JP2002180881A - Combustion controller for diesel engine - Google Patents

Combustion controller for diesel engine

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JP2002180881A
JP2002180881A JP2000374601A JP2000374601A JP2002180881A JP 2002180881 A JP2002180881 A JP 2002180881A JP 2000374601 A JP2000374601 A JP 2000374601A JP 2000374601 A JP2000374601 A JP 2000374601A JP 2002180881 A JP2002180881 A JP 2002180881A
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JP
Japan
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fuel
injection
diesel engine
early
amount
Prior art date
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Application number
JP2000374601A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomomi Watanabe
友巳 渡辺
Yasuyuki Terasawa
保幸 寺沢
Naoyuki Yamagata
直之 山形
Ichiji Kataoka
一司 片岡
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
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    • Y02T10/40Engine management systems

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To uniformize an air-fuel pre-mixture in the application of the compression ignition combusting configuration of a high degree of premix. SOLUTION: In this combustion controller for a diesel engine comprising a fuel injection valve 5 for injecting the fuel into a cylinder 2, and an injection controlling means 39 for allowing the injection of the fuel injection valve 5 in an early period to increase a degree of the premix in an operating condition of a predetermined engine, the fuel for early injection is intermittently injected at predetermined injection stop intervals while divided into several times to properly atomize the fuel and to mix the same with the air.

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】本発明はディーゼルエンジン
の燃焼制御装置に関する。
The present invention relates to a combustion control device for a diesel engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般にエンジンの燃焼形態は、予混合燃
焼と拡散燃焼に大別されるが、従来は火花点火式エンジ
ンでは前者の予混合燃焼が主であり、ディーゼルエンジ
ンでは後者の拡散燃焼が主となっている。これに対し
て、近年、ディーゼルエンジンにおいても、黒煙とNO
x(窒素酸化物)とを同時に低減すべく予混合圧縮着火
燃焼方式の研究が進められている。
2. Description of the Related Art In general, the combustion modes of engines are roughly classified into premixed combustion and diffusion combustion. Conventionally, spark-ignited engines mainly use the former premixed combustion, and diesel engines use the latter diffusion combustion. Has become the Lord. On the other hand, in recent years, black smoke and NO
In order to simultaneously reduce x (nitrogen oxides), research on a premixed compression ignition combustion system is in progress.

【0003】例えば、特開平9−158810号公報に
は、気筒内に、吸気行程の初期に燃料の総供給量の50
%を予備噴射し、圧縮行程上死点付近で残りの燃料を主
噴射することが記載されている。すなわち、予備噴射に
よって気筒内に形成される希薄混合気は余剰酸素を含む
から黒煙の発生が少なくなり、また、その混合気の一部
が着火することによって発生する燃焼ガスが内部EGR
効果をもたらすために主噴射によるNOxの生成が少な
くなることが述べられている。また、燃料の予備噴射又
は主噴射の噴射量、噴射時期、又は噴射回数をコントロ
ールすることによってエンジンの運転状態に応じた制御
が可能になることが述べられている。
[0003] For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-158810 discloses that a total fuel supply amount of 50% in a cylinder at an early stage of an intake stroke.
%, And the main injection of the remaining fuel near the top dead center of the compression stroke. That is, since the lean mixture formed in the cylinder by the preliminary injection contains excess oxygen, the generation of black smoke is reduced, and the combustion gas generated by igniting a part of the mixture becomes internal EGR.
It is stated that the generation of NOx by the main injection is reduced in order to provide the effect. Further, it is described that by controlling the injection amount, the injection timing, or the number of injections of the preliminary injection or the main injection of the fuel, it becomes possible to perform control according to the operating state of the engine.

【0004】特開平10−141124号公報には、気
筒内に、吸気行程の初期に燃料の総供給量の5%以下を
予備噴射し、圧縮行程の中期又は後期に2〜15%量の
燃料をパイロット噴射した後、圧縮行程上死点付近で残
りの燃料を主噴射することにより、部分的な希薄予混合
圧縮着火燃焼を行なわせてNOxの生成を抑制しつつ、
黒煙の排出量を低減させることが記載されている。ま
た、予混合圧縮着火燃焼方式のみを採用すると、限られ
た負荷・回転領域でしかエンジンを運転することができ
ないが、燃料の予備噴射量及びパイロット噴射量をコン
トロールすることによって全負荷領域でエンジンを運転
することができることが述べられている。
[0004] Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-141124 discloses that a pre-injection of 5% or less of the total supply amount of fuel into a cylinder at an early stage of an intake stroke and a 2 to 15% amount of fuel in a middle or late stage of a compression stroke. After pilot injection of, by performing the main injection of the remaining fuel near the top dead center of the compression stroke, while performing the partial lean premix compression ignition combustion, while suppressing the generation of NOx,
It is described that the emission of black smoke is reduced. If only the homogeneous charge compression ignition combustion system is used, the engine can be operated only in a limited load / rotation range, but by controlling the fuel pre-injection amount and pilot injection amount, the engine can be operated in the full load range. It is stated that can be driven.

【0005】また、特開平11−93672号公報に
は、ピストン頂部中央に中央凹型燃焼室を形成するとと
もに、その周囲に環状の外側凹型燃焼室を形成し、圧縮
行程の途中で燃料の第1次噴射を行ない、上死点手前で
第2次噴射を行なうことにより、第1次噴射で希薄予混
合気を形成し、この予混合気内に第2次噴射によって濃
混合気を形成するようにした予混合圧縮着火燃焼につい
て記載されている。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-93672, a central concave combustion chamber is formed at the center of the top of the piston, and an annular outer concave combustion chamber is formed around the central combustion chamber. By performing the next injection and performing the second injection before the top dead center, a lean premix is formed by the first injection, and a rich mixture is formed in the premix by the second injection. A premixed compression ignition combustion is described.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の予混合
圧縮着火燃焼方式は、黒煙及びNOxの同時低減に有効
であるものの、予混合気の均一性が低いと、筒内温度が
不均一になって黒煙の低減効果が十分に得られなくな
り、また、薄過ぎる混合気の形成によってHC(炭化水
素)が発生し易くなる。また、予混合気形成のために早
期噴射した燃料が気筒壁面に付着し、HC排出量が多く
なるという問題もある。本発明はこのような問題を解決
することを課題とする。
However, although the above-described premixed compression ignition combustion system is effective for simultaneously reducing black smoke and NOx, if the premixed gas has low uniformity, the in-cylinder temperature becomes uneven. As a result, the effect of reducing black smoke cannot be sufficiently obtained, and HC (hydrocarbon) is easily generated due to the formation of an air-fuel mixture that is too thin. Further, there is also a problem that fuel injected early to form a premixed gas adheres to the cylinder wall surface, and the amount of HC emission increases. An object of the present invention is to solve such a problem.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、予混
合気形成のための燃料噴射に多段噴射方式を採用するこ
とにより、予混合気の均一化を高めることができるよう
にしたものである。また。本発明は、燃料噴射弁の噴射
コーン角度を調節して早期噴射燃料の気筒壁面への付着
を少なくしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention is to improve the uniformity of a premixed gas mixture by employing a multi-stage injection system for fuel injection for forming a premixed gas mixture. is there. Also. According to the present invention, the injection cone angle of the fuel injection valve is adjusted to reduce the adhesion of the early injection fuel to the cylinder wall.

