JP3405217B2 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

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JP3405217B2
JP3405217B2 JP23592798A JP23592798A JP3405217B2 JP 3405217 B2 JP3405217 B2 JP 3405217B2 JP 23592798 A JP23592798 A JP 23592798A JP 23592798 A JP23592798 A JP 23592798A JP 3405217 B2 JP3405217 B2 JP 3405217B2
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丈和 伊藤
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
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    • F02M26/14Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
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    • Y02T10/40Engine management systems

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。TECHNICAL FIELD 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。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an internal combustion engine, for example, a diesel engine, an engine exhaust passage and an engine intake passage are connected by an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage in order to suppress the generation of NO x. Exhaust gas, that is, EGR gas, is recirculated into the engine intake passage via the EGR 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 decreases, the amount of NO x generated decreases. Therefore, the higher the EGR rate, the lower the amount of NO x generated.

【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。
As described above, it has been known that the amount of NO x generated can be reduced by increasing the EGR rate. However, when the EGR rate is increased, when the EGR rate exceeds a certain limit, the amount of soot generated, that is, the smoke starts to increase rapidly. In this regard, it has been conventionally thought that if the EGR rate is further increased, the smoke will increase infinitely, and therefore the smoke will start to increase rapidly.
The GR rate is considered to be the maximum allowable limit for 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 that does not exceed the maximum allowable limit. The maximum allowable limit of this EGR rate is approximately 30 to 50 percent, though it varies considerably depending on the engine type and fuel.
Therefore, in the conventional diesel engine, the maximum EGR rate is 3
It is suppressed from 0% to 50%.

【0005】このように従来ではEGR率に対して最大
許容限界が存在すると考えられていたので従来よりEG
R率はこの最大許容限界を越えない範囲内においてNO
x およびスモークの発生量ができるだけ少なくなるよう
に定められていた。しかしながらこのようにしてEGR
率をNOx およびスモークの発生量ができるだけ少なく
なるように定めてもNOx およびスモークの発生量の低
下には限度があり、実際には依然としてかなりの量のN
x およびスモークが発生してしまうのが現状である。
As described above, in the past, it was considered that the maximum allowable limit exists for the EGR rate.
The R rate is NO within the range that does not exceed this maximum allowable limit.
It was stipulated that the amount of x and smoke generated should be as small as possible. However, in this way EGR
Even if the rate is set so that the amount of NO x and smoke produced is as small as possible, there is a limit to the reduction in the amount of NO x and smoke produced, and in reality, a considerable amount of N 2 is still left.
The O x, and smoke is generated at present.

【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 permissible limit in the process of studying the combustion of a diesel engine, the smoke increases sharply as described above, but there is a peak in the amount of smoke produced, and the peak is exceeded. EGR
When the rate is further increased, the smoke starts to decrease sharply this time. When the EGR rate is 70% or more during idling operation, and when the EGR gas is strongly cooled, the EGR rate is almost 55% or more. It was found that it was almost zero, that is, soot was hardly generated. At this time, N
It has also been found that the amount of O x generated is extremely small.
After that, the reason why soot was not generated was examined based on this finding, and as a result, soot and NO
This led to the construction of a new combustion system capable of simultaneously reducing x . This new combustion system will be explained in detail later, but in short, it is basically based on stopping the growth of hydrocarbons in the middle of the process 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。
[0007] That is, as a result of repeated experimental research, it was found that when the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber were below a certain temperature, the growth of hydrocarbons stopped in the middle of the process before reaching soot. However, if the temperature of the fuel and the gas around it rises above a certain temperature, the hydrocarbons will suddenly grow to soot. In this case, the temperature of the fuel and its surrounding gas is greatly affected by the endothermic action of the gas around the fuel when the fuel burns, and the endothermic amount of the gas around the fuel is adjusted according to the amount of heat generated during fuel combustion. Thus, the temperature of the fuel and the gas around it 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)。
Therefore, if the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber is suppressed below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, soot will not be generated and the fuel and the surroundings during combustion in the combustion chamber will be eliminated. It is possible to control the gas temperature in the range below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway by adjusting the heat absorption amount of the gas around the fuel. On the other hand, hydrocarbons whose growth has stopped before reaching soot can be easily purified by post-treatment using an oxidation catalyst or the like. This is the basic idea of the new combustion system. The applicant has already applied for an internal combustion engine that employs this new combustion system (Japanese Patent Application No. 9-305850).

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところでこの新たな燃
焼システムではEGR率をほぼ55パーセント以上にす
る必要があり、EGR率をほぼ55パーセント以上にす
ることが可能なのは吸入空気量が比較的少ないときであ
る。即ち、吸入空気量が一定量を越えるとこの新たな燃
焼を行うことはできず、従って吸入空気量が一定量を越
えたときには従来より行われている燃焼を行うようにし
ている。
By the way, in this new combustion system, it is necessary to increase the EGR rate to about 55% or more. The EGR rate can be set to about 55% or more when the intake air amount is relatively small. Is. That is, when the intake air amount exceeds a certain amount, this new combustion cannot be performed. Therefore, when the intake air amount exceeds a certain amount, the conventional combustion is performed.

【0010】ところで従来より行われている燃焼の方が
新たな燃焼よりも若干熱効率がよく、従って同一の機関
出力トルクを得るのに必要な燃料噴射量は従来より行わ
れている燃焼の方が新たな燃焼よりも少ない。従って新
たな燃焼と従来から行われている燃焼とを切換える際に
機関の出力トルクが変動しないようにするためには新た
な燃焼と従来から行われている燃焼とを切換えるときに
燃料噴射量を増大又は減少させなければならない。
By the way, the conventional combustion has a slightly higher thermal efficiency than the new combustion, and therefore the fuel injection amount required to obtain the same engine output torque is higher in the conventional combustion. Less than fresh combustion. Therefore, in order to prevent the output torque of the engine from fluctuating when switching between new combustion and conventional combustion, the fuel injection amount must be changed when switching between new combustion and conventional combustion. Must be increased or decreased.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】従って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の
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
室内の不活性ガス量が少ない第2の燃焼とを選択的に切
換える切換手段を具備し、第1の燃焼から第2の燃焼に
切換えられたときには燃料噴射量が減量せしめられ、第
2の燃焼から第1の燃焼に切換えられたときには燃料噴
射量が増量せしめられる。
Therefore, in the first aspect of the invention, as the amount of inert gas in the combustion chamber is increased, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak, and the amount of inert gas in the combustion chamber is reduced. With further increase, the temperature of the fuel during combustion in the combustion chamber and the gas temperature around it become lower than the soot generation temperature, and in an internal combustion engine in which soot is hardly generated, the soot generation peaks Amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the amount of soot, and soot is hardly generated, and second combustion is in which the amount of inert gas in the combustion chamber is less than the amount of soot generated at the peak. And switching means for selectively switching between the first combustion and the second combustion, the fuel injection amount is reduced, and when the second combustion is switched to the first combustion, the fuel injection amount is reduced. Increase the amount That.

【0012】2番目の発明では1番目の発明において、
第1の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷および機関回転数
の関数として第1のマップに予め記憶されており、第2
の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷および機関回転数の関
数として第2のマップに予め記憶されており、同一要求
負荷および同一機関回転数における第1のマップ上の燃
料噴射量は第2のマップ上の燃料噴射量よりも大きくさ
れており、第1の燃焼から第2の燃焼に切換えられると
きには噴射すべき燃料量が第1のマップ上の燃料噴射量
から第2のマップ上の燃料噴射量に切換えられ、第2の
燃焼から第1の燃焼に切換えられるときには噴射すべき
燃料量が第2のマップ上の燃料噴射量から第1のマップ
上の燃料噴射量に切換えられる。
In the second invention, in the first invention,
The fuel injection quantity for the first combustion is stored in advance in the first map as a function of the required load and the engine speed,
The fuel injection amount for combustion is stored in the second map in advance as a function of the required load and the engine speed, and the fuel injection amount on the first map at the same required load and the same engine speed is the second fuel injection amount. The fuel injection amount is larger than the fuel injection amount on the map, and when the first combustion is switched to the second combustion, the fuel amount to be injected is from the fuel injection amount on the first map to the fuel injection on the second map. When the second combustion is switched to the first combustion, the amount of fuel to be injected is switched from the fuel injection amount on the second map to the fuel injection amount on the first map.

【0013】3番目の発明では1番目の発明において、
第1の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷および機関回転数
の第1の関数式の形で予め記憶されており、第2の燃焼
用の燃料噴射量が要求負荷および機関回転数の第2の関
数式の形で予め記憶されており、同一要求負荷および同
一機関回転数において第1の関数式より求まる燃料噴射
量は第2の関数式より求まる燃料噴射量よりも大きくさ
れており、第1の燃焼から第2の燃焼に切換えられると
きには噴射すべき燃料量が第1の関数式より求まる燃料
噴射量から第2の関数式より求まる燃料噴射量に切換え
られ、第2の燃焼から第1の燃焼に切換えられるときに
は噴射すべき燃料量が第2の関数式より求まる燃料噴射
量から第1の関数式より求まる燃料噴射量に切換えられ
る。
In the third invention, in the first invention,
The first combustion fuel injection amount is stored in advance in the form of a first functional expression of the required load and the engine speed, and the second combustion fuel injection amount is stored in the second of the required load and the engine speed. Is stored in advance in the form of a functional equation of, the fuel injection amount obtained by the first functional equation at the same required load and the same engine speed is made larger than the fuel injection amount obtained by the second functional equation. When the first combustion is switched to the second combustion, the fuel amount to be injected is switched from the fuel injection amount obtained from the first functional expression to the fuel injection amount obtained from the second functional expression, and from the second combustion to the first When the combustion is switched to combustion, the amount of fuel to be injected is switched from the fuel injection amount obtained from the second functional expression to the fuel injection amount obtained from the first functional expression.

【0014】4番目の発明では1番目の発明において、
機関回転数が予め定められた回転数よりも低い低回転領
域では機関回転数が低下するほど燃料噴射量が増大せし
められ、この低回転領域において機関回転数が低下した
ときの燃料噴射量の増大率は第2の燃焼時に比べ第1の
燃焼時のほうが小さくされる。5番目の発明では1番目
の発明において、第1の燃焼から第2の燃焼に切換えら
れたときには予め定められた期間一時的に第1の燃焼用
の燃料噴射量が用いられると共に予め定められた期間が
経過したときに第2の燃焼用の燃料噴射量まで減量せし
められ、第2の燃焼から第1の燃焼に切換えられたとき
には予め定められた期間一時的に第2の燃焼用の燃料噴
射量が用いられると共に予め定められた期間が経過した
ときに第1の燃焼用の燃料噴射量まで増量せしめられ
る。
In the fourth invention, in the first invention,
In a low engine speed range where the engine speed is lower than a predetermined engine speed, the fuel injection amount increases as the engine speed decreases, and in this low engine speed range the fuel injection amount increases when the engine speed decreases. The rate is smaller during the first combustion than during the second combustion. In a fifth aspect, in the first aspect, when the first combustion is switched to the second combustion, the fuel injection amount for the first combustion is temporarily used for a predetermined period and is also determined in advance. When the period elapses, the fuel injection amount for the second combustion is reduced, and when the second combustion is switched to the first combustion, the fuel injection for the second combustion is temporarily performed for a predetermined period. The amount is used and is increased to the fuel injection amount for the first combustion when a predetermined period has elapsed.

【0015】6番目の発明では5番目の発明において、
第1の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷および機関回転数
の関数として第1のマップに予め記憶されており、第2
の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷および機関回転数の関
数として第2のマップに予め記憶されており、同一要求
負荷および同一機関回転数における第1のマップ上の燃
料噴射量は第2のマップ上の燃料噴射量よりも大きくさ
れており、第1の燃焼用の燃料噴射量から第2の燃焼用
の燃料噴射量まで減量せしめられるときには噴射すべき
燃料量が第1のマップ上の燃料噴射量から第2のマップ
上の燃料噴射量に切換えられ、第2の燃焼用の燃料噴射
量から第1の燃焼用の燃料噴射量まで増量せしめられる
ときには噴射すべき燃料量が第2のマップ上の燃料噴射
量から第1のマップ上の燃料噴射量に切換えられる。
In the sixth invention, in the fifth invention,
The fuel injection quantity for the first combustion is stored in advance in the first map as a function of the required load and the engine speed,
The fuel injection amount for combustion is stored in the second map in advance as a function of the required load and the engine speed, and the fuel injection amount on the first map at the same required load and the same engine speed is the second fuel injection amount. The fuel injection amount is larger than the fuel injection amount on the map, and when the fuel injection amount for the first combustion is reduced to the fuel injection amount for the second combustion, the fuel amount to be injected is the fuel on the first map. When the injection amount is switched to the fuel injection amount on the second map and the fuel injection amount for the second combustion is increased to the fuel injection amount for the first combustion, the fuel amount to be injected is the second map. The fuel injection amount above is switched to the fuel injection amount on the first map.

