JP2000064911A - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

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JP2000064911A
JP2000064911A JP10233125A JP23312598A JP2000064911A JP 2000064911 A JP2000064911 A JP 2000064911A JP 10233125 A JP10233125 A JP 10233125A JP 23312598 A JP23312598 A JP 23312598A JP 2000064911 A JP2000064911 A JP 2000064911A
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combustion
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exhaust gas
fuel ratio
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Koji Yoshizaki
康二 吉▲崎▼
Shizuo Sasaki
静夫 佐々木
Masahito Goto
雅人 後藤
Takekazu Ito
丈和 伊藤
Hiroki Murata
宏樹 村田
Tsukasa Abe
司 安部
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To immediately approach an air-fuel ratio a target air-fuel ratio when a first combustion and a second combustion are changed over. SOLUTION: A first combustion that an exhaust gas recirculation(EGR) gas amount in the inside of a combustion chamber 5 is larger than an EGR gas amount that a generation amount of soot is peaked and soot is hardly generated, and a second combustion that the EGR gas amount in the inside of the combustion chamber 5 is smaller than the EGR gas amount that the generation amount of soot is peaked, are selectively performed. When changing over from the first combustion to the second combustion, the opening of a throttle valve 20 is temporarily made larger than a target opening, and after that, the opening is returned to the target opening.

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。[0001] 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。
Conventionally than internal combustion engines, for example exhaust gas recirculation and engine exhaust passage and the engine intake passage in order to suppress the generation of the NO x in the diesel engine (hereinafter, referred to as EGR) connected by passages, the Exhaust gas, that is, EGR gas, is recirculated through the EGR passage into the engine intake passage. In this case, the EGR gas has a relatively high specific heat, and 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 is lowered to decrease the generated amount of NO x, thus the generation amount of the more NO x to be increased EGR rate is lowered.

【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。
[0003] It has been found that can reduce the generation amount of the NO x Thus conventionally increasing the EGR rate. However, when the EGR rate is increased, the soot generation amount, that is, smoke, starts to increase rapidly when the EGR rate exceeds a certain limit. In this regard, it has conventionally been considered that if the EGR rate is further increased, the smoke will increase indefinitely. Therefore, the smoke starts to increase rapidly.
The GR rate is considered to be the maximum allowable limit of 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 not exceeding the maximum allowable limit. The maximum allowable EGR rate varies considerably depending on the type of engine and fuel, but is approximately 30 to 50%.
Therefore, in a conventional diesel engine, the EGR rate is at most 3
It is reduced from 0% to about 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, conventionally, it has been considered that the maximum allowable limit exists for the EGR rate.
If the R rate is within the range not exceeding this maximum allowable limit, NO
It was set so that the amount of x and smoke generated was as small as possible. However, in this way EGR
Rate that there is a limit to the reduction of the NO x and the amount of generated NO x and the amount of smoke produced also defined to be as small as possible of smoke, in fact still a significant amount of N
At present, O x and smoke are generated.

【0006】ところがディーゼル機関の燃焼の研究の過
程においてEGR率を最大許容限界よりも大きくすれば
上述の如くスモークが急激に増大するがこのスモークの
発生量にはピークが存在し、このピークを越えてEGR
率を更に大きくすると今度はスモークが急激に減少しは
じめ、アイドリング運転時においてEGR率を70パー
セント以上にすると、またEGRガスを強力に冷却した
場合にはEGR率をほぼ55パーセント以上にするとス
モークがほとんど零になる。即ち煤がほとんど発生しな
いことが見い出されたのである。また、このときにはN
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 allowable limit in the course of research on the combustion of a diesel engine, the smoke rapidly increases as described above. However, the amount of generated smoke has a peak, and the peak exceeds this peak. EGR
When the rate is further increased, the smoke starts to decrease rapidly, and when the EGR rate is increased to 70% or more during idling operation, and when the EGR gas is cooled strongly, the smoke is reduced when the EGR rate is increased to about 55% or more. It becomes almost zero. That is, it was found that soot was hardly generated. In this case, N
Generation amount of O x is also found that a very small amount.
After that, the reason why no soot was generated was examined based on this finding, and as a result, unprecedented soot and NO
This has led to the construction of a new combustion system capable of simultaneously reducing x . This new combustion system will be described in detail later, but in short, it is basically based on stopping the growth of hydrocarbons in the middle stage 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。
That is, as a result of repeated experimental studies, it has been found that when the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber is lower than a certain temperature, the growth of hydrocarbons is stopped at a halfway stage before reaching soot. However, when the temperature of the fuel and the gas around it rises above a certain temperature, the hydrocarbons grow into soot at a stretch. In this case, the temperature of the fuel and the surrounding gas is greatly affected by the heat absorbing action of the gas around the fuel when the fuel is burned, and the amount of heat absorbed by the gas around the fuel is adjusted according to the calorific value at the time of burning the fuel. As a result, the temperature of the fuel and the surrounding gas can be controlled.

【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)。
Accordingly, if the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber is suppressed to a temperature below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, soot will not be generated, and the fuel during combustion in the combustion chamber and its surroundings will not be generated. Can be suppressed to a temperature below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, by adjusting the amount of heat absorbed by the gas around the fuel. On the other hand, hydrocarbons whose growth has stopped halfway before reaching soot can be easily purified by post-treatment using an oxidation catalyst or the like. This is the basic idea of a new combustion system. An internal combustion engine employing this new combustion system has already been filed by the present applicant (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
焼はEGR率がほぼ55パーセント以上でありかつ空燃
比が比較的小さな空燃比のもとで行われ、上述の内燃機
関では吸気通路内に設けられたスロットル弁およびEG
R通路内に設けられたEGR制御弁の開度を制御するこ
とによってEGR率が55パーセント以上の目標EGR
率に制御され、空燃比が比較的小さな目標開度に制御さ
れる。
The new combustion is performed under an air-fuel ratio having an EGR rate of approximately 55% or more and a relatively low air-fuel ratio. In the above-mentioned internal combustion engine, the new combustion is provided in an intake passage. Throttle valve and EG
A target EGR having an EGR rate of 55% or more by controlling the opening of an EGR control valve provided in the R passage.
And the air-fuel ratio is controlled to a relatively small target opening.

【0010】ところが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わざ
るを得ないことになる。ところでこの新たな燃焼は従来
より行われている燃焼に比べて小さな空燃比のもとで行
われるので新たな燃焼から従来より行われている燃焼に
切換える場合には空燃比をステップ状に大きくする必要
があり、従来より行われている燃焼から新たな燃焼に切
換える場合には空燃比をステップ状に大きくする必要が
ある。ところがこの場合、新たな燃焼と従来より行われ
ている燃焼とを切換えたときの切換後の空燃比はEGR
ガス中に含まれる空気量によって大きな影響を受ける。
即ち、EGRガス中に含まれる空気量が多ければ切換後
の空燃比は大きくなり、EGRガス中に含まれる空気量
が少なければ切換後の空燃比は小さくなる。従って新た
な燃焼と従来より行われている燃焼とを切換えたときに
空燃比を目標空燃比に向けてステップ状に変化させるに
はEGRガス中に含まれる空気量について考慮しなけれ
ばならないことになる。
However, the EGR rate can be made approximately 55% or more when the intake air amount is relatively small. That is, if the intake air amount exceeds a certain amount, this new combustion cannot be performed. Therefore, if the intake air amount exceeds a certain amount, the conventional combustion must be performed. By the way, since this new combustion is performed under a smaller air-fuel ratio than the conventional combustion, when switching from the new combustion to the conventional combustion, the air-fuel ratio is increased stepwise. When switching from conventional combustion to new combustion, the air-fuel ratio must be increased stepwise. In this case, however, the air-fuel ratio after switching between the new combustion and the conventional combustion is EGR.
It is greatly affected by the amount of air contained in the gas.
That is, if the amount of air contained in the EGR gas is large, the air-fuel ratio after switching becomes large, and if the amount of air contained in the EGR gas is small, the air-fuel ratio after switching becomes small. Therefore, in order to change the air-fuel ratio stepwise toward the target air-fuel ratio when switching between new combustion and conventional combustion, it is necessary to consider the amount of air contained in the EGR gas. Become.

【0011】さて、新たな燃焼が行われているときには
EGR率が大きな目標EGR率となりかつ空燃比が小さ
な目標空燃比となるようにスロットル弁およびEGR制
御弁の開度が予め定められた目標開度に制御される。こ
のように新たな燃焼が行われているときには空燃比が小
さな目標空燃比に維持されるためにEGRガス中には少
量の空気しか含まれていない。
When the new combustion is being performed, the opening degree of the throttle valve and the EGR control valve is set in advance so that the EGR rate becomes a large target EGR rate and the air-fuel ratio becomes a small target air-fuel ratio. Controlled every time. As described above, when a new combustion is being performed, the EGR gas contains only a small amount of air because the air-fuel ratio is maintained at the small target air-fuel ratio.

【0012】これに対して従来より行われている燃焼が
行われているときにはEGR率が小さな目標EGR率と
なりかつ空燃比が大きな目標空燃比となるようにスロッ
トル弁およびEGR制御弁の開度が予め定められた目標
開度に制御される。このように従来より行われている燃
焼が行われているときには空燃比が大きな目標空燃比に
維持されるためにEGRガス中には多量の空気が含まれ
ている。
On the other hand, when the conventional combustion is performed, the opening of the throttle valve and the EGR control valve is adjusted so that the EGR rate becomes a small target EGR rate and the air-fuel ratio becomes a large target air-fuel ratio. The opening is controlled to a predetermined target opening. As described above, when the conventional combustion is performed, a large amount of air is contained in the EGR gas because the air-fuel ratio is maintained at the large target air-fuel ratio.

【0013】ところで、新たな燃焼から従来より行われ
ている燃焼に切換えられるときには空燃比を大きくすべ
くスロットル弁およびEGR制御弁の開度が従来より行
われている燃焼に適した目標開度とされる。ところがこ
のときにはEGRガス中には少量の空気しか含まれてお
らず、従ってこのとき燃焼室内の混合気の平均空燃比は
さほど大きくならない。次いでこの混合気が燃焼せしめ
られ、既燃ガスが排気通路内に排出されるとEGRガス
中の空気量が若干増大する。従ってこのEGRガスが再
循環せしめられると燃焼室内の混合気の平均空燃比が少
し大きくなる。このようにして燃焼室内の混合気の平均
空燃比が目標空燃比に徐々に近づくことになる。
By the way, when switching from the new combustion to the conventional combustion, the opening of the throttle valve and the EGR control valve is adjusted to a target opening suitable for the conventional combustion in order to increase the air-fuel ratio. Is done. However, at this time, only a small amount of air is contained in the EGR gas, and therefore, at this time, the average air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber does not increase so much. Next, when the air-fuel mixture is burned and the burned gas is discharged into the exhaust passage, the amount of air in the EGR gas slightly increases. Therefore, when the EGR gas is recirculated, the average air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber slightly increases. Thus, the average air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber gradually approaches the target air-fuel ratio.

【0014】即ち、新たな燃焼から従来より行われてい
る燃焼に切換えられても空燃比は目標空燃比までステッ
プ状に変化せず、目標空燃比に向けて徐々に変化するこ
となになる。その結果、新たな燃焼から従来より行われ
ている燃焼に切換えられた後暫らくの間空燃比が目標空
燃比からずれるために良好な燃焼が得られないという問
題があるばかりでなく、スモークが発生する危険性があ
る。
That is, even if the new combustion is switched to the conventional combustion, the air-fuel ratio does not change stepwise to the target air-fuel ratio, but gradually changes toward the target air-fuel ratio. As a result, not only is there a problem that good combustion cannot be obtained because the air-fuel ratio deviates from the target air-fuel ratio for a while after switching from the new combustion to the conventional combustion, but also smoke is generated. There is a risk of occurring.

