JP3341683B2 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

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JP3341683B2
JP3341683B2 JP20065198A JP20065198A JP3341683B2 JP 3341683 B2 JP3341683 B2 JP 3341683B2 JP 20065198 A JP20065198 A JP 20065198A JP 20065198 A JP20065198 A JP 20065198A JP 3341683 B2 JP3341683 B2 JP 3341683B2
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Japan
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combustion
air
fuel
fuel ratio
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静夫 佐々木
雅人 後藤
丈和 伊藤
康二 吉▲崎▼
宏樹 村田
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Toyota Motor Corp
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Description

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

【0001】[0001]

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

【0002】[0002]

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

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

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

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

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

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

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

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところでこの新たな燃
焼システムではEGR率をほぼ55パーセント以上にす
る必要がある。しかしながらEGR率をほぼ55パーセ
ント以上にすることが可能なのは吸入空気量が比較的少
ないとき、即ち機関負荷が比較的低いときであり、吸入
空気量が一定限度を越えるとEGR率を低下させない限
り吸入空気量を増大させることができなくなる。従って
吸入空気量が一定限度を越えたときには従来より行われ
ている燃焼に切換える必要がある。
However, this new combustion system requires that the EGR rate be approximately 55% or more. However, it is possible to make the EGR rate approximately 55% or more when the intake air amount is relatively small, that is, when the engine load is relatively low. If the intake air amount exceeds a certain limit, the intake air will not be reduced unless the EGR rate is reduced. The amount of air cannot be increased. Therefore, when the intake air amount exceeds a certain limit, it is necessary to switch to the conventional combustion.

【0010】この場合、新たな燃焼と従来より行われて
いる燃焼とでは燃焼方法が異なっており、従って新たな
燃焼を行う場合と従来より行われている燃焼を行う場合
とでは異なる運転制御が必要となる。即ち、従来より行
われている燃焼のもとでは、云い換えると空気過剰のも
とで燃焼が行われている場合には燃料の周りに十分な空
気が存在するために空気量を増大しても機関の発生トル
クは増大せず、機関の発生トルクを増大させるためには
燃料噴射量を増大させる必要がある。即ち、要求負荷が
増大したときに要求に答えて機関の出力トルクを増大さ
せるためには燃料噴射量をただちに増大させることが必
要であり、空燃比を目標空燃比とするための吸入空気量
の調整は燃料噴射量の増大作用が行われた後に行えば十
分である。
In this case, the combustion method is different between the new combustion and the conventional combustion. Therefore, different operation control is performed between the case of performing the new combustion and the case of performing the conventional combustion. Required. In other words, under the conventional combustion, in other words, when the combustion is performed with excess air, the amount of air is increased because there is sufficient air around the fuel. However, the generated torque of the engine does not increase, and it is necessary to increase the fuel injection amount in order to increase the generated torque of the engine. That is, to increase the output torque of the engine in response to the request when the required load increases, it is necessary to immediately increase the fuel injection amount, and the intake air amount for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio is required. It is sufficient that the adjustment be performed after the effect of increasing the fuel injection amount has been performed.

【0011】これに対して新たな燃焼のもとでは若干状
況が異なる。即ち、新たな燃焼はEGR率が高い状態で
行われており、燃料周りの空気量が少ない状態で燃焼が
行われている。この場合には燃料噴射量を増量しても増
量した燃料を燃焼させるのに十分な空気が存在しないた
めに機関の発生トルクは増大しない。しかしながらこの
場合、空気量を増大すると燃料周りの空気量が増大する
ために燃焼が活発となり、斯くして機関の発生トルクが
増大する。即ち、新たな燃焼のもとで要求負荷が増大し
たときに要求に答えて機関の出力トルクを増大させるた
めには空気量をただちに増大させることが必要であり、
空燃比を目標空燃比にするための燃料噴射量の調整は空
気量の増大作用が行われた後に行えば十分である。
On the other hand, the situation is slightly different under new combustion. That is, new combustion is performed in a state where the EGR rate is high, and combustion is performed in a state where the amount of air around the fuel is small. In this case, even if the fuel injection amount is increased, the generated torque of the engine does not increase because there is not enough air to burn the increased fuel. However, in this case, when the amount of air increases, the amount of air around the fuel increases, so that combustion becomes active, and thus the torque generated by the engine increases. That is, in order to increase the engine output torque in response to the request when the required load increases under new combustion, it is necessary to immediately increase the air amount,
It is sufficient to adjust the fuel injection amount so that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio after the air amount increasing operation is performed.

【0012】このように新たな燃焼のもとでは機関の発
生トルクは空気量の変化に対し敏感であって燃料噴射量
の変化に対し鈍感であり、従来より行われている燃焼の
もとでは機関の発生トルクは燃料噴射量の変化に対し敏
感であって空気量の変化に対し鈍感である。本発明の目
的は燃焼の形態に応じた最適の運転制御を行うようにし
たことにある。
As described above, under the new combustion, the torque generated by the engine is sensitive to the change in the air amount and insensitive to the change in the fuel injection amount. The torque generated by the engine is sensitive to changes in the fuel injection amount and insensitive to changes in the air amount. An object of the present invention is to perform optimal operation control according to the type of combustion.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、1番目の発明では、燃焼室内に供給される再循環排
気ガス量を増大していくと煤の発生量が次第に増大して
ピークに達し、燃焼室内に供給される再循環排気ガス量
を更に増大していくと燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって
煤がほとんど発生しなくなる内燃機関において、煤の発
生量がピークとなる再循環排気ガス量よりも燃焼室内に
供給される再循環排気ガス量が多く煤がほとんど発生し
ない第1の燃焼と、煤の発生量がピークとなる再循環ガ
ス量よりも燃焼室内に供給される再循環排気ガス量が少
ない第2の燃焼とを選択的に切換える切換手段と、燃焼
室内に供給される吸入ガス量を制御する制御手段と、燃
焼室内に供給される吸入空気量を検出する検出手段とを
具備し、第1の燃焼が行われているときには要求負荷お
よび機関回転数に基づいて吸入ガス量を制御すると共に
検出手段により検出された吸入空気量に基づいて燃料噴
射量を制御するようにしている。
In order to achieve the above object, according to the first invention, as the amount of recirculated exhaust gas supplied into the combustion chamber is increased, the amount of soot generated gradually increases and peaks. And when the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is further increased, the temperature of fuel and surrounding gas during combustion in the combustion chamber becomes lower than the temperature at which soot is generated, and soot is hardly generated. In the internal combustion engine, the first combustion in which the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is larger than the amount of recirculated exhaust gas at which the amount of soot generated becomes a peak and little soot is generated, and the amount of generated soot becomes a peak Switching means for selectively switching between the second combustion in which the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is smaller than the amount of recirculated gas, control means for controlling the amount of intake gas supplied to the combustion chamber, Supplied into the combustion chamber Detecting means for detecting the amount of intake air, wherein when the first combustion is performed, the amount of intake gas is controlled based on the required load and the engine speed, and based on the amount of intake air detected by the detecting means. Thus, the fuel injection amount is controlled.

【0014】即ち、吸入ガス量が制御されると吸入空気
量の検出値が変化し、変化した吸入空気量の検出値に基
づいて燃料噴射量が制御される。云い換えると吸入ガス
量の制御が燃料噴射量の制御に優先して行われる。2番
目の発明では1番目の発明において、制御手段が燃焼室
に供給される吸入空気量を制御するためのスロットル弁
と、燃焼室内に再循環される再循環排気ガス量を制御す
るための再循環排気ガス制御弁からなり、要求負荷およ
び機関回転数に応じたスロットル弁の目標開度と、要求
負荷および機関回転数に応じた再循環排気ガス制御弁の
目標開度が予め記憶されており、第1の燃焼が行われて
いるときにはスロットル弁の開度および再循環排気ガス
制御弁の開度が夫々対応する目標開度とされる。
That is, when the intake gas amount is controlled, the detected value of the intake air amount changes, and the fuel injection amount is controlled based on the changed detected value of the intake air amount. In other words, the control of the intake gas amount is performed prior to the control of the fuel injection amount. In a second aspect based on the first aspect, the control means includes a throttle valve for controlling an amount of intake air supplied to the combustion chamber, and a throttle valve for controlling an amount of recirculated exhaust gas recirculated into the combustion chamber. The target opening of the throttle valve according to the required load and the engine speed, and the target opening of the recirculation exhaust gas control valve according to the required load and the engine speed are stored in advance. When the first combustion is being performed, the opening of the throttle valve and the opening of the recirculation exhaust gas control valve are respectively set to the corresponding target opening.

【0015】3番目の発明では1番目の発明において、
第1の燃焼が行われているときには検出手段により検出
された吸入空気量に基づいて空燃比が目標空燃比となる
ように燃料噴射量が制御される。4番目の発明では1番
目の発明において、第2の燃焼が行われているときには
要求負荷および機関回転数に基づいて燃料噴射量を制御
すると共に検出手段により検出された吸入空気量に基づ
いて吸入ガス量を制御するようにしている。
In a third aspect, in the first aspect,
When the first combustion is being performed, the fuel injection amount is controlled based on the intake air amount detected by the detection means so that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio. In a fourth aspect based on the first aspect, when the second combustion is being performed, the fuel injection amount is controlled based on the required load and the engine speed, and the suction is performed based on the intake air amount detected by the detection means. The amount of gas is controlled.

【0016】5番目の発明では4番目の発明において、
要求負荷および機関回転数に応じた目標燃料噴射量が予
め記憶されており、第2の燃焼が行われているときには
燃料噴射量が目標燃料噴射量とされる。6番目の発明で
は4番目の発明において、制御手段が燃焼室に供給され
る吸入空気量を制御するためのスロットル弁と、燃焼室
内に再循環される再循環排気ガス量を制御するための再
循環排気ガス制御弁からなり、第2の燃焼が行われてい
るときには検出手段により検出された吸入空気量に基づ
いて空燃比が目標空燃比となるようにスロットル弁又は
再循環排気ガス制御弁の少くともいずれか一方が制御さ
れる。
In the fifth invention, in the fourth invention,
A target fuel injection amount corresponding to the required load and the engine speed is stored in advance, and the fuel injection amount is set as the target fuel injection amount during the second combustion. In a sixth aspect based on the fourth aspect, the control means includes a throttle valve for controlling an amount of intake air supplied to the combustion chamber and a throttle valve for controlling an amount of recirculated exhaust gas recirculated into the combustion chamber. A circulating exhaust gas control valve. When the second combustion is being performed, the throttle valve or the recirculating exhaust gas control valve is controlled so that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio based on the intake air amount detected by the detecting means. At least one of them is controlled.