【0016】7番目の発明では5番目の発明において、
第1の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷および機関回転数
の第1の関数式の形で予め記憶されており、第2の燃焼
用の燃料噴射量が要求負荷および機関回転数の第2の関
数式の形で予め記憶されており、同一要求負荷および同
一機関回転数において第1の関数式より求まる燃料噴射
量は第2の関数式より求まる燃料噴射量よりも大きくさ
れており、第1の燃焼用の燃料噴射量から第2の燃焼用
の燃料噴射量まで減量せしめられるときには噴射すべき
燃料量が第1の関数式より求まる燃料噴射量から第2の
関数式より求まる燃料噴射量に切換えられ、第2の燃焼
用の燃料噴射量から第1の燃焼用の燃料噴射量まで増量
せしめられるときには噴射すべき燃料量が第2の関数式
より求まる燃料噴射量から第1の関数式より求まる燃料
噴射量に切換えられる。
In the seventh invention, in the fifth invention,
The first combustion fuel injection amount is stored in advance in the form of a first functional expression of the required load and the engine speed, and the second combustion fuel injection amount is stored in the second of the required load and the engine speed. Is stored in advance in the form of a functional equation of, the fuel injection amount obtained by the first functional equation at the same required load and the same engine speed is made larger than the fuel injection amount obtained by the second functional equation. When the fuel injection amount for the first combustion is reduced from the fuel injection amount for the second combustion, the fuel amount to be injected is the fuel injection amount obtained from the second functional formula from the fuel injection amount obtained from the first functional formula. When the fuel injection amount for the second combustion is increased from the fuel injection amount for the second combustion to the fuel injection amount for the first combustion, the fuel amount to be injected is calculated from the fuel injection amount obtained from the second functional expression. Switching to the fuel injection amount that can be obtained more That.

【0017】8番目の発明では1番目の発明において、
第1の燃焼から第2の燃焼に切換えられたときには第1
の燃焼用の燃料噴射量から第2の燃焼用の燃料噴射量ま
で徐々に減量せしめられ、第2の燃焼から第1の燃焼に
切換えられたときには第2の燃焼用の燃料噴射量から第
1の燃焼用の燃料噴射量まで徐々に増量せしめられる。
In the eighth invention, in the first invention,
When the first combustion is switched to the second combustion
Is gradually reduced from the fuel injection amount for the second combustion to the fuel injection amount for the second combustion, and when the second combustion is switched to the first combustion, the fuel injection amount for the second combustion is changed to the first. The fuel injection amount for combustion is gradually increased.

【0018】9番目の発明では8番目の発明において、
第1の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷および機関回転数
の関数として第1のマップに予め記憶されており、第2
の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷および機関回転数の関
数として第2のマップに予め記憶されており、同一要求
負荷および同一機関回転数における第1のマップ上の燃
料噴射量は第2のマップ上の燃料噴射量よりも大きくさ
れており、第1の燃焼用の燃料噴射量から第2の燃焼用
の燃料噴射量まで徐々に減量せしめられるときには噴射
すべき燃料量が第1のマップ上の燃料噴射量から第2の
マップ上の燃料噴射量に徐々に切換えられ、第2の燃焼
用の燃料噴射量から第1の燃焼用の燃料噴射量まで徐々
に増量せしめられるときには噴射すべき燃料量が第2の
マップ上の燃料噴射量から第1のマップ上の燃料噴射量
に徐々に切換えられる。
In the ninth invention, in the eighth invention,
The fuel injection quantity for the first combustion is stored in advance in the first map as a function of the required load and the engine speed,
The fuel injection amount for combustion is stored in the second map in advance as a function of the required load and the engine speed, and the fuel injection amount on the first map at the same required load and the same engine speed is the second fuel injection amount. The fuel injection amount on the first map is made larger than the fuel injection amount on the map, and when the fuel injection amount for the first combustion is gradually reduced from the fuel injection amount for the second combustion. Fuel to be injected when gradually increasing from the fuel injection amount of the second map to the fuel injection amount on the second map and gradually increasing from the fuel injection amount for the second combustion to the fuel injection amount for the first combustion. The amount is gradually switched from the fuel injection amount on the second map to the fuel injection amount on the first map.

【0019】10番目の発明では8番目の発明におい
て、第1の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷および機関回
転数の第1の関数式の形で予め記憶されており、第2の
燃焼用の燃料噴射量が要求負荷および機関回転数の第2
の関数式の形で予め記憶されており、同一要求負荷およ
び同一機関回転数において第1の関数式より求まる燃料
噴射量は第2の関数式より求まる燃料噴射量よりも大き
くされており、第1の燃焼用の燃料噴射量から第2の燃
焼用の燃料噴射量まで徐々に減量せしめられるときには
噴射すべき燃料量が第1の関数式より求まる燃料噴射量
から第2の関数式より求まる燃料噴射量に徐々に切換え
られ、第2の燃焼用の燃料噴射量から第1の燃焼用の燃
料噴射量まで徐々に増量せしめられるときには噴射すべ
き燃料量が第2の関数式より求まる燃料噴射量から第1
の関数式より求まる燃料噴射量に徐々に切換えられる。
In the tenth invention, in the eighth invention, the fuel injection amount for the first combustion is stored in advance in the form of a first functional expression of the required load and the engine speed, and the fuel quantity for the second combustion is stored in advance. Fuel injection amount of the second of the required load and engine speed
Is stored in advance in the form of a functional equation of, the fuel injection amount obtained by the first functional equation at the same required load and the same engine speed is made larger than the fuel injection amount obtained by the second functional equation. When the fuel injection amount for the first combustion is gradually reduced from the fuel injection amount for the second combustion, the fuel amount to be injected is the fuel obtained from the second functional formula from the fuel injection amount obtained from the first functional formula. When the fuel injection amount is gradually switched to the fuel injection amount for the second combustion and gradually increased from the fuel injection amount for the first combustion, the fuel injection amount for which the fuel amount to be injected is obtained from the second functional expression From first
The fuel injection amount can be gradually switched to the fuel injection amount obtained from the function formula.

【0020】11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。12番目の発明では11番
目の発明において、第1の燃焼状態における排気ガス再
循環率がほぼ55パーセント以上である。
An eleventh aspect of the invention is the fuel cell system according to the first aspect, further comprising an exhaust gas recirculation device for recirculating the exhaust gas discharged from the combustion chamber into the engine intake passage, and the inert gas being the recirculated exhaust gas. . In the twelfth invention, in the eleventh invention, the exhaust gas recirculation rate in the first combustion state is approximately 55% or more.

【0021】13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。14番目の発明では13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。15番目の発明では1番目の発明におい
て、機関の運転領域を低負荷側の第1の運転領域と高負
荷側の第2の運転領域に分割し、第1の運転領域では第
1の燃焼を行い、第2の運転領域では第2の燃焼を行う
ようにしている。
According to the thirteenth invention, in the first invention, a catalyst having an oxidizing function is arranged in the engine exhaust passage. According to a fourteenth invention, in the thirteenth invention, the catalyst comprises at least one of an oxidation catalyst, a three-way catalyst and a NO x absorbent. In the fifteenth invention, in the first invention, the operating region of the engine is divided into a first operating region on the low load side and a second operating region on the high load side, and the first combustion is performed in the first operating region. The second combustion is performed in the second operation area.

【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 the 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, and 9 is an intake port. Indicates an exhaust valve, and 10 indicates an exhaust port, respectively. 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 via an intake duct 13 and an intercooler 14 to a supercharger, for example, an outlet portion of a compressor 16 of an exhaust turbocharger 15. Be connected. The 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
1および排気管22を介して排気ターボチャージャ15
の排気タービン23の入口部に連結され、排気タービン
23の出口部は排気管24を介して酸化機能を有する触
媒25を内蔵した触媒コンバータ26に連結される。排
気マニホルド21内には空燃比センサ27が配置され
る。
On the other hand, the exhaust port 10 is connected to the exhaust manifold 2
1 and the exhaust pipe 22 through the exhaust turbocharger 15
Of the exhaust turbine 23, and the outlet of the exhaust turbine 23 is connected via an exhaust pipe 24 to a catalytic converter 26 containing a catalyst 25 having an oxidizing function. An air-fuel ratio sensor 27 is arranged in the exhaust manifold 21.

【0024】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。
The exhaust pipe 28 connected to the outlet of the catalytic converter 26 and the air intake pipe 17 downstream of the throttle valve 20 are connected to each other via an EGR passage 29, and the EGR passage 29 is driven by a step motor 30. EGR
A control valve 31 is arranged. An intercooler 32 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 29 is arranged in the EGR passage 29. In the embodiment shown in FIG. 1, engine cooling water is introduced into the intercooler 32,
The EGR gas is cooled by the engine cooling water.

【0025】一方、燃料噴射弁6は燃料供給管33を介
して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール34に連結さ
れる。このコモンレール34内へは電気制御式の吐出量
可変な燃料ポンプ35から燃料が供給され、コモンレー
ル34内に供給された燃料は各燃料供給管33を介して
燃料噴射弁6に供給される。コモンレール34にはコモ
ンレール34内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ
36が取付けられ、燃料圧センサ36の出力信号に基づ
いてコモンレール34内の燃料圧が目標燃料圧となるよ
うに燃料ポンプ35の吐出量が制御される。
On the other hand, the fuel injection valve 6 is connected to a fuel reservoir, a so-called common rail 34, via a fuel supply pipe 33. Fuel is supplied into the common rail 34 from an electrically controlled variable discharge fuel pump 35, and the fuel supplied into the common rail 34 is supplied to the fuel injection valve 6 via each fuel supply pipe 33. A fuel pressure sensor 36 for detecting a fuel pressure in the common rail 34 is attached to the common rail 34, and a fuel pump 35 is arranged so that the fuel pressure in the common rail 34 becomes a target fuel pressure based on an output signal of the fuel pressure sensor 36. Is controlled.

【0026】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。空燃比センサ27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、燃料圧セン
サ36の出力信号も対応するAD変換器47を介して入
力ポート45に入力される。アクセルペダル50にはア
クセルペダル50の踏込み量Lに比例した出力電圧を発
生する負荷センサ51が接続され、負荷センサ51の出
力電圧は対応するAD変換器47を介して入力ポート4
5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および燃料ポンプ35に接続
される。
The electronic control unit 40 is composed of a digital computer and has a ROM (Read Only Memory) 42, a RAM (Random Access Memory) 43, a CPU (Microprocessor) 44, an input port 45, and an input port 45 which are connected to each other by a bidirectional bus 41. The output port 46 is provided. The output signal of the air-fuel ratio sensor 27 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47, and the output signal of the fuel pressure sensor 36 is also input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47. A load sensor 51 that generates an output voltage proportional to the depression amount L of the accelerator pedal 50 is connected to the accelerator pedal 50, and the output voltage of the load sensor 51 is input to the input port 4 via the corresponding AD converter 47.
Input to 5. A crank angle sensor 52 that generates an output pulse each time the crankshaft rotates, for example, 30 ° is connected to the input port 45. On the other hand, the output port 46 is connected via the corresponding drive circuit 48 to the fuel injection valve 6,
The throttle valve control step motor 19, the EGR control valve control step motor 30, and the fuel pump 35 are 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 at the time of engine low load operation.
The change in output torque when the air-fuel ratio A / F (horizontal axis in FIG. 2) is changed by changing the opening degree of 0 and the EGR rate, and the change in the amount of smoke, HC, CO, and NO x emissions. It represents the experimental example shown. As can be seen from FIG. 2, in this experimental example, the EGR rate becomes larger as the air-fuel ratio A / F becomes smaller, and when the air-fuel ratio is equal to or less than the theoretical air-fuel ratio (≈14.6), the EGR rate becomes 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 EGR rate becomes around 40%, and when the air-fuel ratio A / F reaches about 30, smoke is generated. The amount of generation begins to increase. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is made smaller, 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 sharply decreases this time, the EGR rate is increased to 65% or more, and the smoke becomes almost zero when the air-fuel ratio A / F is around 15.0. . That is, soot is hardly generated. At this time, the output torque of the engine slightly decreases, and N
The amount of O x generated is considerably low. On the other hand, at this time, HC,
The amount of CO generated 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 the change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when the air-fuel ratio A / F is around 21 and the amount of smoke generated is the largest, and FIG. 3 (B) shows the air-fuel ratio A / F. It shows a change in the combustion pressure in the combustion chamber 5 when F is around 18 and the amount of smoke generated is almost zero. As can be seen by comparing FIG. 3 (A) and FIG. 3 (B), in the case shown in FIG. 3 (B) where the amount of smoke generated is almost zero, the amount of smoke generated is large.
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。
From the experimental results shown in FIGS. 2 and 3, the following can be said. That is, first of all, the air-fuel ratio A / F is 1
When the amount of smoke generated is 5.0 or less and the amount of smoke is almost zero,
As shown in (3), the amount of NO x generated is considerably reduced. N
The decrease in the amount of generated O x means that the combustion temperature in the combustion chamber 5 is decreased, and therefore, when the soot is hardly generated, the combustion temperature in the combustion chamber 5 is decreased. I can say. The same can be said from FIG. That is, the combustion pressure is low in the state shown in FIG. 3 (B) where almost no soot is generated.
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。
Secondly, when the amount of smoke produced, that is, the amount of soot produced, becomes almost zero, HC and CO are generated as shown in FIG.
Emissions will increase. This means that hydrocarbons are discharged without growing to soot. That is, linear hydrocarbons and aromatic hydrocarbons contained in the fuel as shown in FIG. 4 are thermally decomposed to form soot precursors when the temperature is raised in a state of oxygen deficiency, and then mainly soot is formed. Soot consisting of a solid with carbon atoms gathered 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. After that, it will grow to soot. Therefore, as described above, when the amount of soot generated becomes almost zero, the emission amounts of HC and CO increase as shown in FIG. 2. At this time, HC is a soot precursor or a hydrocarbon in the 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。
When these considerations based on the experimental results shown in FIGS. 2 and 3 are summarized, the soot generation amount becomes almost zero when the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low, and at this time, the soot precursor or the soot precursor. The hydrocarbons in this state are discharged from the combustion chamber 5. As a result of further detailed experimental research on this, when the temperature of the fuel and the gas around it in the combustion chamber 5 is below a certain temperature, the soot growth process stops halfway, that is, the soot is generated. It was found that soot was not generated at all and soot was generated when the temperature of the fuel and its surroundings in the combustion chamber 5 reached a certain temperature or higher.

