JP3424554B2 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

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JP3424554B2
JP3424554B2 JP20203098A JP20203098A JP3424554B2 JP 3424554 B2 JP3424554 B2 JP 3424554B2 JP 20203098 A JP20203098 A JP 20203098A JP 20203098 A JP20203098 A JP 20203098A JP 3424554 B2 JP3424554 B2 JP 3424554B2
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air
soot
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雅人 後藤
静夫 佐々木
康二 吉▲崎▼
丈和 伊藤
宏樹 村田
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Toyota Motor Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3011Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3064Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special control during transition between modes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
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    • F02D41/403Multiple injections with pilot injections
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • 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
If the rate is further increased, the smoke will start to decrease sharply this time. If the EGR rate is set to 70% or more during idling, and if the EGR rate is set to 55% or more when the EGR gas is strongly cooled, the smoke will be reduced. It becomes almost zero. That is, it was found that soot is 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
る必要がある。しかしながらEGR率をほぼ55パーセ
ント以上にすることが可能なのは吸入空気量が比較的少
ないとき、即ち機関負荷が比較的低いときであり、吸入
空気量が一定量を越えるともはやこの新たな燃焼を行う
ことができない。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に切換える必要があ
る。
By the way, in this new combustion system, the EGR rate needs to be approximately 55% or more. However, the EGR rate can be increased to about 55% or more when the intake air amount is relatively small, that is, when the engine load is relatively low, and when the intake air amount exceeds a certain amount, this new combustion is no longer performed. I can't. Therefore, when the intake air amount exceeds a certain amount, it is necessary to switch to the combustion that is conventionally performed.

【0010】ところで、新たな燃焼と従来より行われて
いる燃焼とを切換える場合には燃焼室内におけるEGR
率を瞬時に切換えなければならない。しかしながら実際
には燃焼室内におけるEGR率を瞬時に切換えることは
困難であり、このとき実際には燃焼室内におけるEGR
率は徐々に変化する。ところがこの新たな燃焼と従来よ
り行われている燃焼とでは燃焼の形態が異なっており、
従ってこの新たな燃焼下における最適の燃料噴射制御と
従来より行われている燃焼下における最適の燃料噴射制
御とはかなり異なっている。従って新たな燃焼から従来
より行われている燃焼に切換えられる場合に燃料噴射制
御を新たな燃焼に適した燃料噴射制御から従来より行わ
れている燃焼に適した燃料噴射制御にただちに切換える
とトルク変動が発生する等の問題が生じ、また、従来よ
り行われている燃焼から新たな燃焼に切換えられる場合
に燃料噴射制御を従来より行われている燃焼に適した燃
料噴射制御から新たな燃焼に適した燃料噴射制御に切換
えると同様にトルク変動が発生する等の問題が生じる。
When switching between new combustion and conventional combustion, EGR in the combustion chamber is performed.
You have to switch rates instantly. However, in practice, it is difficult to instantaneously switch the EGR rate in the combustion chamber.
The rate changes gradually. However, the form of combustion is different between this new combustion and the conventional combustion,
Therefore, the optimum fuel injection control under the new combustion and the conventional optimum fuel injection control under the combustion are considerably different. Therefore, when the new combustion is switched to the conventional combustion, if the fuel injection control is immediately switched from the fuel injection control suitable for the new combustion to the fuel injection control suitable for the conventional combustion, the torque fluctuation is changed. When a conventional combustion is switched to a new combustion, the fuel injection control is suitable for the conventional combustion and the fuel injection control is suitable for the new combustion. If the fuel injection control is switched to another, similarly, there arises a problem that torque fluctuations occur.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに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、燃焼室内に燃料噴射弁を配置し、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の燃焼が行われていると
きには燃料噴射が一回行われると共に第2の燃焼が行わ
れているときには燃料噴射が少くとも二回行われ、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、第1の燃焼のもとで燃料噴射を少くとも二
回行うと共に予め定められた期間が経過した後に燃料噴
射を一回行うようにしている。
In order to solve the above problems, in the first invention, as the amount of inert gas in the combustion chamber is increased, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak.
When the amount of inert gas in the combustion chamber is further increased, the temperature of the fuel during combustion in the combustion chamber and the gas temperature around it becomes lower than the temperature at which soot is produced, and soot is hardly generated. With the fuel injection valve installed, the amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the amount of inert gas that causes the soot generation peak, and soot is hardly generated. A switching means is provided for selectively switching between the second combustion in which the amount of the inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of the active gas, and the fuel injection is performed once and the second combustion is performed when the first combustion is performed. Fuel injection is performed at least twice during the combustion of
When the combustion is switched from the first combustion to the first combustion, the fuel injection is performed at least twice under the first combustion for a predetermined period, and the fuel injection is performed once after the predetermined period has elapsed. I am trying.