【0017】7番目の発明では1番目の発明において、
第1の燃焼が行われているときの排気ガス再循環率がほ
ぼ55パーセント以上であり、第2の燃焼が行われてい
るときの排気ガス再循環率がほぼ50パーセント以下で
ある。8番目の発明では1番目の発明において、機関排
気通路内に酸化機能を有する触媒を配置している。
In the seventh invention, in the first invention,
The exhaust gas recirculation rate when the first combustion is performed is approximately 55% or more, and the exhaust gas recirculation rate when the second combustion is performed is approximately 50% or less. In an eighth aspect based on the first aspect, a catalyst having an oxidation function is disposed in the engine exhaust passage.

【0018】9番目の発明では8番目の発明において、
触媒が酸化触媒、三元触媒又はNO x 吸収剤の少くとも
一つからなる。10番目の発明では1番目の発明におい
て、機関の運転領域を低負荷側の第1の運転領域と高負
荷側の第2の運転領域に分割し、第1の運転領域では第
1の燃焼を行い、第2の運転領域では第2の燃焼を行う
ようにしている。
In the ninth invention, in the eighth invention,
The catalyst is an oxidation catalyst, a three-way catalyst or NO xAt least the absorbent
Consists of one. In the tenth invention, the first invention
The operating range of the engine is different from that of the first operating range on the low load side.
It is divided into a second operation area on the loading side, and the first operation area
1 is performed, and the second combustion is performed in the second operation region.
Like that.

【0019】[0019]

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

【0020】方、排気ポート10は排気マニホルド2
2を介して排気ターボチャージャ15の排気タービン2
3の入口部に連結され、排気タービン23の出口部は排
気管24を介して酸化機能を有する触媒25を内蔵した
触媒コンバータ26に連結される。排気マニホルド22
内には空燃比センサ27が配置される。触媒コンバータ
26の出口部に連結された排気管28とスロットル弁2
0下流の空気吸込管17とは排気ガス再循環(以下、E
GRと称す)通路29を介して互いに連結され、EGR
通路29内にはステップモータ30により駆動されるE
GR制御弁31が配置される。また、EGR通路29内
にはEGR通路29内を流れるEGRガスを冷却するた
めのインタークーラ32が配置される。図1に示される
実施例では機関冷却水がインタークーラ32内に導びか
れ、機関冷却水によってEGRガスが冷却される。
[0020] the other hand, the exhaust port 10 is exhaust manifold 2
The exhaust turbine 2 of the exhaust turbocharger 15 via the
3 and an outlet of the exhaust turbine 23 is connected via an exhaust pipe 24 to a catalytic converter 26 having a built-in catalyst 25 having an oxidizing function. Exhaust manifold 22
Inside, an air-fuel ratio sensor 27 is arranged. Exhaust pipe 28 connected to the outlet of catalytic converter 26 and throttle valve 2
The exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as E)
(Referred to as GR) through a passage 29, and
E driven by a step motor 30 is provided in the passage 29.
A GR control valve 31 is provided. In the EGR passage 29, an intercooler 32 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 29 is arranged. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the intercooler 32, and the engine cooling water cools the EGR gas.

【0021】一方、燃料噴射弁6は燃料供給管33を介
して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール34に連結さ
れる。このコモンレール34内へは電気制御式の吐出量
可変な燃料ポンプ35から燃料が供給され、コモンレー
ル34内に供給された燃料は各燃料供給管33を介して
燃料噴射弁6に供給される。コモンレール34にはコモ
ンレール34内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ
36が取付けられ、燃料圧センサ36の出力信号に基づ
いてコモンレール34内の燃料圧が目標燃料圧となるよ
うに燃料ポンプ35の吐出量が制御される。
On the other hand, the fuel injection valve 6 is connected via a fuel supply pipe 33 to a fuel reservoir, a so-called common rail 34. Fuel is supplied into the common rail 34 from an electric control type variable discharge fuel pump 35, and the fuel supplied into the common rail 34 is supplied to the fuel injection valve 6 through each fuel supply pipe 33. A fuel pressure sensor 36 for detecting the fuel pressure in the common rail 34 is attached to the common rail 34, and the fuel pump 35 is controlled so that the fuel pressure in the common rail 34 becomes the target fuel pressure based on the output signal of the fuel pressure sensor 36. Is controlled.

【0022】電子制御ユニット40はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス41によって互いに接続さ
れたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ラン
ダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッ
サ)44、入力ポート45および出力ポート46を具備
する。質量流量検出器21の出力信号は対応するAD変
換器47を介して入力ポート45に入力され、空燃比セ
ンサ27および燃料圧センサ36の出力信号も夫々対応
するAD変換器47を介して入力ポート45に入力され
る。アクセルペダル50にはアクセルペダル50の踏込
み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ51が
接続され、負荷センサ51の出力電圧は対応するAD変
換器47を介して入力ポート45に入力される。また、
入力ポート45にはクランクシャフトが例えば30°回
転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ52
が接続される。一方、出力ポート46は対応する駆動回
路48を介して燃料噴射弁6、スロットル弁制御用ステ
ップモータ19、EGR制御弁制御用ステップモータ3
0および燃料ポンプ35に接続される。
The electronic control unit 40 is composed of a digital computer, and is connected to a ROM (Read Only Memory) 42, a RAM (Random Access Memory) 43, a CPU (Microprocessor) 44, an input port 45, An output port 46 is provided. The output signal of the mass flow detector 21 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47, and the output signals of the air-fuel ratio sensor 27 and the fuel pressure sensor 36 are also input to the input port via the corresponding AD converter 47, respectively. 45 is input. A load sensor 51 that generates an output voltage proportional to the amount of depression L of the accelerator pedal 50 is connected to the accelerator pedal 50, and the output voltage of the load sensor 51 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. . Also,
The input port 45 has a crank angle sensor 52 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, by 30 °.
Is connected. On the other hand, the output port 46 is connected to the fuel injection valve 6, the throttle valve control step motor 19, the EGR control valve control step motor 3 via the corresponding drive circuit 48.
0 and the fuel pump 35.

【0023】図2は機関低負荷運転時にスロットル弁2
0の開度およびEGR率を変化させることにより空燃比
A/F(図2の横軸)を変化させたときの出力トルクの
変化、およびスモーク、HC,CO,NOx の排出量の
変化を示す実験例を表している。図2からわかるように
この実験例では空燃比A/Fが小さくなるほどEGR率
が大きくなり、理論空燃比(≒14.6)以下のときに
はEGR率は65パーセント以上となっている。
FIG. 2 shows the throttle valve 2 when the engine is operating at a low load.
Change in the output torque when changing the air-fuel ratio A / F (abscissa in FIG. 2) by changing the opening and the EGR rate of 0, and smoke, HC, CO, a change in emission of the NO x It shows the experimental example shown. As can be seen from FIG. 2, in this experimental example, the smaller the air-fuel ratio A / F, the higher the EGR rate. When the air-fuel ratio A / F is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (≒ 14.6), the EGR rate is 65% or more.

【0024】図2に示されるようにEGR率を増大する
ことにより空燃比A/Fを小さくしていくとEGR率が
40パーセント付近となり空燃比A/Fが30程度にな
ったときにスモークの発生量が増大を開始する。次い
で、更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると
スモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次
いで更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると
今度はスモークが急激に低下し、EGR率を65パーセ
ント以上とし、空燃比A/Fが15.0付近になるとス
モークがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなく
なる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、またN
x の発生量がかなり低くなる。一方、このときHC,
COの発生量は増大し始める。
As shown in FIG. 2, when the air-fuel ratio A / F is decreased by increasing the EGR rate, the smoke is reduced when the air-fuel ratio A / F becomes about 30 and the air-fuel ratio A / F becomes about 30. The generation starts to increase. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is reduced, the amount of smoke generated sharply increases and reaches a peak. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is reduced, the smoke is sharply reduced. When the EGR rate is increased to 65% or more and the air-fuel ratio A / F is around 15.0, the smoke becomes almost zero. . That is, almost no soot is generated. At this time, the output torque of the engine slightly decreases, and N
The generation amount of O x is considerably reduced. On the other hand, at this time, HC,
The amount of generated CO starts to increase.

【0025】図3(A)は空燃比A/Fが18付近でス
モークの発生量が最も多いときの燃焼室5内の燃焼圧変
化を示しており、図3(B)は空燃比A/Fが13付近
でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室5内の燃焼
圧の変化を示している。図3(A)と図3(B)とを比
較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零である
図3(B)に示す場合はスモークの発生量が多い図3
(A)に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
FIG. 3 (A) shows the change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when the air-fuel ratio A / F is around 18 and the amount of generated smoke is the largest. FIG. 3 (B) shows the air-fuel ratio A / F. The graph shows a change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when F is around 13 and the amount of generated smoke is almost zero. As can be seen by comparing FIG. 3 (A) and FIG. 3 (B), in the case of FIG. 3 (B) where the amount of smoke generation is almost zero, FIG.
It can be seen that the combustion pressure is lower than in the case shown in (A).

【0026】図2および図3に示される実験結果から次
のことが言える。即ち、まず第1に空燃比A/Fが1
5.0以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図2
に示されるようにNOx の発生量がかなり低下する。N
x の発生量が低下したということは燃焼室5内の燃焼
温度が低下していることを意味しており、従って煤がほ
とんど発生しないときには燃焼室5内の燃焼温度が低く
なっていると言える。同じことが図3からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図3(B)に示す状態
では燃焼圧が低くなっており、従ってこのとき燃焼室5
内の燃焼温度は低くなっていることになる。
The following can be said from the experimental results shown in FIGS. That is, first, the air-fuel ratio A / F is 1
FIG. 2 when the smoke generation amount is almost zero at 5.0 or less.
As shown in (1) , the generation amount of NOx is considerably reduced. N
That the generation amount of O x produced falls means that the combustion temperature in the combustion chamber 5 is reduced, thus the combustion temperature in the combustion chamber 5 becomes low when the soot is hardly generated I can say. The same can be said from FIG. That is, in the state shown in FIG. 3B where almost no soot is generated, the combustion pressure is low.
The combustion temperature inside is low.

