JP2000110670A - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

Info

Publication number
JP2000110670A
JP2000110670A JP10284326A JP28432698A JP2000110670A JP 2000110670 A JP2000110670 A JP 2000110670A JP 10284326 A JP10284326 A JP 10284326A JP 28432698 A JP28432698 A JP 28432698A JP 2000110670 A JP2000110670 A JP 2000110670A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion
air
fuel ratio
temperature
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10284326A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3551785B2 (en
Inventor
Shizuo Sasaki
静夫 佐々木
Masahito Goto
雅人 後藤
Takekazu Ito
丈和 伊藤
Koji Yoshizaki
康二 吉▲崎▼
Hiroki Murata
宏樹 村田
Tsukasa Abe
司 安部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP28432698A priority Critical patent/JP3551785B2/en
Priority to US09/330,100 priority patent/US6152118A/en
Priority to EP99111890A priority patent/EP0967373B1/en
Publication of JP2000110670A publication Critical patent/JP2000110670A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3551785B2 publication Critical patent/JP3551785B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04Cooling of air intake supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • F02M26/15Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/35Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with means for cleaning or treating the recirculated gases, e.g. catalysts, condensate traps, particle filters or heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/45Sensors specially adapted for EGR systems
    • F02M26/46Sensors specially adapted for EGR systems for determining the characteristics of gases, e.g. composition

Landscapes

  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure stable low temperature combustion by switching first combustion having rate of inert gas in a combustion chamber much more than a rate of inert gas where a soot generating rate becomes a peak level, and second combustion having few inert gas rate, and moving a first operating region to a high load side toward reducing an air-fuel ratio. SOLUTION: In a diesel engine 1 wherein EGR gas is re-circulated to an intake passage 17, a soot generating rate is gradually increased in the case where a rate of inert gas in a combustion chamber 5 is increased, a fuel and gas temperatures at the time of combustion are reduced lower than a soot generating temperature, and soot is hardly generated. First combustion wherein there is a rate of inert gas in the combustion chamber much more than a rate of inert gas where a soot generating rate becomes a peak level and the soot is hardly generated, and second combustion having few inert gas rate are freely switched. An operating region is divided into a first operating region of a low load side where first and second combustion are carried out, and a second operating region of a high load side, and the first operating region is moved to the high load side toward reducing an air-fuel ratio.

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 to about 55% or more. It was found that it was almost zero, that is, almost no soot was 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
焼システムではEGR率をほぼ55パーセント以上にす
る必要があり、EGR率をほぼ55パーセント以上にす
ることが可能なのは吸入空気量が比較的少ないときであ
る。即ち、吸入空気量が一定量を越えるとこの新たな燃
焼を行うことはできず、従って吸入空気量が一定量を越
えたときには従来より行われている燃焼に切換えられ
る。この場合、新たな燃焼のもとではNOxおよび煤が
ほとんど発生せず、従ってできるだけ広い運転領域にお
いて新たな燃焼を行うことが好ましい。
However, in this new combustion system, the EGR rate needs to be approximately 55% or more, and the EGR ratio can be approximately 55% or more when the intake air amount is relatively small. It is. That is, if the amount of intake air exceeds a certain amount, this new combustion cannot be performed. Therefore, if the amount of intake air exceeds a certain amount, the combustion is switched to the conventionally performed combustion. In this case, almost no NO x and soot are generated under the new combustion, and therefore, it is preferable to perform the new combustion in an operation range as wide as possible.

【0010】ところで新たな燃焼のもとでは空燃比が大
きくなると、即ち燃料周りの空気量が増大すると燃焼が
活発となり、その結果燃焼温度が高くなる。これに対し
て空燃比を小さくすると、即ち燃料周りの空気量が減少
すると燃焼が活発でなくなり、その結果燃焼温度が低く
なる。従って空燃比が小さくなるほど燃料噴射量を増大
してもNOx および煤の発生しない新たな燃焼を行うこ
とができることになる。云い換えると空燃比が小さくな
るほど新たな燃焼を行いうる運転領域を高負荷側に広げ
ることができることになる。
By the way, under the new combustion, when the air-fuel ratio increases, that is, when the amount of air around the fuel increases, the combustion becomes active, and as a result, the combustion temperature increases. On the other hand, when the air-fuel ratio is reduced, that is, when the amount of air around the fuel decreases, the combustion becomes less active, and as a result, the combustion temperature decreases. Hence it is possible to perform a new combustion does not occur of the NO x and soot even when increasing the fuel injection quantity as the air-fuel ratio becomes smaller. In other words, as the air-fuel ratio decreases, the operating range in which new combustion can be performed can be expanded to the higher load side.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】そこで1番目の発明で
は、燃焼室内の不活性ガス量を増大していくと煤の発生
量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内の不活性ガ
ス量を更に増大していくと燃焼室内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くな
って煤がほとんど発生しなくなる内燃機関において、煤
の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の
不活性ガス量が多く煤がほとんど発生しない第1の燃焼
と、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼
室内の不活性ガス量が少ない第2の燃焼とを選択的に切
換える切換手段を具備し、機関の運転領域が第1の燃焼
を行いうる低負荷側の第1の運転領域と第2の燃焼が行
われる高負荷側の第2の運転領域とに分割され、空燃比
が小さくなるにつれて第1の運転領域が高負荷側に移動
せしめられる。
Therefore, in the first invention, when the amount of inert gas in the combustion chamber is increased, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak, and the amount of inert gas in the combustion chamber is reduced. As the temperature increases, the temperature of the fuel during combustion in the combustion chamber and the temperature of the surrounding gas become lower than the temperature at which soot is generated. The first combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the amount and little soot is generated, and the second combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas at which the amount of generated soot reaches a peak. Switching means for selectively switching between the first operating region on the low load side where the engine operates in the first combustion and the second operating region on the high load side where the second combustion takes place. And as the air-fuel ratio decreases, The first operating region is moved to the high load side.

【0012】2番目の発明では1番目の発明において、
空燃比が小さくなるにつれて第1の運転領域の高負荷側
限界と低負荷側限界が高負荷側に移動せしめられる。3
番目の発明では2番目の発明において、空燃比がリーン
であるときには第1の運転領域の低負荷側限界が存在せ
ず、空燃比がリッチであるときには第1の運転領域の低
負荷側限界が現われる。
[0012] In the second invention, in the first invention,
As the air-fuel ratio decreases, the high load side limit and the low load side limit of the first operation region are shifted to the high load side. 3
In the second invention, in the second invention, when the air-fuel ratio is lean, there is no low-load limit in the first operating region, and when the air-fuel ratio is rich, the low-load limit in the first operating region is low. Appear.

【0013】4番目の発明では1番目の発明において、
第1の運転領域を制御するための制御手段を具備し、こ
の制御手段は目標空燃比に応じて第1の運転領域を制御
するようにしている。5番目の発明では1番目の発明に
おいて、第1の燃焼時における燃料およびその周囲のガ
ス温度が低下するにつれて第1の運転領域が高負荷側に
移動せしめられる。
In a fourth aspect, in the first aspect,
Control means for controlling the first operation range is provided, and the control means controls the first operation range in accordance with the target air-fuel ratio. In a fifth aspect based on the first aspect, the first operating region is shifted to a higher load side as the temperature of the fuel and the surrounding gas during the first combustion decreases.

【0014】6番目の発明では5番目の発明において、
空燃比がリッチのもとで第1の燃焼が行われているとき
には燃焼時における燃料およびその周囲のガス温度が低
下するにつれて第1の運転領域の高負荷側限界および低
負荷側限界が高負荷側に移動せしめられる。7番目の発
明では5番目の発明において、第1の燃焼時における燃
料およびその周囲のガス温度に変化を与えるパラメータ
の値に基づいて第1の運転領域を制御する制御手段を具
備し、この制御手段はパラメータの値から第1の燃焼時
における燃料およびその周囲のガス温度が低下すると判
断されたときには第1の運転領域を高負荷側に移動せし
めるようにしている。
In the sixth invention, in the fifth invention,
When the first combustion is performed under a rich air-fuel ratio, as the temperature of the fuel and the surrounding gas during the combustion decreases, the high-load limit and the low-load limit of the first operation region become high load. Moved to the side. In a seventh aspect based on the fifth aspect, there is provided a control means for controlling the first operation range based on the value of a parameter which changes the temperature of the fuel and the surrounding gas during the first combustion. The means moves the first operation range to the high load side when it is determined from the parameter values that the fuel and the gas temperature around the first combustion are reduced.

【0015】8番目の発明では7番目の発明において、
パラメータが燃焼室内に流入するガスの温度、機関冷却
水の温度、機関吸気通路内の圧力又は吸入空気の湿度の
少くとも一つからなる。9番目の発明では1番目の発明
において、燃焼室から排出された排気ガスを機関吸気通
路内に再循環させる排気ガス再循環装置を具備し、不活
性ガスが再循環排気ガスからなる。
In the eighth invention, in the seventh invention,
The parameters comprise at least one of the temperature of the gas flowing into the combustion chamber, the temperature of the engine cooling water, the pressure in the engine intake passage or the humidity of the intake air. According to a ninth aspect, in the first aspect, there is provided an exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from the combustion chamber into the engine intake passage, wherein the inert gas comprises recirculated exhaust gas.

【0016】10番目の発明では9番目の発明におい
て、第1の燃焼が行われているときの排気ガス再循環率
がほぼ55パーセント以上である。11番目の発明では
1番目の発明において、機関排気通路内に酸化機能を有
する触媒を配置している。12番目の発明では11番目
の発明において、触媒が酸化触媒又は三元触媒からな
る。
In a tenth aspect based on the ninth aspect, the exhaust gas recirculation rate during the first combustion is substantially 55% or more. In an eleventh aspect based on the first aspect, a catalyst having an oxidation function is disposed in the engine exhaust passage. In a twelfth aspect based on the eleventh aspect, the catalyst comprises an oxidation catalyst or a three-way catalyst.

【0017】13番目の発明では11番目の発明におい
て、触媒が、流入する排気ガスの空燃比がリーンのとき
には排気ガス中に含まれるNOx を吸収しかつ流入する
排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収
したNOx を放出するNOx吸収剤からなる。14番目
の発明では13番目の発明において、機関の運転状態が
空燃比がリッチであるときの第1の運転領域にあるとき
にNOx 吸収剤からNOx を放出すべく空燃比がリッチ
とされる。
[0017] In 11 th invention the 13th invention, the catalyst is, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas lean absorbs NO x contained in the exhaust gas and air-fuel ratio is the stoichiometric air inflow to the exhaust gas consisting the NO x absorbent to release the NO x absorbed to become fuel ratio or rich. In 13 th invention is a 14 th invention, the air-fuel ratio in order to release the NO x from the NO x absorbent is made rich when the engine operating state is in the first operating region when the air-fuel ratio is rich You.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】図1は本発明を4ストローク圧縮
着火式内燃機関に適用した場合を示している。図1を参
照すると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3は
シリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は電気
制御式燃料噴射弁、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は
排気弁、10は排気ポートを夫々示す。吸気ポート8は
対応する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結
され、サージタンク12は吸気ダクト13およびインタ
ークーラ14を介して過給機、例えば排気ターボチャー
ジャ15のコンプレッサ16の出口部に連結される。コ
ンプレッサ16の入口部は空気吸込管17を介してエア
クリーナ18に連結され、空気吸込管17内にはステッ
プモータ19により駆動されるスロットル弁20が配置
される。
FIG. 1 shows 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.

【0019】一方、排気ポート10は排気マニホルド2
1および排気管22を介して排気ターボチャージャ15
の排気タービン23の入口部に連結され、排気タービン
23の出口部は排気管24を介して酸化機能を有する触
媒25を内蔵した触媒コンバータ26に連結される。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2
9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。
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. 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 the EGR passage 2.
An EGR control valve 31 which is connected to each other via a motor 9 and driven by a step motor 30 is disposed in the EGR passage 29. Further, the EGR passage 29 is provided in the EGR passage 29.
An intercooler 32 for cooling the EGR gas flowing therein is arranged. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the intercooler 32, and the engine cooling water cools the EGR gas.

【0020】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.

【0021】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。機関本体1には機関冷却水温を検出するための水
温センサ60が配置され、この水温センサ60の出力信
号は対応するAD変換器47を介して入力ポート45に
入力される。サージタンク12にはサージタンク12内
の絶対圧を検出するための圧力センサ61と、吸入空気
とEGRガスとの混合ガス温を検出するための温度セン
サ62が配置され、これら圧力センサ61と温度センサ
62の出力信号は夫々対応するAD変換器47を介して
入力ポート45に入力される。
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. A water temperature sensor 60 for detecting an engine cooling water temperature is arranged in the engine body 1, and an output signal of the water temperature sensor 60 is input to an input port 45 via a corresponding AD converter 47. A pressure sensor 61 for detecting an absolute pressure in the surge tank 12 and a temperature sensor 62 for detecting a temperature of a mixed gas of the intake air and the EGR gas are arranged in the surge tank 12. The output signal of the sensor 62 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47.

【0022】一方、スロットル弁20上流の空気吸込管
17内には吸入空気の湿度を検出するための湿度センサ
63が配置され、この湿度センサ63の出力信号は対応
するAD変換器47を介して入力ポート45に入力され
る。また、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4
7を介して入力ポート45に入力される。また、入力ポ
ート45にはクランクシャフトが例えば30°回転する
毎に出力パルスを発生するクランク角センサ52が接続
される。一方、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。
On the other hand, a humidity sensor 63 for detecting the humidity of the intake air is disposed in the air suction pipe 17 upstream of the throttle valve 20, and the output signal of the humidity sensor 63 is transmitted via a corresponding AD converter 47. It is input to the input port 45. The output signal of the fuel pressure sensor 36 also corresponds to the corresponding AD signal.
The data is input to the input port 45 via the converter 47. A load sensor 51 that generates an output voltage proportional to the amount of depression L of the accelerator pedal 50 is connected to the accelerator pedal 50, and the output voltage of the load sensor 51 is adjusted by the corresponding AD converter 4.
7 is input to the input port 45. 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 corresponding drive circuit 48
Are connected to the fuel injection valve 6, the step motor 19 for controlling the throttle valve, the step motor 30 for controlling the EGR control valve, and the fuel pump 35.