【0012】2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の燃焼に切換えるときには第1の燃
焼のもとで燃料噴射を一回から二回に切換え、その後第
1の燃焼から第2の燃焼に切換えるようにしている。3
番目の発明では1番目の発明において、燃料噴射が二回
行われるときには先に行われる噴射がパイロット噴射で
あり、後で行われる噴射が主噴射である。
In the second invention, in the first invention,
When switching from the first combustion to the second combustion, the fuel injection is switched from once to twice under the first combustion, and then the first combustion is switched to the second combustion. Three
In the second invention, in the first invention, when the fuel injection is performed twice, the injection performed first is the pilot injection, and the injection performed later is the main injection.

【0013】4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。5番目の発明では4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。
In the fourth invention, in the first invention,
A recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from the combustion chamber into the engine intake passage is provided, and the inert gas is recirculated exhaust gas. According to a fifth aspect, in the fourth aspect, the exhaust gas recirculation rate in the first combustion state is approximately 55% or more.

【0014】6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。7番目の発明では6番目の発明において、触媒が酸
化触媒、三元触媒又はNO x 吸収剤の少くとも一つから
なる。8番目の発明では1番目の発明において、機関の
運転領域を低負荷側の第1の運転領域と高負荷側の第2
の運転領域に分割し、第1の運転領域では第1の燃焼を
行い、第2の運転領域では第2の燃焼を行うようにして
いる。
In the sixth invention, in the first invention,
A catalyst with an oxidizing function is placed in the engine exhaust passage.
It In the seventh invention, in the sixth invention, the catalyst is an acid.
Catalyst, three-way catalyst or NO xFrom at least one of the absorbents
Become. In the eighth invention, in the first invention,
The operating region is the first operating region on the low load side and the second operating region on the high load side.
The first combustion range is divided into
Do the second combustion in the second operating region
There is.

【0015】[0015]

【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.

【0016】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.

【0017】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
は排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路29を介
して互いに連結され、EGR通路29内にはステップモ
ータ30により駆動される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E
GR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 exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 29, and the EGR passage An EGR control valve 31 driven by a step motor 30 is arranged inside 29. 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, the engine cooling water is guided into the intercooler 32, and the engine cooling water E
The GR gas is cooled.

【0018】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.

【0019】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.

【0020】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 during 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.

【0021】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 becomes 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.

【0022】図3(A)は空燃比A/Fが18付近でス
モークの発生量が最も多いときの燃焼室5内の燃焼圧変
化を示しており、図3(B)は空燃比A/Fが13付近
でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室5内の燃焼
圧の変化を示している。図3(A)と図3(B)とを比
較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零である
図3(B)に示す場合はスモークの発生量が多い図3
(A)に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
FIG. 3 (A) shows the change in combustion pressure in the combustion chamber 5 when the air-fuel ratio A / F is around 18 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 13 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).

【0023】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.

【0024】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. .

【0025】図2および図3に示される実験結果に基づ
くこれらの考察をまとめると燃焼室5内の燃焼温度が低
いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前
駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室5から排出さ
れることになる。このことについて更に詳細に実験研究
を重ねた結果、燃焼室5内における燃料およびその周囲
のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長過程
が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼
室5内における燃料およびその周囲の温度が或る温度以
上になると煤が生成されることが判明したのである。
Summarizing these considerations based on the experimental results shown in FIGS. 2 and 3, when the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low, the amount of soot generated becomes almost zero, 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.

【0026】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.

【0027】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.

【0028】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.

【0029】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.

【0030】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.

【0031】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.

【0032】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.

【0033】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 amount 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.

【0034】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.

【0035】図6は不活性ガスとしてEGRガスを用い
た場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要
なEGRガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガス
量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のEGRガス
の割合を示している。なお、図6において縦軸は燃焼室
5内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Yは
過給が行われないときに燃焼室5内に吸入しうる全吸入
ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示してい
る。
FIG. 6 shows a mixture of EGR gas and air 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.

