサ30からの信号に基づいてフィードバック補正する
ようにしている。
On the other hand, the regions (b), (c), and (d) on the higher rotation or higher load side than the stratified combustion region (a) are all uniform combustion regions, as shown in FIGS. As shown in c), the fuel is injected by the injector 12 in the intake stroke of the cylinder 2 and sufficiently mixed with the intake air to form a uniform air-fuel mixture in the combustion chamber 6, and a uniform combustion state is established. Specifically, in the λ = 1 region (b) (second setting region) adjacent to the high load or high rotation side of the stratified combustion region (a), the cylinder is the average air-fuel ratio in the combustion chamber 6 before ignition. In order for the internal air-fuel ratio to be approximately the stoichiometric air-fuel ratio (A / F ≒ 14.7),
The amount of fuel injection by the injector 12 is feedback-corrected based on a signal from the first oxygen concentration sensor 30.

【0055】また、前記λ=1領域(ロ)の高回転側に
隣接する均一リーン領域(ハ)(第3設定領域)では、
吸気量に対する燃料噴射量の割合をλ=1領域(ロ)に
比べて相対的に少なくし、筒内空燃比を例えばA/F=
18〜20くらいにすることで、エンジン1の高速運転
時の燃費率を改善するようにしている。さらに、前記λ
=1領域(ロ)又は均一リーン領域(ハ)の高回転ない
し高負荷側に隣接するエンリッチ領域(ニ)では、吸気
量に対する燃料噴射量の割合をλ=1領域(ロ)に比べ
て相対的に多くし、筒内空燃比を例えばA/F=12〜
13くらいにすることで、高負荷に対応した大出力を得
るようにしている。
In the uniform lean area (c) (third setting area) adjacent to the high rotation side of the λ = 1 area (b),
The ratio of the fuel injection amount to the intake amount is made relatively smaller than in the λ = 1 region (b), and the in-cylinder air-fuel ratio is set to A / F =
By setting it to about 18 to 20, the fuel efficiency at the time of high-speed operation of the engine 1 is improved. Further, the λ
= 1 region (b) or the enrichment region (d) adjacent to the high rotation or high load side of the uniform lean region (c), the ratio of the fuel injection amount to the intake air amount is relatively smaller than in the λ = 1 region (b). And the in-cylinder air-fuel ratio is set to, for example, A / F = 12 to
By setting it to about 13, a large output corresponding to a high load is obtained.

【0056】さらに、前記したような基本的な制御に加
えて、この実施形態では、リーンNOx触媒34が、N
Ox吸収性能の低下する所定の硫黄被毒状態であるとき
やエンジン1が所定の加速運転状態のときには、該エン
ジン1が前記成層燃焼領域(イ)や均一リーン領域
(ハ)にあっても、前記と同様に筒内空燃比をリッチ化
させるようにしている。
Further, in addition to the basic control as described above, in this embodiment, the lean NOx catalyst 34
When the engine 1 is in a predetermined sulfur poisoning state in which the Ox absorption performance decreases or the engine 1 is in a predetermined acceleration operation state, even if the engine 1 is in the stratified combustion region (a) or the uniform lean region (c), As described above, the in-cylinder air-fuel ratio is made rich.

【0057】また、スロットル弁22の制御としては、
基本的にはアクセル開度とエンジン回転速度とに基づい
て、所要のトルク特性が得られるようにスロットル開度
を調節するのであるが、具体的には、エンジン1を成層
燃焼状態とするときには、ポンプ損失を低減するために
スロットル弁22を相対的に大きく開くようにしてお
り、このときの筒内空燃比は例えばA/F=約30〜1
40と極めてリーンな状態になる。また、エンジン1が
均一燃焼状態のときには、スロットル弁22の開度は相
対的に小さくなるように制御される。
The control of the throttle valve 22 is as follows.
Basically, the throttle opening is adjusted based on the accelerator opening and the engine rotation speed so as to obtain the required torque characteristics. Specifically, when the engine 1 is set to the stratified combustion state, In order to reduce the pump loss, the throttle valve 22 is opened relatively widely, and the air-fuel ratio in the cylinder at this time is, for example, A / F = about 30 to 1
It is 40 and extremely lean. When the engine 1 is in a uniform combustion state, the opening of the throttle valve 22 is controlled to be relatively small.

【0058】尚、図示しないが、エンジン1が前記成層
燃焼領域(イ)にあるとき、又はλ=1領域(ロ)のう
ちの相対的に低回転低負荷側にあるときには、EGR弁
36を開いて、EGR通路35により排気の一部を吸気
通路20に還流させるようにしている。また、燃料の気
化霧化し難い未暖機状態では、燃焼安定性を確保するた
めにエンジン1を全ての運転領域において均一燃焼状態
とさせるようにしている。
Although not shown, when the engine 1 is in the stratified combustion region (A), or when the engine 1 is on the relatively low rotation and low load side in the λ = 1 region (B), the EGR valve 36 is turned off. When opened, a part of the exhaust gas is recirculated to the intake passage 20 through the EGR passage 35. Further, in a non-warm-up state in which the fuel is difficult to vaporize and atomize, the engine 1 is made to be in a uniform combustion state in all operating regions in order to secure combustion stability.

【0059】前記のようなインジェクタ12及びスロッ
トル弁22の作動制御は、いずれもECU40のROM
に電子的に格納された制御プログラムがCPUにより実
行されることで、実現される。すなわち、前記したイン
ジェクタ12の作動制御の手順により、エンジン1が成
層燃焼領域(イ)にあるときに、インジェクタ12によ
り燃料を気筒2の圧縮行程で噴射させる一方、λ=1領
域(ロ)や均一リーン領域(ハ)では、燃料を気筒2の
吸気行程で噴射させる燃料噴射制御部40aがソフトウ
エア的に構成されている。
The operation control of the injector 12 and the throttle valve 22 as described above is performed by the ROM of the ECU 40.
This is realized by the CPU executing a control program stored electronically in the CPU. That is, according to the procedure of the operation control of the injector 12, when the engine 1 is in the stratified combustion region (A), the fuel is injected by the injector 12 in the compression stroke of the cylinder 2, while the λ = 1 region (B) In the uniform lean region (C), the fuel injection control unit 40a that injects fuel in the intake stroke of the cylinder 2 is configured by software.

【0060】また、前記スロットル弁22の制御手順に
より、エンジン1の負荷状態と回転速度とに基づいて、
気筒2への吸入空気量を制御する吸入空気量制御部40
bがソフトウエア的に構成されている。そして、前記燃
料噴射制御部40a及び吸入空気量制御部40bによ
り、エンジン1の筒内空燃比を、該エンジン1が成層燃
焼領域(イ)又は均一リーン領域(ハ)にあるときに理
論空燃比よりもリーンになるように、また、λ=1領域
(ロ)では略理論空燃比になるように、切替えて制御す
る空燃比制御手段が構成されている。
Further, according to the control procedure of the throttle valve 22, based on the load state and the rotation speed of the engine 1,
Intake air amount control unit 40 for controlling the amount of intake air to cylinder 2
b is configured by software. The fuel injection control unit 40a and the intake air amount control unit 40b determine the in-cylinder air-fuel ratio of the engine 1 when the engine 1 is in the stratified combustion region (a) or the uniform lean region (c). The air-fuel ratio control means is configured to switch and control the air-fuel ratio so that the air-fuel ratio becomes leaner and the stoichiometric air-fuel ratio becomes approximately in the λ = 1 region (b).

【0061】(空燃比制御の手順)前記したECU40
による制御によれば、エンジン1がλ=1領域(ロ)に
あるときには、各気筒2の筒内空燃比が略理論空燃比に
なるように、インジェクタ12による燃料噴射量のフィ
ードバック制御が行われ、各気筒2毎の筒内空燃比は理
論空燃比を含む所定範囲においてリッチ側及びリーン側
に周期的に変化するようになる。これは、前記三元触媒
32やリーンNOx触媒34が図6に実線で示すような
排気浄化特性を有し、排気の空燃比状態が理論空燃比近
傍の所定空燃比範囲にあるときに、排気中のHC、CO
及びNOxを同時に且つ極めて効果的に浄化するものだ
からである。
(Procedure of Air-fuel Ratio Control) The ECU 40
When the engine 1 is in the λ = 1 region (b), the feedback control of the fuel injection amount by the injector 12 is performed so that the in-cylinder air-fuel ratio of each cylinder 2 becomes substantially the stoichiometric air-fuel ratio. The in-cylinder air-fuel ratio of each cylinder 2 periodically changes to the rich side and the lean side within a predetermined range including the stoichiometric air-fuel ratio. This is because when the three-way catalyst 32 and the lean NOx catalyst 34 have exhaust gas purifying characteristics as shown by a solid line in FIG. 6 and the air-fuel ratio state of the exhaust gas is within a predetermined air-fuel ratio range near the stoichiometric air-fuel ratio. HC and CO in
And NOx are purified simultaneously and extremely effectively.

【0062】ところで、上述したように、この実施形態
の触媒32、34には、酸素吸収材であるセリアが含有
されており、エンジン1が低回転低負荷側の成層燃焼領
域(イ)にあるときや高回転側の均一リーン領域(ハ)
にあるときには、排気中の過剰な酸素がセリアに吸収さ
れて、このセリアの酸素吸収量が増大する。そして、エ
ンジン1が前記成層燃焼領域(イ)等からλ=1領域
(ロ)やエンリッチ領域(ハ)に移行すると、セリアか
ら酸素が放出されることになるので、その直後は、筒内
空燃比を前記のように理論空燃比になるようにフィード
バック制御して、排気の空燃比状態を略理論空燃比に対
応するものとしても、触媒32,34の付近は局所的に
リーンになるから、該触媒32、34の三元浄化機能が
十分に発揮されなくなる虞れがある。
As described above, the catalysts 32 and 34 of this embodiment contain ceria, which is an oxygen absorbing material, and the engine 1 is in the stratified combustion region (a) on the low-speed low-load side. Time and high rotation side uniform lean area (c)
, Excessive oxygen in the exhaust gas is absorbed by ceria, and the amount of oxygen absorbed by ceria increases. Then, when the engine 1 shifts from the stratified combustion region (a) or the like to the λ = 1 region (b) or the enrichment region (c), oxygen is released from ceria. Even if the fuel ratio is feedback controlled so as to become the stoichiometric air-fuel ratio as described above, and the air-fuel ratio state of the exhaust substantially corresponds to the stoichiometric air-fuel ratio, the vicinity of the catalysts 32 and 34 becomes locally lean. There is a possibility that the three-way purifying function of the catalysts 32 and 34 may not be sufficiently exhibited.