【0023】図2は機関低負荷運転時にスロットル弁2
0の開度およびEGR率を変化させることにより空燃比
A/F(図2の横軸)を変化させたときの出力トルクの
変化、およびスモーク、HC,CO,NOx の排出量の
変化を示す実験例を表している。図2からわかるように
この実験例では空燃比A/Fが小さくなるほどEGR率
が大きくなり、理論空燃比(≒14.6)以下のときに
はEGR率は65パーセント以上となっている。
FIG. 2 shows the throttle valve 2 when the engine is operating at a low load.
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.

【0024】図2に示されるようにEGR率を増大する
ことにより空燃比A/Fを小さくしていくとEGR率が
40パーセント付近となり空燃比A/Fが30程度にな
ったときにスモークの発生量が増大を開始する。次い
で、更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると
スモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次
いで更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると
今度はスモークが急激に低下し、EGR率を65パーセ
ント以上とし、空燃比A/Fが15.0付近になるとス
モークがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなく
なる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、またN
x の発生量がかなり低くなる。一方、このときHC,
COの発生量は増大し始める。
As shown in FIG. 2, when the air-fuel ratio A / F is decreased by increasing the EGR rate, the smoke is reduced when the air-fuel ratio A / F becomes about 30 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.

【0025】図3(A)は空燃比A/Fが21付近でス
モークの発生量が最も多いときの燃焼室5内の燃焼圧変
化を示しており、図3(B)は空燃比A/Fが18付近
でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室5内の燃焼
圧の変化を示している。図3(A)と図3(B)とを比
較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零である
図3(B)に示す場合はスモークの発生量が多い図3
(A)に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
FIG. 3 (A) shows the change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when the air-fuel ratio A / F is around 21 and the amount of generated smoke is the largest. FIG. 3 (B) shows the air-fuel ratio A / F. The graph shows the change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when the smoke generation amount is substantially zero when F is around 18. 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).

【0026】図2および図3に示される実験結果から次
のことが言える。即ち、まず第1に空燃比A/Fが1
5.0以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図2
に示されるようにNOx の発生量がかなり低下する。N
x の発生量が低下したということは燃焼室5内の燃焼
温度が低下していることを意味しており、従って煤がほ
とんど発生しないときには燃焼室5内の燃焼温度が低く
なっていると言える。同じことが図3からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図3(B)に示す状態
では燃焼圧が低くなっており、従ってこのとき燃焼室5
内の燃焼温度は低くなっていることになる。
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.

【0027】第2にスモークの発生量、即ち煤の発生量
がほぼ零になると図2に示されるようにHCおよびCO
の排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成長
せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に
含まれる図4に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族
炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると熱
分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が
集合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際
の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような
形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図4に示
されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで成長す
ることになる。従って、上述したように煤の発生量がほ
ぼ零になると図2に示される如くHCおよびCOの排出
量が増大するがこのときのHCは煤の前駆体又はその前
の状態の炭化水素である。
Second, when the amount of generated smoke, that is, the amount of generated soot becomes substantially 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. .

【0028】図2および図3に示される実験結果に基づ
くこれらの考察をまとめると燃焼室5内の燃焼温度が低
いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前
駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室5から排出さ
れることになる。このことについて更に詳細に実験研究
を重ねた結果、燃焼室5内における燃料およびその周囲
のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長過程
が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼
室5内における燃料およびその周囲の温度が或る温度以
上になると煤が生成されることが判明したのである。
These considerations based on the experimental results shown in FIGS. 2 and 3 are summarized as follows. When the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low, the amount of generated soot 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.

【0029】ところで煤の前駆体の状態で炭化水素の生
成過程が停止するときの燃料およびその周囲の温度、即
ち上述の或る温度は燃料の種類や空燃比や圧縮比等の種
々の要因によって変化するので何度であるかということ
は言えないがこの或る温度はNOx の発生量と深い関係
を有しており、従ってこの或る温度はNOx の発生量か
ら或る程度規定することができる。即ち、EGR率が増
大するほど燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度は低
下し、NOx の発生量が低下する。このときNOx の発
生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤が
ほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はNO
x の発生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったとき
の温度にほぼ一致する。
Incidentally, the temperature of the fuel and its surroundings when the process of producing hydrocarbons is stopped in the state of the soot precursor, that is, the above-mentioned certain temperature depends on various factors such as the type of fuel, air-fuel ratio and 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.

【0030】一旦、煤が生成されるとこの煤は酸化機能
を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはで
きない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤の前駆体
又はその前の状態で燃焼室5から排出させるか、或いは
煤の形で燃焼室5から排出させるかについては極めて大
きな差がある。本発明において採用されている新たな燃
焼システムは燃焼室5内において煤を生成させることな
く炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態の形でもって
燃焼室5から排出させ、この炭化水素を酸化機能を有す
る触媒により酸化せしめることを核としている。
Once soot has been 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.

【0031】さて、煤が生成される前の状態で炭化水素
の成長を停止させるには燃焼室5内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度より
も低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料およ
びその周囲のガス温度を抑制するには燃料が燃焼した際
の燃料周りのガスの吸熱作用が極めて大きく影響するこ
とが判明している。
In order to stop the growth of hydrocarbons before soot is generated, the temperature of fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber 5 are set to a temperature lower than the temperature at which 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.

【0032】即ち、燃料周りに空気しか存在しないと蒸
発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃焼す
る。この場合、燃料から離れている空気の温度はさほど
上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高くな
る。即ち、このときには燃料から離れている空気は燃料
の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合には
燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃焼熱
を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。
That is, 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.

【0033】一方、多量の不活性ガスと少量の空気の混
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。
On the other hand, 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.

【0034】この場合、燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそ
うするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量
が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不
活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。な
お、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用
が強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、CO2 やEGRガスは比
較的比熱が大きいので不活性ガスとしてEGRガスを用
いることは好ましいと言える。
In this case, in order to suppress the temperature of the fuel and the surrounding gas to a temperature lower than the temperature at which the soot is generated, 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.

【0035】図5は不活性ガスとしてEGRガスを用
い、EGRガスの冷却度合を変えたときのEGR率とス
モークとの関係を示している。即ち、図5において曲線
AはEGRガスを強力に冷却してEGRガス温をほぼ9
0℃に維持した場合を示しており、曲線Bは小型の冷却
装置でEGRガスを冷却した場合を示しており、曲線C
はEGRガスを強制的に冷却していない場合を示してい
る。
FIG. 5 shows the relationship between the EGR rate and the smoke when the EGR gas is used as the inert gas and the degree of cooling of the EGR gas is changed. That is, in FIG. 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.

【0036】図5の曲線Aで示されるようにEGRガス
を強力に冷却した場合にはEGR率が50パーセントよ
りも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この
場合にはEGR率をほぼ55パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。一方、図5の曲線Bで示さ
れるようにEGRガスを少し冷却した場合にはEGR率
が50パーセントよりも少し高いところで煤の発生量が
ピークとなり、この場合にはEGR率をほぼ65パーセ
ント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。
As shown by the curve A in FIG. 5, when the EGR gas is cooled strongly, the amount of soot generation peaks at a position 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.

【0037】また、図5の曲線Cで示されるようにEG
Rガスを強制的に冷却していない場合にはEGR率が5
5パーセントの付近で煤の発生量がピークとなり、この
場合にはEGR率をほぼ70パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。なお、図5は機関負荷が比
較的高いときのスモークの発生量を示しており、機関負
荷が小さくなると煤の発生量がピークとなるEGR率は
若干低下し、煤がほとんど発生しなくなるEGR率の下
限も若干低下する。このように煤がほとんど発生しなく
なるEGR率の下限はEGRガスの冷却度合や機関負荷
に応じて変化する。
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.

【0038】図6は不活性ガスとしてEGRガスを用い
た場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要
なEGRガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガス
量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のEGRガス
の割合を示している。なお、図6において縦軸は燃焼室
5内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Yは
過給が行われないときに燃焼室5内に吸入しうる全吸入
ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示してい
る。
FIG. 6 shows the mixing of EGR gas and air necessary to make the fuel during combustion and the gas temperature around it 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.

【0039】図6を参照すると空気の割合、即ち混合ガ
ス中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるの
に必要な空気量を示している。即ち、図6に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図6においてEGRガスの割合、即ち混合
ガス中のEGRガス量は噴射燃料が燃焼せしめられたと
きに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される温
度よりも低い温度にするのに必要最低限のEGRガス量
を示している。このEGRガス量はEGR率で表すとほ
ぼ55パーセント以上であり、図6に示す実施例では7
0パーセント以上である。即ち、燃焼室5内に吸入され
た全吸入ガス量を図6において実線Xとし、この全吸入
ガス量Xのうちの空気量とEGRガス量との割合を図6
に示すような割合にすると燃料およびその周囲のガス温
度は煤が生成される温度よりも低い温度となり、斯くし
て煤が全く発生しなくなる。また、このときのNOx
生量は10p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従ってN
x の発生量は極めて少量となる。
Referring to FIG. 6, the 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.

【0040】燃料噴射量が増大すれば燃料が燃焼した際
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はEGRガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図6に示されるようにEGRガス量は噴射燃
料量が増大するにつれて増大せしめなければならない。
即ち、EGRガス量は要求負荷が高くなるにつれて増大
する必要がある。
If the fuel injection amount increases, the amount of heat generated 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.

【0041】ところで過給が行われていない場合には燃
焼室5内に吸入される全吸入ガス量Xの上限はYであ
り、従って図6において要求負荷がLo よりも大きい領
域では要求負荷が大きくなるにつれてEGRガス割合を
低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持することが
できない。云い換えると過給が行われていない場合に要
求負荷がLo よりも大きい領域において空燃比を理論空
燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高くなるに
つれてEGR率が低下し、斯くして要求負荷がLo より
も大きい領域では燃料およびその周囲のガス温度を煤が
生成される温度よりも低い温度に維持しえなくなる。
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 FIG. 6, in the region where the required load is larger than Lo, the required load is reduced. As the ratio increases, the air-fuel ratio cannot be maintained at the stoichiometric air-fuel ratio unless the EGR gas ratio is reduced. 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.

【0042】ところが図1に示されるようにEGR通路
29を介して過給機の入口側即ち排気ターボチャージャ
15の空気吸込管17内にEGRガスを再循環させると
要求負荷がLo よりも大きい領域においてEGR率を5
5パーセント以上、例えば70パーセントに維持するこ
とができ、斯くして燃料およびその周囲のガス温度を煤
が生成される温度よりも低い温度に維持することができ
る。即ち、空気吸込管17内におけるEGR率が例えば
70パーセントになるようにEGRガスを再循環させれ
ば排気ターボチャージャ15のコンプレッサ16により
昇圧された吸入ガスのEGR率も70パーセントとな
り、斯くしてコンプレッサ16により昇圧しうる限度ま
で燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度
よりも低い温度に維持することができる。従って、低温
燃焼を生じさせることのできる機関の運転領域を拡大す
ることができることになる。
However, as shown in FIG. 1, when the EGR gas is recirculated through the EGR passage 29 to the inlet side of the supercharger, that is, into the air suction pipe 17 of the exhaust turbocharger 15, the required load 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.

【0043】なお、この場合、要求負荷がLo よりも大
きい領域でEGR率を55パーセント以上にする際には
EGR制御弁31が全開せしめられ、スロットル弁20
が若干閉弁せしめられる。前述したように図6は燃料を
理論空燃比のもとで燃焼させる場合を示しているが空気
量を図6に示される空気量よりも少くしても、即ち空燃
比をリッチにしても煤の発生を阻止しつつNOx の発生
量を10p.p.m 前後又はそれ以下にすることができ、ま
た空気量を図6に示される空気量よりも多くしても、即
ち空燃比の平均値を17から18のリーンにしても煤の
発生を阻止しつつNOx の発生量を10p.p.m 前後又は
それ以下にすることができる。
In this case, when the EGR rate is set to 55% or more in a 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.

【0044】即ち、空燃比がリッチにされると燃料が過
剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているために
過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が生成される
ことがない。また、このときNOx も極めて少量しか発
生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき、或いは空
燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高くなれば少量
の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が低い温度に抑
制されているので煤は全く生成されない。更に、NOx
も極めて少量しか発生しない。
That is, when the air-fuel ratio is made rich, the fuel becomes excessive, but since the combustion temperature is suppressed to a low temperature, the excess fuel does not grow into 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.

【0045】このように、低温燃焼が行われているとき
には空燃比にかかわらずに、即ち空燃比がリッチであろ
うと、理論空燃比であろうと、或いは平均空燃比がリー
ンであろうと煤が発生されず、NOx の発生量が極めて
少量となる。従って燃料消費率の向上を考えるとこのと
き平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。
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.

【0046】ところで燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制しうるのは燃焼による発熱量が比較
的少ない機関中低負荷運転時に限られる。従って本発明
による実施例では機関中低負荷運転時には燃焼時の燃料
およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停
止する温度以下に抑制して第1の燃焼、即ち低温燃焼を
行うようにし、機関高負荷運転時には第2の燃焼、即ち
従来より普通に行われている燃焼を行うようにしてい
る。なお、ここで第1の燃焼、即ち低温燃焼とはこれま
での説明から明らかなように煤の発生量がピークとなる
不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤が
ほとんど発生しない燃焼のことを言い、第2の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量がピ
ークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量
が少い燃焼のことを言う。
By the way, the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber can be suppressed to a temperature lower than the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, only during the low load operation in the engine where the calorific value due to combustion is relatively small. 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.