【0027】第2にスモークの発生量、即ち煤の発生量
がほぼ零になると図2に示されるようにHCおよびCO
の排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成長
せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に
含まれる図4に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族
炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると熱
分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が
集合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際
の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような
形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図4に示
されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで成長す
ることになる。従って、上述したように煤の発生量がほ
ぼ零になると図2に示される如くHCおよびCOの排出
量が増大するがこのときのHCは煤の前駆体又はその前
の状態の炭化水素である。
Second, when the amount of generated smoke, that is, the amount of generated soot becomes substantially zero, as shown in FIG.
Emissions increase. This means that hydrocarbons are emitted without growing to soot. That is, the linear hydrocarbons and aromatic hydrocarbons contained in the fuel as shown in FIG. 4 are thermally decomposed when the temperature is increased in a state of lack of oxygen, soot precursors are formed, and then mainly, Soot consisting of a solid aggregate of carbon atoms is produced. In this case, the actual soot production process is complicated, and it is not clear what form the soot precursor takes, but in any case, the hydrocarbon as shown in FIG. It will grow to soot. Therefore, as described above, when the amount of generated soot becomes substantially zero, the emission amounts of HC and CO increase as shown in FIG. 2, but HC at this time is a precursor of soot or a hydrocarbon in a state before it. .

【0028】図2および図3に示される実験結果に基づ
くこれらの考察をまとめると燃焼室5内の燃焼温度が低
いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前
駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室5から排出さ
れることになる。このことについて更に詳細に実験研究
を重ねた結果、燃焼室5内における燃料およびその周囲
のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長過程
が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼
室5内における燃料およびその周囲の温度が或る温度以
上になると煤が生成されることが判明したのである。
These considerations based on the experimental results shown in FIGS. 2 and 3 are summarized as follows. When the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low, the amount of generated soot becomes almost zero. Is discharged from the combustion chamber 5. As a result of further detailed experimental study on this, if the temperature of the fuel and the surrounding gas in the combustion chamber 5 is lower than a certain temperature, the growth process of the soot is stopped halfway, that is, the soot is It was found that no soot was generated, and soot was generated when the temperature of the fuel and its surroundings in the combustion chamber 5 exceeded a certain temperature.

【0029】ところで煤の前駆体の状態で炭化水素の生
成過程が停止するときの燃料およびその周囲の温度、即
ち上述の或る温度は燃料の種類や空燃比圧縮比等の種
々の要因によって変化するので何度であるかということ
は言えないがこの或る温度はNOx の発生量と深い関係
を有しており、従ってこの或る温度はNOx の発生量か
ら或る程度規定することができる。即ち、EGR率が増
大するほど燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度は低
下し、NOx の発生量が低下する。このときNOx の発
生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤が
ほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はNO
x の発生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったとき
の温度にほぼ一致する。
Incidentally, the temperature of the fuel and its surroundings when the process of producing hydrocarbons is stopped in the state of the soot precursor, that is, the above-mentioned certain temperature depends on various factors such as the type of fuel, the air-fuel ratio and the compression ratio. Although the change can not be said that how many times since this certain temperature has a generation amount and the closely related of the nO x, therefore this certain temperature is defined to a certain degree from the generation amount of the nO x be able to. That is, the fuel and the gas temperature surrounding it at the time of combustion and the greater the EGR rate, decreases, the amount of the NO x is reduced. Generation amount at this time NO x is soot is hardly generated when it is around or less 10 ppm. Therefore, the above certain temperature is NO
It almost coincides with the temperature when the amount of generated x is about 10 p.pm or less.

【0030】一旦、煤が生成されるとこの煤は酸化機能
を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはで
きない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤の前駆体
又はその前の状態で燃焼室5から排出させるか、或いは
煤の形で燃焼室5から排出させるかについては極めて大
きな差がある。本発明において採用されている新たな燃
焼システムは燃焼室5内において煤を生成させることな
く炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態の形でもって
燃焼室5から排出させ、この炭化水素を酸化機能を有す
る触媒により酸化せしめることを核としている。
Once soot has been produced, it cannot be purified by post-treatment using a catalyst having an oxidizing function. On the other hand, the soot precursor or the hydrocarbon in a state before the soot can be easily purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidation function. Considering the post-treatment with a catalyst having an oxidation function as described above, it is extremely difficult to discharge hydrocarbons from the combustion chamber 5 in the state of a precursor of soot or in the state before the soot or in the form of soot from the combustion chamber 5. There is a big difference. The new combustion system employed in the present invention discharges hydrocarbons from the combustion chamber 5 in the form of a soot precursor or previous state without producing soot in the combustion chamber 5 and removes the hydrocarbons. The core is to oxidize with a catalyst having an oxidation function.

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

【0032】即ち、燃料周りに空気しか存在しないと蒸
発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃焼す
る。この場合、燃料から離れている空気の温度はさほど
上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高くな
る。即ち、このときには燃料から離れている空気は燃料
の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合には
燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃焼熱
を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。
That is, if there is only air around the fuel, the evaporated fuel immediately reacts with oxygen in the air and burns. In this case, the temperature of the air separated from the fuel does not rise so much, and only the temperature around the fuel becomes extremely high locally. That is, at this time, the air separated from the fuel hardly absorbs the heat of combustion heat of the fuel. In this case, since the combustion temperature becomes extremely high locally, the unburned hydrocarbons that have received the heat of combustion will generate soot.

【0033】一方、多量の不活性ガスと少量の空気の混
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。
On the other hand, when fuel is present in a mixed gas of a large amount of inert gas and a small amount of air, the situation is slightly different.
In this case, the fuel vapor diffuses to the surroundings, reacts with oxygen mixed in the inert gas, and burns. In this case, the combustion temperature is not increased so much because the combustion heat is absorbed by the surrounding inert gas. That is, the combustion temperature can be kept low. That is, the presence of the inert gas plays an important role in suppressing the combustion temperature, and the combustion temperature can be kept low by the endothermic effect of the inert gas.

【0034】この場合、燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそ
うするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量
が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不
活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。な
お、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用
が強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、CO2 やEGRガスは比
較的比熱が大きいので不活性ガスとしてEGRガスを用
いることは好ましいと言える。
In this case, in order to suppress the temperature of the fuel and the surrounding gas to a temperature lower than the temperature at which the soot is generated, an amount of the inert gas that can absorb a sufficient amount of heat to do so is required. . Therefore, if the fuel amount increases, the required amount of inert gas increases accordingly. In this case, as the specific heat of the inert gas increases, the endothermic effect becomes stronger. Therefore, the inert gas preferably has a higher specific heat. In this regard, it can be said that it is preferable to use EGR gas as the inert gas since CO 2 and EGR gas have relatively large specific heats.

【0035】図5は不活性ガスとしてEGRガスを用
い、EGRガスの冷却度合を変えたときのEGR率とス
モークとの関係を示している。即ち、図5において曲線
AはEGRガスを強力に冷却してEGRガス温をほぼ9
0℃に維持した場合を示しており、曲線Bは小型の冷却
装置でEGRガスを冷却した場合を示しており、曲線C
はEGRガスを強制的に冷却していない場合を示してい
る。
FIG. 5 shows the relationship between the EGR rate and the smoke when the EGR gas is used as the inert gas and the degree of cooling of the EGR gas is changed. That is, in FIG. 5, a curve A indicates that the EGR gas temperature is substantially 9
Curve B shows the case where the EGR gas is cooled by a small cooling device, and curve C shows the case where the temperature is maintained at 0 ° C.
Indicates a case where the EGR gas is not forcibly cooled.

【0036】図5の曲線Aで示されるようにEGRガス
を強力に冷却した場合にはEGR率が50パーセントよ
りも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この
場合にはEGR率をほぼ55パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。一方、図5の曲線Bで示さ
れるようにEGRガスを少し冷却した場合にはEGR率
が50パーセントよりも少し高いところで煤の発生量が
ピークとなり、この場合にはEGR率をほぼ65パーセ
ント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。
As shown by the curve A in FIG. 5, when the EGR gas is cooled strongly, the amount of soot generation peaks at a position where the EGR rate is slightly lower than 50%. Above a percentage, little soot is generated. On the other hand, as shown by the curve B in FIG. 5, when the EGR gas is slightly cooled, the soot generation amount reaches a peak at a point where the EGR rate is slightly higher than 50%. In this case, the EGR rate is increased to about 65% or more. If so, almost no soot is generated.

【0037】また、図5の曲線Cで示されるようにEG
Rガスを強制的に冷却していない場合にはEGR率が5
5パーセントの付近で煤の発生量がピークとなり、この
場合にはEGR率をほぼ70パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。なお、図5は機関負荷が比
較的高いときのスモークの発生量を示しており、機関負
荷が小さくなると煤の発生量がピークとなるEGR率は
若干低下し、煤がほとんど発生しなくなるEGR率の下
限も若干低下する。このように煤がほとんど発生しなく
なるEGR率の下限はEGRガスの冷却度合や機関負荷
に応じて変化する。
As shown by the curve C in FIG.
When the R gas is not forcibly cooled, the EGR rate becomes 5
The soot generation amount peaks near 5%, and in this case, if the EGR rate is set to approximately 70% or more, soot is hardly generated. FIG. 5 shows the amount of smoke generated when the engine load is relatively high. When the engine load decreases, the EGR rate at which the amount of soot peaks slightly decreases, and the EGR rate at which soot is hardly generated is reduced. Also lowers slightly. As described above, the lower limit of the EGR rate at which almost no soot is generated varies depending on the degree of cooling of the EGR gas and the engine load.

【0038】図6は不活性ガスとしてEGRガスを用い
た場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要
なEGRガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガス
量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のEGRガス
の割合を示している。なお、図6において縦軸は燃焼室
5内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Yは
過給が行われないときに燃焼室5内に吸入しうる全吸入
ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示してい
る。
FIG. 6 shows the mixing of EGR gas and air necessary to make the fuel during combustion and the gas temperature around it lower than the temperature at which soot is generated when EGR gas is used as the inert gas. It shows the gas amount, the ratio of air in the mixed gas amount, and the ratio of EGR gas in the mixed gas. In FIG. 6, the vertical axis indicates the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5, and the dashed line Y indicates the total intake gas amount that can be sucked into the combustion chamber 5 when supercharging is not performed. ing. The horizontal axis indicates the required load.