【0036】図6を参照すると空気の割合、即ち混合ガ
ス中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるの
に必要な空気量を示している。即ち、図6に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図6においてEGRガスの割合、即ち混合
ガス中のEGRガス量は噴射燃料が燃焼せしめられたと
きに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される温
度よりも低い温度にするのに必要最低限のEGRガス量
を示している。このEGRガス量はEGR率で表すとほ
ぼ55パーセント以上であり、図6に示す実施例では7
0パーセント以上である。即ち、燃焼室5内に吸入され
た全吸入ガス量を図6において実線Xとし、この全吸入
ガス量Xのうちの空気量とEGRガス量との割合を図6
に示すような割合にすると燃料およびその周囲のガス温
度は煤が生成される温度よりも低い温度となり、斯くし
て煤が全く発生しなくなる。また、このときのNOx
生量は10p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従ってN
x の発生量は極めて少量となる。
Referring to FIG. 6, the ratio of air, that is, the amount of air in the mixed gas, shows 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 when expressed by the EGR rate, and is 7 in the embodiment shown in FIG.
It is 0% or more. That is, the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5 is shown by a solid line X in FIG. 6, and the ratio of the air amount and the EGR gas amount in the total intake gas amount X is shown in FIG.
When the ratio is as shown in (1), 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. Further, the amount of NO x generated at this time is around 10 p.pm or less, so N
The amount of O x generated is extremely small.

【0037】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.

【0038】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. 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.

【0039】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 through 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.

【0040】なお、この場合、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。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。
In this case, when the EGR rate is set to 55% or more in the region where the required load is larger than Lo, the EGR control valve 31 is fully opened and the throttle valve 20
Is closed a little. 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 the air amount shown in FIG. It is possible to reduce the amount of NO x generated to around 10 p.pm or less while preventing the generation of air, and to make the air amount larger than that shown in FIG. Even if it is lean from 17 to 18, the generation amount of NO x can be reduced to about 10 p.pm or less while preventing the generation of soot.

【0041】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.

【0042】このように、低温燃焼が行われているとき
には空燃比にかかわらずに、即ち空燃比がリッチであろ
うと、理論空燃比であろうと、或いは平均空燃比がリー
ンであろうと煤が発生されず、NOx の発生量が極めて
少量となる。従って燃料消費率の向上を考えるとこのと
き平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。
As described above, when low temperature combustion is performed, soot is generated regardless of the air-fuel ratio, that is, whether the air-fuel ratio is rich, the stoichiometric air-fuel ratio, or the average air-fuel ratio is lean. 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.

【0043】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 during combustion in the combustion chamber and the temperature of the gas around it 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.

【0044】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 the first operating region I where the first combustion, that is, the low temperature combustion is performed, and the second operating region II where the second combustion, that is, the 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).

【0045】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.

【0046】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.

【0047】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 being performed, soot is hardly generated, and instead, unburned hydrocarbons are in a soot precursor or in a state before that. 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.

【0048】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.

【0049】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.

【0050】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 operating region I and the second operating 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.

【0051】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、このとき空燃比は例えば空燃比センサ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。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20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。
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, for example. 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. In addition, during idling, the throttle valve 20 is closed until it is almost fully closed.
At this time, the EGR control valve 31 is also closed until it is almost fully closed. When the throttle valve 20 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.

【0052】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.

【0053】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。第2の運転領域
IIでは従来から行われている燃焼が行われる。この第2
の運転領域IIではスロットル弁20は一部を除いて全開
状態に保持され、EGR制御弁31の開度は要求負荷L
が高くなると次第に小さくされる。また、この運転領域
IIではEGR率は要求負荷Lが高くなるほど低くなり、
空燃比は要求負荷Lが高くなるほど小さくなる。ただ
し、空燃比は要求負荷Lが高くなってもリーン空燃比と
される。また、第2の運転領域IIでは主噴射Qm に先立
ってパイロット噴射Qp が行われる。即ち、第2の運転
領域IIでは燃料噴射が二回行われる。
In the second operating 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. Second operating area
In II, conventional combustion is performed. This second
In 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 equal to the required load L.
Becomes higher and smaller. Also, this operating area
In II, the EGR rate decreases as the required load L increases,
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 pilot injection Qp is performed prior to the main injection Qm. That is, fuel injection is performed twice in the second operation region II.

【0054】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.

【0055】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.

【0056】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.

【0057】図12は第2の燃焼、即ち従来の燃焼方法
による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=35,A
/F=45,A/F=60で示される各曲線は夫々目標
空燃比24,35,45,60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20の目
標開度STが図13(A)に示されるように要求負荷L
および機関回転数Nの関数としてマップの形で予めRO
M42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1
3(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 combustion by the conventional combustion method is performed.
In FIG. 12, A / F = 24, A / F = 35, A
The curves shown by / F = 45 and A / F = 60 show the target air-fuel ratios 24, 35, 45, 60, respectively. The target opening degree ST of the throttle valve 20 required to bring the air-fuel ratio to this target air-fuel ratio is the required load L as shown in FIG. 13 (A).
And RO in advance in the form of a map as a function of the engine speed N
The target opening degree SE of the EGR control valve 31 which is stored in the M42 and is required to bring the air-fuel ratio to this target air-fuel ratio is shown in FIG.
As shown in FIG. 3 (B), 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.

