JP2003148222A - Compression ignition type internal combustion engine - Google Patents

Compression ignition type internal combustion engine

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JP2003148222A
JP2003148222A JP2001350138A JP2001350138A JP2003148222A JP 2003148222 A JP2003148222 A JP 2003148222A JP 2001350138 A JP2001350138 A JP 2001350138A JP 2001350138 A JP2001350138 A JP 2001350138A JP 2003148222 A JP2003148222 A JP 2003148222A
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injection
fuel injection
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fuel
engine
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Application number
JP2001350138A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Uematsu
豊 上松
Hitoshi Yokoyama
仁 横山
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Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
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    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23Layout, e.g. schematics

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress instable combustion in a low load area, when low heat rate pilot/main combustion is implemented. SOLUTION: In a compression ignition type internal combustion engine, the amount and timing of fuel jetted from a fuel injection valve is controlled based on an engine operational state. The engine comprises: a first injection mode to perform pilot injection in the amount and timing where a maximum heat rate is not more than 60 kJ/s by the pilot injection, and then to perform main injection at the timing succeeding to a compression top dead center; and a second injection mode to perform the pilot/main injection based on a condition not satisfying the condition of the first injection mode. The second injection mode is performed in an engine low load area II, and the first injection mode is performed in an engine high load area I. In the low load area, normal pilot/ main injection is performed to suppress instable combustion.

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】本発明は圧縮着火式内燃機関
に係り、特に、燃焼形態の改善により排ガスの清浄化を
図った圧縮着火式内燃機関に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compression ignition type internal combustion engine, and more particularly to a compression ignition type internal combustion engine in which exhaust gas is cleaned by improving a combustion mode.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関、特にディーゼルエンジンに対
する環境対応の要請が近年益々高まっており、その排ガ
スの改善が急務となっている。このため、黒煙などの煤
を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ(DP
F)や、NOxを還元浄化するNOx触媒等種々の後処
理技術が目覚ましい発展を遂げているが、やはり燃焼形
態そのものを改善する方が抜本的対策に繋がり望まし
い。
2. Description of the Related Art Environmental demands for internal combustion engines, especially diesel engines, have been increasing more and more in recent years, and there is an urgent need to improve the exhaust gas. Therefore, a diesel particulate filter (DP) that collects soot such as black smoke
Although various post-treatment technologies such as F) and NOx catalysts for reducing and purifying NOx have made remarkable progress, it is still desirable to improve the combustion form itself because it leads to drastic measures.

【0003】通常のディーゼル燃焼は、筒内圧力及び温
度が十分高まっている圧縮上死点付近(一般的には10
°BTDC〜10°ATDC程度)で単段(1回)の燃
料噴射を行い、その燃料を所定の着火遅れ期間を経た後
一部着火させ、その後燃料の拡散に応じて燃料の蒸発、
空気との混合及び燃焼を進行させ、火炎を順次乱流状態
で拡散させながら燃焼を行うという拡散燃焼の形態を採
る。
In ordinary diesel combustion, near compression top dead center (generally 10
° BTDC to 10 ° ATDC)), single-stage (one-time) fuel injection is performed, the fuel is partially ignited after a predetermined ignition delay period, and then the fuel evaporates according to diffusion of the fuel.
It takes the form of diffusion combustion in which mixing with air and combustion proceed to perform combustion while sequentially diffusing the flame in a turbulent state.

【0004】一方、近年の排ガスに対するスモークやN
Ox低減要求の高まりに対しては、様々な改良がなされ
てきている。NOxの低減にはEGR(Exthaus
tGas Recirculation:排気再循環)
が有効であることが従来から知られており、広く実現さ
れている。しかし、EGRは排ガスを環流するため、ス
モークの悪化を回避できない。
On the other hand, smoke and N
Various improvements have been made to meet the increasing demand for Ox reduction. To reduce NOx, EGR (Exhausus
tGas Recirculation: Exhaust gas recirculation)
Has been conventionally known to be effective and has been widely realized. However, since the EGR recirculates the exhaust gas, it is impossible to avoid the deterioration of smoke.

【0005】また、通常燃焼では急激な初期燃焼による
筒内圧力の急増が生じ、大きな燃焼騒音が発生する場合
がある。そこでこれを防止するため、通常のタイミング
で行われるメイン噴射(主噴射)の前に、少量のパイロ
ット噴射を実行するという2段噴射を行うことがある。
この場合、パイロット噴射による燃料が着火して火種が
作られた後、この火種を基にメイン噴射による燃料が燃
焼されるため、急激な初期燃焼及び筒内圧力の急増が抑
えられ、燃焼騒音が防止される。なおこのときの燃焼形
態は基本的に拡散燃焼と同様である。
Further, in the normal combustion, the in-cylinder pressure may be rapidly increased due to the rapid initial combustion, and a large combustion noise may be generated. Therefore, in order to prevent this, a two-stage injection may be performed in which a small amount of pilot injection is executed before the main injection (main injection) that is performed at normal timing.
In this case, after the fuel injected by the pilot injection is ignited and the fire is created, the fuel injected by the main injection is burned based on this fire, so that the rapid initial combustion and the rapid increase in the cylinder pressure are suppressed, and the combustion noise is reduced. To be prevented. The combustion mode at this time is basically the same as that of diffusion combustion.

【0006】しかしこのような通常のパイロット・メイ
ン噴射では、パイロット噴射を行うことでスモークが悪
化してしまうという問題がある。
However, in such a normal pilot-main injection, there is a problem that smoke is deteriorated by performing the pilot injection.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで近年、これら
の技術に対して新たな燃焼システムが提唱されている。
一つは、NOxとスモークとの同時低減を目的としたM
K(Modulated Kinetics)燃焼と称
するものである。これは低温予混合燃焼とも表現できる
もので、その概略は以下の通りである。即ち、NOx低
減には燃焼温度の低下が有効であるため、これを比較的
大量のEGRによって行う。するとスモークの増加が懸
念されるが、これは燃料の予混合化で対処する。予混合
化には、通常より早期に燃料噴射を行う早期噴射と、通
常より遅い時期に燃料噴射を行うリタード噴射との二つ
の方法があるが、早期噴射は着火時期制御の困難性等問
題を抱えていることから、リタード噴射を採用する。ま
とめていえば、大量EGRとリタード噴射との組み合せ
によりNOxとスモークとの同時低減を図るのがMK燃
焼である。なお参考文献としては「自動車技術会論文集
vol.28,No.1,1997−1,p.41」、
「同vol.28,No.2,1997−4,p.2
9」等がある。
By the way, in recent years, new combustion systems have been proposed for these technologies.
One is M for the purpose of simultaneous reduction of NOx and smoke.
This is referred to as K (Modulated Kinetics) combustion. This can also be expressed as low temperature premixed combustion, and its outline is as follows. That is, since reduction of the combustion temperature is effective for reducing NOx, this is performed by a relatively large amount of EGR. There is concern that smoke will increase, but this will be addressed by premixing the fuel. There are two methods for premixing: early injection, in which fuel is injected earlier than usual, and retard injection, in which fuel is injected later than usual. Retard injection is adopted because it is held. In summary, MK combustion aims to reduce NOx and smoke simultaneously by combining a large amount of EGR and retard injection. In addition, as a reference document, “Vehicle Engineering Society Papers Vol. 28, No. 1, 1997-1, p. 41”,
"Vol. 28, No. 2, 1997-4, p. 2
9 ”etc.

【0008】しかしながら、MK燃焼では、圧縮上死点
以降で単段噴射を行い、比較的長期の予混合化期間を経
て緩やかに着火、燃焼させるため、燃費の悪化を招き易
く、また筒内温度が低いため燃焼が不安定であり、失火
や白煙を生じやすい。また大量のEGRを実行すること
が前提となるため、スモークの低減効果も大きく期待で
きない。
However, in MK combustion, single-stage injection is performed after the compression top dead center, and the ignition and combustion are performed slowly after a relatively long premixing period. Is low, combustion is unstable, and misfires and white smoke are likely to occur. Further, since it is premised that a large amount of EGR is executed, a large smoke reducing effect cannot be expected.

【0009】一方、特開2000−310150に示さ
れるように、パイロット噴射を通常より早期のタイミン
グで行い、メイン噴射を、パイロット噴射無しでは失火
するようなタイミングで行うようにするものがある。こ
れはNOxのさらなる低減を狙いとしている。
On the other hand, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-310150, there is one in which pilot injection is performed at an earlier timing than usual, and main injection is performed at a timing at which misfire occurs without pilot injection. This aims at further reduction of NOx.

【0010】しかし、これはNOx低減には有効である
ものの、パイロット噴射による連続的な燃焼がやはりメ
イン噴射の前に発生し、パイロット噴射による燃焼によ
りスモークが発生するため、スモークの悪化要因とな
る。
However, although this is effective in reducing NOx, continuous combustion by pilot injection still occurs before the main injection, and smoke is generated by combustion by pilot injection, which is a cause of worsening smoke. .

【0011】従って、これらの技術では特にスモークの
改善が困難であり、今後の厳しい排ガス規制に対処する
には必ずしも十分でない。
Therefore, it is difficult to improve smoke with these techniques, and it is not always sufficient to cope with strict exhaust gas regulations in the future.

【0012】そこでこの解決策として、本発明者らは、
低発熱率パイロット・メイン燃焼(噴射)なる燃焼(噴
射)形態を新たに発明し、先に出願を行った(特願20
01−315289)。低発熱率パイロット噴射は、パ
イロット噴射による最大熱発生率が60kJ/s以下に
抑えるようにパイロット噴射の量とタイミングとを制御
することで、パイロット噴射によるスートの発生を低減
するものである。
Therefore, as a solution to this problem, the present inventors have
We newly invented a combustion (injection) mode with low heat generation rate pilot main combustion (injection) and filed an application for it before (Japanese Patent Application No. 20).
01-315289). The low heat generation rate pilot injection reduces the soot generation due to the pilot injection by controlling the amount and timing of the pilot injection so that the maximum heat generation rate due to the pilot injection is suppressed to 60 kJ / s or less.

【0013】しかし、この低発熱率パイロット噴射によ
れば、エンジンの運転状態が低負荷領域のときに燃料の
着火性の悪化により燃焼が不安定になるという問題があ
る。
However, according to this low heat release rate pilot injection, there is a problem that combustion becomes unstable due to deterioration of fuel ignitability when the engine is operating in a low load region.