【0015】同様なことが従来より行われている燃焼か
ら新たな燃焼に切換えられる場合に生ずる。即ち、従来
より行われている燃焼から新たな燃焼に切換えられると
きには空燃比を小さくすべくスロットル弁およびEGR
制御弁の開度が新たな燃焼に適した目標開度とされる。
ところがこのときにはEGRガス中には多量の空気が含
まれており、従ってこのとき燃焼室内の混合気の平均空
燃比はさほど小さくならない。次いでこの混合気が燃焼
せしめられ、既燃ガスが排気通路内に排出されるとEG
Rガス中の空気量が若干減少する。従ってこのEGRガ
スが再循環せしめられると燃焼室内の混合気の平均空燃
比が少し小さくなる。このようにして燃焼室内の混合気
の平均空燃比が目標空燃比に徐々に近づくことになる。
A similar situation occurs when the conventional combustion is switched to a new combustion. That is, when switching from the conventional combustion to the new combustion, the throttle valve and the EGR are required to reduce the air-fuel ratio.
The opening of the control valve is set to a target opening suitable for new combustion.
However, at this time, a large amount of air is contained in the EGR gas, and therefore, at this time, the average air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber does not decrease so much. Next, when this air-fuel mixture is burned and the burned gas is discharged into the exhaust passage, EG
The amount of air in the R gas is slightly reduced. Therefore, when the EGR gas is recirculated, the average air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber slightly decreases. Thus, the average air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber gradually approaches the target air-fuel ratio.

【0016】即ち、従来より行われている燃焼から新た
な燃焼に切換えられても空燃比が目標空燃比までステッ
プ状に変化せず、目標空燃比に向けて徐々に変化するこ
となになる。その結果、従来より行われている燃焼から
新たな燃焼に切換えられた後暫らくの間空燃比が目標空
燃比からずれるために良好な燃焼が得られないという問
題があるばかりでなく、スモークが発生する危険性があ
る。
That is, even if the conventional combustion is switched to the new combustion, the air-fuel ratio does not change stepwise to the target air-fuel ratio, but gradually changes toward the target air-fuel ratio. As a result, not only the problem that the air-fuel ratio deviates from the target air-fuel ratio for a while after the conventional combustion is switched to the new combustion, but also the problem that good combustion cannot be obtained, There is a risk of occurring.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに1番目の発明では、燃焼室内に供給される再循環排
気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、燃焼室内に供給される再循環排気ガス量
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であって、燃焼室
に供給される吸入空気量を制御するためのスロットル弁
と、燃焼室内に再循環される再循環排気ガス量を制御す
るための再循環排気ガス制御弁とを具備し、スロットル
弁又は再循環排気ガス制御弁の少くとも一方の開度を変
化させることによって煤の発生量がピークとなる再循環
排気ガス量よりも燃焼室内に供給される再循環排気ガス
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再循環ガス量よりも燃焼室内に供給
される再循環排気ガス量が少ない第2の燃焼とが選択的
に切換えられ、第1の燃焼から第2の燃焼に切換えられ
たときにスロットル弁および再循環排気ガス制御弁の開
度が予め定められた目標開度とされる内燃機関におい
て、第1の燃焼から第2の燃焼に切換えられたときにス
ロットル弁又は再循環排気ガス制御弁の少なくとも一方
の開度を目標開度よりも燃焼室内の空燃比が大きくなる
方向に一時的に変化させた後に目標開度とするようにし
ている。
In order to solve the above-mentioned problems, in the first invention, as the amount of recirculated exhaust gas supplied into the combustion chamber increases, the amount of soot generated gradually increases and peaks. And when the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is further increased, the temperature of fuel and surrounding gas during combustion in the combustion chamber becomes lower than the temperature at which soot is generated, and soot is hardly generated. An internal combustion engine, comprising: a throttle valve for controlling an amount of intake air supplied to a combustion chamber; and a recirculation exhaust gas control valve for controlling an amount of recirculation exhaust gas recirculated into the combustion chamber. By changing the opening of at least one of the throttle valve and the recirculation exhaust gas control valve, the amount of recirculation exhaust gas supplied to the combustion chamber becomes smaller than the amount of recirculation exhaust gas at which the amount of soot generation reaches a peak. A lot of soot The first combustion, which does not occur, and the second combustion, in which the amount of recirculated exhaust gas supplied into the combustion chamber is smaller than the amount of recirculated gas at which the amount of generated soot reaches a peak, are selectively switched, and In the internal combustion engine in which the opening degree of the throttle valve and the recirculation exhaust gas control valve is set to a predetermined target opening degree when the combustion mode is switched to the second combustion mode, the first combustion mode is switched to the second combustion mode. When switched, the opening of at least one of the throttle valve and the recirculation exhaust gas control valve is temporarily changed in a direction in which the air-fuel ratio in the combustion chamber becomes larger than the target opening, and then the target opening is set. ing.

【0018】即ち、第1の燃焼から第2の燃焼に切換え
られたときにスロットル弁又は再循環排気ガス制御弁の
少なくとも一方の開度を目標開度よりも燃焼室内の空燃
比が大きくなる方向に一時的に変化させると再循環排気
ガス中の空気量が少なくても空燃比はただちに目標空燃
比となる。2番目の発明では1番目の発明において、第
1の燃焼から第2の燃焼に切換えられたときにスロット
ル弁の開度を目標開度よりも一時的に大きくするように
している。
That is, when the first combustion is switched to the second combustion, the opening degree of at least one of the throttle valve and the recirculation exhaust gas control valve is increased so that the air-fuel ratio in the combustion chamber becomes larger than the target opening degree. , The air-fuel ratio immediately becomes the target air-fuel ratio even if the amount of air in the recirculated exhaust gas is small. According to a second aspect, in the first aspect, the opening degree of the throttle valve is temporarily made larger than the target opening degree when the first combustion is switched to the second combustion.

【0019】3番目の発明では1番目の発明において、
第1の燃焼から第2の燃焼に切換えられたときに再循環
排気ガス制御弁の開度を目標開度よりも一時的に小さく
するようにしている。4番目の発明では1番目の発明に
おいて、スロットル弁又は再循環排気ガス制御弁の少く
とも一方の開度が目標開度よりも燃焼室内の空燃比が大
きくなる方向に予め定められた期間一時的に変化せしめ
られ、この期間が機関回転数の増大に伴ない短かくされ
る。
In the third invention, in the first invention,
When the first combustion is switched to the second combustion, the opening of the recirculation exhaust gas control valve is temporarily made smaller than the target opening. According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, there is provided a method for temporarily stopping a throttle valve or a recirculation exhaust gas control valve for a predetermined period in a direction in which the air-fuel ratio in the combustion chamber becomes larger than the target opening. This period is shortened as the engine speed increases.

【0020】5番目の発明では上記問題点を解決するた
めに、燃焼室内に供給される再循環排気ガス量を増大し
ていくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃
焼室内に供給される再循環排気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であって、燃焼室に供給される吸入
空気量を制御するためのスロットル弁と、燃焼室内に再
循環される再循環排気ガス量を制御するための再循環排
気ガス制御弁とを具備し、スロットル弁又は再循環排気
ガス制御弁の少くとも一方の開度を変化させることによ
って煤の発生量がピークとなる再循環排気ガス量よりも
燃焼室内に供給される再循環排気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
る再循環ガス量よりも燃焼室内に供給される再循環排気
ガス量が少ない第2の燃焼とが選択的に切換えられ、第
2の燃焼から第1の燃焼に切換えられたときにスロット
ル弁および再循環排気ガス制御弁の開度が予め定められ
た目標開度とされる内燃機関において、第2の燃焼から
第1の燃焼に切換えられたときにスロットル弁又は再循
環排気ガス制御弁の少なくとも一方の開度を目標開度よ
りも燃焼室内の空燃比が小さくなる方向に一時的に変化
させた後に目標開度とするようにしている。
In the fifth invention, in order to solve the above-mentioned problem, when the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is increased, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak, so that An internal combustion engine in which when the amount of recirculated exhaust gas to be supplied is further increased, the temperature of fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber becomes lower than the generation temperature of soot and soot is hardly generated, A throttle valve for controlling an amount of intake air supplied to the combustion chamber; and a recirculation exhaust gas control valve for controlling an amount of recirculated exhaust gas recirculated into the combustion chamber. By changing at least one of the opening degrees of the circulation exhaust gas control valve, the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is larger than the amount of recirculated exhaust gas at which the generation amount of soot becomes a peak, and soot is hardly generated. No. And the second combustion, in which the amount of recirculated exhaust gas supplied into the combustion chamber is smaller than the amount of recirculated gas at which the generation amount of soot is at a peak, is selectively switched, and the second combustion is switched to the first combustion. In the internal combustion engine in which the opening of the throttle valve and the recirculation exhaust gas control valve are set to the predetermined target opening when the combustion is switched to the second combustion, the second combustion is switched to the first combustion. The target opening is set after temporarily changing at least one of the throttle valve and the recirculation exhaust gas control valve in a direction in which the air-fuel ratio in the combustion chamber becomes smaller than the target opening.

【0021】即ち、第2の燃焼から第1の燃焼に切換え
られたときにスロットル弁又は再循環排気ガス制御弁の
少なくとも一方の開度を目標開度よりも燃焼室内の空燃
比が小さくなる方向に一時的に変化させると再循環排気
ガス中の空気量が多くても空燃比はただちに目標空燃比
となる。6番目の発明では5番目の発明において、第2
の燃焼から第1の燃焼に切換えられたときにスロットル
弁の開度を目標開度よりも一時的に小さくするようにし
ている。
That is, when the second combustion is switched to the first combustion, the opening degree of at least one of the throttle valve and the recirculation exhaust gas control valve is set so that the air-fuel ratio in the combustion chamber becomes smaller than the target opening degree. , The air-fuel ratio immediately becomes the target air-fuel ratio even if the amount of air in the recirculated exhaust gas is large. In the sixth invention, in the fifth invention, the second
When the combustion is switched from the first combustion to the first combustion, the opening of the throttle valve is temporarily made smaller than the target opening.

【0022】7番目の発明では5番目の発明において、
第2の燃焼から第1の燃焼に切換えられたときに再循環
排気ガス制御弁の開度を目標開度よりも一時的に大きく
するようにしている。8番目の発明では5番目の発明に
おいて、スロットル弁又は再循環排気ガス制御弁の少く
とも一方の開度が目標開度よりも燃焼室内の空燃比が小
さくなる方向に予め定められた期間一時的に変化せしめ
られ、この期間が機関回転数の増大に伴ない短かくされ
る。
In the seventh invention, in the fifth invention,
When the second combustion is switched to the first combustion, the opening of the recirculation exhaust gas control valve is temporarily made larger than the target opening. In an eighth aspect based on the fifth aspect, in the fifth aspect, the opening degree of at least one of the throttle valve and the recirculation exhaust gas control valve is temporarily set for a predetermined period in a direction in which the air-fuel ratio in the combustion chamber becomes smaller than the target opening degree. This period is shortened as the engine speed increases.

