JP2000130248A - Internal combustion engine - Google Patents
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- JP2000130248A JP2000130248A JP10298588A JP29858898A JP2000130248A JP 2000130248 A JP2000130248 A JP 2000130248A JP 10298588 A JP10298588 A JP 10298588A JP 29858898 A JP29858898 A JP 29858898A JP 2000130248 A JP2000130248 A JP 2000130248A
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
【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
Ox 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
Ox 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
焼のもとで良好な燃焼を行うためには空燃比およびEG
R率に対して機関運転状態に応じた最適値が存在し、従
ってこの新たな燃焼のもとでは機関運転状態が変るとそ
れに伴なって空燃比およびEGR率を機関の運転状態に
応じた最適な空燃比およびEGR率に制御する必要があ
る。However, in order to perform good combustion under this new combustion, the air-fuel ratio and EG
There is an optimum value for the R ratio according to the engine operating state. Therefore, under this new combustion, when the engine operating state changes, the air-fuel ratio and the EGR rate are optimized according to the engine operating state. It is necessary to control the air-fuel ratio and the EGR rate to be high.
【0010】一方、機関吸気通路内に供給されるEGR
ガス中の酸素濃度は空燃比に大きな影響を与える。即
ち、EGRガス中の酸素濃度が高くなると空燃比が大き
くなり、EGRガス中の酸素濃度が低くなると空燃比が
小さくなる。ところで上述した如く新たな燃焼のもとで
は機関の運転状態が変化すると最適な空燃比およびEG
R率が変化するのが機関の運転状態が変化しても機関吸
気通路内に供給されるEGRガス中の酸素濃度はただち
に変化せず、EGRガス中の酸素濃度は機関の運転状態
が変化する前の機関運転状態における酸素濃度となって
いる。従って機関の運転状態が変化したときにEGRガ
ス中の酸素濃度が変化することを考慮に入れないと機関
の運転状態が変化したときに空燃比およびEGR率が最
適な空燃比およびEGR率からずれてしまい、その結果
スモークが発生したり、或いは燃焼不良を生じるといっ
た問題が発生することになる。On the other hand, EGR supplied to the engine intake passage
The oxygen concentration in the gas has a large effect on the air-fuel ratio. That is, as the oxygen concentration in the EGR gas increases, the air-fuel ratio increases, and as the oxygen concentration in the EGR gas decreases, the air-fuel ratio decreases. As described above, when the operating state of the engine changes under new combustion, the optimum air-fuel ratio and EG
Even if the operating condition of the engine changes, the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the engine intake passage does not change immediately, and the operating condition of the engine changes in the oxygen concentration in the EGR gas. It is the oxygen concentration in the previous engine operating state. Therefore, if the change in the oxygen concentration in the EGR gas is not taken into account when the operating state of the engine changes, the air-fuel ratio and the EGR rate deviate from the optimum air-fuel ratio and the EGR rate when the operating state of the engine changes. As a result, problems such as generation of smoke or poor combustion occur.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに1番目の発明では、燃焼室内に供給される再循環排
気ガス量を増大していくと煤の発生量が次第に増大して
ピークに達する内燃機関において、機関吸気通路内に再
循環排気ガスを供給すると共に煤の発生量がピークとな
る再循環排気ガス量よりも燃焼室内に供給される再循環
排気ガス量を多くし、機関吸気通路内に供給される再循
環排気ガス中の酸素濃度を推定する酸素濃度推定手段
と、推定された再循環排気ガス中の酸素濃度に基づいて
空燃比又は再循環排気ガス率の少くとも一方を目標値に
制御する制御手段とを具備している。In order to solve the above-mentioned problems, in the first invention, as the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is increased, the amount of soot generated gradually increases and peaks. In the internal combustion engine, the recirculated exhaust gas is supplied into the engine intake passage and the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is made larger than the amount of recirculated exhaust gas at which the generation amount of soot becomes a peak. Oxygen concentration estimating means for estimating the oxygen concentration in the recirculated exhaust gas supplied into the intake passage; and at least one of the air-fuel ratio or the recirculated exhaust gas rate based on the estimated oxygen concentration in the recirculated exhaust gas. And control means for controlling the target value to a target value.
【0012】2番目の発明では1番目の発明において、
酸素濃度手段は機関排気通路内における排気ガス中の酸
素濃度を検出し、この酸素濃度に基づいて機関吸気通路
内に供給される再循環排気ガス中の酸素濃度を推定する
ようにしている。3番目の発明では1番目の発明におい
て、機関吸気通路内にスロットル弁を配置すると共に、
機関吸気通路内に供給される再循環排気ガス中の酸素濃
度に応じて空燃比および再循環排気ガス率を目標値とす
るのに必要なスロットル弁の目標開度が予め記憶されて
おり、スロットル弁開度がこの目標開度に制御される。[0012] In the second invention, in the first invention,
The oxygen concentration means detects the oxygen concentration in the exhaust gas in the engine exhaust passage, and estimates the oxygen concentration in the recirculated exhaust gas supplied into the engine intake passage based on the oxygen concentration. According to a third aspect, in the first aspect, a throttle valve is disposed in the engine intake passage,
The target opening of the throttle valve required to set the air-fuel ratio and the recirculated exhaust gas rate to target values according to the oxygen concentration in the recirculated exhaust gas supplied into the engine intake passage is stored in advance, The valve opening is controlled to this target opening.
【0013】4番目の発明では3番目の発明において、
吸入空気量を検出する検出手段を具備し、機関吸気通路
内に供給される再循環排気ガス中の酸素濃度に応じて空
燃比および再循環排気ガス率を目標値とするのに必要な
目標吸入空気量が予め記憶されており、検出された吸入
空気量が目標吸入空気量となるようにスロットル弁の目
標開度が補正される。In the fourth invention, in the third invention,
A target intake unit for detecting an air-fuel ratio and a recirculation exhaust gas rate according to an oxygen concentration in the recirculation exhaust gas supplied into the engine intake passage; The air amount is stored in advance, and the target opening of the throttle valve is corrected so that the detected intake air amount becomes the target intake air amount.
【0014】5番目の発明では1番目の発明において、
機関排気通路と機関吸気通路とを連結する再循環排気ガ
ス通路内に再循環排気ガス制御弁を配置すると共に、機
関吸気通路内に供給される再循環排気ガス中の酸素濃度
に応じて空燃比および再循環排気ガス率を目標値とする
のに必要な再循環排気ガス制御弁の目標開度が予め記憶
されており、再循環排気ガス制御弁開度がこの目標開度
に制御される。According to a fifth aspect, in the first aspect,
A recirculation exhaust gas control valve is disposed in the recirculation exhaust gas passage connecting the engine exhaust passage and the engine intake passage, and the air-fuel ratio is adjusted according to the oxygen concentration in the recirculation exhaust gas supplied into the engine intake passage. The target opening of the recirculation exhaust gas control valve necessary for setting the recirculation exhaust gas rate to the target value is stored in advance, and the recirculation exhaust gas control valve opening is controlled to this target opening.
【0015】6番目の発明では5番目の発明において、
再循環排気ガス量を検出する検出手段を具備し、機関吸
気通路内に供給される再循環排気ガス中の酸素濃度に応
じて空燃比および再循環排気ガス率を目標値とするのに
必要な目標再循環排気ガス量が予め記憶されており、検
出された再循環排気ガス量が目標再循環排気ガス量とな
るように再循環排気ガス制御弁の目標開度が補正され
る。In a sixth aspect, in the fifth aspect,
A detection means for detecting the amount of recirculated exhaust gas is provided, and necessary for setting the air-fuel ratio and the recirculated exhaust gas rate to target values according to the oxygen concentration in the recirculated exhaust gas supplied into the engine intake passage. The target recirculation exhaust gas amount is stored in advance, and the target opening of the recirculation exhaust gas control valve is corrected so that the detected recirculation exhaust gas amount becomes the target recirculation exhaust gas amount.
【0016】7番目の発明では5番目の発明において、
機関吸気通路内の圧力を検出する検出手段を具備し、機
関吸気通路内に供給される再循環排気ガス中の酸素濃度
に応じて空燃比および再循環排気ガス率を目標値とする
のに必要な吸気通路内の目標圧力が予め記憶されてお
り、検出された吸気通路内の圧力が目標圧力となるよう
に再循環排気ガス制御弁の目標開度が補正される。In a seventh aspect, in the fifth aspect,
It is provided with a detecting means for detecting the pressure in the engine intake passage, and is necessary for setting the air-fuel ratio and the recirculated exhaust gas rate to target values in accordance with the oxygen concentration in the recirculated exhaust gas supplied into the engine intake passage. The target pressure in the intake passage is stored in advance, and the target opening of the recirculation exhaust gas control valve is corrected so that the detected pressure in the intake passage becomes the target pressure.
【0017】8番目の発明では5番目の発明において、
圧縮行程中の予め定められたクランク角における燃焼室
内の圧力を検出する検出手段を具備し、機関吸気通路内
に供給される再循環排気ガス中の酸素濃度に応じて空燃
比および再循環排気ガス率を目標値とするのに必要な上
述のクランク角における燃焼室内の目標圧力が予め記憶
されており、検出された上述のクランク角における燃焼
室内の圧力が目標圧力となるように再循環排気ガス制御
弁の目標開度が補正される。In the eighth invention, in the fifth invention,
Detecting means for detecting the pressure in the combustion chamber at a predetermined crank angle during the compression stroke; and detecting the air-fuel ratio and the recirculated exhaust gas according to the oxygen concentration in the recirculated exhaust gas supplied into the engine intake passage. The target pressure in the combustion chamber at the above-described crank angle required to set the rate to the target value is stored in advance, and the recirculated exhaust gas is set so that the detected pressure in the combustion chamber at the above-described crank angle becomes the target pressure. The target opening of the control valve is corrected.
【0018】9番目の発明では1番目の発明において、
機関吸気通路内にスロットル弁を配置し、空燃比を目標
値とするのに必要なスロットル弁の目標開度が予め記憶
されていると共にスロットル弁の開度がこの目標開度に
制御され、推定された再循環排気ガス中の酸素濃度に基
づいて空燃比が目標空燃比となるようにスロットル弁の
目標開度が補正される。In the ninth invention, in the first invention,
A throttle valve is disposed in the engine intake passage, and a target opening of the throttle valve necessary for setting the air-fuel ratio to a target value is stored in advance, and the opening of the throttle valve is controlled to the target opening, and the estimated value is obtained. The target opening of the throttle valve is corrected based on the oxygen concentration in the recirculated exhaust gas so that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio.
【0019】10番目の発明では9番目の発明におい
て、目標空燃比のもとで燃焼が行われたときの既燃ガス
中の酸素濃度を算出する算出手段を具備し、推定された
再循環排気ガス中の酸素濃度が既燃ガス中の酸素濃度よ
りも高いときにはスロットル弁の目標開度が減少方向に
補正され、推定された再循環排気ガス中の酸素濃度が既
燃ガス中の酸素濃度よりも低いときにはスロットル弁の
目標開度が増大方向に補正される。According to a tenth aspect, in the ninth aspect, there is provided a calculating means for calculating the oxygen concentration in the burned gas when combustion is performed under the target air-fuel ratio, and the estimated recirculated exhaust gas is provided. When the oxygen concentration in the gas is higher than the oxygen concentration in the burned gas, the target opening of the throttle valve is corrected in a decreasing direction, and the estimated oxygen concentration in the recirculated exhaust gas is higher than the oxygen concentration in the burned gas. Is also low, the target opening of the throttle valve is corrected in the increasing direction.
【0020】11番目の発明では1番目の発明におい
て、機関排気通路と機関吸気通路とを連結する再循環排
気ガス通路内に再循環排気ガス制御弁を配置し、空燃比
を目標値とするのに必要な再循環排気ガス制御弁の目標
開度が予め記憶されていると共に再循環排気ガス制御弁
の開度がこの目標開度に制御され、推定された再循環排
気ガス中の酸素濃度に基づいて空燃比が目標空燃比とな
るように再循環排気ガス制御弁の目標開度が補正され
る。According to an eleventh aspect, in the first aspect, a recirculation exhaust gas control valve is disposed in a recirculation exhaust gas passage connecting the engine exhaust passage and the engine intake passage, and the air-fuel ratio is set to a target value. The required opening degree of the recirculation exhaust gas control valve is stored in advance, and the opening degree of the recirculation exhaust gas control valve is controlled to this target opening degree. Based on this, the target opening of the recirculation exhaust gas control valve is corrected so that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio.
【0021】12番目の発明では11番目の発明におい
て、目標空燃比のもとで燃焼が行われたときの既燃ガス
中の酸素濃度を算出する算出手段を具備し、推定された
再循環排気ガス中の酸素濃度が既燃ガス中の酸素濃度よ
りも高いときには再循環排気ガス制御弁の目標開度が増
大方向に補正され、推定された再循環排気ガス中の酸素
濃度が既燃ガス中の酸素濃度よりも低いときには再循環
排気ガス制御弁の目標開度が減少方向に補正される。In a twelfth aspect based on the eleventh aspect, there is provided a calculating means for calculating an oxygen concentration in the burned gas when the combustion is performed under the target air-fuel ratio, and the estimated recirculated exhaust gas is provided. When the oxygen concentration in the gas is higher than the oxygen concentration in the burned gas, the target opening of the recirculation exhaust gas control valve is corrected in the increasing direction, and the estimated oxygen concentration in the recirculation exhaust gas is When the oxygen concentration is lower than the target oxygen concentration, the target opening of the recirculation exhaust gas control valve is corrected in a decreasing direction.
【0022】13番目の発明では1番目の発明におい
て、排気ガス再循環率がほぼ55パーセント以上であ
る。14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。15
番目の発明では14番目の発明において、触媒が酸化触
媒、三元触媒又はNOx 吸収剤の少くとも一つからな
る。In a thirteenth aspect based on the first aspect, the exhaust gas recirculation rate is approximately 55% or more. According to a fourteenth aspect, in the first aspect, a catalyst having an oxidation function is disposed in the engine exhaust passage. Fifteen
Th In the invention in 14 th invention, the catalyst consists of one at least of the oxidation catalyst, three-way catalyst or the NO x absorbent.
【0023】16番目の発明では1番目の発明におい
て、煤の発生量がピークとなる再循環排気ガス量よりも
燃焼室内に供給される再循環排気ガス量が多く煤がほと
んど発生しない第1の燃焼と、煤の発生量がピークとな
る再循環ガス量よりも燃焼室内に供給される再循環排気
ガス量が少ない第2の燃焼とを選択的に切換える切換手
段を具備している。In a sixteenth aspect based on the first aspect, in the first aspect, the amount of recirculated exhaust gas supplied into the combustion chamber is larger than the amount of recirculated exhaust gas at which the generation amount of soot reaches a peak, and soot is hardly generated. There is provided switching means for selectively switching between combustion and second combustion in which the amount of recirculated exhaust gas supplied into the combustion chamber is smaller than the amount of recirculated gas at which the amount of generated soot becomes a peak.
【0024】17番目の発明では16番目の発明におい
て、機関の運転領域を低負荷側の第1の運転領域と高負
荷側の第2の運転領域に分割し、第1の運転領域では第
1の燃焼を行い、第2の運転領域では第2の燃焼を行う
ようにしている。In a seventeenth aspect based on the sixteenth aspect, the operating range of the engine is divided into a first operating range on the low load side and a second operating range on the high load side. Is performed, and the second combustion is performed in the second operation region.
【0025】[0025]
【発明の実施の形態】図1は本発明を4ストローク圧縮
着火式内燃機関に適用した場合を示している。図1を参
照すると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3は
シリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は電気
制御式燃料噴射弁、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は
排気弁、10は排気ポートを夫々示す。吸気ポート8は
対応する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結
され、サージタンク12は吸気ダクト13およびインタ
ークーラ14を介して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
連結される。一方、排気ポート10は排気マニホニド1
9を介して排気ターボチャージャ15の排気タービン2
0の入口部に連結され、排気タービン20の出口部は排
気管21を介して酸化機能を有する触媒22を内蔵した
ケーシング23に連結される。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 11, and the surge tank 12 is connected to an outlet of a compressor 16 of an exhaust turbocharger 15 via an intake duct 13 and an intercooler 14. Compressor 16
Is connected to an air cleaner 18 via an air suction pipe 17. On the other hand, the exhaust port 10 is the exhaust manifold 1
9 through the exhaust turbine 2 of the exhaust turbocharger
0, and the outlet of the exhaust turbine 20 is connected via an exhaust pipe 21 to a casing 23 containing a catalyst 22 having an oxidizing function.
【0026】吸気ダクト13内にはステップモータ24
により駆動されるスロットル弁25が配置される。排気
マニホルド19とサージタンク12とはEGR通路27
を介して互いに連結され、EGR通路27内にはステッ
プモータ28により駆動されるEGR制御弁29が配置
される。また、EGR通路27周りにはEGR通路27
内を流れるEGRガスを冷却するための冷却装置30が
配置される。図1に示される実施例では機関冷却水が冷
却装置30内に導びかれ、機関冷却水によってEGRガ
スが冷却される。A step motor 24 is provided in the intake duct 13.
Is disposed. The exhaust manifold 19 and the surge tank 12 are connected to the EGR passage 27.
And an EGR control valve 29 driven by a step motor 28 is disposed in the EGR passage 27. In addition, around the EGR passage 27, the EGR passage 27
A cooling device 30 for cooling the EGR gas flowing therein is arranged. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 30, and the engine cooling water cools the EGR gas.
【0027】一方、各燃料噴射弁6は燃料供給管31を
介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール32に連結
される。このコモンレール32内へは電気制御式の吐出
量可変な燃料ポンプ33から燃料が供給され、コモンレ
ール32内に供給された燃料は各燃料供給管31を介し
て燃料噴射弁6に供給される。コモンレール32にはコ
モンレール32内の燃料圧を検出するための燃料圧セン
サ34が取付けられ、燃料圧センサ34の出力信号に基
づいてコモンレール32内の燃料圧が目標燃料圧となる
ように燃料ポンプ33の吐出量が制御される。On the other hand, each fuel injection valve 6 is connected to a fuel reservoir, a so-called common rail 32, via a fuel supply pipe 31. Fuel is supplied to the common rail 32 from an electrically controlled fuel pump 33 of variable discharge amount, and the fuel supplied to the common rail 32 is supplied to the fuel injection valve 6 via each fuel supply pipe 31. A fuel pressure sensor 34 for detecting the fuel pressure in the common rail 32 is attached to the common rail 32. Based on an output signal of the fuel pressure sensor 34, a fuel pump 33 is provided so that the fuel pressure in the common rail 32 becomes a target fuel pressure. Is controlled.
【0028】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。燃料圧センサ34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。吸気枝管
11内には燃焼室5内に供給される吸入ガス温を検出す
るための温度センサ35が配置され、この温度センサ3
5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、サージタンク12内およ
びEGR制御弁29上流のEGR通路27内には夫々圧
力センサ36,37が配置され、これら圧力センサ3
6,37の出力信号は対応するAD変換器47を介して
入力ポート45に入力される。The electronic control unit 40 is composed of a digital computer, and has a ROM (Read Only Memory) 42, a RAM (Random Access Memory) 43, a CPU (Microprocessor) 44, an input port 45, An output port 46 is provided. The output signal of the fuel pressure sensor 34 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. A temperature sensor 35 for detecting the temperature of the intake gas supplied into the combustion chamber 5 is disposed in the intake branch pipe 11.
5 is input to the input port 45 through the corresponding AD converter 47. Pressure sensors 36 and 37 are disposed in the surge tank 12 and the EGR passage 27 upstream of the EGR control valve 29, respectively.
The output signals 6 and 37 are input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47.
【0029】一方、空気吸込管17内には吸入空気の質
量流量を検出するための質量流量計38が配置され、燃
焼室5内には燃焼室5内の圧力を検出するための圧力セ
ンサ39が配置される。これら質量流量計38および圧
力センサ39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。また、EGR制
御弁29にはEGR制御弁29の開度を検出するための
開度センサ29aが取付けられ、この開度センサ29a
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。On the other hand, a mass flow meter 38 for detecting a mass flow rate of intake air is disposed in the air suction pipe 17, and a pressure sensor 39 for detecting a pressure in the combustion chamber 5 is provided in the combustion chamber 5. Is arranged. The output signals of the mass flow meter 38 and the pressure sensor 39 are supplied to the corresponding AD converters 47, respectively.