【0014】そこで、以上の問題に鑑みて本発明は創案
され、その目的は、低発熱率パイロット噴射において、
エンジンの低負荷領域での燃焼の不安定を抑制すること
にある。
Therefore, the present invention was devised in view of the above problems, and its purpose is to provide a low heat generation rate pilot injection,
It is to suppress the instability of combustion in the low load region of the engine.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は、筒内の燃焼室
に燃料を噴射する燃料噴射弁を備え、この燃料噴射弁か
ら噴射される燃料の量とタイミングとをエンジン運転状
態に基づき制御するようにした圧縮着火式内燃機関にお
いて、燃料噴射制御モードとして、パイロット噴射によ
る最大熱発生率が60kJ/s以下になるような燃料噴
射量と燃料噴射タイミングとで上記燃料噴射弁からパイ
ロット噴射を実行させ、その後圧縮上死点以降のタイミ
ングで上記燃料噴射弁からメイン噴射を実行させる第一
噴射モードと、上記第一噴射モードの条件を満たさない
条件に基づいて上記燃料噴射弁からパイロット噴射及び
メイン噴射を実行させる第二噴射モードとを備え、エン
ジンの低負荷領域では第二噴射モードにより燃料噴射制
御を実行し、エンジンの高負荷領域では第一噴射モード
により燃料噴射制御を実行するよう、上記燃料噴射制御
モードを切り換えるものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention comprises a fuel injection valve for injecting fuel into a combustion chamber in a cylinder, and controls the amount and timing of fuel injected from the fuel injection valve based on engine operating conditions. In the compression ignition type internal combustion engine thus configured, the pilot injection is performed from the fuel injection valve in the fuel injection control mode with the fuel injection amount and the fuel injection timing such that the maximum heat generation rate by the pilot injection becomes 60 kJ / s or less. The first injection mode in which the main injection is performed from the fuel injection valve at a timing after compression top dead center, and the pilot injection from the fuel injection valve is performed based on a condition that does not satisfy the conditions of the first injection mode. The second injection mode for executing the main injection is provided, and the fuel injection control is executed in the second injection mode in the low load region of the engine, and In a high load region of the emission to perform the fuel injection control by the first injection mode, in which switching the fuel injection control mode.

【0016】これによれば、低負荷領域において、低発
熱率パイロット・メイン噴射を行わず、通常のパイロッ
ト・メイン噴射を行う。これにより低負荷領域での燃焼
の不安定を抑制することができる。
According to this, in the low load region, the normal pilot main injection is performed without performing the low heat generation rate pilot main injection. As a result, instability of combustion in the low load region can be suppressed.

【0017】ここで、エンジンの低負荷領域において、
エンジンの低速側領域では上記第二噴射モードにより燃
料噴射制御を実行し、エンジンの高速側領域では上記第
一噴射モードにより燃料噴射制御を実行するよう、上記
燃料噴射制御モードを切り換えるのが好ましい。
Here, in the low load region of the engine,
It is preferable to switch the fuel injection control mode so that the fuel injection control is executed in the second injection mode in the low speed region of the engine and the fuel injection control is executed in the first injection mode in the high speed region of the engine.

【0018】上記燃料噴射制御モードの切換点にヒステ
リシスが設けられるのが好ましい。
It is preferable that a hysteresis is provided at the switching point of the fuel injection control mode.

【0019】上記燃料噴射制御モードの切り換え時に所
定のなまし制御が実行されるのが好ましい。
It is preferable that a predetermined moderation control is executed when the fuel injection control mode is switched.

【0020】車両に搭載される上記圧縮着火式内燃機関
であって、燃料噴射量が急激に変化するときエンジンと
車両との連成振動を防止するためのダンパ制御が実行さ
れ、このダンパ制御の実行中に上記燃料噴射制御モード
の切り換えが生じるとき、上記ダンパ制御の実行開始か
ら所定時間経た後に上記燃料噴射制御モードの切り換え
が実行されるのが好ましい。
In the above compression ignition type internal combustion engine mounted on a vehicle, a damper control for preventing a coupled vibration between the engine and the vehicle is executed when the fuel injection amount changes abruptly. When the switching of the fuel injection control mode occurs during execution, it is preferable that the switching of the fuel injection control mode is executed after a lapse of a predetermined time from the start of execution of the damper control.

【0021】上記第一噴射モードにおいて、EGR装置
によるEGRが実行されるのが好ましい。
[0021] In the first injection mode, it is preferable that the EGR device performs EGR.

【0022】上記圧縮着火式内燃機関が、コモンレール
式ディーゼルエンジンであってもよい。
The compression ignition type internal combustion engine may be a common rail type diesel engine.

【0023】また本発明は、筒内の燃焼室に燃料を噴射
する燃料噴射弁と、この燃料噴射弁に高圧燃料を常時供
給するコモンレールと、燃料噴射弁から実際に噴射され
る燃料の量とタイミングとがエンジン運転状態に基づい
て予め決定された目標燃料噴射量と目標燃料噴射タイミ
ングとになるようにインジェクタを制御する制御手段と
を備えたコモンレール式ディーゼルエンジンにおいて、
上記制御手段が、燃料噴射制御モードとして、パイロッ
ト噴射による最大熱発生率が60kJ/s以下になるよ
うな燃料噴射量と燃料噴射タイミングとで上記燃料噴射
弁からパイロット噴射を実行させ、その後圧縮上死点以
降のタイミングで上記燃料噴射弁からメイン噴射を実行
させる第一噴射モードと、上記第一噴射モードの条件を
満たさない条件に基づいて上記燃料噴射弁からパイロッ
ト噴射及びメイン噴射を実行させる第二噴射モードとを
備え、エンジンの低負荷領域では第二噴射モードにより
燃料噴射制御を実行し、エンジンの高負荷領域では第一
噴射モードにより燃料噴射制御を実行するよう、上記燃
料噴射制御モードを切り換えるものである。
Further, according to the present invention, a fuel injection valve for injecting fuel into a combustion chamber in a cylinder, a common rail for constantly supplying high pressure fuel to the fuel injection valve, and an amount of fuel actually injected from the fuel injection valve are provided. In a common rail type diesel engine provided with a control unit that controls the injector so that the timing becomes a target fuel injection amount and a target fuel injection timing that are predetermined based on the engine operating state,
In the fuel injection control mode, the control means causes the fuel injection valve to execute the pilot injection with the fuel injection amount and the fuel injection timing such that the maximum heat generation rate by the pilot injection becomes 60 kJ / s or less, and then the compression is performed. A first injection mode in which the main injection is executed from the fuel injection valve at a timing after dead center, and a pilot injection and a main injection are executed from the fuel injection valve based on a condition that does not satisfy the conditions of the first injection mode. The fuel injection control mode is provided so that the fuel injection control is executed in the second injection mode in the low load region of the engine and the fuel injection control is executed in the first injection mode in the high load region of the engine. It is to switch.

【0024】また本発明は、燃料噴射弁から筒内の燃焼
室に噴射される燃料の量とタイミングとをエンジン運転
状態に基づき制御するようにした圧縮着火式内燃機関の
制御方法において、燃料噴射制御モードとして、パイロ
ット噴射による最大熱発生率が60kJ/s以下になる
ような燃料噴射量と燃料噴射タイミングとで上記燃料噴
射弁からパイロット噴射を実行させ、その後圧縮上死点
以降のタイミングで上記燃料噴射弁からメイン噴射を実
行させる第一噴射モードと、上記第一噴射モードの条件
を満たさない条件に基づいて上記燃料噴射弁からパイロ
ット噴射及びメイン噴射を実行させる第二噴射モードと
を設定し、エンジンの低負荷領域では第二噴射モードに
より燃料噴射制御を実行し、エンジンの高負荷領域では
第一噴射モードにより燃料噴射制御を実行するよう、上
記燃料噴射制御モードを切り換える制御方法である。
Further, the present invention provides a method for controlling a compression ignition type internal combustion engine in which the amount and timing of fuel injected from a fuel injection valve into a combustion chamber in a cylinder are controlled based on an engine operating state. As a control mode, pilot injection is executed from the fuel injection valve with a fuel injection amount and fuel injection timing such that the maximum heat generation rate due to pilot injection is 60 kJ / s or less, and then the above-mentioned timing is applied after compression top dead center. A first injection mode for executing main injection from the fuel injection valve and a second injection mode for executing pilot injection and main injection from the fuel injection valve based on conditions that do not satisfy the conditions of the first injection mode are set. , In the low load region of the engine, the fuel injection control is executed in the second injection mode, and in the high load region of the engine, the first injection mode is set. Ri to perform fuel injection control, a control method for switching the fuel injection control mode.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

【0026】図1に本実施形態に係る圧縮着火式内燃機
関を示す。ここでいう圧縮着火式内燃機関とは、筒内の
燃焼室に噴射された燃料を筒内の圧縮により自己着火さ
せる形式のエンジンをいい、代表的にはディーゼルエン
ジン、特に本実施形態ではコモンレール式燃料噴射装置
を備えたコモンレール式ディーゼルエンジンである。図
は便宜上単気筒で示すが、当然多気筒であってもよい。
このエンジンは車両に搭載されるものである。
FIG. 1 shows a compression ignition type internal combustion engine according to this embodiment. The compression ignition type internal combustion engine referred to here is an engine of a type in which fuel injected into a combustion chamber in a cylinder is self-ignited by compression in the cylinder, typically a diesel engine, particularly a common rail type in this embodiment. It is a common rail diesel engine equipped with a fuel injection device. Although the figure shows a single cylinder for convenience, it is of course possible to have multiple cylinders.
This engine is mounted on the vehicle.

【0027】1がエンジン本体で、これはシリンダ
(筒)2、シリンダヘッド3、ピストン4、吸気ポート
5、排気ポート6、吸気弁7、排気弁8、燃料噴射弁と
してのインジェクタ9等から構成される。シリンダ2内
に燃焼室10が形成され、燃焼室10内にインジェクタ
9から燃料が噴射される。ピストン4の頂部にキャビテ
ィ11が形成され、キャビティ11は燃焼室10の一部
をなす。キャビティ11は底部中央が隆起したリエント
ラント型燃焼室の形態をなす。インジェクタ9から噴射
される燃料は常にキャビティ11内に到達する。これは
燃料がシリンダ2側壁等に付着すると未燃HC排出等の
問題が生じるからである。
Reference numeral 1 denotes an engine body, which is composed of a cylinder (cylinder) 2, a cylinder head 3, a piston 4, an intake port 5, an exhaust port 6, an intake valve 7, an exhaust valve 8, an injector 9 as a fuel injection valve, and the like. To be done. A combustion chamber 10 is formed in the cylinder 2, and fuel is injected from the injector 9 into the combustion chamber 10. A cavity 11 is formed at the top of the piston 4, and the cavity 11 forms a part of the combustion chamber 10. The cavity 11 is in the form of a reentrant type combustion chamber with a raised bottom center. The fuel injected from the injector 9 always reaches the inside of the cavity 11. This is because if fuel adheres to the side wall of the cylinder 2 or the like, problems such as unburned HC discharge occur.