【0047】次に図7(A)および(B)を参照しつつ
第1の燃焼、即ち低温燃焼を行いうる機関の運転領域に
ついて説明する。なお、図7(A)および(B)におい
て縦軸TQは要求トルクを示しており、横軸Nは機関回
転数を示している。まず初めに図17(B)を参照する
と、図17(B)には空燃比がほぼ理論空燃比又はリー
ンのもとで低温燃焼を行うことのできる第1の運転領域
Iと、空燃比がほぼ理論空燃比又はリーンのもとでは低
温燃焼を行うことができず、従来より行われている燃焼
を行わざるを得ない第2の運転領域IIとが示されてい
る。
Next, the operation range of the engine in which the first combustion, that is, the low-temperature combustion can be performed, will be described with reference to FIGS. 7A and 7B. In FIGS. 7A and 7B, the vertical axis TQ indicates the required torque, and the horizontal axis N indicates the engine speed. First, referring to FIG. 17 (B), FIG. 17 (B) shows that the air-fuel ratio is substantially equal to the stoichiometric air-fuel ratio or the first operating region I in which low-temperature combustion can be performed under a lean condition, and the air-fuel ratio is A second operation region II is shown in which low-temperature combustion cannot be performed substantially under the stoichiometric air-fuel ratio or lean, and conventional combustion must be performed.

【0048】なお、図7(B)においてX(N)は空燃
比がほぼ理論空燃比又はリーンのもとで低温燃焼を行う
ことのできる第1の運転領域Iと、空燃比がほぼ理論空
燃比又はリーンのもとでは従来より行われている燃焼を
行わざるを得ない第2の運転領域IIとの第1の境界を示
しており、Y(N)はこれら第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。
In FIG. 7B, X (N) represents a first operating region I in which low-temperature combustion can be performed at an air-fuel ratio of approximately the stoichiometric air-fuel ratio or lean, and an air-fuel ratio of approximately the stoichiometric air-fuel ratio. A first boundary with the second operation region II in which the conventional combustion must be performed under the fuel ratio or the lean state is shown, and Y (N) represents the first operation region I and the first operation region. The second boundary with the second operating region II is shown. The determination of the change of the operation region from the first operation region I to the second operation region II is performed based on the first boundary X (N), and the second operation region II is determined.
Is determined based on the second boundary Y (N).

【0049】即ち、本発明による実施例では機関の運転
状態が図7(B)に示す第1の運転領域Iにあるときに
は低温燃焼が行われる。このとき要求トルクTQ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。次いで要求トルクTQ
が機関回転数Nの関数である第2の境界Y(N)よりも
低くなると運転領域が第1の運転領域Iに移ったと判断
され、再び低温燃焼が行われる。このように第1の境界
X(N)と第1の境界X(N)よりも低トルク側の第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の高トル
ク側では比較的燃焼温度が高く、このとき要求トルクT
Q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、要求トルクT
Q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。
That is, in the embodiment according to the present invention, when the operating state of the engine is in the first operating region I shown in FIG. 7B, low-temperature combustion is performed. At this time, when the required torque TQ exceeds a first boundary X (N), which is a function of the engine speed N, it is determined that the operation region has shifted to the second operation region II, and combustion is performed by a conventional combustion method. Next, the required torque TQ
Is lower than a second boundary Y (N) which is a function of the engine speed N, it is determined that the operating region has shifted to the first operating region I, and low-temperature combustion is performed again. As described above, the first boundary X (N) and the second boundary on the lower torque side than the first boundary X (N).
The two boundaries with the boundary Y (N) are provided for the following two reasons. The first reason is that the combustion temperature is relatively high on the high torque side of the second operating region II, and the required torque T
This is because even if Q becomes lower than the first boundary X (N), low-temperature combustion cannot be performed immediately. That is, the required torque T
This is because the low-temperature combustion does not start immediately unless Q becomes considerably low, that is, when it 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.

【0050】一方、図7(A)には図7(B)に示され
る第1の境界X(N)に加え、空燃比がかなりリッチに
されたとき、例えば空燃比がほぼ13.5よりも小さく
されたときに良好な低温燃焼を行うことのできる第1の
運転領域Zと、この第1の運転領域Zの高負荷側限界Z
1(N)および低負荷側限界Z2(N)が示されてい
る。図7(A)からわかるようにこれら限界Z1(N)
およびZ2(N)は機関回転数Nの関数である。
On the other hand, in FIG. 7A, in addition to the first boundary X (N) shown in FIG. 7B, when the air-fuel ratio is made considerably rich, for example, when the air-fuel ratio becomes approximately 13.5. Operating region Z in which good low-temperature combustion can be performed when the pressure is also reduced, and a high-load-side limit Z of the first operating region Z.
1 (N) and the low load limit Z2 (N) are shown. As can be seen from FIG. 7A, these limits Z1 (N)
And Z2 (N) are functions of the engine speed N.

【0051】図7(B)からわかるように空燃比がほぼ
理論空燃比又はリーンのときに低温燃焼を行うことので
きる第1の運転領域Iには低負荷側の限界が存在しな
い。これに対して空燃比がかなりリッチのときに低温燃
焼しうる第1の運転領域Zの低負荷側限界Z2(N)は
要求トルクTQが負のところで表われる。従って空燃比
が小さくなるほど低温燃焼しうる第1の運転領域の低負
荷側限界が高負荷側に移動することがわかる。
As can be seen from FIG. 7 (B), there is no limit on the low load side in the first operation region I where the low-temperature combustion can be performed when the air-fuel ratio is almost the stoichiometric air-fuel ratio or lean. On the other hand, the low-load-side limit Z2 (N) in the first operating region Z in which the low-temperature combustion can be performed when the air-fuel ratio is considerably rich appears when the required torque TQ is negative. Therefore, it can be seen that the lower the lower the air-fuel ratio, the lower the load-side limit of the first operating region where the low-temperature combustion can be performed moves to the higher load side.

【0052】また、図7(A)に示されるように空燃比
がかなりリッチのときに低温燃焼を行うことのできる第
1の運転領域Zの高負荷側限界Z1(N)は、空燃比が
ほぼ理論空燃比又はリーンのときに低温燃焼しうる第1
の運転領域Iの高負荷側限界X(N)よりも高負荷側と
なる。従って空燃比が小さくなるほど低温燃焼しうる第
1の運転領域は高負荷側に移動することがわかる。
As shown in FIG. 7A, the high load side limit Z1 (N) of the first operation region Z in which low-temperature combustion can be performed when the air-fuel ratio is considerably rich is determined by the air-fuel ratio. The first that can perform low-temperature combustion at almost the stoichiometric air-fuel ratio or lean
Is higher than the high load side limit X (N) of the operation region I. Therefore, it can be seen that the lower the air-fuel ratio, the lower the first operating region in which low-temperature combustion can be performed moves to the higher load side.

【0053】即ち、前述したように空燃比がリッチであ
ろうとリーンであろうと低温燃焼を行うことができる。
しかしながら燃料噴射量が極度に少ないときには空燃比
をかなりリッチにすると失火を生じ、斯くして良好な低
温燃焼が行われなくなる。即ち、燃料噴射量が極度に少
ないときであっても空燃比がリーンであれば燃料粒子周
りに十分な空気が存在するために燃料が活発に燃焼せし
められる。これに対し、空燃比がかなりリッチにされる
と燃料粒子周りに十分な空気が存在しないために燃料粒
子の燃焼はあまり活発に行われない。このとき、燃料噴
射量が極度に少ないと燃焼温および燃焼圧が十分に上昇
せず、斯くして失火を生ずることになる。
That is, as described above, low-temperature combustion can be performed regardless of whether the air-fuel ratio is rich or lean.
However, when the fuel injection amount is extremely small, misfiring occurs if the air-fuel ratio is made considerably rich, so that good low-temperature combustion cannot be performed. That is, even when the fuel injection amount is extremely small, if the air-fuel ratio is lean, the fuel is actively burned because there is sufficient air around the fuel particles. On the other hand, when the air-fuel ratio is made considerably rich, the combustion of the fuel particles is not so active because there is not enough air around the fuel particles. At this time, if the fuel injection amount is extremely small, the combustion temperature and the combustion pressure will not sufficiently increase, and thus misfire will occur.

【0054】図7(A)において要求トルクTQが負の
領域は減速運転時を示しており、このとき燃料噴射量は
極めて少なくなる。従って要求トルクTQが負の領域に
おいて第1の運転領域Zの低負荷側限界Z2(N)が現
われることになる。一方、第1の境界X(N)付近にお
いて低温燃焼が行われているときに空燃比がリッチにさ
れると燃料増量分だけトルクが増大し、従ってZ1
(N)はX(N)に比べて高負荷側となる。
In FIG. 7A, the area where the required torque TQ is negative indicates the time of deceleration operation, and at this time, the fuel injection amount becomes extremely small. Therefore, in the region where the required torque TQ is negative, the low load side limit Z2 (N) of the first operation region Z appears. On the other hand, if the air-fuel ratio is made rich while low-temperature combustion is being performed near the first boundary X (N), the torque increases by the amount of fuel increase, and therefore Z1
(N) is on the higher load side than X (N).

【0055】ところで機関の運転状態が第1の運転領域
I又はZ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。
By the way, when the operating state of the engine is in the first operating region I or Z and low-temperature combustion is being performed, soot is hardly generated, and instead, the unburned hydrocarbon is a precursor of soot or a former soot. It is discharged from the combustion chamber 5 in the form of a state. At this time, the unburned hydrocarbon discharged from the combustion chamber 5 is oxidized well by the catalyst 25 having an oxidizing function.

【0056】触媒25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。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Na、リチウムLi、セシウムCs
のようなアルカリ金属、バリウムBa、カルシウムCa
のようなアルカリ土類、ランタンLa、イットリウムY
のような希土類から選ばれた少くとも一つと、白金Pt
のような貴金属とが担持されている。
[0056] As the catalyst 25 can be used for the oxidation catalyst, three-way catalyst, or the NO x absorbent. The NO x absorbent when the mean air-fuel ratio in the combustion chamber 5 of the lean NO x
And releases NO x when the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 becomes rich. This the NO x absorbent is a carrier such as alumina, on the support such as potassium K, sodium Na, lithium Li, cesium Cs
Alkali metals such as barium Ba, calcium Ca
Alkaline earth, lanthanum La, yttrium Y
At least one selected from rare earths such as
And a noble metal such as

【0057】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。次に図8を参照しつつ空燃比がほぼ理論空
燃比又はリーンのもとで低温燃焼を行うようにした場合
の第1の運転領域Iおよび第2の運転領域IIにおける運
転制御について概略的に説明する。
In addition to the oxidation catalyst, 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. Next, with reference to FIG. 8, the operation control in the first operation region I and the second operation region II when the low-temperature combustion is performed under the condition that the air-fuel ratio is substantially the stoichiometric air-fuel ratio or lean will be schematically described. explain.

【0058】図8は要求トルクTQ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8に示さ
れるように要求トルクTQ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8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。
FIG. 8 shows the opening degree of the throttle valve 20, the opening degree of the EGR control valve 31, the EGR rate, the air-fuel ratio, the injection timing, and the injection amount with respect to the required torque TQ. As shown in FIG. 8, in the first operating region I where the required torque TQ is low, the opening of the throttle valve 20 is gradually increased from almost fully closed to about 2/3 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.

【0059】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、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. 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.

【0060】なお、アイドリング運転時にはスロットル
弁20は全閉近くまで閉弁され、このときEGR制御弁
31も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁2
0を全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室5内の圧
力が低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が
小さくなるとピストン4による圧縮仕事が小さくなるた
めに機関本体1の振動が小さくなる。即ち、アイドリン
グ運転時には機関本体1の振動を抑制するためにスロッ
トル弁20が全閉近くまで閉弁せしめられる。
During the idling operation, the throttle valve 20 is closed 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.

【0061】一方、機関の運転領域が第1の運転領域I
から第2の運転領域IIに変わるとスロットル弁20の開
度が2/3開度程度から全開方向へステップ状に増大せ
しめられる。このとき図8に示す例ではEGR率がほぼ
70パーセントから40パーセント以下までステップ状
に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされ
る。即ち、EGR率が多量のスモークを発生するEGR
率範囲(図5)を飛び越えるので機関の運転領域が第1
の運転領域Iから第2の運転領域IIに変わるときに多量
のスモークが発生することがない。
On the other hand, the operating region of the engine is the first operating region I
From the second operating region II to the second operating region II, the opening of the throttle valve 20 is increased stepwise from about 2/3 opening toward the full opening direction. At this time, in the example shown in FIG. 8, the EGR rate is reduced stepwise from approximately 70% to 40% or less, and the air-fuel ratio is increased stepwise. That is, the EGR rate at which the EGR rate generates a large amount of smoke
The engine operating range is the first because it jumps over the rate range (Fig. 5).
A large amount of smoke does not occur when changing from the operating region I to the second operating region II.

【0062】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8に示されるように噴
射量がステップ状に低減せしめられる。この第2の運転
領域IIではスロットル弁20は一部を除いて全開状態に
保持され、EGR制御弁31の開度は要求トルクTQ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率は要求トルクTQが高くなるほど低くな
り、空燃比は要求トルクTQが高くなるほど小さくな
る。ただし、空燃比は要求トルクTQ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 FIG. 8 from the first operation area I changes to the second operating region II Thus, the injection amount is reduced stepwise. In the second operation region II, the throttle valve 20 is held in a fully open state except for a part, and the opening of the EGR control valve 31 is gradually reduced as the required torque TQ increases. In addition, this operation area II
In this case, the EGR rate decreases as the required torque TQ increases, and the air-fuel ratio decreases as the required torque TQ increases. However, the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio even when the required torque TQ increases. In the second operation region II, the injection start timing θS is set near the compression top dead center TDC.