Through the input port 45. An opening sensor 29a for detecting the opening of the EGR control valve 29 is attached to the EGR control valve 29.
Are input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47.
【0030】アクセルペダル50にはアクセルペダル5
0の踏込み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷セン
サ51が接続され、負荷センサ51の出力電圧は対応す
るAD変換器47を介して入力ポート45に入力され
る。また、入力ポート45にはクランクシャフトが例え
ば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角
センサ52が接続される。一方、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24、EGR制御弁制御用ステッ
プモータ28および燃料ポンプ33に接続される。The accelerator pedal 50 includes an accelerator pedal 5
A load sensor 51 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of 0 is connected, and the output voltage of the load sensor 51 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. The input port 45 is connected to a crank angle sensor 52 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, by 30 °. On the other hand, the output port 46 is connected to the fuel injection valve 6, the throttle motor control step motor 24, the EGR control valve control step motor 28, and the fuel pump 33 via the corresponding drive circuit 48.
【0031】図2は機関低負荷運転時にスロットル弁2
5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 under low load operation.
5 and the opening degree of the air-fuel ratio A / F by changing the EGR rate change in the output torque when changing the (horizontal axis in FIG. 2), 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.
【0032】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
Ox の発生量がかなり低くなる。一方、このときHC,
COの発生量は増大し始める。As shown in FIG. 2, when the air-fuel ratio A / F is reduced by increasing the EGR ratio, the smoke is reduced when the EGR ratio becomes close to 40% and the air-fuel ratio A / F becomes about 30. The generation starts to increase. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is reduced, the amount of smoke generated sharply increases and reaches a peak. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is reduced, the smoke is sharply reduced. When the EGR rate is increased to 65% or more and the air-fuel ratio A / F is around 15.0, the smoke becomes almost zero. . That is, almost no soot is generated. At this time, the output torque of the engine slightly decreases, and N
The generation amount of O x is considerably reduced. On the other hand, at this time, HC,
The amount of generated CO starts to increase.
【0033】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, and 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).
【0034】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
Ox 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.
【0035】第2にスモークの発生量、即ち煤の発生量
がほぼ零になると図2に示されるようにHCおよびCO
の排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成長
せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に
含まれる図4に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族
炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると熱
分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が
集合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際
の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような
形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図4に示
されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで成長す
ることになる。従って、上述したように煤の発生量がほ
ぼ零になると図2に示される如くHCおよびCOの排出
量が増大するがこのときのHCは煤の前駆体又はその前
の状態の炭化水素である。Second, when the amount of generated smoke, that is, the amount of generated soot becomes almost zero, HC and CO are reduced 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. .
【0036】図2および図3に示される実験結果に基づ
くこれらの考察をまとめると燃焼室5内の燃焼温度が低
いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前
駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室5から排出さ
れることになる。このことについて更に詳細に実験研究
を重ねた結果、燃焼室5内における燃料およびその周囲
のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長過程
が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼
室5内における燃料およびその周囲の温度が或る温度以
上になると煤が生成されることが判明したのである。Summarizing these considerations based on the experimental results shown in FIGS. 2 and 3, when the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low, the amount of soot generation becomes almost zero, and at this time, the precursor of soot or 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.
【0037】ところで煤の前駆体の状態で炭化水素の生
成過程が停止するときの燃料およびその周囲の温度、即
ち上述の或る温度は燃料の種類や空燃比や圧縮比等の種
々の要因によって変化するので何度であるかということ
は言えないがこの或る温度はNOx の発生量と深い関係
を有しており、従ってこの或る温度はNOx の発生量か
ら或る程度規定することができる。即ち、EGR率が増
大するほど燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度は低
下し、NOx の発生量が低下する。このときNOx の発
生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤が
ほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はNO
x の発生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったとき
の温度にほぼ一致する。The temperature of the fuel and its surroundings when the process of producing hydrocarbons is stopped in the state of the soot precursor, ie, the above-mentioned certain temperature, depends on various factors such as the type of fuel, the air-fuel ratio and the compression ratio. Although the change can not be said that how many times since this certain temperature has a generation amount and the closely related of the nO x, therefore this certain temperature is defined to a certain degree from the generation amount of the nO x be able to. That is, the fuel and the gas temperature surrounding it at the time of combustion and the greater the EGR rate, decreases, the amount of the NO x is reduced. Generation amount at this time NO x is soot is hardly generated when it is around or less 10 ppm. Therefore, the above certain temperature is NO
It almost coincides with the temperature when the amount of generated x is about 10 p.pm or less.
【0038】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あ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 the soot is produced, the soot is a post-treatment using a catalyst having an oxidizing function and cannot be purified. 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.
【0039】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。Now, in order to stop the growth of hydrocarbons before the soot is generated, the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber 5 are set to a temperature lower than the temperature at which the soot is generated. It needs to be suppressed. In this case, it has been found that the endothermic effect of the gas around the fuel when the fuel burns has an extremely large effect on suppressing the temperature of the fuel and the gas around the fuel.
【0040】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.
【0041】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.
【0042】この場合、燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそ
うするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量
が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不
活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。な
お、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用
は強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、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 its surrounding gas to a temperature lower than the temperature at which 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, the endothermic effect becomes stronger as the specific heat of the inert gas increases, and 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.
【0043】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.
【0044】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50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 soot generation peaks at a point where the EGR rate is slightly lower than 50%. Above a percentage, little soot is generated. On the other hand, as shown by the curve B in FIG. 5, when the EGR gas is slightly cooled, the soot generation amount reaches a peak at a point where the EGR rate is slightly higher than 50%. In this case, the EGR rate is increased to about 65% or more. If so, almost no soot is generated.
【0045】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.
【0046】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お
り、Z1は低負荷運転領域を示している。FIG. 6 shows a mixture of EGR gas and air necessary to make the temperature of fuel during combustion and the surrounding gas temperature lower than the temperature at which soot is generated when EGR gas is used as the inert gas. 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, and Z1 indicates the low load operation region.
【0047】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50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 発
生量は10p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従ってN
Ox 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 50% 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.
【0048】燃料噴射量が増大すれば燃料が燃焼した際
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はEGRガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図6に示されるようにEGRガス量は噴射燃
料量が増大するにつれて増大せしめなければならない。
即ち、EGRガス量は要求負荷が高くなるにつれて増大
する必要がある。When the fuel injection amount increases, the calorific value when the fuel burns increases. Therefore, in order to maintain the temperature of the fuel and the surrounding gas at a temperature lower than the temperature at which the soot is generated, the heat generated by the EGR gas is required. Must be increased. Therefore, as shown in FIG. 6, the EGR gas amount must be increased as the injected fuel amount increases.
That is, the EGR gas amount needs to increase as the required load increases.
【0049】一方、図6の負荷領域Z2では煤の発生を
阻止するのに必要な全吸入ガス量Xが吸入しうる全吸入
ガス量Yを越えてしまう。従ってこの場合、煤の発生を
阻止するのに必要な全吸入ガス量Xを燃焼室5内に供給
するにはEGRガスおよび吸入空気の双方、或いはEG
Rガスを過給又は加圧する必要がある。EGRガス等を
過給又は加圧しない場合には負荷領域Z2では全吸入ガ
ス量Xは吸入しうる全吸入ガス量Yに一致する。従って
この場合、煤の発生を阻止するためには空気量を若干減
少させてEGRガス量を増大すると共に空燃比がリッチ
のもとで燃料を燃焼せしめることになる。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
しているが図6に示される低負荷運転領域Z1において
空気量を図6に示される空気量よりも少くても、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、
また図6に示される低負荷領域Z1において空気量を図
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。On the other hand, in the load zone Z2 of FIG. 6, the total intake gas amount X required to prevent the generation of soot exceeds the total intake gas amount Y that can be sucked. Therefore, in this case, in order to supply the total intake gas amount X required to prevent the generation of soot into the combustion chamber 5, both the EGR gas and the intake air, or EG
R gas needs to be supercharged or pressurized. When the EGR gas or the like is not supercharged or pressurized, the total intake gas amount X matches the total intake gas amount Y that can be sucked in the load region Z2. Therefore, in this case, in order to prevent the generation of soot, the amount of air is slightly reduced to increase the amount of EGR gas, and the fuel is burned under a rich air-fuel ratio. 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. , i.e. even if the air-fuel ratio to the rich can the generation amount of the NO x while preventing generation of soot in 10p.pm longitudinal or less,
In addition, even if the air amount is larger than the air amount shown in FIG. 6 in the low load region Z1 shown in FIG. the generation amount of NO x 10 ppm can be around or less.
【0050】即ち、空燃比がリッチにされると燃料が過
剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているために
過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が生成される
ことがない。また、このときNOx も極めて少量しか発
生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき、或いは空
燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高くなれば少量
の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が低い温度に抑
制されているので煤は全く生成されない。更に、NOx
も極めて少量しか発生しない。That is, when the air-fuel ratio is made rich, the fuel becomes excessive, but since the combustion temperature is suppressed to a low temperature, the excess fuel does not grow to soot, and soot is generated. There is no. Further, at this time NO x even only an extremely small amount of generated. On the other hand, when the average air-fuel ratio is lean, or even when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, a small amount of soot is generated if the combustion temperature increases, but in the present invention, the soot is suppressed to a low temperature, so that the soot is reduced. Not generated at all. Furthermore, NO x
Only very small amounts are generated.
【0051】このように、機関低負荷運転領域Z1では
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。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少い比較的機関負荷
が低いときに限られる。従って本発明による実施例では
機関負荷が比較的低いとき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、機関負荷が比較的高いときには第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。As described above, in the engine low load operation region Z1, soot is generated regardless of the air-fuel ratio, that is, regardless of whether the air-fuel ratio is rich, the stoichiometric air-fuel ratio, or the average air-fuel ratio is lean. not, 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. By the way, the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber can be suppressed to a temperature below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, only when the calorific value due to combustion is small and the engine load is relatively low. Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the engine load is relatively low, 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 combustion below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway. In this way, when the engine load is relatively high, the second combustion, that is, the combustion that has been conventionally performed is performed.
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.
【0052】図7は第1の燃焼、即ち低温燃焼が行われ
る第1の運転領域Iと、第2の燃焼、即ち従来の燃焼方
法による燃焼が行われる第2の運転領域IIとを示してい
る。なお、図7において縦軸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。また、図7に
おいてX(N)は第1の運転領域Iと第2の運転領域II
との第1の境界を示しており、Y(N)は第1の運転領
域Iと第2の運転領域IIとの第2の境界を示している。
第1の運転領域Iから第2の運転領域IIへの運転領域の
変化判断は第1の境界X(N)に基づいて行われ、第2
の運転領域IIから第1の運転領域Iへの運転領域の変化
判断は第2の境界Y(N)に基づいて行われる。FIG. 7 shows a first operation region I in which the first combustion, that is, low-temperature combustion is performed, and a second operation region II in which the second combustion, that is, combustion by the conventional combustion method, is performed. I have. In FIG. 7, the vertical axis TQ indicates the required torque, and the horizontal axis N indicates the engine speed. In FIG. 7, X (N) represents a first operation region I and a second operation region II.
, And Y (N) indicates a second boundary between the first operation region I and the second operation region II.
The determination of the change of the operating region from the first operating region I to the second operating region II is made based on the first boundary X (N),
Of the operating range from the operating range II to the first operating range I is determined based on the second boundary Y (N).
【0053】即ち、機関の運転状態が第1の運転領域I
にあって低温燃焼が行われているときに要求トルク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。That is, when the operating state of the engine is in the first operating region I
The required torque TQ when low-temperature combustion is being performed
Exceeds the first boundary X (N) which is a function of the engine speed N, it is determined that the operating region has shifted to the second operating region II,
Combustion is performed by a conventional combustion method. Next, a second boundary Y (N) in which the required torque TQ is a function of the engine speed N
If it becomes lower than this, it is determined that the operation region has shifted to the first operation region I, and low-temperature combustion is performed again.
【0054】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TQ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TQがかなり低くな
ったとき、即ち第2の境界Y(N)よりも低くなったと
きでなければただちに低温燃焼が開始されないからであ
る。第2の理由は第1の運転領域Iと第2の運転領域II
間の運転領域の変化に対してヒステリシスを設けるため
である。The two boundaries of the first boundary X (N) and the second boundary Y (N) on the lower torque side than the first boundary X (N) are provided as follows. For three reasons. The first reason is that the combustion temperature is relatively high on the high torque side of the second operating region II, and at this time, the required torque TQ
This is because even if the temperature becomes lower than (N), low-temperature combustion cannot be performed immediately. That is, the low-temperature combustion does not immediately start unless the required torque TQ becomes considerably low, that is, when the required torque TQ becomes lower than the second boundary Y (N). The second reason is that the first operating region I and the second operating region II
This is because hysteresis is provided for a change in the operating region during the period.
【0055】ところで機関の運転状態が第1の運転領域
Iにあって低温燃焼が行われているときには煤はほとん
ど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又はそ
の前の状態の形でもって燃焼室5から排出される。この
とき燃焼室5から排出された未燃炭化水素は酸化機能を
有する触媒22により良好に酸化せしめられる。触媒2
2としては酸化触媒、三元触媒、又はNOx 吸収剤を用
いることができる。NOx 吸収剤は燃焼室5内における
平均空燃比がリーンのときにNOx を吸収し、燃焼室5
内における平均空燃比がリッチになるとNOx を放出す
る機能を有する。By the way, when the operating state of the engine is in the first operating region I and low-temperature combustion is being performed, soot is hardly generated, and instead, the unburned hydrocarbon is replaced by the precursor of soot or the state before the soot. It is discharged from the combustion chamber 5 in the form. At this time, the unburned hydrocarbon discharged from the combustion chamber 5 is favorably oxidized by the catalyst 22 having an oxidizing function. Catalyst 2
As 2, an oxidation catalyst, a three-way catalyst, or a NO x absorbent can be used. The NO x absorbent absorbs NO x when the mean air-fuel ratio in the combustion chamber 5 of the lean, the combustion chamber 5
The average air-fuel ratio in the internal has a function of releasing NO x becomes rich.
【0056】このNOx 吸収剤は例えばアルミナを担体
とし、この担体上に例えばカリウムK、ナトリウムN
a、リチウムLi、セシウムCsのようなアルカリ金
属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土
類、ランタンLa、イットリウムYのような希土類から
選ばれた少くとも一つと、白金Ptのような貴金属とが
担持されている。This NO x absorbent uses, for example, alumina as a carrier and, for example, potassium K, sodium N
a, lithium Li, at least one selected from alkali metals such as cesium Cs, alkaline earths such as barium Ba and calcium Ca, rare earths such as lanthanum La and yttrium Y, and noble metals such as platinum Pt. Is carried.
【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22として用いるこ
とができる。次に図8を参照しつつ第1の運転領域Iお
よび第2の運転領域IIにおける運転制御について概略的
に説明する。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 22 as described above. Next, the operation control in the first operation region I and the second operation region II will be schematically described with reference to FIG.
【0058】図8は要求トルクTQに対するスロットル
弁25の開度、EGR制御弁29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25の開度は要求トルクTQ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29の開度は要求トルクTQ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EGR率がほぼ70パーセントとされており、空燃
比はわずかばかりリーンなリーン空燃比とされている。FIG. 8 shows the opening degree of the throttle valve 25, the opening degree of the EGR control valve 29, 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 25 is gradually increased from almost fully closed to about 2/3 as the required torque TQ increases. The degree of opening of the EGR control valve 29 is gradually increased from almost fully closed to fully open as the required torque TQ increases. Further, in the example shown in FIG.
In this example, the EGR 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25の
開度およびEGR制御弁29の開度が制御される。ま
た、第1の運転領域Iでは圧縮上死点TDC前に燃料噴
射が行われる。この場合、噴射開始時期θSは要求トル
クTQ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 25 and the opening of the EGR control valve 29 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 becomes late as the required torque TQ increases, and the injection completion timing θE
Is also 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25は全閉近くまで閉弁され、このときEGR制御弁
29も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁2
5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25が全閉近くまで閉弁せしめられる。During the idling operation, the throttle valve 25 is closed until the valve is almost fully closed. At this time, the EGR control valve 29 is also closed almost completely. Throttle valve 2
When the valve 5 is closed close to the fully closed state, 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 25 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25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 operation region II, the opening of the throttle valve 25 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25は一部を除いて全開状態に
保持され、EGR制御弁29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 25 is maintained in a fully open state except for a part, and the opening of the EGR control valve 29 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。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ROM
42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に基づいてスロット
ル弁25の目標開度等が算出される。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. The required torque TQ shown in FIG.
As shown in (B), the ROM is previously stored in the form of a map as a function of the depression amount L of the accelerator pedal 50 and the engine speed N.
42. In the embodiment according to the present invention, FIG.
A required torque TQ according to the depression amount L of the accelerator pedal 50 and the engine speed N is first calculated from the map shown in FIG. 3B, and the target opening degree of the throttle valve 25 is calculated based on the required torque TQ. You.
【0064】図10(A)は燃焼室5内に供給される吸
入ガスの温度が基準温度T0 であるときの第1の運転領
域Iにおける目標空燃比A/Fを示している。図10
(A)において、A/F=15.5,A/F=16,A
/F=17,A/F=18で示される各曲線は夫々目標
空燃比が15.5,16,17,18であるときを示し
ており、各曲線間の目標空燃比は比例配分により定めら
れる。図10(A)に示されるように第1の運転領域I
では目標空燃比がリーンとなっており、更に第1の運転
領域Iでは要求トルクTQが低くなるほど目標空燃比A
/Fがリーンとされる。FIG. 10A shows the target air-fuel ratio A / F in the first operation region I when the temperature of the intake gas supplied into the combustion chamber 5 is at the reference temperature T 0 . FIG.
In (A), A / F = 15.5, A / F = 16, A
Each curve indicated by / F = 17 and A / F = 18 indicates a case where the target air-fuel ratio is 15.5, 16, 17, and 18, respectively. The target air-fuel ratio between the curves is determined by proportional distribution. Can be As shown in FIG. 10A, the first operation region I
In the first operating region I, the target air-fuel ratio becomes leaner as the required torque TQ becomes lower.
/ F is made lean.
【0065】即ち、要求トルクTQが低くなるほど燃焼
による発熱量が少くなる。従って要求トルクTQが低く
なるほどEGR率を低下させても低温燃焼を行うことが
できる。EGR率を低下させると空燃比は大きくなり、
従って図10(A)に示されるように要求トルクTQが
低くなるにつれて目標空燃比A/Fが大きくされる。空
燃比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
では要求トルクTQが低くなるにつれて目標空燃比A/
Fが大きくされる。That is, the lower the required torque TQ, the smaller the amount of heat generated by combustion. Therefore, as the required torque TQ decreases, low-temperature combustion can be performed even if the EGR rate is reduced. As the EGR rate decreases, the air-fuel ratio increases,
Therefore, as shown in FIG. 10A, the target air-fuel ratio A / F increases as the required torque TQ decreases. As the air-fuel ratio increases, the fuel consumption rate increases. Therefore, in order to make the air-fuel ratio as lean as possible, in the embodiment according to the present invention, as the required torque TQ decreases, the target air-fuel ratio A /
F is increased.
【0066】一方、燃焼室5内に供給される吸入ガス温
が上昇すると燃焼時における燃料およびその周囲のガス
温度が上昇するのでこのときには燃焼温度の上昇を抑制
するために燃料粒子周りの酸素濃度を低下させる必要が
ある。従って本発明による実施例では図10(B)に示
すように燃焼室5内に供給される吸入ガス温Tが上昇す
るにつれて次第に小さくなる補正係数K1を図10
(A)に示す目標空燃比A/Fに乗算することによって
最終的な目標空燃比(=K1・(A/F))を求めるよ
うにしている。On the other hand, if the temperature of the intake gas supplied to the combustion chamber 5 rises, the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion rises. Need to be reduced. Therefore, in the embodiment according to the present invention, as shown in FIG. 10 (B), the correction coefficient K1 which gradually decreases as the temperature T of the intake gas supplied into the combustion chamber 5 rises increases.
The final target air-fuel ratio (= K1 · (A / F)) is obtained by multiplying the target air-fuel ratio A / F shown in (A).