【0008】請求項1に係る発明は、気筒内に燃料を噴
射する燃料噴射弁と、所定のエンジンの運転状態におい
て、圧縮着火前の燃料と空気との予混合化の程度を高め
るべく吸気行程初めから圧縮行程上死点付近までの所定
時期に燃料の少なくとも一部が気筒内に供給されるよう
に上記燃料噴射弁に早期噴射を実行させる噴射制御手段
とを備えたディーゼルエンジンの燃焼制御装置におい
て、上記噴射制御手段は、上記早期噴射すべき燃料が複
数回に分割して噴射されるように上記燃料噴射弁を作動
させることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel injection valve for injecting fuel into a cylinder, and an intake stroke for increasing a degree of premixing of fuel and air before compression ignition in a predetermined engine operating state. A combustion control device for a diesel engine, comprising: injection control means for causing the fuel injection valve to perform early injection so that at least a part of the fuel is supplied into the cylinder at a predetermined timing from the beginning to near the top dead center of the compression stroke. , Wherein the injection control means operates the fuel injection valve such that the fuel to be early injected is divided into a plurality of injections.

【0009】このように早期噴射燃料を複数回に分割し
て噴射すると、各回の噴射燃料が少なくなるため、その
微粒化、空気と混合に有利になり、均一性の高い希薄予
混合気を形成することができる。これにより、黒煙発生
量の低減及びHC発生量の低減を図ることができる。上
記早期噴射は圧縮行程上死点前60゜CAまでに行なう
ことが希薄予混合気の形成に有利である。
When the early injected fuel is divided into a plurality of injections as described above, the amount of fuel injected in each injection is reduced, which is advantageous for atomization and mixing with air to form a highly uniform lean premixed fuel. can do. As a result, the amount of black smoke generated and the amount of HC generated can be reduced. It is advantageous for the formation of a lean premixed gas that the early injection is performed before 60 ° CA before the top dead center of the compression stroke.

【0010】請求項2に係る発明は、請求項1に記載の
ディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、エンジン
の機械的圧縮比が18以下であることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the combustion control device for a diesel engine according to the first aspect, the mechanical compression ratio of the engine is 18 or less.

【0011】従って、圧縮行程における気筒内温度の上
昇度合が低くなり、希薄予混合気の早期着火を避ける上
で有利になる。このような圧縮比の低減のためには、ピ
ストン頂面に比較的深い凹部(容積の大きな燃焼室)を
形成すればよい。好ましい機械的圧縮比は10〜18で
あり、さらに好ましい機械的圧縮比は12〜16であ
る。
Accordingly, the degree of increase in the temperature in the cylinder during the compression stroke is reduced, which is advantageous in avoiding the early ignition of the lean premixture. In order to reduce the compression ratio, a relatively deep recess (combustion chamber having a large volume) may be formed on the top surface of the piston. The preferred mechanical compression ratio is 10-18, and the more preferred mechanical compression ratio is 12-16.

【0012】請求項3に係る発明は、請求項1又は請求
項2に記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置におい
て、上記燃料噴射弁の噴射コーン角度が120度以下に
設定されていることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the combustion control apparatus for a diesel engine according to the first or second aspect, the injection cone angle of the fuel injection valve is set to 120 degrees or less. I do.

【0013】予混合気形成のために早期噴射を実行する
と、従来のディーゼルエンジンで一般的に採用されてい
るコーン角度(150度程度)であれば、噴射された燃
料が気筒壁面に直接吹き付けられてそこに付着し易くな
る。これに対して、本発明のように、コーン角度を12
0度以下に設定すると、早期噴射燃料の気筒壁面への付
着量が少なくなり、HC発生量の低減に有利になる。
When the early injection is performed to form a premixed gas, if the cone angle (about 150 degrees) generally used in the conventional diesel engine, the injected fuel is directly blown onto the cylinder wall. And it is easy to adhere there. On the other hand, as in the present invention, the cone angle is set to 12
When the angle is set to 0 degrees or less, the amount of the early-injection fuel adhering to the cylinder wall surface is reduced, which is advantageous in reducing the amount of HC generated.

【0014】請求項4に係る発明は、請求項3に記載の
ディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、上記燃料
噴射弁の噴射コーン角度は、上記早期噴射された燃料の
全量がピストン頂面の凹部内に供給されるように設定さ
れていることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the combustion control apparatus for a diesel engine according to the third aspect, the injection cone angle of the fuel injection valve is set such that the total amount of the early-injected fuel is within the recess at the top surface of the piston. Is set to be supplied.

【0015】このように早期噴射燃料の全量がピストン
頂面の凹部(燃焼室)に供給されるのであれば、この凹
部内で空気との混合が進むため、燃料が気筒壁面に付着
せずに気化し易くなり、HC発生量の低減に有利にな
る。
If the entire amount of the early-injected fuel is supplied to the concave portion (combustion chamber) on the top surface of the piston as described above, mixing with air proceeds in the concave portion, so that the fuel does not adhere to the cylinder wall surface. It is easy to vaporize, which is advantageous for reducing the amount of HC generated.

【0016】請求項5に係る発明は、請求項1に記載の
ディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、上記噴射
制御手段は、エンジン温度が低くなるほど上記早期噴射
の分割回数が多くなるように上記燃料噴射弁を作動させ
ることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the combustion control apparatus for a diesel engine according to the first aspect, the injection control means controls the fuel injection so that the number of times of the early injection increases as the engine temperature decreases. Activating the valve.

【0017】従って、エンジン温度が低いときの燃料の
微粒化、空気との混合が促進されるため、エンジン低温
時の圧縮着火性を改善する上で有利になる。
Therefore, atomization of fuel and mixing with air when the engine temperature is low are promoted, which is advantageous in improving compression ignition performance at a low engine temperature.

【0018】請求項6に係る発明は、請求項1に記載の
ディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、上記噴射
制御手段は、早期噴射燃料が多くなるほどその分割回数
が多くなるように上記燃料噴射弁を作動させることを特
徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the combustion control apparatus for a diesel engine according to the first aspect, the injection control means controls the fuel injection valve so that the number of divisions increases as the amount of early injected fuel increases. It is characterized by operating.

【0019】早期噴射燃料が多くなっても、その分割回
数が多くなるから、各回の燃料噴射量が多くならず、燃
料の微粒化、空気との混合に有利になる。
Even if the amount of early injection fuel increases, the number of divisions increases, so that the fuel injection amount for each injection does not increase, which is advantageous for atomization of fuel and mixing with air.

【0020】[0020]

【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、圧縮着火
前の燃料と空気との予混合化の程度を高めるべく燃料の
早期噴射を実行するとき、その燃料を複数回に分割して
噴射させるから、燃料の微粒化、空気と混合に有利にな
り、均一性の高い希薄予混合気を形成して、黒煙発生量
及びHC発生量を低減することができる。
According to the first aspect of the present invention, when early fuel injection is performed to increase the degree of premixing of fuel and air before compression ignition, the fuel is divided into a plurality of times. Since the fuel is injected, it is advantageous for atomization of fuel and mixing with air, and a highly uniform lean premixed gas can be formed, so that the amount of black smoke generated and the amount of HC generated can be reduced.

【0021】請求項2に係る発明によれば、エンジンの
機械的圧縮比が18以下としたから、圧縮行程における
気筒内温度の上昇度合が低くなり、希薄予混合気の早期
着火を防止し、サイクル効率が低くなること、燃料消費
率が増大することを避けることができる。
According to the second aspect of the present invention, since the mechanical compression ratio of the engine is set to 18 or less, the degree of increase in the temperature in the cylinder during the compression stroke is reduced, and the early ignition of the lean premixture is prevented. A decrease in cycle efficiency and an increase in fuel consumption rate can be avoided.

【0022】請求項3に係る発明によれば、燃料噴射弁
の噴射コーン角度が120度以下に設定されているか
ら、早期噴射燃料の気筒壁面への付着量が少なくなり、
HC発生量の低減に有利になる。
According to the third aspect of the invention, since the injection cone angle of the fuel injection valve is set to 120 degrees or less, the amount of the early injection fuel adhering to the cylinder wall surface is reduced,
This is advantageous for reducing the amount of HC generated.