【0028】吸気ポート5は吸気管12に、排気ポート
6は排気管13にそれぞれ接続される。またこのエンジ
ンにはターボチャージャ14が設けられ、排気エネルギ
を利用して吸気を過給するようになっている。15がタ
ービン、16がコンプレッサである。コンプレッサ16
の上流側に吸気量を検出するための吸気量センサ17が
設けられ、コンプレッサ16の下流側に吸気を冷却する
ためのインタクーラ18が設けられる。ただし、本発明
はターボチャージャの無い自然吸気エンジンにも有効で
あることはいうまでもない。
The intake port 5 is connected to the intake pipe 12, and the exhaust port 6 is connected to the exhaust pipe 13. In addition, a turbocharger 14 is provided in this engine to supercharge intake air by utilizing exhaust energy. Reference numeral 15 is a turbine, and 16 is a compressor. Compressor 16
An intake air amount sensor 17 for detecting the intake air amount is provided on the upstream side, and an intercooler 18 for cooling the intake air is provided on the downstream side of the compressor 16. However, it goes without saying that the present invention is also effective for a naturally aspirated engine without a turbocharger.

【0029】さらにこのエンジンはEGR装置19も具
備している。EGR装置19は、吸気管12と排気管1
3とを結ぶEGR管20と、EGR量を調節するための
EGR弁21と、EGR弁21の上流側にてEGRガス
を冷却するEGRクーラ22とを備える。吸気管12に
おいては、EGR管20との接続部の上流側にて吸気を
適宜絞るための吸気絞り弁23が設けられる。
Further, this engine is also equipped with an EGR device 19. The EGR device 19 includes an intake pipe 12 and an exhaust pipe 1.
An EGR pipe 20 that connects the EGR valve 3 and the EGR pipe 21, an EGR valve 21 for adjusting the EGR amount, and an EGR cooler 22 that cools the EGR gas upstream of the EGR valve 21. The intake pipe 12 is provided with an intake throttle valve 23 for appropriately restricting intake air on the upstream side of the connection portion with the EGR pipe 20.

【0030】インジェクタ9はコモンレール24に接続
され、そのコモンレール24に貯留された噴射圧力相当
の高圧燃料(20〜200MPa)がインジェクタ9に
常時供給されている。コモンレール24には高圧ポンプ
25により加圧圧送された燃料が随時供給される。
The injector 9 is connected to the common rail 24, and high-pressure fuel (20 to 200 MPa) corresponding to the injection pressure stored in the common rail 24 is constantly supplied to the injector 9. The fuel pressurized and fed by the high-pressure pump 25 is supplied to the common rail 24 at any time.

【0031】このエンジンを電子制御するため電子制御
ユニット(以下ECUという)26が設けられる。EC
U26は各種センサ類から実際のエンジン運転状態を検
出し、このエンジン運転状態に基づきインジェクタ9、
EGR弁21、吸気絞り弁23、及び高圧ポンプ25か
らの燃料圧送量を調節する調量弁(図示せず)等を制御
する。前記センサ類としては前記吸気量センサ17の
他、アクセル開度センサ、エンジン回転センサ、コモン
レール圧センサ(いずれも図示せず)等が含まれ、実際
の吸気量、アクセル開度、エンジン回転速度(回転
数)、エンジンのクランク角、コモンレール圧等がEC
U26により検知されるようになっている。
An electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 26 is provided for electronically controlling this engine. EC
U26 detects the actual engine operating state from various sensors, and based on this engine operating state, the injector 9,
The EGR valve 21, the intake throttle valve 23, and a metering valve (not shown) for adjusting the fuel pressure feed amount from the high pressure pump 25 are controlled. In addition to the intake air amount sensor 17, the sensors include an accelerator opening sensor, an engine rotation sensor, a common rail pressure sensor (none of which is shown), and the like. The actual intake air amount, accelerator opening, engine rotation speed ( EC) such as engine speed, crank angle of engine, common rail pressure, etc.
It is designed to be detected by U26.

【0032】インジェクタ9は、ECU26によりON
/OFFされる電磁ソレノイドを有し、電磁ソレノイド
がONのとき開状態となって燃料を噴射すると共に、電
磁ソレノイドがOFFのとき閉状態となって燃料噴射を
停止する。ECU26は、主にエンジン回転速度とアク
セル開度とから目標燃料噴射量と目標燃料噴射タイミン
グ(時期)とを決定し、実際にそのタイミングが到来し
たと同時に、目標燃料噴射量に応じた時間だけ電磁ソレ
ノイドをONする。目標燃料噴射量が多いほどON時間
は長期である。
The injector 9 is turned on by the ECU 26.
It has an electromagnetic solenoid that is turned on / off, and opens the fuel when the electromagnetic solenoid is on to inject fuel, and closes the electromagnetic solenoid when it is off to stop fuel injection. The ECU 26 mainly determines the target fuel injection amount and the target fuel injection timing (timing) from the engine rotation speed and the accelerator opening degree, and at the same time when the timing actually arrives, only for a time corresponding to the target fuel injection amount. Turn on the electromagnetic solenoid. The larger the target fuel injection amount, the longer the ON time.

【0033】より詳しく述べると、ECU26は、比較
的少量のパイロット噴射と比較的多量のメイン噴射とに
よる2段噴射を実行する。具体的には、ECU26によ
り、エンジン運転状態に基づく目標燃料噴射タイミング
と目標燃料噴射量とを、予め定められたマップ等に従っ
てパイロット噴射及びメイン噴射各々について決定し、
それぞれの目標燃料噴射タイミングが到来したら、それ
ぞれの目標燃料噴射量に応じた時間だけインジェクタ9
をONし、それぞれの目標燃料噴射タイミングと目標燃
料噴射量とに見合ったパイロット噴射とメイン噴射とを
実行する。
More specifically, the ECU 26 executes the two-stage injection by the relatively small amount of pilot injection and the relatively large amount of main injection. Specifically, the ECU 26 determines the target fuel injection timing and the target fuel injection amount based on the engine operating state for each of the pilot injection and the main injection according to a predetermined map or the like,
When each target fuel injection timing arrives, the injector 9 is operated for a time corresponding to each target fuel injection amount.
Is turned on, and the pilot injection and the main injection corresponding to each target fuel injection timing and target fuel injection amount are executed.

【0034】またECU26は、エンジンの運転状態に
応じて目標コモンレール圧を決定し、実際のコモンレー
ル圧が目標コモンレール圧に近づくようコモンレール圧
をフィードバック制御する。
Further, the ECU 26 determines the target common rail pressure according to the operating state of the engine, and feedback-controls the common rail pressure so that the actual common rail pressure approaches the target common rail pressure.

【0035】インジェクタ9はシリンダ2と略同軸に位
置され、複数の噴孔から同時に放射状に燃料を噴射す
る。各燃料噴霧の軸線Lとシリンダ中心Cとのなす角は
常に一定である。
The injector 9 is located substantially coaxially with the cylinder 2 and injects fuel radially from a plurality of injection holes at the same time. The angle between the axis L of each fuel spray and the cylinder center C is always constant.

【0036】次に、このエンジンにおける燃料噴射制御
の内容を説明する。
Next, the contents of fuel injection control in this engine will be described.

【0037】このエンジンないしECU26は二つの燃
料噴射制御モードを備えている。一つは低発熱率パイロ
ット・メイン噴射モードと称するもの(本発明の第一噴
射モードに相当)、一つは通常噴射モードと称するもの
(本発明の第二噴射モードに相当)である。
This engine or ECU 26 has two fuel injection control modes. One is called a low heat generation rate pilot main injection mode (corresponding to the first injection mode of the present invention), and one is called a normal injection mode (corresponding to the second injection mode of the present invention).

【0038】通常噴射モードとは、通常のパイロット噴
射及びメイン噴射を実行するモードで、それら燃料噴射
タイミング及び燃料噴射量は通常同様である。燃料噴射
タイミングについては、メイン噴射が通常同様の圧縮上
死点付近即ち10°BTDC〜10°ATDC程度に設
定され、パイロット噴射がメイン噴射前の15〜20°
BTDC程度に設定され、パイロット噴射とメイン噴射
との間の時間的間隔(パイロットインターバル)は比較
的短い。この燃焼形態については前述したように、パイ
ロット噴射により作られた火種を基にメイン噴射による
燃料が着火して燃焼され、基本的に拡散燃焼の形態を採
る。このような2段噴射により急激な初期燃焼及び筒内
圧力の急増が防止され、燃焼騒音が抑制される。
The normal injection mode is a mode in which normal pilot injection and main injection are executed, and their fuel injection timing and fuel injection amount are usually the same. Regarding the fuel injection timing, the main injection is usually set near the same compression top dead center, that is, about 10 ° BTDC to 10 ° ATDC, and the pilot injection is 15 to 20 ° before the main injection.
The time interval (pilot interval) between the pilot injection and the main injection is set to be about BTDC and is relatively short. Regarding this combustion mode, as described above, the fuel injected by the main injection is ignited and burned based on the ignition type created by the pilot injection, and basically the diffusion combustion mode is adopted. By such two-stage injection, abrupt initial combustion and abrupt increase of in-cylinder pressure are prevented, and combustion noise is suppressed.

【0039】次に、低発熱率パイロット・メイン噴射モ
ードについて説明する。
Next, the low heat generation rate pilot / main injection mode will be described.

【0040】このモードは、スートの発生を抑えるた
め、パイロット噴射による最大熱発生率が60kJ/s
以下に抑えられるようにパイロット噴射の量とタイミン
グとを制御することを特徴とする。パイロット噴射によ
る最大熱発生率を抑えることで、パイロット噴射によっ
て気筒内に噴射された燃料がメイン噴射が行われるまで
の間、連続的な燃焼とならず、パイロット噴射によるス
ートの発生を抑制することでエンジンから排出されるス
ートの量を低減することができる。この燃焼(噴射)形
態を低発熱率パイロット・メイン燃焼(噴射)と称し、
この燃焼(噴射)形態が実現されるような燃料噴射制御
モードが低発熱率パイロット・メイン噴射モードであ
る。
In this mode, in order to suppress the generation of soot, the maximum heat generation rate by pilot injection is 60 kJ / s.
It is characterized in that the amount and timing of pilot injection are controlled so as to be suppressed below. By suppressing the maximum heat generation rate due to pilot injection, the fuel injected into the cylinder due to pilot injection does not continue to burn until the main injection is performed, and soot generation due to pilot injection is suppressed. Can reduce the amount of soot discharged from the engine. This combustion (injection) form is called low heat release rate pilot main combustion (injection),
The fuel injection control mode that realizes this combustion (injection) form is the low heat generation rate pilot main injection mode.

