JP3424571B2 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

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JP3424571B2
JP3424571B2 JP31635298A JP31635298A JP3424571B2 JP 3424571 B2 JP3424571 B2 JP 3424571B2 JP 31635298 A JP31635298 A JP 31635298A JP 31635298 A JP31635298 A JP 31635298A JP 3424571 B2 JP3424571 B2 JP 3424571B2
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丈和 伊藤
康二 吉▲崎▼
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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
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
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    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • 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
    • F02M26/15Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus

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

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関に関する。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 NOx. Exhaust gas, that is, EGR gas, is recirculated into the engine intake passage through the 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 NOx generation amount decreases, and therefore, the higher the EGR rate, the lower the NOx generation amount.

【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 NOx produced 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
Ox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 specified 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 NOx and smoke produced is as small as possible, there is a limit to the reduction in the amount of NOx and smoke produced, and in reality, a considerable amount of N 2 is still generated.
The present situation is that Ox and smoke are generated.

【0006】ところがディーゼル機関の燃焼の研究の過
程においてEGR率を最大許容限界よりも大きくすれば
上述の如くスモークが急激に増大するがこのスモークの
発生量にはピークが存在し、このピークを越えてEGR
率を更に大きくすると今度はスモークが急激に減少しは
じめ、アイドリング運転時においてEGR率を70パー
セント以上にすると、またEGRガスを強力に冷却した
場合にはEGR率をほぼ55パーセント以上にするとス
モークがほとんど零になる。即ち煤がほとんど発生しな
いことが見い出されたのである。また、このときにはN
Ox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 Ox 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。
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.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うな新たな燃焼システムについてはまだ開示されていな
い。そのため、既に開示されている従来の燃焼システム
では、上述した新たな燃焼システムに基づく新たな効果
を奏することができない。
However, the new combustion system as described above has not been disclosed yet. Therefore, the conventional combustion system that has already been disclosed cannot exert the new effect based on the new combustion system described above.

【0010】そこで、本発明は、内燃機関から煤(スモ
ーク)が排出されること及びNOxが排出されることを
同時に阻止しつつ、未燃炭化水素が内燃機関から排出さ
れることを阻止し、更に車速が減速される時に、燃料を
節約すると共に、触媒温度の低下を回避することができ
る内燃機関を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention simultaneously prevents the emission of soot and NOx from the internal combustion engine, while preventing the emission of unburned hydrocarbons from the internal combustion engine, Further, it is an object of the present invention to provide an internal combustion engine that can save fuel and avoid a decrease in catalyst temperature when the vehicle speed is reduced.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
よれば、燃焼室内に供給される不活性ガスの量を増大し
ていくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、前
記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に増大して
いくと前記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であって、煤の発生量がピー
クとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供給され
る不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない燃焼を
実行可能であり、前記燃焼室から排出された未燃炭化水
素を酸化するために機関排気通路内に酸化機能を有する
触媒を配置し、車速が減速される時に、前記燃焼室への
燃料供給を遮断する燃料カットを実行すると共に吸気絞
り弁を閉弁するようにした内燃機関が提供される。
According to the invention described in claim 1, when the amount of the inert gas supplied into the combustion chamber is increased, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak. When the amount of the inert gas supplied into the combustion chamber is further increased, the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber becomes lower than the soot generation temperature, and soot is hardly generated. In the engine, it is possible to perform combustion in which the amount of soot generated in the combustion chamber is larger than the amount of soot generated in the combustion chamber and the soot is hardly generated. A catalyst having an oxidizing function is arranged in the engine exhaust passage to oxidize the unburned hydrocarbons discharged, and when the vehicle speed is decelerated, the fuel cutoff for interrupting the fuel supply to the combustion chamber is executed and the intake air is taken. I'll close the throttle valve The internal combustion engine which is to be provided.

【0012】請求項1に記載の内燃機関では、煤の発生
量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供給
される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない燃
焼が低温の下で行われるため、内燃機関から煤が排出さ
れること及びNOxが排出されることを同時に阻止する
ことができる。更に、燃焼室から排出される未燃炭化水
素が機関排気通路内にて酸化されるため、未燃炭化水素
が内燃機関から排出されることを阻止することができ
る。また、車速が減速される時に燃焼室への燃料供給が
遮断されるため、燃料を節約することができる。その
上、車速が減速される時に、燃焼室への燃料供給が遮断
されると共に吸気絞り弁が閉弁されるため、燃焼に寄与
することなく燃焼室を通過した吸気により触媒温度が低
下せしめられるのを回避することができる。それゆえ、
触媒温度の低下に伴って触媒の酸化機能が低下してしま
うのを回避することができる。
In the internal combustion engine according to the first aspect, the amount of the inert gas supplied to the combustion chamber is larger than the amount of the inert gas at which the generation amount of soot reaches a peak, and the combustion at a low soot generation temperature is low. Since it is performed below, it is possible to simultaneously prevent soot and NOx from being discharged from the internal combustion engine. Furthermore, since unburned hydrocarbons discharged from the combustion chamber are oxidized in the engine exhaust passage, it is possible to prevent unburned hydrocarbons from being discharged from the internal combustion engine. Further, when the vehicle speed is decelerated, the fuel supply to the combustion chamber is cut off, so that the fuel can be saved. Moreover, when the vehicle speed is decelerated, the fuel supply to the combustion chamber is shut off and the intake throttle valve is closed, so the catalyst temperature is lowered by the intake air that has passed through the combustion chamber without contributing to combustion. Can be avoided. therefore,
It is possible to prevent the oxidation function of the catalyst from decreasing with the decrease of the catalyst temperature.

【0013】請求項2に記載の発明によれば、前記燃焼
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、前記不活性ガスが前
記機関吸気通路内に再循環された再循環排気ガスからな
る請求項1に記載の内燃機関が提供される。
According to the second aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas recirculation device for recirculating the exhaust gas discharged from the combustion chamber into the engine intake passage, wherein the inert gas is the engine intake passage. An internal combustion engine according to claim 1 comprising recirculated exhaust gas recirculated therein.