【0023】請求項4に係る発明によれば、上記燃料噴
射弁の噴射コーン角度は、上記早期噴射された燃料の全
量がピストン頂面の凹部内に供給されるように設定され
ているから、ピストン頂面の凹部(燃焼室)内で空気と
の混合が進み、燃料が気筒壁面に付着せずに気化し易く
なってHC発生量の低減に有利になる。
According to the fourth aspect of the invention, the injection cone angle of the fuel injection valve is set so that the entire amount of the fuel injected at an early stage is supplied into the recess at the top surface of the piston. Mixing with air proceeds in the concave portion (combustion chamber) on the top surface of the piston, and the fuel is easily vaporized without adhering to the cylinder wall surface, which is advantageous for reducing the amount of generated HC.

【0024】請求項5に係る発明によれば、エンジン温
度が低くなるほど上記早期噴射の分割回数が多くなるよ
うにしたから、燃料の微粒化、空気との混合が促進さ
れ、エンジン低温時の圧縮着火性を改善する上で有利に
なる。
According to the fifth aspect of the invention, since the number of times of the early injection is increased as the engine temperature decreases, atomization of fuel and mixing with air are promoted, and compression at the time of low engine temperature is performed. This is advantageous in improving ignitability.

【0025】請求項6に係る発明によれば、早期噴射燃
料が多くなるほどその分割回数が多くなるようにしたか
ら、早期噴射燃料が多くなっても、その微粒化、空気と
の混合性の向上が図れ、均一性の高い希薄予混合気を形
成して、黒煙発生量及びHC発生量を低減することがで
きる。
According to the sixth aspect of the present invention, the number of divisions is increased as the amount of the early injected fuel is increased. Therefore, even if the amount of the early injected fuel is increased, the atomization and the mixing with air are improved. Therefore, a lean premix having high uniformity can be formed, and the amount of black smoke generated and the amount of HC generated can be reduced.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0027】図1は本発明の実施形態に係るディーゼル
エンジンの燃料制御装置の全体構成を示し、1は車両に
搭載された多気筒ディーゼルエンジンのエンジン本体で
ある。このエンジン本体1は複数の気筒2(1つのみ図
示する)を有し、その各気筒2内にピストン3が往復動
可能に嵌挿されている。また、気筒2の頂部略中央に
は、インジェクタ(燃料噴射弁)5が先端部の噴孔を気
筒2内に臨ませて配設され、各気筒毎に所定の噴射タイ
ミングで噴孔が開閉作動されて、気筒2内に燃料を直接
噴射するようになっている。
FIG. 1 shows the overall configuration of a diesel engine fuel control apparatus according to an embodiment of the present invention, and 1 is an engine body of a multi-cylinder diesel engine mounted on a vehicle. The engine body 1 has a plurality of cylinders 2 (only one is shown), and a piston 3 is inserted into each cylinder 2 so as to be able to reciprocate. An injector (fuel injection valve) 5 is disposed at the approximate center of the top of the cylinder 2 with the injection hole at the tip end facing the cylinder 2. The injection hole is opened and closed at a predetermined injection timing for each cylinder. Then, the fuel is directly injected into the cylinder 2.

【0028】上記各インジェクタ5は高圧の燃料を蓄え
る共通のコモンレール(蓄圧室)6に接続されていて、
そのコモンレール6にはクランク軸7により駆動される
高圧供給ポンプ8が接続されている。この高圧供給ポン
プ8は、圧力センサ6aによって検出されるコモンレー
ル6内の燃圧が所定値以上に保持されるように作動す
る。また、クランク軸7の回転角度を検出するクランク
角センサ9が設けられており、このクランク角センサ9
は、クランク軸7の端部に設けた被検出用プレート(図
示省略)と、その外周に相対向するように配置され電磁
ピックアップとからなり、その電磁ピックアップが被検
出用プレートの外周部全周に所定角度おきに形成された
突起部の通過に対応してパルス信号を出力するようにな
っている。
Each injector 5 is connected to a common common rail (accumulator) 6 for storing high-pressure fuel.
A high-pressure supply pump 8 driven by a crankshaft 7 is connected to the common rail 6. The high-pressure supply pump 8 operates so that the fuel pressure in the common rail 6 detected by the pressure sensor 6a is maintained at a predetermined value or more. A crank angle sensor 9 for detecting a rotation angle of the crank shaft 7 is provided.
Is composed of a plate to be detected (not shown) provided at the end of the crankshaft 7 and an electromagnetic pickup arranged to face the outer periphery of the plate, and the electromagnetic pickup is provided around the entire periphery of the plate to be detected. A pulse signal is output in response to the passage of the projections formed at predetermined angles.

【0029】10はエンジン本体1の気筒2内にエアク
リーナ(図示省略)で濾過した吸気(空気)を供給する
吸気通路であり、この吸気通路10の下流端部には、図
示しないがサージタンクが設けられ、このサージタンク
から分岐した各通路が吸気ポートにより各気筒2に接続
されている。また、吸気ポートは比較的強いスワールを
生ずるようにされている。例えばヘリカルポートとさ
れ、又は吸気が気筒壁面に沿って流入するように吸気ポ
ートが気筒に対して偏心して設けられ(タンジェンシャ
ルポート)、あるいはシュラウド弁が設けられる。ま
た、サージタンクには各気筒2に供給される過給圧力を
検出する吸気圧センサ10aが設けられている。
Reference numeral 10 denotes an intake passage for supplying intake air (air) filtered by an air cleaner (not shown) into the cylinder 2 of the engine body 1. At a downstream end of the intake passage 10, a surge tank (not shown) is provided. Each passage branched from the surge tank is connected to each cylinder 2 by an intake port. Also, the intake port is designed to generate a relatively strong swirl. For example, a helical port is provided, or an intake port is provided eccentrically to the cylinder so that intake air flows along the cylinder wall surface (tangential port), or a shroud valve is provided. The surge tank is provided with an intake pressure sensor 10a for detecting a supercharging pressure supplied to each cylinder 2.

【0030】上記吸気通路10には上流側から下流側に
向かって順に、エンジン本体1に吸入される吸気流量を
検出するホットフィルム式エアフローセンサ11と、後
述のタービン21により駆動されて吸気を圧縮するブロ
ワ12と、このブロワ12により圧縮した吸気を冷却す
るインタークーラ13と、吸気通路10の断面積を絞る
吸気絞り弁(吸入空気量調節手段)14とがそれぞれ設
けられている。この吸気絞り弁14は、全閉状態でも吸
気が流通可能なように切り欠きが設けられたバタフライ
バルブからなり、後述のEGR弁24と同様、ダイヤフ
ラム15に作用する負圧の大きさが負圧制御用の電磁弁
16により調節されることで、弁の開度が制御されるよ
うになっている。また、上記吸気絞り弁14にはその開
度を検出するセンサ(図示省略)が設けられている。
In the intake passage 10, a hot film type air flow sensor 11 for detecting a flow rate of intake air sucked into the engine body 1 and a compressor 21 driven by a turbine 21 to compress the intake air in order from the upstream side to the downstream side. A blower 12, an intercooler 13 for cooling intake air compressed by the blower 12, and an intake throttle valve (intake air amount adjusting means) 14 for reducing the cross-sectional area of the intake passage 10. The intake throttle valve 14 is a butterfly valve provided with a notch so that intake air can flow even in a fully closed state. Like the EGR valve 24 described later, the magnitude of the negative pressure acting on the diaphragm 15 is negative pressure. The opening degree of the valve is controlled by being adjusted by the control electromagnetic valve 16. Further, the intake throttle valve 14 is provided with a sensor (not shown) for detecting its opening.

【0031】20は各気筒2から排気ガスを排出する排
気通路で、排気マニホールドを介して各気筒2に接続さ
れている。この排気通路20には、上流側から下流側に
向かって順に、排気流により回転されるタービン21
と、排気ガス中のHC、CO及びNOxを浄化可能な触
媒22とが配設されている。
An exhaust passage 20 for exhausting exhaust gas from each cylinder 2 is connected to each cylinder 2 via an exhaust manifold. In the exhaust passage 20, a turbine 21 rotated by the exhaust flow is arranged in order from the upstream side to the downstream side.
And a catalyst 22 capable of purifying HC, CO and NOx in the exhaust gas.

【0032】上記排気通路20のタービン21よりも上
流側の部位からは、排気ガスの一部を吸気側に還流させ
る排気還流通路(以下EGR通路という)23が分岐
し、このEGR通路23の下流端は吸気絞り弁14より
も下流側の吸気通路10に接続されている。EGR通路
23の途中には還流排気ガスを冷却するクーラー23a
が設けられている。EGR通路23のクーラー23aよ
りも下流端寄りには、開度調節可能な排気還流量調節弁
(吸入空気量調節手段:以下EGR弁という)24が配
置されていて、排気通路20の排気ガスの一部をEGR
弁24により流量調節しながら吸気通路10に還流させ
るようになっている。
An exhaust gas recirculation passage (hereinafter referred to as an EGR passage) 23 for recirculating a part of the exhaust gas to the intake side branches from a portion of the exhaust passage 20 upstream of the turbine 21, and a portion downstream of the EGR passage 23. The end is connected to the intake passage 10 downstream of the intake throttle valve 14. In the middle of the EGR passage 23, a cooler 23a for cooling the recirculated exhaust gas
Is provided. An exhaust gas recirculation amount adjusting valve (intake air amount adjusting means: hereinafter referred to as an EGR valve) 24 whose opening degree can be adjusted is disposed closer to the downstream end of the EGR passage 23 than the cooler 23a. Partly EGR
The gas is returned to the intake passage 10 while the flow rate is adjusted by the valve 24.

【0033】上記EGR弁24は、負圧応動式のもので
あって、その弁箱の負圧室に負圧通路27が接続されて
いる。この負圧通路27は、負圧制御用の電磁弁28を
介してバキュームポンプ(負圧源)29に接続されてお
り、電磁弁28が後述のECU35からの制御信号(電
流)によって負圧通路27を連通・遮断することによっ
て、負圧室のEGR弁駆動負圧が調節され、それによっ
て、EGR通路23の開度がリニアに調節されるように
なっている。
The EGR valve 24 is of a negative pressure responsive type, and a negative pressure passage 27 is connected to a negative pressure chamber of the valve box. The negative pressure passage 27 is connected to a vacuum pump (negative pressure source) 29 via a negative pressure control electromagnetic valve 28. The negative pressure passage 27 is controlled by a control signal (current) from an ECU 35 described later. By opening and closing 27, the negative pressure for driving the EGR valve in the negative pressure chamber is adjusted, whereby the opening of the EGR passage 23 is linearly adjusted.

【0034】上記ターボ過給機25は、VGT(バリア
ブルジオメトリーターボ)であって、これにはダイヤフ
ラム30が取り付けられていて、負圧制御用の電磁弁3
1によりダイヤフラム30に作用する負圧が調節される
ことで、排気ガス流路の断面積が調節されるようになっ
ている。
The turbocharger 25 is a VGT (Variable Geometry Turbo), which has a diaphragm 30 attached thereto and a solenoid valve 3 for negative pressure control.
By adjusting the negative pressure acting on the diaphragm 30 by 1, the cross-sectional area of the exhaust gas passage is adjusted.

【0035】上記ディーゼルエンジンのピストン3には
図2に示すようにその頂面中央部を深く凹ませて燃焼室
4が形成されており、これにより、当該エンジンの機械
的圧縮比は18以下になされている。また、インジェク
タ5の噴射コーン角度αは120度以下に、特に本実施
形態では上記噴射コーン角度αは、上記早期噴射された
燃料の全量がピストン頂面の燃焼室4内に供給されるよ
うに90度以下に設定されている。
As shown in FIG. 2, a combustion chamber 4 is formed in the piston 3 of the diesel engine, with the center of the top surface being deeply recessed, whereby the mechanical compression ratio of the engine is reduced to 18 or less. It has been done. In addition, the injection cone angle α of the injector 5 is set to be equal to or less than 120 degrees, and particularly in the present embodiment, the injection cone angle α is set so that the entire amount of the early-injected fuel is supplied into the combustion chamber 4 on the piston top surface. It is set to 90 degrees or less.

【0036】また、上記ディーゼルエンジンは吸気バル
ブの開閉タイミング又は開度量を変えるバルブ調節手段
(可変バルブタイミング手段(VVT)又は可変バルブ
リフト手段(VVL))36を備えている。すなわち、
図2に示すように、上記エンジン燃焼室4の吸気口を開
閉する吸気バルブ33には、エンジンの運転状態に応じ
て該エンジンの実圧縮比が変化するようにバルブの開閉
タイミング又は開度量を変えるためのソレノイド式のバ
ルブ調節手段36が設けられている。燃焼室4の排気口
を開閉する排気バルブ34にはこのバルブを一定のタイ
ミングで開閉させる動弁機構(図示省略)が設けられて
いる。
Further, the diesel engine is provided with valve adjusting means (variable valve timing means (VVT) or variable valve lift means (VVL)) 36 for changing the opening / closing timing or opening amount of the intake valve. That is,
As shown in FIG. 2, the intake valve 33 for opening and closing the intake port of the engine combustion chamber 4 is provided with an opening / closing timing or opening amount of the valve so that the actual compression ratio of the engine changes according to the operating state of the engine. A solenoid-type valve adjusting means 36 for changing is provided. The exhaust valve 34 that opens and closes the exhaust port of the combustion chamber 4 is provided with a valve mechanism (not shown) that opens and closes the valve at a fixed timing.

【0037】なお、ここでいう実圧縮比とは、圧縮行程
上死点での気筒内容積に対する、圧縮行程において実際
に圧縮される吸気量(標準状態での体積)と圧縮行程上
死点での気筒内容積との和の比をいう。
Here, the actual compression ratio is the amount of intake air actually compressed in the compression stroke (volume in a standard state) and the top dead center of the compression stroke with respect to the cylinder volume at the compression stroke top dead center. Means the ratio of the sum to the cylinder volume.

【0038】上記各インジェクタ5、高圧供給ポンプ
8、吸気絞り弁14、EGR弁24、ターボ過給機2
5、バルブ調節手段36等はコントロールユニット(En
gine Contorol Unit:以下ECUという)35からの制
御信号によって作動するように構成されている。一方、
このECU35には、エンジン運転状態を検出するため
のクランク角センサ9からの出力信号と、エアフローセ
ンサ11からの出力信号と、車両の運転者による図示し
ないアクセルペダルの操作量(アクセル開度)を検出す
るアクセル開度センサ32からの出力信号と、エンジン
水温を検出するセンサ18からの出力信号とが入力さ
れ、さらに上記圧力センサ6aからの出力信号と、圧力
センサ10aからの出力信号と、EGR弁24のリフト
センサ26からの出力信号等も入力されている。
Each of the injectors 5, high-pressure supply pump 8, intake throttle valve 14, EGR valve 24, turbocharger 2
5. The valve adjusting means 36 and the like are provided with a control unit (En
A gine control unit (hereinafter referred to as an ECU) 35 is configured to operate according to a control signal from the ECU 35. on the other hand,
The ECU 35 includes an output signal from the crank angle sensor 9 for detecting an engine operating state, an output signal from the air flow sensor 11, and an operation amount (accelerator opening) of an accelerator pedal (not shown) by a driver of the vehicle. An output signal from the accelerator opening sensor 32 to be detected and an output signal from the sensor 18 to detect the engine water temperature are input, and further, an output signal from the pressure sensor 6a, an output signal from the pressure sensor 10a, and an EGR signal. An output signal from the lift sensor 26 of the valve 24 and the like are also input.