【0067】一方、11(A)では燃焼室5内に供給さ
れる吸入ガスの温度が基準温度T0であるときの目標E
GR率EGを示しており、この目標EGR率EGは要求
トルクTQおよび機関回転数Nの関数として図11
(A)に示すようなマップの形で予めROM42内に記
憶されている。上述したように燃焼室5内に供給される
吸入ガス温が上昇すると燃焼時における燃料およびその
周囲のガス温度が上昇するのでこのときには燃焼温度の
上昇を抑制するためにEGRガスによる吸熱量を増大さ
せることが好ましい。従って本発明による実施例では図
11(B)に示すように燃焼室5内に供給される吸入ガ
ス温Tが上昇するにつれて次第に大きくなる補正係数K
2を図11(A)に示す目標EGR率EGに乗算するこ
とによって最終的な目標EGR率(=K2・EG)を求
めるようにしている。On the other hand, at 11 (A), the target E when the temperature of the intake gas supplied into the combustion chamber 5 is at the reference temperature T 0.
The target EGR rate EG is shown as a function of the required torque TQ and the engine speed N in FIG.
It is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as shown in FIG. As described above, when the temperature of the intake gas supplied into the combustion chamber 5 rises, the temperature of fuel and the surrounding gas during combustion rises. At this time, the amount of heat absorbed by the EGR gas is increased to suppress the rise in combustion temperature. Preferably. Therefore, in the embodiment according to the present invention, as shown in FIG. 11 (B), the correction coefficient K gradually increases as the intake gas temperature T supplied into the combustion chamber 5 increases.
2 is multiplied by a target EGR rate EG shown in FIG. 11A to obtain a final target EGR rate (= K2 · EG).
【0068】さて、或る第1の運転状態のもとで定常運
転が行われている場合には、空燃比を目標空燃比K1・
(A/F)とし、EGR率EGを目標EGR率K2・E
Gとするのに必要なスロットル弁25の開度およびEG
R制御弁29の開度が或る一定値に定まる。このとき吸
入空気量およびEGRガス量も或る一定値に定まる。ま
た、このとき燃焼室5内に供給されるEGRガス中の酸
素濃度も或る一定値に定まる。即ちこのときには燃焼室
5内に供給される酸素量は燃焼室5内に供給された吸入
空気中に含まれる酸素量と、燃焼室5内に供給されたE
GRガス中に含まれる酸素量との和となっており、これ
ら酸素量の和は空燃比が目標空燃比K1・(A/F)と
なる値となっている。When the steady operation is being performed under a certain first operation state, the air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio K1 ·
(A / F), and the EGR rate EG is set to the target EGR rate K2 · E.
The opening degree and EG of the throttle valve 25 required to obtain G
The opening of the R control valve 29 is determined to a certain constant value. At this time, the intake air amount and the EGR gas amount are also set to certain constant values. Further, at this time, the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 is also fixed to a certain value. That is, at this time, the amount of oxygen supplied into the combustion chamber 5 is determined by the amount of oxygen contained in the intake air supplied into the combustion chamber 5 and the amount of E supplied into the combustion chamber 5.
It is the sum of the amount of oxygen contained in the GR gas, and the sum of these oxygen amounts is a value at which the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio K1 · (A / F).
【0069】一方、第1の運転状態と目標空燃比K1・
(A/F)および目標EGR率K2・EGの異なる第2
の運転状態において定常運転が行われている場合にも空
燃比を目標空燃比K1・(A/F)とし、EGR率を目
標EGR率K2・EGとするのに必要なスロットル弁2
5の開度、EGR制御弁29の開度、吸入空気量、EG
Rガス量およびEGRガス中の酸素濃度は或る一定値と
なる。ただし、これらの各値は第1の運転状態と異なる
値となる。On the other hand, the first operating state and the target air-fuel ratio K1 ·
(A / F) and a second different EGR rate K2 · EG
The throttle valve 2 necessary for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio K1 · (A / F) and setting the EGR rate to the target EGR rate K2 · EG even when the steady operation is performed in the operation state of FIG.
5, the opening degree of the EGR control valve 29, the intake air amount, the EG
The R gas amount and the oxygen concentration in the EGR gas have certain constant values. However, these values are different from those in the first operation state.
【0070】従って空燃比を目標空燃比K1・(A/
F)とし、EGR率を目標EGR率EGとするのに必要
なスロットル弁25の目標開度およびEGR制御弁29
の目標開度を予め求めておき、スロットル弁25の開度
およびEGR制御弁29の開度をこれら目標開度に制御
すれば空燃比が目標空燃比K1・(A/F)になり、E
GR率が目標EGR率K2・EGになることになる。し
かしながら実際には燃焼室5内に供給されるEGRガス
中の酸素濃度は機関の運転状態が変化したときにただち
に変化せず、その結果空燃比およびEGR率が目標空燃
比K1・(A/F)および目標EGR率K2・EGから
ずれてしまう。Therefore, the air-fuel ratio is changed to the target air-fuel ratio K1 · (A /
F), and the target opening of the throttle valve 25 and the EGR control valve 29 necessary for setting the EGR rate to the target EGR rate EG.
If the target opening of the throttle valve 25 and the opening of the EGR control valve 29 are controlled to these target openings in advance, the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio K1 · (A / F), and E
The GR rate becomes the target EGR rate K2 · EG. However, actually, the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 does not change immediately when the operating state of the engine changes, and as a result, the air-fuel ratio and the EGR rate become the target air-fuel ratio K1 · (A / F ) And the target EGR rate K2 · EG.
【0071】即ち、例えば目標空燃比K1・(A/F)
の比較的大きい第1の運転状態から目標空燃比K1・
(A/F)の比較的小さな第2の運転状態に切換えられ
たとする。この場合、第1の運転状態のときには目標空
燃比K1・(A/F)が比較的大きいために燃焼室5内
に供給されるEGRガス中の酸素濃度は高くなってい
る。次いで第1の運転状態から第2の運転状態に切換え
られても燃焼室5内に供給されるEGRガス中の酸素濃
度はただちに低くならず、暫らくの間高いまま維持され
る。その結果、空燃比は目標空燃比K1・(A/F)よ
りも大きくなり、斯くしてスモークが発生することにな
る。このようなスモークの発生は特に目標空燃比の低下
の大きい第2の燃焼から第1の燃焼への切換時に顕著に
なる。That is, for example, the target air-fuel ratio K1 · (A / F)
From the first operating state where the target air-fuel ratio K1 ·
It is assumed that the operation mode is switched to the second operation state having a relatively small (A / F). In this case, in the first operating state, the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 is high because the target air-fuel ratio K1 · (A / F) is relatively large. Next, even if the state is switched from the first operating state to the second operating state, the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 does not immediately decrease, but remains high for a while. As a result, the air-fuel ratio becomes larger than the target air-fuel ratio K1 · (A / F), and thus, smoke is generated. Such generation of smoke becomes remarkable especially when switching from the second combustion to the first combustion, in which the target air-fuel ratio is greatly reduced.
【0072】これに対して目標空燃比K1・(A/F)
の小さい運転状態から目標空燃比K1・(A/F)の大
きい運転状態に変化したときには逆に空燃比が目標空燃
比K1・(A/F)よりも小さくなり、その結果燃焼不
良となる。このような燃焼不良は特に目標空燃比の上昇
の大きい第1の燃焼から第2の燃焼への切換時に顕著に
なる。On the other hand, the target air-fuel ratio K1 · (A / F)
When the operating state changes from the small operating state to the large operating state with the target air-fuel ratio K1 · (A / F), the air-fuel ratio becomes smaller than the target air-fuel ratio K1 · (A / F), resulting in poor combustion. Such poor combustion becomes particularly noticeable when switching from the first combustion to the second combustion, in which the target air-fuel ratio increases greatly.
【0073】そこで本発明による実施例では燃焼室5内
に供給されるEGRガス中の酸素濃度に応じて空燃比を
目標空燃比K1・(A/F)とし、EGR率を目標EG
R率EGとするのに必要なスロットル弁25の目標開度
およびEGR制御弁29の目標開度を予め求めておき、
スロットル弁25の開度およびEGR制御弁29の開度
を燃焼室5内に供給されるEGRガス中の酸素濃度に応
じた目標開度に制御するようにしている。Therefore, in the embodiment according to the present invention, the air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio K1 · (A / F) according to the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5, and the EGR rate is set to the target EG.
The target opening of the throttle valve 25 and the target opening of the EGR control valve 29 necessary for obtaining the R rate EG are obtained in advance,
The opening of the throttle valve 25 and the opening of the EGR control valve 29 are controlled to target opening in accordance with the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5.
【0074】具体的に言うと本発明による実施例では燃
焼室5内への吸入ガス温が基準温度T0 のときに空燃比
を図10(A)に示す目標空燃比A/Fとし、EGR率
を図11(A)に示す目標EGR率EGとするのに必要
なスロットル弁25の目標開度STが燃焼室5内に供給
されるEGRガス中の種々の酸素濃度に対し要求トルク
および機関回転数の関数として予め実験により求められ
ており、このスロットル弁25の目標開度STが要求ト
ルクTQおよび機関回転数Nの関数として図12(A)
から(D)に示すマップの形で予めROM42内に記憶
されている。なお、図12(A),(B),(C),
(D)は燃焼室5内に供給されるEGRガス中の酸素濃
度が夫々0%、7%、14%、21%の場合を示してい
る。More specifically, in the embodiment according to the present invention, when the temperature of the intake gas into the combustion chamber 5 is at the reference temperature T 0 , the air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG. The target opening ST of the throttle valve 25 required to set the rate to the target EGR rate EG shown in FIG. 11A is determined based on the required torque and the engine for various oxygen concentrations in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5. The target opening degree ST of the throttle valve 25 is obtained as a function of the required torque TQ and the engine speed N by an experiment in advance as a function of the engine speed.
To (D) are stored in the ROM 42 in advance. 12 (A), (B), (C),
(D) shows the case where the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 is 0%, 7%, 14%, and 21%, respectively.
【0075】更に、本発明による実施例では燃焼室5内
への吸入ガス温が温度T1 (図10(B))のときに空
燃比を目標空燃比K1・(A/F)とし、EGR率を目
標EGR率K2・EGとするのに必要なスロットル弁2
5の目標開度STが燃焼室5内に供給されるEGRガス
中の種々の酸素濃度に対し要求トルクおよび機関回転数
の関数として予め実験により求められており、このスロ
ットル弁25の目標開度STが要求トルクTQおよび機
関回転数Nの関数として図13(A)から(D)に示す
マップの形で予めROM42内に記憶されている。な
お、図13(A),(B),(C),(D)は燃焼室5
内に供給されるEGRガス中の酸素濃度が夫々0%、7
%、14%、21%の場合を示している。Further, in the embodiment according to the present invention, when the temperature of the intake gas into the combustion chamber 5 is at the temperature T 1 (FIG. 10B), the air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio K1 · (A / F), and EGR is performed. Throttle valve 2 required to set the rate to the target EGR rate K2 · EG
The target opening ST of the throttle valve 25 is determined in advance as a function of the required torque and the engine speed for various oxygen concentrations in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5. ST is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map shown in FIGS. 13A to 13D as a function of the required torque TQ and the engine speed N. 13 (A), (B), (C) and (D) show the combustion chamber 5
The oxygen concentrations in the EGR gas supplied to the inside are 0% and 7%, respectively.
%, 14%, and 21%.
【0076】即ち、本発明による実施例では燃焼室5内
に供給されるEGRガス中の酸素濃度、および燃焼室5
内に供給される吸入ガス温に応じたスロットル弁25の
目標開度STが図12(A)から(D)、および図13
(A)から(D)に示すマップから補間により算出され
る。また、本発明による実施例では燃焼室5内への吸入
ガス温が基準温度T0 のときに空燃比を図10(A)に
示す目標空燃比A/Fとし、EGR率を図11(A)に
示す目標EGR率EGとするのに必要なEGR制御弁2
9の目標開度SEが燃焼室5内に供給されるEGRガス
中の種々の酸素濃度に対し要求トルクおよび機関回転数
の関数として予め実験により求められており、このEG
R制御弁29の目標開度SEが要求トルクTQおよび機
関回転数Nの関数として図14(A)から(D)に示す
マップの形で予めROM42内に記憶されている。な
お、図14(A),(B),(C),(D)は燃焼室5
内に供給されるEGRガス中の酸素濃度が夫々0%、7
%、14%、21%の場合を示している。That is, in the embodiment according to the present invention, the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 and the combustion chamber 5
The target opening degree ST of the throttle valve 25 in accordance with the temperature of the intake gas supplied to the inside is shown in FIGS.
It is calculated by interpolation from the maps shown in (A) to (D). Further, in the embodiment according to the present invention, when the temperature of the gas sucked into the combustion chamber 5 is at the reference temperature T 0 , the air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG. EGR control valve 2 required to achieve target EGR rate EG shown in)
The target opening SE of 9 is previously determined by experiment as a function of the required torque and the engine speed for various oxygen concentrations in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5.
The target opening SE of the R control valve 29 is stored in advance in the ROM 42 as a function of the required torque TQ and the engine speed N in the form of maps shown in FIGS. 14 (A), (B), (C) and (D) show the combustion chamber 5
The oxygen concentrations in the EGR gas supplied to the inside are 0% and 7%, respectively.
%, 14%, and 21%.
【0077】一方、本発明による実施例では燃焼室5内
への吸入ガス温が温度T1 (図11(B))のときに空
燃比を目標空燃比K1・(A/F)とし、EGR率を目
標EGR率K2・EGとするのに必要なEGR制御弁2
9の目標開度SEが燃焼室5内に供給されるEGRガス
中の種々の酸素濃度に対し要求トルクおよび機関回転数
の関数として予め実験により求められており、このEG
R制御弁29の目標開度SEが要求トルクTQおよび機
関回転数Nの関数として図15(A)から(D)に示す
マップの形で予めROM42内に記憶されている。な
お、図15(A),(B),(C),(D)は燃焼室5
内に供給されるEGRガス中の酸素濃度が夫々0%、7
%、14%、21%の場合を示している。On the other hand, in the embodiment according to the present invention, when the temperature of the intake gas into the combustion chamber 5 is at the temperature T 1 (FIG. 11B), the air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio K1 · (A / F), and EGR is performed. EGR control valve 2 required to set the rate to the target EGR rate K2 · EG
The target opening SE of 9 is previously determined by experiment as a function of the required torque and the engine speed for various oxygen concentrations in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5.
The target opening SE of the R control valve 29 is stored in advance in the ROM 42 as a function of the required torque TQ and the engine speed N in the form of maps shown in FIGS. 15 (A), (B), (C) and (D) show the combustion chamber 5
The oxygen concentrations in the EGR gas supplied to the inside are 0% and 7%, respectively.
%, 14%, and 21%.
【0078】即ち、本発明による実施例では燃焼室5内
に供給されるEGRガス中の酸素濃度、および燃焼室5
内に供給される吸入ガス温に応じたEGR制御弁29の
目標開度SEが図14(A)から(D)、および図15
(A)から(D)に示すマップから補間により算出され
る。なお、スロットル弁25の目標開度STおよびEG
R制御弁29の目標開度SEのいずれか一方のみを燃焼
室5内に供給されるEGRガス中の酸素濃度の関数とす
ることもできる。That is, in the embodiment according to the present invention, the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 and the combustion chamber 5
The target opening SE of the EGR control valve 29 according to the temperature of the intake gas supplied to the inside of the pump is shown in FIGS.
It is calculated by interpolation from the maps shown in (A) to (D). Note that the target opening ST of the throttle valve 25 and EG
Only one of the target opening degrees SE of the R control valve 29 may be a function of the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5.
【0079】低温燃焼時にはスロットル弁25の開度を
図12および図13に示すマップから算出された目標開
度とし、EGR制御弁29の開度を図14および図15
に示すマップから算出された目標にすれば機関の運転状
態が変化したとしても空燃比が目標空燃比K1・(A/
F)となり、EGR率が目標EGR率K2・EGとな
る。従って本発明による実施例ではスロットル弁25の
開度およびEGR制御弁29の開度が夫々目標開度ST
およびSEとなるように制御される。At the time of low-temperature combustion, the opening of the throttle valve 25 is set to the target opening calculated from the maps shown in FIGS. 12 and 13, and the opening of the EGR control valve 29 is set to FIGS.
If the target calculated from the map shown in FIG. 3 is used, the air-fuel ratio can be changed to the target air-fuel ratio K1 · (A /
F), and the EGR rate becomes the target EGR rate K2 · EG. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the opening degree of the throttle valve 25 and the opening degree of the EGR control valve 29 are respectively set to the target opening degree ST.
And SE.
【0080】ところでスロットル弁25又はEGR制御
弁29にデポジットが付着すると空燃比およびEGR率
が目標空燃比K1・(A/F)およびK2・EGからず
れる。そこで本発明による実施例では吸入空気量Gaの
目標値GAおよびEGRガス量Geの目標値GEを予め
定めておき、吸入空気量GaおよびEGR量Geが夫々
目標値GAおよびGEとなるようにスロットル弁25の
目標開度STおよびEGR制御弁29の目標開度SEを
補正するようにしている。When deposits adhere to the throttle valve 25 or the EGR control valve 29, the air-fuel ratio and the EGR rate deviate from the target air-fuel ratios K1 · (A / F) and K2 · EG. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the target value GA of the intake air amount Ga and the target value GE of the EGR gas amount Ge are determined in advance, and the throttle is set so that the intake air amount Ga and the EGR amount Ge become the target values GA and GE, respectively. The target opening ST of the valve 25 and the target opening SE of the EGR control valve 29 are corrected.
【0081】即ち、本発明による実施例では燃焼室5内
への吸入ガス温が基準温度T0 のときに空燃比を図10
(A)に示す目標空燃比A/Fとし、EGR率を図11
(A)に示す目標EGR率EGとするのに必要な吸入空
気量の目標値GAが燃焼室5内に供給されるEGRガス
中の種々の酸素濃度に対し要求トルクおよび機関回転数
の関数として予め実験により求められており、この吸入
空気量の目標値GAが要求トルクTQおよび機関回転数
Nの関数として図16(A)から(D)に示すマップの
形で予めROM42内に記憶されている。なお、図16
(A),(B),(C),(D)は燃焼室5内に供給さ
れるEGRガス中の酸素濃度が夫々0%、7%、14
%、21%の場合を示している。That is, in the embodiment according to the present invention, when the temperature of the gas sucked into the combustion chamber 5 is at the reference temperature T 0 , the air-fuel ratio is changed as shown in FIG.
The target air-fuel ratio A / F shown in FIG.
A target value GA of the amount of intake air necessary for obtaining the target EGR rate EG shown in FIG. 7A is a function of the required torque and the engine speed for various oxygen concentrations in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5. The target value GA of the intake air amount is previously stored in the ROM 42 as a function of the required torque TQ and the engine speed N in the form of maps shown in FIGS. I have. Note that FIG.
(A), (B), (C), and (D) show that the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 is 0%, 7%, and 14%, respectively.
% And 21%.
【0082】更に、本発明による実施例では燃焼室5内
への吸入ガス温が温度T1 (図10(B))のときに空
燃比を目標空燃比K1・(A/F)とし、EGR率を目
標EGR率K2・EGとするのに必要な吸入空気量の目
標値GAが燃焼室5内に供給されるEGRガス中の種々
の酸素濃度に対し要求トルクおよび機関回転数の関数と
して予め実験により求められており、この吸入空気量の
目標値GAが要求トルクTQおよび機関回転数Nの関数
として図17(A)から(D)に示すマップの形で予め
ROM42内に記憶されている。なお、図17(A),
(B),(C),(D)は燃焼室5内に供給されるEG
Rガス中の酸素濃度が夫々0%、7%、14%、21%
の場合を示している。Further, in the embodiment according to the present invention, when the temperature of the intake gas into the combustion chamber 5 is at the temperature T 1 (FIG. 10B), the air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio K1 · (A / F), and EGR is performed. The target value GA of the intake air amount necessary for setting the rate to the target EGR rate K2 · EG is determined in advance as a function of the required torque and the engine speed for various oxygen concentrations in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5. The target value GA of the intake air amount is obtained by an experiment and stored in the ROM 42 in advance in the form of a map shown in FIGS. 17A to 17D as a function of the required torque TQ and the engine speed N. . In addition, FIG.
(B), (C) and (D) show EG supplied into the combustion chamber 5.
Oxygen concentration in R gas is 0%, 7%, 14%, 21% respectively
Is shown.