【0014】請求項2に記載の内燃機関では、排気ガス
再循環装置によって機関吸気通路内に再循環される再循
環排気ガスを不活性ガスとして利用することにより、外
部から燃焼室内に不活性ガスを供給する手段を特別に設
ける必要性を回避することができる。
In the internal combustion engine according to the second aspect of the present invention, the recirculated exhaust gas recirculated into the engine intake passage by the exhaust gas recirculation device is used as the inert gas, so that the inert gas is introduced into the combustion chamber from the outside. It is possible to avoid the need to provide a special means for supplying

【0015】請求項3に記載の発明によれば、前記排気
ガス再循環装置が、前記機関排気通路と前記機関吸気通
路とを連通させた排気ガス再循環通路と、前記排気ガス
再循環通路内を流れる再循環排気ガスの量を制御するた
めの再循環排気ガス制御弁とを具備し、車速が減速され
る時に、機関回転数が高いほど前記再循環排気ガス制御
弁の開度を大きくするようにした請求項2に記載の内燃
機関が提供される。
According to the third aspect of the present invention, the exhaust gas recirculation device includes an exhaust gas recirculation passage that connects the engine exhaust passage and the engine intake passage, and an inside of the exhaust gas recirculation passage. And a recirculation exhaust gas control valve for controlling the amount of recirculation exhaust gas flowing through the recirculation exhaust gas control valve. When the vehicle speed is reduced, the opening degree of the recirculation exhaust gas control valve increases as the engine speed increases. Thus, the internal combustion engine according to claim 2 is provided.

【0016】請求項3に記載の内燃機関では、車速が減
速される時に、機関回転数が高いほど再循環排気ガス制
御弁の開度が大きくされるため、吸気絞り弁が閉弁され
ても吸気絞り弁の下流側の機関吸気通路内の負圧が上昇
し過ぎるのを回避することができる。それゆえ、負圧の
上昇に伴うオイル上がりを阻止することができる。
In the internal combustion engine according to the third aspect of the present invention, when the vehicle speed is decelerated, the opening degree of the recirculation exhaust gas control valve is increased as the engine speed is increased, so that the intake throttle valve is closed. It is possible to prevent the negative pressure in the engine intake passage downstream of the intake throttle valve from rising too high. Therefore, it is possible to prevent the oil from rising due to the increase in the negative pressure.

【0017】請求項4に記載の発明によれば、煤の発生
量がピークとなる再循環排気ガスの量よりも前記燃焼室
内に供給される再循環排気ガスの量が多く煤がほとんど
発生しない第1の燃焼と、煤の発生量がピークとなる再
循環排気ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される再循
環排気ガスの量が少ない第2の燃焼とを選択的に切り換
える切換手段を具備し、前記第1の燃焼から前記第2の
燃焼に又は前記第2の燃焼から前記第1の燃焼に切り換
えられるときに排気ガス再循環率をステップ状に変化さ
せるようにした請求項2に記載の内燃機関が提供され
る。
According to the invention described in claim 4, the amount of the recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is larger than the amount of the recirculated exhaust gas at which the amount of generated soot reaches a peak, and soot is hardly generated. Switching means for selectively switching between the first combustion and the second combustion in which the amount of recirculated exhaust gas supplied into the combustion chamber is smaller than the amount of recirculated exhaust gas at which the amount of soot generated reaches a peak. The exhaust gas recirculation rate is changed stepwise when switching from the first combustion to the second combustion or from the second combustion to the first combustion. An internal combustion engine as described is provided.

【0018】請求項4に記載の内燃機関では、第1の燃
焼から第2の燃焼に又は第2の燃焼から第1の燃焼に切
り換えられるときに排気ガス再循環率をステップ状に変
化させることにより、排気ガス再循環率が、煤の発生量
がピークになる排気ガス再循環率に設定されるのを回避
することができる。
In the internal combustion engine according to the fourth aspect, the exhaust gas recirculation rate is changed stepwise when the first combustion is switched to the second combustion or the second combustion is switched to the first combustion. As a result, it is possible to prevent the exhaust gas recirculation rate from being set to the exhaust gas recirculation rate at which the amount of soot generated peaks.

【0019】請求項5に記載の発明によれば、前記第1
の燃焼が行われているときの排気ガス再循環率がほぼ5
5パーセント以上であり、前記第2の燃焼が行われてい
るときの排気ガス再循環率がほぼ50パーセント以下で
ある請求項4に記載の内燃機関が提供される。
According to the invention described in claim 5, the first
Exhaust gas recirculation rate is almost 5 when combustion of
The internal combustion engine according to claim 4, wherein the exhaust gas recirculation rate is 5% or more and the exhaust gas recirculation rate is approximately 50% or less when the second combustion is performed.

【0020】請求項5に記載の内燃機関では、第1の燃
焼が行われているときの排気ガス再循環率をほぼ55パ
ーセント以上にすると共に第2の燃焼が行われていると
きの排気ガス再循環率をほぼ50パーセント以下にする
ことにより、排気ガス再循環率が、煤の発生量がピーク
になる排気ガス再循環率に設定されるのを回避すること
ができる。
In the internal combustion engine according to the fifth aspect, the exhaust gas recirculation rate when the first combustion is performed is approximately 55% or more and the exhaust gas when the second combustion is performed. By setting the recirculation rate to approximately 50% or less, it is possible to prevent the exhaust gas recirculation rate from being set to the exhaust gas recirculation rate at which the amount of soot generated peaks.

【0021】請求項6に記載の発明によれば、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
運転領域とに分割し、前記第1の運転領域では前記第1
の燃焼を行い、前記第2の運転領域では前記第2の燃焼
を行うようにした請求項4に記載の内燃機関が提供され
る。
According to the sixth aspect of the 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 in the first operating region, The first
The internal combustion engine according to claim 4, wherein the second combustion is performed and the second combustion is performed in the second operation region.

【0022】請求項6に記載の内燃機関では、第1の燃
焼を実行し得る時、つまり、燃焼室内における燃焼時の
燃料及びその周囲のガス温度を煤の生成温度よりも低く
維持し得る時が、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という理由から、低負荷側の
第1の運転領域で第1の燃焼を行うと共に高負荷側の第
2の運転領域で第2の燃焼を行う。それゆえ、運転領域
に応じて適切な燃焼を実行することができる。
In the internal combustion engine according to the sixth aspect, when the first combustion can be executed, that is, when the temperature of the fuel and the gas around it at the time of combustion in the combustion chamber can be kept lower than the soot generation temperature. However, since the amount of heat generated by combustion is relatively limited during engine low load operation, the first combustion is performed in the first operation area on the low load side and the second combustion area is increased in the second operation area on the high load side. 2 burning. Therefore, appropriate combustion can be executed according to the operating region.

【0023】請求項7に記載の発明によれば、前記触媒
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1に記載の内燃機関が提供される。
According to the invention described in claim 7, there is provided the internal combustion engine according to claim 1, wherein the catalyst comprises at least one of an oxidation catalyst, a three-way catalyst and a NOx absorbent.

【0024】請求項7に記載の内燃機関では、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
なるため、必要に応じて適切な触媒を選択することがで
きる。
In the internal combustion engine according to the seventh aspect, the catalyst is composed of at least one of the oxidation catalyst, the three-way catalyst and the NOx absorbent. Therefore, an appropriate catalyst can be selected as needed.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0026】図1は本発明を4ストローク圧縮着火式内
燃機関に適用した一実施形態を示している。図1を参照
すると、1は機関本体、2はシリンダブロック、3はシ
リンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は電気制
御式燃料噴射弁、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は排
気弁、10は排気ポートを夫々示す。吸気ポート8は対
応する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結さ
れ、サージタンク12は吸気ダクト13およびインター
クーラ14を介して過給機、例えば排気ターボチャージ
ャ15のコンプレッサ16の出口部に連結される。コン
プレッサ16の入口部は空気吸込管17を介してエアク
リーナ18に連結され、空気吸込管17内にはステップ
モータ19により駆動されるスロットル弁20が配置さ
れる。また、スロットル弁20上流の空気吸込管17内
には吸入空気の質量流量を検出するための質量流量検出
器21が配置される。
FIG. 1 shows an embodiment in which the present invention is applied to a 4-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. Further, a mass flow rate detector 21 for detecting the mass flow rate of the intake air is arranged in the air suction pipe 17 upstream of the throttle valve 20.

【0027】一方、排気ポート10は排気マニホルド2
2を介して排気ターボチャージャ15の排気タービン2
3の入口部に連結され、排気タービン23の出口部は排
気管24を介して酸化機能を有する触媒25を内蔵した
触媒コンバータ26に連結される。排気マニホルド22
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
Exhaust turbine 2 of exhaust turbocharger 15 via 2
3 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. Exhaust manifold 22
An air-fuel ratio sensor 27 is arranged inside.

【0028】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に示される実施形態では機関冷却水が
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 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 cools the EGR gas.

【0029】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.

【0030】電子制御ユニット40はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス41によって互いに接続さ
れたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ラン
ダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッ
サ)44、入力ポート45および出力ポート46を具備
する。質量流量検出器21の出力信号は対応するAD変
換器47を介して入力ポート45に入力され、空燃比セ
ンサ27および燃料圧センサ36の出力信号も夫々対応
するAD変換器47を介して入力ポート45に入力され
る。アクセルペダル50にはアクセルペダル50の踏込
み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ51が
接続され、負荷センサ51の出力電圧は対応するAD変
換器47を介して入力ポート45に入力される。また、
入力ポート45にはクランクシャフトが例えば30°回
転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ52
が接続される。機関回転数はクランク角センサ52の出
力値に基づいて算出される。更に、入力ポート45には
車速センサ53が接続され、車速センサ53の出力値に
基づいて減速時であるか、又は加速時であるか等の判断
が行われる。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 mass flow rate detector 21 is input to the input port 45 via the corresponding AD converter 47, and the output signals of the air-fuel ratio sensor 27 and the fuel pressure sensor 36 are also input ports via the corresponding AD converter 47. 45 is input. 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 45 via the corresponding AD converter 47. . Also,
The input port 45 has a crank angle sensor 52 that generates an output pulse each time the crankshaft rotates, for example, 30 °.
Are connected. The engine speed is calculated based on the output value of the crank angle sensor 52. Further, the vehicle speed sensor 53 is connected to the input port 45, and it is determined based on the output value of the vehicle speed sensor 53 whether the vehicle is decelerating or accelerating. 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, and the EGR control valve control step motor 30.
And the fuel pump 35.

【0031】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.
Changes in output torque and changes in smoke, HC, CO, and NOx emissions 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. Shows an experimental example. 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.

【0032】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
Ox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 Ox generated is considerably low. On the other hand, at this time, HC,
The amount of CO generated starts to increase.

【0033】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. 3A 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. 3B 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).

【0034】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
Ox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 NOx generated is considerably reduced. N
A decrease in the amount of generated Ox means that the combustion temperature in the combustion chamber 5 has decreased, and therefore, it can be said that the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low when soot is hardly generated. . 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.

【0035】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, 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. .

【0036】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.

【0037】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の圧縮比等の種
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 and the compression ratio of the air-fuel ratio. It cannot be said how many times it changes, but this certain temperature has a deep relationship with the NOx generation amount, and therefore, this certain temperature can be defined to some extent from the NOx generation amount. it can. That is, as the EGR rate increases, the temperature of the fuel during combustion and the gas surrounding it decrease, and the amount of NOx generated decreases. At this time, soot is hardly generated when the NOx generation amount becomes around 10 p.pm or less. Therefore, the above certain temperature is NO
It almost coincides with the temperature when the amount of x generation is around 10 p.pm or less.

【0038】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.

【0039】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 at the time of 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.

【0040】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.

【0041】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.

【0042】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.

【0043】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.

【0044】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。
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 about 55. Almost no soot is generated if the percentage is exceeded.

【0045】一方、図5の曲線Bで示されるようにEG
R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。
On the other hand, as shown by the curve B in FIG.
When the R gas is slightly cooled, the soot generation peaks when the EGR rate is slightly higher than 50%,
In this case, if the EGR rate is set to about 65% or more, soot is hardly generated.

【0046】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。
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.

【0047】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。
Note that FIG. 5 shows the amount of smoke generated when the engine load is relatively high. When the engine load becomes small, the EGR rate at which the amount of soot generated peaks is slightly lowered, and soot is almost generated. The lower limit of the EGR rate that disappears also decreases slightly. 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.

【0048】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 which is necessary 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.

【0049】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に示す実施形態では
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10p.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。
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. The EGR gas amount is approximately 55% or more when expressed by the EGR rate, and is 70% or more in the embodiment shown in FIG. That is, the total amount of intake gas sucked into the combustion chamber 5 is shown by the solid line X in FIG. 6, and the ratio of the amount of air to the amount of EGR gas in this total intake gas amount X is set as shown in FIG. The temperature of the fuel and the gas around it is lower than the temperature at which soot is produced, and thus no soot is generated. Also, NOx at this time
The amount of NOx generated is around 10 p.pm or less, so the amount of NOx generated is extremely small.

【0050】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。
When the fuel injection amount increases, the amount of heat generated when the fuel burns also increases. Therefore, 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.

【0051】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 sucked into the combustion chamber 5 is Y. Therefore, in FIG. 6, the required load is greater 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.