【0041】図2は、パイロット噴射タイミングの変化
に対するシリンダ内の熱発生状況を調べた実機試験結果
である。横軸がクランク角である。縦軸については、最
下段の(a)図がインジェクタ9の電磁ソレノイドに流
れるソレノイド電流、(b)図が熱発生率(秒間当たり
の熱発生量;kJ/s)である。なお、(b)図の熱発
生率は筒内圧力の実測値から求めた計算結果である。
FIG. 2 shows the results of an actual machine test in which the state of heat generation in the cylinder with respect to changes in pilot injection timing was investigated. The horizontal axis is the crank angle. On the vertical axis, (a) at the bottom is the solenoid current flowing through the electromagnetic solenoid of the injector 9, and (b) is the heat generation rate (heat generation amount per second; kJ / s). Note that the heat release rate in FIG. 7B is a calculation result obtained from the actually measured value of the cylinder internal pressure.

【0042】図は、メイン噴射のタイミング及び量と、
パイロット噴射の量とを一定とし、パイロット噴射のタ
イミングのみを変化させた四つの噴射形態〜を併記
している。、、、のパイロット噴射タイミング
はそれぞれ48°BTDC(−48°ATDC、以下同
様)、38°BTDC、28°BTDC、18°BTD
Cである。メイン噴射タイミングは5°ATDCであ
る。なおこれらタイミングは全てインジェクタ9のON
開始時刻で規定している。
The figure shows the timing and amount of main injection,
The four injection forms (1), in which the amount of pilot injection is constant and only the timing of pilot injection is changed, are also shown. Pilot injection timings of 48 ° BTDC (-48 ° ATDC, the same applies below), 38 ° BTDC, 28 ° BTDC, and 18 ° BTD, respectively.
It is C. The main injection timing is 5 ° ATDC. Note that all of these timings are when the injector 9 is ON.
It is specified by the start time.

【0043】一般的なパイロット噴射タイミングはなる
べくメイン噴射に近付けるように設定される。現在広く
使われているハードウェアの制約下では2500rpm
以下の中低速回転において15〜20°BTDC程度で
あるので、は一般的なパイロット噴射タイミングとい
える。これに対して、、、という順でパイロット
噴射タイミングが順次早期化ないし進角(アドバンス)
されている。
The general pilot injection timing is set so as to approach the main injection as much as possible. 2500 rpm under the constraints of the currently widely used hardware
Since it is about 15 to 20 ° BTDC in the following medium and low speed rotations, can be said to be a general pilot injection timing. On the other hand, the pilot injection timing is advanced earlier or advanced in the order of
Has been done.

【0044】一方、本実施形態のメイン噴射タイミング
は圧縮上死点TDC以降に設定され、同一の運転条件に
おける一般的なメイン噴射タイミングに比較して遅角側
に設定される。即ちメインリタード噴射が実行されるの
である。これは筒内温度が低下した領域で燃料の希薄
化、予混合化を促進してスモークの低減を図るためであ
る。
On the other hand, the main injection timing of this embodiment is set after the compression top dead center TDC, and is set on the retard side as compared with the general main injection timing under the same operating conditions. That is, the main retard injection is executed. This is to promote the lean dilution and premixing of the fuel in the region where the in-cylinder temperature is lowered to reduce smoke.

【0045】(b)図から理解されるように、、の
場合、パイロット噴射による熱発生率の顕著なピークが
見られ、、の場合このような顕著なピークは見られ
ない。そしてからへとパイロット噴射タイミングが
遅角化されるにつれ、熱発生率のピーク値(極大値)は
大きくなる傾向にある。、の場合、ピーク発生時期
でパイロット噴射による燃料(軽油)が連続的な着火或
いは燃焼を生じ、そのためスートが発生しているものと
予測される。従って、のパイロット噴射タイミング
はあまり好ましいものではない。
As can be seen from FIG. 7B, in the case of, a remarkable peak of the heat generation rate by the pilot injection is observed, and in the case of, such a remarkable peak is not observed. The peak value (maximum value) of the heat release rate tends to increase as the pilot injection timing is retarded. In the case of, the fuel (light oil) by the pilot injection is continuously ignited or burned at the peak generation timing, and it is therefore predicted that soot is generated. Therefore, the pilot injection timing of is not so preferable.

【0046】逆に、、の場合のように、パイロット
噴射タイミングが早いほど、筒内圧力及び筒内温度が低
い状態で燃料が噴射されるので、着火可能な筒内圧力及
び筒内温度に達するまでに十分な予混合化が可能にな
り、熱発生率の顕著なピークは生じず、スートの発生も
ないと考えられる。
On the contrary, as in the case of and, as the pilot injection timing is earlier, the fuel is injected in a state where the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature are lower, so that the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature at which ignition is possible are reached. By this time, sufficient premixing is possible, no remarkable peak of heat generation rate occurs, and no soot is generated.

【0047】この結果から、本発明者らは、パイロット
噴射による熱発生率に着目し、後述の試験を行ったとこ
ろ、パイロット噴射による熱発生率ピークと、メイン噴
射を合わせて実施した場合のスートの発生との間に強い
相関関係があることを新たに見出した。そこでパイロッ
ト噴射における燃料噴射量と燃料噴射タイミングとを後
述のように最適に定めることとした。
From these results, the inventors of the present invention paid attention to the heat release rate by pilot injection and conducted a test described later. As a result, the heat release rate peak by pilot injection and the soot when the main injection was performed together were carried out. It was newly found that there is a strong correlation with the occurrence of. Therefore, the fuel injection amount and the fuel injection timing in the pilot injection are determined to be optimum as described later.

【0048】ところで、図示されるように、、では
、に比較して熱発生率のピークが生じなかった分、
パイロット噴射燃料が上死点後に実行されるメイン噴射
燃料と共に燃焼する傾向が強くなり、メイン噴射燃料の
燃焼時に熱発生率のピーク値が高くなる傾向にある。メ
イン噴射後に生じる熱発生率のピーク値は、で最も高
く、以下、、となるにつれ低くなっていく。つま
りパイロット噴射が早期に行われる程着火遅れが長くな
り、メイン噴射燃料と一緒に一気に燃焼する傾向が強く
なる。
By the way, as shown in the figure, compared with, there was no peak of the heat release rate,
The pilot injected fuel tends to burn with the main injected fuel executed after the top dead center, and the peak value of the heat release rate tends to increase when the main injected fuel burns. The peak value of the heat release rate generated after the main injection is highest at, and becomes lower as follows. That is, the earlier pilot injection is performed, the longer the ignition delay becomes, and the stronger the tendency is to burn the fuel together with the main injection fuel at a stretch.

【0049】このように早期パイロット噴射では、通常
のパイロット噴射に比べ、上死点後に実行されるメイン
噴射後に高い熱発生率のピーク値が得られるので、燃焼
が比較的急激に行われ、出力の向上及び燃費低減が見込
まれる。
As described above, in the early pilot injection, a higher peak value of the heat release rate is obtained after the main injection executed after the top dead center, as compared with the normal pilot injection, so that the combustion is performed relatively rapidly and the output is increased. And improved fuel economy are expected.

【0050】前述したように、パイロット噴射タイミン
グは早期の方が良いということがいえるが、あまりに早
期だとピストンがかなり下方に位置するためインジェク
タから噴射された燃料がキャビティに入らなくなってし
まう。そうなるとシリンダ側壁等に噴射燃料が付着し、
オイル希釈化、未燃HC増大等の問題を生じてしまう。
従って、パイロット噴射タイミングの進角側の限界は、
インジェクタから噴射された燃料がぎりぎりキャビティ
に入るようなタイミングが好ましい。言い換えれば、図
1に示されるように、インジェクタ9から噴射された燃
料Lがキャビティ11の入口端縁27を通過するような
クランク角になった時である。このクランク角は通常約
50°BTDC程度である。
As described above, it can be said that the pilot injection timing should be earlier, but if it is too early, the fuel injected from the injector will not enter the cavity because the piston is located considerably below. If this happens, the injected fuel will adhere to the side walls of the cylinder,
This causes problems such as oil dilution and increase in unburned HC.
Therefore, the limit of the pilot injection timing on the advance side is
The timing is preferably such that the fuel injected from the injector just barely enters the cavity. In other words, as shown in FIG. 1, it is when the crank angle is such that the fuel L injected from the injector 9 passes through the inlet end edge 27 of the cavity 11. This crank angle is usually about 50 ° BTDC.

【0051】一方、パイロット噴射タイミングの遅角側
の限界と、パイロット噴射量とは、上記のような熱発生
率及びスートの相関関係を考慮して最適に定めるべきで
ある。即ち、パイロット噴射タイミングをあまりに遅角
させたり、パイロット噴射量をあまりに多く設定してし
まうと、顕著な熱発生率のピークが生じ、スートが発生
してしまう。
On the other hand, the retard side limit of the pilot injection timing and the pilot injection amount should be optimally determined in consideration of the above-described heat release rate and soot correlation. That is, if the pilot injection timing is retarded too much or the pilot injection amount is set too large, a remarkable heat generation rate peak occurs and soot occurs.

【0052】そこでこれらを決定するために行った試験
の結果が図5及び図6である。
The results of the tests conducted to determine these are shown in FIGS. 5 and 6.

【0053】図5は、パイロット噴射タイミングとパイ
ロット噴射による最大熱発生率との関係を調べたもの
で、横軸がパイロット噴射タイミング(°ATDC)、
縦軸が最大熱発生率(kJ/s;キロジュール毎秒)で
ある。また図6は、パイロット噴射による最大熱発生率
とスート(煤)との関係を調べたもので、横軸がスート
(g/kWh)、縦軸が最大熱発生率(kJ/s)であ
る。ここでいう最大熱発生率とは、図2の熱発生率の線
図において上死点前に生じている、パイロット噴射によ
る熱発生率のピーク値(最大値)のことである。
FIG. 5 shows the relationship between the pilot injection timing and the maximum heat generation rate due to the pilot injection. The horizontal axis indicates the pilot injection timing (° ATDC),
The vertical axis is the maximum heat generation rate (kJ / s; kilojoule per second). Further, FIG. 6 shows the relationship between the maximum heat release rate due to pilot injection and the soot (soot). The horizontal axis is the soot (g / kWh) and the vertical axis is the maximum heat release rate (kJ / s). . The maximum heat release rate referred to here is the peak value (maximum value) of the heat release rate due to pilot injection that occurs before top dead center in the heat release rate diagram of FIG.