【0023】9番目の発明では1番目又は5番目の発明
において、第1の燃焼が行われているときの排気ガス再
循環率がほぼ55パーセント以上であり、第2の燃焼が
行われているときの排気ガス再循環率がほぼ50パーセ
ント以下である。10番目の発明では1番目又は5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。
According to a ninth aspect, in the first or fifth aspect, the exhaust gas recirculation rate during the first combustion is substantially 55% or more, and the second combustion is performed. The exhaust gas recirculation rate at that time is approximately 50% or less. In a tenth aspect based on the first or fifth aspect, a catalyst having an oxidation function is disposed in the engine exhaust passage.

【0024】11番目の発明では10番目の発明におい
て、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。12番目の発明では1番目又は5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。
[0024] In the tenth invention is a 11th invention, the catalyst is an oxidation catalyst, consisting of one at least of the three-way catalyst or the NO x absorbent. In a twelfth aspect based on the first or fifth aspect, the operating range of the engine is divided into a first operating range on the low load side and a second operating range on the high load side. Is performed, and the second combustion is performed in the second operation region.

【0025】[0025]

【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 a 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, 9 Denotes an exhaust valve, and 10 denotes an exhaust port. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch pipe 11, and the surge tank 12 is connected to a supercharger, for example, an outlet of a compressor 16 of an exhaust turbocharger 15 via an intake duct 13 and an intercooler 14. Be linked. An inlet of the compressor 16 is connected to an air cleaner 18 via an air suction pipe 17, and a throttle valve 20 driven by a step motor 19 is arranged in the air suction pipe 17.

【0026】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 turbocharger 15 via the exhaust pipe 22
The exhaust gas turbine 23 is connected to a catalytic converter 26 having a built-in catalyst 25 having an oxidizing function via an exhaust pipe 24. An air-fuel ratio sensor 27 is arranged in the exhaust manifold 21.

【0027】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 suction pipe 17 downstream of the throttle valve 20 are connected to each other via an EGR passage 29. The EGR passage 29 is driven by a step motor 30. EGR
A control valve 31 is arranged. In the EGR passage 29, an intercooler 32 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 29 is arranged. In the embodiment shown in FIG. 1, engine cooling water is guided into the intercooler 32,
The EGR gas is cooled by the engine cooling water.

【0028】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 electric control type variable discharge fuel pump 35, and the fuel supplied into the common rail 34 is supplied to the fuel injection valve 6 through each fuel supply pipe 33. A fuel pressure sensor 36 for detecting the fuel pressure in the common rail 34 is attached to the common rail 34, and the fuel pump 35 is controlled so that the fuel pressure in the common rail 34 becomes the target fuel pressure based on the output signal of the fuel pressure sensor 36. Is controlled.

【0029】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 is connected to a ROM (Read Only Memory) 42, a RAM (Random Access Memory) 43, a CPU (Microprocessor) 44, an input port 45, An output port 46 is provided. The output signal of the air-fuel ratio sensor 27 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47, and the output signal of the fuel pressure sensor 36 is also input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. 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.
5 is input. The input port 45 is connected to a crank angle sensor 52 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, by 30 °. On the other hand, the output port 46 is connected to the fuel injection valve 6,
It is connected to a throttle valve control step motor 19, an EGR control valve control step motor 30 and a fuel pump 35.

【0030】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 at the time of engine low load operation.
Change in the output torque when changing the air-fuel ratio A / F (abscissa in FIG. 2) by changing the opening and the EGR rate of 0, and smoke, HC, CO, a change in emission of the NO x It shows the experimental example shown. As can be seen from FIG. 2, in this experimental example, the smaller the air-fuel ratio A / F, the higher the EGR rate. When the air-fuel ratio A / F is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (≒ 14.6), the EGR rate is 65% or more.

【0031】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 smoke is reduced when the EGR rate becomes about 40% and the air-fuel ratio A / F becomes about 30. The generation starts to increase. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is reduced, the amount of smoke generated sharply increases and reaches a peak. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is reduced, the smoke is sharply reduced. When the EGR rate is increased to 65% or more and the air-fuel ratio A / F is around 15.0, the smoke becomes almost zero. . That is, almost no soot is generated. At this time, the output torque of the engine slightly decreases, and N
The generation amount of O x is considerably reduced. On the other hand, at this time, HC,
The amount of generated CO starts to increase.

【0032】図3(A)は空燃比A/Fが18付近でス
モークの発生量が最も多いときの燃焼室5内の燃焼圧変
化を示しており、図3(B)は空燃比A/Fが13付近
でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室5内の燃焼
圧の変化を示している。図3(A)と図3(B)とを比
較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零である
図3(B)に示す場合はスモークの発生量が多い図3
(A)に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
FIG. 3 (A) shows the change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when the air-fuel ratio A / F is around 18 and the amount of generated smoke is the largest. FIG. 3 (B) shows the air-fuel ratio A / F. The graph shows a change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when F is around 13 and the amount of generated smoke is almost zero. As can be seen by comparing FIG. 3 (A) and FIG. 3 (B), in the case of FIG. 3 (B) where the amount of smoke generation is almost zero, FIG.
It can be seen that the combustion pressure is lower than in the case shown in (A).

【0033】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。
The following can be said from the experimental results shown in FIGS. That is, first, the air-fuel ratio A / F is 1
FIG. 2 when the smoke generation amount is almost zero at 5.0 or less.
As shown in (1) , the generation amount of NOx is considerably reduced. N
That the generation amount of O x produced falls means that the combustion temperature in the combustion chamber 5 is reduced, thus the combustion temperature in the combustion chamber 5 becomes low when the soot is hardly generated I can say. The same can be said from FIG. That is, in the state shown in FIG. 3B where almost no soot is generated, the combustion pressure is low.
The combustion temperature inside is low.

【0034】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。
Second, when the amount of generated smoke, that is, the amount of generated soot becomes almost zero, as shown in FIG.
Emissions increase. This means that hydrocarbons are emitted without growing to soot. That is, the linear hydrocarbons and aromatic hydrocarbons contained in the fuel as shown in FIG. 4 are thermally decomposed when the temperature is increased in a state of lack of oxygen, soot precursors are formed, and then mainly, Soot consisting of a solid aggregate of carbon atoms is produced. In this case, the actual soot 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. It will grow to soot. Therefore, as described above, when the amount of generated soot becomes substantially zero, the emission amounts of HC and CO increase as shown in FIG. 2, but HC at this time is a precursor of soot or a hydrocarbon in a state before it. .

【0035】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 amount of soot generation becomes almost zero. Is discharged from the combustion chamber 5. As a result of further detailed experimental study on this, if the temperature of the fuel and the surrounding gas in the combustion chamber 5 is lower than a certain temperature, the growth process of the soot is stopped halfway, that is, the soot is It was found that no soot was generated, and soot was generated when the temperature of the fuel and its surroundings in the combustion chamber 5 exceeded a certain temperature.

【0036】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。
The temperature of the fuel and its surroundings when the process of producing hydrocarbons stops in the state of the soot precursor, that is, the above-mentioned certain temperature, depends on various factors such as the type of fuel, the air-fuel ratio and the compression ratio. Although the change can not be said that how many times since this certain temperature has a generation amount and the closely related of the nO x, therefore this certain temperature is defined to a certain degree from the generation amount of the nO x be able to. That is, the fuel and the gas temperature surrounding it at the time of combustion and the greater the EGR rate, decreases, the amount of the NO x is reduced. Generation amount at this time NO x is soot is hardly generated when it is around or less 10 ppm. Therefore, the above certain temperature is NO
It almost coincides with the temperature when the amount of generated x is about 10 p.pm or less.

【0037】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, it cannot be purified by post-treatment using a catalyst having an oxidizing function. On the other hand, the soot precursor or the hydrocarbon in a state before the soot can be easily purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidation function. Considering the post-treatment with a catalyst having an oxidation function as described above, it is extremely difficult to discharge hydrocarbons from the combustion chamber 5 in the state of a precursor of soot or in the state before the soot or in the form of soot from the combustion chamber 5. There is a big difference. The new combustion system employed in the present invention discharges hydrocarbons from the combustion chamber 5 in the form of a soot precursor or previous state without producing soot in the combustion chamber 5 and removes the hydrocarbons. The core is to oxidize with a catalyst having an oxidation function.

【0038】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 surrounding gas during combustion in the combustion chamber 5 are 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 the endothermic effect of the gas around the fuel when the fuel burns has an extremely large effect on suppressing the temperature of the fuel and the gas around the fuel.

【0039】即ち、燃料周りに空気しか存在しないと蒸
発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃焼す
る。この場合、燃料から離れている空気の温度はさほど
上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高くな
る。即ち、このときには燃料から離れている空気は燃料
の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合には
燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃焼熱
を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。
That is, if there is only air around the fuel, the evaporated fuel immediately reacts with oxygen in the air and burns. In this case, the temperature of the air separated from the fuel does not rise so much, and only the temperature around the fuel becomes extremely high locally. That is, at this time, the air separated from the fuel hardly absorbs the heat of combustion heat of the fuel. In this case, since the combustion temperature becomes extremely high locally, the unburned hydrocarbons that have received the heat of combustion will generate soot.

【0040】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, when fuel is present in a mixed gas of a large amount of inert gas and a small amount of air, the situation is slightly different.
In this case, the fuel vapor diffuses to the surroundings, reacts with oxygen mixed in the inert gas, and burns. In this case, the combustion temperature is not increased so much because the combustion heat is absorbed by the surrounding inert gas. That is, the combustion temperature can be kept low. That is, the presence of the inert gas plays an important role in suppressing the combustion temperature, and the combustion temperature can be kept low by the endothermic effect of the inert gas.

【0041】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 surrounding gas to a temperature lower than the temperature at which the soot is formed, an amount of the inert gas that can absorb a sufficient amount of heat to do so is required. . Therefore, if the fuel amount increases, the required amount of inert gas increases accordingly. In this case, as the specific heat of the inert gas increases, the endothermic effect becomes stronger. Therefore, the inert gas preferably has a higher specific heat. In this regard, it can be said that it is preferable to use EGR gas as the inert gas since CO 2 and EGR gas have relatively large specific heats.

【0042】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 the EGR gas is used as the inert gas and the degree of cooling of the EGR gas is changed. That is, in FIG. 5, a curve A indicates that the EGR gas temperature is substantially 9
Curve B shows the case where the EGR gas is cooled by a small cooling device, and curve C shows the case where the temperature is maintained at 0 ° C.
Indicates a case where the EGR gas is not forcibly cooled.

【0043】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 cooled strongly, the amount of soot generation peaks at a point where the EGR rate is slightly lower than 50%. Above a percentage, little soot is generated. 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 at a point where the EGR rate is slightly higher than 50%. In this case, the EGR rate is increased to about 65% or more. If so, almost no soot is generated.

【0044】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。
As shown by the curve C in FIG.
When the R gas is not forcibly cooled, the EGR rate becomes 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. FIG. 5 shows the amount of smoke generated when the engine load is relatively high. When the engine load decreases, the EGR rate at which the amount of soot peaks slightly decreases, and the EGR rate at which soot is hardly generated is reduced. Also lowers slightly. As described above, the lower limit of the EGR rate at which almost no soot is generated varies depending on the degree of cooling of the EGR gas and the engine load.

【0045】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 necessary to make the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion lower than the temperature at which soot is generated when EGR gas is used as the inert gas. It shows the gas amount, the ratio of air in the mixed gas amount, and the ratio of EGR gas in the mixed gas. In FIG. 6, the vertical axis indicates the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5, and the dashed line Y indicates the total intake gas amount that can be sucked into the combustion chamber 5 when supercharging is not performed. ing. The horizontal axis indicates the required load.

