JP2000064893A - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

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JP2000064893A
JP2000064893A JP10234653A JP23465398A JP2000064893A JP 2000064893 A JP2000064893 A JP 2000064893A JP 10234653 A JP10234653 A JP 10234653A JP 23465398 A JP23465398 A JP 23465398A JP 2000064893 A JP2000064893 A JP 2000064893A
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combustion
injection amount
soot
load
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雅人 後藤
Takekazu Ito
丈和 伊藤
Shizuo Sasaki
静夫 佐々木
Koji Yoshizaki
康二 吉▲崎▼
Hiroki Murata
宏樹 村田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the generation of shock when a required load changes, and maintain excellent low temperature combustion. SOLUTION: This internal combustion engine selectively conducts first combustion wherein an ECG gas amount within a combustion chamber is more than the ECG gas amount at a peak of generation amount of soot, and wherein soot is hardly generated, namely low temperature combustion, and second combustion wherein the ECG gas amount within a combustion chamber is less than the ECG gas amount at the peak of the generation amount of soot. When a required load changes, injection amount is gradually changed, in this case, a change speed of the injection amount at the first combustion is made to be slower than that at the second combustion.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an internal combustion engine.

【0002】[0002]

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

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

【0004】従って従来よりEGR率はこの最大許容限
界を越えない範囲内に定められている。このEGR率の
最大許容限界は機関の形式や燃料によってかなり異なる
がおおよそ30パーセントから50パーセントである。
従って従来のディーゼル機関ではEGR率は最大でも3
0パーセントから50パーセント程度に抑えられてい
る。
Therefore, conventionally, the EGR rate is set within a range that does not exceed the maximum allowable limit. The maximum allowable limit of this EGR rate is approximately 30 to 50 percent, though it varies considerably depending on the engine type and fuel.
Therefore, in the conventional diesel engine, the maximum EGR rate is 3
It is suppressed from 0% to 50%.

【0005】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EG
R率はこの最大許容限界を越えない範囲内においてNO
x およびスモークの発生量ができるだけ少なくなるよう
に定められていた。しかしながらこのようにしてEGR
率をNOx およびスモークの発生量ができるだけ少なく
なるように定めてもNOx 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N
x およびスモークが発生してしまうのが現状である。
As described above, in the past, it was considered that the maximum allowable limit exists for the EGR rate.
The R rate is NO within the range that does not exceed this maximum allowable limit.
It was stipulated that the amount of x and smoke generated should be as small as possible. However, in this way EGR
Even if the rate is set so that the amount of NO x and smoke produced is as small as possible, there is a limit to the reduction in the amount of NO x and smoke produced, and in reality, a considerable amount of N 2 is still left.
The O x, and smoke is generated at present.

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

【0007】即ち、実験研究を重ねた結果判明したこと
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。
[0007] That is, as a result of repeated experimental research, it was found that when the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber were below a certain temperature, the growth of hydrocarbons stopped in the middle of the process before reaching soot. However, if the temperature of the fuel and the gas around it rises above a certain temperature, the hydrocarbons will suddenly grow to soot. In this case, the temperature of the fuel and its surrounding gas is greatly affected by the endothermic action of the gas around the fuel when the fuel burns, and the endothermic amount of the gas around the fuel is adjusted according to the amount of heat generated during fuel combustion. Thus, the temperature of the fuel and the gas around it can be controlled.

【0008】従って、燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制すれば煤が発生しなくなり、燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭
化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制すること
は燃料周りのガスの吸熱量を調整することによって可能
となる。一方、煤に至る前に成長が途中で停止した炭化
水素は酸化触媒等を用いた後処理によって容易に浄化す
ることができる。これが新たな燃焼システムの基本的な
考え方である。この新たな燃焼システムを採用した内燃
機関については本出願人により既に出願されている(特
願平9−305850号)。
Therefore, if the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber is suppressed below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, soot will not be generated and the fuel and the surroundings during combustion in the combustion chamber will be eliminated. It is possible to control the gas temperature in the range below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway by adjusting the heat absorption amount of the gas around the fuel. On the other hand, hydrocarbons whose growth has stopped before reaching soot can be easily purified by post-treatment using an oxidation catalyst or the like. This is the basic idea of the new combustion system. The applicant has already applied for an internal combustion engine that employs this new combustion system (Japanese Patent Application No. 9-305850).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところでこの新たな燃
焼システムではEGR率をほぼ55パーセント以上にす
る必要があり、EGR率をほぼ55パーセント以上にす
ることが可能なのは吸入空気量が比較的少ないときであ
る。即ち、吸入空気量が一定量を越えるとこの新たな燃
焼を行うことはできず、従って吸入空気量が一定量を越
えたときには従来より行われている燃焼を行うようにし
ている。
By the way, in this new combustion system, it is necessary to increase the EGR rate to about 55% or more. The EGR rate can be set to about 55% or more when the intake air amount is relatively small. Is. That is, when the intake air amount exceeds a certain amount, this new combustion cannot be performed. Therefore, when the intake air amount exceeds a certain amount, the conventional combustion is performed.

【0010】ところで要求負荷が急激に増大したときに
噴射量を急激に増大させると機関の出力トルクが急激に
増大し、その結果ショックが発生する。そこで従来で
は、即ち従来より行われている燃焼のもとではこのよう
なショックが発生しないように要求負荷が急激に増大し
たときには噴射量を徐々に増大させるようにしている。
ところでこのようなショックは新たな燃焼のもとでも発
生し、従って新たな燃焼のもとでも要求負荷が急激に増
大したときには噴射量を徐々に増大させる必要がある。
しかしながら新たな燃焼が行われているときに従来の燃
焼が行われているときと同じ速度でもって噴射量を徐々
に増大させると失火が発生したり、或いはスモークが発
生するという問題を生ずる。
By the way, if the injection amount is rapidly increased when the required load is rapidly increased, the output torque of the engine is rapidly increased, resulting in a shock. Therefore, conventionally, that is, under the combustion that has been conventionally performed, the injection amount is gradually increased when the required load sharply increases so that such a shock does not occur.
By the way, such a shock occurs even under new combustion, and therefore, even under new combustion, when the required load sharply increases, it is necessary to gradually increase the injection amount.
However, when new combustion is being performed, gradually increasing the injection amount at the same speed as when conventional combustion is being performed causes a problem that misfire or smoke occurs.

【0011】即ち、新たな燃焼は従来より行われている
燃焼と異なって多量のEGRガスのもとで、即ち少量の
空気のもとで行われる。従って吸入空気量が最適な空気
量に対して減少すると、即ち空燃比が最適な空燃比に対
してリッチ側になると空気不足となり、斯くして失火を
生じることになる。一方、新たな燃焼のもとでは吸入空
気量が最適な空気量よりも増大すると、即ち空燃比が最
適な空燃比に対してリーン側になると燃焼が活発となる
ために燃焼温が高くなり、その結果スモークが発生する
ことになる。従って新たな燃焼のもとでは従来より行わ
れている燃焼と異なって吸入空気量、即ち空燃比の微妙
な制御が必要となる。
That is, the new combustion is performed under a large amount of EGR gas, that is, under a small amount of air, unlike the conventional combustion. Therefore, when the intake air amount decreases with respect to the optimum air amount, that is, when the air-fuel ratio becomes richer than the optimum air-fuel ratio, air shortage occurs, thus resulting in misfire. On the other hand, under new combustion, when the intake air amount is larger than the optimum air amount, that is, when the air-fuel ratio becomes leaner than the optimum air-fuel ratio, the combustion becomes active and the combustion temperature rises. As a result, smoke is generated. Therefore, under the new combustion, unlike the conventional combustion, it is necessary to delicately control the intake air amount, that is, the air-fuel ratio.

【0012】ところで新たな燃焼のもとでは要求負荷が
変化して噴射量が変化すると最適な空燃比が得られるよ
うに吸入空気量が制御される。しかしながらこのとき実
際にはスロットル弁等の作動遅れにより噴射量の変化に
対して吸入空気量が追従しえず、斯くして空燃比が最適
な空燃比に対してリッチ側又はリーン側にずれてしま
う。このように空燃比がリッチ側又はリーン側にずれて
しまうのを阻止するためには要求負荷が変化したときに
噴射量を徐々に変化させる必要がある。
Under the new combustion, when the required load changes and the injection amount changes, the intake air amount is controlled so that the optimum air-fuel ratio can be obtained. However, at this time, in reality, the intake air amount cannot follow the change in the injection amount due to the operation delay of the throttle valve, etc. Therefore, the air-fuel ratio deviates to the rich side or the lean side with respect to the optimum air-fuel ratio. I will end up. Thus, in order to prevent the air-fuel ratio from deviating to the rich side or the lean side, it is necessary to gradually change the injection amount when the required load changes.

【0013】ところがスロットル等の作動遅れ時間はか
なり長く、従ってこのときショックの発生を防止するた
めの噴射量の変化速度でもって噴射量を変化させても噴
射量の変化速度が速すぎるために空燃比がリッチ側又は
リーン側にずれてしまう。即ち、空燃比がリッチ側又は
リーン側にずれるのを阻止するためにはショックの発生
を防止するための噴射量の変化速度よりも遅い速度でも
って噴射量を徐々に変化せしめる必要がある。
However, the operation delay time of the throttle or the like is considerably long. Therefore, at this time, even if the injection amount is changed at a changing speed of the injection amount for preventing the occurrence of shock, the changing speed of the injection amount is too fast. The fuel ratio shifts to the rich side or the lean side. That is, in order to prevent the air-fuel ratio from shifting to the rich side or the lean side, it is necessary to gradually change the injection amount at a speed slower than the change speed of the injection amount for preventing the occurrence of shock.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】従って1番目の発明で
は、燃焼室内の不活性ガス量を増大していくと煤の発生
量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内の不活性ガ
ス量を更に増大していくと燃焼室内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くな
って煤がほとんど発生しなくなる内燃機関において、機
関排気通路内に酸化機能を有する触媒を配置し、煤の発
生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活
性ガス量が多く煤がほとんど発生しない第1の燃焼と、
煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内
の不活性ガス量が少ない第2の燃焼とを選択的に切換え
る切換手段を具備し、要求負荷又は要求噴射量が変化し
たときに噴射量が徐々に変化せしめられ、要求負荷が第
1の負荷から第2の負荷に変化したとき又は要求噴射量
が第1の噴射量から第2の噴射量に変化したときに噴射
量が第2の負荷に応じた噴射量又は第2の噴射量に到達
するまでの時間を第1の燃焼が行われているときの方が
第2の燃焼が行われているときに比べて長くするように
している。
Therefore, in the first aspect of the invention, as the amount of inert gas in the combustion chamber is increased, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak, and the amount of inert gas in the combustion chamber is reduced. With further increase, the temperature of the fuel during combustion in the combustion chamber and the gas temperature around it becomes lower than the soot generation temperature, and in an internal combustion engine in which soot is hardly generated, a catalyst with an oxidizing function is installed in the engine exhaust passage. The first combustion in which the soot is generated and the soot generation amount is larger than the inactive gas amount in which the soot generation peaks and the soot is hardly generated.
A switching means is provided for selectively switching between the second combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas in which the amount of soot generated reaches a peak, and when the required load or the required injection amount changes. When the required load changes from the first load to the second load or when the required injection amount changes from the first injection amount to the second injection amount, the injection amount is gradually changed. The time required to reach the injection amount or the second injection amount according to the load of 2 is set longer when the first combustion is being performed than when the second combustion is being performed. I have to.

【0015】2番目の発明では1番目の発明において、
要求負荷が第1の負荷から第2の負荷に変化したとき又
は要求噴射量が第1の噴射量から第2の噴射量に変化し
たときの噴射量の変化速度を第1の燃焼が行われている
ときの方が第2の燃焼が行われているときに比べて遅く
するようにしている。3番目の発明では2番目の発明に
おいて、要求負荷又は要求噴射量が変化したときに噴射
量が予め定められた時間毎に予め定められた量だけ順次
変化せしめられ、要求負荷が第1の負荷から第2の負荷
に変化したとき又は要求噴射量が第1の噴射量から第2
の噴射量に変化したときの上記予め定められた量を第1
の燃焼が行われているときの方が第2の燃焼が行われて
いるときに比べて小さくするようにしている。
In the second invention, in the first invention,
When the required load changes from the first load to the second load or when the required injection amount changes from the first injection amount to the second injection amount, the rate of change of the injection amount is set to the first combustion. It is set to be slower when the second combustion is performed than when the second combustion is performed. In the third invention, in the second invention, when the required load or the required injection amount changes, the injection amount is sequentially changed by a predetermined amount every predetermined time, and the required load is the first load. From the first injection amount to the second injection amount when the load changes from the second load to the second load.
The predetermined amount when the injection amount changes to
Is smaller than that when the second combustion is being performed.

【0016】4番目の発明では1番目の発明において、
燃焼室から排出された排気ガスを機関吸気通路内に再循
環させる再循環装置を具備し、不活性ガスが再循環排気
ガスからなる。5番目の発明では4番目の発明におい
て、第1の燃焼状態における排気ガス再循環率がほぼ5
5パーセント以上である。
In the fourth invention, in the first invention,
A recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from the combustion chamber into the engine intake passage is provided, and the inert gas is recirculated exhaust gas. In the fifth aspect, the exhaust gas recirculation rate in the first combustion state is approximately 5 in the fourth aspect.
It is 5% or more.

【0017】6番目の発明では1番目の発明において、
機関排気通路内に酸化機能を有する触媒を配置してい
る。7番目の発明では6番目の発明において、触媒が酸
化触媒、三元触媒又はNO x 吸収剤の少くとも一つから
なる。8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。
In the sixth invention, in the first invention,
A catalyst with an oxidizing function is placed in the engine exhaust passage.
It In the seventh invention, in the sixth invention, the catalyst is an acid.
Catalyst, three-way catalyst or NO xFrom at least one of the absorbents
Become. In the eighth invention, in the first invention,
The operating region is the first operating region on the low load side and the second operating region on the high load side.
The first combustion range is divided into
Do the second combustion in the second operating region
There is.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】図1は本発明を4ストローク圧縮
着火式内燃機関に適用した場合を示している。図1を参
照すると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3は
シリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は電気
制御式燃料噴射弁、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は
排気弁、10は排気ポートを夫々示す。吸気ポート8は
対応する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結
され、サージタンク12は吸気ダクト13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。
FIG. 1 shows the case where the present invention is applied to a four-stroke compression ignition type internal combustion engine. Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake port, and 9 is an intake port. Indicates an exhaust valve, and 10 indicates an exhaust port, respectively. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch pipe 11, and the surge tank 12 is connected via an intake duct 13 and an intercooler 14 to a supercharger, for example, an outlet portion of a compressor 16 of an exhaust turbocharger 15. Be connected. The 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.

【0019】一方、排気ポート10は排気マニホルド2
1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を介して酸化機能を有する触
媒25を内蔵した触媒コンバータ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。
On the other hand, the exhaust port 10 is connected to the exhaust manifold 2
1 and the exhaust pipe 22 through the exhaust turbocharger 15
Of the exhaust turbine 23, and the outlet of the exhaust turbine 23 is connected via an exhaust pipe 24 to a catalytic converter 26 containing a catalyst 25 having an oxidizing function. An air-fuel ratio sensor 27 is arranged in the exhaust manifold 21.

【0020】触媒コンバータ26の出口部に連結された
排気管28とスロットル弁20下流の空気吸込管17と
はEGR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。
The exhaust pipe 28 connected to the outlet of the catalytic converter 26 and the air intake pipe 17 downstream of the throttle valve 20 are connected to each other via an EGR passage 29, and the EGR passage 29 is driven by a step motor 30. EGR
A control valve 31 is arranged. An intercooler 32 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 29 is arranged in the EGR passage 29. In the embodiment shown in FIG. 1, engine cooling water is introduced into the intercooler 32,
The EGR gas is cooled by the engine cooling water.

【0021】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。
On the other hand, the fuel injection valve 6 is connected to a fuel reservoir, a so-called common rail 34, via a fuel supply pipe 33. Fuel is supplied into the common rail 34 from an electrically controlled variable discharge fuel pump 35, and the fuel supplied into the common rail 34 is supplied to the fuel injection valve 6 via each fuel supply pipe 33. A fuel pressure sensor 36 for detecting a fuel pressure in the common rail 34 is attached to the common rail 34, and a fuel pump 35 is arranged so that the fuel pressure in the common rail 34 becomes a target fuel pressure based on an output signal of the fuel pressure sensor 36. Is controlled.

【0022】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。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4
5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、出力ポー
ト46は対応する駆動回路48を介して燃料噴射弁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。
The electronic control unit 40 is composed of a digital computer, and has a ROM (read only memory) 42, a RAM (random access memory) 43, a CPU (microprocessor) 44, an input port 45 and an input port 45 which are connected to each other by a bidirectional bus 41. The 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. 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 4 via the corresponding AD converter 47.
Input to 5. A crank angle sensor 52 that generates an output pulse each time the crankshaft rotates, for example, 30 ° is connected to the input port 45. On the other hand, the output port 46 is connected via the corresponding drive circuit 48 to the fuel injection valve 6,
The throttle valve control step motor 19, the EGR control valve control step motor 30, and the fuel pump 35 are connected.

【0023】図2は機関低負荷運転時にスロットル弁2
0の開度およびEGR率を変化させることにより空燃比
A/F(図2の横軸)を変化させたときの出力トルクの
変化、およびスモーク、HC,CO,NOx の排出量の
変化を示す実験例を表している。図2からわかるように
この実験例では空燃比A/Fが小さくなるほどEGR率
が大きくなり、理論空燃比(≒14.6)以下のときに
はEGR率は65パーセント以上となっている。
FIG. 2 shows the throttle valve 2 during engine low load operation.
The change in output torque when the air-fuel ratio A / F (horizontal axis in FIG. 2) is changed by changing the opening degree of 0 and the EGR rate, and the change in the amount of smoke, HC, CO, and NO x emissions. It represents the experimental example shown. As can be seen from FIG. 2, in this experimental example, the EGR rate becomes larger as the air-fuel ratio A / F becomes smaller, and when the air-fuel ratio is equal to or less than the theoretical air-fuel ratio (≈14.6), the EGR rate becomes 65% or more.

【0024】図2に示されるようにEGR率を増大する
ことにより空燃比A/Fを小さくしていくとEGR率が
40パーセント付近となり空燃比A/Fが30程度にな
ったときにスモークの発生量が増大を開始する。次い
で、更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると
スモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次
いで更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると
今度はスモークが急激に低下し、EGR率を65パーセ
ント以上とし、空燃比A/Fが15.0付近になるとス
モークがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなく
なる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、またN
x の発生量がかなり低くなる。一方、このときHC,
COの発生量は増大し始める。
As shown in FIG. 2, when the air-fuel ratio A / F is reduced by increasing the EGR rate, the EGR rate becomes around 40%, and when the air-fuel ratio A / F becomes about 30, the smoke of The amount of generation begins to increase. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is made smaller, the amount of smoke generated sharply increases and reaches a peak. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is reduced, the smoke sharply decreases this time, the EGR rate is increased to 65% or more, and the smoke becomes almost zero when the air-fuel ratio A / F is around 15.0. . That is, soot is hardly generated. At this time, the output torque of the engine slightly decreases, and N
The amount of O x generated is considerably low. On the other hand, at this time, HC,
The amount of CO generated starts to increase.