【0039】図6を参照すると空気の割合、即ち混合ガ
ス中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるの
に必要な空気量を示している。即ち、図6に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図6においてEGRガスの割合、即ち混合
ガス中のEGRガス量は噴射燃料が燃焼せしめられたと
きに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される温
度よりも低い温度にするのに必要最低限のEGRガス量
を示している。このEGRガス量はEGR率で表すとほ
ぼ55パーセント以上であり、図6に示す実施例では7
0パーセント以上である。即ち、燃焼室5内に吸入され
た全吸入ガス量を図6において実線Xとし、この全吸入
ガス量Xのうちの空気量とEGRガス量との割合を図6
に示すような割合にすると燃料およびその周囲のガス温
度は煤が生成される温度よりも低い温度となり、斯くし
て煤が全く発生しなくなる。また、このときのNOx
生量は10p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従ってN
x の発生量は極めて少量となる。
Referring to FIG. 6, the proportion of air, that is, the amount of air in the mixed gas, indicates the amount of air necessary to completely burn the injected fuel. That is, in the case shown in FIG. 6, the ratio between the air amount and the injected fuel amount is the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, in FIG. 6, the ratio of the EGR gas, that is, the amount of the EGR gas in the mixed gas, is set so that when the injected fuel is burned, the temperature of the fuel and the surrounding gas is lower than the temperature at which soot is formed. The required minimum EGR gas amount is shown. This EGR gas amount is approximately 55% or more in terms of the EGR rate. In the embodiment shown in FIG.
0% or more. That is, the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5 is indicated by a solid line X in FIG. 6, and the ratio of the air amount to the EGR gas amount in the total intake gas amount X is shown in FIG.
When the ratio is as shown in the following, the temperature of the fuel and the surrounding gas is lower than the temperature at which soot is generated, and thus no soot is generated. Further, the NO x generation amount at this time is around 10 p.pm or less.
The amount of O x generated is extremely small.

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

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

【0042】ところが図1に示されるようにEGR通路
29を介して過給機の入口側即ち排気ターボチャージャ
15の空気吸込管17内にEGRガスを再循環させると
要求負荷がLo よりも大きい領域においてEGR率を5
5パーセント以上、例えば70パーセントに維持するこ
とができ、斯くして燃料およびその周囲のガス温度を煤
が生成される温度よりも低い温度に維持することができ
る。即ち、空気吸込管17内におけるEGR率が例えば
70パーセントになるようにEGRガスを再循環させれ
ば排気ターボチャージャ15のコンプレッサ16により
昇圧された吸入ガスのEGR率も70パーセントとな
り、斯くしてコンプレッサ16により昇圧しうる限度ま
で燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度
よりも低い温度に維持することができる。従って、低温
燃焼を生じさせることのできる機関の運転領域を拡大す
ることができることになる。要求負荷がLo よりも大き
い領域でEGR率を55パーセント以上にする際にはE
GR制御弁31が全開せしめられる、スロットル弁20
が若干閉弁せしめられる。
However, as shown in FIG. 1, when the EGR gas is recirculated through the EGR passage 29 to the inlet side of the supercharger, that is, into the air suction pipe 17 of the exhaust turbocharger 15, the required load is larger than Lo. In EGR rate 5
It can be maintained at 5% or more, for example 70%, so that the temperature of the fuel and its surrounding gas can be kept below the temperature at which soot is produced. That is, if the EGR gas is recirculated so that the EGR rate in the air suction pipe 17 becomes, for example, 70%, the EGR rate of the suction gas boosted by the compressor 16 of the exhaust turbocharger 15 also becomes 70%. The temperature of the fuel and the surrounding gas can be maintained at a temperature lower than the temperature at which soot is generated, to the extent that the pressure can be increased by the compressor 16. Therefore, the operating range of the engine that can generate low-temperature combustion can be expanded. When the EGR rate is set to 55% or more in a region where the required load is larger than Lo, E
The throttle valve 20 is opened when the GR control valve 31 is fully opened.
Is slightly closed.

【0043】前述したように図6は燃料を理論空燃比の
もとで燃焼させる場合を示しているが空気量を図6に示
される空気量よりも少くしても、即ち空燃比をリッチに
しても煤の発生を阻止しつつNOx の発生量を10p.p.
m 前後又はそれ以下にすることができ、また空気量を図
6に示される空気量よりも多くしても、即ち空燃比の平
均値を17から18のリーンにしても煤の発生を阻止し
つつNOx の発生量を10p.p.m 前後又はそれ以下にす
ることができる。
As described above, FIG. 6 shows the case where the fuel is burned under the stoichiometric air-fuel ratio. However, even if the air amount is smaller than the air amount shown in FIG. 6, that is, the air-fuel ratio is made rich. 10p.p. the generation amount of the NO x even while preventing generation of soot by
m or less, and even if the air amount is larger than the air amount shown in FIG. 6, that is, even if the average value of the air-fuel ratio is 17 to 18 lean, soot generation is prevented. while the generation amount of the NO x can be around or less 10 ppm.

【0044】即ち、空燃比がリッチにされると燃料が過
剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているために
過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が生成される
ことがない。また、このときNOx も極めて少量しか発
生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき、或いは空
燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高くなれば少量
の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が低い温度に抑
制されているので煤は全く生成されない。更に、NOx
も極めて少量しか発生しない。
That is, when the air-fuel ratio is made rich, the fuel becomes excessive, but since the combustion temperature is suppressed to a low temperature, the excess fuel does not grow into soot, and soot is generated. There is no. Further, at this time NO x even only an extremely small amount of generated. On the other hand, when the average air-fuel ratio is lean, or even when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, a small amount of soot is generated if the combustion temperature increases, but in the present invention, the soot is suppressed to a low temperature, so that the soot is reduced. Not generated at all. Furthermore, NO x
Only very small amounts are generated.

【0045】このように、低温燃焼が行われているとき
には空燃比にかかわらずに、即ち空燃比がリッチであろ
うと、理論空燃比であろうと、或いは平均空燃比がリー
ンであろうと煤が発生されず、NOx の発生量が極めて
少量となる。従って燃料消費率の向上を考えるとこのと
き平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。
As described above, when low-temperature combustion is performed, soot is generated regardless of the air-fuel ratio, that is, whether the air-fuel ratio is rich, the stoichiometric air-fuel ratio, or the average air-fuel ratio is lean. Sarezu, the amount of the NO x becomes extremely small. Therefore, considering the improvement of the fuel consumption rate, it can be said that it is preferable to make the average air-fuel ratio lean at this time.

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

【0047】図7は第1の燃焼、即ち低温燃焼が行われ
る第1の運転領域Iと、第2の燃焼、即ち従来の燃焼方
法による燃焼が行われる第2の運転領域IIとを示してい
る。なお、図7において縦軸Lはアクセルペダル50の
踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Nは機関回
転数を示している。また、図7においてX(N)は第1
の運転領域Iと第2の運転領域IIとの第1の境界を示し
ており、Y(N)は第1の運転領域Iと第2の運転領域
IIとの第2の境界を示している。第1の運転領域Iから
第2の運転領域IIへの運転領域の変化判断は第1の境界
X(N)に基づいて行われ、第2の運転領域IIから第1
の運転領域Iへの運転領域の変化判断は第2の境界Y
(N)に基づいて行われる。
FIG. 7 shows a first operation region I in which the first combustion, that is, low-temperature combustion is performed, and a second operation region II in which the second combustion, that is, combustion by the conventional combustion method, is performed. I have. In FIG. 7, the vertical axis L indicates the amount of depression of the accelerator pedal 50, that is, the required load, and the horizontal axis N indicates the engine speed. In FIG. 7, X (N) is the first
Shows the first boundary between the operating region I and the second operating region II, and Y (N) represents the first operating region I and the second operating region.
2 shows a second boundary with II. The determination of the change of the operation range from the first operation range I to the second operation range II is made based on the first boundary X (N), and the change from the second operation range II to the first operation range II is performed.
The determination of the change of the operation region to the operation region I of the second boundary Y
(N).

【0048】即ち、機関の運転状態が第1の運転領域I
にあって低温燃焼が行われているときに要求負荷Lが機
関回転数Nの関数である第1の境界X(N)を越えると
運転領域が第2の運転領域IIに移ったと判断され、従来
の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Lが
機関回転数Nの関数である第2の境界Y(N)よりも低
くなると運転領域が第1の運転領域Iに移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。このように第1の境界X
(N)と第1の境界X(N)よりも低負荷側の第2の境
界Y(N)との二つの境界を設けたのは次の二つの理由
による。第1の理由は、第2の運転領域IIの高負荷側で
は比較的燃焼温度が高く、このとき要求負荷Lが第1の
境界X(N)より低くなったとしてもただちに低温燃焼
を行えないからである。即ち、要求負荷Lがかなり低く
なったとき、即ち第2の境界Y(N)よりも低くなった
ときでなければただちに低温燃焼が開始されないからで
ある。第2の理由は第1の運転領域Iと第2の運転領域
II間の運転領域の変化に対してヒステリシスを設けるた
めである。
That is, when the operating state of the engine is in the first operating region I
When the required load L exceeds a first boundary X (N), which is a function of the engine speed N, during low-temperature combustion, it is determined that the operation region has shifted to the second operation region II, Combustion is performed by a conventional combustion method. Next, when the required load L becomes lower than a second boundary Y (N) which is a function of the engine speed N, it is determined that the operation region has shifted to the first operation region I, and low-temperature combustion is performed again. Thus, the first boundary X
The two boundaries of (N) and the second boundary Y (N) on the load side lower than the first boundary X (N) are provided for the following two reasons. The first reason is that the combustion temperature is relatively high on the high load side of the second operation region II, and even if the required load L becomes lower than the first boundary X (N), low-temperature combustion cannot be performed immediately. Because. That is, the low-temperature combustion does not immediately start unless the required load L becomes considerably low, that is, when the required load L becomes lower than the second boundary Y (N). The second reason is that the first operating region I and the second operating region
This is because hysteresis is provided for a change in the operating range between II.

【0049】ところで機関の運転領域が第1の運転領域
Iにあって低温燃焼が行われているときには煤はほとん
ど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又はそ
の前の状態の形でもって燃焼室5から排出される。この
とき燃焼室5から排出された未燃炭化水素は酸化機能を
有する触媒25により良好に酸化せしめられる。触媒2
5としては酸化触媒、三元触媒、又はNOx 吸収剤を用
いることができる。NOx 吸収剤は燃焼室5内における
平均空燃比がリーンのときにNOx を吸収し、燃焼室5
内における平均空燃比がリッチになるとNOx を放出す
る機能を有する。
By the way, when the operating region of the engine is in the first operating region I and low-temperature combustion is being performed, soot is hardly generated, but the unburned hydrocarbon is instead replaced by the precursor of soot or the state before it. It is discharged from the combustion chamber 5 in the form. At this time, the unburned hydrocarbon discharged from the combustion chamber 5 is oxidized well by the catalyst 25 having an oxidizing function. Catalyst 2
As 5, an oxidation catalyst, a three-way catalyst, or a NO x absorbent can be used. The NO x absorbent absorbs NO x when the mean air-fuel ratio in the combustion chamber 5 of the lean, the combustion chamber 5
The average air-fuel ratio in the internal has a function of releasing NO x becomes rich.