【0063】図9(A)は要求トルクTQと、アクセル
ペダル50の踏込み量Lと、機関回転数Nとの関係を示
している。なお、図9(A)において各曲線は等トルク
曲線を表しており、TQ=0で示される曲線はトルクが
零であることを示しており、残りの曲線はTQ=a,T
Q=b,TQ=c,TQ=dの順に次第に要求トルクが
高くなる。また、TQ=−f,TQ=−gは要求トルク
が負の場合、即ち減速運転時を示しており、この場合T
Q=−gのほうがTQ=−fよりも要求トルクが小さ
い。図9(A)に示される要求トルクTQは図9(B)
に示されるようにアクセルペダル50の踏込み量Lと機
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。本発明による実施例では図9(B)
に示すマップからアクセルペダル50の踏込み量Lおよ
び機関回転数Nに応じた要求トルクTQがまず初めに算
出され、この要求トルクTQに基づいて目標空燃比等が
算出される。
FIG. 9A shows the relationship among the required torque TQ, the depression amount L of the accelerator pedal 50, and the engine speed N. In FIG. 9A, each curve represents an equal torque curve, the curve indicated by TQ = 0 indicates that the torque is zero, and the remaining curves are TQ = a, TQ
The required torque gradually increases in the order of Q = b, TQ = c, and TQ = d. Further, TQ = -f and TQ = -g indicate the case where the required torque is negative, that is, the time of deceleration operation.
The required torque is smaller when Q = -g than when TQ = -f. The required torque TQ shown in FIG.
As shown in (2), a map is stored in advance in the ROM 42 as a function of the depression amount L of the accelerator pedal 50 and the engine speed N. In the embodiment according to the present invention, FIG.
The required torque TQ corresponding to the depression amount L of the accelerator pedal 50 and the engine speed N is first calculated from the map shown in FIG. 7, and the target air-fuel ratio and the like are calculated based on the required torque TQ.

【0064】ところで低温燃焼しうる第1の運転領域I
の高負荷側限界は圧縮始めにおける燃焼室5内のガス温
やシリンダ内壁面温度等に応じて変化する。即ち、要求
トルクTQが高くなって燃焼による発熱量が増大する
と、燃焼時における燃料およびその周囲のガス温が高く
なり、斯くして低温燃焼を行うことができなくなる。一
方、圧縮始めの燃焼室5内のガス温TGが低くなると燃
焼が開始される直前の燃焼室5内のガス温が低くなるの
で燃焼時における燃料およびその周囲のガス温が低くな
る。従って圧縮始めの燃焼室5内のガス温TGが低くな
れば燃焼による発熱量が増大しても、即ち要求トルクT
Qが高くなっても燃焼時における燃料およびその周囲の
ガス温は高くならず、斯くして低温燃焼が行われること
になる。云い換えると圧縮始めの燃焼室5内のガス温T
Gが低くなればなるほど低温燃焼しうる第1の運転領域
Iが高負荷側に拡大することになる。
By the way, the first operating region I where low temperature combustion is possible
On the high load side varies according to the gas temperature in the combustion chamber 5 at the start of compression, the cylinder wall surface temperature, and the like. That is, when the required torque TQ increases and the amount of heat generated by combustion increases, the temperature of fuel and the surrounding gas during combustion increases, and thus low-temperature combustion cannot be performed. On the other hand, when the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the start of compression decreases, the gas temperature in the combustion chamber 5 immediately before the start of combustion decreases, so that the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion decreases. Therefore, if the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the start of compression becomes lower, even if the amount of heat generated by combustion increases, that is, the required torque T
Even if Q increases, the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion does not increase, and low-temperature combustion is performed. In other words, the gas temperature T in the combustion chamber 5 at the start of compression
As G decreases, the first operating region I in which low-temperature combustion can be performed expands to a higher load side.

【0065】また、シリンダ内壁面温度TWと圧縮始め
の燃焼室5内のガス温TGとの温度差(TW−TG)が
小さいほど圧縮行程中にシリンダ内壁面を介して逃げる
熱量が増大する。従ってこの温度差(TW−TG)が小
さくなるほど圧縮工程中における燃焼室5内のガスの温
度上昇量が少なくなり、斯くして燃焼時における燃料お
よびその周囲のガス温が低くなる。従って温度差(TW
−TG)が小さいほど低温燃焼しうる第1の運転領域I
が高負荷側に拡大することになる。
The smaller the temperature difference (TW-TG) between the cylinder inner wall surface temperature TW and the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the start of compression, the greater the amount of heat that escapes through the cylinder inner wall surface during the compression stroke. Therefore, the smaller the temperature difference (TW-TG), the smaller the temperature rise of the gas in the combustion chamber 5 during the compression process, and thus the lower the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion. Therefore, the temperature difference (TW
-TG) is smaller in the first operating region I where the lower temperature combustion is possible.
Will expand to the high load side.

【0066】一方、吸気通路内、例えばサージタンク1
2内の圧力が低くなるほど燃焼室5内における圧縮圧力
が低くなり、斯くして燃焼時における燃料およびその周
囲のガス温が低くなる。従ってサージタンク12内の圧
力が低くなるほど低温燃焼しうる第1の運転領域Iが高
負荷側に拡大することになる。また、吸入空気中の湿度
が高くなるほど吸入空気中に含まれる水分による吸熱量
が大きくなり、斯くして燃焼時における燃料およびその
周囲のガス温が低くなる。従って吸入空気中の湿度が高
くなるほど低温燃焼しうる第1の運転領域Iが高負荷側
に拡大することになる。
On the other hand, in the intake passage, for example, the surge tank 1
The compression pressure in the combustion chamber 5 decreases as the pressure in the combustion chamber 2 decreases, and thus the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion decreases. Therefore, as the pressure in the surge tank 12 becomes lower, the first operating region I in which low-temperature combustion can be performed expands to the higher load side. Further, as the humidity in the intake air increases, the amount of heat absorbed by the moisture contained in the intake air increases, and thus the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion decreases. Therefore, as the humidity in the intake air increases, the first operating region I in which low-temperature combustion can be performed expands to the high load side.

【0067】本発明による実施例では圧縮始めにおける
燃焼室5内のガス温TGが低くなると図10に示される
ように第1の境界がXo (N)からX(N)に移動せし
められ、温度差(TW−TG)が小さくなると図10に
示されるように第1の境界がXo (N)からX(N)に
移動せしめられる。更に、本発明による実施例ではサー
ジタンク12内の圧力PMが低くなると図10に示され
るように第1の境界がXo (N)からX(N)に移動せ
しめられ、吸入空気中の湿度DFが高くなると図10に
示されるように第1の境界がXo (N)からX(N)に
移動せしめられる。なお、ここでXo (N)は基準とな
る第1の境界を示している。基準となる第1の境界Xo
(N)は機関回転数Nの関数であり、X(N)はこのX
o (N)を用いて次式に基づいて算出される。
In the embodiment according to the present invention, when the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the start of compression becomes low, the first boundary is moved from Xo (N) to X (N) as shown in FIG. When the difference (TW-TG) becomes smaller, the first boundary is moved from Xo (N) to X (N) as shown in FIG. Further, in the embodiment according to the present invention, when the pressure PM in the surge tank 12 decreases, the first boundary is moved from Xo (N) to X (N) as shown in FIG. Becomes higher, the first boundary is moved from Xo (N) to X (N) as shown in FIG. Here, Xo (N) indicates a first boundary serving as a reference. First boundary Xo to be a reference
(N) is a function of the engine speed N, and X (N) is
It is calculated based on the following equation using o (N).

【0068】 X(N)=Xo (N)+C1・K(T)・K(N) K(T)=K(T)1 +K(T)2 +K(T)3 +K
(T)4 ここでC1は定数、K(T)1 は図11(A)に示され
るように圧縮始めにおける燃焼室5内のガス温TGの関
数であり、このK(T)1 の値は圧縮始めにおける燃焼
室5内のガス温TGが低くなるほど大きくなる。また、
K(T)2 は図11(B)に示されるように温度差(T
W−TG)の関数であり、このK(T) 2 の値は温度差
(TW−TG)が小さくなるほど大きくなる。また、K
(T)3は図11(C)に示されるようにサージタンク
12内の圧力PMの関数であり、このK(T)3 の値は
サージタンク12内の圧力PMが低くなるほど大きくな
る。また、K(T)4 は図11(D)に示されるように
湿度DFの関数であり、このK(T)4 の値は湿度DF
が高くなるほど大きくなる。なお、図11(A)から図
11(D)においてT1 は基準温度、T2 は基準温度
差、PM3 は基準圧力、DF4 は基準湿度であり、TG
=T1 、(TW−TG)=T2 、PM=PM3かつDF
=DF4 のときに第1の境界が図10のXo (N)とな
る。
X (N) = Xo (N) + C1 · K (T) · K (N) K (T) = K (T)1+ K (T)Two+ K (T)Three+ K
(T)Four Where C1 is a constant, K (T)1Is shown in FIG.
The relationship between the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the beginning of compression
K (T)1Is the value at the beginning of compression
The temperature increases as the gas temperature TG in the chamber 5 decreases. Also,
K (T)TwoIs the temperature difference (T) as shown in FIG.
W-TG), and this K (T) TwoIs the temperature difference
It becomes larger as (TW-TG) becomes smaller. Also, K
(T)ThreeIs a surge tank as shown in FIG.
12, which is a function of the pressure PM, this K (T)ThreeThe value of
The lower the pressure PM in the surge tank 12, the greater
You. Also, K (T)FourIs as shown in FIG.
It is a function of the humidity DF, and this K (T)FourIs the humidity DF
The higher the value, the larger. It should be noted that FIG.
T at 11 (D)1Is the reference temperature, TTwoIs the reference temperature
Difference, PMThreeIs the reference pressure, DFFourIs the reference humidity and TG
= T1, (TW−TG) = TTwo, PM = PMThreeAnd DF
= DFFourIn this case, the first boundary is Xo (N) in FIG.
You.

【0069】一方、K(N)は図11(E)に示される
ように機関回転数Nの関数であり、K(N)の値は機関
回転数Nが高くなるほど小さくなる。即ち、圧縮始めに
おける燃焼室5内のガス温TGが基準温度T1 よりも低
くなると圧縮始めにおける燃焼室5内のガス温TGが低
くなるほど第1の境界X(N)はXo (N)に対して高
負荷側に移動し、温度差(TW−TG)が基準温度差T
2 よりも低くなると温度差(TW−TG)が小さくなる
ほど第1の境界X(N)はXo (N)に対して高負荷側
に移動する。また、サージタンク12内の圧力PMが基
準圧力PM3 よりも低くなるとサージタンク12内の圧
力PMが低くなるほど第1の境界X(N)はXo (N)
に対して高負荷側に移動し、湿度DFが基準湿度DF4
よりも大きくなると湿度DFが高くなるほど第1の境界
X(N)はXo (N)に対して高負荷側に移動する。ま
た、Xo (N)に対するX(N)の移動量は機関回転数
Nが高くなるほど少なくなる。
On the other hand, K (N) is a function of the engine speed N as shown in FIG. 11E, and the value of K (N) decreases as the engine speed N increases. That is, when the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the start of compression becomes lower than the reference temperature T 1, the first boundary X (N) becomes Xo (N) as the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the start of compression becomes lower. To the high load side, and the temperature difference (TW-TG) becomes equal to the reference temperature difference T.
If it is lower than 2, the first boundary X (N) moves to a higher load side with respect to Xo (N) as the temperature difference (TW-TG) becomes smaller. Further, as the pressure PM in the surge tank 12 is pressure PM of comprising a surge tank 12 lower than the reference pressure PM 3 becomes lower first boundary X (N) is Xo (N)
To the high load side, and the humidity DF becomes the reference humidity DF 4
As the humidity DF increases, the first boundary X (N) moves toward a higher load with respect to Xo (N). Further, the moving amount of X (N) with respect to Xo (N) decreases as the engine speed N increases.

【0070】図12(A)は第1の境界が基準となる第
1の境界Xo (N)であるときの第1の運転領域Iにお
ける空燃比A/Fを示している。図12(A)におい
て、A/F=15,A/F=16,A/F=17,A/
F=18で示される各曲線は夫々空燃比が15,16,
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12(A)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. 12A shows the air-fuel ratio A / F in the first operating region I when the first boundary is the first boundary Xo (N) as a reference. In FIG. 12A, A / F = 15, A / F = 16, A / F = 17, A / F
Each curve shown by F = 18 has an air-fuel ratio of 15, 16,
17 and 18, and the air-fuel ratio between the curves is determined by proportional distribution. As shown in FIG. 12A, the air-fuel ratio is lean in the first operating region I, and the air-fuel ratio A / F is leaner in the first operating region I as the required load L decreases. .

【0071】即ち、要求負荷Lが低くなるほど燃焼によ
る発熱量が少なくなる。従って要求負荷Lが低くなるほ
どEGR率を低下させても低温燃焼を行うことができ
る。EGR率を低下させると空燃比は大きくなり、従っ
て図12(A)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. As the EGR rate is reduced, the air-fuel ratio increases. Therefore, as shown in FIG. 12A, 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.

