JP2000145505A - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

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JP2000145505A
JP2000145505A JP10323964A JP32396498A JP2000145505A JP 2000145505 A JP2000145505 A JP 2000145505A JP 10323964 A JP10323964 A JP 10323964A JP 32396498 A JP32396498 A JP 32396498A JP 2000145505 A JP2000145505 A JP 2000145505A
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soot
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Takekazu Ito
丈和 伊藤
Koji Yoshizaki
康二 吉▲崎▼
Hiroki Murata
宏樹 村田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To surely suppress engine vibration at the time of idling by controlling an intake air rate so as to converge engine rotating speed to a target value, and controlling an inert gas rate to the target value so as to converge intake pipe negative pressure to the target value, in a device wherein inert gas is supplied into a combustion chamber. SOLUTION: When inert gas is supplied into a combustion chamber 5, a generating rate of soot is increased, and attains a peak value. After that, when inert gas rate is supplied, a condition becomes an operating condition in which the soot is hardly generated. In such constituted internal combustion engine 1, an intake air rate is controlled to a target value at the time of combustion when an inert gas rate much more than an inert gas rate having peaked soot generating rate is supplied into the combustion chamber, and at the time of an idling operation, and a rate of the inert gas supplied into the combustion chamber 5 is controlled to the target value. After a rate of the inert gas supplied into the combustion chamber 5 is controlled, a rate of fuel injected from a fuel injection valve into the combustion chamber 5 is controlled to the target value so as to surely suppress engine vibration.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関に関する。[0001] The present invention relates to an internal combustion engine.

【0002】[0002]

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

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

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

【0005】このように従来ではEGR率に対して最大
許容限界が存在すると考えられていたので従来よりEG
R率はこの最大許容限界を越えない範囲内においてNO
x およびスモークの発生量ができるだけ少なくなるよう
に定められていた。しかしながらこのようにしてEGR
率をNOx およびスモークの発生量ができるだけ少なく
なるように定めてもNOx およびスモークの発生量の低
下には限度があり、実際には依然としてかなりの量のN
x およびスモークが発生してしまうのが現状である。
As described above, conventionally, it has been considered that the maximum allowable limit exists for the EGR rate.
If the R rate is within the range not exceeding this maximum allowable limit, NO
It was set so that the amount of x and smoke generated was as small as possible. However, in this way EGR
Rate that there is a limit to the reduction of the NO x and the amount of generated NO x and the amount of smoke produced also defined to be as small as possible of smoke, in fact still a significant amount of N
At present, O x and smoke are generated.

【0006】ところがディーゼル機関の燃焼の研究の過
程においてEGR率を最大許容限界よりも大きくすれば
上述の如くスモークが急激に増大するがこのスモークの
発生量にはピークが存在し、このピークを越えてEGR
率を更に大きくすると今度はスモークが急激に減少しは
じめ、アイドリング運転時においてEGR率を70パー
セント以上にすると、またEGRガスを強力に冷却した
場合にはEGR率をほぼ55パーセント以上にするとス
モークがほとんど零になる。即ち煤がほとんど発生しな
いことが見い出されたのである。また、このときにはN
x の発生量が極めて少量となることも判明している。
この後この知見に基づいて煤が発生しない理由について
検討が進められ、その結果これまでにない煤およびNO
x の同時低減が可能な新たな燃焼システムが構築される
に至ったのである。この新たな燃焼システムについては
後に詳細に説明するが簡単に言うと炭化水素が煤に成長
するまでの途中の段階において炭化水素の成長を停止さ
せることを基本としている。
However, if the EGR rate is made larger than the maximum allowable limit in the course of research on the combustion of a diesel engine, the smoke rapidly increases as described above. However, the amount of generated smoke has a peak, and the peak exceeds this peak. EGR
When the rate is further increased, the smoke starts to decrease rapidly, and when the EGR rate is increased to 70% or more during idling operation, and when the EGR gas is cooled strongly, the smoke is reduced when the EGR rate is increased to about 55% or more. It becomes almost zero. That is, it was found that soot was hardly generated. In this case, N
Generation amount of O x is also found that a very small amount.
After that, the reason why no soot was generated was examined based on this finding, and as a result, unprecedented soot and NO
This has led to the construction of a new combustion system capable of simultaneously reducing x . This new combustion system will be described in detail later, but in short, it is basically based on stopping the growth of hydrocarbons in the middle stage until the hydrocarbons grow into soot.

【0007】即ち、実験研究を重ねた結果判明したこと
は燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以下のときには炭化水素の成長が煤に至
る前の途中の段階で停止し、燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以上になると炭化水素は一気に煤まで成
長してしまうということである。この場合、燃料および
その周囲のガス温度は燃料が燃焼した際の燃料周りのガ
スの吸熱作用が大きく影響しており、燃料燃焼時の発熱
量に応じて燃料周りのガスの吸熱量を調整することによ
って燃料およびその周囲のガス温度を制御することがで
きる。
That is, as a result of repeated experimental studies, it has been found that when the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber is lower than a certain temperature, the growth of hydrocarbons is stopped at a halfway stage before reaching soot. However, when the temperature of the fuel and the gas around it rises above a certain temperature, the hydrocarbons grow into soot at a stretch. In this case, the temperature of the fuel and the surrounding gas is greatly affected by the heat absorbing action of the gas around the fuel when the fuel is burned, and the amount of heat absorbed by the gas around the fuel is adjusted according to the calorific value at the time of burning the fuel. As a result, the temperature of the fuel and the surrounding gas can be controlled.

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

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで新たな燃焼シ
ステムではアイドリング運転時にはスロットル弁が全閉
近くまで閉弁され、このとき要求負荷に応じた最適のE
GRガス量が得られるようにEGR制御弁が全閉近くま
で閉弁せしめられる。しかしながらアイドリング運転中
に機関振動を抑制するには例えば回転数や吸気管負圧を
或る目標値となるように制御する必要がある。
By the way, in the new combustion system, the throttle valve is closed to almost fully closed at the time of idling operation, and at this time, the optimum E according to the required load is obtained.
The EGR control valve is closed to near full closure so that the GR gas amount is obtained. However, in order to suppress engine vibration during idling operation, it is necessary to control, for example, the rotational speed and the intake pipe negative pressure to have certain target values.

【0010】本発明の目的はアイドリング運転時におけ
る機関振動を確実に抑制することにある。
An object of the present invention is to reliably suppress engine vibration during idling operation.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、1番目の発明では、燃焼室内に供給される不活性ガ
ス量を増大していくと煤の発生量が次第に増大してピー
クに達し、燃焼室内に供給される不活性ガス量を更に増
大していくと燃焼室内における燃焼時の燃料およびその
周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほと
んど発生しなくなる内燃機関において、煤の発生量がピ
ークとなる不活性ガス量よりも多い不活性ガス量を燃焼
室内に供給する燃焼を行っている間であって、機関のア
イドリング運転時には燃焼室内に供給される空気量をそ
の目標値とすべく制御した後に燃焼室内に供給される不
活性ガス量をその目標値とすべく制御するようにする。
即ちアイドリング運転時には順に吸入空気量が目標値と
され、不活性ガス量が目標値とされる。
In order to achieve the above object, according to the first invention, as the amount of inert gas supplied into the combustion chamber increases, the amount of soot generated gradually increases and peaks. And when the amount of inert gas supplied into the combustion chamber is further increased, the temperature of the fuel during combustion in the combustion chamber and the temperature of the surrounding gas become lower than the temperature at which soot is generated, so that the internal combustion engine hardly generates soot. During the combustion in which the amount of generated soot is larger than the amount of the inert gas at which the peak is generated, the amount of air supplied into the combustion chamber during the idling operation of the engine during the combustion. Is controlled to be the target value, and then the amount of inert gas supplied into the combustion chamber is controlled to be the target value.
That is, during the idling operation, the intake air amount is sequentially set to the target value, and the inert gas amount is set to the target value.

【0012】2番目の発明によれば1番目の発明におい
て燃焼室内に供給される不活性ガス量をその目標値とす
べく制御した後に燃焼室内に噴射される燃料の量をその
目標値とすべく制御するようにする。即ちアイドリング
運転時には順に吸入空気量、不活性ガス量、噴射燃料量
がそれぞれの目標値とされる。3番目の発明によれば2
番目の発明において燃焼室内に噴射される燃料の量をそ
の目標値とすべく制御した後に燃焼室内に燃料を噴射す
る時期をその目標値とすべく制御するようにする。即ち
アイドリング運転時には順に吸入空気量、不活性ガス
量、噴射燃料量、燃料噴射時期がそれぞれの目標値とさ
れる。
According to the second invention, in the first invention, the amount of fuel injected into the combustion chamber after controlling the amount of inert gas supplied into the combustion chamber to the target value is set as the target value. Control as much as possible. That is, during the idling operation, the intake air amount, the inert gas amount, and the injected fuel amount are sequentially set as the respective target values. According to the third invention, 2
In the present invention, the timing for injecting fuel into the combustion chamber is controlled to be set to the target value after controlling the amount of fuel injected into the combustion chamber to be set to the target value. That is, during the idling operation, the intake air amount, the inert gas amount, the injected fuel amount, and the fuel injection timing are sequentially set as the respective target values.

【0013】4番目の発明によれば1番目の発明におい
て、燃焼室から排出された排気ガスを機関吸気通路内に
再循環させる再循環装置を具備し、上記不活性ガスが再
循環排気ガスからなる。5番目の発明によれば4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。
According to a fourth aspect, in the first aspect, there is provided a recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from the combustion chamber into the engine intake passage, wherein the inert gas is converted from the recirculated exhaust gas. Become. According to a fifth aspect, in the fourth aspect, the exhaust gas recirculation rate is approximately 55% or more.

【0014】6番目の発明によれば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する。
7番目の発明によれば6番目の発明において、該触媒が
酸化触媒、三元触媒又はNOx 吸収剤の少なくとも一つ
からなる。8番目の発明によれば1番目の発明において
煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内
に供給される不活性ガス量が多く煤がほとんど発生しな
い第1の燃焼と、煤の発生量がピークとなる不活性ガス
量よりも燃焼室内に供給される不活性ガス量が少ない第
2の燃焼とを選択的に切換える切換手段を具備する。
According to a sixth aspect, in the first aspect, a catalyst having an oxidizing function is disposed in the engine exhaust passage.
In accordance In the sixth invention to a seventh aspect of the invention, said catalyst comprising at least one oxidation catalyst, three-way catalyst or the NO x absorbent. According to the eighth invention, in the first invention, the first combustion in which the amount of the inert gas supplied into the combustion chamber is larger than the amount of the inert gas at which the generation amount of soot reaches a peak and soot is hardly generated; Switching means for selectively switching between the second combustion in which the amount of inert gas supplied into the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas at which the generation amount of the gas reaches a peak.