【0083】即ち、本発明による実施例では燃焼室5内
に供給されるEGRガス中の酸素濃度、および燃焼室5
内に供給される吸入ガス温に応じた吸入空気量の目標値
GAが図16(A)から(D)、および図17(A)か
ら(D)に示すマップから補間により算出される。次い
で算出された吸入空気量の目標値GAと質量流量計38
により検出された吸入空気の質量流量(以下単に吸入空
気量という)Gaとが比較され、実際の吸入空気量Ga
が目標開度GAとなるようにスロットル弁25の目標開
度STが補正される。That is, in the embodiment according to the present invention, the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 and the combustion chamber 5
The target value GA of the intake air amount according to the temperature of the intake gas supplied to the inside is calculated by interpolation from the maps shown in FIGS. 16 (A) to (D) and FIGS. 17 (A) to (D). Next, the calculated target value GA of the intake air amount and the mass flow meter 38
Is compared with the mass flow rate (hereinafter simply referred to as intake air amount) Ga of the intake air, and the actual intake air amount Ga
Is corrected to the target opening GA, the target opening ST of the throttle valve 25 is corrected.
【0084】更に、本発明による実施例では燃焼室5内
への吸入ガス温が基準温度T0 のときに空燃比を図10
(A)に示す目標空燃比A/Fとし、EGR率を図11
(A)に示す目標EGR率EGとするのに必要なEGR
ガス量の目標値GEが燃焼室5内に供給されるEGRガ
ス中の種々の酸素濃度に対し要求トルクおよび機関回転
数の関数として予め実験により求められており、このE
GRガス量の目標値GEが要求トルクTQおよび機関回
転数Nの関数として図18(A)から(D)に示すマッ
プの形で予めROM42内に記憶されている。なお、図
18(A),(B),(C),(D)は燃焼室5内に供
給されるEGRガス中の酸素濃度が夫々0%、7%、1
4%、21%の場合を示している。Further, in the embodiment according to the present invention, when the temperature of the gas inhaled into the combustion chamber 5 is at the reference temperature T 0 , the air-fuel ratio is changed as shown in FIG.
The target air-fuel ratio A / F shown in FIG.
EGR necessary for achieving the target EGR rate EG shown in FIG.
The target value GE of the gas amount is previously determined experimentally as a function of the required torque and the engine speed for various oxygen concentrations in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5.
The target value GE of the GR gas amount is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map shown in FIGS. 18A to 18D as a function of the required torque TQ and the engine speed N. 18 (A), (B), (C), and (D) show that the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 is 0%, 7%, and 1%, respectively.
The cases of 4% and 21% are shown.
【0085】また、本発明による実施例では燃焼室5内
への吸入ガス温が温度T1 (図11(B))のときに空
燃比を目標空燃比K1・(A/F)とし、EGR率を目
標EGR率K2・EGとするのに必要なEGRガス量の
目標値GEが燃焼室5内に供給されるEGRガス中の種
々の酸素濃度に対し要求トルクおよび機関回転数の関数
として予め実験により求められており、このEGRガス
量の目標値GEが要求トルクTQおよび機関回転数Nの
関数として図19(A)から(D)に示すマップの形で
予めROM42内に記憶されている。なお、図19
(A),(B),(C),(D)は燃焼室5内に供給さ
れるEGRガス中の酸素濃度が夫々0%、7%、14
%、21%の場合を示している。In the embodiment according to the present invention, when the temperature of the intake gas into the combustion chamber 5 is at the temperature T 1 (FIG. 11B), the air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio K1 · (A / F), and EGR is performed. The target value GE of the amount of EGR gas necessary for setting the rate to the target EGR rate K2 · EG is determined in advance as a function of the required torque and the engine speed for various oxygen concentrations in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5. This target value GE of the EGR gas amount is obtained by an experiment, and is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map shown in FIGS. 19A to 19D as a function of the required torque TQ and the engine speed N. . Note that FIG.
(A), (B), (C), and (D) show that the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 is 0%, 7%, and 14%, respectively.
% And 21%.
【0086】即ち、本発明による実施例では燃焼室5内
に供給されるEGRガス中の酸素濃度、および燃焼室5
内に供給される吸入ガス温に応じたEGRガス量の目標
値GEが図18(A)から(D)、および図19(A)
から(D)に示すマップから補間により算出される。一
方、実際のEGRガス量Geは圧力センサ36,37に
より検出されたEGR制御弁29の前後差圧ΔPとEG
R制御弁29の有効流れ面積Sから算出される(Ge=
S・ΔPの平方根)。なお、EGR制御弁29の実際の
開度SEは開度センサ29aにより検出され、この開度
SEに基づいて図19に示す関係から有効流れ面積Sが
算出される。That is, in the embodiment according to the present invention, the oxygen concentration in the EGR gas supplied to the combustion chamber 5 and the combustion chamber 5
18 (A) to 18 (D) and FIG. 19 (A) show the target value GE of the EGR gas amount according to the temperature of the intake gas supplied to the inside.
To (D) by interpolation from the map shown in FIG. On the other hand, the actual EGR gas amount Ge is determined by the differential pressure ΔP across the EGR control valve 29 detected by the pressure sensors 36 and 37 and EG.
It is calculated from the effective flow area S of the R control valve 29 (Ge =
S · Square root of ΔP). The actual opening SE of the EGR control valve 29 is detected by the opening sensor 29a, and the effective flow area S is calculated from the relationship shown in FIG. 19 based on the opening SE.
【0087】次いで算出されたEGRガス量の目標値G
Eと実際の流量Geとが比較され、実際の流量Geが目
標値GEとなるようにEGR制御弁29の目標開度SE
が補正される。図21(A)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
A/Fを示している。なお、図21においてA/F=2
4,A/F=35,A/F=45,A/F=60で示さ
れる各曲線は夫々目標空燃比24,35,45,60を
示している。また、図21(B)は第2の燃焼が行われ
ているときの目標EGR率EGを示している。この目標
EGR率EGは図21(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ROM42内に記憶されている。本発明による実施例
では第2の燃焼時においても燃焼室5内に供給されるE
GRガス中の酸素濃度に基づいてスロットル弁25の目
標開度STおよびEGR制御弁29の目標開度SEが定
められ、これら目標開度ST,SEが吸入空気量Ga、
EGRガス量Geに基づいて補正される。Next, the target value G of the calculated EGR gas amount
E is compared with the actual flow rate Ge, and the target opening SE of the EGR control valve 29 is set so that the actual flow rate Ge becomes the target value GE.
Is corrected. FIG. 21A shows the target air-fuel ratio A / F when the second combustion, that is, the normal combustion by the conventional combustion method is performed. In FIG. 21, A / F = 2
4, curves A / F = 35, A / F = 45 and A / F = 60 indicate target air-fuel ratios 24, 35, 45 and 60, respectively. FIG. 21B shows the target EGR rate EG when the second combustion is being performed. The target EGR rate EG 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. In the embodiment according to the present invention, E supplied to the combustion chamber 5 even at the time of the second combustion.
The target opening ST of the throttle valve 25 and the target opening SE of the EGR control valve 29 are determined based on the oxygen concentration in the GR gas, and these target openings ST and SE are determined by the intake air amount Ga,
The correction is made based on the EGR gas amount Ge.
【0088】具体的に言うと本発明による実施例では空
燃比を図21(A)に示す目標空燃比A/Fとし、EG
R率を図21(B)に示す目標EGR率EGとするのに
必要なスロットル弁25の目標開度STが燃焼室5内に
供給されるEGRガス中の種々の酸素濃度に対し要求ト
ルクおよび機関回転数の関数として予め実験により求め
られており、このスロットル弁25の目標開度STが要
求トルクTQおよび機関回転数Nの関数として図22
(A)から(D)に示すマップの形で予めROM42内
に記憶されている。なお、図22(A),(B),
(C),(D)は燃焼室5内に供給されるEGRガス中
の酸素濃度が夫々0%、7%、14%、21%の場合を
示している。Specifically, in the embodiment according to the present invention, the air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG.
The target opening degree ST of the throttle valve 25 necessary for setting the R rate to the target EGR rate EG shown in FIG. The target opening degree ST of the throttle valve 25 is obtained in advance as a function of the engine speed by an experiment, as a function of the required torque TQ and the engine speed N in FIG.
They are stored in the ROM 42 in advance in the form of maps shown in (A) to (D). 22 (A), (B),
(C) and (D) show the cases where the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 is 0%, 7%, 14%, and 21%, respectively.
【0089】また、本発明による実施例では空燃比を図
21(A)に示す目標空燃比A/Fとし、EGR率を図
21(B)に示す目標EGR率EGとするのに必要なE
GR制御弁29の目標開度SEが燃焼室5内に供給され
るEGRガス中の種々の酸素濃度に対し要求トルクおよ
び機関回転数の関数として予め実験により求められてお
り、このEGR制御弁29の目標開度SEが要求トルク
TQおよび機関回転数Nの関数として図23(A)から
(D)に示すマップの形で予めROM42内に記憶され
ている。なお、図23(A),(B),(C),(D)
は燃焼室5内に供給されるEGRガス中の酸素濃度が夫
々0%、7%、14%、21%の場合を示している。Further, in the embodiment according to the present invention, E required to set the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG. 21A and the EGR rate to the target EGR rate EG shown in FIG.
The target opening degree SE of the GR control valve 29 is previously determined by experiment as a function of the required torque and the engine speed for various oxygen concentrations in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5. Is stored in the ROM 42 in advance in the form of maps shown in FIGS. 23A to 23D as a function of the required torque TQ and the engine speed N. 23 (A), (B), (C), (D)
Indicates a case where the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 is 0%, 7%, 14%, and 21%, respectively.
【0090】また、本発明による実施例では空燃比を図
21(A)に示す目標空燃比A/Fとし、EGR率を図
21(B)に示す目標EGR率EGとするのに必要な吸
入空気量の目標値GAが燃焼室5内に供給されるEGR
ガス中の種々の酸素濃度に対し要求トルクおよび機関回
転数の関数として予め実験により求められており、この
吸入空気量の目標値GAが要求トルクTQおよび機関回
転数Nの関数として図24(A)から(D)に示すマッ
プの形で予めROM42内に記憶されている。なお、図
24(A),(B),(C),(D)は燃焼室5内に供
給されるEGRガス中の酸素濃度が夫々0%、7%、1
4%、21%の場合を示している。Further, in the embodiment according to the present invention, intake air necessary for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG. 21A and setting the EGR rate to the target EGR rate EG shown in FIG. EGR in which the target value GA of the air amount is supplied into the combustion chamber 5
The desired value GA of the intake air amount is determined in advance as a function of the required torque TQ and the engine speed N as a function of the required torque and the engine speed N as a function of the required torque and the engine speed for various oxygen concentrations in the gas. ) To (D) are stored in the ROM 42 in advance. 24 (A), (B), (C), and (D) show that the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 is 0%, 7%, 1%, respectively.
The cases of 4% and 21% are shown.
【0091】また、本発明による実施例では空燃比を図
21(A)に示す目標空燃比A/Fとし、EGR率を図
21(B)に示す目標EGR率EGとするのに必要なE
GRガス量の目標値GEが燃焼室5内に供給されるEG
Rガス中の種々の酸素濃度に対し要求トルクおよび機関
回転数の関数として予め実験により求められており、こ
のEGRガス量の目標値EGが要求トルクTQおよび機
関回転数Nの関数として図25(A)から(D)に示す
マップの形で予めROM42内に記憶されている。な
お、図25(A),(B),(C),(D)は燃焼室5
内に供給されるEGRガス中の酸素濃度が夫々0%、7
%、14%、21%の場合を示している。Further, in the embodiment according to the present invention, E required for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG. 21A and setting the EGR rate to the target EGR rate EG shown in FIG.
EG in which the target value GE of the GR gas amount is supplied into the combustion chamber 5
As a function of the required torque and the engine speed for various oxygen concentrations in the R gas, the target value EG of the EGR gas amount is determined in advance as a function of the required torque TQ and the engine speed N as shown in FIG. The information is stored in the ROM 42 in advance in the form of maps shown in FIGS. 25 (A), (B), (C) and (D) show the combustion chamber 5
The oxygen concentrations in the EGR gas supplied to the inside are 0% and 7%, respectively.
%, 14%, and 21%.
【0092】これまで述べたように本発明による実施例
では燃焼室5内に供給されるEGRガス中の酸素濃度に
基づいてスロットル弁25の開度等制御される。従って
スロットル弁25の開度等を制御するためにはEGRガ
ス中の酸素濃度を検出するか、算出するか、又は推定す
る必要がある。本発明による実施例ではEGRガス中の
酸素濃度を推定しており、以下EGRガス中の酸素濃度
の推定方法の一例について説明する。As described above, in the embodiment according to the present invention, the opening degree of the throttle valve 25 is controlled based on the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5. Therefore, in order to control the opening degree of the throttle valve 25, it is necessary to detect, calculate, or estimate the oxygen concentration in the EGR gas. In the embodiment according to the present invention, the oxygen concentration in the EGR gas is estimated. Hereinafter, an example of a method for estimating the oxygen concentration in the EGR gas will be described.
【0093】機関一回転当り燃焼室5から排出される既
燃ガス量Wg(g/rev )は燃料の密度をρ(g/m
m3 )とすると次式で表される。 Wg=吸入空気量Ga(g/rev )+EGRガス量Ge
(g/rev )+ρ・燃料噴射量Q(mm3 /rev ) 一方、EGR率K2・EGを用いるとEGRガス量Ge
は次のように表される。The burned gas amount Wg (g / rev) discharged from the combustion chamber 5 per one revolution of the engine indicates the density of the fuel as ρ (g / m
m 3 ) is given by the following equation. Wg = intake air amount Ga (g / rev) + EGR gas amount Ge
(G / rev) + ρ · fuel injection amount Q (mm 3 / rev) On the other hand, if the EGR rate K2 · EG is used, the EGR gas amount Ge
Is expressed as follows.
【0094】Ge=Ga・K2・EG/(1−K2・E
G) 従って燃焼室5から排出される既燃ガス量Wgは次式の
ようになる。 Wg=Ga+Ga・K2・EG/(1−K2・EG)+
ρ・Q 一方、サージタンク12内に供給されるEGRガス中の
酸素濃度をOEGRとすると燃焼室5内に供給されるE
GRガス中の酸素量Oeは次式で表される。Ge = Ga.K2.EG / (1-K2.E)
G) Accordingly, the burned gas amount Wg discharged from the combustion chamber 5 is expressed by the following equation. Wg = Ga + Ga.K2.EG / (1-K2.EG) +
ρ · Q On the other hand, assuming that the oxygen concentration in the EGR gas supplied to the surge tank 12 is OEGR, E supplied to the combustion chamber 5 is E
The oxygen amount Oe in the GR gas is represented by the following equation.
【0095】Oe=OEGR・Ge=OEGR・Ge・
K2・EG/(1−K2・EG) また、燃焼室5内に供給される吸入空気中の酸素量Oa
は次のようになる。 Oa=0.21・Ga 一方、燃焼室5内において燃焼により消費される酸素量
Oconは次式で表される。Oe = OEGR.Ge = OEGR.Ge.
K2 · EG / (1−K2 · EG) Also, the oxygen amount Oa in the intake air supplied into the combustion chamber 5
Is as follows. Oa = 0.21 · Ga On the other hand, the oxygen amount Ocon consumed by combustion in the combustion chamber 5 is expressed by the following equation.
【0096】 Ocon=0.21・理論空燃比・ρ・Q=0.21・14.6・ρ・Q =3.1・ρ・Q 従って燃焼室5から排出される既燃ガス中の酸素量Oe
xは次のように表される。 Oex=Oe+Oa−Ocon=OEGR・Ga・K2
・EG/(1−K2・EG)+0.21・Ga−3.1
・ρ・Q 排気ポート10内における排気ガス中の酸素濃度OEX
は既燃ガス中の酸素量Oexと既燃ガス量Wgとの比と
なるのでこのOEXは次式で表される。Ocon = 0.21 · Theoretical air-fuel ratio · ρ · Q = 0.21 · 14.6 · ρ · Q = 3.1 · ρ · Q Therefore, oxygen in the burned gas discharged from the combustion chamber 5 Quantity Oe
x is represented as follows. Oex = Oe + Oa-Ocon = OEGR · Ga · K2
・ EG / (1-K2 ・ EG) +0.21 ・ Ga-3.1
· Ρ · Q Oxygen concentration in the exhaust gas in the exhaust port 10 OEX
Is the ratio of the oxygen amount Oex in the burned gas to the burned gas amount Wg, and this OEX is expressed by the following equation.
【0097】 OEX=Oex/Wg …(1) ここでWg=Ga+Ga・K2・EG/(1−K2・EG)+ρ・Q…(2) Oex=OEGR・Ga・K2・EG/(1−K2・EG) +0.2/Ga−3.1・ρ・Q …(3) 一方、本発明による実施例では排気ガス中の酸素濃度O
EGRを用いて空燃比が目標空燃比K1・(A/F)と
なるように噴射量Qが定められる。即ち、燃焼室5内に
供給される酸素量は前述した如く(Oe+Oa)とな
る。OEX = Oex / Wg (1) where Wg = Ga + Ga · K2 · EG / (1-K2 · EG) + ρ · Q (2) Oex = OEGR · Ga · K2 · EG / (1-K2 EG) + 0.2 / Ga-3.1 · ρ · Q (3) On the other hand, in the embodiment according to the present invention, the oxygen concentration O in the exhaust gas is
Using the EGR, the injection amount Q is determined such that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio K1 · (A / F). That is, the amount of oxygen supplied into the combustion chamber 5 becomes (Oe + Oa) as described above.
【0098】従って空燃比が目標空燃比K1・(A/
F)となるのに必要な噴射量Qは以下のようになる。 (Oe+Oa)・(1/0.21)=K1・(A/F)・ρ・Q 従って、Q=(Oe+Oa)・(1/0.21)/〔K1 ・(A/F)・ρ〕 …(4) ここでOe+Oa=OEGR・Ga・K2・EG/(1−K2・EG) +0.21・Ga …(5) さて、上式(4),(5)において機関の運転状態が定
まると補正係数K1,K2、目標空燃比A/Fおよび目
標EGR率EGが定まり、また吸入空気量Gaは質量流
量計38により検出される。従ってEGRガス中の酸素
濃度OEGRがわかれば噴射量Qが定まる。Therefore, the air-fuel ratio becomes equal to the target air-fuel ratio K1 · (A /
The injection quantity Q required to satisfy F) is as follows. (Oe + Oa) · (1 / 0.21) = K1 · (A / F) · ρ · Q Therefore, Q = (Oe + Oa) · (1 / 0.21) / [K1 · (A / F) · ρ] (4) Here, Oe + Oa = OEGR · Ga · K2 · EG / (1−K2 · EG) + 0.21 · Ga (5) Now, the operating state of the engine is determined by the above equations (4) and (5). And the correction coefficients K1 and K2, the target air-fuel ratio A / F and the target EGR rate EG, and the intake air amount Ga is detected by the mass flow meter 38. Therefore, if the oxygen concentration OEGR in the EGR gas is known, the injection amount Q is determined.
【0099】一方、このときEGRガス中の酸素濃度O
EGRがわかればスロットル弁25の目標開度STおよ
びEGR制御弁29の目標開度SEが定まる。即ち、E
GRガス中の酸素濃度OEGRがわかれば噴射量Q、ス
ロットル弁25の目標開度STおよびEGR制御弁29
の目標開度SEが定まることになる。ところで燃焼室5
から排気マニホルド19内に排出された排気ガスの一部
はEGR通路27内に流入し、この排気ガス、即ちEG
Rガスは燃焼室5から排気ガスが排出される毎に順次サ
ージタンク12内に向けてEGR通路27内を移動せし
められる。従って排気ガスがEGR通路27内に流入し
てから機関が何回か回転した後にこの排気ガスがEGR
ガスとしてサージタンク12内に流入することになる。
即ち、サージタンク12内へは機関が何回か回転する前
の排気マニホルド19内の排気ガスが供給されることに
なる。この場合、i回転前の排気マニホルド19内の排
気ガスがサージタンク12内に供給されるものとすると
このiの数はEGRガス量Geが少ないほど大きくな
る。On the other hand, at this time, the oxygen concentration O in the EGR gas is
If the EGR is known, the target opening ST of the throttle valve 25 and the target opening SE of the EGR control valve 29 are determined. That is, E
If the oxygen concentration OEGR in the GR gas is known, the injection amount Q, the target opening ST of the throttle valve 25 and the EGR control valve 29
Is determined. By the way, combustion chamber 5
Part of the exhaust gas discharged from the exhaust manifold 19 into the exhaust manifold 19 flows into the EGR passage 27, and this exhaust gas, that is, EG
Each time the exhaust gas is discharged from the combustion chamber 5, the R gas is sequentially moved in the EGR passage 27 toward the surge tank 12. Therefore, after the exhaust gas flows into the EGR passage 27 and the engine rotates several times, the exhaust gas
The gas flows into the surge tank 12 as gas.