【0072】図12(B)は第1の境界が図10に示さ
れるX(N)のときの第1の運転領域Iにおける空燃比
A/Fを示している。図12(A)および(B)を比較
するとわかるように第1の境界X(N)がXo (N)に
対して高負荷側に移動するとそれに追従して各空燃比を
示すA/F=15,A/F=16,A/F=17,A/
F=18の曲線も高負荷側に移動する。従って第1の境
界X(N)がXo (N)に対して高負荷側に移動すると
同一要求負荷Lおよび同一機関回転数Nにおける空燃比
A/Fが大きくなることがわかる。即ち、第1の運転領
域Iが高負荷側に拡大せしめられると煤およびNOx
ほとんど発生しない運転領域が拡大されるばかりでな
く、燃料消費率が向上せしめられることになる。
FIG. 12B shows the air-fuel ratio A / F in the first operating region I when the first boundary is X (N) shown in FIG. As can be seen by comparing FIGS. 12 (A) and 12 (B), when the first boundary X (N) moves toward the high load side with respect to Xo (N), A / F = 15, A / F = 16, A / F = 17, A / F
The curve of F = 18 also moves to the high load side. Therefore, it can be seen that when the first boundary X (N) moves toward the higher load side with respect to Xo (N), the air-fuel ratio A / F at the same required load L and the same engine speed N increases. That is, when the first operation region I is expanded toward the high load side, not only is the operation region where soot and NO x are hardly generated generated, but also the fuel consumption rate is improved.

【0073】本発明による実施例では第1の境界X
(N)が種々に変化したときの第1の運転領域Iにおけ
る目標空燃比、即ち種々のK(T)の値に対する第1の
運転領域Iにおける目標空燃比が図13(A)から図1
3(D)に示されるように要求トルクTQ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。即ち、図13(A)はK(T)の値がK
T1のときの目標空燃比AFKT1を示しており、図1
3(B)はK(T)の値がKT2のときの目標空燃比A
FKT2を示しており、図13(C)はK(T)の値が
KT3のときの目標空燃比AFKT3を示しており、図
13(D)はK(T)の値がKT4のときの目標空燃比
AFKT4を示している。
In the embodiment according to the present invention, the first boundary X
The target air-fuel ratio in the first operating region I when (N) changes variously, that is, the target air-fuel ratio in the first operating region I for various values of K (T) is shown in FIG.
As shown in FIG. 3 (D), it is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required torque TQ and the engine speed N. That is, FIG. 13A shows that the value of K (T) is K
FIG. 1 shows the target air-fuel ratio AFKT1 at the time of T1, and FIG.
3 (B) is the target air-fuel ratio A when the value of K (T) is KT2.
FIG. 13C shows the target air-fuel ratio AFKT3 when the value of K (T) is KT3, and FIG. 13D shows the target air-fuel ratio when the value of K (T) is KT4. An air-fuel ratio AFKT4 is shown.

【0074】一方、空燃比を目標空燃比とするのに必要
なスロットル弁20の目標開度が図14(A)から図1
4(D)に示されるように要求トルクTQ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、また空燃比を目標空燃比とするのに必要
なEGR制御弁31の目標開度が図15(A)から図1
5(D)に示されるように要求トルクTQ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。
On the other hand, the target opening degree of the throttle valve 20 necessary for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio is shown in FIG.
As shown in FIG. 4 (D), the EGR control valve 31 is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required torque TQ and the engine speed N, and is necessary for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio. The target opening degree of FIG.
As shown in FIG. 5 (D), a map is stored in advance in the ROM 42 as a function of the required torque TQ and the engine speed N.

【0075】即ち、図14(A)は空燃比が15のとき
のスロットル弁20の目標開度ST15を示しており、
図15(A)は空燃比が15のときのEGR制御弁31
の目標開度SE15を示している。また、図14(B)
は空燃比が16のときのスロットル弁20の目標開度S
T16を示しており、図15(B)は空燃比が16のと
きのEGR制御弁31の目標開度SE16を示してい
る。
That is, FIG. 14A shows the target opening ST15 of the throttle valve 20 when the air-fuel ratio is 15;
FIG. 15A shows the EGR control valve 31 when the air-fuel ratio is 15.
Shows the target opening degree SE15. FIG. 14B
Is the target opening S of the throttle valve 20 when the air-fuel ratio is 16.
FIG. 15B shows the target opening SE16 of the EGR control valve 31 when the air-fuel ratio is 16.

【0076】また、図14(C)は空燃比が17のとき
のスロットル弁20の目標開度ST17を示しており、
図15(B)は空燃比が17のときのEGR制御弁31
の目標開度SE17を示している。また、図14(D)
は空燃比が18のときのスロットル弁20の目標開度S
T18を示しており、図15(B)は空燃比が18のと
きのEGR制御弁31の目標開度SE18を示してい
る。
FIG. 14C shows the target opening ST17 of the throttle valve 20 when the air-fuel ratio is 17.
FIG. 15B shows the EGR control valve 31 when the air-fuel ratio is 17.
Shows the target opening degree SE17. FIG. 14 (D)
Is the target opening S of the throttle valve 20 when the air-fuel ratio is 18.
FIG. 15 (B) shows the target opening degree SE18 of the EGR control valve 31 when the air-fuel ratio is 18.

【0077】図16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16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17(A)に示されるように要求
トルクTQ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17(B)に示されるように要求トルクTQお
よび機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM
42内に記憶されている。
FIG. 16 shows the target air-fuel ratio when the second combustion, that is, the normal combustion by the conventional combustion method is performed. In FIG. 16, 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
The target opening ST of 0 is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required torque TQ and the engine speed N as shown in FIG. 17A, and the air-fuel ratio is set as the target air-fuel ratio. 17B, the target opening SE of the EGR control valve 31 required for this is stored in a ROM in advance in the form of a map as a function of the required torque TQ and the engine speed N.
42.

【0078】一方、空燃比がかなりリッチであるときに
低温燃焼しうる第1の運転領域Zも圧縮始めにおける燃
焼室5内のガス温TG、シリンダ内壁面温度TWとガス
温TGとの温度差(TW−TG)、サージタンク12内
の圧力PMおよび吸入空気中の湿度DFにより変化す
る。この場合、この第1の運転領域Zも前述した第1の
運転領域Iと同様に燃焼時における燃料およびその周囲
のガス温度が低くなるほど高負荷側に移動せしめられ
る。
On the other hand, in the first operating region Z where low-temperature combustion can be performed when the air-fuel ratio is considerably rich, the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the start of compression and the temperature difference between the cylinder inner wall surface temperature TW and the gas temperature TG are also determined. (TW-TG), and changes depending on the pressure PM in the surge tank 12 and the humidity DF in the intake air. In this case, as in the first operation region I, the first operation region Z is also moved to a higher load side as the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion becomes lower.

【0079】即ち、図18においてZo を基準となる第
1の運転領域とし、Z1o (N)を基準となる高負荷側
限界とし、Z2o (N)を基準となる低負荷側限界とす
るとこれら基準のときに比べて燃焼時における燃料およ
びその周囲のガス温度が低くなるときには高負荷側限界
Z1(N)および低負荷側限界Z2(N)が共に高負荷
側に移動せしめられ、従って第1の運転領域Zも高負荷
側に移動せしめられる。
That is, in FIG. 18, when Zo is a first operation region as a reference, Z1o (N) is a high load limit as a reference, and Z2o (N) is a low load limit as a reference, these reference values are satisfied. When the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion is lower than in the case of (1), both the high load side limit Z1 (N) and the low load side limit Z2 (N) are moved to the high load side. The operation area Z is also moved to the high load side.

【0080】このときの高負荷側限界Z1 (N)および
低負荷側限界Z2(N)も図11に示される各値K
(T)1 ,K(T)2 ,K(T)3 ,K(T)4 ,K
(N)を用いて次式から算出される。 Z1(N)=Z1o (N)+C2・K(T)・K(N) Z2(N)=Z2o (N)+C3・K(T)・K(N) K(T)=K(T)1 +K(T)2 +K(T)3 +K
(T)4 ここでC2,C3は定数である。
At this time, the high load side limit Z 1 (N) and the low load side limit Z 2 (N) are also the respective values K shown in FIG.
(T) 1 , K (T) 2 , K (T) 3 , K (T) 4 , K
It is calculated from the following equation using (N). Z1 (N) = Z1o (N) + C2 · K (T) · K (N) Z2 (N) = Z2o (N) + C3 · K (T) · K (N) K (T) = K (T) 1 + K (T) 2 + K (T) 3 + K
(T) 4 where C2 and C3 are constants.

【0081】従って、圧縮始めにおける燃焼室5内のガ
ス温TGが基準温度T1 (図11)よりも低くなると圧
縮始めにおける燃焼室5内のガス温TGが低くなるほど
Z1(N)およびZ2(N)は夫々Z1o (N)および
Z2o (N)に対して高負荷側に移動し、温度差(TW
−TG)が基準温度差T2 (図11)よりも低くなると
温度差(TW−TG)が小さくなるほどZ1(N)およ
びZ2(N)は夫々Z1o (N)およびZ2o (N)に
対して高負荷側に移動する。また、サージタンク12内
の圧力PMが基準圧力PM3 (図11)よりも低くなる
とサージタンク12内の圧力PMが低くなるほどZ1
(N)およびZ2(N)は夫々Z1o (N)およびZ2
o (N)に対して高負荷側に移動し、湿度DFが基準湿
度DF4 (図11)よりも大きくなると湿度DFが高く
なるほどZ1(N)およびZ2(N)は夫々Z1o
(N)およびZ2o (N)に対して高負荷側に移動す
る。
Therefore, when the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the start of compression becomes lower than the reference temperature T 1 (FIG. 11), the lower the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the start of compression becomes, the lower Z1 (N) and Z2 ( N) moves to the higher load side with respect to Z1o (N) and Z2o (N), respectively, and the temperature difference (TW
−TG) becomes lower than the reference temperature difference T 2 (FIG. 11), the smaller the temperature difference (TW−TG), the more Z1 (N) and Z2 (N) are compared to Z1o (N) and Z2o (N), respectively. Move to high load side. When the pressure PM in the surge tank 12 becomes lower than the reference pressure PM 3 (FIG. 11), the lower the pressure PM in the surge tank 12 becomes, the lower the pressure PM becomes.
(N) and Z2 (N) are Z1o (N) and Z2, respectively.
When the humidity DF is higher than the reference humidity DF 4 (FIG. 11), the higher the humidity DF, the more Z1 (N) and Z2 (N) become Z1o.
(N) and move to the high load side with respect to Z2o (N).

【0082】前述したように触媒25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
が、以下触媒25としてNOx 吸収剤を用いた場合につ
いて説明する。機関吸気通路、燃焼室5およびNOx
収剤25上流の排気通路内に供給された空気および燃料
(炭化水素)の比をNOx 吸収剤25への流入排気ガス
の空燃比と称するとこのNOx 吸収剤25は流入排気ガ
スの空燃比がリーンのときにはNOx を吸収し、流入排
気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸収し
たNOx を放出するNOx の吸放出作用を行う。
As described above, an oxidation catalyst, a three-way catalyst, or a NO x absorbent can be used as the catalyst 25. Hereinafter, a case where the NO x absorbent is used as the catalyst 25 will be described. Engine intake passage, NO of Toko called air-fuel ratio of exhaust gas flowing the ratio of the combustion chamber 5 and the NO x absorbent 25 upstream of the exhaust passage supplying air and fuel into the (hydrocarbon) to the NO x absorbent 25 x absorbent 25 absorbs the NO x when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, perform absorption and release action of the NO x that releases NO x the air-fuel ratio is absorbed and becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich of the inflowing exhaust gas .

【0083】このNOx 吸収剤25を機関排気通路内に
配置すればNOx 吸収剤25は実際にNOx の吸放出作
用を行うがこの吸放出作用の詳細なメカニズムについて
は明らかでない部分もある。しかしながらこの吸放出作
用は図19に示すようなメカニズムで行われているもの
と考えられる。次にこのメカニズムについて担体上に白
金PtおよびバリウムBaを担持させた場合を例にとっ
て説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土
類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
If this NO x absorbent 25 is disposed in the exhaust passage of the engine, the NO x absorbent 25 actually performs the absorption and release of NO x , but the detailed mechanism of this absorption and release is not clear in some parts. . However, it is considered that this absorption / release action is performed by a mechanism as shown in FIG. Next, this mechanism will be described by taking as an example a case where platinum Pt and barium Ba are supported on a carrier, but the same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths and rare earths.

【0084】図1に示される圧縮着火式内燃機関では通
常燃焼室5における空燃比がリーンの状態で燃焼が行わ
れる。このように空燃比がリーンの状態で燃焼が行われ
ている場合には排気ガス中の酸素濃度は高く、このとき
には図19(A)に示されるようにこれら酸素O2 がO
2 - 又はO2-の形で白金Ptの表面に付着する。一方、
流入排気ガス中のNOは白金Ptの表面上でO2 - 又は
2-と反応し、NO2となる(2NO+O2 →2N
2 )。次いで生成されたNO2 の一部は白金Pt上で
酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムBaO
と結合しながら図19(A)に示されるように硝酸イオ
ンNO3 - の形で吸収剤内に拡散する。このようにして
NOx がNOx 吸収剤25内に吸収される。流入排気ガ
ス中の酸素濃度が高い限り白金Ptの表面でNO2 が生
成され、吸収剤のNOx 吸収能力が飽和しない限りNO
2 が吸収剤内に吸収されて硝酸イオンNO3 - が生成さ
れる。
In the compression ignition type internal combustion engine shown in FIG. 1, combustion is performed with the air-fuel ratio in the normal combustion chamber 5 being lean. Thus the oxygen concentration in the exhaust gas when the air-fuel ratio is performed is combusted in a lean state is high, these oxygen O 2 as is shown in FIG. 19 (A) at this time O
2 - or O 2- shape is deposited on the surface of the platinum Pt. on the other hand,
NO in the inflowing exhaust gas reacts with O 2 or O 2− on the surface of the platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2N).
O 2 ). Next, a part of the generated NO 2 is absorbed in the absorbent while being oxidized on the platinum Pt, and the barium oxide BaO
As shown in FIG. 19 (A), it diffuses into the absorbent in the form of nitrate ion NO 3 while being combined. In this way, NO x is absorbed in the NO x absorbent 25. NO 2 is produced on the surface of the platinum Pt so long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high, NO unless absorption of NO x capacity of the absorbent is not saturated
2 is absorbed in the absorbent and nitrate ions NO 3 - are produced.