【0052】ところが図1に示されるようにEGR通路
29を介して過給機の入口側即ち排気ターボチャージャ
15の空気吸込管17内にEGRガスを再循環させると
要求負荷がLo よりも大きい領域においてEGR率を5
5パーセント以上、例えば70パーセントに維持するこ
とができ、斯くして燃料およびその周囲のガス温度を煤
が生成される温度よりも低い温度に維持することができ
る。即ち、空気吸込管17内におけるEGR率が例えば
70パーセントになるようにEGRガスを再循環させれ
ば排気ターボチャージャ15のコンプレッサ16により
昇圧された吸入ガスのEGR率も70パーセントとな
り、斯くしてコンプレッサ16により昇圧しうる限度ま
で燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度
よりも低い温度に維持することができる。従って、低温
燃焼を生じさせることのできる機関の運転領域を拡大す
ることができることになる。要求負荷がLo よりも大き
い領域でEGR率を55パーセント以上にする際にはE
GR制御弁31が全開せしめられる、スロットル弁20
が若干閉弁せしめられる。
However, as shown in FIG. 1, when the EGR gas is recirculated 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. When the EGR rate is set to 55% or more in a region where the required load is larger than Lo, E
The throttle valve 20 in which the GR control valve 31 is fully opened
Is closed a little.

【0053】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. Even so, the amount of NOx 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 NOx generated can be reduced to about 10 p.pm or less.

【0054】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, only a very small amount of NOx 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, NOx
Also produces only a very small amount.

【0055】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 NOx 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.

【0056】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
による実施形態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 low load, where the calorific value of combustion is relatively small. To be Therefore, in the embodiment according to the present invention, during low load operation in the engine, 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.

【0057】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).

【0058】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 state 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.

【0059】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。
As described above, the two boundaries of the first boundary X (N) and the second boundary Y (N) on the lower load side than 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.

【0060】ところで機関の運転領域が第1の運転領域
Iにあって低温燃焼が行われているときには煤はほとん
ど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又はそ
の前の状態の形でもって燃焼室5から排出される。この
とき燃焼室5から排出された未燃炭化水素は酸化機能を
有する触媒25により良好に酸化せしめられる。
By the way, when the operating region of the engine is in the first operating region I and low temperature combustion is performed, soot is scarcely generated, and instead, unburned hydrocarbon is in the 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.

【0061】触媒25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。
As the catalyst 25, an oxidation catalyst, a three-way catalyst, or a NOx absorbent can be used. The NOx absorbent is NOx when the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is lean.
And has a function of releasing NOx when the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 becomes rich.

【0062】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 NOx absorbent uses, for example, alumina as a carrier, on which potassium K, sodium N
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.

【0063】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。
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 NOx absorbent can be used as the catalyst 25 as described above.

【0064】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。
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.

【0065】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。
Next, the operation control in the first operation region I and the second operation region II will be schematically described with reference to FIG.

【0066】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。
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.

【0067】言い換えると第1の運転領域IではEGR
率がほぼ70パーセントとなり、空燃比がわずかばかり
リーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁20の
開度およびEGR制御弁31の開度が制御される。ま
た、第1の運転領域Iでは圧縮上死点TDC前に燃料噴
射が行われる。この場合、噴射開始時期θSは要求負荷
Lが高くなるにつれて遅くなり、噴射完了時期θEも噴
射開始時期θSが遅くなるにつれて遅くなる。
In other words, in the first operating region I, 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. 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.

【0068】なお、アイドル運転時にはスロットル弁2
0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、アイドル運転時
には機関本体1の振動を抑制するためにスロットル弁2
0が全閉近くまで閉弁せしめられる。
In the idle operation, the throttle valve 2
0 is closed until it is almost completely closed. At this time, the EGR control valve 31
Is closed to near full closure. 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, in order to suppress the vibration of the engine body 1 during idle operation, the throttle valve 2
The valve is closed until 0 is almost fully closed.

【0069】一方、機関の運転領域が第1の運転領域I
から第2の運転領域IIに変わるとスロットル弁20の開
度が2/3開度程度から全開方向へステップ状に増大せ
しめられる。このとき図9に示す例ではEGR率がほぼ
70パーセントから40パーセント以下までステップ状
に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされ
る。即ち、EGR率が多量のスモークを発生するEGR
率範囲(図5)を飛び越えるので機関の運転領域が第1
の運転領域Iから第2の運転領域IIに変わるときに多量
のスモークが発生することがない。
On the other hand, the operating region of the engine is the first operating region I.
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, and the air-fuel ratio is increased stepwise. That is, the EGR that produces a large amount of smoke with an EGR rate
The operating range of the engine is the first because the rate range (Fig. 5) is skipped.
A large amount of smoke does not occur when changing from the operating region I to the second operating region II.

【0070】第2の運転領域IIでは従来から行われてい
る燃焼が行われる。この第2の運転領域IIではスロット
ル弁20は一部を除いて全開状態に保持され、EGR制
御弁31の開度は要求負荷Lが高くなると次第に小さく
される。また、この運転領域IIではEGR率は要求負荷
Lが高くなるほど低くなり、空燃比は要求負荷Lが高く
なるほど小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Lが高
くなってもリーン空燃比とされる。また、第2の運転領
域IIでは噴射開始時期θSは圧縮上死点TDC付近とさ
れる。
In the second operating region II, the conventional combustion is performed. In the second operating region II, the throttle valve 20 is 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.

【0071】図10(A)は第1の運転領域Iにおける
目標空燃比A/Fを示している。図10(A)におい
て、A/F=15.5,A/F=16,A/F=17,
A/F=18で示される各曲線は夫々目標空燃比が1
5.5,16,17,18であるときを示しており、各
曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図10
(A)に示されるように第1の運転領域Iでは空燃比が
リーンとなっており、更に第1の運転領域Iでは要求負
荷Lが低くなるほど目標空燃比A/Fがリーンとされ
る。
FIG. 10A shows the target air-fuel ratio A / F in the first operating region I. In FIG. 10A, A / F = 15.5, A / F = 16, A / F = 17,
Each of the curves indicated by A / F = 18 has a target air-fuel ratio of 1
The values are 5.5, 16, 17, and 18, and the air-fuel ratio between the curves is determined by proportional distribution. Figure 10
As shown in (A), the air-fuel ratio is lean in the first operating region I, and in the first operating region I, the target air-fuel ratio A / F is leaner as the required load L is lower.