【0054】試験は、気筒当たりの排気量約800cc
の多気筒エンジンにおける2種類のパイロット噴射量
(A;3mm3/st、B;6mm3/st)と、気筒当
たりの排気量約400ccの多気筒エンジンにおける1
種類のパイロット噴射量(C;1.2mm3/st)と
に対して行った。A〜Cそれぞれについて、パイロット
噴射タイミングを−10〜−50°ATDCの範囲で変
化させてグラフ中の三本の線図A,B,Cを得ている。
共通の試験条件としては、エンジンの出力トルクがA〜
C各条件で一定になるようにトータルの燃料噴射量が設
定され、総噴射量が中負荷程度に設定され、メイン噴射
タイミングが圧縮上死点以降に設定される。ここでメイ
ン噴射は、圧縮上死点以降であってパイロット噴射無し
でも緩やかに燃焼が進行する程度のタイミングで行わ
れ、且つ、メイン噴射が完了するまでに着火しない程度
のタイミングと量とで行われる。ちなみにメイン噴射を
上死点前及び上死点付近で行ったのでは即座に着火が始
まり、スモーク及びNOxを低減することはできない。
The test shows that the displacement per cylinder is about 800 cc.
Of two types of pilot injections (A; 3 mm 3 / st, B; 6 mm 3 / st) in the multi-cylinder engine of No. 1 and in the multi-cylinder engine of the displacement per cylinder of about 400 cc
It carried out with respect to the kind of pilot injection amount (C; 1.2 mm 3 / st). For each of A to C, the pilot injection timing is changed in the range of −10 to −50 ° ATDC, and three diagrams A, B, and C in the graph are obtained.
As a common test condition, the output torque of the engine is from A to
C. The total fuel injection amount is set so as to be constant under each condition, the total injection amount is set to about a medium load, and the main injection timing is set after the compression top dead center. Here, the main injection is performed after the compression top dead center at a timing at which combustion gradually progresses even without pilot injection, and at a timing and amount at which ignition does not occur until the main injection is completed. Be seen. By the way, if the main injection is performed before and near the top dead center, ignition will start immediately and smoke and NOx cannot be reduced.

【0055】なお、これらA,B,Cにそれぞれ対応す
るのが図2,図3,図4のグラフである。言い換えれ
ば、A,B,Cの各条件における試験の結果に基づき図
2,図3,図4のグラフが作成され、さらに図5,図6
のグラフが作成される。
The graphs in FIGS. 2, 3 and 4 correspond to A, B and C, respectively. In other words, the graphs of FIG. 2, FIG. 3, and FIG. 4 are created based on the results of the tests under the respective conditions of A, B, and C.
Graph is created.

【0056】図5から分かるように、パイロット噴射タ
イミングが早期化(アドバンス)されるほど最大熱発生
率が小さくなる傾向にある。また、パイロット噴射量が
少ないほど最大熱発生率が小さくなり、タイミングの遅
角化に対する最大熱発生率の上昇率(つまり線図の傾
き)も小さくなる傾向にある。
As can be seen from FIG. 5, the maximum heat generation rate tends to decrease as the pilot injection timing is advanced (advanced). Further, the smaller the pilot injection amount, the smaller the maximum heat generation rate, and the increase rate of the maximum heat generation rate with respect to the retardation of the timing (that is, the inclination of the diagram) tends to decrease.

【0057】次に、図6においては、線図が左側に向か
うにつれパイロット噴射タイミングが早期化され、最大
熱発生率が減少し、スートも減少する。そして最大熱発
生率が60kJ/s以下であれば、A,B,Cいずれの
条件においても良好なスートレベルを得られる。
Next, in FIG. 6, the pilot injection timing is advanced, the maximum heat generation rate is decreased, and the soot is also decreased as the diagram moves toward the left side. If the maximum heat generation rate is 60 kJ / s or less, a good soot level can be obtained under any of A, B, and C conditions.

【0058】そこで、この結果から、パイロット噴射に
おける燃料噴射量と燃料噴射タイミングとは、燃焼室内
における最大熱発生率が60kJ/s以下となるような
燃料噴射量と燃料噴射タイミングとに設定するものとす
る。このような燃料噴射量と燃料噴射タイミングとで行
われるパイロット噴射を低発熱率パイロット噴射と称
す。言い換えれば、最大熱発生率が60kJ/sとなる
パイロット噴射量及びタイミングが、噴射量の上限値及
びタイミングの遅角側限界値である。これにより、パイ
ロット噴射燃料単独での燃焼が防止され、結果的に上死
点以降に実施されるメイン噴射と合わせてスモークが抑
制できる。
From this result, therefore, the fuel injection amount and the fuel injection timing in the pilot injection are set so that the maximum heat release rate in the combustion chamber is 60 kJ / s or less. And The pilot injection performed with such a fuel injection amount and fuel injection timing is referred to as a low heat generation rate pilot injection. In other words, the pilot injection amount and timing at which the maximum heat generation rate is 60 kJ / s are the upper limit value of the injection amount and the retard side limit value of the timing. As a result, the combustion of the pilot injection fuel alone is prevented, and as a result, the smoke can be suppressed together with the main injection performed after the top dead center.

【0059】図5に戻って、最大熱発生率が60kJ/
s以下となるのは、条件A(3mm 3/st)では約−
39°ATDC(39°BTDC)以前、条件B(6m
3/st)では約−40°ATDC(40°BTD
C)以前、条件C(1.2mm3/st)では約−27
°ATDC(27°BTDC)以前である。そこでこれ
らA,B,Cの条件では各々に対応するパイロット噴射
タイミングに設定するものとする。
Returning to FIG. 5, the maximum heat release rate is 60 kJ /
Condition A (3 mm 3/ St) is about −
Before 39 ° ATDC (39 ° BTDC), Condition B (6m
m3/ St) about -40 ° ATDC (40 ° BTD
Before C), condition C (1.2 mm3/ St) is about -27
Before ° ATDC (27 ° BTDC). So this
The pilot injection corresponding to each of A, B, and C conditions
The timing shall be set.

【0060】以上のような、最大熱発生率が60kJ/
s以下となるようなパイロット噴射を伴う本実施形態の
燃焼(噴射)形態を低発熱率パイロット・メイン燃焼
(噴射)と称する。この燃焼形態をまとめていうと以下
のようになる。まず、上記のような最適量、最適タイミ
ングでパイロット噴射を行うと、この噴射燃料は燃焼室
内に十分拡散して希薄化、予混合化し、シリンダ内での
燃料が連続的に着火、燃焼することが抑制される。そし
てこの状態は圧縮上死点TDCを越えてメイン噴射の燃
焼時期まで持続される。上死点以降に設定されたメイン
噴射時期においてメイン噴射が実行されると、通常より
筒内圧力及び温度が低いため、通常より長期の着火遅れ
期間を経て、メイン噴射燃料がパイロット噴射による希
薄予混合気と一緒に着火、燃焼する。このとき既にメイ
ン噴射燃料の予混合化も十分進んでいるため、燃焼によ
るスートの発生は抑えられる。
As described above, the maximum heat release rate is 60 kJ /
The combustion (injection) mode of the present embodiment accompanied by the pilot injection that is s or less is referred to as low heat generation rate pilot main combustion (injection). The combustion modes are summarized below. First, when pilot injection is performed with the optimum amount and timing as described above, this injected fuel is sufficiently diffused in the combustion chamber to be diluted and premixed, and the fuel in the cylinder is continuously ignited and burned. Is suppressed. This state is maintained beyond the compression top dead center TDC until the combustion timing of the main injection. When the main injection is executed at the main injection timing set after the top dead center, the cylinder pressure and temperature are lower than usual, so after a longer ignition delay period than usual, the main injection fuel is diluted with the pilot injection. Ignite and burn with the mixture. At this time, the premixing of the main injected fuel has already progressed sufficiently, so that the generation of soot due to combustion is suppressed.

【0061】低発熱率パイロット・メイン燃焼(以下
「本燃焼方式」ともいう)によれば、リタードメイン噴
射に併せて低発熱率パイロット噴射を行うため、単段噴
射のリタード燃焼に比べメイン噴射後の予混合化期間を
短縮でき、例えば図2のに示されるようにメイン噴射
後の燃焼をシリンダ内が低温である状態で急激に行うこ
とができる。これにより燃費の悪化を防止できる。また
パイロット噴射燃料の予混合化によりメイン噴射燃料燃
焼時の筒内温度を高くすることができ、燃焼を安定化さ
せることができる。
According to the low heat generation rate pilot main combustion (hereinafter also referred to as "main combustion method"), since the low heat generation rate pilot injection is performed together with the retard domain injection, after the main injection as compared with the single stage injection retarded combustion. The premixing period can be shortened, and combustion after the main injection can be rapidly performed in a state where the temperature in the cylinder is low as shown in FIG. This can prevent deterioration of fuel efficiency. Further, by premixing the pilot injected fuel, the in-cylinder temperature at the time of combustion of the main injected fuel can be increased, and the combustion can be stabilized.

【0062】一方、本燃焼方式は上記のような最適量、
最適タイミングでパイロット噴射を行うため、メイン噴
射前におけるパイロット噴射燃料の燃焼は発生せず、特
開2000−310150の技術に比較してスモークを
改善できる。
On the other hand, the main combustion system has the above optimum amount,
Since the pilot injection is performed at the optimum timing, the combustion of the pilot injection fuel does not occur before the main injection, and the smoke can be improved as compared with the technique of JP 2000-310150 A.

【0063】このように、パイロット噴射を行い且つ圧
縮上死点以降にリタードメイン噴射を行う圧縮着火式内
燃機関において、パイロット噴射の量とタイミングとを
適正化することができ、パイロット噴射によるスモーク
を抑制することができる。
As described above, in the compression ignition type internal combustion engine in which the pilot injection is performed and the retarder domain injection is performed after the compression top dead center, the amount and timing of the pilot injection can be optimized, and the smoke caused by the pilot injection can be suppressed. Can be suppressed.

【0064】なお、低発熱率パイロット・メイン噴射モ
ード(第一噴射モード)においてはEGR装置19によ
るEGRが実行され、NOxが抑制される。
In the low heating rate pilot main injection mode (first injection mode), the EGR device 19 executes EGR to suppress NOx.

【0065】さて、以上のような利点を有した本燃焼方
式ではあるが、エンジンの運転状態が低負荷領域のとき
に、燃料の着火性の悪化により燃焼が不安定になるとい
う問題がある。
Although the main combustion system has the above-mentioned advantages, there is a problem that combustion becomes unstable due to deterioration of fuel ignitability when the engine is operating in a low load region.

【0066】そこで、本実施形態のエンジンは、低負荷
領域では燃料噴射制御モードを通常噴射モード(第二噴
射モード)に切り換えて燃料噴射制御を実行する。以下
これについて詳しく説明する。
Therefore, the engine of the present embodiment executes the fuel injection control by switching the fuel injection control mode to the normal injection mode (second injection mode) in the low load region. This will be described in detail below.

【0067】図7はECU26に予め記憶された燃料噴
射制御モードの切換えマップで、ECU26はこのマッ
プと、実際のエンジン回転数及び負荷とを比較して、第
一噴射モード又は第二噴射モードのいずれか一方を選択
して燃料噴射制御を実行する。このマップから分かるよ
うに、低負荷且つ低回転側の領域IIでは第二噴射モー
ドによる燃料噴射制御を実行し、高負荷となる(低負荷
を越える)か又は高回転側となる領域Iでは第一噴射モ
ードによる燃料噴射制御を実行する。ここで、低負荷領
域において一律第二噴射モードとしてもよいが、低負荷
であっても高回転側の領域では燃料着火性悪化の問題が
発生しないので、低負荷であっても高回転側の領域では
第一噴射モードによる燃料噴射制御を実行し、本燃焼方
式による利益を得るようにしている。なお、全運転領域
の中で第一噴射モードを使用する領域Iは第二噴射モー
ドを使用する領域IIより格段に広いので、広範な運転
領域で本燃焼方式による利益を得ることができる。
FIG. 7 is a fuel injection control mode switching map stored in advance in the ECU 26. The ECU 26 compares this map with the actual engine speed and load to determine whether the fuel injection control mode is the first injection mode or the second injection mode. Either one of them is selected to execute the fuel injection control. As can be seen from this map, in the region II on the low load and low rotation side, the fuel injection control by the second injection mode is executed, and in the region I on the high load (exceeds the low load) or the high rotation side, The fuel injection control in the single injection mode is executed. Here, the second injection mode may be uniformly set in the low load region, but even if the load is low, the problem of deterioration of fuel ignitability does not occur in the region on the high rotation side. In the region, the fuel injection control in the first injection mode is executed to obtain the benefit of this combustion method. Since the region I in which the first injection mode is used in the entire operation region is significantly wider than the region II in which the second injection mode is used, the benefits of the main combustion system can be obtained in a wide operation region.

【0068】このように、低回転側のみではあるが、低
負荷領域では燃料噴射制御モードを第二噴射モードに切
り換えるので、燃焼の不安定を抑制することができる。
As described above, the fuel injection control mode is switched to the second injection mode in the low load region, though only on the low rotation side, so that the instability of combustion can be suppressed.

【0069】ここでモードの切り換えは、最も単純に
は、実際の運転状態が切換点Hを越えたときに行う。し
かし、この方法だと運転状態が切換点H付近で保持され
ているときに頻繁な切換えが行われ、ハンチングが生じ
る不都合がある。
In the simplest case, the mode switching is performed when the actual operating state exceeds the switching point H. However, this method has a disadvantage that hunting occurs because frequent switching is performed when the operating state is maintained near the switching point H.

【0070】そこでこれを防止するため、図8に示すよ
うに、切換点にヒステリシスを設けるのが好ましい。即
ち図8はエンジン負荷に対してのヒステリシスである
が、第二噴射モードから第一噴射モードへの切換え負荷
は高負荷側の値H1とし、第一噴射モードから第二噴射
モードへの切換え負荷は低負荷側の値H2とする。この
ようなヒステリシスを設けることでハンチングを防止し
制御を安定化できる。なおこのようなヒステリシスはエ
ンジン回転数の切換点にも設けるのが好ましい。
To prevent this, it is preferable to provide a hysteresis at the switching point as shown in FIG. That is, although FIG. 8 shows the hysteresis with respect to the engine load, the switching load from the second injection mode to the first injection mode is set to a value H1 on the high load side, and the switching load from the first injection mode to the second injection mode is set. Is a value H2 on the low load side. By providing such hysteresis, hunting can be prevented and control can be stabilized. It should be noted that such hysteresis is also preferably provided at the engine speed switching point.

【0071】一方、このモード切換えには次のような問
題がある。即ち、第一噴射モードと第二噴射モードとで
は、それぞれ異なる目標燃料噴射タイミング及び目標燃
料噴射量のマップが予め用意され、ECU26に記憶さ
れている。そして、切換えが行われるとき、燃料噴射タ
イミング及び量が変化することがあり、車両に搭載され
たエンジンの場合だとその変化に基づく切換えショック
が乗員に認識されてしまう。
On the other hand, this mode switching has the following problems. That is, different maps of the target fuel injection timing and the target fuel injection amount are prepared in advance for the first injection mode and the second injection mode, and are stored in the ECU 26. When the switching is performed, the fuel injection timing and amount may change, and in the case of the engine mounted on the vehicle, the occupant may recognize the switching shock based on the change.

【0072】そこで、この切換えショックを防止するた
め、以下に示す如きなまし制御を実行するのが好まし
い。
Therefore, in order to prevent this switching shock, it is preferable to execute the following smoothing control.

【0073】図9はなまし制御の内容を示し、上段に燃
料噴射制御モードを、下段にメイン噴射タイミングを示
す。下段に示されるように、モード切換点付近における
メイン噴射タイミングの値(より具体的にはメイン噴射
の目標燃料噴射タイミングの値)は両モードでそれぞれ
異なる。第二噴射モードの値をt2、第一噴射モードの
値をt1とする。
FIG. 9 shows the contents of the smoothing control, the upper part shows the fuel injection control mode, and the lower part shows the main injection timing. As shown in the lower part, the value of the main injection timing near the mode switching point (more specifically, the value of the target fuel injection timing of the main injection) is different in both modes. The value of the second injection mode is t2, and the value of the first injection mode is t1.

【0074】まず、エンジン運転状態の変化に基づき燃
料噴射制御モードが第二噴射モードから第一噴射モード
に切り換わったとき(a1)、メイン噴射タイミングは
即座に第二噴射モードの値t2から第一噴射モードの値
t1へと切り換えず、第二噴射モードの値t2から徐々
に第一噴射モードの値t1へと移行させる(b1)。な
お図示例は移行に関してのランプ関数を設定した場合
で、そのランプ定数は切換えショックが出ない範囲の値
に設定される。
First, when the fuel injection control mode is switched from the second injection mode to the first injection mode based on the change in the engine operating state (a1), the main injection timing immediately changes from the value t2 of the second injection mode to the second injection mode. The value t1 of the second injection mode is gradually changed to the value t1 of the first injection mode without switching to the value t1 of the first injection mode (b1). In the illustrated example, a ramp function for transition is set, and the ramp constant is set to a value in a range where switching shock does not occur.

【0075】次に、エンジン運転状態の変化に基づき燃
料噴射制御モードが第一噴射モードから第二噴射モード
に切り換わったとき(a2)にも、メイン噴射タイミン
グは即座に第一噴射モードの値t1から第二噴射モード
の値t2へと切り換えず、第一噴射モードの値t1から
徐々に第二噴射モードの値t2へと移行させる(b
2)。このときの移行も前記同様にランプ関数に従って
行われる。
Next, even when the fuel injection control mode is switched from the first injection mode to the second injection mode based on the change in the engine operating state (a2), the main injection timing immediately changes to the value of the first injection mode. Without changing from t1 to the value t2 of the second injection mode, the value t1 of the first injection mode is gradually changed to the value t2 of the second injection mode (b
2). The transition at this time is also performed according to the ramp function as described above.

【0076】このようななまし制御を実行することによ
り、メイン噴射タイミングの急変が防止され、燃料噴射
制御モードの切換え時における切換えショックを防止で
きる。
By executing such smoothing control, a sudden change in the main injection timing can be prevented, and a switching shock at the time of switching the fuel injection control mode can be prevented.

【0077】なお、図示例はメイン噴射タイミングにつ
いてのものであったが、このようななまし制御はメイン
噴射量、パイロット噴射タイミング及びパイロット噴射
量についても必要に応じて行うのが好ましい。
Although the illustrated example is for the main injection timing, such smoothing control is preferably performed for the main injection amount, pilot injection timing and pilot injection amount as necessary.

【0078】また、本実施形態のエンジンでは、ターボ
チャージャ14のタービン15に設けられた可変ベーン
をエンジン運転状態に応じて制御すると共に、吸気絞り
弁23をエンジン運転状態に応じて制御し、吸気量を制
御可能としてある。そして可変ベーン開度、吸気絞り弁
開度、吸気量については、エンジン運転状態に応じた目
標値をそれぞれ各燃料噴射制御モード別にマップ形式で
ECU26に予め記憶させておき、実際のエンジン運転
状態とマップとを比較して各目標値を決定するようにし
ている。
Further, in the engine of the present embodiment, the variable vanes provided in the turbine 15 of the turbocharger 14 are controlled according to the engine operating state, and the intake throttle valve 23 is controlled according to the engine operating state, so that the intake The amount can be controlled. With regard to the variable vane opening, the intake throttle valve opening, and the intake amount, the target values according to the engine operating state are stored in advance in the ECU 26 in a map format for each fuel injection control mode, and the actual engine operating state and Each target value is decided by comparing with the map.

【0079】この場合において、燃料噴射制御モードの
切換え時に、各モード間で可変ベーン開度、吸気絞り弁
開度又は吸気量の目標値が変化するようなときは、これ
らについても上述のなまし制御を実行するのが好まし
い。
In this case, when the variable vane opening, the intake throttle valve opening, or the target value of the intake amount changes between the modes when the fuel injection control mode is switched, these are also annealed as described above. It is preferable to exercise control.

【0080】次に、本実施形態のエンジンでは、燃料噴
射量が比較的急激に変化するときエンジンと車両との連
成振動を防止するためのダンパ制御が実行されるように
なっている。
Next, in the engine of this embodiment, damper control is executed to prevent the coupled vibration between the engine and the vehicle when the fuel injection amount changes relatively rapidly.

【0081】この制御内容を概略的に示したのが図10
である。例えば図示されるように、ドライバがアクセル
を急激に踏み込むなどして実際のエンジン運転状態が急
変し、目標燃料噴射量Qtが急激に増加したとする。通
常だとこの目標燃料噴射量Qtに等しい燃料噴射量が実
際に噴射されるので、エンジントルクが急激に増加し、
車両が急加速しようとする。しかし、エンジンマウント
が弾性体とみなせることから、エンジントルクの急増に
伴ってエンジンが振動し、この振動が車両の振動と連成
して図示の如く車両に大きな連成振動Rが発生してしま
う場合がある。従ってこの連成振動Rに対し逆位相の振
動(破線で示す)を与えて連成振動Rを抑制するよう
に、エンジンの燃料噴射量を自動的に制御するのがダン
パ制御である。ダンパ制御は、目標燃料噴射量Qtの微
分値ΔQt(=dQt/dt)が、予め設定されたしき
い値Sを越えたときに行われる。
FIG. 10 schematically shows the control contents.
Is. For example, as shown in the figure, it is assumed that the actual engine operating state suddenly changes due to the driver suddenly stepping on the accelerator and the target fuel injection amount Qt rapidly increases. Normally, a fuel injection amount equal to this target fuel injection amount Qt is actually injected, so that the engine torque sharply increases,
The vehicle is about to accelerate. However, since the engine mount can be regarded as an elastic body, the engine vibrates as the engine torque rapidly increases, and this vibration is coupled with the vibration of the vehicle, and a large coupled vibration R is generated in the vehicle as illustrated. There are cases. Therefore, damper control is to automatically control the fuel injection amount of the engine so as to suppress the coupled vibration R by giving a vibration (indicated by a broken line) of an opposite phase to the coupled vibration R. The damper control is performed when the differential value ΔQt (= dQt / dt) of the target fuel injection amount Qt exceeds a preset threshold value S.

【0082】ところで、このダンパ制御と燃料噴射制御
モード切換とが互いに干渉し、同時に実行されると、ダ
ンパ制御による燃料噴射量変化と、モード切換による燃
料噴射量及び燃料噴射タイミング変化とが協調せず、逆
に車両の振動を増幅させてしまう場合がある。そしてこ
れによりモード切換の事実を乗員に認識させてしまう場
合がある。
By the way, when the damper control and the fuel injection control mode switching interfere with each other and are executed at the same time, the fuel injection amount change by the damper control and the fuel injection amount and the fuel injection timing change by the mode switching cooperate with each other. On the contrary, the vibration of the vehicle may be amplified. This may cause the occupant to recognize the fact of mode switching.

【0083】そこで、これを防止するため、これらが干
渉したときは燃料噴射制御モード切換を一時中止し、遅
延(ディレイ)させてから行うようにした。
Therefore, in order to prevent this, when they interfere with each other, the fuel injection control mode switching is temporarily stopped and delayed.

【0084】図11はこの制御の内容を示すもので、
(a)は目標燃料噴射量Qt、(b)は目標燃料噴射量
Qtの微分値ΔQt(=dQt/dt)、(c)は燃料
噴射制御モードである。ここでは微分値ΔQtが正のし
きい値Sを越えた場合のみダンパ制御を実行し、微分値
ΔQtが負の値のときはダンパ制御を実行しない。もっ
とも負の値のときも実行するようにするのは任意であ
る。
FIG. 11 shows the contents of this control.
(A) is the target fuel injection amount Qt, (b) is the differential value ΔQt (= dQt / dt) of the target fuel injection amount Qt, and (c) is the fuel injection control mode. Here, the damper control is executed only when the differential value ΔQt exceeds the positive threshold value S, and the damper control is not executed when the differential value ΔQt is a negative value. It is optional to execute even the most negative value.

【0085】最初に現れる目標燃料噴射量Qtの急増c
1については、微分値ΔQtが正のしきい値Sを越えて
いないので、ダンパ制御が実行されない。従ってこのと
きエンジン運転状態が燃料噴射制御モードの切換点に差
し掛かれば、d1に示されるように即座にモードが切り
換えられる。
The sudden increase in the target fuel injection amount Qt that appears first c
With respect to 1, since the differential value ΔQt does not exceed the positive threshold value S, the damper control is not executed. Therefore, at this time, if the engine operating state approaches the switching point of the fuel injection control mode, the mode is switched immediately as indicated by d1.

【0086】一方、次に現れる目標燃料噴射量Qtの急
増c2については、微分値ΔQtが正のしきい値Sを越
えている。従ってダンパ制御が実行される。このとき
は、エンジン運転状態が燃料噴射制御モードの切換点に
差し掛かっても、d2に示されるように直ちにモードの
切り換えは実行せず、ダンパ制御実行開始から所定の遅
延時間tdを経過した後にモードの切り換えを実行す
る。遅延時間tdは、ダンパ制御が完全に終了するか或
いはほぼ収束するような時間に設定され、例えば0.6
sである。
On the other hand, for the sudden increase c2 of the target fuel injection amount Qt that appears next, the differential value ΔQt exceeds the positive threshold value S. Therefore, the damper control is executed. At this time, even if the engine operating state approaches the switching point of the fuel injection control mode, the mode switching is not executed immediately as indicated by d2, and the mode is changed after a predetermined delay time td has elapsed from the start of the damper control execution. To switch. The delay time td is set to a time at which the damper control is completely completed or almost converges, and is, for example, 0.6.
s.

【0087】このように、ダンパ制御の実行中に燃料噴
射制御モードの切り換えが生じるとき、ダンパ制御の実
行開始から所定時間経た後に燃料噴射制御モードの切り
換えを実行するので、車両の振動が増幅されるのを防止
できる。
As described above, when the fuel injection control mode is switched during the execution of the damper control, the fuel injection control mode is switched after a lapse of a predetermined time from the start of the execution of the damper control, so that the vibration of the vehicle is amplified. Can be prevented.

【0088】以上、燃料噴射制御モードの切換に際し、
上記のような各切換制御(ヒステリシス制御、なまし制
御及び遅延制御)を実行することで、モード切換に伴う
ドライバビリティへの影響を抑えることが可能となり、
切換えショック等の発生を抑えることができる。そして
乗員に切換えの事実を認識されるのも防止でき、商品性
能上も切換えを行うことが可能になって、エンジンの全
運転領域に亘って排ガスを改善することができる。上記
各切換制御は適宜組み合わせることが可能である。
As described above, when switching the fuel injection control mode,
By executing each switching control (hysteresis control, smoothing control and delay control) as described above, it becomes possible to suppress the influence on drivability due to mode switching.
It is possible to suppress the occurrence of switching shock and the like. Further, it is possible to prevent the occupant from recognizing the fact of the changeover, and it becomes possible to perform the changeover in terms of product performance, so that the exhaust gas can be improved over the entire operating region of the engine. The above switching controls can be combined appropriately.

【0089】なお、本発明の実施の形態は他にも様々な
ものが採用可能である。例えば、エンジンの暖機状態に
応じて図7の切換えマップの切換点Hを補正することも
可能である。即ち、当該マップはエンジンが暖機した後
の状態を基本に決められるが、一方、エンジン冷機時等
のように筒内温度が低い場合は、パイロット噴射による
熱発生が低下し燃焼が不安定になる虞がある。そこでこ
のような場合は上記のような補正が有効である。例え
ば、水温が低いほど、切換点Hを高負荷側及び/又は高
回転側に補正(移動)するのが好ましい。
Various other embodiments can be adopted as the embodiment of the present invention. For example, it is possible to correct the switching point H in the switching map of FIG. 7 according to the warm-up state of the engine. That is, the map is basically determined after the engine is warmed up.On the other hand, when the temperature inside the cylinder is low, such as when the engine is cold, heat generation due to pilot injection is reduced and combustion becomes unstable. There is a risk of becoming. Therefore, in such a case, the above correction is effective. For example, it is preferable to correct (move) the switching point H to the high load side and / or the high rotation side as the water temperature is lower.

【0090】また、本実施形態では本発明にいう第二噴
射モードの一例として通常噴射モードを挙げたが、これ
に限らず、要は、第一噴射モードの条件を満たさない条
件に基づいてパイロット噴射及びメイン噴射を実行する
全ての噴射モードを第二噴射モードとすることができ
る。
In this embodiment, the normal injection mode is given as an example of the second injection mode according to the present invention, but the present invention is not limited to this, and the point is that the pilot is based on the condition that the condition of the first injection mode is not satisfied. All the injection modes that execute the injection and the main injection can be set to the second injection mode.

【0091】[0091]

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、低発熱率
パイロット・メイン燃焼を実現する場合において、低負
荷領域での燃焼の不安定を抑制できるという、優れた効
果が発揮される。
In summary, according to the present invention, when the low heat release rate pilot / main combustion is realized, it is possible to suppress the instability of combustion in the low load region, which is an excellent effect.

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

【図1】本発明の実施形態に係る圧縮着火式内燃機関を
示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a compression ignition type internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.

【図2】パイロット噴射タイミングと熱発生率との関係
を示したグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between pilot injection timing and heat release rate.

【図3】パイロット噴射タイミングと熱発生率との関係
を示したグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between pilot injection timing and heat release rate.

【図4】パイロット噴射タイミングと熱発生率との関係
を示したグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between pilot injection timing and heat release rate.

【図5】パイロット噴射タイミングと最大熱発生率との
関係を示したグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between pilot injection timing and maximum heat release rate.

【図6】スートと最大熱発生率との関係を示したグラフ
である。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between soot and maximum heat release rate.

【図7】燃料噴射制御モードの切換マップである。FIG. 7 is a fuel injection control mode switching map.

【図8】モード切換点のヒステリシスを示す。FIG. 8 shows a hysteresis at a mode switching point.

【図9】なまし制御の内容を示すタイムチャートであ
る。
FIG. 9 is a time chart showing the content of smoothing control.

【図10】ダンパ制御の内容を概略的に示すタイムチャ
ートである。
FIG. 10 is a time chart schematically showing the contents of damper control.