That is, the exhaust gas in the exhaust manifold 19 before the engine is rotated several times is supplied into the surge tank 12. In this case, assuming that the exhaust gas in the exhaust manifold 19 before the i-th rotation is supplied into the surge tank 12, the number i increases as the EGR gas amount Ge decreases.
【0100】本発明による実施例では図26に示すよう
にこのiの数とEGRガス量Geとの関係が予め実験に
より求められており、この関係からEGRガス量Geに
基づいてこのiの数が求められる。この場合、EGRガ
ス量Geは前述したようにGe=Ga・K2・EG/
(1−K2・EG)から求められる。例えば今、EGR
ガス量が図26においてRであったとするとこのときi
の値は5となる。即ち、サージタンク12内へは5回転
前の排気マニホルド19内の排気ガスが供給されること
になる。云い換えるとこのときサージタンク12内に供
給されるEGRガス中の酸素濃度OEGRは5回転前の
排気マニホルド19内の排気ガスの酸素濃度に等しくな
る。In the embodiment according to the present invention, as shown in FIG. 26, the relationship between the number i and the EGR gas amount Ge is determined in advance by an experiment. From this relationship, the number i is determined based on the EGR gas amount Ge. Is required. In this case, the EGR gas amount Ge is, as described above, Ge = Ga · K2 · EG /
(1−K2 · EG). For example, now, EGR
Assuming that the gas amount is R in FIG.
Is 5. That is, the exhaust gas in the exhaust manifold 19 five rotations before is supplied into the surge tank 12. In other words, at this time, the oxygen concentration OEGR in the EGR gas supplied to the surge tank 12 becomes equal to the oxygen concentration of the exhaust gas in the exhaust manifold 19 five rotations before.
【0101】ここでi回転前の排気マニホルド19内の
排気ガスの酸素濃度をOEX(i)と表わすとこのOE
X(i)は前述した式(1),(2),(3)を用いて
i回転前に既に算出されている。従ってこのOEX
(i)からサージタンク12内に供給されるEGRガス
中の酸素濃度OEGRを算出することができる。図27
はサージタンク12内に供給されるEGRガス中の酸素
濃度OEGRおよび排気マニホルド19内の排気ガス中
の酸素濃度OEXを推定するためのルーチンを示してい
る。このルーチンはいずれかの気筒が排気行程を完了し
たときに実行される。図27を参照するとまず初めにス
テップ100において現在の機関の運転状態における補
正係数K2、目標EGR率EG、吸入空気量GaからE
GRガス量Geが算出され、このEGRガス量Geに基
づいて図26に示す関係からiの数が算出される。次い
でステップ101ではi回転前の排気マニホルド19内
の排気ガス中の酸素濃度OEX(i)がサージタンク1
2内へ供給されるEGRガス中の酸素濃度OEGRとさ
れる。Here, when the oxygen concentration of the exhaust gas in the exhaust manifold 19 before the i-th rotation is represented by OEX (i), this OE
X (i) has already been calculated before i rotations using the above-described equations (1), (2), and (3). So this OEX
From (i), the oxygen concentration OEGR in the EGR gas supplied into the surge tank 12 can be calculated. FIG.
Shows a routine for estimating the oxygen concentration OEGR in the EGR gas supplied to the surge tank 12 and the oxygen concentration OEX in the exhaust gas in the exhaust manifold 19. This routine is executed when any of the cylinders has completed the exhaust stroke. Referring to FIG. 27, first, at step 100, the correction coefficient K2, the target EGR rate EG, and the intake air amount Ga in the current operating state of the engine are calculated from E to E.
The GR gas amount Ge is calculated, and the number i is calculated from the relationship shown in FIG. 26 based on the EGR gas amount Ge. Next, at step 101, the oxygen concentration OEX (i) in the exhaust gas in the exhaust manifold 19 before the i-th rotation is determined by the surge tank 1
The oxygen concentration OEGR in the EGR gas supplied to the inside 2 is set as OEGR.
【0102】次いでステップ102ではこの酸素濃度O
EGRを用いて前述した式(1),(2),(3)より
排気マニホルド19内の排気ガス中の酸素濃度OEXが
算出される。次いでステップ103では記憶されている
全てのOEX(i−1)がOEX(i)とされ、ステッ
プ102において算出されたOEXがOEX(1)とさ
れる。Next, at step 102, the oxygen concentration O
The oxygen concentration OEX in the exhaust gas in the exhaust manifold 19 is calculated from the equations (1), (2), and (3) using the EGR. Next, in step 103, all stored OEX (i-1) are set as OEX (i), and the OEX calculated in step 102 is set as OEX (1).
【0103】次に図28を参照しつつ運転制御について
説明する。図28を参照すると、まず初めにステップ2
00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20
1に進んで要求トルクTQ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。TQ≦X1(N)
のときにはステップ203に進んで低温燃焼が行われ
る。Next, the operation control will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 28, first, Step 2
At 00, it is determined whether or not a flag I indicating that the operating state of the engine is in the first operating region I is set. When the flag I is set, that is, when the operating state of the engine is in the first operating region I, step 20 is executed.
The program proceeds to 1 to determine whether the required torque TQ has become larger than the first boundary X1 (N). TQ ≦ X1 (N)
In the case of, the routine proceeds to step 203, where low-temperature combustion is performed.
【0104】即ち、ステップ203ではスロットル弁2
5の制御が行われる。このスロットル弁25の制御ルー
チンが図29に示されている。次いでステップ204で
はEGR制御弁29の制御が行われる。このEGR制御
弁29の制御が図30に示されている。次いでステップ
205では現在の機関運転状態における目標空燃比K1
・(A/F)、目標EGR率K2・EG、吸入空気量G
aおよびEGRガス中の酸素濃度OEGRに基づいて前
述の式(4)および(5)から噴射量Qが算出される。That is, in step 203, the throttle valve 2
5 is performed. FIG. 29 shows a control routine of the throttle valve 25. Next, at step 204, the EGR control valve 29 is controlled. The control of the EGR control valve 29 is shown in FIG. Next, at step 205, the target air-fuel ratio K1 in the current engine operation state
(A / F), target EGR rate K2 · EG, intake air amount G
The injection amount Q is calculated from the above equations (4) and (5) based on a and the oxygen concentration OEGR in the EGR gas.
【0105】一方、ステップ201においてTQ>X
(N)になったと判別されたときにはステップ202に
進んでフラグIがリセットされ、次いでステップ208
に進んで第2の燃焼が行われる。即ち、ステップ208
ではスロットル弁25の制御が行われる。このスロット
ル弁25の制御ルーチンが図31に示されている。次い
でステップ209ではEGR制御弁29の制御が行われ
る。このEGR制御弁29の制御が図32に示されてい
る。次いでステップ210では現在の機関運転状態にお
ける目標空燃比K1・(A/F)、目標EGR率K2・
EG、吸入空気量GaおよびEGRガス中の酸素濃度O
EGRに基づいて前述の式(4)および(5)から噴射
量Qが算出される。On the other hand, in step 201, TQ> X
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 202, where the flag I is reset.
And the second combustion is performed. That is, step 208
Then, the control of the throttle valve 25 is performed. The control routine for the throttle valve 25 is shown in FIG. Next, at step 209, the EGR control valve 29 is controlled. The control of the EGR control valve 29 is shown in FIG. Next, at step 210, the target air-fuel ratio K1 · (A / F) and the target EGR rate K2 ·
EG, intake air amount Ga, and oxygen concentration O in EGR gas
The injection amount Q is calculated from the above equations (4) and (5) based on the EGR.
【0106】フラグIがリセットされると次の処理サイ
クルではステップ200からステップ206に進んで要
求トルクTQが第2の境界Y(N)よりも低くなったか
否かが判別される。TQ≧Y(N)のときにはステップ
208に進み、第2の燃焼が行われる。一方、ステップ
206においてTQ<Y(N)になったと判別されたと
きにはステップ207に進んでフラグIがセットされ、
次いでステップ203に進んで低温燃焼が行われる。When the flag I is reset, in the next processing cycle, the routine proceeds from step 200 to step 206, where it is determined whether or not the required torque TQ has become lower than the second boundary Y (N). When TQ ≧ Y (N), the routine proceeds to step 208, where the second combustion is performed. On the other hand, when it is determined in step 206 that TQ <Y (N), the routine proceeds to step 207, where the flag I is set.
Next, the routine proceeds to step 203, where low-temperature combustion is performed.
【0107】次に図29を参照しつつ図28のステップ
203において行われるスロットル弁25の制御ルーチ
ンについて説明する。図29を参照するとまず初めにス
テップ220において図12および図13に示すマップ
からEGRガス中の酸素濃度OEGRに応じたスロット
ル弁25の目標開度STが算出される。次いでステップ
221では図16および図17に示すマップからEGR
ガス中の酸素濃度OEGRに応じた吸入空気量の目標値
GAが算出される。次いでステップ222では質量流量
計38により検出されている実際の吸入空気量Gaが読
み込まれる。Next, a control routine of the throttle valve 25 performed in step 203 of FIG. 28 will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 29, first, in step 220, the target opening degree ST of the throttle valve 25 according to the oxygen concentration OEGR in the EGR gas is calculated from the maps shown in FIGS. Next, at step 221, the EGR is performed based on the maps shown in FIGS.
A target value GA of the intake air amount according to the oxygen concentration OEGR in the gas is calculated. Next, at step 222, the actual intake air amount Ga detected by the mass flow meter 38 is read.
【0108】次いでステップ223では実際の吸入空気
量Gaが吸入空気量の目標値GAよりも大きいか否かが
判別される。Ga>GAのときにはステップ224に進
んでスロットル弁25の目標開度に対する補正値ΔST
1から一定値αが減算され、次いでステップ226に進
む。これに対してGa≦GAのときにはステップ225
に進んで補正値ΔST1に一定値αが加算され、次いで
ステップ226に進む。ステップ226ではスロットル
弁25の目標開度STに補正値ΔST1を加算すること
によって最終的なスロットル弁25の目標開度ST(=
ST+ΔST1)が算出される。Next, at step 223, it is determined whether or not the actual intake air amount Ga is larger than the target value GA of the intake air amount. If Ga> GA, the routine proceeds to step 224, where the correction value ΔST for the target opening of the throttle valve 25 is set.
The constant value α is subtracted from 1 and the routine proceeds to step 226. On the other hand, if Ga ≦ GA, step 225
Then, the constant value α is added to the correction value ΔST1, and then the process proceeds to step 226. In step 226, the correction value ΔST1 is added to the target opening ST of the throttle valve 25, so that the final target opening ST (=
ST + ΔST1) is calculated.
【0109】次に図30を参照しつつ図28のステップ
204において行われるEGR制御弁29の制御ルーチ
ンについて説明する。図30を参照するとまず初めにス
テップ230において図14および図15に示すマップ
からEGRガス中の酸素濃度OEGRに応じたEGR制
御弁29の目標開度SEが算出される。次いでステップ
231では図18および図19に示すマップからEGR
ガス中の酸素濃度OEGRに応じたEGRガス量の目標
値GEが算出される。次いでステップ232では圧力セ
ンサ36により検出されているサージタンク12内の圧
力P0 および圧力センサ37により検出されているEG
R通路27内の圧力P1 が読込まれる。Next, a control routine of the EGR control valve 29 performed in step 204 of FIG. 28 will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 30, first, at step 230, the target opening degree SE of the EGR control valve 29 according to the oxygen concentration OEGR in the EGR gas is calculated from the maps shown in FIGS. Next, at step 231, the EGR is performed based on the maps shown in FIGS. 18 and 19.
A target value GE of the EGR gas amount according to the oxygen concentration OEGR in the gas is calculated. Next, at step 232, the pressure P 0 in the surge tank 12 detected by the pressure sensor 36 and the EG detected by the pressure sensor 37.
The pressure P 1 in the R passage 27 is read.
【0110】次いでステップ233ではP1 とP0 との
差圧ΔP(=P1 −P0 )が算出される。次いでステッ
プ234では開度センサ29aにより検出されたEGR
制御弁29の開度SEに基づいて図20に示す関係から
EGR制御弁29の有効流れ面積Sが算出される。次い
でステップ235では有効流れ面積Sに差圧ΔPの平方
根を乗算することによって実際のEGRガス量Geが算
出される。[0110] Then the pressure difference ΔP between P 1 and P 0 at step 233 (= P 1 -P 0) is calculated. Next, at step 234, the EGR detected by the opening degree sensor 29a is detected.
Based on the opening degree SE of the control valve 29, the effective flow area S of the EGR control valve 29 is calculated from the relationship shown in FIG. Next, at step 235, the actual EGR gas amount Ge is calculated by multiplying the effective flow area S by the square root of the differential pressure ΔP.
【0111】次いでステップ236では実際のEGRガ
ス量GeがEGRガス量の目標値GEよりも大きいか否
かが判別される。Ge>GEのときにはステップ237
に進んでEGR制御弁29の目標開度に対する補正値Δ
SE1から一定値βが減算され、次いでステップ239
に進む。これに対してGe≦GEのときにはステップ2
38に進んで補正値ΔSE1に一定値βが加算され、次
いでステップ239に進む。ステップ239ではEGR
制御弁29の目標開度SEに補正値ΔSE1を加算する
ことによって最終的なEGR制御弁29の目標開度SE
(=SE+ΔSE1)が算出される。Next, at step 236, it is determined whether or not the actual EGR gas amount Ge is larger than the target value GE of the EGR gas amount. If Ge> GE, step 237
To the correction value Δ for the target opening of the EGR control valve 29.
The constant value β is subtracted from SE1 and then step 239
Proceed to. On the other hand, when Ge ≦ GE, step 2
The routine proceeds to 38, where a fixed value β is added to the correction value ΔSE1, and then the routine proceeds to step 239. In step 239, EGR
By adding the correction value ΔSE1 to the target opening SE of the control valve 29, the final target opening SE of the EGR control valve 29 is obtained.
(= SE + ΔSE1) is calculated.
【0112】次に図31を参照しつつ図28のステップ
208において行われるスロットル弁25の制御ルーチ
ンについて説明する。図31を参照するとまず初めにス
テップ250において図22に示すマップからEGRガ
ス中の酸素濃度OEGRに応じたスロットル弁25の目
標開度STが算出される。次いでステップ251では図
24に示すマップからEGRガス中の酸素濃度OEGR
に応じた吸入空気量の目標値GAが算出される。次いで
ステップ252では質量流量計38により検出されてい
る実際の吸入空気量Gaが読み込まれる。Next, a control routine of the throttle valve 25 performed in step 208 of FIG. 28 will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 31, first, at step 250, the target opening degree ST of the throttle valve 25 according to the oxygen concentration OEGR in the EGR gas is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 251, the oxygen concentration OEGR in the EGR gas is obtained from the map shown in FIG.
The target value GA of the amount of intake air according to is calculated. Next, at step 252, the actual intake air amount Ga detected by the mass flow meter 38 is read.
【0113】次いでステップ253では実際の吸入空気
量Gaが吸入空気量の目標値GAよりも大きいか否かが
判別される。Ga>GAのときにはステップ254に進
んでスロットル弁25の目標開度に対する補正値ΔST
2から一定値αが減算され、次いでステップ256に進
む。これに対してGa≦GAのときにはステップ255
に進んで補正値ΔST2に一定値αが加算され、次いで
ステップ256に進む。ステップ256ではスロットル
弁25の目標開度STに補正値ΔST1を加算すること
によって最終的なスロットル弁25の目標開度ST(=
ST+ΔST1)が算出される。Next, at step 253, it is determined whether or not the actual intake air amount Ga is larger than the target value GA of the intake air amount. When Ga> GA, the routine proceeds to step 254, where the correction value ΔST for the target opening of the throttle valve 25 is set.
The constant value α is subtracted from 2 and then the routine proceeds to step 256. On the other hand, when Ga ≦ GA, step 255
Then, the fixed value α is added to the correction value ΔST2, and then the process proceeds to step 256. In step 256, the correction value ΔST1 is added to the target opening ST of the throttle valve 25, thereby obtaining the final target opening ST (=
ST + ΔST1) is calculated.
【0114】次に図32を参照しつつ図28のステップ
209において行われるEGR制御弁29の制御ルーチ
ンについて説明する。図32を参照するとまず初めにス
テップ260において図23に示すマップからEGRガ
ス中の酸素濃度OEGRに応じたEGR制御弁29の目
標開度SEが算出される。次いでステップ261では図
25に示すマップからEGRガス中の酸素濃度OEGR
に応じたEGRガス量の目標値GEが算出される。次い
でステップ262では圧力センサ36により検出されて
いるサージタンク12内の圧力P0 および圧力センサ3
7により検出されているEGR通路27内の圧力P1 が
読込まれる。Next, a control routine of the EGR control valve 29 performed in step 209 of FIG. 28 will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 32, first, in step 260, the target opening degree SE of the EGR control valve 29 according to the oxygen concentration OEGR in the EGR gas is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 261, the oxygen concentration OEGR in the EGR gas is obtained from the map shown in FIG.
The target value GE of the EGR gas amount according to is calculated. Next, at step 262, the pressure P 0 in the surge tank 12 detected by the pressure sensor 36 and the pressure sensor 3
The pressure P 1 in the EGR passage 27, which is detected by 7 is read.
【0115】次いでステップ263ではP1 とP0 との
差圧ΔP(=P1 −P0 )が算出される。次いでステッ
プ264では開度センサ29aにより検出されたEGR
制御弁29の開度SEに基づいて図20に示す関係から
EGR制御弁29の有効流れ面積Sが算出される。次い
でステップ265では有効流れ面積Sに差圧ΔPの平方
根を乗算することによって実際のEGRガス量Geが算
出される。[0115] Then the pressure difference ΔP between P 1 and P 0 at step 263 (= P 1 -P 0) is calculated. Next, at step 264, the EGR detected by the opening sensor 29a
Based on the opening degree SE of the control valve 29, the effective flow area S of the EGR control valve 29 is calculated from the relationship shown in FIG. Next, at step 265, the actual EGR gas amount Ge is calculated by multiplying the effective flow area S by the square root of the differential pressure ΔP.
【0116】次いでステップ266では実際のEGRガ
ス量GeがEGRガス量の目標値GEよりも大きいか否
かが判別される。Ge>GEのときにはステップ267
に進んでEGR制御弁29の目標開度に対する補正値Δ
SE2から一定値βが減算され、次いでステップ269
に進む。これに対してGe≦GEのときにはステップ2
68に進んで補正値ΔSE2に一定値βが加算され、次
いでステップ269に進む。ステップ269ではEGR
制御弁29の目標開度SEに補正値ΔSE1を加算する
ことによって最終的なEGR制御弁29の目標開度SE
(=SE+ΔSE1)が算出される。Next, at step 266, it is determined whether or not the actual EGR gas amount Ge is larger than the target value GE of the EGR gas amount. If Ge> GE, step 267
To the correction value Δ for the target opening of the EGR control valve 29.
The constant value β is subtracted from SE2, then step 269
Proceed to. On the other hand, when Ge ≦ GE, step 2
The routine proceeds to 68, where the fixed value β is added to the correction value ΔSE2, and then the routine proceeds to step 269. In step 269, EGR
By adding the correction value ΔSE1 to the target opening SE of the control valve 29, the final target opening SE of the EGR control valve 29 is obtained.
(= SE + ΔSE1) is calculated.
【0117】次に図28のステップ204およびステッ
プ209において行われるEGR制御弁29の制御の別
の実施例について説明する。スロットル弁25の開度お
よびEGR制御弁29の開度が定まると吸入空気量、E
GRガス量ばかりでなくスロットル弁25下流の吸気通
路内の圧力も定まる。従ってこの実施例ではEGRガス
中の酸素濃度OEGRに応じた吸気通路内の目標圧力P
Mを予め求めておき、吸気通路内の圧力Pmがこの目標
圧力PMとなるようにEGR制御弁29の目標開度SE
を補正するようにしている。Next, another embodiment of the control of the EGR control valve 29 performed in steps 204 and 209 of FIG. 28 will be described. When the opening of the throttle valve 25 and the opening of the EGR control valve 29 are determined, the intake air amount, E
Not only the GR gas amount but also the pressure in the intake passage downstream of the throttle valve 25 is determined. Therefore, in this embodiment, the target pressure P in the intake passage according to the oxygen concentration OEGR in the EGR gas
M is obtained in advance, and the target opening SE of the EGR control valve 29 is set so that the pressure Pm in the intake passage becomes the target pressure PM.