【0046】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 proportion of air, that is, the amount of air in the mixed gas, indicates the amount of air necessary 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 stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, in FIG. 6, the ratio of the EGR gas, that is, the amount of the EGR gas in the mixed gas, is set so that when the injected fuel is burned, the temperature of the fuel and the surrounding gas is lower than the temperature at which soot is formed. The required minimum EGR gas amount is shown. This EGR gas amount is approximately 55% or more in terms of the EGR rate. In the embodiment shown in FIG.
0% or more. That is, the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5 is indicated by a solid line X in FIG. 6, and the ratio of the air amount to the EGR gas amount in the total intake gas amount X is shown in FIG.
When the ratio is as shown in the following, the temperature of the fuel and the surrounding gas is lower than the temperature at which soot is generated, and thus no soot is generated. Further, the NO x generation amount at this time is around 10 p.pm or less.
The amount of O x generated is extremely small.

【0047】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。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。
When the fuel injection amount increases, the calorific value when the fuel burns increases. Therefore, in order to maintain the temperature of the fuel and the surrounding gas at a temperature lower than the temperature at which the soot is generated, the heat generated by the EGR gas is required. Must be increased. Therefore, as shown in FIG. 6, the EGR gas amount must be increased as the injected fuel amount increases.
That is, the EGR gas amount needs to increase as the required load increases. By the way, when the supercharging is not performed, the upper limit of the total intake gas amount X sucked into the combustion chamber 5 is Y. Therefore, in the region where the required load is larger than Lo in FIG. Unless the EGR gas ratio is reduced, the air-fuel ratio cannot be maintained at the stoichiometric air-fuel ratio. In other words, when the supercharging is not performed and the required air-fuel ratio is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio in an area where the required load is larger than Lo, the EGR rate decreases as the required load increases, and In the region where the required load is larger than Lo, the temperature of the fuel and the surrounding gas cannot be maintained at a temperature lower than the temperature at which soot is generated.

【0048】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 the EGR gas is recirculated through the EGR passage 29 to the inlet side of the supercharger, that is, to the air suction pipe 17 of the exhaust turbocharger 15, the required load is larger than Lo. In EGR rate 5
It can be maintained at 5% or more, for example 70%, so that the temperature of the fuel and its surrounding gas can be kept below the temperature at which soot is produced. That is, if the EGR gas is recirculated so that the EGR rate in the air suction pipe 17 becomes, for example, 70%, the EGR rate of the suction gas boosted by the compressor 16 of the exhaust turbocharger 15 also becomes 70%. The temperature of the fuel and the surrounding gas can be maintained at a temperature lower than the temperature at which soot is generated, to the extent that the pressure can be increased by the compressor 16. Therefore, the operating range of the engine that can generate low-temperature combustion can be expanded.

【0049】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 slightly closed. 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 smaller than the air amount shown in FIG. 10p.pm the generation amount of the NO x while preventing the occurrence of longitudinal or can below, also be more than the amount of air shown the amount of air in FIG. 6, that is, the average of the air-fuel ratio Even when leaning from 17 to 18, the amount of generated NO x can be reduced to around 10 ppm or less while preventing the generation of soot.

【0050】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 excess fuel does not grow to soot, and soot is generated. There is no. Further, at this time NO x even only an extremely small amount of 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 increases, but in the present invention, the soot is suppressed to a low temperature, so that the soot is reduced. Not generated at all. Furthermore, NO x
Only very small amounts are generated.

【0051】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。
As described above, 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. Sarezu, the amount of the NO x becomes 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.

【0052】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 fuel during combustion in the combustion chamber and its surrounding gas can be suppressed to a temperature below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, only during low load operation in the engine, which generates a relatively small amount of heat by combustion. Can be Therefore, in the embodiment according to the present invention, the first combustion, that is, the low-temperature combustion is performed by suppressing the temperature of the fuel during combustion and the gas temperature around the same at or below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway during the low load operation in the engine. In addition, the second combustion, that is, the combustion that is usually performed conventionally, is performed during the high load operation of the engine. Here, the first combustion, that is, the low-temperature combustion, has a larger amount of the inert gas in the combustion chamber than the amount of the inert gas at which the soot generation amount is at a peak, as is clear from the description so far. The second combustion, that is, the combustion that has been performed normally in the past, is a 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. Say that.

【0053】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 a first operation region I in which the first combustion, that is, low-temperature combustion is performed, and a second operation region II in which the second combustion, that is, combustion by the conventional combustion method, is performed. I have. In FIG. 7, the vertical axis L indicates the amount of depression of the accelerator pedal 50, that is, the required load, and the horizontal axis N indicates the engine speed. In FIG. 7, X (N) is the first
Shows the first boundary between the operating region I and the second operating region II, and Y (N) represents the first operating region I and the second operating region.
2 shows a second boundary with II. The determination of the change of the operation range from the first operation range I to the second operation range II is made based on the first boundary X (N), and the change from the second operation range II to the first operation range II is performed.
The determination of the change of the operation region to the operation region I of the second boundary Y
(N).

【0054】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, when the operating state of the engine is in the first operating region I
When the required load L exceeds a first boundary X (N), which is a function of the engine speed N, during low-temperature combustion, it is determined that the operation region has shifted to the second operation region II, Combustion is performed by a conventional combustion method. Next, when the required load L becomes lower than a second boundary Y (N) which is a function of the engine speed N, it is determined that the operation region has shifted to the first operation region I, and low-temperature combustion is performed again.

【0055】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。
The two boundaries of the first boundary X (N) and the second boundary Y (N) having a lower load side than the first boundary X (N) are provided as follows. For three reasons. The first reason is that the combustion temperature is relatively high on the high load side of the second operation region II, and even if the required load L becomes lower than the first boundary X (N), low-temperature combustion cannot be performed immediately. Because. That is, the low-temperature combustion does not immediately start unless the required load L becomes considerably low, that is, when the required load L becomes lower than the second boundary Y (N). The second reason is that hysteresis is provided for a change in the operation range between the first operation range I and the second operation range II.

【0056】ところで機関の運転領域が第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 operating region of the engine is in the first operating region I and low-temperature combustion is being performed, soot is hardly generated, and instead, the unburned hydrocarbon is converted into the precursor of soot or the state before it. It is discharged from the combustion chamber 5 in the form. At this time, the unburned hydrocarbon discharged from the combustion chamber 5 is oxidized well 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
The average air-fuel ratio in the internal has a function of releasing NO x becomes rich.

【0057】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。
This NO x absorbent uses, for example, alumina as a carrier and, for example, potassium K, sodium N
a, lithium Li, at least one selected from alkali metals such as cesium Cs, alkaline earths such as barium Ba and calcium Ca, rare earths such as lanthanum La and yttrium Y, and noble metals such as platinum Pt. Is carried.

【0058】酸化触媒はもとより、三元触媒およびNO
x 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。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。
Not only the oxidation catalyst but also the three-way catalyst and the NO
The x absorbent also has an oxidizing function, so that a three-way catalyst and a NO x absorbent can be used as the catalyst 25 as described above. 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.

【0059】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における運転制御の一例について
概略的に説明する。図9は要求負荷Lに対するスロット
ル弁20の開度、EGR制御弁31の開度、EGR率、
空燃比、噴射時期および噴射量を示している。図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、EGR制御弁31の開度は要求負荷Lが高くなるに
つれて全閉近くから全開まで徐々に増大せしめられる。
また、図9に示される例では第1の運転領域IではEG
R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。
Next, an example of operation control in the first operation region I and the second operation region II will be schematically described with reference to FIG. FIG. 9 shows the opening of the throttle valve 20, the opening of the EGR control valve 31, the EGR rate,
An air-fuel ratio, an injection timing, and an injection amount are shown. As shown in FIG. 9, in the first operating region I where the required load L is low, the opening of the throttle valve 20 is gradually increased from almost fully closed to about 2/3 opening as the required load L increases. The opening degree of the EGR control valve 31 is gradually increased from near full close to full open as the required load L increases.
Further, in the example shown in FIG.
The R rate is approximately 70%, and the air-fuel ratio is a slightly lean air-fuel ratio.

【0060】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, the EGR
The opening of the throttle valve 20 and the opening of the EGR control valve 31 are controlled such that the rate becomes approximately 70% and the air-fuel ratio becomes a slightly lean air-fuel ratio. At this time, the air-fuel ratio is controlled to the target lean air-fuel ratio by correcting the opening of the EGR control valve 31 based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 27. In the first operation region I, fuel injection is performed before the compression top dead center TDC. In this case, the injection start timing θS is delayed as the required load L is increased, and the injection completion timing θE is delayed as the injection start timing θS is delayed.

【0061】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。
At the time of idling, the throttle valve 20 is closed until the valve is almost fully closed. At this time, the EGR control valve 31 is also closed almost completely. Throttle valve 2
If the valve is closed close to 0, the pressure in the combustion chamber 5 at the start of compression decreases, so that the compression pressure decreases. When the compression pressure decreases, the compression work by the piston 4 decreases, so that the vibration of the engine body 1 decreases. That is, at the time of idling operation, the throttle valve 20 is closed to almost fully closed in order to suppress the vibration of the engine body 1.

【0062】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変化す
る。このとき図9に示す例ではEGR率が多量のスモー
クを発生するEGR率範囲(図5)を飛び越えるように
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。
On the other hand, the operating range of the engine is the first operating range I.
From the second operation region II, the opening degree of the throttle valve 20 changes stepwise from about 2/3 opening degree to 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 so that the EGR rate jumps over the EGR rate range (FIG. 5) in which a large amount of smoke is generated, and the air-fuel ratio is reduced. It is enlarged in a shape.

【0063】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。第2の運転領域
IIでは従来から行われている燃焼が行われる。この第2
の運転領域IIではスロットル弁20は一部を除いて全開
状態に保持され、EGR制御弁31の開度は要求負荷L
が高くなる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 operation region II, the second combustion, that is, the conventional combustion is performed. In this combustion method generates little soot and NO x, but the heat efficiency is higher than the low temperature combustion, thus as the operating region of the engine is shown in Figure 9 from the first operation area I changes to the second operating region II Thus, the injection amount is reduced stepwise. Second operating area
In II, conventional combustion is performed. This second
In the operating region II, the throttle valve 20 is held in a fully open state except for a part, and the opening degree of the EGR control valve 31 is equal to the required load L.
Are gradually reduced as they become higher. In addition, this operating area
In II, the EGR rate decreases as the required load L increases,
The air-fuel ratio decreases as the required load L increases. However, the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio even when the required load L increases. In the second operation region II, the injection start timing θS
Is set near the compression top dead center TDC.

【0064】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.
The curves indicated by 5, A / F = 16, A / F = 17, and A / F = 18 have air-fuel ratios of 15.5, 16, 17, and 18, respectively.
And the air-fuel ratio between the curves is determined by proportional distribution. As shown in FIG. 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 becomes leaner as the required load L decreases.

【0065】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, low-temperature combustion can be performed even if the EGR rate is reduced as the required load L decreases.
When the EGR rate is reduced, the air-fuel ratio increases. Therefore, as shown in FIG. 10, as the required load L decreases, the air-fuel ratio A / F increases. As the air-fuel ratio A / F increases, the fuel consumption rate increases. Accordingly, in order to make the air-fuel ratio as lean as possible, in the embodiment according to the present invention, the air-fuel ratio A / F increases as the required load L decreases.

【0066】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。
The target opening degree ST of the throttle valve 20 required for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG.
As shown in FIG. 1A, the EGR is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N, and is necessary for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG. The target opening SE of the control valve 31 is as shown in FIG.
As shown in (1), a map is previously stored in the ROM 42 as a function of the required load L and the engine speed N.