【図11】モード切換えの遅延制御の内容を示すタイム
チャートである。
FIG. 11 is a time chart showing the contents of delay control for mode switching.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン本体 2 シリンダ 4 ピストン 9 インジェクタ 10 燃焼室 11 キャビティ 19 EGR装置 24 コモンレール 26 電子制御ユニット(制御手段) 27 入口端縁 H,H1,H2 燃料噴射制御モードの切換点 L 噴射燃料の軸線 R 連成振動 1 engine body 2 cylinders 4 pistons 9 injectors 10 Combustion chamber 11 cavities 19 EGR device 24 common rail 26 Electronic control unit (control means) 27 Entrance edge H, H1, H2 Fuel injection control mode switching point L Injection fuel axis R coupled vibration

───────────────────────────────────────────────────── 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 25/07 570 F02M 25/07 570J 45/02 45/02 47/00 47/00 E Fターム(参考) 3G062 AA01 AA03 AA05 BA04 BA05 BA06 CA06 EA10 ED01 ED04 ED08 ED10 FA02 FA03 FA23 GA01 GA04 GA06 GA15 3G066 AA07 AA11 AA13 AB02 AC09 AD12 BA14 BA24 BA25 CB01 CB12 CC05U CD28 CD29 CE22 DA01 DA04 DA09 DB08 DC04 DC05 DC09 DC11 DC18 3G084 AA01 BA13 BA15 BA20 CA03 DA10 DA39 EA13 EB08 EB09 EB25 FA00 FA07 FA10 FA33 FA38 3G092 AA02 AA13 AA17 AA18 BB01 BB06 BB08 BB13 DB03 DC03 DC08 DE03S DE06S DG07 EA01 EA02 EB05 EC09 FA15 GA03 GA16 HA01Z HB03Z HE01Z HF08Z 3G301 HA02 HA11 HA13 JA23 JA24 JA25 JA37 KA07 KA08 LC01 MA11 MA18 MA23 NA01 NA08 NC02 NC04 NE11 NE12 NE21 NE26 PA01Z PB08A PB08Z PE01Z PE03Z PF03Z ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F02M 25/07 570 F02M 25/07 570J 45/02 45/02 47/00 47/00 EF term (reference) ) 3G062 AA01 AA03 AA05 BA04 BA05 BA06 CA06 EA10 ED01 ED04 ED08 ED10 FA02 FA03 FA23 GA01 GA04 GA06 GA15 3G066 AA07 AA11 AA13 AB02 AC09 AD12 BA14 BA24 BA25 CB01 DC18 DC01 DC08 DC08 DC08 DC08 DC08 DB08 DC18 DA08 DA08 DA01 DA04 DA04 DA09 BA20 CA03 DA10 DA39 EA13 EB08 EB09 EB25 FA00 FA07 FA10 FA33 FA38 3G092 AA02 AA13 AA17 AA18 BB01 BB06 BB08 BB13 DB03 DC03 DC08 DE03S DE06S DG07 EA01 EA02 EB05 EC09 FA15 GA03 GA16 HA01Z HB03Z HE01Z HF08Z 3G301 HA02 HA11 HA13 JA23 JA24 JA25 JA37 KA07 KA08 LC01 MA11 MA18 MA23 NA01 NA08 NC02 NC04 NE11 NE12 NE21 NE26 PA01Z PB08A PB08Z PE01Z PE03Z PF03Z

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 筒内の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射
弁を備え、該燃料噴射弁から噴射される燃料の量とタイ
ミングとをエンジン運転状態に基づき制御するようにし
た圧縮着火式内燃機関において、 燃料噴射制御モードとして、 パイロット噴射による最大熱発生率が60kJ/s以下
になるような燃料噴射量と燃料噴射タイミングとで上記
燃料噴射弁からパイロット噴射を実行させ、その後圧縮
上死点以降のタイミングで上記燃料噴射弁からメイン噴
射を実行させる第一噴射モードと、 上記第一噴射モードの条件を満たさない条件に基づいて
上記燃料噴射弁からパイロット噴射及びメイン噴射を実
行させる第二噴射モードとを備え、 エンジンの低負荷領域では上記第二噴射モードにより燃
料噴射制御を実行し、エンジンの高負荷領域では上記第
一噴射モードにより燃料噴射制御を実行するよう、上記
燃料噴射制御モードを切り換えることを特徴とする圧縮
着火式内燃機関。
1. A compression ignition internal combustion engine comprising a fuel injection valve for injecting fuel into a combustion chamber in a cylinder, and controlling the amount and timing of fuel injected from the fuel injection valve based on an engine operating state. In the engine, as a fuel injection control mode, pilot injection is executed from the fuel injection valve at a fuel injection amount and fuel injection timing such that the maximum heat release rate by pilot injection is 60 kJ / s or less, and then compression top dead center. The first injection mode in which the main injection is executed from the fuel injection valve at the following timing, and the second injection in which the pilot injection and the main injection are executed from the fuel injection valve based on the condition that does not satisfy the conditions of the first injection mode. Mode, the fuel injection control is executed by the second injection mode in the low load region of the engine, and in the high load region of the engine. So that the serial first injection mode executing the fuel injection control, a compression ignition internal combustion engine, characterized in that switching the fuel injection control mode.
【請求項2】 エンジンの低負荷領域において、エンジ
ンの低速側領域では上記第二噴射モードにより燃料噴射
制御を実行し、エンジンの高速側領域では上記第一噴射
モードにより燃料噴射制御を実行するよう、上記燃料噴
射制御モードを切り換える請求項1記載の圧縮着火式内
燃機関。
2. In the low load region of the engine, the fuel injection control is executed in the second injection mode in the low speed region of the engine, and the fuel injection control is executed in the first injection mode in the high speed region of the engine. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel injection control mode is switched.
【請求項3】 上記燃料噴射制御モードの切換点にヒス
テリシスが設けられる請求項1又は2記載の圧縮着火式
内燃機関。
3. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein a hysteresis is provided at a switching point of the fuel injection control mode.
【請求項4】 上記燃料噴射制御モードの切り換え時に
所定のなまし制御が実行される請求項1乃至3いずれか
に記載の圧縮着火式内燃機関。
4. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein a predetermined moderation control is executed when the fuel injection control mode is switched.
【請求項5】 車両に搭載される請求項1乃至4いずれ
かに記載の圧縮着火式内燃機関であって、燃料噴射量が
急激に変化するときエンジンと車両との連成振動を防止
するためのダンパ制御が実行され、該ダンパ制御の実行
中に上記燃料噴射制御モードの切り換えが生じるとき、
上記ダンパ制御の実行開始から所定時間経た後に上記燃
料噴射制御モードの切り換えが実行される請求項1乃至
4いずれかに記載の圧縮着火式内燃機関。
5. The compression ignition internal combustion engine according to claim 1, which is mounted on a vehicle, for preventing a coupled vibration between the engine and the vehicle when the fuel injection amount changes abruptly. When the damper control is executed and the switching of the fuel injection control mode occurs during the execution of the damper control,
5. The compression ignition internal combustion engine according to claim 1, wherein switching of the fuel injection control mode is executed after a lapse of a predetermined time from the start of execution of the damper control.
【請求項6】 上記第一噴射モードにおいて、EGR装
置によるEGRが実行される請求項1乃至5いずれかに
記載の圧縮着火式内燃機関。
6. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein EGR is performed by an EGR device in the first injection mode.
【請求項7】 上記圧縮着火式内燃機関が、コモンレー
ル式ディーゼルエンジンである請求項1乃至6いずれか
に記載の圧縮着火式内燃機関。
7. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein the compression ignition type internal combustion engine is a common rail type diesel engine.
【請求項8】 筒内の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射
弁と、該燃料噴射弁に高圧燃料を常時供給するコモンレ
ールと、燃料噴射弁から実際に噴射される燃料の量とタ
イミングとがエンジン運転状態に基づいて予め決定され
た目標燃料噴射量と目標燃料噴射タイミングとになるよ
うにインジェクタを制御する制御手段とを備えたコモン
レール式ディーゼルエンジンにおいて、 上記制御手段が、燃料噴射制御モードとして、 パイロット噴射による最大熱発生率が60kJ/s以下
になるような燃料噴射量と燃料噴射タイミングとで上記
燃料噴射弁からパイロット噴射を実行させ、その後圧縮
上死点以降のタイミングで上記燃料噴射弁からメイン噴
射を実行させる第一噴射モードと、 上記第一噴射モードの条件を満たさない条件に基づいて
上記燃料噴射弁からパイロット噴射及びメイン噴射を実
行させる第二噴射モードとを備え、 エンジンの低負荷領域では上記第二噴射モードにより燃
料噴射制御を実行し、エンジンの高負荷領域では上記第
一噴射モードにより燃料噴射制御を実行するよう、上記
燃料噴射制御モードを切り換えることを特徴とするコモ
ンレール式ディーゼルエンジン。
8. A fuel injection valve for injecting fuel into a combustion chamber in a cylinder, a common rail for constantly supplying high-pressure fuel to the fuel injection valve, and an amount and timing of fuel actually injected from the fuel injection valve. In a common rail type diesel engine including a control unit that controls an injector so that a target fuel injection amount and a target fuel injection timing that are predetermined based on an engine operating state are achieved, the control unit sets the fuel injection control mode as a fuel injection control mode. Pilot injection is performed from the fuel injection valve at a fuel injection amount and fuel injection timing such that the maximum heat generation rate by pilot injection is 60 kJ / s or less, and then the fuel injection valve is performed at a timing after compression top dead center. From the first injection mode for executing the main injection from A second injection mode for executing pilot injection and main injection from the fuel injection valve, the fuel injection control is executed in the second injection mode in the low load region of the engine, and the first injection mode in the high load region of the engine. A common rail type diesel engine, characterized in that the fuel injection control mode is switched so as to execute fuel injection control by means of.
【請求項9】 燃料噴射弁から筒内の燃焼室に噴射され
る燃料の量とタイミングとをエンジン運転状態に基づき
制御するようにした圧縮着火式内燃機関の制御方法にお
いて、 燃料噴射制御モードとして、 パイロット噴射による最大熱発生率が60kJ/s以下
になるような燃料噴射量と燃料噴射タイミングとで上記
燃料噴射弁からパイロット噴射を実行させ、その後圧縮
上死点以降のタイミングで上記燃料噴射弁からメイン噴
射を実行させる第一噴射モードと、 上記第一噴射モードの条件を満たさない条件に基づいて
上記燃料噴射弁からパイロット噴射及びメイン噴射を実
行させる第二噴射モードとを設定し、 エンジンの低負荷領域では上記第二噴射モードにより燃
料噴射制御を実行し、エンジンの高負荷領域では上記第
一噴射モードにより燃料噴射制御を実行するよう、上記
燃料噴射制御モードを切り換えることを特徴とする圧縮
着火式内燃機関の制御方法。
9. A control method for a compression ignition type internal combustion engine, wherein an amount and timing of fuel injected from a fuel injection valve into a combustion chamber in a cylinder are controlled based on an engine operating state, wherein a fuel injection control mode is set. Pilot injection is performed from the fuel injection valve at a fuel injection amount and fuel injection timing such that the maximum heat generation rate by pilot injection is 60 kJ / s or less, and then the fuel injection valve is performed at a timing after compression top dead center. The first injection mode for executing the main injection from the fuel injection valve and the second injection mode for executing the pilot injection and the main injection from the fuel injection valve are set based on the conditions that do not satisfy the conditions of the first injection mode. The fuel injection control is executed in the second injection mode in the low load region, and in the first injection mode in the high load region of the engine. To perform the fuel injection control, a control method of a compression ignition type internal combustion engine, characterized in that switching the fuel injection control mode.
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