【0025】図3(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3(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3(A)と図3(B)とを比
較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零である
図3(B)に示す場合はスモークの発生量が多い図3
(A)に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
FIG. 3 (A) shows the change in combustion pressure in the combustion chamber 5 when the air-fuel ratio A / F is around 21 and the amount of smoke generated is the largest, and FIG. 3 (B) shows the air-fuel ratio A / F. It shows a change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when F is around 18 and the amount of smoke generated is almost zero. As can be seen by comparing FIG. 3 (A) and FIG. 3 (B), in the case shown in FIG. 3 (B) where the amount of smoke generated is almost zero, the amount of smoke generated is large.
It can be seen that the combustion pressure is lower than in the case shown in (A).

【0026】図2および図3に示される実験結果から次
のことが言える。即ち、まず第1に空燃比A/Fが1
5.0以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図2
に示されるようにNOx の発生量がかなり低下する。N
x の発生量が低下したということは燃焼室5内の燃焼
温度が低下していることを意味しており、従って煤がほ
とんど発生しないときには燃焼室5内の燃焼温度が低く
なっていると言える。同じことが図3からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図3(B)に示す状態
では燃焼圧が低くなっており、従ってこのとき燃焼室5
内の燃焼温度は低くなっていることになる。
From the experimental results shown in FIGS. 2 and 3, the following can be said. That is, first of all, the air-fuel ratio A / F is 1
When the amount of smoke generated is 5.0 or less and the amount of smoke is almost zero,
As shown in (3), the amount of NO x generated is considerably reduced. N
The decrease in the amount of generated O x means that the combustion temperature in the combustion chamber 5 is decreased, and therefore, when the soot is hardly generated, the combustion temperature in the combustion chamber 5 is decreased. I can say. The same can be said from FIG. That is, the combustion pressure is low in the state shown in FIG. 3 (B) where almost no soot is generated.
The combustion temperature inside is low.

【0027】第2にスモークの発生量、即ち煤の発生量
がほぼ零になると図2に示されるようにHCおよびCO
の排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成長
せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に
含まれる図4に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族
炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると熱
分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が
集合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際
の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような
形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図4に示
されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで成長す
ることになる。従って、上述したように煤の発生量がほ
ぼ零になると図2に示される如くHCおよびCOの排出
量が増大するがこのときのHCは煤の前駆体又はその前
の状態の炭化水素である。
Secondly, when the amount of smoke produced, that is, the amount of soot produced, becomes almost zero, HC and CO are generated as shown in FIG.
Emissions will increase. This means that hydrocarbons are discharged without growing to soot. That is, linear hydrocarbons and aromatic hydrocarbons contained in the fuel as shown in FIG. 4 are thermally decomposed to form soot precursors when the temperature is raised in a state of oxygen deficiency, and then mainly soot is formed. Soot consisting of a solid with carbon atoms gathered is produced. In this case, the actual soot production process is complicated, and it is not clear what form the soot precursor takes, but in any case, the hydrocarbon as shown in FIG. After that, it will grow to soot. Therefore, as described above, when the amount of soot generated becomes almost zero, the emission amounts of HC and CO increase as shown in FIG. 2. At this time, HC is a soot precursor or a hydrocarbon in the state before it. .

【0028】図2および図3に示される実験結果に基づ
くこれらの考察をまとめると燃焼室5内の燃焼温度が低
いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前
駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室5から排出さ
れることになる。このことについて更に詳細に実験研究
を重ねた結果、燃焼室5内における燃料およびその周囲
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。
Summarizing these considerations based on the experimental results shown in FIGS. 2 and 3, when the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low, the soot generation amount becomes almost zero, and at this time, the soot precursor or the soot precursor The hydrocarbons in this state are discharged from the combustion chamber 5. As a result of further detailed experimental research on this, when the temperature of the fuel and the gas around it in the combustion chamber 5 is below a certain temperature, the soot growth process stops halfway, that is, the soot is generated. It was found that soot was not generated at all and soot was generated when the temperature of the fuel and its surroundings in the combustion chamber 5 reached a certain temperature or higher.

【0029】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NOx 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NOx 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、NOx の発生量が低下する。このときNOx の発
生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤が
ほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はNO
x の発生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったとき
の温度にほぼ一致する。
By the way, the temperature of the fuel and its surroundings when the hydrocarbon production process is stopped in the state of the soot precursor, that is, the above-mentioned certain temperature depends on various factors such as the type of fuel, the air-fuel ratio and the compression ratio. It cannot be said how many times it changes, but this certain temperature has a deep relationship with the amount of NO x produced, and therefore this certain temperature is defined to some extent from the amount of NO x produced. be able to. That is, as the EGR rate increases, the temperature of the fuel during combustion and the gas around it decreases, and the amount of NO x generated decreases. At this time, soot is hardly generated when the amount of NO x generated is about 10 p.pm or less. Therefore, the above certain temperature is NO
It is almost the same as the temperature when the amount of x generation is around 10 p.pm or less.

【0030】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。
Once soot is produced, this soot cannot be purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidizing function. On the other hand, the soot precursor or the hydrocarbon in the state before it can be easily purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidizing function. Considering the post-treatment with a catalyst having an oxidizing function as described above, it is extremely difficult to determine whether the hydrocarbon is discharged from the combustion chamber 5 in the state of the soot precursor or in the state before it, or is discharged from the combustion chamber 5 in the form of soot. There is a big difference. The new combustion system employed in the present invention allows hydrocarbons to be discharged from the combustion chamber 5 in the form of soot precursors or pre-presence conditions without producing soot in the combustion chamber 5 The core is to oxidize with a catalyst having an oxidizing function.

【0031】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。
In order to stop the growth of hydrocarbons before the soot is generated, the temperature of the fuel and the gas around it in the combustion chamber 5 at the time of combustion is set to a temperature lower than the temperature at which the soot is generated. It needs to be suppressed. In this case, it has been found that, in order to suppress the temperature of the fuel and the gas around it, the endothermic action of the gas around the fuel when the fuel burns has an extremely large effect.

【0032】即ち、燃料周りに空気しか存在しないと蒸
発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃焼す
る。この場合、燃料から離れている空気の温度はさほど
上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高くな
る。即ち、このときには燃料から離れている空気は燃料
の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合には
燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃焼熱
を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。
That is, when only air exists around the fuel, the evaporated fuel immediately reacts with oxygen in the air and burns. In this case, the temperature of the air separated from the fuel does not rise so much, and only the temperature around the fuel locally becomes extremely high. That is, at this time, the air separated from the fuel hardly absorbs the combustion heat of the fuel. In this case, since the combustion temperature locally becomes extremely high, the unburned hydrocarbons that have received this heat of combustion generate soot.

【0033】一方、多量の不活性ガスと少量の空気の混
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。
On the other hand, the situation is slightly different when the fuel is present in a mixed gas of a large amount of inert gas and a small amount of air.
In this case, the evaporated fuel diffuses into the surroundings, reacts with oxygen mixed in the inert gas, and burns. In this case, the combustion heat is absorbed by the surrounding inert gas, so that the combustion temperature does not rise so much. That is, the combustion temperature can be kept low. That is, the presence of the inert gas plays an important role in suppressing the combustion temperature, and the combustion temperature can be suppressed low by the endothermic action of the inert gas.

【0034】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
が強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、CO2 やEGRガスは比
較的比熱が大きいので不活性ガスとしてEGRガスを用
いることは好ましいと言える。
In this case, in order to suppress the temperature of the fuel and the gas around it to a temperature lower than the temperature at which soot is produced, an amount of inert gas sufficient to absorb the amount of heat required to do so is required. . Therefore, if the fuel amount increases, the required amount of inert gas also increases accordingly. In this case, the larger the specific heat of the inert gas, the stronger the endothermic action, and therefore the inert gas is preferably a gas having a large specific heat. In this respect, since CO 2 and EGR gas have relatively large specific heat, it can be said that it is preferable to use EGR gas as the inert gas.

【0035】図5は不活性ガスとしてEGRガスを用
い、EGRガスの冷却度合を変えたときのEGR率とス
モークとの関係を示している。即ち、図5において曲線
AはEGRガスを強力に冷却してEGRガス温をほぼ9
0℃に維持した場合を示しており、曲線Bは小型の冷却
装置でEGRガスを冷却した場合を示しており、曲線C
はEGRガスを強制的に冷却していない場合を示してい
る。
FIG. 5 shows the relationship between the EGR rate and smoke when EGR gas is used as the inert gas and the cooling degree of the EGR gas is changed. That is, in FIG. 5, the curve A strongly cools the EGR gas to bring the EGR gas temperature to about 9
The curve B shows the case where the EGR gas is cooled by a small cooling device, and the curve C shows the case where the temperature is maintained at 0 ° C.
Indicates the case where the EGR gas is not forcibly cooled.

【0036】図5の曲線Aで示されるようにEGRガス
を強力に冷却した場合にはEGR率が50パーセントよ
りも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この
場合にはEGR率をほぼ55パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。一方、図5の曲線Bで示さ
れるようにEGRガスを少し冷却した場合にはEGR率
が50パーセントよりも少し高いところで煤の発生量が
ピークとなり、この場合にはEGR率をほぼ65パーセ
ント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。
As shown by the curve A in FIG. 5, when the EGR gas is strongly cooled, the soot generation amount peaks when the EGR rate is slightly lower than 50%, and in this case, the EGR rate is almost 55. Almost no soot is generated if the percentage is exceeded. On the other hand, as shown by the curve B in FIG. 5, when the EGR gas is slightly cooled, the soot generation amount reaches a peak when the EGR rate is slightly higher than 50%. In this case, the EGR rate is approximately 65% or more. If so, soot is hardly generated.

【0037】また、図5の曲線Cで示されるようにEG
Rガスを強制的に冷却していない場合にはEGR率が5
5パーセントの付近で煤の発生量がピークとなり、この
場合にはEGR率をほぼ70パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。なお、図5は機関負荷が比
較的高いときのスモークの発生量を示しており、機関負
荷が小さくなると煤の発生量がピークとなるEGR率は
若干低下し、煤がほとんど発生しなくなるEGR率の下
限も若干低下する。このように煤がほとんど発生しなく
なるEGR率の下限はEGRガスの冷却度合や機関負荷
に応じて変化する。
Further, as shown by the curve C in FIG. 5, EG
When the R gas is not forcibly cooled, the EGR rate is 5
The soot generation amount peaks near 5%, and in this case, if the EGR rate is set to approximately 70% or more, soot is hardly generated. Note that FIG. 5 shows the amount of smoke generated when the engine load is relatively high, and the EGR rate at which the amount of soot generated peaks when the engine load decreases and the EGR rate at which soot almost does not occur decreases. The lower limit of is also slightly lowered. Thus, the lower limit of the EGR rate at which soot is hardly generated changes depending on the cooling degree of EGR gas and the engine load.

【0038】図6は不活性ガスとしてEGRガスを用い
た場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要
なEGRガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガス
量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のEGRガス
の割合を示している。なお、図6において縦軸は燃焼室
5内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Yは
過給が行われないときに燃焼室5内に吸入しうる全吸入
ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示してい
る。
FIG. 6 shows a mixture of EGR gas and air required to bring the temperature of the fuel and its surrounding gas at the time of combustion to a temperature lower than the temperature at which soot is produced when EGR gas is used as the inert gas. The amount of gas, the ratio of air in this mixed gas amount, and the ratio of EGR gas in this mixed gas are shown. Note that, in FIG. 6, the vertical axis represents the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5, and the chain line Y represents the total intake gas amount that can be sucked into the combustion chamber 5 when supercharging is not performed. ing. The horizontal axis shows the required load.

【0039】図6を参照すると空気の割合、即ち混合ガ
ス中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるの
に必要な空気量を示している。即ち、図6に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図6においてEGRガスの割合、即ち混合
ガス中のEGRガス量は噴射燃料が燃焼せしめられたと
きに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される温
度よりも低い温度にするのに必要最低限のEGRガス量
を示している。このEGRガス量はEGR率で表すとほ
ぼ55パーセント以上であり、図6に示す実施例では7
0パーセント以上である。即ち、燃焼室5内に吸入され
た全吸入ガス量を図6において実線Xとし、この全吸入
ガス量Xのうちの空気量とEGRガス量との割合を図6
に示すような割合にすると燃料およびその周囲のガス温
度は煤が生成される温度よりも低い温度となり、斯くし
て煤が全く発生しなくなる。また、このときのNOx
生量は10p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従ってN
x の発生量は極めて少量となる。
Referring to FIG. 6, the ratio of air, that is, the amount of air in the mixed gas, shows the amount of air required to completely burn the injected fuel. That is, in the case shown in FIG. 6, the ratio between the air amount and the injected fuel amount is the theoretical air-fuel ratio. On the other hand, in FIG. 6, the ratio of EGR gas, that is, the amount of EGR gas in the mixed gas is set so that when the injected fuel is burned, the temperature of the fuel and its surrounding gas is lower than the temperature at which soot is formed. The minimum required EGR gas amount is shown. This EGR gas amount is approximately 55% or more when expressed by the EGR rate, and is 7 in the embodiment shown in FIG.
It is 0% or more. That is, the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5 is shown by a solid line X in FIG. 6, and the ratio of the air amount and the EGR gas amount in the total intake gas amount X is shown in FIG.
When the ratio is as shown in (1), the temperature of the fuel and the gas around it becomes lower than the temperature at which soot is generated, and thus soot is not generated at all. Further, the amount of NO x generated at this time is around 10 p.pm or less, so N
The amount of O x generated is extremely small.

【0040】燃料噴射量が増大すれば燃料が燃焼した際
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はEGRガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図6に示されるようにEGRガス量は噴射燃
料量が増大するにつれて増大せしめなければならない。
即ち、EGRガス量は要求負荷が高くなるにつれて増大
する必要がある。
When the fuel injection amount increases, the heat generation amount when the fuel burns increases. Therefore, in order to maintain the temperature of the fuel and the gas around it at a temperature lower than the temperature at which soot is generated, heat generated by the EGR gas is used. The amount of absorption must be increased. Therefore, as shown in FIG. 6, the EGR gas amount must be increased as the injected fuel amount is increased.
That is, the EGR gas amount needs to increase as the required load increases.

【0041】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6において要求負荷がLo 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Lo 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Lo 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。
By the way, when supercharging is not performed, the upper limit of the total amount X of intake gas sucked into the combustion chamber 5 is Y. Therefore, in FIG. 6, the required load is greater than Lo in the required load region. The air-fuel ratio cannot be maintained at the stoichiometric air-fuel ratio unless the EGR gas ratio is reduced as it becomes larger. In other words, when supercharging is not performed and the air-fuel ratio is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio in a region where the required load is larger than Lo, the EGR rate decreases as the required load increases, thus In the region where the required load is larger than Lo, the temperature of the fuel and the gas around it cannot be maintained below the temperature at which soot is generated.

【0042】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Lo よりも大きい領域においてEGR率を5
5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。
However, as shown in FIG. 1, when EGR gas is recirculated to the inlet side of the supercharger, that is, in the air suction pipe 17 of the exhaust turbocharger 15 through the EGR passage 29, the required load is larger than Lo. EGR rate at 5
It can be maintained above 5 percent, for example 70 percent, thus maintaining the fuel and surrounding gas temperatures 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 intake gas boosted by the compressor 16 of the exhaust turbocharger 15 also becomes 70%. The temperature of the fuel and the gas around it can be maintained below the temperature at which soot is produced, up to the limit that can be boosted by the compressor 16. Therefore, the operating range of the engine capable of producing the low temperature combustion can be expanded.

【0043】なお、この場合、要求負荷がLo 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6は燃料を
理論空燃比のもとで燃焼させる場合を示しているが空気
量を図6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NOx 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6に示される空気量よりも多くしても、即
ち空燃比の平均値を17から18のリーンにしても煤の
発生を阻止しつつNOx 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。
In this case, when the EGR rate is set to 55% or more in the region where the required load is larger than Lo, the EGR control valve 31 is fully opened and the throttle valve 20
Is closed a little. As described above, FIG. 6 shows the case where the fuel is burned under the stoichiometric air-fuel ratio. However, even if the air amount is made smaller than the air amount shown in FIG. It is possible to reduce the amount of NO x generated to around 10 p.pm or less while preventing the generation of air, and to make the air amount larger than that shown in FIG. Even if it is lean from 17 to 18, the generation amount of NO x can be reduced to about 10 p.pm or less while preventing the generation of soot.

【0044】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NOx 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、NOx
も極めて少量しか発生しない。
That is, when the air-fuel ratio is made rich, the fuel becomes excessive, but since the combustion temperature is suppressed to a low temperature, the excessive fuel does not grow to soot, and soot is generated. There is no. Further, at this time, a very small amount of NO x is generated. On the other hand, when the average air-fuel ratio is lean, or even when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, a small amount of soot is generated if the combustion temperature becomes high, but in the present invention the combustion temperature is suppressed to a low temperature, soot Not generated at all. Furthermore, NO x
Also produces only a very small amount.

【0045】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、NOx 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。
Thus, when low temperature combustion is performed, soot is generated regardless of the air-fuel ratio, that is, whether the air-fuel ratio is rich, the stoichiometric air-fuel ratio, or the average air-fuel ratio is lean. However, the amount of NO x generated is extremely small. Therefore, considering the improvement of the fuel consumption rate, it can be said that it is preferable to make the average air-fuel ratio lean at this time.

【0046】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
的少な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
が少い燃焼のことを言う。
By the way, the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber can be suppressed to a temperature below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway only when the engine is operating at low load, where the calorific value of combustion is relatively small. To be Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the engine is operated at low load, the temperature of the fuel and the gas around it during combustion is suppressed below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, and the first combustion, that is, low temperature combustion is performed. In addition, the second combustion, that is, the combustion normally performed from the conventional one, is performed during the engine high load operation. It should be noted that here, the first combustion, that is, low temperature combustion, as is clear from the above description, the amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the amount of inert gas at which the amount of soot generated peaks, and soot is almost generated. The second combustion, that is, the combustion that is normally performed in the past, is the combustion that does not have the amount of soot generated and the amount of the inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of the inert gas that does not reach the peak. Say that.

【0047】図7は第1の燃焼、即ち低温燃焼が行われ
る第1の運転領域Iと、第2の燃焼、即ち従来の燃焼方
法による燃焼が行われる第2の運転領域IIとを示してい
る。なお、図7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7においてX(N)は第1
の運転領域Iと第2の運転領域IIとの第1の境界を示し
ており、Y(N)は第1の運転領域Iと第2の運転領域
IIとの第2の境界を示している。第1の運転領域Iから
第2の運転領域IIへの運転領域の変化判断は第1の境界
X(N)に基づいて行われ、第2の運転領域IIから第1
の運転領域Iへの運転領域の変化判断は第2の境界Y
(N)に基づいて行われる。
FIG. 7 shows the first operating region I where the first combustion, that is, the low temperature combustion is performed, and the second operating region II where the second combustion, that is, the combustion by the conventional combustion method is performed. There is. In FIG. 7, the vertical axis L represents the depression amount of the accelerator pedal 50, that is, the required load, and the horizontal axis N represents the engine speed. Further, in FIG. 7, X (N) is the first
Shows the first boundary between the operating region I and the second operating region II, where Y (N) is the first operating region I and the second operating region.
The second boundary with II is shown. The determination of the change of the operating region from the first operating region I to the second operating region II is made based on the first boundary X (N), and the change from the second operating region II to the first operating region II is performed.
The determination of the change of the operating range to the operating range I of the second boundary Y
It is performed based on (N).

【0048】即ち、機関の運転状態が第1の運転領域I
にあって低温燃焼が行われているときに要求負荷Lが機
関回転数Nの関数である第1の境界X(N)を越えると
運転領域が第2の運転領域IIに移ったと判断され、従来
の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Lが
機関回転数Nの関数である第2の境界Y(N)よりも低
くなると運転領域が第1の運転領域Iに移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。
That is, the operating state of the engine is the first operating region I.
If the required load L exceeds the first boundary X (N) which is a function of the engine speed N during low temperature combustion, it is determined that the operating region has moved to the second operating region II. Combustion is performed by a conventional combustion method. Next, when the required load L becomes lower than the second boundary Y (N) which is a function of the engine speed N, it is determined that the operating region has moved to the first operating region I, and low temperature combustion is performed again.

【0049】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。
In this way, the two boundaries of the first boundary X (N) and the second boundary Y (N) on the low load side of the first boundary X (N) are provided as follows. For one reason. The first reason is that the combustion temperature is relatively high on the high load side of the second operating region II, and at this time, even if the required load L becomes lower than the first boundary X (N), low temperature combustion cannot be immediately performed. Because. That is, the low temperature combustion does not start immediately unless the required load L becomes considerably low, that is, when it becomes lower than the second boundary Y (N). The second reason is that hysteresis is provided for changes in the operating region between the first operating region I and the second operating region II.

【0050】ところで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酸化機能を
有する触媒25により良好に酸化せしめられる。触媒2
5としては酸化触媒、三元触媒、又はNOx 吸収剤を用
いることができる。NOx 吸収剤は燃焼室5内における
平均空燃比がリーンのときにNOx を吸収し、燃焼室5
内における平均空燃比がリッチになるとNOx を放出す
る機能を有する。
By the way, when the engine is operating in the first operating region I and low temperature combustion is performed, soot is scarcely generated, and instead, unburned hydrocarbons are in a soot precursor or in a state before it. It is discharged from the combustion chamber 5 in shape. At this time, the unburned hydrocarbons discharged from the combustion chamber 5 are satisfactorily oxidized by the catalyst 25 having an oxidizing function. Catalyst 2
As 5, an oxidation catalyst, a three-way catalyst, or a NO x absorbent can be used. The NO x absorbent absorbs NO x when the mean air-fuel ratio in the combustion chamber 5 of the lean, the combustion chamber 5
It has a function of releasing NO x when the average air-fuel ratio in the inside becomes rich.

【0051】このNOx 吸収剤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N
a、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。酸化触媒はもとより、三元触媒および
NOx 吸収剤も酸化機能を有しており、従って上述した
如く三元触媒およびNOx 吸収剤を触媒25として用い
ることができる。
This NO x absorbent uses, for example, alumina as a carrier, and potassium K, sodium N, etc. are supported on this carrier.
a, at least one selected from alkali metals such as lithium Li and cesium Cs, alkaline earths such as barium Ba and calcium Ca, rare earths such as lanthanum La and yttrium Y, and a noble metal such as platinum Pt. Is carried. Not only the oxidation catalyst, but also the three-way catalyst and the NO x absorbent have an oxidizing function, so that the three-way catalyst and the NO x absorbent can be used as the catalyst 25 as described above.

【0052】図8は空燃比センサ27の出力を示してい
る。図8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9を参照しつつ第1の運転領域Iおよび第2の運転
領域IIにおける運転制御について概略的に説明する。
FIG. 8 shows the output of the air-fuel ratio sensor 27. As shown in FIG. 8, 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. 9.

【0053】図9は要求負荷Lに対するスロットル弁2
0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9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、E
GR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9に示される例では第1の運転領域IではEGR率が
ほぼ70パーセントとされており、空燃比はわずかばか
りリーンなリーン空燃比とされている。
FIG. 9 shows the throttle valve 2 for the required load L.
The opening degree of 0, the opening degree of the EGR control valve 31, the EGR rate, the air-fuel ratio, the injection timing and the injection amount are shown. As shown in FIG. 9, in the first operating region I where the required load L is low, the opening degree of the throttle valve 20 is gradually increased from near full closing to about 2/3 opening degree as the required load L increases. E
The opening degree of the GR control valve 31 is gradually increased from near full close to full open as the required load L increases. Also,
In the example shown in FIG. 9, the EGR rate is set to approximately 70% in the first operating region I, and the air-fuel ratio is made slightly lean.

【0054】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、噴射開始時期θSは要求負荷Lが高くなるにつれ
て遅くなり、噴射完了時期θEも噴射開始時期θSが遅
くなるにつれて遅くなる。
In other words, in the first operating region I, EGR
The opening of the throttle valve 20 and the opening of the EGR control valve 31 are controlled so that the ratio 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 degree of the EGR control valve 31 based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 27. Further, in the first operation region I, fuel injection is performed before the compression top dead center TDC. In this case, the injection start timing θS becomes late as the required load L becomes high, and the injection completion timing θE also becomes late as the injection start timing θS becomes late.

【0055】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も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁2
0を全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室5内の圧
力が低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が
小さくなるとピストン4による圧縮仕事が小さくなるた
めに機関本体1の振動が小さくなる。即ち、アイドリン
グ運転時には機関本体1の振動を抑制するためにスロッ
トル弁20が全閉近くまで閉弁せしめられる。
During the idling operation, the throttle valve 20 is closed to the fully closed state, and at this time, the EGR control valve 31 is also closed to the fully closed state. Throttle valve 2
When 0 is closed to near full closure, the pressure in the combustion chamber 5 at the beginning of compression becomes low and the compression pressure becomes small. When the compression pressure becomes small, the compression work by the piston 4 becomes small, so that the vibration of the engine body 1 becomes small. That is, during idling operation, the throttle valve 20 is closed close to the fully closed state in order to suppress the vibration of the engine body 1.

【0056】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9に示す例ではEGR率がほぼ
70パーセントから40パーセント以下までステップ状
に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされ
る。即ち、EGR率が多量のスモークを発生するEGR
率範囲(図5)を飛び越えるので機関の運転領域が第1
の運転領域Iから第2の運転領域IIに変わるときに多量
のスモークが発生することがない。
On the other hand, the operating region of the engine is the first operating region I.
When changing from the second operating range II to the second operating range II, the opening degree of the throttle valve 20 is increased stepwise from about 2/3 opening degree toward the full opening direction. At this time, in the example shown in FIG. 9, the EGR rate is reduced stepwise from approximately 70% to 40% or less, and the air-fuel ratio is increased stepwise. That is, the EGR that produces a large amount of smoke with an EGR rate
The operating range of the engine is the first because the rate range (Fig. 5) is skipped.
A large amount of smoke does not occur when changing from the operating region I to the second operating region II.

【0057】第2の運転領域IIでは第2の燃焼、即ち従
来から行われている燃焼が行われる。この燃焼方法では
煤およびNOx が若干発生するが低温燃焼に比べて熱効
率は高く、従って機関の運転領域が第1の運転領域Iか
ら第2の運転領域IIに変わると図9に示されるように噴
射量がステップ状に低減せしめられる。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
なると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。
In the second operating region II, the second combustion, that is, the combustion which is conventionally performed, is performed. Although some soot and NO x are generated in this combustion method, the thermal efficiency is higher than that in low temperature combustion, so that when the operating region of the engine changes from the first operating region I to the second operating region II, as shown in FIG. In addition, the injection amount is reduced stepwise. In the second operating region II, the throttle valve 20 is kept fully open except for a part, and the opening degree of the EGR control valve 31 is gradually reduced as the required load L increases. Further, in this operating region II, the EGR rate becomes lower as the required load L becomes higher, and the air-fuel ratio becomes smaller as the required load L becomes higher. However, the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio even if the required load L becomes high.
Further, in the second operation region II, the injection start timing θS is set near the compression top dead center TDC.

【0058】図10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10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10に示されるように第1の運転
領域Iでは空燃比がリーンとなっており、更に第1の運
転領域Iでは要求負荷Lが低くなるほど空燃比A/Fが
リーンとされる。
FIG. 10 shows the air-fuel ratio A / F in the first operating region I. In FIG. 10, A / F = 15.
5, each curve indicated by A / F = 16, A / F = 17, A / F = 18 has an air-fuel ratio of 15.5, 16, 17, 18 respectively.
And the air-fuel ratio between the curves is determined by proportional distribution. As shown in FIG. 10, the air-fuel ratio is lean in the first operating region I, and in the first operating region I, the air-fuel ratio A / F is leaner as the required load L is lower.

【0059】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
10に示されるように要求負荷Lが低くなるにつれて空
燃比A/Fが大きくされる。空燃比A/Fが大きくなる
ほど燃料消費率は向上し、従ってできる限り空燃比をリ
ーンにするために本発明による実施例では要求負荷Lが
低くなるにつれて空燃比A/Fが大きくされる。
That is, the lower the required load L, the smaller the amount of heat generated by combustion. Therefore, as the required load L decreases, low temperature combustion can be performed even if the EGR rate is decreased.
When the EGR rate is decreased, the air-fuel ratio becomes large, so that as shown in FIG. 10, the air-fuel ratio A / F is made larger as the required load L becomes lower. The fuel consumption rate increases as the air-fuel ratio A / F increases. Therefore, in order to make the air-fuel ratio as lean as possible, the air-fuel ratio A / F is increased as the required load L decreases in the embodiment of the present invention.

【0060】なお、空燃比を図10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1
1(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10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11(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。
It should be noted that the target opening degree ST of the throttle valve 20 required to bring the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG.
As shown in FIG. 1 (A), the EGR is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N, and is required to set the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG. The target opening degree SE of the control valve 31 is shown in FIG.
As shown in (4), it is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N.

【0061】また、第1の燃焼が行われているときには
燃料噴射量Qは要求負荷Lおよび機関回転数Nに基づい
て算出される。この燃料噴射量Qは図12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。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24,3
5,45,60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。
Further, when the first combustion is performed, the fuel injection amount Q is calculated based on the required load L and the engine speed N. This fuel injection amount Q is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. 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, A / F = 24, A / F = 35, A / F = 45, A / F
The curves indicated by F = 60 are the target air-fuel ratios of 24 and 3, respectively.
5, 45 and 60 are shown. The target opening degree ST of the throttle valve 20 required to bring the air-fuel ratio to this target air-fuel ratio is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N, as shown in FIG. The target opening degree SE of the EGR control valve 31 required for setting the air-fuel ratio to this target air-fuel ratio is stored as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. 14 (B). It is previously stored in the ROM 42 in the form of a map.

【0062】また、第2の燃焼が行われているときには
燃料噴射量Qは要求負荷Lおよび機関回転数Nに基づい
て算出される。この燃料噴射量Qは図15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。次に図16
を参照しつつ本発明による噴射制御について説明する。
Further, when the second combustion is being performed, the fuel injection amount Q is calculated based on the required load L and the engine speed N. This fuel injection amount Q is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N, as shown in FIG. Next, in FIG.
The injection control according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0063】図16において実線Q1は第1の燃焼が行
われているときに破線で示す如く要求噴射量が急激にΔ
Qだけ増大および減少せしめられたときの実際の噴射量
Qの変化を示しており、実線Q2は第2の燃焼が行われ
ているときに破線で示す如く要求噴射量が急激にΔQだ
け増大および減少せしめられたときの実際の噴射量Qの
変化を示している。図16からわかるように第1の燃焼
が行われているときでっても第2の燃焼が行われている
ときであっても要求噴射量が増大せしめられたときには
実際の噴射量Q1,Q2が徐々に増大せしめられ、要求
噴射量が減少せしめられたときには実際の噴射量Q1,
Q2が徐々に減少せしめられる。
In FIG. 16, the solid line Q1 shows that the required injection amount is abrupt as Δ as shown by the broken line when the first combustion is performed.
The change in the actual injection amount Q when the injection amount is increased and decreased by Q is shown. The solid line Q2 shows that the required injection amount rapidly increases by ΔQ as shown by the broken line when the second combustion is performed. The change of the actual injection amount Q when it is made to decrease is shown. As can be seen from FIG. 16, the actual injection amounts Q1 and Q2 are increased when the required injection amount is increased whether the first combustion is being performed or the second combustion is being performed. Is gradually increased and the required injection amount is decreased, the actual injection amount Q1,
Q2 is gradually reduced.

【0064】しかしながら噴射量Q1,Q2が増大又は
減少せしめられる場合、第1の燃焼が行われているとき
の噴射量Q1の増大速度および減少速度は第2の燃焼が
行われているときの噴射量Q2の増大速度又は減少速度
よりも遅くされ、従って要求噴射量Qが同一噴射量ΔQ
だけ急激に変化した場合であっても変化後の要求噴射量
に到達するまでの時間は第1の燃焼が行われている場合
の方が第2の燃焼が行われている場合に比べて長くな
る。
However, when the injection amounts Q1 and Q2 are increased or decreased, the increasing speed and the decreasing speed of the injection amount Q1 when the first combustion is performed are the injection speeds when the second combustion is being performed. The rate of increase or decrease of the quantity Q2 is made slower, so that the required injection quantity Q is the same injection quantity ΔQ.
Even if it changes abruptly, the time required to reach the required injection amount after the change is longer in the case where the first combustion is performed than in the case where the second combustion is performed. Become.

【0065】即ち、冒頭で述べたように第2の燃焼が行
われているときには出力トルクの急変によるショックが
発生するのを阻止するために要求噴射量が変化したとき
には従来と同様に噴射量Q2が徐々に変化せしめられ
る。しかしながら第1の燃焼が行われているときにはス
ロットル弁20やEGR制御弁31の作動遅れによって
燃焼室5内への吸入空気の供給遅れが生じ、この場合第
2の燃焼が行われているときと同じ変化速度でもって噴
射量Q1を変化させても失火が発生したり、或いはスモ
ークが発生してしまう。
That is, as described at the beginning, when the second combustion is performed, when the required injection amount changes in order to prevent the shock due to the sudden change of the output torque, the injection amount Q2 is changed as in the conventional case. Is gradually changed. However, when the first combustion is performed, the supply of intake air into the combustion chamber 5 is delayed due to the operation delay of the throttle valve 20 and the EGR control valve 31, and in this case, when the second combustion is performed. Even if the injection amount Q1 is changed at the same change speed, misfire or smoke occurs.

【0066】即ち、第1の燃焼は第2の燃焼と異なって
多量のEGRガスのもとで、即ち少量の空気のもとで行
われる。従って、吸入空気量が最適な空気量に対して減
少すると、即ち空燃比が最適な空燃比に対してリッチ側
になると空気不足となり、斯くして失火を生じることに
なる。一方、第1の燃焼のもとでは吸入空気量が最適な
空気量よりも増大すると、即ち空燃比が最適な空燃比に
対してリーン側になると燃焼が活発となるために燃焼温
が高くなり、その結果スモークが発生する。従って第1
の燃焼のもとでは第2の燃焼と異なって吸入空気量、即
ち空燃比の微妙な制御が必要となる。
That is, unlike the second combustion, the first combustion is performed under a large amount of EGR gas, that is, under a small amount of air. Therefore, when the intake air amount decreases with respect to the optimum air amount, that is, when the air-fuel ratio becomes richer than the optimum air-fuel ratio, air shortage occurs, thus causing misfire. On the other hand, under the first combustion, when the intake air amount becomes larger than the optimum air amount, that is, when the air-fuel ratio becomes leaner than the optimum air-fuel ratio, combustion becomes active and the combustion temperature increases. As a result, smoke occurs. Therefore the first
Different from the second combustion, under the above combustion, the intake air amount, that is, the air-fuel ratio needs to be finely controlled.

【0067】ところで第1の燃焼が行われている場合に
要求負荷Lが変化して噴射量Q1が変化せしめられたと
きに噴射量Q1の変化に追従して吸入空気量が変化すれ
ば何ら問題を生じない。しかしながら実際にはスロット
ル弁20等の作動遅れにより噴射量Q1の変化に対して
吸入空気量が追従しえず、斯くして空燃比が最適な空燃
比に対してリッチ側又はリーン側にずれてしまう。この
ように空燃比がリッチ側又はリーン側にずれてしまうの
を阻止するためには要求負荷Lが変化したときに噴射量
Q1を徐々に変化させる必要がある。
By the way, when the required load L is changed and the injection amount Q1 is changed while the first combustion is being performed, there is no problem if the intake air amount changes following the change of the injection amount Q1. Does not occur. However, in reality, the intake air amount cannot follow the change in the injection amount Q1 due to the operation delay of the throttle valve 20 or the like, and thus the air-fuel ratio deviates to the rich side or the lean side with respect to the optimum air-fuel ratio. I will end up. In order to prevent the air-fuel ratio from deviating to the rich side or the lean side, it is necessary to gradually change the injection amount Q1 when the required load L changes.

【0068】しかしながらスロットル20等の作動遅れ
時間はかなり長く、従ってこのときショックの発生を防
止するための噴射量の変化速度と同じ変化速度でもって
噴射量Q1を変化させても噴射量の変化速度が速すぎる
ために空燃比がリッチ側又はリーン側にずれてしまう。
即ち、空燃比がリッチ側又はリーン側にずれるのを阻止
するためにはショックの発生を防止するための噴射量の
変化速度よりも遅い速度でもって噴射量Q1を徐々に変
化せしめる必要がある。そこで図16に示されるように
要求噴射量が変化したときの噴射量の変化速度は第1の
燃焼が行われているときの方が第2の燃焼が行われてい
るときに比べて遅くされる。
However, the operation delay time of the throttle 20 and the like is considerably long. Therefore, at this time, even if the injection amount Q1 is changed at the same change speed as the change speed of the injection amount for preventing the occurrence of shock, the change speed of the injection amount is changed. Is too fast, so the air-fuel ratio shifts to the rich side or the lean side.
That is, in order to prevent the air-fuel ratio from shifting to the rich side or the lean side, it is necessary to gradually change the injection amount Q1 at a speed slower than the change speed of the injection amount for preventing the occurrence of shock. Therefore, as shown in FIG. 16, the rate of change of the injection amount when the required injection amount changes is slowed when the first combustion is performed compared to when the second combustion is performed. It

【0069】ところで本発明による実施例では要求噴射
量が変化したときに噴射量Q1,Q2は一定時間毎に夫
々予め定められた増大量ΔA1,ΔB1ずつ増大せしめ
られ、噴射量Q1,Q2は一定時間毎に夫々予め定めら
れた減少量ΔA2,ΔB2ずつ減少せしめられる。増大
量ΔA1,ΔB1は図17(A)に示されるように要求
負荷Lの関数であり、これら増大量ΔA1,ΔB1は要
求負荷Lが高くなるほど増大する。ただし、同一要求負
荷Lにおいては第1の燃焼時の増大量ΔA1の方が第2
の燃焼時の増大量ΔB1よりも小さくされている。要求
負荷Lが変化せしめられたときには増大量として変化後
の要求負荷Lに応じた増大量ΔA1,ΔB1が用いられ
る。なお、要求負荷Lの変化量が大きくても或る時間に
噴射量が要求負荷に到達するように要求負荷Lが高くな
るほどΔA1,ΔB1は大きくされる。
By the way, in the embodiment according to the present invention, when the required injection amount changes, the injection amounts Q1 and Q2 are made to increase by a predetermined increase amount ΔA1 and ΔB1 respectively at constant time intervals, and the injection amounts Q1 and Q2 are constant. The predetermined reduction amounts ΔA2 and ΔB2 are reduced for each time. The increase amounts ΔA1 and ΔB1 are functions of the required load L as shown in FIG. 17A, and these increase amounts ΔA1 and ΔB1 increase as the required load L increases. However, under the same required load L, the increase amount ΔA1 during the first combustion is the second
Is smaller than the increase amount ΔB1 during combustion. When the required load L is changed, the increased amounts ΔA1 and ΔB1 according to the changed required load L are used as the increased amounts. Even if the amount of change in the required load L is large, ΔA1 and ΔB1 are increased as the required load L increases so that the injection amount reaches the required load at a certain time.

