JP3424552B2 - Compression ignition type internal combustion engine - Google Patents

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】本発明は圧縮着火式内燃機関
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compression ignition type internal combustion engine.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来より内燃機関、例えばディーゼル機
関においてはＮＯ_x の発生を抑制するために機関排気通
路と機関吸気通路とを排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと
称す）通路により連結し、このＥＧＲ通路を介して排気
ガス、即ちＥＧＲガスを機関吸気通路内に再循環させる
ようにしている。この場合、ＥＧＲガスは比較的比熱が
高く、従って多量の熱を吸収することができるので、Ｅ
ＧＲガス量を増大するほど、即ちＥＧＲ率（ＥＧＲガス
量／（ＥＧＲガス量＋吸入空気量））を増大するほど燃
焼室内における燃焼温度が低下する。燃焼温度が低下す
るとＮＯ_x の発生量が低下し、従ってＥＧＲ率を増大す
ればするほどＮＯ_x の発生量は低下することになる。2. Description of the Related Art Conventionally, in an internal combustion engine, for example, a diesel engine, an engine exhaust passage and an engine intake passage are connected by an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage in order to suppress the generation of NO _x. Exhaust gas, that is, EGR gas, is recirculated into the engine intake passage via the EGR passage. In this case, the EGR gas has a relatively high specific heat and therefore can absorb a large amount of heat.
The combustion temperature in the combustion chamber decreases as the GR gas amount increases, that is, as the EGR rate (EGR gas amount / (EGR gas amount + intake air amount)) increases. When the combustion temperature decreases, the amount of NO _x generated decreases. Therefore, the higher the EGR rate, the lower the amount of NO _x generated.

【０００３】このように従来よりＥＧＲ率を増大すれば
ＮＯ_x の発生量を低下しうることはわかっている。しか
しながらＥＧＲ率を増大させていくとＥＧＲ率が或る限
度を越えたときに煤の発生量、即ちスモークが急激に増
大し始める。この点に関し従来より、それ以上ＥＧＲ率
を増大すればスモークが限りなく増大していくものと考
えられており、従ってスモークが急激に増大し始めるＥ
ＧＲ率がＥＧＲ率の最大許容限界であると考えられてい
る。As described above, it has been known that the amount of NO _x generated can be reduced by increasing the EGR rate. However, when the EGR rate is increased, when the EGR rate exceeds a certain limit, the amount of soot generated, that is, the smoke starts to increase rapidly. In this regard, it has been conventionally thought that if the EGR rate is further increased, the smoke will increase infinitely, and therefore the smoke will start to increase rapidly.
The GR rate is considered to be the maximum allowable limit for the EGR rate.

【０００４】従って従来よりＥＧＲ率はこの最大許容限
界を越えない範囲内に定められている（例えば特開平４
−３３４７５０号公報参照）。このＥＧＲ率の最大許容
限界は機関の形式や燃料によってかなり異なるがおおよ
そ３０パーセントから５０パーセントである。従って従
来のディーゼル機関ではＥＧＲ率は最大でも３０パーセ
ントから５０パーセント程度に抑えられている。Therefore, conventionally, the EGR rate is set within a range that does not exceed the maximum allowable limit (for example, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 4).
-334750 gazette). The maximum allowable limit of this EGR rate is approximately 30 to 50 percent, though it varies considerably depending on the engine type and fuel. Therefore, in the conventional diesel engine, the EGR rate is suppressed to about 30% to 50% at the maximum.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このように従来ではＥ
ＧＲ率に対して最大許容限界が存在すると考えられてい
たので従来よりＥＧＲ率はこの最大許容限界を越えない
範囲内においてＮＯ_x およびスモークの発生量ができる
だけ少なくなるように定められていた。しかしながらこ
のようにしてＥＧＲ率をＮＯ_x およびスモークの発生量
ができるだけ少なくなるように定めてもＮＯ_x およびス
モークの発生量の低下には限度があり、実際には依然と
してかなりの量のＮＯ_x およびスモークが発生してしま
うのが現状である。As described above, in the prior art, E
Since it was considered that there is a maximum allowable limit for the GR rate, conventionally, the EGR rate has been set so that the amount of NO _x and smoke generated is as small as possible within a range not exceeding this maximum allowable limit. However, this way there is a limit to the EGR rate to decrease of the NO _x and NO _x and the amount of smoke produced be determined so that the amount generated is as small as possible of smoke, the actual NO _x and still a significant amount to The current situation is that smoke is generated.

【０００６】ところがディーゼル機関の燃焼の研究の過
程においてＥＧＲ率を最大許容限界よりも大きくすれば
上述の如くスモークが急激に増大するがこのスモークの
発生量にはピークが存在し、このピークを越えてＥＧＲ
率を更に大きくすると今度はスモークが急激に減少しは
じめ、アイドリング運転時においてＥＧＲ率を７０パー
セント以上にすると、またＥＧＲガスを強力に冷却した
場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にするとス
モークがほとんど零になる、即ち煤がほとんど発生しな
いことが見い出されたのである。また、このときにはＮ
Ｏ_x の発生量が極めて少量となることも判明している。
この後この知見に基づいて煤が発生しない理由について
検討が進められ、その結果これまでにない煤およびＮＯ
_x の同時低減が可能な新たな燃焼システムが構築される
に至ったのである。この新たな燃焼システムについては
後に詳細に説明するが簡単に言うと炭化水素が煤に成長
するまでの途中の段階において炭化水素の成長を停止さ
せることを基本としている。However, if the EGR rate is made larger than the maximum permissible limit in the process of studying the combustion of a diesel engine, the smoke increases sharply as described above, but there is a peak in the amount of smoke produced, and the peak is exceeded. EGR
When the rate is further increased, the smoke starts to decrease sharply this time. When the EGR rate is 70% or more during idling operation, and when the EGR gas is strongly cooled, the EGR rate is almost 55% or more. It was found that it was almost zero, that is, soot was hardly generated. At this time, N
It has also been found that the amount of O _x generated is extremely small.
After that, the reason why soot was not generated was examined based on this finding, and as a result, soot and NO
_This led to the construction of a new combustion system capable of simultaneously reducing _x . This new combustion system will be explained in detail later, but in short, it is basically based on stopping the growth of hydrocarbons in the middle of the process until the hydrocarbons grow into soot.

【０００７】即ち、実験研究を重ねた結果判定したこと
は燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以下のときには炭化水素の成長が煤に至
る前の途中の段階で停止し、燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以上になると炭化水素は一気に煤まで成
長してしまうということである。この場合、燃料および
その周囲のガス温度は燃料が燃焼した際の燃料周りのガ
スの吸熱作用が大きく影響しており、燃料燃焼時の発熱
量に応じて燃料周りのガスの吸熱量を調整することによ
って燃料およびその周囲のガス温度を制御することがで
きる。That is, it was determined as a result of repeated experimental studies that when the temperature of the fuel during combustion in the combustion chamber and the gas temperature around it were lower than a certain temperature, the growth of hydrocarbons stopped in the middle of the stage before reaching soot. However, if the temperature of the fuel and the gas around it rises above a certain temperature, the hydrocarbons will suddenly grow to soot. In this case, the temperature of the fuel and its surrounding gas is greatly affected by the endothermic action of the gas around the fuel when the fuel burns, and the endothermic amount of the gas around the fuel is adjusted according to the amount of heat generated during fuel combustion. Thus, the temperature of the fuel and the gas around it can be controlled.

【０００８】従って、燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制すれば煤が発生しなくなり、燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭
化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制すること
は燃料周りのガスの吸熱量を調整することによって可能
となる。一方、煤に至る前に成長が途中で停止した炭化
水素は酸化触媒等を用いた後処理によって容易に浄化す
ることができる。これが新たな燃焼システムの基本的な
考え方である。Therefore, if the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber is suppressed below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, soot will not be generated and the fuel and the surroundings during combustion in the combustion chamber will be eliminated. It is possible to control the gas temperature in the range below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway by adjusting the heat absorption amount of the gas around the fuel. On the other hand, hydrocarbons whose growth has stopped before reaching soot can be easily purified by post-treatment using an oxidation catalyst or the like. This is the basic idea of the new combustion system.

【０００９】ところでこの新たな燃焼システムのもとで
煤およびＮＯ_x を同時に低減するためにはＥＧＲ率を少
くともほぼ５５パーセント以上にする必要がある。しか
しながらＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にすること
が可能なのは吸入空気量が少ないとき、即ち機関負荷が
比較的低いときであり、吸入空気量が一定限度を越える
とＥＧＲ率を低下させない限り吸入空気量を増大させる
ことができなくなる。即ち、吸入空気量が一定限度を越
えると従来より行われている通常の燃焼を行わなければ
ならなくなる。By the way, in order to simultaneously reduce soot and NO _x under this new combustion system, the EGR rate must be at least about 55% or more. However, the EGR rate can be increased to approximately 55% or more when the intake air amount is small, that is, when the engine load is relatively low. If the intake air amount exceeds a certain limit, the intake air amount is reduced unless the EGR rate is decreased. Cannot be increased. That is, when the intake air amount exceeds a certain limit, it is necessary to perform the normal combustion which has been conventionally performed.

【００１０】しかしながら従来より行われている通常の
燃焼を行うと多量のＮＯ_x が発生する。従って煤および
ＮＯ_x を同時に低減可能な新たな燃焼システムを採用し
た場合であっても機関負荷によっては従来より行われて
いる通常の燃焼を行わなければならないことを考えると
機関から排出されるＮＯ_x の処理に考慮を払わなければ
ならないことになる。However, a large amount of NO _x is generated when the normal combustion which is conventionally performed is performed. Therefore, even if a new combustion system capable of simultaneously reducing soot and NO _x is adopted, considering that it is necessary to perform normal combustion which has been conventionally performed depending on the engine load, NO emitted from the engine You will have to pay attention to the processing of _x .

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】従って１番目の発明で
は、燃焼室内の不活性ガス量を増大していくと煤の発生
量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内の不活性ガ
ス量を更に増大していくと燃焼室内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くな
って煤がほとんど発生しなくなる圧縮着火式内燃機関に
おいて、流入する排気ガスの空燃比がリーンであるとき
にはＮＯ_x を吸収し、流入する排気の空燃比が理論空燃
比又はリッチになると吸収したＮＯ_x を放出するＮＯ_x
吸収剤を機関排気通路内に配置すると共に、ＮＯ_x 吸収
剤上流の機関排気通路内にＳＯ_x 捕獲装置を配置し、煤
の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の
不活性ガス量が多く煤がほとんど発生しない第１の燃焼
と、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼
室内の不活性ガス量が少ない第２の燃焼とを選択的に切
換える切換手段を具備している。Therefore, in the first aspect of the invention, as the amount of inert gas in the combustion chamber is increased, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak, and the amount of inert gas in the combustion chamber is reduced. With further increase, the temperature of the fuel during combustion in the combustion chamber and the gas temperature around it become lower than the soot generation temperature, and in the compression ignition type internal combustion engine where soot is hardly generated, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is When lean, it absorbs NO _x, and when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich, the absorbed NO _x is released NO _x.
The absorbent is placed in the engine exhaust passage, and the SO _x trap is placed in the engine exhaust passage upstream of the NO _x absorbent so that the amount of soot generated is more inert than the amount of the inert gas in the combustion chamber. Switching means for selectively switching between the first combustion in which the amount of gas is large and soot is hardly generated and the second combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas at which the amount of soot is peaked. It is equipped with.

【００１２】即ち、リーン空燃比のもとで燃焼が行われ
ているときに発生するＮＯ_x はＮＯ _x 吸収剤に吸収さ
れ、ＮＯ_x 吸収剤に吸収されたＮＯ_x はＮＯ_x 吸収剤に
流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比又はリッチにす
ることによってＮＯ_x 吸収剤から放出される。一方、排
気ガス中にはＮＯ_x に加えＳＯ_x も含まれている。もし
このＳＯ_x がＮＯ_x 吸収剤に吸収されるとＮＯ_x 吸収剤
のＮＯ_x 吸収能力が低下する。従ってＳＯ_x がＮＯ_x 吸
収剤に吸収されないようにするためにＳＯ_x はＳＯ_x 捕
獲装置により捕獲される。That is, combustion is performed under a lean air-fuel ratio.
NO that occurs when you are_xIs NO _xAbsorbed in absorbent
Is NO_xNO absorbed by the absorbent_xIs NO_xFor absorbent
Set the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas to the stoichiometric air-fuel ratio or rich.
NO by doing_xReleased from absorbent. On the other hand,
NO in the gas_xIn addition to SO_xIs also included. if
This SO_xIs NO_xNO when absorbed by the absorbent_xAbsorbent
NO_xAbsorption capacity decreases. Therefore SO_xIs NO_xSucking
SO to prevent absorption by the sorbent_xIs SO_xCatching
Captured by the catcher.

【００１３】２番目の発明では１番目の発明において、
第１の燃焼が行われているときにＮＯ_x 吸収剤からＮＯ
_x を放出すべきときには燃焼室内における空燃比を一時
的に理論空燃比又はリッチにするようにしている。３番
目の発明では１番目の発明において、第２の燃焼が行わ
れているときにＮＯ_x 吸収剤からＮＯ_x を放出すべきと
きには膨張行程の後半又は排気行程中に追加の燃料を噴
射してＮＯ_x 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比を理論
空燃比又はリッチにするようにしている。In the second invention, in the first invention,
NO from the NO _x absorbent when the first combustion is taking place
_{When x} is to be released, the air-fuel ratio in the combustion chamber is temporarily set to the stoichiometric air-fuel ratio or rich. In the first invention in the third invention, when releasing the NO _x from the NO _x absorbent when the second combustion is being performed by injecting additional fuel during the latter half, or the exhaust stroke of the expansion stroke The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO _x absorbent is set to the stoichiometric air-fuel ratio or rich.

【００１４】４番目の発明では１番目の発明において、
ＳＯ_x 捕獲装置がＳＯ_x 吸収剤からなり、ＳＯ_x 吸収剤
はＳＯ_x 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリーンで
あるときにＳＯ_x を吸収し、ＳＯ_x 吸収剤に流入する排
気ガスの空燃比がリッチであるときに吸収したＳＯ_x を
放出する。５番目の発明では４番目の発明において、Ｓ
Ｏ_x 吸収剤はＳＯ_x 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比
がリッチでありかつＳＯ_x 吸収剤の温度が予め定められ
た温度よりも高いときに吸収したＳＯ_x を放出する。In the fourth invention, in the first invention,
SO _x trapping device consists SO _x absorbent, the exhaust gas SO _x absorbent which absorbs the SO _x when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SO _x absorbent is lean, flows into the SO _x absorbent The absorbed SO _x is released when the air-fuel ratio of R is rich. In the fifth invention, in the fourth invention, S
The O _x absorbent releases the absorbed SO _x when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SO _x absorbent is rich and the temperature of the SO _x absorbent is higher than a predetermined temperature.

【００１５】６番目の発明では５番目の発明において、
第１の燃焼のもとで排気ガス温が予め定められた温度以
上となる運転状態であるときにＳＯ_x 吸収剤からＳＯ_x
を放出すべきときには燃焼室内における空燃比をリッチ
にするようにしている。７番目の発明では５番目の発明
において、ＳＯ_x 吸収剤の温度を上昇させる温度上昇手
段を具備し、温度上昇手段によりＳＯ_x 吸収剤の温度を
上昇させかつＳＯ_x 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比
をリッチにすることによってＳＯ_x 吸収剤からＳＯ_x を
放出させる。In the sixth invention, in the fifth invention,
When the exhaust gas temperature is equal to or higher than the predetermined temperature under the first combustion, the SO _x absorbent changes to the SO _x
When air is to be released, the air-fuel ratio in the combustion chamber is made rich. In the fifth invention in the seventh invention, the exhaust gas comprises a temperature raising means for raising the temperature of the SO _x absorbent, flows into and SO _x absorbent to increase the temperature of the SO _x absorbent by the temperature raising means releasing the SO _x from the SO _x absorbent by the air-fuel ratio rich.

【００１６】８番目の発明では７番目の発明において、
温度上昇手段が膨張行程中に追加の燃料を噴射する燃料
噴射装置からなる。９番目の発明では７番目の発明にお
いて、温度上昇手段がＳＯ_x 吸収剤を加熱するための電
気ヒータからなる。１０番目の発明では９番目の発明に
おいて、第１の燃焼が行われているときにＳＯ_x 吸収剤
からＳＯ_x を放出すべきときには燃焼室内における空燃
比をリッチにするようにしている。In the eighth invention, in the seventh invention,
The temperature raising means comprises a fuel injector which injects additional fuel during the expansion stroke. In a ninth aspect based on the seventh aspect, the temperature raising means comprises an electric heater for heating the SO _x absorbent. In the ninth invention is a tenth invention, the time to release the SO _x from the SO _x absorbent when the first combustion is being performed so that the air-fuel ratio in the combustion chamber rich.

【００１７】１１番目の発明では９番目の発明におい
て、第２の燃焼が行われているときにＳＯ_x 吸収剤から
ＳＯ_x を放出すべきときには膨張行程中又は排気行程中
に追加の燃料を噴射してＳＯ_x 吸収剤に流入する排気ガ
スの空燃比をリッチにするようにしている。１２番目の
発明では７番目の発明において、ＳＯ_x 吸収剤からＳＯ
_x を放出すべきときにはＳＯ_x 吸収剤に流入する排気ガ
スの空燃比を理論空燃比又はリッチにしてＳＯ_x 吸収剤
から流出する排気ガス中の酸素濃度を低下させ、次いで
温度上昇手段によりＳＯ_x 吸収剤の温度を上昇させかつ
ＳＯ_x 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比をリッチにす
るようにしている。According to the eleventh invention, in the ninth invention, when the second combustion is being performed, when SO _x should be released from the SO _x absorbent, additional fuel is injected during the expansion stroke or the exhaust stroke. Then, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SO _x absorbent is made rich. In the twelfth invention, in the seventh invention, from the SO _x absorbent to SO
_{When x} is to be released, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SO _x absorbent is set to the stoichiometric air-fuel ratio or rich to reduce the oxygen concentration in the exhaust gas flowing out of the SO _x absorbent, and then the temperature increasing means is used to increase the SO _x. The temperature of the absorbent is raised and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SO _x absorbent is made rich.

【００１８】１３番目の発明では１２番目の発明におい
て、ＳＯ_x 吸収剤から流出する排気ガス中の酸素濃度を
検出するための酸素濃度検出器を具備し、ＳＯ_x 吸収剤
から流出する排気ガス中の酸素濃度が予め定められた濃
度よりも低くなったときに温度上昇手段によりＳＯ_x 吸
収剤の温度を上昇させかつＳＯ_x 吸収剤に流入する排気
ガスの空燃比をリッチにするようにしている。[0018] In 12 th invention the 13th invention, comprising an oxygen concentration detector for detecting oxygen concentration in exhaust gas flowing out from the SO _x absorbent, the exhaust gas flowing out from the SO _x absorbent When the oxygen concentration in the SO _x becomes lower than a predetermined concentration, the temperature raising means raises the temperature of the SO _x absorbent and makes the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SO _x absorbent rich. .

【００１９】１４番目の発明では１番目の発明におい
て、機関排気通路内にパティキュレートフィルタを配置
している。１５番目の発明では１番目の発明において、
燃焼室から排出された排気ガスを機関吸気通路内に再循
環させる再循環装置を具備し、不活性ガスが再循環排気
ガスからなる。According to a fourteenth invention, in the first invention, a particulate filter is arranged in the engine exhaust passage. In the fifteenth invention, in the first invention,
A recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from the combustion chamber into the engine intake passage is provided, and the inert gas is recirculated exhaust gas.

【００２０】１６番目の発明では１５番目の発明におい
て、第１の燃焼状態における排気ガス再循環率がほぼ５
５パーセント以上である。１７番目の発明では１番目の
発明において、機関の運転領域を低負荷側の第１の運転
領域と高負荷側の第２の運転領域に分割し、第１の運転
領域では第１の燃焼を行い、第２の運転領域では第２の
燃焼を行うようにしている。According to the sixteenth invention, in the fifteenth invention, the exhaust gas recirculation rate in the first combustion state is approximately 5
It is 5% or more. In the seventeenth invention, in the first invention, the operating region of the engine is divided into a first operating region on the low load side and a second operating region on the high load side, and the first combustion is performed in the first operating region. The second combustion is performed in the second operation area.

【００２１】[0021]

【発明の実施の形態】図１は本発明を４ストローク圧縮
着火式内燃機関に適用した場合を示している。図１を参
照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３は
シリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気
制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は
排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は
対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結
され、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介してエア
クリーナ１４に連結される。吸気ダクト１３内には電気
モータ１５により駆動されるスロットル弁１６が配置さ
れる。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１７およ
び排気管１８を介してＳＯ_x 捕獲装置１９に連結され、
ＳＯ_x 捕獲装置１９下流の排気通路内にはＮＯ_x 吸収剤
２０が配置される。排気マニホルド１７内には空燃比セ
ンサ２１ａが配置され、ＳＯ_x 捕獲装置１９下流の排気
通路内には酸素濃度検出器２１ｂが配置される。FIG. 1 shows the case where the present invention is applied to a four-stroke compression ignition type internal combustion engine. Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake port, and 9 is an intake port. Indicates an exhaust valve, and 10 indicates an exhaust port, respectively. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch pipe 11, and the surge tank 12 is connected to an air cleaner 14 via an intake duct 13. A throttle valve 16 driven by an electric motor 15 is arranged in the intake duct 13. On the other hand, the exhaust port 10 is connected to the SO _x trap 19 via the exhaust manifold 17 and the exhaust pipe 18,
A NO _x absorbent 20 is arranged in the exhaust passage downstream of the SO _x trap 19. The inside of the exhaust manifold 17 is arranged an air-fuel ratio sensor 21a, the SO _x trapping device 19 in the exhaust passage downstream of the arrangement that the oxygen concentration detector 21b.

【００２２】排気マニホルド１７とサージタンク１２と
はＥＧＲ通路２２を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路
２２内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２３が配置される。
また、ＥＧＲ通路２２周りにはＥＧＲ通路２２内を流れ
るＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２４が配置され
る。図１に示される実施例では機関冷却水が冷却装置２
４内に導びかれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却
される。The exhaust manifold 17 and the surge tank 12 are connected to each other via an EGR passage 22, and an electric control type EGR control valve 23 is arranged in the EGR passage 22.
A cooling device 24 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 22 is arranged around the EGR passage 22. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is the cooling device 2
4 and the engine cooling water cools the EGR gas.

【００２３】一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管２５を
介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２６に連結
される。このコモンレール２６内へは電気制御式の吐出
量可変な燃料ポンプ２７から燃料が供給され、コモンレ
ール２６内に供給された燃料は各燃料供給管２５を介し
て燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２６にはコ
モンレール２６内の燃料圧を検出するための燃料圧セン
サ２８が取付けられ、燃料圧センサ２８の出力信号に基
づいてコモンレール２６内の燃料圧が目標燃料圧となる
ように燃料ポンプ２７の吐出量が制御される。On the other hand, each fuel injection valve 6 is connected to a fuel reservoir, a so-called common rail 26, via a fuel supply pipe 25. Fuel is supplied into the common rail 26 from an electrically controlled variable fuel discharge fuel pump 27, and the fuel supplied into the common rail 26 is supplied to the fuel injection valve 6 via each fuel supply pipe 25. A fuel pressure sensor 28 for detecting the fuel pressure in the common rail 26 is attached to the common rail 26, and the fuel pump 27 so that the fuel pressure in the common rail 26 becomes a target fuel pressure based on the output signal of the fuel pressure sensor 28. Is controlled.

【００２４】電子制御ユニット３０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備
する。空燃比センサ２１ａの出力信号は対応するＡＤ変
換器３７を介して入力ポート３５に入力され、燃料圧セ
ンサ２８の出力信号も対応するＡＤ変換器３７を介して
入力ポート３５に入力される。酸素濃度検出器２１ｂは
ＳＯ_x 捕獲装置１９から流出する排気ガス中の酸素濃度
に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧も対応する
ＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。
アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量
Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続
され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器
３７を介して入力ポート３５に入力される。また、入力
ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転す
る毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接
続される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３
８を介して燃料噴射弁６、電気モータ１５、ＥＧＲ制御
弁２３および燃料ポンプ２７に接続される。The electronic control unit 30 is composed of a digital computer, and has a ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 33, a CPU (Microprocessor) 34, an input port 35, and an input port 35 which are connected to each other by a bidirectional bus 31. An output port 36 is provided. The output signal of the air-fuel ratio sensor 21a is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37, and the output signal of the fuel pressure sensor 28 is also input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. The oxygen concentration detector 21b generates an output voltage proportional to the oxygen concentration in the exhaust gas flowing out from the SO _x trap 19, and this output voltage is also input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37.
A load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40, and the output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. . A crank angle sensor 42 that generates an output pulse each time the crankshaft rotates, for example, 30 ° is connected to the input port 35. On the other hand, the output port 36 corresponds to the corresponding drive circuit 3
The fuel injection valve 6, the electric motor 15, the EGR control valve 23, and the fuel pump 27 are connected to each other via 8.

【００２５】図２は機関低負荷運転時においてスロット
ル弁１６の開度およびＥＧＲ率を変化させることにより
空燃比Ａ／Ｆ（図２の横軸）を変化させたときの出力ト
ルクの変化、およびスモーク、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯ_x の排
出量の変化を示す実験例を表している。図２からわかる
ようにこの実験例では空燃比Ａ／Ｆが小さくなるほどＥ
ＧＲ率が大きくなり、理論空燃比（≒１４．６）以下の
ときにはＥＧＲ率は６５パーセント以上となっている。FIG. 2 shows a change in output torque when the air-fuel ratio A / F (horizontal axis in FIG. 2) is changed by changing the opening of the throttle valve 16 and the EGR rate during engine low load operation, and smoke represents HC, CO, an experimental example illustrating changes in emissions of NO _x. As can be seen from FIG. 2, in this experimental example, as the air-fuel ratio A / F becomes smaller, E
When the GR rate becomes large and is equal to or less than the stoichiometric air-fuel ratio (≈14.6), the EGR rate becomes 65% or more.

【００２６】図２に示されるようにＥＧＲ率を増大する
ことにより空燃比Ａ／Ｆを小さくしていくとＥＧＲ率が
４０パーセント付近となり空燃比Ａ／Ｆが３０程度にな
ったときにスモークの発生量が増大を開始する。次い
で、更にＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると
スモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次
いで更にＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると
今度はスモークが急激に低下し、ＥＧＲ率を６５パーセ
ント以上とし、空燃比Ａ／Ｆが１５．０付近になるとス
モークがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなく
なる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、またＮ
Ｏ_x の発生量がかなり低くなる。一方、このときＨＣ，
ＣＯの発生量は増大し始める。As shown in FIG. 2, when the air-fuel ratio A / F is reduced by increasing the EGR rate, the EGR rate becomes around 40%, and when the air-fuel ratio A / F reaches about 30, smoke is generated. The amount of generation begins to increase. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is made smaller, the amount of smoke generated sharply increases and reaches a peak. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is reduced, the smoke sharply decreases this time, the EGR rate is increased to 65% or more, and the smoke becomes almost zero when the air-fuel ratio A / F is around 15.0. . That is, soot is hardly generated. At this time, the output torque of the engine slightly decreases, and N
The amount of O _x generated is considerably low. On the other hand, at this time, HC,
The amount of CO generated starts to increase.

【００２７】図３（Ａ）は空燃比Ａ／Ｆが１８付近でス
モークの発生量が最も多いときの燃焼室５内の燃焼圧変
化を示しており、図３（Ｂ）は空燃比Ａ／Ｆが１３付近
でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室５内の燃焼
圧の変化を示している。図３（Ａ）と図３（Ｂ）とを比
較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零である
図３（Ｂ）に示す場合はスモークの発生量が多い図３
（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。FIG. 3A shows the change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when the air-fuel ratio A / F is around 18 and the amount of smoke generated is the largest, and FIG. 3B shows the air-fuel ratio A / F. It shows a change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when F is around 13 and the amount of smoke generated is almost zero. As can be seen by comparing FIG. 3 (A) and FIG. 3 (B), in the case shown in FIG. 3 (B) where the amount of smoke generated is almost zero, the amount of smoke generated is large.
It can be seen that the combustion pressure is lower than in the case shown in (A).

【００２８】図２および図３に示される実験結果から次
のことが言える。即ち、まず第１に空燃比Ａ／Ｆが１
５．０以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図２
に示されるようにＮＯ_x の発生量がかなり低下する。Ｎ
Ｏ_x の発生量が低下したということは燃焼室５内の燃焼
温度が低下していることを意味しており、従って煤がほ
とんど発生しないときには燃焼室５内の燃焼温度が低く
なっていると言える。同じことが図３からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図３（Ｂ）に示す状態
では燃焼圧が低くなっており、従ってこのとき燃焼室５
内の燃焼温度は低くなっていることになる。From the experimental results shown in FIGS. 2 and 3, the following can be said. That is, first of all, the air-fuel ratio A / F is 1
When the amount of smoke generated is 5.0 or less and the amount of smoke is almost zero,
As shown in (3), the amount of NO _x generated is considerably reduced. N
The decrease in the amount of generated O _x means that the combustion temperature in the combustion chamber 5 is decreased, and therefore, when the soot is hardly generated, the combustion temperature in the combustion chamber 5 is decreased. I can say. The same can be said from FIG. That is, the combustion pressure is low in the state shown in FIG. 3 (B) where almost no soot is generated.
The combustion temperature inside is low.

【００２９】第２にスモークの発生量、即ち煤の発生量
がほぼ零になると図２に示されるようにＨＣおよびＣＯ
の排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成長
せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に
含まれる図４に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族
炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると熱
分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が
集合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際
の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような
形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図４に示
されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで成長す
ることになる。従って、上述したように煤の発生量がほ
ぼ零になると図２に示される如くＨＣおよびＣＯの排出
量が増大するがこのときのＨＣは煤の前駆体又はその前
の状態の炭化水素である。Secondly, when the amount of smoke produced, that is, the amount of soot produced, becomes almost zero, as shown in FIG.
Emissions will increase. This means that hydrocarbons are discharged without growing to soot. That is, linear hydrocarbons and aromatic hydrocarbons contained in the fuel as shown in FIG. 4 are thermally decomposed to form soot precursors when the temperature is raised in a state of oxygen deficiency, and then mainly soot is formed. Soot consisting of a solid with carbon atoms gathered is produced. In this case, the actual soot production process is complicated, and it is not clear what form the soot precursor takes, but in any case, the hydrocarbon as shown in FIG. After that, it will grow to soot. Therefore, as described above, when the amount of soot generated becomes almost zero, the emission amounts of HC and CO increase as shown in FIG. 2. At this time, HC is a soot precursor or a hydrocarbon in the state before it. .

【００３０】図２および図３に示される実験結果に基づ
くこれらの考察をまとめると燃焼室５内の燃焼温度が低
いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前
駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室５から排出さ
れることになる。このことについて更に詳細に実験研究
を重ねた結果、燃焼室５内における燃焼およびその周囲
のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長過程
が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼
室５内における燃料およびその周囲の温度が或る温度以
下になると煤が生成されることが判明したのである。Summarizing these considerations based on the experimental results shown in FIGS. 2 and 3, when the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low, the amount of soot generated becomes almost zero, and at this time, the soot precursor or the soot precursor The hydrocarbons in this state are discharged from the combustion chamber 5. As a result of further detailed experimental research on this, when the combustion temperature in the combustion chamber 5 and the temperature of the gas around the combustion chamber 5 are below a certain temperature, the soot growth process stops halfway, that is, soot is generated. It was found that soot was not generated at all and soot was generated when the temperature of the fuel in the combustion chamber 5 and its surroundings fell below a certain temperature.

【００３１】ところで煤の前駆体の状態で炭化水素の生
成過程が停止するときの燃料およびその周囲の温度、即
ち上述の或る温度は燃料の種類や空燃比や圧縮比等の種
々の要因によって変化するので何度であるかということ
は言えないがこの或る温度はＮＯ_x の発生量と深い関係
を有しており、従ってこの或る温度はＮＯ_x の発生量か
ら或る程度規定することができる。即ち、ＥＧＲ率が増
大するほど燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度は低
下し、ＮＯ_x の発生量が低下する。このときＮＯ_x の発
生量が１０p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤が
ほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はＮＯ
_x の発生量が１０p.p.m 前後又はそれ以下になったとき
の温度にほぼ一致する。By the way, the temperature of the fuel and its surroundings when the hydrocarbon production process stops in the state of the soot precursor, that is, the above-mentioned certain temperature depends on various factors such as the type of fuel, the air-fuel ratio and the compression ratio. It cannot be said how many times it changes, but this certain temperature has a deep relationship with the amount of NO _x produced, and therefore this certain temperature is defined to some extent from the amount of NO _x produced. be able to. That is, as the EGR rate increases, the temperature of the fuel during combustion and the gas around it decreases, and the amount of NO _x generated decreases. At this time, soot is hardly generated when the amount of NO _x generated is about 10 p.pm or less. Therefore, the above certain temperature is NO
It is almost the same as the temperature when the amount of _x generation is around 10 p.pm or less.

【００３２】一旦、煤が生成されるとこの煤は酸化機能
を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはで
きない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤の前駆体
又はその前の状態で燃焼室５から排出させるか、或いは
煤の形で燃焼室５から排出させるかについては極めて大
きな差がある。本発明において用いている新たな燃焼シ
ステムは燃焼室５内において煤を生成させることなく炭
化水素を煤の前駆体又はその前の状態の形でもって燃焼
室５から排出させ、この炭化水素を酸化機能を有する触
媒により酸化せしめることを核としている。Once soot is produced, this soot cannot be purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidizing function. On the other hand, the soot precursor or the hydrocarbon in the state before it can be easily purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidizing function. Considering the post-treatment with a catalyst having an oxidizing function as described above, it is extremely difficult to determine whether the hydrocarbon is discharged from the combustion chamber 5 in the state of the soot precursor or in the state before it, or is discharged from the combustion chamber 5 in the form of soot. There is a big difference. The new combustion system used in the present invention allows hydrocarbons to be discharged from the combustion chamber 5 in the form of soot precursor or in the state before it without producing soot in the combustion chamber 5 and oxidizes this hydrocarbon. The core is to oxidize with a functional catalyst.

【００３３】さて、煤が生成される前の状態で炭化水素
の成長を停止させるには燃焼室５内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度より
も低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料およ
びその周囲のガス温度を抑制するには燃料が燃焼した際
の燃料周りのガスの吸熱作用が極めて大きく影響するこ
とが判明している。Now, in order to stop the growth of hydrocarbons before the soot is generated, the temperature of the fuel and the gas around it in the combustion chamber 5 during combustion is set to a temperature lower than the temperature at which the soot is generated. It needs to be suppressed. In this case, it has been found that, in order to suppress the temperature of the fuel and the gas around it, the endothermic action of the gas around the fuel when the fuel burns has an extremely large effect.

【００３４】即ち、燃料周りに空気しか存在しないと蒸
発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃焼す
る。この場合、燃料から離れている空気の温度はさほど
上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高くな
る。即ち、このときには燃料から離れている空気は燃料
の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合には
燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃焼熱
を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。That is, if there is only air around the fuel, the evaporated fuel immediately reacts with oxygen in the air and burns. In this case, the temperature of the air separated from the fuel does not rise so much, and only the temperature around the fuel locally becomes extremely high. That is, at this time, the air separated from the fuel hardly absorbs the combustion heat of the fuel. In this case, since the combustion temperature locally becomes extremely high, the unburned hydrocarbons that have received this heat of combustion generate soot.

【００３５】一方、多量の不活性ガスと少量の空気の混
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。On the other hand, the situation is slightly different when the fuel is present in a mixed gas of a large amount of inert gas and a small amount of air.
In this case, the evaporated fuel diffuses into the surroundings, reacts with oxygen mixed in the inert gas, and burns. In this case, the combustion heat is absorbed by the surrounding inert gas, so that the combustion temperature does not rise so much. That is, the combustion temperature can be kept low. That is, the presence of the inert gas plays an important role in suppressing the combustion temperature, and the combustion temperature can be suppressed low by the endothermic action of the inert gas.

【００３６】この場合、燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそ
うするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量
が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不
活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。な
お、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用
は強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、ＣＯ₂ やＥＧＲガスは比
較的比熱が大きいので不活性ガスとしてＥＧＲガスを用
いることは好ましいと言える。In this case, in order to suppress the temperature of the fuel and the gas around it to a temperature lower than the temperature at which soot is generated, an amount of inert gas sufficient to absorb the amount of heat required to do so is required. . Therefore, if the fuel amount increases, the required amount of inert gas also increases accordingly. In this case, the larger the specific heat of the inert gas, the stronger the endothermic action. Therefore, the inert gas is preferably a gas having a large specific heat. In this respect, since CO ₂ and EGR gas have relatively large specific heat, it can be said that it is preferable to use EGR gas as the inert gas.

【００３７】図５は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用
い、ＥＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率とス
モークとの関係を示している。即ち、図５において曲線
ＡはＥＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガス温をほぼ９
０℃に維持した場合を示しており、曲線Ｂは小型の冷却
装置でＥＧＲガスを冷却した場合を示しており、曲線Ｃ
はＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合を示してい
る。FIG. 5 shows the relationship between the EGR rate and smoke when EGR gas is used as the inert gas and the cooling degree of the EGR gas is changed. That is, in FIG. 5, the curve A strongly cools the EGR gas to bring the EGR gas temperature to about 9
The curve B shows the case where the EGR gas is cooled by a small cooling device, and the curve C shows the case where the temperature is maintained at 0 ° C.
Indicates the case where the EGR gas is not forcibly cooled.

【００３８】図５の曲線Ａで示されるようにＥＧＲガス
を強力に冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよ
りも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この
場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。一方、図５の曲線Ｂで示さ
れるようにＥＧＲガスを少し冷却した場合にはＥＧＲ率
が５０パーセントよりも少し高いところで煤の発生量が
ピークとなり、この場合にはＥＧＲ率をほぼ６５パーセ
ント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。As shown by the curve A in FIG. 5, when the EGR gas is strongly cooled, the soot generation amount peaks when the EGR rate is slightly lower than 50%, and in this case, the EGR rate is almost 55. Almost no soot is generated if the percentage is exceeded. On the other hand, as shown by the curve B in FIG. 5, when the EGR gas is slightly cooled, the soot generation amount reaches a peak when the EGR rate is slightly higher than 50%. In this case, the EGR rate is approximately 65% or more. If so, soot is hardly generated.

【００３９】また、図５の曲線Ｃで示されるようにＥＧ
Ｒガスを強制的に冷却していない場合にはＥＧＲ率が５
５パーセントの付近で煤の発生量がピークとなり、この
場合にはＥＧＲ率をほぼ７０パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。なお、図５は機関負荷が比
較的高いときのスモークの発生量を示しており、機関負
荷が小さくなると煤の発生量がピークとなるＥＧＲ率は
若干低下し、煤がほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の下
限も若干低下する。このように煤がほとんど発生しなく
なるＥＧＲ率の下限はＥＧＲガスの冷却度合や機関負荷
に応じて変化する。Further, as shown by the curve C in FIG. 5, EG
When the R gas is not forcibly cooled, the EGR rate is 5
The soot generation amount peaks near 5%, and in this case, if the EGR rate is set to approximately 70% or more, soot is hardly generated. Note that FIG. 5 shows the amount of smoke generated when the engine load is relatively high, and the EGR rate at which the amount of soot generated peaks when the engine load decreases and the EGR rate at which soot almost does not occur decreases. The lower limit of is also slightly lowered. Thus, the lower limit of the EGR rate at which soot is hardly generated changes depending on the cooling degree of EGR gas and the engine load.

【００４０】図６は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用い
た場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要
なＥＧＲガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガス
量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のＥＧＲガス
の割合を示している。なお、図６において縦軸は燃焼室
５内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Ｙは
過給が行われないときに燃焼室５内に吸入しうる全吸入
ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示してお
り、Ｚ１は低負荷運転領域を示している。FIG. 6 shows a mixture of EGR gas and air required to bring the temperature of the fuel and its surrounding gas at the time of combustion to a temperature lower than the temperature at which soot is produced when EGR gas is used as the inert gas. The amount of gas, the ratio of air in this mixed gas amount, and the ratio of EGR gas in this mixed gas are shown. Note that, in FIG. 6, the vertical axis represents the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5, and the chain line Y represents the total intake gas amount that can be sucked into the combustion chamber 5 when supercharging is not performed. ing. In addition, the horizontal axis represents the required load, and Z1 represents the low load operation region.

【００４１】図６を参照すると空気の割合、即ち混合ガ
ス中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるの
に必要な空気量を示している。即ち、図６に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図６においてＥＧＲガスの割合、即ち混合
ガス中のＥＧＲガス量は噴射燃料が燃焼せしめられたと
きに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される温
度よりも低い温度にするのに必要最低限のＥＧＲガス量
を示している。このＥＧＲガス量はＥＧＲ率で表すとほ
ぼ５５パーセント以上であり、図６に示す実施例では７
０パーセント以上である。即ち、燃焼室５内に吸入され
た全吸入ガス量を図６において実線Ｘとし、この全吸入
ガス量Ｘのうちの空気量とＥＧＲガス量との割合を図６
に示すような割合にすると燃料およびその周囲のガス温
度は煤が生成される温度よりも低い温度となり、斯くし
て煤が全く発生しなくなる。また、このときのＮＯ_x 発
生量は１０p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従ってＮ
Ｏ_x の発生量は極めて少量となる。Referring to FIG. 6, the ratio of air, that is, the amount of air in the mixed gas, indicates the amount of air required to completely burn the injected fuel. That is, in the case shown in FIG. 6, the ratio between the air amount and the injected fuel amount is the theoretical air-fuel ratio. On the other hand, in FIG. 6, the ratio of EGR gas, that is, the amount of EGR gas in the mixed gas is set so that when the injected fuel is burned, the temperature of the fuel and its surrounding gas is lower than the temperature at which soot is formed. The minimum required EGR gas amount is shown. This EGR gas amount is approximately 55% or more when expressed by the EGR rate, and is 7 in the embodiment shown in FIG.
It is 0% or more. That is, the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5 is shown by a solid line X in FIG. 6, and the ratio of the air amount and the EGR gas amount in the total intake gas amount X is shown in FIG.
When the ratio is as shown in (1), the temperature of the fuel and the gas around it becomes lower than the temperature at which soot is generated, and thus soot is not generated at all. Further, the amount of NO _x generated at this time is around 10 p.pm or less, so N
The amount of O _x generated is extremely small.

【００４２】燃料噴射量が増大すれば燃料が燃焼した際
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はＥＧＲガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図６に示されるようにＥＧＲガス量は噴射燃
料量が増大するにつれて増大せしめなければならない。
即ち、ＥＧＲガス量は要求負荷が高くなるにつれて増大
する必要がある。As the amount of fuel injection increases, the amount of heat generated when the fuel burns also increases. Therefore, in order to maintain the temperature of the fuel and the gas around it at a temperature lower than the temperature at which soot is generated, heat generated by the EGR gas is used. The amount of absorption must be increased. Therefore, as shown in FIG. 6, the EGR gas amount must be increased as the injected fuel amount is increased.
That is, the EGR gas amount needs to increase as the required load increases.

【００４３】一方、図６の負荷領域Ｚ２では煤の発生を
阻止するのに必要な全吸入ガス量Ｘが吸入しうる全吸入
ガス量Ｙを越えてしまう。従ってこの場合、煤の発生を
阻止するのに必要な全吸入ガス量Ｘを燃焼室５内に供給
するにはＥＧＲガスおよび吸入空気の双方、或いはＥＧ
Ｒガスを過給又は加圧する必要がある。ＥＧＲガス等を
過給又は加圧しない場合には負荷領域Ｚ２では全吸入ガ
ス量Ｘは吸入しうる全吸入ガス量Ｙに一致する。従って
この場合、煤の発生を阻止するためには空気量を若干減
少させてＥＧＲガス量を増大すると共に空燃比がリッチ
のもとで燃料を燃焼せしめることになる。On the other hand, in the load region Z2 of FIG. 6, the total intake gas amount X required to prevent the generation of soot exceeds the total intake gas amount Y that can be inhaled. Therefore, in this case, in order to supply the total intake gas amount X required to prevent the generation of soot into the combustion chamber 5, both the EGR gas and the intake air, or EG
It is necessary to supercharge or pressurize the R gas. When the EGR gas or the like is not supercharged or pressurized, the total intake gas amount X matches the total intakeable gas amount Y in the load region Z2. Therefore, in this case, in order to prevent the generation of soot, the air amount is slightly decreased to increase the EGR gas amount and the fuel is burned under the rich air-fuel ratio.

【００４４】前述したように図６は燃料を理論空燃比の
もとで燃焼させる場合を示しているが図６に示される低
負荷運転領域Ｚ１において空気量を図６に示される空気
量よりも少なくても、即ち空燃比をリッチにしても煤の
発生を阻止しつつＮＯ_x の発生量を１０p.p.m 前後又は
それ以下にすることができ、また図６に示される低負荷
領域Ｚ１において空気量を図６に示される空気量よりも
多くしても、即ち空燃比の平均値を１７から１８のリー
ンにしても煤の発生を阻止しつつＮＯ_x の発生量を１０
p.p.m 前後又はそれ以下にすることができる。As described above, FIG. 6 shows the case where the fuel is burned under the stoichiometric air-fuel ratio. However, in the low load operation region Z1 shown in FIG. 6, the air amount is set to be smaller than the air amount shown in FIG. At least, that is, even if the air-fuel ratio is made rich, the generation amount of NO _x can be reduced to around 10 p.pm or less while preventing the generation of soot, and the air can be reduced in the low load region Z1 shown in FIG. Even if the amount is made larger than the air amount shown in FIG. 6, that is, even if the average value of the air-fuel ratio is lean from 17 to 18, the amount of NO _x generated is 10 while the generation of soot is prevented.
It can be around or below ppm.

【００４５】即ち、空燃比がリッチにされると燃料が過
剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているために
過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が生成される
ことがない。また、このときＮＯ_x も極めて少量しか発
生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき、或いは空
燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高くなれば少量
の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が低い温度に抑
制されているので煤は全く生成されない。更に、ＮＯ_x
も極めて少量しか発生しない。That is, when the air-fuel ratio is made rich, the fuel becomes excessive, but since the combustion temperature is suppressed to a low temperature, the excessive fuel does not grow to soot, and soot is generated. There is no. Further, at this time, a very small amount of NO _x is generated. On the other hand, when the average air-fuel ratio is lean, or even when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, a small amount of soot is generated if the combustion temperature becomes high, but in the present invention the combustion temperature is suppressed to a low temperature, soot Not generated at all. Furthermore, NO _x
Also produces only a very small amount.

【００４６】このように、機関低負荷運転領域Ｚ１では
空燃比にかかわらずに、即ち空燃比がリッチであろう
と、理論空燃比であろうと、或いは平均空燃比がリーン
であろうと煤が発生されず、ＮＯ_x の発生量が極めて少
量となる。従って燃料消費率の向上を考えるとこのとき
平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。と
ころで燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲の
ガス温度を炭化水素の成長が途中で停止する温度以下に
抑制しうるのは燃焼による発熱量が少ない比較的機関負
荷が低いときに限られる。従って本発明による実施例で
は機関負荷が比較的低いときには燃焼時の燃料およびそ
の周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止する温
度以下に抑制して第１の燃焼、即ち低温燃焼を行うよう
にし、機関負荷が比較的高いときには第２の燃焼、即ち
従来より普通に行われている燃焼を行うようにしてい
る。なお、ここで第１の燃焼、即ち低温燃焼とはこれま
での説明から明らかなように煤の発生量がピークとなる
不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤が
ほとんど発生しない燃焼のことを言い、第２の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量がピ
ークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量
が少ない燃焼のことを言う。As described above, in the engine low load operation region Z1, soot is generated regardless of the air-fuel ratio, that is, whether the air-fuel ratio is rich, the stoichiometric air-fuel ratio, or the average air-fuel ratio is lean. Therefore, the amount of NO _x generated is extremely small. Therefore, considering the improvement of the fuel consumption rate, it can be said that it is preferable to make the average air-fuel ratio lean at this time. By the way, the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber can be suppressed below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway only when the amount of heat generated by combustion is small and the engine load is relatively low. Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the engine load is relatively low, the temperature of the fuel and the gas around it during combustion are suppressed below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, and the first combustion, that is, low temperature combustion is performed. Thus, when the engine load is relatively high, the second combustion, that is, the combustion that is more commonly performed than before is performed. It should be noted that here, the first combustion, that is, low temperature combustion, as is clear from the above description, the amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the amount of inert gas at which the amount of soot generated peaks, and soot is almost generated. The second combustion, that is, the combustion that is normally performed conventionally, is the combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is less than the amount of inert gas at which the soot generation peaks. Say

【００４７】図７（Ａ）の実線は第１の燃焼が行われた
ときの燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇとクランク角との関
係を示しており、図７（Ａ）の破線は第２の燃焼が行わ
れたときの燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇとクランク角と
の関係を示している。また、図７（Ｂ）の実線は第１の
燃焼が行われたときの燃料およびその周囲のガス温Ｔｆ
とクランク角との関係を示しており、図７（Ｂ）の破線
は第２の燃焼が行われたときの燃料およびその周囲のガ
ス温Ｔｆとクランク角との関係を示している。The solid line in FIG. 7A shows the relationship between the average gas temperature Tg in the combustion chamber 5 and the crank angle when the first combustion is performed, and the broken line in FIG. 2 shows the relationship between the average gas temperature Tg in the combustion chamber 5 and the crank angle when the second combustion is performed. The solid line in FIG. 7B indicates the fuel temperature when the first combustion is performed and the gas temperature Tf around the fuel.
And the crank angle. The broken line in FIG. 7B shows the relationship between the fuel and the gas temperature Tf around the fuel and the crank angle when the second combustion is performed.

【００４８】第１の燃焼、即ち低温燃焼が行われている
ときには第２の燃焼、即ち従来の普通の燃焼が行われて
いるときに比べてＥＧＲガス量が多く、従って図７
（Ａ）に示されるように圧縮上死点前は、即ち圧縮工程
中は実線で示す第１の燃焼時における平均ガス温Ｔｇの
ほうが破線で示す第２の燃焼時における平均ガス温Ｔｇ
よりも高くなっている。なお、このとき図７（Ｂ）に示
されるように燃料およびその周囲のガス温Ｔｆは平均ガ
ス温Ｔｇとほぼ同じ温度になっている。When the first combustion, that is, the low temperature combustion is performed, the EGR gas amount is larger than that when the second combustion, that is, the conventional ordinary combustion is performed, and therefore, FIG.
As shown in (A), before compression top dead center, that is, during the compression process, the average gas temperature Tg during the first combustion indicated by the solid line is the average gas temperature Tg during the second combustion indicated by the broken line.
Is higher than. At this time, as shown in FIG. 7B, the gas temperature Tf of the fuel and its surroundings is almost the same as the average gas temperature Tg.

【００４９】次いで圧縮上死点付近において燃焼が開始
されるがこの場合、第１の燃焼が行われているときには
図７（Ｂ）の実線が示されるように燃料およびその周囲
のガス温Ｔｆはさほど高くならない。これに対して第２
の燃焼が行われている場合には図７（Ｂ）の破線で示さ
れるように燃料およびその周囲のガス温Ｔｆは極めて高
くなる。このように第２の燃焼が行われた場合には燃料
およびその周囲のガス温Ｔｆは第１の燃焼が行われてい
る場合に比べてかなり高くなるが大部分を占めるそれ以
外のガスの温度は第１の燃焼が行われている場合に比べ
て第２の燃焼が行われている場合の方が低くなってお
り、従って図７（Ａ）に示されるように圧縮上死点付近
における燃焼室５内の平均ガス温Ｔｇは第１の燃焼が行
われている場合の方が第２の燃焼が行われている場合に
比べて高くなる。その結果、図７（Ａ）に示されるよう
に燃焼が完了した後の、即ち膨張行程の後半における燃
焼室５内の平均ガス温Ｔｇは、言い換えると燃焼室５内
の既燃ガス温は第１の燃焼が行われた場合の方が第２の
燃焼が行われた場合に比べて高くなる。Next, combustion is started near the compression top dead center. In this case, when the first combustion is being performed, the fuel and the surrounding gas temperature Tf are as shown by the solid line in FIG. 7B. It doesn't get much higher. Second to this
When the combustion is being performed, the gas temperature Tf of the fuel and its surroundings becomes extremely high as shown by the broken line in FIG. 7 (B). In this way, when the second combustion is performed, the temperature Tf of the fuel and the gas around the fuel is considerably higher than that when the first combustion is performed, but the temperature of the other gases that occupy most of the temperature is large. Is lower when the second combustion is performed than when the first combustion is performed. Therefore, as shown in FIG. 7A, the combustion near the compression top dead center The average gas temperature Tg in the chamber 5 is higher in the case where the first combustion is performed than in the case where the second combustion is performed. As a result, as shown in FIG. 7A, the average gas temperature Tg in the combustion chamber 5 after the combustion is completed, that is, in the latter half of the expansion stroke, in other words, the burned gas temperature in the combustion chamber 5 is The case where the first combustion is performed is higher than the case where the second combustion is performed.

【００５０】このように第１の燃焼、即ち低温燃焼が行
われた場合には第２の燃焼が行われた場合に比べて燃焼
時における燃料およびその周囲のガス温Ｔｆはかなり低
くなるが燃焼室５内の既燃ガスは第２の燃焼が行われた
場合に比べて逆に高くなり、従って燃焼室５から排出さ
れる排気ガスの温度も第２の燃焼が行われている場合に
比べて高くなる。As described above, when the first combustion, that is, the low temperature combustion is performed, the temperature Tf of the fuel and the surrounding gas at the time of the combustion is considerably lower than that when the second combustion is performed, but the combustion is performed. The burnt gas in the chamber 5 is higher than that in the case where the second combustion is performed, and therefore the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 5 is also higher than that in the case where the second combustion is performed. Become higher.

【００５１】図８は第１の燃焼、即ち低温燃焼が行われ
る第１の運転領域Ｉと、第２の燃焼、即ち従来の燃焼方
法による燃焼が行われる第２の運転領域IIとを示してい
る。なお、図８において縦軸Ｌはアクセルペダル４０の
踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Ｎは機関回
転数を示している。また、図８においてＸ（Ｎ）は第１
の運転領域Ｉと第２の運転領域IIとの第１の境界を示し
ており、Ｙ（Ｎ）は第１の運転領域Ｉと第２の運転領域
IIとの第２の境界を示している。第１の運転領域Ｉから
第２の運転領域IIへの運転領域の変化判断は第１の境界
Ｘ（Ｎ）に基づいて行われ、第２の運転領域IIから第１
の運転領域Ｉへの運転領域の変化判断は第２の境界Ｙ
（Ｎ）に基づいて行われる。FIG. 8 shows a first operating region I in which the first combustion, that is, low temperature combustion is performed, and a second operating region II in which the second combustion, that is, combustion by the conventional combustion method is performed. There is. In FIG. 8, the vertical axis L represents the depression amount of the accelerator pedal 40, that is, the required load, and the horizontal axis N represents the engine speed. Further, in FIG. 8, X (N) is the first
Shows the first boundary between the operating region I and the second operating region II, where Y (N) is the first operating region I and the second operating region.
The second boundary with II is shown. The determination of the change of the operating region from the first operating region I to the second operating region II is made based on the first boundary X (N), and the change from the second operating region II to the first operating region II is performed.
The determination of the change of the operating range to the operating range I of the second boundary Y
It is performed based on (N).

【００５２】即ち、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉ
にあって低温燃焼が行われているときに要求負荷Ｌが機
関回転数Ｎの関数である第１の境界Ｘ（Ｎ）を越えると
運転領域が第２の運転領域IIに移ったと判断され、従来
の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Ｌが
機関回転数Ｎの関数である第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低
くなると運転領域が第１の運転領域Ｉに移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。That is, the operating condition of the engine is the first operating region I.
If the required load L exceeds the first boundary X (N) which is a function of the engine speed N during low temperature combustion, it is determined that the operating region has moved to the second operating region II. Combustion is performed by a conventional combustion method. Next, when the required load L becomes lower than the second boundary Y (N) which is a function of the engine speed N, it is determined that the operating region has moved to the first operating region I, and low temperature combustion is performed again.

【００５３】図９は空燃比センサ２１ａの出力を示して
いる。図９に示されるように空燃比センサ２１ａの出力
電流Ｉは空燃比Ａ／Ｆに応じて変化する。従って空燃比
センサ２１ａの出力電流Ｉから空燃比を知ることができ
る。次に図１０を参照しつつ第１の運転領域Ｉおよび第
２の運転領域IIにおける運転制御について概略的に説明
する。FIG. 9 shows the output of the air-fuel ratio sensor 21a. As shown in FIG. 9, the output current I of the air-fuel ratio sensor 21a changes according to the air-fuel ratio A / F. Therefore, the air-fuel ratio can be known from the output current I of the air-fuel ratio sensor 21a. Next, the operation control in the first operation region I and the second operation region II will be schematically described with reference to FIG.

【００５４】図１０は要求負荷Ｌに対するスロットル弁
１６の開度、ＥＧＲ制御弁２３の開度、ＥＧＲ率、空燃
比、噴射時期および噴射量を示している。図１０に示さ
れるように要求負荷Ｌの低い第１の運転領域Ｉではスロ
ットル弁１６の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全
閉近くから半開程度まで徐々に増大せしめられ、ＥＧＲ
制御弁２３の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全閉
近くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、図１
０に示される例では第１の運転領域ＩではＥＧＲ率がほ
ぼ７０パーセントとされており、空燃比はわずかばかり
リーンなリーン空燃比とされている。FIG. 10 shows the opening of the throttle valve 16, the opening of the EGR control valve 23, the EGR rate, the air-fuel ratio, the injection timing and the injection amount with respect to the required load L. As shown in FIG. 10, in the first operating region I where the required load L is low, the opening degree of the throttle valve 16 is gradually increased from near full close to half open as the required load L increases, and the EGR
The opening degree of the control valve 23 is gradually increased from near full close to full open as the required load L increases. Also, FIG.
In the example shown in 0, the EGR rate is set to approximately 70% in the first operating region I, and the air-fuel ratio is set to a lean air-fuel ratio that is slightly lean.

【００５５】言い換えると第１の運転領域ＩではＥＧＲ
率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比がわずかばかり
リーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁１６の
開度およびＥＧＲ制御弁２３の開度が制御される。な
お、このとき空燃比は空燃比センサ２１ａの出力信号に
基づいてＥＧＲ制御弁２３の開度を補正することによっ
て目標リーン空燃比に制御される。また、第１の運転領
域Ｉでは圧縮上死点ＴＤＣ前に燃料噴射が行われる。こ
の場合、噴射開始時期θＳは要求負荷Ｌが高くなるにつ
れて遅くなり、噴射完了時期θＥも噴射開始時期θＳが
遅くなるにつれて遅くなる。In other words, in the first operating region I, EGR
The opening of the throttle valve 16 and the opening of the EGR control valve 23 are controlled so that the ratio becomes approximately 70% and the air-fuel ratio becomes a lean air-fuel ratio. At this time, the air-fuel ratio is controlled to the target lean air-fuel ratio by correcting the opening degree of the EGR control valve 23 based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 21a. Further, in the first operation region I, fuel injection is performed before the compression top dead center TDC. In this case, the injection start timing θS becomes late as the required load L becomes high, and the injection completion timing θE also becomes late as the injection start timing θS becomes late.

【００５６】なお、アイドリング運転時にはスロットル
弁１６は全閉近くまで閉弁され、このときＥＧＲ制御弁
２３も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁１
６を全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室５内の圧
力が低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が
小さくなるとピストン４による圧縮仕事が小さくなるた
めに機関本体１の振動が小さくなる。即ち、アイドリン
グ運転時には機関本体１の振動を抑制するためにスロッ
トル弁１６が全閉近くまで閉弁せしめられる。During the idling operation, the throttle valve 16 is closed to the fully closed state, and at this time, the EGR control valve 23 is also closed to the fully closed state. Throttle valve 1
When the valve 6 is closed to close to the fully closed state, the pressure in the combustion chamber 5 at the beginning of compression becomes low, so that the compression pressure becomes small. When the compression pressure becomes small, the compression work by the piston 4 becomes small, so that the vibration of the engine body 1 becomes small. That is, in idling operation, the throttle valve 16 is closed to close to the fully closed state in order to suppress the vibration of the engine body 1.

【００５７】一方、機関の運転領域が第１の運転領域Ｉ
から第２の運転領域IIに変わるとスロットル弁１６の開
度が半開状態から全開方向へステップ状に増大せしめら
れる。このとき図１０に示す例ではＥＧＲ率がほぼ７０
パーセントから４０パーセント以下までステップ状に減
少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされる。即
ち、ＥＧＲ率が多量のスモークを発生するＥＧＲ率範囲
（図５）を飛び越えるので機関の運転領域が第１の運転
領域Ｉから第２の運転領域IIに変わるときに多量のスモ
ークが発生することがない。On the other hand, the operating region of the engine is the first operating region I.
When changing from the second operating region II to the second operating region II, the opening degree of the throttle valve 16 is increased stepwise from the half open state to the full open direction. At this time, in the example shown in FIG. 10, the EGR rate is almost 70.
The air-fuel ratio is increased stepwise from a percentage to 40% or less. That is, since the EGR rate jumps over the EGR rate range (FIG. 5) in which a large amount of smoke is generated, a large amount of smoke is generated when the engine operating region changes from the first operating region I to the second operating region II. There is no.

【００５８】第２の運転領域IIでは従来から行われてい
る燃焼が行われる。この燃焼方法では煤およびＮＯ_x が
若干発生するが低温燃焼に比べて熱効率は高く、従って
機関の運転領域が第１の運転領域Ｉから第２の運転領域
IIに変わると図１０に示されるように噴射量がステップ
状に低減せしめられる。第２の運転領域IIではスロット
ル弁１６は一部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制
御弁２３の開度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小さく
される。この運転領域IIではＥＧＲ率は要求負荷Ｌが高
くなるほど低くなり、空燃比は要求負荷Ｌが高くなるほ
ど小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Ｌが高くなっ
てもリーン空燃比とされる。また、第２の運転領域IIで
は噴射開始時期θＳは圧縮上死点ＴＤＣ付近とされる。In the second operating region II, the conventional combustion is performed. Although some soot and NO _x are generated in this combustion method, the thermal efficiency is higher than that in low temperature combustion, and therefore the engine operating range is from the first operating range I to the second operating range.
When changed to II, the injection amount is reduced stepwise as shown in FIG. In the second operating region II, the throttle valve 16 is kept fully open except for a part, and the opening degree of the EGR control valve 23 is gradually reduced as the required load L increases. This operating region II, the EGR rate becomes lower as the higher the required load L, the air-fuel ratio is small as the required load L becomes higher Kunar. However, the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio even if the required load L becomes high. Further, in the second operation region II, the injection start timing θS is set near the compression top dead center TDC.

【００５９】図１１は第１の運転領域Ｉにおける空燃比
Ａ／Ｆを示している。図１１において、Ａ／Ｆ＝１５．
５，Ａ／Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝１７，Ａ／Ｆ＝１８で示さ
れる各曲線は夫々空燃比が１５．５，１６，１７，１８
であるときを示しており、各曲線間の空燃比は比例配分
により定められる。図１１に示されるように第１の運転
領域Ｉでは空燃比がリーンとなっており、更に第１の運
転領域Ｉでは要求負荷Ｌが低くなるほど空燃比Ａ／Ｆが
リーンとされる。FIG. 11 shows the air-fuel ratio A / F in the first operating region I. In FIG. 11, A / F = 15.
5, each curve indicated by A / F = 16, A / F = 17, A / F = 18 has an air-fuel ratio of 15.5, 16, 17, 18 respectively.
And the air-fuel ratio between the curves is determined by proportional distribution. As shown in FIG. 11, the air-fuel ratio is lean in the first operating region I, and in the first operating region I, the air-fuel ratio A / F is leaner as the required load L is lower.

【００６０】即ち、要求負荷Ｌが低くなるほど燃焼によ
る発熱量が少なくなる。従って要求負荷Ｌが低くなるほ
どＥＧＲ率を低下させても低温燃焼を行うことができ
る。ＥＧＲ率を低下させると空燃比は大きくなり、従っ
て図１１に示されるように要求負荷Ｌが低くなるにつれ
て空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。空燃比Ａ／Ｆが大きく
なるほど燃料消費率は向上し、従ってできる限り空燃比
をリーンにするために本発明による実施例では要求負荷
Ｌが低くなるにつれて空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。That is, the lower the required load L, the smaller the amount of heat generated by combustion. Therefore, as the required load L decreases, low temperature combustion can be performed even if the EGR rate is decreased. When the EGR rate is reduced, the air-fuel ratio becomes large, so that as shown in FIG. 11, the air-fuel ratio A / F is made larger as the required load L becomes lower. The fuel consumption rate increases as the air-fuel ratio A / F increases. Therefore, in order to make the air-fuel ratio as lean as possible, the air-fuel ratio A / F is increased as the required load L decreases in the embodiment of the present invention.

【００６１】なお、空燃比を図１１に示す目標空燃比と
するのに必要なスロットル弁１６の目標開度ＳＴが図１
２（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌおよび機関回転数
Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶さ
れており、空燃比を図１１に示す目標空燃比とするのに
必要なＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが図１２（Ｂ）
に示されるように要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数
としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されてい
る。The target opening degree ST of the throttle valve 16 required to bring the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG.
As shown in FIG. 2 (A), the EGR is stored in advance in the ROM 32 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N, and is required to set the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG. The target opening degree SE of the control valve 23 is shown in FIG.
As shown in (4), it is stored in advance in the ROM 32 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N.

【００６２】図１３は第２の燃焼、即ち従来の燃焼方法
による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比を示して
いる。なお、図１３においてＡ／Ｆ＝２４，Ａ／Ｆ＝３
５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で示される各曲線は夫
々目標空燃比２４，３５，４５，６０を示している。空
燃比をこの目標空燃比とするのに必要なスロットル弁１
６の目標開度ＳＴが図１４（Ａ）に示されるように要求
負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予
めＲＯＭ３２内に記憶されており、空燃比をこの目標空
燃比とするのに必要なＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥ
が図１４（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよび機関
回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に
記憶されている。FIG. 13 shows the target air-fuel ratio when the second combustion, that is, the normal combustion by the conventional combustion method is performed. Note that in FIG. 13, A / F = 24, A / F = 3
5, each curve shown by A / F = 45 and A / F = 60 shows the target air-fuel ratios 24, 35, 45, 60, respectively. Throttle valve 1 required to set the air-fuel ratio to this target air-fuel ratio
The target opening degree ST of 6 is stored in the ROM 32 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. 14 (A), and the air-fuel ratio is set to this target air-fuel ratio. Target opening degree SE of the EGR control valve 23 necessary for
Is stored in advance in the ROM 32 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. 14 (B).

【００６３】機関排気通路内に配置されたＮＯ_x 吸収剤
２０は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えば
カリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウム
Ｃｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウム
Ｃａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウ
ムＹのような希土類から選ばれた少くとも一つと、白金
Ｐｔのような貴金属とが担持されている。機関吸気通
路、燃焼室５およびＮＯ _x 吸収剤２０上流の排気通路内
に供給された空気および燃料（炭化水素）の比をＮＯ_x
吸収剤２０への流入排気ガスの空燃比と称するとこのＮ
Ｏ_x 吸収剤２０は流入排気ガスの空燃比がリーンのとき
にはＮＯ_x を吸収し、流入排気ガスの空燃比が理論空燃
比又はリッチになると吸収したＮＯ_x を放出するＮＯ_x
の吸放出作用を行う。NO placed in the engine exhaust passage_xAbsorbent
20 is, for example, alumina as a carrier, and on this carrier, for example,
Potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium
Alkali metals such as Cs, barium Ba, calcium
Alkaline earth such as Ca, lanthanum La, yttria
Platinum with at least one selected from rare earths like Mu Y
A noble metal such as Pt is supported. Engine intake
Road, combustion chamber 5 and NO _xInside the exhaust passage upstream of the absorbent 20
The ratio of air and fuel (hydrocarbons) supplied to the NO_x
When called the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 20, this N
O_xThe absorbent 20 is used when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean.
Is NO_xAnd the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is the theoretical air-fuel ratio.
NO absorbed when ratio or rich_xReleases NO_x
It absorbs and releases.

【００６４】このＮＯ_x 吸収剤２０を機関排気通路内に
配置すればＮＯ_x 吸収剤２０は実際にＮＯ_x の吸放出作
用を行うがこの吸放出作用の詳細なメカニズムについて
は明らかでない部分もある。しかしながらこの吸放出作
用は図１５に示すようなメカニズムで行われているもの
と考えられる。次にこのメカニズムについて担体上に白
金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させた場合を例にとっ
て説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土
類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。If this NO _x absorbent 20 is arranged in the exhaust passage of the engine, the NO _x absorbent 20 actually performs the action of absorbing and releasing NO _x , but the detailed mechanism of this action of absorbing and releasing some parts is not clear. . However, it is considered that this absorbing and releasing action is performed by the mechanism shown in FIG. Next, this mechanism will be described by taking the case where platinum Pt and barium Ba are supported on the carrier as an example, but the same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths and rare earths.

【００６５】図１に示される圧縮着火式内燃機関では通
常燃焼室５における空燃比がリーンの状態で燃焼が行わ
れる。このように空燃比がリーンの状態で燃焼が行われ
ている場合には排気ガス中の酸素濃度は高く、このとき
には図１５（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ₂ がＯ
₂ ^- 又はＯ^2-の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、
流入排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でＯ₂ ^- 又は
Ｏ^2-と反応し、ＮＯ₂となる（２ＮＯ＋Ｏ₂ →２Ｎ
Ｏ₂ ）。次いで生成されたＮＯ₂ の一部は白金Ｐｔ上で
酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯ
と結合しながら図１５（Ａ）に示されるように硝酸イオ
ンＮＯ₃ ^- の形で吸収剤内に拡散する。このようにして
ＮＯ_x がＮＯ_x 吸収剤２０内に吸収される。流入排気ガ
ス中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔの表面でＮＯ₂ が生
成され、吸収剤のＮＯ_x 吸収能力が飽和しない限りＮＯ
₂ が吸収剤内に吸収されて硝酸イオンＮＯ₃ ^- が生成さ
れる。In the compression ignition type internal combustion engine shown in FIG. 1, combustion is normally performed in a state where the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is lean. Thus the oxygen concentration in the exhaust gas when the air-fuel ratio is performed is combusted in a lean state is high, these oxygen O ₂ is O as is shown in FIG. 15 (A) to the time
It attaches to the surface of platinum Pt in the form of ₂ ⁻ or O ²⁻ . on the other hand,
NO in the inflowing exhaust gas reacts with O ₂ ⁻ or O ^{2 −} on the surface of platinum Pt to become NO ₂ (2NO + O ₂ → 2N
O ₂ ). Then, a part of the generated NO ₂ is oxidized on the platinum Pt and absorbed in the absorbent to be barium oxide BaO.
As shown in FIG. 15 (A), it diffuses into the absorbent in the form of nitrate ions NO ₃ ⁻ while being bound with. In this way, NO _x is absorbed in the NO _x absorbent 20. As long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high, NO ₂ is produced on the surface of platinum Pt, and unless the NO _x absorption capacity of the absorbent is saturated, NO ₂ is generated.
₂ is absorbed in the absorbent to produce nitrate ion NO ₃ ⁻ .

【００６６】一方、流入排気ガスの空燃比がリッチにさ
れると流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、その結果白
金Ｐｔの表面でのＮＯ₂ の生成量が低下する。ＮＯ₂ の
生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ₃ ^- →ＮＯ₂ ）
に進み、斯くして吸収剤内の硝酸イオンＮＯ₃ ^- がＮＯ
₂ の形で吸収剤から放出される。このときＮＯ_x 吸収剤
２０から放出されたＮＯ_x は図１５（Ｂ）に示されるよ
うに流入排気ガス中に含まれる多量の未燃ＨＣ，ＣＯと
反応して還元せしめられる。このようにして白金Ｐｔの
表面上にＮＯ₂ が存在しなくなると吸収剤から次から次
へとＮＯ₂ が放出される。従って流入排気ガスの空燃比
がリッチにされると短時間のうちにＮＯ _x 吸収剤２０か
らＮＯ_x が放出され、しかもこの放出されたＮＯ_x が還
元されるために大気中にＮＯ_x が排出されることはな
い。On the other hand, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich.
Oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, resulting in white
NO on the surface of gold Pt₂The production amount of is reduced. NO₂of
If the amount of production decreases, the reaction goes in the opposite direction (NO₃ ^-→ NO₂)
And thus the nitrate ion NO in the absorbent₃ ^-Is NO
₂Is released from the absorbent in the form of. NO at this time_xAbsorbent
NO released from 20_xIs shown in Figure 15 (B)
A large amount of unburned HC and CO contained in the inflowing exhaust gas
Reacted and reduced. In this way, the platinum Pt
NO on the surface₂When there is no longer any absorbent
Heto NO₂Is released. Therefore, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas
Is made rich, it will be NO in a short time. _xAbsorbent 20?
Et NO_xIs released, and this released NO_xIs returned
NO in the atmosphere to be sourced_xIs never emitted
Yes.

【００６７】なお、この場合、流入排気ガスの空燃比を
理論空燃比にしてもＮＯ_x 吸収剤２０からＮＯ_x が放出
される。しかしながら流入排気ガスの空燃比を理論空燃
比にした場合にはＮＯ_x 吸収剤２０からＮＯ_x が徐々に
しか放出されないためにＮＯ _x 吸収剤２０に吸収されて
いる全ＮＯ_x を放出させるには若干長い時間を要する。In this case, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is
NO even at the theoretical air-fuel ratio_xAbsorbent 20 to NO_xIs released
To be done. However, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is
NO in case of ratio_xAbsorbent 20 to NO_xGradually
NO because it is only released _xAbsorbed by the absorbent 20
All NO_xIt takes a little longer time to release.

【００６８】ところでＮＯ_x 吸収剤２０のＮＯ_x 吸収能
力には限度があり、従ってＮＯ_x 吸収剤２０のＮＯ_x 吸
収能力が飽和する前にＮＯ_x 吸収剤２０からＮＯ_x を放
出させる必要がある。そのためにはＮＯ_x 吸収剤２０に
吸収されているＮＯ_x 量を推定する必要がある。そこで
本発明による実施例では第１の燃焼が行われているとき
の単位時間当りのＮＯ_x 吸収量Ａを要求負荷Ｌおよび機
関回転数Ｎの関数として図１６（Ａ）に示すようなマッ
プの形で予め求めておき、第２の燃焼が行われていると
きの単位時間当りのＮＯ_x 吸収量Ｂを要求負荷Ｌおよび
機関回転数Ｎの関数として図１６（Ｂ）に示すようなマ
ップの形で予め求めておき、これら単位時間当りのＮＯ
_x 吸収量Ａ，Ｂを積算することによってＮＯ_x 吸収剤２
０に吸収されているＮＯ_x 量ΣＮＯＸを推定するように
している。[0068] Incidentally there is a limit to the absorption of NO _x capacity of the NO _x absorbent 20, therefore absorption of NO _x capacity of the NO _x absorbent 20 needs to release the NO _x from the NO _x absorbent 20 before saturation . For this purpose it is necessary to estimate the amount of NO _x is absorbed in the NO _x absorbent 20. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the NO _x absorption amount A per unit time when the first combustion is being performed is plotted as a function of the required load L and the engine speed N on a map as shown in FIG. 16B, the NO _x absorption amount B per unit time when the second combustion is being performed is calculated as a function of the required load L and the engine speed N, and the map shown in FIG. Formed in advance, these NO per unit time
NO _x absorbent 2 by integrating _x absorption amounts A and B
The NO _x amount ΣNOx absorbed at 0 is estimated.

【００６９】本発明による実施例ではこのＮＯ_x 吸収量
ΣＮＯＸが予め定められた許容最大値ＭＡＸを越えたと
きにＮＯ_x 吸収剤２０からＮＯ_x を放出させるようにし
ている。即ち、低温燃焼が行われているときにＮＯ_x 吸
収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸを越えたときには燃焼
室５内における空燃比が一時的にリッチとされ、それに
よってＮＯ_x 吸収剤２０からＮＯ_x が放出される。な
お、前述したように低温燃焼が行われているときに空燃
比がリッチとされても煤はほとんど発生しない。[0069] In the embodiment according to the present invention so that to release the NO _x from the NO _x absorbent 20 when exceeding the allowable maximum value MAX of the absorption of NO _x amount ΣNOX has predetermined. That is, when the NO _x absorption amount ΣNOX exceeds the allowable maximum value MAX during low temperature combustion, the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is temporarily made rich, whereby the NO _x absorbent 20 causes NO _x. Is released. As described above, soot is hardly generated even when the air-fuel ratio is made rich during low temperature combustion.

【００７０】一方、第２の燃焼が行われているときにＮ
Ｏ_x 吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸを越えたときに
は膨張行程の後半又は排気行程中に追加の燃料が噴射さ
れる。この追加の燃料量はＮＯ_x 吸収剤２０に流入する
排気ガスの空燃比がリッチとなるように定められてお
り、従って追加の燃料が噴射されるとＮＯ_x 吸収剤２０
からＮＯ_x が放出されることになる。On the other hand, when the second combustion is being performed, N
When O _x absorption amount ΣNOX has exceeded the allowable maximum value MAX is an additional fuel late or during the exhaust stroke of the expansion stroke is injected. The amount of this additional fuel is determined so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO _x absorbent 20 becomes rich, so that when the additional fuel is injected, the NO _x absorbent 20 will be injected.
Will release NO _x .

【００７１】ところで排気ガス中にはＳＯ_x が含まれて
おり、ＮＯ_x 吸収剤２０にはＮＯ_xばかりでなくＳＯ_x
も吸収される。このＮＯ_x 吸収剤２０へのＳＯ_x の吸収
メカニズムはＮＯ_x の吸収メカニズムと同じであると考
えられる。即ち、ＮＯ_x の吸収メカニズムを説明したと
きと同様に担体上に白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持
させた場合を例にとって説明すると、前述したように流
入排気ガスの空燃比がリーンのときには酸素Ｏ₂ がＯ₂
^- 又はＯ^2-の形で白金Ｐｔの表面に付着しており、流入
排気ガス中のＳＯ₂ は白金Ｐｔの表面でＯ₂ ^- 又はＯ^2-
と反応してＳＯ₃ となる。次いで生成されたＳＯ₃ の一
部は白金Ｐｔ上で更に酸化されつつ吸収剤内に吸収され
て酸化バリウムＢａＯと結合しながら、硫酸イオンＳＯ
₄ ^2- の形で吸収剤内に拡散し、安定した硫酸塩ＢａＳＯ
₄ を生成する。By the way, the exhaust gas contains SO _x , and the NO _x absorbent 20 contains not only NO _x but also SO _x.
Is also absorbed. It is considered that the SO _x absorption mechanism into the NO _x absorbent 20 is the same as the NO _x absorption mechanism. That is, similar to the case of explaining the NO _x absorption mechanism, the case of supporting platinum Pt and barium Ba on the carrier will be described as an example. As described above, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, the oxygen O ₂ Is O ₂
^- or O is deposited on the surface of the platinum Pt in ^2-form, SO ₂ in the inflowing exhaust gas on the surface of the platinum Pt O ₂ ^- or O ^2-
And becomes SO ₃ . Then, a part of the generated SO ₃ is further oxidized on the platinum Pt, absorbed in the absorbent and bonded to the barium oxide BaO, and the sulfate ion SO 3
Stable sulfate BaSO ₄ that diffuses into the absorbent in the form of ^4-
Generates ₄ .

【００７２】しかしながらこの硫酸塩ＢａＳＯ₄ は安定
していて分解しづらく、流入排気ガスの空燃比をリッチ
にしても硫酸塩ＢａＳＯ₄ は分解されずにそのまま残
る。従ってＮＯ_x 吸収剤２０内には時間が経過するにつ
れて硫酸塩ＢａＳＯ₄ が増大することになり、斯くして
時間が経過するにつれてＮＯ_x 吸収剤２０が吸収しうる
ＮＯ_x 量が低下することになる。However, the sulfate BaSO ₄ is stable and difficult to decompose, and even if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich, the sulfate BaSO ₄ remains without being decomposed. Thus will be sulfates BaSO ₄ increases as NO _x time to absorbent 20 has elapsed, that the amount of NO _{x the} NO _x absorbent 20 can absorb as thus to time has elapsed is reduced Become.

【００７３】そこで本発明ではＮＯ_x 吸収剤２０にＳＯ
_x が流入しないようにＮＯ_x 吸収剤２０上流の排気通路
内に排気ガス中のＳＯ_x を捕獲するためのＳＯ_x 捕獲装
置１９が設けられている。このＳＯ_x 捕獲装置１９は種
々のものが考えられるが本発明ではこのＳＯ_x 捕獲装置
１９として流入する排気ガスの空燃比がリーンであると
きにＳＯ_x を吸収し、流入する排気ガスの空燃比がリッ
チになると吸収したＳＯ_x を放出するＳＯ_x 吸収剤が用
いられている。特に図１に示される実施例ではＳＯ_x 吸
収剤１９として流入する排気ガスの空燃比がリーンであ
るときにＳＯ_xを吸収し、ＳＯ_x 吸収剤１９の温度が予
め定められた温度よりも高くかつ流入する排気ガスの空
燃比がリッチになるとＳＯ_x を放出するＳＯ_x 吸収剤が
用いられている。Therefore, in the present invention, SO is used as the NO _x absorbent 20.
SO _x trapping device 19 _{for x} to capture SO _x in the exhaust gas in _the NO _x absorbent 20 upstream of the exhaust passage so as not to flow into is provided. Various SO _x traps 19 are conceivable, but in the present invention, the SO _x trap 19 absorbs SO _x when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is in the range. An SO _x absorbent that releases absorbed SO _x when it becomes rich is used. Particularly, in the embodiment shown in FIG. 1, when the air-fuel ratio of the exhaust gas that flows in as the SO _x absorbent 19 is lean, SO _x is absorbed, and the temperature of the SO _x absorbent 19 becomes higher than a predetermined temperature. Further, an SO _x absorbent that releases SO _x when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich is used.

【００７４】このＳＯ_x 吸収剤１９はＮＯ_x 吸収剤２０
と同様に例えばアルミナを担体とし、この担体上に例え
ばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウ
ムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウ
ムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリ
ウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、
白金Ｐｔのような貴金属とが担持されている。The SO _x absorbent 19 is the NO _x absorbent 20.
Similarly, for example, alumina is used as a carrier, and on this carrier, for example, an alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, or cesium Cs, an alkaline earth such as barium Ba, calcium Ca, lanthanum La, or yttrium Y is used. At least one selected from rare earths,
A noble metal such as platinum Pt is supported.

【００７５】このＳＯ_x 吸収剤１９ではＳＯ_x 吸収剤１
９に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに排気ガ
ス中に含まれるＳＯ₂ が吸収剤の表面で酸化されつつ硫
酸イオンＳＯ₄ ^2- の形で吸収剤内に吸収され、次いで吸
収剤内に拡散される。この場合、ＳＯ_x 吸収剤１９の担
体上に白金Ｐｔを担持させておくとＳＯ₂ がＳＯ₃ ^2-の
形で白金Ｐｔ上にくっつきやすくなり、斯くしてＳＯ₂
は硫酸イオンＳＯ₄ ^2-の形で吸収剤内に吸収されやすく
なる。従ってＳＯ₂ の吸収を促進するためにはＳＯ_x 吸
収剤１９の担体上に白金Ｐｔを担持させることが好まし
い。上述したようにＳＯ_x 吸収剤１９に流入する排気ガ
スの空燃比がリーンになるとＳＯ_x がＳＯ_x 吸収剤１９
に吸収され、従ってＳＯ_x 吸収剤１９の下流に設けられ
たＮＯ_x吸収剤２０にはＮＯ_x のみが吸収されることに
なる。In this SO _x absorbent 19, SO _x absorbent 1
When the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into 9 is lean, SO ₂ contained in the exhaust gas is absorbed in the absorbent in the form of sulfate ion SO ₄ ²⁻ while being oxidized on the surface of the absorbent, and then the absorbent. Diffused in. In this case, if platinum Pt is supported on the carrier of the SO _x absorbent 19, SO ₂ easily sticks to the platinum Pt in the form of SO ₃ ^2- , and thus SO ₂
Is easily absorbed in the absorbent in the form of sulfate ion SO ₄ ²⁻ . Therefore, in order to promote the absorption of SO ₂ , it is preferable to support platinum Pt on the carrier of the SO _x absorbent 19. As described above, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SO _x absorbent 19 becomes lean, the SO _x becomes SO _x absorbent 19
Therefore, the NO _x absorbent 20 provided downstream of the SO _x absorbent 19 absorbs only NO _x .

【００７６】一方、ＳＯ_x 吸収剤１９に吸収されたＳＯ
_x は硫酸イオンＳＯ₄ ^2- の形で吸収剤内に拡散し、次い
で硫酸塩ＢａＳＯ₄ の形でＳＯ_x 吸収剤１９内に留まっ
ている。ところがこの硫酸塩ＢａＳＯ₄ は安定して分解
しずらく、従ってＳＯ_x 吸収剤１９に流入する排気ガス
の空燃比を単にリッチにしただけではＳＯ_x 吸収剤１９
からＳＯ_x をただちに放出させることができない。On the other hand, the SO absorbed by the SO _x absorbent 19
_{The x} diffuses into the absorbent in the form of sulfate ions SO ₄ ²⁻ and then remains in the SO _x absorbent 19 in the form of the sulfate BaSO ₄ . However this sulfate BaSO ₄ is stable and decompose Zuraku, therefore only simply rich air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SO _x absorbent 19 SO _x absorbent 19
SO _x cannot be released immediately from.

【００７７】しかしながらこの場合、ＳＯ_x 吸収剤１９
の温度が一定温度、例えば６００℃以上になるとＳＯ_x
吸収剤１９内において硫酸塩ＢａＳＯ₄ が分解し、斯く
してこのときＳＯ_x 吸収剤１９に流入する排気ガスの空
燃比をリッチにするとＳＯ_x吸収剤１９からＳＯ_x が放
出されることになる。そこで本発明による実施例ではＳ
Ｏ_x 吸収剤１９からＳＯ_x を放出すべきときにＳＯ_x 吸
収剤１９の温度が高い場合にはＳＯ_x 吸収剤１９に流入
する排気ガスの空燃比をリッチにしてＳＯ_x 吸収剤１９
からＳＯ_x を放出させ、ＳＯ_x を放出すべきときにＳＯ
_x 吸収剤１９の温度が低い場合にはＳＯ_x 吸収剤１９の
温度を上昇させると共に、ＳＯ_x 吸収剤１９に流入する
排気ガスの空燃比をリッチにするようにしている。However, in this case, the SO _x absorbent 19
When the temperature reaches a certain temperature, for example 600 ° C or higher, SO _x
In the absorbent 19 is decomposed sulphates BaSO _4, so that the SO _x is released thus to the SO _x absorbent 19 when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SO _x absorbent 19 at this time to the rich . Therefore, in the embodiment according to the present invention, S
When the temperature of the O SO from _x absorbent 19 when releasing the SO _{x x} absorbent 19 is high if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SO _x absorbent 19 rich SO _x absorbent 19
To release the SO _x from, SO to when releasing the SO _x
When the temperature of the _x absorbent 19 is low, the temperature of the SO _x absorbent 19 is raised and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SO _x absorbent 19 is made rich.

【００７８】ところで上述したように本発明による実施
例ではＳＯ_x 吸収剤１９が白金Ｐｔを含んでおり、従っ
てＳＯ_x 吸収剤１９は酸化機能を有している。同様に、
ＮＯ _x 吸収剤２０も白金Ｐｔを含んでおり、従ってＮＯ
_x 吸収剤２０も酸化機能を有している。一方、機関の運
転状態が第１の運転領域Ｉにあって低温燃焼が行われて
いるときには煤はほとんど発生せず、その代り未燃炭化
水素が煤の前駆体又はその前の状態の形でもって燃焼室
５から排出される。ところが上述したようにＳＯ_x 吸収
剤１９およびＮＯ_x 吸収剤２０は酸化機能を有している
のでこのとき燃焼室５から排出される未燃炭化水素がＳ
Ｏ_x 吸収剤１９およびＮＯ_x 吸収剤２０において良好に
酸化せしめられることになる。By the way, as described above, the implementation according to the present invention
SO in the example_xAbsorbent 19 contains platinum Pt,
SO_xThe absorbent 19 has an oxidizing function. Similarly,
NO _xThe absorbent 20 also contains platinum Pt and therefore NO
_xThe absorbent 20 also has an oxidizing function. Meanwhile, the luck of the institution
In the first operating region I, the low temperature combustion is performed.
Almost no soot is generated when
Combustion chamber with hydrogen in the form of soot precursor or its predecessor
Emitted from 5. However, as mentioned above, SO_xabsorption
Agent 19 and NO_xThe absorbent 20 has an oxidizing function
Therefore, the unburned hydrocarbons discharged from the combustion chamber 5 at this time are S
O_xAbsorbent 19 and NO_xGood in absorbent 20
It will be oxidized.

【００７９】ところでこのようにＳＯ_x 吸収剤１９にお
いて酸化反応が行われると酸化反応熱によってＳＯ_x 吸
収剤１９の温度が上昇する。次にこのことについて図１
７を参照しつつ説明する。図１７は種々の温度と要求負
荷Ｌとの関係を概略的に示している。図１７におけるＴ
ａは第１の運転領域Ｉにおいて第１の燃焼、即ち低温燃
焼が行われたときのＳＯ_x 吸収剤１９への流入排気ガス
温を示しており、ＴｂはこのときのＳＯ_x吸収剤１９の
温度を示している。また、Ｔｃは第１の運転領域Ｉおよ
び第２の運転領域IIにおいて第２の燃焼が行われたとき
のＳＯ_x 吸収剤１９の温度を示している。By the way, when the oxidation reaction is carried out in the SO _x absorbent 19 in this way, the temperature of the SO _x absorbent 19 rises due to the heat of the oxidation reaction. Next, regarding this,
This will be described with reference to 7. FIG. 17 schematically shows the relationship between various temperatures and the required load L. T in FIG.
a represents the temperature of the exhaust gas flowing into the SO _x absorbent 19 when the first combustion, that is, low temperature combustion, is performed in the first operation region I, and Tb represents the SO _x absorbent 19 at this time. Shows the temperature. Further, Tc indicates the temperature of the SO _x absorbent 19 when the second combustion is performed in the first operating region I and the second operating region II.

【００８０】前述したように低温燃焼が行われていると
きには第２の燃焼が行われている場合に比べて排気ガス
温が高くなり、従って要求負荷Ｌが同一であれば低温燃
焼が行われているときのＳＯ_x 吸収剤の温度の方が第２
の燃焼が行われているときのＳＯ_x 吸収剤の温度Ｔｃよ
りも高くなる。低温燃焼が行われているときであっても
要求負荷Ｌが高くなるほど燃焼時の発熱量が大きくなる
ので要求負荷Ｌが高くなるほどＳＯ_x 吸収剤１９への流
入排気ガス温Ｔａが高くなる。一方、低温燃焼時には機
関から多量の未燃ＨＣ，ＣＯが排出されるのでＳＯ_x 吸
収剤１９におけるこれら未燃ＨＣ，ＣＯの酸化反応熱に
よってＳＯ_x 吸収剤１９の温度ＴｂはＳＯ_x 吸収剤１９
への流入排気ガス温Ｔａに比べてかなり高くなる。この
とき第１の運転領域Ｉにおいて高負荷側の領域ではＳＯ
_x 吸収剤１９の温度Ｔｂが６００℃よりも高くなる。As described above, when the low temperature combustion is being performed, the exhaust gas temperature is higher than when the second combustion is being performed. Therefore, if the required load L is the same, the low temperature combustion is performed. The temperature of the SO _x absorbent when it is in the second position
The temperature becomes higher than the temperature Tc of the SO _x absorbent when the combustion is being performed. Even when low-temperature combustion is performed, the higher the required load L, the larger the amount of heat generated during combustion. Therefore, the higher the required load L, the higher the exhaust gas temperature Ta flowing into the SO _x absorbent 19. On the other hand, a large amount of unburned HC from the engine at the time of low temperature combustion, the temperature Tb of the SO _x absorbent 19 by these unburnt HC, oxidation reaction heat of CO in the SO _x absorbent 19 since CO is exhausted SO _x absorbent 19
The temperature Ta of the exhaust gas flowing into the engine becomes considerably higher than the temperature Ta. At this time, in the first operation region I, in the high load region, SO
_x The temperature Tb of the absorbent 19 becomes higher than 600 ° C.

【００８１】従って本発明による第１の実施例ではＳＯ
_x 吸収剤１９からＳＯ_x を放出すべきときに機関の運転
状態が第１の運転領域Ｉにおいて高負荷側の領域にある
ときには、即ちＳＯ_x 吸収剤１９の温度が６００℃以上
あるときには単に空燃比をリッチにするようにしてい
る。一方、ＳＯ_x 吸収剤１９からＳＯ_x を放出すべきと
きに機関の運転状態が第１の運転領域Ｉにおいて高負荷
側にないとき、又は第２の運転領域IIにあるときには膨
張行程中に追加の燃料を噴射して排気ガスの温度を上昇
させることによりＳＯ_x 吸収剤１９の温度を上昇させる
と共に、ＳＯ_x 吸収剤１９に流入する排気ガスをリッチ
にするようにしている。Therefore, in the first embodiment according to the present invention, SO
_When SO _x is to be released from the _x absorbent 19, when the operating state of the engine is in the high load side region in the first operating region I, that is, when the temperature of the SO _x absorbent 19 is 600 ° C. or higher, it is simply empty. The fuel ratio is made rich. On the other hand, when the operating state of the engine is not on the high load side in the first operating region I when SO _x should be released from the SO _x absorbent 19, or in the second operating region II, it is added during the expansion stroke. By injecting the above fuel to raise the temperature of the exhaust gas, the temperature of the SO _x absorbent 19 is raised and the exhaust gas flowing into the SO _x absorbent 19 is made rich.

【００８２】図１８はＮＯ_x 吸収剤２０からＮＯ_x を放
出すべきときにセットされるＮＯ_x放出フラグの処理ル
ーチンを示しており、このルーチンは一定時間毎の割込
みによって実行される。図１８を参照するとまず初めに
ステップ１００において機関の運転領域が第１の運転領
域Ｉであることを示すフラグＩがセットされているか否
かが判別される。フラグＩがセットされているとき、即
ち機関の運転領域が第１の運転領域Ｉであるときにはス
テップ１０１に進んで図１６（Ａ）に示すマップから単
位時間当りのＮＯ_x 吸収量Ａが算出される。次いでステ
ップ１０２ではＮＯ_x 吸収量ΣＮＯＸにＡが加算され
る。次いでステップ１０３ではＮＯ_x 吸収量ΣＮＯＸが
許容最大値ＭＡＸ１を越えたか否かが判別される。ΣＮ
ＯＸ＞ＭＡＸ１になるとステップ１０４に進んで予め定
められた時間だけＮＯ_x 放出フラグをセットする処理が
行われ、次いでステップ１０５においてΣＮＯＸが零と
される。FIG. 18 shows a processing routine of a NO _x release flag which is set when NO _x should be released from the NO _x absorbent 20, and this routine is executed by interruption at regular time intervals. Referring to FIG. 18, first, at step 100, it is judged if the flag I indicating that the engine operating region is the first operating region I is set or not. When the flag I is set, that is, when the engine operating region is the first operating region I, the routine proceeds to step 101, where the NO _x absorption amount A per unit time is calculated from the map shown in FIG. 16 (A). It Next, at step 102, A is added to the NO _x absorption amount ΣNOX. Next, at step 103, it is judged if the NO _x absorption amount ΣNOX exceeds the allowable maximum value MAX1. ΣN
When OX> MAX1, the routine proceeds to step 104, where the NO _x release flag is set for a predetermined time, and then at step 105 ΣNOX is made zero.

【００８３】一方、ステップ１００においてフラグＩが
リセットされていると判断されたとき、即ち機関の運転
領域が第２の運転領域IIであるときにはステップ１０６
に進んで図１６（Ｂ）に示すマップから単位時間当りの
ＮＯ_x 吸収量Ｂが算出される。次いでステップ１０７で
はＮＯ_x 吸収量ΣＮＯＸにＢが加算される。次いでステ
ップ１０８ではＮＯ_x 吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡ
Ｘ１を越えたか否かが判別される。ΣＮＯＸ＞ＭＡＸ１
になるとステップ１０９に進んで予め定められた時間だ
けＮＯ_x 放出フラグをセットする処理が行われ、次いで
ステップ１１０においてΣＮＯＸが零とされる。On the other hand, when it is determined in step 100 that the flag I has been reset, that is, when the operating region of the engine is the second operating region II, step 106
Then, the NO _x absorption amount B per unit time is calculated from the map shown in FIG. 16 (B). Next, at step 107, B is added to the NO _x absorption amount ΣNOX. Next, at step 108, the NO _x absorption amount ΣNOX is the allowable maximum value MA.
It is determined whether or not X1 has been exceeded. ΣNOX> MAX1
If so, the routine proceeds to step 109, where the processing for setting the NO _x release flag is performed for a predetermined time, and then, at step 110, ΣNOX is made zero.

【００８４】図１９はＳＯ_x 吸収剤１９からＳＯ_x を放
出すべきときにセットされるＳＯ_x放出フラグの処理ル
ーチンを示しており、このルーチンは一定クランク角毎
の割込みによって実行される。図１９を参照するとまず
初めにステップ２００において燃料噴射量Ｑに比例定数
Ｋを乗算した値がＳＯ_x 吸収量ΣＳＯＸとされる。これ
は排気ガス中に含まれるＳＯ_x が燃料噴射量Ｑに比例す
ると考えられるからである。次いでステップ２０１では
ＳＯ_x 吸収量ΣＳＯＸが許容最大値ＭＡＸ２を越えたか
否かが判別される。ΣＳＯＸ＞ＭＡＸ２になるとステッ
プ２０２に進んでＳＯ_x 放出フラグがセットされる。FIG. 19 shows a processing routine of the SO _x release flag which is set when SO _x should be released from the SO _x absorbent 19, and this routine is executed by interruption every constant crank angle. Referring to FIG. 19, first, at step 200, the value obtained by multiplying the fuel injection amount Q by the proportional constant K is set as the SO _x absorption amount ΣSOX. This is because the SO _x contained in the exhaust gas is considered to be proportional to the fuel injection amount Q. Next, at step 201, it is judged if the SO _x absorption amount ΣSOX exceeds the allowable maximum value MAX2. When ΣSOX> MAX2, the routine proceeds to step 202, where the SO _x release flag is set.

【００８５】次に図２０および図２１を参照しつつ第１
実施例における運転制御について説明する。図２０およ
び図２１を参照すると、まず初めにステップ３００にお
いて機関の運転状態が第１の運転領域Ｉであることを示
すフラグＩがセットされているか否かが判別される。フ
ラグＩがセットされているとき、即ち機関の運転状態が
第１の運転領域Ｉであるときにはステップ３０１に進ん
で要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ（Ｎ）よりも大きくなった
か否かが判別される。Ｌ≦Ｘ（Ｎ）のときにはステップ
３０３に進んで低温燃焼が行われる。Next, referring to FIGS. 20 and 21, the first
The operation control in the embodiment will be described. Referring to FIGS. 20 and 21, first, at step 300, it is judged if the flag I indicating that the engine operating state is the first operating region I is set or not. When the flag I is set, that is, when the operating state of the engine is in the first operating region I, the routine proceeds to step 301, where it is judged if the required load L has become larger than the first boundary X (N). To be done. When L ≦ X (N), the routine proceeds to step 303, where low temperature combustion is performed.

【００８６】即ち、ステップ３０３では図１２（Ａ）に
示すマップからスロットル弁１６の目標開度ＳＴが算出
され、スロットル弁１６の開度がこの目標開度ＳＴとさ
れる。次いでステップ３０４では図１２（Ｂ）に示すマ
ップからＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが算出され、
ＥＧＲ制御弁２３の開度がこの目標開度ＳＥとされる。
次いでステップ３０５ではＮＯ_x 放出フラグがセットさ
れているか否かが判別される。ＮＯ_x 放出フラグがセッ
トされていないときにはステップ３０６に進んでＳＯ_x
放出フラグがセットされているか否かが判別される。Ｓ
Ｏ_x 放出フラグがセットされていないときにはステップ
３０８に進んで図１１に示される空燃比となるように燃
料噴射が行われる。このときリーン空燃比のもとで低温
燃焼が行われる。That is, at step 303, the target opening degree ST of the throttle valve 16 is calculated from the map shown in FIG. 12 (A), and the opening degree of the throttle valve 16 is made this target opening degree ST. Next, at step 304, the target opening degree SE of the EGR control valve 23 is calculated from the map shown in FIG.
The opening degree of the EGR control valve 23 is set to this target opening degree SE.
Next, at step 305, it is judged if the NO _x releasing flag is set. When the NO _x release flag is not set, the routine proceeds to step 306, where the SO _x
It is determined whether or not the release flag is set. S
When the O _x release flag is not set, the routine proceeds to step 308, where fuel injection is performed so that the air-fuel ratio shown in FIG. 11 is obtained. At this time, low temperature combustion is performed under a lean air-fuel ratio.

【００８７】一方、ステップ３０５においてＮＯ_x 放出
フラグがセットされていると判別されたときにはステッ
プ３０７に進んで燃焼室５内における平均空燃比をリッ
チにする噴射制御が行われる。このときＮＯ_x 吸収剤２
０からＮＯ_x が放出される。これに対し、ステップ３０
６においてＳＯ_x 放出フラグがセットされていると判別
されたときにはステップ３１７に進んで機関の運転状態
が第１の運転領域Ｉの高負荷側の領域であるか否か、即
ちＳＯ_x 吸収剤１９の温度が６００℃以上の高温領域か
否かが判別される。機関の運転状態が高温領域であると
きにはステップ３１８に進んで燃焼室５内における平均
空燃比がリッチとなるように燃料噴射が行われる。この
ときＳＯ_x の放出作用が開始される。On the other hand, when it is judged at step 305 that the NO _x releasing flag is set, the routine proceeds to step 307, where the injection control for making the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 rich is performed. At this time, NO _x absorbent 2
NO _x is released from 0. On the other hand, step 30
When it is determined in 6 that the SO _x release flag is set, the routine proceeds to step 317, where it is determined whether or not the operating state of the engine is the high load side region of the first operating region I, that is, the SO _x absorbent 19 It is determined whether or not the temperature is in a high temperature region of 600 ° C. or higher. When the operating state of the engine is in the high temperature region, the routine proceeds to step 318, where fuel injection is performed so that the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 becomes rich. At this time, the SO _x releasing action is started.

【００８８】次いでステップ３１９ではΣＳＯＸから一
定値ａが減算され、ステップ３２４に進む。ステップ３
２４ではΣＳＯＸが負になったか否かが判別される。Σ
ＳＯＸ＜０になったときにはステップ３２５に進んでΣ
ＳＯＸおよびΣＮＯＸが共に零とされ、次いでステップ
３２６においてＳＯ_x 放出フラグがリセットされる。ス
テップ３１７において機関の運転状態が高温領域でない
と判別されたときにはステップ３２０に進んで膨張行程
中に多量の追加燃料が噴射される。その結果、排気ガス
温が上昇するためにＳＯ_x 吸収剤１９の温度が上昇し、
またこのときＳＯ_x 吸収剤１９に流入する排気ガスの空
燃比がリッチとなるためにＳＯ_x 吸収剤１９からＳＯ_x
が放出されることになる。次いでステップ３２１ではΣ
ＳＯＸから一定値Ｃが減算され、ステップ３２４に進
む。Next, at step 319, the constant value a is subtracted from ΣSOX, and the routine proceeds to step 324. Step 3
At 24, it is judged if ΣSOX becomes negative. Σ
When SOX <0, the routine proceeds to step 325, where Σ
Both SOX and ΣNOX are made zero, and then in step 326, the SO _x release flag is reset. When it is determined in step 317 that the operating state of the engine is not in the high temperature region, the routine proceeds to step 320, where a large amount of additional fuel is injected during the expansion stroke. As a result, the temperature of the SO _x absorbent 19 rises because the exhaust gas temperature rises,
The SO _x from SO _x absorbent 19 to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SO _x absorbent 19 at this time becomes rich
Will be released. Next, at step 321, Σ
The constant value C is subtracted from SOX, and the routine proceeds to step 324.

【００８９】一方、ステップ３０１においてＬ＞Ｘ
（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ３０２に
進んでフラグＩがリセットされ、次いでステップ３１１
に進んで第２の燃焼が行われる。即ち、ステップ３１１
では図１４（Ａ）に示すマップからスロットル弁１６の
目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１６の開度がこ
の目標開度ＳＴとされる。次いでステップ３１２では図
１４（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁２３の目標開
度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁２３の開度がこの目標
開度ＳＥとされる。次いでステップ３１３ではＮＯ_x 放
出フラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯ
_x 放出フラグがセットされていないときにはステップ３
１４に進んでＳＯ_x 放出フラグがセットされているか否
かが判別される。ＳＯ_x 放出フラグがセットされていな
いときにはステップ３１６に進んで図１３に示される空
燃比となるように燃料噴射が行われる。このときリーン
空燃比のもとで第２の燃焼が行われる。On the other hand, in step 301, L> X
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 302, where the flag I is reset, and then step 311
Then, the second combustion is performed. That is, step 311
Then, the target opening degree ST of the throttle valve 16 is calculated from the map shown in FIG. 14 (A), and the opening degree of the throttle valve 16 is set to this target opening degree ST. Next, at step 312, the target opening degree SE of the EGR control valve 23 is calculated from the map shown in FIG. 14 (B), and the opening degree of the EGR control valve 23 is made this target opening degree SE. Next, at step 313, it is judged if the NO _x releasing flag is set. NO
Step 3 if the _x emission flag is not set
In step 14, it is judged if the SO _x release flag is set. When the SO _x release flag is not set, the routine proceeds to step 316, where fuel injection is performed so that the air-fuel ratio shown in FIG. 13 is obtained. At this time, the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio.

【００９０】一方、ステップ３１３においてＮＯ_x 放出
フラグがセットされていると判別されたときにはステッ
プ３１５に進んでＮＯ_x 吸収剤２０に流入する排気ガス
の空燃比がリッチとなるように追加の燃料が膨張行程の
後半又は排気行程中に噴射される。このときＮＯ_x 吸収
剤２０からＮＯ_x が放出される。これに対し、ステップ
３１４においてＳＯ_x 放出フラグがセットされていると
判別されたときにはステップ３２２に進んで膨張行程中
に多量の追加燃料が噴射される。その結果、排気ガス温
が上昇するためにＳＯ_x 吸収剤１９の温度が上昇し、ま
たこのときＳＯ_x 吸収剤１９に流入する排気ガスの空燃
比がリッチとなるためにＳＯ_x 吸収剤１９からＳＯ_x が
放出される。次いでステップ３２３ではΣＳＯＸから一
定値ｂが減算され、ステップ３２４に進む。On the other hand, when it is judged at step 313 that the NO _x releasing flag is set, the routine proceeds to step 315, where additional fuel is added so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO _x absorbent 20 becomes rich. It is injected in the latter half of the expansion stroke or during the exhaust stroke. In this case NO _x is released from the NO _x absorbent 20. On the other hand, if it is determined at step 314 that the SO _x release flag is set, then the routine proceeds to step 322, where a large amount of additional fuel is injected during the expansion stroke. As a result, the SO _x absorbent 19 to rise the temperature of the SO _x absorbent 19, also the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SO _x absorbent 19 at this time becomes rich because the exhaust gas temperature rises SO _x is released. Next, at step 323, the constant value b is subtracted from ΣSOX, and the routine proceeds to step 324.

【００９１】フラグＩがリセットされるとステップ３０
０からステップ３０９に進んで要求負荷Ｌが第２の境界
Ｙ（Ｎ）よりも低くなったか否かが判別される。Ｌ≧Ｙ
（Ｎ）のときにはステップ３１１に進み、リーン空燃比
のもとで第２の燃焼が行われる。一方、ステップ３０９
においてＬ＜Ｙ（Ｎ）になったと判別されたときにはス
テップ３１０に進んでフラグＩがセットされる。次いで
ステップ３０３に進んで低温燃焼が行われる。When the flag I is reset, step 30
The routine proceeds from 0 to step 309, where it is judged if the required load L has become lower than the second boundary Y (N). L ≧ Y
When (N), the routine proceeds to step 311, where the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio. On the other hand, step 309
When it is determined that L <Y (N), the process proceeds to step 310 and the flag I is set. Next, at step 303, low temperature combustion is performed.

【００９２】図２２に第２実施例を示す。この第２実施
例ではＳＯ_x 吸収剤１９上流の排気通路内に酸化触媒又
は三元触媒からなる酸化機能を有する触媒５０が配置さ
れており、低温燃焼が行われたときに燃焼室５から排出
される未燃炭化水素は主にこの触媒５０において酸化せ
しめられる。図２３に第３実施例を示す。この実施例で
はＮＯ_x 吸収剤２０上流の排気通路内に電気的に発熱せ
しめられる金属製のハニカム構造体５１が配置される。
このハニカム構造体５１は図２４に示されるように筒状
の外側ケーシング５２と、中心電極５３とを具備し、中
心電極５３の周りには金属製平板状薄板５４と金属製波
形状薄板５５とが交互に重なるように巻設されている。
これら平板状薄板５４および波形状薄板５５上にはＳＯ
_x 吸収剤が担持されている。FIG. 22 shows the second embodiment. In the second embodiment, a catalyst 50 having an oxidizing function composed of an oxidation catalyst or a three-way catalyst is arranged in the exhaust passage upstream of the SO _x absorbent 19 and is discharged from the combustion chamber 5 when low temperature combustion is performed. The unburned hydrocarbons thus produced are mainly oxidized in this catalyst 50. FIG. 23 shows a third embodiment. In this embodiment, a metallic honeycomb structure 51 that is electrically heated is arranged in the exhaust passage upstream of the NO _x absorbent 20.
As shown in FIG. 24, this honeycomb structure 51 includes a tubular outer casing 52 and a center electrode 53, and a flat metal plate 54 and a corrugated metal plate 55 are provided around the center electrode 53. Are wound so that they overlap with each other.
On the flat thin plate 54 and the corrugated thin plate 55, S 2 O
_x Absorbent is loaded.

【００９３】ＳＯ_x 吸収剤を加熱すべきときには中心電
極５３と外側ケーシング５２間に電圧が印加される。中
心電極５３と外側ケーシング５２間に電圧が印加される
と平板状薄板５４と波形状薄板５５の接触部を通って電
流が流れ、このとき平板状薄板５４と波形状薄板５５の
各接触部が発熱する。その結果、平板状薄板５４および
波形状薄板５５が温度上昇し、斯くしてＳＯ_x 吸収剤が
加熱せしめられる。従って平板状薄板５４と波形状薄板
５５は電気ヒータを構成していることがわかる。When the SO _x absorbent should be heated, a voltage is applied between the center electrode 53 and the outer casing 52. When a voltage is applied between the center electrode 53 and the outer casing 52, a current flows through the contact portion between the flat thin plate 54 and the corrugated thin plate 55, and at this time, the respective contact portions of the flat thin plate 54 and the corrugated thin plate 55 are Fever. As a result, the temperature of the flat thin plate 54 and the corrugated thin plate 55 rises, so that the SO _x absorbent is heated. Therefore, it can be seen that the flat thin plate 54 and the corrugated thin plate 55 form an electric heater.

【００９４】この実施例ではＳＯ_x 吸収剤からＳＯ_x を
放出すべきときにＳＯ_x 吸収剤の温度が低い場合にはハ
ニカム構造体５１の電気ヒータに電力を供給してＳＯ_x
吸収剤の温度を上昇させ、ハニカム構造体５１に流入す
る排気ガスの空燃比がリッチとされる。一方、ＳＯ_x 吸
収剤からＳＯ_x を放出すべくハニカム構造体５１に流入
する排気ガスの空燃比をリッチにしたときにハニカム構
造体５１から流出する排気ガス中に多量の酸素が含まれ
ているとＳＯ_x 吸収剤から放出されたＳＯ_x 、即ちＳＯ
₂ が排気ガス中に含まれる酸素と結合してＳＯ₃ とな
る。ところがこのＳＯ₃ は排気ガスの空燃比がリッチの
ときにＮＯ_x 吸収剤２０に吸着しやすく、ＮＯ_x 吸収剤
２０に吸着したＳＯ₃ は排気ガスの空燃比がリーンにな
ったときにＮＯ_x 吸収剤２０内に吸収されることにな
る。このようにＳＯ_x がＮＯ_x 吸収剤２０内に吸収され
ないようにするためにはＳＯ_x 吸収剤からＳＯ_x を放出
すべきときにハニカム構造体５１から流出する排気ガス
中の酸素濃度を低下させる必要がある。In this embodiment, SO_xAbsorbent from SO_xTo
SO when it should be released_xIf the temperature of the absorbent is low,
The electric heater of the nicam structure 51 is supplied with electric power to perform SO._x
Increase the temperature of the absorbent and flow into the honeycomb structure 51.
The exhaust gas has a rich air-fuel ratio. On the other hand, SO_xSucking
Sourcing agent to SO_xFlows into the honeycomb structure 51 to release the
When the air-fuel ratio of exhaust gas is
The exhaust gas flowing out of the structure 51 contains a large amount of oxygen.
And SO_xSO released from absorbent_x, SO
₂Is combined with oxygen contained in the exhaust gas and SO₃Tona
It However, this SO₃The exhaust gas air-fuel ratio is rich
Sometimes NO_xEasy to adsorb to the absorbent 20, NO_xAbsorbent
SO adsorbed on 20₃Exhaust gas air-fuel ratio becomes lean
NO when_xIt will be absorbed in the absorbent 20.
It SO like this_xIs NO_xAbsorbed in the absorbent 20
SO to avoid_xAbsorbent from SO_xEmit
Exhaust gas flowing out of the honeycomb structure 51 when it should be
It is necessary to reduce the oxygen concentration in the inside.

【００９５】そこで第４実施例ではＳＯ_x 吸収剤からＳ
Ｏ_x を放出すべきときにはまず初めにハニカム構造体２
１、即ちＳＯ_x 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比を理
論空燃比又はわずかばかりリッチにしてハニカム構造体
２１内に残存する酸素を消費させる。次いで酸素濃度検
出器２１ｂにより検出された酸素濃度が予め定められた
濃度以下になったときにハニカム構造体２１の電気ヒー
タに電気を供給してＳＯ_x 吸収剤の温度を上昇させ、ハ
ニカム構造体２１に流入する排気ガスの空燃比をリッチ
にしてＳＯ_x 吸収剤からＳＯ_x を放出させるようにして
いる。Therefore, in the fourth embodiment, the SO _x absorbent is changed to S.
To when releasing the O _x is First honeycomb structure 2
1, that is, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SO _x absorbent is made stoichiometric or slightly rich to consume oxygen remaining in the honeycomb structure 21. Next, when the oxygen concentration detected by the oxygen concentration detector 21b becomes equal to or lower than a predetermined concentration, electricity is supplied to the electric heater of the honeycomb structure 21 to raise the temperature of the SO _x absorbent, The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into 21 is made rich so that SO _x is released from the SO _x absorbent.

【００９６】次に図２５および図２６を参照しつつ第４
実施例における運転制御について説明する。図２５およ
び図２６を参照すると、まず初めにステップ４００にお
いて機関の運転状態が第１の運転領域Ｉであることを示
すフラグＩがセットされているか否かが判別される。フ
ラグＩがセットされているとき、即ち機関の運転状態が
第１の運転領域Ｉであるときにはステップ４０１に進ん
で要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ（Ｎ）よりも大きくなった
か否かが判別される。Ｌ≦Ｘ（Ｎ）のときにはステップ
４０３に進んで低温燃焼が行われる。Next, referring to FIG. 25 and FIG.
The operation control in the embodiment will be described. Referring to FIGS. 25 and 26, first, at step 400, it is judged if the flag I indicating that the engine operating condition is the first operating region I is set or not. When the flag I is set, that is, when the operating state of the engine is in the first operating region I, the routine proceeds to step 401, where it is determined whether the required load L has become larger than the first boundary X (N). To be done. When L ≦ X (N), the routine proceeds to step 403, where low temperature combustion is performed.

【００９７】即ち、ステップ４０３では図１２（Ａ）に
示すマップからスロットル弁１６の目標開度ＳＴが算出
され、スロットル弁１６の開度がこの目標開度ＳＴとさ
れる。次いでステップ４０４では図１２（Ｂ）に示すマ
ップからＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが算出され、
ＥＧＲ制御弁２３の開度がこの目標開度ＳＥとされる。
次いでステップ４０５ではＮＯ_x 放出フラグがセットさ
れているか否かが判別される。ＮＯ_x 放出フラグがセッ
トされていないときにはステップ４０６に進んでＳＯ_x
放出フラグがセットされているか否かが判別される。Ｓ
Ｏ_x 放出フラグがセットされていないときにはステップ
４０８に進んで図１１に示される空燃比となるように燃
料噴射が行われる。このときリーン空燃比のもとで低温
燃焼が行われる。That is, at step 403, the target opening degree ST of the throttle valve 16 is calculated from the map shown in FIG. 12A, and the opening degree of the throttle valve 16 is made this target opening degree ST. Next, at step 404, the target opening degree SE of the EGR control valve 23 is calculated from the map shown in FIG.
The opening degree of the EGR control valve 23 is set to this target opening degree SE.
Next, at step 405, it is judged if the NO _x releasing flag is set. When the NO _x release flag is not set, the routine proceeds to step 406, where the SO _x
It is determined whether or not the release flag is set. S
When the O _x release flag is not set, the routine proceeds to step 408, where fuel injection is performed so that the air-fuel ratio shown in FIG. 11 is obtained. At this time, low temperature combustion is performed under a lean air-fuel ratio.

【００９８】一方、ステップ４０５においてＮＯ_x 放出
フラグがセットされていると判別されたときにはステッ
プ４０７に進んで燃焼室５内における平均空燃比をリッ
チにする噴射制御が行われる。このときＮＯ_x 吸収剤２
０からＮＯ_x が放出される。これに対し、ステップ４０
６においてＳＯ_x 放出フラグがセットされていると判別
されたときにはステップ４０９に進んで機関の運転状態
が第１の運転領域Ｉの高負荷側の領域であるか否か、即
ちＳＯ_x 吸収剤の温度が６００℃以上の高温領域か否か
が判別される。機関の運転状態が高温領域であるときに
はステップ４０８に進み、リーン空燃比のもとで低温燃
焼が行われる。即ち、このときにはハニカム構造体５１
から流出する排気ガス中に多量の酸素が含まれている可
能性があり、このとき排気ガスの空燃比をリッチにする
と多量のＳＯ₃ が生成される危険性があるのでこのとき
にはＳＯ_x の放出作用を行わないようにしている。On the other hand, when it is judged at step 405 that the NO _x releasing flag is set, the routine proceeds to step 407, where the injection control for making the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 rich is performed. At this time, NO _x absorbent 2
NO _x is released from 0. On the other hand, step 40
If it is determined in 6 that the SO _x release flag is set, the routine proceeds to step 409, where it is determined whether the operating state of the engine is in the high load side region of the first operating region I, that is, when the SO _x absorbent It is determined whether or not the temperature is in the high temperature region of 600 ° C. or higher. When the operating state of the engine is in the high temperature region, the routine proceeds to step 408, where low temperature combustion is performed under a lean air-fuel ratio. That is, at this time, the honeycomb structure 51
May contain a large amount of oxygen in the exhaust gas flowing out of the release of this time the SO _x because this time there is a risk that a large amount of SO ₃ is generated when the air-fuel ratio of the exhaust gas rich I try not to act.

【００９９】一方、ステップ４０９において機関の運転
状態が高温領域ではないと判別されたときにはステップ
４１８に進んで酸素濃度検出器２１ｂの出力信号に基づ
きハニカム構造体５１から流出する排気ガス中の酸素濃
度が予め定められた濃度Ｃｏよりも低くなったか否かが
判別される。ハニカム構造体５１から流出する排気ガス
中の酸素濃度が予め定められた濃度Ｃｏよりも高いとき
にはステップ４２２に進んで燃焼室５内における空燃比
が理論空燃比又はわずかばかりリッチとなるように燃料
噴射が行われる。このときハニカム構造体２１内に残存
する酸素が消費される。On the other hand, when it is judged at step 409 that the operating condition of the engine is not in the high temperature region, the routine proceeds to step 418, where the oxygen concentration in the exhaust gas flowing out from the honeycomb structure 51 is outputted based on the output signal of the oxygen concentration detector 21b. Is determined to be lower than a predetermined concentration Co. When the oxygen concentration in the exhaust gas flowing out from the honeycomb structure 51 is higher than the predetermined concentration Co, the routine proceeds to step 422, where fuel injection is performed so that the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 becomes the stoichiometric air-fuel ratio or slightly rich. Is done. At this time, oxygen remaining in the honeycomb structure 21 is consumed.

【０１００】次いでステップ４１８においてハニカム構
造体５１から流出する排気ガス中の酸素濃度が予め定め
られた濃度Ｃｏよりも低くなったと判別されたときはス
テップ４１９に進んでハニカム構造体５１の電気ヒータ
がオンとされ、それによってＮＯ_x 吸収剤の温度が上昇
せしめられる。次いでステップ４２０に進んで燃焼室５
内における平均空燃比がリッチとなるように燃料噴射が
行われる。このときＳＯ_x の放出作用が開始される。Next, at step 418, when it is judged that the oxygen concentration in the exhaust gas flowing out from the honeycomb structure 51 becomes lower than the predetermined concentration Co, the routine proceeds to step 419, where the electric heater of the honeycomb structure 51 is turned on. It is turned on, whereby the temperature of the NO _x absorbent is raised. Next, in step 420, the combustion chamber 5
Fuel injection is performed so that the average air-fuel ratio becomes rich. At this time, the SO _x releasing action is started.

【０１０１】次いでステップ４２１ではΣＳＯＸから一
定値ｄが減算され、ステップ４２８に進む。ステップ４
２８ではΣＳＯＸが負になったか否かが判別される。Σ
ＳＯＸ＜０になったときにはステップ４２９に進んでΣ
ＳＯＸおよびΣＮＯＸが共に零とされ、次いでステップ
４３０においてＳＯ_x 放出フラグがリセットされる。次
いでステップ４３１においてハニカム構造体５１の電気
ヒータがオフとされる。Next, at step 421, the constant value d is subtracted from ΣSOX, and the routine proceeds to step 428. Step 4
At 28, it is judged if ΣSOX becomes negative. Σ
When SOX <0, the routine proceeds to step 429, where Σ
Both SOX and ΣNOX are made zero, and then in step 430, the SO _x release flag is reset. Next, at step 431, the electric heater of the honeycomb structure 51 is turned off.

【０１０２】一方、ステップ４０１においてＬ＞Ｘ
（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ４０２に
進んでフラグＩがリセットされ、次いでステップ４１２
に進んで第２の燃焼が行われる。即ち、ステップ４１２
では図１４（Ａ）に示すマップからスロットル弁１６の
目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁１６の開度がこ
の目標開度ＳＴとされる。次いでステップ４１３では図
１４（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁２３の目標開
度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁２３の開度がこの目標
開度ＳＥとされる。次いでステップ４１４ではＮＯ_x 放
出フラグがセットされているか否かが判別される。ＮＯ
_x 放出フラグがセットされていないときにはステップ４
１５に進んでＳＯ_x 放出フラグがセットされているか否
かが判別される。ＳＯ_x 放出フラグがセットされていな
いときにはステップ４１７に進んで図１３に示される空
燃比となるように燃料噴射が行われる。このときリーン
空燃比のもとで第２の燃焼が行われる。On the other hand, in step 401, L> X
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 402, where the flag I is reset, and then step 412.
Then, the second combustion is performed. That is, step 412
Then, the target opening degree ST of the throttle valve 16 is calculated from the map shown in FIG. 14 (A), and the opening degree of the throttle valve 16 is set to this target opening degree ST. Next, at step 413, the target opening degree SE of the EGR control valve 23 is calculated from the map shown in FIG. 14 (B), and the opening degree of the EGR control valve 23 is made this target opening degree SE. Next, at step 414, it is judged if the NO _x releasing flag is set. NO
Step 4 when the _x emission flag is not set
In step 15, it is determined whether the SO _x release flag is set. When the SO _x release flag is not set, the routine proceeds to step 417, where fuel injection is performed so that the air-fuel ratio shown in FIG. 13 is obtained. At this time, the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio.

【０１０３】一方、ステップ４１４においてＮＯ_x 放出
フラグがセットされていると判別されたときにはステッ
プ４１６に進んでＮＯ_x 吸収剤２０に流入する排気ガス
の空燃比がリッチとなるように追加の燃料が膨張行程の
後半又は排気行程中に噴射される。このときＮＯ_x 吸収
剤２０からＮＯ_x が放出される。これに対し、ステップ
４１５においてＳＯ_x 放出フラグがセットされていると
判別されたときにはステップ４２３に進んで酸素濃度検
出器２１ｂの出力信号に基づきハニカム構造体５１から
流出する排気ガス中の酸素濃度が予め定められた濃度Ｃ
ｏよりも低くなったか否かが判別される。ハニカム構造
体５１から流出する排気ガス中の酸素濃度が予め定めら
れた濃度Ｃｏよりも高いときにはステップ４２７に進
み、ハニカム構造体５１に流入する排気ガスの空燃比が
理論空燃比又はわずかばかりリッチとなるように膨張行
程の後半又は排気行程中に燃料噴射が行われる。このと
きハニカム構造体２１内に残存する酸素が消費される。On the other hand, when it is judged at step 414 that the NO _x releasing flag is set, the routine proceeds to step 416, where additional fuel is added so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO _x absorbent 20 becomes rich. It is injected in the latter half of the expansion stroke or during the exhaust stroke. In this case NO _x is released from the NO _x absorbent 20. On the other hand, when it is determined in step 415 that the SO _x release flag is set, the routine proceeds to step 423, where the oxygen concentration in the exhaust gas flowing out of the honeycomb structure 51 is determined based on the output signal of the oxygen concentration detector 21b. Predetermined concentration C
It is determined whether or not it has become lower than o. When the oxygen concentration in the exhaust gas flowing out from the honeycomb structure 51 is higher than the predetermined concentration Co, the routine proceeds to step 427, where the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the honeycomb structure 51 is the stoichiometric air-fuel ratio or slightly rich. So that fuel injection is performed in the latter half of the expansion stroke or during the exhaust stroke. At this time, oxygen remaining in the honeycomb structure 21 is consumed.

【０１０４】次いでステップ４２３においてハニカム構
造体５１から流出する排気ガス中の酸素濃度が予め定め
られた濃度Ｃｏよりも低くなったと判別されたときはス
テップ４２４に進んでハニカム構造体５１の電気ヒータ
がオンとされ、それによってＮＯ_x 吸収剤の温度が上昇
せしめられる。次いでステップ４２５ではハニカム構造
体５１に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるよう
に膨張行程の後半又は排気行程中に燃料噴射が行われ
る。このときＳＯ_x の放出作用が開始される。次いでス
テップ４２６ではΣＳＯＸから一定値ｅが減算され、ス
テップ４２８に進む。Next, at step 423, when it is judged that the oxygen concentration in the exhaust gas flowing out from the honeycomb structure 51 becomes lower than the predetermined concentration Co, the routine proceeds to step 424, where the electric heater of the honeycomb structure 51 is turned on. It is turned on, whereby the temperature of the NO _x absorbent is raised. Next, at step 425, fuel injection is performed in the latter half of the expansion stroke or during the exhaust stroke so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the honeycomb structure 51 becomes rich. At this time, the SO _x releasing action is started. Next, at step 426, the constant value e is subtracted from ΣSOX, and the routine proceeds to step 428.

【０１０５】フラグＩがリセットされるとステップ４０
０からステップ４１０に進んで要求負荷Ｌが第２の境界
Ｙ（Ｎ）よりも低くなったか否かが判別される。Ｌ≧Ｙ
（Ｎ）のときにはステップ４１２に進み、リーン空燃比
のもとで第２の燃焼が行われる。一方、ステップ４１０
においてＬ＜Ｙ（Ｎ）になったと判別されたときにはス
テップ４１１に進んでフラグＩがセットされる。次いで
ステップ４０３に進んで低温燃焼が行われる。When the flag I is reset, step 40
The routine proceeds from 0 to step 410, where it is judged if the required load L has become lower than the second boundary Y (N). L ≧ Y
When (N), the routine proceeds to step 412, where the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio. On the other hand, step 410
When it is determined that L <Y (N), the process proceeds to step 411 and the flag I is set. Next, at step 403, low temperature combustion is performed.

【０１０６】図２７に第５実施例を示す。この実施例で
はＮＯ_x 吸収剤２０上流の排気通路内に排気ガス中に含
まれるパティキュレートを捕集するためのパティキュレ
ートフィルタ５２が配置されている。パティキュレート
フィルタ５２は種々の型式のものが知られているが代表
的な例を挙げるとハニカム構造の多孔質セラミックから
なる。更にこの実施例ではＳＯ_x 吸収剤がパティキュレ
ートフィルタ５２上に担持されている。FIG. 27 shows the fifth embodiment. In this embodiment, a particulate filter 52 for collecting particulates contained in the exhaust gas is arranged in the exhaust passage upstream of the NO _x absorbent 20. Although various types of particulate filters 52 are known, a typical example is a porous ceramic having a honeycomb structure. Further, in this embodiment, the S O _x absorbent is carried on the particulate filter 52.

【０１０７】前述したように機関の運転状態が第１の運
転領域Ｉにあって低温燃焼が行われているときには煤は
ほとんど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体
又はその前の状態の形でもって燃焼室５から排出され
る。ところが上述した如くＳＯ _x 吸収剤およびＮＯ_x 吸
収剤２０は酸化触媒の機能も果しており、従ってこのと
き燃焼室５か排出された未燃炭化水素はＳＯ_x 吸収剤お
よびＮＯ_x 吸収剤２０により良好に酸化せしめられるこ
とになる。As described above, the operating condition of the engine is the first
Soot is generated when low temperature combustion is performed in the turning region I.
Rarely generated, instead unburned hydrocarbon soot precursor
Or discharged from the combustion chamber 5 in the form of the previous state
It However, as mentioned above, SO _xAbsorbent and NO_xSucking
The scavenger 20 also functions as an oxidation catalyst.
The unburned hydrocarbons discharged from the combustion chamber 5 are SO_xAbsorbent
And NO_xCan be oxidised well by the absorbent 20
Becomes

【０１０８】一方、排気ガス中に含まれる煤もパティキ
ュレートであり、従って排気ガス中に含まれる煤も他の
パティキュレートと同様にパティキュレートフィルタ５
２により捕集される。図１０に示されるように本発明に
よる実施例では第１の燃焼から第２の燃焼に切換えられ
たときにスロットル弁１６がステップ状に開弁せしめら
れ、それによってＥＧＲ率が煤の発生量のピークとなる
領域（図５）を飛び越えるようにしている。しかしなが
ら実際にはこのときＥＧＲ率は瞬時的に煤の発生量がピ
ークとなるＥＧＲ率となり、従って燃焼室５内では一時
的に多量の煤が発生することになる。しかしながら本発
明ではこのように多量の煤が発生したとしてもこの煤は
パティキュレートフィルタ５２により捕集され、斯くし
て煤が大気中に放出されることはない。On the other hand, the soot contained in the exhaust gas is also a particulate, so the soot contained in the exhaust gas is the same as the other particulates, and the particulate filter 5 is used.
Collected by 2. As shown in FIG. 10, in the embodiment according to the present invention, when the first combustion is switched to the second combustion, the throttle valve 16 is opened stepwise, whereby the EGR rate is changed to the soot generation amount. It is designed to jump over the peak region (Fig. 5). However, in reality, at this time, the EGR rate instantaneously becomes the EGR rate at which the amount of soot generated peaks, so that a large amount of soot is temporarily generated in the combustion chamber 5. However, in the present invention, even if such a large amount of soot is generated, this soot is collected by the particulate filter 52, and thus the soot is not released into the atmosphere.

【０１０９】パティキュレートフィルタ５２により捕集
された煤はパティキュレートフィルタ５２に流入する排
気ガスが一定温度を越えると過剰酸素の存在下で燃焼を
開始する。煤が燃焼を開始する温度はパティキュレート
フィルタ５２上に担持されている触媒により異なり、低
い場合で４００℃程度、高い場合で５００℃から６００
℃程度である。従って排気ガス温がこれらの温度よりも
高くなればパティキュレートフィルタ５２上に捕集され
た煤およびその他のパティキュレートは自然に燃焼を開
始することになる。The soot collected by the particulate filter 52 starts burning in the presence of excess oxygen when the exhaust gas flowing into the particulate filter 52 exceeds a certain temperature. The temperature at which the soot starts burning varies depending on the catalyst carried on the particulate filter 52, and is about 400 ° C. when it is low and 500 ° C. to 600 ° C. when it is high.
It is about ℃. Therefore, if the exhaust gas temperature becomes higher than these temperatures, the soot and other particulates collected on the particulate filter 52 will spontaneously start combustion.

【０１１０】ところで低温燃焼が行われているときには
排気ガス温が高くなるためにパティキュレートフィルタ
５２の温度がかなり高くなり、しかもリーン空燃比のも
とで低温燃焼が行われるので排気ガス中には過剰の酸素
が存在する。従ってパティキュレートフィルタ５２によ
り捕集された煤およびその他のパティキュレートは低温
燃焼が行われる間に自然に燃焼せしめられることにな
る。By the way, when the low temperature combustion is being performed, the temperature of the exhaust gas is high, so that the temperature of the particulate filter 52 is considerably high. Further, since the low temperature combustion is performed under the lean air-fuel ratio, the exhaust gas is not contained. Excess oxygen is present. Therefore, the soot and other particulates collected by the particulate filter 52 are naturally burned during the low temperature combustion.

【０１１１】なお、この実施例では図２０および図２１
に示す運転制御ルーチンを用いてＮＯ_x およびＳＯ_x の
放出制御が行われる。図２８および図２９に図２７に示
す第５実施例の変形例を示す。図２８に示す変形例では
パティキュレートフィルタ５３がＳＯ_x 吸収剤１９上流
の排気通路内に配置されており、図２９に示す変形例で
はＳＯ_x 吸収剤１９とＮＯ_x 吸収剤２０間の排気通路内
にパティキュレートフィルタ５３が配置されている。な
お、これらの変形例においてはパティキュレートフィル
タ５３上にＳＯ_x 吸収剤は担持されていない。In this embodiment, FIG. 20 and FIG.
Release control of NO _x and SO _x is performed using the operation control routine shown in. 28 and 29 show a modification of the fifth embodiment shown in FIG. Particulate filter 53 in the modification shown in FIG. 28 are arranged in the SO _x absorbent 19 upstream of the exhaust passage, the exhaust passage between the SO _x absorbent 19 and _the NO _x absorbent 20 in the modification shown in FIG. 29 A particulate filter 53 is arranged inside. Note that in these modified examples, the SO _x absorbent is not carried on the particulate filter 53.

【０１１２】[0112]

【発明の効果】機関の全運転領域に亘って煤の発生を抑
制しつつＮＯ_x が大気に放出されるのを阻止することが
できる。EFFECTS OF THE INVENTION It is possible to suppress the release of NO _x into the atmosphere while suppressing the generation of soot over the entire operating region of the engine.

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

【図１】圧縮着火式内燃機関の全体図である。FIG. 1 is an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.

【図２】スモークおよびＮＯ_x の発生量等を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing amounts of smoke and NO _x generated, and the like.

【図３】燃焼圧を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a combustion pressure.

【図４】燃料分子を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a fuel molecule.

【図５】スモークの発生量とＥＧＲ率との関係を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a smoke generation amount and an EGR rate.

【図６】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an injected fuel amount and a mixed gas amount.

【図７】燃焼室内における平均ガス温Ｔｇと、燃料およ
びその周囲のガス温Ｔｆの変化を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing changes in the average gas temperature Tg in the combustion chamber and the gas temperature Tf of the fuel and its surroundings.

【図８】第１の運転領域Ｉおよび第２の運転領域IIを示
す図である。FIG. 8 is a diagram showing a first operating region I and a second operating region II.

【図９】空燃比センサの出力を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an output of an air-fuel ratio sensor.

【図１０】スロットル弁の開度等を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the opening of a throttle valve and the like.

【図１１】第１の運転領域Ｉにおける空燃比を示す図で
ある。11 is a diagram showing an air-fuel ratio in a first operating region I. FIG.

【図１２】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。FIG. 12 is a diagram showing a map of a target opening degree of a throttle valve or the like.

【図１３】第２の燃焼における空燃比を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an air-fuel ratio in the second combustion.

【図１４】スロットル弁等の目標開度を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a target opening of a throttle valve or the like.

【図１５】ＮＯ_x の吸放出作用を説明するための図であ
る。FIG. 15 is a diagram for explaining the action of absorbing and releasing NO _x .

【図１６】単位時間当りのＮＯ_x 吸収量のマップを示す
図である。FIG. 16 is a diagram showing a map of the amount of NO _x absorbed per unit time.

【図１７】触媒への流入排気ガス温Ｔａおよび触媒床温
度Ｔｂ，Ｔｃを示す図である。FIG. 17 is a diagram showing an exhaust gas temperature Ta flowing into the catalyst and catalyst bed temperatures Tb and Tc.

【図１８】ＮＯ_x 放出フラグを処理するためのフローチ
ャートである。FIG. 18 is a flowchart for processing a NO _x release flag.

【図１９】ＳＯ_x 放出フラグを処理するためのフローチ
ャートである。FIG. 19 is a flowchart for processing an SO _x release flag.

【図２０】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。FIG. 20 is a flowchart for controlling the operation of the engine.

【図２１】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。FIG. 21 is a flowchart for controlling the operation of the engine.

【図２２】圧縮着火式内燃機関の別の実施例を示す全体
図である。FIG. 22 is an overall view showing another embodiment of the compression ignition type internal combustion engine.

【図２３】圧縮着火式内燃機関の更に別の実施例を示す
全体図である。FIG. 23 is an overall view showing still another embodiment of the compression ignition type internal combustion engine.

【図２４】ハニカム構造体の断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view of a honeycomb structure.

【図２５】機関の運転を制御するための別の実施例を示
すフローチャートである。FIG. 25 is a flow chart showing another embodiment for controlling the operation of the engine.

【図２６】機関の運転を制御するための別の実施例を示
すフローチャートである。FIG. 26 is a flow chart showing another embodiment for controlling the operation of the engine.

【図２７】圧縮着火式内燃機関の更に別の実施例を示す
全体図である。FIG. 27 is an overall view showing still another embodiment of the compression ignition type internal combustion engine.

【図２８】圧縮着火式内燃機関の更に別の実施例を示す
全体図である。FIG. 28 is an overall view showing still another embodiment of the compression ignition type internal combustion engine.

【図２９】圧縮着火式内燃機関の更に別の実施例を示す
全体図である。FIG. 29 is an overall view showing still another embodiment of the compression ignition type internal combustion engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

６…燃料噴射弁 １６…スロットル弁 １９…ＳＯ_x 吸収剤 ２０…ＮＯ_x 吸収剤6 ... Fuel injection valve 16 ... Throttle valve 19 ... SO _x absorbent 20 ... NO _x absorbent

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１ Ｆ０２Ｄ 21/08 ３０１Ｄ ３０１Ｈ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｅ ３０１Ｊ ３０１Ｎ ３０１Ｔ ＺＡＢ ＺＡＢ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｊ ＺＡＢ ＺＡＢ (72)発明者 伊藤 和浩 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 岩▲崎▼ ▲英▼二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 吉▲崎▼ 康二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−4287（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−177654（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−86251（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−287527（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−287528（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 45/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. ⁷ Identification code FI F02D 21/08 301 F02D 21/08 301D 301H 43/00 301 43/00 301E 301J 301N 301T ZAB ZAB F02M 25/07 570 F02M 25 / 07 570J ZAB ZAB (72) Inventor Kazuhiro Ito 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Iwa ▲ saki ▼ ▲ English ▼ 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Toyota Motor Corporation Stock In-company (72) Inventor Kichizaki Koji 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Prefecture Toyota Motor Co., Ltd. (56) Reference JP-A-7-4287 (JP, A) JP-A-8-177654 (JP , A) JP-A-8-86251 (JP, A) JP-A-9-287527 (JP, A) JP-A-9-287528 (JP A) (58) investigated the field (Int.Cl. ^7, DB name) F02D 41/00 - 45/00

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 燃焼室内の不活性ガス量を増大していく
と煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内
の不活性ガス量を更に増大していくと燃焼室内における
燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の生成温度よ
りも低くなって煤がほとんど発生しなくなる圧縮着火式
内燃機関において、流入する排気ガスの空燃比がリーン
であるときにはＮＯ_x を吸収し、流入する排気の空燃比
が理論空燃比又はリッチになると吸収したＮＯ_x を放出
するＮＯ_x 吸収剤を機関排気通路内に配置すると共に、
ＮＯ_x 吸収剤上流の機関排気通路内にＳＯ_x 捕獲装置を
配置し、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも
燃焼室内の不活性ガス量が多く煤がほとんど発生しない
第１の燃焼と、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量
よりも燃焼室内の不活性ガス量が少ない第２の燃焼とを
選択的に切換える切換手段を具備した圧縮着火式内燃機
関。1. When the amount of inert gas in the combustion chamber increases, the soot generation amount gradually increases and reaches a peak, and when the amount of inert gas in the combustion chamber further increases, combustion in the combustion chamber occurs. In the compression ignition type internal combustion engine, in which the temperature of the fuel and the gas around it are lower than the soot generation temperature and soot is hardly generated, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, it absorbs NO _x and flows in. with air-fuel ratio of the exhaust gas is arranged in _the NO _x absorbent the engine exhaust passage that releases NO _x absorbed and becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich,
The SO _x trap is arranged in the engine exhaust passage upstream of the NO _x absorbent, and the amount of the inert gas in the combustion chamber is larger than the amount of the inert gas at which the soot generation peaks. A compression ignition internal combustion engine equipped with a switching means for selectively switching between combustion and second combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas at which the amount of soot is peaked. 【請求項２】 上記第１の燃焼が行われているときにＮ
Ｏ_x 吸収剤からＮＯ _x を放出すべきときには燃焼室内に
おける空燃比を一時的に理論空燃比又はリッチにするよ
うにした請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関。2. When the first combustion is being performed, N
O_xAbsorbent to NO _xWhen it should be released into the combustion chamber
I will temporarily make the air-fuel ratio in the stoichiometric air-fuel ratio or rich
The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1. 【請求項３】 上記第２の燃焼が行われているときにＮ
Ｏ_x 吸収剤からＮＯ _x を放出すべきときには膨張行程の
後半又は排気行程中に追加の燃料を噴射してＮＯ_x 吸収
剤に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比又はリッチ
にするようにした請求項１に記載の圧縮着火式内燃機
関。3. N when the second combustion is being performed
O_xAbsorbent to NO _xOf the expansion stroke
NO by injecting additional fuel in the latter half or during the exhaust stroke_xabsorption
Change the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the agent to the stoichiometric air-fuel ratio or rich.
The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein
Seki. 【請求項４】 上記ＳＯ_x 捕獲装置がＳＯ_x 吸収剤から
なり、該ＳＯ_x 吸収剤はＳＯ_x 吸収剤に流入する排気ガ
スの空燃比がリーンであるときにＳＯ_x を吸収し、ＳＯ
_x 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリッチであると
きに吸収したＳＯ_x を放出する請求項１に記載の圧縮着
火式内燃機関。Wherein said SO _x trapping device consists SO _x absorbent, said SO _x absorbent absorbs SO _x when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SO _x absorbent is lean, SO
The compression ignition internal combustion engine according to claim 1, wherein the absorbed SO _x is released when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the _x absorbent is rich. 【請求項５】 該ＳＯ_x 吸収剤はＳＯ_x 吸収剤に流入す
る排気ガスの空燃比がリッチでありかつＳＯ_x 吸収剤の
温度が予め定められた温度よりも高いときに吸収したＳ
Ｏ_x を放出する請求項４に記載の圧縮着火式内燃機関。5. The SO _x absorbent absorbs S when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the SO _x absorbent is rich and the temperature of the SO _x absorbent is higher than a predetermined temperature.
The compression ignition type internal combustion engine according to claim 4, which emits O _x . 【請求項６】 上記第１の燃焼のもとで排気ガス温が予
め定められた温度以上となる運転状態であるときにＳＯ
_x 吸収剤からＳＯ_x を放出すべきときには燃焼室内にお
ける空燃比をリッチにするようにした請求項５に記載の
圧縮着火式内燃機関。6. When the operating condition is such that the exhaust gas temperature is equal to or higher than a predetermined temperature under the first combustion, SO
compression ignition type internal combustion engine according to claim 5 which is adapted to the air-fuel ratio in the combustion chamber rich when should be released SO _x from _x absorbent. 【請求項７】 ＳＯ_x 吸収剤の温度を上昇させる温度上
昇手段を具備し、該温度上昇手段によりＳＯ_x 吸収剤の
温度を上昇させかつＳＯ_x 吸収剤に流入する排気ガスの
空燃比をリッチにすることによってＳＯ_x 吸収剤からＳ
Ｏ_x を放出させる請求項５に記載の圧縮着火式内燃機
関。7. comprising a temperature raising means for raising the temperature of the SO _x absorbent, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into and SO _x absorbent to increase the temperature of the SO _x absorbent by the temperature raising means Rich S from SO _x absorbent by the
The compression ignition type internal combustion engine according to claim 5, wherein O _x is emitted. 【請求項８】 上記温度上昇手段が膨張行程中に追加の
燃料を噴射する燃料噴射装置からなる請求項７に記載の
圧縮着火式内燃機関。8. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 7, wherein said temperature raising means comprises a fuel injection device for injecting additional fuel during an expansion stroke. 【請求項９】 上記温度上昇手段がＳＯ_x 吸収剤を加熱
するための電気ヒータからなる請求項７に記載の圧縮着
火式内燃機関。9. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 7, wherein said temperature raising means comprises an electric heater for heating the SO _x absorbent. 【請求項１０】 上記第１の燃焼が行われているときに
ＳＯ_x 吸収剤からＳＯ_x を放出すべきときには燃焼室内
における空燃比をリッチにするようにした請求項９に記
載の圧縮着火式内燃機関。10. The compression ignition system according to claim 9, wherein the air-fuel ratio in the combustion chamber is made rich when SO _x should be released from the SO _x absorbent while the first combustion is being performed. Internal combustion engine. 【請求項１１】 上記第２の燃焼が行われているときに
ＳＯ_x 吸収剤からＳＯ_x を放出すべきときには膨張行程
の後半又は排気行程中に追加の燃料を噴射してＳＯ_x 吸
収剤に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするように
した請求項９に記載の圧縮着火式内燃機関。11. When SO _x should be released from the SO _x absorbent during the second combustion, additional fuel is injected to the SO _x absorbent during the latter half of the expansion stroke or during the exhaust stroke. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 9, wherein the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich. 【請求項１２】 ＳＯ_x 吸収剤からＳＯ_x を放出すべき
ときにはＳＯ_x 吸収剤に流入する排気ガスの空燃比を理
論空燃比又はリッチにしてＳＯ_x 吸収剤から流出する排
気ガス中の酸素濃度を低下させ、次いで上記温度上昇手
段によりＳＯ _x 吸収剤の温度を上昇させかつＳＯ_x 吸収
剤に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするようにし
た請求項７に記載の圧縮着火式内燃機関。12. SO_xAbsorbent from SO_xShould be released
Sometimes SO_xThe air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent is controlled.
SO air-fuel ratio or rich_xExhaust flowing out of the absorbent
Decrease the oxygen concentration in the gas and then raise the temperature.
SO depending on the stage _xIncrease the temperature of the absorbent and SO_xabsorption
Make the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the agent rich.
The compression ignition type internal combustion engine according to claim 7. 【請求項１３】 ＳＯ_x 吸収剤から流出する排気ガス中
の酸素濃度を検出するための酸素濃度検出器を具備し、
ＳＯ_x 吸収剤から流出する排気ガス中の酸素濃度が予め
定められた濃度よりも低くなったときに上記温度上昇手
段によりＳＯ _x 吸収剤の温度を上昇させかつＳＯ_x 吸収
剤に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするようにし
た請求項１２に記載の圧縮着火式内燃機関。13. SO_xIn the exhaust gas flowing out of the absorbent
Equipped with an oxygen concentration detector for detecting the oxygen concentration of
SO_xIf the oxygen concentration in the exhaust gas flowing out from the absorbent is
When the temperature becomes lower than the specified concentration,
SO depending on the stage _xIncrease the temperature of the absorbent and SO_xabsorption
Make the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the agent rich.
The compression ignition type internal combustion engine according to claim 12. 【請求項１４】 機関排気通路内にパティキュレートフ
ィルタを配置した請求項１に記載の圧縮着火式内燃機
関。14. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein a particulate filter is arranged in the engine exhaust passage. 【請求項１５】 燃焼室から排出された排気ガスを機関
吸気通路内に再循環させる再循環装置を具備し、上記不
活性ガスが再循環排気ガスからなる請求項１に記載の圧
縮着火式内燃機関。15. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, further comprising a recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from the combustion chamber into an engine intake passage, wherein the inert gas is recirculation exhaust gas. organ. 【請求項１６】 上記第１の燃焼状態における排気ガス
再循環率がほぼ５５パーセント以上である請求項１５に
記載の圧縮着火式内燃機関。16. The compression ignition internal combustion engine according to claim 15, wherein an exhaust gas recirculation rate in the first combustion state is approximately 55% or more. 【請求項１７】 機関の運転領域を低負荷側の第１の運
転領域と高負荷側の第２の運転領域に分割し、第１の運
転領域では第１の燃焼を行い、第２の運転領域では第２
の燃焼を行うようにした請求項１に記載の圧縮着火式内
燃機関。17. An engine operating region is divided into a first operating region on the low load side and a second operating region on the high load side, and first combustion is performed in the first operating region to perform the second operating region. Second in the area
2. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein the combustion is performed.