【0039】そして、燃料噴射制御手段39によりイン
ジェクタ5による燃料噴射量(燃料供給量)及び燃料噴
射時期がエンジンの運転状態に応じて制御されるととも
に、圧縮比制御手段38によりバルブ調節手段36によ
るエンジンの実圧縮比がエンジンの運転状態に応じて制
御され、また、高圧供給ポンプ8の作動によるコモンレ
ール圧力、即ち燃料噴射圧の制御が行なわれ、これに加
えて、EGR弁24の作動による排気還流量(吸入空気
量)の制御と、ターボ過給機25の作動制御(VGT制
御)とが行なわれるようになっている。
The fuel injection amount (fuel supply amount) and the fuel injection timing by the injector 5 are controlled by the fuel injection control means 39 in accordance with the operating state of the engine, and the compression ratio control means 38 controls the valve adjustment means 36. The actual compression ratio of the engine is controlled in accordance with the operation state of the engine, and the common rail pressure, that is, the fuel injection pressure is controlled by the operation of the high-pressure supply pump 8. In addition, the exhaust gas is controlled by the operation of the EGR valve 24. Control of the recirculation amount (intake air amount) and operation control (VGT control) of the turbocharger 25 are performed.

【0040】(燃料噴射制御)この実施形態における燃
料噴射制御の特徴とするところは、エンジンの運転状態
に応じて、燃料を空気との予混合化の程度が高い状態で
燃焼させる燃焼形態と予混合化の程度が低い状態で燃焼
させる燃焼形態とに切り換わるように上記インジェクタ
5の作動を制御し、希薄予混合気形成のための早期噴射
に多段噴射を採用する、というものである。
(Fuel Injection Control) The feature of the fuel injection control in this embodiment is that a combustion mode and a combustion mode in which fuel is burned in a state in which the degree of premixing with fuel is high according to the operating state of the engine. The operation of the injector 5 is controlled so as to switch to a combustion mode in which combustion is performed with a low degree of mixing, and multi-stage injection is adopted for early injection for forming a lean premixture.

【0041】すなわち、上記ECU35には、アクセル
開度(エンジン負荷)とエンジン回転数の変化に対して
目標トルクの最適値を実験的に決定して記録した目標ト
ルクマップ、並びにこの目標トルク、吸入空気量及び回
転数の変化に応じて実験的に決定した最適な燃料噴射量
Qbを記録した燃料噴射量マップが、メモリ上に電子的
に格納して備えられている。通常は、アクセル開度とエ
ンジン回転数とに基づいて目標トルクを求め、この目標
トルクとエンジン回転数とエアフローセンサ11の出力
信号による吸入空気量とに基づいて燃料噴射量Qbを求
め、燃料噴射量Qと圧力センサ6aにより検出されたコ
モンレール圧力とに基づいて、各インジェクタ5の励磁
時間(開弁時間)が決定されるようになっている。尚、
前記のようにして求めた燃料噴射量をエンジン水温や大
気圧等に応じて補正した上で、この補正後の燃料噴射量
を燃料噴射量Qbとしてもよい。
That is, in the ECU 35, a target torque map in which the optimum value of the target torque is experimentally determined and recorded with respect to the change in the accelerator opening (engine load) and the engine speed, and the target torque, A fuel injection amount map in which an optimum fuel injection amount Qb experimentally determined according to changes in the air amount and the rotation speed is recorded and stored electronically in a memory. Normally, a target torque is determined based on the accelerator opening and the engine speed, and a fuel injection amount Qb is determined based on the target torque, the engine speed, and the intake air amount based on the output signal of the air flow sensor 11, and the fuel injection amount is determined. The excitation time (valve opening time) of each injector 5 is determined based on the amount Q and the common rail pressure detected by the pressure sensor 6a. still,
The fuel injection amount obtained as described above may be corrected according to the engine water temperature, the atmospheric pressure, and the like, and the corrected fuel injection amount may be used as the fuel injection amount Qb.

【0042】上記のような基本的な燃料噴射制御によっ
て、エンジン1の目標トルク(エンジン1への要求出
力)に対応する分量の燃料が供給され、エンジン1は燃
焼室4における平均的空燃比がかなりリーン(A/F≧
18,酸素濃度4%以上)な状態で運転される。上記ア
クセル開度センサ32及びクランク角センサ9がエンジ
ン1への要求出力を検出する要求出力検出手段を構成し
ている。
By the basic fuel injection control as described above, an amount of fuel corresponding to the target torque of the engine 1 (required output to the engine 1) is supplied, and the engine 1 has an average air-fuel ratio in the combustion chamber 4 of the engine 1. Pretty lean (A / F ≧
(18, oxygen concentration of 4% or more). The accelerator opening sensor 32 and the crank angle sensor 9 constitute a required output detecting means for detecting a required output to the engine 1.

【0043】上記ECU35のメモリには、上記燃料噴
射量マップと同様に目標トルク(又はアクセル開度)と
エンジン回転数とに応じてエンジンの燃焼形態(換言す
れば燃料の噴射形態)を設定したマップが電子的に格納
されており、エンジン1の目標トルクとエンジン回転数
とに基づいて当該マップからエンジンの運転状態に応じ
た燃焼形態が選択される。
In the memory of the ECU 35, the combustion mode of the engine (in other words, the fuel injection mode) is set in accordance with the target torque (or accelerator opening) and the engine speed in the same manner as in the fuel injection amount map. A map is stored electronically, and a combustion mode according to the operating state of the engine is selected from the map based on the target torque of the engine 1 and the engine speed.

【0044】すなわち、図3(a)は、予混合化の程度
が高い状態で燃料を燃焼させる燃焼形態をとるときの噴
射形態を示し、吸気行程の初期に燃料を噴射する吸気行
程噴射と、圧縮行程の後半部に且つ上死点前60゜CA
までに燃料を噴射する圧縮行程噴射と、圧縮行程上死点
付近で燃料を噴射するトップ噴射とが行なわれる。この
場合、吸気行程噴射及び圧縮行程噴射が希薄予混合気を
形成するための早期噴射であり、各々には多段噴射を採
用している。すなわち、この例では吸気行程噴射は3分
割噴射であり、圧縮行程噴射は2分割噴射である。
That is, FIG. 3 (a) shows an injection mode when a fuel mode is adopted in which the fuel is burned in a state where the degree of premixing is high, and an intake stroke injection for injecting fuel at an early stage of the intake stroke; 60 ゜ CA before the top dead center in the latter half of the compression stroke
By the time, the compression stroke injection for injecting the fuel up to this point and the top injection for injecting the fuel near the top dead center of the compression stroke are performed. In this case, the intake stroke injection and the compression stroke injection are early injections for forming a lean premixture, and each employs multi-stage injection. That is, in this example, the intake stroke injection is a three-split injection, and the compression stroke injection is a two-split injection.

【0045】この予混合化の程度が高い燃焼形態は、エ
ンジン温度が所定値以下、エンジン回転数が所定値以
下、又は目標トルク(エンジン負荷)が所定値以下のと
きにとられる。具体的には、図4に一例を示すように、
予混合化の程度が高い燃焼形態をとるべき運転領域がエ
ンジン回転数と目標トルクとの関係で定められていて、
エンジン温度が低くなるほど当該運転領域、すなわち、
予混合ゾーンがエンジン回転数が高い側に、また目標ト
ルクが高い側に拡大される。
The combustion mode in which the degree of premixing is high is set when the engine temperature is equal to or lower than a predetermined value, the engine speed is equal to or lower than a predetermined value, or the target torque (engine load) is equal to or lower than a predetermined value. Specifically, as shown in FIG.
The operating range in which the degree of premixing is to take the combustion mode is determined by the relationship between the engine speed and the target torque,
The lower the engine temperature, the more the operating region, that is,
The premix zone is expanded to the side where the engine speed is high and to the side where the target torque is high.

【0046】なお、早期噴射としては、上記吸気行程噴
射又は上記圧縮行程噴射のいずれか一方を採用するよう
にしてもよい。また、早期噴射量は総噴射量Qbの例え
ば50%程度とすることができ、あるいは数%であって
も、100%(つまり、トップ噴射量零)としてもよ
い。
As the early injection, either the intake stroke injection or the compression stroke injection may be employed. Further, the early injection amount can be, for example, about 50% of the total injection amount Qb, or it can be several percent or 100% (that is, zero top injection amount).

【0047】図3(b)は、上記予混合ゾーン以外の領
域で実行される予混合化の程度が低い燃焼形態をとると
きの噴射形態を示し、早期噴射は行なわず、圧縮行程上
死点付近で燃料の全量を噴射するトップ噴射が行なわれ
る。
FIG. 3 (b) shows an injection mode in a combustion mode in which the degree of premixing performed in a region other than the premix zone is low, in which early injection is not performed and compression stroke top dead center is not performed. In the vicinity, a top injection for injecting the entire amount of fuel is performed.

【0048】図5は燃料噴射制御の流れを示す。この制
御は気筒毎にクランク角信号に同期して実行される。
FIG. 5 shows the flow of the fuel injection control. This control is executed for each cylinder in synchronization with the crank angle signal.

【0049】スタート後のステップA1において、クラ
ンク角信号、エアフローセンサ出力、アクセル開度など
必要なデータを読み込む。続くステップA2において、
アクセル開度とエンジン回転数とに基づいて目標トルク
を求め、この目標トルクとエンジン回転数と吸入空気量
とに基づいて、燃料噴射量マップから燃料噴射量Qbを
読み込む。
At step A1 after the start, necessary data such as a crank angle signal, an air flow sensor output, and an accelerator opening are read. In the following step A2,
A target torque is obtained based on the accelerator opening and the engine speed, and the fuel injection amount Qb is read from the fuel injection amount map based on the target torque, the engine speed and the intake air amount.

【0050】続くステップA3では、エンジン温度に応
じて予混合ゾーンを設定する。エンジン温度は、吸気圧
センサ10aによって検出される過給圧に基づいて推定
する。すなわち、この実施形態では吸気圧センサ10a
がエンジン温度検出手段を構成している。もちろん、吸
気通路に吸入空気の温度を検出する温度センサを設け
て、上記過給圧に基づくエンジン温度の推定値を補正
し、さらにはエアフローセンサ11によって検出される
吸入空気量やエンジン水温を加味して当該推定値を補正
するようにすることができる。
In the following step A3, a premix zone is set according to the engine temperature. The engine temperature is estimated based on the supercharging pressure detected by the intake pressure sensor 10a. That is, in this embodiment, the intake pressure sensor 10a
Constitute engine temperature detecting means. Of course, a temperature sensor for detecting the temperature of the intake air is provided in the intake passage to correct the estimated value of the engine temperature based on the supercharging pressure, and further, the intake air amount and the engine water temperature detected by the air flow sensor 11 are taken into consideration. Thus, the estimated value can be corrected.

【0051】続くステップA4では、目標トルクとエン
ジン回転数とに基づいてエンジンの運転状態がステップ
A3で設定された予混合ゾーンに存するか否かを判定す
る。予混合ゾーンであれば、ステップA5に進んで上記
燃料噴射量Qbを分割して早期噴射量(吸気行程噴射量
QL1及び圧縮行程噴射量QL2)とトップ噴射量QT とを
設定するとともに、早期噴射時期(吸気行程噴射時期I
L1及び圧縮行程噴射時期IL2)とトップ噴射時期IT と
を設定する。
In the following step A4, it is determined whether or not the operating state of the engine is in the premix zone set in step A3 based on the target torque and the engine speed. If it is the premix zone, the process proceeds to step A5 to divide the fuel injection amount Qb to set the early injection amount (the intake stroke injection amount QL1 and the compression stroke injection amount QL2) and the top injection amount QT, and Timing (intake stroke injection timing I
L1 and the compression stroke injection timing IL2) and the top injection timing IT are set.

【0052】また、上記吸気行程噴射及び圧縮行程噴射
では多段噴射を採用しているから、上記ステップA5で
は、吸気行程噴射に関しては、噴射量QL1をを分割回数
nで等分割して各段の噴射量QL1/nを設定するととも
に、噴射休止間隔Δt1を設定する。また、圧縮行程噴射
に関しても、噴射量QL2を分割回数mで等分割して各段
の噴射量QL2/mを設定するとともに、噴射休止間隔Δt2
を設定する。その際、吸気行程噴射及び圧縮行程噴射の
各々は、エンジン温度が低いほど噴射量の分割回数n,
mを多くし、また、噴射休止間隔Δt1,Δt2を長くす
る。また、各々の噴射量が多くなるほど噴射量の分割回
数n,mを多くするが、噴射休止間隔は変更しない。も
ちろん、噴射量QL1,QL2が多くなるほどその分割回数
n,mを多くするとともに、噴射休止間隔Δt1,Δt2を
長くするようにしてもよい。
Further, since the intake stroke injection and the compression stroke injection employ multi-stage injection, in the step A5, regarding the intake stroke injection, the injection amount QL1 is equally divided by the number of divisions n, and each stage is divided into In addition to setting the injection amount QL1 / n, the injection pause interval Δt1 is set. Also, regarding the compression stroke injection, the injection amount QL2 is equally divided by the division number m to set the injection amount QL2 / m of each stage, and the injection pause interval Δt2
Set. At this time, each of the intake stroke injection and the compression stroke injection is performed by dividing the number of injections n,
m is increased, and the injection pause intervals Δt1, Δt2 are lengthened. In addition, as the number of injections increases, the number of divisions n and m of the injection amount increases, but the injection pause interval is not changed. Of course, as the injection amounts QL1 and QL2 increase, the number of divisions n and m may be increased and the injection pause intervals Δt1 and Δt2 may be increased.

【0053】続くステップA6では、時期IL1を起点と
する噴射休止間隔Δt1での多段の吸気行程噴射、時期I
L2を起点とする噴射休止間隔Δt2での多段の圧縮行程噴
射、並びに時期IT での噴射量QT のトップ噴射を実行
する。
In the following step A6, a multi-stage intake stroke injection at the injection suspension interval Δt1 starting from the timing IL1, the timing I
The multi-stage compression stroke injection at the injection suspension interval Δt2 starting from L2 and the top injection of the injection amount QT at the timing IT are executed.

【0054】エンジンの運転状態が予混合ゾーンになけ
れば、トップ噴射のみを行なうべきステップA7に進
み、トップ噴射量QT 及び噴射時期IT を設定し、ステ
ップA6に進んでトップ噴射を実行する。この場合、Q
T =Qbである。
If the operating state of the engine is not in the premix zone, the process proceeds to step A7 where only top injection is to be performed, the top injection amount QT and the injection timing IT are set, and the process proceeds to step A6 to execute top injection. In this case, Q
T = Qb.

【0055】なお、予混合ゾーン及び他のゾーンでのト
ップ噴射にも多段噴射を採用するようにしてよい。その
場合、噴射休止間隔は例えば50〜1000μ秒とする
ことが好ましい。
It should be noted that multi-stage injection may be adopted for the top injection in the premixing zone and other zones. In this case, the injection suspension interval is preferably set to, for example, 50 to 1000 μsec.

【0056】従って、早期噴射に多段噴射を採用してい
るため、各回に噴射される燃料の量が少なくなり、燃料
の微粒化し易くなり、また、燃料が空気と混合し易くな
り、希薄混合気の均一化、黒煙及びNOxの生成抑制、
並びにHCの生成抑制に有利になる。また、燃料の気
化、霧化に吸気行程噴射が有効に働く。また、吸気ポー
トのスワール生成手段によって気筒内に比較的強いスワ
ールが生成されるため混合の均一化がより進み易くな
る。
Therefore, since the multistage injection is adopted for the early injection, the amount of fuel injected each time is reduced, the fuel is easily atomized, and the fuel is easily mixed with the air, and the lean air-fuel mixture is used. Uniformity, suppression of black smoke and NOx generation,
In addition, it is advantageous for suppressing generation of HC. In addition, the intake stroke injection works effectively for vaporizing and atomizing the fuel. Further, since a relatively strong swirl is generated in the cylinder by the swirl generating means of the intake port, the mixing becomes more uniform.

【0057】また、早期噴射を吸気行程噴射と圧縮行程
噴射との2回に分けて実施しているから、吸気行程噴射
量が少なくなり、この吸気行程で噴射した燃料を気筒内
に均一に分散させることができる。また、吸気行程に多
量の燃料を噴射すると、空燃比が比較的低い希薄混合気
が形成されて、圧縮行程後半で早期着火を生じ易くなる
とともに、全混合気が一時に燃焼してエンジン破損を引
き起こす懸念があるが、吸気行程での燃料噴射量が少な
いから、そのような早期着火・全混合気の一気燃焼を防
止する上で有利になる。また、圧縮行程後半での燃料の
噴射によって気筒内温度の過度上昇が防止され、早期着
火を避けることができる。
Further, since the early injection is performed in two stages, the intake stroke injection and the compression stroke injection, the intake stroke injection amount is reduced, and the fuel injected in this intake stroke is uniformly dispersed in the cylinder. Can be done. Also, if a large amount of fuel is injected during the intake stroke, a lean mixture having a relatively low air-fuel ratio is formed. Although there is a concern that the fuel injection amount may be small in the intake stroke, it is advantageous in preventing such early ignition and all-in-one combustion. In addition, the fuel injection in the latter half of the compression stroke prevents the cylinder temperature from excessively increasing, thereby preventing early ignition.

【0058】また、エンジン温度が低いときは早期噴射
の分割回数n,mが多くなり、また噴射休止間隔Δt1,
Δt2が長くなるから、燃料の微粒化、空気との混合が促
進され、エンジン低温時の圧縮着火性が改善される。ま
た、噴射量QL1,QL2が多くなるほどその分割回数n,
mを多くなるから、燃料の微粒化、空気との混合性の向
上が図れ、均一性の高い希薄予混合気を形成して、黒煙
発生量及びHC発生量を低減することができる。
When the engine temperature is low, the number n, m of divisions of the early injection increases, and the injection pause interval Δt1,
Since Δt2 becomes longer, atomization of fuel and mixing with air are promoted, and compression ignition performance at low engine temperatures is improved. Also, as the injection amount QL1, QL2 increases, the number of divisions n,
Since m is increased, the atomization of the fuel and the mixing property with the air can be improved, a highly uniform lean premixed gas can be formed, and the amount of black smoke generated and the amount of HC generated can be reduced.

【0059】また、噴射コーン角度αを90度以下にし
ているから、吸気行程噴射燃料及び圧縮行程噴射燃料
は、その全量がピストン頂面の燃焼室4に供給されるこ
とになり、この燃焼室4内で空気との混合が進むため、
燃料が気筒壁面に付着せずに気化し易くなり、HC発生
量の低減に有利になる。
In addition, since the injection cone angle α is set to 90 degrees or less, the entire amount of the fuel injected during the intake stroke and the fuel injected during the compression stroke is supplied to the combustion chamber 4 on the top surface of the piston. Because mixing with air advances in 4,
The fuel is easily vaporized without adhering to the cylinder wall surface, which is advantageous for reducing the amount of HC generated.

【0060】(圧縮比変更制御)エンジンの実圧縮比の
変更は、圧縮比制御手段38により、エンジン温度とエ
ンジンの運転ゾーンとに基づいて、バルブ調節手段36
を利用して行なわれる。すなわち、上記ECU35のメ
モリには、吸気バルブ33の開閉タイミングに関して、
上記予混合ゾーンか否か並びにエンジン運転状態に応じ
た最適なタイミングが予め設定されて記憶されており、
これに基づいて吸気バルブ33の開閉タイミングが制御
される。
(Compression ratio change control) The actual compression ratio of the engine is changed by the compression ratio control means 38 based on the engine temperature and the operating zone of the engine.
It is performed by using. That is, the memory of the ECU 35 stores the opening / closing timing of the intake valve 33,
The optimal timing according to whether or not the premix zone and the engine operating state is set and stored in advance,
Based on this, the opening / closing timing of the intake valve 33 is controlled.

【0061】図6(a)はエンジンの運転状態が非予混
合ゾーンにあるとき(拡散燃焼を主体とする低予混合燃
焼時)の吸気バルブ33及び排気バルブ34の開閉タイ
ミングを示す。吸気バルブ33の開時期は、空気が実質
的に吸入されない無効角を考慮して排気行程上死点より
も少し進角させた時点とされ、閉弁時期は吸気通路の動
的効果による空気の充填効率を高めるために吸気行程下
死点よりも少し遅角させた時期とされる。その遅角度
は、エンジン回転数が高くなるほど大きくなされる。
FIG. 6A shows the opening and closing timings of the intake valve 33 and the exhaust valve 34 when the operating state of the engine is in the non-premix zone (during low premix combustion mainly based on diffusion combustion). The opening timing of the intake valve 33 is set to a point when the intake valve 33 is advanced slightly from the top dead center in consideration of an invalid angle at which air is not substantially sucked, and the valve closing timing is determined by the dynamic effect of the intake passage. In order to increase the charging efficiency, the timing is slightly retarded from the bottom dead center of the intake stroke. The retard angle is increased as the engine speed increases.

【0062】図6(b)はエンジン運転状態が予混合ゾ
ーンにあるとき(高予混合燃焼時)の吸気バルブ33及
び排気バルブ34の開閉タイミングを示す。吸気バルブ
33の開弁時期は、実線で示すようにその閉弁時期が吸
気行程下死点よりも進角される(早閉じ)。これによ
り、気筒に吸入される空気量が少なくなり、エンジンの
実圧縮比が低下する。従って、圧縮行程での気筒内温度
の上昇が低予混合燃焼時よりも抑えられるため、早期着
火が防がれ、黒煙及びNOxの発生量を少なくすること
ができる。
FIG. 6B shows the opening / closing timing of the intake valve 33 and the exhaust valve 34 when the engine is operating in the premix zone (high premix combustion). As indicated by the solid line, the valve opening timing of the intake valve 33 is advanced from the bottom dead center of the intake stroke (early closing). As a result, the amount of air taken into the cylinder decreases, and the actual compression ratio of the engine decreases. Therefore, an increase in the temperature in the cylinder during the compression stroke is suppressed as compared with the time of the low premix combustion, so that early ignition is prevented, and the generation amount of black smoke and NOx can be reduced.

【0063】また、吸気バルブ33の閉弁時期は、図6
(b)に1点鎖線で示すようにエンジン回転数が高くな
るほど遅角される。これにより、吸気通路の動的効果の
利用度が高まり、気筒への空気の充填効率が高まって、
エンジン出力の向上に有利になる。また、吸気バルブ3
3のバルブリフト量(バルブ開度量)は、図6(b)に
2点鎖線で示すようにエンジン負荷が高くなるほど小さ
くされる。従って、燃料噴射量が多くなっても、実圧縮
比の低下が大きくなるから、早期着火を防ぐ上で有利に
なる。
The closing timing of the intake valve 33 is determined by the timing shown in FIG.
As shown by the dashed line in (b), as the engine speed increases, the angle is retarded. As a result, the degree of utilization of the dynamic effect of the intake passage increases, and the efficiency of charging the cylinder with air increases.
This is advantageous for improving the engine output. In addition, intake valve 3
The valve lift amount (valve opening amount) of No. 3 decreases as the engine load increases, as indicated by the two-dot chain line in FIG. 6B. Therefore, even if the fuel injection amount increases, the actual compression ratio greatly decreases, which is advantageous in preventing early ignition.

【0064】なお、高予混合化燃焼形態にするための早
期噴射の時期を圧縮行程にする場合は、上記早閉じでは
なく、破断線で示すように当該閉弁時期を低予混合燃焼
時よりも遅角させるようにしてもよい(遅閉じ)。吸気
行程噴射の場合は遅閉じによって希薄混合気が吸気通路
10に吹き返される懸念があるが、圧縮行程噴射であれ
ば、その懸念がない。但し、吸気バルブ33が閉じた後
に燃料を噴射する必要がある。
In the case where the timing of the early injection for the high premixed combustion mode is the compression stroke, the valve closing timing is changed from the low premixed combustion as shown by the broken line instead of the above-mentioned early closing. May be retarded (slowly closed). In the case of the intake stroke injection, there is a concern that the lean air-fuel mixture is blown back to the intake passage 10 due to the late closing, but in the case of the compression stroke injection, there is no such concern. However, it is necessary to inject fuel after the intake valve 33 is closed.

【0065】また、上記高予混合燃焼時の吸気バルブ3
3の開時期は低予混合燃焼時の場合よりも少し進角され
る。これにより、前回燃焼時の排気ガスが気筒内に残り
(内部EGR)、気筒の酸素濃度が低下するため、早期
着火防止に有利になるとともに、NOxの低減にも有利
になる。
Further, the intake valve 3 during the high premixed combustion described above.
The opening timing of No. 3 is advanced slightly more than in the case of low premix combustion. As a result, the exhaust gas from the previous combustion remains in the cylinder (internal EGR) and the oxygen concentration in the cylinder decreases, which is advantageous for preventing early ignition and also for reducing NOx.

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

【図1】本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの
燃焼制御装置の全体構成図。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a diesel engine combustion control device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同エンジンの燃料噴射制御系の構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of a fuel injection control system of the engine.

【図3】同実施形態の燃料噴射形態の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of a fuel injection mode of the embodiment.

【図4】同実施形態の予混合ゾーンの説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a premixing zone of the embodiment.

【図5】同実施形態の燃料噴射制御のフロー図。FIG. 5 is a flowchart of fuel injection control according to the embodiment;

【図6】同実施形態のバルブタイミングの説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of valve timing according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ディーゼルエンジン 2 気筒 4 燃焼室 5 インジェクタ(燃料噴射弁) 10 吸気通路(吸気系) 11 エアフローセンサ(吸入空気量検出手段) 20 排気通路(排気系) 23 EGR通路(排気還流通路) 24 EGR弁(排気還流量調節手段) 33 吸気バルブ 35 ECU(コントロールユニット) 39 燃料噴射制御手段 Reference Signs List 1 diesel engine 2 cylinder 4 combustion chamber 5 injector (fuel injection valve) 10 intake passage (intake system) 11 air flow sensor (intake air amount detecting means) 20 exhaust passage (exhaust system) 23 EGR passage (exhaust recirculation passage) 24 EGR valve (Exhaust gas recirculation amount adjusting means) 33 Intake valve 35 ECU (control unit) 39 Fuel injection control means

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) F02M 61/18 360 F02M 61/18 360J (72)発明者 山形 直之 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 片岡 一司 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 Fターム(参考) 3G066 AA07 AB02 AC09 BA02 BA24 BA26 DA04 DA09 DC01 DC04 DC09 DC18 3G084 AA01 AA04 BA07 BA13 BA15 BA20 BA23 DA02 DA10 EA11 FA08 FA12 FA20 FA29 FA33 FA37 FA38 3G301 HA02 HA11 HA13 HA15 HA17 HA19 JA02 JA24 JA26 MA19 MA26 MA27 MA29 NA08 NC02 NE12 NE15 PA04Z PA07Z PA16Z PA17Z PD03A PD15Z PE01Z PE03Z PE06A PE08ZContinued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) F02M 61/18 360 F02M 61/18 360J (72) Inventor Naoyuki Yamagata 3-1, Fuchu-cho, Shinchu, Aki-gun, Hiroshima Mazda Stock In-house (72) Inventor Kazushi Kataoka 3-1 Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima F-term in Mazda Co., Ltd. (reference) 3G066 AA07 AB02 AC09 BA02 BA24 BA26 DA04 DA09 DC01 DC04 DC09 DC18 3G084 AA01 AA04 BA07 BA13 BA15 BA20 BA23 DA02 DA10 EA11 FA08 FA12 FA20 FA29 FA33 FA37 FA38 3G301 HA02 HA11 HA13 HA15 HA17 HA19 JA02 JA24 JA26 MA19 MA26 MA27 MA29 NA08 NC02 NE12 NE15 PA04Z PA07Z PA16Z PA17Z PD03A PD15Z PE01Z PE03Z PE06A PE08Z

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
所定のエンジンの運転状態において、圧縮着火前の燃料
と空気との予混合化の程度を高めるべく吸気行程初めか
ら圧縮行程上死点付近までの所定時期に燃料の少なくと
も一部が気筒内に供給されるように上記燃料噴射弁に早
期噴射を実行させる噴射制御手段とを備えたディーゼル
エンジンの燃焼制御装置において、 上記噴射制御手段は、上記早期噴射すべき燃料が複数回
に分割して噴射されるように上記燃料噴射弁を作動させ
ることを特徴とするディーゼルエンジンの燃焼制御装
置。
A fuel injection valve for injecting fuel into a cylinder;
In a predetermined operating state of the engine, at least a part of the fuel is supplied into the cylinder at a predetermined time from the beginning of the intake stroke to near the top dead center of the compression stroke in order to increase the degree of premixing of the fuel and the air before the compression ignition. A combustion control device for a diesel engine, comprising: an injection control means for causing the fuel injection valve to perform an early injection so that the fuel to be injected early is divided into a plurality of injections. A combustion control device for a diesel engine, wherein the fuel injection valve is operated as described above.
【請求項2】 請求項1に記載のディーゼルエンジンの
燃焼制御装置において、 エンジンの機械的圧縮比が18以下であることを特徴と
するディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
2. The combustion control device for a diesel engine according to claim 1, wherein the mechanical compression ratio of the engine is 18 or less.
【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載のディーゼ
ルエンジンの燃焼制御装置において、 上記燃料噴射弁の噴射コーン角度が120度以下に設定
されていることを特徴とするディーゼルエンジンの燃焼
制御装置。
3. The combustion control apparatus for a diesel engine according to claim 1, wherein an injection cone angle of the fuel injection valve is set to 120 degrees or less. apparatus.
【請求項4】 請求項3に記載のディーゼルエンジンの
燃焼制御装置において、 上記燃料噴射弁の噴射コーン角度は、上記早期噴射され
た燃料の全量がピストン頂面の凹部内に供給されるよう
に設定されていることを特徴とするディーゼルエンジン
の燃焼制御装置。
4. The combustion control device for a diesel engine according to claim 3, wherein the injection cone angle of the fuel injection valve is set such that the entire amount of the early-injected fuel is supplied into the recess on the top surface of the piston. A combustion control device for a diesel engine, which is set.
【請求項5】 請求項1に記載のディーゼルエンジンの
燃焼制御装置において、 上記噴射制御手段は、エンジン温度が低くなるほど上記
早期噴射の分割回数が多くなるように上記燃料噴射弁を
作動させることを特徴とするディーゼルエンジンの燃焼
制御装置。
5. The combustion control device for a diesel engine according to claim 1, wherein the injection control means operates the fuel injection valve such that the lower the engine temperature is, the more the number of divisions of the early injection is increased. Characteristic combustion control device for diesel engine.
【請求項6】 請求項1に記載のディーゼルエンジンの
燃焼制御装置において、 上記噴射制御手段は、早期噴射燃料が多くなるほどその
分割回数が多くなるように上記燃料噴射弁を作動させる
ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
6. The combustion control device for a diesel engine according to claim 1, wherein the injection control means operates the fuel injection valve such that the number of divisions increases as the amount of early injected fuel increases. Diesel engine combustion control system.
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