【0063】言い換えると、エンジン1が筒内空燃比の
リーンな運転領域(イ)(ハ)からλ=1領域(ロ)に
移行したときに、触媒32,34から酸素が放出される
ことを考慮すれば、このときのエンジン1の燃焼室6の
平均的空燃比とHC、CO等の浄化率との関係は、前記
図6に破線で示すように見かけ上、リッチ側にずれるこ
とになるのである。このことは、特に、成層燃焼領域
(イ)において各気筒2の筒内空燃比が極めてリーンに
なり、排気中の酸素濃度が高くなることから、この成層
燃焼領域(イ)からの移行時において問題となる。
In other words, when the engine 1 shifts from the lean operating range (a) (c) of the in-cylinder air-fuel ratio to the λ = 1 region (b), oxygen is released from the catalysts 32 and 34. Considering this, the relationship between the average air-fuel ratio of the combustion chamber 6 of the engine 1 and the purification rates of HC, CO, and the like at this time is apparently shifted to the rich side as shown by the broken line in FIG. It is. This is because the in-cylinder air-fuel ratio of each cylinder 2 becomes extremely lean in the stratified combustion region (a), and the oxygen concentration in the exhaust gas becomes high. It becomes a problem.

【0064】これに対し、この実施形態では、エンジン
1が成層燃焼領域(イ)からλ=1領域(ロ)に移行し
たとき、それから所定期間は、各気筒2の筒内空燃比が
理論空燃比よりもリッチになるように、燃料噴射量をフ
ィードフォワード制御するようにしたものである。
On the other hand, in this embodiment, when the engine 1 shifts from the stratified combustion region (A) to the λ = 1 region (B), the in-cylinder air-fuel ratio of each cylinder 2 becomes the stoichiometric air for a predetermined period thereafter. The fuel injection amount is subjected to feedforward control so as to be richer than the fuel ratio.

【0065】以下に、ECU40による空燃比の切替え
制御の手順について、具体的に図7及び図8のフローチ
ャート図に沿って説明する。
Hereinafter, the procedure of the air-fuel ratio switching control by the ECU 40 will be specifically described with reference to the flowcharts of FIGS.

【0066】まず、前記図7に示すスタート後のステッ
プSA1において、クランク角センサ8、エアフローセ
ンサ21、アクセル開度センサ37等の各種センサ信号
を入力するとともに、ECU40のメモリから各種デー
タを読み込む。続いて、ステップSA2において、リー
ンNOx触媒34が所定の硫黄被毒状態であることを示
す硫黄被毒フラグFsがセットされているかどうか判定
し、この判定がYESで硫黄被毒フラグFsがセットさ
れていれば(Fs=1)、ステップSA9に進む一方、
判定がNOであれば、ステップSA3に進む。
First, in step SA1 after the start shown in FIG. 7, various sensor signals of the crank angle sensor 8, the air flow sensor 21, the accelerator opening sensor 37 and the like are input, and various data are read from the memory of the ECU 40. Subsequently, in step SA2, it is determined whether a sulfur poisoning flag Fs indicating that the lean NOx catalyst 34 is in a predetermined sulfur poisoning state is set, and if the determination is YES, the sulfur poisoning flag Fs is set. If (Fs = 1), the process proceeds to step SA9,
If the determination is NO, the process proceeds to Step SA3.

【0067】続いて、ステプSA3において、エンジン
1の負荷状態とエンジン回転速度とに基づいて、エンジ
ン1が成層燃焼領域(イ)にあるかどうか判定する。そ
して、エンジン1が成層燃焼領域(イ)でないNOなら
ば、図8に示すステップSA14に進む一方、判定がY
ESで、エンジン1が成層燃焼領域(イ)にあれば、ス
テップSA4に進み、インジェクタ12により燃料を、
成層燃焼状態になるように気筒2の圧縮行程で噴射させ
る(成層圧縮行程噴射制御)。続いて、ステップSA5
において、成層燃焼状態に対応する通常の点火時期制御
(成層Ig制御)を行う。
Subsequently, in step SA3, it is determined whether or not the engine 1 is in the stratified combustion region (A) based on the load state of the engine 1 and the engine speed. If the engine 1 is not in the stratified charge combustion region (A), the process proceeds to step SA14 shown in FIG.
In ES, if the engine 1 is in the stratified combustion region (A), the process proceeds to Step SA4, and the fuel is
Injection is performed in the compression stroke of the cylinder 2 so as to achieve a stratified combustion state (stratified compression stroke injection control). Subsequently, step SA5
In, normal ignition timing control (stratified Ig control) corresponding to the stratified combustion state is performed.

【0068】続いて、ステップSA6において、リーン
NOx触媒34の硫黄被毒状態の推定を行う。この推定
は、例えば、後述の如く触媒34からの硫黄成分の脱離
を促す制御を最後に行ってからの走行距離と、その間に
消費した燃料の総量とに基づいて、現在の硫黄成分の吸
着量を求めるようにすればよい。そして、続くステップ
SA7において、前記硫黄成分の吸着量を予め設定した
基準値(設定量)と比較することで、リーンNOx触媒
34が、NOx吸収性能の低下する所定の被毒状態にな
っているかどうか判定する。この判定がYESであれ
ば、ステップSA8において硫黄被毒フラグFsをセッ
トして、また、判定がNOならばそのままで、リターン
する。
Subsequently, in step SA6, the sulfur poisoning state of the lean NOx catalyst 34 is estimated. This estimation is made based on, for example, the travel distance since the last control for promoting the desorption of the sulfur component from the catalyst 34 and the total amount of fuel consumed during the control, as described later. The amount may be determined. Then, in the next step SA7, by comparing the amount of adsorption of the sulfur component with a preset reference value (set amount), the lean NOx catalyst 34 is in a predetermined poisoning state where the NOx absorption performance is reduced. Determine whether If the determination is YES, the sulfur poisoning flag Fs is set in step SA8, and if the determination is NO, the process returns as it is.

【0069】また、前記のような硫黄被毒状態の推定結
果に基づいて硫黄被毒フラグFsがセットされれば、次
回以降の制御サイクルでは前記ステップSA2において
YESと判定してステップSA9に進むようになり、こ
のステップSA9において、エンジン1の筒内空燃比が
略理論空燃比ないしそれよりもリッチになるように、気
筒2の吸気行程で燃料を噴射させる(λ≦1吸気行程噴
射制御)。そして、この筒内空燃比のリッチ化に伴うト
ルク変動を抑えるために、ステップSA10において点
火時期を遅角側に補正する(Igリタード)。
If the sulfur poisoning flag Fs is set based on the result of estimation of the sulfur poisoning state as described above, YES is determined in step SA2 in the next and subsequent control cycles, and the process proceeds to step SA9. In step SA9, fuel is injected in the intake stroke of the cylinder 2 so that the in-cylinder air-fuel ratio of the engine 1 becomes substantially equal to or higher than the stoichiometric air-fuel ratio (λ ≦ 1 intake stroke injection control). Then, in order to suppress the torque fluctuation due to the enrichment of the in-cylinder air-fuel ratio, the ignition timing is corrected to the retard side in step SA10 (Ig retard).

【0070】続いて、ステップSA11において、全気
筒内空燃比のリッチ化によるリーンNOx触媒34の黄
被毒からの再生状態を推定し、続くステップSA12に
おいて、リーンNOx触媒34から硫黄が脱離して、N
Ox吸収性能の高い状態に戻ったと判定すれば(再生完
了)、ステップSA13に進んで、硫黄被毒フラグFs
をクリアし(Fs←0)、しかる後にリターンする。
Subsequently, in step SA11, the state of regeneration of the lean NOx catalyst 34 from yellow poisoning due to the enrichment of the air-fuel ratio in all cylinders is estimated. In the next step SA12, sulfur is desorbed from the lean NOx catalyst 34. , N
If it is determined that the state has returned to the state of high Ox absorption performance (regeneration is completed), the process proceeds to Step SA13 and the sulfur poisoning flag Fs
(Fs ← 0), and thereafter returns.

【0071】つまり、リーンNOx触媒34が硫黄被毒
状態であると判定したときには、エンジン1の運転状態
に拘わらず筒内空燃比をリッチ化補正して、該触媒34
からの硫黄成分の脱離を促進するようにしており、この
ことで、リーンNOx触媒34による排気中のNOx浄
化性能を安定的に維持することができる。
That is, when it is determined that the lean NOx catalyst 34 is in the sulfur poisoning state, the in-cylinder air-fuel ratio is corrected to be rich regardless of the operating state of the engine 1, and the catalyst 34
The desorption of the sulfur component from the sulfur is promoted, whereby the NOx purification performance of the lean NOx catalyst 34 in the exhaust gas can be stably maintained.

【0072】一方、前記ステップSA3において、エン
ジン1が成層燃焼領域(イ)にないと判定して、図8に
示すステップSA14に進んだときには、このステップ
SA14において、エンジン1が成層燃焼領域(イ)か
らλ=1領域(ロ)への移行状態かどうか判定する。こ
の判定がNOならば、ステップSA20に進む一方、判
定がYESならばステップSA15に進み、筒内空燃比
を所定期間だけ理論空燃比よりもややリッチ側に補正す
るために、この所定期間に対応する時間の経過を計測す
る移行A/FタイマTA/Fをセットする。続いて、ステップ
SA16において、全気筒内空燃比のリッチ化に伴うト
ルク変動を緩和するためにIgリタードを行う時間の経
過を計測する移行IgタイマTIgをセットする。
On the other hand, when it is determined in step SA3 that the engine 1 is not in the stratified combustion region (A) and the process proceeds to step SA14 shown in FIG. 8, the engine 1 is switched to the stratified combustion region (A) in step SA14. ) Is determined to be in the transition state to the λ = 1 area (b). If the determination is NO, the process proceeds to step SA20. If the determination is YES, the process proceeds to step SA15. In order to correct the in-cylinder air-fuel ratio to be slightly richer than the stoichiometric air-fuel ratio for a predetermined period, the process proceeds to step SA15. Set the transition A / F timer TA / F that measures the lapse of time to perform. Subsequently, in step SA16, a transition Ig timer TIg for measuring the lapse of time during which the Ig retard is performed in order to alleviate the torque fluctuation accompanying the enrichment of the air-fuel ratio in all cylinders is set.