【0050】このNOx 吸収剤は例えばアルミナを担体
とし、この担体上に例えばカリウムK、ナトリウムN
a、リチウムLi、セシウムCsのようなアルカリ金
属、バリウムBa、カルシウムCaのようなアルカリ土
類、ランタンLa、イットリウムYのような希土類から
選ばれた少くとも一つと、白金Ptのような貴金属とが
担持されている。
This NO x absorbent uses, for example, alumina as a carrier and, for example, potassium K, sodium N
a, lithium Li, at least one selected from alkali metals such as cesium Cs, alkaline earths such as barium Ba and calcium Ca, rare earths such as lanthanum La and yttrium Y, and noble metals such as platinum Pt. Is carried.

【0051】酸化触媒はもとより、三元触媒およびNO
x 吸収剤も酸化機能を有しており、従って上述した如く
三元触媒およびNOx 吸収剤を触媒25として用いるこ
とができる。図8は空燃比センサ27の出力を示してい
る。図8に示されるように空燃比センサ27の出力電流
Iは空燃比A/Fに応じて変化する。従って空燃比セン
サ27の出力電流Iから空燃比を知ることができる。
In addition to the oxidation catalyst, the three-way catalyst and the NO
The x absorbent also has an oxidizing function, so that a three-way catalyst and a NO x absorbent can be used as the catalyst 25 as described above. FIG. 8 shows the output of the air-fuel ratio sensor 27. As shown in FIG. 8, the output current I of the air-fuel ratio sensor 27 changes according to the air-fuel ratio A / F. Therefore, the air-fuel ratio can be known from the output current I of the air-fuel ratio sensor 27.

【0052】次に図9を参照しつつ第1の運転領域Iお
よび第2の運転領域IIにおける運転制御について概略的
に説明する。図9は要求負荷Lに対するスロットル弁2
0の開度、EGR制御弁31の開度、EGR率、空燃
比、噴射時期および噴射量を示している。図9に示され
るように要求負荷Lの低い第1の運転領域Iではスロッ
トル弁20の開度は要求負荷Lが高くなるにつれて全閉
近くから2/3開度程度まで徐々に増大せしめられ、E
GR制御弁31の開度は要求負荷Lが高くなるにつれて
全閉近くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、
図9に示される例では第1の運転領域IではEGR率が
ほぼ70パーセントとされており、空燃比はわずかばか
りリーンなリーン空燃比とされている。
Next, the operation control in the first operation region I and the second operation region II will be schematically described with reference to FIG. FIG. 9 shows the throttle valve 2 with respect to the required load L.
0 indicates the opening degree, the opening degree of the EGR control valve 31, the EGR rate, the air-fuel ratio, the injection timing, and the injection amount. As shown in FIG. 9, in the first operating region I where the required load L is low, the opening of the throttle valve 20 is gradually increased from almost fully closed to about 2/3 opening as the required load L increases. E
The degree of opening of the GR control valve 31 is gradually increased from almost fully closed to fully open as the required load L increases. Also,
In the example shown in FIG. 9, in the first operation region I, the EGR rate is set to approximately 70%, and the air-fuel ratio is set to a slightly lean air-fuel ratio.

【0053】言い換えると第1の運転領域IではEGR
率がほぼ70パーセントとなり、空燃比がわずかばかり
リーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁20の
開度およびEGR制御弁31の開度が制御される。ま
た、第1の運転領域Iでは圧縮上死点TDC前に燃料噴
射が行われる。この場合、噴射開始時期θSは要求負荷
Lが高くなるにつれて遅くなり、噴射完了時期θEも噴
射開始時期θSが遅くなるにつれて遅くなる。
In other words, in the first operating region I, the EGR
The opening of the throttle valve 20 and the opening of the EGR control valve 31 are controlled such that the rate becomes approximately 70% and the air-fuel ratio becomes a slightly lean air-fuel ratio. In the first operation region I, fuel injection is performed before the compression top dead center TDC. In this case, the injection start timing θS is delayed as the required load L is increased, and the injection completion timing θE is delayed as the injection start timing θS is delayed.

【0054】なお、アイドリング運転時にはスロットル
弁20は全閉近くまで閉弁され、このときEGR制御弁
31も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁2
0を全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室5内の圧
力が低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が
小さくなるとピストン4による圧縮仕事が小さくなるた
めに機関本体1の振動が小さくなる。即ち、アイドリン
グ運転時には機関本体1の振動を抑制するためにスロッ
トル弁20が全閉近くまで閉弁せしめられる。
During the idling operation, the throttle valve 20 is closed until the valve is almost fully closed. At this time, the EGR control valve 31 is also closed almost completely. Throttle valve 2
If the valve is closed close to 0, the pressure in the combustion chamber 5 at the start of compression decreases, so that the compression pressure decreases. When the compression pressure decreases, the compression work by the piston 4 decreases, so that the vibration of the engine body 1 decreases. That is, at the time of idling operation, the throttle valve 20 is closed to almost fully closed in order to suppress the vibration of the engine body 1.

【0055】一方、機関の運転領域が第1の運転領域I
から第2の運転領域IIに変わるとスロットル弁20の開
度が2/3開度程度から全開方向へステップ状に増大せ
しめられる。このとき図9に示す例ではEGR率がほぼ
70パーセントから40パーセント以下までステップ状
に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされ
る。即ち、EGR率が多量のスモークを発生するEGR
率範囲(図5)を飛び越えるので機関の運転領域が第1
の運転領域Iから第2の運転領域IIに変わるときに多量
のスモークが発生することがない。
On the other hand, the operating region of the engine is the first operating region I.
From the second operating region II to the second operating region II, the opening of the throttle valve 20 is increased stepwise from about 2/3 opening toward the full opening direction. At this time, in the example shown in FIG. 9, the EGR rate is reduced stepwise from approximately 70% to 40% or less, and the air-fuel ratio is increased stepwise. That is, the EGR rate at which the EGR rate generates a large amount of smoke
The engine operating range is the first because it jumps over the rate range (Fig. 5).
A large amount of smoke does not occur when changing from the operating region I to the second operating region II.

【0056】第2の運転領域IIでは従来から行われてい
る燃焼が行われる。この第2の運転領域IIではスロット
ル弁20は一部を除いて全開状態に保持され、EGR制
御弁31の開度は要求負荷Lが高くなると次第に小さく
される。また、この運転領域IIではEGR率は要求負荷
Lが高くなるほど低くなり、空燃比は要求負荷Lが高く
なるほど小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Lが高
くなってもリーン空燃比とされる。また、第2の運転領
域IIでは噴射開始時期θSは圧縮上死点TDC付近とさ
れる。
In the second operating region II, the conventional combustion is performed. In the second operating region II, the throttle valve 20 is held in a fully open state except for a part, and the opening of the EGR control valve 31 is gradually reduced as the required load L increases. In this operating region II, the EGR rate decreases as the required load L increases, and the air-fuel ratio decreases as the required load L increases. However, the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio even when the required load L increases. In the second operation region II, the injection start timing θS is set near the compression top dead center TDC.

【0057】図10(A)は第1の運転領域Iにおける
目標空燃比A/Fを示している。図10(A)におい
て、A/F=15.5,A/F=16,A/F=17,
A/F=18で示される各曲線は夫々目標空燃比が1
5.5,16,17,18であるときを示しており、各
曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図10
(A)に示されるように第1の運転領域Iでは空燃比が
リーンとなっており、更に第1の運転領域Iでは要求負
荷Lが低くなるほど目標空燃比A/Fがリーンとされ
る。
FIG. 10A shows the target air-fuel ratio A / F in the first operation region I. In FIG. 10A, A / F = 15.5, A / F = 16, A / F = 17,
Each curve represented by A / F = 18 has a target air-fuel ratio of 1
5.5, 16, 17, and 18, and the air-fuel ratio between the curves is determined by proportional distribution. FIG.
As shown in (A), the air-fuel ratio is lean in the first operating region I, and in the first operating region I, the target air-fuel ratio A / F becomes leaner as the required load L decreases.

【0058】即ち、要求負荷Lが低くなるほど燃焼によ
る発熱量が少くなる。従って要求負荷Lが低くなるほど
EGR率を低下させても低温燃焼を行うことができる。
EGR率を低下させると空燃比は大きくなり、従って図
10(A)に示されるように要求負荷Lが低くなるにつ
れて目標空燃比A/Fが大きくされる。目標空燃比A/
Fが大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってできる
限り空燃比をリーンにするために本発明による実施例で
は要求負荷Lが低くなるにつれて目標空燃比A/Fが大
きくされる。
That is, the lower the required load L, the smaller the amount of heat generated by combustion. Therefore, low-temperature combustion can be performed even if the EGR rate is reduced as the required load L decreases.
When the EGR rate is reduced, the air-fuel ratio increases. Therefore, as shown in FIG. 10A, as the required load L decreases, the target air-fuel ratio A / F increases. Target air-fuel ratio A /
As F increases, the fuel consumption rate increases. Therefore, in order to make the air-fuel ratio as lean as possible, in the embodiment according to the present invention, the target air-fuel ratio A / F is increased as the required load L decreases.

【0059】なお、図10(A)に示される目標空燃比
A/Fは図10(B)に示されるように要求負荷Lおよ
び機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM4
2内に記憶されている。また、空燃比を図10(A)に
示す目標空燃比A/Fとするのに必要なスロットル弁2
0の目標開度STが図11(A)に示されるように要求
負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予
めROM42内に記憶されており、空燃比を図10
(A)に示す目標空燃比A/Fとするのに必要なEGR
制御弁31の目標開度SEが図11(B)に示されるよ
うに要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップ
の形で予めROM42内に記憶されている。
The target air-fuel ratio A / F shown in FIG. 10A is preliminarily stored in a ROM 4 as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG.
2 is stored. Also, the throttle valve 2 required to set the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG.
The target opening ST of 0 is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG.
EGR required to achieve target air-fuel ratio A / F shown in (A)
As shown in FIG. 11B, the target opening SE of the control valve 31 is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N.

【0060】図12(A)は第2の燃焼、即ち従来の燃
焼方法による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比A
/Fを示している。なお、図12(A)においてA/F
=24,A/F=35,A/F=45,A/F=60で
示される各曲線は夫々目標空燃比24,35,45,6
0を示している。図12(A)に示される目標空燃比A
/Fは図12(B)に示されるように要求負荷Lおよび
機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM42
内に記憶されている。また、空燃比を図12(A)に示
す目標空燃比A/Fとするのに必要なスロットル弁20
の目標開度STが図13(A)に示されるように要求負
荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予め
ROM42内に記憶されており、空燃比を図12(A)
に示す目標空燃比A/Fとするのに必要なEGR制御弁
31の目標開度SEが図13(B)に示されるように要
求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で
予めROM42内に記憶されている。
FIG. 12A shows the target air-fuel ratio A when the second combustion, that is, ordinary combustion by the conventional combustion method is performed.
/ F. Note that A / F in FIG.
= 24, A / F = 35, A / F = 45, and A / F = 60 indicate target air-fuel ratios of 24, 35, 45, and 6, respectively.
0 is shown. The target air-fuel ratio A shown in FIG.
/ F is a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG.
Is stored within. Also, the throttle valve 20 required to set the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG.
The target opening ST is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG.
As shown in FIG. 13 (B), the target opening degree SE of the EGR control valve 31 required to obtain the target air-fuel ratio A / F shown in FIG. It is stored in the ROM 42.

【0061】また、第2の燃焼が行われているときには
燃料噴射量Qは要求負荷Lおよび機関回転数Nに基づい
て算出される。この燃料噴射量Qは図14に示されるよ
うに要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップ
の形で予めROM42内に記憶されている。次に図15
を参照しつつ運転制御について説明する。
When the second combustion is being performed, the fuel injection amount Q is calculated based on the required load L and the engine speed N. The fuel injection amount Q is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. Next, FIG.
The operation control will be described with reference to FIG.

【0062】図15を参照すると、まず初めにステップ
100において機関の運転状態が第1の運転領域Iであ
ることを示すフラグIがセットされているか否かが判別
される。フラグIがセットされているとき、即ち機関の
運転状態が第1の運転領域Iであるときにはステップ1
01に進んで要求負荷Lが第1の境界X1(N)よりも
大きくなったか否かが判別される。L≦X1(N)のと
きにはステップ103に進んで低温燃焼が行われる。
Referring to FIG. 15, first, at step 100, it is determined whether a flag I indicating that the operating state of the engine is in the first operating region I is set or not. When the flag I is set, that is, when the operating state of the engine is in the first operating region I, step 1
In step 01, it is determined whether the required load L has become larger than the first boundary X1 (N). When L ≦ X1 (N), the routine proceeds to step 103, where low-temperature combustion is performed.

【0063】即ち、ステップ103では図11(A)に
示すマップからスロットル弁20の目標開度STが算出
され、スロットル弁20の開度がこの目標開度STとさ
れる。次いでステップ104では図11(B)に示すマ
ップからEGR制御弁31の目標開度SEが算出され、
EGR制御弁31の開度がこの目標開度SEとされる。
次いでステップ105では質量流量検出器21により検
出された吸入空気の質量流量(以下、単に吸入空気量と
称す)Gaが取込まれ、次いでステップ106では図1
0(B)に示すマップから目標空燃比A/Fが算出され
る。次いでステップ107では吸入空気量Gaと目標空
燃比A/Fに基づいて空燃比を目標空燃比A/Fとする
のに必要な燃料噴射量Qが算出される。
That is, in step 103, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 11A, and the opening of the throttle valve 20 is set to this target opening ST. Next, at step 104, the target opening SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG.
The opening of the EGR control valve 31 is set as the target opening SE.
Next, at step 105, the mass flow rate of the intake air (hereinafter simply referred to as the intake air amount) Ga detected by the mass flow rate detector 21 is taken in. Next, at step 106, FIG.
The target air-fuel ratio A / F is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 107, based on the intake air amount Ga and the target air-fuel ratio A / F, a fuel injection amount Q necessary for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F is calculated.

【0064】このように低温燃焼が行われているときに
は要求負荷L又は機関回転数Nが変化するとスロットル
弁20の開度およびEGR制御弁31の開度がただちに
要求負荷Lおよび機関回転数Nに応じた目標開度ST,
SEに一致せしめられる。従って例えば要求負荷Lが増
大せしめられるとただちに燃焼室5内の空気量が増大せ
しめられ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せ
しめられる。
When the required load L or the engine speed N changes during the low-temperature combustion, the opening of the throttle valve 20 and the opening of the EGR control valve 31 immediately change to the required load L and the engine speed N. Target opening ST according to
Matched to SE. Therefore, for example, when the required load L is increased, the amount of air in the combustion chamber 5 is immediately increased, and the generated torque of the engine is immediately increased.

【0065】一方、スロットル弁20の開度又はEGR
制御弁31の開度が変化して吸入空気量が変化するとこ
の吸入空気量Gaの変化が質量流量検出器21により検
出され、この検出された吸入空気量Gaに基づいて燃料
噴射量Qが制御される。即ち、吸入空気量Gaが実際に
変化した後に燃料噴射量Qが変化せしめられることにな
る。
On the other hand, the opening degree of the throttle valve 20 or the EGR
When the opening degree of the control valve 31 changes and the intake air amount changes, the change in the intake air amount Ga is detected by the mass flow rate detector 21, and the fuel injection amount Q is controlled based on the detected intake air amount Ga. Is done. That is, the fuel injection amount Q is changed after the intake air amount Ga actually changes.

【0066】ステップ101においてL>X(N)にな
ったと判別されたときにはステップ102に進んでフラ
グIがリセットされ、次いでステップ110に進んで第
2の燃焼が行われる。即ち、ステップ110では図14
に示されるマップから目標燃料噴射量Qが算出され、燃
料噴射量がこの目標燃料噴射量Qとされる。次いでステ
ップ111では図13(A)に示すマップからスロット
ル弁20の目標開度STが算出される。次いでステップ
112では図13(B)に示すマップからEGR制御弁
31の目標開度SEが算出され、EGR制御弁31の開
度がこの目標開度SEとされる。
When it is determined in step 101 that L> X (N), the routine proceeds to step 102, where the flag I is reset. Then, the routine proceeds to step 110, where the second combustion is performed. That is, in step 110, FIG.
The target fuel injection amount Q is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 111, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 112, the target opening SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. 13B, and the opening of the EGR control valve 31 is set as the target opening SE.

【0067】次いでステップ113では質量流量検出器
21により検出された吸入空気量Gaが取込まれる。次
いでステップ114では燃料噴射量Qと吸入空気量Ga
から実際の空燃比(A/F)R が算出される。次いでス
テップ115では図12(B)に示すマップから目標空
燃比A/Fが算出される。次いでステップ116では実
際の空燃比(A/F)R が目標空燃比A/Fよりも大き
いか否かが判別される。(A/F)R >A/Fのときに
はステップ117に進んでスロットル開度の補正値ΔS
Tが一定値αだけ減少せしめられ、次いでステップ11
9へ進む。これに対して(A/F)R ≦A/Fのときに
はステップ118に進んで補正値ΔSTが一定値αだけ
増大せしめられ、次いでステップ119に進む。ステッ
プ119ではスロットル弁20の目標開度STに補正値
ΔSTを加算することにより最終的な目標開度STが算
出され、スロットル弁20の開度がこの最終的な目標開
度STとされる。即ち、実際の空燃比(A/F)R が目
標空燃比A/Fとなるようにスロットル弁20の開度が
制御される。
Next, at step 113, the intake air amount Ga detected by the mass flow detector 21 is taken. Next, at step 114, the fuel injection amount Q and the intake air amount Ga
From this, the actual air-fuel ratio (A / F) R is calculated. Next, at step 115, the target air-fuel ratio A / F is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 116, it is determined whether or not the actual air-fuel ratio (A / F) R is larger than the target air-fuel ratio A / F. (A / F) When R > A / F, the routine proceeds to step 117, where the throttle opening correction value ΔS
T is reduced by a constant value α, then step 11
Go to 9. On the other hand, when (A / F) R ≤A / F, the routine proceeds to step 118, where the correction value ΔST is increased by a constant value α, and then the routine proceeds to step 119. In step 119, the final target opening ST is calculated by adding the correction value ΔST to the target opening ST of the throttle valve 20, and the opening of the throttle valve 20 is set as the final target opening ST. That is, the opening of the throttle valve 20 is controlled so that the actual air-fuel ratio (A / F) R becomes the target air-fuel ratio A / F.

【0068】このように第2の燃焼が行われているとき
には要求負荷L又は機関回転数Nが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Lおよび機関回転数Nに応じた目
標燃料噴射量Qに一致せしめられる。例えば要求負荷L
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。
When the required load L or the engine speed N changes during the second combustion, the fuel injection amount immediately matches the target fuel injection amount Q corresponding to the required load L and the engine speed N. I'm sullen. For example, the required load L
Is increased, the fuel injection amount is immediately increased, and thus the generated torque of the engine is immediately increased.

【0069】一方、燃料噴射量Qが増大せしめられて空
燃比が目標空燃比A/Fからずれると空燃比が目標空燃
比A/Fとなるようにスロットル弁20の開度が制御さ
れる。即ち、燃料噴射量Qが変化した後に空燃比が変化
せしめられることになる。フラグIがリセットされると
次の処理サイクルではステップ100からステップ10
8に進んで要求負荷Lが第2の境界Y(N)よりも低く
なったか否かが判別される。L≧Y(N)のときにはス
テップ110に進み、リーン空燃比のもとで第2の燃焼
が行われる。
On the other hand, when the fuel injection amount Q is increased and the air-fuel ratio deviates from the target air-fuel ratio A / F, the opening of the throttle valve 20 is controlled so that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio A / F. That is, the air-fuel ratio is changed after the fuel injection amount Q changes. When the flag I is reset, in the next processing cycle, steps 100 to 10 are executed.
Proceeding to 8, it is determined whether the required load L has become lower than the second boundary Y (N). When L ≧ Y (N), the routine proceeds to step 110, where the second combustion is performed under a lean air-fuel ratio.

【0070】一方、ステップ108においてL<Y
(N)になったと判別されたときにはステップ109に
進んでフラグIがセットされ、次いでステップ103に
進んで低温燃焼が行われる。これまで述べた実施例では
低温燃焼が行われているときに燃料噴射量Qはオープン
ループ制御され、第2の燃焼が行われているときに空燃
比がスロットル弁20の開度を変化させることによって
制御される。しかしながら低温燃焼が行われているとき
に燃料噴射量Qを空燃比センサ27の出力信号に基づい
てフィードバック制御することもできるし、また第2の
燃焼が行われているときに空燃比をEGR制御弁31の
開度を変化させることによって制御することもできる。
On the other hand, at step 108, L <Y
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 109, where the flag I is set, and then proceeds to step 103 to perform low-temperature combustion. In the embodiments described above, the fuel injection amount Q is controlled by open loop when low-temperature combustion is being performed, and the air-fuel ratio changes the opening of the throttle valve 20 when second combustion is being performed. Is controlled by However, the fuel injection amount Q can be feedback-controlled based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 27 when the low-temperature combustion is being performed, and the air-fuel ratio can be controlled by the EGR control when the second combustion is being performed. The control can also be performed by changing the opening of the valve 31.

【0071】図16は低温燃焼時には燃料噴射量Qを空
燃比センサ27の出力信号に基づいてフィードバック制
御し、第2の燃焼時にはEGR制御弁31の開度を制御
することによって空燃比を制御するようにした実施例を
示している。図16を参照すると、まず初めにステップ
200において機関の運転状態が第1の運転領域Iであ
ることを示すフラグIがセットされているか否かが判別
される。フラグIがセットされているとき、即ち機関の
運転状態が第1の運転領域Iであるときにはステップ2
01に進んで要求負荷Lが第1の境界X1(N)よりも
大きくなったか否かが判別される。L≦X1(N)のと
きにはステップ203に進んで低温燃焼が行われる。
FIG. 16 shows that the fuel injection amount Q is feedback-controlled based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 27 during low-temperature combustion, and the air-fuel ratio is controlled during second combustion by controlling the opening of the EGR control valve 31. An embodiment is shown. Referring to FIG. 16, first, in step 200, it is determined whether or not a flag I indicating that the operating state of the engine is in the first operating region I is set. When the flag I is set, that is, when the operating state of the engine is in the first operating region I, step 2
In step 01, it is determined whether the required load L has become larger than the first boundary X1 (N). When L ≦ X1 (N), the routine proceeds to step 203, where low-temperature combustion is performed.

【0072】即ち、ステップ203では図11(A)に
示すマップからスロットル弁20の目標開度STが算出
され、スロットル弁20の開度がこの目標開度STとさ
れる。次いでステップ204では図11(B)に示すマ
ップからEGR制御弁31の目標開度SEが算出され、
EGR制御弁31の開度がこの目標開度SEとされる。
次いでステップ205では目標燃料噴射量Qが算出され
る。この目標燃料噴射量Qは図17に示されるように要
求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で
予めROM42内に記憶されている。
That is, in step 203, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 11A, and the opening of the throttle valve 20 is set to the target opening ST. Next, at step 204, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG.
The opening of the EGR control valve 31 is set as the target opening SE.
Next, at step 205, the target fuel injection amount Q is calculated. The target fuel injection amount Q is stored in the ROM 42 in advance as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG.

【0073】次いでステップ206では空燃比センサ2
7の出力信号から実際の空燃比(A/F)R が算出され
る。次いでステップ207では図10(B)に示すマッ
プから目標空燃比A/Fが算出される。次いでステップ
208では実際の空燃比(A/F)R が目標空燃比A/
Fよりも大きいか否かが判別される。(A/F)R >A
/Fのときにはステップ209に進んで燃料噴射量の補
正値ΔQが一定値βだけ増大せしめられ、次いでステッ
プ211へ進む。これに対して(A/F)R ≦A/Fの
ときにはステップ210に進んで補正値ΔQが一定値β
だけ減少せしめられ、次いでステップ211に進む。ス
テップ211では目標燃料噴射量Qに補正値ΔQを加算
することにより最終的な目標燃料噴射量Qが算出され、
燃料噴射量がこの最終的な目標燃料噴射量Qとされる。
即ち、実際の空燃比(A/F)Rが目標空燃比A/Fと
なるように燃料噴射量が制御される。
Next, at step 206, the air-fuel ratio sensor 2
7, the actual air-fuel ratio (A / F) R is calculated. Next, at step 207, the target air-fuel ratio A / F is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 208, the actual air-fuel ratio (A / F) R is changed to the target air-fuel ratio A / F.
It is determined whether it is larger than F or not. (A / F) R > A
If / F, the routine proceeds to step 209, where the correction value ΔQ of the fuel injection amount is increased by a constant value β, and then the routine proceeds to step 211. On the other hand, when (A / F) R ≤A / F, the routine proceeds to step 210, where the correction value ΔQ is
And then go to step 211. In step 211, the final target fuel injection amount Q is calculated by adding the correction value ΔQ to the target fuel injection amount Q,
The fuel injection amount is set as the final target fuel injection amount Q.
That is, the fuel injection amount is controlled so that the actual air-fuel ratio (A / F) R becomes the target air-fuel ratio A / F.

【0074】この実施例においても低温燃焼が行われて
いるときには要求負荷L又は機関回転数Nが変化すると
スロットル弁20の開度およびEGR制御弁31の開度
がただちに要求負荷Lおよび機関回転数Nに応じた目標
開度ST,SEに一致せしめられる。従って、例えば要
求負荷Lが増大せしめられるとただちに燃焼室5内の空
気量が増大せしめられ、斯くして機関の発生トルクがた
だちに増大せしめられる。また、この実施例では燃焼室
5内の空気量が変化した後に燃料噴射量Qが変化せしめ
られることになる。
Also in this embodiment, when the required load L or the engine speed N changes during low-temperature combustion, the opening of the throttle valve 20 and the opening of the EGR control valve 31 immediately change to the required load L and the engine speed. The target opening degrees ST and SE according to N are made to coincide with each other. Therefore, for example, when the required load L is increased, the amount of air in the combustion chamber 5 is increased immediately, and the generated torque of the engine is immediately increased. In this embodiment, the fuel injection amount Q is changed after the air amount in the combustion chamber 5 changes.

【0075】一方、ステップ201においてL>X
(N)になったと判別されたときにはステップ202に
進んでフラグIがリセットされ、次いでステップ214
に進んで第2の燃焼が行われる。即ち、ステップ214
では図14に示されるマップから目標燃料噴射量Qが算
出され、燃料噴射量がこの目標燃料噴射量Qとされる。
次いでステップ215では図13(A)に示すマップか
らスロットル弁20の目標開度STが算出され、スロッ
トル弁20の開度がこの目標開度STとされる。次いで
ステップ216では図13(B)に示すマップからEG
R制御弁31の目標開度SEが算出される。
On the other hand, in step 201, L> X
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 202, where the flag I is reset.
And the second combustion is performed. That is, step 214
In FIG. 14, the target fuel injection amount Q is calculated from the map shown in FIG. 14, and the fuel injection amount is used as the target fuel injection amount Q.
Next, at step 215, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 13A, and the opening of the throttle valve 20 is set to the target opening ST. Next, at step 216, the map shown in FIG.
The target opening SE of the R control valve 31 is calculated.

【0076】次いでステップ217では質量流量検出器
21により検出された吸入空気量Gaが取込まれる。次
いでステップ218では燃料噴射量Qと吸入空気量Ga
から実際の空燃比(A/F)R が算出される。次いでス
テップ219では図12(B)に示すマップから目標空
燃比A/Fが算出される。次いでステップ220では実
際の空燃比(A/F)R が目標空燃比A/Fよりも大き
いか否かが判別される。(A/F)R >A/Fのときに
はステップ221に進んでEGR制御弁開度の補正値Δ
SEが一定値αだけ増大せしめられ、次いでステップ2
23へ進む。これに対して(A/F)R ≦A/Fのとき
にはステップ222に進んで補正値ΔSEが一定値αだ
け減少せしめられ、次いでステップ223に進む。ステ
ップ223ではEGR制御弁31の目標開度SEに補正
値ΔSEを加算することにより最終的な目標開度SEが
算出され、EGR制御弁31の開度がこの最終的な目標
開度SEとされる。即ち、実際の空燃比(A/F)R
目標空燃比A/FとなるようにEGR制御弁31の開度
が制御される。
Next, at step 217, the intake air amount Ga detected by the mass flow detector 21 is taken. Next, at step 218, the fuel injection amount Q and the intake air amount Ga
From this, the actual air-fuel ratio (A / F) R is calculated. Next, at step 219, the target air-fuel ratio A / F is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 220, it is determined whether or not the actual air-fuel ratio (A / F) R is larger than the target air-fuel ratio A / F. (A / F) When R > A / F, the routine proceeds to step 221, where the EGR control valve opening correction value Δ
SE is increased by a constant value α, then step 2
Proceed to 23. On the other hand, when (A / F) R ≦ A / F, the routine proceeds to step 222, where the correction value ΔSE is decreased by a constant value α, and then the routine proceeds to step 223. In step 223, the final target opening SE is calculated by adding the correction value ΔSE to the target opening SE of the EGR control valve 31, and the opening of the EGR control valve 31 is set as the final target opening SE. You. That is, the opening of the EGR control valve 31 is controlled such that the actual air-fuel ratio (A / F) R becomes the target air-fuel ratio A / F.

【0077】この実施例でも第2の燃焼が行われている
ときには要求負荷L又は機関回転数Nが変化すると燃料
噴射量がただちに要求負荷Lおよび機関回転数Nに応じ
た目標燃料噴射量Qに一致せしめられる。従って、例え
ば要求負荷Lが増大せしめられるとただちに燃料噴射量
が増大せしめられ、斯くして機関の発生トルクがただち
に増大せしめられる。また、この実施例においても燃料
噴射量Qが変化した後に空燃比が変化せしめられること
になる。
Also in this embodiment, when the required load L or the engine speed N changes during the second combustion, the fuel injection amount immediately changes to the target fuel injection amount Q corresponding to the required load L and the engine speed N. Are matched. Therefore, for example, when the required load L is increased, the fuel injection amount is immediately increased, and thus the generated torque of the engine is immediately increased. Also in this embodiment, the air-fuel ratio is changed after the fuel injection amount Q changes.

【0078】フラグIがリセットされると次の処理サイ
クルではステップ200からステップ212に進んで要
求負荷Lが第2の境界Y(N)よりも低くなったか否か
が判別される。L≧Y(N)のときにはステップ214
に進み、リーン空燃比のもとで第2の燃焼が行われる。
一方、ステップ212においてL<Y(N)になったと
判別されたときにはステップ213に進んでフラグIが
セットされ、次いでステップ203に進んで低温燃焼が
行われる。
When the flag I is reset, the process proceeds from step 200 to step 212 in the next processing cycle, and it is determined whether or not the required load L has become lower than the second boundary Y (N). When L ≧ Y (N), step 214
And the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio.
On the other hand, when it is determined in step 212 that L <Y (N), the routine proceeds to step 213, where the flag I is set, and then proceeds to step 203 to perform low-temperature combustion.

【0079】図18に吸入空気量を検出するための別の
実施例を示す。この実施例ではスロットル弁20の上流
側と下流側の圧力差ΔPを検出するための圧力差検出器
60が設けられ、この圧力差ΔPの平方根とスロットル
弁20の有効流路面積Sとの積から吸入空気量Gaが求
められる。なお、この場合スロットル弁20の有効流路
面積Sは図19に示されるようにスロットル弁開度TA
の関数であり、図19に示す関係は予め実験により求め
られる。
FIG. 18 shows another embodiment for detecting the amount of intake air. In this embodiment, a pressure difference detector 60 for detecting the pressure difference ΔP between the upstream side and the downstream side of the throttle valve 20 is provided, and the product of the square root of the pressure difference ΔP and the effective flow area S of the throttle valve 20 is provided. Is used to determine the intake air amount Ga. In this case, as shown in FIG. 19, the effective flow passage area S of the throttle valve 20 has a throttle valve opening TA
The relationship shown in FIG. 19 is obtained in advance by an experiment.

【0080】[0080]

【発明の効果】機関の出力トルクの応答性を高めること
ができる。
The responsiveness of the engine output torque can be improved.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【図12】第2の燃焼における空燃比等を示す図であ
る。
FIG. 12 is a diagram showing an air-fuel ratio and the like in a second combustion.

【図13】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
FIG. 13 is a view showing a map of a target opening degree of a throttle valve and the like.

【図14】燃料噴射量のマップを示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a map of a fuel injection amount.

【図15】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
FIG. 15 is a flowchart for controlling operation of the engine.

【図16】機関の運転を制御するための別の実施例を示
すフローチャートである。
FIG. 16 is a flowchart showing another embodiment for controlling the operation of the engine.

【図17】燃料噴射量のマップを示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a map of a fuel injection amount.

【図18】圧縮着火式内燃機関の別の実施例を示す図で
ある。
FIG. 18 is a view showing another embodiment of the compression ignition type internal combustion engine.

【図19】スロットル弁の有効流路面積を示す図であ
る。
FIG. 19 is a diagram showing an effective flow path area of a throttle valve.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02D 41/02 330 F02D 41/02 330E F02M 25/07 550 F02M 25/07 550R 570 570J (72)発明者 吉▲崎▼ 康二 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 村田 宏樹 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−4287(JP,A) 特開 平8−177654(JP,A) 特開 平8−86251(JP,A) 特開 平9−287527(JP,A) 特開 平9−287528(JP,A) 特開 平7−279718(JP,A) 特開 平10−141125(JP,A) 特開 平9−4519(JP,A) 特開 平9−14026(JP,A) 特開 平11−36923(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/00 - 45/00 395 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F02D 41/02 330 F02D 41/02 330E F02M 25/07 550 F02M 25/07 550R 570 570J (72) Inventor Yoshi ▲ zaki Koji 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Hiroki Murata 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (56) References JP-A-7-4287 (JP, A JP-A-8-177654 (JP, A) JP-A-8-86251 (JP, A) JP-A-9-287527 (JP, A) JP-A-9-287528 (JP, A) JP-A-7-287 279718 (JP, A) JP-A-10-141125 (JP, A) JP-A-9-4519 (JP, A) JP-A-9-14026 (JP, A) JP-A-11-36923 (JP, A) (58) Survey (Int.Cl. 7, DB name) F02D 41/00 - 45/00 395

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 燃焼室内に供給される再循環排気ガス量
を増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに
達し、燃焼室内に供給される再循環排気ガス量を更に増
大していくと燃焼室内における燃焼時の燃料およびその
周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほと
んど発生しなくなる内燃機関において、煤の発生量がピ
ークとなる再循環排気ガス量よりも燃焼室内に供給され
る再循環排気ガス量が多く煤がほとんど発生しない第1
の燃焼と、煤の発生量がピークとなる再循環ガス量より
も燃焼室内に供給される再循環排気ガス量が少ない第2
の燃焼とを選択的に切換える切換手段と、燃焼室内に供
給される吸入ガス量を制御する制御手段と、燃焼室内に
供給される吸入空気量を検出する検出手段とを具備し、
第1の燃焼が行われているときには要求負荷および機関
回転数に基づいて吸入ガス量を制御すると共に検出手段
により検出された吸入空気量に基づいて燃料噴射量を制
御するようにした内燃機関。
As the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber increases, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak, and the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber further increases. In an internal combustion engine where the temperature of the fuel during combustion in the combustion chamber and the surrounding gas temperature is lower than the soot generation temperature and soot is hardly generated, the amount of soot generation peaks, In the first case, the amount of recirculated exhaust gas supplied into the combustion chamber is large and soot is hardly generated.
And the amount of recirculated exhaust gas supplied into the combustion chamber is smaller than the amount of recirculated gas at which the amount of soot generation reaches a peak.
Switching means for selectively switching between combustion and combustion, control means for controlling the amount of intake gas supplied to the combustion chamber, and detection means for detecting the amount of intake air supplied to the combustion chamber,
An internal combustion engine that controls an intake gas amount based on a required load and an engine speed while performing first combustion, and controls a fuel injection amount based on an intake air amount detected by a detection unit.
【請求項2】 上記制御手段が燃焼室に供給される吸入
空気量を制御するためのスロットル弁と、燃焼室内に再
循環される再循環排気ガス量を制御するための再循環排
気ガス制御弁からなり、要求負荷および機関回転数に応
じたスロットル弁の目標開度と、要求負荷および機関回
転数に応じた再循環排気ガス制御弁の目標開度が予め記
憶されており、第1の燃焼が行われているときにはスロ
ットル弁の開度および再循環排気ガス制御弁の開度が夫
々対応する目標開度とされる請求項1に記載の内燃機
関。
2. A throttle valve for controlling the amount of intake air supplied to the combustion chamber by the control means, and a recirculation exhaust gas control valve for controlling the amount of recirculated exhaust gas recirculated into the combustion chamber. The target opening of the throttle valve according to the required load and the engine speed, and the target opening of the recirculation exhaust gas control valve according to the required load and the engine speed are stored in advance. 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the opening of the throttle valve and the opening of the recirculation exhaust gas control valve are respectively set to the corresponding target opening when the control is performed.
【請求項3】 第1の燃焼が行われているときには検出
手段により検出された吸入空気量に基づいて空燃比が目
標空燃比となるように燃料噴射量が制御される請求項1
に記載の内燃機関。
3. The fuel injection amount is controlled such that the air-fuel ratio becomes a target air-fuel ratio based on the intake air amount detected by the detection means when the first combustion is being performed.
An internal combustion engine according to claim 1.
【請求項4】 第2の燃焼が行われているときには要求
負荷および機関回転数に基づいて燃料噴射量を制御する
と共に検出手段により検出された吸入空気量に基づいて
吸入ガス量を制御するようにした請求項1に記載の内燃
機関。
4. When the second combustion is being performed, the fuel injection amount is controlled based on the required load and the engine speed, and the intake gas amount is controlled based on the intake air amount detected by the detection means. The internal combustion engine according to claim 1, wherein:
【請求項5】 要求負荷および機関回転数に応じた目標
燃料噴射量が予め記憶されており、第2の燃焼が行われ
ているときには燃料噴射量が該目標燃料噴射量とされる
請求項4に記載の内燃機関。
5. A target fuel injection amount corresponding to a required load and an engine speed is stored in advance, and when the second combustion is being performed, the fuel injection amount is set to the target fuel injection amount. An internal combustion engine according to claim 1.
【請求項6】 上記制御手段が燃焼室に供給される吸入
空気量を制御するためのスロットル弁と、燃焼室内に再
循環される再循環排気ガス量を制御するための再循環排
気ガス制御弁からなり、第2の燃焼が行われているとき
には検出手段により検出された吸入空気量に基づいて空
燃比が目標空燃比となるようにスロットル弁又は再循環
排気ガス制御弁の少くともいずれか一方が制御される請
求項4に記載の内燃機関。
6. A throttle valve for controlling the amount of intake air supplied to the combustion chamber, and a recirculation exhaust gas control valve for controlling the amount of recirculated exhaust gas recirculated into the combustion chamber. When the second combustion is being performed, at least one of the throttle valve and the recirculation exhaust gas control valve is controlled such that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio based on the intake air amount detected by the detection means. 5. The internal combustion engine according to claim 4, wherein is controlled.
【請求項7】 第1の燃焼が行われているときの排気ガ
ス再循環率がほぼ55パーセント以上であり、第2の燃
焼が行われているときの排気ガス再循環率がほぼ50パ
ーセント以下である請求項1に記載の内燃機関。
7. An exhaust gas recirculation rate when the first combustion is performed is approximately 55% or more, and an exhaust gas recirculation rate when the second combustion is performed is approximately 50% or less. The internal combustion engine according to claim 1, wherein
【請求項8】 機関排気通路内に酸化機能を有する触媒
を配置した請求項1に記載の内燃機関。
8. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a catalyst having an oxidation function is arranged in the engine exhaust passage.
【請求項9】 該触媒が酸化触媒、三元触媒又はNOx
吸収剤の少くとも一つからなる請求項8に記載の内燃機
関。
9. The catalyst according to claim 1, wherein the catalyst is an oxidation catalyst, a three-way catalyst or NO x.
9. The internal combustion engine of claim 8, comprising at least one absorbent.
【請求項10】 機関の運転領域を低負荷側の第1の運
転領域と高負荷側の第2の運転領域に分割し、第1の運
転領域では第1の燃焼を行い、第2の運転領域では第2
の燃焼を行うようにした請求項1に記載の内燃機関。
10. An engine operating region is divided into a first operating region on a low load side and a second operating region on a high load side, and a first combustion is performed in the first operating region, and a second operation is performed. Second in the area
The internal combustion engine according to claim 1, wherein combustion of the internal combustion engine is performed.
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