【0058】図9に示されるように第1の運転領域Iに
おいて第1の燃焼が行われているときには圧縮行程末期
に一回だけ燃料噴射Qが行われ、第2の運転領域IIにお
いて第2の燃焼が行われているときには前述したように
主噴射Qm に先立ってパイロット噴射Qp が行われる。
図9に示されるように燃料噴射Qの噴射量、および主噴
射Qm の噴射量とパイロット噴射Qp の噴射量は要求負
荷Lが高くなるにつれて増大する。
As shown in FIG. 9, when the first combustion is performed in the first operating region I, the fuel injection Q is performed only once at the end of the compression stroke, and the second fuel injection is performed in the second operating region II. When the combustion is being performed, the pilot injection Qp is performed prior to the main injection Qm as described above.
As shown in FIG. 9, the injection amount of the fuel injection Q, the injection amount of the main injection Qm, and the injection amount of the pilot injection Qp increase as the required load L increases.

【0059】実際には燃料噴射Qの噴射量は要求負荷L
および機関回転数Nの関数であり、この噴射量Qは図1
4(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
れている。同様に主噴射Qmの噴射量も要求負荷Lおよ
び機関回転数Nの関数であり、この噴射量Qm も図14
(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。更に、パイロット噴射Qp の噴射量も要求負荷
Lおよび機関回転数Nの関数であり、この噴射量Qp も
図14(C)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。
Actually, the injection amount of the fuel injection Q is the required load L
And the engine speed N, and this injection quantity Q is shown in FIG.
As shown in FIG. 4 (A), 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. Similarly, the injection amount of the main injection Qm is also a function of the required load L and the engine speed N, and this injection amount Qm is also shown in FIG.
As shown in (B), required load L and engine speed N
Is previously stored in the ROM 42 in the form of a map as a function of. Further, the injection amount of the pilot injection Qp is also a function of the required load L and the engine speed N, and this injection amount Qp is also a map of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. 14 (C). It is stored in the ROM 42 in advance in the form.

【0060】前述したように第1の燃焼から第2の燃焼
に切換えられる際にはスロットル弁20を開弁すること
によってEGR率が例えば70パーセントから40パー
セント以下まで低下せしめられる。しかしながらこのと
き吸入空気量の増大遅れ等によりEGR率は瞬時に低下
せず、EGR率が70パーセントから40パーセント以
下に低下するまで一定時間を要する。即ち、第1の燃焼
から第2の燃焼に切換えられるときには第1の燃焼に適
したEGR率から第2の燃焼に適したEGR率まで次第
に変化することになる。従って第1の燃焼から第2の燃
焼に切換えられたときに燃料噴射制御を第1の燃焼に適
した燃料噴射制御から第2の燃焼に適した燃料噴射制御
にただちに切換えると出力トルクが変動する等の問題を
生じる。
As described above, when the first combustion is switched to the second combustion, the throttle valve 20 is opened to reduce the EGR rate from 70% to 40% or less. However, at this time, the EGR rate does not instantaneously decrease due to a delay in the increase of the intake air amount or the like, and it takes a certain time until the EGR rate decreases from 70% to 40% or less. That is, when the first combustion is switched to the second combustion, the EGR rate suitable for the first combustion gradually changes to the EGR rate suitable for the second combustion. Therefore, when the fuel injection control is switched from the fuel injection control suitable for the first combustion to the fuel injection control suitable for the second combustion when the first combustion is switched to the second combustion, the output torque fluctuates. Etc. causes problems.

【0061】そこで本発明による実施例では第1の燃焼
から第2の燃焼に切換えるときにはまず初めに第1の燃
焼のもとで燃料噴射を一回から二回に切換えて予め定め
られたΔt1時間に亘り主噴射に先立ちパイロット噴射
を行い、次いで主噴射に先立ちパイロット噴射を行いつ
つ第1の燃焼から第2の燃焼に切換えるようにしてい
る。即ち、第1の燃焼から第2の燃焼に切換えられると
きにEGR率が大巾に切換えられ、同時に燃料噴射のし
かたも切換えられると出力トルクが変動しやすくなる。
しかしながら上述の如く第1の燃焼から第2の燃焼に切
換える際に燃料噴射のしかたを変えずにEGR率のみを
変化させると出力トルクの変動を抑制することができ
る。
Therefore, in the embodiment of the present invention, when switching from the first combustion to the second combustion, first, the fuel injection is switched from once to twice under the first combustion, and a predetermined Δt1 time is set. The pilot injection is performed prior to the main injection, and the pilot injection is performed before the main injection, and the first combustion is switched to the second combustion. That is, when the first combustion is switched to the second combustion, the EGR rate is largely switched, and when the fuel injection method is also switched at the same time, the output torque easily varies.
However, as described above, when the first combustion is switched to the second combustion, if only the EGR rate is changed without changing the fuel injection method, the fluctuation of the output torque can be suppressed.