【0073】続いて、ステップSA17において、エン
ジン1の筒内空燃比が理論空燃比よりもリッチになるよ
うに、気筒2の吸気行程で燃料を噴射させる(λ<1吸
気行程噴射制御)。続いて、ステップSA18では、前
記移行Igタイマがセットされているかどうか判定し、
ここではタイマセットされているから、YESと判定し
てステップSA19に進んで、点火時期を遅角側に補正
して(Igリタード)、その後、前記ステップSA6へ
リターンする。
Subsequently, in step SA17, fuel is injected in the intake stroke of the cylinder 2 so that the in-cylinder air-fuel ratio of the engine 1 becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio (λ <1 intake stroke injection control). Subsequently, in step SA18, it is determined whether or not the transition Ig timer is set,
Here, since the timer is set, it is determined to be YES and the process proceeds to step SA19 to correct the ignition timing to the retard side (Ig retard), and then returns to step SA6.

【0074】つまり、エンジン1が成層燃焼領域(イ)
からλ=1領域(ロ)に移行してから暫くの間は、筒内
空燃比のリッチ化補正によって、排気の空燃比状態を理
論空燃比に対応する状態よりもリッチにさせる。そのこ
とにより、触媒32,34からの酸素の放出に起因する
悪影響が解消されるとともに、リーンNOx触媒34か
らのNOxの放出及び還元浄化が促進される。
That is, when the engine 1 is in the stratified combustion region (a)
For a while after shifting from to the λ = 1 region (b), the air-fuel ratio state of the exhaust gas is made richer than the state corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio by enrichment correction of the in-cylinder air-fuel ratio. As a result, the adverse effects caused by the release of oxygen from the catalysts 32 and 34 are eliminated, and the release of NOx from the lean NOx catalyst 34 and the reduction and purification are promoted.

【0075】また、前記ステップSA14において、エ
ンジン1のλ=1領域(ロ)への移行状態でないNOと
判定して進んだステップSA20では、今度は、エンジ
ン1がλ=1領域(ロ)にあるかどうか判定し、この判
定がNOならば、ステップSA24に進む一方、判定が
YESならばステップSA21に進み、前記した移行A/
Fタイマがセットされているかどうか判定する。この判
定がYESで、タイマセット中ならば、筒内空燃比をリ
ッチ化補正する期間であるから、前記ステップSA17
に進む一方、タイマカウントが終了してれば(判定がN
O)、ステップSA22に進み、筒内空燃比が略理論空
燃比になるように、インジェクタ12により燃料を各気
筒2の吸気行程で噴射させる(λ=1吸気行程噴射制
御)。続いて、ステップSA23において、略理論空燃
比の均一燃焼状態に対応する通常の点火時期制御を行い
(λ=1Ig制御)、その後、前記ステップSA6に進
む。
In step SA14, the engine 1 is switched to the λ = 1 region (b) at step SA20, in which it is determined that the state of the engine 1 is not shifted to the λ = 1 region (b). It is determined whether or not there is, and if the determination is NO, the process proceeds to step SA24, while if the determination is YES, the process proceeds to step SA21 and the above-described transition A / A
Determine whether the F timer is set. If this determination is YES and the timer is being set, it is the period in which the in-cylinder air-fuel ratio is to be enriched and corrected, and therefore, the process proceeds to step SA17.
On the other hand, if the timer count is completed (the determination is N
O), proceeding to step SA22, the injector 12 injects fuel in the intake stroke of each cylinder 2 so that the in-cylinder air-fuel ratio becomes substantially the stoichiometric air-fuel ratio (λ = 1 intake stroke injection control). Subsequently, in step SA23, normal ignition timing control corresponding to a substantially stoichiometric air-fuel ratio uniform combustion state is performed (λ = 1 Ig control), and thereafter, the process proceeds to step SA6.

【0076】さらに、前記ステップSA20において、
エンジン1はλ=1領域(ロ)にないNOと判定して進
んだステップSA24では、今度は、エンジン1が均一
リーン領域(ハ)にあるかどうか判定する。この判定が
YESであれば、続くステップSA25において、アク
セル開度やエンジン回転速度の変化状態に基づいて、エ
ンジン1が加速運転状態かどうか判定する。そして、こ
の判定がNOで、エンジン1が加速運転状態になけれ
ば、続くステップSA26において、筒内空燃比が理論
空燃比よりもリーンになるように気筒2の吸気行程で燃
料を噴射させ(λ>1吸気行程噴射制御)、続くステッ
プSA27において筒内空燃比がリーンな均一燃焼状態
に対応する通常の点火時期制御を行って(λ>1Ig制
御)、その後、前記ステップSA6に進む。
Further, in step SA20,
In step SA24, in which the engine 1 determines that the engine 1 is not in the λ = 1 area (b) and proceeds, it is determined whether the engine 1 is in the uniform lean area (c). If this determination is YES, in a succeeding step SA25, it is determined whether or not the engine 1 is in an accelerating operation state based on a change state of the accelerator opening and the engine rotation speed. Then, if this determination is NO and the engine 1 is not in the accelerating operation state, in the next step SA26, fuel is injected in the intake stroke of the cylinder 2 so that the in-cylinder air-fuel ratio becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (λ > 1 intake stroke injection control), and in the subsequent step SA27, normal ignition timing control corresponding to a uniform combustion state with a lean air-fuel ratio in the cylinder is performed (λ> 1 Ig control), and thereafter, the routine proceeds to step SA6.

【0077】一方、エンジン1が前記均一リーン領域
(ハ)にない(ステップSA24でNO)、即ちエンリ
ッチ領域(ニ)にあるか、或いは加速運転状態(ステッ
プSA25でYES)のときには、ステップSA28に
進んで、筒内空燃比が理論空燃比よりもリッチになるよ
うに気筒2の吸気行程で燃料を噴射させ(λ<1吸気行
程噴射制御)、続くステップSA29において空燃比が
リッチな均一燃焼状態に対応する通常の点火時期制御を
行い(λ<1Ig制御)、その後、前記ステップSA6
に進む。
On the other hand, when the engine 1 is not in the uniform lean region (c) (NO in step SA24), that is, in the enrich region (d) or in the accelerating operation state (YES in step SA25), the process proceeds to step SA28. Then, fuel is injected in the intake stroke of the cylinder 2 so that the in-cylinder air-fuel ratio becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio (λ <1 intake stroke injection control). In the subsequent step SA29, the air-fuel ratio is rich and uniform. Is performed (λ <1 Ig control), and then the above-described step SA6
Proceed to.

【0078】つまり、エンジン1が加速運転状態でなけ
れば、このエンジン1の運転状態に応じて筒内空燃比を
略理論空燃比か或いはそれよりもリーン又はリッチのい
ずれかに切替えて制御する一方、エンジン1が加速運転
状態のときには、たとえ前記均一リーン領域(ハ)にあ
っても、筒内空燃比をリッチになるように補正すること
で、加速運転に対応する十分な出力を得られるようにし
ている。
That is, if the engine 1 is not in the accelerating operation state, the cylinder air-fuel ratio is controlled to be substantially the stoichiometric air-fuel ratio or leaner or richer depending on the operation state of the engine 1. When the engine 1 is in the acceleration operation state, even in the uniform lean region (C), by correcting the in-cylinder air-fuel ratio to be rich, a sufficient output corresponding to the acceleration operation can be obtained. I have to.

【0079】前記図7に示すフローのステップSA4及
び図8に示すフローのステップSA22,26が、エン
ジン1が成層燃焼領域(イ)にあるときに、インジェク
タ12により燃料を気筒2の圧縮行程で噴射させる一
方、エンジン1がλ=1領域(ロ)や均一リーン領域
(ハ)等にあるときに、燃料を気筒2の吸気行程で噴射
させる燃料噴射制御部40aに対応している。
Step SA4 of the flow shown in FIG. 7 and steps SA22 and SA26 of the flow shown in FIG. 8 are performed when the engine 1 is in the stratified combustion region (a) by the injector 12 in the compression stroke of the cylinder 2. When the engine 1 is in the λ = 1 region (b) or in the uniform lean region (c), the fuel injection control unit 40a injects fuel in the intake stroke of the cylinder 2 when the engine 1 is in the λ = 1 region (b) or the uniform lean region (c).

【0080】また、ステップSA6〜SA8により、リ
ーンNOx触媒34がNOx吸収性能の低下する所定の
硫黄被毒状態であることを判定する硫黄被毒判定手段4
0cが構成されている。そして、ステップSA9によ
り、エンジン1がλ=1領域(ロ)にあっても、前記硫
黄被毒判定手段40cによる判定時にはリーンNOx触
媒34からの硫黄の脱離を促進するために、筒内空燃比
をリッチ化補正する空燃比制御手段の補正制御部40d
が構成されており、この補正制御部40dは、ステップ
SA25からステップSA28へと進む制御手順によ
り、エンジン1が加速運転状態のときにも、筒内空燃比
をリッチ化補正するようになっている。
In steps SA6 to SA8, the sulfur poisoning determining means 4 for determining that the lean NOx catalyst 34 is in a predetermined sulfur poisoning state in which the NOx absorption performance decreases.
0c is configured. Then, in step SA9, even when the engine 1 is in the λ = 1 region (b), in order to promote the desorption of sulfur from the lean NOx catalyst 34 at the time of the determination by the sulfur poisoning determination means 40c, the cylinder interior air is reduced. Correction control unit 40d of the air-fuel ratio control means for enriching the fuel ratio
The correction control unit 40d performs a correction procedure for enriching the in-cylinder air-fuel ratio even when the engine 1 is in the accelerating operation state by a control procedure that proceeds from step SA25 to step SA28. .

【0081】さらに、ステップSA14により、エンジ
ン1が成層燃焼領域(イ)からλ=1領域(ロ)へ移行
したことを判定する移行判定手段40eが構成されてい
る。そして、ステップSA15〜SA17によって、前
記移行判定手段40eによりエンジン1の成層燃焼領域
(イ)からλ=1領域(ロ)への移行が判定されたと
き、少なくとも排気の空燃比状態が理論空燃比に対応す
る状態よりもリッチになるように、インジェクタ12に
よる燃料噴射量を増量させて、筒内空燃比をリッチ化補
正する排気空燃比状態補正手段40fが構成されてお
り、この排気空燃比状態補正手段40fは、エンジン1
が均一リーン領域(ハ)からλ=1領域(ロ)に移行し
たときには、前記リッチ化補正を行わないように構成さ
れている。
Further, a transition judging means 40e for judging that the engine 1 has shifted from the stratified combustion region (A) to the λ = 1 region (B) by step SA14. Then, in steps SA15 to SA17, when the transition determination means 40e determines that the transition from the stratified combustion region (a) to the λ = 1 region (b) of the engine 1 has occurred, at least the stoichiometric air-fuel ratio state of the exhaust gas is determined. The exhaust air-fuel ratio state correction means 40f is configured to increase the fuel injection amount by the injector 12 to make the in-cylinder air-fuel ratio rich so as to be richer than the state corresponding to the exhaust air-fuel ratio state. The correction means 40f is provided for the engine 1
Is shifted from the uniform lean region (c) to the λ = 1 region (b) so that the enrichment correction is not performed.