【0070】一方、減少量ΔA2,ΔB2は図17
(B)に示されるように要求噴射量Qの関数であり、こ
れら減少量ΔA2,ΔB2は要求噴射量Qが多くなるほ
ど増大する。ただし、同一要求噴射量Qにおいては第1
の燃焼時の減少量ΔA2の方が第2の燃焼時の減少量Δ
B2よりも小さくされている。要求噴射量Qが変化せし
められたときには減少量として変化後の要求噴射量Qに
応じた減少量ΔA2,ΔB2が用いられる。
On the other hand, the reduction amounts ΔA2 and ΔB2 are shown in FIG.
As shown in (B), it is a function of the required injection amount Q, and these reduction amounts ΔA2 and ΔB2 increase as the required injection amount Q increases. However, at the same required injection amount Q, the first
The decrease amount ΔA2 during combustion is smaller than the decrease amount Δ2 during the second combustion
It is made smaller than B2. When the required injection amount Q is changed, the reduction amounts ΔA2 and ΔB2 corresponding to the changed required injection amount Q are used as the reduction amount.

【0071】次に図18を参照しつつ運転制御について
説明する。なお、図18に示すルーチンは一定時間毎の
割込みによって実行される。図18を参照すると、まず
初めにステップ100において機関の運転状態が第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101に進んで要求負荷Lが第1の境界X
1(N)よりも大きくなったか否かが判別される。L≦
X1(N)のときにはステップ103に進んで低温燃焼
が行われる。
Next, the operation control will be described with reference to FIG. The routine shown in FIG. 18 is executed by interruption at regular time intervals. Referring to FIG. 18, first, at step 100, it is judged if the flag I indicating that the engine operating state is the first operating region I is set or not. When the flag I is set, that is, when the operating condition of the engine is in the first operating region I, the routine proceeds to step 101, where the required load L is the first boundary X.
It is determined whether or not it has become larger than 1 (N). L ≦
When X1 (N), the routine proceeds to step 103, where low temperature combustion is performed.

【0072】即ち、ステップ103では図11(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104では図11(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105では図19に示す噴射制御Iが行
われる。
That is, at step 103, the target opening degree ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 11A, and the opening degree of the throttle valve 20 is made this target opening degree ST. Next, at step 104, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. 11 (B),
The opening degree of the EGR control valve 31 is set to this target opening degree SE.
Next, at step 105, the injection control I shown in FIG. 19 is performed.

【0073】一方、ステップ101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102に
進んでフラグIがリセットされ、次いでステップ108
に進んで第2の燃焼が行われる。即ち、ステップ108
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109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110では図20に
示す噴射制御IIが行われる。
On the other hand, in step 101, L> X
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 102, where the flag I is reset, and then step 108.
Then, the second combustion is performed. That is, step 108
Then, the target opening degree ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 14 (A), and the opening degree of the throttle valve 20 is set to this target opening degree ST. Next, at step 109, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. 14 (B), and the opening degree of the EGR control valve 31 is made this target opening degree SE. Next, at step 110, injection control II shown in FIG. 20 is performed.

【0074】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100からステップ106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108
に進み、第2の燃焼が行われる。一方、ステップ106
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107に進んでフラグIがセットされ、次いでス
テップ103に進んで低温燃焼が行われる。
When the flag I is reset, in the next processing cycle, the routine proceeds from step 100 to step 106, where it is judged if the required load L has become lower than the second boundary Y (N). When L ≧ Y (N), step 108
Then, the second combustion is performed. On the other hand, step 106
When it is determined that L <Y (N), the routine proceeds to step 107, where the flag I is set, then the routine proceeds to step 103, where low temperature combustion is performed.

【0075】次に図19を参照しつつ図20のステップ
105において行われる噴射制御Iについて説明する。
図19を参照すると、まず初めにステップ200におい
て図12に示すマップから要求噴射量Qが算出される。
次いでステップ201では要求噴射量Qが前回の噴射量
old よりも一定値α以上大きいか否かが判別される。
Q≦Qold +αのときにはステップ202に進んで要求
噴射量Qが前回の噴射量Qold よりも一定値α以上小さ
いか否かが判別される。Q≧Qold +αのとき、即ち要
求噴射量Qが前回の噴射量Qold とさほど変化しないと
きにはステップ203に進んで要求噴射量Qが最終的な
噴射量Qf とされる。次いでステップ204ではQf
old とされ、次いでステップ205において燃料噴射
が行われる。
Next, referring to FIG. 19, the steps of FIG.
The injection control I performed in 105 will be described.
Referring to FIG. 19, first, in step 200,
The required injection amount Q is calculated from the map shown in FIG.
Next, at step 201, the required injection amount Q is the previous injection amount.
QoldIt is determined whether or not the value is larger than the fixed value α by more than a certain value.
Q ≦ QoldIf + α, proceed to step 202 and request
Injection amount Q is the previous injection amount QoldLess than a certain value α
Whether or not it is determined. Q ≧ QoldWhen + α, that is, required
The required injection amount Q is the previous injection amount QoldIt has to change so much
First, the routine proceeds to step 203, where the required injection amount Q is the final
Injection quantity QfIt is said that Next, at step 204, QfBut
Q oldAnd then in step 205 fuel injection
Is done.

【0076】一方、ステップ201においてQ>Qold
+αであると判別されたときにはステップ206に進ん
で現在の要求負荷Lに基づき図17(A)から増大量Δ
A1が算出される。次いでステップ207では前回の噴
射量Qold に増大量ΔA1を加算した量(Qold +ΔA
1)が最終的な噴射量Qf とされる。従って噴射量がΔ
A1ずつ増大せしめられることがわかる。
On the other hand, in step 201, Q> Q old
When it is determined that it is + α, the routine proceeds to step 206, where the increase amount Δ from FIG.
A1 is calculated. Next, at step 207, the amount (Q old + ΔA) obtained by adding the increase amount ΔA1 to the previous injection amount Q old.
1) is the final injection amount Q f . Therefore, the injection amount is Δ
It can be seen that it can be increased by A1.

【0077】一方、ステップ202においてQ<Qold
−αであると判別されたときにはステップ208に進ん
で要求噴射量Qに基づき図17(B)から減少量ΔA2
が算出される。次いでステップ209では前回の噴射量
old から減少量ΔA2を減算した量(Qold −ΔA
2)が最終的な噴射量Qf とされる。従って噴射量がΔ
A2ずつ減少せしめられることがわかる。
On the other hand, in step 202, Q <Q old
If it is determined to be −α, the routine proceeds to step 208, where the reduction amount ΔA2 from FIG. 17 (B) based on the required injection amount Q.
Is calculated. Next, at step 209, the amount (Q old −ΔA) obtained by subtracting the reduction amount ΔA2 from the previous injection amount Q old.
2) is the final injection amount Q f . Therefore, the injection amount is Δ
It can be seen that it can be reduced by A2.

【0078】次に図20を参照しつつ図20のステップ
110において行われる噴射制御IIについて説明する。
図20を参照すると、まず初めにステップ300におい
て図15に示すマップから要求噴射量Qが算出される。
次いでステップ301では要求噴射量Qが前回の噴射量
old よりも一定値α以上大きいか否かが判別される。
Q≦Qold +αのときにはステップ302に進んで要求
噴射量Qが前回の噴射量Qold よりも一定値α以上小さ
いか否かが判別される。Q≧Qold +αのとき、即ち要
求噴射量Qが前回の噴射量Qold とさほど変化しないと
きにはステップ303に進んで要求噴射量Qが最終的な
噴射量Qf とされる。次いでステップ304ではQf
old とされ、次いでステップ305において燃料噴射
が行われる。
Next, referring to FIG. 20, the steps of FIG.
The injection control II performed at 110 will be described.
Referring to FIG. 20, first, in step 300,
The required injection amount Q is calculated from the map shown in FIG.
Next, at step 301, the required injection amount Q is the previous injection amount.
QoldIt is determined whether or not the value is larger than the fixed value α by more than a certain value.
Q ≦ QoldIf + α, proceed to step 302 and request
Injection amount Q is the previous injection amount QoldLess than a certain value α
Whether or not it is determined. Q ≧ QoldWhen + α, that is, required
The required injection amount Q is the previous injection amount QoldIt has to change so much
First, the routine proceeds to step 303, where the required injection amount Q is the final
Injection quantity QfIt is said that Next, at step 304, QfBut
Q oldAnd then in step 305 fuel injection
Is done.

【0079】一方、ステップ301においてQ>Qold
+αであると判別されたときにはステップ306に進ん
で現在の要求負荷Lに基づき図17(A)から増大量Δ
B1が算出される。次いでステップ307では前回の噴
射量Qold に増大量ΔB1を加算した量(Qold +ΔB
1)が最終的な噴射量Qf とされる。従って噴射量がΔ
B1ずつ増大せしめられることがわかる。
On the other hand, in step 301, Q> Q old
When it is determined that it is + α, the routine proceeds to step 306, where the increase amount Δ from FIG.
B1 is calculated. Next, at step 307, the amount (Q old + ΔB) obtained by adding the increase amount ΔB1 to the previous injection amount Q old.
1) is the final injection amount Q f . Therefore, the injection amount is Δ
It can be seen that it can be increased by B1.