【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 surroundings when the hydrocarbon production process 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. It cannot be said how many times it changes, but this certain temperature has a deep relationship with the amount of NO x produced, and therefore this certain temperature is defined to some extent from the amount of NO x produced. be able to. That is, as the EGR rate increases, the temperature of the fuel during combustion and the gas around it decreases, and the amount of NO x generated decreases. At this time, soot is hardly generated when the amount of NO x generated is about 10 p.pm or less. Therefore, the above certain temperature is NO
It is almost the same as the temperature when the amount of x generation is around 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 soot is produced, this soot cannot be purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidizing function. On the other hand, the soot precursor or the hydrocarbon in the state before it can be easily purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidizing function. Considering the post-treatment with a catalyst having an oxidizing function as described above, it is extremely difficult to determine whether the hydrocarbon is discharged from the combustion chamber 5 in the state of the soot precursor or in the state before it, or is discharged from the combustion chamber 5 in the form of soot. There is a big difference. The new combustion system employed in the present invention allows hydrocarbons to be discharged from the combustion chamber 5 in the form of soot precursors or pre-presence conditions without producing soot in the combustion chamber 5 The core is to oxidize with a catalyst having an oxidizing 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 gas around it in the combustion chamber 5 during combustion is set to a temperature lower than the temperature at which the soot is generated. It needs to be suppressed. In this case, it has been found that, in order to suppress the temperature of the fuel and the gas around it, the endothermic action of the gas around the fuel when the fuel burns has an extremely large effect.

【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, when only air exists 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 locally becomes extremely high. That is, at this time, the air separated from the fuel hardly absorbs the combustion heat of the fuel. In this case, since the combustion temperature locally becomes extremely high, the unburned hydrocarbons that have received this heat of combustion 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, the situation is slightly different when the fuel is present in a mixed gas of a large amount of inert gas and a small amount of air.
In this case, the evaporated fuel diffuses into the surroundings, reacts with oxygen mixed in the inert gas, and burns. In this case, the combustion heat is absorbed by the surrounding inert gas, so that the combustion temperature does not rise so much. 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 suppressed low by the endothermic action 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
が強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、CO2 やEGRガスは比
較的比熱が大きいので不活性ガスとしてEGRガスを用
いることは好ましいと言える。
In this case, in order to suppress the temperature of the fuel and the gas around it to a temperature lower than the temperature at which soot is produced, an amount of inert gas sufficient to absorb the amount of heat required to do so is required. . Therefore, if the fuel amount increases, the required amount of inert gas also increases accordingly. In this case, the larger the specific heat of the inert gas, the stronger the endothermic action, and therefore the inert gas is preferably a gas having a large specific heat. In this respect, since CO 2 and EGR gas have relatively large specific heat, it can be said that it is preferable to use EGR gas as the inert gas.

【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 cooling degree of the EGR gas is changed. That is, in FIG. 5, the curve A strongly cools the EGR gas to bring the EGR gas temperature to about 9
The curve B shows the case where the EGR gas is cooled by a small cooling device, and the curve C shows the case where the temperature is maintained at 0 ° C.
Indicates the 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 strongly cooled, the soot generation peaks when the EGR rate is slightly lower than 50%, and in this case, the EGR rate is almost 55. Almost no soot is generated if the percentage is exceeded. 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 when the EGR rate is slightly higher than 50%. In this case, the EGR rate is approximately 65% or more. If so, soot is hardly 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。
Further, as shown by the curve C in FIG. 5, EG
When the R gas is not forcibly cooled, the EGR rate is 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. Note that FIG. 5 shows the amount of smoke generated when the engine load is relatively high, and the EGR rate at which the amount of soot generated peaks when the engine load decreases and the EGR rate at which soot almost does not occur decreases. The lower limit of is also slightly lowered. Thus, the lower limit of the EGR rate at which soot is hardly generated changes depending on the cooling degree of 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。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70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 発生量は1
0p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従ってNOx の発
生量は極めて少量となる。
FIG. 6 shows a mixture of EGR gas and air required to bring the temperature of the fuel and its surrounding gas at the time of combustion to a temperature lower than the temperature at which soot is produced when EGR gas is used as the inert gas. The amount of gas, the ratio of air in this mixed gas amount, and the ratio of EGR gas in this mixed gas are shown. Note that, in FIG. 6, the vertical axis represents the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5, and the chain line Y represents the total intake gas amount that can be sucked into the combustion chamber 5 when supercharging is not performed. ing. The horizontal axis shows the required load. Referring to FIG. 6, the ratio of air, that is, the amount of air in the mixed gas, indicates the amount of air required 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 theoretical air-fuel ratio. On the other hand, in FIG. 6, the ratio of EGR gas, that is, the amount of EGR gas in the mixed gas is set so that when the injected fuel is burned, the temperature of the fuel and its surrounding gas is lower than the temperature at which soot is formed. The minimum required EGR gas amount is shown. This EGR gas amount is approximately 55% or more in terms of EGR rate, and 70% or more in the embodiment shown in FIG. That is, the total amount of intake gas sucked into the combustion chamber 5 is indicated by a solid line X in FIG.
If the ratio of the amount of air to the amount of EGR gas is set as shown in FIG. 6, the temperature of the fuel and the gas around it becomes lower than the temperature at which soot is generated, and thus soot is not generated at all. Disappear. Further, the NO x generation amount at this time is 1
It is around 0 p.pm or less, and therefore the amount of NO x generated is extremely small.

【0043】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。
Since the amount of heat generated when the fuel burns increases as the fuel injection amount increases, in order to maintain the temperature of the fuel and the gas around it at a temperature lower than the temperature at which soot is generated, heat generated by the EGR gas is used. The amount of absorption must be increased. Therefore, as shown in FIG. 6, the EGR gas amount must be increased as the injected fuel amount is increased.
That is, the EGR gas amount needs to increase as the required load increases.

【0044】ところで過給が行われていない場合には燃
焼室5内に吸入される全吸入ガス量Xの上限はYであ
り、従って図6において要求負荷がLo よりも大きい領
域では要求負荷が大きくなるにつれてEGRガス割合を
低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持することが
できない。云い換えると過給が行われていない場合に要
求負荷がLo よりも大きい領域において空燃比を理論空
燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高くなるに
つれてEGR率が低下し、斯くして要求負荷がLo より
も大きい領域では燃料およびその周囲のガス温度を煤が
生成される温度よりも低い温度に維持しえなくなる。
By the way, when the supercharging is not performed, the upper limit of the total intake gas amount X drawn into the combustion chamber 5 is Y. Therefore, in FIG. 6, the required load is larger than Lo in the required load region. The air-fuel ratio cannot be maintained at the stoichiometric air-fuel ratio unless the EGR gas ratio is reduced as it becomes larger. In other words, when supercharging is not performed and the air-fuel ratio is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio in a region where the required load is larger than Lo, the EGR rate decreases as the required load increases, thus In the region where the required load is larger than Lo, the temperature of the fuel and the gas around it cannot be maintained below the temperature at which soot is generated.

【0045】ところが図1に示されるようにEGR通路
29を介して過給機の入口側即ち排気ターボチャージャ
15の空気吸込管17内にEGRガスを再循環させると
要求負荷がLo よりも大きい領域においてEGR率を5
5パーセント以上、例えば70パーセントに維持するこ
とができ、斯くして燃料およびその周囲のガス温度を煤
が生成される温度よりも低い温度に維持することができ
る。即ち、空気吸込管17内におけるEGR率が例えば
70パーセントになるようにEGRガスを再循環させれ
ば排気ターボチャージャ15のコンプレッサ16により
昇圧された吸入ガスのEGR率も70パーセントとな
り、斯くしてコンプレッサ16により昇圧しうる限度ま
で燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度
よりも低い温度に維持することができる。従って、低温
燃焼を生じさせることのできる機関の運転領域を拡大す
ることができることになる。
However, as shown in FIG. 1, when the EGR gas is recirculated to the inlet side of the supercharger, that is, the air suction pipe 17 of the exhaust turbocharger 15 via the EGR passage 29, the required load is larger than Lo. EGR rate at 5
It can be maintained above 5 percent, for example 70 percent, thus maintaining the fuel and surrounding gas temperatures 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 intake gas boosted by the compressor 16 of the exhaust turbocharger 15 also becomes 70%. The temperature of the fuel and the gas around it can be maintained below the temperature at which soot is produced, up to the limit that can be boosted by the compressor 16. Therefore, the operating range of the engine capable of producing the low temperature combustion can be expanded.

【0046】なお、この場合、EGRガスの温度が低け
れば低いほど低温燃焼の生じる運転領域が拡大する。従
って図1に示されるように排気タービン23から流出し
た比較的温度の低い排気ガスがEGRガスとして再循環
せしめられ、更にインタークーラ32によってEGRガ
スを冷却するようにしている。また、図1に示される実
施例では要求負荷がLo よりも大きい領域でEGR率を
55パーセント以上にする際には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。
In this case, the lower the EGR gas temperature, the wider the operating range in which low temperature combustion occurs. Therefore, as shown in FIG. 1, the exhaust gas having a relatively low temperature flowing out from the exhaust turbine 23 is recirculated as the EGR gas, and the EGR gas is further cooled by the intercooler 32. In the embodiment shown in FIG. 1, the EGR control valve 31 is fully opened and the throttle valve 20 is slightly closed when the EGR rate is 55% or more in the region where the required load is larger than Lo.

【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 made smaller than that shown in FIG. 6, that is, the air-fuel ratio is made rich. However, the amount of NO x generated is 10 p.p. while preventing the generation of soot.
It can be around m or less, and even if the air amount is made larger than that shown in FIG. 6, that is, even if the average value of the air-fuel ratio is lean from 17 to 18, the soot generation is prevented. Meanwhile, the amount of NO x generated can be set to around 10 p.pm or less.

【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 excessive fuel does not grow to soot, and soot is generated. There is no. Further, at this time, a very small amount of NO x is 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 becomes high, but in the present invention the combustion temperature is suppressed to a low temperature, soot Not generated at all. Furthermore, NO x
Also produces only a very small amount.

