(57)【要約】【課題】ガス燃料を用いた場合に、燃焼室から排出される排気ガスの空燃比を確実に小さくする。【解決手段】燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーン空燃比に維持されるガス燃料内燃機関の排気通路内にＮＯＸ触媒を配置する。ＮＯＸ触媒内の蓄積ＮＯＸ量が許容量を越えたときには、燃焼室から排出される排気ガスの空燃比を一時的にリッチ空燃比に切り替える。燃焼室から排出される排気ガスの空燃比を前記リーン空燃比から前記リッチ空燃比に切り替えるのに必要な燃料増分のうち一部（ＱＲｃ）を圧縮行程初期に噴射し、残り（ＱＲｐ）を燃焼行程に噴射する。【選択図】　　　図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーン空燃比に維持されるガス燃料内燃機関において、筒内にガス燃料を直接噴射するガス燃料噴射弁を設け、燃焼室から排出される排気ガスの空燃比を前記リーン空燃比よりもリッチに設定される目標空燃比に一時的に切り替えるために、燃焼行程又は排気行程にガス燃料噴射弁からガス燃料を二次的に噴射するようにしたガス燃料内燃機関。
【請求項２】
燃焼室から排出される排気ガスの空燃比を前記リーン空燃比から前記目標空燃比に切り替えるのに必要な燃料増分のうちの一部を吸気行程又は圧縮行程に噴射し、残りを燃焼行程又は排気行程に二次的に噴射するようにした請求項１に記載のガス燃料内燃機関。
【請求項３】
前記目標空燃比をリッチ限界よりもリッチに設定すると共に、燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリッチ限界又はリッチ限界よりもわずかばかりリーンになるように、前記燃料増分のうち吸気行程又は圧縮行程に噴射されるガス燃料の量を設定した請求項２に記載のガス燃料内燃機関。
【請求項４】
燃焼室から排出される排気ガスの空燃比を前記リーン空燃比から前記目標空燃比に切り替えるのに必要な燃料増分の全てを燃焼行程又は排気行程に二次的に噴射するようにした請求項１に記載のガス燃料内燃機関。
【請求項５】
流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のＮＯＸを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているＮＯＸを還元して蓄えているＮＯＸの量が減少するＮＯＸ触媒を排気通路内に配置し、前記目標空燃比を、ＮＯＸ触媒内に蓄えられているＮＯＸを還元して蓄えられているＮＯＸの量を減少させるために必要なリッチ空燃比に設定した請求項１に記載のガス燃料内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス燃料内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーン空燃比に維持されているガソリン内燃機関の排気通路内に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のＮＯＸを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているＮＯＸを還元して蓄えているＮＯＸの量が減少するＮＯＸ触媒を配置し、燃焼室内に燃料即ちガソリンを直接噴射する燃料噴射弁を設け、ＮＯＸ触媒内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチに切り替えるために、燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比を一時的に前記リーン空燃比よりもリッチに切り替えるようにしたガソリン内燃機関が知られている。
【０００３】
燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーンに維持されているときにはＮＯＸ触媒内に流入する排気ガスの空燃比もリーンに維持されており、従ってこのとき排気ガス中に含まれるＮＯＸはＮＯＸ触媒内に蓄えられる。ところが、時間の経過と共にＮＯＸ触媒内に蓄えられているＮＯＸの量が増大し、ＮＯＸ触媒が蓄えうるＮＯＸの量が減少する。そこで上述の内燃機関では、ＮＯＸ触媒内に蓄えられているＮＯＸを還元しかつＮＯＸ触媒内の蓄積ＮＯＸ量を減少させるために、燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比を一時的にリッチに切り替え、ＮＯＸ触媒内に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチになるようにしている。この場合、燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比が、ＮＯＸ触媒内に蓄えられているＮＯＸを十分に還元しかつＮＯＸ触媒内の蓄積ＮＯＸ量を十分に減少させるために必要なリッチ空燃比に一時的に切り替えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば圧縮天然ガス（以下、ＣＮＧという）のようなガス燃料を用いたガス燃料内燃機関も従来から知られており、このガス燃料内燃機関にも上述した技術を適用できると考えられる。
【０００５】
しかしながら、例えばＣＮＧは空燃比がリッチの場合にガソリンに比べて失火しやすく、ガス燃料内燃機関において燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比を、ＮＯＸ触媒内に蓄えられているＮＯＸを十分に還元しかつＮＯＸ触媒内の蓄積ＮＯＸ量を十分に減少させるために必要なリッチ空燃比まで低下させると、失火する恐れがある。
【０００６】
そこで本発明の目的は、燃焼室から排出される排気ガスの空燃比を確実に小さくすることができるガス燃料内燃機関を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために１番目の発明によれば、燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリーン空燃比に維持されるガス燃料内燃機関において、筒内にガス燃料を直接噴射するガス燃料噴射弁を設け、燃焼室から排出される排気ガスの空燃比を前記リーン空燃比よりもリッチに設定される目標空燃比に一時的に切り替えるために、燃焼行程又は排気行程にガス燃料噴射弁からガス燃料を二次的に噴射するようにしている。
【０００８】
また、２番目の発明によれば１番目の発明において、燃焼室から排出される排気ガスの空燃比を前記リーン空燃比から前記目標空燃比に切り替えるのに必要な燃料増分のうちの一部を吸気行程又は圧縮行程に噴射し、残りを燃焼行程又は排気行程に二次的に噴射するようにしている。
【０００９】
また、３番目の発明によれば２番目の発明において、前記目標空燃比をリッチ限界よりもリッチに設定すると共に、燃焼室内で燃焼せしめられる混合気の空燃比がリッチ限界又はリッチ限界よりもわずかばかりリーンになるように、前記燃料増分のうち吸気行程又は圧縮行程に噴射されるガス燃料の量を設定している。
【００１０】
また、４番目の発明によれば１番目の発明において、燃焼室から排出される排気ガスの空燃比を前記リーン空燃比から前記目標空燃比に切り替えるのに必要な燃料増分の全てを燃焼行程又は排気行程に二次的に噴射するようにしている。
【００１１】
また、５番目の発明によれば１番目の発明において、流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに流入する排気ガス中のＮＯＸを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているＮＯＸを還元して蓄えているＮＯＸの量が減少するＮＯＸ触媒を排気通路内に配置し、前記目標空燃比を、ＮＯＸ触媒内に蓄えられているＮＯＸを還元して蓄えられているＮＯＸの量を減少させるために必要なリッチ空燃比に設定している。
【００１２】
なお、本明細書では排気通路の或る位置よりも上流の排気通路、燃焼室、及び吸気通路内に供給された空気と炭化水素ＨＣ及び一酸化炭素ＣＯのような還元剤との比をその位置における排気ガスの空燃比と称している。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気ポート、８は排気ポート、９は点火栓を夫々示す。吸気ポート７は対応する吸気枝管１０を介してサージタンク１１に連結され、サージタンク１１は吸気ダクト１２を介してエアクリーナ１３に連結される。吸気ダクト１２内にはステップモータ１４により駆動されるスロットル弁１５が配置される。一方、排気ポート８は排気マニホルド１６及び排気管１７を介して触媒コンバータ１８に接続される。この触媒コンバータ１８内にはＮＯＸ触媒１８ａが収容されている。