【0080】一方、ステップ302においてQ<Qold
−αであると判別されたときにはステップ308に進ん
で要求噴射量Qに基づき図17(B)から減少量ΔB2
が算出される。次いでステップ309では前回の噴射量
old から減少量ΔB2を減算した量(Qold −ΔB
2)が最終的な噴射量Qf とされる。従って噴射量がΔ
B2ずつ減少せしめられることがわかる。
On the other hand, in step 302, Q <Q old
If it is determined to be −α, the routine proceeds to step 308, where the decrease amount ΔB2 from FIG. 17 (B) based on the required injection amount Q.
Is calculated. Next, at step 309, the amount (Q old −ΔB) obtained by subtracting the decrease amount ΔB2 from the previous injection amount Q old.
2) is the final injection amount Q f . Therefore, the injection amount is Δ
It can be seen that it can be reduced by B2.

【0081】[0081]

【発明の効果】要求負荷が変化したときのショックの発
生を阻止しつつ良好な低温燃焼を確保することができ
る。
EFFECTS OF THE INVENTION It is possible to ensure good low temperature combustion while preventing the occurrence of shock when the required load changes.

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

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

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

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

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

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

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

【図7】第1の運転領域Iおよび第2の運転領域IIを示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a first operating region I and a second operating region II.

【図8】空燃比センサの出力を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an output of an air-fuel ratio sensor.

【図9】スロットル弁の開度等を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an opening degree of a throttle valve and the like.

【図10】第1の運転領域Iにおける空燃比を示す図で
ある。
FIG. 10 is a diagram showing an air-fuel ratio in a first operating region I.

【図11】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
FIG. 11 is a diagram showing a map of a target opening degree of a throttle valve or the like.

【図12】噴射量のマップを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a map of an injection amount.

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

【図14】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
FIG. 14 is a diagram showing a map of a target opening degree of a throttle valve or the like.

【図15】噴射量のマップを示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a map of an injection amount.

【図16】噴射量の変化を示すタイムチャートである。FIG. 16 is a time chart showing changes in injection amount.

【図17】噴射量の増大量および減少量を示す図であ
る。
FIG. 17 is a diagram showing an increase amount and a decrease amount of an injection amount.

【図18】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
FIG. 18 is a flowchart for controlling the operation of the engine.

【図19】噴射制御Iを実行するためのフローチャート
である。
FIG. 19 is a flowchart for executing injection control I.

【図20】噴射制御IIを実行するためのフローチャート
である。
FIG. 20 is a flowchart for executing injection control II.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 6 ... Fuel injection valve 15 ... Exhaust turbocharger 20 ... Throttle valve 29 ... EGR passage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 41/02 380 F02D 41/02 380E 41/04 380 41/04 380B 380C F02M 25/07 570 F02M 25/07 570D (72)発明者 佐々木 静夫 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 吉▲崎▼ 康二 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 村田 宏樹 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3G062 AA01 BA04 CA03 CA07 CA08 DA01 DA02 EA11 ED08 FA00 FA05 FA10 FA13 FA17 GA01 GA04 GA06 GA15 GA17 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AB02 AB03 AB09 BA00 BA15 CB02 CB07 DA00 DA01 DA02 DA05 DB10 EA01 EA03 EA07 EA08 EA21 EA30 EA33 FA12 FA13 FA14 FB10 FB11 FB12 GB02W GB03W GB04W HB05 HB08 3G301 HA02 HA11 HA13 JA04 JA14 JA24 JA29 KA05 KA07 KA08 KA09 KA11 LA03 LB06 LB11 LC04 MA01 MA11 NA06 NA08 NB06 NB11 NC02 ND01 NE00 NE03 NE04 NE08 NE09 NE13 NE14 NE15 NE22 NE23 NE26 PA01Z PA11Z PA17Z PA19Z PB03Z PB08A PB08Z PC00Z PC05Z PD01Z PD04Z PD06Z PD15Z PE01Z PE03Z PF03Z─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F02D 41/02 380 F02D 41/02 380E 41/04 380 41/04 380B 380C F02M 25/07 570 F02M 25 / 07 570D (72) Inventor Shizuo Sasaki 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture, Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Yoshi ▲ saki ▼ Koji, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota City, Toyota (72) Inventor Hiroki Murata 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture F-term in Toyota Motor Corporation (reference) 3G062 AA01 BA04 CA03 CA07 CA08 DA01 DA02 EA11 ED08 FA00 FA05 FA10 FA13 FA17 GA01 GA04 GA06 GA15 GA17 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AB02 AB03 AB09 BA00 BA15 CB02 CB07 DA00 DA01 DA02 DA05 DB10 EA01 EA03 EA07 EA08 EA21 EA30 EA33 FA12 FA13 FA14 FB10 FB11 FB12 GB02W GB03W GB04W HB05 HB08 3G301 HA02 HA11 HA13 JA04 JA14 JA24 JA29 KA05 KA07 KA08 KA09 KA11 LA03 LB06 LB11 LC04 MA01 MA11 NA06 NA08 NB06 PA08 PAZ NE21 NE11 NE08 NE22 NE14 NE15 NE23 NE04 NE15 NE14 NE15 NE08 NE15 NE10 PB08Z PC00Z PC05Z PD01Z PD04Z PD06Z PD15Z PE01Z PE03Z PF03Z

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼室内の不活性ガス量を増大していく
と煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内
の不活性ガス量を更に増大していくと燃焼室内における
燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の生成温度よ
りも低くなって煤がほとんど発生しなくなる内燃機関に
おいて、機関排気通路内に酸化機能を有する触媒を配置
し、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼
室内の不活性ガス量が多く煤がほとんど発生しない第1
の燃焼と、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量より
も燃焼室内の不活性ガス量が少ない第2の燃焼とを選択
的に切換える切換手段を具備し、要求負荷又は要求噴射
量が変化したときに噴射量が徐々に変化せしめられ、要
求負荷が第1の負荷から第2の負荷に変化したとき又は
要求噴射量が第1の噴射量から第2の噴射量に変化した
ときに噴射量が第2の負荷に応じた噴射量又は第2の噴
射量に到達するまでの時間を第1の燃焼が行われている
ときの方が第2の燃焼が行われているときに比べて長く
するようにした内燃機関。
1. When the amount of inert gas in the combustion chamber increases, the soot generation amount gradually increases and reaches a peak, and when the amount of inert gas in the combustion chamber further increases, combustion in the combustion chamber occurs. In the internal combustion engine, where the temperature of the fuel and the gas around it are lower than the soot generation temperature and soot is hardly generated, a catalyst with an oxidizing function is placed in the engine exhaust passage, and the soot generation peaks. The amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the amount of inert gas, and soot is hardly generated.
And the second combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas at which the amount of soot is peaked, the switching device is selectively provided. When the change occurs, the injection amount is gradually changed, and when the required load changes from the first load to the second load or when the required injection amount changes from the first injection amount to the second injection amount. The time required for the injection amount to reach the injection amount corresponding to the second load or the second injection amount is longer when the first combustion is being performed than when the second combustion is being performed. Internal combustion engine designed to be long.
【請求項2】 要求負荷が第1の負荷から第2の負荷に
変化したとき又は要求噴射量が第1の噴射量から第2の
噴射量に変化したときの噴射量の変化速度を第1の燃焼
が行われているときの方が第2の燃焼が行われていると
きに比べて遅くするようにした請求項1に記載の内燃機
関。
2. The change rate of the injection amount when the required load changes from the first load to the second load or when the required injection amount changes from the first injection amount to the second injection amount 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein when the second combustion is being performed, it is delayed compared to when the second combustion is being performed.
【請求項3】 要求負荷又は要求噴射量が変化したとき
に噴射量が予め定められた時間毎に予め定められた量だ
け順次変化せしめられ、要求負荷が第1の負荷から第2
の負荷に変化したとき又は要求噴射量が第1の噴射量か
ら第2の噴射量に変化したときの該予め定められた量を
第1の燃焼が行われているときの方が第2の燃焼が行わ
れているときに比べて小さくするようにした請求項2に
記載の内燃機関。
3. When the required load or the required injection amount changes, the injection amount is sequentially changed by a predetermined amount every predetermined time, and the required load changes from the first load to the second load.
Of the predetermined injection amount when the first injection amount changes to the second injection amount or when the required injection amount changes from the first injection amount to the second injection amount. The internal combustion engine according to claim 2, wherein the internal combustion engine is made smaller than when combustion is performed.
【請求項4】 燃焼室から排出された排気ガスを機関吸
気通路内に再循環させる再循環装置を具備し、上記不活
性ガスが再循環排気ガスからなる請求項1に記載の内燃
機関。
4. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising a recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from the combustion chamber into an engine intake passage, wherein the inert gas is recirculation exhaust gas.
【請求項5】 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4に記載
の内燃機関。
5. The internal combustion engine according to claim 4, wherein the exhaust gas recirculation rate in the first combustion state is approximately 55% or more.
【請求項6】 機関排気通路内に酸化機能を有する触媒
を配置した請求項1に記載の内燃機関。
6. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a catalyst having an oxidizing function is arranged in the engine exhaust passage.
【請求項7】 該触媒が酸化触媒、三元触媒又はNOx
吸収剤の少くとも一つからなる請求項6に記載の内燃機
関。
7. The catalyst is an oxidation catalyst, a three-way catalyst or NO x.
7. An internal combustion engine according to claim 6, comprising at least one absorbent.
【請求項8】 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に記載の内燃機関。
8. The engine operating region is divided into a first operating region on the low load side and a second operating region on the high load side, and first combustion is performed in the first operating region to perform the second operating region. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the second combustion is performed in the region.
JP23465398A 1998-07-15 1998-08-20 Internal combustion engine Expired - Fee Related JP3336968B2 (en)

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