JP3551788B2

JP3551788B2 - Compression ignition type internal combustion engine

Info

Publication number: JP3551788B2
Application number: JP29568898A
Authority: JP
Inventors: 康二吉▲崎▼; 静夫佐々木; 雅人後藤; 丈和伊藤; 宏樹村田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2018-10-16
Also published as: JP2000080954A

Description

【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。
【０００２】
【従来の技術】
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときにはＮＯ_Ｘを吸収し、流入する排気ガスがリッチ又は理論空燃比になると吸収したＮＯ_Ｘを放出するＮＯ_Ｘ吸収剤を機関排気通路内に配置し、リーン混合気が燃焼せしめられているときに発生するＮＯ_ＸをＮＯ_Ｘ吸収剤により吸収し、ＮＯ_Ｘ吸収剤のＮＯ_Ｘ吸収能力が飽和する前に全気筒の燃焼室内における空燃比を一時的にリッチにしてＮＯ_Ｘ吸収剤からＮＯ_Ｘを放出させると共に放出されたＮＯ_Ｘ排気ガス中に含まれる未燃ＨＣ，ＣＯにより還元するようにした圧縮着火式内燃機関が公知である（国際公開ＷＯ９３／０７３６３号参照）。この圧縮着火式内燃機関ではＮＯ_Ｘ吸収剤からＮＯ_Ｘを放出すべきときにはスロットル弁を閉弁すると共に燃料噴射量を増量することにより全気筒の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。
【０００３】
また排気ガス中にはＳＯ_Ｘも含まれており、このＳＯ_ＸもＮＯ_Ｘ吸収剤に吸収される。このＳＯ_ＸをＮＯ_Ｘ吸収剤から放出させるときにも空燃比をリッチにする必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら圧縮着火式内燃機関においてスロットル弁を閉弁し、燃料噴射量を増量することによって全気筒の燃焼室内における空燃比をリッチにすると多量の未燃ＨＣおよび多量のスモークが発生するという問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために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吸収剤を機関排気通路内に配置し、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い第２の燃焼とを選択的に切換える切換手段を具備し、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ＮＯ _Ｘ吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように一部の気筒の空燃比をリッチとすると共に残りの気筒の空燃比をリーンにするようにしている。
【０００７】
２番目の発明では１番目の発明において、上述の一部の気筒では第２の燃焼のもとで空燃比がリッチとされる。
３番目の発明では１番目の発明において、上述の一部の気筒では第２燃焼から第１の燃焼に切換えられた後第１の燃焼のもとで空燃比がリッチとされる。
４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全気筒の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。
【０００８】
５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排気ガス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。
６番目の発明では５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５５パーセント以上である。
【０００９】
７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。
８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吸収剤を機関排気通路内に配置し、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い第２の燃焼とを選択的に切換える切換手段を具備し、ＮＯ_Ｘ吸収剤からＳＯ_Ｘを放出すべきときには第１の燃焼が行われているときにＮＯ_Ｘ吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように一部の気筒の空燃比をリッチとすると共に残りの気筒の空燃比をリーンにするようにしている。
【００１０】
９番目の発明では８番目の発明において、ＮＯ_Ｘ吸収剤からＳＯ_Ｘを放出すべきときにＮＯ_Ｘ吸収剤の温度が予め定められた温度よりも低いときにはＮＯ_Ｘ吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリーンとなるように一部の気筒の空燃比をリッチとすると共に残りの気筒の空燃比をリーンにし、ＮＯ_Ｘ吸収剤の温度が予め定められた温度よりも高くなったときにＮＯ_Ｘ吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように一部の気筒の空燃比をリッチとすると共に残りの気筒の空燃比をリーンにするようにしている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１および図２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および図２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およびインタークーラ１４を介して過給機、例えば排気ターボチャージャ１５のコンプレッサ１６の出口部に連結される。コンプレッサ１６の入口部は空気吸込管１７を介してエアクリーナ１８に連結され、空気吸込管１７内にはステップモータ１９により駆動されるスロットル弁２０が配置される。
【００１２】
一方、排気ポート１０は排気マニホルド２１および排気管２２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン２３の入口部に連結され、排気タービン２３の出口部は排気管２４を介してＮＯ_Ｘ吸収剤２５および酸化触媒２６に連結される。排気マニホルド２１内には空燃比センサ２７が配置される。
酸化触媒２６下流の排気管２８とスロットル弁２０下流の空気吸込管１７とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２９を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２９内にはステップモータ３０により駆動されるＥＧＲ制御弁３１が配置される。また、ＥＧＲ通路２９内にはＥＧＲ通路２９内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのインタークーラ３２が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水がインタークーラ３２内に導びかれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。
【００１３】
一方、燃料噴射弁６は燃料供給管３３を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール３４に連結される。このコモンレール３４内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ３５から燃料が供給され、コモンレール３４内に供給された燃料は各燃料供給管３３を介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール３４にはコモンレール３４内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ３６が取付けられ、燃料圧センサ３６の出力信号に基づいてコモンレール３４内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ３５の吐出量が制御される。
【００１４】
電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備する。空燃比センサ２７の出力信号は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力され、燃料圧センサ３６の出力信号も対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、ＮＯ_Ｘ吸収剤２５にはＮＯ_Ｘ吸収剤２５の温度を検出するための温度センサ３７が取付けられ、この温度センサ３７の出力信号は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。アクセルペダル５０にはアクセルペダル５０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５１が接続され、負荷センサ５１の出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、入力ポート４５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５２が接続される。一方、図１に示される実施例では図２に示されるように内燃機関は１番気筒＃１、２番気筒＃２、３番気筒＃３、４番気筒＃４からなる４つの気筒を具備しており、噴射順序は１−３−４−２とされている。図１に示されるように出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介して各気筒の燃料噴射弁６、スロットル弁制御用ステップモータ１９、ＥＧＲ制御弁制御用ステップモータ３０および燃料ポンプ３５に接続される。
【００１５】
ところで従来より内燃機関、例えば圧縮着火式機関においては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ＥＧＲ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、ＥＧＲ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。
【００１６】
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ＥＧＲ率がＥＧＲ率の最大許容限界であると考えられている。
【００１７】
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。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。従って従来の圧縮着火式内燃機関では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。
【００１８】
このように従来ではＥＧＲ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。
【００１９】
ところが圧縮着火式内燃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、アイドリンク運転時において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ＮＯ_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。
【００２０】
即ち、実験研究を重ねた結果判明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。
【００２１】
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。
【００２２】
図１および図２はこの新たな燃焼システムを採用した圧縮着火式内燃機関を示している。
図３は図１および図２に示される圧縮着火式内燃機関において、機関低負荷運転時にスロットル弁２０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３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３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ＥＧＲ率が高くなり、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。
【００２３】
図３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ＮＯ_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。
【００２４】
図４（Ａ）は空燃比Ａ／Ｆが２１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４（Ｂ）は空燃比Ａ／Ｆが１８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４（Ａ）と図４（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４（Ｂ）に示す場合はスモークの発生量が多い図４（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
【００２５】
図３および図４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１５．０以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図３に示されるようにＮＯ_Ｘの発生量がかなり低下する。ＮＯ_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４からも言える。即ち、煤がほとんど発生していない図４（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。
【００２６】
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３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５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５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３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。
【００２７】
図３および図４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内における燃料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上になると煤が生成されることが判明したのである。
【００２８】
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。
【００２９】
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。本発明において採用され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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、ＣＯ_２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。
【００３４】
図６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６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９０℃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。
【００３５】
図６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バ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６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。
【００３６】
また、図６の曲線Ｃで示されるようにＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合にはＥＧＲ率が５５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６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。
【００３７】
図７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７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いる。
【００３８】
図７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７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７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７に示す実施例では７０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７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７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ＮＯ_Ｘの発生量は極めて少量となる。
【００３９】
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７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。
【００４０】
ところで過給が行われていない場合には燃焼室５内に吸入される全吸入ガス量Ｘの上限はＹであり、従って図７において要求負荷がＬ_０よりも大きい領域では要求負荷が大きくなるにつれてＥＧＲガス割合を低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持することができない。云い換えると過給が行われていない場合に要求負荷がＬ_０よりも大きい領域において空燃比を理論空燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高くなるにつれてＥＧＲ率が低下し、斯くして要求負荷がＬ_０よりも大きい領域では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しえなくなる。
【００４１】
ところが図１に示されるようにＥＧＲ通路２９を介して過給機の入口側即ち排気ターボチャージャ１５の空気吸込管１７内にＥＧＲガスを再循環させると要求負荷がＬ_０よりも大きい領域においてＥＧＲ率を５５パーセント以上、例えば７０パーセントに維持することができ、斯くして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ことができる。即ち、空気吸込管１７内におけるＥＧＲ率が例えば７０パーセントになるようにＥＧＲガスを再循環させれば排気ターボチャージャ１５のコンプレッサ１６により昇圧された吸入ガスのＥＧＲ率も７０パーセントとなり、斯くしてコンプレッサ１６により昇圧しうる限度ま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ことができる。従って、低温燃焼を生じさせることのできる機関の運転領域を拡大することができることになる。
【００４２】
なお、要求負荷がＬ_０よりも大きい領域でＥＧＲ率を５５パーセント以上にする際にはＥＧＲ制御弁３１が全開せしめられ、スロットル弁２０が若干閉弁せしめられる。
前述したように図７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空気量を図７に示される空気量よりも少くしても、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、また空気量を図７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１０ｐ．ｐ．ｍ前後又はそれ以下にすることができる。
【００４３】
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。
【００４４】
このように、低温燃焼が行われているときに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。
【００４５】
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比較的少い機関中低負荷運転時に限られる。従って本発明による実施例では機関中低負荷運転時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、機関高負荷運転時には第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の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い燃焼のことを言う。
【００４６】
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１Ｉ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５０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１Ｉ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。
【００４７】
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。
このように第１の境界Ｘ（Ｎ）と第１の境界Ｘ（Ｎ）よりも低負荷側の第２の境界Ｙ（Ｎ）との二つの境界を設けたのは次の二つの理由による。第１の理由は、第２の運転領域ＩＩの高負荷側では比較的燃焼温度が高く、このとき要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ（Ｎ）より低くなったとしてもただちに低温燃焼を行えないからである。即ち、要求負荷Ｌがかなり低くなったとき、即ち第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったときでなければただちに低温燃焼が開始されないからである。第２の理由は第１の運転領域Ｉと第２の運転領域ＩＩ間の運転領域の変化に対してヒステリシスを設けるためである。
【００４８】
図９は空燃比センサ２７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２７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２７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。
【００４９】
図１０は要求負荷Ｌに対するスロットル弁２０の開度、ＥＧＲ制御弁３１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２０の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全閉近くから２／３開度程度まで徐々に増大せしめられ、ＥＧＲ制御弁３１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１０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。
【００５０】
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２０の開度およびＥＧＲ制御弁３１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２７の出力信号に基づいてＥＧＲ制御弁３１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、噴射開始時間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。
【００５１】
なお、アイドリング運転時にはスロットル弁２０は全閉近くまで閉弁され、このときＥＧＲ制御弁３１も全開近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁２０を全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室５内の圧力が高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２０が全閉近くまで閉弁せしめられる。
【００５２】
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２０の開度が２／３開度程度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６）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。
【００５３】
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。この第２の運転領域ＩＩではスロットル弁２０は一部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制御弁３１の開度は要求負荷Ｌが高くなるほど次第に小さくされる。また、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。
【００５４】
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。
【００５５】
即ち、要求負荷Ｌが低くなるほど燃焼による発熱量が少くなる。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。
【００５６】
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２０の目標開度ＳＴが図１２（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ＲＯＭ４２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３１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ＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００５７】
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＝３５，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２０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ＲＯＭ４２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３１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ＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００５８】
一方、排気ターボチャージャ１５下流の機関排気通路内に配置されたＮＯ_Ｘ吸収剤２５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２５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２５への流入排気ガスの空燃比と称するとこのＮＯ_Ｘ吸収剤２５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。
【００５９】
このＮＯ_Ｘ吸収剤２５を機関排気通路内に配置すればＮＯ_Ｘ吸収剤２５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。
【００６０】
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Ｏ_２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Ｏ_２ ⁻又はＯ^２−と反応し、ＮＯ_２となる（２ＮＯ＋Ｏ_２→２ＮＯ_２）。次いで生成されたＮＯ_２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ＮＯ_３ ⁻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２５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ＮＯ_２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ＮＯ_３ ⁻が生成される。
【００６１】
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ＮＯ_２の生成量が低下する。ＮＯ_２の生成量が低下すると反応が逆方向（ＮＯ_３ ⁻→ＮＯ_２）に進み、斯くして吸収剤内の硝酸イオンＮＯ_３ ⁻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２５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ＮＯ_２が存在しなくなると吸収剤から次から次へとＮＯ_２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２５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。
【００６２】
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２５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２５からＮＯ_Ｘが徐々にしか放出されないためにＮＯ_Ｘ吸収剤２５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。
【００６３】
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。このとき燃焼室５から排出された未燃炭化水素はＮＯ_Ｘ吸収剤２５の下流に配置された酸化触媒２６により良好に酸化せしめられる。なお、上述したようにＮＯ_Ｘ吸収剤２５は白金Ｐｔのような貴金属を含んでおり、従ってＮＯ_Ｘ吸収剤２５も酸化機能を有している。従って、低温燃焼が行われているときに燃焼室５から排出された未燃炭化水素はＮＯ_Ｘ吸収剤２５によっても良好に酸化せしめられることになる。
【００６４】
ところでＮＯ_Ｘ吸収剤２５のＮＯ_Ｘ吸収能力には限度があり、ＮＯ_Ｘ吸収剤２５のＮＯ_Ｘ吸収能力が飽和する前にＮＯ_Ｘ吸収剤２５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２５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２５に吸収されているＮＯ_Ｘ量ΣＮＯＸを推定するようにしている。
【００６５】
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を越えたときのＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＮＯ_Ｘを放出させるようにしている。次にこのことについて図１７を参照しつつ説明する。
図１７を参照すると本発明による実施例では二つの許容最大値、即ち許容最大値ＭＡＸ１と許容最大値ＭＡＸ２とが設定されている。許容最大値ＭＡＸ１はＮＯ_Ｘ吸収剤２５が吸収しうる最大ＮＯ_Ｘ吸収量の３０パーセント程度とされており、許容最大値ＭＡＸ２はＮＯ_Ｘ吸収剤２５が吸収しうる最大吸収量の８０パーセント程度とされている。第１の燃焼が行われているときにＮＯ_Ｘ吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸ１を越えたときにはＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＮＯ_Ｘを放出すべく空燃比がリッチとされ、第２の燃焼が行われているときにＮＯ_Ｘ吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸ１を越えたときには第２の燃焼から第１の燃焼に切換えられたときにＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＮＯ_Ｘを放出すべく空燃比がリッチとされ、第２の燃焼が行われているときにＮＯ_Ｘ吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸ２を越えたときにはＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＮＯ_Ｘを放出すべく一部の気筒のみの空燃比がリッチとされる。
【００６６】
即ち、図１７において期間Ｘは要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ（Ｎ）よりも低く、第１の燃焼が行われている場合を示しており、このとき空燃比は理論空燃比よりもわずかばかりリーンなリーン空燃比となっている。第１の燃焼が行われているときにはＮＯ_Ｘの発生量が極めて少く、従ってこのときには図１７に示されるようにＮＯ_Ｘ吸収量ΣＮＯＸが極めてゆっくりと上昇する。第１の燃焼が行われているときにＮＯ_Ｘ吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸ１を越えると全気筒の空燃比Ａ／Ｆは一時的にリッチとされ、それによってＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＮＯ_Ｘが放出される。このときＮＯ_Ｘ吸収量ΣＮＯＸは零とされる。
【００６７】
前述したように第１の燃焼が行われているときには空燃比がリーンであろうと、理論空燃比であろうと、リッチであろうと煤は発生せず、従って第１の燃焼が行われているときにＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＮＯ_Ｘを放出すべく空燃比Ａ／Ｆがリッチとされてもこのとき煤が発生することはない。
次いで時刻ｔ_１において要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ（Ｎ）を越えると第１の燃焼から第２の燃焼に切換えられる。図１７に示されるように第２の燃焼が行われているときには空燃比Ａ／Ｆはかなりリーンとなる。第２の燃焼が行われているときには第１の燃焼が行われている場合に比べてＮＯ_Ｘの発生量が多く、従って第２の燃焼が行われているときにはＮＯ_Ｘ量ΣＮＯＸは比較的急速に上昇する。
【００６８】
第２の燃焼が行われているときに全気筒の空燃比Ａ／Ｆをリッチにすると多量の煤が発生し、従って第２の燃焼が行われているとき全気筒の空燃比Ａ／Ｆをリッチにすることは好ましくない。従って図１７に示されるように第２の燃焼が行われているときにＮＯ_Ｘ吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸ１を越えたとしてもＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＮＯ_Ｘを放出すべく空燃比Ａ／Ｆがリッチとされない。この場合には図１７の時刻ｔ_２におけるように要求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなって第２の燃焼から第１の燃焼に切換えられたときにＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＮＯ_Ｘを放出すべく全気筒の空燃比Ａ／Ｆが一時的にリッチにされる。
【００６９】
次いで図１７の時刻ｔ_３において第１の燃焼から第２の燃焼に切換えられ、暫らくの間第２の燃焼が継続したとする。このときＮＯ_Ｘ吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸ１を越え、次いで時刻ｔ_４において許容最大値ＭＡＸ２を越えたとするとこのときにＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＮＯ_Ｘを放出すべくＮＯ_Ｘ吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように一部の気筒の空燃比Ａ／Ｆがリッチとされ、残りの気筒の空燃比がリーンとされる。