【００１４】
図１及び図２に示されるように、点火栓９はシリンダヘッド３の内壁面のほぼ中央部に配置される。これに対し、燃料噴射弁６はシリンダヘッド３の内壁面の周縁部に配置され。また、ピストン４の頂面上には、燃料噴射弁６の下方から点火栓９の下方まで延びる凹溝４ａが形成される。
【００１５】
燃料噴射弁６は筒内にガス燃料を直接噴射するためのものである。図１に示されるように、各燃料噴射弁６は共通の燃料デリバリパイプ１９に連結され、燃料デリバリパイプ１９はレギュレータ２０を介してガス燃料貯留部即ちボンベ２１に連結される。ガス燃料ボンベ２１内のガス燃料はレギュレータ２０により予め定められた圧力まで減圧された後に燃料デリバリパイプ１９に供給され、次いで燃料噴射弁６から機関に供給される。なお、図１に示される内燃機関では、ガス燃料としてＣＮＧが用いられる。しかしながら、他のガス燃料を用いることもできる。
【００１６】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、常時電源に接続されているＢ−ＲＡＭ（バックアップＲＡＭ）３５、入力ポート３６、及び出力ポート３７を具備する。サージタンク１１には、サージタンク１１内の吸気圧力に比例した出力電圧を発生する圧力センサ４０が取り付けられる。この圧力センサ４０の出力信号は対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。アクセルペダル（図示しない）にはアクセルペダルの踏込み量に比例した出力電圧を発生する踏み込み量センサ４１が接続され、踏み込み量センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３５に入力される。このアクセルペダルの踏み込み量は要求負荷を表している。また、入力ポート３６にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。一方、出力ポート３７は対応する駆動回路３９を介して燃料噴射弁６、点火栓９、及びステップモータ１４にそれぞれ接続される。
【００１７】
触媒コンバータ１８内に収容されているＮＯＸ触媒１８ａ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なくとも一つと、白金Ｐｔ、パラジウムＰｄ、ロジウムＲｈ、イリジウムＩｒのような貴金属とが担持されている。
【００１８】
ＮＯＸ触媒は流入する排気ガスの平均空燃比がリーンのときにはＮＯＸを蓄え、流入する排気ガスの空燃比が低下したときに排気ガス中に還元剤が含まれていると蓄えているＮＯＸを還元して蓄えているＮＯＸの量を減少させる蓄積還元作用を行う。
【００１９】
ＮＯＸ触媒の蓄積還元作用の詳細なメカニズムについては完全には明らかにされていない。しかしながら、現在考えられているメカニズムを、担体上に白金Ｐｔ及びバリウムＢａを担持させた場合を例にとって簡単に説明すると次のようになる。
【００２０】
即ち、ＮＯＸ触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比よりもかなりリーンになると流入する排気ガス中の酸素濃度が大巾に増大し、酸素Ｏ２がＯ２−又はＯ２−の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入する排気ガス中のＮＯは白金Ｐｔの表面に付着し白金Ｐｔの表面上でＯ２−又はＯ２−と反応し、ＮＯ２となる（ＮＯ＋Ｏ２→ＮＯ２＋Ｏ＊、ここでＯ＊は活性酸素）。次いで生成されたＮＯ２の一部は白金Ｐｔ上でさらに酸化されつつＮＯＸ触媒内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、硝酸イオンＮＯ３−の形でＮＯＸ触媒内に拡散する。このようにしてＮＯＸがＮＯＸ触媒内に蓄えられる。
【００２１】
これに対し、ＮＯＸ触媒に流入する排気ガスの空燃比がリッチ又は理論空燃比になると、排気ガス中の酸素濃度が低下してＮＯ２の生成量が低下し、反応が逆方向（ＮＯ３−→ＮＯ＋２Ｏ＊）に進み、斯くしてＮＯＸ触媒内の硝酸イオンＮＯ３−がＮＯの形でＮＯＸ触媒から放出される。この放出されたＮＯＸは排気ガス中に還元剤即ちＨＣ，ＣＯが含まれているとこれら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ＮＯＸが存在しなくなるとＮＯＸ触媒から次から次へとＮＯＸが放出されて還元され、ＮＯＸ触媒内に蓄えられているＮＯＸの量が次第に減少する。