【0082】さらにまた、ステップSA19により、前
記排気空燃比状態補正手段40dによってリッチ化補正
が行われるとき、気筒2の点火時期を遅角側に補正する
点火時期補正手段40gが構成されている。
Further, an ignition timing correcting means 40g for correcting the ignition timing of the cylinder 2 to the retard side when the exhaust air-fuel ratio state correcting means 40d performs the enrichment correction in step SA19.

【0083】したがって、この実施形態に係る火花点火
式エンジンの燃料制御装置Aによれば、まず、エンジン
1が常用される低回転低負荷側の広い運転領域(イ)に
おいて筒内空燃比の極めてリーンな成層燃焼状態とされ
るとともに、相対的に高回転高負荷側の均一リーン領域
(ハ)において筒内空燃比のリーンな均一燃焼状態とさ
れることで、燃費率の大幅な低減が図られる。この際、
排気は理論空燃比に対応する状態よりもリーン、即ち酸
素濃度の高い状態になり、この排気中のNOxがリーン
NOx触媒34により吸収されて、除去されるととも
に、排気中の酸素の一部は三元触媒32及びリーンNO
x触媒34のセリアに吸収される。
Therefore, according to the fuel control system A for the spark ignition engine according to this embodiment, first, the in-cylinder air-fuel ratio is extremely high in the wide operating region (a) on the low-speed and low-load side where the engine 1 is commonly used. The lean stratified combustion state and the lean, uniform combustion state with the in-cylinder air-fuel ratio in the uniform lean region (c) on the relatively high speed and high load side significantly reduce the fuel consumption rate. Can be On this occasion,
The exhaust gas is leaner, that is, has a higher oxygen concentration than the state corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. NOx in the exhaust gas is absorbed and removed by the lean NOx catalyst 34, and a part of the oxygen in the exhaust gas is removed. Three-way catalyst 32 and lean NO
The x catalyst 34 absorbs the ceria.

【0084】そして、例えば、エンジン1が前記成層燃
焼領域(イ)にあるときに、運転者によりアクセルペダ
ルが踏み込まれて、図9に白い矢印で示すように、エン
ジン1が成層燃焼領域(イ)からλ=1領域(ロ)に移
行すると、このエンジン1の燃焼状態が成層燃焼から均
一燃焼に切り換えられるとともに、各気筒2のインジェ
クタ12による燃料噴射量が増量補正される。これによ
り、図10に模式的に示すように、筒内空燃比は極めて
リーンな状態(例えば、A/F=30〜140)から理
論空燃比よりもリッチな状態(例えば、A/F=12〜
13)に変化する(t=t1)。
Then, for example, when the engine 1 is in the stratified combustion region (A), the accelerator pedal is depressed by the driver, and as shown by the white arrow in FIG. ) To the λ = 1 region (b), the combustion state of the engine 1 is switched from stratified combustion to uniform combustion, and the fuel injection amount by the injectors 12 of each cylinder 2 is corrected to increase. Thereby, as schematically shown in FIG. 10, the in-cylinder air-fuel ratio is changed from an extremely lean state (for example, A / F = 30 to 140) to a state richer than the stoichiometric air-fuel ratio (for example, A / F = 12). ~
13) (t = t1).

【0085】これにより、排気の空燃比状態は理論空燃
比に対応する状態よりもリッチ、即ち酸素濃度の低い状
態になるので、触媒32,34のセリアから酸素が放出
されても、この触媒32,34の付近の局所的な排気の
空燃比状態は略理論空燃比に対応する状態か或いはそれ
よりもリッチな状態になり、よって、触媒32,34に
よる排気浄化性能を十分に確保しながら、さらに、下流
側のリーンNOx触媒34へ適量のHC、COを供給し
て、該触媒34からのNOxの放出や還元浄化を十分に
促進することができる。
As a result, the air-fuel ratio state of the exhaust gas becomes richer, that is, the oxygen concentration is lower than the state corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, even if oxygen is released from the ceria of the catalysts 32 and 34, this catalyst 32 , And 34, the air-fuel ratio state of the local exhaust gas substantially corresponds to the stoichiometric air-fuel ratio or becomes a state richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Furthermore, by supplying appropriate amounts of HC and CO to the downstream lean NOx catalyst 34, it is possible to sufficiently promote the release of NOx from the catalyst 34 and the reduction purification.

【0086】この際、前記のような筒内空燃比のリッチ
化補正に伴い、排気中のHCやCOが増大し、このHC
やCOが触媒32,34から放出される酸素と反応し
て、該触媒32,34の温度状態を上昇させることにな
るが、元々、成層燃焼領域(イ)では触媒32,34の
温度状態は比較的、低い状態に維持されているので、前
記のように温度が上昇してても、触媒32,34の過熱
により信頼性が損なわれることはない。
At this time, HC and CO in the exhaust gas increase due to the correction of the enrichment of the in-cylinder air-fuel ratio as described above.
And CO react with the oxygen released from the catalysts 32 and 34 to increase the temperature state of the catalysts 32 and 34. However, originally in the stratified combustion region (a), the temperature state of the catalysts 32 and 34 is Since the temperature is kept relatively low, even if the temperature rises as described above, the reliability is not impaired due to overheating of the catalysts 32 and 34.

【0087】また、前記した筒内空燃比のリッチ化補正
とともに、点火時期を遅角側へ補正するようにしている
ので、燃料噴射量の増量に伴うエンジントルクの増大を
打ち消して、トルク変動を緩和することができる。特
に、運転者がアクセルペダルを踏み込んだときには、小
さなトルク変動によって違和感を感じることはない。
Further, since the ignition timing is corrected to the retard side in addition to the correction of the enrichment of the in-cylinder air-fuel ratio, the increase in the engine torque due to the increase in the fuel injection amount is canceled to reduce the torque fluctuation. Can be eased. In particular, when the driver depresses the accelerator pedal, the driver does not feel uncomfortable due to small torque fluctuation.

【0088】一方、エンジン1が前記均一リーン領域
(ハ)にあるときには、各気筒2の筒内空燃比は成層燃
焼領域(イ)に比べればリッチ側の値(例えば、A/F
=20くらい)になるように制御されるので、このとき
には排気中の酸素濃度は相対的に低くなる。しかも、均
一リーン領域(ハ)では相対的に排気流速が高いことか
ら、元々、触媒32,34のセリアにおける酸素の吸収
量は、前記成層燃焼領域(イ)に比べれば、遙かに少な
い。一方で、均一リーン領域(ハ)においては成層燃焼
領域(イ)に比べて排気の温度状態が高い上に、排気流
量が多いので、触媒32,34の温度は相対的に高くな
る。
On the other hand, when the engine 1 is in the uniform lean region (C), the in-cylinder air-fuel ratio of each cylinder 2 is richer than that in the stratified combustion region (A) (for example, A / F).
= About 20), and at this time, the oxygen concentration in the exhaust becomes relatively low. In addition, since the exhaust flow velocity is relatively high in the uniform lean region (c), the amount of oxygen absorbed by the ceria of the catalysts 32 and 34 is much smaller than that in the stratified combustion region (a). On the other hand, in the uniform lean region (c), the temperature of the exhaust gas is higher and the exhaust gas flow rate is higher than in the stratified combustion region (a), so that the temperatures of the catalysts 32 and 34 are relatively higher.

【0089】そこで、例えば、エンジン1が前記均一リ
ーン領域(ハ)にあるときに、運転者がアクセルペダル
を緩めて、図9に黒い矢印で示すように、エンジン1が
λ=1領域(ロ)に移行したとき、この実施形態では前
記した筒内空燃比のリッチ化補正は行わず、図10に破
線で示すように、直ちにλ=1領域(ロ)における通常
のフィードバック制御を開始するようにしている。
Therefore, for example, when the engine 1 is in the uniform lean region (C), the driver releases the accelerator pedal, and as shown by the black arrow in FIG. ), In this embodiment, the above-described in-cylinder air-fuel ratio enrichment correction is not performed, and the normal feedback control in the λ = 1 region (b) is immediately started as shown by the broken line in FIG. I have to.

【0090】このことで、触媒32,34の温度状態が
相対的に高くても、λ=1領域(ロ)への移行時にリッ
チ化補正に起因して、該触媒32,34が過熱すること
を確実に防止することができ、このことで、三元触媒3
2及びリーンNOx34の信頼性を確保しつつ、該リー
ンNOx34をNOx浄化性能の高い適切な温度状態に
維持することができる。また、空燃比のリッチ化に伴う
トルク変動が起こらないので、運転者が違和感を感じる
こともない。
As a result, even when the temperature of the catalysts 32 and 34 is relatively high, the catalysts 32 and 34 are overheated due to the enrichment correction when shifting to the λ = 1 region (b). Can be reliably prevented, and as a result, the three-way catalyst 3
2, while maintaining the reliability of the lean NOx 34, the lean NOx 34 can be maintained in an appropriate temperature state with high NOx purification performance. Further, since the torque does not fluctuate due to the enrichment of the air-fuel ratio, the driver does not feel uncomfortable.

【0091】尚、前記したように、均一リーン領域
(ハ)では触媒32,34における酸素の吸収量はあま
り多くはならないことから、この均一リーン領域(ハ)
からλ=1領域(ロ)への移行時には筒内空燃比のリッ
チ化補正を行わなくても、殆ど不具合は起きない。
As described above, since the amount of oxygen absorbed by the catalysts 32 and 34 does not increase so much in the uniform lean region (C), the uniform lean region (C) is used.
In the transition from the range to the λ = 1 region (B), almost no trouble occurs even if the in-cylinder air-fuel ratio enrichment correction is not performed.

【0092】(実施形態2)図11及び図12は、本発
明の実施形態2に係る燃料制御装置Aにおける空燃比制
御の手順を示し、この実施形態2では、前記した実施形
態1と同様に、エンジン1が成層燃焼領域(イ)からλ
=1領域(ロ)に移行したときに筒内空燃比をリッチ化
補正する一方、エンジン1が均一リーン領域(ハ)から
λ=1領域(ロ)に移行したときには、このときのリー
ンNOx触媒34におけるNOx吸収量が多いときにの
み、リッチ化補正を行うようにしている。
(Embodiment 2) FIGS. 11 and 12 show the procedure of air-fuel ratio control in a fuel control device A according to Embodiment 2 of the present invention. In this Embodiment 2, as in Embodiment 1 described above. , The engine 1 is shifted from the stratified combustion region (a) by λ
= 1 region (b), the in-cylinder air-fuel ratio is corrected for enrichment. On the other hand, when the engine 1 moves from the uniform lean region (c) to the λ = 1 region (b), the lean NOx catalyst The enrichment correction is performed only when the NOx absorption amount at 34 is large.

【0093】尚、この実施形態2に係る燃料制御装置A
の全体構成は前記実施形態1のもの(図2参照)と同じ
なので、実施形態1と同じ構成要素については同一符号
を付して、その説明は省略する。
The fuel control apparatus A according to the second embodiment
Is the same as that of the first embodiment (see FIG. 2), the same reference numerals are given to the same components as in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

【0094】具体的に、前記図11のフローでは、ステ
ップSB3において前記実施形態1のステップSA2と
同じく、エンジン1が成層燃焼領域(イ)にあるかどう
か判定する。そして、成層燃焼領域(イ)であれば、ス
テップSB3,SB4において前記実施形態1と同じ
く、成層圧縮行程噴射制御と通常のIg制御とを行う一
方、成層燃焼領域(イ)でなければ、ステップSB5に
進んで、今度は、エンジン1が均一リーン領域(ハ)に
あるかどうか判定し、この判定がNOならば図12に示
すステップSB11に進む一方、均一リーン領域(ハ)
でYESであれば、ステップSB6,SB7において前
記実施形態1と同じく、λ>1吸気行程噴射制御と通常
のIg制御とを行う。
Specifically, in the flow of FIG. 11, in step SB3, it is determined whether or not the engine 1 is in the stratified combustion region (a) as in step SA2 of the first embodiment. If it is in the stratified combustion region (a), in steps SB3 and SB4, as in the first embodiment, the stratified compression stroke injection control and the normal Ig control are performed. Proceeding to SB5, it is determined whether or not the engine 1 is in the uniform lean region (c). If this determination is NO, the process proceeds to step SB11 shown in FIG.
If YES in steps SB6 and SB7, λ> 1 intake stroke injection control and normal Ig control are performed as in the first embodiment.

【0095】そして、前記ステップSB4ないしステッ
プSB7に続くステップSB8において、リーンNOx
触媒34におけるNOx吸収量の推定演算を行う。この
推定演算は、例えば車両の走行距離とその間の燃料の総
噴射量とを積算し、その積算値に基づいて行うようにす
ればよい。或いは、エンジン1の運転時間とその間の燃
料の総噴射量とを積算し、さらにエンジン1の運転状態
に基づいてその積算値を修正して、この修正後の積算値
に基づいて、NOx吸収量を推定するようにしてもよ
い。
Then, in step SB8 following step SB4 to step SB7, the lean NOx
An estimation calculation of the NOx absorption amount in the catalyst 34 is performed. This estimation calculation may be performed, for example, by integrating the travel distance of the vehicle and the total injection amount of fuel in the meantime, and based on the integrated value. Alternatively, the operating time of the engine 1 and the total injection amount of fuel during that time are integrated, the integrated value is corrected based on the operating state of the engine 1, and the NOx absorption amount is determined based on the corrected integrated value. May be estimated.

【0096】続いて、ステップSB9において、前記N
Ox吸収量の推定量を予め設定した基準値(設定量)と
比較して、推定NOx吸収量が設定量以上になれば、エ
ンジン1の運転領域の移行時にNOxパージを行うこと
を示すNOxパージフラグFnoxをセットし(Fnox←
1)、しかる後にリターンする。
Subsequently, at step SB9, the N
The estimated amount of the Ox absorption amount is compared with a preset reference value (set amount). If the estimated NOx absorption amount is equal to or more than the set amount, a NOx purge flag indicating that the NOx purge is performed when the operating range of the engine 1 is shifted. Set Fnox (Fnox ←
1) Return after a while.

【0097】つまり、エンジン1が筒内空燃比のリーン
な領域(イ)(ハ)のいずれかで運転されているときに
は、リーンNOx触媒34におけるNOx吸収量を推定
して、この推定値が設定量以上に多くなれば、エンジン
1の燃焼状態の切替え時に触媒34のNOxパージを行
うべく、NOxパージフラグFnoxをセットする。
That is, when the engine 1 is operating in one of the lean regions (a) and (c) of the in-cylinder air-fuel ratio, the amount of NOx absorbed by the lean NOx catalyst 34 is estimated, and this estimated value is set. If the amount becomes larger than the amount, the NOx purge flag Fnox is set to perform the NOx purge of the catalyst 34 when the combustion state of the engine 1 is switched.

【0098】そして、図12のフローのステップSB1
1〜SB16に示すように、エンジン1が成層燃焼領域
(イ)からλ=1領域(ロ)へ移行したと判定されたと
きには、前記実施形態1の空燃比制御フローのステップ
SA14〜SA19と同様に筒内空燃比のリッチ化補正
を行う。また、ステップSB17においてエンジン1が
均一リーン領域(ハ)からλ=1領域(ロ)へ移行した
と判定されたときには、続くステップSB18において
NOxパージフラグFnoxがセットされているかどうか
判定し、この判定がYESならば、前記ステップSB1
2〜SB16に進んで、筒内空燃比のリッチ化補正を行
う。
Then, step SB1 of the flow of FIG.
As shown in 1 to SB16, when it is determined that the engine 1 has shifted from the stratified combustion region (A) to the λ = 1 region (B), the same as steps SA14 to SA19 in the air-fuel ratio control flow of the first embodiment. Then, the in-cylinder air-fuel ratio is enriched. When it is determined in step SB17 that the engine 1 has shifted from the uniform lean region (c) to the λ = 1 region (b), it is determined in subsequent step SB18 whether or not the NOx purge flag Fnox is set. If YES, step SB1 is performed.
The program proceeds to steps SB16 to SB16 to perform the enrichment correction of the in-cylinder air-fuel ratio.

【0099】一方、エンジン1が均一リーン領域(ハ)
からλ=1領域(ロ)へ移行したときであっても、NO
xパージフラグFnoxがセットされていなければ(ステ
ップSB18でNO)、そのときには、ステップSB1
9〜SB24に進み、前記実施形態1と同様の空燃比制
御を行うようにする。
On the other hand, when the engine 1 is in the uniform lean region (C)
Even when the state shifts to λ = 1 region (b) from
If the x purge flag Fnox is not set (NO in step SB18), then, in step SB1,
9 to SB24, the same air-fuel ratio control as in the first embodiment is performed.

【0100】つまり、この実施形態2では、エンジン1
が成層燃焼領域(イ)からλ=1領域(ロ)に移行した
ときには所定期間、筒内空燃比のリッチ化補正を行う一
方、均一リーン領域(ハ)からλ=1領域(ロ)へ移行
したときには、NOxパージフラグFnoxがセットされ
ているときにのみ、所定期間、リッチ化補正を行うよう
にしている。
That is, in the second embodiment, the engine 1
Shifts from the stratified combustion region (a) to the λ = 1 region (b), while performing the enrichment correction of the in-cylinder air-fuel ratio for a predetermined period, while shifting from the uniform lean region (c) to the λ = 1 region (b) Then, the enrichment correction is performed for a predetermined period only when the NOx purge flag Fnox is set.

【0101】前記図11に示すフローのステップSB
3,SB6及び図12に示すフローのステップSB2
1,23が燃料噴射制御部40aに対応している。ま
た、ステップSB8,SB9により、リーンNOx触媒
34におけるNOx吸収量が設定量以上になったことを
判定するNOx吸収状態判定手段40hが構成されてい
る。
Step SB of the flow shown in FIG.
3, SB6 and step SB2 of the flow shown in FIG.
Reference numerals 1 and 23 correspond to the fuel injection control unit 40a. The steps SB8 and SB9 constitute NOx absorption state determination means 40h that determines that the NOx absorption amount in the lean NOx catalyst 34 has become equal to or greater than a set amount.

【0102】さらに、ステップSB11,SB17によ
り、エンジン1が成層燃焼領域(イ)又は均一リーン領
域(ハ)のいずれか一方からλ=1領域(ロ)へ移行し
たことを判定する移行判定手段40eが構成されてい
る。
Further, in steps SB11 and SB17, the transition determination means 40e for determining that the engine 1 has transitioned from either the stratified combustion region (a) or the uniform lean region (c) to the λ = 1 region (b). Is configured.

【0103】そして、ステップSB14により、エンジ
ン1の成層燃焼領域(イ)からλ=1領域(ロ)への移
行が判定されたときに、排気の空燃比状態が理論空燃比
に対応する状態よりもリッチになるように、インジェク
タ12による燃料噴射量を増量させて、筒内空燃比をリ
ッチ化補正する一方、エンジン1の均一リーン領域
(ハ)からλ=1領域(ロ)への移行が判定されたとき
には、前記NOx吸収状態判定手段40hによる判定時
にのみ、前記リッチ化補正を行う排気空燃比状態補正手
段40fが構成されている。
When it is determined in step SB14 that the engine 1 has shifted from the stratified combustion region (A) to the λ = 1 region (B), the air-fuel ratio of the exhaust gas is changed from the state corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. The fuel injection amount by the injector 12 is increased so that the in-cylinder air-fuel ratio is corrected to be rich so that the engine 1 becomes rich, while the transition from the uniform lean region (c) of the engine 1 to the λ = 1 region (b) is performed. When the determination is made, the exhaust air-fuel ratio state correcting means 40f for performing the enrichment correction is configured only at the time of the determination by the NOx absorption state determining means 40h.

【0104】したがって、この実施形態2に係る排気浄
化装置Aによれば、エンジン1が、触媒32,34の温
度状態の低い成層燃焼領域(イ)からλ=1領域(ロ)
に移行したときには、前記実施形態1と同様に筒内空燃
比をリッチ化補正することにより、該触媒32,34に
よる排気浄化性能を確保しながら、下流側のリーンNO
x触媒34のNOxパージを十分に促進することができ
る。
Therefore, according to the exhaust gas purifying apparatus A of the second embodiment, the engine 1 is shifted from the stratified combustion region (a) where the temperature of the catalysts 32 and 34 is low to the λ = 1 region (b).
When the shift to is made, the in-cylinder air-fuel ratio is corrected for enrichment in the same manner as in the first embodiment, thereby ensuring the exhaust purification performance of the catalysts 32 and 34 while maintaining the lean NO on the downstream side.
NOx purging of the x catalyst 34 can be sufficiently promoted.

【0105】また、エンジン1が触媒32,34の温度
状態の高い均一リーン領域(ハ)からλ=1領域(ロ)
に移行したときには、基本的には前記した筒内空燃比の
リッチ化補正を行わず、該触媒32,34の温度上昇を
抑制することにより、特にリーンNOx触媒34による
NOx浄化性能を確保することができる。
The engine 1 is moved from the uniform lean region (c) where the temperature of the catalysts 32 and 34 is high to the λ = 1 region (b).
When the routine shifts to, basically, the above-mentioned in-cylinder air-fuel ratio enrichment correction is not performed, and the temperature rise of the catalysts 32 and 34 is suppressed, so that the NOx purification performance particularly by the lean NOx catalyst 34 is ensured. Can be.

【0106】しかも、この際、NOxパージフラグFno
xがセットされていて、リーンNOx触媒34によるN
Ox吸収性能の低下が懸念される状態であれば、このと
きにはリッチ化補正を行って、該リーンNOx触媒34
のOxパージを行うことにより、NOx浄化性能の低下
を防止することができる。
At this time, the NOx purge flag Fno
x is set and N by the lean NOx catalyst 34
If there is a concern that the Ox absorption performance may be reduced, then at this time, the enrichment correction is performed and the lean NOx catalyst 34
By performing the Ox purging, it is possible to prevent a decrease in NOx purification performance.

【0107】つまり、この実施形態2では、エンジン1
が筒内空燃比のリーンな運転状態から略理論空燃比の運
転状態に移行したときに、触媒32,34の温度状態に
よる浄化性能の変化と、NOx吸収量の増大に伴う浄化
性能の低下とを比較考量して、触媒32,34による排
気浄化性能を最大限に高く維持できるように、筒内空燃
比の補正制御を行うようにしたものである。
That is, in the second embodiment, the engine 1
Changes from the lean operating state of the in-cylinder air-fuel ratio to the operating state of the substantially stoichiometric air-fuel ratio, the purification performance changes due to the temperature state of the catalysts 32 and 34, and the purification performance decreases with an increase in the NOx absorption amount. Are compared and the correction control of the in-cylinder air-fuel ratio is performed so that the exhaust gas purification performance of the catalysts 32 and 34 can be maintained at a maximum.

【0108】(他の実施形態)尚、本発明の構成は、前
記実施形態1,2に限定されるものではなく、その他の
種々の構成をも包含するものである。すなわち、前記実
施形態1,2では、いずれも、インジェクタ12による
通常の燃料噴射量を増量して、各気筒2の筒内空燃比を
リッチ化させることにより、排気の空燃比状態をリッチ
化させるようにしているが、これに限らず、インジェク
タ12により燃料を気筒2の膨張行程ないし排気行程で
追加噴射させることによって、排気の空燃比状態をリッ
チ化させるようにしてもよい。このようにすれば、エン
ジン1の出力トルクの変動を抑えながら、排気の空燃比
状態を確実にリッチ化することができる。
(Other Embodiments) The configuration of the present invention is not limited to the first and second embodiments, but also includes other various configurations. That is, in each of the first and second embodiments, the normal fuel injection amount by the injector 12 is increased to enrich the in-cylinder air-fuel ratio of each cylinder 2, thereby enriching the air-fuel ratio state of the exhaust gas. However, the present invention is not limited to this, and the air-fuel ratio state of the exhaust gas may be enriched by additionally injecting fuel by the injector 12 during the expansion stroke or the exhaust stroke of the cylinder 2. In this way, it is possible to reliably enrich the air-fuel ratio state of the exhaust while suppressing fluctuations in the output torque of the engine 1.

【0109】また、前記各実施形態では、エンジン1の
排気通路28において上流側に三元触媒32を、その下
流側にリーンNOx触媒34を配置しているが、これに
限るものではなく、上流側にリーンNOx触媒を配置
し、その下流側に三元触媒を配置するようにしてもよ
い。或いは、三元触媒又はリーンNOx触媒のいずれか
一方のみを配置するようにしてもよい。また、リーンN
Ox触媒34としては、前記実施形態のようなNOx吸
収還元型のものに限らず、NOx吸収材を有するNOx
吸収タイプのものであればよい。
In each of the above-described embodiments, the three-way catalyst 32 is disposed upstream of the exhaust passage 28 of the engine 1 and the lean NOx catalyst 34 is disposed downstream thereof. However, the present invention is not limited to this. A lean NOx catalyst may be arranged on the side, and a three-way catalyst may be arranged on the downstream side. Alternatively, only one of the three-way catalyst and the lean NOx catalyst may be provided. Also, lean N
The Ox catalyst 34 is not limited to the NOx absorption-reduction type as in the above embodiment, but may be a NOx having a NOx absorbent.
Any absorption type may be used.

【0110】また、前記各実施形態では、本発明に係る
排気浄化装置を直噴式エンジン1の排気浄化装置Aとし
て用いているが、これに限るものではない。すなわち、
本発明は、エンジンの吸気ポートに燃料を噴射するよう
にインジェクタを配設したいわゆるポート噴射式エンジ
ンにおいて、該エンジンの低回転低負荷側に空燃比がリ
ーンなリーンバーン領域を設定し、この領域内で空燃比
A/F=18〜24くらいで均一燃焼状態でのリーンバ
ーン運転を行うようにしたものにも適用可能である。
In each of the above embodiments, the exhaust gas purifying apparatus according to the present invention is used as the exhaust gas purifying apparatus A of the direct injection engine 1. However, the present invention is not limited to this. That is,
The present invention provides a so-called port injection type engine in which an injector is arranged so as to inject fuel into an intake port of an engine, by setting a lean burn region in which an air-fuel ratio is lean on a low-speed low-load side of the engine, It is also applicable to those in which lean burn operation is performed in a uniform combustion state at an air-fuel ratio A / F = about 18 to 24.

【0111】さらに、前記各実施形態において、エンジ
ン1の運転中にリーンNOx触媒34におけるNOx吸
収量を推定し、この推定NOx吸収量が所定量以上にな
ったときには、エンジン1の運転状態に拘わらず排気の
空燃比状態をリッチ化させて、触媒34のNOxパージ
を促進するようにしてもよい(以下、強制的なNOxパ
ージという)。この場合、前記NOx吸収量について所
定量というのは、前記各実施形態中に記載されている設
定量よりも多く、該触媒34におけるNOx吸収量の増
大によって、そのNOx吸収性能が大幅に低下すること
になる量である。
Further, in each of the above embodiments, the amount of NOx absorbed in the lean NOx catalyst 34 during the operation of the engine 1 is estimated, and when the estimated amount of NOx absorbed becomes equal to or larger than a predetermined amount, regardless of the operating state of the engine 1. Alternatively, the air-fuel ratio state of the exhaust gas may be made rich to promote the NOx purging of the catalyst 34 (hereinafter, referred to as forcible NOx purging). In this case, the predetermined amount of the NOx absorption amount is larger than the set amount described in each of the above embodiments, and the NOx absorption performance of the catalyst 34 is significantly reduced by the increase in the NOx absorption amount. Is the amount that will be.

【0112】そして、そのように強制的なNOxパージ
を行うようにした場合には、前記実施形態1における図
8のフローのステップSA14において、エンジン1が
成層燃焼領域(イ)からλ=1領域(ロ)への移行状態
であるかどうか判定するとともに、前記強制的なNOx
パージが開始されたかどうか判定し、これらのいずれか
の判定結果がYESのときに、ス次のテップSA15に
進んで、排気空燃比状態をリッチ化させるようにすれば
よい。同様に、前記実施形態2の場合、図12のフロー
のステップSB11において、前記強制的なNOxパー
ジの開始を判定するようにすればよい。
When the forced NOx purging is performed as described above, in step SA14 of the flow of FIG. 8 in the first embodiment, the engine 1 moves from the stratified combustion region (A) to the λ = 1 region. It is determined whether or not the state is shifted to (b), and the forcible NOx is determined.
It is determined whether or not the purge has been started, and if any of these determination results is YES, the process proceeds to the next step SA15 to enrich the exhaust air-fuel ratio state. Similarly, in the case of the second embodiment, the start of the forced NOx purge may be determined in step SB11 of the flow of FIG.

【0113】さらにまた、前記図8のフローのステップ
SA14又は図12のフローのステップSB11におい
て、エンジン1が加速運転状態になったことも判定し
て、この判定がYESのときにも、排気空燃比状態をリ
ッチ化させるようにしてもよい。
Further, in step SA14 of the flow of FIG. 8 or step SB11 of the flow of FIG. 12, it is determined that the engine 1 is in the acceleration operation state. The fuel ratio state may be made rich.

【0114】[0114]

【発明の効果】以上、説明したように、請求項1又は請
求項2の発明に係る火花点火式エンジンの燃料制御装置
によると、エンジンが相対的に触媒温度の低い第1設定
領域から第2設定領域に移行したときや、エンジンが加
速運転状態になったとき、或いは触媒のNOxパージを
促進するとき等に、排気空燃比状態補正手段により、少
なくとも排気の空燃比状態をリッチになるように補正す
るリッチ化補正を行うことで、触媒から酸素が放出され
ても、この触媒の付近の局所的な排気の空燃比状態を適
切な状態に維持して、該触媒に十分な三元浄化機能を発
揮させることができる。一方、エンジンが相対的に触媒
温度の高い第3設定領域からλ=1領域に移行したとき
には、前記リッチ化補正を行わないことにより、触媒の
過熱を防止して、その信頼性を確保するとともに、エン
ジン出力の変動を抑えて、運転者が違和感を感じること
を防止できる。
As described above, according to the fuel control system for a spark ignition type engine according to the first or second aspect of the present invention, the engine is moved from the first set range where the catalyst temperature is relatively low to the second range. At the time of shifting to the set region, when the engine is in an accelerated operation state, or when promoting NOx purging of the catalyst, at least the exhaust air-fuel ratio state correcting means is configured to make at least the exhaust air-fuel ratio state rich. By performing the enrichment correction, even if oxygen is released from the catalyst, the local exhaust air-fuel ratio state near this catalyst is maintained in an appropriate state, and the catalyst has a sufficient three-way purification function. Can be demonstrated. On the other hand, when the engine shifts from the third setting region where the catalyst temperature is relatively high to the λ = 1 region, the overheating of the catalyst is prevented by ensuring that the enrichment correction is not performed, and the reliability is ensured. Thus, it is possible to prevent the driver from feeling uncomfortable by suppressing fluctuations in the engine output.

【0115】請求項3の発明によると、空燃比のリッチ
化補正に伴うエンジントルクの増大を点火時期の遅角補
正により打ち消して、トルク変動を緩和することができ
る。
According to the third aspect of the invention, the increase in the engine torque due to the air-fuel ratio enrichment correction can be canceled by the ignition timing retard correction, and the torque fluctuation can be reduced.