【0062】なお、第1の燃焼時には燃料周りには十分
な空気が存在しないので燃料噴射量や燃料噴射のしかた
が変化しても出力トルクはほとんど変化しない。これに
対して第1の燃焼時に燃焼室5内の空気量が変化すると
燃焼が活発となるために出力トルクが変化する。即ち、
第1の燃焼が行われているときの出力トルクは燃料噴射
量や燃料噴射のしかたに対しては鈍感であるが燃焼室5
内の空気量の変化に対して敏感である。従って上述の如
く第1の燃焼が行われているときに燃料噴射を一回から
二回に変化させても出力トルクはほとんど変動しない。
Since there is not sufficient air around the fuel during the first combustion, the output torque hardly changes even if the fuel injection amount or the fuel injection method changes. On the other hand, if the amount of air in the combustion chamber 5 changes during the first combustion, the combustion becomes active and the output torque changes. That is,
The output torque during the first combustion is insensitive to the fuel injection amount and the fuel injection method, but the combustion chamber 5
Sensitive to changes in the amount of air inside. Therefore, as described above, even if the fuel injection is changed from once to twice during the first combustion, the output torque hardly changes.

【0063】前述したように本発明による実施例では第
1の燃焼から第2の燃焼に切換えるときには予め定めら
れたΔt1時間に亘り第1の燃焼のもとで燃料噴射が二
回行われる。この場合、本発明による実施例ではこのΔ
t1時間は一定時間とされている。一方、第2の燃焼か
ら第1の燃焼に切換えられるときにもEGR率は第2の
燃焼に適したEGR率から第1の燃焼に適したEGR率
まで次第に変化することになり、従ってこのときにも燃
料噴射制御を第2の燃焼に適した燃料噴射制御から第1
の燃焼に適した燃料噴射制御にただちに切換えると出力
トルクが変動する等の問題を生じる。
As described above, in the embodiment according to the present invention, when switching from the first combustion to the second combustion, the fuel injection is performed twice under the first combustion for a predetermined Δt1 time. In this case, in the embodiment according to the present invention, this Δ
The t1 time is a fixed time. On the other hand, even when the second combustion is switched to the first combustion, the EGR rate gradually changes from the EGR rate suitable for the second combustion to the EGR rate suitable for the first combustion. Also, the fuel injection control from the fuel injection control suitable for the second combustion to the first
Immediately switching to the fuel injection control suitable for the combustion of causes the problem that the output torque fluctuates.

【0064】そこで本発明による実施例では主噴射に先
立ちパイロット噴射を行いつつ第2の燃焼から第1の燃
焼に切換え、次いで予め定められたΔt2時間経過した
後に第1の燃焼のもとで燃料噴射を二回から一回に切換
えるようにしている。なお、前述したように第1の燃焼
が行われているときの出力トルクは燃料噴射量や燃料噴
射のしかたに対しては鈍感であるが燃焼室5内の空気量
の変化に対して敏感である。従って上述の如く第1の燃
焼が行われているときに燃料噴射を二回から一回に変化
させても出力トルクはほとんど変動しない。
Therefore, in the embodiment according to the present invention, pilot injection is performed prior to main injection while switching from the second combustion to the first combustion, and after a predetermined Δt2 time has elapsed, the fuel is burned under the first combustion. The injection is switched from twice to once. As described above, the output torque during the first combustion is insensitive to the fuel injection amount and the fuel injection method, but is sensitive to the change in the air amount in the combustion chamber 5. is there. Therefore, even if the fuel injection is changed from twice to once while the first combustion is being performed as described above, the output torque hardly changes.