【0072】即ち、要求負荷Lが低くなるほど燃焼によ
る発熱量が少くなる。従って要求負荷Lが低くなるほど
EGR率を低下させても低温燃焼を行うことができる。
EGR率を低下させると空燃比は大きくなり、従って図
10(A)に示されるように要求負荷Lが低くなるにつ
れて目標空燃比A/Fが大きくされる。目標空燃比A/
Fが大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってできる
限り空燃比をリーンにするために本発明による実施形態
では要求負荷Lが低くなるにつれて目標空燃比A/Fが
大きくされる。
That is, the lower the required load L, the smaller the amount of heat generated by combustion. Therefore, 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 the target air-fuel ratio A / F becomes larger as the required load L becomes lower as shown in FIG. 10 (A). Target air-fuel ratio A /
The fuel consumption rate increases as F increases, and therefore, in order to make the air-fuel ratio as lean as possible, in the embodiment according to the present invention, the target air-fuel ratio A / F is increased as the required load L decreases.

【0073】なお、図10(A)に示される目標空燃比
A/Fは図10(B)に示されるように要求負荷Lおよ
び機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM4
2内に記憶されている。また、空燃比を図10(A)に
示す目標空燃比A/Fとするのに必要なスロットル弁2
0の目標開度STが図11(A)に示されるように要求
負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予
めROM42内に記憶されており、空燃比を図10
(A)に示す目標空燃比A/Fとするのに必要なEGR
制御弁31の目標開度SEが図11(B)に示されるよ
うに要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップ
の形で予めROM42内に記憶されている。
The target air-fuel ratio A / F shown in FIG. 10 (A) is previously stored in the ROM 4 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. 10 (B).
It is stored in 2. In addition, the throttle valve 2 necessary for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG.
The target opening degree ST of 0 is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG.
EGR required to achieve the target air-fuel ratio A / F shown in (A)
The target opening degree SE of the control valve 31 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. 11 (B).

【0074】図12(A)は第2の燃焼、即ち従来の燃
焼方法による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比A
/Fを示している。なお、図12(A)においてA/F
=24,A/F=35,A/F=45,A/F=60で
示される各曲線は夫々目標空燃比24,35,45,6
0を示している。図12(A)に示される目標空燃比A
/Fは図12(B)に示されるように要求負荷Lおよび
機関回転数Nの関数としてマップの形で予めROM42
内に記憶されている。また、空燃比を図12(A)に示
す目標空燃比A/Fとするのに必要なスロットル弁20
の目標開度STが図13(A)に示されるように要求負
荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で予め
ROM42内に記憶されており、空燃比を図12(A)
に示す目標空燃比A/Fとするのに必要なEGR制御弁
31の目標開度SEが図13(B)に示されるように要
求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップの形で
予めROM42内に記憶されている。
FIG. 12A shows the target air-fuel ratio A when the second combustion, that is, the normal combustion by the conventional combustion method is performed.
/ F is shown. In addition, in FIG.
= 24, A / F = 35, A / F = 45, and A / F = 60, the respective curves indicated by the target air-fuel ratios of 24, 35, 45, 6 respectively.
0 is shown. Target air-fuel ratio A shown in FIG.
/ F is a ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N, as shown in FIG.
It is stored in. In addition, the throttle valve 20 required to set the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F shown in FIG.
The target opening ST of is stored in the ROM 42 in advance in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG. 13 (A), and the air-fuel ratio is shown in FIG. 12 (A).
As shown in FIG. 13B, the target opening degree SE of the EGR control valve 31 required to achieve the target air-fuel ratio A / F shown in FIG. 13 is previously set in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N. It is stored in the ROM 42.

【0075】また、第2の燃焼が行われているときには
燃料噴射量Qは要求負荷Lおよび機関回転数Nに基づい
て算出される。この燃料噴射量Qは図14に示されるよ
うに要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数としてマップ
の形で予めROM42内に記憶されている。
Further, when the second combustion is being performed, the fuel injection amount Q is calculated based on the required load L and the engine speed N. This fuel injection amount Q 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.

【0076】次に図15〜図17を参照しつつ運転制御
について説明する。図15〜図17を参照すると、まず
初めにステップ100において車速センサ53の出力値
に基づいて減速運転時であるか否かが判別される。YE
Sの時にはステップ106に進み、NOの時にはステッ
プ101に進む。ステップ101では、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111に進んで低
温燃焼が行われる。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116
に進んで第2の燃焼が行われる。
Next, the operation control will be described with reference to FIGS. Referring to FIGS. 15 to 17, first, at step 100, it is judged based on the output value of the vehicle speed sensor 53 whether or not the deceleration operation is being performed. YE
If S, the process proceeds to step 106, and if NO, the process proceeds to step 101. In step 101, 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, the routine proceeds to step 102, where the required load L is the first
Is larger than the boundary X (N). When L ≦ X (N), the routine proceeds to step 111, where low temperature combustion is performed. L> X in step 102
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 103, where the flag I is reset, and then step 116.
Then, the second combustion is performed.

【0077】ステップ101においてフラグIがセット
されていない、つまり、機関の運転状態が第2の運転領
域IIであると判別されたときにはステップ104に進
む。ステップ104では要求負荷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116に進み、リーン空燃比
のもとで第2の燃焼が行われる。ステップ104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
105に進んでフラグIがセットされ、次いでステップ
111に進んで低温燃焼が行われる。
When it is determined in step 101 that the flag I is not set, that is, the operating state of the engine is in the second operating region II, the routine proceeds to step 104. At step 104, the required load L is the second boundary Y.
It is determined whether or not it is lower than (N). L ≧ Y
When (N), the routine proceeds to step 116, where the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio. When it is determined in step 104 that L <Y (N), the routine proceeds to step 105, where the flag I is set, then the routine proceeds to step 111, where low temperature combustion is performed.

【0078】減速運転時には、ステップ106において
燃焼室5への燃料供給を遮断すべく燃料カットが行われ
る(燃料噴射量Q←0)。次いでステップ107では、
触媒25に冷たい吸気が流れ込むのを阻止するためにス
ロットル弁20が全閉される(スロットル開度ST←
0)。次いでステップ108では、クランク角センサ5
2の出力値に基づいて算出された機関回転数Nが予め定
められた回転数N1より高いか否かが判別される。YE
Sの時にはステップ109においてEGR制御弁31の
開度SEが予め定められた開度SE1に設定され、NO
の時にはステップ110においてEGR制御弁31の開
度SEが開度SE1よりも大きな値である予め定められ
た開度SE2に設定される。
During deceleration operation, in step 106, fuel cut is performed to cut off the fuel supply to the combustion chamber 5 (fuel injection amount Q ← 0). Then in step 107,
The throttle valve 20 is fully closed to prevent cold intake air from flowing into the catalyst 25 (throttle opening ST ←
0). Next, at step 108, the crank angle sensor 5
It is determined whether or not the engine speed N calculated based on the output value of 2 is higher than a predetermined speed N1. YE
When S, the opening SE of the EGR control valve 31 is set to a predetermined opening SE1 in step 109, and NO
At this time, in step 110, the opening degree SE of the EGR control valve 31 is set to a predetermined opening degree SE2 which is a value larger than the opening degree SE1.

【0079】ステップ111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112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113では質量流量検出器21により検出され
た吸入空気の質量流量(以下、単に吸入空気量と称す)
Gaが取込まれ、次いでステップ114では図10
(B)に示すマップから目標空燃比A/Fが算出され
る。次いでステップ115では吸入空気量Gaと目標空
燃比A/Fに基づいて空燃比を目標空燃比A/Fとする
のに必要な燃料噴射量Qが算出される。
At step 111, 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 112, 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 113, the mass flow rate of the intake air detected by the mass flow rate detector 21 (hereinafter, simply referred to as the intake air amount)
Ga is captured, and then in step 114, as shown in FIG.
The target air-fuel ratio A / F is calculated from the map shown in (B). Next, at step 115, the fuel injection amount Q required to bring the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio A / F is calculated based on the intake air amount Ga and the target air-fuel ratio A / F.

【0080】このように低温燃焼が行われているときに
は要求負荷L又は機関回転数Nが変化するとスロットル
弁20の開度およびEGR制御弁31の開度がただちに
要求負荷Lおよび機関回転数Nに応じた目標開度ST,
SEに一致せしめられる。従って例えば要求負荷Lが増
大せしめられるとただちに燃焼室5内の空気量が増大せ
しめられ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せ
しめられる。
When the required load L or the engine speed N changes during the low temperature combustion, the opening of the throttle valve 20 and the EGR control valve 31 immediately reach the required load L and the engine speed N. According to the target opening ST,
It is matched with SE. Therefore, for example, when the required load L is increased, the amount of air in the combustion chamber 5 is immediately increased, and thus the torque generated by the engine is immediately increased.

【0081】一方、スロットル弁20の開度又はEGR
制御弁31の開度が変化して吸入空気量が変化するとこ
の吸入空気量Gaの変化が質量流量検出器21により検
出され、この検出された吸入空気量Gaに基づいて燃料
噴射量Qが制御される。即ち、吸入空気量Gaが実際に
変化した後に燃料噴射量Qが変化せしめられることにな
る。
On the other hand, the opening of the throttle valve 20 or EGR
When the opening degree of the control valve 31 changes and the intake air amount changes, the change in the intake air amount Ga is detected by the mass flow rate detector 21, and the fuel injection amount Q is controlled based on the detected intake air amount Ga. To be done. That is, the fuel injection amount Q is changed after the intake air amount Ga actually changes.

【0082】ステップ116では図14に示されるマッ
プから目標燃料噴射量Qが算出され、燃料噴射量がこの
目標燃料噴射量Qとされる。次いでステップ117では
図13(A)に示すマップからスロットル弁20の目標
開度STが算出される。次いでステップ118では図1
3(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。
At step 116, the target fuel injection amount Q is calculated from the map shown in FIG. 14, and the fuel injection amount is made this target fuel injection amount Q. Next, at step 117, the target opening degree ST of the throttle valve 20 is calculated from the map shown in FIG. Then, in step 118, FIG.
The target opening degree SE of the EGR control valve 31 is calculated from the map shown in FIG. 3 (B), and the opening degree of the EGR control valve 31 is set to this target opening degree SE.

【0083】次いでステップ119では質量流量検出器
21により検出された吸入空気量Gaが取込まれる。次
いでステップ120では燃料噴射量Qと吸入空気量Ga
から実際の空燃比(A/F)R が算出される。次いでス
テップ121では図12(B)に示すマップから目標空
燃比A/Fが算出される。次いでステップ122では実
際の空燃比(A/F)R が目標空燃比A/Fよりも大き
いか否かが判別される。(A/F)R >A/Fのときに
はステップ123に進んでスロットル開度の補正値ΔS
Tが一定値αだけ減少せしめられ、次いでステップ12
5へ進む。これに対して(A/F)R ≦A/Fのときに
はステップ124に進んで補正値ΔSTが一定値αだけ
増大せしめられ、次いでステップ125に進む。ステッ
プ125ではスロットル弁20の目標開度STに補正値
ΔSTを加算することにより最終的な目標開度STが算
出され、スロットル弁20の開度がこの最終的な目標開
度STとされる。即ち、実際の空燃比(A/F)R が目
標空燃比A/Fとなるようにスロットル弁20の開度が
制御される。
Next, at step 119, the intake air amount Ga detected by the mass flow detector 21 is taken in. Next, at step 120, the fuel injection amount Q and the intake air amount Ga
The actual air-fuel ratio (A / F) R is calculated from this. Next, at step 121, the target air-fuel ratio A / F is calculated from the map shown in FIG. Next, at step 122, it is judged if the actual air-fuel ratio (A / F) R is larger than the target air-fuel ratio A / F. If (A / F) R > A / F, the routine proceeds to step 123, where the throttle opening correction value ΔS
T is reduced by a constant value α, then step 12
Go to 5. On the other hand, when (A / F) R ≤A / F, the routine proceeds to step 124, where the correction value ΔST is increased by a constant value α, and then the routine proceeds to step 125. In step 125, the final target opening ST is calculated by adding the correction value ΔST to the target opening ST of the throttle valve 20, and the opening of the throttle valve 20 is made this final target opening ST. That is, the opening of the throttle valve 20 is controlled so that the actual air-fuel ratio (A / F) R becomes the target air-fuel ratio A / F.

【0084】このように第2の燃焼が行われているとき
には要求負荷L又は機関回転数Nが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Lおよび機関回転数Nに応じた目
標燃料噴射量Qに一致せしめられる。例えば要求負荷L
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。
As described above, when the required load L or the engine speed N changes while the second combustion is being performed, the fuel injection amount immediately matches the target fuel injection amount Q corresponding to the required load L and the engine speed N. Be punished. Request load L
Is immediately increased, the fuel injection amount is immediately increased, and thus the torque generated by the engine is immediately increased.