【0116】請求項4の発明によると、燃料噴射弁によ
り気筒の膨張行程ないし排気行程で燃料の追加噴射を行
わせることで、エンジンの出力トルクの変動を抑えなが
ら、排気の空燃比状態を確実にリッチ化させることがで
きる。
According to the fourth aspect of the present invention, additional fuel injection is performed by the fuel injection valve during the expansion stroke or the exhaust stroke of the cylinder, so that the fluctuation of the output torque of the engine is suppressed and the air-fuel ratio state of the exhaust gas is ensured. Can be enriched.

【0117】請求項5の発明によると、エンジンが加速
運転状態のときに、空燃比制御手段の補正制御部により
筒内空燃比をリッチになるように補正することで、加速
運転に対応する十分な出力を得ることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, when the engine is in the acceleration operation state, the in-cylinder air-fuel ratio is corrected by the correction control unit of the air-fuel ratio control means to be rich, so that the engine can sufficiently cope with the acceleration operation. Output can be obtained.

【0118】請求項6の発明によると、触媒が所定の硫
黄被毒状態になったときに、空燃比制御手段の補正制御
部により筒内空燃比をリッチになるように補正して、該
触媒からの硫黄の脱離を促進することで、NOx吸収タ
イプの触媒を用いる場合でも、この触媒による排気浄化
性能を安定的に維持できる。
According to the invention of claim 6, when the catalyst is in a predetermined sulfur poisoning state, the in-cylinder air-fuel ratio is corrected by the correction control unit of the air-fuel ratio control means so as to be rich, and the catalyst is controlled. By promoting the desorption of sulfur from sulfur, even when a NOx absorption type catalyst is used, the exhaust gas purification performance of the catalyst can be stably maintained.

【0119】また、請求項7の発明に係る火花点火式エ
ンジンの燃料制御装置によると、NOx吸収タイプの触
媒を備える場合に、エンジンが相対的に触媒温度の低い
第1設定領域から第2設定領域に移行したときには、筒
内空燃比のリッチ化補正を行うことで、該触媒の温度状
態をNOx浄化性能の高い適度な温度範囲にとどめなが
ら、この触媒のNOxパージを効率的に行うことができ
る。一方、エンジンが相対的に触媒温度の高い第3設定
領域からλ=1領域に移行したときには、基本的には前
記筒内空燃比のリッチ化補正を行わないことで、触媒の
温度上昇を抑えることができるとともに、NOx吸収量
が多くて、浄化性能の低下が懸念されるときにはリッチ
化補正を行って、該触媒のNOx浄化性能を確保するこ
とができる。
Further, according to the fuel control system for a spark ignition engine according to the seventh aspect of the present invention, when the engine is provided with a NOx absorption type catalyst, the engine is shifted from the first setting range where the catalyst temperature is relatively low to the second setting range. When the shift is made to the range, the enrichment correction of the in-cylinder air-fuel ratio is performed so that the catalyst can be efficiently purged of NOx while keeping the temperature state of the catalyst in an appropriate temperature range with high NOx purification performance. it can. On the other hand, when the engine shifts from the third setting range where the catalyst temperature is relatively high to the λ = 1 range, basically, the enrichment correction of the in-cylinder air-fuel ratio is not performed, thereby suppressing the catalyst temperature rise. In addition, when the NOx absorption amount is large and there is a concern that the purification performance is degraded, the enrichment correction is performed to ensure the NOx purification performance of the catalyst.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の概略構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the present invention.

【図2】本発明の実施形態に係るエンジンの燃料制御装
置の全体構成図である。
FIG. 2 is an overall configuration diagram of an engine fuel control device according to an embodiment of the present invention.

【図3】触媒の温度状態の変化に対するNOx浄化率の
変化特性を、酸素過剰雰囲気(実線)と略理論空燃比に
対応する状態(破線)とで対比して示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a change characteristic of a NOx purification rate with respect to a change in a temperature state of a catalyst in an oxygen-excess atmosphere (solid line) and in a state corresponding to a substantially stoichiometric air-fuel ratio (dashed line).

【図4】エンジンの燃焼領域を設定した制御マップの一
例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a control map in which a combustion region of an engine is set.

【図5】インジェクタによる燃料噴射の形態を模式的に
示す図である。
FIG. 5 is a diagram schematically showing a form of fuel injection by an injector.

【図6】三元触媒やリーンNOx吸収触媒によるHC,
CO,NOxの浄化特性を、エンジンの燃焼室の空燃比
に対応付けて示すグラフ図である
FIG. 6 shows a diagram of HC, HC, and HC using a three-way catalyst and a lean NOx absorption catalyst.
FIG. 4 is a graph showing the purification characteristics of CO and NOx in association with the air-fuel ratio of the combustion chamber of the engine.

【図7】ECUによる空燃比制御の前半の処理手順を示
すフローチャート図である。
FIG. 7 is a flowchart illustrating a first half of an air-fuel ratio control process performed by an ECU;

【図8】ECUによる空燃比制御の後半の処理手順を示
すフローチャート図である。
FIG. 8 is a flowchart showing a latter half of a procedure of air-fuel ratio control by the ECU.

【図9】運転領域の移行を模式的に示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing transition of an operation region.

【図10】エンジンが成層燃焼領域又は均一リーン領域
からλ=1領域に移行したときの筒内空燃比の変化を示
すタイムチャート図である。
FIG. 10 is a time chart illustrating a change in the in-cylinder air-fuel ratio when the engine shifts from a stratified combustion region or a uniform lean region to a λ = 1 region.

【図11】実施形態2に係る図7相当図である。FIG. 11 is a diagram corresponding to FIG. 7 according to the second embodiment.

【図12】実施形態2に係る図8相当図である。FIG. 12 is a diagram corresponding to FIG. 8 according to the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A 火花点火式エンジンの燃料制御装置 1 エンジン 2 気筒 6 燃焼室 28 排気通路 34 リーンNOx触媒(NOx吸収タイプの触
媒) 40 コントロールユニット(ECU) 40a 燃料噴射制御部(空燃比制御手段) 40b 吸入空気量制御部(空燃比制御手段) 40c 硫黄被毒判定手段 40d 筒内空燃比補正制御部(空燃比制御手段の補
正制御部) 40e 移行判定手段 40f 排気空燃比状態補正手段 40g 点火時期補正手段 40h NOx吸収状態判定手段
A fuel control device for spark ignition engine 1 engine 2 cylinder 6 combustion chamber 28 exhaust passage 34 lean NOx catalyst (NOx absorption type catalyst) 40 control unit (ECU) 40a fuel injection control unit (air-fuel ratio control means) 40b intake air Amount control unit (air-fuel ratio control unit) 40c Sulfur poisoning determination unit 40d In-cylinder air-fuel ratio correction control unit (correction control unit of air-fuel ratio control unit) 40e Transition determination unit 40f Exhaust air-fuel ratio state correction unit 40g Ignition timing correction unit 40h NOx absorption state determination means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 41/10 330 F02D 41/10 330A 41/34 41/34 H 43/00 301 43/00 301G 301T F02P 5/15 F02P 5/15 F Fターム(参考) 3G022 AA07 CA04 DA02 EA02 EA06 EA07 FA06 GA01 GA05 GA06 GA07 GA08 GA09 3G084 AA04 BA13 BA17 CA03 CA04 CA09 DA05 DA10 DA12 DA38 EA11 EB05 EB10 EB12 EB20 EC04 FA33 FA38 3G091 AA02 AA12 AA17 AA23 AB03 AB06 BA04 BA11 BA14 BA15 BA17 BA19 BA32 CA18 CB02 CB03 CB05 DA01 DA02 DA04 DB10 EA01 EA05 EA06 EA07 EA16 EA19 FA08 FA09 FA13 FA14 FB03 FB10 FB11 FB12 FC04 GB05Z GB06Z GB09Z GB17Z HA10 HA42 HB05 3G301 HA01 HA04 HA13 HA16 HA17 JA04 JA15 JA25 JA26 JA33 KA09 KA24 KA25 LB04 MA12 MA26 NA03 NA08 NC04 ND03 ND16 NE01 NE06 NE23 PA04Z PA07Z PA10Z PA11Z PB08Z PD09Z PE03Z PE08Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02D 41/10 330 F02D 41/10 330A 41/34 41/34 H 43/00 301 43/00 301G 301T F02P 5/15 F02P 5/15 F F term (reference) 3G022 AA07 CA04 DA02 EA02 EA06 EA07 FA06 GA01 GA05 GA06 GA07 GA08 GA09 3G084 AA04 BA13 BA17 CA03 CA04 CA09 DA05 DA10 DA12 DA38 EA11 EB05 EB10 EB12 A03A02 A AA23 AB03 AB06 BA04 BA11 BA14 BA15 BA17 BA19 BA32. JA33 KA09 KA24 KA25 LB04 MA12 MA26 NA03 NA08 NC04 ND03 ND16 NE01 NE06 NE23 PA04Z PA07Z PA10Z PA11Z PB08Z PD09Z PE 03Z PE08Z

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも排気の空燃比状態が略理論空
燃比に対応する状態のときに、三元浄化機能を発揮する
触媒と、 気筒内燃焼室における点火前の平均的な空燃比である筒
内空燃比を、エンジンが低回転低負荷側の第1設定領域
にあるときに理論空燃比よりもリーンになるように、ま
た、エンジンが該第1設定領域よりも高回転ないし高負
荷側の第2設定領域にあるか或いは加速運転状態のとき
に略理論空燃比になるように、切替えて制御する空燃比
制御手段とを備えた火花点火式エンジンの燃料制御装置
において、 前記空燃比制御手段は、エンジンが前記第2設定領域よ
りも高回転ないし高負荷側の第3設定領域にあるときに
は、筒内空燃比を理論空燃比よりもリーンになるように
制御するものであり、 エンジンが前記第1又は第3設定領域のいずれか一方か
ら第2設定領域へ移行したこと、若しくはエンジンが加
速運転状態に移行したことを判定する移行判定手段と、 前記移行判定手段によりエンジンの前記第1設定領域か
ら第2設定領域への移行又はエンジンの加速運転状態へ
の移行が判定されたとき、少なくとも排気の空燃比状態
を理論空燃比に対応する状態よりもリッチになるように
リッチ化補正する一方、エンジンの前記第3設定領域か
ら第2設定領域への移行が判定されたときには前記リッ
チ化補正を行わない排気空燃比状態補正手段とを備えて
いることを特徴とする火花点火式エンジンの燃料制御装
置。
1. A catalyst exhibiting a three-way purifying function at least when an air-fuel ratio state of exhaust gas substantially corresponds to a stoichiometric air-fuel ratio, and a cylinder having an average air-fuel ratio before ignition in an in-cylinder combustion chamber. The internal air-fuel ratio is set so that the engine is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio when the engine is in the first setting region on the low-speed low-load side. An air-fuel ratio control means for switching and controlling the air-fuel ratio to be substantially the stoichiometric air-fuel ratio in a second set range or in an acceleration operation state. Controls the in-cylinder air-fuel ratio to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio when the engine is in a third setting region on the higher rotation or higher load side than the second setting region. First or third setting A shift determining means for determining that the engine has shifted to the second setting area from one of the constant areas, or that the engine has shifted to the accelerated operation state; and a second setting from the first setting area of the engine by the shift determining means. When the transition to the region or the transition to the accelerated operation state of the engine is determined, at least the air-fuel ratio state of the exhaust gas is enriched so as to be richer than the state corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. A fuel control device for a spark ignition engine, comprising: an exhaust air-fuel ratio state correction unit that does not perform the enrichment correction when it is determined that the shift from the third setting region to the second setting region is performed.
【請求項2】 酸素過剰雰囲気の排気中のNOxを吸収
する一方、酸素濃度の低下によって前記吸収したNOx
を放出するNOx吸収タイプの触媒と、 気筒内燃焼室における点火前の平均的な空燃比である筒
内空燃比を、エンジンが低回転低負荷側の第1設定領域
にあるときに理論空燃比よりもリーンになるように、ま
た、該第1設定領域よりも高回転ないし高負荷側の第2
設定領域では略理論空燃比になるように切替えて制御す
る空燃比制御手段とを備えた火花点火式エンジンの燃料
制御装置において、 前記空燃比制御手段は、エンジンが前記第2設定領域よ
りも高回転ないし高負荷側の第3設定領域にあるときに
は、筒内空燃比を理論空燃比よりもリーンになるように
制御するものであり、 前記触媒におけるNOx吸収量が所定量以上になったこ
とを判定するNOx吸収状態判定手段と、 エンジンが前記第1又は第3設定領域のいずれか一方か
ら第2設定領域へ移行したことを判定する移行判定手段
と、 前記移行判定手段によりエンジンの前記第1設定領域か
ら第2設定領域への移行が判定されたか、又は前記NO
x吸収状態判定手段によりNOx吸収量が所定量以上に
なったと判定されたとき、少なくとも排気の空燃比状態
を理論空燃比に対応する状態よりもリッチになるように
リッチ化補正する一方、エンジンの前記第3設定領域か
ら第2設定領域への移行が判定されたときには、前記リ
ッチ化補正を行わない排気空燃比状態補正手段とを備え
ていることを特徴とする火花点火式エンジンの燃料制御
装置。
2. While absorbing NOx in exhaust gas in an oxygen-excess atmosphere, the absorbed NOx is reduced due to a decrease in oxygen concentration.
And a stoichiometric air-fuel ratio when the engine is in a first setting region on the low rotation speed and low load side, which is an average air-fuel ratio before ignition in the in-cylinder combustion chamber. So that the second rotation is higher than the first setting region.
In a fuel control apparatus for a spark ignition type engine, comprising: an air-fuel ratio control unit that switches and controls the air-fuel ratio to be substantially stoichiometric in a setting region; wherein the air-fuel ratio control unit is higher than the second setting region. When the engine is in the third setting region on the rotation or high load side, the in-cylinder air-fuel ratio is controlled to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and it is determined that the NOx absorption amount in the catalyst has reached a predetermined amount or more. NOx absorption state judging means for judging; shift judging means for judging that the engine has shifted from one of the first or third setting area to the second setting area; Whether the transition from the setting area to the second setting area has been determined, or
When the x-absorption state determination means determines that the NOx absorption amount has become equal to or greater than the predetermined amount, at least the air-fuel ratio state of the exhaust gas is enriched and corrected to be richer than the state corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. A fuel control device for a spark ignition engine, comprising: an exhaust air-fuel ratio state correction unit that does not perform the enrichment correction when the transition from the third setting region to the second setting region is determined. .
【請求項3】 請求項1又は2のいずれかにおいて、 排気空燃比状態補正手段は、リッチ化補正として、筒内
空燃比が理論空燃比よりもリッチになるように、燃焼室
への燃料供給量を増量させるものであり、 前記排気空燃比状態補正手段によりリッチ化補正が行わ
れるとき、気筒の点火時期を遅角側に補正する点火時期
補正手段を備えていることを特徴とする火花点火式エン
ジンの燃料制御装置。
3. The exhaust air-fuel ratio state correction means according to claim 1, wherein the exhaust air-fuel ratio state correction means supplies fuel to the combustion chamber such that the in-cylinder air-fuel ratio becomes richer than the stoichiometric air-fuel ratio. Spark ignition, comprising: ignition timing correction means for correcting the ignition timing of the cylinder to the retard side when the enrichment correction is performed by the exhaust air-fuel ratio state correction means. Fuel control system for a gas engine.
【請求項4】 請求項1又は2のいずれかにおいて、 気筒内燃焼室に燃料を直接、噴射供給する燃料噴射弁
と、 エンジンが第1設定領域にあるときに前記燃料噴射弁に
より燃料を気筒の圧縮行程で噴射させる一方、第2及び
第3設定領域では該燃料噴射弁により燃料を気筒の吸気
行程で噴射させる燃料噴射制御手段とを備え、 排気空燃比状態補正手段は、リッチ化補正として、前記
燃料噴射弁により燃料を気筒の膨張行程ないし排気行程
で追加噴射させるものであることを特徴とする火花点火
式エンジンの燃料制御装置。
4. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the fuel is injected directly into an in-cylinder combustion chamber, and the fuel is injected into the cylinder by the fuel injection valve when the engine is in a first setting region. Fuel injection control means for injecting fuel in the second and third setting regions in the intake stroke of the cylinder by the fuel injection valve, and the exhaust air-fuel ratio state correction means performs the enrichment correction. A fuel control apparatus for a spark ignition engine, wherein fuel is additionally injected by the fuel injection valve during an expansion stroke or an exhaust stroke of a cylinder.
【請求項5】 請求項1又は2のいずれかにおいて、 空燃比制御手段には、エンジンが第3設定領域にあって
かつ加速運転状態のときには、筒内空燃比を理論空燃比
よりもリッチになるように補正する補正制御部が設けら
れていることを特徴とする火花点火式エンジンの燃料制
御装置。
5. The air-fuel ratio control means according to claim 1, wherein the air-fuel ratio in the cylinder is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio when the engine is in the third setting region and in the acceleration operation state. A fuel control device for a spark ignition type engine, comprising a correction control unit for performing correction so as to perform the correction.
【請求項6】 請求項1又は2のいずれかにおいて、 触媒は、酸素過剰雰囲気の排気中のNOxを吸収する一
方、酸素濃度の低下によって前記吸収したNOxを放出
するNOx吸収タイプのものであり、 前記触媒がNOx吸収性能の低下する所定の硫黄被毒状
態であることを判定する硫黄被毒判定手段を備え、 空燃比制御手段には、前記硫黄被毒判定手段による判定
が行われたときに、前記触媒からの硫黄の脱離を促進す
るよう、筒内空燃比を理論空燃比よりもリッチになるよ
うに補正する補正制御部が設けられていることを特徴と
する火花点火式エンジンの燃料制御装置。
6. The catalyst according to claim 1, wherein the catalyst absorbs NOx in exhaust gas in an oxygen-excess atmosphere, and releases the absorbed NOx due to a decrease in oxygen concentration. And a sulfur poisoning determining means for determining that the catalyst is in a predetermined sulfur poisoning state in which the NOx absorption performance is reduced. The air-fuel ratio control means includes a sulfur poisoning determining means when the sulfur poisoning determining means makes a determination. Wherein a correction control unit for correcting the in-cylinder air-fuel ratio to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio is provided so as to promote the desorption of sulfur from the catalyst. Fuel control device.
【請求項7】 酸素過剰雰囲気の排気中のNOxを吸収
する一方、酸素濃度の低下によって前記吸収したNOx
を放出するNOx吸収タイプの触媒と、 気筒内燃焼室における点火前の平均的な空燃比である筒
内空燃比を、エンジンが低回転低負荷側の第1設定領域
にあるときに理論空燃比よりもリーンになるように、ま
た、該第1設定領域よりも高回転ないし高負荷側の第2
設定領域では略理論空燃比になるように切替えて制御す
る空燃比制御手段とを備えた火花点火式エンジンの燃料
制御装置において、 前記空燃比制御手段は、エンジンが前記第2設定領域よ
りも高回転ないし高負荷側の第3設定領域にあるときに
は、筒内空燃比を理論空燃比よりもリーンになるように
制御するものであり、 前記触媒におけるNOx吸収量が設定量以上になったこ
とを判定するNOx吸収状態判定手段と、 エンジンが前記第1又は第3設定領域のいずれか一方か
ら第2設定領域へ移行したことを判定する移行判定手段
と、 前記移行判定手段によりエンジンの前記第1設定領域か
ら第2設定領域への移行が判定されたとき、少なくとも
排気の空燃比状態を理論空燃比に対応する状態よりもリ
ッチになるようにリッチ化補正する一方、エンジンの前
記第3設定領域から第2設定領域への移行が判定された
ときには、前記NOx吸収状態判定手段による判定時に
のみ前記リッチ化補正を行う排気空燃比状態補正手段と
を備えていることを特徴とする火花点火式エンジンの燃
料制御装置。
7. While absorbing NOx in exhaust gas in an oxygen-excess atmosphere, said absorbed NOx is reduced due to a decrease in oxygen concentration.
And a stoichiometric air-fuel ratio when the engine is in a first setting region on the low rotation speed and low load side, which is an average air-fuel ratio before ignition in the in-cylinder combustion chamber. So that the second rotation is higher than the first setting region.
In a fuel control apparatus for a spark ignition type engine, comprising: an air-fuel ratio control unit that switches and controls the air-fuel ratio to be substantially stoichiometric in a setting region; wherein the air-fuel ratio control unit is higher than the second setting region. When the engine is in the third setting region on the rotation or high load side, the in-cylinder air-fuel ratio is controlled so as to be leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and it is determined that the NOx absorption amount in the catalyst has exceeded the set amount. NOx absorption state judging means for judging; shift judging means for judging that the engine has shifted from one of the first or third setting area to the second setting area; When the transition from the setting region to the second setting region is determined, at least the air-fuel ratio state of the exhaust gas is enriched so as to be richer than the state corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, when the transition from the third setting region to the second setting region of the engine is determined, the exhaust air-fuel ratio state correcting means for performing the enrichment correction only at the time of the determination by the NOx absorption state determining means is provided. A fuel control device for a spark ignition engine.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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