【0065】一方、第2の燃焼から第1の燃焼に切換え
られると燃焼室5内における空燃比が大巾に小さくされ
る。ところがこの場合、EGRガス中に含まれる空気の
影響によって空燃比が小さくなるまでに時間を要する。
即ち、第2の燃焼はかなりリーンな空燃比のもとで行わ
れているのでこのとき機関から排出される排気ガス中に
は多量の空気が含まれており、従ってEGRガス中にも
多量の空気が含まれている。このような状態においてス
ロットル弁20が閉弁せしめられ、第2の燃焼から第1
の燃焼に切換えられてもEGRガス中に含まれる空気量
は即座に減少せず、その結果燃焼室5内の空燃比が目標
空燃比までなかなか低下しない。
On the other hand, when the second combustion is switched to the first combustion, the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is greatly reduced. However, in this case, it takes time until the air-fuel ratio becomes small due to the influence of the air contained in the EGR gas.
That is, since the second combustion is performed under a fairly lean air-fuel ratio, the exhaust gas discharged from the engine at this time contains a large amount of air, and thus the EGR gas also contains a large amount of air. Contains air. In such a state, the throttle valve 20 is closed, and the first combustion from the second combustion is performed.
Even if the combustion mode is switched to the combustion mode, the amount of air contained in the EGR gas does not immediately decrease, and as a result, the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 does not easily drop to the target air-fuel ratio.

【0066】そこで本発明による実施例では第2の燃焼
から第1の燃焼に切換えられた後、燃焼室5内における
空燃比が目標空燃比になるまでΔt2時間に亘って燃料
噴射を二回行うようにしている。ところでこの場合、E
GRガス中に含まれる空気量は機関回転数が高くなるほ
ど短かい時間で減少し、斯くして機関回転数が高くなる
ほど燃焼室5内における空燃比が目標空燃比となるまで
の時間は短かくなる。従って図15(A)に示されるよ
うにΔt2時間は機関回転数Nが高くなるほど短かくさ
れる。
Therefore, in the embodiment according to the present invention, after the second combustion is switched to the first combustion, the fuel injection is performed twice for Δt2 hours until the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 reaches the target air-fuel ratio. I am trying. By the way, in this case, E
The amount of air contained in the GR gas decreases in a shorter time as the engine speed increases, and thus, the higher the engine speed, the shorter the time until the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 reaches the target air-fuel ratio. Become. Therefore, as shown in FIG. 15A, the Δt2 time is shortened as the engine speed N increases.

【0067】一方、第2の燃焼から第1の燃焼に切換え
られる直前の要求負荷(以下、直前要求負荷と言う)L
が高いほど燃焼室5内の空燃比は小さくなっており、従
ってEGRガス中に含まれる空気量は直前要求負荷Lが
高いほど少なくなっている。従って第2の燃焼から第1
の燃焼に切換えられたときに直前要求負荷Lが高いほど
燃焼室5内における空燃比が目標空燃比となるまでの時
間が短かくなる。従って図15(B)で示されるように
Δt2時間は直前要求負荷Lが高くなるほど小さくされ
る。
On the other hand, the required load immediately before the switching from the second combustion to the first combustion (hereinafter referred to as the immediately preceding required load) L
Is higher, the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is smaller. Therefore, the amount of air contained in the EGR gas is smaller as the immediately preceding required load L is higher. Therefore from the second combustion to the first
The higher the immediately preceding required load L when the combustion is switched to, the shorter the time until the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 becomes the target air-fuel ratio. Therefore, as shown in FIG. 15B, the Δt2 time is made smaller as the immediately preceding required load L becomes higher.

【0068】なお、直前要求負荷Lとしては第1の燃焼
への切換時の一定時間前の要求負荷Lを用いることもで
きるし、また第1の燃焼への切換時までの一定期間内の
平均値を用いることもできる。このΔt2時間は直前要
求負荷Lおよび機関回転数Nの関数として図15(C)
に示されるマップの形で予めROM42内に記憶されて
いる。
As the immediately preceding required load L, it is possible to use the required load L before a fixed time when switching to the first combustion, or the average within a fixed period until the switching to the first combustion. Values can also be used. This Δt2 time is a function of the immediately preceding required load L and the engine speed N, as shown in FIG.
Are stored in advance in the ROM 42 in the form of the map shown in FIG.

【0069】次に図16を参照しつつ運転制御について
説明する。図16を参照すると、まず初めにステップ1
00において機関の運転状態が第1の運転領域Iである
ことを示すフラグIがセットされているか否かが判別さ
れる。フラグIがセットされているとき、即ち機関の運
転状態が第1の運転領域Iであるときにはステップ10
1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102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. 16, first step 1
At 00, it is determined whether or not 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, step 10
In step 1, it is determined whether the required load L has become larger than the first boundary X (N). When L ≦ X (N), the routine proceeds to step 102, where low temperature combustion is performed.