【0085】一方、燃料噴射量Qが増大せしめられて空
燃比が目標空燃比A/Fからずれると空燃比が目標空燃
比A/Fとなるようにスロットル弁20の開度が制御さ
れる。即ち、燃料噴射量Qが変化した後に空燃比が変化
せしめられることになる。
On the other hand, when the fuel injection amount Q is increased and the air-fuel ratio deviates from the target air-fuel ratio A / F, the opening degree of the throttle valve 20 is controlled so that the air-fuel ratio becomes the target air-fuel ratio A / F. That is, the air-fuel ratio is changed after the fuel injection amount Q changes.

【0086】これまで述べた実施形態では低温燃焼が行
われているときに燃料噴射量Qはオープンループ制御さ
れ、第2の燃焼が行われているときに空燃比がスロット
ル弁20の開度を変化させることによって制御される。
しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料噴射量
Qを空燃比センサ27の出力信号に基づいてフィードバ
ック制御することもできるし、また第2の燃焼が行われ
ているときに空燃比をEGR制御弁31の開度を変化さ
せることによって制御することもできる。
In the above-described embodiments, the fuel injection amount Q is open-loop controlled when the low temperature combustion is performed, and the air-fuel ratio changes the opening degree of the throttle valve 20 when the second combustion is performed. It is controlled by changing.
However, the fuel injection amount Q can be feedback-controlled based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 27 when the low temperature combustion is being performed, and the air-fuel ratio can be EGR controlled when the second combustion is being performed. It can also be controlled by changing the opening degree of the valve 31.

【0087】上述したように本実施形態によれば、ステ
ップ111からステップ115において煤の発生量がピ
ークとなるEGRガス量よりも燃焼室5内に供給される
EGRガス量が多く煤がほとんど発生しない低温燃焼が
行われるため、内燃機関から煤が排出されること及びN
Oxが排出されることを同時に阻止することができる。
更に、燃焼室5から排出される未燃炭化水素が触媒25
により排気管24内にて酸化されるため、未燃炭化水素
が内燃機関から排出されることを阻止することができ
る。また、減速運転時に、ステップ106において燃焼
室5への燃料供給が遮断されるため、燃料を節約するこ
とができる。その上、減速運転時に、ステップ106に
おいて燃焼室への燃料供給が遮断されると共にステップ
107においてスロットル弁20が閉弁されるため、燃
焼に寄与することなく燃焼室5を通過した冷たい吸気に
より触媒25の温度が低下せしめられるのを回避するこ
とができる。それゆえ、触媒温度の低下に伴って触媒2
5の酸化機能が低下してしまうのを回避することができ
る。
As described above, according to this embodiment, the amount of EGR gas supplied to the combustion chamber 5 is larger than the amount of EGR gas at which the amount of soot generated reaches a peak in steps 111 to 115, and soot is almost generated. Since low temperature combustion is performed, soot is discharged from the internal combustion engine and N
It is possible to prevent Ox from being discharged at the same time.
Further, the unburned hydrocarbons discharged from the combustion chamber 5 are converted into the catalyst 25.
As a result, the unburned hydrocarbons can be prevented from being discharged from the internal combustion engine because they are oxidized in the exhaust pipe 24. Further, during deceleration operation, the fuel supply to the combustion chamber 5 is cut off in step 106, so fuel can be saved. In addition, during deceleration operation, the fuel supply to the combustion chamber is shut off in step 106 and the throttle valve 20 is closed in step 107, so that the cold intake air that has passed through the combustion chamber 5 without contributing to combustion catalyzes the catalyst. It is possible to prevent the temperature of 25 from being lowered. Therefore, as the catalyst temperature decreases, the catalyst 2
It is possible to prevent the oxidation function of No. 5 from deteriorating.

【0088】更に本実施形態によれば、減速運転時に、
ステップ109及びステップ110において機関回転数
Nが高いほどEGR制御弁31の開度が大きくされるた
め、スロットル弁20が閉弁されてもスロットル弁20
の下流側の空気吸込管17内の負圧が上昇し過ぎるのを
回避することができる。それゆえ、空気吸込管17内の
負圧の上昇に伴うオイル上がりを阻止することができ
る。
Further, according to this embodiment, during deceleration operation,
Since the opening degree of the EGR control valve 31 is increased as the engine speed N is higher in steps 109 and 110, the throttle valve 20 is closed even if the throttle valve 20 is closed.
It is possible to avoid that the negative pressure in the air suction pipe 17 on the downstream side of is excessively increased. Therefore, it is possible to prevent the oil from rising due to the increase in the negative pressure in the air suction pipe 17.

【0089】[0089]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、内燃機
関から煤(スモーク)が排出されること及びNOxが排
出されることを同時に阻止しつつ、未燃炭化水素が内燃
機関から排出されることを阻止し、更に車速が減速され
る時に、燃料を節約すると共に、触媒温度の低下を回避
することができる。
According to the invention of claim 1, unburned hydrocarbons are discharged from the internal combustion engine while simultaneously preventing soot (smoke) and NOx from being discharged from the internal combustion engine. When the vehicle speed is further reduced, it is possible to save fuel and avoid lowering of the catalyst temperature.

【0090】請求項2に記載の発明によれば、外部から
燃焼室内に不活性ガスを供給する手段を特別に設ける必
要性を回避することができる。
According to the second aspect of the invention, it is possible to avoid the need to specially provide means for supplying the inert gas from the outside into the combustion chamber.

【0091】請求項3に記載の発明によれば、吸気絞り
弁が閉弁されても吸気絞り弁の下流側の機関吸気通路内
の負圧が上昇し過ぎるのを回避することができ、それゆ
え、負圧の上昇に伴うオイル上がりを阻止することがで
きる。
According to the third aspect of the present invention, even if the intake throttle valve is closed, it is possible to prevent the negative pressure in the engine intake passage downstream of the intake throttle valve from rising too much. Therefore, it is possible to prevent the oil from rising as the negative pressure increases.

【0092】請求項4及び5に記載の発明によれば、排
気ガス再循環率が、煤の発生量がピークになる排気ガス
再循環率に設定されるのを回避することができる。
According to the fourth and fifth aspects of the present invention, it is possible to prevent the exhaust gas recirculation rate from being set to the exhaust gas recirculation rate at which the amount of soot generated peaks.

【0093】請求項6に記載の発明によれば、運転領域
に応じて適切な燃焼を実行することができる。
According to the invention described in claim 6, it is possible to perform appropriate combustion according to the operating region.

【0094】請求項7に記載の発明によれば、必要に応
じて適切な触媒を選択することができる。
According to the invention described in claim 7, an appropriate catalyst can be selected as necessary.

【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 NOx generated, etc.

【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における空燃比等を示す図
である。
FIG. 10 is a diagram showing an air-fuel ratio and the like 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等を示す図であ
る。
FIG. 12 is a diagram showing an air-fuel ratio and the like 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】燃料噴射量のマップを示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a map of a fuel injection amount.

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

【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.

【図17】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
FIG. 17 is a flowchart for controlling the operation of the engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5…燃焼室 6…燃料噴射弁 20…スロットル弁 25…触媒 29…EGR通路 31…EGR制御弁 52…クランク角センサ 53…車速センサ 5 ... Combustion chamber 6 ... Fuel injection valve 20 ... Throttle valve 25 ... Catalyst 29 ... EGR passage 31 ... EGR control valve 52 ... Crank angle sensor 53 ... Vehicle speed sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F02M 25/07 570 F02M 25/07 570F 570G 570J (72)発明者 吉▲崎▼ 康二 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 村田 宏樹 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−4287(JP,A) 特開 平8−177654(JP,A) 特開 平8−86251(JP,A) 特開 平9−287527(JP,A) 特開 平9−287528(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/10 - 41/40 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI F02M 25/07 570 F02M 25/07 570F 570G 570J (72) Inventor Yoshi ▲ saki ▼ Koji, Aichi Prefecture Toyota-cho 1 Toyota-cho Motor vehicle Co., Ltd. (72) Inventor Hiroki Murata 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Co., Ltd. (56) Reference JP-A-7-4287 (JP, A) JP-A-8-177654 (JP, A) JP-A-8-86251 (JP, A) JP-A-9-287527 (JP, A) JP-A-9-287528 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) ) F02D 41/10-41/40

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 燃焼室内に供給される不活性ガスの量を
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、前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に増
大していくと前記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であって、煤の発生量
がピークとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供
給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない
燃焼を実行可能であり、前記燃焼室から排出された未燃
炭化水素を酸化するために機関排気通路内に酸化機能を
有する触媒を配置し、車速が減速される時に、前記燃焼
室への燃料供給を遮断する燃料カットを実行すると共に
吸気絞り弁を閉弁するようにした内燃機関。
1. When the amount of the inert gas supplied to the combustion chamber is increased, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak, and the amount of the inert gas supplied to the combustion chamber is further increased. In the internal combustion engine, the temperature of the fuel and the gas around it during combustion in the combustion chamber becomes lower than the soot formation temperature, and soot is hardly generated, and the soot generation peaks. The amount of the inert gas supplied to the combustion chamber is larger than the amount of the gas, combustion can be executed with almost no soot generation, and the engine exhaust passage is provided to oxidize unburned hydrocarbons discharged from the combustion chamber. An internal combustion engine in which a catalyst having an oxidizing function is disposed, and when the vehicle speed is reduced, a fuel cut for cutting off the fuel supply to the combustion chamber is executed and an intake throttle valve is closed.
【請求項2】 前記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、前記不活性ガスが前記機関吸気通路内に再循環され
た再循環排気ガスからなる請求項1に記載の内燃機関。
2. A recirculated exhaust gas, comprising an exhaust gas recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from the combustion chamber into an engine intake passage, wherein the inert gas is recirculated into the engine intake passage. The internal combustion engine according to claim 1, which is made of gas.
【請求項3】 前記排気ガス再循環装置が、前記機関排
気通路と前記機関吸気通路とを連通させた排気ガス再循
環通路と、前記排気ガス再循環通路内を流れる再循環排
気ガスの量を制御するための再循環排気ガス制御弁とを
具備し、車速が減速される時に、機関回転数が高いほど
前記再循環排気ガス制御弁の開度を大きくするようにし
た請求項2に記載の内燃機関。
3. The exhaust gas recirculation device controls an exhaust gas recirculation passage connecting the engine exhaust passage and the engine intake passage, and an amount of recirculated exhaust gas flowing in the exhaust gas recirculation passage. The recirculation exhaust gas control valve for controlling, and when the vehicle speed is decelerated, the opening degree of the recirculation exhaust gas control valve increases as the engine speed increases. Internal combustion engine.
【請求項4】 煤の発生量がピークとなる再循環排気ガ
スの量よりも前記燃焼室内に供給される再循環排気ガス
の量が多く煤がほとんど発生しない第1の燃焼と、煤の
発生量がピークとなる再循環排気ガスの量よりも前記燃
焼室内に供給される再循環排気ガスの量が少ない第2の
燃焼とを選択的に切り換える切換手段を具備し、前記第
1の燃焼から前記第2の燃焼に又は前記第2の燃焼から
前記第1の燃焼に切り換えられるときに排気ガス再循環
率をステップ状に変化させるようにした請求項2に記載
の内燃機関。
4. The first combustion in which the amount of recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is larger than the amount of recirculated exhaust gas at which the amount of soot is peaked and soot is hardly generated, and the generation of soot A switching means is provided for selectively switching between the second combustion in which the amount of the recirculated exhaust gas supplied to the combustion chamber is smaller than the amount of the recirculated exhaust gas in which the amount peaks, and the first combustion is selected. The internal combustion engine according to claim 2, wherein the exhaust gas recirculation rate is changed stepwise when switching to the second combustion or from the second combustion to the first combustion.
【請求項5】 前記第1の燃焼が行われているときの排
気ガス再循環率がほぼ55パーセント以上であり、前記
第2の燃焼が行われているときの排気ガス再循環率がほ
ぼ50パーセント以下である請求項4に記載の内燃機
関。
5. The exhaust gas recirculation rate when the first combustion is performed is approximately 55% or more, and the exhaust gas recirculation rate when the second combustion is performed is approximately 50%. The internal combustion engine according to claim 4, which is not more than a percentage.
【請求項6】 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の運転領域とに分割し、前記第1
の運転領域では前記第1の燃焼を行い、前記第2の運転
領域では前記第2の燃焼を行うようにした請求項4に記
載の内燃機関。
6. 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 operating region is divided into the first operating region and the second operating region on the high load side.
5. The internal combustion engine according to claim 4, wherein the first combustion is performed in the operating region of the above, and the second combustion is performed in the second operating region.
【請求項7】 前記触媒が酸化触媒、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1に記載の内燃
機関。
7. The catalyst is an oxidation catalyst, a three-way catalyst or NO.
The internal combustion engine of claim 1, wherein the internal combustion engine comprises at least one x-absorbent.
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