【００７０】
例えば図１８（Ａ）において実線で示される噴射量でもって第２の燃焼が行われているときにＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＮＯ_Ｘを放出すべくＮＯ_Ｘ吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃比をリッチにするときには１番気筒＃１における空燃比が例えば８程度のリッチとなるように１番気筒＃１への噴射量が破線Ｑ_１で示されるように大巾に増大せしめられる。一方、このとき残りの気筒＃２，＃３，＃４の空燃比ができるだけ小さなリーン空燃比となるようにこれら気筒＃２，＃３，＃４への噴射量も破線Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_４で示されるように増大せしめられる。
【００７１】
即ち、一部の気筒、図１８（Ａ）に示す例では１番気筒＃１の空燃比が大巾にリッチにせしめられると１番気筒＃１の出力トルクが低下する。この出力トルクの低下分を補なうために残りの気筒＃２，＃３，＃４への噴射量が増大せしめられる。また、このように残りの気筒＃２，＃３，＃４への噴射量を増大せしめることによって各気筒の空燃比の平均値、即ちＮＯ_Ｘ吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃比をリッチにしやすくなる。
【００７２】
なお、一つの気筒の空燃比を大巾にリッチにしてもＮＯ_Ｘ吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃比をリッチにしえない場合、又は十分にリッチにしえない場合には図１８（Ｂ）に示されるように二つの気筒、例えば１番気筒＃１と、１番気筒＃１に対し噴射時期が３６０クランク角度ずれている４番気筒＃４における空燃比が大巾にリッチになるように１番気筒＃１と４番気筒＃４への噴射量が破線Ｑ_１，Ｑ_４で示されるように大巾に増大せしめられる。この場合にも残りの気筒＃２，＃３の空燃比ができるだけ小さなリーン空燃比となるように残りの気筒＃２，＃３への噴射量Ｑ_２，Ｑ_３も増大せしめられる。
【００７３】
第２の燃焼が行われているときには機関の運転状態により空燃比がかなり異なっており、従ってＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＮＯ_Ｘを放出すべきときの図１８（Ａ）又は図１８（Ｂ）に示す各噴射量Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_４は機関の運転状態に応じて異なっている。本発明による実施例ではこれらの各噴射量Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_４は要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００７４】
図１８（Ａ）に示されるようにＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＮＯ_Ｘを放出すべく１番気筒＃１における空燃比が大巾にリッチにされると１番気筒＃１からは多量の未燃ＨＣおよび煤が排出され、図１８（Ｂ）に示されるようにＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＮＯ_Ｘを放出すべく１番気筒＃１および４番気筒＃４における空燃比が大巾にリッチにされると１番気筒＃１および４番気筒＃４からは多量の未燃ＨＣおよび煤が排出される。しかしながらいずれの場合でも全気筒をリッチにした場合に比べれば未燃ＨＣおよび煤の排出量は少く、従って未燃ＨＣおよび煤の排出量を低減できることになる。また、全気筒をリッチにした場合には機関の出力トルクが変動するが図１８（Ａ）および図１８（Ｂ）に示す場合には機関の出力トルクがほとんど変動しないという利点がある。
【００７５】
このように一部の気筒のみをリッチにした場合には全筒をリッチにした場合に比べて未燃ＨＣおよび煤の排出量が低減するがそれでも未燃ＨＣおよび煤が排出される。従ってこのように一部の気筒のみをリッチにする機会はできるだけ少くすることが好ましい。従って第２の燃焼が行われたときにＮＯ_Ｘ吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸ１を越えたときには第２の燃焼から第１の燃焼に切換えられたときに空燃比Ａ／Ｆを一時的にリッチにし、ＮＯ_Ｘ吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸ２を越えた特別の場合に限って一部の気筒のみをリッチにするようにしている。
【００７６】
図１９はＮＯ_Ｘ吸収剤２５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１９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。ΣＮＯＸ＞ＭＡＸ１になるとステップ１０４に進み、第１の燃焼が行われているときにＮＯ_Ｘを放出すべきことを示すＮＯ_Ｘ放出フラグＩがセットされる。
【００７７】
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がＢに加算される。次いでステップ１０８ではＮＯ_Ｘ吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸ１に越えたか否かが判別される。ΣＮＯＸ＞ＭＡＸ１になるとステップ１０９に進み、第２の燃焼から第１の燃焼に切換えられたときにＮＯ_Ｘを放出すべきことを示すＮＯ_Ｘ放出フラグＩがセットされる。
【００７８】
一方、ステップ１１０では、ＮＯ_Ｘ吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸ２を越えたか否かが判別される。ΣＮＯＸ＞ＭＡＸ２になるとステップ１１１に進み、一部の気筒をリッチにすることによりＮＯ_Ｘを放出すべきことを示すＮＯ_Ｘ放出フラグＩＩがセットされる。
次に図２０を参照しつつ運転制御について説明する。
【００７９】
図２０を参照すると、まず初めにステップ２００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２０１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２０３に進んで低温燃焼が行われる。
【００８０】
即ち、ステップ２０３では図１２（Ａ）に示すマップからスロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁２０の開度がこの目標開度ＳＴとされる。次いでステップ２０４では図１２（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁３１の開度がこの目標開度ＳＥとされる。次いでステップ２０５ではＮＯ_Ｘ放出フラグＩ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Ｉがセットされていないときにはステップ２０６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。一方、ステップ２０５においてＮＯ_Ｘ放出フラグＩがセットされていると判別されたときにはステップ２０７に進んで図２１に示されるリッチ処理Ｉが行われる。
【００８１】
一方、ステップ２０１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２０２に進んでフラグＩがリセットされ、次いでステップ２１０に進んで第２の燃焼が行われる。
即ち、ステップ２１０では図１４（Ａ）に示すマップからスロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁２０の開度がこの目標開度ＳＴとされる。次いでステップ２１１では図１４（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁３１の開度がこの目標開度ＳＥとされる。次いでステップ２１２ではＮＯ_Ｘ放出フラグＩＩ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ＩＩがセットされていないときにはステップ２１３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。一方、ステップ２１２においてＮＯ_Ｘ放出フラグＩＩがセットされていると判別されたときにはステップ２１４に進んで図２２に示されるリッチ処理ＩＩが行われる。
【００８２】
フラグＩがリセットされると次の処理サイクルではステップ２００からステップ２０８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２１０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２０８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２０９に進んでフラグＩがセットされ、次いでステップ２０３に進んで低温燃焼が行われる。
【００８３】
次に図２１を参照しつつリッチ処理Ｉについて説明する。
図２１を参照するとまず初めにステップ３００においてＮＯ_Ｘ吸収剤２５に吸収されていると推定される全ＮＯ_ＸΣＮＯＸを放出させるのに必要なリッチ時間ｔ_ｒが算出される。次いでステップ３０１ではリッチ処理Ｉ開始後の経過時間ｔがリッチ時間ｔ_ｒを越えたか否かが判別される。ｔ≦ｔ_ｒのときにはステップ３０２に進んで燃料噴射量が増量され、空燃比がリッチとされる。一方、ステップ３０１においてｔ＞ｔ_ｒになったと判断されたときにはステップ３０３に進んでＮＯ_Ｘ放出フラグＩがリセットされ、次いでステップ３０４においてΣＮＯＸが零とされる。
【００８４】
次に図２２を参照しつつリッチ処理ＩＩについて説明する。
図２２を参照するとまず初めにステップ４００においてＮＯ_Ｘ吸収剤２５に吸収されていると推定される全ＮＯ_ＸΣＮＯＸを放出させるのに必要なリッチ時間ｔ_ｒが算出される。次いでステップ４０１ではリッチ処理ＩＩ開始後の経過時間ｔがリッチ時間ｔ_ｒを越えたか否かが判別される。ｔ≦ｔ_ｒのときにはステップ４０２に進んで機関の運転状態から図１８（Ａ）又は図１８（Ｂ）において破線で示される各噴射量Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_４が算出される。一方、ステップ４０１においてｔ＞ｔ_ｒになったと判断されたときにはステップ４０３に進んでＮＯ_Ｘ放出フラグＩおよびＩＩがリセットされ、次いでステップ４０４においてΣＮＯＸが零とされる。
【００８５】
図２３に別の実施例を示す。この実施例では例えば１番気筒＃１の吸気枝管１１の入口部にアクチュエータ６０により駆動制御される吸気制御弁６１が配置される。また、インタークーラ３２とＥＧＲ制御弁３１間のＥＧＲ通路２９からはＥＧＲ枝通路６２が分岐され、このＥＧＲ枝通路６２は吸気制御弁６１下流の吸気枝管１１に連結される。このＥＧＲ枝管６２内にはアクチュエータ６３により駆動制御される補助ＥＧＲ制御弁６４が配置される。
【００８６】
この実施例では通常、吸気制御弁６１は全開せしめられており、補助ＥＧＲ制御弁６４は全閉せしめられている。このときには図１および図２に示される実施例と同様に第１の運転領域Ｉでは第１の燃焼が行われ、第２の運転領域ＩＩでは第２の燃焼が行われる。
一方、この実施例では第２の燃焼が行われているときにＮＯ_Ｘ吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸ２を越えたときには一部の気筒、図２３に示す実施例では１番気筒＃１が第２の燃焼から第１の燃焼に切換えられ、ＮＯ_Ｘ吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように１番気筒＃１の空燃比が大巾にリッチとされる。即ち、具体的に云うと、ＮＯ_Ｘ吸収量ΣＮＯＸが許容最大値ＭＡＸ２を越えたときには吸気制御弁６１が閉弁せしめられると共に補助ＥＧＲ制御弁６４が開弁せしめられて多量のＥＧＲガスが１番気筒＃１に供給され、このとき１番気筒＃１ではリッチ空燃比のもとで低温燃焼が行われる。このとき残りの気筒＃２，＃３，＃４への噴射量Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_４が増大せしめられる。
【００８７】
この実施例においても１番気筒＃１において第１の燃焼を行い、残りの気筒＃２，＃３，＃４において第２の燃焼を行うことによりＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＮＯ_Ｘを放出させる場合の各気筒＃１，＃２，＃３，＃４への噴射量Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_４、吸気制御弁６１の開度および補助ＥＧＲ制御弁６４の開度は要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。また、１番気筒＃１においてのみリッチ空燃比のもとで低温燃焼してもＮＯ_Ｘ吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃比をリッチにしえない場合、又は十分にリッチにしえない場合には二つの気筒、例えば１番気筒＃１と４番気筒＃４においてリッチ空燃比のもとで低温燃焼させることができる。ただし、その場合にはＥＧＲ枝通路６２を４番気筒＃４の吸気枝管１１にも連結する必要がある。
【００８８】
この実施例においても図１９から図２１に示すルーチンがそのまま用いられる。ただし、リッチ処理ＩＩについては図２２に示すルーチンに代えて図２４に示すルーチンが用いられる。従って以下、図２４に示すルーチンのみについて説明する。
図２４を参照するとまず初めにステップ５００においてＮＯ_Ｘ吸収剤２５に吸収されていると推定される全ＮＯ_ＸΣＮＯＸを放出させるのに必要なリッチ時間ｔ_ｒが算出される。次いでステップ５０１ではリッチ処理ＩＩ開始後の経過時間ｔがリッチ時間ｔ_ｒを越えたか否かが判別される。ｔ≦ｔ_ｒのときにはステップ５０２に進んで気筒＃１，＃２，＃３，＃４への噴射量Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_４が算出される。次いでステップ５０３では吸気制御弁６１の開度が機関の運転状態から定まる開度まで閉弁制御され、次いでステップ５０４では補助ＥＧＲ制御弁６４の開度が機関の運転状態から定まる開度まで開弁制御される。一方、ステップ５０１においてｔ＞ｔ_ｒになったと判断されたときにはステップ５０５に進んでＮＯ_Ｘ放出フラグＩおよびＩＩがリセットされ、次いでステップ５０６においてΣＮＯＸが零とされる。
【００８９】
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２５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２５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Ｏ_２がＯ_２ ⁻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ＳＯ_２は白金Ｐｔの表面でＯ_２ ⁻又はＯ^２−と反応してＳＯ_３となる。次いで生成されたＳＯ_３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。
【００９０】
しかしながらこの硫酸塩ＢａＳＯ_４は安定していて分解しづらく、流入排気ガスの空燃比を単にリッチにしても硫酸塩ＢａＳＯ_４は分解されずにそのまま残る。従ってＮＯ_Ｘ吸収剤２５内には時間が経過するにつれて硫酸塩ＢａＳＯ_４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２５が吸収しうるＮＯ_Ｘ量が低下することになる。
【００９１】
ところがこの硫酸塩ＢａＳＯ_４はＮＯ_Ｘ吸収剤２５の温度が一定温度以上、例えば６００℃以上になると分解し、このときＮＯ_Ｘ吸収剤２５への流入排気ガスの空燃比をリッチにするとＳＯ_Ｘの形でＮＯ_Ｘ吸収剤２５から放出される。
そこで以下に説明する実施例ではＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＳＯ_Ｘを放出すべきときにはＮＯ_Ｘ吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように一部の気筒の空燃比をリッチにすると共に残りの気筒の空燃比をリーンにするようにしている。即ち、一部の気筒の空燃比をリッチにし、残りの気筒の空燃比をリーンにすると空燃比がリッチとされた気筒からは多量の未燃ＨＣ，ＣＯが排出され、空燃比がリーンとされた気筒からは多量の残存酸素が排出される。
【００９２】
このように多量の未燃ＨＣ，ＣＯおよび多量の残存酸素が同時に排出されると多量の未燃ＨＣ，ＣＯはＮＯ_Ｘ吸収剤２５において酸化せしめられ、このときの酸化反応熱によってＮＯ_Ｘ吸収剤２５の温度は急速に高温となる。その結果、ＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＳＯ_Ｘが放出されることになる。
なお、ＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＳＯ_Ｘを放出させるにはＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＮＯ_Ｘを放出させる場合に比べてはるかに長い時間を要し、この間一部の気筒の空燃比はリッチにされ続ける。従って以下に述べる実施例では第１の燃焼、即ち低温燃焼が行われているときにＮＯ_Ｘ吸収剤２５からのＳＯ_Ｘ放出制御が行われる。
【００９３】
次に図２５を参照しつつＮＯ_Ｘ吸収剤２５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について説明する。
図２５を参照するとまず初めにステップ６００においてΣＱに現在の噴射量Ｑが加算される。従ってΣＱは噴射量の積算値を表している。次いでステップ６０１では噴射量の積算値ΣＱが一定値ＱＭＡＸを越えたか否かが判別される。ΣＱ＞ＱＭＡＸのときにはステップ６０２に進んでＳＯ_Ｘ放出フラグがセットされる。即ち、燃料中には或る割合でイオウ分が含まれているのでΣＱ＞ＱＭＡＸになったときにはＮＯ_Ｘ吸収剤２５に一定量以上のＳＯ_Ｘが吸収されていると判断でき、斯くしてこのときＳＯ_Ｘ放出フラグがセットされる。
【００９４】
次に図２６を参照しつつ運転制御について説明する。
図２６を参照すると、まず初めにステップ７００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７０１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７０３に進んで低温燃焼が行われる。
【００９５】
即ち、ステップ７０３では図１２（Ａ）に示すマップからスロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁２０の開度がこの目標開度ＳＴとされる。次いでステップ７０４では図１２（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁３１の開度がこの目標開度ＳＥとされる。次いでステップ７０５では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７０６に進んでＮＯ_Ｘ放出フラグＩ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Ｉがセットされていないときにはステップ７０７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。一方、ステップ７０６においてＮＯ_Ｘ放出フラグＩがセットされていると判別されたときにはステップ２０８に進んで図２１に示される既に説明したリッチ処理Ｉが行われる。
【００９６】
一方、ステップ７０１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７０２に進んでフラグＩがリセットされ、次いでステップ７１２に進んで第２の燃焼が行われる。
即ち、ステップ７１２では図１４（Ａ）に示すマップからスロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁２０の開度がこの目標開度ＳＴとされる。次いでステップ７１３では図１４（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁３１の開度がこの目標開度ＳＥとされる。次いでステップ７１４ではＮＯ_Ｘ放出フラグＩＩ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ＩＩがセットされていないときにはステップ７１５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。一方、ステップ７１４においてＮＯ_Ｘ放出フラグＩＩがセットされていると判別されたときにはステップ７１６に進んで図２２に示される既に説明したリッチ処理ＩＩが行われる。
フラグＩがリセットされると次の処理サイクルではステップ７００からステップ７１０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７１２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７１０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７１１に進んでフラグＩがセットされ、次いでステップ７０３に進んで低温燃焼が行われる。
【００９７】
一方、低温燃焼が行われているときにステップ７０５においてＳＯ_Ｘ放出フラグがセットされていると判断されたときにはステップ７０９に進んでリッチ処理ＩＩＩが行われる。このリッチ処理ＩＩＩの第１実施例が図２７に示されている。
次に図２７を参照しつつリッチ処理ＩＩＩの第１実施例について説明する。
図２７を参照するとまず初めにステップ８００においてＮＯ_Ｘ吸収剤２５に吸収されていると推定される全ＳＯ_Ｘを放出させるのに必要なリッチ時間ｔ_ｓが算出される。次いでステップ８０１ではリッチ処理ＩＩＩ開始後の経過時間ｔがリッチ時間ｔ_ｓを越えたか否かが判別される。ｔ≦ｔ_ｓのときにはステップ８０２に進んでＮＯ_Ｘ吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように一部の気筒の空燃比をリッチにし、残りの気筒の空燃比をリーンにするのに必要な各気筒＃１，＃２，＃３，＃４の噴射量Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_４が算出される。
【００９８】
この実施例では１番気筒＃１および４番気筒＃４の空燃比が１２とされ、２番気筒＃２および３番気筒＃３の空燃比が１７とされる。このときＮＯ_Ｘ吸収剤２５への流入排気ガスの空燃比は１４程度のリッチ空燃比となる。
従ってこの実施例では１番気筒＃１および４番気筒＃４からは多量の未燃ＨＣ，ＣＯが排出され、２番気筒＃２および３番気筒＃３からは多量の残存酸素が排出されるので酸化反応熱によりＮＯ_Ｘ吸収剤２５の温度が急速に上昇し、斯くしてＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＳＯ_Ｘが放出されることになる。
【００９９】
一方、ステップ８０１においてｔ＞ｔ_ｓになったと判断されたときにはステップ８０３に進んでＳＯ_Ｘ放出フラグがリセットされ、次いでステップ８０４においてＮＯ_Ｘ放出フラグＩがリセットされる。次いでステップ８０５においてΣＱおよびΣＮＯＸが零とされる。
次にリッチ制御ＩＩＩの第２実施例について説明する。
【０１００】
この実施例ではＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＳＯ_Ｘを放出すべきときに温度センサ３７により検出されたＮＯ_Ｘ吸収剤２５の温度Ｔ_ｃが予め定められた温度Ｔ_ｏ、例えば６００℃よりも低いときにはＮＯ_Ｘ吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃比がリーンとなるように一部の気筒＃１，＃４の空燃比がリッチにされると共に残りの気筒＃２，＃３の空燃比がリーンにされ、ＮＯ_Ｘ吸収剤２５の温度Ｔ_ｃが予め定められた温度Ｔ_Ｃを越えたときにＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＳＯ_Ｘを放出すべくＮＯ_Ｘ吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように一部の気筒＃１，＃４の空燃比がリッチにされると共に残りの気筒＃２，＃３の空燃比がリーンとされる。
【０１０１】
このようにＴ_ｃ＞Ｔ_ｏのときのＮＯ_Ｘ吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃比がリーンとなるように一部の気筒＃１，＃４の空燃比をリッチにすると共に残りの気筒＃２，＃３の空燃比をリーンにすると排気ガス中の酸素濃度が高くなる。その結果、ＮＯ_Ｘ吸収剤２５の温度を一層急速に上昇させることができ、短時間でＴ_ｃ＞Ｔ_ｏとなる。
【０１０２】
次に図２８を参照しつつリッチ処理ＩＩＩの第２実施例について説明する。
図２８を参照するとまず初めにステップ９００においてＮＯ_Ｘ吸収剤２５の温度Ｔ_ｃが予め定められた温度Ｔ_ｏよりも高いか否かが判別される。Ｔ_ｃ≦Ｔ_ｏのときにはステップ９０１に進んでＮＯ_Ｘ吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃比がリーンとなるように一部の気筒＃１，＃４の空燃比をリッチにし、残りの気筒＃２，＃３の空燃比をリーンにするのに必要な各気筒＃１，＃２，＃３，＃４の噴射量Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_４が算出される。
【０１０３】
次いでＴ_ｃ≦Ｔ_ｃになるとステップ９０２に進んでＮＯ_Ｘ吸収剤２５に吸収されていると推定される全ＳＯ_Ｘを放出させるのに必要なリッチ時間ｔ_ｓが算出される。次いでステップ９０３ではリッチ処理ＩＩＩ開始後の経過時間ｔがリッチ時間ｔ_ｓを越えたか否かが判別される。ｔ≦ｔ_ｓのときにはステップ９０４に進んでＮＯ_Ｘ吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように一部の気筒＃１，＃４の空燃比をリッチにし、残りの気筒＃２，＃３の空燃比をリーンにするのに必要な各気筒＃１，＃２，＃３，＃４の噴射量Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_４が算出される。
【０１０４】
一方、ステップ９０３においてｔ＞ｔ_ｓになったと判断されたときにはステップ９０５に進んでＳＯ_Ｘ放出フラグがリセットされ、次いでステップ９０６においてＮＯ_Ｘ放出フラグＩがリセットされる。次いでステップ９０７においてΣＱおよびΣＮＯＸが零とされる。
次に図２９を参照しつつリッチ制御ＩＩＩの第３実施例について説明する。
【０１０５】
この実施例では図２９に示されるように２番気筒＃２および３番気筒＃３に対し共通の第１の排気マニホルド２１ａが取付けられ、この第１の排気マニホルド２１ａに酸化触媒又は三元触媒を内蔵した第１の触媒コンバータ３８ａが連結される。また、１番気筒＃１および４番気筒＃４に対し共通の第２の排気マニホルド２１ｂが取付けられ、この第２の排気マニホルド２１ｂに酸化触媒又は三元触媒を内蔵した第２の触媒コンバータ３８ｂが連結される。これら触媒コンバータ３８ａ，３８ｂは共通の排気管２２を介して図１に示されるようにＮＯ_Ｘ吸収剤２５に連結される。
【０１０６】
即ち、ＮＯ_Ｘ吸収剤２５の上流に全気筒＃１，＃２，＃３，＃４に対して共通の酸化触媒又は三元触媒を配置するとＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＳＯ_Ｘを放出すべく一部の気筒の空燃比がリッチにされ、残りの気筒の空燃比がリーンにされると空燃比がリッチとされている気筒から排出される多量の未燃ＨＣ，ＣＯおよび空燃比がリーンとされている気筒から排出される多量の酸素が酸化触媒又は三元触媒において反応し、ＮＯ_Ｘ吸収剤２５では未燃ＨＣ，ＣＯの酸化反応がほとんど行われなくなる。その結果、ＮＯ_Ｘ吸収剤２５の温度を上昇させることができなくなる。
【０１０７】
しかしながら図２９に示す実施例において例えば１番気筒＃１と４番気筒＃４がリッチにされ、２番気筒＃２と３番気筒＃３がリーンにされると１番気筒＃１および４番気筒＃４から排出された多量の未燃ＨＣ，ＣＯは第２の触媒コンバータ３８ｂ内を素通りしてＮＯ_Ｘ吸収剤２５内に流入し、２番気筒＃２および３番気筒＃３から排出された多量の残存酸素は第１の触媒コンバータ３８ａ内を素通りしてＮＯ_Ｘ吸収剤２５内に流入する。その結果、ＮＯ_Ｘ吸収剤２５内において未燃ＨＣ，ＣＯの酸化反応が行われるのでＮＯ_Ｘ吸収剤２５の温度が急速に上昇せしめられることになる。
【０１０８】
なお、酸化触媒又は三元触媒にもＳＯ_Ｘが付着する。本発明による実施例ではこれら触媒に付着したＳＯ_Ｘを除去するためにＮＯ_Ｘ吸収剤２５からＳＯ_Ｘを放出すべきときには１番気筒＃１および４番気筒＃４の空燃比と、２番気筒＃２および３番気筒＃３の空燃比とが交互にリッチとされる。
次に図３０を参照しつつリッチ処理ＩＩＩの第３実施例について説明する。
【０１０９】
図３０を参照するとまず初めにステップ１０００においてＮＯ_Ｘ吸収剤２５に吸収されていると推定される全ＳＯ_Ｘを放出させるのに必要なリッチ時間ｔ_ｓが算出される。次いでステップ１００１ではリッチ処理ＩＩＩ開始後の経過時間ｔがリッチ時間ｔ_ｓを越えたか否かが判別される。ｔ≦ｔ_ｓのときにはステップ１００２に進んで１番気筒＃１および４番気筒＃４の空燃比をリッチにすべきであることを示すフラグＸがセットされているか否かが判別される。フラグＸがセットされているときにはステップ１００３に進んでＮＯ_Ｘ吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように一部の気筒＃１，＃４の空燃比をリッチにし、残りの気筒＃２，＃３の空燃比をリーンにするのに必要な各気筒＃１，＃２，＃３，＃４の噴射量Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_４が算出される。これに対してフラグＸがセットされていないときにはステップ１００４に進んでＮＯ_Ｘ吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように一部の気筒＃２，＃３の空燃比をリッチにし、残りの気筒＃１，＃４の空燃比をリーンにするのに必要な各気筒＃１，＃２，＃３，＃４の噴射量Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_４が算出される。
【０１１０】
一方、ステップ１００１においてｔ＞ｔ_ｓになったと判断されたときにはステップ１００５に進んでＳＯ_Ｘ放出フラグがリセットされ、次いでステップ１００６においてＮＯ_Ｘ放出フラグＩがリセットされる。次いでステップ１００７においてΣＱおよびΣＮＯＸが零とされる。次いでステップ１００８ではフラグＸがセットからリセットへ、又はリセットからセットへ反転せしめられる。
【０１１１】
なお、これまで述べたリッチ制御ＩＩＩの第１実施例から第３実施例においてＮＯ_Ｘ吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃比をリッチ又はリーンにするときには空燃比センサ２７の出力に基づいて各噴射量Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_４を制御することができる。即ち、各噴射量Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_４に夫々フィードバック補正係数ＦＡＦを乗算することによって最終的な噴射量Ｑ_１・ＦＡＦ，Ｑ_２・ＦＡＦ，Ｑ_３・ＦＡＦ，Ｑ_４・ＦＡＦを算出するようにする。フィードバック補正係数ＦＡＦは図３１（Ａ），（Ｂ）に示されるように空燃比がリッチになるとスキップ的に減少せしめられた後に一定の積分定数Ｋでもって徐々に減少し、空燃比がリーンになるとスキップ的に増大せしめられた後に一定の積分定数Ｋでもって徐々に増大するように制御される。
【０１１２】
この場合、図３１（Ａ）に示されるように空燃比がリッチからリーンになったときのＦＡＦのスキップ量ＳＲを空燃比がリーンからリッチになったときのＦＡＦのスキップ量ＳＬよりも大きくすると図３１（Ａ）に示されるようにリッチ時間がリーン時間が長くなり、その結果ＮＯ_Ｘ吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃比はリッチとなる。即ち、ＳＲ＞ＳＬとすることによってＮＯ_Ｘ吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃比をリッチにすることができることになる。
【０１１３】
一方、図３１（Ｂ）に示されるように空燃比がリッチからリーンになったときのＦＡＦのスキップ量ＳＲを空燃比がリーンからリッチになったときのＦＡＦのスキップ量ＳＬよりも小さくすると図３１（Ｂ）に示されるようにリーン時間がリッチ時間が長くなり、その結果ＮＯ_Ｘ吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃比はリーンとなる。即ち、ＳＲ＜ＳＬとすることによってＮＯ_Ｘ吸収剤２５に流入する排気ガスの空燃比をリーンにすることができることになる。
【０１１４】
【発明の効果】
未燃ＨＣおよび煤の排出をできる限り抑制しつつＮＯ_Ｘ吸収剤からＮＯ_Ｘ又はＳＯ_Ｘを放出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】圧縮着火式内燃機関の全体図である。
【図２】圧縮着火式内燃機関の平面図である。
【図３】スモークおよびＮＯ_Ｘの発生量等を示す図である。
【図４】燃焼圧を示す図である。
【図５】燃料分子を示す図である。
【図６】スモークの発生量とＥＧＲ率との関係を示す図である。
【図７】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図である。
【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。
【図９】空燃比センサの出力を示す図である。
【図１０】スロットル弁の開度等を示す図である。
【図１１】第１の運転領域Ｉにおける空燃比を示す図である。
【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。
【図１３】第２の燃料における空燃比を示す図である。
【図１４】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図である。
【図１５】ＮＯ_Ｘの放出作用を説明するための図である。
【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。
【図１７】ＮＯ_Ｘ放出制御を説明するための図である。
【図１８】噴射量を説明するための図である。
【図１９】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。
【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。
【図２１】リッチ処理Ｉを実行するためのフローチャートである。
【図２２】リッチ処理ＩＩを実行するためのフローチャートである。
【図２３】圧縮着火式内燃機関の別の実施例を示す平面図である。
【図２４】リッチ処理ＩＩを実行するためのフローチャートである。
【図２５】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。
【図２６】機関の運転を制御するためのフローチャートである。
【図２７】リッチ処理ＩＩＩの第１実施例を実行するためのフローチャートである。
【図２８】リッチ処理ＩＩＩの第２実施例を実行するためのフローチャートである。
【図２９】圧縮着火式内燃機関の別の実施例を示す平面図である。
【図３０】リッチ処理ＩＩＩの第３実施例を実行するためのフローチャートである。
【図３１】フィードバック補正係数の変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
６…燃料噴射弁
１５…排気ターボチャージャ
２０…スロットル弁
２９…ＥＧＲ通路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a compression ignition type internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