【0070】即ち、ステップ102では図10に示され
る空燃比となるように燃料噴射が一回行われる。次いで
ステップ103では図11(A)に示すマップからスロ
ットル弁20の目標開度STが算出され、スロットル弁
20の開度がこの目標開度STとされる。次いでステッ
プ104では図11(B)に示すマップからEGR制御
弁31の目標開度SEが算出され、EGR制御弁31の
開度がこの目標開度SEとされる。
That is, at step 102, fuel injection is performed once so that the air-fuel ratio shown in FIG. 10 is obtained. Next, at step 103, the target opening degree ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. 11 (A), and the opening degree of the throttle valve 20 is made this target opening degree ST. Next, at step 104, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. 11 (B), and the opening degree of the EGR control valve 31 is made this target opening degree SE.

【0071】一方、ステップ101においてL>X
(N)になったと判別されたときにはステップ105に
進んでL>X(N)となってからΔt1時間が経過した
か否かが判別される。Δt時間が経過していないときに
はステップ106に進んで14(B)に示すマップから
主噴射量Qm が算出され、14(C)に示すマップから
パイロット噴射量Qp が算出され、これらQm およびQ
p に基づいて主噴射に先立ちパイロット噴射が行われ
る。次いでステップ103に進む。即ち、第2の燃焼に
切換えられる前に第1の燃焼のもとで燃料噴射が二回行
われる。
On the other hand, in step 101, L> X
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 105, where it is determined whether or not Δt1 time has elapsed since L> X (N). When Δt time has not elapsed, the routine proceeds to step 106, where the main injection amount Qm is calculated from the map shown in 14 (B), and the pilot injection amount Qp is calculated from the map shown in 14 (C).
Based on p, pilot injection is performed prior to main injection. Then, it proceeds to step 103. That is, the fuel injection is performed twice under the first combustion before switching to the second combustion.

【0072】ステップ105においてΔt1時間が経過
したと判断されたときにはステップ107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S
T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14(B)に示すマ
ップから主噴射量Qm が算出され、14(C)に示すマ
ップからパイロット噴射量Qp が算出され、これらQm
およびQp に基づいて主噴射に先立ちパイロット噴射が
行われる。即ち、図12に示されるリーン空燃比となる
ように燃料噴射が二回行われる。
When it is determined in step 105 that Δt1 time has elapsed, the routine proceeds to step 107, where the flag I is reset, then the routine proceeds to step 109, where the second combustion is performed. That is, in step 109, as shown in FIG.
From the map shown in (A), the target opening S of the throttle valve 20
T is calculated, and the opening of the throttle valve 20 is set to this target opening ST. Next, at step 110, FIG.
The target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in (1), and the opening degree of the EGR control valve 31 is set to this target opening degree SE. Next, at step 111, the main injection amount Qm is calculated from the map shown in 14 (B), and the pilot injection amount Qp is calculated from the map shown in 14 (C).
Based on Qp and Qp, pilot injection is performed prior to the main injection. That is, fuel injection is performed twice so as to achieve the lean air-fuel ratio shown in FIG.

【0073】フラグIがリセットされると次の処理サイ
クルではステップ100からステップ108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、リーン空燃比のもとで第2の燃焼が行われる。
一方、ステップ108においてL<Y(N)になったと
判別されたときにはステップ112に進んで図15
(C)に示すマップからΔt2が算出され、L<Y
(N)となってからΔt2時間が経過したか否かが判別
される。Δt2時間経過していないときにはステップ1
14に進んで14(B)に示すマップから主噴射量Qm
が算出され、14(C)に示すマップからパイロット噴
射量Qp が算出され、これらQm およびQp に基づいて
主噴射に先立ちパイロット噴射が行われる。次いでステ
ップ103に進む。従ってこのときには第2の燃焼から
第1の燃焼に切換えられ、第1の燃焼のもとで燃料噴射
が二回行われる。
When the flag I is reset, in the next processing cycle, the routine proceeds from step 100 to step 108, where it is judged if the required load L has become lower than the second boundary Y (N). When L ≧ Y (N), step 109
And the second combustion is performed under a lean air-fuel ratio.
On the other hand, if it is determined at step 108 that L <Y (N), then the routine proceeds to step 112, where FIG.
Δt2 is calculated from the map shown in (C), and L <Y
It is determined whether or not Δt2 time has elapsed since (N). When Δt2 hours have not elapsed, step 1
Proceed to 14, and from the map shown in 14 (B), the main injection amount Qm
Is calculated, the pilot injection amount Qp is calculated from the map shown in FIG. 14 (C), and pilot injection is performed prior to the main injection based on these Qm and Qp. Then, it proceeds to step 103. Therefore, at this time, the second combustion is switched to the first combustion, and the fuel injection is performed twice under the first combustion.