Is corrected.
【0118】具体的に言うとこの実施例では燃焼室5内
への吸入ガス温が基準温度T0 のときに第1の燃焼のも
とで空燃比が図10(A)に示す目標空燃比A/Fとさ
れ、EGR率が図11(A)に示す目標EGR率EGと
されたときのサージタンク12内の目標圧力PMが燃焼
室5内に供給されるEGRガス中の種々の酸素濃度に対
し要求トルクおよび機関回転数の関数として予め実験に
より求められており、この目標圧力PMが要求トルクT
Qおよび機関回転数Nの関数として図33(A)から
(D)に示すマップの形で予めROM42内に記憶され
ている。なお、図33(A),(B),(C),(D)
は燃焼室5内に供給されるEGRガス中の酸素濃度が夫
々0%、7%、14%、21%の場合を示している。More specifically, in this embodiment, when the temperature of the gas taken into the combustion chamber 5 is at the reference temperature T 0 , the air-fuel ratio is increased under the first combustion to the target air-fuel ratio shown in FIG. A / F, the target pressure PM in the surge tank 12 when the EGR rate is the target EGR rate EG shown in FIG. 11 (A), and various oxygen concentrations in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 The target pressure PM is determined in advance as a function of the required torque and the engine speed by experiments.
As a function of Q and the engine speed N, they are stored in the ROM 42 in advance in the form of maps shown in FIGS. 33 (A), (B), (C), (D)
Indicates a case where the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 is 0%, 7%, 14%, and 21%, respectively.
【0119】また、この実施例では燃焼室5内への吸入
ガス温が温度T1 (図11(B))のときに第1の燃焼
のもとで空燃比が目標空燃比K1・A/Fとされ、EG
R率が目標EGR率K2・EGとされたときのサージタ
ンク12内の目標圧力PMが燃焼室5内に供給されるE
GRガス中の種々の酸素濃度に対し要求トルクおよび機
関回転数の関数として予め実験により求められており、
この目標圧力PMが要求トルクTQおよび機関回転数N
の関数として図34(A)から(D)に示すマップの形
で予めROM42内に記憶されている。なお、図34
(A),(B),(C),(D)は燃焼室5内に供給さ
れるEGRガス中の酸素濃度が夫々0%、7%、14
%、21%の場合を示している。In this embodiment, when the temperature of the gas sucked into the combustion chamber 5 is at the temperature T 1 (FIG. 11B), the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio K1 · A / under the first combustion. F and EG
The target pressure PM in the surge tank 12 when the R rate is set to the target EGR rate K2 · EG is supplied into the combustion chamber 5 E.
It has been previously determined experimentally as a function of the required torque and the engine speed for various oxygen concentrations in the GR gas,
The target pressure PM is equal to the required torque TQ and the engine speed N.
Are stored in the ROM 42 in advance in the form of maps shown in FIGS. Note that FIG.
(A), (B), (C), and (D) show that the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 is 0%, 7%, and 14%, respectively.
% And 21%.
【0120】更に、この実施例では第2の燃焼のもとで
空燃比が図21(A)に示す目標空燃比A/Fとされ、
EGR率が図21(B)に示す目標EGR率EGとされ
たときのサージタンク12内の目標圧力PMが燃焼室5
内に供給されるEGRガス中の種々の酸素濃度に対し要
求トルクおよび機関回転数の関数として予め実験により
求められており、この目標圧力PMが要求トルクTQお
よび機関回転数Nの関数として図35(A)から(D)
に示すマップの形で予めROM42内に記憶されてい
る。なお、図35(A),(B),(C),(D)は燃
焼室5内に供給されるEGRガス中の酸素濃度が夫々0
%、7%、14%、21%の場合を示している。Further, in this embodiment, the air-fuel ratio under the second combustion is set to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG.
The target pressure PM in the surge tank 12 when the EGR rate is set to the target EGR rate EG shown in FIG.
The target pressure PM is determined in advance as a function of the required torque and the engine speed N as a function of the required torque and the engine speed N as a function of the required torque and the engine speed for various oxygen concentrations in the EGR gas supplied into the engine. (A) to (D)
Are stored in the ROM 42 in advance in the form of a map shown in FIG. 35 (A), (B), (C) and (D) show that the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 is 0, respectively.
%, 7%, 14%, and 21%.
【0121】次に図36を参照しつつ図28のステップ
204において行われるEGR制御弁29の制御ルーチ
ンについて説明する。図36を参照するとまず初めにス
テップ300において図14および図15に示すマップ
からEGRガス中の酸素濃度OEGRに応じたEGR制
御弁29の目標開度SEが算出される。次いでステップ
301では図33および図34に示すマップからEGR
ガス中の酸素濃度OEGRに応じたサージタンク12内
の目標圧力PMが算出される。次いでステップ302で
は圧力センサ36により検出されているサージタンク1
2内の圧力Pmが読込まれる。Next, a control routine of the EGR control valve 29 performed in step 204 of FIG. 28 will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 36, first, in step 300, the target opening degree SE of the EGR control valve 29 according to the oxygen concentration OEGR in the EGR gas is calculated from the maps shown in FIGS. Next, at step 301, the EGR is performed based on the maps shown in FIGS.
The target pressure PM in the surge tank 12 according to the oxygen concentration OEGR in the gas is calculated. Next, at step 302, the surge tank 1 detected by the pressure sensor 36 is detected.
The pressure Pm in 2 is read.
【0122】次いでステップ303ではサージタンク1
2内の実際の圧力Pmが目標圧力PMよりも大きいか否
かが判別される。Pm>PMのときにはステップ304
に進んでEGR制御弁29の目標開度に対する補正値Δ
SE1から一定値βが減算され、次いでステップ306
に進む。これに対してPm≦PMのときにはステップ3
05に進んで補正値ΔSE1に一定値βが加算され、次
いでステップ306に進む。ステップ306ではEGR
制御弁29の目標開度SEに補正値ΔSE1を加算する
ことによって最終的なEGR制御弁29の目標開度SE
(=SE+ΔSE1)が算出される。Next, at step 303, the surge tank 1
It is determined whether or not the actual pressure Pm in 2 is larger than the target pressure PM. Step 304 when Pm> PM
To the correction value Δ for the target opening of the EGR control valve 29.
The constant value β is subtracted from SE1.
Proceed to. On the other hand, when Pm ≦ PM, step 3
In step 05, a fixed value β is added to the correction value ΔSE1. In step 306, EGR
By adding the correction value ΔSE1 to the target opening SE of the control valve 29, the final target opening SE of the EGR control valve 29 is obtained.
(= SE + ΔSE1) is calculated.
【0123】次に図37を参照しつつ図28のステップ
209において行われるEGR制御弁29の制御ルーチ
ンについて説明する。図37を参照するとまず初めにス
テップ310において図23に示すマップからEGRガ
ス中の酸素濃度OEGRに応じたEGR制御弁29の目
標開度SEが算出される。次いでステップ311では図
35に示すマップからEGRガス中の酸素濃度OEGR
に応じたサージタンク12内の目標圧力PMが算出され
る。次いでステップ312では圧力センサ36により検
出されているサージタンク12内の圧力Pmが読み込ま
れる。Next, a control routine of the EGR control valve 29 performed in step 209 of FIG. 28 will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 37, first, in step 310, the target opening degree SE of the EGR control valve 29 according to the oxygen concentration OEGR in the EGR gas is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 311, the oxygen concentration OEGR in the EGR gas is obtained from the map shown in FIG.
The target pressure PM in the surge tank 12 according to the above is calculated. Next, at step 312, the pressure Pm in the surge tank 12 detected by the pressure sensor 36 is read.
【0124】次いでステップ313ではサージタンク1
2内の実際の圧力Pmが目標圧力PMよりも大きいか否
かが判別される。Pm>PMのときにはステップ314
に進んでEGR制御弁29の目標開度に対する補正値Δ
SE2から一定値βが減算され、次いでステップ316
に進む。これに対してPm≦PMのときにはステップ3
15に進んで補正値ΔSE2に一定値βが加算され、次
いでステップ316に進む。ステップ316ではEGR
制御弁29の目標開度SEに補正値ΔSE2を加算する
ことによって最終的なEGR制御弁29の目標開度SE
(=SE+ΔSE1)が算出される。Next, at step 313, the surge tank 1
It is determined whether or not the actual pressure Pm in 2 is larger than the target pressure PM. When Pm> PM, step 314
To the correction value Δ for the target opening of the EGR control valve 29.
The constant value β is subtracted from SE2, then step 316
Proceed to. On the other hand, when Pm ≦ PM, step 3
The routine proceeds to 15, where a fixed value β is added to the correction value ΔSE2, and then the routine proceeds to step 316. In step 316, EGR
By adding the correction value ΔSE2 to the target opening SE of the control valve 29, the final target opening SE of the EGR control valve 29 is obtained.
(= SE + ΔSE1) is calculated.
【0125】次に図28のステップ204およびステッ
プ209において行われるEGR制御弁29の制御の更
に別の実施例について説明する。前述したようにスロッ
トル弁25の開度およびEGR制御弁29の開度が定ま
ると吸入空気量、EGRガス量ばかりでなくスロットル
弁25下流の吸気通路内の圧力も定まる。更にこのとき
圧縮行程中の予め定められたクランク角における燃焼室
5内の圧力Pcも定まる。従ってこの実施例では圧縮行
程中の予め定められたクランク角におけるEGRガス中
の酸素濃度OEGRに応じた燃焼室5内の目標圧力PC
を予め求めておき、圧縮行程の予め定められたクランク
角における燃焼室5内の圧力Pcがこの目標圧力PCと
なるようにEGR制御弁29の目標開度SEを補正する
ようにしている。Next, still another embodiment of the control of the EGR control valve 29 performed in steps 204 and 209 of FIG. 28 will be described. As described above, when the opening of the throttle valve 25 and the opening of the EGR control valve 29 are determined, not only the intake air amount and the EGR gas amount but also the pressure in the intake passage downstream of the throttle valve 25 are determined. Further, at this time, the pressure Pc in the combustion chamber 5 at a predetermined crank angle during the compression stroke is also determined. Therefore, in this embodiment, the target pressure PC in the combustion chamber 5 according to the oxygen concentration OEGR in the EGR gas at a predetermined crank angle during the compression stroke.
Is determined in advance, and the target opening SE of the EGR control valve 29 is corrected so that the pressure Pc in the combustion chamber 5 at a predetermined crank angle in the compression stroke becomes the target pressure PC.
【0126】具体的に言うとこの実施例では燃焼室5内
への吸入ガス温が基準温度T0 のときに第1の燃焼のも
とで空燃比が図10(A)に示す目標空燃比K1・(A
/F)とされ、EGR率が図11(A)に示す目標EG
R率K2・EGとされたときの燃焼室5内の目標圧力P
Cが燃焼室5内に供給されるEGRガス中の種々の酸素
濃度に対し要求トルクおよび機関回転数の関数として予
め実験により求められており、この目標圧力PCが要求
トルクTQおよび機関回転数Nの関数として図38
(A)から(D)に示すマップの形で予めROM42内
に記憶されている。なお、図38(A),(B),
(C),(D)は燃焼室5内に供給されるEGRガス中
の酸素濃度が夫々0%、7%、14%、21%の場合を
示している。More specifically, in this embodiment, when the temperature of the gas inhaled into the combustion chamber 5 is at the reference temperature T 0 , the air-fuel ratio under the first combustion is reduced to the target air-fuel ratio shown in FIG. K1 ・ (A
/ F), and the EGR rate is set to the target EG shown in FIG.
Target pressure P in combustion chamber 5 when R rate is K2 · EG
C is previously determined by experiment for various oxygen concentrations in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 as a function of the required torque and the engine speed, and the target pressure PC is determined by the required torque TQ and the engine speed N. 38 as a function of
They are stored in the ROM 42 in advance in the form of maps shown in (A) to (D). 38 (A), (B),
(C) and (D) show the cases where the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 is 0%, 7%, 14%, and 21%, respectively.
【0127】また、この実施例では燃焼室5内への吸入
ガス温が温度T1 (図11(B))のときに第1の燃焼
のもとで空燃比が目標空燃比K1・(A/F)とされ、
EGR率が目標EGR率K2・EGとされたときの燃焼
室5内の目標圧力PCが燃焼室5内に供給されるEGR
ガス中の種々の酸素濃度に対し要求トルクおよび機関回
転数の関数として予め実験により求められており、この
目標圧力PCが要求トルクTQおよび機関回転数Nの関
数として図39(A)から(D)に示すマップの形で予
めROM42内に記憶されている。なお、図39
(A),(B),(C),(D)は燃焼室5内に供給さ
れるEGRガス中の酸素濃度が夫々0%、7%、14
%、21%の場合を示している。Further, in this embodiment, when the temperature of the gas sucked into the combustion chamber 5 is at the temperature T 1 (FIG. 11B), the air-fuel ratio is changed to the target air-fuel ratio K1 · (A) under the first combustion. / F), and
EGR in which the target pressure PC in the combustion chamber 5 when the EGR rate is set to the target EGR rate K2 · EG is supplied into the combustion chamber 5
As a function of the required torque and the engine speed N for various oxygen concentrations in the gas, the target pressure PC is determined in advance by an experiment as a function of the required torque TQ and the engine speed N from FIG. ) Are stored in the ROM 42 in advance in the form of a map shown in FIG. Note that FIG.
(A), (B), (C), and (D) show that the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 is 0%, 7%, and 14%, respectively.
% And 21%.
【0128】更に、この実施例では第2の燃焼のもとで
空燃比が図21(A)に示す目標空燃比A/Fとされ、
EGR率が図21(B)に示す目標EGR率EGとされ
たときの燃焼室5内の目標圧力PCが燃焼室5内に供給
されるEGRガス中の種々の酸素濃度に対し要求トルク
および機関回転数の関数として予め実験により求められ
ており、この目標圧力PCが要求トルクTQおよび機関
回転数Nの関数として図40(A)から(D)に示すマ
ップの形で予めROM42内に記憶されている。なお、
図40(A),(B),(C),(D)は燃焼室5内に
供給されるEGRガス中の酸素濃度が夫々0%、7%、
14%、21%の場合を示している。Further, in this embodiment, under the second combustion, the air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG.
When the EGR rate is set to the target EGR rate EG shown in FIG. 21 (B), the target pressure PC in the combustion chamber 5 and the required torque and engine for various oxygen concentrations in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 The target pressure PC is previously obtained by an experiment as a function of the rotational speed, and is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map shown in FIGS. 40A to 40D as a function of the required torque TQ and the engine rotational speed N. ing. In addition,
40 (A), (B), (C) and (D) show that the oxygen concentration in the EGR gas supplied into the combustion chamber 5 is 0%, 7%,
14% and 21% are shown.
【0129】次に図41を参照しつつ図28のステップ
204において行われるEGR制御弁29の制御ルーチ
ンについて説明する。図41を参照するとまず初めにス
テップ400において図14および図15に示すマップ
からEGRガス中の酸素濃度OEGRに応じたEGR制
御弁29の目標開度SEが算出される。次いでステップ
401では図38および図39に示すマップからEGR
ガス中の酸素濃度OEGRに応じた燃焼室5内の目標圧
力PCが算出される。次いでステップ402では圧縮行
程中の予め定められたクランク角において燃焼圧センサ
39により検出された燃焼室5内の圧力Pcが読込まれ
る。Next, a control routine of the EGR control valve 29 performed in step 204 of FIG. 28 will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 41, first, at step 400, the target opening SE of the EGR control valve 29 according to the oxygen concentration OEGR in the EGR gas is calculated from the maps shown in FIGS. Next, at step 401, the EGR is performed based on the maps shown in FIGS.
A target pressure PC in the combustion chamber 5 according to the oxygen concentration OEGR in the gas is calculated. Next, at step 402, the pressure Pc in the combustion chamber 5 detected by the combustion pressure sensor 39 at a predetermined crank angle during the compression stroke is read.
【0130】次いでステップ403では燃焼室5内の実
際の圧力Pcが目標圧力PCよりも大きいか否かが判別
される。Pc>PCのときにはステップ404に進んで
EGR制御弁29の目標開度に対する補正値ΔSE1か
ら一定値βが減算され、次いでステップ406に進む。
これに対してPc≦PCのときにはステップ405に進
んで補正値ΔSE1に一定値βが加算され、次いでステ
ップ406に進む。ステップ406ではEGR制御弁2
9の目標開度SEに補正値ΔSE1を加算することによ
って最終的なEGR制御弁29の目標開度SE(=SE
+ΔSE1)が算出される。Next, at step 403, it is determined whether or not the actual pressure Pc in the combustion chamber 5 is higher than the target pressure PC. When Pc> PC, the routine proceeds to step 404, where a fixed value β is subtracted from the correction value ΔSE1 for the target opening of the EGR control valve 29, and then the routine proceeds to step 406.
On the other hand, when Pc ≦ PC, the routine proceeds to step 405, where a fixed value β is added to the correction value ΔSE1, and then the routine proceeds to step 406. In step 406, the EGR control valve 2
9 by adding the correction value ΔSE1 to the target opening degree SE (= SE) of the EGR control valve 29.
+ ΔSE1) is calculated.
【0131】次に図42を参照しつつ図28のステップ
209において行われるEGR制御弁29の制御ルーチ
ンについて説明する。図42を参照するとまず初めにス
テップ410において図23に示すマップからEGRガ
ス中の酸素濃度OEGRに応じたEGR制御弁29の目
標開度SEが算出される。次いでステップ411では図
40に示すマップからEGRガス中の酸素濃度OEGR
に応じた燃焼室5内の目標圧力PCが算出される。次い
でステップ412では圧縮行程中の予め定められたクラ
ンク角において燃焼圧センサ39により検出された燃焼
室5内の圧力Pcが読込まれる。Next, a control routine of the EGR control valve 29 performed in step 209 of FIG. 28 will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 42, first, at step 410, the target opening degree SE of the EGR control valve 29 according to the oxygen concentration OEGR in the EGR gas is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 411, the oxygen concentration OEGR in the EGR gas is obtained from the map shown in FIG.
Is calculated according to the target pressure PC in the combustion chamber 5. Next, at step 412, the pressure Pc in the combustion chamber 5 detected by the combustion pressure sensor 39 at a predetermined crank angle during the compression stroke is read.
【0132】次いでステップ413では燃焼室5内の実
際の圧力Pcが目標圧力PCよりも大きいか否かが判別
される。Pc>PCのときにはステップ414に進んで
EGR制御弁29の目標開度に対する補正値ΔSE2か
ら一定値βが減算され、次いでステップ416に進む。
これに対してPc≦PCのときにはステップ415に進
んで補正値ΔSE2に一定値βが加算され、次いでステ
ップ416に進む。ステップ416ではEGR制御弁2
9の目標開度SEに補正値ΔSE2を加算することによ
って最終的なEGR制御弁29の目標開度SE(=SE
+ΔSE1)が算出される。Next, at step 413, it is determined whether or not the actual pressure Pc in the combustion chamber 5 is higher than the target pressure PC. When Pc> PC, the routine proceeds to step 414, where a constant value β is subtracted from the correction value ΔSE2 for the target opening of the EGR control valve 29, and then the routine proceeds to step 416.
On the other hand, when Pc ≦ PC, the routine proceeds to step 415, where a fixed value β is added to the correction value ΔSE2, and then the routine proceeds to step 416. In step 416, the EGR control valve 2
9 by adding the correction value ΔSE2 to the target opening SE of the EGR control valve 29 (= SE).
+ ΔSE1) is calculated.
【0133】次に本発明による第2実施例について説明
する。図43は第2実施例において用いられている第1
の運転領域Iにおける目標空燃比A/Fを示している。
図43において、A/F=15.5,A/F=16,A
/F=17,A/F=18で示される各曲線は夫々目標
空燃比が15.5,16,17,18であるときを示し
ている。なお、これら目標空燃比A/Fは図10(A)
に示される第1実施例における目標空燃比A/Fと同じ
である。Next, a second embodiment according to the present invention will be described. FIG. 43 shows the first embodiment used in the second embodiment.
Shows the target air-fuel ratio A / F in the operation region I of FIG.
In FIG. 43, A / F = 15.5, A / F = 16, A
Each curve indicated by / F = 17 and A / F = 18 indicates a case where the target air-fuel ratio is 15.5, 16, 17, and 18, respectively. The target air-fuel ratio A / F is shown in FIG.
Is the same as the target air-fuel ratio A / F in the first embodiment shown in FIG.
【0134】また、この実施例においては空燃比を図4
3に示す目標空燃比とするのに必要なスロットル弁25
の目標開度STが図44(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、空燃比を図43に
示す目標空燃比とするのに必要なEGR制御弁29の目
標開度SEが図44(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
ROM42内に記憶されている。また、図45(A)に
示されるように第1の運転領域Iにおける噴射量Qは要
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。更に、この実
施例ではスロットル弁25の目標開度STおよびEGR
制御弁29の目標開度SEに基づいてEGR率EGが推
定され、第1の運転領域IにおけるこのEGR率の推定
値EGがスロットル弁25の目標開度STおよびEGR
制御弁29の目標開度SEの関数として図45(B)に
示すようなマップの形で予めROM42内に記憶されて
いる。In this embodiment, the air-fuel ratio is set as shown in FIG.
Throttle valve 25 required to achieve target air-fuel ratio shown in 3
As shown in FIG. 44A, the target opening ST 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 the air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio shown in FIG. The target opening SE of the EGR control valve 29 required for the above 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. As shown in FIG. 45A, the injection amount Q in the first operating region I 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. Further, in this embodiment, the target opening ST of the throttle valve 25 and the EGR
The EGR rate EG is estimated based on the target opening SE of the control valve 29, and the estimated value EG of the EGR rate in the first operating region I is used as the target opening ST of the throttle valve 25 and the EGR.
The function of the target opening SE of the control valve 29 is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as shown in FIG.
【0135】一方、図46は第2実施例において用いら
れている第2の運転領域IIにおける目標空燃比A/Fを
示している。図46において、A/F=24,A/F=
35,A/F=45,A/F=60で示される各曲線は
夫々目標空燃比が24,35,45,60であるときを
示している。なお、これら目標空燃比A/Fは図21
(A)に示される第1実施例における目標空燃比A/F
と同じである。FIG. 46 shows the target air-fuel ratio A / F in the second operating region II used in the second embodiment. In FIG. 46, A / F = 24, A / F =
Curves indicated by 35, A / F = 45, and A / F = 60 show when the target air-fuel ratios are 24, 35, 45, and 60, respectively. The target air-fuel ratio A / F is shown in FIG.
(A) Target air-fuel ratio A / F in the first embodiment shown in FIG.
Is the same as
【0136】また、この実施例においては空燃比を図4
6に示す目標空燃比とするのに必要なスロットル弁25
の目標開度STが図47(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、空燃比を図46に
示す目標空燃比とするのに必要なEGR制御弁29の目
標開度SEが図47(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
ROM42内に記憶されている。また、図48(A)に
示されるように第2の運転領域IIにおける噴射量Qも要
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。更に、第2の
運転領域IIにおいてもスロットル弁25の目標開度ST
およびEGR制御弁29の目標開度SEに基づいてEG
R率EGが推定され、第2の運転領域IIにおけるこのE
GR率の推定値EGがスロットル弁25の目標開度ST
およびEGR制御弁29の目標開度SEの関数として図
48(B)に示すようなマップの形で予めROM42内
に記憶されている。In this embodiment, the air-fuel ratio is set as shown in FIG.
Throttle valve 25 necessary for achieving the target air-fuel ratio shown in FIG.
The target opening ST 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. 47B, the target opening SE of the EGR control valve 29 is stored in advance in the ROM 42 as a function of the required torque TQ and the engine speed N as shown in FIG. Also, as shown in FIG. 48A, the injection amount Q in the second operation region II 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. Further, also in the second operating region II, the target opening degree ST of the throttle valve 25 is set.
EG based on the target opening SE of the EGR control valve 29 and
The R rate EG is estimated and this E in the second operating region II is calculated.
The estimated value EG of the GR rate is equal to the target opening ST of the throttle valve 25.
As a function of the target opening SE of the EGR control valve 29, a map as shown in FIG. 48B is stored in the ROM 42 in advance.
【0137】また、この実施例でも前述した式(1),
(2),(3)と同様な次式を用いて排気ポート10内
における排気ガス中の酸素濃度OEXが算出される。 OEX=Oex/Wg …(6) ここでWg=Ga+Ga・EG/(1−EG)+ρ・Q …(7) Oex=OEGR・Ga・EG/(1−EG)+0.2/Ga −3.1・ρ・Q …(8) ただし、この実施例においては目標EGR率EGとして
図45(B)又は図48(B)に示されるEGR率の推
定値EGが用いられ、噴射量として図45(A)又は図
48(A)に示される噴射量Qが用いられる。Also, in this embodiment, the above-described equations (1) and (1)
The oxygen concentration OEX in the exhaust gas in the exhaust port 10 is calculated using the following equation similar to (2) and (3). OEX = Oex / Wg (6) where Wg = Ga + Ga.EG / (1-EG) + ρ.Q (7) Oex = OEGR.Ga.EG / (1-EG) + 0.2 / Ga-3. 1 · ρ · Q (8) However, in this embodiment, the estimated value EG of the EGR rate shown in FIG. 45 (B) or FIG. 48 (B) is used as the target EGR rate EG, and FIG. (A) or the injection amount Q shown in FIG. 48 (A) is used.
【0138】更にこの実施例では図49に示される酸素
濃度の推定ルーチンによりサージタンク12内に供給さ
れるEGRガス中の酸素濃度OEGRおよび排気マニホ
ルド19内の排気ガス中の酸素濃度OEXが算出され
る。なお、このルーチンも図27に示すルーチンと同様
にいずれかの気筒が排気行程を完了したときに実行され
る。Further, in this embodiment, the oxygen concentration OEGR in the EGR gas supplied to the surge tank 12 and the oxygen concentration OEX in the exhaust gas in the exhaust manifold 19 are calculated by the oxygen concentration estimation routine shown in FIG. You. This routine is also executed when any one of the cylinders completes the exhaust stroke, similarly to the routine shown in FIG.
【0139】即ち、図49を参照するとまず初めにステ
ップ500において現在の機関の運転状態におけるEG
R率の推定値EGおよび吸入空気量GaからEGRガス
量Ge(=Ga・EG/(1−EG))が算出され、こ
のEGRガス量Geに基づいて図26に示す関係からi
の数が算出される。次いでステップ501ではi回転前
の排気マニホルド19内の排気ガス中の酸素濃度OEX
(i)がサージタンク12内へ供給されるEGRガス中
の酸素濃度OEGRとされる。That is, referring to FIG. 49, first, at step 500, the EG in the current operating state of the engine is set.
An EGR gas amount Ge (= Ga · EG / (1−EG)) is calculated from the estimated value EG of the R rate and the intake air amount Ga. Based on the EGR gas amount Ge, i is calculated from the relationship shown in FIG.
Is calculated. Next, at step 501, the oxygen concentration OEX in the exhaust gas in the exhaust manifold 19 before the i-th rotation.
(I) is the oxygen concentration OEGR in the EGR gas supplied into the surge tank 12.
【0140】次いでステップ102ではこの酸素濃度O
EGRを用いて前述した式(6),(7),(8)より
排気マニホルド19内の排気ガス中の酸素濃度OEXが
算出される。次いでステップ503では記憶されている
全てのOEX(i−1)がOEX(i)とされ、ステッ
プ502において算出されたOEXがOEX(1)とさ
れる。Next, at step 102, the oxygen concentration O
The oxygen concentration OEX in the exhaust gas in the exhaust manifold 19 is calculated from the aforementioned equations (6), (7), and (8) using the EGR. Next, in step 503, all stored OEX (i-1) are set as OEX (i), and the OEX calculated in step 502 is set as OEX (1).
【0141】この第2実施例においてはEGRガス中の
酸素濃度OEGRに基づいて空燃比が目標空燃比A/F
となるようにスロットル弁25の開度およびEGR制御
弁29の開度が制御される。そこで次に第2実施例にお
けるスロットル弁25およびEGR制御弁29の制御方
法について説明する。空燃比が目標空燃比A/Fに維持
されていたとすると燃焼室5内の既燃ガス中の酸素濃度
tOは次式により算出しうる。In the second embodiment, the air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio A / F based on the oxygen concentration OEGR in the EGR gas.
The opening of the throttle valve 25 and the opening of the EGR control valve 29 are controlled such that Therefore, a control method of the throttle valve 25 and the EGR control valve 29 in the second embodiment will be described next. Assuming that the air-fuel ratio is maintained at the target air-fuel ratio A / F, the oxygen concentration tO in the burned gas in the combustion chamber 5 can be calculated by the following equation.
【0142】 tO=0.21・ρ・Q・目標空燃比(A/F)−0.21・ρ ・Q・理論空燃比(A/F)st=0.21・ρ・Q・ 〔(A/F)−(A/F)st〕 …(9) このときEGRガス中の酸素濃度OEGRは算出された
既燃ガス中の酸素濃度tOに一致する。一方、実際の空
燃比が目標空燃比A/FからずれていたとするとEGR
ガス中の酸素濃度OEGRは上式(9)に基づいて算出
された酸素濃度tOからずれることになり、従ってEG
Rガス中の酸素濃度OEGRが上式(9)に基づいて算
出された酸素濃度tOに一致していない場合には実際の
空燃比が目標空燃比A/Fに維持されていないことにな
る。TO = 0.21 · ρ · Q · Target air-fuel ratio (A / F) −0.21 · ρ · Q · Theoretical air-fuel ratio (A / F) st = 0.21 · ρ · Q · [( (A / F)-(A / F) st ] (9) At this time, the oxygen concentration OEGR in the EGR gas matches the calculated oxygen concentration tO in the burned gas. On the other hand, if the actual air-fuel ratio deviates from the target air-fuel ratio A / F, EGR
The oxygen concentration OEGR in the gas deviates from the oxygen concentration tO calculated based on the above equation (9),
If the oxygen concentration OEGR in the R gas does not match the oxygen concentration tO calculated based on the above equation (9), it means that the actual air-fuel ratio is not maintained at the target air-fuel ratio A / F.
【0143】即ち、EGRガス中の酸素濃度OEGRが
上式(9)に基づいて算出された酸素濃度tOよりも高
いときには実際の空燃比は目標空燃比A/Fよりも大き
くなっており、このときOEGRとOtとの差が大きい
ほど目標空燃比A/Fに対する実際の空燃比のずれ量が
大きいことになる。これに対してEGRガス中の酸素濃
度OEGRは上式(9)に基づいて算出された酸素濃度
tOよりも低いときには実際の空燃比は目標空燃比A/
Fよりも小さくなっており、このときOEGRとOtと
の差が大きいほど目標空燃比A/Fに対する実際の空燃
比のずれ量が大きいことになる。That is, when the oxygen concentration OEGR in the EGR gas is higher than the oxygen concentration tO calculated based on the above equation (9), the actual air-fuel ratio is larger than the target air-fuel ratio A / F. At this time, as the difference between OEGR and Ot is larger, the deviation amount of the actual air-fuel ratio from the target air-fuel ratio A / F is larger. On the other hand, when the oxygen concentration OEGR in the EGR gas is lower than the oxygen concentration tO calculated based on the above equation (9), the actual air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio A /
F. At this time, the larger the difference between OEGR and Ot is, the larger the deviation of the actual air-fuel ratio from the target air-fuel ratio A / F is.
【0144】そこでこの実施例ではEGRガス中の酸素
濃度OEGRと上式(9)に基づいて算出された酸素濃
度tOとの酸素濃度差ΔO(=OEGR−tO)が正の
場合には空燃比を小さくすべくスロットル弁25を閉弁
すると共にEGR制御弁29を開弁し、しかもこのとき
のスロットル弁25の閉弁量およびEGR制御弁29の
開弁量を酸素濃度差ΔOが大きいほど大きくし、EGR
ガス中の酸素濃度OEGRと上式(9)に基づいて算出
された酸素濃度tOとの酸素濃度差ΔO(=OEGR−
tO)が負の場合には空燃比を大きくすべくスロットル
弁25を開弁すると共にEGR制御弁29を閉弁し、し
かもこのときのスロットル弁25の開弁量およびEGR
制御弁29の閉弁量を酸素濃度差ΔOの絶対値が大きい
ほど大きくするようにしている。Therefore, in this embodiment, when the oxygen concentration difference ΔO (= OEGR−tO) between the oxygen concentration OEGR in the EGR gas and the oxygen concentration tO calculated based on the above equation (9) is positive, the air-fuel ratio The throttle valve 25 is closed and the EGR control valve 29 is opened in order to reduce the air pressure. Further, the closing amount of the throttle valve 25 and the opening amount of the EGR control valve 29 at this time are increased as the oxygen concentration difference ΔO increases. And EGR
An oxygen concentration difference ΔO (= OEGR−) between the oxygen concentration OEGR in the gas and the oxygen concentration tO calculated based on the above equation (9).
When tO) is negative, the throttle valve 25 is opened and the EGR control valve 29 is closed in order to increase the air-fuel ratio.
The valve closing amount of the control valve 29 is increased as the absolute value of the oxygen concentration difference ΔO increases.
【0145】具体的に云うとスロットル弁25の目標開
度STに対する補正値KSTを図50(A)に示される
ように酸素濃度差ΔOに応じて変化させ、EGR制御弁
29の目標開度SEに対する補正値KSEを図50
(B)に示されるように酸素濃度差ΔOに応じて変化さ
せるようにしている。このように酸素濃度差ΔOに基づ
いてスロットル弁25の開度およびEGR制御弁29の
開度を制御すると最終的には酸素濃度差ΔOが零とな
り、実際の空燃比が目標空燃比A/Fに一致する。More specifically, the correction value KST for the target opening ST of the throttle valve 25 is changed according to the oxygen concentration difference ΔO as shown in FIG. 50 (A), and the target opening SE of the EGR control valve 29 is changed. FIG. 50 shows the correction value KSE for
As shown in (B), it is changed according to the oxygen concentration difference ΔO. When the opening degree of the throttle valve 25 and the opening degree of the EGR control valve 29 are controlled based on the oxygen concentration difference ΔO, the oxygen concentration difference ΔO eventually becomes zero, and the actual air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio A / F. Matches.
【0146】次に図51を参照しつつ運転制御について
説明する。図51を参照すると、まず初めにステップ6
00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60
1に進んで要求トルクTQ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。TQ≦X1(N)
のときにはステップ603に進んで低温燃焼が行われ
る。Next, the operation control will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 51, first, in step 6
At 00, 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 60
The program proceeds to 1 to determine whether the required torque TQ has become larger than the first boundary X1 (N). TQ ≦ X1 (N)
In step 603, the routine proceeds to step 603, where low-temperature combustion is performed.
【0147】即ち、ステップ603では図44(A)に
示すマップからスロットル弁25の目標開度STが算出
される。次いでステップ604では図44(B)に示す
マップからEGR制御弁29の目標開度SEが算出され
る。次いでステップ605では図45(A)に示すマッ
プから噴射量Qが算出される。次いでステップ606で
は前述の式(9)を用いて空燃比が目標空燃比A/Fで
ある場合の既燃ガス中の酸素濃度tOが算出される。次
いでステップ607ではEGRガス中の酸素濃度OEG
Rから既燃ガス中の酸素濃度tOを減算することによっ
て酸素濃度差ΔO(=OEGR−tO)が算出される。That is, in step 603, the target opening ST of the throttle valve 25 is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 604, the target opening degree SE of the EGR control valve 29 is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 605, the injection amount Q is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 606, the oxygen concentration tO in the burned gas when the air-fuel ratio is equal to the target air-fuel ratio A / F is calculated by using the above-described equation (9). Next, at step 607, the oxygen concentration OEG in the EGR gas
The oxygen concentration difference ΔO (= OEGR-tO) is calculated by subtracting the oxygen concentration tO in the burned gas from R.
【0148】次いでステップ608では酸素濃度差ΔO
に基づいて図50(A)に示す関係からスロットル弁2
5の目標開度STに対する補正値KSTが算出される。
次いでステップ609ではスロットル弁25の目標開度
STに補正値KSTを加算することよって最終的なスロ
ットル弁25の目標開度ST(=ST+KST)が算出
される。次いでステップ610では酸素濃度差ΔOに基
づいて図50(B)に示す関係からEGR制御弁29の
目標開度SEに対する補正値KSEが算出される。次い
でステップ611ではEGR制御弁29の目標開度SE
に補正値KSEを加算することよって最終的なEGR制
御弁29の目標開度SE(=SE+KSE)が算出され
る。Next, at step 608, the oxygen concentration difference ΔO
Based on the relationship shown in FIG.
A correction value KST for the target opening ST of 5 is calculated.
Next, at step 609, the final target opening ST (= ST + KST) of the throttle valve 25 is calculated by adding the correction value KST to the target opening ST of the throttle valve 25. Next, at step 610, a correction value KSE for the target opening SE of the EGR control valve 29 is calculated from the relationship shown in FIG. 50 (B) based on the oxygen concentration difference ΔO. Next, at step 611, the target opening SE of the EGR control valve 29 is set.
Is added to the correction value KSE, the final target opening degree SE (= SE + KSE) of the EGR control valve 29 is calculated.
【0149】一方、ステップ601においてTQ>X
(N)になったと判別されたときにはステップ602に
進んでフラグIがリセットされ、次いでステップ614
に進んで第2の燃焼が行われる。即ち、ステップ614
では図47(A)に示すマップからスロットル弁25の
目標開度STが算出される。次いでステップ615では
図47(B)に示すマップからEGR制御弁29の目標
開度SEが算出される。次いでステップ616では図4
8(A)に示すマップから噴射量Qが算出される。次い
でステップ617では前述の式(9)を用いて空燃比が
目標空燃比A/Fである場合の既燃ガス中の酸素濃度t
Oが算出される。次いでステップ618ではEGRガス
中の酸素濃度OEGRから既燃ガス中の酸素濃度tOを
減算することによって酸素濃度差ΔO(=OEGR−t
O)が算出される。On the other hand, at step 601, TQ> X
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 602, where the flag I is reset.
And the second combustion is performed. That is, step 614
Then, the target opening degree ST of the throttle valve 25 is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 615, the target opening degree SE of the EGR control valve 29 is calculated from the map shown in FIG. Next, in step 616, FIG.
The injection amount Q is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 617, the oxygen concentration t in the burned gas when the air-fuel ratio is equal to the target air-fuel ratio A / F using the above-mentioned equation (9).
O is calculated. Next, at step 618, the oxygen concentration difference ΔO (= OEGR−t) is obtained by subtracting the oxygen concentration tO in the burned gas from the oxygen concentration OEGR in the EGR gas.
O) is calculated.
【0150】次いでステップ619では酸素濃度差ΔO
に基づいて図50(A)に示す関係からスロットル弁2
5の目標開度STに対する補正値KSTが算出される。
次いでステップ620ではスロットル弁25の目標開度
STに補正値KSTを加算することよって最終的なスロ
ットル弁25の目標開度ST(=ST+KST)が算出
される。次いでステップ621では酸素濃度差ΔOに基
づいて図50(B)に示す関係からEGR制御弁29の
目標開度SEに対する補正値KSEが算出される。次い
でステップ622ではEGR制御弁29の目標開度SE
に補正値KSEを加算することよって最終的なEGR制
御弁29の目標開度SE(=SE+KSE)が算出され
る。Next, at step 619, the oxygen concentration difference ΔO
Based on the relationship shown in FIG.
A correction value KST for the target opening ST of 5 is calculated.
Next, at step 620, the final target opening ST (= ST + KST) of the throttle valve 25 is calculated by adding the correction value KST to the target opening ST of the throttle valve 25. Next, at step 621, a correction value KSE for the target opening SE of the EGR control valve 29 is calculated from the relationship shown in FIG. 50B based on the oxygen concentration difference ΔO. Next, at step 622, the target opening SE of the EGR control valve 29 is set.
Is added to the correction value KSE, the final target opening degree SE (= SE + KSE) of the EGR control valve 29 is calculated.
【0151】フラグIがリセットされると次の処理サイ
クルではステップ600からステップ612に進んで要
求トルクTQが第2の境界Y(N)よりも低くなったか
否かが判別される。TQ≧Y(N)のときにはステップ
614に進んで第2の燃焼が行われる。一方、ステップ
612においてTQ<Y(N)になったと判別されたと
きにはステップ613に進んでフラグIがセットされ、
次いでステップ603に進んで低温燃焼が行われる。When the flag I is reset, in the next processing cycle, the routine proceeds from step 600 to step 612, where it is determined whether or not the required torque TQ has become lower than the second boundary Y (N). When TQ ≧ Y (N), the routine proceeds to step 614, where the second combustion is performed. On the other hand, when it is determined in step 612 that TQ <Y (N), the routine proceeds to step 613, where the flag I is set.
Next, the routine proceeds to step 603, where low-temperature combustion is performed.
【0152】[0152]
【発明の効果】機関の運転状態が変化してもスモークが
発生せずかつ燃焼不良を生じることのない良好な燃焼を
確保することができる。According to the present invention, good combustion can be ensured without generating smoke and without causing combustion failure even when the operating state of the engine changes.
【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】燃焼分子を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing combustion molecules.
【図5】スモークの発生量とEGR率との関係を示す図
である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a generation amount of smoke and an EGR rate.
【図6】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an injected fuel amount and a mixed gas amount.
【図7】第1の運転領域Iおよび第2の運転領域IIを示
す図である。FIG. 7 is a diagram showing a first operation region I and a second operation region II.
【図8】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の運転領域Iにおける目標空燃比を示す
図である。FIG. 10 is a diagram showing a target air-fuel ratio in a first operation region I.
【図11】第1の運転領域Iにおける目標EGR率を示
す図である。FIG. 11 is a diagram showing a target EGR rate in a first operation region I.
【図12】スロットル弁の目標開度のマップを示す図で
ある。FIG. 12 is a view showing a map of a target opening of a throttle valve.
【図13】スロットル弁の目標開度のマップを示す図で
ある。FIG. 13 is a view showing a map of a target opening of a throttle valve.
【図14】EGR制御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 the EGR control 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】吸入空気量の目標値のマップを示す図であ
る。FIG. 16 is a diagram showing a map of a target value of the intake air amount.
【図17】吸入空気量の目標値のマップを示す図であ
る。FIG. 17 is a diagram showing a map of a target value of the intake air amount.
【図18】EGRガス量の目標値のマップを示す図であ
る。FIG. 18 is a view showing a map of a target value of the EGR gas amount.
【図19】EGRガス量の目標値のマップを示す図であ
る。FIG. 19 is a view showing a map of a target value of the EGR gas amount.
【図20】EGR制御弁の有効流れ面積を示す図であ
る。FIG. 20 is a diagram showing an effective flow area of the EGR control valve.
【図21】第2の燃焼における目標空燃比および目標E
GR率を示す図である。FIG. 21 shows a target air-fuel ratio and a target E in the second combustion.
It is a figure which shows a GR rate.
【図22】スロットル弁の目標開度のマップを示す図で
ある。FIG. 22 is a view showing a map of a target opening of a throttle valve.
【図23】EGR制御弁の目標開度のマップを示す図で
ある。FIG. 23 is a view showing a map of a target opening of the EGR control valve.
【図24】吸入空気量の目標値のマップを示す図であ
る。FIG. 24 is a diagram showing a map of a target value of the intake air amount.
【図25】EGRガス量の目標値のマップを示す図であ
る。FIG. 25 is a view showing a map of a target value of the EGR gas amount.
【図26】EGRガス量とiの数との関係を示す図てあ
る。FIG. 26 is a diagram showing a relationship between an EGR gas amount and the number of i.
【図27】酸素濃度を推定するためのフローチャートで
ある。FIG. 27 is a flowchart for estimating an oxygen concentration.
【図28】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。FIG. 28 is a flowchart for controlling operation of the engine.
【図29】スロットル弁を制御するためのフローチャー
トである。FIG. 29 is a flowchart for controlling a throttle valve.
【図30】EGR制御弁を制御するためのフローチャー
トである。FIG. 30 is a flowchart for controlling an EGR control valve.
【図31】スロットル弁を制御するためのフローチャー
トである。FIG. 31 is a flowchart for controlling a throttle valve.
【図32】EGR制御弁を制御するためのフローチャー
トである。FIG. 32 is a flowchart for controlling an EGR control valve.
【図33】吸気通路内の目標圧力のマップを示す図であ
る。FIG. 33 is a view showing a map of a target pressure in the intake passage.
【図34】吸気通路内の目標圧力のマップを示す図であ
る。FIG. 34 is a view showing a map of a target pressure in the intake passage.
【図35】吸気通路内の目標圧力のマップを示す図であ
る。FIG. 35 is a view showing a map of a target pressure in an intake passage.
【図36】EGR制御弁を制御するための別の実施例の
フローチャートである。FIG. 36 is a flowchart of another embodiment for controlling the EGR control valve.
【図37】EGR制御弁を制御するための別の実施例の
フローチャートである。FIG. 37 is a flowchart of another embodiment for controlling the EGR control valve.
【図38】燃焼室内の目標圧力のマップを示す図であ
る。FIG. 38 is a view showing a map of a target pressure in the combustion chamber.
【図39】燃焼室内の目標圧力のマップを示す図であ
る。FIG. 39 is a view showing a map of a target pressure in the combustion chamber.
【図40】燃焼室内の目標圧力のマップを示す図であ
る。FIG. 40 is a view showing a map of a target pressure in the combustion chamber.
【図41】EGR制御弁を制御するための更に別の実施
例のフローチャートである。FIG. 41 is a flowchart of yet another embodiment for controlling the EGR control valve.
【図42】EGR制御弁を制御するための更に別の実施
例のフローチャートである。FIG. 42 is a flowchart of yet another embodiment for controlling the EGR control valve.
【図43】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. 43 is a diagram showing a target air-fuel ratio in a first operation region I.
【図44】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。FIG. 44 is a view showing a map of a target opening degree of a throttle valve and the like.
【図45】噴射量等のマップを示す図である。FIG. 45 is a diagram showing a map of an injection amount and the like.
【図46】第2の運転領域IIにおける目標空燃比を示す
図である。FIG. 46 is a diagram showing a target air-fuel ratio in a second operation region II.
【図47】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。FIG. 47 is a view showing a map of a target opening degree of a throttle valve and the like.
【図48】噴射量等のマップを示す図である。FIG. 48 is a view showing a map of an injection amount and the like.
【図49】酸素濃度を推定するためのフローチャートで
ある。FIG. 49 is a flowchart for estimating an oxygen concentration.
【図50】スロットル弁およびEGR制御弁に対する補
正量を示す図である。FIG. 50 is a diagram showing correction amounts for a throttle valve and an EGR control valve.
【図51】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。FIG. 51 is a flowchart for controlling operation of the engine.
6…燃料噴射弁 25…スロットル弁 29…EGR制御弁 6 Fuel injection valve 25 Throttle valve 29 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 41/04 360 F02D 41/04 360Z 41/14 310 41/14 310E 310P 310C 320 320C 43/00 301 43/00 301N 301K 301E F02M 25/07 550 F02M 25/07 550F 570 570J 570D (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 Fターム(参考) 3G062 AA01 BA02 BA06 CA07 CA08 DA01 DA02 EA10 FA04 FA05 FA06 GA00 GA01 GA02 GA04 GA06 GA17 3G084 AA01 BA05 BA09 BA20 CA03 CA04 DA05 DA10 EA11 EB09 EC03 EC04 FA07 FA10 FA11 FA21 FA29 FA33 FA38 3G091 HB05 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) F02D 41/04 360 F02D 41/04 360Z 41/14 310 41/14 310E 310P 310C 320 320C 43/00 301 43/00 301N 301K 301E F02M 25/07 550 F02M 25/07 550F 570 570J 570D (72) Inventor Takekazu Ito 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Automobile Co., Ltd. (72) Inventor Yoshi ▲ Saki ▼ Koji Toyota 1 Toyota Town, Toyota City (72) Inventor Hiroki Murata 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F-term (reference) 3G062 AA01 BA02 BA06 CA07 CA08 DA01 DA02 EA10 FA04 FA05 FA06 GA00 GA01 GA02 GA04 GA06 GA17 3G084 AA01 BA05 BA09 BA20 CA03 CA04 DA05 DA10 EA11 EB09 EC03 EC04 FA07 FA10 FA11 FA21 FA29 FA33 FA38 3G091 HB05
Claims (17)
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
達する内燃機関において、機関吸気通路内に再循環排気
ガスを供給すると共に煤の発生量がピークとなる再循環
排気ガス量よりも燃焼室内に供給される再循環排気ガス
量を多くし、機関吸気通路内に供給される再循環排気ガ
ス中の酸素濃度を推定する酸素濃度推定手段と、推定さ
れた再循環排気ガス中の酸素濃度に基づいて空燃比又は
再循環排気ガス率の少くとも一方を目標値に制御する制
御手段とを具備した内燃機関。When the amount of recirculated exhaust gas supplied to a combustion chamber is increased, the amount of soot generated gradually increases and the recirculated exhaust gas is supplied into an engine intake passage of an internal combustion engine that reaches a peak. At the same time, the amount of recirculated exhaust gas supplied into the combustion chamber is made larger than the amount of recirculated exhaust gas at which the generation amount of soot becomes a peak, and the oxygen concentration in the recirculated exhaust gas supplied into the engine intake passage is estimated. An internal combustion engine comprising: oxygen concentration estimation means; and control means for controlling at least one of an air-fuel ratio or a recirculation exhaust gas rate to a target value based on the estimated oxygen concentration in the recirculation exhaust gas.
ける排気ガス中の酸素濃度を検出し、この酸素濃度に基
づいて機関吸気通路内に供給される再循環排気ガス中の
酸素濃度を推定する請求項1に記載の内燃機関。2. The oxygen concentration means detects the oxygen concentration in the exhaust gas in the engine exhaust passage and estimates the oxygen concentration in the recirculated exhaust gas supplied into the engine intake passage based on the oxygen concentration. The internal combustion engine according to claim 1.
ると共に、機関吸気通路内に供給される再循環排気ガス
中の酸素濃度に応じて空燃比および再循環排気ガス率を
目標値とするのに必要なスロットル弁の目標開度が予め
記憶されており、スロットル弁開度が該目標開度に制御
される請求項1に記載の内燃機関。3. A throttle valve is disposed in an engine intake passage, and an air-fuel ratio and a recirculated exhaust gas ratio are set to target values in accordance with an oxygen concentration in recirculated exhaust gas supplied into the engine intake passage. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a target opening of the throttle valve required for the engine is stored in advance, and the throttle valve opening is controlled to the target opening.
し、機関吸気通路内に供給される再循環排気ガス中の酸
素濃度に応じて空燃比および再循環排気ガス率を目標値
とするのに必要な目標吸入空気量が予め記憶されてお
り、検出された吸入空気量が目標吸入空気量となるよう
にスロットル弁の目標開度が補正される請求項3に記載
の内燃機関。4. An air-fuel ratio and a recirculation exhaust gas rate are set to target values in accordance with an oxygen concentration in recirculation exhaust gas supplied into an engine intake passage. The internal combustion engine according to claim 3, wherein a target intake air amount required for the throttle valve is stored in advance, and the target opening of the throttle valve is corrected such that the detected intake air amount becomes the target intake air amount.
る再循環排気ガス通路内に再循環排気ガス制御弁を配置
すると共に、機関吸気通路内に供給される再循環排気ガ
ス中の酸素濃度に応じて空燃比および再循環排気ガス率
を目標値とするのに必要な再循環排気ガス制御弁の目標
開度が予め記憶されており、再循環排気ガス制御弁開度
が該目標開度に制御される請求項1に記載の内燃機関。5. A recirculation exhaust gas control valve is disposed in a recirculation exhaust gas passage connecting the engine exhaust passage and the engine intake passage, and an oxygen concentration in the recirculation exhaust gas supplied into the engine intake passage. The target opening of the recirculation exhaust gas control valve required to set the air-fuel ratio and the recirculation exhaust gas rate to the target values in accordance with the predetermined value is stored in advance, and the recirculation exhaust gas control valve opening is set to the target opening. The internal combustion engine according to claim 1, which is controlled to:
具備し、機関吸気通路内に供給される再循環排気ガス中
の酸素濃度に応じて空燃比および再循環排気ガス率を目
標値とするのに必要な目標再循環排気ガス量が予め記憶
されており、検出された再循環排気ガス量が目標再循環
排気ガス量となるように再循環排気ガス制御弁の目標開
度が補正される請求項5に記載の内燃機関。6. A detecting means for detecting a recirculated exhaust gas amount, wherein an air-fuel ratio and a recirculated exhaust gas ratio are set to target values according to an oxygen concentration in the recirculated exhaust gas supplied into the engine intake passage. The target amount of recirculation exhaust gas required to perform the operation is stored in advance, and the target opening of the recirculation exhaust gas control valve is corrected so that the detected amount of recirculation exhaust gas becomes the target amount of recirculation exhaust gas. The internal combustion engine according to claim 5.
段を具備し、機関吸気通路内に供給される再循環排気ガ
ス中の酸素濃度に応じて空燃比および再循環排気ガス率
を目標値とするのに必要な吸気通路内の目標圧力が予め
記憶されており、検出された吸気通路内の圧力が目標圧
力となるように再循環排気ガス制御弁の目標開度が補正
される請求項5に記載の内燃機関。7. An air-fuel ratio and a recirculation exhaust gas rate are set to target values according to an oxygen concentration in recirculation exhaust gas supplied into the engine intake passage. The target pressure in the intake passage required to perform the above operation is stored in advance, and the target opening of the recirculation exhaust gas control valve is corrected so that the detected pressure in the intake passage becomes the target pressure. 6. The internal combustion engine according to 5.
における燃焼室内の圧力を検出する検出手段を具備し、
機関吸気通路内に供給される再循環排気ガス中の酸素濃
度に応じて空燃比および再循環排気ガス率を目標値とす
るのに必要な該クランク角における燃焼室内の目標圧力
が予め記憶されており、検出された該クランク角におけ
る燃焼室内の圧力が目標圧力となるように再循環排気ガ
ス制御弁の目標開度が補正される請求項5に記載の内燃
機関。8. A detecting means for detecting pressure in a combustion chamber at a predetermined crank angle during a compression stroke,
The target pressure in the combustion chamber at the crank angle required to set the air-fuel ratio and the recirculated exhaust gas rate to target values in accordance with the oxygen concentration in the recirculated exhaust gas supplied into the engine intake passage is stored in advance. 6. The internal combustion engine according to claim 5, wherein the target opening of the recirculation exhaust gas control valve is corrected such that the pressure in the combustion chamber at the detected crank angle becomes the target pressure.
し、空燃比を目標値とするのに必要なスロットル弁の目
標開度が予め記憶されていると共にスロットル弁の開度
が該目標開度に制御され、推定された再循環排気ガス中
の酸素濃度に基づいて空燃比が目標空燃比となるように
スロットル弁の目標開度が補正される請求項1に記載の
内燃機関。9. A throttle valve is disposed in an engine intake passage, and a target opening of the throttle valve required for setting an air-fuel ratio to a target value is stored in advance, and the opening of the throttle valve is set to the target opening. 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the target opening of the throttle valve is corrected based on the estimated oxygen concentration in the recirculated exhaust gas so that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio.
きの既燃ガス中の酸素濃度を算出する算出手段を具備
し、推定された再循環排気ガス中の酸素濃度が該既燃ガ
ス中の酸素濃度よりも高いときにはスロットル弁の目標
開度が減少方向に補正され、推定された再循環排気ガス
中の酸素濃度が該既燃ガス中の酸素濃度よりも低いとき
にはスロットル弁の目標開度が増大方向に補正される請
求項9に記載の内燃機関。10. A fuel supply system comprising: a calculating means for calculating an oxygen concentration in a burned gas when combustion is performed at a target air-fuel ratio, wherein the estimated oxygen concentration in the recirculated exhaust gas is calculated based on the burned gas. When the oxygen concentration in the gas is higher than the oxygen concentration, the target opening of the throttle valve is corrected in a decreasing direction. When the estimated oxygen concentration in the recirculated exhaust gas is lower than the oxygen concentration in the burned gas, the target opening of the throttle valve is adjusted. The internal combustion engine according to claim 9, wherein the opening is corrected in the increasing direction.
する再循環排気ガス通路内に再循環排気ガス制御弁を配
置し、空燃比を目標値とするのに必要な再循環排気ガス
制御弁の目標開度が予め記憶されていると共に再循環排
気ガス制御弁の開度が該目標開度に制御され、推定され
た再循環排気ガス中の酸素濃度に基づいて空燃比が目標
空燃比となるように再循環排気ガス制御弁の目標開度が
補正される請求項1に記載の内燃機関。11. A recirculation exhaust gas control valve disposed in a recirculation exhaust gas passage connecting an engine exhaust passage and an engine intake passage, and required for setting an air-fuel ratio to a target value. The target opening is stored in advance and the opening of the recirculation exhaust gas control valve is controlled to the target opening, and the air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio based on the estimated oxygen concentration in the recirculation exhaust gas. 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the target opening of the recirculation exhaust gas control valve is corrected so as to be as follows.
きの既燃ガス中の酸素濃度を算出する算出手段を具備
し、推定された再循環排気ガス中の酸素濃度が該既燃ガ
ス中の酸素濃度よりも高いときには再循環排気ガス制御
弁の目標開度が増大方向に補正され、推定された再循環
排気ガス中の酸素濃度が該既燃ガス中の酸素濃度よりも
低いときには再循環排気ガス制御弁の目標開度が減少方
向に補正される請求項11に記載の内燃機関。12. A combustion engine comprising: a calculating means for calculating an oxygen concentration in burned gas when combustion is performed at a target air-fuel ratio, wherein the estimated oxygen concentration in recirculated exhaust gas is calculated based on the burned gas. When the oxygen concentration in the gas is higher than the oxygen concentration in the gas, the target opening of the recirculation exhaust gas control valve is corrected in the increasing direction, and when the estimated oxygen concentration in the recirculation exhaust gas is lower than the oxygen concentration in the burned gas, The internal combustion engine according to claim 11, wherein the target opening of the recirculation exhaust gas control valve is corrected in a decreasing direction.
ト以上である請求項1に記載の内燃機関。13. The internal combustion engine of claim 1, wherein the exhaust gas recirculation rate is greater than or equal to about 55 percent.
媒を配置した請求項1に記載の内燃機関。14. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a catalyst having an oxidation function is disposed in the engine exhaust passage.
x 吸収剤の少くとも一つからなる請求項14に記載の内
燃機関。15. The catalyst according to claim 1, wherein the catalyst is an oxidation catalyst, a three-way catalyst or NO.
15. The internal combustion engine of claim 14, comprising at least one of the x absorbents.
ガス量よりも燃焼室内に供給される再循環排気ガス量が
多く煤がほとんど発生しない第1の燃焼と、煤の発生量
がピークとなる再循環ガス量よりも燃焼室内に供給され
る再循環排気ガス量が少ない第2の燃焼とを選択的に切
換える切換手段を具備した請求項1に記載の内燃機関。16. The first combustion in which the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is larger than the amount of recirculated exhaust gas at which the amount of generated soot is at a peak and little soot is generated, and the amount of generated soot is at a peak. 2. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising a switching unit that selectively switches between a second combustion in which an amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is smaller than an amount of recirculated gas that becomes the second combustion.
転領域と高負荷側の第2の運転領域に分割し、第1の運
転領域では第1の燃焼を行い、第2の運転領域では第2
の燃焼を行うようにした請求項16に記載の内燃機関。17. An engine operating region is divided into a first operating region on a low load side and a second operating region on a high load side, and a first combustion is performed in the first operating region, and a second operation is performed. Second in the area
The internal combustion engine according to claim 16, wherein combustion of the internal combustion engine is performed.
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JP2009103062A (en) * | 2007-10-24 | 2009-05-14 | Denso Corp | Intake air quantity correcting device |
JP2012241569A (en) * | 2011-05-17 | 2012-12-10 | Isuzu Motors Ltd | Method for controlling egr of internal combustion engine, and internal combustion engine |
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- 1998-10-20 JP JP29858898A patent/JP3344332B2/en not_active Expired - Fee Related
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