【0067】図12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12においてA/F=24,A/F=3
5,A/F=45,A/F=60で示される各曲線は夫
々目標空燃比24,35,45,60を示している。空
燃比をこの目標空燃比とするのに必要なスロットル弁2
0の目標開度STが図13(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13(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。
FIG. 12 shows the target air-fuel ratio when the second combustion, that is, the normal combustion by the conventional combustion method is performed. In FIG. 12, A / F = 24 and A / F = 3.
Curves indicated by 5, A / F = 45 and A / F = 60 indicate target air-fuel ratios 24, 35, 45, and 60, respectively. Throttle valve 2 required to set air-fuel ratio to this target air-fuel ratio
As shown in FIG. 13A, a target opening degree ST of 0 is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N, and the air-fuel ratio is set as the target air-fuel ratio. Opening SE of EGR control valve 31 necessary for
Are stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG.

【0068】図9に示されるように機関の運転状態が第
1の運転領域Iから第2の運転領域IIに移るとスロット
ル弁20の開度がステップ状に増大せしめられる。この
ときスロットル弁20の開度が図11(A)に示す目標
開度STから図13(A)に示す目標開度STに切換え
られると冒頭で述べたように燃焼室5内における空燃比
は図10に示す目標空燃比A/Fから図12に示す目標
空燃比A/Fにゆっくりと変化し、この間良好な燃焼が
得られないという問題を生ずるばかりでなく、スモーク
が発生する危険性がある。
As shown in FIG. 9, when the operating state of the engine shifts from the first operating region I to the second operating region II, the opening of the throttle valve 20 is increased stepwise. At this time, when the opening of the throttle valve 20 is switched from the target opening ST shown in FIG. 11A to the target opening ST shown in FIG. 13A, the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 becomes as described at the beginning. The target air-fuel ratio A / F slowly changes from the target air-fuel ratio A / F shown in FIG. 10 to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG. is there.

【0069】そこで本発明による実施例では図14に示
すように機関の運転状態が第1の運転領域Iから第2の
運転領域IIに移ったときにはスロットル弁20の開度を
図13(A)に示す目標開度STよりも予め定められた
期間Δt一時的に大きくし、その後スロットル弁20の
開度を図13(A)に示す目標開度STとするようにし
ている。
Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the operating state of the engine shifts from the first operating region I to the second operating region II as shown in FIG. Is temporarily larger than the target opening ST shown in FIG. 13 for a predetermined period Δt, and then the opening of the throttle valve 20 is set to the target opening ST shown in FIG.

【0070】即ち、機関の運転状態が第1の運転領域I
から第2の運転領域IIに移った直後はEGR通路29内
のEGRガス中に少量の空気しか含まれていない。従っ
てこのとき燃焼室5内の空燃比は図12に示される目標
空燃比A/Fよりも小さくなる。しかしながらこのとき
スロットル弁20の開度が一時的に大きくされると燃焼
室5内に供給される空気量が増大するために空燃比はた
だちに図12に示される目標空燃比A/Fとなる。燃焼
室5内における空燃比が目標空燃比A/FになるとEG
Rガス中の空気量が増大し、斯くしてその後は空燃比が
目標空燃比A/Fに維持される。
That is, when the operating state of the engine is in the first operating region I
Immediately after shifting from the second operation region II to the second operation region II, the EGR gas in the EGR passage 29 contains only a small amount of air. Therefore, at this time, the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 becomes smaller than the target air-fuel ratio A / F shown in FIG. However, at this time, if the opening of the throttle valve 20 is temporarily increased, the air-fuel ratio immediately becomes the target air-fuel ratio A / F shown in FIG. 12 because the amount of air supplied into the combustion chamber 5 increases. When the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 reaches the target air-fuel ratio A / F, EG
The amount of air in the R gas increases, and thereafter the air-fuel ratio is maintained at the target air-fuel ratio A / F.

【0071】このようにスロットル弁20の開度が一時
的に増大せしめられると空燃比がただちに目標空燃比A
/Fとなる。その結果、良好な燃焼を得ることができ、
しかも空燃比が多量のスモークを発生する領域を飛び越
えるのでスモークが発生するのを阻止することができ
る。また本発明による実施例では図14に示すように機
関の運転状態が第2の運転領域IIから第1の運転領域I
に移ったときにはスロットル弁20の開度を図11
(A)に示す目標開度STよりも予め定められた期間Δ
t一時的に小さくし、その後スロットル弁20の開度を
図11(A)に示す目標開度STとするようにしてい
る。
As described above, when the opening of the throttle valve 20 is temporarily increased, the air-fuel ratio immediately changes to the target air-fuel ratio A.
/ F. As a result, good combustion can be obtained,
Moreover, since the air-fuel ratio jumps over a region where a large amount of smoke is generated, it is possible to prevent the generation of smoke. In the embodiment according to the present invention, as shown in FIG. 14, the operating state of the engine is changed from the second operating region II to the first operating region I.
When the operation proceeds to FIG.
A predetermined period Δ from the target opening ST shown in FIG.
t is temporarily reduced, and then the opening of the throttle valve 20 is set to the target opening ST shown in FIG.

【0072】即ち、機関の運転状態が第2の運転領域II
から第1の運転領域Iに移った直後はEGR通路29内
のEGRガス中に多量の空気が含まれてる。従ってこの
とき燃焼室5内の空燃比は図10に示される目標空燃比
A/Fよりも大きくなる。しかしながらこのときスロッ
トル弁20の開度が一時的に小さくされると燃焼室5内
に供給される空気量が減少するために空燃比はただちに
図10に示される目標空燃比A/Fとなる。燃焼室5内
における空燃比が目標空燃比A/FになるとEGRガス
中の空気量が減少し、斯くしてその後は空燃比が目標空
燃比A/Fに維持される。
That is, when the operating state of the engine is in the second operating region II
Immediately after shifting to the first operation region I, the EGR gas in the EGR passage 29 contains a large amount of air. Therefore, at this time, the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 becomes larger than the target air-fuel ratio A / F shown in FIG. However, at this time, if the opening of the throttle valve 20 is temporarily reduced, the air-fuel ratio immediately becomes the target air-fuel ratio A / F shown in FIG. 10 because the amount of air supplied into the combustion chamber 5 decreases. When the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 reaches the target air-fuel ratio A / F, the amount of air in the EGR gas decreases, and thereafter the air-fuel ratio is maintained at the target air-fuel ratio A / F.

【0073】このようにスロットル弁20の開度が一時
的に減少せしめられると空燃比がただちに目標空燃比A
/Fとなる。その結果、良好な燃焼を得ることができ、
しかも空燃比が多量のスモークを発生する領域を飛び越
えるのでスモークが発生するのを阻止することができ
る。このようにスロットル弁20の開度を一時的に増大
又は減少せしめると好ましくは一サイクルでもって、一
サイクルで困難な場合には数サイクルでもって燃焼室5
内の空燃比は目標空燃比A/Fとなる。従ってスロット
ル弁20の開度を一時的に増大又は減少させる期間Δt
は図15に示されるように機関回転数Nの増大に伴ない
短かくされる。
As described above, when the opening of the throttle valve 20 is temporarily reduced, the air-fuel ratio immediately changes to the target air-fuel ratio A.
/ F. As a result, good combustion can be obtained,
Moreover, since the air-fuel ratio jumps over a region where a large amount of smoke is generated, it is possible to prevent the generation of smoke. It is preferable that the opening degree of the throttle valve 20 be temporarily increased or decreased in this way, preferably in one cycle, and if it is difficult in one cycle, several cycles.
Is the target air-fuel ratio A / F. Accordingly, the period Δt during which the opening of the throttle valve 20 is temporarily increased or decreased.
Is shortened as the engine speed N increases as shown in FIG.

【0074】図16および図17は図14の夫々別の変
形例を示している。図16に示す例では第1の運転領域
Iから第2の運転領域IIに移る際にEGR制御弁31が
ステップ状に閉弁せしめられ、第2の運転領域IIから第
1の運転領域Iに移る際にEGR制御弁31がステップ
状に開弁せしめられる。一方、図17に示す例では第1
の運転領域Iと第2の運転領域IIとの切換え作用はEG
R制御弁31によって行われる。この場合、第1の運転
領域Iから第2の運転領域IIに移る際にスロットル弁2
0が一時的に一定量だけ開弁せしめられ、第2の運転領
域IIから第1の運転領域Iに移る際にスロットル弁20
が一時的に一定量だけ閉弁せしめられる。
FIGS. 16 and 17 show other modifications of FIG. In the example shown in FIG. 16, the EGR control valve 31 is closed stepwise when shifting from the first operation region I to the second operation region II, and the EGR control valve 31 is changed from the second operation region II to the first operation region I. When shifting, the EGR control valve 31 is opened stepwise. On the other hand, in the example shown in FIG.
The switching operation between the operation region I and the second operation region II is EG
This is performed by the R control valve 31. In this case, when shifting from the first operation region I to the second operation region II, the throttle valve 2
0 is temporarily opened by a fixed amount, and when shifting from the second operation region II to the first operation region I, the throttle valve 20 is opened.
Is temporarily closed by a fixed amount.

【0075】図18は図14、図16および図17に示
すスロットル弁20およびEGR制御弁31の制御を実
行するのに適した運転制御ルーチンを示している。図1
8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X1(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1
03に進んで低温燃焼が行われる。
FIG. 18 shows an operation control routine suitable for executing the control of the throttle valve 20 and the EGR control valve 31 shown in FIGS. 14, 16 and 17. FIG.
Referring to FIG. 8, first, at step 100, it is determined whether or not a flag I indicating that the operating state of the engine is in the first operating region I is set. Flag I
Is set, that is, when the operating state of the engine is in the first operating region I, the routine proceeds to step 101, where it is determined whether the required load L has become larger than the first boundary X1 (N). . Step 1 when L ≦ X1 (N)
Proceeding to 03, low-temperature combustion is performed.

【0076】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
される。次いでステップ104では図15に示す関係か
ら期間Δtが算出される。次いでステップ105では第
2の燃焼から第1の燃焼に切換えられた後、期間Δtが
経過したか否かが判別される。期間Δtが経過していな
いときにはステップ106に進んでスロットル弁20の
目標開度STが一定値ΔSTだけ小さくされる。即ち、
期間Δtが経過する間スロットル弁20の開度が図11
(A)に示す目標開度STよりも小さくされる。
That is, in step 103, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 104, the period Δt is calculated from the relationship shown in FIG. Next, at step 105, it is determined whether or not the period Δt has elapsed after switching from the second combustion to the first combustion. If the period Δt has not elapsed, the routine proceeds to step 106, where the target opening ST of the throttle valve 20 is reduced by a constant value ΔST. That is,
While the period Δt elapses, the opening degree of the throttle valve 20 is changed as shown in FIG.
The target opening ST is made smaller than the target opening ST shown in FIG.

【0077】次いでステップ107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108では図10に示される空燃
比となるように燃料噴射が行われる。このとき低温燃焼
が行われる。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111
に進んで第2の燃焼が行われる。
Next, at step 107, the target opening SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. 11B, and the opening of the EGR control valve 31 is set as the target opening SE. Next, at step 108, fuel injection is performed so as to attain the air-fuel ratio shown in FIG. At this time, low-temperature combustion is performed. 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 the second combustion is performed.

【0078】即ち、ステップ111では図13(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
される。次いでステップ112では図15に示す関係か
ら期間Δtが算出される。次いでステップ113では第
1の燃焼から第2の燃焼に切換えられた後、期間Δtが
経過したか否かが判別される。期間Δtが経過していな
いときにはステップ114に進んでスロットル弁20の
目標開度STが一定値ΔSTだけ大きくされる。即ち、
期間Δtが経過する間スロットル弁20の開度が図13
(A)に示す目標開度STよりも大きくされる。
That is, in step 111, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 112, the period Δt is calculated from the relationship shown in FIG. Next, at step 113, it is determined whether or not the period Δt has elapsed after switching from the first combustion to the second combustion. If the period Δt has not elapsed, the routine proceeds to step 114, where the target opening ST of the throttle valve 20 is increased by a constant value ΔST. That is,
While the period Δt elapses, the opening degree of the throttle valve 20 is changed as shown in FIG.
It is made larger than the target opening ST shown in FIG.

【0079】次いでステップ115では図13(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116では図12に示されるリー
ン空燃比となるように燃料噴射が行われる。フラグIが
リセットされると次の処理サイクルではステップ100
からステップ109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111に進み、リーン空燃比
のもとで第2の燃焼が行われる。
Next, at step 115, the target opening SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. 13B, and the opening of the EGR control valve 31 is set to this target opening SE. Next, at step 116, fuel injection is performed so as to attain the lean air-fuel ratio shown in FIG. When the flag I is reset, in the next processing cycle, step 100 is executed.
To step 109, and the required load L is equal to the second boundary Y
It is determined whether it is lower than (N). L ≧ Y
In the case of (N), the routine proceeds to step 111, where the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio.

【0080】一方、ステップ109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110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。図19に別の実施例を示
す。この実施例では第1の運転領域Iから第2の運転領
域IIに移るときにはEGR制御弁31を閉弁することに
よりEGR率がステップ状に小さくされ、第2の運転領
域IIから第1の運転領域Iに移るときにはEGR制御弁
31を開弁することによってEGR率が大きくされる。
On the other hand, at step 109, L <Y
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 110, where the flag I is set, and then proceeds to step 103 to perform low-temperature combustion. FIG. 19 shows another embodiment. In this embodiment, when shifting from the first operating region I to the second operating region II, the EGR rate is reduced stepwise by closing the EGR control valve 31, and the first operating region II is switched to the first operating region. When shifting to the region I, the EGR rate is increased by opening the EGR control valve 31.

【0081】この実施例では図19に示すように機関の
運転状態が第1の運転領域Iから第2の運転領域IIに移
ったときにはEGR制御弁31の開度を目標開度SEよ
りも予め定められた期間Δt一時的に小さくし、その後
EGR制御弁31の開度を目標開度SEとするようにし
ている。即ち、機関の運転状態が第1の運転領域Iから
第2の運転領域IIに移った直後はEGR通路29内のE
GRガス中に少量の空気しか含まれていない。従ってこ
のとき燃焼室5内の空燃比は図12に示される目標空燃
比A/Fよりも小さくなる。しかしながらこのときEG
R制御弁31の開度が一時的に小さくされると燃焼室5
内に供給される空気量が増大するために空燃比はただち
に図12に示される目標空燃比A/Fとなる。燃焼室5
内における空燃比が目標空燃比A/FになるとEGRガ
ス中の空気量が増大し、斯くしてその後は空燃比が目標
空燃比A/Fに維持される。
In this embodiment, as shown in FIG. 19, when the operating state of the engine shifts from the first operating region I to the second operating region II, the opening of the EGR control valve 31 is set before the target opening SE. The predetermined period Δt is temporarily reduced, and then the opening of the EGR control valve 31 is set to the target opening SE. That is, immediately after the operating state of the engine shifts from the first operating region I to the second operating region II, E in the EGR passage 29
Only a small amount of air is contained in the GR gas. Therefore, at this time, the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 becomes smaller than the target air-fuel ratio A / F shown in FIG. However, at this time EG
When the opening of the R control valve 31 is temporarily reduced, the combustion chamber 5
Since the amount of air supplied to the inside increases, the air-fuel ratio immediately becomes the target air-fuel ratio A / F shown in FIG. Combustion chamber 5
When the air-fuel ratio in the air reaches the target air-fuel ratio A / F, the amount of air in the EGR gas increases, and thereafter the air-fuel ratio is maintained at the target air-fuel ratio A / F.

【0082】このようにEGR制御弁31の開度が一時
的に減少せしめられると空燃比がただちに目標空燃比A
/Fとなる。その結果、良好な燃焼を得ることができ、
しかも空燃比が多量のスモークを発生する領域を飛び越
えるのでスモークが発生するのを阻止することができ
る。また、この実施例では図19に示すように機関の運
転状態が第2の運転領域IIから第1の運転領域Iに移っ
たときにはEGR制御弁31の開度を目標開度SEより
も予め定められた期間Δt一時的に大きくし、その後E
GR制御弁31の開度を目標開度SEとするようにして
いる。
As described above, when the opening of the EGR control valve 31 is temporarily reduced, the air-fuel ratio immediately changes to the target air-fuel ratio A.
/ F. As a result, good combustion can be obtained,
Moreover, since the air-fuel ratio jumps over a region where a large amount of smoke is generated, it is possible to prevent the generation of smoke. In this embodiment, as shown in FIG. 19, when the operating state of the engine shifts from the second operating region II to the first operating region I, the opening of the EGR control valve 31 is determined in advance from the target opening SE. Period Δt is temporarily increased, and then E
The opening of the GR control valve 31 is set to the target opening SE.

【0083】即ち、機関の運転状態が第2の運転領域II
から第1の運転領域Iに移った直後はEGR通路29内
のEGRガス中に多量の空気が含まれている。従ってこ
のとき燃焼室5内の空燃比は図10に示される目標空燃
比A/Fよりも大きくなる。しかしながらこのときEG
R制御弁31の開度が一時的に大きくされると燃焼室5
内に供給される空気量が減少するために空燃比はただち
に図10に示される目標空燃比A/Fとなる。燃焼室5
内における空燃比が目標空燃比A/FになるとEGRガ
ス中の空気量が減少し、斯くしてその後は空燃比が目標
空燃比A/Fに維持される。
That is, when the operating state of the engine is in the second operating region II
Immediately after shifting to the first operation region I, the EGR gas in the EGR passage 29 contains a large amount of air. Therefore, at this time, the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 becomes larger than the target air-fuel ratio A / F shown in FIG. However, at this time EG
When the opening of the R control valve 31 is temporarily increased, the combustion chamber 5
The air-fuel ratio immediately becomes the target air-fuel ratio A / F shown in FIG. 10 because the amount of air supplied to the inside decreases. Combustion chamber 5
When the air-fuel ratio in the air reaches the target air-fuel ratio A / F, the amount of air in the EGR gas decreases, and thereafter the air-fuel ratio is maintained at the target air-fuel ratio A / F.

【0084】このようにEGR制御弁31の開度が一時
的に増大せしめられると空燃比がただちに目標空燃比A
/Fとなる。その結果、良好な燃焼を得ることができ、
しかも空燃比が多量のスモークを発生する領域を飛び越
えるのでスモークが発生するのを阻止することができ
る。図20および図21は図19の夫々別の変形例を示
している。図20に示す例では第1の運転領域Iから第
2の運転領域IIに移る際にスロットル弁20がステップ
状に開弁せしめられ、第2の運転領域IIから第1の運転
領域Iに移る際にスロットル弁20がステップ状に閉弁
せしめられる。
As described above, when the opening of the EGR control valve 31 is temporarily increased, the air-fuel ratio is immediately changed to the target air-fuel ratio A.
/ F. As a result, good combustion can be obtained,
Moreover, since the air-fuel ratio jumps over a region where a large amount of smoke is generated, it is possible to prevent the generation of smoke. FIG. 20 and FIG. 21 each show another modification of FIG. In the example shown in FIG. 20, when shifting from the first operating region I to the second operating region II, the throttle valve 20 is opened in a step-like manner, and shifting from the second operating region II to the first operating region I. At this time, the throttle valve 20 is closed stepwise.

【0085】一方、図21に示す例では第1の運転領域
Iと第2の運転領域IIとの切換え作用はスロットル弁2
0によって行われる。この場合、第1の運転領域Iから
第2の運転領域IIに移る際にEGR制御弁31が一時的
に一定量だけ閉弁せしめられ、第2の運転領域IIから第
1の運転領域Iに移る際にEGR制御弁31が一時的に
一定量だけ開弁せしめられる。
On the other hand, in the example shown in FIG. 21, the switching operation between the first operating region I and the second operating region II is performed by the throttle valve 2.
Performed by 0. In this case, when shifting from the first operation region I to the second operation region II, the EGR control valve 31 is temporarily closed by a fixed amount, and the EGR control valve 31 is changed from the second operation region II to the first operation region I. When shifting, the EGR control valve 31 is temporarily opened by a certain amount.

【0086】図22は図19、図20および図21に示
すスロットル弁20およびEGR制御弁31の制御を実
行するのに適した運転制御ルーチンを示している。図2
2を参照すると、まず初めにステップ200において機
関の運転状態が第1の運転領域Iであることを示すフラ
グIがセットされているか否かが判別される。フラグI
がセットされているとき、即ち機関の運転状態が第1の
運転領域Iであるときにはステップ201に進んで要求
負荷Lが第1の境界X1(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2
03に進んで低温燃焼が行われる。
FIG. 22 shows an operation control routine suitable for executing the control of the throttle valve 20 and the EGR control valve 31 shown in FIGS. 19, 20 and 21. FIG.
Referring to FIG. 2, first, in step 200, it is determined whether or not a flag I indicating that the operating state of the engine is in the first operating region I is set. Flag I
Is set, that is, when the operating state of the engine is in the first operating region I, the routine proceeds to step 201, where it is determined whether the required load L has become larger than the first boundary X1 (N). . Step 2 when L ≦ X1 (N)
Proceeding to 03, low-temperature combustion is performed.

【0087】即ち、ステップ203ではスロットル弁2
0の目標開度STが算出され、スロットル弁20の開度
がこの目標開度STとされる。次いでステップ204で
はEGR制御弁31の目標開度SEが算出される。次い
でステップ205では図15に示す関係から期間Δtが
算出される。次いでステップ206では第2の燃焼から
第1の燃焼に切換えられた後、期間Δtが経過したか否
かが判別される。期間Δtが経過していないときにはス
テップ207に進んでEGR制御弁31の目標開度SE
が一定値ΔSEだけ大きくされる。即ち、期間Δtが経
過する間EGR制御弁31の開度が目標開度SEよりも
大きくされる。次いでステップ208では図10に示さ
れる空燃比となるように燃料噴射が行われる。このとき
低温燃焼が行われる。
That is, in step 203, the throttle valve 2
The target opening ST of 0 is calculated, and the opening of the throttle valve 20 is set as the target opening ST. Next, at step 204, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated. Next, at step 205, the period Δt is calculated from the relationship shown in FIG. Next, at step 206, it is determined whether or not the period Δt has elapsed after switching from the second combustion to the first combustion. If the period Δt has not elapsed, the routine proceeds to step 207, where the target opening SE of the EGR control valve 31 is set.
Is increased by a constant value ΔSE. That is, the opening of the EGR control valve 31 is made larger than the target opening SE while the period Δt elapses. Next, at step 208, fuel injection is performed so as to attain the air-fuel ratio shown in FIG. At this time, low-temperature combustion is performed.

【0088】一方、ステップ201においてL>X
(N)になったと判別されたときにはステップ202に
進んでフラグIがリセットされ、次いでステップ211
に進んで第2の燃焼が行われる。即ち、ステップ211
ではスロットル弁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212ではEGR制御弁31の目標開度SE
が算出される。次いでステップ213では図15に示す
関係から期間Δtが算出される。次いでステップ214
では第1の燃焼から第2の燃焼に切換えられた後、期間
Δtが経過したか否かが判別される。期間Δtが経過し
ていないときにはステップ215に進んでEGR制御弁
31の目標開度SEが一定値ΔSEだけ小さくされる。
即ち、期間Δtが経過する間EGR制御弁31の開度が
目標開度STよりも小さくされる。次いでステップ21
6では図12に示されるリーン空燃比となるように燃料
噴射が行われる。
On the other hand, in step 201, L> X
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 202, where the flag I is reset.
And the second combustion is performed. That is, step 211
Then, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated, and the opening of the throttle valve 20 is set as the target opening ST. Next, at step 212, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is set.
Is calculated. Next, at step 213, the period Δt is calculated from the relationship shown in FIG. Then step 214
In, it is determined whether or not a period Δt has elapsed after switching from the first combustion to the second combustion. If the period Δt has not elapsed, the routine proceeds to step 215, where the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is reduced by a certain value ΔSE.
That is, the opening of the EGR control valve 31 is made smaller than the target opening ST while the period Δt elapses. Then step 21
In 6, fuel injection is performed so as to attain the lean air-fuel ratio shown in FIG.

【0089】フラグIがリセットされると行の処理サイ
クルではステップ200からステップ209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211
に進み、リーン空燃比のもとで第2の燃焼が行われる。
一方、ステップ209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210に進んでフラグIが
セットされ、次いでステップ203に進んで低温燃焼が
行われる。
When the flag I is reset, in the row processing cycle, the process proceeds from step 200 to step 209 to determine whether the required load L has become lower than the second boundary Y (N). If L ≧ Y (N), step 211
And the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio.
On the other hand, when it is determined in step 209 that L <Y (N), the routine proceeds to step 210, where the flag I is set. Then, the routine proceeds to step 203, where low-temperature combustion is performed.

【0090】図23から図25に更に別の変形例を示
す。これらの変形例では第1の運転領域Iから第2の運
転領域IIに移るときにはスロットル弁20の開度が目標
開度STよりも一定量だけ一時的に大きくされると共に
EGR制御弁31の開度が目標開度SEよりも一定量だ
け一時的に小さくされ、第2の運転領域IIから第1の運
転領域Iに移るときにはスロットル弁20の開度が目標
開度STよりも一定量だけ一時的に小さくされると共に
EGR制御弁31の開度が目標開度SEよりも一定量だ
け一時的に大きくされる。
FIGS. 23 to 25 show still another modified example. In these modified examples, when shifting from the first operation region I to the second operation region II, the opening of the throttle valve 20 is temporarily increased by a certain amount from the target opening ST, and the opening of the EGR control valve 31 is opened. Is temporarily reduced by a fixed amount from the target opening SE, and when shifting from the second operating region II to the first operating region I, the opening of the throttle valve 20 is temporarily reduced by a certain amount from the target opening ST. And the opening of the EGR control valve 31 is temporarily increased by a certain amount from the target opening SE.

【0091】なお、図23に示す例では第1の運転領域
Iと第2の運転領域IIとの切換え作用はスロットル弁2
0によって行われ、図24に示す例では第1の運転領域
Iと第2の運転領域IIとの切換え作用はEGR制御弁3
1によって行われ、図25に示す例では第1の運転領域
Iと第2の運転領域IIとの切換え作用はスロットル弁2
0およびEGR制御弁31の双方によって行われる。
In the example shown in FIG. 23, the switching operation between the first operation region I and the second operation region II is performed by the throttle valve 2.
0, the switching operation between the first operating region I and the second operating region II is performed by the EGR control valve 3 in the example shown in FIG.
In the example shown in FIG. 25, the switching operation between the first operating region I and the second operating region II is performed by the throttle valve 2.
This is performed by both the 0 and the EGR control valve 31.

【0092】図26は図23、図24および図25に示
すスロットル弁20およびEGR制御弁31の制御を実
行するのに適した運転制御ルーチンを示している。図2
6を参照すると、まず初めにステップ300において機
関の運転状態が第1の運転領域Iであることを示すフラ
グIがセットされているか否かが判別される。フラグI
がセットされているとき、即ち機関の運転状態が第1の
運転領域Iであるときにはステップ301に進んで要求
負荷Lが第1の境界X1(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3
03に進んで低温燃焼が行われる。
FIG. 26 shows an operation control routine suitable for executing the control of the throttle valve 20 and the EGR control valve 31 shown in FIGS. 23, 24 and 25. FIG.
Referring to FIG. 6, first, at step 300, it is determined whether or not a flag I indicating that the operating state of the engine is in the first operating region I is set. Flag I
Is set, that is, when the operating state of the engine is in the first operating region I, the routine proceeds to step 301, where it is determined whether or not the required load L has become larger than the first boundary X1 (N). . Step 3 when L ≦ X1 (N)
Proceeding to 03, low-temperature combustion is performed.

【0093】即ち、ステップ303ではスロットル弁2
0の目標開度STが算出される。次いでステップ304
ではEGR制御弁31の目標開度SEが算出される。次
いでステップ305では図15に示す関係から期間Δt
が算出される。次いでステップ306では第2の燃焼か
ら第1の燃焼に切換えられた後、期間Δtが経過したか
否かが判別される。期間Δtが経過していないときには
ステップ307に進んでスロットル弁20の目標開度S
Tが一定値ΔSTだけ小さくされる。即ち、期間Δtが
経過する間スロットル弁20の開度が目標開度STより
も小さくされる。次いでステップ308ではEGR制御
弁31の目標開度SEが一定値ΔSEだけ大きくされ
る。即ち、期間Δtが経過する間EGR制御弁31の開
度が目標開度STよりも大きくされる。次いでステップ
309では図10に示される空燃比となるように燃料噴
射が行われる。このとき低温燃焼が行われる。
That is, in step 303, the throttle valve 2
A target opening ST of 0 is calculated. Then step 304
Then, the target opening SE of the EGR control valve 31 is calculated. Next, in step 305, the period Δt is determined based on the relationship shown in FIG.
Is calculated. Next, at step 306, it is determined whether or not the period Δt has elapsed after switching from the second combustion to the first combustion. If the period Δt has not elapsed, the routine proceeds to step 307, where the target opening degree S of the throttle valve 20 is set.
T is reduced by a constant value ΔST. That is, the opening of the throttle valve 20 is made smaller than the target opening ST while the period Δt elapses. Next, at step 308, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is increased by a constant value ΔSE. That is, the opening of the EGR control valve 31 is made larger than the target opening ST while the period Δt elapses. Next, at step 309, fuel injection is performed so as to attain the air-fuel ratio shown in FIG. At this time, low-temperature combustion is performed.

【0094】一方、ステップ301においてL>X
(N)になったと判別されたときにはステップ302に
進んでフラグIがリセットされ、次いでステップ312
に進んで第2の燃焼が行われる。即ち、ステップ312
ではスロットル弁20の目標開度STが算出される。次
いでステップ313ではEGR制御弁31の目標開度S
Eが算出される。次いでステップ314では図15に示
す関係から期間Δtが算出される。次いでステップ31
5では第1の燃焼から第2の燃焼に切換えられた後、期
間Δtが経過したか否かが判別される。期間Δtが経過
していないときにはステップ316に進んでスロットル
弁20の目標開度STが一定値ΔSTだけ大きくされ
る。即ち、期間Δtが経過する間スロットル弁20の開
度が目標開度STよりも大きくされる。次いでステップ
317ではEGR制御弁31の目標開度SEが一定値Δ
SEだけ小さくされる。即ち、期間Δtが経過する間E
GR制御弁31の開度が目標開度SEよりも小さくされ
る。次いでステップ318では図12に示されるリーン
空燃比となるように燃料噴射が行われる。
On the other hand, in step 301, L> X
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 302, where the flag I is reset.
And the second combustion is performed. That is, step 312
Then, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated. Next, at step 313, the target opening S of the EGR control valve 31 is set.
E is calculated. Next, at step 314, the period Δt is calculated from the relationship shown in FIG. Then step 31
In 5, it is determined whether or not the period Δt has elapsed after switching from the first combustion to the second combustion. If the period Δt has not elapsed, the routine proceeds to step 316, where the target opening degree ST of the throttle valve 20 is increased by a constant value ΔST. That is, the opening of the throttle valve 20 is made larger than the target opening ST while the period Δt elapses. Next, at step 317, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is set to a constant value Δ.
It is reduced by SE. That is, during the period Δt elapses, E
The opening of the GR control valve 31 is made smaller than the target opening SE. Next, at step 318, fuel injection is performed so as to attain the lean air-fuel ratio shown in FIG.

【0095】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300からステップ310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312
に進み、リーン空燃比のもとで第2の燃焼が行われる。
一方、ステップ310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311に進んでフラグIが
セットされ、次いでステップ303に進んで低温燃焼が
行われる。
When the flag I is reset, in the next processing cycle, the process proceeds from step 300 to step 310, and it is determined whether or not the required load L has become lower than the second boundary Y (N). If L ≧ Y (N), step 312
And the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio.
On the other hand, when it is determined in step 310 that L <Y (N), the routine proceeds to step 311 where the flag I is set, and then proceeds to step 303 to perform low-temperature combustion.

【0096】[0096]

【発明の効果】第1の燃焼と第2の燃焼とを切換える際
に空燃比を目標空燃比にただちに近づけることができ
る。
When switching between the first combustion and the second combustion, the air-fuel ratio can be immediately brought closer to the target air-fuel ratio.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the 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 fuel molecules.

【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 generation amount of smoke 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 operation region I and a second operation 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 operation 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 and the like.

【図12】第2の燃焼における空燃比を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an air-fuel ratio in a second combustion.

【図13】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
FIG. 13 is a view showing a map of a target opening degree of a throttle valve and the like.

【図14】スロットル弁とEGR制御弁の開度変化を示
す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a change in the opening degree of a throttle valve and an EGR control valve.

【図15】期間Δtを示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a period Δt.

【図16】スロットル弁とEGR制御弁の開度変化を示
す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a change in the opening degree of a throttle valve and an EGR control valve.

【図17】スロットル弁とEGR制御弁の開度変化を示
す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a change in the opening degree of a throttle valve and an EGR control valve.

【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 operation of the engine.

【図19】スロットル弁とEGR制御弁の開度変化を示
す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a change in the opening degree of a throttle valve and an EGR control valve.

【図20】スロットル弁とEGR制御弁の開度変化を示
す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a change in the opening degree of a throttle valve and an EGR control valve.

【図21】スロットル弁とEGR制御弁の開度変化を示
す図である。
FIG. 21 is a diagram showing a change in the opening degree of a throttle valve and an EGR control valve.

【図22】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
FIG. 22 is a flowchart for controlling the operation of the engine.

【図23】スロットル弁とEGR制御弁の開度変化を示
す図である。
FIG. 23 is a diagram showing a change in the opening degree of a throttle valve and an EGR control valve.

【図24】スロットル弁とEGR制御弁の開度変化を示
す図である。
FIG. 24 is a diagram showing a change in the opening degree of a throttle valve and an EGR control valve.

【図25】スロットル弁とEGR制御弁の開度変化を示
す図である。
FIG. 25 is a diagram showing a change in the opening degree of a throttle valve and an EGR control valve.

【図26】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
FIG. 26 is a flowchart for controlling operation of the engine.