【0074】次いでステップ112においてΔt2時間
が経過したと判断されたときにはステップ113に進ん
でフラグIがセットされ、次いでステップ114に進
む。フラグIがセットされとステップ100からステッ
プ101を経てステップ102に進む。従って第1の燃
焼へ切換えられた後、Δt2時間経過すると燃料噴射が
二回から一回に切換えられる。
When it is determined in step 112 that Δt2 has elapsed, the routine proceeds to step 113, where the flag I is set, and then the routine proceeds to step 114. When the flag I is set, the process proceeds from step 100 to step 101 and then to step 102. Therefore, after the switching to the first combustion, the fuel injection is switched from twice to once when Δt2 time has elapsed.

【0075】[0075]

【発明の効果】第1の燃焼と第2の燃焼との切換え時に
出力トルクが変動するのを抑制する。
EFFECTS OF THE INVENTION It is possible to prevent the output torque from varying when 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】噴射量のマップを示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a map of an injection amount.

【図15】Δt2を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing Δt2.

【図16】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
FIG. 16 is a flowchart for controlling the operation of the engine.

【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 F02D 41/04 375 F02D 41/04 375 43/00 301 43/00 301G 301N F02M 25/07 550 F02M 25/07 550R 570 570J (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7−4287(JP,A) 特開 平8−177654(JP,A) 特開 平8−86251(JP,A) 特開 平9−287527(JP,A) 特開 平9−287528(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/00 - 45/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F02D 41/04 375 F02D 41/04 375 43/00 301 43/00 301G 301N F02M 25/07 550 F02M 25/07 550R 570 570J ( 72) Inventor Takekazu Ito 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture, Toyota Motor Corporation (72) Inventor Hiroki Murata, 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture, Toyota Motor Corporation (56) References 7-4287 (JP, A) JP 8-177654 (JP, A) JP 8-86251 (JP, A) JP 9-287527 (JP, A) JP 9-287528 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F02D 41/00-45/00

Claims (8)

(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、燃焼室内に燃料噴射弁を配置し、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の燃焼が行われているときには燃料
噴射が一回行われると共に第2の燃焼が行われていると
きには燃料噴射が少くとも二回行われ、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、第1の燃焼のもとで少くとも燃料噴射を二回行うと
共に該予め定められた期間が経過した後に燃料噴射を一
回行うようにした内燃機関。
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 temperature of soot generation and soot is hardly generated, a fuel injection valve is placed in the combustion chamber and the amount of soot generation reaches a peak. First combustion with a large amount of inert gas in the combustion chamber and almost no soot, and second combustion with a smaller amount of inert gas in the combustion chamber than the amount of soot generated at the peak. The fuel injection is performed once when the first combustion is being performed and at least twice when the second combustion is being performed. Switch from 2nd combustion to 1st combustion The internal combustion engine is configured to perform the fuel injection at least twice under the first combustion for a predetermined period during the predetermined time and to perform the fuel injection once after the predetermined period elapses.
【請求項2】 第1の燃焼から第2の燃焼に切換えると
きには第1の燃焼のもとで燃料噴射を一回から二回に切
換え、その後第1の燃焼から第2の燃焼に切換えるよう
にした請求項1に記載の内燃機関。
2. When switching from the first combustion to the second combustion, the fuel injection is switched from once to twice under the first combustion, and then from the first combustion to the second combustion. The internal combustion engine according to claim 1.
【請求項3】 燃料噴射が二回行われるときには先に行
われる噴射がパイロット噴射であり、後で行われる噴射
が主噴射である請求項1に記載の内燃機関。
3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein when the fuel injection is performed twice, the injection performed first is the pilot injection and the injection performed later is the main injection.
【請求項4】 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。
4. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising a recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from the combustion chamber into an engine intake passage, wherein the inert gas is recirculation exhaust gas.
【請求項5】 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4に記載
の内燃機関。
5. The internal combustion engine according to claim 4, wherein the exhaust gas recirculation rate in the first combustion state is approximately 55% or more.
【請求項6】 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。
6. 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7】 該触媒が酸化触媒、三元触媒又はNOx
吸収剤の少くとも一つからなる請求項6に記載の内燃機
関。
7. The catalyst is an oxidation catalyst, a three-way catalyst or NO x.
7. An internal combustion engine according to claim 6, comprising at least one absorbent.
【請求項8】 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。
8. 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 first combustion is performed in the first operating region to perform the second operating region. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the second combustion is performed in the region.
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