【００２２】
なお、硝酸塩を形成することなくＮＯＸを蓄え、ＮＯＸを放出することなくＮＯＸを還元することも可能である。また、活性酸素Ｏ＊に着目すれば、ＮＯＸ触媒はＮＯＸの蓄積及び放出に伴って活性酸素Ｏ＊を生成する活性酸素生成触媒と見ることもできる。
【００２３】
図３は図１の内燃機関の要求燃料量ＱＦを示している。この要求燃料量ＱＦは例えば燃焼室５内で燃焼せしめられる混合気の空燃比を目標となるリーン空燃比に維持しながら要求負荷Ｌに見合う機関出力を得るために必要な燃料量であり、要求負荷Ｌが高くなるにつれて大きくなる。
【００２４】
本発明による実施例では、図４に示されるように、例えば機関回転数Ｎと要求負荷Ｌとにより定められる機関運転領域が機関回転数Ｎの関数として定められる設定負荷Ｘ（Ｎ）により二つの領域に分割されており、即ち低負荷側の第１領域Ｉと高負荷側の第２領域ＩＩとに分割されている。
【００２５】
機関運転状態が第１領域Ｉ内にあるときには図５（Ａ）に示されるように、圧縮行程末期に要求燃料量ＱＦだけ燃料噴射弁６からピストン４の凹溝４ａ内にガス燃料が噴射される。この場合の噴射燃料Ｆは凹溝４ａの内壁面により案内されて点火栓９周りに向かい、その結果点火栓９周りに混合気が形成される。このとき、混合気周りの燃焼室５内には空気の層又は空気及びＥＧＲガスの層が形成されており、燃焼室５内に形成される混合気の平均空燃比はリーンになっている。次いで、この混合気が点火栓９により着火せしめられる。
【００２６】
一方、機関運転状態が第２領域ＩＩ内にあるときには図５（Ｂ）に示されるように、圧縮行程初期に要求燃料量ＱＦだけ燃料噴射弁６からガス燃料が噴射される。この場合の噴射燃料Ｆは燃焼室５内全体をほぼ一様に満たす混合気を形成する。次いでこの混合気は点火栓９により着火せしめられる。
【００２７】
この場合、多量の空気を吸入し次いで吸気弁が閉弁された後にガス燃料が噴射されることになるので、多量の空気を吸入することができる。しかしながら、燃焼室５内全体をほぼ一様に満たす混合気を形成するために、燃料噴射弁６から吸気行程にガス燃料を噴射するようにしてもよい。また、第２領域ＩＩのうちの低負荷側の領域において、ガス燃料を圧縮行程初期もしくは吸気行程と圧縮行程末期との２回に分けて噴射する、いわゆる二分割噴射を行うこともできる。
【００２８】
図１に示される内燃機関では通常、燃焼室５内で燃焼せしめられる混合気の空燃比はリーンに維持されており、ＮＯＸ触媒１８ａ内に流入する排気ガスの空燃比はリーンに維持されている。その結果、排気ガス中のＮＯＸはＮＯＸ触媒１８ａ内に蓄えられる。
【００２９】
時間の経過と共にＮＯＸ触媒１８ａ内の蓄積ＮＯＸ量は次第に増大する。そこで本発明による実施例では、例えばＮＯＸ触媒１８ａ内の蓄積ＮＯＸ量が許容量を越えたときにはＮＯＸ触媒１８ａ内に蓄えられているＮＯＸを還元しＮＯＸ触媒１８ａ内の蓄積ＮＯＸ量を減少させるために、ＮＯＸ触媒１８ａ内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチに切り替えるようにしている。
【００３０】
本発明による実施例では、機関運転状態が上述した第１領域Ｉ内にあるときにＮＯＸ触媒１８内の蓄積ＮＯＸ量が許容量を越えると、ＮＯＸ触媒１８ａ内に流入する排気ガスの空燃比が一時的にリッチに切り替えられる。第１領域Ｉでは吸入空気量が比較的少ないので、このようにするとＮＯＸ触媒１８ａ内に流入する排気ガスの空燃比をリッチに切り替えるのに必要なガス燃料量を低減することができる。
【００３１】
ＮＯＸ触媒１８ａ内に流入する排気ガスの空燃比をリッチに切り替えるために、本発明による実施例では燃料噴射弁６から追加のガス燃料が噴射され、従って燃焼室５から排出される排気ガスの空燃比がリッチに切り替えられる。
【００３２】
ここで、ＮＯＸ触媒１８内に蓄えられているＮＯＸを確実に還元しかつＮＯＸ触媒１８内の蓄積ＮＯＸ量を例えばほぼゼロまで減少させるのに必要なリッチ空燃比を必要リッチ空燃比と称すると、本発明による実施例では燃焼室５から排出される排気ガスの空燃比を一時的に必要リッチ空燃比に切り替えるようにしている。
【００３３】
燃焼室５から排出される排気ガスの空燃比を必要リッチ空燃比にするためには、燃焼室５内で燃焼せしめられる混合気の空燃比をこの必要リッチ空燃比にすればよい。ところが、この必要リッチ空燃比は図１に示される内燃機関のリッチ限界、即ち失火しない許容最小リッチ空燃比よりもリッチになっており、従って燃焼室５内で燃焼せしめられる混合気の空燃比を必要リッチ空燃比にすることができない。
【００３４】
そこで本発明による実施例では、ＮＯＸ触媒１８内の蓄積ＮＯＸ量を減少させるべきときには、図６に実線で示されるように燃焼室５内で燃焼せしめられる混合気の空燃比ＡＦＭをほぼリッチ限界にすると共に、燃焼行程又は排気行程にガス燃料を二次的に噴射することにより、図６に破線で示されるように燃焼室５から排出される排気ガスの空燃比ＡＦＥが必要リッチ空燃比になるようにしている。
【００３５】
なお、リッチ限界は機関の形式や燃料の種類などによって変動し、正確にどのくらいかはわからない。しかしながら、特定の内燃機関においてＣＮＧを用いた場合のリッチ限界は例えば１４．０から１４．５程度である。ここで、ＣＮＧの理論空燃比は約１６．８である。
【００３６】
一方、燃焼室５から排出される排気ガスの空燃比ＡＦＥを必要リッチ空燃比に切り替えるのに必要な追加のガス燃料量が図３においてＱＲで示されている。本発明による実施例では、この追加のガス燃料量ＱＲのうち一部が圧縮行程初期又は吸気行程に燃料噴射弁６から噴射され、残りが燃焼行程又は排気行程に噴射される。言い換えると、追加のガス燃料量ＱＲが２回に分けて噴射される。この場合、圧縮行程初期又は吸気行程に噴射される追加のガス燃料量は燃焼室５内で燃焼せしめられる混合気の空燃比ＡＦＭをリッチ限界にするのに必要なガス燃料量である。
【００３７】
圧縮行程初期又は吸気行程に噴射される追加のガス燃料は圧縮行程末期に噴射されるガス燃料により点火栓９周りに形成される混合気を囲む希薄混合気を形成する。一方、燃焼行程又は排気行程に噴射される追加のガス燃料は機関出力に寄与しない。
【００３８】
図７は本発明による実施例における燃料噴射時期の一例を示しており、図７（Ａ）は通常運転時の場合を示しており、図７（Ｂ）は燃焼室５から排出される排気ガスの空燃比ＡＦＥをリッチにすべき場合を示している。図７（Ａ）に示される例では、要求負荷Ｌが設定負荷Ｘ（Ｎ）よりも低い第１領域Ｉでは圧縮行程末期にガス燃料が要求燃料量ＱＦだけ噴射され、要求負荷Ｌが設定負荷Ｘ（Ｎ）よりも高い第２領域ＩＩでは圧縮行程初期にガス燃料が要求燃料量ＱＦだけ噴射される。また、図７（Ｂ）に示される例では、ＮＯＸ触媒１８内の蓄積ＮＯＸ量を減少させるために、第１領域Ｉにおいて、圧縮行程初期に追加のガス燃料量ＱＲの一部ＱＲｃが要求燃料量ＱＦと共に噴射され、燃焼行程に追加のガス燃料量ＱＲの残りＱＲｐが噴射される。
【００３９】
図８は図７に示される実施例を実行するための噴射制御ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。図８を参照すると、まずステップ１００では要求負荷Ｌが設定負荷Ｘ（Ｎ）よりも低いか否か、即ち機関運転状態が第１領域Ｉ内にあるか否かが判別される。Ｌ＜Ｘ（Ｎ）のとき、即ち機関運転状態が第１領域Ｉ内にあるときには次いでステップ１０１に進み、燃焼室５から排出される排気ガスの空燃比を一時的にリッチに切り替えるべきか否かが判別される。燃焼室５から排出される排気ガスの空燃比を一時的にリッチに切り替えるべきときにはステップ１０２に進み、圧縮行程初期に要求燃料量ＱＦ及び追加のガス燃料量ＱＲの一部が噴射され、燃焼行程に追加のガス燃料量ＱＲの残りが噴射される。一方、燃焼室５から排出される排気ガスの空燃比を一時的にリッチに切り替えるべきときでないときにはステップ１０３に進み、圧縮行程末期にガス燃料が要求燃料量ＱＦだけ噴射される。これに対し、Ｌ≧Ｘ（Ｎ）のとき、即ち機関運転状態が第２領域ＩＩ内にあるときにはステップ１００からステップ１０４に進み、圧縮行程初期にガス燃料が要求燃料量ＱＦだけ噴射される。
【００４０】
上述した本発明による実施例では、燃焼室５から排出される排気ガスの空燃比を一時的に必要リッチ空燃比に切り替えるために、燃焼室５内で燃焼せしめられる混合気の空燃比を一時的にリッチ限界に切り替えている。しかしながら、この場合、燃焼室５内で燃焼せしめられる混合気の空燃比をリッチ限界よりもリーン側のリッチ空燃比、理論空燃比、又はリーン空燃比に切り替えるようにすることもできる。
【００４１】
このことは追加のガス燃料量ＱＲのうち燃焼行程又は排気行程に噴射される追加のガス燃料量の割合を多くし、追加のガス燃料ＱＲのうち圧縮行程初期又は吸気行程に噴射される追加のガス燃料量の割合を少なくすることを意味している。
【００４２】
圧縮行程初期又は吸気行程に噴射される追加のガス燃料量をゼロにすることもでき、即ち追加のガス燃料量ＱＲすべてを燃焼行程又は排気行程に噴射するようにすることもできる。
【００４３】
この場合の燃料噴射時期の一例が図９に示されており、図９（Ａ）は通常運転時の場合を示しており、図９（Ｂ）は燃焼室５から排出される排気ガスの空燃比ＡＦＥをリッチにすべき場合を示している。
【００４４】
この場合、図１０に示されるように燃焼室５から排出される排気ガスの空燃比ＡＦＥが一時的に必要リッチ空燃比に切り替えられ、しかしながら燃焼室５内で燃焼せしめられる混合気の空燃比ＡＦＭは目標となるリーン空燃比に維持されたままである。従って、燃焼室５から排出される排気ガスの空燃比をリッチに切り替えるときに機関出力変動が生ずるのを阻止することができる。
【００４５】
図１１は図９に示される別の実施例を実行するための噴射制御ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。図１１を参照すると、まずステップ１１０では要求負荷Ｌが設定負荷Ｘ（Ｎ）よりも低いか否か、即ち機関運転状態が第１領域Ｉ内にあるか否かが判別される。Ｌ＜Ｘ（Ｎ）のとき、即ち機関運転状態が第１領域Ｉ内にあるときには次いでステップ１１１に進み、燃焼室５から排出される排気ガスの空燃比を一時的にリッチに切り替えるべきか否かが判別される。燃焼室５から排出される排気ガスの空燃比を一時的にリッチに切り替えるべきときにはステップ１１２に進み、圧縮行程末期に要求燃料量ＱＦだけガス燃料が噴射され、燃焼行程に追加のガス燃料量ＱＲが噴射される。一方、燃焼室５から排出される排気ガスの空燃比を一時的にリッチに切り替えるべきときでないときにはステップ１１３に進み、圧縮行程末期にガス燃料が要求燃料量ＱＦだけ噴射される。これに対し、Ｌ≧Ｘ（Ｎ）のとき、即ち機関運転状態が第２領域ＩＩ内にあるときにはステップ１１０からステップ１１４に進み、圧縮行程初期にガス燃料が要求燃料量ＱＦだけ噴射される。
【００４６】
これまで述べてきた本発明による各実施例では、ＮＯＸ触媒１８内に蓄えられているＮＯＸを還元しＮＯＸ触媒１８内の蓄積ＮＯＸ量を減少させるために燃焼室５から排出される排気ガスの空燃比が一時的にリッチに切り替えられる場合に、本発明を適用している。しかしながら、これ以外の目的で燃焼室５から排出される排気ガスの空燃比が一時的にリッチに切り替えられる場合にも、本発明を適用することができる。
【００４７】
また、燃焼室５から排出される排気ガスの空燃比が目標リーン空燃比よりもリッチの、リッチ空燃比、理論空燃比、又はリーン空燃比に切り替えられる場合にも、本発明を提供することができる。
【００４８】
【発明の効果】
ガス燃料を用いた場合に、燃焼室から排出される排気ガスの空燃比を確実に小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】ピストンの頂面図である。
【図３】要求噴射量を示す線図である。
【図４】第１及び第２領域を示す線図である。
【図５】二つの燃焼を説明するための図である。
【図６】排気ガスの空燃比を示す線図である。
【図７】燃料噴射時期を示す線図である。
【図８】噴射制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】別の実施例における燃料噴射時期を示す線図である。
【図１０】別の実施例における排気ガスの空燃比を示す線図である。
【図１１】別の実施例における噴射制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…機関本体
５…燃焼室
６…燃料噴射弁
１８…ＮＯＸ触媒
２１…ガス燃料ボンベ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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