【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 31…EGR制御弁 6 fuel injection valve 15 exhaust turbocharger 20 throttle valve 29 EGR passage 31 EGR control valve

───────────────────────────────────────────────────── 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 9/02 F02D 9/02 R 3G301 21/08 301 21/08 301B 41/04 360 41/04 360Z 360B 360C 41/14 320 41/14 320C 43/00 301 43/00 301K 301N 45/00 301 45/00 301F (72)発明者 後藤 雅人 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 伊藤 丈和 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 (72)発明者 安部 司 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 BA02 BA04 BA06 CA03 CA07 CA08 DA05 EA11 ED08 FA06 FA08 FA23 GA04 GA06 GA17 GA21 3G065 AA01 CA11 DA06 EA03 EA08 EA09 FA11 FA14 GA10 GA12 GA14 GA41 KA33 3G084 AA01 BA03 BA05 BA09 BA11 BA15 BA20 CA03 CA04 DA04 EA02 EB08 EB11 EC07 FA10 FA29 FA33 FA38 3G091 AB01 AB02 AB03 CB02 EA01 EA07 FB10 GB02Y GB03Y GB04Y GB06Y GB17Y 3G092 AA02 BA04 BB01 BB06 DC03 DC08 DE01S DG08 EA07 EA17 EC01 EC07 EC10 FA06 GA04 GA05 GA06 HA06X HB03Z HD05Z HD07X HE01Z HE03Z 3G301 HA02 JA11 KA07 KA08 KA09 LA01 LB00 LB04 LC04 MA01 MA11 MA18 NC04 ND01 ND42 NE02 NE07 NE15 NE23 PA11A PB08Z PD02Z PD15A PE01Z PE03Z PF03Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) F02D 9/02 F02D 9/02 R 3G301 21/08 301 21/08 301B 41/04 360 41/04 360Z 360B 360C 41/14 320 41/14 320C 43/00 301 43/00 301K 301N 45/00 301 45/00 301F (72) Inventor Masato Goto 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Takekazu Ito 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Hiroki Murata 1 Toyota Town Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Tsukasa Abe Toyota, Aichi Prefecture No. 1 Toyota Town, Toyota Motor Corporation F-term (reference) 3G062 AA01 BA02 BA04 BA06 CA03 CA07 CA08 D A05 EA11 ED08 FA06 FA08 FA23 GA04 GA06 GA17 GA21 3G065 AA01 CA11 DA06 EA03 EA08 EA09 FA11 FA14 GA10 GA12 GA14 GA41 KA33 3G084 AA01 BA03 BA05 BA09 BA11 BA15 BA20 CA03 CA04 DA04 EA02 EB08 EB11 EB11 EA11 FA07 FA03 FB10 GB02Y GB03Y GB04Y GB06Y GB17Y 3G092 AA02 BA04 BB01 BB06 DC03 DC08 DE01S DG08 EA07 EA17 EC01 EC07 EC10 FA06 GA04 GA05 GA06 HA06X HB03Z HD05Z HD07X HE01Z HE03Z 3G301 HA02 JA11 NE04 KA07 KA07 KA07 KA07 KA07 KA07 KA07 KA07 KA07 KA07 KA08 KA08 PA11A PB08Z PD02Z PD15A PE01Z PE03Z PF03Z

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼室内に供給される再循環排気ガス量
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、燃焼室内に供給される再循環排気ガス量を更に増
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であって、燃焼室に供給さ
れる吸入空気量を制御するためのスロットル弁と、燃焼
室内に再循環される再循環排気ガス量を制御するための
再循環排気ガス制御弁とを具備し、該スロットル弁又は
再循環排気ガス制御弁の少くとも一方の開度を変化させ
ることによって煤の発生量がピークとなる再循環排気ガ
ス量よりも燃焼室内に供給される再循環排気ガス量が多
く煤がほとんど発生しない第1の燃焼と、煤の発生量が
ピークとなる再循環ガス量よりも燃焼室内に供給される
再循環排気ガス量が少ない第2の燃焼とが選択的に切換
えられ、第1の燃焼から第2の燃焼に切換えられたとき
にスロットル弁および再循環排気ガス制御弁の開度が予
め定められた目標開度とされる内燃機関において、第1
の燃焼から第2の燃焼に切換えられたときにスロットル
弁又は再循環排気ガス制御弁の少なくとも一方の開度を
目標開度よりも燃焼室内の空燃比が大きくなる方向に一
時的に変化させた後に目標開度とするようにした内燃機
関。
As the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber increases, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak, and the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber further increases. As the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber becomes lower than the temperature at which soot is generated, soot is hardly generated, and the amount of intake air supplied to the combustion chamber is controlled. And a recirculation exhaust gas control valve for controlling the amount of recirculated exhaust gas recirculated into the combustion chamber, and at least one of the throttle valve and the recirculation exhaust gas control valve is opened. By changing the degree, the first combustion in which the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is larger than the amount of recirculated exhaust gas at which the amount of generated soot reaches a peak and almost no soot is generated, and the amount of generated soot is reduced Peak recirculation The second combustion, in which the amount of recirculated exhaust gas supplied into the combustion chamber is smaller than the gas amount, is selectively switched, and when switched from the first combustion to the second combustion, the throttle valve and the recirculated exhaust gas are switched. In an internal combustion engine in which the opening of the gas control valve is set to a predetermined target opening, the first
When the combustion is switched to the second combustion, the opening of at least one of the throttle valve and the recirculation exhaust gas control valve is temporarily changed so that the air-fuel ratio in the combustion chamber becomes larger than the target opening. An internal combustion engine whose target opening is set later.
【請求項2】 第1の燃焼から第2の燃焼に切換えられ
たときにスロットル弁の開度を目標開度よりも一時的に
大きくするようにした請求項1に記載の内燃機関。
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein when the first combustion is switched to the second combustion, the opening of the throttle valve is temporarily made larger than the target opening.
【請求項3】 第1の燃焼から第2の燃焼に切換えられ
たときに再循環排気ガス制御弁の開度を目標開度よりも
一時的に小さくするようにした請求項1に記載の内燃機
関。
3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the opening of the recirculation exhaust gas control valve is temporarily made smaller than the target opening when the first combustion is switched to the second combustion. organ.
【請求項4】 スロットル弁又は再循環排気ガス制御弁
の少くとも一方の開度が目標開度よりも燃焼室内の空燃
比が大きくなる方向に予め定められた期間一時的に変化
せしめられ、該期間が機関回転数の増大に伴ない短かく
される請求項1に記載の内燃機関。
4. An opening degree of at least one of a throttle valve and a recirculation exhaust gas control valve is temporarily changed for a predetermined period in a direction in which an air-fuel ratio in the combustion chamber becomes larger than a target opening degree. 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the period is shortened as the engine speed increases.
【請求項5】 燃焼室内に供給される再循環排気ガス量
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、燃焼室内に供給される再循環排気ガス量を更に増
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であって、燃焼室に供給さ
れる吸入空気量を制御するためのスロットル弁と、燃焼
室内に再循環される再循環排気ガス量を制御するための
再循環排気ガス制御弁とを具備し、該スロットル弁又は
再循環排気ガス制御弁の少くとも一方の開度を変化させ
ることによって煤の発生量がピークとなる再循環排気ガ
ス量よりも燃焼室内に供給される再循環排気ガス量が多
く煤がほとんど発生しない第1の燃焼と、煤の発生量が
ピークとなる再循環ガス量よりも燃焼室内に供給される
再循環排気ガス量が少ない第2の燃焼とが選択的に切換
えられ、第2の燃焼から第1の燃焼に切換えられたとき
にスロットル弁および再循環排気ガス制御弁の開度が予
め定められた目標開度とされる内燃機関において、第2
の燃焼から第1の燃焼に切換えられたときにスロットル
弁又は再循環排気ガス制御弁の少なくとも一方の開度を
目標開度よりも燃焼室内の空燃比が小さくなる方向に一
時的に変化させた後に目標開度とするようにした内燃機
関。
5. As the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber increases, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak, and the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber further increases. As the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber becomes lower than the temperature at which soot is generated, soot is hardly generated, and the amount of intake air supplied to the combustion chamber is controlled. And a recirculation exhaust gas control valve for controlling the amount of recirculated exhaust gas recirculated into the combustion chamber, and at least one of the throttle valve and the recirculation exhaust gas control valve is opened. By changing the degree, the first combustion in which the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is larger than the amount of recirculated exhaust gas at which the amount of generated soot reaches a peak and almost no soot is generated, and the amount of generated soot is reduced Peak recirculation The second combustion, in which the amount of recirculated exhaust gas supplied into the combustion chamber is smaller than the gas amount, is selectively switched, and the throttle valve and the recirculated exhaust gas are switched when the second combustion is switched to the first combustion. In an internal combustion engine in which the opening of the gas control valve has a predetermined target opening, the second
When the combustion is switched from the first combustion to the first combustion, the opening of at least one of the throttle valve and the recirculation exhaust gas control valve is temporarily changed so that the air-fuel ratio in the combustion chamber becomes smaller than the target opening. An internal combustion engine whose target opening is set later.
【請求項6】 第2の燃焼から第1の燃焼に切換えられ
たときにスロットル弁の開度を目標開度よりも一時的に
小さくするようにした請求項5に記載の内燃機関。
6. The internal combustion engine according to claim 5, wherein the opening of the throttle valve is temporarily made smaller than the target opening when the second combustion is switched to the first combustion.
【請求項7】 第2の燃焼から第1の燃焼に切換えられ
たときに再循環排気ガス制御弁の開度を目標開度よりも
一時的に大きくするようにした請求項5に記載の内燃機
関。
7. The internal combustion engine according to claim 5, wherein when the second combustion is switched to the first combustion, the opening of the recirculation exhaust gas control valve is temporarily made larger than the target opening. organ.
【請求項8】 スロットル弁又は再循環排気ガス制御弁
の少くとも一方の開度が目標開度よりも燃焼室内の空燃
比が小さくなる方向に予め定められた期間一時的に変化
せしめられ、該期間が機関回転数の増大に伴ない短かく
される請求項5に記載の内燃機関。
8. An opening degree of at least one of a throttle valve and a recirculation exhaust gas control valve is temporarily changed for a predetermined period in a direction in which an air-fuel ratio in a combustion chamber becomes smaller than a target opening degree. The internal combustion engine according to claim 5, wherein the period is shortened as the engine speed increases.
【請求項9】 第1の燃焼が行われているときの排気ガ
ス再循環率がほぼ55パーセント以上であり、第2の燃
焼が行われているときの排気ガス再循環率がほぼ50パ
ーセント以下である請求項1又は5のいずれか1項に記
載の内燃機関。
9. The exhaust gas recirculation rate during the first combustion is substantially equal to or greater than 55%, and the exhaust gas recirculation rate during the second combustion is substantially equal to or less than 50%. The internal combustion engine according to claim 1, wherein:
【請求項10】 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又は5のいずれか1項に記載の内
燃機関。
10. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a catalyst having an oxidation function is disposed in the engine exhaust passage.
【請求項11】 該触媒が酸化触媒、三元触媒又はNO
x 吸収剤の少くとも一つからなる請求項10に記載の内
燃機関。
11. The catalyst according to claim 1, wherein said catalyst is an oxidation catalyst, a three-way catalyst or NO.
An internal combustion engine according to claim 10, comprising at least one of the x absorbents.
【請求項12】 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又は5のいずれか1項
に記載の内燃機関。
12. The engine operating region is divided into a first operating region on a low load side and a second operating region on a high load side, and a first combustion is performed in the first operating region, and a second operation is performed. Second in the area
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein combustion of the internal combustion engine is performed.
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