【0049】このように、低温燃焼が行われているとき
には空燃比にかかわらずに、即ち空燃比がリッチであろ
うと、理論空燃比であろうと、或いは平均空燃比がリー
ンであろうと煤が発生されず、NOx の発生量が極めて
少量となる。従って燃料消費率の向上を考えるとこのと
き平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。
Thus, when low temperature combustion is performed, soot is generated regardless of the air-fuel ratio, that is, whether the air-fuel ratio is rich, the stoichiometric air-fuel ratio, or the average air-fuel ratio is lean. However, the amount of NO x generated is 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。
By the way, the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber can be suppressed below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway only when the engine is operating at a low load, where the calorific value of combustion is relatively small. To be Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the engine is operated at low load, the temperature of the fuel and the gas around it during combustion is suppressed below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, and the first combustion, that is, low temperature combustion is performed. In addition, the second combustion, that is, the combustion normally performed from the conventional one, is performed during the engine high load operation. It should be noted that here, the first combustion, that is, low temperature combustion, as is clear from the above description, the amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the amount of inert gas at which the amount of soot generated peaks, and soot is almost generated. The second combustion, that is, the combustion that is normally performed in the past, is the combustion that does not have the amount of soot generated and the amount of the inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of the inert gas that does not reach the peak. 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の運転領域IIとを示してい
る。なお、図7において縦軸Lはアクセルペダル50の
踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Nは機関回
転数を示している。また、図7においてX(N)は第1
の運転領域Iと第2の運転領域IIとの第1の境界を示し
ており、Y(N)は第1の運転領域Iと第2の運転領域
IIとの第2の境界を示している。第1の運転領域Iから
第2の運転領域IIへの運転領域の変化判断は第1の境界
X(N)に基づいて行われ、第2の運転領域IIから第1
の運転領域Iへの運転領域の変化判断は第2の境界Y
(N)に基づいて行われる。
FIG. 7 shows a first operating region I in which the first combustion, that is, low temperature combustion is performed, and a second operating region II in which the second combustion, that is, combustion by the conventional combustion method is performed. There is. In FIG. 7, the vertical axis L represents the depression amount of the accelerator pedal 50, that is, the required load, and the horizontal axis N represents the engine speed. Further, in FIG. 7, X (N) is the first
Shows the first boundary between the operating region I and the second operating region II, where Y (N) is the first operating region I and the second operating region.
The second boundary with II is shown. 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), and the change from the second operating region II to the first operating region II is performed.
The determination of the change of the operating range to the operating range I of the second boundary Y
It is performed based on (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負荷Lが機
関回転数Nの関数である第1の境界X(N)を越えると
運転領域が第2の運転領域IIに移ったと判断され、従来
の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Lが
機関回転数Nの関数である第2の境界Y(N)よりも低
くなると運転領域が第1の運転領域Iに移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。
That is, the operating condition of the engine is the first operating region I.
If the required load L exceeds the first boundary X (N) which is a function of the engine speed N during low temperature combustion, it is determined that the operating region has moved to the second operating region II. Combustion is performed by a conventional combustion method. Next, when the required load L becomes lower than the second boundary Y (N) which is a function of the engine speed N, it is determined that the operating region has moved to the first operating 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)よりも低負荷側の第2の境界Y(N)との二
つの境界を設けたのは次の二つの理由による。第1の理
由は、第2の運転領域IIの高負荷側では比較的燃焼温度
が高く、このとき要求負荷Lが第1の境界X(N)より
低くなったとしてもただちに低温燃焼を行えないからで
ある。即ち、要求負荷Lがかなり低くなったとき、即ち
第2の境界Y(N)よりも低くなったときでなければた
だちに低温燃焼が開始されないからである。第2の理由
は第1の運転領域Iと第2の運転領域II間の運転領域の
変化に対してヒステリシスを設けるためである。
In this way, the two boundaries of the first boundary X (N) and the second boundary Y (N) on the lower load side of the first boundary X (N) are provided as follows. For one reason. The first reason is that the combustion temperature is relatively high on the high load side of the second operating region II, and at this time, even if the required load L becomes lower than the first boundary X (N), low temperature combustion cannot be immediately performed. Because. That is, the low temperature combustion does not start immediately unless the required load L becomes considerably low, that is, when it becomes lower than the second boundary Y (N). The second reason is that hysteresis is provided for changes in the operating region between the first operating region I and the second operating region II.

【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 engine is operating in the first operating region I and low-temperature combustion is performed, soot is hardly generated, and instead, unburned hydrocarbons are in a state of the soot precursor or the state before it. It is discharged from the combustion chamber 5 in shape. At this time, the unburned hydrocarbons discharged from the combustion chamber 5 are satisfactorily oxidized 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
It has a function of releasing NO x when the average air-fuel ratio in the inside 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 potassium K, sodium N, etc. are supported on this carrier.
a, at least one selected from alkali metals such as lithium Li and cesium Cs, alkaline earths such as barium Ba and calcium Ca, rare earths such as lanthanum La and yttrium Y, and a noble metal such as platinum Pt. 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。図8は空燃比センサ27の出力を示してい
る。図8に示されるように空燃比センサ27の出力電流
Iは空燃比A/Fに応じて変化する。従って空燃比セン
サ27の出力電流Iから空燃比を知ることができる。
Not only oxidation catalysts, but also three-way catalysts and NO
The x- absorbent also has an oxidizing function, so that the three-way catalyst and the NO x absorbent can be used as the catalyst 25 as described above. FIG. 8 shows the output of the air-fuel ratio sensor 27. As shown in FIG. 8, the output current I of the air-fuel ratio sensor 27 changes according to the air-fuel ratio A / F. Therefore, the air-fuel ratio can be known from the output current I of the air-fuel ratio sensor 27.

【0057】次に図9を参照しつつ第1の運転領域Iお
よび第2の運転領域IIにおける運転制御について概略的
に説明する。図9は要求負荷Lに対するスロットル弁2
0の開度、EGR制御弁31の開度、EGR率、空燃
比、噴射時期および噴射量を示している。図9に示され
るように要求負荷Lの低い第1の運転領域Iではスロッ
トル弁20の開度は要求負荷Lが高くなるにつれて全閉
近くから2/3開度程度まで徐々に増大せしめられ、E
GR制御弁31の開度は要求負荷Lが高くなるにつれて
全閉近くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、
図9に示される例では第1の運転領域IではEGR率が
ほぼ70パーセントとされており、空燃比はわずかばか
りリーンなリーン空燃比とされている。
Next, the operation control in the first operation region I and the second operation region II will be schematically described with reference to FIG. FIG. 9 shows the throttle valve 2 for the required load L.
The opening degree of 0, the opening degree of the EGR control valve 31, the EGR rate, the air-fuel ratio, the injection timing and the injection amount are shown. As shown in FIG. 9, in the first operating region I where the required load L is low, the opening degree of the throttle valve 20 is gradually increased from near full closing to about 2/3 opening degree as the required load L increases. E
The opening degree of the GR control valve 31 is gradually increased from near full close to full open as the required load L increases. Also,
In the example shown in FIG. 9, the EGR rate is set to approximately 70% in the first operating region I, and the air-fuel ratio is made slightly lean.

【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。な
お、このとき空燃比は空燃比センサ27の出力信号に基
づいてEGR制御弁31の開度を補正することによって
目標リーン空燃比に制御される。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, EGR
The opening of the throttle valve 20 and the opening of the EGR control valve 31 are controlled so that the ratio becomes approximately 70% and the air-fuel ratio becomes a slightly lean air-fuel ratio. At this time, the air-fuel ratio is controlled to the target lean air-fuel ratio by correcting the opening degree of the EGR control valve 31 based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 27. Further, 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 becomes late as the required load L becomes high, and the injection completion timing θE also becomes late as the injection start timing θS becomes late.

【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 the fully closed state, and the EGR control valve 31 is also closed to the fully closed state at this time. Throttle valve 2
When 0 is closed to near full closure, the pressure in the combustion chamber 5 at the beginning of compression becomes low and the compression pressure becomes small. When the compression pressure becomes small, the compression work by the piston 4 becomes small, so that the vibration of the engine body 1 becomes small. That is, during idling operation, the throttle valve 20 is closed close to the fully closed state in order to suppress the vibration of the engine body 1.

【0060】一方、機関の運転領域が第1の運転領域I
から第2の運転領域IIに変わるとスロットル弁20の開
度が2/3開度程度から全開方向へステップ状に増大せ
しめられる。このとき図9に示す例ではEGR率が多量
のスモークを発生するEGR率範囲(図5)を飛び越え
るように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。
On the other hand, the operating region of the engine is the first operating region I.
When changing from the second operating range II to the second operating range II, the opening degree of the throttle valve 20 is increased stepwise from about 2/3 opening degree toward the full opening direction. At this time, in the example shown in FIG. 9, the EGR rate is reduced stepwise from approximately 70% to 40% or less so that the EGR rate jumps over the EGR rate range (FIG. 5) where a large amount of smoke is generated, and the air-fuel ratio is stepped. Be made larger.

【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9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の開度は要求負荷Lが高く
なると次第に小さくされる。また、この運転領域IIでは
EGR率は要求負荷Lが高くなるほど低くなり、空燃比
は要求負荷Lが高くなるほど小さくなる。ただし、空燃
比は要求負荷Lが高くなってもリーン空燃比とされる。
また、第2の運転領域IIでは噴射開始時期θSは圧縮上
死点TDC付近とされる。
In the second operation region II, the second combustion, that is, the combustion which is conventionally performed, is performed. Although some soot and NO x are generated in this combustion method, the thermal efficiency is higher than that in low temperature combustion, so that when the operating region of the engine changes from the first operating region I to the second operating region II, as shown in FIG. In addition, the injection amount is reduced stepwise. In the second operating region II, the throttle valve 20 is kept fully open except for a part, and the opening degree of the EGR control valve 31 is gradually reduced as the required load L increases. Further, in this operating region II, the EGR rate becomes lower as the required load L becomes higher, and the air-fuel ratio becomes smaller as the required load L becomes higher. However, the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio even if the required load L becomes high.
Further, in the second operation region II, the injection start timing θS is set near the compression top dead center TDC.

【0062】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では要求負荷L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.
5, each curve indicated by A / F = 16, A / F = 17, A / F = 18 has an air-fuel ratio of 15.5, 16, 17, 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 in the first operating region I, the air-fuel ratio A / F is leaner as the required load L is lower.

【0063】即ち、要求負荷Lが低くなるほど燃焼によ
る発熱量が少くなる。従って要求負荷Lが低くなるほど
EGR率を低下させても低温燃焼を行うことができる。
EGR率を低下させると空燃比は大きくなり、従って図
10に示されるように要求負荷L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負荷L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 load L, the smaller the amount of heat generated by combustion. Therefore, as the required load L decreases, low temperature combustion can be performed even if the EGR rate is decreased.
When the EGR rate is decreased, the air-fuel ratio becomes large, so that as shown in FIG. 10, the air-fuel ratio A / F is made larger as the required load L becomes lower. The fuel consumption rate increases as the air-fuel ratio A / F increases. Therefore, in order to make the air-fuel ratio as lean as possible, the air-fuel ratio A / F is increased as the required load L decreases in the embodiment of the present invention.

【0064】なお、空燃比を図10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
1(A)に示されるように要求負荷Lおよび機関回転数
Nの関数としてマップの形で予めROM42内に記憶さ
れており、空燃比を図10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11(B)
に示されるように要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数
としてマップの形で予めROM42内に記憶されてい
る。
It should be noted that the target opening degree ST of the throttle valve 20 required to bring the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG.
As shown in FIG. 1 (A), the EGR is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N, and is required to set the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG. The target opening degree SE of the control valve 31 is shown in FIG.
As shown in (4), it is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N.

【0065】図12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12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。空
燃比をこの目標空燃比とするのに必要なスロットル弁2
0の目標開度STが図13(A)に示されるように要求
負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予
めROM42内に記憶されており、空燃比をこの目標空
燃比とするのに必要なEGR制御弁31の目標開度SE
が図13(B)に示されるように要求負荷Lおよび機関
回転数Nの関数としてマップの形で予めROM42内に
記憶されている。
FIG. 12 shows the target air-fuel ratio when the second combustion, that is, the normal combustion by the conventional combustion method is performed. In FIG. 12, A / F = 24, A / F = 3
5, each curve shown by A / F = 45 and A / F = 60 shows the target air-fuel ratios 24, 35, 45, 60, respectively. Throttle valve 2 required to set the air-fuel ratio to this target air-fuel ratio
The target opening degree ST of 0 is pre-stored in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. 13 (A), and the air-fuel ratio is set to this target air-fuel ratio. Target opening degree SE of EGR control valve 31 required for
Is stored in advance in the ROM 42 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N, as shown in FIG. 13 (B).

【0066】図14(A)は第1の燃焼が行われている
ときの噴射量Q1と機関回転数Nとアクセルペダル50
の踏込み量、即ち要求負荷との関係を示しており、図1
4(B)は第2の燃焼が行われているときの噴射量Q2
と機関回転数Nとアクセルペダル50の踏込み量、即ち
要求負荷との関係を示している。なお、図14(A),
(B)において実線はアクセルペダル50の踏込み量が
等しい点を結んだ線を表しており、各実線の数値はパー
セントで表したアクセルペダル50の踏込み量を表して
いる。
FIG. 14A shows the injection amount Q1, the engine speed N, and the accelerator pedal 50 when the first combustion is being performed.
Fig. 1 shows the relationship with the stepping amount, that is, the required load.
4 (B) is the injection amount Q2 when the second combustion is performed
Shows the relationship between the engine speed N and the depression amount of the accelerator pedal 50, that is, the required load. Note that FIG.
In (B), the solid line represents a line connecting points where the depression amount of the accelerator pedal 50 is equal, and the numerical value of each solid line represents the depression amount of the accelerator pedal 50 expressed as a percentage.