【0015】9番目の発明によれば8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
ようにする。
According to a ninth aspect, in the eighth aspect, the operating region of the engine is divided into a first operating region on the low load side and a second operating region on the high load side. The first combustion is performed, and the second combustion is performed in the second operation region.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】図1は本発明を4ストローク圧縮
着火式内燃機関に適用した場合を示している。図1を参
照すると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3は
シリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は電気
制御式燃料噴射弁、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は
排気弁、10は排気ポートを夫々示す。吸気ポート8は
対応する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結
され、サージタンク12は吸気ダクト13およびインタ
ークーラ14を介して過給機、例えば排気ターボチャー
ジャ15のコンプレッサ16の出口部に連結される。コ
ンプレッサ16の入口部は空気吸込管17を介してエア
クリーナ18に連結され、空気吸込管17内にはステッ
プモータ19により駆動されるスロットル弁20が配置
される。また、スロットル弁20上流の空気吸込管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検
出器21が配置される。
FIG. 1 shows a case where the present invention is applied to a four-stroke compression ignition type internal combustion engine. Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake port, 9 Denotes an exhaust valve, and 10 denotes an exhaust port. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch pipe 11, and the surge tank 12 is connected to a supercharger, for example, an outlet of a compressor 16 of an exhaust turbocharger 15 via an intake duct 13 and an intercooler 14. Be linked. An inlet of the compressor 16 is connected to an air cleaner 18 via an air suction pipe 17, and a throttle valve 20 driven by a step motor 19 is arranged in the air suction pipe 17. The air suction pipe 17 upstream of the throttle valve 20
A mass flow detector 21 for detecting a mass flow rate of the intake air is disposed therein.

【0017】一方、排気ポート10は排気マニホルド2
2を介して排気ターボチャージャ15の排気タービン2
3の入口部に連結され、排気タービン23の出口部は排
気管24を介して酸化機能を有する触媒25を内蔵した
触媒コンバータ26に連結される。排気マニホルド22
内には空燃比センサ27が配置される。触媒コンバータ
26の出口部に連結された排気管28とスロットル弁2
0下流の空気吸込管17とは排気ガス再循環(以下、E
GRと称す)通路29を介して互いに連結され、EGR
通路29内にはステップモータ30により駆動されるE
GR制御弁31が配置される。また、EGR通路29内
にはEGR通路29内を流れるEGRガスを冷却するた
めのインタークーラ32が配置される。図1に示される
実施例では機関冷却水がインタークーラ32内に導か
れ、機関冷却水によってEGRガスが冷却される。
On the other hand, the exhaust port 10 is connected to the exhaust manifold 2.
The exhaust turbine 2 of the exhaust turbocharger 15 via the
3 and an outlet of the exhaust turbine 23 is connected via an exhaust pipe 24 to a catalytic converter 26 having a built-in catalyst 25 having an oxidizing function. Exhaust manifold 22
Inside, an air-fuel ratio sensor 27 is arranged. Exhaust pipe 28 connected to the outlet of catalytic converter 26 and throttle valve 2
The exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as E)
(Referred to as GR) through a passage 29, and
E driven by a step motor 30 is provided in the passage 29.
A GR control valve 31 is provided. In the EGR passage 29, an intercooler 32 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 29 is arranged. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the intercooler 32, and the engine cooling water cools the EGR gas.

【0018】一方、燃料噴射弁6は燃料供給管33を介
して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール34に連結さ
れる。このコモンレール34内へは電気制御式の吐出量
可変な燃料ポンプ35から燃料が供給され、コモンレー
ル34内に供給された燃料は各燃料供給管33を介して
燃料噴射弁6に供給される。コモンレール34にはコモ
ンレール34内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ
36が取付けられ、燃料圧センサ36の出力信号に基づ
いてコモンレール34内の燃料圧が目標燃料圧となるよ
うに燃料ポンプ35の吐出量が制御される。
On the other hand, the fuel injection valve 6 is connected to a fuel reservoir, a so-called common rail 34, via a fuel supply pipe 33. Fuel is supplied into the common rail 34 from an electric control type variable discharge fuel pump 35, and the fuel supplied into the common rail 34 is supplied to the fuel injection valve 6 through each fuel supply pipe 33. A fuel pressure sensor 36 for detecting the fuel pressure in the common rail 34 is attached to the common rail 34, and the fuel pump 35 is controlled so that the fuel pressure in the common rail 34 becomes the target fuel pressure based on the output signal of the fuel pressure sensor 36. Is controlled.

【0019】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。質量流量検出器21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、空燃比セ
ンサ27および燃料圧センサ36の出力信号も夫々対応
するAD変換器47を介して入力ポート45に入力され
る。アクセルペダル50にはアクセルペダル50の踏込
み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ51が
接続され、負荷センサ51の出力電圧は対応するAD変
換器47を介して入力ポート45に入力される。また、
入力ポート45にはクランクシャフトが例えば30°回
転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ52
が接続される。一方、出力ポート46は対応する駆動回
路48を介して燃料噴射弁6、スロットル弁制御用ステ
ップモータ19、EGR制御弁制御用ステップモータ3
0および燃料ポンプ35に接続される。
The electronic control unit 40 is composed of a digital computer, and 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 mass flow detector 21 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47, and the output signals of the air-fuel ratio sensor 27 and the fuel pressure sensor 36 are also input to the input port via the corresponding AD converter 47, respectively. 45 is input. A load sensor 51 that generates an output voltage proportional to the amount of depression L of the accelerator pedal 50 is connected to the accelerator pedal 50, and the output voltage of the load sensor 51 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. . Also,
The input port 45 has a crank angle sensor 52 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, by 30 °.
Is connected. On the other hand, the output port 46 is connected to the fuel injection valve 6, the throttle valve control step motor 19, the EGR control valve control step motor 3 via the corresponding drive circuit 48.
0 and the fuel pump 35.

【0020】図2は機関低負荷運転時にスロットル弁2
0の開度およびEGR率を変化させることにより空燃比
A/F(図2の横軸)を変化させたときの出力トルクの
変化、およびスモーク、HC,CO,NOx の排出量の
変化を示す実験例を表している。図2からわかるように
この実験例では空燃比A/Fが小さくなるほどEGR率
が大きくなり、理論空燃比(≒14.6)以下のときに
はEGR率は65パーセント以上となっている。
FIG. 2 shows the throttle valve 2 when the engine is under low load operation.
Change in the output torque when changing the air-fuel ratio A / F (abscissa in FIG. 2) by changing the opening and the EGR rate of 0, and smoke, HC, CO, a change in emission of the NO x It shows the experimental example shown. As can be seen from FIG. 2, in this experimental example, the smaller the air-fuel ratio A / F, the higher the EGR rate. When the air-fuel ratio A / F is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (≒ 14.6), the EGR rate is 65% or more.

【0021】図2に示されるようにEGR率を増大する
ことにより空燃比A/Fを小さくしていくとEGR率が
40パーセント付近となり空燃比A/Fが30程度にな
ったときにスモークの発生量が増大を開始する。次い
で、更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると
スモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次
いで更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると
今度はスモークが急激に低下し、EGR率を65パーセ
ント以上とし、空燃比A/Fが15.0付近になるとス
モークがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなく
なる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、またN
x の発生量がかなり低くなる。一方、このときHC,
COの発生量は増大し始める。
As shown in FIG. 2, when the air-fuel ratio A / F is reduced by increasing the EGR rate, the smoke is reduced when the EGR rate becomes 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.

【0022】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. 3A shows a change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when the amount of generated smoke is the largest when the air-fuel ratio A / F is around 21, and FIG. 3B 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).

【0023】図2および図3に示される実験結果から次
のことが言える。即ち、まず第1に空燃比A/Fが1
5.0以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図2
に示されるようにNOx の発生量がかなり低下する。N
x の発生量が低下したということは燃焼室5内の燃焼
温度が低下していることを意味しており、従って煤がほ
とんど発生しないときには燃焼室5内の燃焼温度が低く
なっていると言える。同じことが図3からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図3(B)に示す状態
では燃焼圧が低くなっており、従ってこのとき燃焼室5
内の燃焼温度は低くなっていることになる。
The following can be said from the experimental results shown in FIGS. That is, first, the air-fuel ratio A / F is 1
FIG. 2 when the smoke generation amount is almost zero at 5.0 or less.
As shown in (1) , the generation amount of NOx is considerably reduced. N
That the generation amount of O x produced falls means that the combustion temperature in the combustion chamber 5 is reduced, thus the combustion temperature in the combustion chamber 5 becomes low when the soot is hardly generated I can say. The same can be said from FIG. That is, in the state shown in FIG. 3B where almost no soot is generated, the combustion pressure is low.
The combustion temperature inside is low.

【0024】第2のスモークの発生量、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。
When the generation amount of the second smoke, that is, the generation amount of soot becomes almost zero, as shown in FIG.
Emissions increase. This means that hydrocarbons are emitted without growing to soot. That is, the linear hydrocarbons and aromatic hydrocarbons contained in the fuel as shown in FIG. 4 are thermally decomposed when the temperature is increased in a state of lack of oxygen, soot precursors are formed, and then mainly, Soot consisting of a solid aggregate of carbon atoms is produced. In this case, the actual soot production process is complicated, and it is not clear what form the soot precursor takes, but in any case, the hydrocarbon as shown in FIG. It will grow to soot. Therefore, as described above, when the amount of generated soot becomes substantially zero, the emission amounts of HC and CO increase as shown in FIG. 2, but HC at this time is a precursor of soot or a hydrocarbon in a state before it. .

【0025】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。
The above considerations based on the experimental results shown in FIGS. 2 and 3 can be summarized as follows. When the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low, the amount of soot generation becomes almost zero. Is discharged from the combustion chamber 5. As a result of further detailed experimental study on this, if the temperature of the fuel and the surrounding gas in the combustion chamber 5 is lower than a certain temperature, the growth process of the soot is stopped halfway, that is, the soot is It was found that no soot was generated, and soot was generated when the temperature of the fuel and its surroundings in the combustion chamber 5 exceeded a certain temperature.

【0026】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の圧縮比等の種
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, that is, the above-mentioned certain temperature, depends on various factors such as the type of fuel and the compression ratio of the air-fuel 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.

【0027】一旦、煤が生成されるとこの煤は酸化機能
を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはで
きない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤の前駆体
又はその前の状態で燃焼室5から排出されるか、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。なお酸
化機能を有する触媒には酸化触媒、三元触媒、NOx
収剤がある。
Once soot has been produced, it cannot be purified by post-treatment using a catalyst having an oxidizing function. On the other hand, the soot precursor or the hydrocarbon in a state before the soot can be easily purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidation function. Considering the post-treatment with the catalyst having the oxidation function as described above, it is determined whether the hydrocarbon is discharged from the combustion chamber 5 in the state of the precursor of soot or in a state before the soot, or is discharged from the combustion chamber 5 in the form of soot. There is a huge 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. Note the catalyst having an oxidation function oxidation catalyst, three-way catalyst, there is the NO x absorbent.

【0028】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 is set to a temperature lower than the temperature at which the soot is generated. It needs to be suppressed. In this case, it has been found that 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.

【0029】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の燃料
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, almost no heat absorbing action of the combustion heat of the fuel of the air separated from the fuel is performed. In this case, since the combustion temperature becomes extremely high locally, the unburned hydrocarbons that have received the heat of combustion will generate soot.

【0030】一方、多量の不活性ガスと少量の空気の混
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。
On the other hand, the situation is slightly different when fuel is present in a mixed gas of a large amount of inert gas and a small amount of air.
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.

【0031】この場合、燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそ
うするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量
が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不
活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。な
お、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用
が強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、CO2 やEGRガスは比
較的比熱が大きいので不活性ガスとしてEGRガスを用
いることは好ましいと言える。
In this case, in order to suppress the temperature of the fuel and the surrounding gas to a temperature lower than the temperature at which the soot is formed, an amount of the inert gas that can absorb a sufficient amount of heat to do so is required. . Therefore, if the fuel amount increases, the required amount of inert gas increases accordingly. In this case, as the specific heat of the inert gas increases, the endothermic effect becomes stronger. Therefore, the inert gas preferably has a higher specific heat. In this regard, it can be said that it is preferable to use EGR gas as the inert gas since CO 2 and EGR gas have relatively large specific heats.

【0032】図5は不活性ガスとしてEGRガスを用
い、EGRガスの冷却度合を変えたときのEGR率とス
モークとの関係を示している。即ち、図5において曲線
AはEGRガスを強力に冷却してEGRガス温をほぼ9
0℃に維持した場合を示しており、曲線Bは小型の冷却
装置でEGRガスを冷却した場合を示しており、曲線C
はEGRガスを強制的に冷却していない場合を示してい
る。
FIG. 5 shows the relationship between the EGR rate and smoke when the EGR gas is used as the inert gas and the degree of cooling of the EGR gas is changed. That is, in FIG. 5, a curve A indicates that the EGR gas temperature is substantially 9
Curve B shows the case where the EGR gas is cooled by a small cooling device, and curve C shows the case where the temperature is maintained at 0 ° C.
Indicates a case where the EGR gas is not forcibly cooled.

【0033】図5の曲線Aで示されるようにEGRガス
を強力に冷却した場合にはEGR率が50パーセントよ
りも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この
場合にはEGR率をほぼ55パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。一方、図5の曲線Bで示さ
れるようにEGRガスを少し冷却した場合にはEGR率
が50パーセントよりも少し高いところで煤の発生量が
ピークとなり、この場合にはEGR率をほぼ65パーセ
ント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。
As shown by the curve A in FIG. 5, when the EGR gas is cooled strongly, the 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.

【0034】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。このような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. The lower limit of the EGR rate at which such soot is hardly generated varies depending on the degree of cooling of the EGR gas and the engine load.

【0035】図6は不活性ガスとしてEGRガスを用い
た場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要
なEGRガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガス
量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のEGRガス
の割合を示している。なお、図6において縦軸は燃焼室
5内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Yは
過給が行われないときに燃焼室5内に吸入しうる全吸入
ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示してい
る。
FIG. 6 shows the mixing of EGR gas and air necessary to make the 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.

【0036】図6を参照すると空気の割合、即ち混合ガ
ス中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるの
に必要な空気量を示している。即ち、図6に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図6においてEGRガスの割合、即ち混合
ガス中のEGRガス量は噴射燃料が燃焼せしめられたと
きに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される温
度よりも低い温度にするのに必要最低限のEGRガス量
を示している。このEGRガス量はEGR率で表すとほ
ぼ55パーセント以上であり、図6に示す実施例では7
0パーセント以上である。即ち、燃焼室5内に吸入され
た全吸入ガス量を図6において実線Xとし、この全吸入
ガス量Xのうちの空気量とEGRガス量との割合を図6
に示すような割合にすると燃料およびその周囲のガス温
度は煤が生成される温度よりも低い温度となり、斯くし
て煤が全く発生しなくなる。また、このときのNOx
生量は10p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従ってN
x の発生量は極めて少量となる。
Referring to FIG. 6, the proportion of air, that is, the amount of air in the mixed gas, indicates the amount of air necessary to completely burn the injected fuel. That is, in the case shown in FIG. 6, the ratio between the air amount and the injected fuel amount is the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, in FIG. 6, the ratio of the EGR gas, that is, the amount of the EGR gas in the mixed gas, is set so that when the injected fuel is burned, the temperature of the fuel and the surrounding gas is lower than the temperature at which soot is formed. The required minimum EGR gas amount is shown. This EGR gas amount is approximately 55% or more in terms of the EGR rate. In the embodiment shown in FIG.
0% or more. That is, the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5 is indicated by a solid line X in FIG. 6, and the ratio of the air amount to the EGR gas amount in the total intake gas amount X is shown in FIG.
When the ratio is as shown in the following, the temperature of the fuel and the surrounding gas is lower than the temperature at which soot is generated, and thus no soot is generated. Further, the NO x generation amount at this time is around 10 p.pm or less.
The amount of O x generated is extremely small.

【0037】燃料噴射量が増大すれば燃料が燃焼した際
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はEGRガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図6に示されるようにEGRガス量は噴射燃
料量が増大するにつれて増大せしめなければならない。
即ち、EGRガス量は要求負荷が高くなるにつれて増大
する必要がある。
If the fuel injection amount increases, the amount of heat generated when the fuel burns increases. Therefore, in order to maintain the temperature of the fuel and the surrounding gas at a temperature lower than the temperature at which the soot is generated, the heat generated by the EGR gas is required. Must be increased. Therefore, as shown in FIG. 6, the EGR gas amount must be increased as the injected fuel amount increases.
That is, the EGR gas amount needs to increase as the required load increases.

【0038】ところで過給が行われていない場合には燃
焼室5内に吸入される全吸入ガス量Xの上限はYであ
り、従って図6において要求負荷がL0 よりも大きい領
域では要求負荷が大きくなるにつれてEGRガス割合を
低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持することが
できない。云い換えると過給が行われていない場合に要
求負荷がL0 よりも大きい領域において空燃比を理論空
燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高くなるに
つれてEGR率が低下し、斯くして要求負荷がL 0 より
も大きい領域では燃料およびその周囲のガス温度を煤が
生成される温度よりも低い温度に維持しえなくなる。
By the way, when supercharging is not performed,
The upper limit of the total intake gas amount X sucked into the firing chamber 5 is Y.
Therefore, in FIG.0Territory larger than
In the region, the EGR gas ratio increases as the required load increases.
The air-fuel ratio can be maintained at the stoichiometric air-fuel ratio unless reduced.
Can not. In other words, it is necessary when there is no supercharging.
Load demand is L0Air-fuel ratio in the larger area than theoretical
When trying to maintain the fuel ratio, the required load increases.
As a result, the EGR rate decreases, and thus the required load becomes L 0Than
In areas where the fuel and the surrounding gas temperature are
It will not be possible to maintain a temperature lower than the temperature produced.

【0039】ところが図1に示されるようにEGR通路
29を介して過給機の入口側即ち排気ターボチャージャ
15の空気吸込管17内にEGRガスを再循環させると
要求負荷がL0 よりも大きい領域においてEGR率を5
5パーセント以上、例えば70パーセントに維持するこ
とができ、斯くして燃料およびその周囲のガス温度を煤
が生成される温度よりも低い温度に維持することができ
る。即ち、空気吸込管17内におけるEGR率が例えば
70パーセントになるようにEGRガスを再循環させれ
ば排気ターボチャージャ15のコンプレッサ16により
昇圧された吸入ガスのEGR率も70パーセントとな
り、斯くしてコンプレッサ16により昇圧しうる限度ま
で燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度
よりも低い温度に維持することができる。従って、低温
燃焼を生じさせることのできる機関の運転領域を拡大す
ることができることになる。要求負荷がL0 よりも大き
い領域でEGR率を55パーセント以上にする際にはE
GR制御弁31が全開せしめられ、スロットル弁20が
若干閉弁せしめられる。
[0039] However recirculating the required load is larger than L 0 of the EGR gas into the air intake pipe 17 on the inlet side i.e. the exhaust turbocharger 15 via the EGR passage 29 supercharger as shown in FIG. 1 EGR rate of 5 in the region
It can be maintained at 5% or more, for example 70%, so that the temperature of the fuel and its surrounding gas can be kept below the temperature at which soot is produced. That is, if the EGR gas is recirculated so that the EGR rate in the air suction pipe 17 becomes, for example, 70%, the EGR rate of the suction gas boosted by the compressor 16 of the exhaust turbocharger 15 also becomes 70%. The temperature of the fuel and the surrounding gas can be maintained at a temperature lower than the temperature at which soot is generated, to the extent that the pressure can be increased by the compressor 16. Therefore, the operating range of the engine that can generate low-temperature combustion can be expanded. E is when the required load is the EGR rate more than 55 percent in the region larger than L 0
The GR control valve 31 is fully opened, and the throttle valve 20 is slightly closed.

【0040】前述したように図6は燃料を理論空燃比の
もとで燃焼させる場合を示しているが空気量を図6に示
される空気量よりも少なくしても、即ち空燃比をリッチ
にしても煤の発生を阻止しつつNOx の発生量を10p.
p.m 前後又はそれ以下にすることができ、また空気量を
図6に示される空気量よりも多くしても、即ち空燃比の
平均値を17から18のリーンにしても煤の発生を阻止
しつつNOx の発生量を10p.p.m 前後又はそれ以下に
することができる。
As described above, FIG. 6 shows the case where the fuel is burned under the stoichiometric air-fuel ratio. However, even if the air amount is made smaller than the air amount shown in FIG. Even so, while suppressing the generation of soot, the amount of generated NOx was reduced to 10 p .
pm or less, and even if the air amount is larger than the air amount shown in FIG. 6, that is, even if the average value of the air-fuel ratio is 17 to 18 lean, soot generation is prevented. while the generation amount of the NO x can be around or less 10 ppm.

【0041】即ち、空燃比がリッチにされると燃料が過
剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているために
過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が生成される
ことがない。また、このときNOx も極めて少量しか発
生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき、或いは空
燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高くなれば少量
の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が低い温度に抑
制されているので煤は全く生成されない。更に、NOx
も極めて少量しか発生しない。
That is, when the air-fuel ratio is made rich, the fuel becomes excessive, but since the combustion temperature is suppressed to a low temperature, the excess fuel does not grow into soot, and soot is generated. There is no. Further, at this time NO x even only an extremely small amount of generated. On the other hand, when the average air-fuel ratio is lean, or even when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, a small amount of soot is generated if the combustion temperature increases, but in the present invention, the soot is suppressed to a low temperature, so that the soot is reduced. Not generated at all. Furthermore, NO x
Only very small amounts are generated.

【0042】このように、低温燃焼が行われているとき
には空燃比にかかわらずに、即ち空燃比がリッチであろ
うと、理論空燃比であろうと、或いは平均空燃比がリー
ンであろうと煤が発生されず、NOx の発生量が極めて
少量となる。従って燃料消費率の向上を考えるとこのと
き平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。
As described above, when low-temperature combustion is performed, soot is generated regardless of the air-fuel ratio, that is, whether the air-fuel ratio is rich, the stoichiometric air-fuel ratio, or the average air-fuel ratio is lean. Sarezu, the amount of the NO x becomes extremely small. Therefore, considering the improvement of the fuel consumption rate, it can be said that it is preferable to make the average air-fuel ratio lean at this time.

【0043】ところで燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制しうるのは燃焼による発熱量が比較
的少ない機関中低負荷運転時に限られる。従って本発明
による実施例では機関中低負荷運転時には燃焼時の燃料
およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停
止する温度以下に抑制して第1の燃焼、即ち低温燃焼を
行うようにし、機関高負荷運転時には第2の燃焼、即ち
従来より普通に行われている燃焼を行うようにしてい
る。なお、ここで第1の燃焼、即ち低温燃焼とはこれま
での説明から明らかなように煤の発生量がピークとなる
不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤が
ほとんど発生しない燃焼のことを言い、第2の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量がピ
ークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量
が少ない燃焼のことを言う。
By the way, the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber can be suppressed to a temperature below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, only when the engine is operating at low load and the calorific value due to combustion is relatively small. Can be Therefore, in the embodiment according to the present invention, the first combustion, that is, the low-temperature combustion is performed by suppressing the temperature of the fuel during combustion and the gas temperature around the same at or below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway during the low load operation in the engine. In addition, the second combustion, that is, the combustion that is usually performed conventionally, is performed during the high load operation of the engine. Here, the first combustion, that is, the low-temperature combustion, has a larger amount of the inert gas in the combustion chamber than the amount of the inert gas at which the soot generation amount is at a peak, as is clear from the description so far. The second combustion, that is, the combustion that has been conventionally performed, is the 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 generation peaks. Say

【0044】図7は第1の燃焼、即ち低温燃焼が行われ
る第1の運転領域Iと、第2の燃焼、即ち従来の燃焼方
法による燃焼が行われる第2の運転領域IIとを示してい
る。なお、図7において縦軸Lはアクセルペダル50の
踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Nは機関回
転数を示している。また、図7においてX(N)は第1
の運転領域Iと第2の運転領域IIとの第1の境界を示し
ており、Y(N)は第1の運転領域Iと第2の運転領域
IIとの第2の境界を示している。第1の運転領域Iから
第2の運転領域IIへの運転領域の変化判断は第1の境界
X(N)に基づいて行われ、第2の運転領域IIから第1
の運転領域Iへの運転領域の変化判断は第2の境界Y
(N)に基づいて行われる。
FIG. 7 shows a first operation region I in which the first combustion, that is, low-temperature combustion is performed, and a second operation region II in which the second combustion, that is, combustion by the conventional combustion method, is performed. I have. In FIG. 7, the vertical axis L indicates the amount of depression of the accelerator pedal 50, that is, the required load, and the horizontal axis N indicates the engine speed. In FIG. 7, X (N) is the first
Shows the first boundary between the operating region I and the second operating region II, and Y (N) represents the first operating region I and the second operating region.
2 shows a second boundary with II. The determination of the change of the operating range from the first operating range I to the second operating range II is made based on the first boundary X (N), and the determination of the change from the second operating range II to the first
The determination of the change of the operation region to the operation region I of the second boundary Y
(N).

【0045】即ち、機関の運転状態が第1の運転領域I
にあって低温燃焼が行われているときに要求負荷Lが機
関回転数Nの関数である第1の境界X(N)を越えると
運転領域が第2の運転領域IIに移ったと判断され、従来
の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Lが
機関回転数Nの関数である第2の境界Y(N)よりも低
くなると運転領域が第1の運転領域Iに移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。
That is, when the operating state of the engine is in the first operating region I
When the required load L exceeds a first boundary X (N), which is a function of the engine speed N, during low-temperature combustion, it is determined that the operation region has shifted to the second operation region II, Combustion is performed by a conventional combustion method. Next, when the required load L becomes lower than a second boundary Y (N) which is a function of the engine speed N, it is determined that the operation region has shifted to the first operation region I, and low-temperature combustion is performed again.

【0046】このように第1の境界X(N)と第1の境
界X(N)よりも低負荷側の第2の境界Y(N)との二
つの境界を設けたのは次の二つの理由による。第1の理
由は、第2の運転領域IIの高負荷側では比較的燃焼温度
が高く、このとき要求負荷Lが第1の境界X(N)より
低くなったとしてもただちに低温燃焼を行えないからで
ある。即ち、要求負荷Lがかなり低くなったとき、即ち
第2の境界Y(N)よりも低くなったときでなければた
だちに低温燃焼が開始されないからである。第2の理由
は第1の運転領域Iと第2の運転領域II間の運転領域の
変化に対してヒステリシスを設けるためである。
The two boundaries of the first boundary X (N) and the second boundary Y (N) on the lower load side than the first boundary X (N) are provided in the following two cases. For three reasons. The first reason is that the combustion temperature is relatively high on the high load side of the second operation region II, and even if the required load L becomes lower than the first boundary X (N), low-temperature combustion cannot be performed immediately. Because. That is, the low-temperature combustion does not immediately start unless the required load L becomes considerably low, that is, when the required load L becomes lower than the second boundary Y (N). The second reason is that hysteresis is provided for a change in the operation range between the first operation range I and the second operation range II.

【0047】ところで機関の運転領域が第1の運転領域
Iにあって低温燃焼が行われているときには煤はほとん
ど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又はそ
の前の状態の形でもって燃焼室5から排出される。この
とき燃焼室5から排出された未燃炭化水素は後に詳述す
る酸化触媒により浄化される。図8は空燃比センサ27
の出力を示している。図8に示されるように空燃比セン
サ27の出力電流Iは空燃比A/Fに応じて変化する。
従って空燃比センサ27の出力電流Iから空燃比を知る
ことができる。
By the way, when the operating region of the engine is in the first operating region I and low-temperature combustion is being performed, soot is hardly generated, and instead, the unburned hydrocarbon is replaced with the precursor of soot or the state before it. It is discharged from the combustion chamber 5 in the form. At this time, unburned hydrocarbons discharged from the combustion chamber 5 are purified by an oxidation catalyst described later in detail. FIG. 8 shows the air-fuel ratio sensor 27.
Shows the output. As shown in FIG. 8, the output current I of the air-fuel ratio sensor 27 changes according to the air-fuel ratio A / F.
Therefore, the air-fuel ratio can be known from the output current I of the air-fuel ratio sensor 27.

【0048】次に図9を参照しつつ第1の運転領域Iお
よび第2の運転領域IIにおける運転制御について概略的
に説明する。図9は要求負荷Lに対するスロットル弁2
0の開度、EGR制御弁31の開度、EGR率、空燃
比、噴射時期および噴射量を示している。図9に示され
るように要求負荷Lの低い第1の運転領域Iではスロッ
トル弁20の開度は要求負荷Lが高くなるにつれて全閉
近くから2/3開度程度まで徐々に増大せしめられ、E
GR制御弁31の開度は要求負荷Lが高くなるにつれて
全閉近くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、
図9に示される例では第1の運転領域IではEGR率が
ほぼ70パーセントとされており、空燃比はわずかばか
りリーンなリーン空燃比とされている。
Next, the operation control in the first operation region I and the second operation region II will be schematically described with reference to FIG. FIG. 9 shows the throttle valve 2 with respect to the required load L.
0 indicates the opening degree, the opening degree of the EGR control valve 31, the EGR rate, the air-fuel ratio, the injection timing, and the injection amount. As shown in FIG. 9, in the first operating region I where the required load L is low, the opening of the throttle valve 20 is gradually increased from almost fully closed to about 2/3 opening as the required load L increases. E
The degree of opening of the GR control valve 31 is gradually increased from almost fully closed to fully open as the required load L increases. Also,
In the example shown in FIG. 9, in the first operation region I, the EGR rate is set to approximately 70%, and the air-fuel ratio is set to a slightly lean air-fuel ratio.

【0049】言い換えると第1の運転領域IではEGR
率がほぼ70パーセントとなり、空燃比がわずかばかり
リーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁20の
開度およびEGR制御弁31の開度が制御される。ま
た、第1の運転領域Iでは圧縮上死点TDC前に燃料噴
射が行われる。この場合、噴射開始時期θSは要求負荷
Lが高くなるにつれて遅くなり、噴射完了時期θEも噴
射開始時期θSが遅くなるにつれて遅くなる。
In other words, in the first operating region I, the EGR
The opening of the throttle valve 20 and the opening of the EGR control valve 31 are controlled such that the rate becomes approximately 70% and the air-fuel ratio becomes a slightly lean air-fuel ratio. In the first operation region I, fuel injection is performed before the compression top dead center TDC. In this case, the injection start timing θS is delayed as the required load L is increased, and the injection completion timing θE is delayed as the injection start timing θS is delayed.

【0050】なお、アイドリング運転時にはスロットル
弁20は全閉近くまで閉弁され、このときEGR制御弁
31も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁2
0を全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室5内の圧
力が低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が
小さくなるとピストン4による圧縮仕事が小さくなるた
めに機関本体1の振動が小さくなる。即ち、アイドリン
グ運転時には機関本体1の振動を抑制するためにスロッ
トル弁20が全閉近くまで閉弁せしめられる。
During the idling operation, the throttle valve 20 is closed until the valve is almost fully closed. At this time, the EGR control valve 31 is also closed almost completely. Throttle valve 2
If the valve is closed close to 0, the pressure in the combustion chamber 5 at the start of compression decreases, so that the compression pressure decreases. When the compression pressure decreases, the compression work by the piston 4 decreases, so that the vibration of the engine body 1 decreases. That is, at the time of idling operation, the throttle valve 20 is closed to almost fully closed in order to suppress the vibration of the engine body 1.

【0051】一方、機関の運転領域が第1の運転領域I
から第2の運転領域IIに変わるとスロットル弁20の開
度が2/3開度程度から全開方向へステップ状に増大せ
しめられる。このとき図9に示す例ではEGR率がほぼ
70パーセントから40パーセント以下までステップ状
に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされ
る。即ち、EGR率が多量のスモークを発生するEGR
率範囲(図5)を飛び越えるので機関の運転領域が第1
の運転領域Iから第2の運転領域IIに変わるときに多量
のスモークが発生することがない。
On the other hand, the operating range of the engine is the first operating range I.
From the second operating region II to the second operating region II, the opening of the throttle valve 20 is increased stepwise from about 2/3 opening toward the full opening direction. At this time, in the example shown in FIG. 9, the EGR rate is reduced stepwise from approximately 70% to 40% or less, and the air-fuel ratio is increased stepwise. That is, the EGR 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.

【0052】第2の運転領域IIでは従来から行われてい
る燃焼が行われる。この第2の運転領域IIではスロット
ル弁20は一部を除いて全開状態に保持され、EGR制
御弁31の開度は要求負荷Lが高くなると次第に小さく
される。また、この運転領域IIではEGR率は要求負荷
Lが高くなるほど低くなり、空燃比は要求負荷Lが高く
なるほど小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Lが高
くなってもリーン空燃比とされる。また、第2の運転領
域IIでは噴射開始時期θSは圧縮上死点TDC付近とさ
れる。図10(A)は第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15.5,1
6,17,18であるときを示しており、各曲線間の空
燃比は比例配分により定められる。図10(A)に示さ
れるように第1の運転領域Iでは空燃比がリーンとなっ
ており、更に第1の運転領域Iでは要求負荷Lが低くな
るほど目標空燃比A/Fがリーンとされる。
In the second operating region II, the conventional combustion is performed. In the second operating region II, the throttle valve 20 is held in a fully open state except for a part, and the opening of the EGR control valve 31 is gradually reduced as the required load L increases. In this operating region II, the EGR rate decreases as the required load L increases, and the air-fuel ratio decreases as the required load L increases. However, the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio even when the required load L increases. In the second operation region II, the injection start timing θS is set near the compression top dead center TDC. FIG. 10A shows the target air-fuel ratio A / F in the first operation region I. In FIG. 10A, A /
F = 15.5, A / F = 16, A / F = 17, A / F =
Each curve indicated by 18 has a target air-fuel ratio of 15.5, 1
6, 17, and 18, and the air-fuel ratio between the curves is determined by proportional distribution. As shown in FIG. 10A, the air-fuel ratio is lean in the first operating region I, and the target air-fuel ratio A / F becomes leaner as the required load L decreases in the first operating region I. You.

【0053】即ち、要求負荷Lが低くなるほど燃焼によ
る発熱量が少なくなる。従って要求負荷Lが低くなるほ
どEGR率を低下させても低温燃焼を行うことができ
る。EGR率を低下させると空燃比は大きくなり、従っ
て図10(A)に示されるように要求負荷Lが低くなる
につれて目標空燃比A/Fが大きくされる。目標空燃比
A/Fが大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってで
きる限り空燃比をリーンにするために本発明による実施
例では要求負荷Lが低くなるにつれて目標空燃比A/F
が大きくされる。
That is, the lower the required load L, the smaller the amount of heat generated by combustion. Therefore, low-temperature combustion can be performed even if the EGR rate is reduced as the required load L decreases. When the EGR rate is reduced, the air-fuel ratio increases. Therefore, as shown in FIG. 10A, as the required load L decreases, the target air-fuel ratio A / F increases. As the target air-fuel ratio A / F 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 load L decreases, the target air-fuel ratio A / F increases.
Is increased.

【0054】なお、図10(A)に示される目標空燃比
A/Fは図10(B)に示されるように要求負荷Lおよ
び機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM4
2内に記憶されている。また、空燃比を図10(A)に
示す目標空燃比A/Fとするのに必要なスロットル弁2
0の目標開度STが図11(A)に示されるように要求
負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予
めROM42内に記憶されており、空燃比を図10
(A)に示す目標空燃比A/Fとするのに必要なEGR
制御弁31の目標開度SEが図11(B)に示されるよ
うに要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップ
の形で予めROM42内に記憶されている。
Note that the target air-fuel ratio A / F shown in FIG. 10A is stored in the ROM 4 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG.
2 is stored. Also, the throttle valve 2 required to set the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG.
The target opening ST of 0 is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG.
EGR required to achieve target air-fuel ratio A / F shown in (A)
As shown in FIG. 11B, the target opening SE of the control valve 31 is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N.

【0055】また、第1の燃焼が行われているときには
燃料噴射量Qは要求負荷Lおよび機関回転数Nに基づい
て算出される。この燃料噴射量Qは図12に示されるよ
うに要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップ
の形で予めROM42内に記憶されている。図13
(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13(A)においてA/F=24,A/F=3
5,A/F=45,A/F=60で示される各曲線は夫
々目標空燃比24,35,45,60を示している。図
13(A)に示される目標空燃比A/Fは図13(B)
に示されるように要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数
としてマップの形で予めROM42内に記憶されてい
る。また、空燃比を図13(A)に示す目標空燃比A/
Fとするのに必要なスロットル弁20の目標開度STが
図14(A)に示されるように要求負荷Lおよび機関回
転数Nの関数としてマップの形で予めROM42内に記
憶されており、空燃比を図13(A)に示す目標空燃比
A/Fとするのに必要なEGR制御弁31の目標開度S
Eが図14(B)に示されるように要求負荷Lおよび機
関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM42内
に記憶されている。
When the first combustion is being performed, the fuel injection amount Q is calculated based on the required load L and the engine speed N. The fuel injection amount Q is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. FIG.
(A) 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. 13A, A / F = 24 and A / F = 3.
Curves indicated by 5, A / F = 45 and A / F = 60 indicate target air-fuel ratios 24, 35, 45, and 60, respectively. The target air-fuel ratio A / F shown in FIG.
As shown in (1), a map is previously stored in the ROM 42 as a function of the required load L and the engine speed N. In addition, the air-fuel ratio is set to a target air-fuel ratio A / A shown in FIG.
The target opening ST of the throttle valve 20 required to obtain F is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. The target opening degree S of the EGR control valve 31 necessary for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG.
E is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG.

【0056】また、第2の燃焼が行われているときには
燃料噴射量Qは要求負荷Lおよび機関回転数Nに基づい
て算出される。この燃料噴射量Qは図15に示されるよ
うに要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップ
の形で予めROM42内に記憶されている。ところで図
1においてケーシング26内にはNOx 吸収剤25が配
置されている。NOx 吸収剤25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
選ばれた少なくとも一つと、白金Ptのような貴金属と
が担持されている。機関吸気通路、燃焼室5およびNO
x 吸収剤25上流の排気通路内に供給された空気および
燃料(炭化水素)の比をNOx 吸収剤25への流入排気
ガスの空燃比と称するとこのNOx 吸収剤25は流入排
気ガスの空燃比がリーンのときにはNOx を吸収し、流
入排気ガスの空燃比が理論空燃比又はリッチになると吸
収したNOx を放出するNOx の吸放出作用を行う。
When the second combustion is being performed, the fuel injection amount Q is calculated based on the required load L and the engine speed N. The fuel injection amount Q is stored in the ROM 42 in advance as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. By the way, in FIG. 1, the NO x absorbent 25 is disposed in the casing 26. The NO x absorbent 25 uses, for example, alumina as a carrier, and, for example, potassium K, sodium N
a, at least one selected from alkali metals such as lithium Li and cesium Cs, alkaline earths such as barium Ba and calcium Ca, rare earths such as lanthanum La and yttrium Y, and a noble metal such as platinum Pt. It is carried. Engine intake passage, combustion chamber 5 and NO
x absorbent 25 upstream of the exhaust passage supplying air and fuel into the NO x absorbent 25 the ratio of Toko called air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x absorbent 25 (hydrocarbon) is in the inflowing exhaust gas air absorbs NO x when the lean air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is performed to absorbing and releasing action of the NO x that releases NO x absorbed and becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich.

【0057】このNOx 吸収剤25を機関排気通路内に
配置すればNOx 吸収剤25は実際にNOx の吸放出作
用を行うがこの吸放出作用の詳細なメカニズムについて
は明らかでない部分もある。しかしながらこの吸放出作
用は図16に示すようなメカニズムで行われているもの
と考えられる。次にこのメカニズムについて担体上に白
金PtおよびバリウムBaを担持させた場合を例にとっ
て説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土
類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
If this NO x absorbent 25 is disposed in the exhaust passage of the engine, the NO x absorbent 25 actually performs the absorption and release of NO x , but the detailed mechanism of the absorption and release is not clear in some parts. . However, it is considered that this absorption / release action is performed by a mechanism as shown in FIG. Next, this mechanism will be described by taking as an example a case where platinum Pt and barium Ba are supported on a carrier, but the same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths and rare earths.

【0058】図1に示される圧縮着火式内燃機関では通
常燃焼室5における空燃比がリーンの状態で燃焼が行わ
れる。このように空燃比がリーンの状態で燃焼が行われ
ている場合には排気ガス中の酸素濃度は高く、このとき
には図16(A)に示されるようにこれら酸素O2 がO
2 - 又はO2-の形で白金Ptの表面に付着する。一方、
流入排気ガス中のNOは白金Ptの表面上でO2 - 又は
2-と反応し、NO2となる(2NO+O2 →2N
2 )。次いで生成されたNO2 の一部は白金Pt上で
酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムBaO
と結合しながら図16(A)に示されるように硝酸イオ
ンNO3 - の形で吸収剤内に拡散する。このようにして
NOx がNOx 吸収剤25内に吸収される。流入排気ガ
ス中の酸素濃度が高い限り白金Ptの表面でNO2 が生
成され、吸収剤のNOx 吸収能力が飽和しない限りNO
2 が吸収剤内に吸収されて硝酸イオンNO3 - が生成さ
れる。
In the compression ignition type internal combustion engine shown in FIG. 1, combustion is performed with the air-fuel ratio in the normal combustion chamber 5 being lean. Thus the oxygen concentration in the exhaust gas when the air-fuel ratio is performed is combusted in a lean state is high, these oxygen O 2 as is shown in FIG. 16 (A) at this time O
2 - or O 2- shape is deposited on the surface of the platinum Pt. on the other hand,
NO in the inflowing exhaust gas reacts with O 2 or O 2− on the surface of the platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2N).
O 2 ). Next, a part of the generated NO 2 is absorbed in the absorbent while being oxidized on the platinum Pt, and the barium oxide BaO
As shown in FIG. 16 (A), it is diffused into the absorbent in the form of nitrate ion NO 3 while being combined. In this way, NO x is absorbed in the NO x absorbent 25. NO 2 is produced on the surface of the platinum Pt so long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high, NO unless absorption of NO x capacity of the absorbent is not saturated
2 is absorbed in the absorbent and nitrate ions NO 3 - are produced.

【0059】一方、流入排気ガスの空燃比がリッチにさ
れると流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、その結果白
金Ptの表面でのNO2 の生成量が低下する。NO2
生成量が低下すると反応が逆方向(NO3 - →NO2
に進み、斯くして吸収剤内の硝酸イオンNO3 - がNO
2 の形で吸収剤から放出される。このときNOx 吸収剤
25から放出されたNOx は図16(B)に示されるよ
うに流入排気ガス中に含まれる多量の未燃HC,COと
反応して還元せしめられる。このようにして白金Ptの
表面上にNO2 が存在しなくなると吸収剤から次から次
へとNO2 が放出される。従って流入排気ガスの空燃比
がリッチにされると短時間のうちにNO x 吸収剤25か
らNOx が放出され、しかもこの放出されたNOx が還
元されるために大気中にNOx が排出されることはな
い。
On the other hand, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich.
The concentration of oxygen in the incoming exhaust gas decreases,
NO on the surface of gold PtTwoIs reduced. NOTwoof
When the amount of production decreases, the reaction reverses (NOThree -→ NOTwo)
And thus nitrate ion NO in the absorbentThree -Is NO
TwoReleased from the absorbent in the form of NO at this timexAbsorbent
NO released from 25xIs shown in FIG. 16 (B).
A large amount of unburned HC and CO contained in the inflow exhaust gas
It is reduced by reaction. In this way, platinum Pt
NO on surfaceTwoWhen no longer exists, the next
NOTwoIs released. Therefore, the air-fuel ratio of the incoming exhaust gas
Is enriched in a short time, NO xAbsorbent 25?
NOxIs released, and the released NOxIs returned
NO in the atmosphere to be removedxWill not be released
No.

【0060】なお、この場合、流入排気ガスの空燃比を
理論空燃比にしてもNOx 吸収剤25からNOx が放出
される。しかしながら流入排気ガスの空燃比を理論空燃
比にした場合にはNOx 吸収剤25からNOx が徐々に
しか放出されないためにNO x 吸収剤25に吸収されて
いる全NOx を放出させるには若干長い時間を要する。
In this case, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is
NO even at stoichiometric air-fuel ratioxNO from absorbent 25xIs released
Is done. However, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is
NO if ratioxNO from absorbent 25xGradually
NO because only xAbsorbed by the absorbent 25
All NOxIt takes a slightly longer time to release.

【0061】上述したようにNOx 吸収剤25は白金P
tのような貴金属を含んでおり、従ってNOx 吸収剤2
5は酸化機能を有している。一方、前述したように機関
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。ところが上述した如くNOx
収剤25は酸化機能を有しており、従ってこのとき燃焼
室5から排出された未燃炭化水素はNOx 吸収剤25に
より良好に酸化せしめられることになる。
As described above, the NO x absorbent 25 is made of platinum P
includes a noble metal such as t, therefore the NO x absorbent 2
5 has an oxidation function. On the other hand, as described above, when the operation state of the engine is in the first operation region I and low-temperature combustion is being performed, soot is hardly generated, and instead, the unburned hydrocarbon is a precursor of soot or a soot. It is discharged from the combustion chamber 5 in the form of a state. However, as described above, the NO x absorbent 25 has an oxidizing function, and therefore, the unburned hydrocarbons discharged from the combustion chamber 5 at this time are oxidized well by the NO x absorbent 25.

【0062】ところでNOx 吸収剤25のNOx 吸収能
力には限界があり、NOx 吸収剤25のNOx 吸収能力
が飽和する前にNOx 吸収剤25からNOx を放出させ
る必要がある。そのためにはNOx 吸収剤25に吸収さ
れているNOx 量を推定する必要がある。そこで本発明
による実施例では第1の燃焼が行われているときの単位
時間当りのNOx 吸収量Aを要求負荷Lおよび機関回転
数Nの関数として図17(A)に示すようなマップの形
で予め求めておき、第2の燃焼が行われているときの単
位時間当りのNOx 吸収量Bを要求負荷Lおよび機関回
転数Nの関数として図17(B)に示すようなマップの
形で予め求めておき、これら単位時間当りのNOx 吸収
量A,Bを積算することによってNOx 吸収剤25に吸
収されているNOx 量ΣNOXを推定するようにしてい
る。
[0062] Incidentally the absorption of NO x capacity of the NO x absorbent 25 is limited, absorption of NO x capacity of the NO x absorbent 25 needs to release the NO x from the NO x absorbent 25 before saturation. For this purpose it is necessary to estimate the amount of NO x is absorbed in the NO x absorbent 25. Therefore, in this embodiment of the present invention of a map as shown in FIG. 17 (A) as a function of the NO x absorption amount A of the required load L and engine speed N per unit time when it is performed first combustion is previously obtained in the form of a map as shown in FIG. 17 (B) the absorption of NO x amount B per unit time as a function of the required load L and engine speed N when the second combustion is being performed It is previously obtained in the form, per these unit time of absorption of NO x amount a, so that to estimate the amount of NO x ΣNOX being absorbed in the NO x absorbent 25 by integrating the B.

【0063】図18はNOx 吸収剤25からNOx を放
出すべきときにセットされるNOx放出フラグの処理ル
ーチンを示しており、このルーチンは一定時間毎の割込
みによって実行される。図18を参照するとまず初めに
ステップ100において機関の運転領域が第1の運転領
域Iであることを示すグラフIがセットされているか否
かが判別される。フラグIがセットされているとき、即
ち機関の運転領域が第1の運転領域Iであるときにはス
テップ101に進んで図17(A)に示すマップから単
位時間当りのNOx 吸収量Aが算出される。次いでステ
ップ102ではNOx 吸収量ΣNOXにAが加算され
る。次いでステップ103ではNOx 吸収量ΣNOXが
許容最大値MAX1を越えたか否かが判別される。ΣN
OX>MAX1になるとステップ104に時間だけNO
x 放出フラグ1をセットする処理が行われ、次いでステ
ップ105においてΣNOXが零とされる。
[0063] Figure 18 shows the processing routine for the NO x releasing flag which is set when releasing the NO x from the NO x absorbent 25, this routine is executed by interruption every predetermined time. Referring to FIG. 18, first, at step 100, it is determined whether or not a graph I indicating that the operation region of the engine is the first operation region I is set. When the flag I is set, that the operating region of the engine absorption of NO x amount A per unit time from the map shown in FIG. 17 (A) is calculated proceeds to step 101 when a first operating region I You. Then A is added to the absorption of NO x amount ΣNOX step 102. Next, at step 103 NO x absorption amount ΣNOX whether exceeds the allowable maximum value MAX1 is determined. ΣN
If OX> MAX1, NO in step 104 for time
A process of setting the x release flag 1 is performed, and then, in step 105, ΣNOX is made zero.

【0064】一方、ステップ100においてフラグIが
リセットされていると判断されたとき、即ち機関の運転
領域が第2の運転領域IIであるときにはステップ106
に進んで図17(B)に示すマップから単位時間当りの
NOx 吸収量Bが算出される。次いでステップ107で
はNOx 吸収量ΣNOXにBが加算される。次いでステ
ップ108ではNOx 吸収量ΣNOXが許容最大値MA
X2を越えたか否かが判別される。ΣNOX>MAX2
になるとステップ109に進んで予め定められた時間だ
けNOx 放出フラグ2をセットする処理が行われ、次い
でステップ110においてΣNOXが零とされる。
On the other hand, when it is determined in step 100 that the flag I has been reset, that is, when the operation region of the engine is the second operation region II, step 106
Absorption of NO x per unit from the map time shown in FIG. 17 (B) B is calculated willing to. Then B is added to the absorption of NO x amount ΣNOX step 107. Next, at step 108 NO x absorption amount ΣNOX permissible maximum value MA
It is determined whether or not X2 has been exceeded. ΣNOX> MAX2
Becomes a process of setting the the NO x releasing flag 2 by a predetermined time the routine proceeds to step 109 is performed, then ΣNOX is made zero at step 110.

【0065】次に図19を参照しつつ運転制御について
説明する。図19を参照すると、まず初めにステップ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に進んで要求負荷Lが第1の境界X1(N)よりも大
きくなったか否かが判別される。L≦X1(N)のとき
にはステップ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. 19, 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 load L has become larger than the first boundary X1 (N). When L ≦ X1 (N), the routine proceeds to step 203, where low-temperature combustion is performed.

【0066】即ち、ステップ203では図11(A)に
示すマップからスロットル弁20の目標開度STが算出
され、スロットル弁20の開度がこの目標開度STとさ
れる。次いでステップ204では図11(B)に示すマ
ップからEGR制御弁31の目標開度SEが算出され、
EGR制御弁31の開度がこの目標開度SEとされる。
次いでステップ205ではNOx 放出フラグ1がセット
されているか否かが判別される。NOx 放出フラグ1が
セットされていないときにはステップ206に進んで後
に詳述する噴射制御Iが行われる。
That is, in step 203, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 11A, and the opening of the throttle valve 20 is set to the target opening ST. Next, at step 204, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG.
The opening of the EGR control valve 31 is set as the target opening SE.
Next, at step 205 NO x releasing flag 1 is whether it is set or not. When the NO x release flag 1 is not set, the routine proceeds to step 206, where the injection control I described in detail later is performed.

【0067】一方、ステップ205においてNOx 放出
フラグ1がセットされていると判別されたときにはステ
ップ208に進んで燃焼室5内における平均空燃比をリ
ッチにする噴射制御IIが行われる。このときNOx 吸収
剤25からNOx が放出される。一方、ステップ201
においてL>X(N)になったと判別されたときにはス
テップ202に進んでフラグIがリセットされ、次いで
ステップ211に進んで第2の燃焼が行われる。
[0067] On the other hand, the injection control II is performed to make the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 proceeds to step 208 to rich when the NO x releasing flag 1 is judged as being set in step 205. In this case NO x is released from the NO x absorbent 25. On the other hand, step 201
When it is determined that L> X (N), the routine proceeds to step 202, where the flag I is reset. Then, the routine proceeds to step 211, where the second combustion is performed.

【0068】即ち、ステップ211では図14(A)に
示すマップからスロットル弁20の目標開度STが算出
され、スロットル弁20の開度がこの目標開度STとさ
れる。次いでステップ211では図14(B)に示すマ
ップからEGR制御弁31の目標開度SEが算出され、
EGR制御弁31の開度がこの目標開度SEとされる。
次いでステップ213ではNOx 放出フラグ2がセット
されているか否かが判別される。NOx 放出フラグ2が
セットされていないときにはステップ214に進んで図
13に示される空燃比となるように図15のマップから
算出された量Qの燃料噴射が行われる。このときリーン
空燃比のもとで第2の燃焼が行われる。
That is, in step 211, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 14A, and the opening of the throttle valve 20 is set to this target opening ST. Next, at step 211, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG.
The opening of the EGR control valve 31 is set as the target opening SE.
Then whether the NO x releasing flag 2 in step 213 is set or not. When the NO x release flag 2 is not set, the routine proceeds to step 214, where the fuel injection of the amount Q calculated from the map of FIG. 15 is performed so as to obtain the air-fuel ratio shown in FIG. At this time, the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio.

【0069】一方、ステップ213においてNOx 放出
フラグ2がセットされていると判別されたときにはステ
ップ216に進んで噴射制御IVが行われる。即ち図13
に示される空燃比となるように図15のマップから算出
された量Qの燃料噴射が行われ、NOx 吸収剤25から
NOx を放出すべく膨張行程の後半又は排気行程中に追
加の燃料が噴射される。
[0069] On the other hand, the injection control IV is performed proceeds to step 216 when the NO x releasing flag 2 has been determined to have been set in step 213. That is, FIG.
Air-fuel ratio so as to fuel injection quantity Q calculated from the map of FIG. 15 is performed, additional fuel late or during the exhaust stroke of the expansion stroke so as to release the NO x from the NO x absorbent 25 shown in Is injected.

【0070】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209に進んで要
求負荷Lが第2の境界Y(N)よりも低くなったか否か
が判別される。L≧Y(N)のときにはステップ211
に進み、リーン空燃比のもとで第2の燃焼が行われる。
一方、ステップ209においてL<Y(N)になったと
判別されたときにはステップ210に進んでフラグIが
セットされる。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 process proceeds from step 200 to step 209 to determine whether the required load L has become lower than the second boundary Y (N). If L ≧ Y (N), step 211
And the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio.
On the other hand, when it is determined in step 209 that L <Y (N), the routine proceeds to step 210, where the flag I is set. Next, the routine proceeds to step 203, where low-temperature combustion is performed.

【0071】次に本発明の噴射制御Iを説明する。本発
明の噴射制御Iではまず現在、アイドリング運転中であ
るか否かを判別する。アイドリング運転中でないときに
はスロットル弁およびEGR弁をそれぞれステップ20
3および204にて算出した開度にしつつ、図10に示
された空燃比となるように燃料を噴射する。一方、アイ
ドリング運転中であるときにはこれとは異なる噴射制御
を行う。次にこのことについて詳しく説明する。
Next, the injection control I of the present invention will be described. In the injection control I of the present invention, first, it is determined whether or not the engine is currently idling. When the idling operation is not being performed, the throttle valve and the EGR valve are respectively set to Step 20.
Fuel is injected such that the air-fuel ratio shown in FIG. 10 is obtained while maintaining the opening calculated in steps 3 and 204. On the other hand, during idling operation, injection control different from this is performed. Next, this will be described in detail.

【0072】アイドリング運転中では機関振動が起こり
易く、この振動を抑制するために回転数を或る目標回転
数とし、且つ吸気管負圧を或る目標負圧とし、且つ空燃
比を或る目標空燃比とし、且つ燃焼室5内の圧力変化を
或る目標圧力変化とする必要がある。ところがこれらパ
ラメータ間には密接な関係があり、或るパラメータを目
標値とすべく制御し、次に別のパラメータを目標値とす
べく制御すると、既に制御したパラメータの実際の値が
変化してしまい、再びこのパラメータを目標値とすべく
制御し直す必要が生じる。即ち各パラメータの実際の値
を目標値とするには或る決められた順序に従って各パラ
メータを制御する必要がある。
During idling operation, engine vibration is likely to occur. To suppress this vibration, the engine speed is set to a certain target speed, the intake pipe negative pressure is set to a certain target negative pressure, and the air-fuel ratio is set to a certain target negative pressure. It is necessary to set the air-fuel ratio and change the pressure in the combustion chamber 5 to a certain target pressure change. However, there is a close relationship between these parameters, and when controlling one parameter to be a target value and then controlling another parameter to be a target value, the actual value of the already controlled parameter changes. Thus, it is necessary to control the parameter again so as to be a target value. That is, in order to set the actual value of each parameter to the target value, it is necessary to control each parameter in a predetermined order.

【0073】そこで本発明ではアイドリング運転中であ
るときにはまず実際の回転数を目標の回転数とすべくス
ロットル弁20の開度STを補正する。次に吸気管負圧
を目標吸気管負圧とすべくEGR弁31の開度SEを補
正する。ところが吸気管負圧を目標吸気管負圧とすると
実際の吸入空気量が変化し、結果として回転数が変化し
てしまう。しかしながらこの変化は例えば実際の回転数
を目標回転数とすべくEGR弁31の開度SEを補正
し、次に実際の吸気管負圧を目標吸気管負圧とすべくス
ロットル弁20の開度STを補正する場合の変化より小
さい。即ち本発明の手順で回転数及び吸気管負圧を制御
するほうが早期にこれらパラメータを目標値とすること
ができる。
Therefore, in the present invention, when the engine is idling, first, the opening ST of the throttle valve 20 is corrected so that the actual rotational speed is set to the target rotational speed. Next, the opening degree SE of the EGR valve 31 is corrected so that the intake pipe negative pressure becomes the target intake pipe negative pressure. However, if the intake pipe negative pressure is set as the target intake pipe negative pressure, the actual intake air amount changes, and as a result, the rotational speed changes. However, this change corrects, for example, the opening degree SE of the EGR valve 31 so that the actual rotation speed becomes the target rotation speed, and then opens the throttle valve 20 so that the actual intake pipe negative pressure becomes the target intake pipe negative pressure. It is smaller than the change when ST is corrected. That is, controlling the rotational speed and the intake pipe negative pressure by the procedure of the present invention can make these parameters target values earlier.

【0074】このようにスロットル弁20及びEGR弁
31の開度が補正された後、空燃比を目標空燃比とすべ
く噴射燃料量が補正される。即ち吸入空気量に基づいて
空燃比を目標空燃比とするための噴射燃料量が補正され
る。なおこの段階で噴射燃料量が補正されても回転数及
び吸気管負圧には大きな影響はなくこれらパラメータを
目標値とすべくスロットル弁20及びEGR弁31を再
び制御し直す必要はない。
After the opening degrees of the throttle valve 20 and the EGR valve 31 are corrected in this way, the amount of injected fuel is corrected so that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio. That is, the injection fuel amount for making the air-fuel ratio the target air-fuel ratio is corrected based on the intake air amount. Even if the injection fuel amount is corrected at this stage, the rotation speed and the intake pipe negative pressure are not significantly affected, and it is not necessary to control the throttle valve 20 and the EGR valve 31 again to set these parameters to the target values.

【0075】このように噴射燃料量が補正された後、燃
焼室5内の圧力変化を目標圧力変化とすべく燃料噴射時
期が補正される。なおこの段階で燃料噴射時期が補正さ
れても回転数、吸気管負圧及び燃料噴射量に大きな影響
はなく、これらパラメータを目標値とすべく再び制御し
直す必要が生じたとしても極微少である。このように本
発明では或るパラメータを目標値とすべく機関構成要素
の作動を補正する場合、この補正の前に補正された機関
構成要素の作動を再度補正する必要があっても極微少で
あり、各目標値が発散し、制御上のハンチングを起こす
ことが極めて少ない。斯くして本発明によればアイドリ
ング運転中において機関振動を抑制するために制御を必
要とするパラメータを早期に目標値とすることができ
る。
After the fuel injection amount has been corrected in this way, the fuel injection timing is corrected so that the pressure change in the combustion chamber 5 becomes the target pressure change. Even if the fuel injection timing is corrected at this stage, the rotation speed, the intake pipe negative pressure, and the fuel injection amount are not significantly affected, and even if it is necessary to re-control these parameters to the target values, it is extremely small. is there. As described above, in the present invention, when the operation of the engine component is corrected in order to set a certain parameter to the target value, even if it is necessary to correct the operation of the engine component corrected before this correction again, it is extremely small. There is very little divergence of each target value and control hunting. Thus, according to the present invention, a parameter that requires control to suppress engine vibration during idling operation can be set to a target value at an early stage.

【0076】図20は噴射制御Iを示すフローチャート
である。まずステップ300において要求負荷Lが第3
の境界Z(N)より小さいか否かが判別される。ここで
第3の境界Z(N)は第2の境界Y(N)より小さい。
ステップ300においてL≧Z(N)のときにはステッ
プ306に進んで噴射制御VIが行われる。即ち図10に
示された空燃比とすべく図12に示された量Qの燃料が
噴射される。一方、ステップ300においてL<Z
(N)であるときにはステップ301に進んで実際の回
転数を目標回転数とすべくスロットル弁20の開度ST
が補正される。次いでステップ302に進んで吸気管負
圧を目標吸気管負圧とすべくEGR弁31の開度SEを
補正する。なお本発明ではサージタング12に吸気管負
圧を検出するための圧力センサ53が配置される。圧力
センサ53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。次いでステップ303
において吸入空気量に基づいて空燃比を目標空燃比とす
べく噴射燃料量Qが補正される。次いでステップ304
において燃焼室5内の圧力変化を目標圧力変化とすべく
燃料噴射時期θが補正される。なお本発明では燃焼室5
内に燃焼室5内の圧力を検出するための燃焼圧センサ5
4が配置される。燃焼圧センサ54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。最後にステップ305において上記補正された制御
値に基づいて各機関構成要素の作動が制御される。
FIG. 20 is a flowchart showing the injection control I. First, in step 300, the required load L
Is smaller than the boundary Z (N). Here, the third boundary Z (N) is smaller than the second boundary Y (N).
When L ≧ Z (N) in step 300, the routine proceeds to step 306, where injection control VI is performed. That is, the fuel of the amount Q shown in FIG. 12 is injected to obtain the air-fuel ratio shown in FIG. On the other hand, in step 300, L <Z
If it is (N), the routine proceeds to step 301, where the opening degree ST of the throttle valve 20 is set so that the actual rotational speed becomes the target rotational speed.
Is corrected. Next, the routine proceeds to step 302, where the opening degree SE of the EGR valve 31 is corrected so that the intake pipe negative pressure becomes the target intake pipe negative pressure. In the present invention, the surge tongue 12 is provided with a pressure sensor 53 for detecting the intake pipe negative pressure. The output signal of the pressure sensor 53 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. Next, step 303
Then, the injected fuel amount Q is corrected based on the intake air amount so that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio. Then step 304
The fuel injection timing θ is corrected so that the pressure change in the combustion chamber 5 becomes the target pressure change. In the present invention, the combustion chamber 5
Pressure sensor 5 for detecting the pressure in combustion chamber 5 inside
4 are arranged. The output signal of the combustion pressure sensor 54 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. Finally, in step 305, the operation of each engine component is controlled based on the corrected control value.

【0077】[0077]

【発明の効果】吸入空気量をその目標値とすべく制御す
ることにより機関回転数がその目標値となり、次いで不
活性ガス量をその目標値とすべく制御することにより吸
気管負圧がその目標値となる。このように吸入空気量を
目標値とした後に不活性ガス量を目標値とした場合、実
際には吸入空気量がその目標値からずれるが、そのずれ
量は小さく、アイドリング運転時における機関振動を抑
制するために制御する必要がある機関回転数と吸気管負
圧とがほぼそれぞれの目標値とされるといえる。従って
アイドリング運転時における機関振動が確実に抑制され
る。
By controlling the intake air amount to be the target value, the engine speed becomes the target value, and then by controlling the inert gas amount to the target value, the negative pressure of the intake pipe is reduced. It will be the target value. When the inert gas amount is set to the target value after the intake air amount is set to the target value, the intake air amount actually deviates from the target value, but the deviation amount is small, and the engine vibration during idling operation is reduced. It can be said that the engine speed and the intake pipe negative pressure, which need to be controlled in order to suppress the pressure, are almost the respective target values. Therefore, engine vibration during idling operation is reliably suppressed.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【図10】第1の運転領域Iにおける空燃比等を示す図
である。
FIG. 10 is a diagram showing an air-fuel ratio and the like in a first operation region I.

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

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

【図13】第2の運転領域における空燃比等を示す図で
ある。
FIG. 13 is a diagram showing an air-fuel ratio and the like in a second operation region.

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

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

【図16】NOx の吸放出作用を説明するための図であ
る。
FIG. 16 is a view for explaining the NO x absorption / release action.

【図17】単位時間当りのNOx 吸収量のマップを示す
図である。
FIG. 17 is a diagram showing a map of the NO x absorption amount per unit time.

【図18】NOx 放出フラグを処理するためのフローチ
ャートである。
FIG. 18 is a flowchart for processing a NO x release flag.

【図19】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
FIG. 19 is a flowchart for controlling operation of the engine.

【図20】機関の噴射制御Iを実行するためのフローチ
ャートである。
FIG. 20 is a flowchart for executing injection control I of the engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6…燃料噴射弁 15…排気ターボチャージャ 20…スロットル弁 29…EGR通路 31…EGR制御弁 6 fuel injection valve 15 exhaust turbocharger 20 throttle valve 29 EGR passage 31 EGR control valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 43/00 301 F02D 43/00 301G F02M 25/07 570 F02M 25/07 570J 570G (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 AA05 BA04 BA05 BA06 CA03 CA07 CA08 EA11 ED08 FA05 FA13 GA01 GA04 GA06 GA15 GA17 GA21 3G084 AA01 BA05 BA07 BA13 BA14 BA15 BA20 BA24 CA03 CA04 DA39 FA07 FA10 FA29 FA33 FA37 FA38 3G091 AA10 AA11 AA18 AB02 AB03 AB04 BA00 EA01 EA05 EA07 EA34 FA12 FA13 FA14 GB02W GB03W GB04W GB05W GB10X HA36 3G301 HA02 HA11 HA13 JA37 KA07 KA08 KA09 LA00 LA03 MA11 MA18 ND01 PA01Z PB08A PB08Z PD03Z PD15Z PE01Z PE03Z PF03Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F02D 43/00 301 F02D 43/00 301G F02M 25/07 570 F02M 25/07 570J 570G (72) Inventor Ito Takewa 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Yoshi ▲ saki ▼ Koji 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Hiroki Murata Toyota, Aichi Prefecture No. 1 Toyota Town, Toyota Motor Corporation F-term (reference) 3G062 AA01 AA05 BA04 BA05 BA06 CA03 CA07 CA08 EA11 ED08 FA05 FA13 GA01 GA04 GA06 GA15 GA17 GA21 3G084 AA01 BA05 BA07 BA13 BA14 BA15 BA20 BA24 CA03 CA04 DA39 FA07 FA10 FA29 FA33 FA37 FA38 3G091 AA10 AA11 AA18 AB02 AB03 AB04 BA00 EA01 EA05 EA07 EA34 FA12 FA13 FA14 GB02W GB 03W GB04W GB05W GB10X HA36 3G301 HA02 HA11 HA13 JA37 KA07 KA08 KA09 LA00 LA03 MA11 MA18 ND01 PA01Z PB08A PB08Z PD03Z PD15Z PE01Z PE03Z PF03Z

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼室内に供給される不活性ガス量を増
大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達
し、燃焼室内に供給される不活性ガス量を更に増大して
いくと燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲の
ガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほとんど発
生しなくなる内燃機関において、煤の発生量がピークと
なる不活性ガス量よりも多い不活性ガス量を燃焼室内に
供給する燃焼を行っている間であって、機関のアイドリ
ング運転時には燃焼室内に供給される空気量をその目標
値とすべく制御した後に燃焼室内に供給される不活性ガ
ス量をその目標値とすべく制御するようにした内燃機
関。
1. As the amount of inert gas supplied into the combustion chamber increases, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak, and the amount of inert gas supplied into the combustion chamber further increases. In an internal combustion engine where the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber becomes lower than the soot generation temperature and soot is hardly generated, the amount of generated soot is larger than the amount of inert gas at which the peak occurs. During the combustion in which the amount of active gas is supplied into the combustion chamber, the inert gas supplied into the combustion chamber after controlling the amount of air supplied into the combustion chamber to its target value during idling operation of the engine. An internal combustion engine in which the gas amount is controlled to the target value.
【請求項2】 燃焼室内に供給される不活性ガス量をそ
の目標値とすべく制御した後に燃焼室内に噴射される燃
料の量をその目標値とすべく制御するようにした請求項
1に記載の内燃機関。
2. The method according to claim 1, wherein the amount of inert gas supplied into the combustion chamber is controlled to a target value, and then the amount of fuel injected into the combustion chamber is controlled to the target value. An internal combustion engine as described.
【請求項3】 燃焼室内に噴射される燃料の量をその目
標値とすべく制御した後に燃焼室内に燃料を噴射する時
期をその目標値とすべく制御するようにした請求項2に
記載の内燃機関。
3. The fuel injection system according to claim 2, wherein the amount of fuel injected into the combustion chamber is controlled to a target value, and then the timing of fuel injection into the combustion chamber is controlled to the target value. Internal combustion engine.
【請求項4】 燃焼室から排出された排気ガスを機関吸
気通路内に再循環させる再循環装置を具備し、上記不活
性ガスが再循環排気ガスからなる請求項1に記載の内燃
機関。
4. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising a recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from the combustion chamber into the engine intake passage, wherein the inert gas comprises recirculated exhaust gas.
【請求項5】 排気ガス再循環率がほぼ55パーセント
以上である請求項4に記載の内燃機関。
5. The internal combustion engine according to claim 4, wherein the exhaust gas recirculation rate is approximately 55% or more.
【請求項6】 機関排気通路内に酸化機能を有する触媒
を配置した請求項1に記載の内燃機関。
6. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a catalyst having an oxidation function is disposed in the engine exhaust passage.
【請求項7】 該触媒が酸化触媒、三元触媒又はNOx
吸収剤の少なくとも一つからなる請求項6に記載の内燃
機関。
7. The catalyst according to claim 1, wherein said catalyst is an oxidation catalyst, a three-way catalyst or NO x.
7. The internal combustion engine according to claim 6, comprising at least one of an absorbent.
【請求項8】 煤の発生量がピークとなる不活性ガス量
よりも燃焼室内に供給される不活性ガス量が多く煤がほ
とんど発生しない第1の燃焼と、煤の発生量がピークと
なる不活性ガス量よりも燃焼室内に供給される不活性ガ
ス量が少ない第2の燃焼とを選択的に切換える切換手段
を具備した請求項1に記載の内燃機関。
8. The first combustion in which the amount of inert gas supplied into the combustion chamber is larger than the amount of inert 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 means for selectively switching between a second combustion in which the amount of inert gas supplied into the combustion chamber is smaller than an amount of inert gas.
【請求項9】 機関の運転領域を低負荷側の第1の運転
領域と高負荷側の第2の運転領域に分割し、第1の運転
領域では第1の燃焼を行い、第2の運転領域では第2の
燃焼を行うようにした請求項8に記載の内燃機関。
9. 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 first combustion is performed in the first operating region. 9. The internal combustion engine according to claim 8, wherein the second combustion is performed in the region.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010270692A (en) * 2009-05-22 2010-12-02 Nissan Motor Co Ltd Abnormality diagnostic device for internal combustion engine

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