NO when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean_XNO when the inflowing exhaust gas becomes rich or stoichiometric._XReleases NO_XNO generated when the lean mixture is burned by arranging an absorbent in the engine exhaust passage_XNO_XAbsorbed by absorbent, NO_XAbsorbent NO_XBefore the absorption capacity is saturated, the air-fuel ratio in the combustion chambers of all cylinders is temporarily made rich to reduce NO._XNO from absorbent_XAnd released NO_X2. Description of the Related Art There is known a compression ignition type internal combustion engine that is reduced by unburned HC and CO contained in exhaust gas (see International Publication WO 93/07363). In this compression ignition type internal combustion engine, NO_XNO from absorbent_XWhen the fuel is to be released, the air-fuel ratio in the combustion chambers of all cylinders is made rich by closing the throttle valve and increasing the fuel injection amount.
[0003]
The exhaust gas contains SO_XIs also included in this SO_XNO_XAbsorbed by absorbent. This SO_XNO_XIt is necessary to make the air-fuel ratio rich when releasing from the absorbent.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the air-fuel ratio in the combustion chamber of all cylinders is made rich by closing the throttle valve and increasing the fuel injection amount in the compression ignition type internal combustion engine, there is a problem that a large amount of unburned HC and a large amount of smoke are generated. .
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the first invention,As the amount of inert gas in the combustion chamber increases, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak, and when the amount of inert gas in the combustion chamber further increases, fuel during combustion in the combustion chamber and its surroundings The compression-ignition internal combustion engine in which the gas temperature becomes lower than the soot generation temperature and soot is hardly generated, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, NO _X And when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes stoichiometric or rich, the NO absorbed _X Releases NO _X The first combustion in which the absorbent is disposed in the engine exhaust passage, the amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the amount of inert gas at which the amount of generated soot peaks, and soot is hardly generated, and the amount of generated soot is reduced. Switching means for selectively switching between the second combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is smaller than the peak amount of inert gas, and NO when the second combustion is being performed; _X NO from absorbent _X NO when should be released _X The air-fuel ratio of some cylinders is made rich and the air-fuel ratio of the remaining cylinders is made lean so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent becomes rich.
[0007]
2In the second invention1In the second invention, the air-fuel ratio is made rich under the second combustion in some of the cylinders described above.
3In the second invention1In the second invention, in some of the above-mentioned cylinders, the air-fuel ratio is made rich under the first combustion after switching from the second combustion to the first combustion.
4In the second invention1In the second invention, when the first combustion is performed, NO_X  NO from absorbent_X  , The air-fuel ratio in the combustion chambers of all cylinders is temporarily set to the stoichiometric air-fuel ratio or rich.
[0008]
5In the second invention1According to a second aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from the combustion chamber into the engine intake passage, wherein the inert gas comprises recirculated exhaust gas.
6In the second invention5In the second invention, the exhaust gas recirculation rate in the first combustion state is approximately 55% or more.
[0009]
In a seventh aspect based on the first aspect, the operating range of the engine is divided into a first operating range on the low load side and a second operating range on the high load side, and the first combustion is performed in the first operating range. In the second operation region, the second combustion is performed.
In the eighth invention, as the amount of inert gas in the combustion chamber increases, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak, and when the amount of inert gas in the combustion chamber further increases, the combustion in the combustion chamber increases. The temperature of the fuel at the time and its surrounding gas is lower than the soot generation temperature and soot is hardly generatedCompression ignition typeInternal combustion engineNO when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean _X And when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes stoichiometric or rich, the NO absorbed _X Releases NO _X Place the absorbent in the engine exhaust passage,The first combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the amount of inert gas at which the amount of soot is peaked and soot is hardly generated, and the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas at which the amount of soot is peaked. Switching means for selectively switching between the second combustion having a small amount of inert gas and the second combustion;_X  Absorbent to SO_X  Is to be released when the first combustion is being performed._X  The air-fuel ratio of some of the cylinders is made rich while the air-fuel ratio of the remaining cylinders is made lean so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent becomes rich.
[0010]
9In the second invention8In the second invention, NO_X  Absorbent to SO_X  To release NO_X  NO when the temperature of the absorbent is lower than a predetermined temperature_X  The air-fuel ratio of some of the cylinders is made rich so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent becomes lean, and the air-fuel ratio of the remaining cylinders is made lean._X  NO when the temperature of the absorbent becomes higher than a predetermined temperature._X  The air-fuel ratio of some of the cylinders is made rich while the air-fuel ratio of the remaining cylinders is made lean so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent becomes rich.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 and 2 show a case where the present invention is applied to a four-stroke compression ignition type internal combustion engine.
Referring to FIGS. 1 and 2, 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, and 8 is intake. Port 9 indicates an exhaust valve, and 10 indicates an exhaust port. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch 11, and the surge tank 12 is connected to a supercharger, for example, an outlet of a compressor 16 of an exhaust turbocharger 15 via an intake duct 13 and an intercooler 14. Be linked. An inlet of the compressor 16 is connected to an air cleaner 18 via an air suction pipe 17, and a throttle valve 20 driven by a step motor 19 is arranged in the air suction pipe 17.
[0012]
On the other hand, the exhaust port 10 is connected to the inlet of the exhaust turbine 23 of the exhaust turbocharger 15 via the exhaust manifold 21 and the exhaust pipe 22, and the outlet of the exhaust turbine 23 is connected to the NO._XIt is connected to the absorbent 25 and the oxidation catalyst 26. An air-fuel ratio sensor 27 is disposed in the exhaust manifold 21.
An exhaust pipe 28 downstream of the oxidation catalyst 26 and an air suction pipe 17 downstream of the throttle valve 20 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter, referred to as EGR) passage 29, and a step motor 30 is provided in the EGR passage 29. The driven EGR control valve 31 is arranged. In the EGR passage 29, an intercooler 32 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 29 is arranged. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the intercooler 32, and the engine cooling water cools the EGR gas.
[0013]
On the other hand, the fuel injection valve 6 is connected via a fuel supply pipe 33 to a fuel reservoir, a so-called common rail 34. Fuel is supplied into the common rail 34 from an electric control type variable discharge fuel pump 35, and the fuel supplied into the common rail 34 is supplied to the fuel injection valve 6 through each fuel supply pipe 33. A fuel pressure sensor 36 for detecting the fuel pressure in the common rail 34 is attached to the common rail 34, and the fuel pump 35 is controlled so that the fuel pressure in the common rail 34 becomes the target fuel pressure based on the output signal of the fuel pressure sensor 36. Is controlled.
[0014]
The electronic control unit 40 is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 41 such as a ROM (Read Only Memory) 42, a RAM (Random Access Memory) 43, a CPU (Microprocessor) 44, an input port 45 and an output port 46. Is provided. The output signal of the air-fuel ratio sensor 27 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47, and the output signal of the fuel pressure sensor 36 is also input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. NO_XNO in the absorbent 25_XA temperature sensor 37 for detecting the temperature of the absorbent 25 is attached, and an output signal of the temperature sensor 37 is input to an input port 45 via a corresponding AD converter 47. A load sensor 51 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 50 is connected to the accelerator pedal 50, and the output voltage of the load sensor 51 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. . The input port 45 is connected to a crank angle sensor 52 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, by 30 °. On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 1, as shown in FIG. 2, the internal combustion engine has four cylinders including the first cylinder # 1, the second cylinder # 2, the third cylinder # 3, and the fourth cylinder # 4. The injection order is set to 1-3-4-2. As shown in FIG. 1, the output port 46 is connected to a fuel injection valve 6, a throttle valve control step motor 19, an EGR control valve control step motor 30, and a fuel pump 35 of each cylinder via a corresponding drive circuit 48. You.
[0015]
By the way, conventionally, in an internal combustion engine, for example, in a compression ignition type engine, NO_XThe engine exhaust passage and the engine intake passage are connected by an EGR passage in order to suppress the generation of the exhaust gas, and the exhaust gas, that is, the EGR gas is recirculated through the EGR passage into the engine intake passage. In this case, the EGR gas has a relatively high specific heat and can absorb a large amount of heat. Therefore, as the EGR gas amount increases, the EGR rate (EGR gas amount / (EGR gas amount + intake air amount)) increases. As the combustion temperature increases, the combustion temperature in the combustion chamber decreases._XThe more the EGR rate increases, the lower the NO_XWill decrease.
[0016]
If the EGR rate is increased as compared with the conventional case, NO_XIt has been known that the amount of generation of phenol can be reduced. However, when the EGR rate is increased, when the EGR rate exceeds a certain limit, the amount of generated soot, that is, smoke starts to increase rapidly. In this regard, it has been conventionally considered that if the EGR rate is further increased, the smoke will increase infinitely. Therefore, the EGR rate at which the smoke starts to increase rapidly is considered to be the maximum allowable limit of the EGR rate. Has been.
[0017]
Therefore, conventionally, the EGR rate is set within a range not exceeding the maximum allowable limit. The maximum allowable EGR rate varies substantially depending on the type of engine and fuel, but is approximately 30 to 50%. Therefore, in the conventional compression ignition type internal combustion engine, the EGR rate is suppressed to 30 to 50% at the maximum.
[0018]
As described above, conventionally, it has been considered that the maximum allowable limit exists for the EGR rate. Therefore, the EGR rate is conventionally set to a value within the range not exceeding the maximum allowable limit._XAnd the amount of smoke generated was determined to be as small as possible. However, in this way, the EGR rate is set to NO._XNO even if the amount of generated smoke is minimized_XAnd the reduction in the amount of smoke generated is limited, and in practice, a considerable amount of NO_XAt present, smoke is generated.
[0019]
However, in the course of research on combustion of a compression ignition type internal combustion engine, if the EGR rate is made larger than the maximum permissible limit, the smoke increases sharply as described above. However, the amount of generated smoke has a peak. When the EGR rate is further increased, the smoke starts to decrease sharply. Then, it was found that the smoke became almost zero, that is, almost no soot was generated. In this case, NO_XIt has also been found that the amount of generation is extremely small. After that, based on this finding, the reason why soot was not generated was examined, and as a result, soot and NO_XThis has led to the construction of a new combustion system that can simultaneously reduce the combustion. This new combustion system will be described 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.
[0020]
That is, as a result of repeated experimental research, it has been found that when the temperature of the fuel during combustion in the combustion chamber and the gas temperature around it are below a certain temperature, the growth of hydrocarbons stops at a stage before reaching soot, and the fuel When the temperature of the gas surrounding the gas exceeds a certain temperature, hydrocarbons grow to soot at a stretch. In this case, the temperature of the fuel and the surrounding gas is greatly affected by the heat absorbing action of the gas around the fuel when the fuel is burned, and the amount of heat absorbed by the gas around the fuel is adjusted according to the calorific value at the time of burning the fuel. As a result, the temperature of the fuel and the surrounding gas can be controlled.
[0021]
Therefore, if the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber is suppressed to a temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, soot will not be generated, and the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber will be reduced. Can be suppressed below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, by adjusting the amount of heat absorbed by the gas around the fuel. On the other hand, hydrocarbons whose growth has stopped halfway before reaching soot can be easily purified by post-treatment using an oxidation catalyst or the like. This is the basic idea of a new combustion system.
[0022]
FIGS. 1 and 2 show a compression ignition type internal combustion engine employing this new combustion system.
FIG. 3 shows that in the compression ignition type internal combustion engine shown in FIGS. 1 and 2, the air-fuel ratio A / F (horizontal axis in FIG. 3) is changed by changing the opening degree of the throttle valve 20 and the EGR rate during low engine load operation. Change in output torque when changed, smoke, HC, CO, NO_X4 shows an experimental example showing a change in the emission amount of the gas. As can be seen from FIG. 3, in this experimental example, the smaller the air-fuel ratio A / F, the higher the EGR rate. When the air-fuel ratio A / F is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (≒ 14.6), the EGR rate is 65% or more.
[0023]
As shown in FIG. 3, when the air-fuel ratio A / F is reduced by increasing the EGR rate, the amount of smoke generated when the air-fuel ratio A / F becomes about 30 when the EGR rate becomes close to 40%. Start growing. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is reduced, 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 is sharply reduced. When the EGR rate is increased to 65% or more, and the air-fuel ratio A / F becomes about 15.0, the smoke becomes almost zero. . That is, almost no soot is generated. At this time, the output torque of the engine slightly decreases, and NO_XThe amount of generation is considerably low. On the other hand, at this time, the generation amounts of HC and CO begin to increase.
[0024]
FIG. 4A shows a change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when the air-fuel ratio A / F is around 21 and the amount of generated smoke is the largest. FIG. 4B shows an air-fuel ratio A / F of 18. The graph shows changes in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when the amount of generated smoke is almost zero in the vicinity. As can be seen by comparing FIG. 4 (A) and FIG. 4 (B), the case of FIG. 4 (B) where the amount of smoke generation is almost zero is shown in FIG. 4 (A) where the amount of smoke generation is large. It can be seen that the combustion pressure is lower than in the case.
[0025]
The following can be said from the experimental results shown in FIGS. That is, first, when the air-fuel ratio A / F is 15.0 or less and the amount of generated smoke is almost zero, as shown in FIG._XThe amount of generation of methane is considerably reduced. NO_XThe decrease in the amount of the generated gas means that the combustion temperature in the combustion chamber 5 has decreased. Therefore, it can be said that the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low when little soot is generated. The same can be said from FIG. That is, in the state shown in FIG. 4B where almost no soot is generated, the combustion pressure is low, and thus the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low at this time.
[0026]
Second, when the amount of generated smoke, that is, the amount of generated soot becomes substantially zero, the amount of HC and CO emissions increases as shown in FIG. This means that hydrocarbons are emitted without growing to soot. That is, linear hydrocarbons and aromatic hydrocarbons contained in the fuel as shown in FIG. 5 are thermally decomposed when the temperature is increased in a state of lack of oxygen, soot precursors are formed, and then mainly, Soot consisting of a solid aggregate of carbon atoms is produced. In this case, the actual soot generation process is complicated, and it is not clear what form the soot precursor takes, but in any case, the hydrocarbon as shown in FIG. It will grow to soot. Therefore, as described above, when the amount of generated soot becomes substantially zero, the emission amounts of HC and CO increase as shown in FIG. 3, but HC at this time is a precursor of soot or a hydrocarbon in a state before it. .
[0027]
Summarizing these considerations based on the experimental results shown in FIGS. 3 and 4, when the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low, the amount of generated soot becomes almost zero. The hydrocarbon will be discharged from the combustion chamber 5. As a result of further detailed experimental research on this fact, when the temperature of the fuel and the surrounding gas in the combustion chamber 5 is lower than a certain temperature, the growth process of the soot is stopped halfway. It was found that no soot was generated, and soot was generated when the temperature of the fuel and its surroundings in the combustion chamber 5 exceeded a certain temperature.
[0028]
By the way, the temperature of the fuel and its surrounding when the process of producing hydrocarbons is stopped in the state of the soot precursor, that is, the above-mentioned certain temperature varies depending on various factors such as the type of fuel, the air-fuel ratio, the compression ratio, and the like. I can not say how many times, but this certain temperature is NO_XIs closely related to the amount of NOx generated, so that this certain temperature is NO_XCan be defined to some extent from the amount of occurrence of. That is, as the EGR rate increases, the fuel temperature during combustion and the gas temperature around the fuel decrease, and the NO_XGeneration amount decreases. NO at this time_XIs 10 p. p. When it is less or equal to or less than m, almost no soot is generated. Therefore, the above certain temperature is NO_XIs 10 p. p. m The temperature almost coincides with the temperature when the temperature becomes lower or higher.
[0029]
Once soot is produced, it cannot be purified by post-treatment using a catalyst having an oxidizing function. On the other hand, the soot precursor or the hydrocarbon in the state before the soot can be easily purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidation function. Considering the post-treatment with the catalyst having the oxidation function as described above, it is extremely difficult to discharge hydrocarbons from the combustion chamber 5 in the state of the precursor of soot or in the state before the soot or in the form of soot from the combustion chamber 5. There is a big difference. The new combustion system employed in the present invention discharges hydrocarbons from the combustion chamber 5 in the form of a precursor or previous soot without producing soot in the combustion chamber 5 and removing the hydrocarbons. The core is to oxidize with a catalyst having an oxidation function.
[0030]
Now, in order to stop the growth of hydrocarbons before soot is generated, it is necessary to suppress the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber 5 to a temperature lower than the temperature at which soot is generated. There is. In this case, it has been found that the endothermic effect of the gas around the fuel when the fuel burns has an extremely large effect on suppressing the temperature of the fuel and the gas around the fuel.
[0031]
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 becomes extremely high locally. That is, at this time, the air separated from the fuel hardly absorbs the heat of combustion heat of the fuel. In this case, since the combustion temperature becomes extremely high locally, the unburned hydrocarbons that have received the heat of combustion will generate soot.
[0032]
On the other hand, when fuel is present in a mixed gas of a large amount of inert gas and a small amount of air, the situation is slightly different. In this case, the evaporated fuel diffuses to the surroundings, reacts with oxygen mixed in the inert gas, and burns. In this case, since the combustion heat is absorbed by the surrounding inert gas, 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 kept low by the endothermic effect of the inert gas.
[0033]
In this case, controlling the temperature of the fuel and its surrounding gas to a temperature lower than the temperature at which soot is generated requires an amount of an inert gas that can absorb a sufficient amount of heat to do so. Therefore, if the amount of fuel increases, the required amount of inert gas increases accordingly. In this case, the endothermic effect becomes stronger as the specific heat of the inert gas increases, so that the inert gas preferably has a higher specific heat. In this regard, CO₂Since EGR gas has a relatively large specific heat, it can be said that it is preferable to use EGR gas as the inert gas.
[0034]
FIG. 6 shows the relationship between the EGR rate and the smoke when the EGR gas is used as the inert gas and the degree of cooling of the EGR gas is changed. That is, in FIG. 6, curve A shows the case where the EGR gas is cooled strongly and the EGR gas temperature is maintained at approximately 90 ° C., and curve B shows the case where the EGR gas is cooled by a small cooling device. , Curve C shows the case where the EGR gas is not forcibly cooled.
[0035]
As shown by the curve A in FIG. 6, when the EGR gas is strongly cooled, the amount of soot generation peaks at a point where the EGR rate is slightly lower than 50%, and in this case, the EGR rate is increased to approximately 55% or more. Then, almost no soot is generated. On the other hand, as shown by the curve B in FIG. 6, when the EGR gas is slightly cooled, the amount of soot generation peaks at a point where the EGR rate is slightly higher than 50%, and in this case, the EGR rate is increased to approximately 65% or more. So that almost no soot is generated.
[0036]
As shown by the curve C in FIG. 6, when the EGR gas is not forcibly cooled, the generation amount of soot reaches a peak near the EGR rate of 55%, and in this case, the EGR rate becomes approximately 70%. Above a percentage, soot is hardly generated. FIG. 6 shows the amount of smoke generated when the engine load is relatively high. When the engine load decreases, the EGR rate at which the amount of soot peaks slightly decreases, and the EGR rate at which almost no soot is generated Also lowers slightly. As described above, the lower limit of the EGR rate at which almost no soot is generated varies depending on the degree of cooling of the EGR gas and the engine load.
[0037]
FIG. 7 shows a mixed gas amount of the EGR gas and the air necessary to make the temperature of the fuel during combustion and the surrounding gas temperature lower than the temperature at which soot is generated when EGR gas is used as the inert gas; Further, the ratio of air in the mixed gas amount and the ratio of EGR gas in the mixed gas are shown. In FIG. 7, the vertical axis indicates the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5, and the dashed line Y indicates the total intake gas amount that can be sucked into the combustion chamber 5 when supercharging is not performed. ing. The horizontal axis shows the required load.
[0038]
Referring to FIG. 7, the proportion 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. 7, the ratio between the amount of air and the amount of injected fuel is the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, in FIG. 7, the ratio of the EGR gas, that is, the amount of the EGR gas in the mixed gas is set so that when the injected fuel is burned, the temperature of the fuel and the surrounding gas is made 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 in terms of the EGR rate, and is 70% or more in the embodiment shown in FIG. That is, the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5 is represented by a solid line X in FIG. 7, and the ratio between the air amount and the EGR gas amount in the total intake gas amount X is as shown in FIG. The temperature of the fuel and the gas around it will be lower than the temperature at which soot is produced, so that no soot is generated. In this case, NO_XThe amount generated is 10 p. p. m around or below and therefore NO_XIs extremely small.
[0039]
As the amount of fuel injection increases, the amount of heat generated when the fuel burns increases. Therefore, in order to maintain the temperature of the fuel and its surrounding gas at a temperature lower than the temperature at which soot is generated, the amount of heat absorbed by the EGR gas Must be increased. Therefore, as shown in FIG. 7, the EGR gas amount must be increased as the injected fuel amount increases. That is, the EGR gas amount needs to increase as the required load increases.
[0040]
By the way, when supercharging is not performed, the upper limit of the total intake gas amount X to be sucked into the combustion chamber 5 is Y. Therefore, in FIG.₀In the larger range, the air-fuel ratio cannot be maintained at the stoichiometric air-fuel ratio unless the EGR gas ratio is reduced as the required load increases. In other words, when supercharging is not performed, the required load is L₀If the air-fuel ratio is to be maintained at the stoichiometric air-fuel ratio in a region larger than the required load, the EGR rate decreases as the required load increases.₀In the larger region, the temperature of the fuel and its surrounding gas cannot be maintained below the temperature at which soot is produced.
[0041]
However, as shown in FIG. 1, when the EGR gas is recirculated through the EGR passage 29 to the inlet side of the supercharger, that is, into the air suction pipe 17 of the exhaust turbocharger 15, the required load becomes L.₀In the larger region, the EGR rate can be maintained at or above 55 percent, for example, 70 percent, and thus the temperature of the fuel and its surrounding gas can be maintained below the temperature at which soot is produced. That is, if the EGR gas is recirculated so that the EGR rate in the air suction pipe 17 becomes, for example, 70%, the EGR rate of the suction gas boosted by the compressor 16 of the exhaust turbocharger 15 also becomes 70%. The temperature of the fuel and the surrounding gas can be maintained at a temperature lower than the temperature at which soot is generated, to the extent that the pressure can be increased by the compressor 16. Therefore, the operating range of the engine that can generate low-temperature combustion can be expanded.
[0042]
When the required load is L₀When the EGR rate is set to 55% or more in a larger region, the EGR control valve 31 is fully opened and the throttle valve 20 is slightly closed.
As described above, FIG. 7 shows the case where the fuel is burned under the stoichiometric air-fuel ratio. However, even if the air amount is smaller than the air amount shown in FIG. NO while preventing generation of_XIs 10 p. p. m or less, and even if the air amount is larger than the air amount shown in FIG. 7, that is, even if the average value of the air-fuel ratio is 17 to 18 lean, soot generation is prevented. NO_XIs 10 p. p. m can be around or below.
[0043]
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 excess fuel does not grow to soot, and thus no soot is generated. At this time, NO_XOnly a very small amount 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 when the combustion temperature increases, but in the present invention, the soot is suppressed to a low temperature, so that the soot is reduced. Not generated at all. Furthermore, NO_XOnly a very small amount is generated.
[0044]
Thus, when low-temperature combustion is being performed, soot is not 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, NO_XIs 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.
[0045]
By the way, the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber can be suppressed to a temperature at or below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, only during the low load operation in the engine, which generates a relatively small amount of heat by combustion. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the first combustion, that is, the low-temperature combustion is performed by suppressing the temperature of the fuel during combustion and the gas temperature around the same at or below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway during the low load operation in the engine. In addition, the second combustion, that is, the combustion that has been performed conventionally, is performed during the high load operation of the engine. Here, the first combustion, that is, the low-temperature combustion, has a larger amount of the inert gas in the combustion chamber than the amount of the inert gas at which the generation amount of soot is a peak, as is apparent from the description so far, and almost all the soot is generated. The second combustion, that is, the combustion that has been conventionally performed, is a combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas that becomes the peak of soot generation. Say that.
[0046]
FIG. 8 shows a first operation region I in which first combustion, that is, low-temperature combustion is performed, and a second operation region 1I in which second combustion, that is, combustion by a conventional combustion method, is performed. In FIG. 8, the vertical axis L indicates the amount of depression of the accelerator pedal 50, that is, the required load, and the horizontal axis N indicates the engine speed. In FIG. 8, X (N) indicates a first boundary between the first operation region I and the second operation region II, and Y (N) indicates the first operation region I and the second operation region. The second boundary with the region 1I is shown. The determination of the change of the operation region from the first operation region I to the second operation region II is made based on the first boundary X (N), and the change from the second operation region II to the first operation region I is performed. The determination of the change of the operating region is performed based on the second boundary Y (N).
[0047]
That is, if the required load L exceeds a first boundary X (N), which is a function of the engine speed N, when the operating state of the engine is in the first operating region I and low-temperature combustion is being performed, the operating region Is shifted to the second operation region II, and combustion is performed by the conventional combustion method. Next, when the required load L becomes lower than a second boundary Y (N) which is a function of the engine speed N, it is determined that the operation region has shifted to the first operation region I, and low-temperature combustion is performed again.
The two boundaries of the first boundary X (N) and the second boundary Y (N) on the lower load side than the first boundary X (N) are provided for the following two reasons. . The first reason is that the combustion temperature is relatively high on the high load side of the second operation region II, and even if the required load L becomes lower than the first boundary X (N), low-temperature combustion cannot be performed immediately. Because. That is, the low-temperature combustion does not start immediately unless the required load L becomes considerably low, that is, when the required load L becomes lower than the second boundary Y (N). The second reason is that hysteresis is provided for a change in the operation range between the first operation range I and the second operation range II.
[0048]
FIG. 9 shows the output of the air-fuel ratio sensor 27. As shown in FIG. 9, the output current I of the air-fuel ratio sensor 27 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 27.
Next, the operation control in the first operation region I and the second operation region II will be schematically described with reference to FIG.
[0049]
FIG. 10 shows the opening degree of the throttle valve 20, the opening degree of the EGR control valve 31, 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 of the throttle valve 20 is gradually increased from almost fully closed to about ／ as the required load L increases. The opening degree of the EGR control valve 31 is gradually increased from near full closure to full opening as the required load L increases. In the example shown in FIG. 10, in the first operation region I, the EGR rate is set to approximately 70%, and the air-fuel ratio is set to a slightly lean air-fuel ratio.
[0050]
In other words, in the first operating region I, the opening of the throttle valve 20 and the opening of the EGR control valve 31 are controlled such that the EGR rate becomes approximately 70% and the air-fuel ratio becomes a slightly lean air-fuel ratio. At this time, the air-fuel ratio is controlled to the target lean air-fuel ratio by correcting the opening of the EGR control valve 31 based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 27. In the first operation region I, fuel injection is performed before the compression top dead center TDC. In this case, the injection start time θS is delayed as the required load L is increased, and the injection completion timing θE is also delayed as the injection start timing θS is delayed.
[0051]
At the time of idling operation, the throttle valve 20 is closed to almost fully closed, and at this time, the EGR control valve 31 is also closed to almost fully open. When the throttle valve 20 is closed close to the fully closed state, the pressure in the combustion chamber 5 at the start of compression increases, so that the compression pressure decreases. When the compression pressure decreases, the compression work by the piston 4 decreases, so that the vibration of the engine body 1 decreases. That is, at the time of idling operation, the throttle valve 20 is closed to almost fully closed in order to suppress the vibration of the engine body 1.
[0052]
On the other hand, when the operating region of the engine changes from the first operating region I to the second operating region II, the opening of the throttle valve 20 is increased stepwise from about 2/3 opening toward the full opening direction. At this time, in the example shown in FIG. 10, the EGR rate is reduced stepwise from approximately 70% to 40% or less, and the air-fuel ratio is increased stepwise. That is, since the EGR rate jumps over the EGR rate range (FIG. 6) in which a large amount of smoke is generated, a large amount of smoke is generated when the operation region of the engine changes from the first operation region I to the second operation region II. There is no.
[0053]
In the second operation region II, the conventional combustion is performed. In the second operation region II, the throttle valve 20 is held in a fully open state except for a part, and the opening degree of the EGR control valve 31 is gradually reduced as the required load L increases. In this operating region II, the EGR rate decreases as the required load L increases, and the air-fuel ratio decreases as the required load L increases. However, the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio even when the required load L increases. In the second operation region II, the injection start timing θS is set near the compression top dead center TDC.
[0054]
FIG. 11 shows the air-fuel ratio A / F in the first operation region I. In FIG. 11, the curves indicated by A / F = 15.5, A / F = 16, A / F = 17, and A / F = 18 have air-fuel ratios of 15.5, 16, 17, and 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 the air-fuel ratio A / F is leaner in the first operating region I as the required load L decreases.
[0055]
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 reduced. When the EGR rate is reduced, the air-fuel ratio increases. Therefore, as shown in FIG. 11, as the required load L decreases, the air-fuel ratio A / F increases. As the air-fuel ratio A / F increases, the fuel consumption rate increases. Therefore, in order to make the air-fuel ratio as lean as possible, in the embodiment according to the present invention, the air-fuel ratio A / F increases as the required load L decreases.
[0056]
Note that the target opening ST of the throttle valve 20 necessary for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG. 11 is represented as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. The target opening SE of the EGR control valve 31 required for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG. 11 is stored in the ROM 42 in advance as shown in FIG. And in the form of a map as a function of the engine speed N in the ROM 42 in advance.
[0057]
FIG. 13 shows the target air-fuel ratio when the second combustion, that is, the normal combustion by the conventional combustion method is performed. In FIG. 13, curves A / F = 24, A / F = 35, A / F = 45, and A / F = 60 indicate target air-fuel ratios 24, 35, 45, and 60, respectively. As shown in FIG. 14A, the target opening degree ST of the throttle valve 20 required for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N. The target opening SE of the EGR control valve 31 required for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio is calculated as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. It is stored in the ROM 42 in the form of a map in advance.
[0058]
On the other hand, NO arranged in the engine exhaust passage downstream of the exhaust turbocharger 15_XThe absorbent 25 is made of, for example, alumina as a carrier. On this carrier, for example, potassium K, sodium Na, lithium Li, alkali metals such as cesium Cs, barium Ba, alkaline earths such as calcium Ca, lanthanum La, yttrium Y At least one selected from such rare earths and a noble metal such as platinum Pt are supported. Engine intake passage, combustion chamber 5 and NO_XThe ratio of air and fuel (hydrocarbon) supplied into the exhaust passage upstream of the absorbent 25 is set to NO._XWhen the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 is called this NO_XThe absorbent 25 is NO when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean._XNO when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes stoichiometric or rich._XReleases NO_XPerforms the absorption and release action.
[0059]
This NO_XIf the absorbent 25 is arranged in the engine exhaust passage, NO_XAbsorbent 25 is actually NO_XHowever, there is a part where the detailed mechanism of the absorption / release action is not clear. However, it is considered that this absorption / release action is performed by a mechanism as shown in FIG. Next, this mechanism will be described by taking platinum Pt and barium Ba supported on a carrier as an example, but the same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths, and rare earths.
[0060]
In the compression ignition type internal combustion engine shown in FIG. 1, combustion is performed in a state where the air-fuel ratio in the normal combustion chamber 5 is lean. As described above, when combustion is performed with a lean air-fuel ratio, the oxygen concentration in the exhaust gas is high. At this time, as shown in FIG.₂Is O₂ ⁻Or O^2-On the surface of platinum Pt. On the other hand, NO in the inflowing exhaust gas becomes O 2 on the surface of platinum Pt.₂ ⁻Or O^2-Reacts with NO₂(2NO + O₂→ 2NO₂). NO generated next₂Is absorbed in the absorbent while being oxidized on the platinum Pt and combined with barium oxide BaO, as shown in FIG.₃ ⁻Diffuses into the absorbent in the form of NO in this way_XIs NO_XIt is absorbed in the absorbent 25. NO on the surface of platinum Pt as long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high₂Is generated, and the NO_XNO unless absorption capacity is saturated₂Is absorbed in the absorbent and nitrate ion NO₃ ⁻Is generated.
[0061]
On the other hand, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich, the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas decreases, and as a result, NO on the surface of the platinum Pt is reduced.₂Is reduced. NO₂The reaction proceeds in the reverse direction (NO₃ ⁻→ NO₂) And thus the nitrate ions NO in the absorbent₃ ⁻Is NO₂Released from the absorbent in the form of NO at this time_XNO released from absorbent 25_XIs reacted with a large amount of unburned HC and CO contained in the inflowing exhaust gas and reduced as shown in FIG. Thus, NO on the surface of platinum Pt₂When no longer exists, NO is changed from one absorbent to the next₂Is released. Therefore, if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich, NO_XNO from absorbent 25_XIs released, and the released NO_XNO in the atmosphere to be reduced_XIs not emitted.
[0062]
In this case, even if the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is set to the stoichiometric air-fuel ratio, NO_XNO from absorbent 25_XIs released. However, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is set to the stoichiometric air-fuel ratio, NO_XNO from absorbent 25_XIs released only slowly_XTotal NO absorbed in absorbent 25_XIt takes a slightly longer time to release.
[0063]
As described above, when the operation state of the engine is in the first operation region I and low-temperature combustion is being performed, soot is hardly generated, and instead, the unburned hydrocarbon is a precursor of soot or a state of the state before it. It is discharged from the combustion chamber 5 in the form. At this time, the unburned hydrocarbon discharged from the combustion chamber 5 is NO_XOxidation is performed well by an oxidation catalyst 26 disposed downstream of the absorbent 25. Note that as described above, NO_XThe absorbent 25 contains a noble metal such as platinum Pt, and therefore NO_XThe absorbent 25 also has an oxidizing function. Therefore, the unburned hydrocarbon discharged from the combustion chamber 5 during the low-temperature combustion is NO_XThe oxidization is also favorably performed by the absorbent 25.
[0064]
By the way, NO_XNO of absorbent 25_XAbsorption capacity is limited, NO_XNO of absorbent 25_XNO before absorption capacity is saturated_XNO from absorbent 25_XMust be released. NO for that_XNO absorbed by absorbent 25_XThe quantity needs to be estimated. Therefore, in the embodiment according to the present invention, NO per unit time when the first combustion is performed_XThe amount of absorption A is determined in advance in the form of a map as shown in FIG. 16A as a function of the required load L and the engine speed N, and the NO per unit time during the second combustion is performed._XThe absorption amount B is obtained in advance as a function of the required load L and the engine speed N in the form of a map as shown in FIG._XNO by integrating absorption amounts A and B_XNO absorbed by absorbent 25_XThe amount ΣNOX is estimated.
[0065]
In the embodiment according to the present invention, this NO_XNO when the absorption amount ΣNOX exceeds a predetermined allowable maximum value_XNO from absorbent 25_XIs to be released. Next, this will be described with reference to FIG.
Referring to FIG. 17, in the embodiment according to the present invention, two allowable maximum values, that is, an allowable maximum value MAX1 and an allowable maximum value MAX2 are set. Maximum allowable value MAX1 is NO_XMaximum NO that can be absorbed by the absorbent 25_XIt is about 30% of the absorption amount, and the allowable maximum value MAX2 is NO_XIt is about 80% of the maximum absorption amount that the absorbent 25 can absorb. NO when the first combustion is being performed_XNO when the absorption amount ΣNOX exceeds the allowable maximum value MAX1._XNO from absorbent 25_XWhen the air-fuel ratio is made rich and the second combustion is performed, NO_XWhen the absorption amount ΣNOX exceeds the permissible maximum value MAX1, when the second combustion is switched to the first combustion, NO_XNO from absorbent 25_XWhen the air-fuel ratio is made rich and the second combustion is performed, NO_XNO when the absorption amount ΣNOX exceeds the allowable maximum value MAX2._XNO from absorbent 25_XThe air-fuel ratio of only some of the cylinders is made rich in order to release the fuel.
[0066]
That is, FIG. 17 shows a case where the required load L is lower than the first boundary X (N) and the first combustion is performed in the period X, and the air-fuel ratio at this time is slightly smaller than the stoichiometric air-fuel ratio. It has a lean air-fuel ratio. NO when first combustion is being performed_XIs extremely small. Therefore, at this time, as shown in FIG._XThe absorption amount ΣNOX rises very slowly. NO when the first combustion is being performed_XWhen the absorption amount ΣNOX exceeds the allowable maximum value MAX1, the air-fuel ratios A / F of all the cylinders are temporarily made rich, whereby NO_XNO from absorbent 25_XIs released. NO at this time_XThe absorption amount ΣNOX is set to zero.
[0067]
As described above, when the first combustion is performed, no soot is generated regardless of whether the air-fuel ratio is lean, the stoichiometric air-fuel ratio, or rich, and therefore, when the first combustion is performed. NO_XNO from absorbent 25_XAt this time, no soot is generated even if the air-fuel ratio A / F is made rich in order to release the air.
Then at time t₁When the required load L exceeds the first boundary X (N), the first combustion is switched to the second combustion. As shown in FIG. 17, when the second combustion is being performed, the air-fuel ratio A / F becomes considerably lean. NO is performed when the second combustion is performed, compared to when the first combustion is performed._XIs large when the second combustion is being performed._XThe amount ΣNOX rises relatively quickly.
[0068]
If the air-fuel ratio A / F of all the cylinders is made rich while the second combustion is being performed, a large amount of soot is generated. Therefore, when the second combustion is being performed, the air-fuel ratio A / F of all the cylinders is reduced. Making it rich is not preferred. Therefore, when the second combustion is being performed as shown in FIG._XEven if the absorption amount ΣNOX exceeds the allowable maximum value MAX1, NO_XNO from absorbent 25_XThe air-fuel ratio A / F is not made rich in order to release the fuel. In this case, time t in FIG.₂When the required load L becomes lower than the second boundary Y (N) and the second combustion is switched to the first combustion as in_XNO from absorbent 25_X, The air-fuel ratio A / F of all cylinders is temporarily made rich.
[0069]
Next, at time t in FIG.₃Is switched from the first combustion to the second combustion, and the second combustion is continued for a while. NO at this time_XThe absorption amount ΣNOX exceeds the allowable maximum value MAX1, and then the time t₄In this case, if the allowable maximum value MAX2 is exceeded, then NO_XNO from absorbent 25_XNO to release_XThe air-fuel ratio A / F of some of the cylinders is made rich so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 becomes rich, and the air-fuel ratio of the remaining cylinders is made lean.
[0070]
For example, when the second combustion is performed with the injection amount indicated by the solid line in FIG._XNO from absorbent 25_XNO to release_XWhen the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 is made rich, the injection amount to the first cylinder # 1 is set to a dashed line Q so that the air-fuel ratio in the first cylinder # 1 becomes rich, for example, about 8.₁It is greatly increased as shown by. On the other hand, at this time, the injection amounts to the cylinders # 2, # 3, and # 4 are also indicated by broken lines Q so that the air-fuel ratios of the remaining cylinders # 2, # 3, and # 4 are as small as possible.₂, Q₃, Q₄Is increased as shown by.
[0071]
That is, when the air-fuel ratio of some of the cylinders, that is, the first cylinder # 1 in the example shown in FIG. 18A, is made very rich, the output torque of the first cylinder # 1 decreases. In order to compensate for the decrease in the output torque, the injection amount to the remaining cylinders # 2, # 3, and # 4 is increased. Also, by increasing the injection amount to the remaining cylinders # 2, # 3, and # 4 in this manner, the average value of the air-fuel ratio of each cylinder, that is, NO_XIt becomes easy to make the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 rich.
[0072]
Note that even if the air-fuel ratio of one cylinder is made very rich, NO_XWhen the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 cannot be made rich or cannot be made sufficiently rich, as shown in FIG. 18B, two cylinders, for example, the first cylinder # 1, The injection amount to the first cylinder # 1 and the fourth cylinder # 4 is broken so that the air-fuel ratio in the fourth cylinder # 4, whose injection timing is shifted by 360 crank angles with respect to the first cylinder # 1, becomes significantly rich. Q₁, Q₄It is greatly increased as shown by. Also in this case, the injection amount Q to the remaining cylinders # 2 and # 3 is set such that the air-fuel ratio of the remaining cylinders # 2 and # 3 is as small as possible.₂, Q₃Is also increased.
[0073]
When the second combustion is being performed, the air-fuel ratio is considerably different depending on the operation state of the engine, and therefore, the NO._XNO from absorbent 25_X18 (A) or FIG. 18 (B) when the fuel is to be discharged.₁, Q₂, Q₃, Q₄Differs depending on the operating state of the engine. In the embodiment according to the present invention, each of these injection quantities Q₁, Q₂, Q₃, Q₄Are stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N.
[0074]
As shown in FIG._XNO from absorbent 25_XWhen the air-fuel ratio in the first cylinder # 1 is made very rich in order to release the fuel, a large amount of unburned HC and soot are discharged from the first cylinder # 1, and as shown in FIG._XNO from absorbent 25_XWhen the air-fuel ratio in the first cylinder # 1 and the fourth cylinder # 4 is made very rich to release the fuel, a large amount of unburned HC and soot are discharged from the first cylinder # 1 and the fourth cylinder # 4. You. However, in any case, the amount of unburned HC and soot discharged is smaller than in the case where all the cylinders are made rich, so that the amount of unburned HC and soot discharged can be reduced. When all cylinders are made rich, the output torque of the engine fluctuates, but in the case shown in FIGS. 18A and 18B, there is an advantage that the output torque of the engine hardly fluctuates.
[0075]
As described above, when only some of the cylinders are made rich, the discharge amount of unburned HC and soot is reduced as compared with the case where all the cylinders are made rich, but unburned HC and soot are still discharged. Therefore, it is preferable to minimize the chance of enriching only some of the cylinders. Therefore, when the second combustion is performed, NO_XWhen the absorption amount ΣNOX exceeds the allowable maximum value MAX1, the air-fuel ratio A / F is temporarily made rich when the second combustion is switched to the first combustion, and NO_XOnly in a special case where the absorption amount ΣNOX exceeds the allowable maximum value MAX2, only some of the cylinders are made rich.
[0076]
FIG. 19 is NO_XNO from absorbent 25_XSet when to release_XThis shows a routine for processing the release flag, and this routine is executed by interruption every predetermined time.
Referring to FIG. 19, first, at step 100, it is determined whether or not a flag I indicating that the operation region of the engine is the first operation region I is set. When the flag I is set, that is, when the operation region of the engine is the first operation region I, the routine proceeds to step 101, where NO per unit time is obtained from the map shown in FIG._XThe absorption amount A is calculated. Next, at step 102, NO_XA is added to the absorption amount ΣNOX. Next, at step 103, NO_XIt is determined whether or not the absorption amount ＸNOX has exceeded the allowable maximum value MAX1. If ΣNOX> MAX1, the routine proceeds to step 104, where NO is set when the first combustion is being performed._XNO indicating that the gas should be released_XThe release flag I is set.
[0077]
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 in the second operating region II, the routine proceeds to step 106, where the per-unit time is determined from the map shown in FIG. NO_XThe absorption amount B is calculated. Next, at step 107, NO_XThe absorption amount ΣNOX is added to B. Next, at step 108, NO_XIt is determined whether or not the absorption amount ΣNOX has exceeded the maximum allowable value MAX1. When ΣNOX> MAX1, the routine proceeds to step 109, where NO is set when the second combustion is switched to the first combustion._XNO indicating that the gas should be released_XThe release flag I is set.
[0078]
On the other hand, in step 110, NO_XIt is determined whether or not the absorption amount ＸNOX has exceeded the allowable maximum value MAX2. If ΣNOX> MAX2, the routine proceeds to step 111, where a part of the cylinders is made rich to make NO._XNO indicating that the gas should be released_XThe release flag II is set.
Next, the operation control will be described with reference to FIG.
[0079]
Referring to FIG. 20, first, at step 200, it is determined whether or not a flag I indicating that the operating state of the engine is in the first operating region I is set. 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 201, where it is determined whether the required load L has become larger than the first boundary X (N). Is done. When L ≦ X (N), the routine proceeds to step 203, where low-temperature combustion is performed.
[0080]
That is, in step 203, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 12A, and the opening of the throttle valve 20 is set to this target opening ST. Next, at step 204, the target opening SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. 12B, and the opening of the EGR control valve 31 is set as the target opening SE. Next, at step 205, NO_XIt is determined whether or not the release flag I is set. NO_XIf the release flag I has not been set, the routine proceeds to step 206, where fuel injection is performed so as to achieve the air-fuel ratio shown in FIG. At this time, low-temperature combustion is performed under a lean air-fuel ratio. On the other hand, NO_XWhen it is determined that the release flag I is set, the routine proceeds to step 207, where the rich processing I shown in FIG. 21 is performed.
[0081]
On the other hand, when it is determined in step 201 that L> X (N), the routine proceeds to step 202, where the flag I is reset. Then, the routine proceeds to step 210, where the second combustion is performed.
That is, in step 210, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 14A, and the opening of the throttle valve 20 is set to the target opening ST. Next, at step 211, the target opening SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. 14B, and the opening of the EGR control valve 31 is set as the target opening SE. Next, at step 212, NO_XIt is determined whether or not the release flag II has been set. NO_XIf the release flag II has not been set, the routine proceeds to step 213, where fuel injection is performed so as to achieve the air-fuel ratio shown in FIG. At this time, the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio. On the other hand, NO_XWhen it is determined that the release flag II is set, the routine proceeds to step 214, where the rich processing II shown in FIG. 22 is performed.
[0082]
When the flag I is reset, the process proceeds from step 200 to step 208 in the next processing cycle, and it is determined whether or not the required load L has become lower than the second boundary Y (N). When L ≧ Y (N), the routine proceeds to step 210, where the second combustion is performed under a lean air-fuel ratio. On the other hand, when it is determined in step 208 that L <Y (N), the routine proceeds to step 209, where the flag I is set, and then proceeds to step 203 to perform low-temperature combustion.
[0083]
Next, the rich processing I will be described with reference to FIG.
Referring to FIG. 21, first, in step 300, NO_XTotal NO presumed to be absorbed by absorbent 25_Xリッチ Rich time t required to release NOX_rIs calculated. Next, at step 301, the elapsed time t after the start of the rich process I is equal to the rich time t._rIs determined. t ≦ t_rIn step 302, the routine proceeds to step 302, where the fuel injection amount is increased, and the air-fuel ratio is made rich. On the other hand, in step 301, t> t_rWhen it is determined that the condition has been reached, the process proceeds to step 303, and NO_XThe release flag I is reset, and then in step 304, ΣNOX is made zero.
[0084]
Next, the rich process II will be described with reference to FIG.
Referring to FIG. 22, first, in step 400, NO_XTotal NO presumed to be absorbed by absorbent 25_Xリッチ Rich time t required to release NOX_rIs calculated. Next, at step 401, the elapsed time t after the start of the rich processing II is the rich time t_rIs determined. t ≦ t_rIn step 402, the routine proceeds to step 402, where the injection amounts Q indicated by broken lines in FIG. 18A or FIG.₁, Q₂, Q₃, Q₄Is calculated. On the other hand, in step 401, t> t_rWhen it is determined that the condition has been reached, the process proceeds to step 403 and NO_XThe release flags I and II are reset, and then ステップ NOX is made zero in step 404.
[0085]
FIG. 23 shows another embodiment. In this embodiment, for example, an intake control valve 61 that is driven and controlled by an actuator 60 is disposed at the inlet of the intake branch pipe 11 of the first cylinder # 1. An EGR branch passage 62 branches from the EGR passage 29 between the intercooler 32 and the EGR control valve 31, and the EGR branch passage 62 is connected to the intake branch pipe 11 downstream of the intake control valve 61. An auxiliary EGR control valve 64 that is driven and controlled by an actuator 63 is disposed in the EGR branch pipe 62.
[0086]
In this embodiment, normally, the intake control valve 61 is fully opened, and the auxiliary EGR control valve 64 is fully closed. At this time, the first combustion is performed in the first operation region I, and the second combustion is performed in the second operation region II, similarly to the embodiment shown in FIGS.
On the other hand, in this embodiment, when the second combustion is being performed, NO_XWhen the absorption amount ΣNOX exceeds the allowable maximum value MAX2, some of the cylinders, in the embodiment shown in FIG. 23, the first cylinder # 1 are switched from the second combustion to the first combustion, and NO_XThe air-fuel ratio of the first cylinder # 1 is made very rich so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 becomes rich. That is, specifically speaking, NO_XWhen the absorption amount ΣNOX exceeds the allowable maximum value MAX2, the intake control valve 61 is closed and the auxiliary EGR control valve 64 is opened, so that a large amount of EGR gas is supplied to the first cylinder # 1. In the cylinder # 1, low-temperature combustion is performed under a rich air-fuel ratio. At this time, the injection amount Q to the remaining cylinders # 2, # 3, and # 4₂, Q₃, Q₄Is increased.
[0087]
Also in this embodiment, the first combustion is performed in the first cylinder # 1 and the second combustion is performed in the remaining cylinders # 2, # 3, and # 4, so that NO is obtained._XNO from absorbent 25_XInjection amount Q to each cylinder # 1, # 2, # 3, # 4 when releasing₁, Q₂, Q₃, Q₄The opening degree of the intake control valve 61 and the opening degree of the auxiliary EGR control valve 64 are stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N. Even if the low-temperature combustion is performed only in the first cylinder # 1 under the rich air-fuel ratio, NO_XWhen the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 cannot be made rich or cannot be made sufficiently rich, the rich air-fuel ratio of the two cylinders, for example, the first cylinder # 1 and the fourth cylinder # 4 is also reduced. And low temperature combustion. However, in that case, it is necessary to connect the EGR branch passage 62 also to the intake branch pipe 11 of the fourth cylinder # 4.
[0088]
Also in this embodiment, the routine shown in FIGS. 19 to 21 is used as it is. However, for the rich process II, the routine shown in FIG. 24 is used instead of the routine shown in FIG. Therefore, only the routine shown in FIG. 24 will be described below.
Referring to FIG. 24, first, in step 500, NO_XTotal NO presumed to be absorbed by absorbent 25_Xリッチ Rich time t required to release NOX_rIs calculated. Next, at step 501, the elapsed time t after the start of the rich process II is equal to the rich time t._rIs determined. t ≦ t_rIn step 502, the routine proceeds to step 502, where the injection amount Q to the cylinders # 1, # 2, # 3, # 4₁, Q₂, Q₃, Q₄Is calculated. Next, at step 503, the opening of the intake control valve 61 is controlled to close to an opening determined from the operating state of the engine, and then at step 504, the opening of the auxiliary EGR control valve 64 is opened to the opening determined from the operating state of the engine. Controlled. On the other hand, in step 501, t> t_rWhen it is determined that the condition has been reached, the routine proceeds to step 505, and NO_XThe release flags I and II are reset, and then ステップ NOX is made zero in step 506.
[0089]
By the way, SO in the exhaust gas_XIs contained and NO_XNO in the absorbent 25_XNot only SO_XIs also absorbed. This NO_XSO to absorbent 25_XNO absorption mechanism_XIt is thought to be the same as the absorption mechanism.
That is, NO_XThe case where platinum Pt and barium Ba are carried on a carrier as in the case of the absorption mechanism described above will be described as an example. As described above, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, oxygen O₂Is O₂ ⁻Or O^2-Is attached to the surface of platinum Pt in the form of₂Is O on the surface of platinum Pt₂ ⁻Or O^2-Reacts with SO₃It becomes. Then the generated SO₃Is further oxidized on platinum Pt, absorbed in the absorbent and combined with barium oxide BaO, and sulfate ion SO₄ ^2-And diffused into the absorbent in the form of a stable sulfate BaSO₄Generate
[0090]
However, this sulfate BaSO₄Is stable and difficult to decompose, and the sulfate BaSO₄Remains undisassembled. Therefore NO_XAs time passes, the sulfate BaSO is contained in the absorbent 25.₄And thus NO over time_XNO that can be absorbed by the absorbent 25_XThe amount will be reduced.
[0091]
However, this sulfate BaSO₄Is NO_XWhen the temperature of the absorbent 25 exceeds a certain temperature, for example, 600 ° C. or more, it decomposes._XIf the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 is made rich, SO_XNO in the form of_XIt is released from the absorbent 25.
Therefore, in the embodiment described below, NO_XAbsorbent 25 to SO_XNO when should be released_XThe air-fuel ratio of some cylinders is made rich so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 becomes rich, and the air-fuel ratio of the remaining cylinders is made lean. That is, when the air-fuel ratio of some cylinders is made rich and the air-fuel ratio of the remaining cylinders is made lean, a large amount of unburned HC and CO is discharged from the cylinders whose air-fuel ratio is made rich, and the air-fuel ratio is made lean. A large amount of residual oxygen is discharged from the closed cylinder.
[0092]
When a large amount of unburned HC and CO and a large amount of residual oxygen are simultaneously discharged, a large amount of unburned HC and CO becomes NO._XNOx is oxidized by the absorbent 25, and NO is generated by the heat of the oxidation reaction._XThe temperature of the absorbent 25 rises rapidly. As a result, NO_XAbsorbent 25 to SO_XWill be released.
Note that NO_XAbsorbent 25 to SO_XNO to release_XNO from absorbent 25_XIt takes a much longer time than in the case of releasing, and during this time, the air-fuel ratio of some cylinders continues to be made rich. Therefore, in the embodiment described below, when the first combustion, that is, the low-temperature combustion is performed, NO_XSO from absorbent 25_XRelease control is performed.
[0093]
Next, referring to FIG._XAbsorbent 25 to SO_XSO set when to release_XThe processing routine of the release flag will be described.
Referring to FIG. 25, first, at step 600, the current injection amount Q is added to ΔQ. Therefore, ΣQ represents the integrated value of the injection amount. Next, at step 601, it is determined whether or not the integrated value ΣQ of the injection amount has exceeded a fixed value QMAX. Σ When Q> QMAX, the routine proceeds to step 602, where SO_XThe release flag is set. That is, since a certain amount of sulfur is contained in the fuel, NO is determined when ΣQ> QMAX._XAbove a certain amount of SO in the absorbent 25_XCan be determined to have been absorbed._XThe release flag is set.
[0094]
Next, the operation control will be described with reference to FIG.
Referring to FIG. 26, first, at step 700, it is determined whether or not a flag I indicating that the operating state of the engine is in the first operating region I is set. 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 701, where it is determined whether or not the required load L has become larger than the first boundary X (N). Is done. When L ≦ X (N), the routine proceeds to step 703, where low-temperature combustion is performed.
[0095]
That is, in step 703, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 12A, and the opening of the throttle valve 20 is set to the target opening ST. Next, at step 704, the target opening SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. 12B, and the opening of the EGR control valve 31 is set as the target opening SE. Next, at step 705, SO_XIt is determined whether the release flag is set. SO_XWhen the release flag has not been set, the routine proceeds to step 706, and NO_XIt is determined whether or not the release flag I is set. NO_XIf the release flag I has not been set, the routine proceeds to step 707, where fuel injection is performed so as to achieve the air-fuel ratio shown in FIG. At this time, low-temperature combustion is performed under a lean air-fuel ratio. On the other hand, in step 706, NO_XWhen it is determined that the release flag I is set, the routine proceeds to step 208, where the already described rich processing I shown in FIG. 21 is performed.
[0096]
On the other hand, when it is determined in step 701 that L> X (N), the flow proceeds to step 702 to reset the flag I, and then proceeds to step 712 to perform the second combustion.
That is, in step 712, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 14A, and the opening of the throttle valve 20 is set to the target opening ST. Next, at step 713, the target opening SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. 14 (B), and the opening of the EGR control valve 31 is set as the target opening SE. Next, at step 714, NO_XIt is determined whether or not the release flag II has been set. NO_XIf the release flag II has not been set, the routine proceeds to step 715, where fuel injection is performed so as to achieve the air-fuel ratio shown in FIG. At this time, the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio. On the other hand, in step 714, NO_XWhen it is determined that the release flag II has been set, the routine proceeds to step 716, where the already described rich processing II shown in FIG. 22 is performed.
When the flag I is reset, in the next processing cycle, the process proceeds from step 700 to step 710, where it is determined whether or not the required load L has become lower than the second boundary Y (N). When L ≧ Y (N), the routine proceeds to step 712, where the second combustion is performed under a lean air-fuel ratio. On the other hand, when it is determined in step 710 that L <Y (N), the routine proceeds to step 711, where the flag I is set, and then proceeds to step 703 to perform low-temperature combustion.
[0097]
On the other hand, when low-temperature combustion is being performed, in step 705, SO_XWhen it is determined that the release flag is set, the routine proceeds to step 709, where rich processing III is performed. FIG. 27 shows a first embodiment of the rich processing III.
Next, a first embodiment of the rich process III will be described with reference to FIG.
Referring to FIG. 27, first, at step 800, NO_XTotal SO estimated to be absorbed by the absorbent 25_XTime t required to release_sIs calculated. Next, at step 801, the elapsed time t after the start of the rich process III is set to the rich time t._sIs determined. t ≦ t_sIf NO, proceed to step 802 and NO_XThe cylinders # 1, # 2, and # 2 required to make the air-fuel ratio of some of the cylinders rich and the air-fuel ratio of the remaining cylinders lean so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 become rich. # 3, # 4 injection amount Q₁, Q₂, Q₃, Q₄Is calculated.
[0098]
In this embodiment, the air-fuel ratio of the first cylinder # 1 and the fourth cylinder # 4 is set to 12, and the air-fuel ratio of the second cylinder # 2 and the third cylinder # 3 is set to 17. NO at this time_XThe air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 becomes a rich air-fuel ratio of about 14.
Therefore, in this embodiment, a large amount of unburned HC and CO is discharged from the first cylinder # 1 and the fourth cylinder # 4, and a large amount of residual oxygen is discharged from the second cylinder # 2 and the third cylinder # 3. NO due to heat of oxidation reaction_XThe temperature of the absorbent 25 rises rapidly and thus NO_XAbsorbent 25 to SO_XWill be released.
[0099]
On the other hand, at step 801, t> t_sWhen it is determined that the value has become_XThe release flag is reset and then NO at step 804_XThe release flag I is reset. Next, at step 805, ΣQ and ΣNOX are made zero.
Next, a second embodiment of the rich control III will be described.
[0100]
In this embodiment, NO_XAbsorbent 25 to SO_XNO detected by the temperature sensor 37 when_XTemperature T of absorbent 25_cIs a predetermined temperature T_oFor example, when the temperature is lower than 600 ° C., NO_XThe air-fuel ratio of some of the cylinders # 1 and # 4 is made rich so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 becomes lean, and the air-fuel ratio of the remaining cylinders # 2 and # 3 is made lean. , NO_XTemperature T of absorbent 25_cIs a predetermined temperature T_CNO when exceeding_XAbsorbent 25 to SO_XNO to release_XThe air-fuel ratio of some of the cylinders # 1 and # 4 is made rich so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 becomes rich, and the air-fuel ratio of the remaining cylinders # 2 and # 3 is made lean. You.
[0101]
Thus T_c> T_oNO at the time_XWhen the air-fuel ratio of some of the cylinders # 1 and # 4 is made rich so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 becomes lean, and the air-fuel ratio of the remaining cylinders # 2 and # 3 is made lean, the exhaust gas is exhausted. The oxygen concentration in the gas increases. As a result, NO_XThe temperature of the absorbent 25 can be raised more rapidly, and T_c> T_oIt becomes.
[0102]
Next, a second embodiment of the rich process III will be described with reference to FIG.
Referring to FIG. 28, first, in step 900, NO_XTemperature T of absorbent 25_cIs a predetermined temperature T_oIs determined. T_c≤T_oIf NO, proceed to step 901 and NO_XTo make the air-fuel ratio of some of the cylinders # 1 and # 4 rich and the air-fuel ratio of the remaining cylinders # 2 and # 3 lean so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 becomes lean. Required injection amount Q of each cylinder # 1, # 2, # 3, # 4₁, Q₂, Q₃, Q₄Is calculated.
[0103]
Then T_c≤T_cWhen it reaches, it proceeds to step 902 and NO_XTotal SO estimated to be absorbed by the absorbent 25_XTime t required to release_sIs calculated. Next, at step 903, the elapsed time t after the start of the rich processing III is set to the rich time t._sIs determined. t ≦ t_sIf NO, proceed to step 904 and NO_XTo make the air-fuel ratio of some of the cylinders # 1 and # 4 rich and the air-fuel ratio of the remaining cylinders # 2 and # 3 lean so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 becomes rich. Required injection amount Q of each cylinder # 1, # 2, # 3, # 4₁, Q₂, Q₃, Q₄Is calculated.
[0104]
On the other hand, in step 903, t> t_sWhen it is determined that the value has become_XThe release flag is reset, then NO at step 906_XThe release flag I is reset. Next, at step 907, ΣQ and ΣNOX are made zero.
Next, a third embodiment of the rich control III will be described with reference to FIG.
[0105]
In this embodiment, as shown in FIG. 29, a common first exhaust manifold 21a is attached to the second cylinder # 2 and the third cylinder # 3, and an oxidation catalyst or a three-way catalyst is attached to the first exhaust manifold 21a. Is connected to the first catalytic converter 38a. Further, a common second exhaust manifold 21b is attached to the first cylinder # 1 and the fourth cylinder # 4, and a second catalytic converter 38b having an oxidation catalyst or a three-way catalyst built in the second exhaust manifold 21b. Are linked. These catalytic converters 38a and 38b are connected via a common exhaust pipe 22 as shown in FIG._XIt is connected to the absorbent 25.
[0106]
That is, NO_XIf a common oxidation catalyst or three-way catalyst is arranged upstream of the absorbent 25 for all the cylinders # 1, # 2, # 3, and # 4, NO_XAbsorbent 25 to SO_XWhen the air-fuel ratios of some of the cylinders are made rich and the air-fuel ratios of the remaining cylinders are made lean, a large amount of unburned HC, CO, and air discharged from the cylinders having the rich air-fuel ratio are discharged. A large amount of oxygen discharged from a cylinder having a lean fuel ratio reacts in an oxidation catalyst or a three-way catalyst, and NO_XIn the absorbent 25, the oxidation reaction of unburned HC and CO hardly occurs. As a result, NO_XThe temperature of the absorbent 25 cannot be increased.
[0107]
However, in the embodiment shown in FIG. 29, for example, when the first cylinder # 1 and the fourth cylinder # 4 are made rich and the second cylinder # 2 and the third cylinder # 3 are made lean, the first cylinder # 1 and the fourth cylinder # 4 are made lean. A large amount of unburned HC and CO discharged from the cylinder # 4 passes through the second catalytic converter 38b and becomes NO._XA large amount of residual oxygen that flows into the absorbent 25 and is discharged from the second cylinder # 2 and the third cylinder # 3 passes through the first catalytic converter 38a and becomes NO._XIt flows into the absorbent 25. As a result, NO_XSince the oxidation reaction of unburned HC and CO is performed in the absorbent 25, NO_XThe temperature of the absorbent 25 will be raised rapidly.
[0108]
The oxidation catalyst or the three-way catalyst is also SO_XAdheres. In the embodiment according to the present invention, the SO adhering to these catalysts is_XNO to remove_XAbsorbent 25 to SO_XShould be released, the air-fuel ratio of the first cylinder # 1 and the fourth cylinder # 4 and the air-fuel ratio of the second cylinder # 2 and the third cylinder # 3 are alternately made rich.
Next, a third embodiment of the rich process III will be described with reference to FIG.
[0109]
Referring to FIG. 30, first, in step 1000, NO_XTotal SO estimated to be absorbed by the absorbent 25_XTime t required to release_sIs calculated. Next, at step 1001, the elapsed time t after the start of the rich process III is set to the rich time t._sIs determined. t ≦ t_sIn step 1002, the routine proceeds to step 1002, where it is determined whether or not the flag X indicating that the air-fuel ratio of the first cylinder # 1 and the fourth cylinder # 4 should be made rich is set. When the flag X is set, the routine proceeds to step 1003, and NO_XTo make the air-fuel ratio of some of the cylinders # 1 and # 4 rich and the air-fuel ratio of the remaining cylinders # 2 and # 3 lean so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 becomes rich. Required injection amount Q of each cylinder # 1, # 2, # 3, # 4₁, Q₂, Q₃, Q₄Is calculated. On the other hand, when the flag X has not been set, the routine proceeds to step 1004, and NO_XTo make the air-fuel ratio of some of the cylinders # 2 and # 3 rich so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 becomes rich, and to make the air-fuel ratio of the remaining cylinders # 1 and # 4 lean. Required injection amount Q of each cylinder # 1, # 2, # 3, # 4₁, Q₂, Q₃, Q₄Is calculated.
[0110]
On the other hand, in step 1001, t> t_sWhen it is determined that the value of_XThe release flag is reset, then NO in step 1006_XThe release flag I is reset. Next, at step 1007, ΣQ and ΣNOX are made zero. Next, at step 1008, the flag X is inverted from set to reset or from reset to set.
[0111]
In the first to third embodiments of the rich control III described above, NO_XWhen the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 is made rich or lean, each of the injection amounts Q based on the output of the air-fuel ratio sensor 27 is used.₁, Q₂, Q₃, Q₄Can be controlled. That is, each injection amount Q₁, Q₂, Q₃, Q₄Is multiplied by a feedback correction coefficient FAF to obtain a final injection quantity Q.₁・ FAF, Q₂・ FAF, Q₃・ FAF, Q₄・ Calculate FAF. As shown in FIGS. 31 (A) and (B), when the air-fuel ratio becomes rich, the feedback correction coefficient FAF is reduced in a skip-like manner and then gradually decreased with a constant integration constant K, so that the air-fuel ratio becomes lean. Then, after being increased in a skip manner, it is controlled so as to gradually increase with a constant integration constant K.
[0112]
In this case, as shown in FIG. 31A, the FAF skip amount SR when the air-fuel ratio changes from rich to lean is made larger than the FAF skip amount SL when the air-fuel ratio changes from lean to rich. As shown in FIG. 31 (A), the rich time becomes longer and the lean time becomes longer._XThe air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 becomes rich. That is, by setting SR> SL, NO_XThe air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 can be made rich.
[0113]
On the other hand, as shown in FIG. 31B, the FAF skip amount SR when the air-fuel ratio changes from rich to lean is made smaller than the FAF skip amount SL when the air-fuel ratio changes from lean to rich. As shown in FIG. 31 (B), the lean time becomes longer and the rich time becomes longer._XThe air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 is lean. That is, by setting SR <SL, NO_XThe air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent 25 can be made lean.
[0114]
【The invention's effect】
NO while keeping unburned HC and soot emissions as low as possible_XNO from absorbent_XOr SO_XCan be released.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.
FIG. 2 is a plan view of a compression ignition type internal combustion engine.
FIG. 3 Smoke and NO_XFIG.
FIG. 4 is a diagram showing a combustion pressure.
FIG. 5 is a diagram showing fuel molecules.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a generation amount of smoke and an EGR rate.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between an injected fuel amount and a mixed gas amount.
FIG. 8 is a diagram showing a first operation region I and a second operation region II.
FIG. 9 is a diagram showing an output of an air-fuel ratio sensor.
FIG. 10 is a diagram showing an opening degree of a throttle valve and the like.
FIG. 11 is a diagram showing an air-fuel ratio in a first operation region I.
FIG. 12 is a diagram showing a map of a target opening degree of a throttle valve and the like.
FIG. 13 is a diagram showing an air-fuel ratio of a second fuel.
FIG. 14 is a view showing a map of a target opening degree of a throttle valve and the like.
FIG. 15 NO_XIt is a figure for explaining the release operation of.
FIG. 16: NO per unit time_XIt is a figure showing a map of an amount of absorption.
FIG. 17 NO_XIt is a figure for explaining discharge control.
FIG. 18 is a diagram for explaining an injection amount.
FIG. 19_XIt is a flowchart for processing a release flag.
FIG. 20 is a flowchart for controlling operation of the engine.
FIG. 21 is a flowchart for executing a rich process I.
FIG. 22 is a flowchart for executing a rich process II.
FIG. 23 is a plan view showing another embodiment of the compression ignition type internal combustion engine.
FIG. 24 is a flowchart for executing a rich process II.
FIG. 25: SO_XIt is a flowchart for processing a release flag.
FIG. 26 is a flowchart for controlling operation of the engine.
FIG. 27 is a flowchart for executing a first embodiment of a rich process III.
FIG. 28 is a flowchart for executing a second embodiment of the rich process III.
FIG. 29 is a plan view showing another embodiment of the compression ignition type internal combustion engine.
FIG. 30 is a flowchart for executing a third embodiment of the rich process III.
FIG. 31 is a time chart showing changes in the feedback correction coefficient.
[Explanation of symbols]
6 ... Fuel injection valve
15 Exhaust turbocharger
20 ... Throttle valve
29… EGR passage

Claims

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吸収剤を機関排気通路内に配置し、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い第２の燃焼とを選択的に切換える切換手段を具備し、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ＮＯ _Ｘ吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように一部の気筒の空燃比をリッチとすると共に残りの気筒の空燃比をリーンにするようにした圧縮着火式内燃機関。 As the amount of inert gas in the combustion chamber increases, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak, and when the amount of inert gas in the combustion chamber further increases, fuel during combustion in the combustion chamber and its surroundings in compression ignition type internal combustion engine soot gas temperature is lower than the formation temperature of the soot is hardly generated, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, NO _X And the NO _X absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes stoichiometric or rich. Releases NO _X The first combustion in which the absorbent is disposed in the engine exhaust passage, the amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the amount of inert gas at which the amount of generated soot peaks, and soot is hardly generated, and the amount of generated soot is reduced. A switching unit for selectively switching between the second combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is smaller than the peak amount of inert gas, and NO _X when the second combustion is being performed; NO _X from absorbent NO _X when should be released A compression ignition type internal combustion engine in which the air-fuel ratio of some cylinders is made rich and the air-fuel ratio of the remaining cylinders is made lean so that the air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the absorbent becomes rich .

上記一部の気筒では第２の燃焼のもとで空燃比がリッチとされる請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関。 2. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein the air-fuel ratio is made rich under the second combustion in some of the cylinders .

上記一部の気筒では第２燃焼から第１の燃焼に切換えられた後第１の燃焼のもとで空燃比がリッチとされる請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関。 2. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1 , wherein in some of the cylinders, the air-fuel ratio is made rich under the first combustion after switching from the second combustion to the first combustion . 3.

上記第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全気筒の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。 NO _X when the first combustion is being performed. NO _X from absorbent 2. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1 , wherein the air-fuel ratio in the combustion chambers of all the cylinders is temporarily set to the stoichiometric air-fuel ratio or rich when the pressure is to be released .

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排気ガス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。 2. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1 , further comprising an exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from the combustion chamber into the engine intake passage, wherein the inert gas comprises recirculated exhaust gas .

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５に記載の圧縮着火式内燃機関。 The compression ignition type internal combustion engine according to claim 5 , wherein the exhaust gas recirculation rate in the first combustion state is approximately 55% or more .

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。 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 a first combustion is performed in the first operating region , and a second combustion is performed in the second operating region. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1 , wherein combustion is performed .

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吸収剤を機関排気通路内に配置し、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い第２の燃焼とを選択的に切換える切換手段を具備し、ＮＯ _Ｘ吸収剤からＳＯ _Ｘを放出すべきときには第１の燃焼が行われているときにＮＯ _Ｘ吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように一部の気筒の空燃比をリッチとすると共に残りの気筒の空燃比をリーンにするようにした圧縮着火式内燃機関。 As the amount of inert gas in the combustion chamber increases, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak, and when the amount of inert gas in the combustion chamber further increases, fuel during combustion in the combustion chamber and its surroundings in compression ignition type internal combustion engine soot gas temperature is lower than the formation temperature of the soot is hardly generated, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, NO _X And the NO _X absorbed when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes stoichiometric or rich. Releases NO _X The first combustion in which the absorbent is disposed in the engine exhaust passage, the amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the amount of inert gas at which the amount of generated soot peaks, and soot is hardly generated, and the amount of generated soot is reduced. Switching means for selectively switching between the second combustion in which the inert gas amount in the combustion chamber is smaller than the peak inert gas amount, and NO _X Absorbent to SO _X NO _X when the first combustion is being performed in the time to release the A compression ignition type internal combustion engine in which the air-fuel ratio of some cylinders is made rich and the air-fuel ratio of the remaining cylinders is made lean so that the air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the absorbent becomes rich .

ＮＯ _Ｘ吸収剤からＳＯ _Ｘを放出すべきときにＮＯ _Ｘ吸収剤の温度が予め定められた温度よりも低いときにはＮＯ _Ｘ吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリーンとなるように一部の気筒の空燃比をリッチとすると共に残りの気筒の空燃比をリーンにし、ＮＯ _Ｘ吸収剤の温度が予め定められた温度よりも高くなったときにＮＯ _Ｘ吸収剤に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように一部の気筒の空燃比をリッチとすると共に残りの気筒の空燃比をリーンにするようにした請求項８に記載の圧縮着火式内燃機関。 NO _X Absorbent to SO _X NO _X when it should be released When the temperature of the absorbent is lower than a predetermined temperature, NO _X Air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent, the air-fuel ratio of the remaining cylinders to lean with a rich air-fuel ratio of some cylinders so as to lean, NO _X NO _X when the temperature of the absorbent is higher than a predetermined temperature 9. The compression ignition type according to claim 8 , wherein the air-fuel ratio of some of the cylinders is made rich and the air-fuel ratio of the remaining cylinders is made lean so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the absorbent becomes rich. Internal combustion engine.