【0067】前述したように第2の燃焼の方が第1の燃
焼よりも若干熱効率がよく、従って同一の機関出力トル
クを得るのに必要な燃料噴射量は第2の燃焼の方が第1
の燃焼よりも少ない。従って図14(A)と図14
(B)とを比較するとわかるようにアクセルペダル50
の踏込み量が同一であって機関回転数Nが同一のときの
噴射量は低回転領域を除く全ての運転領域において第1
の燃焼が行われているときの噴射量Q1の方が第2の燃
焼が行われているときの噴射量Q2よりも大きくなって
いる。
As described above, the second combustion has a slightly higher thermal efficiency than the first combustion, and therefore the fuel injection amount required to obtain the same engine output torque is the first combustion in the second combustion.
Less than burning. Therefore, FIG. 14A and FIG.
As you can see by comparing with (B), accelerator pedal 50
When the amount of depression of the engine is the same and the engine speed N is the same, the injection amount is the first in all operating regions except the low rotation region.
The injection amount Q1 when the second combustion is being performed is larger than the injection amount Q2 when the second combustion is being performed.

【0068】なお、図14(B)に示されるように第2
の燃焼のもとでは機関回転数Nが低下したときにエンジ
ンストールが生じるのを防止するために低回転領域では
同一アクセルペダル踏込み量に対し機関回転数Nが低下
するにつれて噴射量Q2が急激に増大せしめられる。し
かしながら第1の燃焼のもとでは機関回転数Nが低下し
たときに噴射量が急激に増大せしめられると空燃比が過
濃に、即ち過度にリッチになってしまう。空燃比が過度
にリッチになると空気不足のために失火を生じ、かえっ
てエンジンストールを生じやすくなる。そこで第1の燃
焼が行われているときには機関回転数Nが低下したとき
に空燃比が過度にリッチにならないように低回転領域に
おいては機関回転数Nが低下したときの噴射量Q1の増
大率を図14(B)に示す第2の燃焼時に比べて小さく
するようにしている。
As shown in FIG. 14B, the second
In order to prevent the engine stall from occurring when the engine speed N decreases under the combustion of, the injection amount Q2 sharply decreases as the engine speed N decreases for the same accelerator pedal depression amount in the low speed region. Be increased. However, under the first combustion, if the injection amount is rapidly increased when the engine speed N decreases, the air-fuel ratio becomes excessively rich, that is, excessively rich. If the air-fuel ratio becomes excessively rich, misfiring occurs due to insufficient air, and engine stall is likely to occur. Therefore, in order to prevent the air-fuel ratio from becoming excessively rich when the engine speed N decreases when the first combustion is performed, the increase rate of the injection amount Q1 when the engine speed N decreases in the low rotation region. Is smaller than that during the second combustion shown in FIG. 14 (B).

【0069】図14(A)に示す噴射量Q1はアクセル
ペダル50の踏込み量Lおよび機関回転数Nの関数とし
て図15(A)に示すマップの形で予めROM42内に
記憶されており、図14(B)に示す噴射量Q2もアク
セルペダル50の踏込み量Lおよび機関回転数Nの関数
として図15(B)に示すマップの形で予めROM42
内に記憶されている。なおこの場合、噴射量Q1および
Q2をマップの形で記憶せず、図14(A)に示す噴射
量Q1をアクセルペダル50の踏込み量Lおよび機関回
転数Nの第1の関数式の形で予めROM42内に記憶し
ておくこともでき、図14(B)に示す噴射量Q2をア
クセルペダル50の踏込み量Lおよび機関回転数Nの第
2の関数式の形で予めROM42内に記憶しておくこと
もできる。この場合、アクセルペダル50の踏込み量が
同一であって機関回転数Nが同一のときの噴射量は低回
転領域を除く全ての運転領域において第1の関数式より
求まる噴射量Q1の方が第2の関数式より求まる噴射量
Q2よりも大きくなる。
The injection amount Q1 shown in FIG. 14A is stored in advance in the ROM 42 in the form of the map shown in FIG. 15A as a function of the depression amount L of the accelerator pedal 50 and the engine speed N. The injection amount Q2 shown in FIG. 14 (B) is also a ROM 42 in advance in the form of a map shown in FIG. 15 (B) as a function of the depression amount L of the accelerator pedal 50 and the engine speed N.
It is stored in. In this case, the injection amounts Q1 and Q2 are not stored in the form of a map, and the injection amount Q1 shown in FIG. 14A is expressed in the form of a first functional expression of the depression amount L of the accelerator pedal 50 and the engine speed N. It can be stored in advance in the ROM 42, and the injection amount Q2 shown in FIG. 14B is stored in advance in the ROM 42 in the form of a second functional expression of the depression amount L of the accelerator pedal 50 and the engine speed N. You can also keep it. In this case, the injection amount when the accelerator pedal 50 is the same and the engine speed N is the same, the injection amount Q1 obtained from the first functional expression is the first in all operating regions except the low rotation region. The injection amount Q2 is larger than the injection amount Q2 obtained from the functional expression 2.

【0070】図16および図17に第1実施例を示す。
この実施例では第1の燃焼が行われているときには常時
図15(A)に示すマップに基づいて又は第1の関数式
から噴射量Q1が算出され、第2の燃焼が行われている
ときには常時図15(B)に示すマップに基づいて又は
第2の関数式から噴射量Q2が算出される。従って図1
6(A)に示されるように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に移ると噴射量Qはただち
に減量せしめられ、図16(B)に示されるように機関
の運転状態が第2の運転領域IIから第1の運転領域Iに
移ると噴射量Qはただちに増量せしめられる。
16 and 17 show the first embodiment.
In this embodiment, when the first combustion is being performed, the injection amount Q1 is always calculated based on the map shown in FIG. 15A or from the first functional expression, and when the second combustion is being performed. The injection amount Q2 is constantly calculated based on the map shown in FIG. 15B or from the second functional expression. Therefore, FIG.
As shown in FIG. 6 (A), when the operating state of the engine shifts from the first operating region I to the second operating region II, the injection amount Q is immediately reduced, and as shown in FIG. The injection amount Q is immediately increased when the operating state of (1) shifts from the second operating region II to the first operating region I.

【0071】次に図17を参照しつつ運転制御について
説明する。図17を参照すると、まず初めにステップ1
00において低温燃焼可能な運転状態であるか否かが判
別される。例えば触媒25の温度が活性化温度以上のと
きに低温燃焼が可能な運転状態であると判断される。低
温燃焼が可能な運転状態のときにはステップ101に進
んで機関の運転状態が第1の運転領域Iであることを示
すフラグIがセットされているか否かが判別される。フ
ラグIがセットされているとき、即ち機関の運転状態が
第1の運転領域Iであるときにはステップ102に進ん
で要求負荷Lが第1の境界X(N)よりも大きくなった
か否かが判別される。L≦X(N)のときにはステップ
104に進んで低温燃焼が行われる。
Next, the operation control will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 17, first step 1
At 00, it is determined whether or not the operating state is such that low temperature combustion is possible. For example, when the temperature of the catalyst 25 is equal to or higher than the activation temperature, it is determined that the operating state is such that low temperature combustion is possible. When the engine is in the operating state capable of low temperature combustion, the routine proceeds to step 101, where it is judged if the flag I indicating that the operating state of the engine is in the first operating region I is set. When the flag I is set, that is, when the operating state of the engine is in the first operating region I, the routine proceeds to step 102, where it is determined whether the required load L has become larger than the first boundary X (N). To be done. When L ≦ X (N), the routine proceeds to step 104, where low temperature combustion is performed.

【0072】即ち、ステップ104では図11(A)に
示すマップからスロットル弁20の目標開度STが算出
され、スロットル弁20の開度がこの目標開度STとさ
れる。次いでステップ105では図11(B)に示すマ
ップからEGR制御弁31の目標開度SEが算出され、
EGR制御弁31の開度がこの目標開度SEとされる。
次いでステップ106では図15(A)に示すマップ又
は第1の関数式から噴射量Q1が算出される。このとき
低温燃焼が行われる。
That is, at step 104, the target opening degree ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 11A, and the opening degree of the throttle valve 20 is made this target opening degree ST. Next, at step 105, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG.
The opening degree of the EGR control valve 31 is set to this target opening degree SE.
Next, at step 106, the injection amount Q1 is calculated from the map shown in FIG. 15 (A) or the first functional expression. At this time, low temperature combustion is performed.

【0073】一方、ステップ102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103に
進んでフラグIがリセットされ、次いでステップ109
に進んで第2の燃焼が行われる。即ち、ステップ109
では図13(A)に示すマップからスロットル弁20の
目標開度STが算出され、スロットル弁20の開度がこ
の目標開度STとされる。次いでステップ110では図
13(B)に示すマップからEGR制御弁31の目標開
度SEが算出され、EGR制御弁31の開度がこの目標
開度SEとされる。次いでステップ111では図15
(B)に示すマップ又は第2の関数式から噴射量Q2が
算出される。
On the other hand, in step 102, L> X
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 103, where the flag I is reset, and then step 109
Then, the second combustion is performed. That is, step 109
Then, the target opening degree ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 13A, and the opening degree of the throttle valve 20 is set to this target opening degree ST. Next, at step 110, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. 13 (B), and the opening degree of the EGR control valve 31 is made this target opening degree SE. Next, at step 111, FIG.
The injection amount Q2 is calculated from the map shown in (B) or the second functional expression.

【0074】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101からステップ107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109
に進み、第2の燃焼が行われる。これに対し、ステップ
107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108に進んでフラグIがセットされ、次
いでステップ104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 101 to step 107, where it is judged if the required load L has become lower than the second boundary Y (N). When L ≧ Y (N), step 109
Then, the second combustion is performed. On the other hand, when it is determined at step 107 that L <Y (N), the routine proceeds to step 108, where the flag I is set, and then to step 104, low temperature combustion is performed.

【0075】一方、ステップ100において低温燃焼が
可能な運転状態ではないと判断されたときにはステップ
109に進んで第2の燃焼が行われる。図18および図
19に第2実施例を示す。この実施例では第1の燃焼が
行われているときには通常、図15(A)に示すマップ
に基づいて又は第1の関数式から噴射量Q1が算出さ
れ、第2の燃焼が行われているときには通常、図15
(B)に示すマップに基づいて又は第2の関数式から噴
射量Q2が算出される。しかしながらこの実施例では図
18(A)に示されるように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に移ったときには一定時
間Δtの間図15(A)に示すマップに基づいて又は第
1の関数式から噴射量Q1が算出され、一定時間Δtが
経過した後に図15(B)に示すマップに基づいて又は
第2の関数式から噴射量Q2が算出される。また、図1
8(B)に示されるように機関の運転状態が第2の運転
領域IIから第1の運転領域Iに移ったときには一定時間
Δtの間図15(B)に示すマップに基づいて又は第2
の関数式から噴射量Q2が算出され、一定時間Δtが経
過した後に図15(A)に示すマップに基づいて又は第
1の関数式から噴射量Q1が算出される。
On the other hand, when it is determined in step 100 that the operating condition is not such that low temperature combustion is possible, the routine proceeds to step 109, where the second combustion is performed. A second embodiment is shown in FIGS. 18 and 19. In this embodiment, when the first combustion is performed, the injection amount Q1 is normally calculated based on the map shown in FIG. 15A or from the first functional expression, and the second combustion is performed. Sometimes, usually
The injection amount Q2 is calculated based on the map shown in (B) or from the second functional expression. However, in this embodiment, as shown in FIG. 18A, when the operating state of the engine shifts from the first operating region I to the second operating region II, the map shown in FIG. The injection amount Q1 is calculated based on or from the first functional expression, and the injection quantity Q2 is calculated based on the map shown in FIG. 15B or after the second functional expression after the elapse of the fixed time Δt. Also, FIG.
As shown in FIG. 8 (B), when the operating state of the engine changes from the second operating region II to the first operating region I, for a certain time Δt, based on the map shown in FIG.
The injection amount Q2 is calculated from the functional expression of, and the injection amount Q1 is calculated based on the map shown in FIG.

【0076】従ってこの実施例では図18(A)に示さ
れるように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に移ると一定時間ΔT経過後に噴射量Qが
減量せしめられ、図18(B)に示されるように機関の
運転状態が第2の運転領域IIから第1の運転領域Iに移
ると一定時間ΔT経過後に噴射量Qが増量せしめられ
る。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 18 (A), the operating state of the engine changes from the first operating region I to the second operating region I.
18B, the injection amount Q is reduced after a lapse of a certain time ΔT, and the operating state of the engine shifts from the second operating region II to the first operating region I as shown in FIG. 18B. Thus, the injection amount Q is increased after the elapse of the constant time ΔT.

【0077】即ち、本発明におけるようにEGR率が大
きくかつ空燃比の小さい第1の燃焼とEGR率が小さく
かつ空燃比の大きな第2の燃焼とを選択的に切換えるよ
うにした場合にはEGRガス中に含まれる空気の影響に
よって切換時に空燃比が目標とする空燃比にただちに切
換わらない。例えば第2の燃焼が行われているときには
空燃比が大きく、従って排気ガス中には多量の空気が含
まれている。従ってEGRガス中にも多量の空気が含ま
れている。次いで第2の燃焼から第1の燃焼に切換えら
れたとすると切換えられた直後には多量の空気を含んだ
EGRガスが燃焼室5内に供給されるので空燃比はただ
ちに小さくならない。その後空燃比が徐々に小さくな
り、切換後暫らくしてから空燃比が目標とする空燃比ま
で小さくなる。
That is, when the first combustion having a large EGR rate and a small air-fuel ratio and the second combustion having a small EGR rate and a large air-fuel ratio are selectively switched as in the present invention, EGR is performed. Due to the influence of air contained in the gas, the air-fuel ratio does not immediately switch to the target air-fuel ratio at the time of switching. For example, when the second combustion is being performed, the air-fuel ratio is large, so the exhaust gas contains a large amount of air. Therefore, the EGR gas also contains a large amount of air. Next, if the second combustion is switched to the first combustion, immediately after the switching, the EGR gas containing a large amount of air is supplied into the combustion chamber 5, so the air-fuel ratio does not immediately decrease. After that, the air-fuel ratio gradually decreases, and after a while after the switching, the air-fuel ratio decreases to the target air-fuel ratio.

【0078】一方、第1の燃焼が行われているときには
空燃比が小さく、従ってこのとき排気ガス中には少量の
空気しか含まれていない。従ってEGRガス中にも少量
の空気しか含まれていない。次いで第1の燃焼から第2
の燃焼に切換えられたとすると切換えられた直後には少
量の空気しか含んでいないEGRガスが燃焼室5内に供
給されるので空燃比はただちに大きくならない。その後
空燃比が徐々に大きくなり、切換後暫らくしてから空燃
比が目標とする空燃比まで大きくなる。
On the other hand, when the first combustion is performed, the air-fuel ratio is small, and therefore the exhaust gas contains only a small amount of air at this time. Therefore, the EGR gas also contains only a small amount of air. Then from the first combustion to the second
If the combustion is switched to combustion, immediately after the switching, the EGR gas containing only a small amount of air is supplied into the combustion chamber 5, so the air-fuel ratio does not immediately increase. After that, the air-fuel ratio gradually increases, and after a while after the switching, the air-fuel ratio increases to the target air-fuel ratio.

【0079】このように本発明による実施例では第1の
燃焼から第2の燃焼に切換えられたときには空燃比がた
だちに第2の燃焼に適した空燃比とならず、第2の燃焼
から第1の燃焼に切換えられたときには空燃比がただち
に第1の燃焼に適した空燃比とならない。そこでこの第
2実施例では前述したように機関の運転状態が第2の運
転領域IIから第1の運転領域Iに移ったときには一定時
間Δtの間図15(B)に示す第2の燃焼用マップに基
づいて又は第2の関数式から噴射量Q2が算出され、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
に移ったときには一定時間Δtの間図15(A)に示す
第1の燃焼用マップに基づいて又は第1の関数式から噴
射量Q1が算出される。
As described above, in the embodiment according to the present invention, when the first combustion is switched to the second combustion, the air-fuel ratio does not immediately become the air-fuel ratio suitable for the second combustion, and the second combustion is changed to the first combustion. The air-fuel ratio does not immediately become the air-fuel ratio suitable for the first combustion when the combustion is switched to the combustion. Therefore, in the second embodiment, as described above, when the operating state of the engine shifts from the second operating region II to the first operating region I, the second combustion type shown in FIG. The injection amount Q2 is calculated based on the map or from the second functional expression, and the operating state of the engine changes from the first operating region I to the second operating region II.
When the flow shifts to, the injection amount Q1 is calculated based on the first combustion map shown in FIG. 15 (A) or from the first functional expression for a fixed time Δt.

【0080】次に図19を参照しつつ運転制御について
説明する。図19を参照すると、まず初めにステップ2
00において低温燃焼可能な運転状態であるか否かが判
別される。前述したように例えば触媒25の温度が活性
化温度以上のときに低温燃焼が可能な運転状態であると
判断される。低温燃焼が可能な運転状態のときにはステ
ップ201に進んで機関の運転状態が第1の運転領域I
であることを示すフラグIがセットされているか否かが
判別される。フラグIがセットされているとき、即ち機
関の運転状態が第1の運転領域Iであるときにはステッ
プ202に進んで要求負荷Lが第1の境界X(N)より
も大きくなったか否かが判別される。L≦X(N)のと
きにはステップ204に進む。
Next, the operation control will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 19, first, step 2
At 00, it is determined whether or not the operating state is such that low temperature combustion is possible. As described above, for example, when the temperature of the catalyst 25 is equal to or higher than the activation temperature, it is determined that the operating state is such that low temperature combustion is possible. When the engine is in an operating state where low temperature combustion is possible, the routine proceeds to step 201, where the operating state of the engine is the first operating region I.
It is determined whether or not the flag I indicating that is is set. When the flag I is set, that is, when the operating state of the engine is in the first operating region I, the routine proceeds to step 202, where it is judged if the required load L has become larger than the first boundary X (N). To be done. When L ≦ X (N), the routine proceeds to step 204.

【0081】ステップ204では図11(A)に示すマ
ップからスロットル弁20の目標開度STが算出され、
スロットル弁20の開度がこの目標開度STとされる。
次いでステップ205では図11(B)に示すマップか
らEGR制御弁31の目標開度SEが算出され、EGR
制御弁31の開度がこの目標開度SEとされる。次いで
ステップ206では第2の燃焼から第1の燃焼に切換え
られてから一定時間Δtが経過したか否かが判別され
る。一定時間Δtが経過していないときにはステップ2
13に進んで図15(B)に示すマップ又は第2の関数
式から噴射量Q2が算出される。これに対して一定時間
Δtが経過するとステップ207に進んで図15(A)
に示すマップ又は第1の関数式から噴射量Q1が算出さ
れる。
At step 204, the target opening degree ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG.
The opening of the throttle valve 20 is set to this target opening ST.
Next, at step 205, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG.
The opening degree of the control valve 31 is set to this target opening degree SE. Next, at step 206, it is judged if a fixed time Δt has elapsed since the second combustion was switched to the first combustion. When the fixed time Δt has not elapsed, step 2
In step 13, the injection amount Q2 is calculated from the map shown in FIG. 15B or the second functional expression. On the other hand, when the fixed time Δt has elapsed, the routine proceeds to step 207, and FIG.
The injection amount Q1 is calculated from the map shown in or the first functional expression.

【0082】一方、ステップ202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203に
進んでフラグIがリセットされ、次いでステップ210
に進む。ステップ210では図13(A)に示すマップ
からスロットル弁20の目標開度STが算出され、スロ
ットル弁20の開度がこの目標開度STとされる。次い
でステップ211では図13(B)に示すマップからE
GR制御弁31の目標開度SEが算出され、EGR制御
弁31の開度がこの目標開度SEとされる。次いでステ
ップ212では第1の燃焼から第2の燃焼に切換えられ
てから一定時間Δtが経過したか否かが判別される。一
定時間Δtが経過していないときにはステップ207に
進んで図15(A)に示すマップ又は第1の関数式から
噴射量Q1が算出される。これに対して一定時間Δtが
経過するとステップ213に進んで図15(B)に示す
マップ又は第2の関数式から噴射量Q2が算出される。
On the other hand, in step 202, L> X
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 203, where the flag I is reset, and then step 210
Proceed to. In step 210, the target opening degree ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 13 (A), and the opening degree of the throttle valve 20 is set to this target opening degree ST. Next, at step 211, E from the map shown in FIG.
The target opening degree SE of the GR control valve 31 is calculated, and the opening degree of the EGR control valve 31 is set to this target opening degree SE. Next, at step 212, it is judged if a certain time Δt has elapsed since the first combustion was switched to the second combustion. When the fixed time Δt has not elapsed, the routine proceeds to step 207, where the injection amount Q1 is calculated from the map shown in FIG. 15 (A) or the first functional expression. On the other hand, when the fixed time Δt has elapsed, the routine proceeds to step 213, where the injection amount Q2 is calculated from the map shown in FIG. 15B or the second functional expression.

【0083】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201からステップ208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210
に進む。これに対し、ステップ208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209に
進んでフラグIがセットされ、次いでステップ204に
進む。
When the flag I is reset, in the next processing cycle, the routine proceeds from step 201 to step 208, where it is judged if the required load L has become lower than the second boundary Y (N). When L ≧ Y (N), step 210
Proceed to. On the other hand, in step 208, L <Y
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 209, the flag I is set, and then the routine proceeds to step 204.

【0084】一方、ステップ200において低温燃焼が
可能な運転状態ではないと判断されたときにはステップ
210に進んで第2の燃焼が行われる。図20から図2
2に第3実施例を示す。前述したようにEGRガスの空
気の影響によって第1の燃焼から第2の燃焼に切換えら
れたときには空燃比が目標とする空燃比まで徐々に大き
くなり、第2の燃焼から第1の燃焼に切換えられたとき
には空燃比が目標空燃比まで徐々に小さくなる。従って
この実施例では図20(A)に示されるように機関の運
転状態が第1の運転領域Iから第2の運転領域IIに移っ
たときには空燃比の変化に合わせて噴射量が徐々に減少
せしめられ、図20(B)に示されるように機関の運転
状態が第2の運転領域IIから第1の運転領域Iに移った
ときには空燃比の変化に合わせて噴射量が徐々に増大せ
しめられる。
On the other hand, when it is determined in step 200 that the engine is not in the operating state in which low temperature combustion is possible, the routine proceeds to step 210, where the second combustion is performed. 20 to 2
2 shows a third embodiment. As described above, when the first combustion is switched to the second combustion due to the influence of the air of the EGR gas, the air-fuel ratio gradually increases to the target air-fuel ratio, and the second combustion is switched to the first combustion. When this is done, the air-fuel ratio gradually decreases to the target air-fuel ratio. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 20 (A), when the operating state of the engine changes from the first operating region I to the second operating region II, the injection amount gradually decreases in accordance with the change of the air-fuel ratio. As shown in FIG. 20 (B), when the operating state of the engine shifts from the second operating region II to the first operating region I, the injection amount is gradually increased according to the change of the air-fuel ratio. .

【0085】具体的に云うと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に移ったときには要求負
荷Lおよび機関回転数Nに応じた噴射量Q1およびQ2
が夫々図15(A),(B)に示すマップ又は第1およ
び第2の関数式から複数回、例えばCo 回算出される。
そして噴射量は、順次算出される噴射量Q1と噴射量Q
2との差(Q1−Q2)の1/Co 倍ずつ順次減少せし
められる。同様に、機関の運転状態が第2の運転領域II
から第1の運転領域Iに移ったときには要求負荷Lおよ
び機関回転数Nに応じた噴射量Q1およびQ2が夫々図
15(A),(B)に示すマップ又は第1および第2の
関数式から複数回、例えばCo 回算出される。そして噴
射量は、順次算出される噴射量Q1と噴射量Q2との差
(Q1−Q2)の1/Co 倍ずつ順次増大せしめられ
る。
Specifically, when the engine operating state shifts from the first operating region I to the second operating region II, the injection amounts Q1 and Q2 depending on the required load L and the engine speed N.
Are calculated a plurality of times, for example, Co times from the maps shown in FIGS. 15A and 15B or the first and second functional expressions, respectively.
Then, the injection amount is the injection amount Q1 and the injection amount Q which are sequentially calculated.
It is gradually decreased by 1 / Co times the difference (Q1-Q2) from 2. Similarly, the operating condition of the engine is the second operating region II.
From the first to the first operating region I, the injection amounts Q1 and Q2 corresponding to the required load L and the engine speed N are the maps shown in FIGS. 15 (A) and 15 (B) or the first and second functional expressions, respectively. Is calculated a plurality of times, for example, Co times. Then, the injection amount is sequentially increased by 1 / Co times the difference (Q1-Q2) between the injection amount Q1 and the injection amount Q2 which are sequentially calculated.

【0086】次に図21および図22を参照しつつ運転
制御について説明する。図21および図22を参照する
と、まず初めにステップ300において低温燃焼可能な
運転状態であるか否かが判別される。前述したように例
えば触媒25の温度が活性化温度以上のときに低温燃焼
が可能な運転状態であると判断される。低温燃焼が可能
な運転状態のときにはステップ301に進んで機関の運
転状態が第1の運転領域Iであることを示すフラグIが
セットされているか否かが判別される。フラグIがセッ
トされているとき、即ち機関の運転状態が第1の運転領
域Iであるときにはステップ302に進んで要求負荷L
が第1の境界X(N)よりも大きくなったか否かが判別
される。L≦X(N)のときにはステップ305に進
む。
Next, the operation control will be described with reference to FIGS. 21 and 22. 21 and 22, first, at step 300, it is judged if the operating state is such that low temperature combustion is possible. As described above, for example, when the temperature of the catalyst 25 is equal to or higher than the activation temperature, it is determined that the operating state is such that low temperature combustion is possible. When the engine is in the operating state capable of low temperature combustion, the routine proceeds to step 301, where it is judged if the flag I indicating that the operating state of the engine is in the first operating region I is set. When the flag I is set, that is, when the operating state of the engine is in the first operating region I, the routine proceeds to step 302, where the required load L
Is larger than the first boundary X (N). When L ≦ X (N), the process proceeds to step 305.

【0087】ステップ305では図11(A)に示すマ
ップからスロットル弁20の目標開度STが算出され、
スロットル弁20の開度がこの目標開度STとされる。
次いでステップ306では図11(B)に示すマップか
らEGR制御弁31の目標開度SEが算出され、EGR
制御弁31の開度がこの目標開度SEとされる。次いで
ステップ307では第1の燃焼と第2の燃焼との切換時
における噴射量の制御が完了したことを示す完了フラグ
がセットされているか否かが判別される。機関の運転状
態が第2の運転領域IIから第1の運転領域Iに移った直
後は完了フラグがセットされておらず、従ってこのとき
にはステップ308に進む。
At step 305, the target opening degree ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG.
The opening of the throttle valve 20 is set to this target opening ST.
Next, at step 306, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG.
The opening degree of the control valve 31 is set to this target opening degree SE. Next, at step 307, it is judged if the completion flag indicating that the control of the injection amount at the time of switching between the first combustion and the second combustion is completed is set. Immediately after the operating state of the engine is changed from the second operating region II to the first operating region I, the completion flag is not set, and therefore, at this time, the routine proceeds to step 308.

【0088】ステップ308ではカウント値Cが1だけ
インクリメントされる。次いでステップ309ではカウ
ント値Cが一定値Co になったか否かが判別される。カ
ウント値Cが一定値Co になっていないときにはステッ
プ310に進んで次式に基づき最終的な噴射量Qf が算
出される。 Qf =Q2+(Q1−Q2)・C/Co 次いでステップ314において燃料噴射が行われる。
At step 308, the count value C is incremented by 1. Next, at step 309, it is judged if the count value C has become a constant value Co. When the count value C is not the constant value Co, the routine proceeds to step 310, where the final injection amount Q f is calculated based on the following equation. Qf = Q2 + (Q1-Q2) * C / Co Then, in step 314, fuel injection is performed.

【0089】一方、ステップ309においてC=Co に
なったと判断されたときにはステップ311に進んで完
了フラグがリセットされる。次いでステップ312では
カウント値Cがクリアされ、次いでステップ313では
図15(A)に示すマップ又は第1の関数式から算出さ
れた噴射量Q1が最終的な噴射量Qf とされる。完了フ
ラグがセットされるとステップ307からステップ31
3にジャンプする。
On the other hand, when it is judged at step 309 that C = Co, the routine proceeds to step 311, where the completion flag is reset. Next, at step 312, the count value C is cleared, then at step 313, the injection amount Q1 calculated from the map shown in FIG. 15 (A) or the first functional expression is made the final injection amount Q f . When the completion flag is set, steps 307 to 31
Jump to 3.

【0090】このように機関の運転状態が第2の運転領
域IIから第1の運転領域Iに移ると図15(B)に示す
マップ又は第2の関数式から算出されたQ2に図15
(A)および図15(B)に示すマップ又は第1および
第2の関数式から算出されたQ1とQ2の差(Q1−Q
2)とC/Co との積が加算される。従ってこのとき最
終的な噴射量Qf はQ2からQ1に向けて(Q1−Q
2)/Cずつ徐々に増大せしめられることになる。
Thus, when the operating state of the engine shifts from the second operating region II to the first operating region I, Q2 calculated from the map shown in FIG.
The difference between Q1 and Q2 calculated from the maps shown in (A) and FIG. 15 (B) or the first and second functional expressions (Q1-Q
The product of 2) and C / Co is added. Therefore, at this time, the final injection amount Q f changes from Q2 to Q1 (Q1-Q
2) / C will be gradually increased.

【0091】一方、ステップ302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303に
進んでフラグIがリセットされ、次いでステップ304
に進んで完了フラグがリセットされる。次いでステップ
318に進む。ステップ318では図13(A)に示す
マップからスロットル弁20の目標開度STが算出さ
れ、スロットル弁20の開度がこの目標開度STとされ
る。次いでステップ319では図13(B)に示すマッ
プからEGR制御弁31の目標開度SEが算出され、E
GR制御弁31の開度がこの目標開度SEとされる。次
いでステップ320では完了フラグがセットされている
か否かが判別される。このとき、即ち機関の運転状態が
第1の運転領域Iから第2の運転領域IIに移った直後は
完了フラグがセットされておらず、従ってこのときには
ステップ321に進む。
On the other hand, in step 302, L> X
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 303, where the flag I is reset, and then step 304
And the completion flag is reset. Then, it proceeds to step 318. In step 318, the target opening degree ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 13 (A), and the opening degree of the throttle valve 20 is set to this target opening degree ST. Next, at step 319, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG.
The opening degree of the GR control valve 31 is set to this target opening degree SE. Next, at step 320, it is judged if the completion flag is set. At this time, that is, immediately after the operating state of the engine shifts from the first operating region I to the second operating region II, the completion flag is not set, so at this time, the routine proceeds to step 321.

【0092】ステップ321ではカウント値Cが1だけ
インクリメントされる。次いでステップ322ではカウ
ント値Cが一定値Co になったか否かが判別される。カ
ウント値Cが一定値Co になっていないときにはステッ
プ323に進んで次式に基づき最終的な噴射量Qf が算
出される。 Qf =Q1−(Q1−Q2)・C/Co 次いでステップ314において燃料噴射が行われる。
At step 321, the count value C is incremented by 1. Next, at step 322, it is judged if the count value C has become a constant value Co. When the count value C is not the constant value Co, the routine proceeds to step 323, where the final injection amount Q f is calculated based on the following equation. Fuel is injected at Q f = Q1- (Q1-Q2 ) · C / Co then step 314.

【0093】次いでステップ322においてC=Co に
なったと判断されたときにはステップ324に進んで完
了フラグがリセットされる。次いでステップ325では
カウント値Cがクリアされ、次いでステップ326では
図15(B)に示すマップ又は第2の関数式から算出さ
れた噴射量Q2が最終的な噴射量Qf とされる。完了フ
ラグがセットされるとステップ320からステップ32
6にジャンプする。
Next, when it is judged at step 322 that C = Co, the routine proceeds to step 324, where the completion flag is reset. Next, at step 325, the count value C is cleared, then at step 326, the injection amount Q2 calculated from the map shown in FIG. 15 (B) or the second functional expression is made the final injection amount Q f . When the completion flag is set, step 320 to step 32
Jump to 6.

【0094】このように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に移ると図15(A)に示す
マップ又は第1の関数式から算出されたQ1から、図1
5(A)および図15(B)に示すマップ又は第1およ
び第2の関数式から算出されたQ1とQ2の差(Q1−
Q2)とC/Co との積が減算される。従ってこのとき
最終的な噴射量Qf はQ1からQ2に向けて(Q1−Q
2)/Cずつ徐々に減少せしめられることになる。
As described above, when the operating state of the engine shifts from the first operating region I to the second operating region II, the map shown in FIG. 15A or Q1 calculated from the first functional expression
5A and the map shown in FIG. 15B or the difference between Q1 and Q2 calculated from the first and second functional expressions (Q1-
The product of Q2) and C / Co is subtracted. Therefore, at this time, the final injection amount Q f changes from Q1 to Q2 (Q1-Q
2) / C will be gradually decreased.

【0095】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301からステップ315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318
に進む。これに対し、ステップ315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316に
進んでフラグIがセットされ、次いでステップ317に
進んで完了フラグがリセットされる。次いでステップ3
05に進む。
When the flag I is reset, in the next processing cycle, the routine proceeds from step 301 to step 315, where it is judged if the required load L has become lower than the second boundary Y (N). When L ≧ Y (N), step 318
Proceed to. On the other hand, in step 315, L <Y
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 316, where the flag I is set, and then the routine proceeds to step 317 where the completion flag is reset. Then step 3
Go to 05.

【0096】一方、ステップ300において低温燃焼が
可能な運転状態ではないと判断されたときにはステップ
318に進んで第2の燃焼が行われる。
On the other hand, when it is determined in step 300 that the engine is not in the operating state in which low temperature combustion is possible, the routine proceeds to step 318, where the second combustion is performed.

【0097】[0097]

【発明の効果】第1の燃焼と第2の燃焼との切換え時に
機関出力トルクが変動するのを阻止することができる。
The engine output torque can be prevented from fluctuating at the time of switching between the first combustion and the second combustion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of 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 a fuel molecule.

【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 smoke generation amount 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 operating region I and a second operating region II.

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

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

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

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

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

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

【図14】アクセルペダルの踏込み量、機関回転数と噴
射量との関係を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a relationship between an accelerator pedal depression amount, an engine speed and an injection amount.

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

【図16】第1実施例における噴射量の変化を示すタイ
ムチャートである。
FIG. 16 is a time chart showing changes in the injection amount in the first embodiment.

【図17】第1実施例において機関の運転制御を行うた
めのフローチャートである。
FIG. 17 is a flow chart for performing engine operation control in the first embodiment.

【図18】第2実施例における噴射量の変化を示すタイ
ムチャートである。
FIG. 18 is a time chart showing changes in the injection amount in the second embodiment.

【図19】第2実施例において機関の運転制御を行うた
めのフローチャートである。
FIG. 19 is a flow chart for performing engine operation control in the second embodiment.

【図20】第3実施例における噴射量の変化を示すタイ
ムチャートである。
FIG. 20 is a time chart showing changes in the injection amount in the third embodiment.

【図21】第3実施例において機関の運転制御を行うた
めのフローチャートである。
FIG. 21 is a flow chart for controlling the operation of the engine in the third embodiment.

【図22】第3実施例において機関の運転制御を行うた
めのフローチャートである。
FIG. 22 is a flow chart for performing engine operation control in the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02M 25/07 550 F02M 25/07 550F (72)発明者 伊藤 丈和 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 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9−287528(JP,A) 特開 平9−287527(JP,A) 特開 平8−177654(JP,A) 特開 平8−86251(JP,A) 特開 平7−4287(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02B 1/00 - 23/06 F02D 41/00 - 45/00 F02M 25/07 Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F02M 25/07 550 F02M 25/07 550F (72) Inventor Takekazu Ito 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Toyota Motor Corporation (72) Inventor Hiroki Murata 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (56) References JP-A-9-287528 (JP, A) JP-A-9-287527 (JP, A) JP-A-8- 177654 (JP, A) JP 8-86251 (JP, A) JP 7-4287 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F02B 1 / 00-23 / 06 F02D 41/00-45/00 F02M 25/07

Claims (15)

(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
燃焼室内の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
よりも燃焼室内の不活性ガス量が少ない第2の燃焼とを
選択的に切換える切換手段を具備し、第1の燃焼から第
2の燃焼に切換えられたときには燃料噴射量が減量せし
められ、第2の燃焼から第1の燃焼に切換えられたとき
には燃料噴射量が増量せしめられる内燃機関。
1. When the amount of inert gas in the combustion chamber increases, the soot generation amount gradually increases and reaches a peak, and when the amount of inert gas in the combustion chamber further increases, combustion in the combustion chamber occurs. In an internal combustion engine in which the temperature of the fuel and the gas around it are lower than the soot generation temperature and soot is hardly generated, the amount of inert gas in the combustion chamber is higher than the amount of inert gas at which the soot generation peaks. A switching means is provided for selectively switching between the first combustion in which much soot is rarely generated and the second 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. , An internal combustion engine in which the fuel injection amount is decreased when the first combustion is switched to the second combustion, and the fuel injection amount is increased when the second combustion is switched to the first combustion.
【請求項2】 第1の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷お
よび機関回転数の関数として第1のマップに予め記憶さ
れており、第2の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷および
機関回転数の関数として第2のマップに予め記憶されて
おり、同一要求負荷および同一機関回転数における第1
のマップ上の燃料噴射量は第2のマップ上の燃料噴射量
よりも大きくされており、第1の燃焼から第2の燃焼に
切換えられるときには噴射すべき燃料量が第1のマップ
上の燃料噴射量から第2のマップ上の燃料噴射量に切換
えられ、第2の燃焼から第1の燃焼に切換えられるとき
には噴射すべき燃料量が第2のマップ上の燃料噴射量か
ら第1のマップ上の燃料噴射量に切換えられる請求項1
に記載の内燃機関。
2. The fuel injection amount for the first combustion is stored in advance in the first map as a function of the required load and the engine speed, and the fuel injection amount for the second combustion is required and the engine speed. Pre-stored in the second map as a function of the number, the first at the same required load and the same engine speed.
Is larger than the fuel injection amount on the second map, and when the first combustion is switched to the second combustion, the fuel amount to be injected is the fuel on the first map. When the injection amount is switched to the fuel injection amount on the second map, and the fuel amount to be injected is switched from the second combustion to the first combustion, the fuel amount to be injected is changed from the fuel injection amount on the second map to the first map. 2. The fuel injection amount is changed to 1.
Internal combustion engine according to.
【請求項3】 第1の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷お
よび機関回転数の第1の関数式の形で予め記憶されてお
り、第2の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷および機関回
転数の第2の関数式の形で予め記憶されており、同一要
求負荷および同一機関回転数において第1の関数式より
求まる燃料噴射量は第2の関数式より求まる燃料噴射量
よりも大きくされており、第1の燃焼から第2の燃焼に
切換えられるときには噴射すべき燃料量が第1の関数式
より求まる燃料噴射量から第2の関数式より求まる燃料
噴射量に切換えられ、第2の燃焼から第1の燃焼に切換
えられるときには噴射すべき燃料量が第2の関数式より
求まる燃料噴射量から第1の関数式より求まる燃料噴射
量に切換えられる請求項1に記載の内燃機関。
3. A first combustion fuel injection amount is stored in advance in the form of a first functional expression of a required load and an engine speed, and a second combustion fuel injection amount is required and an engine speed. It is stored in advance in the form of a second functional expression of the rotational speed, and the fuel injection amount obtained by the first functional expression at the same required load and the same engine rotational speed is larger than the fuel injection amount obtained by the second functional expression. When the first combustion is switched to the second combustion, the amount of fuel to be injected is switched from the fuel injection amount obtained from the first functional expression to the fuel injection amount obtained from the second functional expression. 2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein when switching from the first combustion to the first combustion, the fuel amount to be injected is switched from the fuel injection amount obtained from the second functional expression to the fuel injection amount obtained from the first functional expression.
【請求項4】 機関回転数が予め定められた回転数より
も低い低回転領域では機関回転数が低下するほど燃料噴
射量が増大せしめられ、該低回転領域において機関回転
数が低下したときの燃料噴射量の増大率は第2の燃焼時
に比べ第1の燃焼時のほうが小さくされる請求項1に記
載の内燃機関。
4. The fuel injection amount is increased as the engine speed decreases in a low engine speed range where the engine speed is lower than a predetermined engine speed, and when the engine speed decreases in the low engine speed range, The internal combustion engine according to claim 1, wherein the increase rate of the fuel injection amount is made smaller during the first combustion than during the second combustion.
【請求項5】 第1の燃焼から第2の燃焼に切換えられ
たときには予め定められた期間一時的に第1の燃焼用の
燃料噴射量が用いられると共に該予め定められた期間が
経過したときに第2の燃焼用の燃料噴射量まで減量せし
められ、第2の燃焼から第1の燃焼に切換えられたとき
には予め定められた期間一時的に第2の燃焼用の燃料噴
射量が用いられると共に該予め定められた期間が経過し
たときに第1の燃焼用の燃料噴射量まで増量せしめられ
る請求項1に記載の内燃機関。
5. When the first combustion is switched to the second combustion, the fuel injection amount for the first combustion is temporarily used for a predetermined period, and when the predetermined period elapses. Is reduced to the fuel injection amount for the second combustion, and when the second combustion is switched to the first combustion, the fuel injection amount for the second combustion is temporarily used for a predetermined period. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel injection amount for the first combustion is increased when the predetermined period has elapsed.
【請求項6】 第1の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷お
よび機関回転数の関数として第1のマップに予め記憶さ
れており、第2の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷および
機関回転数の関数として第2のマップに予め記憶されて
おり、同一要求負荷および同一機関回転数における第1
のマップ上の燃料噴射量は第2のマップ上の燃料噴射量
よりも大きくされており、第1の燃焼用の燃料噴射量か
ら第2の燃焼用の燃料噴射量まで減量せしめられるとき
には噴射すべき燃料量が第1のマップ上の燃料噴射量か
ら第2のマップ上の燃料噴射量に切換えられ、第2の燃
焼用の燃料噴射量から第1の燃焼用の燃料噴射量まで増
量せしめられるときには噴射すべき燃料量が第2のマッ
プ上の燃料噴射量から第1のマップ上の燃料噴射量に切
換えられる請求項5に記載の内燃機関。
6. The fuel injection amount for the first combustion is prestored in the first map as a function of the required load and the engine speed, and the fuel injection amount for the second combustion is the required load and the engine speed. Pre-stored in the second map as a function of the number, the first at the same required load and the same engine speed.
Is larger than the fuel injection amount on the second map, and is injected when the fuel injection amount for the first combustion is reduced to the fuel injection amount for the second combustion. The fuel amount to be changed is switched from the fuel injection amount on the first map to the fuel injection amount on the second map, and the fuel injection amount for the second combustion is increased to the fuel injection amount for the first combustion. The internal combustion engine according to claim 5, wherein the fuel amount to be injected is sometimes switched from the fuel injection amount on the second map to the fuel injection amount on the first map.
【請求項7】 第1の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷お
よび機関回転数の第1の関数式の形で予め記憶されてお
り、第2の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷および機関回
転数の第2の関数式の形で予め記憶されており、同一要
求負荷および同一機関回転数において第1の関数式より
求まる燃料噴射量は第2の関数式より求まる燃料噴射量
よりも大きくされており、第1の燃焼用の燃料噴射量か
ら第2の燃焼用の燃料噴射量まで減量せしめられるとき
には噴射すべき燃料量が第1の関数式より求まる燃料噴
射量から第2の関数式より求まる燃料噴射量に切換えら
れ、第2の燃焼用の燃料噴射量から第1の燃焼用の燃料
噴射量まで増量せしめられるときには噴射すべき燃料量
が第2の関数式より求まる燃料噴射量から第1の関数式
より求まる燃料噴射量に切換えられる請求項5に記載の
内燃機関。
7. The fuel injection amount for the first combustion is stored in advance in the form of a first functional expression of the required load and the engine speed, and the fuel injection amount for the second combustion is the required load and the engine. It is stored in advance in the form of a second functional expression of the rotational speed, and the fuel injection amount obtained by the first functional expression at the same required load and the same engine rotational speed is larger than the fuel injection amount obtained by the second functional expression. When the fuel injection amount for the first combustion is reduced from the fuel injection amount for the first combustion, the fuel amount to be injected is determined from the fuel injection amount obtained from the first functional expression to the second functional expression. When the fuel injection amount determined by the above is changed and the fuel injection amount for the second combustion is increased to the fuel injection amount for the first combustion, the fuel amount to be injected is calculated from the fuel injection amount determined by the second functional expression Fuel injection obtained from the first functional expression The internal combustion engine according to claim 5, which is switched to a quantity.
【請求項8】 第1の燃焼から第2の燃焼に切換えられ
たときには第1の燃焼用の燃料噴射量から第2の燃焼用
の燃料噴射量まで徐々に減量せしめられ、第2の燃焼か
ら第1の燃焼に切換えられたときには第2の燃焼用の燃
料噴射量から第1の燃焼用の燃料噴射量まで徐々に増量
せしめられる請求項1に記載の内燃機関。
8. When the first combustion is switched to the second combustion, the fuel injection amount for the first combustion is gradually reduced from the fuel injection amount for the second combustion to the second combustion. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel injection amount for the second combustion is gradually increased from the fuel injection amount for the first combustion when switched to the first combustion.
【請求項9】 第1の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷お
よび機関回転数の関数として第1のマップに予め記憶さ
れており、第2の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷および
機関回転数の関数として第2のマップに予め記憶されて
おり、同一要求負荷および同一機関回転数における第1
のマップ上の燃料噴射量は第2のマップ上の燃料噴射量
よりも大きくされており、第1の燃焼用の燃料噴射量か
ら第2の燃焼用の燃料噴射量まで徐々に減量せしめられ
るときには噴射すべき燃料量が第1のマップ上の燃料噴
射量から第2のマップ上の燃料噴射量に徐々に切換えら
れ、第2の燃焼用の燃料噴射量から第1の燃焼用の燃料
噴射量まで徐々に増量せしめられるときには噴射すべき
燃料量が第2のマップ上の燃料噴射量から第1のマップ
上の燃料噴射量に徐々に切換えられる請求項8に記載の
内燃機関。
9. The fuel injection amount for the first combustion is prestored in the first map as a function of the required load and the engine speed, and the fuel injection amount for the second combustion is the required load and the engine speed. Pre-stored in the second map as a function of the number, the first at the same required load and the same engine speed.
The fuel injection amount on the map is set to be larger than the fuel injection amount on the second map, and when the fuel injection amount for the first combustion is gradually reduced to the fuel injection amount for the second combustion, The fuel amount to be injected is gradually switched from the fuel injection amount on the first map to the fuel injection amount on the second map, and the fuel injection amount for the second combustion is changed to the fuel injection amount for the first combustion. 9. The internal combustion engine according to claim 8, wherein the fuel amount to be injected is gradually switched from the fuel injection amount on the second map to the fuel injection amount on the first map when the fuel injection amount is gradually increased.
【請求項10】 第1の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷
および機関回転数の第1の関数式の形で予め記憶されて
おり、第2の燃焼用の燃料噴射量が要求負荷および機関
回転数の第2の関数式の形で予め記憶されており、同一
要求負荷および同一機関回転数において第1の関数式よ
り求まる燃料噴射量は第2の関数式より求まる燃料噴射
量よりも大きくされており、第1の燃焼用の燃料噴射量
から第2の燃焼用の燃料噴射量まで徐々に減量せしめら
れるときには噴射すべき燃料量が第1の関数式より求ま
る燃料噴射量から第2の関数式より求まる燃料噴射量に
徐々に切換えられ、第2の燃焼用の燃料噴射量から第1
の燃焼用の燃料噴射量まで徐々に増量せしめられるとき
には噴射すべき燃料量が第2の関数式より求まる燃料噴
射量から第1の関数式より求まる燃料噴射量に徐々に切
換えられる請求項8に記載の内燃機関。
10. The fuel injection amount for the first combustion is pre-stored in the form of a first functional expression of the required load and the engine speed, and the fuel injection amount for the second combustion is the required load and the engine. It is stored in advance in the form of a second functional expression of the rotational speed, and the fuel injection amount obtained by the first functional expression at the same required load and the same engine rotational speed is larger than the fuel injection amount obtained by the second functional expression. When the fuel injection amount for the first combustion is gradually reduced from the fuel injection amount for the second combustion, the fuel amount to be injected is determined from the fuel injection amount obtained from the first functional expression to the second fuel injection amount. The fuel injection amount is gradually changed to the fuel injection amount obtained from the functional expression, and the first fuel injection amount is changed from the second combustion fuel injection amount.
9. When the fuel injection amount for combustion is gradually increased, the fuel amount to be injected is gradually switched from the fuel injection amount obtained from the second functional expression to the fuel injection amount obtained from the first functional expression. Internal combustion engine described.
【請求項11】 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。
11. An exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from a combustion chamber into an engine intake passage, wherein the inert gas is recirculated exhaust gas.
Internal combustion engine according to.
【請求項12】 上記第1の燃焼状態における排気ガス
再循環率がほぼ55パーセント以上である請求項11に
記載の内燃機関。
12. The internal combustion engine according to claim 11, wherein the exhaust gas recirculation rate in the first combustion state is approximately 55% or more.
【請求項13】 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。
13. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a catalyst having an oxidizing function is arranged in the engine exhaust passage.
【請求項14】 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13に記載の内
燃機関。
14. The catalyst is an oxidation catalyst, a three-way catalyst or NO.
14. The internal combustion engine of claim 13, comprising at least one x absorbent.
【請求項15】 機関の運転領域を低負荷側の第1の運
転領域と高負荷側の第2の運転領域に分割し、第1の運
転領域では第1の燃焼を行い、第2の運転領域では第2
の燃焼を行うようにした請求項1に記載の内燃機関。
15. The engine operating region is divided into a first operating region on the low load side and a second operating region on the high load side, and the first combustion is performed in the first operating region to perform the second operating region. Second in the area
The internal combustion engine according to claim 1, wherein the combustion is performed.
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