【0085】一方、流入排気ガスの空燃比がリッチにさ
れると流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、その結果白
金Ptの表面でのNO2 の生成量が低下する。NO2
生成量が低下すると反応が逆方向(NO3 - →NO2
に進み、斯くして吸収剤内の硝酸イオンNO3 - がNO
2 の形で吸収剤から放出される。このときNOx 吸収剤
25から放出されたNOx は図19(B)に示されるよ
うに流入排気ガス中に含まれる多量の未燃HC,COと
反応して還元せしめられる。このようにして白金Ptの
表面上にNO2 が存在しなくなると吸収剤から次から次
へとNO2 が放出される。従って流入排気ガスの空燃比
がリッチにされると短時間のうちにNO x 吸収剤25か
らNOx が放出され、しかもこの放出されたNOx が還
元されるために大気中にNOx が排出されることはな
い。
On the other hand, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich.
The concentration of oxygen in the incoming exhaust gas decreases,
NO on the surface of gold PtTwoIs reduced. NOTwoof
When the amount of production decreases, the reaction reverses (NOThree -→ NOTwo)
And thus nitrate ion NO in the absorbentThree -Is NO
TwoReleased from the absorbent in the form of NO at this timexAbsorbent
NO released from 25xIs shown in FIG. 19 (B).
A large amount of unburned HC and CO contained in the inflow exhaust gas
It is reduced by reaction. In this way, platinum Pt
NO on surfaceTwoWhen no longer exists, the next
NOTwoIs released. Therefore, the air-fuel ratio of the incoming exhaust gas
Is enriched in a short time, NO xAbsorbent 25?
NOxIs released, and the released NOxIs returned
NO in the atmosphere to be removedxWill not be released
No.

【0086】なお、この場合、流入排気ガスの空燃比を
理論空燃比にしてもNOx 吸収剤25からNOx が放出
される。しかしながら流入排気ガスの空燃比を理論空燃
比にした場合にはNOx 吸収剤25からNOx が徐々に
しか放出されないためにNO x 吸収剤25に吸収されて
いる全NOx を放出させるには若干長い時間を要する。
In this case, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is
NO even at stoichiometric air-fuel ratioxNO from absorbent 25xIs released
Is done. However, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is
NO if ratioxNO from absorbent 25xGradually
NO because only xAbsorbed by the absorbent 25
All NOxIt takes a slightly longer time to release.

【0087】ところでNOx 吸収剤25のNOx 吸収能
力には限度があり、NOx 吸収剤25のNOx 吸収能力
が飽和する前にNOx 吸収剤25からNOx を放出させ
る必要がある。そのためにはNOx 吸収剤25に吸収さ
れているNOx 量を推定する必要がある。そこで本発明
による実施例では第1の燃焼が行われているときの単位
時間当りのNOx 吸収量Aを要求トルクTQおよび機関
回転数Nの関数として図20(A)に示すようなマップ
の形で予め求めておき、第2の燃焼が行われているとき
の単位時間当りのNOx 吸収量Bを要求トルクTQおよ
び機関回転数Nの関数として図20(B)に示すような
マップの形で予め求めておき、これら単位時間当りのN
x 吸収量A,Bを積算することによってNOx 吸収剤
25に吸収されているNOx 量ΣNOXを推定するよう
にしている。
[0087] Incidentally there is a limit to the absorption of NO x capacity of the NO x absorbent 25, absorption of NO x capacity of the NO x absorbent 25 needs to release the NO x from the NO x absorbent 25 before saturation. For this purpose it is necessary to estimate the amount of NO x is absorbed in the NO x absorbent 25. Therefore, in this embodiment of the present invention of a map as shown in FIG. 20 (A) as a function of the NO x absorption amount A of the required torque TQ and engine speed N per unit time when it is performed first combustion is previously obtained in the form, 20 of a map as shown in (B) as a function of per unit time of the NO x absorption amount B of the required torque TQ and engine speed N when the second combustion is being performed In advance, the N per unit time
O x absorption amount A, so that to estimate the amount of NO x ΣNOX being absorbed in the NO x absorbent 25 by integrating the B.

【0088】本発明による実施例ではこのNOx 吸収量
ΣNOXが予め定められた許容最大値を越えたときにN
x 吸収剤25からNOx を放出させるようにしてい
る。次にこのことについて図21を参照しつつ説明す
る。図21を参照すると本発明による実施例では二つの
許容最大値、即ち許容最大値MAX1と許容最大値MA
X2とが設定されている。許容最大値MAX1はNOx
吸収剤25が吸収しうる最大NOx 吸収量の30パーセ
ント程度とされており、許容最大値MAX2はNOx
収剤25が吸収しうる最大吸収量の80パーセント程度
とされている。第1の燃焼が行われているときにNOx
吸収量ΣNOXが許容最大値MAX1を越えたときには
NOx 吸収剤25からNOx を放出すべく空燃比がリッ
チとされ、第2の燃焼が行われているときにNOx 吸収
量ΣNOXが許容最大値MAX1を越えたときには第2
の燃焼から第1の燃焼に切換えられたとき、例えば減速
運転時にNOx 吸収剤25からNOx を放出すべく空燃
比がリッチとされ、第2の燃焼が行われているときにN
x 吸収量ΣNOXが許容最大値MAX2を越えたとき
にはNOx 吸収剤25からNOx を放出すべく膨張行程
の後半又は排気行程中に追加の燃料が噴射される。
[0088] In the embodiment according to the present invention N when exceeding the allowable maximum value that this absorption of NO x amount ΣNOX reaches a predetermined
NO x is released from the O x absorbent 25. Next, this will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 21, in the embodiment according to the present invention, there are two allowable maximum values, namely, an allowable maximum value MAX1 and an allowable maximum value MA.
X2 is set. The maximum allowable value MAX1 is NO x
The maximum absorption amount MAX2 is about 30% of the maximum NO x absorption amount that the absorbent 25 can absorb, and the allowable maximum value MAX2 is about 80% of the maximum absorption amount that the NO x absorbent 25 can absorb. NO x during the first combustion
NO fuel ratio in order to release the NO x from x absorbent 25 is made rich, NO x absorption amount ΣNOX permissible maximum when the second combustion is being performed when the absorption amount ΣNOX has exceeded the allowable maximum value MAX1 When the value exceeds MAX1, the second
When switched from the combustion to the first combustion, the air-fuel ratio is made rich so as to release the NO x from the NO x absorbent 25 for example during deceleration operation, N when the second combustion is being performed
O x absorption amount ΣNOX additional fuel late or during the exhaust stroke of the expansion stroke so as to release the NO x from the NO x absorbent 25 when exceeding the maximum allowable value MAX2 is injected.

【0089】即ち、図21において期間Xは要求トルク
TQが第1の境界X(N)よりも低く、第1の燃焼が行
われている場合を示しており、このとき空燃比は理論空
燃比よりもわずかばかりリーンなリーン空燃比となって
いる。第1の燃焼が行われているときにはNOx の発生
量が極めて少く、従ってこのときには図21に示される
ようにNOx 吸収量ΣNOXは極めてゆっくりと上昇す
る。第1の燃焼が行われているときにNOx 吸収量ΣN
OXが許容最大値MAX1を越えると空燃比A/Fは一
時的にリッチとされ、それによってNOx 吸収剤25か
らNOx が放出される。このときNOx 吸収量ΣNOX
は零とされる。
That is, in FIG. 21, the period X shows a case where the required torque TQ is lower than the first boundary X (N) and the first combustion is performed, and the air-fuel ratio at this time is the stoichiometric air-fuel ratio. The air-fuel ratio is slightly leaner than that. First when combustion is being performed extremely small generation amount of the NO x is therefore of absorption of NO x amount ΣNOX as is shown in Figure 21 at this time increases very slowly. Absorption of NO x amount ΣN when first combustion is being performed
OX is an air-fuel ratio A / F exceeds the allowable maximum value MAX1 is temporarily rich, whereby NO x from the NO x absorbent 25 is released. At this time, NO x absorption amount ΣNOX
Is set to zero.

【0090】前述したように第1の燃焼が行われている
ときには空燃比がリーンであろうと、理論空燃比であろ
うと、リッチであろうと煤は発生せず、従って第1の燃
焼が行われているときにNOx 吸収剤25からNOx
放出すべく空燃比A/Fがリッチとされてもこのとき煤
が発生することはない。次いで時刻t1 において要求ト
ルクTQが第1の境界X(N)を越えると第1の燃焼か
ら第2の燃焼に切換えられる。図21に示されるように
第2の燃焼が行われているときには空燃比A/Fはかな
りリーンとなる。第2の燃焼が行われているときには第
1の燃焼が行われている場合に比べてNOx の発生量が
多く、従って第2の燃焼が行われているときにはNOx
量ΣNOXは比較的急速に上昇する。
As described above, when the first combustion is being performed, no soot is generated regardless of whether the air-fuel ratio is lean, the stoichiometric air-fuel ratio, or the rich, so that the first combustion is performed. and does not soot generated at this time is also the air-fuel ratio a / F in order to release the nO x from the nO x absorbent 25 is made rich when being. Then the required torque TQ at the time t 1 is switched from the first combustion exceeds the first boundary X (N) to the second combustion. As shown in FIG. 21, when the second combustion is performed, the air-fuel ratio A / F becomes considerably lean. When the second combustion is being performed many generation amount of the NO x as compared with the case where the first combustion is being performed, therefore when the second combustion is being performed NO x
The amount ΣNOX rises relatively quickly.

【0091】第2の燃焼が行われているときに空燃比A
/Fをリッチにすると多量の煤が発生し、従って第2の
燃焼が行われているときに空燃比A/Fをリッチにする
ことはできない。従って図21に示されるように第2の
燃焼が行われているときにNOx 吸収量ΣNOXが許容
最大値MAX1を越えたとしてもNOx 吸収剤25から
NOx を放出すべく空燃比A/Fがリッチとされない。
この場合には要求トルクTQが第2の境界Y(N)より
も低くなって第2の燃焼から第1の燃焼に切換えられた
後にNOx 吸収剤25からNOx を放出すべく空燃比A
/Fが一時的にリッチにされる。
When the second combustion is being performed, the air-fuel ratio A
When / F is made rich, a large amount of soot is generated, and therefore, the air-fuel ratio A / F cannot be made rich during the second combustion. Thus the air-fuel ratio in order to release the NO x from the NO x absorbent 25 even absorption of NO x amount ΣNOX has exceeded the allowable maximum value MAX1 when the second combustion is being performed as shown in FIG. 21 A / F is not made rich.
The required torque TQ in the case where the second boundary Y (N) from so as to release the NO x from the NO x absorbent 25 after being switched from the second combustion is lower in the first combustion also the air-fuel ratio A
/ F is temporarily made rich.

【0092】ところで図21の時刻t2 は減速運転が行
われ、それによって第2の燃焼から第1の燃焼に切換え
られた場合を示している。減速運転が行われると要求ト
ルクTQが負となり、その結果図18からわかるように
第1の運転領域Zの低負荷側限界Z2(N)の位置によ
って空燃比をリッチにしうる場合と、空燃比をリッチに
しえない場合とがある。
By the way, at time t 2 in FIG. 21, a case is shown in which the deceleration operation is performed, whereby the second combustion is switched to the first combustion. When the deceleration operation is performed, the required torque TQ becomes negative. As a result, as shown in FIG. 18, the case where the air-fuel ratio can be made rich by the position of the low load side limit Z2 (N) in the first operation region Z, May not be rich.

【0093】そこで本発明による実施例では空燃比をリ
ッチにすべきときには機関の運転状態が第1の運転領域
Z内にあるか否かを判断し、機関の運転状態が第1の運
転領域Z内にあるときには図21の時刻t2 に示される
ように第2の燃焼から第1の燃焼に切換えられたときに
NOx 吸収剤25からNOx を放出すべく空燃比A/F
が一時的にリッチにされる。
Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the air-fuel ratio is to be made rich, it is determined whether or not the operating state of the engine is in the first operating area Z, and the operating state of the engine is set in the first operating area Z. air-fuel ratio a / F in order to release the NO x from the NO x absorbent 25 when it is switched from the second combustion to the first combustion, as shown at time t 2 in FIG. 21 when located within
Is temporarily enriched.

【0094】次いで図21の時刻t3 において第1の燃
焼から第2の燃焼に切換えられ、暫らくの間第2の燃焼
が継続したとする。このときNOx 吸収量ΣNOXが許
容最大値MAX1を越え、次いで時刻t4 において許容
最大値MAX2を越えたとするとこのときにはNOx
収剤25からNOx を放出すべく膨張行程の後半又は排
気行程中に追加の燃料が噴射され、NOx 吸収剤25に
流入する排気ガスの空燃比がリッチとされる。
[0094] Then the first combustion is switched to the second combustion at the time t 3 in FIG. 21, the second combustion during interim pleasure continues. The time of absorption of NO x amount ΣNOX has exceeded the allowable maximum value MAX1, then in the second half or the exhaust stroke of the expansion stroke so as to release the NO x assuming that exceeds the allowable maximum value MAX2 at time t 4 at this time from the NO x absorbent 25 additional fuel is injected, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x absorbent 25 is made rich.

【0095】膨張行程の後半又は排気行程中に噴射され
る追加の燃料は機関出力の発生には寄与せず、従って追
加の燃料を噴射する機会はできるだけ少くすることが好
ましい。従って第2の燃焼が行われたときにNOx 吸収
量ΣNOXが許容最大値MAX1を越えたときには第2
の燃焼から第1の燃焼に切換えられたときに空燃比A/
Fを一時的にリッチにし、NOx 吸収量ΣNOXが許容
最大値MAX2を越えた特別の場合に限って追加の燃料
を噴射するようにしている。
[0095] The additional fuel injected during the second half of the expansion stroke or during the exhaust stroke does not contribute to the generation of engine power, and therefore it is preferable to inject as little additional fuel as possible. Thus when the absorption of NO x amount ΣNOX has exceeded the allowable maximum value MAX1 when the second combustion is performed second
When the air-fuel ratio A /
Temporarily rich, F, and so as to inject additional fuel only if special where absorption of NO x amount ΣNOX has exceeded the allowable maximum value MAX2.

【0096】図22はNOx 吸収剤25からNOx を放
出すべきときにセットされるNOx放出フラグの処理ル
ーチンを示しており、このルーチンは一定時間毎の割込
みによって実行される。図22を参照するとまず初めに
ステップ100において機関の運転領域が第1の運転領
域Iであることを示すフラグIがセットされているか否
かが判別される。フラグIがセットされているとき、即
ち機関の運転領域が第1の運転領域Iであるときにはス
テップ101に進んで図20(A)に示すマップから単
位時間当りのNOx 吸収量Aが算出される。次いでステ
ップ102ではNOx 吸収量ΣNOXにAが加算され
る。次いでステップ103ではNOx 吸収量ΣNOXが
許容最大値MAX1を越えたか否かが判別される。ΣN
OX>MAX1になるとステップ104に進み、第1の
燃焼が行われているときにNOx を放出すべきことを示
すNOx 放出フラグ1がセットされる。
FIG. 22 shows a routine for processing a NO x release flag which is set when NO x is to be released from the NO x absorbent 25. This routine is executed by interruption every predetermined time. Referring to FIG. 22, first, at step 100, it is determined whether or not a flag I indicating that the operating region of the engine is the first operating region I is set. When the flag I is set, that the operating region of the engine 20 from the map shown in (A) per unit time of absorption of NO x amount A is calculated proceeds to step 101 when a first operating region I You. Then A is added to the absorption of NO x amount ΣNOX step 102. Next, at step 103 NO x absorption amount ΣNOX whether exceeds the allowable maximum value MAX1 is determined. ΣN
Becomes the OX> MAX1 proceeds to step 104, NO x releasing flag 1 indicating that it should release the NO x is set when the first combustion is being performed.

【0097】一方、ステップ100においてフラグIが
リセットされていると判断されたとき、即ち機関の運転
領域が第2の運転領域IIであるときにはステップ106
に進んで図20(B)に示すマップから単位時間当りの
NOx 吸収量Bが算出される。次いでステップ107で
はNOx 吸収量ΣNOXがBに加算される。次いでステ
ップ108ではNOx 吸収量ΣNOXが許容最大値MA
X1を越えたか否かが判別される。ΣNOX>MAX1
になるとステップ109に進み、第1の燃焼が行われて
いるときにNOx を放出すべきことを示すNOx 放出フ
ラグ1がセットされる。
On the other hand, when it is determined in step 100 that the flag I has been reset, that is, when the operation region of the engine is the second operation region II, step 106
Figure 20 NO x absorption amount B per from the map shown in (B) per unit time is calculated willing to. Next, at step 107 NO x absorption amount ΣNOX is added to B. Next, at step 108 NO x absorption amount ΣNOX permissible maximum value MA
It is determined whether or not X1 has been exceeded. ΣNOX> MAX1
Advances to become the step 109, NO x releasing flag 1 indicating that it should release the NO x is set when the first combustion is being performed.

【0098】一方、ステップ110では、NOx 吸収量
ΣNOXが許容最大値MAX2を越えたか否かが判別さ
れる。ΣNOX>MAX2になるとステップ111に進
み、膨張行程の後半又は排気行程中にNOx を放出すべ
きことを示すNOx 放出フラグ2がセットされる。図2
3は低温燃焼領域、即ち第1の運転領域IおよびZを制
御するためのルーチンを示している。
[0098] On the other hand, in step 110, whether absorption of NO x amount ΣNOX has exceeded the allowable maximum value MAX2 is determined. .SIGMA.NOX> becomes the MAX2 proceeds to step 111, it is a set the NO x releasing flag 2 indicating that it should release the second half or NO x in the exhaust stroke of the expansion stroke. FIG.
Reference numeral 3 denotes a routine for controlling the low-temperature combustion region, that is, the first operation regions I and Z.

【0099】図23を参照すると、まず初めにステップ
200において圧縮始めにおける燃焼室5内のガス温T
G、シリンダ内壁面温度TW、サージタンク12内の圧
力PMおよび吸入空気中の湿度DFが算出される。この
実施例では温度センサ62により検出された吸入空気と
EGRガスの混合ガス温が圧縮始めにおける燃焼室5内
のガス温TGとされ、温度センサ60により検出された
機関冷却水温がシリンダ内壁面温度TWとされる。ま
た、サージタンク12内の圧力PMは圧力センサ61に
より検出され、湿度DFは湿度センサ63により検出さ
れる。次いでステップ201では図11(A)から図1
1(D)に示す関係からK(T)1 ,K(T)2 ,K
(T)3 ,K(T)4 が求められ、これらK(T)1
らK(T)4を加算することによってK(T)(=K
(T)1 +K(T)2 +K(T)3 +K(T)4 )が算
出される。
Referring to FIG. 23, first, at step 200, the gas temperature T in the combustion chamber 5 at the start of compression is set.
G, the cylinder inner wall surface temperature TW, the pressure PM in the surge tank 12, and the humidity DF in the intake air are calculated. In this embodiment, the temperature of the mixed gas of the intake air and the EGR gas detected by the temperature sensor 62 is used as the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the start of compression, and the engine cooling water temperature detected by the temperature sensor 60 is the cylinder inner wall surface temperature. TW. The pressure PM in the surge tank 12 is detected by a pressure sensor 61, and the humidity DF is detected by a humidity sensor 63. Next, in step 201, FIG.
From the relationship shown in FIG. 1 (D), K (T) 1 , K (T) 2 , K
(T) 3 and K (T) 4 are obtained. By adding K (T) 4 from K (T) 1 , K (T) (= K
(T) 1 + K (T) 2 + K (T) 3 + K (T) 4 ) is calculated.

【0100】次いでステップ202では機関回転数Nに
基づいて図11(E)に示す関係からK(N)が算出さ
れる。次いでステップ203では予め記憶されている第
1の境界Xo (N)の値を用いて次式に基づき第1の境
界X(N)の値が算出される。 X(N)=Xo (N)+C1・K(T)・K(N) 次いでステップ204では機関回転数Nに応じて変化す
るX(N)とY(N)との差ΔL(N)が算出される。
次いでステップ205ではX(N)からΔL(N)を減
算することによって第2の境界Y(N)の値(=X
(N)−ΔL(N))が算出される。次いでステップ2
06では予め記憶されている高負荷側限界Z1o (N)
の値を用いて次式から高負荷側限界Z1(N)が算出さ
れる。
Next, at step 202, K (N) is calculated from the relationship shown in FIG. Next, at step 203, the value of the first boundary X (N) is calculated based on the following equation using the value of the first boundary Xo (N) stored in advance. X (N) = Xo (N) + C1 · K (T) · K (N) Next, at step 204, the difference ΔL (N) between X (N) and Y (N) that changes according to the engine speed N is calculated. Is calculated.
Next, in step 205, the value of the second boundary Y (N) (= X
(N) −ΔL (N)) is calculated. Then step 2
At 06, the high-load-side limit Z1o (N) stored in advance.
Is used to calculate the high load limit Z1 (N) from the following equation.

【0101】 Z1(N)=Z1o (N)+C2・K(T)・K(N) 次いでステップ207では予め記憶されている低負荷側
限界Z2o (N)の値を用いて次式から低負荷側限界Z
2(N)が算出される。 Z2(N)=Z2o (N)+C3・K(T)・K(N) 次に図24を参照しつつ運転制御について説明する。
Z1 (N) = Z1o (N) + C2 · K (T) · K (N) Next, in step 207, the low load side limit Z2o (N) stored in advance is used to calculate the low load Side limit Z
2 (N) is calculated. Z2 (N) = Z2o (N) + C3 · K (T) · K (N) Next, the operation control will be described with reference to FIG.

【0102】図24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3
01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303に進んで低温燃焼が行われる。即
ち、ステップ303では図14(A)から図14(D)
に示すマップからスロットル弁20の目標開度STが算
出され、スロットル弁20の開度がこの目標開度STと
される。次いでステップ304では図15(A)から図
15(D)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305ではNOx
出フラグ1がセットされているか否かが判別される。N
x 放出フラグ1がセットされていないときにはステッ
プ307に進んで燃料噴射が行われる。このときリーン
空燃比のもとで低温燃焼が行われる。
Referring to FIG. 24, 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. If the flag I is set, that is, if the operating state of the engine is in the first operating region I, step 3
In step 01, it is determined whether the required load L has become larger than the first boundary X1 (N). When L ≦ X1 (N), the routine proceeds to step 303, where low-temperature combustion is performed. That is, in step 303, FIG.
The target opening ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 2, and the opening of the throttle valve 20 is set as the target opening ST. Next, at step 304, the target opening SE of the EGR control valve 31 is calculated from the maps shown in FIGS. 15A to 15D, and the opening of the EGR control valve 31 is set to the target opening SE. Next, at step 305 NO x releasing flag 1 is whether it is set or not. N
When the Ox release flag 1 has not been set, the routine proceeds to step 307, where fuel injection is performed. At this time, low-temperature combustion is performed under a lean air-fuel ratio.

【0103】一方、ステップ305においてNOx 放出
フラグ1がセットされていると判別されたときにはステ
ップ306に進んで機関の運転状態が第1の運転領域Z
であるか否かが判別される。機関の運転状態が第1の運
転領域Zでないときにはステップ307に進み、リーン
空燃比のもとで低温燃焼が行われる。これに対し、機関
の運転状態が第1の運転領域Zであるときにはステップ
308に進み、予め定められた期間空燃比がリッチとさ
れる。この間にNOx 吸収剤25からNOx が放出され
る。次いでNOx 放出フラグ1がリセットされ、ΣNO
Xがクリアされる。
[0103] On the other hand, the operating state of the engine proceeds to step 306 when the the NO x releasing flag 1 in step 305 is determined to have been set first operating region Z
Is determined. If the operating state of the engine is not in the first operating region Z, the routine proceeds to step 307, where low-temperature combustion is performed under a lean air-fuel ratio. On the other hand, when the operating state of the engine is in the first operating region Z, the routine proceeds to step 308, where the air-fuel ratio is made rich for a predetermined period. NO x is released from the NO x absorbent 25 during this time. Next, the NO x release flag 1 is reset, and ΣNO
X is cleared.

【0104】一方、ステップ301においてL>X
(N)になったと判別されたときにはステップ302に
進んでフラグIがリセットされ、次いでステップ311
に進んで第2の燃焼が行われる。即ち、ステップ311
では図17(A)に示すマップからスロットル弁20の
目標開度STが算出され、スロットル弁20の開度がこ
の目標開度STとされる。次いでステップ312では図
17(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313ではNOx
出フラグ2がセットされているか否かが判別される。N
x 放出フラグ2がセットされていないときにはステッ
プ314に進んで図16に示される空燃比となるように
燃料噴射が行われる。このときリーン空燃比のもとで第
2の燃焼が行われる。
On the other hand, in step 301, L> X
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 302, where the flag I is reset.
And the second combustion is performed. That is, step 311
In FIG. 17A, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 17A, and the opening of the throttle valve 20 is set to the target opening ST. Next, at step 312, the target opening SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. 17B, and the opening of the EGR control valve 31 is set as the target opening SE. Then whether the NO x releasing flag 2 in step 313 is set or not. N
When the Ox release flag 2 is not set, the routine proceeds to step 314, where fuel injection is performed so as to achieve the air-fuel ratio shown in FIG. At this time, the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio.

【0105】一方、ステップ313においてNOx 放出
フラグ2がセットされていると判別されたときにはステ
ップ315に進んで予め定められた期間、膨張行程後半
又は排気行程中に追加の燃料が噴射される。このときN
x 吸収剤25に流入する排気ガスの空燃比がリッチと
なり、この間にNOx 吸収剤25からNOx が放出され
る。次いでNOx 放出フラグ1および2がリセットさ
れ、ΣNOXがクリアされる。
[0105] On the other hand, predetermined period proceeds to step 315 when it is judged to have been set the NO x releasing flag 2 in step 313, additional fuel is injected during the latter half of the expansion stroke or exhaust stroke. Then N
Air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the O x absorbent 25 becomes rich, NO x is released from the NO x absorbent 25 during this time. Then the NO x releasing flag 1 and 2 are reset, .SIGMA.NOX is cleared.

【0106】[0106]

【発明の効果】空燃比に応じ低温燃焼しうる領域を変え
ることによって空燃比に応じた安定した低温燃焼を確保
することができる。
The stable low-temperature combustion according to the air-fuel ratio can be ensured by changing the region where low-temperature combustion is possible according to the 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,Zおよび第2の運転領域II
を示す図である。
FIG. 7 shows a first operation region I, Z and a second operation region II.
FIG.

【図8】スロットル弁の開度等を示す図である。FIG. 8 is a view showing an opening degree of a throttle valve and the like.

【図9】要求トルクを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a required torque.

【図10】第1の境界Z(N)を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a first boundary Z (N).

【図11】K(T)1 からK(T)4 およびK(N)を
示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing K (T) 1 to K (T) 4 and K (N).

【図12】第1の運転領域Iにおける目標空燃比を示す
図である。
FIG. 12 is a diagram showing a target air-fuel ratio in a first operation region I.

【図13】目標空燃比のマップを示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a map of a target air-fuel ratio.

【図14】スロットル弁の目標開度のマップを示す図で
ある。
FIG. 14 is a view showing a map of a target opening of a throttle valve.

【図15】EGR制御弁の目標開度のマップを示す図で
ある。
FIG. 15 is a view showing a map of a target opening of the EGR control valve.

【図16】第2の燃焼における空燃比を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing an air-fuel ratio in the second combustion.

【図17】スロットル弁等の目標開度を示す図である。FIG. 17 is a view showing a target opening degree of a throttle valve and the like.

【図18】第1の運転領域Zを示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a first operation region Z.

【図19】NOx の放出作用を説明するための図であ
る。
FIG. 19 is a view for explaining the NO x releasing action.

【図20】単位時間当りのNOx 吸収量のマップを示す
図である。
FIG. 20 is a diagram showing a map of the NO x absorption amount per unit time.

【図21】NOx 放出制御を説明するための図である。FIG. 21 is a diagram for explaining NO x release control.

【図22】NOx 放出フラグを処理するためのフローチ
ャートである。
FIG. 22 is a flowchart for processing a NO x release flag.

【図23】低温燃焼領域を制御するためのフローチャー
トである。
FIG. 23 is a flowchart for controlling a low-temperature combustion region.

【図24】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
FIG. 24 is a flowchart for controlling the operation of the engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6…燃料噴射弁 20…スロットル弁 31…EGR制御弁 6. Fuel injection valve 20 Throttle valve 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 21/08 F02D 21/08 L 41/14 310 41/14 310C (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 吉▲崎▼ 康二 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 村田 宏樹 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (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 AA05 AA06 BA02 BA04 BA05 BA06 CA07 CA08 ED08 GA01 GA04 GA05 GA06 GA10 GA15 GA21 3G091 AA10 AA11 AA13 AA18 AA28 AB02 AB03 AB05 BA01 BA14 CB02 CB03 CB07 EA01 EA02 EA07 EA08 EA09 EA34 FA07 FA13 FA14 FB09 GB12W GB13W GB14W GB15W GB16W GB20X HB05 3G092 AA02 AA06 AA09 AA17 AA18 AB03 BA01 BA03 BA04 BB01 BB06 BB08 DB03 DC01 DE03S EA05 EA06 EA07 FA17 FA18 GA05 GA06 GA17 GA18 HA01X HA04X HA06X HA15X HB01X HB02X HB03X HD07X HE01X HE03X HE06X HE08X 3G301 HA02 HA04 HA11 HA13 HA18 JA24 JA25 KA08 KA09 KA24 KA25 LA01 LB04 LB11 LB13 MA01 MA11 MA18 NC04 PA01A PA10A PA11A PA17A PB03A PB05A PB08A PD15A PE01A PE03A PE06A ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02D 21/08 F02D 21/08 L 41/14 310 41/14 310C (72) Inventor Takekazu Ito Aichi 1 Toyota Town, Toyota City Inside Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Yoshi ▲ saki Koji 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Hiroki Murata 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Address Toyota Motor Corporation (72) Inventor Tsukasa Abe 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F Term (Reference) 3G062 AA01 AA05 AA06 BA02 BA04 BA05 BA06 CA07 CA08 ED08 GA01 GA04 GA05 GA06 GA10 GA15 GA21 3G091 AA10 AA11 AA13 AA18 AA28 AB02 AB03 AB05 BA01 BA14 CB02 CB03 CB07 EA01 EA02 EA07 EA08 EA09 EA34 FA07 FA13 FA14 FB09 GB12W GB13W GB14W GB15W GB16W GB20X HB05 3G092 AA02 AA06 AA09 AA17 AA18 AB03 BA01 BA03 BA04 BB01 BB06 BB08 DB03 DC01 DE03S EA05 EA06 EA07 FA17 FA18 GA05 GA06 GA17 GA18 HA01X HA04X HA06X HA15X HB03HE03 HEB03XB033 KA09 KA24 KA25 LA01 LB04 LB11 LB13 MA01 MA11 MA18 NC04 PA01A PA10A PA11A PA17A PB03A PB05A PB08A PD15A PE01A PE03A PE06A

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼室内の不活性ガス量を増大していく
と煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内
の不活性ガス量を更に増大していくと燃焼室内における
燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の生成温度よ
りも低くなって煤がほとんど発生しなくなる内燃機関に
おいて、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも
燃焼室内の不活性ガス量が多く煤がほとんど発生しない
第1の燃焼と、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量
よりも燃焼室内の不活性ガス量が少ない第2の燃焼とを
選択的に切換える切換手段を具備し、機関の運転領域が
第1の燃焼を行いうる低負荷側の第1の運転領域と第2
の燃焼が行われる高負荷側の第2の運転領域とに分割さ
れ、空燃比が小さくなるにつれて第1の運転領域が高負
荷側に移動せしめられる内燃機関。
When the amount of inert gas in the combustion chamber increases, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak. When the amount of inert gas in the combustion chamber further increases, the amount of soot generated during combustion in the combustion chamber increases. In an internal combustion engine in which the temperature of the fuel and its surrounding gas is lower than the soot generation temperature and soot is hardly generated, the amount of inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas at which the amount of soot generated peaks. Switching means for selectively switching between first combustion in which a large amount of soot is hardly generated and second combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas at which the amount of generated soot becomes a peak; The first operating region on the low load side where the operating region of the engine can perform the first combustion and the second operating region.
The internal combustion engine is divided into a high load side second operation region in which combustion of the first fuel cell is performed, and the first operation region is moved to a high load side as the air-fuel ratio decreases.
【請求項2】 空燃比が小さくなるにつれて第1の運転
領域の高負荷側限界と低負荷側限界が高負荷側に移動せ
しめられる請求項1に記載の内燃機関。
2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the higher load limit and the lower load limit of the first operating range are shifted to the higher load side as the air-fuel ratio decreases.
【請求項3】 空燃比がリーンであるときには第1の運
転領域の低負荷側限界が存在せず、空燃比がリッチであ
るときには第1の運転領域の低負荷側限界が現われる請
求項2に記載の内燃機関。
3. A low-load limit in the first operating range does not exist when the air-fuel ratio is lean, and a low-load limit in the first operating range appears when the air-fuel ratio is rich. An internal combustion engine as described.
【請求項4】 第1の運転領域を制御するための制御手
段を具備し、該制御手段は目標空燃比に応じて第1の運
転領域を制御する請求項1に記載の内燃機関。
4. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising control means for controlling a first operation range, wherein the control means controls the first operation range in accordance with a target air-fuel ratio.
【請求項5】 第1の燃焼時における燃料およびその周
囲のガス温度が低下するにつれて第1の運転領域が高負
荷側に移動せしめられる請求項1に記載の内燃機関。
5. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the first operating region is shifted to a higher load side as the temperature of the fuel and the surrounding gas during the first combustion decreases.
【請求項6】 空燃比がリッチのもとで第1の燃焼が行
われているときには燃焼時における燃料およびその周囲
のガス温度が低下するにつれて第1の運転領域の高負荷
側限界および低負荷側限界が高負荷側に移動せしめられ
る請求項5に記載の内燃機関。
6. When the first combustion is performed under a rich air-fuel ratio, as the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion decreases, the high load limit and the low load of the first operation region are reduced. 6. The internal combustion engine according to claim 5, wherein the side limit is shifted to a high load side.
【請求項7】 第1の燃焼時における燃料およびその周
囲のガス温度に変化を与えるパラメータの値に基づいて
第1の運転領域を制御する制御手段を具備し、該制御手
段はパラメータの値から第1の燃焼時における燃料およ
びその周囲のガス温度が低下すると判断されたときには
第1の運転領域を高負荷側に移動せしめる請求項5に記
載の内燃機関。
7. A control device for controlling a first operating range based on a value of a parameter that changes the temperature of fuel and gas around the fuel during the first combustion, wherein the control device performs control based on the value of the parameter. 6. The internal combustion engine according to claim 5, wherein when it is determined that the temperature of the fuel and the surrounding gas during the first combustion decreases, the first operation range is shifted to the high load side.
【請求項8】 該パラメータが燃焼室内に流入するガス
の温度、機関冷却水の温度、機関吸気通路内の圧力又は
吸入空気の湿度の少くとも一つからなる請求項7に記載
の内燃機関。
8. The internal combustion engine according to claim 7, wherein said parameters comprise at least one of a temperature of gas flowing into the combustion chamber, a temperature of engine cooling water, a pressure in an engine intake passage, and a humidity of intake air.
【請求項9】 燃焼室から排出された排気ガスを機関吸
気通路内に再循環させる排気ガス再循環装置を具備し、
上記不活性ガスが再循環排気ガスからなる請求項1に記
載の内燃機関。
9. An exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from a combustion chamber into an engine intake passage,
The internal combustion engine of claim 1, wherein said inert gas comprises recirculated exhaust gas.
【請求項10】 上記第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る請求
項9に記載の内燃機関。
10. The internal combustion engine according to claim 9, wherein an exhaust gas recirculation rate during the first combustion is substantially equal to or greater than 55%.
【請求項11】 機関排気通路内に酸化機能を有する触
媒を配置した請求項1に記載の内燃機関。
11. 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12】 該触媒が酸化触媒又は三元触媒からな
る請求項11に記載の内燃機関。
12. The internal combustion engine according to claim 11, wherein said catalyst comprises an oxidation catalyst or a three-way catalyst.
【請求項13】 上記触媒が、流入する排気ガスの空燃
比がリーンのときには排気ガス中に含まれるNOx を吸
収しかつ流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリ
ッチになると吸収したNOx を放出するNOx 吸収剤か
らなる請求項11に記載の内燃機関。
13. The catalyst, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas absorbed and the air-fuel ratio of the exhaust gas absorb and flowing the NO x contained in the exhaust gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich when the lean NO the internal combustion engine of claim 11 consisting of the NO x absorbent to release the x.
【請求項14】 機関の運転状態が空燃比がリッチであ
るときの第1の運転領域にあるときにNOx 吸収剤から
NOx を放出すべく空燃比がリッチとされる請求項13
に記載の内燃機関。
Claim operating condition of 14. engine air-fuel ratio is the air-fuel ratio in order to release the NO x from the NO x absorbent when in the first operating region when it is rich is made rich 13
An internal combustion engine according to claim 1.
JP28432698A 1998-06-22 1998-10-06 Internal combustion engine Expired - Fee Related JP3551785B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28432698A JP3551785B2 (en) 1998-10-06 1998-10-06 Internal combustion engine
US09/330,100 US6152118A (en) 1998-06-22 1999-06-11 Internal combustion engine
EP99111890A EP0967373B1 (en) 1998-06-22 1999-06-21 Internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28432698A JP3551785B2 (en) 1998-10-06 1998-10-06 Internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000110670A true JP2000110670A (en) 2000-04-18
JP3551785B2 JP3551785B2 (en) 2004-08-11

Family

ID=17677118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28432698A Expired - Fee Related JP3551785B2 (en) 1998-06-22 1998-10-06 Internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3551785B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010131555A1 (en) 2009-05-12 2010-11-18 日立オートモティブシステムズ株式会社 Control device for compressed self-ignition type internal combustion engine
JP2011001853A (en) * 2009-06-17 2011-01-06 Honda Motor Co Ltd Control device for internal combustion engine
WO2017130675A1 (en) * 2016-01-27 2017-08-03 日立オートモティブシステムズ株式会社 Control device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010131555A1 (en) 2009-05-12 2010-11-18 日立オートモティブシステムズ株式会社 Control device for compressed self-ignition type internal combustion engine
US8464687B2 (en) 2009-05-12 2013-06-18 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Control device for compressed self-ignition type internal combustion engine
JP2011001853A (en) * 2009-06-17 2011-01-06 Honda Motor Co Ltd Control device for internal combustion engine
WO2017130675A1 (en) * 2016-01-27 2017-08-03 日立オートモティブシステムズ株式会社 Control device
JPWO2017130675A1 (en) * 2016-01-27 2018-08-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 Control device
US10900426B2 (en) 2016-01-27 2021-01-26 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Control device

Also Published As

Publication number Publication date
JP3551785B2 (en) 2004-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3092604B2 (en) Internal combustion engine
JP3551785B2 (en) Internal combustion engine
JP3555439B2 (en) Compression ignition type internal combustion engine
JP2000145461A (en) Internal combustion engine
JP3405217B2 (en) Internal combustion engine
JP3331974B2 (en) Internal combustion engine
JP2000120433A (en) Internal combustion engine
JP3344334B2 (en) Internal combustion engine
JP2000130154A (en) Internal combustion engine
JP3551797B2 (en) Internal combustion engine
JP3427754B2 (en) Internal combustion engine
JP3344332B2 (en) Internal combustion engine
JP3551768B2 (en) Internal combustion engine
JP3331981B2 (en) Internal combustion engine
JP2000179411A (en) Exhaust gas recirculating rate control valve
JP2000027714A (en) Internal combustion engine
JP3331986B2 (en) Multi-cylinder internal combustion engine
JP3092597B2 (en) Internal combustion engine
JP3424574B2 (en) Internal combustion engine
JP2000080954A (en) Compression ignition internal combustion engine
JP3341683B2 (en) Internal combustion engine
JP3341685B2 (en) Apparatus for detecting variation in intake air amount between cylinders of an internal combustion engine
JP3061035B2 (en) Internal combustion engine
JP3336968B2 (en) Internal combustion engine
JP3405197B2 (en) Internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040406

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040419

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080514

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120514

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120514

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140514

Year of fee payment: 10

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees