JP3344330B2 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

Info

Publication number
JP3344330B2
JP3344330B2 JP29403498A JP29403498A JP3344330B2 JP 3344330 B2 JP3344330 B2 JP 3344330B2 JP 29403498 A JP29403498 A JP 29403498A JP 29403498 A JP29403498 A JP 29403498A JP 3344330 B2 JP3344330 B2 JP 3344330B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion
pressure
crank angle
fuel
amount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP29403498A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000120487A (en
Inventor
静夫 佐々木
丈和 伊藤
司 安部
雅人 後藤
康二 吉▲崎▼
宏樹 村田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP29403498A priority Critical patent/JP3344330B2/en
Priority to US09/348,282 priority patent/US6209515B1/en
Priority to EP99113774A priority patent/EP0972925B1/en
Publication of JP2000120487A publication Critical patent/JP2000120487A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3344330B2 publication Critical patent/JP3344330B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

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NOx
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 determined that the amount of x and smoke generated was as small as possible. However, this way there is a limit to the EGR rate to decrease of the NO x and NO x and the amount of smoke produced be determined so that the amount of generation is possible less smoke, actually still substantial amount of the NO x
At present, smoke is 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
焼では安定した燃焼の得られる燃料噴射時期や空燃比が
比較的狹い範囲内に限られている。即ち、燃料噴射時期
を早くすると噴射燃料は長時間に亘って圧縮高温ガスに
より加熱されるために燃焼時に燃料およびその周囲のガ
ス温は高くなり、その結果スモークが発生したり、或い
は一定レベル以上の騒音が発生することになる。これに
対して燃料噴射時期を遅くすると噴射燃料の温度があま
り上昇しないために大部分の燃料は燃焼せず、斯くして
燃焼不良を生ずることになる。一方、空燃比を大きくす
ると燃料粒子周りの酸素濃度が高くなるので燃焼時にお
ける燃料およびその周囲のガス温が高くなり、斯くして
スモークが発生したり、或いは一定レベル以上の騒音が
発生することになる。これに対して空燃比を小さくする
と酸素不足となるために燃焼不良を生ずることになる。
However, in this new combustion, the fuel injection timing and the air-fuel ratio at which stable combustion can be obtained are limited to relatively narrow ranges. That is, when the fuel injection timing is advanced, the injected fuel is heated by the compressed high-temperature gas for a long time, so that the temperature of the fuel and the surrounding gas becomes high at the time of combustion, and as a result, smoke is generated or a certain level or more. Noise will be generated. On the other hand, if the fuel injection timing is delayed, most of the fuel does not burn because the temperature of the injected fuel does not rise so much, and thus poor combustion occurs. On the other hand, when the air-fuel ratio is increased, the oxygen concentration around the fuel particles increases, so that the temperature of the fuel during combustion and the gas around the fuel increases, thereby producing smoke or generating noise above a certain level. become. On the other hand, when the air-fuel ratio is reduced, insufficient oxygen is generated, resulting in poor combustion.

【0010】従って新たな燃焼のもとで良好な燃焼を得
るためには燃料噴射時期や空燃比を最適な範囲内に維持
する必要がある。ところが燃焼時における燃料およびそ
の周囲のガス温度は大気温や大気圧や湿度等に応じて大
巾に変化し、その結果大気温や大気圧や湿度が変化する
と燃料噴射時期や空燃比を予め定められた最適な範囲内
に維持しておいてもスモークが発生したり、一定レベル
以上の騒音が発生したり、燃焼不良が生じたりすること
になる。
Therefore, in order to obtain good combustion under new combustion, it is necessary to maintain the fuel injection timing and the air-fuel ratio within optimum ranges. However, the temperature of the fuel and its surrounding gas during combustion varies greatly depending on the ambient temperature, atmospheric pressure, humidity, etc., and as a result the ambient temperature, atmospheric pressure, and humidity change, the fuel injection timing and air-fuel ratio are determined in advance. Even if the temperature is kept within the specified optimum range, smoke is generated, noise of a certain level or more is generated, or combustion failure occurs.

【0011】そこで本発明では燃焼室内の燃焼圧を検出
してこの燃焼圧の変化から良好な燃焼が行われているか
否かを判断し、燃焼状態がスモーク或いは一定レベル以
上の騒音の発生する燃焼状態、又は燃焼不良をひき起こ
す燃焼状態になったと判断されたときにはスモーク又は
一定レベル以上の騒音が発生しないように、又は燃焼不
良が生じないように燃料噴射時期又は空燃比を制御する
ようにしている。
Accordingly, in the present invention, the combustion pressure in the combustion chamber is detected, and it is determined from the change in the combustion pressure whether or not good combustion is being performed. State, or when it is determined that the combustion state has caused combustion failure, control the fuel injection timing or air-fuel ratio so that smoke or noise above a certain level does not occur, or combustion failure does not occur. I have.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】即ち、1番目の発明で
は、燃焼室内の不活性ガス量を増大していくと煤の発生
量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内の不活性ガ
ス量を更に増大していくと燃焼室内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くな
って煤がほとんど発生しなくなる内燃機関において、煤
の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内に
供給される不活性ガス量を多くし、燃焼室内に向けて燃
料を噴射するための燃料噴射弁と、燃焼室内の燃焼圧を
検出するための燃焼圧センサと、燃焼圧センサにより検
出された燃焼圧に基づいてスモーク又は一定レベル以上
の騒音が発生しているか、或いは燃焼不良が生じている
かを判断する判断手段と、スモーク又は一定レベル以上
の騒音が発生していると判断されたときには燃料噴射時
期を遅らすか又は空燃比を小さくし、燃不良が生じて
いると判断されたときには燃料噴射時期を早めるか又は
空燃比を大きくする制御手段とを具備している。
That SUMMARY OF THE INVENTION In the first aspect, reached the peak generation amount of the gradually increasing the amount of inert gas in the combustion chamber soot increases gradually, the combustion chamber of an inert gas
As the amount of fuel further increases, the fuel
Temperature of the fuel and its surroundings is lower than the soot formation temperature.
In an internal combustion engine where soot is hardly generated , the amount of inert gas supplied into the combustion chamber is made larger than the amount of inert gas at which the amount of generated soot becomes a peak, and fuel is injected into the combustion chamber. A fuel injection valve, a combustion pressure sensor for detecting the combustion pressure in the combustion chamber, and whether smoke or noise of a certain level or more is generated based on the combustion pressure detected by the combustion pressure sensor, or a combustion failure. a determination unit or the determining has occurred, to reduce the or air delay the fuel injection timing when the smoke or the appropriate level of noise is determined to have occurred, it is determined that combustion failure occurs Control means for advancing the fuel injection timing or increasing the air-fuel ratio.

【0013】2番目の発明では、1番目の発明におい
て、スモーク又は一定レベル以上の騒音が発生している
と判断されたときには燃料噴射時期が遅らされ、燃料噴
射時期が許容限界時期まで遅らされても依然としてスモ
ーク又は一定レベル以上の騒音が発生していると判断さ
れたときには空燃比が目標空燃比よりも小さくされる。
3番目の発明では2番目の発明において、空燃比が目標
空燃比よりも小さくされているときに燃不良が生じて
いると判断されたときには空燃比が大きくされ、空燃比
が目標空燃比まで大きくされても依然として燃焼不良が
生じていると判断されたときには燃料噴射時期が早めら
れる。
In the second invention, in the first invention, when it is determined that smoke or noise of a certain level or more is generated, the fuel injection timing is delayed, and the fuel injection timing is delayed to the allowable limit timing. If it is determined that smoke or noise of a certain level or more is still generated, the air-fuel ratio is made smaller than the target air-fuel ratio.
In the second invention in the third invention, the air-fuel ratio is large when it is determined that combustion failure occurs when the air-fuel ratio is smaller than the target air-fuel ratio, the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio If it is determined that poor combustion still occurs even if the fuel injection timing is increased, the fuel injection timing is advanced.

【0014】4番目の発明では1番目の発明において、
制御手段は吸入空気量を制御することによって空燃比を
制御するようにしている。5番目の発明では1番目の発
明において、圧縮上死点において燃焼圧の第1のピーク
が現われ、圧縮上死点後に燃焼圧の第2のピークが現わ
れる場合において、判断手段は、第2のピークにおける
燃焼圧が第1のピークにおける燃焼圧よりも予め定めら
れた圧力以上高いときにスモークが発生していると判断
するようにしている。
According to a fourth aspect, in the first aspect,
The control means controls the air-fuel ratio by controlling the amount of intake air. In a fifth aspect of the present invention based on the first aspect, when the first peak of the combustion pressure appears at the compression top dead center and the second peak of the combustion pressure appears after the compression top dead center, When the combustion pressure at the peak is higher than the combustion pressure at the first peak by a predetermined pressure or more, it is determined that smoke is occurring.

【0015】6番目の発明では1番目の発明において、
判断手段は、圧縮上死点後における燃焼圧の圧力変化率
が予め定められた許容上限値を越えたときに一定レベル
以上の騒音が発生していると判断するようにしている。
7番目の発明では1番目の発明において、判断手段は、
圧縮上死点後における燃焼圧の圧力変化率が予め定めら
れた許容下限値よりも低くなったときに燃焼不良が生じ
ていると判断するようにしている。
In a sixth aspect, in the first aspect,
The judging means judges that noise of a certain level or more is generated when the pressure change rate of the combustion pressure after the compression top dead center exceeds a predetermined allowable upper limit.
In the seventh invention, in the first invention, the determination means is:
When the pressure change rate of the combustion pressure after the compression top dead center becomes lower than a predetermined allowable lower limit, it is determined that poor combustion has occurred.

【0016】8番目の発明では1番目の発明において、
判断手段は、圧縮上死点後における燃焼圧の圧力変化率
の最小値が予め定められたクランク角よりも前に発生し
たときには燃焼不良が生じていると判断するようにして
いる。9番目の発明では1番目の発明において、判断手
段は、圧縮上死点から一定クランク角度後のクランク角
における燃焼圧が圧縮上死点から上述の一定クランク角
度前のクランク角における燃焼圧に比べて予め定められ
た圧力以上高くないときに燃焼不良が生じていると判断
するようにしている。
According to an eighth aspect, in the first aspect,
The determining means determines that poor combustion has occurred when the minimum value of the pressure change rate of the combustion pressure after the compression top dead center occurs before a predetermined crank angle. In a ninth aspect based on the first aspect, the determining means determines that a combustion pressure at a crank angle after a predetermined crank angle from the compression top dead center is smaller than a combustion pressure at a crank angle before the predetermined crank angle from the compression top dead center. When the pressure is not higher than a predetermined pressure, it is determined that poor combustion has occurred.

【0017】10番目の発明では1番目の発明におい
て、判断手段は、圧縮上死点後における燃焼圧が予め定
められたクランク角度範囲に亘ってモータリング運転時
の同一クランク角における燃焼室内圧力よりも予め定め
られた圧力以上高くないときに燃焼不良が生じていると
判断するようにしている。11番目の発明では1番目の
発明において、判断手段は、圧縮上死点から圧縮上死点
後の一定クランク角度範囲内における燃焼圧の積分値が
圧縮上死点から圧縮上死点前の上述の一定クランク角度
範囲内における燃焼圧の積分値よりも予め定められた値
以上高くないときに燃焼不良が生じていると判断するよ
うにしている。
In a tenth aspect based on the first aspect, the judging means determines the combustion pressure after the compression top dead center from the pressure in the combustion chamber at the same crank angle during motoring operation over a predetermined crank angle range. Also, when the pressure is not higher than a predetermined pressure, it is determined that poor combustion has occurred. In an eleventh aspect based on the first aspect, the judging means is configured such that an integral value of the combustion pressure within a certain crank angle range from the compression top dead center to the compression top dead center is equal to or smaller than the compression top dead center to the compression top dead center before the compression top dead center. If the combustion pressure is not higher than the integral value of the combustion pressure within a certain crank angle range by a predetermined value or more, it is determined that poor combustion has occurred.

【0018】12番目の発明では1番目の発明におい
て、判断手段は、圧縮上死点後の予め定められたクラン
ク角度範囲内における燃焼圧の積分値がこのクランク角
度範囲内におけるモータリング運転時の燃焼室内圧力の
積分値よりも予め定められた値以上高くないときに燃焼
不良が生じていると判断するようにしている。13番目
の発明では1番目の発明において、判断手段は、圧縮上
死点後において燃焼圧の圧力変化率がモータリング運転
時の燃焼室内圧力の圧力変化率よりも継続的に高くなる
クランク角度範囲を算出し、このクランク角度範囲内に
おける燃焼圧の圧力変化率と燃焼室内圧力の圧力変化率
との差の積分値が予め定められた値よりも小さいか又は
このクランク角度範囲が予め定められた範囲よりも小さ
いときに燃焼不良が生じていると判断するようにしてい
る。
In a twelfth aspect based on the first aspect, the judging means determines that an integral value of the combustion pressure within a predetermined crank angle range after the compression top dead center is at the time of motoring operation within the crank angle range. When the pressure is not higher than the integral value of the pressure in the combustion chamber by a predetermined value or more, it is determined that poor combustion has occurred. In a thirteenth aspect based on the first aspect, the judging means includes a crank angle range in which the pressure change rate of the combustion pressure is continuously higher than the pressure change rate of the combustion chamber pressure during the motoring operation after the compression top dead center. The integral value of the difference between the pressure change rate of the combustion pressure and the pressure change rate of the pressure in the combustion chamber within this crank angle range is smaller than a predetermined value, or the crank angle range is predetermined. When it is smaller than the range, it is determined that poor combustion has occurred.

【0019】14番目の発明では1番目の発明におい
て、燃焼室から排出された排気ガスを機関吸気通路内に
再循環させる排気ガス再循環装置を具備し、不活性ガス
が再循環排気ガスからなる。15番目の発明では14番
目の発明において、排気ガス再循環率がほぼ55パーセ
ント以上である。
According to a fourteenth aspect, in the first aspect, there is provided an exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from the combustion chamber into the engine intake passage, wherein the inert gas comprises recirculated exhaust gas. . According to a fifteenth aspect, in the fourteenth aspect, the exhaust gas recirculation rate is approximately 55% or more.

【0020】16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。17番目の発明では16番目の発明において、触
媒が酸化触媒、三元触媒又はNOx 吸収剤の少くとも一
つからなる。18番目の発明では1番目の発明におい
て、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも燃焼
室内に供給される不活性ガス量が多く煤がほとんど発生
しない第1の燃焼と、煤の発生量がピークとなる不活性
ガス量よりも燃焼室内に供給される不活性ガス量が少い
第2の燃焼とを選択的に切換える切換手段を具備してい
る。
In a sixteenth aspect based on the first aspect, a catalyst having an oxidizing function is disposed in the engine exhaust passage. In 16 th invention is a 17 th invention, the catalyst consists of one at least of the oxidation catalyst, three-way catalyst or the NO x absorbent. In an eighteenth aspect based on the first aspect, the first combustion in which the amount of inert gas supplied into the combustion chamber is larger than the amount of inert gas at which the amount of generated soot reaches a peak and soot is hardly generated; There is provided switching means for selectively switching the second combustion in which the amount of inert gas supplied into the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas at which the amount of generation reaches a peak.

【0021】19番目の発明では18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。
According to a nineteenth aspect, in the eighteenth aspect, the operating range of the engine is divided into a first operating range on the low load side and a second operating range on the high load side. Is performed, and the second combustion is performed in the second operation region.

【0022】[0022]

【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。
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.

【0023】一方、排気ポート10は排気マニホルド2
2を介して排気ターボチャージャ15の排気タービン2
3の入口部に連結され、排気タービン23の出口部は排
気管24を介して酸化機能を有する触媒25を内蔵した
触媒コンバータ26に連結される。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20下
流の空気吸込管17とはEGR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EGR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。
On the other hand, the exhaust port 10 is connected to the exhaust manifold 2.
The exhaust turbine 2 of the exhaust turbocharger 15 via the
3 and an outlet of the exhaust turbine 23 is connected via an exhaust pipe 24 to a catalytic converter 26 having a built-in catalyst 25 having an oxidizing function. Catalytic converter 26
The exhaust pipe 28 and the air suction pipe 17 downstream of the throttle valve 20 are connected to each other through an EGR passage 29. An EGR control valve 31 driven by a step motor 30 is provided in the EGR passage 29. Be placed. Also,
EGR flowing in the EGR passage 29 is provided in the EGR passage 29.
An intercooler 32 for cooling the gas is provided. 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.

【0024】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。このコレンレール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 from the electric control type variable discharge fuel pump 35 into the collen rail 34, 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.

【0025】電子制御ユニット40はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス41によって互いに接続さ
れたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ラン
ダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッ
サ)44、入力ポート45および出力ポート46を具備
する。燃料圧センサ36の出力信号は対応するAD変換
器47を介して入力ポート45に入力される。また、燃
焼室5内には燃焼室5内の圧力を検出するための燃焼圧
センサ37が配置され、この燃焼圧センサ37の出力信
号は一方では対応するAD変換器47を介して入力ポー
ト45に入力され、他方ではピークホールド回路49の
入力端子Iに接続される。ピークホールド回路49の出
力端子Oは対応するAD変換器47を介して入力ポート
4に入力される。
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 fuel pressure sensor 36 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. A combustion pressure sensor 37 for detecting the pressure in the combustion chamber 5 is disposed in the combustion chamber 5, and an output signal of the combustion pressure sensor 37 is supplied to an input port 45 via a corresponding AD converter 47. And the other end is connected to the input terminal I of the peak hold circuit 49. The output terminal O of the peak hold circuit 49 is input to the input port 4 via the corresponding AD converter 47.

【0026】アクセルペダル50にはアクセルペダル5
0の踏込み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷セン
サ51が接続され、負荷センサ51の出力電圧は対応す
るAD変換器47を介して入力ポート45に入力され
る。また、入力ポート45にはクランクシャフトが例え
ば30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角
センサ52が接続される。一方、出力ポート46は対応
する駆動回路48を介して燃料噴射弁6、スロットル弁
制御用ステップモータ19、EGR制御弁制御用ステッ
プモータ30、燃料ポンプ35およびピークホールド回
路49のリセット入力端子Rに接続される。
The accelerator pedal 50 includes an accelerator pedal 5
A load sensor 51 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of 0 is connected, and the output voltage of the load sensor 51 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. The input port 45 is connected to a crank angle sensor 52 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, by 30 °. On the other hand, the output port 46 is connected to the reset input terminal R of the fuel injection valve 6, the throttle valve control step motor 19, the EGR control valve control step motor 30, the fuel pump 35, and the peak hold circuit 49 via the corresponding drive circuit 48. Connected.

【0027】図2は機関低負荷運転時にスロットル弁2
0の開度およびEGR率を変化させることにより空燃比
A/F(図2の横軸)を変化させたときの出力トルクの
変化、およびスモーク、HC,CO,NOx の排出量の
変化を示す実験例を表している。図2からわかるように
この実験例では空燃比A/Fが小さくなるほどEGR率
が大きくなり、理論空燃比(≒14.6)以下のときに
はEGR率は65パーセント以上となっている。
FIG. 2 shows the throttle valve 2 when the engine is under low load operation.
Change in the output torque when changing the air-fuel ratio A / F (abscissa in FIG. 2) by changing the opening and the EGR rate of 0, and smoke, HC, CO, a change in emission of the NO x It shows the experimental example shown. As can be seen from FIG. 2, in this experimental example, the smaller the air-fuel ratio A / F, the higher the EGR rate. When the air-fuel ratio A / F is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (≒ 14.6), the EGR rate is 65% or more.

【0028】図2に示されるようにEGR率を増大する
ことにより空燃比A/Fを小さくしていくとEGR率が
40パーセント付近となり空燃比A/Fが30程度にな
ったときにスモークの発生量が増大を開始する。次い
で、更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると
スモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次
いで更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると
今度はスモークが急激に低下し、EGR率を65パーセ
ント以上とし、空燃比A/Fが15.0付近になるとス
モークがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなく
なる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、またN
x の発生量がかなり低くなる。一方、このときHC,
COの発生量は増大し始める。
As shown in FIG. 2, when the air-fuel ratio A / F is reduced by increasing the EGR rate, the smoke is reduced when the EGR rate becomes close to 40% and the air-fuel ratio A / F becomes about 30. The generation starts to increase. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is reduced, the amount of smoke generated sharply increases and reaches a peak. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is reduced, the smoke is sharply reduced. When the EGR rate is increased to 65% or more and the air-fuel ratio A / F is around 15.0, the smoke becomes almost zero. . That is, almost no soot is generated. At this time, the output torque of the engine slightly decreases, and N
The generation amount of O x is considerably reduced. On the other hand, at this time, HC,
The amount of generated CO starts to increase.

【0029】図3(A)は空燃比A/Fが21付近でス
モークの発生量が最も多いときの燃焼室5内の燃焼圧変
化を示しており、図3(B)は空燃比A/Fが18付近
でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室5内の燃焼
圧の変化を示している。図3(A)と図3(B)とを比
較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零である
図3(B)に示す場合はスモークの発生量が多い図3
(A)に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
FIG. 3 (A) shows a change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when the air-fuel ratio A / F is around 21 and the amount of generated smoke is the largest. 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 the smoke generation amount is almost zero when F is around 18. As can be seen by comparing FIG. 3 (A) and FIG. 3 (B), in the case of FIG. 3 (B) where the amount of smoke generation is almost zero, FIG.
It can be seen that the combustion pressure is lower than in the case shown in (A).

【0030】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.

【0031】第2にスモークの発生量、即ち煤の発生量
がほぼ零になると図2に示されるようにHCおよびCO
の排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成長
せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に
含まれる図4に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族
炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると熱
分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が
集合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際
の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような
形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図4に示
されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで成長す
ることになる。従って、上述したように煤の発生量がほ
ぼ零になると図2に示される如くHCおよびCOの排出
量が増大するがこのときのHCは煤の前駆体又はその前
の状態の炭化水素である。
Second, when the amount of generated smoke, that is, the amount of generated soot becomes almost zero, 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. .

【0032】図2および図3に示される実験結果に基づ
くこれらの考察をまとめると燃焼室5内の燃焼温度が低
いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前
駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室5から排出さ
れることになる。このことについて更に詳細に実験研究
を重ねた結果、燃焼室5内における燃料およびその周囲
のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長過程
が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼
室5内における燃料およびその周囲の温度が或る温度以
上になると煤が生成されることが判明したのである。
Summarizing these considerations based on the experimental results shown in FIG. 2 and FIG. 3, when the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low, the amount of soot generation becomes almost zero. Is discharged from the combustion chamber 5. As a result of further detailed experimental study on this, if the temperature of the fuel and the surrounding gas in the combustion chamber 5 is lower than a certain temperature, the growth process of the soot is stopped halfway, that is, the soot is It was found that no soot was generated, and soot was generated when the temperature of the fuel and its surroundings in the combustion chamber 5 exceeded a certain temperature.

【0033】ところで煤の前駆体の状態で炭化水素の生
成過程が停止するときの燃料およびその周囲の温度、即
ち上述の或る温度は燃料の種類や空燃比や圧縮比等の種
々の要因によって変化するので何度であるかということ
は言えないがこの或る温度はNOx の発生量と深い関係
を有しており、従ってこの或る温度はNOx の発生量か
ら或る程度規定することができる。即ち、EGR率が増
大するほど燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度は低
下し、NOx の発生量が低下する。このときNOx の発
生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤が
ほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はNO
x の発生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったとき
の温度にほぼ一致する。
By the way, the temperature of the fuel and its surrounding 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.

【0034】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 the 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.

【0035】さて、煤が生成される前の状態で炭化水素
の成長を停止させるには燃焼室5内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度より
も低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料およ
びその周囲のガス温度を抑制するには燃料が燃焼した際
の燃料周りのガスの吸熱作用が極めて大きく影響するこ
とが判明している。
Now, in order to stop the growth of hydrocarbons before the soot is generated, the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber 5 are set to a temperature lower than the temperature at which the soot is generated. Need 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.

【0036】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.

【0037】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.

【0038】この場合、燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそ
うするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量
が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不
活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。な
お、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用
は強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、CO2 やEGRガスは比
較的比熱が大きいので不活性ガスとしてEGRガスを用
いることは好ましいと言える。
In this case, in order to suppress the temperature of the fuel and the surrounding gas to a temperature lower than the temperature at which the soot is formed, an amount of the inert gas is required to absorb a sufficient amount of heat to do so. . Therefore, if the fuel amount increases, the required amount of inert gas increases accordingly. In this case, the endothermic effect becomes stronger as the specific heat of the inert gas increases, and therefore, the inert gas preferably has a higher specific heat. In this regard, it can be said that it is preferable to use EGR gas as the inert gas since CO 2 and EGR gas have relatively large specific heats.

【0039】図5は不活性ガスとしてEGRガスを用
い、EGRガスの冷却度合を変えたときのEGR率とス
モークとの関係を示している。即ち、図5において曲線
AはEGRガスを強力に冷却してEGRガス温をほぼ9
0℃に維持した場合を示しており、曲線Bは小型の冷却
装置でEGRガスを冷却した場合を示しており、曲線C
はEGRガスを強制的に冷却していない場合を示してい
る。
FIG. 5 shows the relationship between the EGR rate and smoke when 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.

【0040】図5の曲線Aで示されるようにEGRガス
を強力に冷却した場合にはEGR率が50パーセントよ
りも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この
場合にはEGR率をほぼ55パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。一方、図5の曲線Bで示さ
れるようにEGRガスを少し冷却した場合にはEGR率
が50パーセントよりも少し高いところで煤の発生量が
ピークとなり、この場合にはEGR率をほぼ65パーセ
ント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。
As shown by the curve A in FIG. 5, when the EGR gas is cooled strongly, the soot generation peaks at a point where the EGR rate is slightly lower than 50%. Above a percentage, soot is hardly 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.

【0041】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.

【0042】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 a mixture of EGR gas and air necessary to make the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion 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.

【0043】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.

【0044】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.

【0045】ところで過給が行われていない場合には燃
焼室5内に吸入される全吸入ガス量Xの上限はYであ
り、従って図6において要求負荷がL0 よりも大きい領
域では要求負荷が大きくなるにつれてEGRガス割合を
低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持することが
できない。云い換えると過給が行われていない場合に要
求負荷がL0 よりも大きい領域において空燃比を理論空
燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高くなるに
つれてEGR率が低下し、斯くして要求負荷がL 0 より
も大きい領域では燃料およびその周囲のガス温度を煤が
生成される温度よりも低い温度に維持しえなくなる。
By the way, when supercharging is not performed,
The upper limit of the total intake gas amount X sucked into the firing chamber 5 is Y.
Therefore, in FIG.0Territory larger than
In the region, the EGR gas ratio increases as the required load increases.
The air-fuel ratio can be maintained at the stoichiometric air-fuel ratio unless reduced.
Can not. In other words, it is necessary when there is no supercharging.
Load demand is L0Air-fuel ratio in the larger area than theoretical
When trying to maintain the fuel ratio, the required load increases.
As a result, the EGR rate decreases, and thus the required load becomes L 0Than
In areas where the fuel and the surrounding gas temperature are
It will not be possible to maintain a temperature lower than the temperature produced.

【0046】ところが図1に示されるようにEGR通路
29を介して過給機の入口側、即ち排気ターボチャージ
ャ15の空気吸込管17内にEGRガスを再循環させる
と要求負荷がL0 よりも大きい領域においてEGR率を
55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せる温度
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。この場合、要求負荷がL0
よりも大きい領域でEGR率を55パーセント以上にす
る際にはEGR制御弁31が全開せしめられ、スロット
ル弁20が若干閉弁せしめられる。
[0046] However through the EGR passage 29 as shown in Figure 1 of the supercharger inlet side, i.e. the required load and recirculate the EGR gas into the air intake pipe 17 of an exhaust turbocharger 15 than L 0 In large areas, the EGR rate can be maintained at or above 55 percent, for example, 70 percent, and thus the temperature of the fuel and its surrounding gas can be maintained 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 generated by the soot 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. In this case, the required load is L 0
When the EGR rate is set to 55% or more in a larger region, the EGR control valve 31 is fully opened and the throttle valve 20 is slightly closed.

【0047】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 that shown in FIG. 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.

【0048】即ち、空燃比がリッチにされると燃料が過
剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているために
過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が生成される
ことがない。また、このときNOx も極めて少量しか発
生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき、或いは空
燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高くなれば少量
の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が低い温度に抑
制されているので煤は全く生成されない。更に、NOx
も極めて少量しか発生しない。
That is, when the air-fuel ratio is made rich, the fuel becomes excessive, but since the combustion temperature is suppressed to a low temperature, the excess fuel does not grow to soot, thus producing soot. 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.

【0049】このように、低温燃焼が行われているとき
には一定の空燃比範囲内において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 the low-temperature combustion is being performed, regardless of the air-fuel ratio within a certain air-fuel ratio range, that is, whether the air-fuel ratio is rich, the stoichiometric air-fuel ratio, or the average air-fuel ratio, no soot and would lean is generated, 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.

【0050】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。
The fuel and surrounding gas temperature 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 when the engine is operating at low load and the calorific value due to combustion is relatively small. It is. 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.

【0051】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の燃焼領域IIとを示してい
る。なお、図7において縦軸TQは要求トルクを示して
おり、横軸Nは機関回転数を示している。また、図7に
おいてX(N)は第1の運転領域Iと第2の運転領域II
との第1の境界を示しており、Y(N)は第1の運転領
域Iと第2の運転領域IIとの第2の境界を示している。
第1の運転領域Iから第2の運転領域IIへの運転領域の
変化判断は第1の境界X(N)に基づいて行われ、第2
の運転領域IIから第1の運転領域Iへの運転領域の変化
判断は第2の境界Y(N)に基づいて行われる。
FIG. 7 shows a first operation region I in which the first combustion, that is, low-temperature combustion is performed, and a second combustion region II in which the second combustion, that is, combustion by the conventional combustion method, is performed. I have. In FIG. 7, the vertical axis TQ indicates the required torque, and the horizontal axis N indicates the engine speed. In FIG. 7, X (N) represents a first operating region I and a second operating region II.
, And Y (N) indicates a second boundary between the first operation region I and the second operation region II.
The determination of the change of the operating region from the first operating region I to the second operating region II is made based on the first boundary X (N),
Of the operating range from the operating range II to the first operating range I is determined based on the second boundary Y (N).

【0052】即ち、機関の運転状態が第1の運転領域I
にあって低温燃焼が行われているときに要求トルクTQ
が機関回転数Nの関数である第1の境界X(N)を越え
ると運転領域が第2の運転領域IIに移ったと判断され、
従来の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求トル
クTQが機関回転数Nの関数である第2の境界Y(N)
よりも低くなると運転領域が第1の運転領域Iに移った
と判断され、再び低温燃焼が行われる。
That is, when the operating state of the engine is in the first operating region I
The required torque TQ when low-temperature combustion is being performed
Exceeds the first boundary X (N) which is a function of the engine speed N, it is determined that the operating region has shifted to the second operating region II,
Combustion is performed by a conventional combustion method. Next, a second boundary Y (N) in which the required torque TQ is a function of the engine speed N
If it becomes lower than this, it is determined that the operation region has shifted to the first operation region I, and low-temperature combustion is performed again.

【0053】このように第1の境界X(N)と第1の境
界X(N)よりも低トルク側の第2の境界Y(N)との
二つの境界を設けたのは次の二つの理由による。第1の
理由は、第2の運転領域IIの高トルク側では比較的燃焼
温度が高く、このとき要求トルクTQが第1の境界X
(N)より低くなったとしてもただちに低温燃焼を行え
ないからである。即ち、要求トルクTQがかなり低くな
ったとき、即ち第2の境界Y(N)よりも低くなったと
きでなければただちに低温燃焼が開始されないからであ
る。第2の理由は第1の運転領域Iと第2の運転領域II
間の運転領域の変化に対してヒステリシスを設けるため
である。
The two boundaries of the first boundary X (N) and the second boundary Y (N) on the lower torque side than the first boundary X (N) are provided as follows. For three reasons. The first reason is that the combustion temperature is relatively high on the high torque side of the second operating region II, and at this time, the required torque TQ
This is because even if the temperature becomes lower than (N), low-temperature combustion cannot be performed immediately. That is, the low-temperature combustion does not immediately start unless the required torque TQ becomes considerably low, that is, when the required torque TQ becomes lower than the second boundary Y (N). The second reason is that the first operating region I and the second operating region II
This is because hysteresis is provided for a change in the operating region during the period.

【0054】ところで機関の運転状態が第1の運転領域
Iにあって低温燃焼が行われているときには煤はほとん
ど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又はそ
の前の状態の形でもって燃焼室5から排出される。この
とき燃焼室5から排出された未燃炭化水素は酸化機能を
有する触媒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 state of the engine is in the first operating region I and low-temperature combustion is being performed, soot is hardly generated, and the unburned hydrocarbon is replaced with the precursor of soot or the state before the soot. It is discharged from the combustion chamber 5 in the form. At this time, the unburned hydrocarbon discharged from the combustion chamber 5 is 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.

【0055】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.

【0056】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。次に図8を参照しつつ第1の運転領域Iお
よび第2の運転領域IIにおける運転制御について概略的
に説明する。
In addition to the oxidation catalyst, the three-way catalyst and the NO
The x absorbent also has an oxidizing function, so that a three-way catalyst and a NO x absorbent can be used as the catalyst 25 as described above. Next, the operation control in the first operation region I and the second operation region II will be schematically described with reference to FIG.

【0057】図8は要求トルクTQに対するスロットル
弁20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8に示さ
れるように要求トルクTQの低い第1の運転領域Iでは
スロットル弁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、EGR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8に示される例では第1の運転領域IではEG
R率がほぼ70パーセントとされており、空燃比はわず
かばかりリーンなリーン空燃比とされている。
FIG. 8 shows the opening degree of the throttle valve 20, the opening degree of the EGR control valve 31, the EGR rate, the air-fuel ratio, the injection timing, and the injection amount with respect to the required torque TQ. As shown in FIG. 8, in the first operating region I where the required torque TQ is low, the opening of the throttle valve 20 is gradually increased from almost fully closed to about 2/3 as the required load L increases. The opening degree of the EGR control valve 31 is gradually increased from near full close to full open as the required load L increases.
Further, in the example shown in FIG.
The R ratio is approximately 70%, and the air-fuel ratio is a slightly lean air-fuel ratio.

【0058】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.

【0059】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 to almost fully closed, and at this time, the EGR control valve 31 is also closed to almost fully closed. 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.

【0060】一方、機関の運転状態が第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8に示す例ではEGR率がほぼ
70パーセントから40パーセント以下までステップ状
に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされ
る。即ち、EGR率が多量のスモークを発生するEGR
率範囲(図5)を飛び越えるので機関の運転領域が第1
の運転領域Iから第2の運転領域IIに変わるときに多量
のスモークが発生することがない。
On the other hand, when the operating state of the engine is in 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. 8, the EGR rate is reduced stepwise from approximately 70% to 40% or less, and the air-fuel ratio is increased stepwise. That is, the EGR rate at which the EGR rate generates a large amount of smoke
The engine operating range is the first because it jumps over the rate range (Fig. 5).
A large amount of smoke does not occur when changing from the operating region I to the second operating region II.

【0061】第2の運転領域IIでは第2の燃焼、即ち従
来から行われている燃焼が行われる。この燃焼方法では
煤およびNOx が若干発生するが低温燃焼に比べて熱効
率は高く、従って機関の運転領域が第1の運転領域Iか
ら第2の運転領域IIに変わると図8に示されるように噴
射量がステップ状に低減せしめられる。この第2の運転
領域IIではスロットル弁20は一部を除いて全開状態に
保持され、EGR制御弁31の開度は要求トルクTQが
高くなると次第に小さくされる。また、この運転領域II
ではEGR率は要求トルクTQが高くなるほど低くな
り、空燃比は要求トルクTQが高くなるほど小さくな
る。ただし、空燃比は要求トルクTQが高くなってもリ
ーン空燃比とされる。また、第2の運転領域IIでは噴射
開始時期θSは圧縮上死点TDC付近とされる。
In the second operation region II, the second combustion, that is, the conventional combustion is performed. In this combustion method generates little soot and NO x, but the heat efficiency is higher than the low temperature combustion, thus as the operating region of the engine is shown in FIG. 8 from the first operation area I changes to the second operating region II Thus, the injection amount is reduced stepwise. In the second operation region II, the throttle valve 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 torque TQ increases. In addition, this operation area II
In this case, the EGR rate decreases as the required torque TQ increases, and the air-fuel ratio decreases as the required torque TQ increases. However, the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio even when the required torque TQ increases. In the second operation region II, the injection start timing θS is set near the compression top dead center TDC.

【0062】図9(A)は要求トルクTQと、アクセル
ペダル50の踏込み量Lと、機関回転数Nとの関係を示
している。なお、図9(A)において各曲線は等トルク
曲線を表しており、TQ=0で示される曲線はトルクが
零であることを示しており、残りの曲線はTQ=a,T
Q=b,TQ=c,TQ=dの順に次第に要求トルクが
高くなる。図9(A)に示される要求トルクTQは図9
(B)に示されるようにアクセルペダル50の踏込み量
Lと機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM
42内に記憶されている。本発明による実施例では図9
(B)に示すマップからアクセルペダル50の踏込み量
Lおよび機関回転数Nに応じた要求トルクTQがまず初
めに算出され、この要求トルクTQに基づいて燃料噴射
量等が算出される。
FIG. 9A shows the relationship between the required torque TQ, the depression amount L of the accelerator pedal 50, and the engine speed N. In FIG. 9A, each curve represents an equal torque curve, the curve indicated by TQ = 0 indicates that the torque is zero, and the remaining curves are TQ = a, TQ
The required torque gradually increases in the order of Q = b, TQ = c, TQ = d. The required torque TQ shown in FIG.
As shown in (B), the ROM is previously stored in the form of a map as a function of the depression amount L of the accelerator pedal 50 and the engine speed N.
42. In the embodiment according to the present invention, FIG.
A required torque TQ corresponding to the depression amount L of the accelerator pedal 50 and the engine speed N is first calculated from the map shown in FIG. 8B, and the fuel injection amount and the like are calculated based on the required torque TQ.

【0063】図10は第1の運転領域Iにおける空燃比
A/Fを示している。図10において、A/F=15.
5,A/F=16,A/F=17,A/F=18で示さ
れる各曲線は夫々空燃比が15.5,16,17,18
であるときを示しており、各曲線間の空燃比は比例配分
により定められる。図10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では要求トルクTQが低くなるほど空燃比A/
Fがリーンとされる。
FIG. 10 shows the air-fuel ratio A / F in the first operating region I. In FIG. 10, A / F = 15.
The curves indicated by 5, A / F = 16, A / F = 17, and A / F = 18 have air-fuel ratios of 15.5, 16, 17, and 18, respectively.
And the air-fuel ratio between the curves is determined by proportional distribution. As shown in FIG. 10, the air-fuel ratio is lean in the first operating region I, and further, in the first operating region I, the lower the required torque TQ, the more the air-fuel ratio A /
F is made lean.

【0064】即ち、要求トルクTQが低くなるほど燃焼
による発熱量が少くなる。従って要求トルクTQが低く
なるほどEGR率を低下させても低温燃焼を行うことが
できる。EGR率を低下させると空燃比は大きくなり、
従って図10に示されるように要求トルクTQが低くな
るにつれて空燃比A/Fが大きくされる。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
要求トルクTQが低くなるにつれて空燃比A/Fが大き
くされる。
That is, the lower the required torque TQ, the smaller the amount of heat generated by combustion. Therefore, as the required torque TQ decreases, low-temperature combustion can be performed even if the EGR rate is reduced. As the EGR rate decreases, the air-fuel ratio increases,
Accordingly, as shown in FIG. 10, the air-fuel ratio A / F increases as the required torque TQ decreases. Air / fuel ratio A / F
As the fuel torque increases, the air-fuel ratio A / F increases as the required torque TQ decreases in order to make the air-fuel ratio as lean as possible.

【0065】図11(A)は第1の運転領域Iにおける
噴射量Qを示しており、図11(B)は第1の運転領域
Iにおける基準噴射開始時期θSを示している。図11
(A)に示されるように第1の運転領域Iにおける噴射
量Qは要求トルクTQおよび機関回転数Nの関数として
マップの形で予めROM42内に記憶されており、図1
1(B)に示されるように第1の運転領域Iにおける基
準噴射開始時期θSも要求トルクTQおよび機関回転数
Nの関数としてマップの形で予めROM42内に記憶さ
れている。
FIG. 11A shows the injection amount Q in the first operation region I, and FIG. 11B shows the reference injection start timing θS in the first operation region I. FIG.
As shown in FIG. 1A, the injection amount Q in the first operating region I is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required torque TQ and the engine speed N.
As shown in FIG. 1 (B), the reference injection start timing θS in the first operation region I is also stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required torque TQ and the engine speed N.

【0066】また、空燃比を機関の運転状態に応じた図
10に示す目標空燃比A/FとしかつEGR率を機関の
運転状態に応じた目標EGR率とするのに必要なスロッ
トル弁20の目標開度STが図12(A)に示されるよ
うに要求トルクTQおよび機関回転数Nの関数としてマ
ップの形で予めROM42内に記憶されており、空燃比
を機関の運転状態に応じた図10に示す目標空燃比A/
FとしかつEGR率を機関の運転状態に応じた目標EG
R率とするのに必要なEGR制御弁31の目標開度SE
が図12(B)に示されるように要求トルクTQおよび
機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM42
内に記憶されている。
Further, the throttle valve 20 necessary for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F according to the operating state of the engine shown in FIG. 10 and setting the EGR rate to the target EGR rate according to the operating state of the engine is set. The target opening degree ST is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required torque TQ and the engine speed N as shown in FIG. 12 (A), and the air-fuel ratio is determined according to the operating state of the engine. The target air-fuel ratio A /
F and the EGR rate is the target EG corresponding to the operating state of the engine.
The target opening degree SE of the EGR control valve 31 required for setting the R rate
As shown in FIG. 12 (B), the ROM
Is stored within.

【0067】図13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を示して
いる。なお、図13においてA/F=24,A/F=3
5,A/F=45,A/F=60で示される各曲線は夫
々目標空燃比24,35,45,60を示している。図
14(A)は第2の運転領域IIにおける噴射量Qを示し
ており、図14(B)は第2の運転領域IIにおける噴射
開始時期θSを示している。図14(A)に示されるよ
うに第2の運転領域IIにおける噴射量Qは要求トルクT
Qおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予めR
OM42内に記憶されており、図14(B)に示される
ように第2の運転領域IIにおける噴射開始時期θSも要
求トルクTQおよび機関回転数Nの関数としてマップの
形で予めROM42内に記憶されている。
FIG. 13 shows the target air-fuel ratio when the second combustion, that is, the normal combustion by the conventional combustion method is performed. In FIG. 13, A / F = 24 and A / F = 3.
Curves indicated by 5, A / F = 45 and A / F = 60 indicate target air-fuel ratios 24, 35, 45, and 60, respectively. FIG. 14A shows the injection amount Q in the second operation region II, and FIG. 14B shows the injection start timing θS in the second operation region II. As shown in FIG. 14A, the injection amount Q in the second operation region II is equal to the required torque T
Q in advance in the form of a map as a function of
The injection start timing θS in the second operating region II is also stored in the ROM 42 in advance as a function of the required torque TQ and the engine speed N as shown in FIG. Have been.

【0068】また、空燃比を図13に示す目標空燃比と
するのに必要なスロットル弁20の目標開度STが図1
5(A)に示されるように要求トルクTQおよび機関回
転数Nの関数としてマップの形で予めROM42内に記
憶されており、空燃比を図13に示す目標空燃比とする
のに必要なEGR制御弁31の目標開度SEが図15
(B)に示されるように要求トルクTQおよび機関回転
数Nの関数としてマップの形で予めROM42内に記憶
されている。
The target opening degree ST of the throttle valve 20 required for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG.
As shown in FIG. 5 (A), the EGR necessary for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG. 13 is stored in the ROM 42 in advance as a function of the required torque TQ and the engine speed N. FIG. 15 shows the target opening SE of the control valve 31.
As shown in (B), it is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required torque TQ and the engine speed N.

【0069】さて、第1の燃焼、即ち低温燃焼が行われ
ているときには基本的には噴射量を図11(A)に示す
マップから算出される噴射量Qとし、噴射開始時期を図
11(B)に示すマップから算出される基準噴射開始時
期θSとし、スロットル弁20の開度を図12(A)に
示すマップから算出される目標開度STとし、EGR制
御弁31の開度を図12(B)に示すマップから算出さ
れる目標開度SEとすればスモークは発生せず、騒音は
一定レベル以上にはならず、燃不良を生じない良好な
低温燃焼が行われる。
When the first combustion, that is, the low-temperature combustion is being performed, basically, the injection amount is set to the injection amount Q calculated from the map shown in FIG. FIG. 12B shows the reference injection start timing θS calculated from the map shown in FIG. 12B, the opening of the throttle valve 20 is the target opening ST calculated from the map shown in FIG. 12A, and the opening of the EGR control valve 31 is shown in FIG. 12 (B) to the target opening SE Tosureba smoke is calculated from the map shown is not generated, the noise does not become more than a certain level, good low temperature combustion that does not cause combustion failure is performed.

【0070】ところがこのように噴射量、噴射時期、ス
ロットル弁20の開度およびEGR制御弁31の開度を
上述の如く夫々対応するマップ上の値に一致させても大
気温、大気圧、湿度等が変化すると燃焼時における燃料
およびその周囲のガス温度が変化するためにスモーク或
いは一定レベル以上の騒音が発生したり、燃不良が生
じたりする。
However, even if the injection amount, the injection timing, the opening of the throttle valve 20 and the opening of the EGR control valve 31 are made to correspond to the values on the corresponding maps as described above, the atmospheric temperature, atmospheric pressure, humidity equal or smoke or a certain level or more noise is generated since the gas temperature of the fuel and its surroundings is changed at the time of combustion and changes, combustion failure or cause.

【0071】そこで本発明では燃焼圧センサ37により
燃焼室5内の燃焼圧を検出し、この燃焼圧に基づいてス
モーク或いは一定レベル以上の騒音が発生しているか否
か、および燃焼不良を生じているか否かを判断し、スモ
ーク或いは一定レベル以上の騒音が発生していると判断
された場合には噴射開始時期を遅らすか、又は空燃比を
小さくし、燃焼不良が生じていると判断されたときには
噴射開始時期を早めるか、或いは空燃比を大きくするよ
うにしている。
Therefore, according to the present invention, the combustion pressure in the combustion chamber 5 is detected by the combustion pressure sensor 37, and based on the combustion pressure, it is determined whether or not smoke or noise of a certain level or more is generated. It is determined whether or not smoke or noise of a certain level or more is occurring. If it is determined that the injection start timing is delayed or the air-fuel ratio is reduced, it is determined that poor combustion has occurred. Sometimes, the injection start timing is advanced or the air-fuel ratio is increased.

【0072】即ち、スモーク或いは一定レベル以上の騒
音が発生しているときに噴射開始時期を遅らすと燃焼時
における燃料およびその周囲のガス温度が低下し、斯く
してスモークが発生しなくなり、騒音が低下する。一
方、このとき空燃比を小さくすると燃料粒子周りの酸素
濃度が低下するために燃焼時における燃料およびその周
囲のガス温度が低下し、斯くしてスモークが発生しなく
なり、騒音が低下する。従って上述した如く、スモーク
或いは一定レベル以上の騒音が発生していると判断され
た場合には噴射開始時期を遅らすか、又は空燃比を小さ
くするようにしている。
That is, if the injection start timing is delayed when smoke or noise of a certain level or more is generated, the temperature of fuel and the surrounding gas during combustion is reduced, so that smoke is not generated and noise is reduced. descend. On the other hand, if the air-fuel ratio is reduced at this time, the oxygen concentration around the fuel particles is reduced, so that the temperature of the fuel and the gas around the fuel during combustion is reduced, so that no smoke is generated and the noise is reduced. Therefore, as described above, when it is determined that smoke or noise of a certain level or more is generated, the injection start timing is delayed or the air-fuel ratio is reduced.

【0073】一方、燃焼不良が生じているときに噴射開
始時期を早めると燃料全体が良好に燃焼するようにな
り、斯くして良好な燃焼が得られるようになる。一方、
このとき空燃比を大きくすると燃料粒子周りの酸素濃度
が増大するために燃料全体が良好に燃焼するようにな
り、斯くして良好な燃焼が得られるようになる。従って
上述した如く、燃焼不良が生じていると判断されたとき
には噴射開始時期を早めるか、或いは空燃比を大きくす
るようにしている。
On the other hand, if the injection start timing is advanced when poor combustion occurs, the whole fuel will burn well, and thus good combustion will be obtained. on the other hand,
At this time, if the air-fuel ratio is increased, the oxygen concentration around the fuel particles increases, so that the whole fuel burns satisfactorily, and thus good combustion can be obtained. Therefore, as described above, when it is determined that poor combustion has occurred, the injection start timing is advanced or the air-fuel ratio is increased.

【0074】なお、以下に述べる本発明による実施例で
はスモーク或いは一定レベル以上の騒音が発生している
と判断された場合にはまず初めに噴射開始時期が遅らさ
れ、それでも依然としてスモーク或いは一定レベル以上
の騒音が発生していると判断された場合に空燃比が小さ
くされる。また、空燃比が小さくされている状態におい
て燃焼不良が生じていると判断されたときにはまず初め
に、空燃比が大きくされ、それでも依然として燃焼不良
が生じていると判断されたときには噴射開始時期が早め
られる。
In the embodiments of the present invention described below, when it is determined that smoke or noise of a certain level or more is generated, the injection start timing is first delayed, and still the smoke or the certain level is still present. When it is determined that the above noise is occurring, the air-fuel ratio is reduced. Also, when it is determined that poor combustion occurs in a state where the air-fuel ratio is reduced, first, the air-fuel ratio is increased, and when it is still determined that poor combustion still occurs, the injection start timing is advanced. Can be

【0075】次に本発明による実施例について具体的に
説明する。まず初めに図16を参照しつつ燃焼圧センサ
37により検出された燃焼圧に基づいてスモークが発生
しているか否かを判断する方法について説明する。即
ち、スモークの発生しない良好な低温燃焼が行われてい
るときには図16に示されるように燃焼圧力が緩やかに
変化する。具体的に云うと、燃焼圧はP0 で示されるよ
うに上死点TDCにおいて一旦ピークとなり、次いでP
1 で示されるように上死点TDC後において再びピーク
となる。ピーク圧P1 は燃焼圧により生じ、良好な低温
燃焼が行われているときにはピーク圧P0 に対するピー
ク圧P1 の上昇量、即ちピーク圧P0 とピーク圧P1
の差圧ΔP(=P1 −P0 )が比較的小さくなる。
Next, an embodiment according to the present invention will be specifically described. First, a method of determining whether or not smoke has occurred based on the combustion pressure detected by the combustion pressure sensor 37 will be described with reference to FIG. That is, when good low-temperature combustion without generation of smoke is being performed, the combustion pressure gradually changes as shown in FIG. More specifically, the combustion pressure once peaks at TDC as shown by P 0 ,
As shown by 1 , the peak again occurs after the top dead center TDC. The peak pressure P 1 is generated by the combustion pressure, and when good low-temperature combustion is being performed, the amount of increase of the peak pressure P 1 with respect to the peak pressure P 0 , that is, the differential pressure ΔP between the peak pressure P 0 and the peak pressure P 1 (= P 1 −P 0 ) becomes relatively small.

【0076】これに対し例えば燃料粒子の密度の高い領
域が局所的に形成され、その結果着火後の圧力上昇量が
大きくなると燃焼温度が高くなる。このときにはもはや
低温燃焼が行われず、斯くして多量のスモークの発生す
ることになる。そこで本発明による実施例では差圧ΔP
(=P1 −P0 )が予め定められた上限値を越えたとき
には差圧ΔPが小さくなるように噴射時期を遅らせるよ
うにしている。
On the other hand, for example, a region where the density of the fuel particles is high is locally formed, and as a result, if the pressure rise after ignition becomes large, the combustion temperature becomes high. At this time, low-temperature combustion is no longer performed, and thus a large amount of smoke is generated. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the differential pressure ΔP
When (= P 1 −P 0 ) exceeds a predetermined upper limit, the injection timing is delayed so that the differential pressure ΔP becomes smaller.

【0077】次に図17を参照しつつ噴射開始時期を遅
角すべきことを示す遅角フラグR1の制御について説明
する。なお、図17は一定クランク角毎に行われる割込
みルーチンを示している。図17を参照すると、まず初
めにステップ100において現在クランク角がCA1
(図16)であるか否かが判別される。クランク角がC
A1のときにはステップ101に進んでピークホールド
回路49の出力電圧が読込まれる。このときピークホー
ルド回路49の出力電圧はピーク圧P0 を表しており、
従ってステップ101では、ピーク圧P0 が読込まれる
ことになる。次いでステップ102ではリセット信号が
ピークホールド回路49のリセット入力端子Rに入力さ
れ、それによってピークホールド回路49がリセットさ
れる。
Next, the control of the retard flag R1 indicating that the injection start timing should be retarded will be described with reference to FIG. FIG. 17 shows an interrupt routine that is performed every fixed crank angle. Referring to FIG. 17, first, in step 100, the current crank angle is set to CA1.
(FIG. 16). Crank angle is C
In the case of A1, the routine proceeds to step 101, where the output voltage of the peak hold circuit 49 is read. At this time, the output voltage of the peak hold circuit 49 represents the peak pressure P 0 ,
Therefore, in step 101, so that the peak pressure P 0 is read. Next, at step 102, a reset signal is input to the reset input terminal R of the peak hold circuit 49, whereby the peak hold circuit 49 is reset.

【0078】次いでステップ103では現在クランク角
がCA2(図16)であるか否かが判別される。クラン
ク角がCA2のときにはステップ104に進んでピーク
ホールド回路49の出力電圧が読込まれる。このときピ
ークホールド回路49の出力電圧はピーク圧P1 を表し
ており、従ってステップ104ではピーク圧P1 が読込
まれることになる。次いでステップ105ではリセット
信号がピークホールド回路49のリセット入力端子Rに
入力され、それによってピークホールド回路49がリセ
ットされる。次いでステップ106ではピーク圧P0
ピーク圧P1 との差圧ΔP(=P1 −P0 )が算出され
る。
Next, at step 103, it is determined whether or not the current crank angle is CA2 (FIG. 16). When the crank angle is CA2, the routine proceeds to step 104, where the output voltage of the peak hold circuit 49 is read. At this time, the output voltage of the peak hold circuit 49 indicates the peak pressure P 1 , and therefore, in step 104, the peak pressure P 1 is read. Next, at step 105, a reset signal is input to the reset input terminal R of the peak hold circuit 49, whereby the peak hold circuit 49 is reset. Next, at step 106, a differential pressure ΔP (= P 1 −P 0 ) between the peak pressure P 0 and the peak pressure P 1 is calculated.

【0079】次いでステップ107では差圧ΔPが上限
値ΔPmax よりも大きいか否かが判別される。ΔP>Δ
max のときにはステップ108に進んで遅角フラグR
1がセットされる。これに対してΔP≦ΔPmax になる
と遅角フラグR1がリセットされる。遅角フラグR1が
セットされると噴射開始時期が遅角され、斯くしてΔP
>ΔPmax である間、噴射開始時期が遅角され続けるこ
とになる。
[0079] Then whether the differential pressure [Delta] P in step 107 is larger than the upper limit value [Delta] P max is determined. ΔP> Δ
If Pmax , the routine proceeds to step 108, where the retard flag R
1 is set. This [Delta] P ≦ [Delta] P max to become the retard flag R1 is reset for. When the retard flag R1 is set, the injection start timing is retarded.
> While in ΔP max, so that the injection start timing continues to be retarded.

【0080】次に図18を参照しつつ燃焼圧センサ37
により検出された燃焼圧に基づいて一定レベル以上の騒
音が発生しているか否かを判別する方法について説明す
る。即ち、図16を参照しつつ説明したように燃料圧P
1 がP0 に対して高くなるとスモークが発生する。とこ
ろが図18に示されるように燃焼圧P1 がP0 に比べて
さほど大きくならず、そのためにスモークが発生するこ
とはないが、圧縮上死点(TDC)後に急激に燃焼が開
始されるために単位クランク角度dθ当りの燃焼圧の圧
力変化率dP/dθが高くなる場合がある。このような
燃焼圧の変化は空燃比がリーンになりすぎた場合に生ず
る。
Next, the combustion pressure sensor 37 will be described with reference to FIG.
A method for determining whether or not noise above a certain level is generated based on the combustion pressure detected by the method will be described. That is, as described with reference to FIG.
1 smoke is generated when higher against P 0. However, as shown in FIG. 18, the combustion pressure P 1 is not so large as compared with P 0 , so that no smoke is generated. However, since the combustion starts rapidly after the compression top dead center (TDC). In some cases, the pressure change rate dP / dθ of the combustion pressure per unit crank angle dθ may increase. Such a change in the combustion pressure occurs when the air-fuel ratio becomes too lean.

【0081】圧縮上死点(TDC)後において圧力変化
率dP/dθが大きくなると騒音が高くなる。従って本
発明による実施例では圧縮上死点(TDC)後において
圧力変化率dP/dθが許容上限値を越えたときには騒
音を一定レベル以下に低下させるために噴射開始時期が
遅らされる。次に図19を参照しつつ噴射開始時期を遅
角すべきことを示す遅角フラグR2の制御について説明
する。なお、図19に示すルーチンは一定クランク角毎
の割込みによって実行される。
After the compression top dead center (TDC), if the pressure change rate dP / dθ increases, the noise increases. Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the pressure change rate dP / dθ exceeds the allowable upper limit after the compression top dead center (TDC), the injection start timing is delayed in order to reduce the noise to a certain level or less. Next, control of the retard flag R2 indicating that the injection start timing should be retarded will be described with reference to FIG. Note that the routine shown in FIG. 19 is executed by interruption every fixed crank angle.

【0082】図19を参照すると、まず初めにステップ
200において現在のクランク角θが圧縮上死点TDC
とCA3(図18)との間であるか否かが判別される。
TDC≦θ≦CA3のときにはステップ201に進んで
現在の燃焼圧Pから前回の割込みルーチンにおける燃焼
圧P1 を減算することによって燃焼圧の圧力変化率dP
/dθ(=P−P1 )が算出される。次いでステップ2
02では圧力変化率dP/dθが最大値(dP/dθ)
max よりも大きいか否かが判別される。dP/dθ>
(dP/dθ)max のときにはステップ203に進んで
dP/dθが(dP/dθ)max とされる。次いでステ
ップ204では現在のクランク角θがCA3(図18)
になったか否かが判別され、θ=CA3になるとステッ
プ205に進む。
Referring to FIG. 19, first, at step 200, the current crank angle θ is changed to the compression top dead center TDC.
And CA3 (FIG. 18).
When TDC ≦ θ ≦ CA3, the routine proceeds to step 201, in which the combustion pressure P 1 in the previous interruption routine is subtracted from the current combustion pressure P to obtain a pressure change rate dP of the combustion pressure.
/ Dθ (= P-P 1 ) is calculated. Then step 2
02, the pressure change rate dP / dθ is the maximum value (dP / dθ)
It is determined whether it is greater than max . dP / dθ>
If (dP / dθ) max , the routine proceeds to step 203, where dP / dθ is set to (dP / dθ) max . Next, at step 204, the current crank angle θ is set to CA3 (FIG. 18).
Is determined, and when θ = CA3, the routine proceeds to step 205.

【0083】ステップ205では圧力変化率の最大値
(dP/dθ)max が許容最大値MAXよりも大きいか
否かが判別される。(dP/dθ)max >MAXのとき
にはステップ206に進んで遅角フラグR2がセットさ
れ、次いでステップ208に進む。これに対して(dP
/dθ)max ≦MAXになると遅角フラグR2がリセッ
トされ、次いでステップ208に進む。ステップ208
では(dP/dθ)maxがクリアされる。遅角フラグR
2がセットされると噴射開始時期が遅角され、斯くして
(dP/dθ)max >MAXである間、噴射開始時期が
遅角され続けることになる。
In step 205, it is determined whether or not the maximum value (dP / dθ) max of the pressure change rate is larger than the allowable maximum value MAX. When (dP / dθ) max > MAX, the routine proceeds to step 206, where the retard flag R2 is set, and then proceeds to step 208. On the other hand, (dP
/ Dθ) max ≤ MAX, the retard flag R2 is reset, and the routine proceeds to step 208. Step 208
Then, (dP / dθ) max is cleared. Retard flag R
When 2 is set, the injection start timing is retarded. Thus, while (dP / dθ) max > MAX, the injection start timing continues to be retarded.

【0084】次に図20を参照しつつ燃焼圧センサ37
により検出された燃焼圧に基づいて燃焼不良が生じてい
るか否かを判別する方法について説明する。図20は燃
焼不良が生じる限界のときの燃焼圧Pと燃焼圧Pの圧力
変化率dP/dθを示している。なお、図20において
破線はモータリング運転時における燃焼室内圧力Pm
よび燃焼室内圧力Pm の圧力変化率dPm /dθを示し
ている。図20に示されるように低温燃焼が行われてい
るときには圧縮上死点(TDC)後において燃焼圧Pの
ピークが必ずしも現われず、特に燃焼不良が生じる限界
のときの燃焼圧Pは圧縮上死点(TDC)後滑らかに減
少する。従ってこのとき圧力変化率dP/dθも比較的
ゆるやかに変化する。このような形の燃焼圧Pおよび圧
力変化率dP/dθの変化は特に空燃比が小さいときに
現われやすい。
Next, the combustion pressure sensor 37 will be described with reference to FIG.
A method for determining whether or not combustion failure has occurred based on the combustion pressure detected by the method will be described. FIG. 20 shows the combustion pressure P and the pressure change rate dP / dθ of the combustion pressure P at the limit where poor combustion occurs. The broken line indicates the pressure change rate dP m / d [theta] of the combustion chamber pressure P m and the combustion chamber pressure P m during motoring operation in FIG. 20. As shown in FIG. 20, when low-temperature combustion is performed, the peak of the combustion pressure P does not always appear after the compression top dead center (TDC). It decreases smoothly after the point (TDC). Therefore, at this time, the pressure change rate dP / dθ also changes relatively slowly. Such changes in the combustion pressure P and the pressure change rate dP / dθ tend to appear particularly when the air-fuel ratio is small.

【0085】一方、低温燃焼が行われているときには燃
焼圧Pが破線で示すモータリング運転時の燃焼室内圧力
m よりも必ず高くなる。また、図20に示されるよう
にモータリング運転時の燃焼室内圧力Pm が圧縮上死点
後に比較的急速に低下するのに対し、低温燃焼が行われ
ているときの燃焼圧Pは全体的にゆっくりと低下し、し
かも燃焼圧Pの下降速度は圧縮上死点後暫らくしてから
大きくなる。従って燃焼不良が生じる限界のときの圧力
変化率dP/dθの最小値はモータリング運転時におけ
る圧力変化率dPm /dθの最小値よりも大きくなり、
また圧力変化率dP/dθが最小値となるクランク角は
圧力変化率dPm /dθが最小値となるクランク角より
も遅角側となる。
[0085] On the other hand, always higher than the combustion chamber pressure P m during motoring operation the combustion pressure P is shown by a broken line when the low temperature combustion is being performed. Further, while the combustion chamber pressure P m during motoring operation, as shown in FIG. 20 is relatively rapidly reduced after compression top dead center, the combustion pressure P is total when low temperature combustion is being performed , And the rate of decrease of the combustion pressure P becomes large some time after the compression top dead center. Therefore the minimum value of the pressure change rate dP / d [theta] when the limit combustion failure occurs is larger than the minimum value of the pressure change rate dP m / d [theta] at the time of motoring operation,
The crank angle which the pressure change rate dP / d [theta] becomes the minimum value is retarded from the crank angle at which the pressure change rate dP m / d [theta] becomes the minimum value.

【0086】従って燃焼圧Pおよび圧力変化率dP/d
θの変化から燃焼不良が生じる限界であるか否かを判断
することができる。本発明による第1実施例では圧縮上
死点(TDC)とCA4(図20)との間で圧力変化率
dP/dθが予め定められた許容下限値MINよりも小
さくなったときに燃焼不良が生じたと判断され、このと
き噴射開始時期を早めるようにしている。
Accordingly, the combustion pressure P and the pressure change rate dP / d
It can be determined from the change in θ whether or not it is the limit at which poor combustion occurs. In the first embodiment according to the present invention, when the pressure change rate dP / dθ becomes smaller than a predetermined allowable lower limit value MIN between the compression top dead center (TDC) and CA4 (FIG. 20), poor combustion occurs. It is determined that this has occurred, and at this time, the injection start timing is advanced.

【0087】次に図21を参照しつつ第1実施例を実行
するためのルーチンについて説明する。なお、このルー
チンは一定クランク角毎の割込みによって実行される。
図21を参照するとまず初めにステップ300において
クランク角θが圧縮上死点TDCとCA4(図20)と
の間であるか否かが判別される。TDC≦θ≦CA4の
ときにはステップ301に進んで現在の燃焼圧Pから前
回の割込み時における燃焼圧P1 を減算することによっ
て圧力変化率dP/dθ(=P−P1 )が算出される。
次いでステップ302では圧力変化率dP/dθが最小
値(dP/dθ)min よりも小さいか否かが判別され
る。dP/dθ<(dP/dθ)mi n のときにはステッ
プ303に進んでdP/dθが最小値(dP/dθ)
min とされる。次いでステップ304ではクランク角θ
がCA4(図20)になったか否かが判別され、θ=C
A4になったときにはステップ305に進む。
Next, a routine for executing the first embodiment will be described with reference to FIG. This routine is executed by interruption every fixed crank angle.
Referring to FIG. 21, first, in step 300, it is determined whether or not the crank angle θ is between the compression top dead center TDC and CA4 (FIG. 20). When the TDC ≦ θ ≦ CA4 pressure change rate dP / dθ (= P-P 1) is calculated by subtracting the combustion pressure P 1 at the time of the previous interruption willing from the current combustion pressure P in step 301.
Next, at step 302, it is determined whether or not the pressure change rate dP / dθ is smaller than a minimum value (dP / dθ) min . dP / dθ <(dP / dθ ) mi dP / dθ is the minimum value the routine proceeds to step 303 when the n (dP / dθ)
min . Next, at step 304, the crank angle θ
Is determined to be CA4 (FIG. 20), and θ = C
When it becomes A4, the process proceeds to step 305.

【0088】ステップ305では圧力変化率の最小値
(dP/dθ)min が許容下限値MINよりも小さいか
否かが判別される。(dP/dθ)min <MINのとき
にはステップ306に進んで進角フラグがセットされ、
次いでステップ308に進む。これに対して(dP/d
θ)min ≧MINのときにはステップ307に進んで進
角フラグがリセットされ、次いでステップ308に進
む。ステップ308では(dP/dθ)min がクリアさ
れる。進角フラグがセットされると噴射開始時期が
され、従って(dP/dθ)<MINである間、噴射開
始時期が角され続ける。
In step 305, it is determined whether or not the minimum value (dP / dθ) min of the pressure change rate is smaller than the allowable lower limit value MIN. When (dP / dθ) min <MIN, the routine proceeds to step 306, where the advance angle flag is set.
Next, the routine proceeds to step 308. On the other hand, (dP / d
θ) When min ≧ MIN, the routine proceeds to step 307, where the advance flag is reset, and then proceeds to step 308. In step 308, (dP / dθ) min is cleared. When the advance flag is set, the injection start timing is advanced , so that the injection start timing continues to be advanced while (dP / dθ) <MIN.

【0089】次に図22を参照しつつ運転制御ルーチン
について説明する。図20を参照すると、まず初めにス
テップ400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
機関の運転領域が第1の運転領域Iであるときにはステ
ップ401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)のときはステップ403に進んで第1の燃焼が行
われる。
Next, an operation control routine will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 20, first, in step 400, 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 region of the engine is the first operating region I, the routine proceeds to step 401, where the required load L is reduced to the first boundary X1 (N).
It is determined whether or not it has become larger. L ≦ X1
In the case of (N), the routine proceeds to step 403, where the first combustion is performed.

【0090】即ち、ステップ403では図12(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、次いでステップ404では図12(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
る。次いでステップ405では図11(A)に示すマッ
プから噴射量Qが算出され、次いでステップ406では
図11(B)に示すマップから基準噴射開始時期θSが
算出される。
That is, in step 403, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 12A, and then in step 404, the target opening ST of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. SE is calculated. Next, at step 405, the injection amount Q is calculated from the map shown in FIG. 11A, and then at step 406, the reference injection start timing θS is calculated from the map shown in FIG. 11B.

【0091】次いでステップ407では遅角フラグR1
又はR2の少くともいずれか一方がセットされているか
否かが判別される。遅角フラグR1又はR2のいずれか
一方がセットされているときにはステップ408に進ん
で噴射開始時期の遅角制御が行われる。この遅角制御が
図23に示されている。一方、遅角フラグR1又はR2
のいずれもセットされていないときにはステップ409
に進んで進角フラグがセットされているか否かが判別さ
れる。進角フラグがセットされているときにはステップ
410に進んで進角制御が行われる。この進角制御が図
24に示されている。
Next, at step 407, the retard flag R1
Alternatively, it is determined whether at least one of R2 is set. When either the retard flag R1 or R2 is set, the routine proceeds to step 408, where the retard control of the injection start timing is performed. This retard control is shown in FIG. On the other hand, the retard flag R1 or R2
If none of the above is set, step 409
Then, it is determined whether or not the advance angle flag is set. When the advance flag is set, the routine proceeds to step 410, where advance control is performed. This advance angle control is shown in FIG.

【0092】一方、ステップ401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402に
進んでフラグIがリセットされ、次いでステップ413
に進んで第2の燃焼が行われる。即ち、ステップ413
では図15(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、次いでステップ414では図
15(B)に示すマップからEGR制御弁31の目標開
度SEが算出される。次いでステップ415では図14
(A)に示すマップから噴射量Qが算出され、次いでス
テップ416では図14(B)に示すマップから噴射開
始時期θSが算出される。
On the other hand, in step 401, L> X
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 402, where the flag I is reset.
And the second combustion is performed. That is, step 413
15A, the target opening ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 15A, and then, in step 414, the target opening SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 415, FIG.
The injection amount Q is calculated from the map shown in (A), and then, in step 416, the injection start timing θS is calculated from the map shown in FIG.

【0093】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400からステップ411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413
に進み、第2の燃焼が行われる。一方、ステップ411
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412に進んでフラグIがセットされ、次いでス
テップ403に進んで低温燃焼が行われる。
When the flag I is reset, in the next processing cycle, the routine proceeds from step 400 to step 411, where it is determined whether or not the required load L has become lower than the second boundary Y (N). When L ≧ Y (N), step 413
And the second combustion is performed. On the other hand, step 411
When it is determined that L <Y (N), the routine proceeds to step 412, where the flag I is set. Then, the routine proceeds to step 403, where low-temperature combustion is performed.

【0094】次に図23を参照しつつ図22のステップ
408において行われる遅角制御について説明する。図
23を参照するとまず初めにステップ420において噴
射開始時期に対する補正値ΔθSから一定値αが減算さ
れる。次いでステップ421では基準噴射開始時期θS
に補正値ΔθSを加算することによって最終的な噴射開
始時期θS(=θS+ΔθS)が算出される。次いでス
テップ422では最終的な噴射開始時期θSが機関の運
転状態に応じて予め定められている許容限界時期θS
min よりも小さくなったか否か、即ち遅くなったか否か
が判別される。
Next, the retard control performed in step 408 of FIG. 22 will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 23, first, at step 420, a constant value α is subtracted from the correction value ΔθS for the injection start timing. Next, at step 421, the reference injection start timing θS
Is added to the correction value ΔθS to calculate the final injection start timing θS (= θS + ΔθS). Next, at step 422, the final injection start timing θS is set to an allowable limit timing θS that is predetermined according to the operating state of the engine.
It is determined whether or not it has become smaller than min , that is, whether or not it has become late.

【0095】θS≦θSmin になったときにはステップ
423に進んでθSmin が最終的な噴射開始時期θSと
され、次いでステップ424では空燃比を制御している
ことを示すA/F制御フラグがセットされる。次いでス
テップ425ではスロットル弁20の目標開度に対する
補正値ΔSTから一定値βが減算される。次いでステッ
プ426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って最終的なスロットル弁2
0の目標開度ST(=ST+ΔST)が算出される。
When θS ≦ θS min , the routine proceeds to step 423, where θS min is made the final injection start timing θS, and then at step 424, an A / F control flag indicating that the air-fuel ratio is being controlled is set. Is done. Next, at step 425, a constant value β is subtracted from the correction value ΔST for the target opening of the throttle valve 20. Next, at step 426, the correction value ΔST is added to the target opening degree ST of the throttle valve 20 to obtain the final throttle valve 2.
A target opening ST of 0 (= ST + ΔST) is calculated.

【0096】即ち、遅角フラグR1又はR2の少くとも
一方がセットされると噴射開始時期θSが遅らされ、噴
射開始時期θSが許容限界時期θSmin まで遅らされて
も依然として遅角フラグR1又はR2がセットされてい
る場合にはスロットル弁20の開度が減少せしめられ
る。スロットル弁20の開度が減少せしめられると吸入
空気量が減少せしめられ、斯くして空燃比が小さくな
る。
That is, when at least one of the retard flags R1 and R2 is set, the injection start timing θS is delayed, and even if the injection start timing θS is delayed to the allowable limit timing θS min, the retard flag R1 is still set. Alternatively, when R2 is set, the opening of the throttle valve 20 is reduced. When the opening of the throttle valve 20 is reduced, the amount of intake air is reduced, and thus the air-fuel ratio is reduced.

【0097】次に図24を参照しつつ図22のステップ
410において行われる進角制御について説明する。図
24を参照するとまず初めにステップ430においてA
/F制御フラグがセットされているか否かが判別され
る。A/F制御フラグがセットされている場合にはステ
ップ431に進んでスロットル弁20の目標開度に対す
る補正値ΔSTに一定値βが加算される。次いでステッ
プ432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って最終的なスロットル弁2
0の目標開度ST(=ST+ΔST)が算出される。次
いでステップ433では補正値ΔSTが零又は負になっ
たか否かが判別される。ΔST≦0になるとステップ4
34に進んでΔSTが零とされ、次いでステップ435
においてA/F制御フラグがリセットされる。
Next, the advance angle control performed in step 410 of FIG. 22 will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 24, first in step 430, A
It is determined whether the / F control flag is set. If the A / F control flag is set, the routine proceeds to step 431, where a fixed value β is added to the correction value ΔST for the target opening of the throttle valve 20. Next, at step 432, the final throttle valve 2 is added by adding the correction value ΔST to the target opening ST of the throttle valve 20.
A target opening ST of 0 (= ST + ΔST) is calculated. Next, at step 433, it is determined whether or not the correction value ΔST has become zero or negative. Step 4 when ΔST ≦ 0
The process proceeds to 34, where ΔST is made zero, and then step 435
In, the A / F control flag is reset.

【0098】A/F制御フラグがリセットされるとステ
ップ430からステップ436に進んで噴射開始時期に
対する補正値ΔθSに一定値αが加算される。次いでス
テップ437では基準噴射開始時期θSに補正値ΔθS
を加算することによって最終的な噴射開始時期θS(=
θS+ΔθS)が算出される。即ち、進角フラグがセッ
トされたときに空燃比が目標空燃比よりも小さくされて
いる場合にはスロットル弁20の開度が増大せしめら
れ、それによって空燃比が大きくされる。この場合、空
燃比が目標空燃比まで大きくされても依然として進角フ
ラグがセットされている場合には噴射開始時期θSが早
められる。
When the A / F control flag is reset, the routine proceeds from step 430 to step 436, where a fixed value α is added to the correction value ΔθS for the injection start timing. Next, at step 437, the correction value ΔθS is added to the reference injection start timing θS.
Is added to obtain the final injection start timing θS (=
θS + ΔθS) is calculated. That is, if the air-fuel ratio is smaller than the target air-fuel ratio when the advance flag is set, the opening of the throttle valve 20 is increased, thereby increasing the air-fuel ratio. In this case, even if the air-fuel ratio is increased to the target air-fuel ratio, if the advance flag is still set, the injection start timing θS is advanced.

【0099】次に図25を参照しつつ燃焼圧に基づいて
燃焼不良が生じているか否かを判断する方法の第2実施
例について説明する。前述したように燃焼不良が生ずる
限界において低温燃焼が行われる場合には図25に示さ
れるように圧縮上死点(TDC)後において圧力変化率
dP/dθが最小となるクランク角θkはモータリング
運転時における燃焼室内圧力の圧力変化率dPm /dθ
が最小となるクランク角θoよりも一定クランク角Δθ
だけ遅れる。従ってこの第2実施例では機関運転状態に
応じたθoが予め記憶されており、θkがθo+Δθよ
りも小さくなったとき、即ちθkが予め定められたクラ
ンク角(θo+Δθ)よりも早くなったときに進角フラ
グをセットするようにしている。
Next, with reference to FIG. 25, a description will be given of a second embodiment of the method for determining whether or not combustion failure has occurred based on the combustion pressure. As described above, when low-temperature combustion is performed at the limit where poor combustion occurs, as shown in FIG. 25, the crank angle θk at which the pressure change rate dP / dθ becomes the minimum after the compression top dead center (TDC) is determined by motoring. Pressure change rate dP m / dθ of combustion chamber pressure during operation
Is a constant crank angle Δθ than the crank angle θo at which
Only late. Therefore, in the second embodiment, θo corresponding to the engine operating state is stored in advance, and when θk becomes smaller than θo + Δθ, that is, when θk becomes earlier than the predetermined crank angle (θo + Δθ). The advance flag is set.

【0100】次に図26を参照しつつ第2実施例を実行
するためのルーチンについて説明する。なお、このルー
チンは一定クランク角毎の割込みによって実行される。
図26を参照するとまず初めにステップ500において
クランク角θが圧縮上死点TDCとCA4(図25)と
の間であるか否かが判別される。TDC≦θ≦CA4の
ときにはステップ50に進んで現在の燃焼圧Pから前
回の割込み時における燃焼圧P1 を減算することによっ
て圧力変化率dP/dθ(=P−P1 )が算出される。
次いでステップ502では圧力変化率dP/dθが最小
値(dP/dθ)min よりも小さいか否かが判別され
る。dP/dθ<(dP/dθ)min のときにはステッ
プ503に進んでdP/dθが最小値(dP/dθ)
min とされ、次いでステップ504ではこのときのクラ
ンク角θがθkとされる。次いでステップ505ではク
ランク角θがCA4(図25)になったか否かが判別さ
れ、θ=CA4になったときにはステップ506に進
む。
Next, a routine for executing the second embodiment will be described with reference to FIG. This routine is executed by interruption every fixed crank angle.
Referring to FIG. 26, first, at step 500, it is determined whether or not the crank angle θ is between the compression top dead center TDC and CA4 (FIG. 25). Rate of pressure change dP / dθ (= P-P 1) is calculated by subtracting the combustion pressure P 1 at the time of the previous interruption from the current combustion pressure P proceeds to step 50 1 when the TDC ≦ θ ≦ CA4 .
Next, at step 502, it is determined whether or not the pressure change rate dP / dθ is smaller than the minimum value (dP / dθ) min . When dP / dθ <(dP / dθ) min , the routine proceeds to step 503, where dP / dθ is the minimum value (dP / dθ).
is min, and then at step 504, the crank angle θ in this case are .theta.k. Next, at step 505, it is determined whether or not the crank angle θ has become CA4 (FIG. 25). When θ = CA4, the routine proceeds to step 506.

【0101】ステップ506ではθkが機関の運転状態
に応じたθoと一定値Δθとの和(θo+Δθ)よりも
小さいか否かが判別される。θk<θo+Δθのときに
はステップ507に進んで進角フラグがセットされ、次
いでステップ509に進む。これに対してθk≧θo+
Δθのときにはステップ508に進んで進角フラグがリ
セットされ、次いでステップ509に進む。ステップ5
09では(dP/dθ)min がリクリアされる。進角フ
ラグがセットされると噴射開始時期が角され、従って
θk<θo+Δθである間、噴射開始時期が角され続
ける。
In step 506, it is determined whether or not θk is smaller than the sum (θo + Δθ) of θo according to the operating state of the engine and a constant value Δθ. When θk <θo + Δθ, the routine proceeds to step 507, where the advance angle flag is set, and then proceeds to step 509. On the other hand, θk ≧ θo +
When Δθ, the process proceeds to step 508 to reset the advance flag, and then proceeds to step 509. Step 5
In 09, (dP / dθ) min is cleared. When the advance angle flag is set, the injection start timing is advanced , so that the injection start timing continues to be advanced while θk <θo + Δθ.

【0102】次に図27を参照しつつ燃焼圧に基づいて
燃焼不良が生じているか否かを判断する方法の第3実施
例について説明する。前述したように燃焼不良が生ずる
限界において低温燃焼が行われる場合には図27に示さ
れるように圧縮上死点(TDC)後における燃焼圧Pは
モータリング運転時における燃焼室内圧力Pm よりも若
干高くなる。従ってこの実施例では圧縮上死点TDCか
ら一定クランク角度Δθa後のクランク角ATDCθa
における燃焼圧P(A)が圧縮上死点TDCから一定ク
ランク角度Δθa前のクランク角BTDCθaにおける
燃焼圧P(B)に比べて予め定められた圧力ΔP0 以上
高くないときに燃焼不良が生じていると判断され、この
とき進角フラグがセットされる。
Next, a third embodiment of a method for determining whether or not combustion failure has occurred based on the combustion pressure will be described with reference to FIG. Than the combustion chamber pressure P m when the combustion pressure P is motoring operation after the compression top dead center (TDC) as shown in FIG. 27 in the case where the low temperature combustion is performed in the incomplete combustion occurs limitations as described above Slightly higher. Therefore, in this embodiment, the crank angle ATDCθa after a certain crank angle Δθa from the compression top dead center TDC
Combustion failure occurs when the combustion pressure P (A) is not higher than the combustion pressure P (B) at a crank angle BTDCθa at a predetermined crank angle Δθa before the compression top dead center TDC by a predetermined pressure ΔP 0 or more. Is determined, and at this time, the advance angle flag is set.

【0103】次に図28を参照しつつ第3実施例を実行
するためのルーチンについて説明する。なお、このルー
チンは一定クランク角毎の割込みによって実行される。
図28を参照するとまず初めにステップ550において
クランク角θが圧縮上死点前BTDCθa(図27)で
あるか否かが判別される。クランク角θがBTDCθa
のときにはステップ551に進んでそのときの燃焼圧P
がP(B)とされる。次いでステップ552ではクラン
ク角θが圧縮上死点後ATDCθa(図27)であるか
否かが判別される。クランク角θがATDCθaのとき
にはステップ553に進んでそのときの燃焼圧PがP
(A)とされる。次いでステップ554に進む。
Next, a routine for executing the third embodiment will be described with reference to FIG. This routine is executed by interruption every fixed crank angle.
Referring to FIG. 28, first, at step 550 , it is determined whether or not crank angle θ is BTDC θa before compression top dead center (FIG. 27). The crank angle θ is BTDC θa
In step 551, the routine proceeds to step 551, where the combustion pressure P
Is defined as P (B). Next, at step 552, it is determined whether or not the crank angle θ is ATDC θa after the compression top dead center (FIG. 27). When the crank angle θ is ATDC θa, the routine proceeds to step 553, where the combustion pressure P at that time becomes PDC.
(A). Next, the routine proceeds to step 554.

【0104】ステップ554では燃焼圧P(A)が燃焼
圧P(B)に一定値ΔP0 を加算した値(P(B)+Δ
0 )よりも小さいか否かが判別される。P(A)<P
(B)+ΔP0 のときにはステップ555に進んで進角
フラグがセットされる。これに対してP(A)≧P
(B)+ΔP0 のときにはステップ556に進んで進角
フラグがリセットされる。進角フラグがセットされると
噴射開始時期が角され、従ってP(A)<P(B)+
ΔP0 である間、噴射開始時期が角され続ける。
At step 554, the combustion pressure P (A) is obtained by adding a constant value ΔP 0 to the combustion pressure P (B) (P (B) + Δ
It is determined whether it is smaller than P 0 ). P (A) <P
If (B) + ΔP 0, the routine proceeds to step 555, where the advance angle flag is set. On the other hand, P (A) ≧ P
When (B) + ΔP 0, the routine proceeds to step 556, where the advance angle flag is reset. When the advance flag is set, the injection start timing is advanced , so that P (A) <P (B) +
While ΔP 0 , the injection start timing continues to be advanced .

【0105】次に図29を参照しつつ燃焼圧に基づいて
燃焼不良が生じているか否かを判断する方法の第4実施
例について説明する。前述したように燃焼不良が生ずる
限界において低温燃焼が行われる場合には図29に示さ
れるように圧縮上死点(TDC)後のCA5からCA6
の予め定められたクランク角範囲において各クランク角
における燃焼圧P(θ)がモータリング運転時の燃焼室
内圧力Pm (θ)よりも一定圧k以上高くなる。従って
この実施例では圧縮上死点(TDC)後における燃焼圧
P(θ)がCA5からCA6の予め定められたクランク
角度範囲に亘ってモータリング運転時の同一クランク角
における燃焼室内圧力Pm (θ)よりも予め定められた
圧力k以上高くないときに燃焼不良が生じていると判断
され、このとき進角フラグがセットされる。
Next, with reference to FIG. 29, a fourth embodiment of a method for judging whether or not a combustion failure has occurred based on the combustion pressure will be described. As described above, when low-temperature combustion is performed at the limit where poor combustion occurs, as shown in FIG. 29, CA5 to CA6 after compression top dead center (TDC).
In the predetermined crank angle range, the combustion pressure P (θ) at each crank angle becomes higher than the combustion chamber pressure P m (θ) during the motoring operation by a constant pressure k or more. Therefore, in this embodiment, the combustion pressure P (θ) after the compression top dead center (TDC) is over the predetermined crank angle range of CA5 to CA6, and the pressure P m ( When it is not higher than θ) by a predetermined pressure k or more, it is determined that poor combustion has occurred, and at this time, the advance angle flag is set.

【0106】次に図30を参照しつつ第4実施例を実行
するためのルーチンについて説明する。なお、このルー
チンは一定クランク角毎の割込みによって実行される。
図30を参照するとまず初めにステップ600において
クランク角θが圧縮上死点(TDC)後のCA5とCA
6(図29)との間であるか否かが判別される。CA5
≦θ≦CA6のときにはステップ601に進んで現在の
クランク角におけるモータリング運転時の燃焼室内圧力
m (θ)が算出される。なお、この燃焼室内圧力Pm
(θ)は予めROM42内に記憶されている。次いでス
テップ602では現在のクランク角θにおける燃焼圧P
(θ)が取込まれる。次いでステップ663では燃焼圧
P(θ)と燃焼室内圧力Pm (θ)との差圧(P(θ)
−Pm (θ))が一定値kよりも大きいか否かが判別さ
れる。もし、CA5≦θ≦CA6においてP(θ)−P
m (θ)≦kになったときにはステップ04に進んで
フラグKがセットされる。次いでステップ605ではク
ランク角θがCA6(図29)になったか否かが判別さ
れ、θ=CA6になったときにはステップ606に進
む。
Next, a routine for executing the fourth embodiment will be described with reference to FIG. This routine is executed by interruption every fixed crank angle.
Referring to FIG. 30, first, at step 600, the crank angle θ is set to CA5 and CA5 after the compression top dead center (TDC).
6 (FIG. 29). CA5
When ≦ θ ≦ CA6, the routine proceeds to step 601, where the pressure P m (θ) in the combustion chamber during the motoring operation at the current crank angle is calculated. In addition, this combustion chamber pressure P m
(Θ) is stored in the ROM 42 in advance. Next, at step 602, the combustion pressure P at the current crank angle θ
(Θ) is taken. Next, at step 663, the pressure difference (P (θ) between the combustion pressure P (θ) and the pressure P m (θ) in the combustion chamber.
−P m (θ)) is greater than a constant value k. If CA5 ≦ θ ≦ CA6, P (θ) −P
when it becomes m (θ) ≦ k flag K is set the routine proceeds to step 6 04. Next, at step 605, it is determined whether or not the crank angle θ has become CA6 (FIG. 29). When θ = CA6, the routine proceeds to step 606.

【0107】ステップ606ではフラグKがセットされ
ているか否かが判別される。フラグKがセットされてい
るときにはステップ60に進んで進角フラグがセット
され、次いでステップ609に進む。これに対してフラ
グKがセットされていないときにはステップ608に進
んで進角フラグがリセットされる。ステップ609では
フラグKがリセットされる。進角フラグがセットされる
と噴射開始時期が角され、従ってフラグKがセットさ
れ続ける間、噴射開始時期が角され続ける。
At step 606, it is determined whether or not the flag K is set. Advance flag goes to step 60 7 is set when the flag K is set, then the routine proceeds to step 609. Advance flag proceeds to step 608 when the flag K is not set, on the contrary Ru is reset. In step 609, the flag K is reset. When the advance flag is set, the injection start timing is advanced , and therefore, while the flag K is kept set, the injection start timing continues to be advanced .

【0108】次に図31を参照しつつ燃焼圧に基づいて
燃焼不良が生じているか否かを判断する方法の第5実施
例について説明する。前述したように燃焼不良が生ずる
限界において低温燃焼が行われる場合には図31に示さ
れるように圧縮上死点(TDC)後における燃焼圧Pが
モータリング運転時における燃焼室内圧力Pm よりも高
くなる。従ってこの実施例では圧縮上死点TDCから圧
縮上死点後ATDCθbまでの一定クランク角度範囲Δ
θb内における燃焼圧Pの積分値AΣPが圧縮上死点T
DCから圧縮上死点前BTDCθbまでの一定クランク
角度範囲Δθb内における燃焼圧Pの積分値BΣPより
も予め定められた値f以上高くないときに燃焼不良が生
じていると判断され、このとき進角フラグがセットされ
る。
Next, a fifth embodiment of the method for judging whether or not combustion failure has occurred based on the combustion pressure will be described with reference to FIG. Than the combustion chamber pressure P m the combustion pressure P during motoring operation after the compression top dead center (TDC) as shown in FIG. 31 when the low temperature combustion is performed in incomplete combustion occurs limitations as described above Get higher. Therefore, in this embodiment, a constant crank angle range Δ from the compression top dead center TDC to ATDC θb after the compression top dead center is obtained.
The integral value AΣP of the combustion pressure P within θb is equal to the compression top dead center T
When the combustion pressure P is not higher than the integral value B 燃 焼 P of the combustion pressure P within a predetermined crank angle range Δθb from DC to BTDC θb before compression top dead center by a predetermined value f or more, it is determined that poor combustion has occurred. The corner flag is set.

【0109】次に図32を参照しつつ第5実施例を実行
するためのルーチンについて説明する。なお、このルー
チンは一定クランク角毎の割込みによって実行される。
図32を参照するとまず初めにステップ650において
クランク角θが圧縮上死点前BTDCθbとTDC(図
31)との間であるか否かが判別される。BTDCθb
<θ<TDCのときにはステップ651に進んでBΣP
に現在の燃焼圧Pが加算される。この燃焼圧の加算作用
はBTDCθb<θ<TDCにおいて行われ、従ってこ
のBΣPはBTDCθb<θ<TDCにおける燃焼圧P
の積分値を表している。
Next, a routine for executing the fifth embodiment will be described with reference to FIG. This routine is executed by interruption every fixed crank angle.
Referring to FIG. 32, first, at step 650, it is determined whether or not crank angle θ is between BTDC θb before compression top dead center and TDC (FIG. 31). BTDCθb
If <θ <TDC, the routine proceeds to step 651, where BΣP
Is added to the current combustion pressure P. This addition operation of the combustion pressure is performed when BTDC θb <θ <TDC, so that BΣP is the combustion pressure P at BTDC θb <θ <TDC.
Represents the integral value of.

【0110】次いでステップ652ではクランク角θが
TDCと圧縮上死点後ATDCθb(図31)との間で
あるか否かが判別される。TDC≦θ≦ATDCθbの
ときにはステップ653に進んでAΣPに現在の燃焼圧
Pが加算される。この燃焼圧の加算作用はTDC≦θ≦
ATDCθbにおいて行われ、従ってこのAΣPはTD
C≦θ≦ATDCθbにおける燃焼圧Pの積分値を表し
ている。次いでステップ654ではクランク角θがAT
DCθb(図31)になったか否かが判別され、θ=A
TDCθbになったときにはステップ655に進む。
Next, at step 652, it is determined whether or not the crank angle θ is between TDC and ATDC θb after compression top dead center (FIG. 31). When TDC ≦ θ ≦ ATDCθb, the routine proceeds to step 653, where the current combustion pressure P is added to AΣP. The effect of adding the combustion pressure is TDC ≦ θ ≦
ATDC θb, so that AΣP is equal to TD
It represents the integral value of the combustion pressure P when C ≦ θ ≦ ATDCθb. Next, at step 654, the crank angle θ is set to AT
It is determined whether DC θb (FIG. 31) has been reached, and θ = A
When it becomes TDCθb, the process proceeds to step 655.

【0111】ステップ655では積分値AΣPが積分値
BΣPと一定値fとの和(BΣP+f)よりも小さいか
否かが判別される。AΣP<BΣP+fのときにはステ
ップ656に進んで進角フラグがセットされ、次いでス
テップ658に進む。これに対してAΣP≧BΣP+f
のときにはステップ657に進んで進角フラグがリセッ
トされ、次いでステップ658に進む。ステップ658
ではBΣPおよびAΣPがクリアされる。進角フラグが
セットされると噴射開始時期が角され、従ってAΣP
<BΣP+fである間、噴射開始時期が角され続け
る。
At step 655, it is determined whether or not the integral value AΣP is smaller than the sum (BΣP + f) of the integral value BΣP and the constant value f. When AΣP <BΣP + f, the routine proceeds to step 656, where the advance angle flag is set, and then proceeds to step 658. In contrast, AΣP ≧ BΣP + f
In the case of, the process proceeds to step 657 to reset the advance angle flag, and then proceeds to step 658. Step 658
In this case, B @ P and A @ P are cleared. When the advance flag is set, the injection start timing is advanced , and therefore AΣP
While <BΣP + f, the injection start timing continues to be advanced .

【0112】次に図33を参照しつつ燃焼圧に基づいて
燃焼不良が生じているか否かを判断する方法の第6実施
例について説明する。この実施例においては図33に示
されるようにこれまで述べた実施例とは異なって圧縮上
死点後に燃焼圧Pの山Ptができる。このような形の燃
焼圧Pの変化は比較的空燃比が大きいときに生ずる。こ
の場合、燃焼圧Pを示す曲線とモータリング運転時の燃
焼室内圧力Pm を示す曲線とにより囲まれた面積ΔS
は、燃焼不良が生じると一定値以下となる。そこでこの
実施例では圧縮上死点(TDC)後のCA7からCA8
の予め定められたクランク角度範囲内における燃焼圧P
の積分値ΣPがこのクランク角度範囲内におけるモータ
リング運転時の燃焼室内圧力Pm の積分値ΣPm よりも
予め定められた値S以上高くないときに燃焼不良が生じ
ていると判断され、このとき進角フラグがセットされ
る。
Next, with reference to FIG. 33, a sixth embodiment of the method for judging whether or not combustion failure has occurred based on the combustion pressure will be described. In this embodiment, as shown in FIG. 33, a peak Pt of the combustion pressure P is formed after the compression top dead center, unlike the embodiments described above. Such a change in the combustion pressure P occurs when the air-fuel ratio is relatively large. In this case, an area ΔS surrounded by a curve indicating the combustion pressure P and a curve indicating the pressure P m in the combustion chamber during motoring operation.
Becomes lower than a certain value when poor combustion occurs. Therefore, in this embodiment, CA7 to CA8 after compression top dead center (TDC)
Pressure P within a predetermined crank angle range
Integrated value .SIGMA.P of is determined to be defective combustion when not higher predetermined value S or than the integral value .SIGMA.P m of the combustion chamber pressure P m during motoring operation occurs within the crank angle range, the When the advance flag is set.

【0113】次に図34を参照しつつ第6実施例を実行
するためのルーチンについて説明する。なお、このルー
チンは一定クランク角毎の割込みによって実行される。
図34を参照するとまず初めにステップ700において
クランク角θが圧縮上死点(TDC)後のCA7とCA
8(図33)との間であるか否かが判別される。CA7
≦θ≦CA8のときにはステップ701に進んでΣPに
現在の燃焼圧Pが加算される。この燃焼圧の加算作用は
CA7≦θ≦CA8において行われ、従ってこのΣPは
CA7≦θ≦CA8における燃焼圧Pの積分値を表して
いる。次いでステップ70ではクランク角θがCA8
(図33)になったか否かが判別され、θ=CA8にな
ったときにはステップ703に進む。
Next, a routine for executing the sixth embodiment will be described with reference to FIG. This routine is executed by interruption every fixed crank angle.
Referring to FIG. 34, first, in step 700, CA7 and CA after the compression top dead center (TDC) are determined.
8 (FIG. 33). CA7
When ≦ θ ≦ CA8, the routine proceeds to step 701, where the current combustion pressure P is added to ΔP. This addition operation of the combustion pressure is performed when CA7 ≦ θ ≦ CA8, and thus ΔP represents the integral value of the combustion pressure P when CA7 ≦ θ ≦ CA8. Next, at step 70 2 crank angle θ is CA8
It is determined whether or not (FIG. 33) has been reached. When θ = CA8, the routine proceeds to step 703.

【0114】ステップ703では積分値ΣPm が、モー
タリング運転時のCA7からCA8のクランク角範囲内
における燃焼室内圧力Pm の積分値ΣPm と一定値Sと
の和(ΣPm +S)よりも小さいか否かが判別される。
なお、この燃焼室内圧力Pmの積分値ΣPm は予めRO
M42内に記憶されている。ΣP<ΣPm +Sのときに
はステップ704に進んで進角フラグがセットされ、次
いでステップ706に進む。これに対してΣP≧ΣPm
+Sのときにはステップ705に進んで進角フラグがリ
セットされ、次いでステップ706に進む。ステップ7
06ではΣPがクリアされる。進角フラグがセットされ
ると噴射開始時期が角され、従ってΣP<ΣPm +S
である間、噴射開始時期が角され続ける。
[0114] integral value in step 703 .SIGMA.P m is than the sum of the CA7 during motoring operation and the integral value .SIGMA.P m of the combustion chamber pressure P m within the crank angle range of CA8 a constant value S (ΣP m + S) It is determined whether it is smaller.
The integral value ΣP m of the pressure P m in the combustion chamber is determined in advance by RO
It is stored in M42. When ΣP <ΣP m + S, the routine proceeds to step 704, where the advance angle flag is set, and then proceeds to step 706. On the other hand, mP ≧ ΣP m
In the case of + S, the process proceeds to step 705 to reset the advance angle flag, and then proceeds to step 706. Step 7
At 06, $ P is cleared. When the advance angle flag is set, the injection start timing is advanced , so that ΣP <ΣP m + S
, The injection start timing continues to be advanced .

【0115】次に図35を参照しつつ燃焼圧に基づいて
燃焼不良が生じているか否かを判断する方法の第7実施
例について説明する。図35は図33と同様に燃焼圧P
が変化する場合を示しており、この場合良好な低温燃焼
が行われていれば図35に示されるように圧縮上死点
(TDC)後において燃焼圧Pの圧力変化率dP/dθ
がモータリング運転時の燃焼室内圧力P m の圧力変化率
dPm /dθよりもクランク角度範囲Δθに亘って一時
的に大きくなる。しかしながら燃焼不良を生じるとdP
/dθ>dPm /dθのときにdP/dθを示す曲線と
dPm /dθを示す曲線とにより囲まれた面積ΔdSが
一定値hよりも小さくなるか、又はdP/dθ>dPm
/dθとなるクランク角度範囲Δθが一定値Jよりも小
さくなる。
Next, based on the combustion pressure, referring to FIG.
Seventh implementation of a method for determining whether poor combustion has occurred
An example will be described. FIG. 35 shows the combustion pressure P as in FIG.
Is changed, and in this case, good low-temperature combustion is performed.
Has been performed, the compression top dead center as shown in FIG.
After (TDC), the pressure change rate dP / dθ of the combustion pressure P
Is the combustion chamber pressure P during motoring operation. mPressure change rate
dPm/ Dθ over the crank angle range Δθ
Become larger. However, if combustion failure occurs, dP
/ Dθ> dPmA curve showing dP / dθ when / dθ
dPmThe area ΔdS surrounded by the curve indicating / dθ is
Becomes smaller than the constant value h, or dP / dθ> dPm
/ Dθ is smaller than the constant value J.
It will be cheap.

【0116】そこでこの実施例では圧縮上死点(TD
C)後において燃焼圧の圧力変化率dP/dθがモータ
リング運転時の燃焼室内圧力Pm の圧力変化率dPm
dθよりも継続的に高くなるクランク角度範囲Δθを算
出し、クランク角度範囲Δθ内における燃焼圧の圧力変
化率dP/dθと燃焼室内圧力Pm の圧力変化率dPm
/dθとの差の積分値ΔdSが予め定められた値hより
も小さいか又はこのクランク角度範囲Δθが予め定めら
れた範囲Jよりも小さいときに燃焼不良が生じていると
判断され、このとき進角フラグがセットされる。
In this embodiment, the compression top dead center (TD
Pressure change rate in the combustion chamber pressure P m at the rate of pressure change dP / d [theta] of the combustion pressure is motoring operation after C) dP m /
The crank angle range Δθ that is continuously higher than dθ is calculated, and the pressure change rate dP / dθ of the combustion pressure and the pressure change rate dP m of the combustion chamber pressure P m within the crank angle range Δθ are calculated.
/ Dθ is smaller than a predetermined value h or when the crank angle range Δθ is smaller than a predetermined range J, it is determined that poor combustion has occurred. The advance flag is set.

【0117】次に図36を参照しつつ第7実施例を実行
するためのルーチンについて説明する。なお、このルー
チンは一定クランク角毎の割込みによって実行される。
図36を参照するとまず初めにステップ750において
クランク角θが圧縮上死点TDCとCA9(図35)と
の間であるか否かが判別される。TDC<θ≦CA9の
ときにはステップ751に進んで現在の燃焼圧Pから前
回の割込み時における燃焼圧P1 を減算することによっ
て圧力変化率dP/dθ(=P−P1 )が算出される。
次いでステップ752では現在のクランク角におけるモ
ータリング運転時の燃焼室内圧力の圧力変化率dPm
dθが算出される。この圧力変化率dPm /dθは予め
ROM42内に記憶されている。
Next, a routine for executing the seventh embodiment will be described with reference to FIG. This routine is executed by interruption every fixed crank angle.
Referring to FIG. 36, first, at step 750, it is determined whether or not the crank angle θ is between the compression top dead center TDC and CA9 (FIG. 35). When TDC <of theta ≦ CA9 pressure change rate dP / dθ (= P-P 1) is calculated by subtracting the combustion pressure P 1 at the time of the previous interruption from the current combustion pressure P proceeds to step 751.
Next, at step 752, the pressure change rate dP m / of the pressure in the combustion chamber during the motoring operation at the current crank angle.
dθ is calculated. This pressure change rate dP m / dθ is stored in the ROM 42 in advance.

【0118】次いでステップ75では燃焼圧Pの圧力
変化率dP/dθが燃焼室内圧力の圧力変化率dPm
dθよりも大きいか否かが判別される。dP/dθ>d
m/dθのときにはステップ754に進んでdP/d
θとdPm /dθの差Δd(=dP/dθ−dPm /d
θ)が算出される。次いでステップ755では差Δdが
ΔdSに加算され、次いでステップ756では割込みが
行われてから次の割込みが行われるまでのクランク角t
がΔθに加算される。従ってステップ755において算
出されたΔdSおよびステップ756において算出され
たΔθは夫々図35に示される面積ΔdSおよびクラン
ク角度範囲Δθを示している。
[0118] rate of change of pressure and then the pressure change rate dP / d [theta] at step 75 3, the combustion pressure P combustion chamber pressure dP m /
It is determined whether it is greater than dθ. dP / dθ> d
If P m / dθ, the routine proceeds to step 754, where dP / d
The difference Δd between θ and dP m / dθ (= dP / dθ−dP m / d
θ) is calculated. Next, at step 755, the difference Δd is added to ΔdS, and then at step 756, the crank angle t from when an interrupt is performed until the next interrupt is performed.
Is added to Δθ. Therefore, ΔdS calculated in step 755 and Δθ calculated in step 756 indicate the area ΔdS and the crank angle range Δθ shown in FIG. 35, respectively.

【0119】次いでステップ757ではクランク角θが
CA9(図35)になったか否かが判別され、θ=CA
9になったときにはステップ758に進む。ステップ7
58ではΔdSが一定値hよりも大きいか否かが判別さ
れる。ΔdS≦hのときにはステップ760にジャンプ
し、ΔdS>hのときにはステップ759に進む。c7
59ではΔθが一定値Jよりも大きいか否かが判別され
る。Δθ≦Jのときにはステップ760に進み、Δθ≧
Jのときにはステップ761に進む。
Next, at step 757, it is determined whether or not the crank angle θ has reached CA9 (FIG. 35).
When it reaches 9, the process proceeds to step 758. Step 7
At 58, it is determined whether or not ΔdS is larger than a constant value h. The process jumps to step 760 when ΔdS ≦ h, and proceeds to step 759 when ΔdS> h. c7
At 59, it is determined whether or not Δθ is larger than the fixed value J. When Δθ ≦ J, the process proceeds to step 760, where Δθ ≧
In the case of J, the process proceeds to step 761.

【0120】ステップ760では進角フラグがセットさ
れ、次いでステップ762に進む。これに対し、ステッ
プ761では進角フラグがリセットされ、次いでステッ
プ762に進む。ステップ762ではΔdSおよびΔθ
がクリアされる。進角フラグがセットされると噴射開始
時期が角され、従ってΔdS≦h又はΔθ≦Jである
間、噴射開始時期が角され続ける。
At step 760, the advance flag is set, and then the routine proceeds to step 762. On the other hand, in step 761, the advance flag is reset, and then the process proceeds to step 762. In step 762, ΔdS and Δθ
Is cleared. When the advance flag is set, the injection start timing is advanced , so that the injection start timing continues to be advanced while ΔdS ≦ h or Δθ ≦ J.

【0121】[0121]

【発明の効果】燃焼圧センサにより検出された燃焼圧に
基づいてスモーク又は一定レベル以上の騒音が発生して
いるか、或いは燃焼不良を生じているかを判断すること
によって良好な低温燃焼を維持することができる。
According to the present invention, it is possible to maintain good low-temperature combustion by judging whether smoke or noise of a certain level or more has occurred or combustion failure has occurred based on the combustion pressure detected by the combustion pressure sensor. Can be.

【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】スロットル弁の開度等を示す図である。FIG. 8 is a view showing an opening degree of a throttle valve and the like.

【図9】要求トルクを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a required torque.

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

【図11】噴射量等のマップを示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a map of an injection amount and the like.

【図12】スロットル弁の目標開度等のマップを示す図
である。
FIG. 12 is a view showing a map of a target opening of a throttle valve and the like.

【図13】第2の燃焼における空燃比を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an air-fuel ratio in the second combustion.

【図14】噴射量等のマップを示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a map of an injection amount and the like.

【図15】スロットル弁の目標開度等のマップを示す図
である。
FIG. 15 is a view showing a map of a target opening of a throttle valve and the like.

【図16】燃焼圧等を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a combustion pressure and the like.

【図17】クランク角割込みルーチンを示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a crank angle interrupt routine.

【図18】燃焼圧等を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a combustion pressure and the like.

【図19】クランク角割込みルーチンを示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a crank angle interrupt routine.

【図20】燃焼不良が生じているか否かを判断する方法
の第1実施例を説明するための図である。
FIG. 20 is a diagram for explaining a first embodiment of a method for determining whether or not combustion failure has occurred.

【図21】第1実施例を実行するためのフローチャート
である。
FIG. 21 is a flowchart for executing the first embodiment.

【図22】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
FIG. 22 is a flowchart for controlling the operation of the engine.

【図23】進角制御を実行するためのフローチャートで
ある。
FIG. 23 is a flowchart for executing advance control.

【図24】進角制御を実行するためのフローチャートで
ある。
FIG. 24 is a flowchart for executing advance control.

【図25】燃焼不良が生じているか否かを判断する方法
の第2実施例を説明するための図である。
FIG. 25 is a diagram for explaining a second embodiment of a method for determining whether or not combustion failure has occurred.

【図26】第2実施例を実行するためのフローチャート
である。
FIG. 26 is a flowchart for executing the second embodiment.

【図27】燃焼不良が生じているか否かを判断する方法
の第3実施例を説明するための図である。
FIG. 27 is a diagram for explaining a third embodiment of the method of determining whether or not combustion failure has occurred.

【図28】第3実施例を実行するためのフローチャート
である。
FIG. 28 is a flowchart for executing the third embodiment.

【図29】燃焼不良が生じているか否かを判断する方法
の第4実施例を説明するための図である。
FIG. 29 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the method of determining whether or not combustion failure has occurred.

【図30】第4実施例を実行するためのフローチャート
である。
FIG. 30 is a flowchart for executing the fourth embodiment.

【図31】燃焼不良が生じているか否かを判断する方法
の第5実施例を説明するための図である。
FIG. 31 is a diagram for explaining a fifth embodiment of the method of determining whether or not combustion failure has occurred.

【図32】第5実施例を実行するためのフローチャート
である。
FIG. 32 is a flowchart for executing the fifth embodiment.

【図33】燃焼不良が生じているか否かを判断する方法
の第6実施例を説明するための図である。
FIG. 33 is a diagram for explaining a sixth embodiment of the method of determining whether or not combustion failure has occurred.

【図34】第6実施例を実行するためのフローチャート
である。
FIG. 34 is a flowchart for executing the sixth embodiment.

【図35】燃焼不良が生じているか否かを判断する方法
の第7実施例を説明するための図である。
FIG. 35 is a diagram for explaining a seventh embodiment of the method of determining whether or not combustion failure has occurred.

【図36】第7実施例を実行するためのフローチャート
である。
FIG. 36 is a flowchart for executing the seventh embodiment.

【図37】第7実施例を実行するためのフローチャート
である。
FIG. 37 is a flowchart for executing the seventh embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6…燃料噴射弁 20…スロットル弁 31…EGR制御弁 37…燃焼圧センサ 6 fuel injection valve 20 throttle valve 31 EGR control valve 37 combustion pressure sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02D 41/04 385 F02D 41/04 385J 41/40 41/40 E F02M 25/07 550 F02M 25/07 550G 570 570D (72)発明者 後藤 雅人 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 吉▲崎▼ 康二 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 村田 宏樹 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (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 昭54−20203(JP,A) 特開 平9−317568(JP,A) 特開 平3−100362(JP,A) 特開 平11−36923(JP,A) 特開 平9−14026(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/00 - 41/40 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F02D 41/04 385 F02D 41/04 385J 41/40 41/40 E F02M 25/07 550 F02M 25/07 550G 570 570D (72) Inventor Masato Goto 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Yoshi ▲ saki Koji 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Hiroki Murata Aichi 1 Toyota Town, Toyota City, Japan 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-54-20203 (JP, A) JP-A-9-317568 (JP, A) JP-A-3 100362 (JP, A) JP flat 11-36923 (JP, A) JP flat 9-14026 (JP, A) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) F02D 41/00 - 41 / 40

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 燃焼室内の不活性ガス量を増大していく
と煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内
の不活性ガス量を更に増大していくと燃焼室内における
燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の生成温度よ
りも低くなって煤がほとんど発生しなくなる内燃機関に
おいて、煤の発生量がピークとなる不活性ガス量よりも
燃焼室内に供給される不活性ガス量を多くし、燃焼室内
に向けて燃料を噴射するための燃料噴射弁と、燃焼室内
の燃焼圧を検出するための燃焼圧センサと、燃焼圧セン
サにより検出された燃焼圧に基づいてスモーク又は一定
レベル以上の騒音が発生しているか、或いは燃焼不良が
生じているかを判断する判断手段と、スモーク又は一定
レベル以上の騒音が発生していると判断されたときには
燃料噴射時期を遅らすか又は空燃比を小さくし、燃
良が生じていると判断されたときには燃料噴射時期を早
めるか又は空燃比を大きくする制御手段とを具備した内
燃機関。
1. A generation amount of the gradually increasing the amount of inert gas in the combustion chamber soot reached the peak gradually increased, the combustion chamber
As the amount of inert gas is increased further,
The temperature of fuel and surrounding gas during combustion is lower than the temperature of soot formation.
In an internal combustion engine in which soot is hardly generated due to the lowering of the soot, the amount of inert gas supplied into the combustion chamber is made larger than the amount of inert gas at which the amount of soot generation reaches a peak, and fuel is directed toward the combustion chamber. A fuel injection valve for injecting, a combustion pressure sensor for detecting the combustion pressure in the combustion chamber, and whether smoke or noise of a certain level or more is generated based on the combustion pressure detected by the combustion pressure sensor, or determining means for determining whether defective combustion is occurring, reducing the or air delay the fuel injection timing when the smoke or the appropriate level of noise is determined to have occurred, combustion non <br/> An internal combustion engine provided with control means for advancing the fuel injection timing or increasing the air-fuel ratio when it is determined that goodness has occurred.
【請求項2】 スモーク又は一定レベル以上の騒音が発
生していると判断されたときには燃料噴射時期が遅らさ
れ、燃料噴射時期が許容限界時期まで遅らされても依然
としてスモーク又は一定レベル以上の騒音が発生してい
ると判断されたときには空燃比が目標空燃比よりも小さ
くされる請求項1に記載の内燃機関。
2. When it is determined that smoke or noise of a certain level or more is generated, the fuel injection timing is delayed, and even if the fuel injection timing is delayed to an allowable limit time, the fuel is still smoked or at a certain level or more. 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the air-fuel ratio is made smaller than the target air-fuel ratio when it is determined that noise is occurring.
【請求項3】 空燃比が目標空燃比よりも小さくされて
いるときに燃不良が生じていると判断されたときには
空燃比が大きくされ、空燃比が目標空燃比まで大きくさ
れても依然として燃焼不良が生じていると判断されたと
きには燃料噴射時期が早められる請求項2に記載の内燃
機関。
Wherein the air-fuel ratio is large when the combustion failure is determined to occur when the air-fuel ratio is smaller than the target air-fuel ratio, still it is largely air-fuel ratio is to the target air-fuel ratio combustion 3. The internal combustion engine according to claim 2, wherein the fuel injection timing is advanced when it is determined that a failure has occurred.
【請求項4】 上記制御手段は吸入空気量を制御するこ
とによって空燃比を制御する請求項1に記載の内燃機
関。
4. The internal combustion engine according to claim 1, wherein said control means controls an air-fuel ratio by controlling an intake air amount.
【請求項5】 圧縮上死点において燃焼圧の第1のピー
クが現われ、圧縮上死点後に燃焼圧の第2のピークが現
われる場合において、上記判断手段は、第2のピークに
おける燃焼圧が第1のピークにおける燃焼圧よりも予め
定められた圧力以上高いときにスモークが発生している
と判断する請求項1に記載の内燃機関。
5. In a case where a first peak of the combustion pressure appears at the compression top dead center and a second peak of the combustion pressure appears after the compression top dead center, the determination means determines that the combustion pressure at the second peak is lower. The internal combustion engine according to claim 1, wherein it is determined that smoke has occurred when the pressure is higher than a combustion pressure at the first peak by a predetermined pressure or more.
【請求項6】 上記判断手段は、圧縮上死点後における
燃焼圧の圧力変化率が予め定められた許容上限値を越え
たときに一定レベル以上の騒音が発生していると判断す
る請求項1に記載の内燃機関。
6. A method according to claim 1, wherein said determining means determines that noise of a certain level or more is generated when a pressure change rate of the combustion pressure after the compression top dead center exceeds a predetermined allowable upper limit. 2. The internal combustion engine according to 1.
【請求項7】 上記判断手段は、圧縮上死点後における
燃焼圧の圧力変化率が予め定められた許容下限値よりも
低くなったときに燃焼不良が生じていると判断する請求
項1に記載の内燃機関。
7. The method according to claim 1, wherein said determining means determines that poor combustion has occurred when the pressure change rate of the combustion pressure after the compression top dead center is lower than a predetermined allowable lower limit. An internal combustion engine as described.
【請求項8】 上記判断手段は、圧縮上死点後における
燃焼圧の圧力変化率の最小値が予め定められたクランク
角よりも前に発生したときには燃焼不良が生じていると
判断する請求項1に記載の内燃機関。
8. The system according to claim 1, wherein the determination unit determines that poor combustion has occurred when the minimum value of the pressure change rate of the combustion pressure after the compression top dead center occurs before a predetermined crank angle. 2. The internal combustion engine according to 1.
【請求項9】 上記判断手段は、圧縮上死点から一定ク
ランク角度後のクランク角における燃焼圧が圧縮上死点
から該一定クランク角度前のクランク角における燃焼圧
に比べて予め定められた圧力以上高くないときに燃焼不
良が生じていると判断する請求項1に記載の内燃機関。
9. The combustion engine according to claim 1, wherein the combustion pressure at a crank angle after a predetermined crank angle from the compression top dead center is a predetermined pressure compared with a combustion pressure at a crank angle before the predetermined crank angle from the compression top dead center. The internal combustion engine according to claim 1, wherein it is determined that poor combustion occurs when the temperature is not higher than the above.
【請求項10】 上記判断手段は、圧縮上死点後におけ
る燃焼圧が予め定められたクランク角度範囲に亘ってモ
ータリング運転時の同一クランク角における燃焼室内圧
力よりも予め定められた圧力以上高くないときに燃焼不
良が生じていると判断する請求項1に記載の内燃機関。
10. The determination means according to claim 1, wherein the combustion pressure after the compression top dead center is higher than the pressure in the combustion chamber at the same crank angle during the motoring operation by a predetermined pressure over a predetermined crank angle range. 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein it is determined that poor combustion occurs when there is no combustion.
【請求項11】 上記判断手段は、圧縮上死点から圧縮
上死点後の一定クランク角度範囲内における燃焼圧の積
分値が圧縮上死点から圧縮上死点前の該一定クランク角
度範囲内における燃焼圧の積分値よりも予め定められた
値以上高くないときに燃焼不良が生じていると判断する
請求項1に記載の内燃機関。
11. The determination means according to claim 1, wherein an integral value of the combustion pressure within a predetermined crank angle range from the compression top dead center to the compression top dead center is within the predetermined crank angle range from the compression top dead center to the compression top dead center. 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein it is determined that poor combustion has occurred when the combustion pressure is not higher than an integral value of the combustion pressure by a predetermined value.
【請求項12】 上記判断手段は、圧縮上死点後の予め
定められたクランク角度範囲内における燃焼圧の積分値
が該クランク角度範囲内におけるモータリング運転時の
燃焼室内圧力の積分値よりも予め定められた値以上高く
ないときに燃焼不良が生じていると判断する請求項1に
記載の内燃機関。
12. The determination means according to claim 1, wherein the integral value of the combustion pressure in a predetermined crank angle range after the compression top dead center is smaller than the integral value of the pressure in the combustion chamber during the motoring operation in the crank angle range. 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein it is determined that poor combustion has occurred when the temperature is not higher than a predetermined value.
【請求項13】 上記判断手段は、圧縮上死点後におい
て燃焼圧の圧力変化率がモータリング運転時の燃焼室内
圧力の圧力変化率よりも継続的に高くなるクランク角度
範囲を算出し、該クランク角度範囲内における該燃焼圧
の圧力変化率と燃焼室内圧力の圧力変化率との差の積分
値が予め定められた値よりも小さいか又は該クランク角
度範囲が予め定められた範囲よりも小さいときに燃焼不
良が生じていると判断する請求項1に記載の内燃機関。
13. The crank angle range in which the pressure change rate of the combustion pressure after the compression top dead center is continuously higher than the pressure change rate of the pressure in the combustion chamber during the motoring operation, is calculated. The integral value of the difference between the pressure change rate of the combustion pressure and the pressure change rate of the pressure in the combustion chamber within the crank angle range is smaller than a predetermined value, or the crank angle range is smaller than a predetermined range. 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein it is determined that poor combustion sometimes occurs.
【請求項14】 燃焼室から排出された排気ガスを機関
吸気通路内に再循環させる排気ガス再循環装置を具備
し、上記不活性ガスが再循環排気ガスからなる請求項1
に記載の内燃機関。
14. An exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from a combustion chamber into an engine intake passage, wherein the inert gas comprises recirculated exhaust gas.
An internal combustion engine according to claim 1.
【請求項15】 排気ガス再循環率がほぼ55パーセン
ト以上である請求項14に記載の内燃機関。
15. The internal combustion engine of claim 14, wherein the exhaust gas recirculation rate is greater than or equal to about 55 percent.
【請求項16】 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。
16. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a catalyst having an oxidation function is disposed in the engine exhaust passage.
【請求項17】 該触媒が酸化触媒、三元触媒又はNO
x 吸収剤の少くとも一つからなる請求項16に記載の内
燃機関。
17. The method according to claim 17, wherein the catalyst is an oxidation catalyst, a three-way catalyst or NO.
17. The internal combustion engine of claim 16, comprising at least one of the x absorbents.
【請求項18】 煤の発生量がピークとなる不活性ガス
量よりも燃焼室内に供給される不活性ガス量が多く煤が
ほとんど発生しない第1の燃焼と、煤の発生量がピーク
となる不活性ガス量よりも燃焼室内に供給される不活性
ガス量が少い第2の燃焼とを選択的に切換える切換手段
を具備した請求項1に記載の内燃機関。
18. The first combustion in which the amount of inert gas supplied into the combustion chamber is larger than the amount of inert gas at which the generation amount of soot is at a peak and almost no soot is generated, and the generation amount of soot is at a peak. 2. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising switching means for selectively switching between the second combustion in which the amount of inert gas supplied into the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas.
【請求項19】 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18に記載の内燃機関。
19. The 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
19. The internal combustion engine according to claim 18, wherein combustion of the internal combustion engine is performed.
JP29403498A 1998-07-15 1998-10-15 Internal combustion engine Expired - Fee Related JP3344330B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29403498A JP3344330B2 (en) 1998-10-15 1998-10-15 Internal combustion engine
US09/348,282 US6209515B1 (en) 1998-07-15 1999-07-07 Internal combustion engine, controller and method
EP99113774A EP0972925B1 (en) 1998-07-15 1999-07-14 Internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29403498A JP3344330B2 (en) 1998-10-15 1998-10-15 Internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000120487A JP2000120487A (en) 2000-04-25
JP3344330B2 true JP3344330B2 (en) 2002-11-11

Family

ID=17802417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29403498A Expired - Fee Related JP3344330B2 (en) 1998-07-15 1998-10-15 Internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3344330B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000120487A (en) 2000-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2000145509A (en) Internal combustion engine
JP3356075B2 (en) Internal combustion engine
JP3463576B2 (en) Internal combustion engine
JP3344330B2 (en) Internal combustion engine
JP3331981B2 (en) Internal combustion engine
JP3094992B2 (en) Internal combustion engine
JP3156674B2 (en) Internal combustion engine
JP3344334B2 (en) Internal combustion engine
JP3331974B2 (en) Internal combustion engine
JP3358551B2 (en) Internal combustion engine
JP3424571B2 (en) Internal combustion engine
JP3344332B2 (en) Internal combustion engine
JP3551768B2 (en) Internal combustion engine
JP2000179411A (en) Exhaust gas recirculating rate control valve
JP3331991B2 (en) Internal combustion engine
JP3092597B2 (en) Internal combustion engine
JP3424570B2 (en) Internal combustion engine
JP3424554B2 (en) Internal combustion engine
JP3409717B2 (en) Internal combustion engine
JP3341683B2 (en) Internal combustion engine
JP3551793B2 (en) Internal combustion engine
JP3336968B2 (en) Internal combustion engine
JP3061035B2 (en) Internal combustion engine
JP3341685B2 (en) Apparatus for detecting variation in intake air amount between cylinders of an internal combustion engine
JP3336976B2 (en) Internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070830

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080830

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080830

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090830

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100830

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100830

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110830

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110830

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120830

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130830

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees