JP3528550B2 - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

Info

Publication number
JP3528550B2
JP3528550B2 JP33427397A JP33427397A JP3528550B2 JP 3528550 B2 JP3528550 B2 JP 3528550B2 JP 33427397 A JP33427397 A JP 33427397A JP 33427397 A JP33427397 A JP 33427397A JP 3528550 B2 JP3528550 B2 JP 3528550B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amount
combustion
temperature
fuel
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP33427397A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH11166430A (en
Inventor
丈和 伊藤
静夫 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP33427397A priority Critical patent/JP3528550B2/en
Publication of JPH11166430A publication Critical patent/JPH11166430A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3528550B2 publication Critical patent/JP3528550B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • F02D2041/001Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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

Landscapes

  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (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】内燃機関においては機関から排出される
未燃炭化水素、即ち未燃HCの量を一時的に増量したい
場合がある。例えばリーン空燃比のもとで燃焼が行われ
る内燃機関の排気通路内に酸化機能を有する触媒を配置
した場合において触媒の温度が活性化温度以下に低下し
そうなときに機関から排出される未燃HCの量を一時的
に増量することができれば触媒の温度が上昇し、斯くし
て触媒の温度を活性化温度以上に維持することができ
る。
2. Description of the Related Art In an internal combustion engine, it is sometimes desired to temporarily increase the amount of unburned hydrocarbons emitted from the engine, that is, unburned HC. For example, when a catalyst having an oxidizing function is placed in the exhaust passage of an internal combustion engine in which combustion is performed under a lean air-fuel ratio, unburned fuel discharged from the engine when the temperature of the catalyst is likely to drop below the activation temperature. If the amount of HC can be temporarily increased, the temperature of the catalyst rises, and thus the temperature of the catalyst can be maintained above the activation temperature.

【0003】一方、常時一定量以上の未燃HCを機関か
ら排出させるために吸気弁と排気弁とが共に開弁するバ
ルブオーバーラップ時に燃焼室内に向けて燃料を噴射す
るようにしたディーゼル機関が公知である(特開平6−
159041号公報参照)。このディーゼル機関ではバ
ルブオーバーラップ時に吸気通路から燃焼室内を通って
排気通路内に吹き抜ける空気により噴射燃料の一部を常
時排気通路内に排出させるようにしている。
On the other hand, there is a diesel engine in which fuel is injected toward the combustion chamber at the time of valve overlap in which both the intake valve and the exhaust valve are opened in order to constantly discharge a certain amount or more of unburned HC from the engine. Known (Japanese Patent Laid-Open No. 6-
159041). In this diesel engine, a portion of the injected fuel is constantly discharged into the exhaust passage by the air blown from the intake passage through the combustion chamber into the exhaust passage during valve overlap.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところでこの場合、十
分な量の未燃HCを機関から排出させるには空気の吹き
抜け量を増大させなければならず、そのためにはバルブ
オーバーラップ期間を長くしなければならない。しかし
ながらバルブオーバーラップ期間を長くすれば機関の出
力が低下し、燃料消費量が大巾に増大する。従って機関
から排出される未燃HCの量を一時的に増大させるだけ
のためにバルブオーバーラップ期間を常に大きくしてお
くこともできない。
In this case, in order to discharge a sufficient amount of unburned HC from the engine, it is necessary to increase the amount of air blown through. Therefore, the valve overlap period must be lengthened. I have to. However, if the valve overlap period is lengthened, the output of the engine will decrease and the fuel consumption will increase significantly. Therefore, the valve overlap period cannot be constantly increased only to temporarily increase the amount of unburned HC discharged from the engine.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】そこで1番目の発明で
は、燃焼室内に燃料を噴射するための燃料噴射弁を具備
しており、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、吸気弁および排気弁が共に開弁するバルブオーバー
ラップ期間を制御するためのバルブオーバーラップ期間
制御手段と、機関から排出される未燃炭化水素量を増量
すべきか否かを判断する判断手段と、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
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
とを具備し、第2の燃焼が行われているときに機関から
排気される未燃炭化水素量を増量すべきであると判断さ
れたときにはバルブオーバーラップ期間を長くすると共
に少くとも一部の燃料をバルブオーバーラップ期間中に
噴射するようにしている。
Therefore, in the first invention, a fuel injection valve for injecting fuel into the combustion chamber is provided.
As the amount of inert gas in the combustion chamber increases, soot increases.
Generated gradually increases and reaches a peak,
When the amount of active gas is further increased, combustion in the combustion chamber
Temperature of fuel and gas around it is higher than the temperature of soot formation
In the internal combustion engine where the soot becomes low and almost no soot is generated
Valve overlap period control means for controlling the valve overlap period in which both the intake valve and the exhaust valve are open, and a determination means for determining whether or not the unburned hydrocarbon amount discharged from the engine should be increased. And the amount of soot generated
The amount of inert gas in the combustion chamber
The first combustion that produces almost no soot and the amount of soot produced
Of the inert gas in the combustion chamber
Switching means for selectively switching between the second combustion with a small amount of soot
And it is determined that the amount of unburned hydrocarbons exhausted from the engine should be increased during the second combustion, the valve overlap period is lengthened and at least a part of The fuel is injected during the valve overlap period.

【0006】2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、触媒
の温度が活性化温度以下に低下しそうなときにバルブオ
ーバーラップ期間を長くすると共に少くとも一部の燃料
をバルブオーバーラップ期間中に噴射するようにしてい
る。3番目の発明では1番目の発明において、流入する
排気ガスの空燃比がリーンのときにはNOx を吸収し、
流入する排気ガスの空燃比がリッチになるとNOxを放
出するNOx 吸収剤を機関排気通路内に配置し、NOx
吸収剤からNOx を放出すべきときにはバルブオーバー
ラップ期間を長くすると共に少くとも一部の燃料をバル
ブオーバーラップ期間中に噴射するようにしている。
In the second invention, in the first invention,
A catalyst having an oxidizing function is placed in the engine exhaust passage, and when the temperature of the catalyst is likely to drop below the activation temperature, the valve overlap period is lengthened and at least part of the fuel is injected during the valve overlap period. I am trying to do it. In the third invention, in the first invention, when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, NOx is absorbed,
A NOx absorbent that releases NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich is placed in the engine exhaust passage to
When NOx should be released from the absorbent, the valve overlap period is lengthened and at least a part of the fuel is injected during the valve overlap period.

【0007】[0007]

【0008】[0008]

【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を介してエア
クリーナ14に連結される。吸気ダクト13内には電気
モータ15により駆動されるスロットル弁16が配置さ
れる。一方、排気ポート10は排気マニホルド17およ
び排気管18を介して酸化機能を有する触媒19を内蔵
した触媒コンバータ20に連結され、排気マニホルド1
7内には空燃比センサ21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 to an air cleaner 14 via an intake duct 13. A throttle valve 16 driven by an electric motor 15 is arranged in the intake duct 13. On the other hand, the exhaust port 10 is connected via an exhaust manifold 17 and an exhaust pipe 18 to a catalytic converter 20 containing a catalyst 19 having an oxidizing function.
An air-fuel ratio sensor 21 is arranged inside 7.

【0009】排気マニホルド17とサージタンク12と
は排気ガス再循環(以下、EGRと称す)通路22を介
して互いに連結され、EGR通路22内には電気制御式
EGR制御弁23が配置される。また、EGR通路22
周りにはEGR通路22内を流れるEGRガスを冷却す
るための冷却装置24が配置される。図1に示される実
施例では機関冷却水が冷却装置24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 manifold 17 and the surge tank 12 are connected to each other via an exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) passage 22, and an electric control type EGR control valve 23 is arranged in the EGR passage 22. In addition, the EGR passage 22
A cooling device 24 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 22 is arranged around the cooling device 24. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 24, and the EGR gas is cooled by the engine cooling water.

【0010】一方、各燃料噴射弁6は燃料供給管25を
介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール26に連結
される。このコモンレール26内へは電気制御式の吐出
量可変な燃料ポンプ27から燃料が供給され、コモンレ
ール26内に供給された燃料は各燃料供給管25を介し
て燃料噴射弁6に供給される。コモンレール26にはコ
モンレール26内の燃料圧を検出するための燃料圧セン
サ28が取付けられ、燃料圧センサ28の出力信号に基
づいてコモンレール26内の燃料圧が目標燃料圧となる
ように燃料ポンプ27の吐出量が制御される。
On the other hand, each fuel injection valve 6 is connected to a fuel reservoir, a so-called common rail 26, via a fuel supply pipe 25. Fuel is supplied into the common rail 26 from an electrically controlled variable fuel discharge fuel pump 27, and the fuel supplied into the common rail 26 is supplied to the fuel injection valve 6 via each fuel supply pipe 25. A fuel pressure sensor 28 for detecting the fuel pressure in the common rail 26 is attached to the common rail 26, and the fuel pump 27 so that the fuel pressure in the common rail 26 becomes a target fuel pressure based on the output signal of the fuel pressure sensor 28. Is controlled.

【0011】電子制御ユニット30はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス31によって互いに接続さ
れたROM(リードオンリメモリ)32、RAM(ラン
ダムアクセスメモリ)33、CPU(マイクロプロセッ
サ)34、入力ポート35および出力ポート36を具備
する。空燃比センサ21の出力信号は対応するAD変換
器37を介して入力ポート35に入力され、燃料圧セン
サ28の出力信号も対応するAD変換器37を介して入
力ポート35に入力される。機関本体1には機関冷却水
温を検出するための温度センサ29が取付けられ、この
温度センサ29の出力信号は対応するAD変換器37を
介して入力ポート35に入力される。また、少なくとも
一つの吸気枝管11内には吸入空気とEGRガスとの混
合ガス温を検出するための温度センサ44が取付けら
れ、この温度センサ44の出力信号は対応するAD変換
器37を介して入力ポート35に入力される。
The electronic control unit 30 is composed of a digital computer, and has a ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 33, a CPU (Microprocessor) 34, an input port 35, and an input port 35, which are connected to each other by a bidirectional bus 31. An output port 36 is provided. The output signal of the air-fuel ratio sensor 21 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37, and the output signal of the fuel pressure sensor 28 is also input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. A temperature sensor 29 for detecting the engine cooling water temperature is attached to the engine body 1, and the output signal of the temperature sensor 29 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. A temperature sensor 44 for detecting the temperature of a mixed gas of intake air and EGR gas is mounted in at least one intake branch pipe 11, and an output signal of this temperature sensor 44 is passed through a corresponding AD converter 37. Input to the input port 35.

【0012】また、触媒19上流の排気通路内には触媒
19に流入する排気ガスの温度を検出するための温度セ
ンサ45が配置され、触媒19下流の排気通路内には触
媒19から流出した排気ガスの温度を検出するための温
度センサ46が配置される。これら温度センサ45,4
6の出力信号は対応するAD変換器37を介して入力ポ
ート35に入力される。
A temperature sensor 45 for detecting the temperature of the exhaust gas flowing into the catalyst 19 is arranged in the exhaust passage upstream of the catalyst 19, and the exhaust gas flowing out of the catalyst 19 is provided in the exhaust passage downstream of the catalyst 19. A temperature sensor 46 is arranged to detect the temperature of the gas. These temperature sensors 45, 4
The output signal of No. 6 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37.

【0013】アクセルペダル40にはアクセルペダル4
0の踏込み量Lに比例した出力電圧を発生する負荷セン
サ41が接続され、負荷センサ41の出力電圧は対応す
るAD変換器37を介して入力ポート35に入力され
る。更に入力ポート35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42が接続される。一方、吸気弁7には吸気弁7を
駆動するためのアクチュエータ47が取付けられ、排気
弁9には排気弁9を駆動するためのアクチュエータ48
が取付けられる。出力ポート36は対応する駆動回路3
8を介して燃料噴射弁6、電気モータ15、EGR制御
弁23、燃料ポンプ27およびアクチュエータ47,4
8に接続される。
The accelerator pedal 40 includes an accelerator pedal 4
A load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the stepping amount L of 0 is connected, and the output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. Further, the input port 35 is connected to a crank angle sensor 42 that generates an output pulse each time the crankshaft rotates, for example, 30 °. On the other hand, an actuator 47 for driving the intake valve 7 is attached to the intake valve 7, and an actuator 48 for driving the exhaust valve 9 is attached to the exhaust valve 9.
Is installed. The output port 36 is the corresponding drive circuit 3
8, the fuel injection valve 6, the electric motor 15, the EGR control valve 23, the fuel pump 27 and the actuators 47, 4
8 is connected.

【0014】図2(A)はアクチュエータ47の拡大図
を示している。図2(A)を参照すると、50は吸気弁
7の頂部に取付けられた円板状鉄片、51,52は鉄片
50の両側に配置されたソレノイド、53,54は鉄片
50の両側に配置された圧縮ばねを夫々示す。ソレノイ
ド52が付勢されると鉄片50が上昇し、吸気弁7が閉
弁する。これに対してソレノイド51が付勢されると鉄
片50が下降し、吸気弁7が開弁する。従って各ソレノ
イド51,52の付勢タイミングを制御することによっ
て吸気弁7を任意の時期に開弁し、閉弁することができ
る。アクチュエータ48も図2(A)に示すアクチュエ
ータ47と同様の構造を有しており、従って排気弁9も
任意の時期に開弁し、閉弁することができる。
FIG. 2A is an enlarged view of the actuator 47. Referring to FIG. 2A, 50 is a disk-shaped iron piece attached to the top of the intake valve 7, 51 and 52 are solenoids arranged on both sides of the iron piece 50, and 53 and 54 are arranged on both sides of the iron piece 50. The compression springs are shown respectively. When the solenoid 52 is energized, the iron piece 50 rises and the intake valve 7 closes. On the other hand, when the solenoid 51 is energized, the iron piece 50 descends and the intake valve 7 opens. Therefore, the intake valve 7 can be opened and closed at any time by controlling the energizing timing of each solenoid 51, 52. The actuator 48 also has a structure similar to that of the actuator 47 shown in FIG. 2A, and therefore the exhaust valve 9 can be opened and closed at any time.

【0015】図2(B)は吸気弁7と排気弁9のリフト
曲線を示している。なお、図2(B)において実線は吸
気弁7と排気弁9が共に開弁するバルブオーバーラップ
期間が比較的短かい場合を示しており、図2(B)にお
いて破線はバルブオーバーラップ期間が長くされた場合
を示している。吸気弁7および排気弁9を夫々アクチュ
エータ47,48により駆動することによって図2
(B)の実線および破線で示すようにバルブオーバーラ
ップ期間を容易に制御することができる。
FIG. 2B shows lift curves of the intake valve 7 and the exhaust valve 9. The solid line in FIG. 2B shows a case where the valve overlap period in which both the intake valve 7 and the exhaust valve 9 are opened is relatively short, and the broken line in FIG. 2B shows the valve overlap period. It shows the case where it is made longer. By driving the intake valve 7 and the exhaust valve 9 by actuators 47 and 48, respectively, as shown in FIG.
The valve overlap period can be easily controlled as shown by the solid and broken lines in (B).

【0016】ところで圧縮着火式内燃機関では従来より
例えば図1に示されるような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、EG
R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。
By the way, in the compression ignition type internal combustion engine, exhaust gas, that is, EGR gas is conventionally recirculated into the engine intake passage through the EGR passage as shown in FIG. 1, for example. 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 R 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.

【0017】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 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.

【0018】従って従来よりEGR率はこの最大許容限
界を越えない範囲内に定められている。このEGR率の
最大許容限界は機関の形式や燃料によってかなり異なる
がおおよそ30パーセントから50パーセントである。
従って従来のディーゼル機関ではEGR率は最大でも3
0パーセントから50パーセント程度に抑えられてい
る。
Therefore, conventionally, the EGR rate is set within a range not exceeding the maximum allowable limit. The maximum allowable 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%.

【0019】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 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 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, there is still a considerable amount of N 2.
The present situation is that Ox and smoke are generated.

【0020】ところが本発明者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
ど発生しないことを見い出したのである。また、このと
きにはNOx の発生量が極めて少量となることも判明し
ている。次にこのことについて図3を参照しつつ説明す
る。
However, if the inventor makes the EGR rate larger than the maximum allowable limit in the process of studying the combustion of the diesel engine, the smoke increases rapidly as described above, but there is a peak in the amount of smoke generated, If the EGR rate is further increased beyond this peak, the smoke starts to decrease sharply. If the EGR rate is 70% or more during idling operation, and if the EGR gas is cooled strongly, the EGR rate becomes almost 55%. It was found that if it exceeds the percentage, smoke is almost zero, that is, soot is hardly generated. It has also been found that at this time, the amount of NOx generated is extremely small. Next, this will be described with reference to FIG.

【0021】図3は機関低負荷運転時においてスロット
ル弁16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3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3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E
GR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. 3 shows a change in output torque when the air-fuel ratio A / F (horizontal axis in FIG. 3) is changed by changing the opening of the throttle valve 16 and the EGR rate during engine low load operation, and An example of an experiment showing changes in the amount of smoke, HC, CO, and NOx emissions is shown. As can be seen from FIG. 3, in this experimental example, as the air-fuel ratio A / F becomes smaller, E
When the GR rate becomes large and is equal to or less than the stoichiometric air-fuel ratio (≈14.6), the EGR rate becomes 65% or more.

【0022】図3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. 3, when the air-fuel ratio A / F is reduced by increasing the EGR rate, the EGR rate becomes around 40%, and when the air-fuel ratio A / F reaches about 30, smoke is generated. The amount of generation begins to increase. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is made smaller, the amount of smoke generated sharply increases and reaches a peak. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is reduced, the smoke sharply decreases this time, the EGR rate is increased to 65% or more, and the smoke becomes almost zero when the air-fuel ratio A / F is around 15.0. . That is, soot is hardly generated. At this time, the output torque of the engine slightly decreases, and N
The amount of Ox generated is considerably low. On the other hand, at this time, HC,
The amount of CO generated starts to increase.

【0023】図4(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4(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4(A)と図4(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4(B)に示す場合はスモークの発生量が多い図4
(A)に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
FIG. 4 (A) shows a 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 largest, and FIG. 4 (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. 4 (A) and FIG. 4 (B), in the case shown in FIG. 4 (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).

【0024】図3および図4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3
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4からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図4(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. 3 and 4, 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 generated is almost zero, FIG.
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. 4 (B) in which almost no soot is generated.
The combustion temperature inside is low.

【0025】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3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5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5に示
されるような炭化水素の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3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. 3, HC and CO
Emissions will increase. This means that hydrocarbons are discharged without growing to soot. That is, the linear hydrocarbons and aromatic hydrocarbons contained in the fuel as shown in FIG. 5 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 formation process is complicated, and it is not clear what form the soot precursor takes, but in any case, the hydrocarbon soot precursor as shown in FIG. After that, it will grow to soot. Therefore, as described above, when the soot generation amount becomes almost zero, the HC and CO emission amounts increase as shown in FIG. 3, but at this time, HC is a soot precursor or a hydrocarbon in the state before it. .

【0026】図3および図4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. 3 and 4, the soot generation amount becomes almost zero when the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low, and at this time, the soot precursor or the soot precursor. The hydrocarbons in this state are discharged from the combustion chamber 5. As a result of further detailed experimental research on this, when the temperature of the fuel and the gas around it in the combustion chamber 5 is below a certain temperature, the soot growth process stops halfway, that is, the soot is generated. It was found that soot was not generated at all and soot was generated when the temperature of the fuel and its surroundings in the combustion chamber 5 reached a certain temperature or higher.

【0027】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 NOx produced, so this certain temperature can be defined to some extent from the amount of NOx produced. it can. That is, as the EGR rate increases, the temperature of the fuel and the gas around it during combustion decreases, 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.

【0028】一旦、煤が生成されるとこの煤は酸化触媒
等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
化触媒等を用いた後処理でもって容易に浄化することが
できる。このように酸化触媒等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。本発明において用
い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
を酸化触媒等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 an oxidation catalyst or the like. On the other hand, the soot precursor or the hydrocarbon in the state before it can be easily purified by a post-treatment using an oxidation catalyst or the like. Considering the post-treatment with an oxidation catalyst as described above, there is an extremely large difference in 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. The new combustion system used in the present invention allows hydrocarbons to be discharged from the combustion chamber 5 in the form of soot precursor or in the state before it without producing soot in the combustion chamber 5 and oxidizes this hydrocarbon. Its core is to oxidize with a catalyst.

【0029】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.

【0030】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.

【0031】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
には燃料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 heat of fuel is absorbed by the surrounding inert gas, so 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.

【0032】この場合、燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそ
うするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量
が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不
活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。な
お、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用
は強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、CO2 やEGRガスは比
較的比熱が大きいので不活性ガスとしてEGRガスを用
いることは好ましいと言える。
In this case, in order to suppress the temperature of the fuel and the gas around it to a temperature lower than the temperature at which soot is generated, 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. Therefore, the inert gas is preferably a gas having a large specific heat. In this respect, since CO 2 and EGR gas have a relatively large specific heat, it can be said that it is preferable to use EGR gas as the inert gas.

【0033】図6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6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. 6 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, the curve A in FIG. 6 strongly cools the EGR gas to keep the EGR gas temperature at 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.

【0034】図6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6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. 6, when the EGR gas is strongly cooled, the soot generation amount reaches a peak 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. 6, when the EGR gas is slightly cooled, the soot generation amount reaches a peak when the EGR rate is slightly higher than 50%, and in this case, the EGR rate is approximately 65% or more. If so, soot is hardly generated.

【0035】また、図6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6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. 6, 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. 6 shows the amount of smoke generated when the engine load is relatively high. The EGR rate at which the amount of soot generated reaches a peak when the engine load decreases, the EGR rate slightly decreases, and the EGR rate at which soot almost does not occur. 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.

【0036】図7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7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お
り、Z1は低負荷運転領域を示している。
FIG. 7 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. In addition, in FIG. 7, 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. In addition, the horizontal axis represents the required load, and Z1 represents the low load operation region.

【0037】図7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7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7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パーセントであり、図7に示す実施例では70パ
ーセント以上である。即ち、燃焼室5内に吸入された全
吸入ガス量を図7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7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. 7, 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. 7, the ratio between the air amount and the injected fuel amount is the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, in FIG. 7, the ratio of the EGR gas, that is, the amount of EGR gas in the mixed gas is such 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% when expressed by the EGR rate, and is 70% or more in the embodiment shown in FIG. That is, if the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5 is shown by the solid line X in FIG. 7, and the ratio of the air amount to the EGR gas amount 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. Further, the amount of NOx generated at this time is around 10 p.pm or less, and therefore NOx
Is very small.

【0038】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7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. 7, 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.

【0039】一方、図7の負荷領域Z2では煤の発生を
阻止するのに必要な全吸入ガス量Xが吸入しうる全吸入
ガス量Yを越えてしまう。従ってこの場合、煤の発生を
阻止するのに必要な全吸入ガス量Xを燃焼室5内に供給
するにはEGRガスおよび吸入空気の双方、或いはEG
Rガスを過給又は加圧する必要がある。EGRガス等を
過給又は加圧しない場合には負荷領域Z2では全吸入空
気量Xは吸入しうる全吸入空気量Yに一致する。従って
この場合、煤の発生を阻止するためには空気量を若干減
少させてEGRガス量を増大すると共に空燃比がリッチ
のもとで燃料を燃焼せしめることになる。
On the other hand, in the load region Z2 of FIG. 7, the total intake gas amount X required to prevent the generation of soot exceeds the total intake gas amount Y that can be inhaled. Therefore, in this case, in order to supply the total intake gas amount X required to prevent the generation of soot into the combustion chamber 5, both the EGR gas and the intake air, or EG
It is necessary to supercharge or pressurize the R gas. When the EGR gas or the like is not supercharged or pressurized, the total intake air amount X matches the total intake air amount Y in the load region Z2. Therefore, in this case, in order to prevent the generation of soot, the air amount is slightly decreased to increase the EGR gas amount and the fuel is burned under the rich air-fuel ratio.

【0040】前述したように図7は燃料は理論空燃比の
もとで燃焼させる場合を示しているが図7に示される低
負荷運転領域Z1において空気量を図7に示される空気
量よりも少なくても、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、また図7に示される低負荷
領域Z1において空気量を図7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10
p.p.m 前後又はそれ以下にすることができる。
As described above, FIG. 7 shows the case where the fuel is burned under the stoichiometric air-fuel ratio. However, in the low load operation region Z1 shown in FIG. 7, the air amount is set to be smaller than the air amount shown in FIG. At least, that is, even if the air-fuel ratio is made rich, the generation amount of NOx can be reduced to around 10 p.pm or less while preventing the generation of soot, and the air amount in the low load region Z1 shown in FIG. Even if the amount is larger than the air amount shown in FIG. 7, that is, even if the average value of the air-fuel ratio is lean from 17 to 18, the amount of NOx generated is reduced to 10 while preventing the generation of soot.
It can be around or below ppm.

【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, 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.

【0042】このように、機関低負荷運転領域Z1では
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。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少ない比較的機関負
荷が低いときに限られる。従って本発明では機関負荷が
比較的低いとき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、機関負
荷が比較的高いときには第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
ない燃焼のことを云い、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ない燃焼の
ことを云う。
Thus, in the engine low load operation region Z1, 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. Therefore, 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. 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 amount of heat generated by combustion is small and the engine load is relatively low. Therefore, in the present invention, when the engine load is relatively low, 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, When the engine load is relatively high, the second combustion, that is, the combustion that is more commonly performed than before is performed. 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 usually performed conventionally, is the combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas in which the soot generation peaks. Say.

【0043】図8(A)の実線は第1の燃焼が行われた
ときの燃焼室5内の平均ガス温Tgとクランク角との関
係を示しており、図8(A)の鎖線は第2の燃焼が行わ
れたときの燃焼室5内の平均ガス温Tgとクランク角と
の関係を示している。また、図8(B)の実線は第1の
燃焼が行われたときの燃料およびその周囲のガス温Tf
とクランク角との関係を示しており、図8(B)の破線
は第2の燃焼が行われたときの燃料およびその周囲のガ
ス温Tfとクランク角との関係を示している。
The solid line in FIG. 8 (A) shows the relationship between the average gas temperature Tg in the combustion chamber 5 and the crank angle when the first combustion is performed, and the chain line in FIG. 2 shows the relationship between the average gas temperature Tg in the combustion chamber 5 and the crank angle when the second combustion is performed. The solid line in FIG. 8B indicates the fuel temperature when the first combustion is performed and the gas temperature Tf around the fuel.
And the crank angle. The broken line in FIG. 8B shows the relationship between the fuel temperature and the gas temperature Tf around the fuel when the second combustion is performed and the crank angle.

【0044】第1の燃焼、即ち低温燃焼が行われている
ときには第2の燃焼、即ち従来の普通の燃焼が行われて
いるときに比べてEGRガス量が多く、従って図8
(A)に示されるように圧縮上死点前は、即ち圧縮行程
中は実線で示す第1の燃焼時における平均ガス温Tgの
ほうが破線で示す第2の燃焼時における平均ガス温Tg
よりも高くなっている。なお、このとき図8(B)に示
されるように燃料およびその周囲のガス温Tfは平均ガ
ス温Tgとほぼ同じ温度になっている。
When the first combustion, that is, the low-temperature combustion is being performed, the EGR gas amount is larger than when the second combustion, that is, the conventional ordinary combustion is being performed, and therefore, FIG.
As shown in (A), before the compression top dead center, that is, during the compression stroke, the average gas temperature Tg during the first combustion indicated by the solid line is the average gas temperature Tg during the second combustion indicated by the broken line.
Is higher than. At this time, as shown in FIG. 8B, the gas temperature Tf of the fuel and its surroundings is almost the same as the average gas temperature Tg.

【0045】次いで圧縮上死点付近において燃焼が開始
されるがこの場合、第1の燃焼が行われているときには
図8(B)の実線で示されるように燃焼およびその周囲
のガス温Tfはさほど高くならない。これに対して第2
の燃焼が行われている場合には図8(B)の破線で示さ
れるように燃料およびその周囲のガス温Tfは極めて高
くなる。このように第2の燃焼が行われた場合には燃料
およびその周囲のガス温Tfは第1の燃焼が行われてい
る場合に比べてかなり高くなるが大部分を占めるそれ以
外のガスの温度は第1の燃焼が行われている場合に比べ
て第2の燃焼が行われている場合の方が低くなってお
り、従って図8(A)に示されるように圧縮上死点付近
における燃焼室5内の平均ガス温Tgは第1の燃焼が行
われている場合の方が第2の燃焼が行われている場合に
比べて高くなる。その結果、図8(A)に示されるよう
に燃焼が完了した後の、即ち膨張行程の後半における燃
焼室5内の平均ガス温Tgは、云い換えると燃焼室5内
の既燃ガス温は第1の燃焼が行われた場合の方が第2の
燃焼が行われた場合に比べて高くなる。
Next, combustion is started near the compression top dead center. In this case, when the first combustion is being performed, the combustion and the gas temperature Tf around it are as shown by the solid line in FIG. 8B. It doesn't get much higher. Second to this
8B, the gas temperature Tf of the fuel and its surroundings becomes extremely high as indicated by the broken line in FIG. 8B. In this way, when the second combustion is performed, the temperature Tf of the fuel and the gas around the fuel is considerably higher than that when the first combustion is performed, but the temperature of the other gases that occupy most of the temperature is large. Is lower when the second combustion is performed than when the first combustion is performed. Therefore, as shown in FIG. 8A, the combustion near the compression top dead center The average gas temperature Tg in the chamber 5 is higher in the case where the first combustion is performed than in the case where the second combustion is performed. As a result, as shown in FIG. 8A, the average gas temperature Tg in the combustion chamber 5 after the combustion is completed, that is, in the latter half of the expansion stroke, in other words, the burned gas temperature in the combustion chamber 5 is The value when the first combustion is performed is higher than that when the second combustion is performed.

【0046】このように第1の燃焼、即ち低温燃焼が行
われた場合には第2の燃焼が行われた場合に比べて燃焼
時における燃料およびその周囲のガス温Tfはかなり低
くなるが燃焼室5内の既燃ガスは第2の燃焼が行われた
場合に比べて逆に高くなり、従って燃焼室5から排出さ
れる排気ガスの温度も第2の燃焼が行われている場合に
比べて高くなる。
As described above, when the first combustion, that is, the low temperature combustion is performed, the temperature Tf of the fuel and the surrounding gas at the time of combustion is considerably lower than that when the second combustion is performed, but the combustion is performed. The burnt gas in the chamber 5 is higher than that in the case where the second combustion is performed, and therefore the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 5 is also higher than that in the case where the second combustion is performed. Become higher.

【0047】図9は第1の燃焼、即ち低温燃焼が行われ
る第1の運転領域Iと、第2の燃焼、即ち従来の燃焼方
法による燃焼が行われる第2の燃焼領域IIとを示してい
る。なお、図9において縦軸Lはアクセルペダル40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9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. 9 shows a first operating region I in which the first combustion, that is, low temperature combustion is performed, and a second combustion region II in which the second combustion, that is, combustion by the conventional combustion method is performed. There is. In FIG. 9, the vertical axis L represents the depression amount of the accelerator pedal 40, that is, the required load, and the horizontal axis N represents the engine speed. Further, in FIG. 9, 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).

【0048】即ち、機関の運転状態が第1の運転領域I
にあって低温燃焼が行われているときに要求負荷Lが機
関回転数Nの関数である第1の境界X(N)を越えると
運転領域が第2の運転領域IIに移ったと判断され、従来
の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Lが
機関回転数Nの関数である第2の境界Y(N)よりも低
くなると運転領域が第1の運転領域Iに移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。
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.

【0049】なお、本発明による実施例では第2の境界
Y(N)は第1の境界X(N)に対してΔL(N)だけ
低負荷側とされる。図9および図10に示されるように
ΔL(N)は機関回転数Nの関数であり、ΔL(N)は
機関回転数Nが高くなるほど小さくなる。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19により酸化
せしめられる。
In the embodiment according to the present invention, the second boundary Y (N) is on the low load side by ΔL (N) with respect to the first boundary X (N). As shown in FIGS. 9 and 10, ΔL (N) is a function of the engine speed N, and ΔL (N) becomes smaller as the engine speed N becomes higher. By the way, when the engine is operating in the first operating region I and low-temperature combustion is performed, soot is hardly generated, and instead, unburned hydrocarbon is in the form of a soot precursor or a state before that. It is discharged from the combustion chamber 5. At this time, the unburned hydrocarbons discharged from the combustion chamber 5 are oxidized by the catalyst 19 having an oxidizing function.

【0050】触媒19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。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Na、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なくとも一つと、白金P
tのような貴金属とが担持されている。
As the catalyst 19, 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. This NOx absorbent uses, for example, alumina as a carrier, and potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium Cs are supported on this carrier.
Alkali metals such as, barium Ba, calcium Ca
Alkaline earth such as, lanthanum La, yttrium Y
At least one selected from rare earths such as
A precious metal such as t is supported.

【0051】酸化触媒はもとより、三元触媒およびNO
x 吸収剤も酸化機能を有しており、従って上述した如く
三元触媒およびNOx 吸収剤を触媒19として用いるこ
とができる。触媒19は触媒19の温度が或る一定温度
を越えると活性化する。触媒19が活性化する温度は触
媒19の種類により異なり、代表的な酸化触媒の活性化
温度は350℃程度である。触媒19を通過した排気ガ
スの温度は触媒19の温度よりもわずかな一定温度だけ
低くなり、従って触媒19を通過した排気ガス温は触媒
19の温度を代表している。従って本発明による一実施
例では触媒19を通過した排気ガスの温度から触媒19
が活性化したか否かを判断するようにしている。
Not only oxidation catalysts, but also three-way catalysts and NO
The x-absorbent also has an oxidizing function, so that a three-way catalyst and a NOx absorbent can be used as the catalyst 19 as described above. The catalyst 19 is activated when the temperature of the catalyst 19 exceeds a certain temperature. The temperature at which the catalyst 19 is activated differs depending on the type of the catalyst 19, and the activation temperature of a typical oxidation catalyst is about 350 ° C. The temperature of the exhaust gas passing through the catalyst 19 becomes slightly lower than the temperature of the catalyst 19 by a certain constant temperature, and therefore the temperature of the exhaust gas passing through the catalyst 19 represents the temperature of the catalyst 19. Therefore, in one embodiment according to the present invention, the catalyst 19
I try to judge whether or not is activated.

【0052】図11は空燃比センサ21の出力を示して
いる。図11に示されるように空燃比センサ21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21の出力電流Iから空燃比を知ることができ
る。次に図12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12は要求負荷Lに対するスロットル弁16の
開度、EGR制御弁23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12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16の開度は要求負荷Lが高くなるにつれて全閉近く
から半開程度まで徐々に増大せしめられ、EGR制御弁
23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12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15から18のリー
ン空燃比とされている。
FIG. 11 shows the output of the air-fuel ratio sensor 21. As shown in FIG. 11, the output current I of the air-fuel ratio sensor 21 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 21. Next, the operation control in the first operation region I and the second operation region II will be schematically described with reference to FIG. FIG. 12 shows the opening of the throttle valve 16, the opening of the EGR control valve 23, the EGR rate, the air-fuel ratio, the injection timing and the injection amount with respect to the required load L. As shown in FIG. 12, in the first operating region I where the required load L is low, the opening degree of the throttle valve 16 is gradually increased from near fully closed to about half opened as the required load L increases, and the EGR control valve 23 The opening degree of is gradually increased from near full close to full open as the required load L increases. Further, in the example shown in FIG. 12, the EGR rate is approximately 70 in the first operating region I.
%, And the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio of 15 to 18.

【0053】云い換えると第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15から18
のリーン空燃比となるようにスロットル弁16の開度お
よびEGR制御弁23の開度が制御される。なお、この
とき空燃比は空燃比センサ21の出力信号に基づいてE
GR制御弁23の開度を補正することによって目標リー
ン空燃比に制御される。また、第1の運転領域Iでは圧
縮上死点TDC前に燃料噴射が行われる。この場合、噴
射開始時期θSは要求負荷Lが高くなるにつれて遅くな
り、噴射完了時期θEも噴射開始時期θSが遅くなるに
つれて遅くなる。
In other words, in the first operating region I, EGR
The ratio is almost 70%, and the air-fuel ratio is 15 to 18
The opening of the throttle valve 16 and the opening of the EGR control valve 23 are controlled so that the lean air-fuel ratio becomes. At this time, the air-fuel ratio is E based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 21.
The target lean air-fuel ratio is controlled by correcting the opening degree of the GR control valve 23. 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.

【0054】なお、アイドリング運転時にはスロットル
弁16は全閉近くまで開弁され、このときEGR制御弁
23も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁1
6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16が全閉近くまで閉弁せしめられる。
When the engine is idling, the throttle valve 16 is opened to near full closure, and the EGR control valve 23 is also closed to near full closure at this time. Throttle valve 1
When the valve 6 is closed to close to the fully closed state, the pressure in the combustion chamber 5 at the beginning of compression becomes low, so that 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 idling operation, the throttle valve 16 is closed to close to the fully closed state in order to suppress the vibration of the engine body 1.

【0055】機関の運転状態が第1の運転領域Iである
ときには煤およびNOx はほとんど発生せず、排気ガス
中に含まれている煤の前駆体又はその前の状態の炭化水
素は触媒19により酸化せしめられる。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16の開度が半開状態から全開方向へ
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6)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。
When the operating state of the engine is in the first operating region I, soot and NOx are scarcely generated, and the soot precursor contained in the exhaust gas or the hydrocarbon in the state before the soot is generated by the catalyst 19. It is oxidized. On the other hand, when the operating region of the engine changes from the first operating region I to the second operating region II, the opening degree of the throttle valve 16 is increased stepwise from the half open state to the full open 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, since the EGR rate jumps over the EGR rate range (FIG. 6) in which a large amount of smoke is generated, a large amount of smoke is generated when the operating region of the engine changes from the first operating region I to the second operating region II. There is no.

【0056】第2の運転領域IIでは従来から行われてい
る燃焼が行われる。この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12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ではスロット
ル弁16は一部を除いて全開状態に保持され、EGR制
御弁23の開度は要求負荷Lが高くなると次第に小さく
される。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
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. Although some soot and NOx are generated in this combustion method, the thermal efficiency is higher than that in low temperature combustion, and therefore the engine operating range is from the first operating range I to the second operating range.
When changing to II, the injection amount is reduced stepwise as shown in FIG. In the second operating region II, the throttle valve 16 is kept fully open except for a part, and the opening degree of the EGR control valve 23 is gradually reduced as the required load L increases. This operating region II, the EGR rate becomes lower as the higher the required load L, the air-fuel ratio is small as the required load L becomes higher Kunar. 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.

【0057】ところで低温燃焼しうる第1の運転領域I
の範囲は圧縮始めにおける燃焼室5内のガス温およびシ
リンダ内壁面温度に応じて変化する。即ち、要求負荷が
高くなって燃焼による発熱量が増大すると、燃焼時にお
ける燃料およびその周囲のガス温が高くなり、斯くして
低温燃焼を行うことができなくなる。一方、圧縮始めの
燃焼室5内のガス温TGが低くなると燃焼が開始される
直前の燃焼室5内のガス温が低くなるので燃焼時におけ
る燃料およびその周囲のガス温が低くなる。従って圧縮
始めの燃焼室5内のガス温TGが低くなれば燃焼による
発熱量が増大しても、即ち要求負荷が高くなっても燃焼
時における燃料およびその周囲のガス温は高くならず、
斯くして低温燃焼が行われることになる。云い換えると
圧縮始めの燃焼室5内のガス温TGが低くなればなるほ
ど低温燃焼しうる第1の運転領域Iが高負荷側に拡大す
ることになる。
By the way, the first operating region I where low temperature combustion is possible
Range varies depending on the gas temperature in the combustion chamber 5 at the beginning of compression and the cylinder inner wall surface temperature. That is, when the required load increases and the amount of heat generated by combustion increases, the temperature of the fuel and the gas around it increases during combustion, thus making it impossible to perform low temperature combustion. On the other hand, when the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the beginning of compression becomes low, the gas temperature in the combustion chamber 5 immediately before the start of combustion becomes low, so the temperature of the fuel and the gas around it at the time of combustion becomes low. Therefore, if the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the beginning of compression becomes low, the temperature of the fuel and its surrounding gas at the time of combustion will not rise even if the amount of heat generated by combustion increases, that is, even if the required load increases.
Thus, low temperature combustion is performed. In other words, the lower the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the beginning of compression is, the wider the first operating region I where low temperature combustion can be performed becomes toward the high load side.

【0058】また、シリンダ内壁面温度TWと圧縮始め
の燃焼室5内のガス温TGとの温度差(TW−TG)が
小さいほど圧縮行程中にシリンダ内壁面を介して逃げる
熱量が増大する。従ってこの温度差(TW−TG)が小
さくなるほど圧縮行程中における燃焼室5内のガスの温
度上昇量が少なくなり、斯くして燃焼時における燃料お
よびその周囲のガス温が低くなる。従って温度差(TW
−TG)が小さいほど低温燃焼しうる第1の運転領域I
が高負荷側に拡大することになる。
Further, the smaller the temperature difference (TW-TG) between the cylinder inner wall surface temperature TW and the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the beginning of compression, the larger the amount of heat escaping via the cylinder inner wall surface during the compression stroke. Therefore, the smaller the temperature difference (TW-TG), the smaller the temperature rise amount of the gas in the combustion chamber 5 during the compression stroke, and the lower the temperature of the fuel and the gas around it during combustion. Therefore, the temperature difference (TW
The smaller the value of (TG) is, the lower the first operation region I in which low temperature combustion can be performed.
Will be expanded to the high load side.

【0059】本発明による実施例では圧縮始めにおける
燃焼室5内のガス温TGが低くなると図13に示される
ように第1の境界がXo(N)からX(N)に移動せし
められ、温度差(TW−TG)が小さくなると図13に
示されるように第1の境界がXo(N)からX(N)に
移動せしめられる。なお、ここでXo(N)は基準とな
る第1の境界を示している。基準となる第1の境界Xo
(N)は機関回転数Nの関数であり、X(N)はこのX
o(N)を用いて次式に基づいて計算される。
In the embodiment according to the present invention, when the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the beginning of compression becomes low, the first boundary is moved from Xo (N) to X (N) as shown in FIG. When the difference (TW-TG) becomes smaller, the first boundary is moved from Xo (N) to X (N) as shown in FIG. In addition, Xo (N) has shown the 1st boundary used as a reference | standard here. First boundary Xo serving as a reference
(N) is a function of the engine speed N, and X (N) is this X
It is calculated based on the following equation using o (N).

【0060】 X(N)=Xo(N)+K(T)・K(N) K(T)=K(T)1 +K(T)2 ここでK(T)1 は図14(A)に示されるように圧縮
始めにおける燃焼室5内のガス温TGの関数であり、こ
のK(T)1 の値は圧縮始めにおける燃焼室5内のガス
温TGが低くなるほど大きくなる。また、K(T)2
図14(B)に示されるように温度差(TW−TG)の
関数であり、このK(T)2 の値は温度差(TW−T
G)が小さくなるほど大きくなる。なお、図14(A)
および図14(B)においてT1 は基準温度、T2 は基
準温度差であり、TG=T1 でかつ(TW−TG)=T
2 のときに第1の境界が図13のXo(N)となる。
X (N) = Xo (N) + K (T) · K (N) K (T) = K (T) 1 + K (T) 2 where K (T) 1 is shown in FIG. As shown, it is a function of the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the beginning of compression, and the value of K (T) 1 increases as the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the beginning of compression decreases. Also, K (T) 2 is a function of the temperature difference (TW-TG) as shown in FIG. 14B, and the value of K (T) 2 is the temperature difference (TW-T).
It becomes larger as G) becomes smaller. Note that FIG.
14B, T 1 is a reference temperature, T 2 is a reference temperature difference, TG = T 1 and (TW-TG) = T
When it is 2 , the first boundary becomes Xo (N) in FIG.

【0061】一方、K(N)は図14(C)に示される
ように機関回転数Nの関数であり、K(N)の値は機関
回転数Nが高くなるほど小さくなる。即ち、圧縮始めに
おける燃焼室5内のガス温TGが基準温度T1 よりも低
くなると圧縮始めにおける燃焼室5内のガス温TGが低
くなるほど第1の境界X(N)はXo(N)に対して高
負荷側に移動し、温度差(TW−TG)が基準温度差T
2 よりも低くなると温度差(TW−TG)が小さくなる
ほど第1の境界X(N)はXo(N)に対して高負荷側
に移動する。また、Xo(N)に対するX(N)の移動
量は機関回転数Nが高くなるほど少なくなる。
On the other hand, K (N) is a function of the engine speed N as shown in FIG. 14 (C), and the value of K (N) becomes smaller as the engine speed N becomes higher. That is, when the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the beginning of compression becomes lower than the reference temperature T 1, the first boundary X (N) becomes Xo (N) as the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the beginning of compression becomes lower. In contrast, the temperature difference (TW-TG) moves to the high load side and the reference temperature difference T
When it becomes lower than 2, the first boundary X (N) moves to the high load side with respect to Xo (N) as the temperature difference (TW-TG) becomes smaller. Further, the moving amount of X (N) with respect to Xo (N) becomes smaller as the engine speed N becomes higher.

【0062】図15(A)は第1の境界が基準となる第
1の境界Xo(N)であるときの第1の運転領域Iにお
ける空燃比A/Fを示している。図15(A)におい
て、A/F=15,A/F=16,A/F=17で示さ
れる各曲線は夫々空燃比が15,16,17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15(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が低くなるほど空燃比A/Fがリー
ンとされる。
FIG. 15A shows the air-fuel ratio A / F in the first operating region I when the first boundary is the first boundary Xo (N) which is the reference. In FIG. 15 (A), each curve indicated by A / F = 15, A / F = 16, A / F = 17 shows the case where the air-fuel ratio is 15, 16, and 17, respectively, and The air-fuel ratio of is determined by proportional distribution. As shown in FIG. 15 (A), the air-fuel ratio becomes lean in the first operating region I, and in the first operating region I, the air-fuel ratio A / F becomes leaner as the required load L becomes lower. .

【0063】即ち、要求負荷Lが低くなるほど燃焼によ
る発熱量が少なくなる。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15(A)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 reduced, the air-fuel ratio becomes large, so that the air-fuel ratio A / F becomes larger as the required load L becomes lower as shown in FIG. The fuel consumption rate increases as the air-fuel ratio A / F increases. Therefore, in order to make the air-fuel ratio as lean as possible, the air-fuel ratio A / F is increased as the required load L decreases in the embodiment of the present invention.

【0064】図15(B)は第1の境界が図13に示さ
れるX(N)のときの第1の運転領域Iにおける空燃比
A/Fを示している。図15(A)および(B)を比較
するとわかるように第1の境界X(N)がXo(N)に
対して高負荷側に移動するとそれに追従して各空燃比を
示すA/F=15,A/F=16,A/F=17の曲線
も高負荷側に移動する。従って第1の境界X(N)がX
o(N)に対して高負荷側に移動すると同一要求負荷L
および同一機関回転数Nにおける空燃比A/Fが大きく
なることがわかる。即ち、第1の運転領域Iが高負荷側
に拡大せしめられると煤およびNOx のほとんど発生し
ない運転領域が拡大されるばかりでなく、燃料消費率が
向上せしめられることになる。
FIG. 15B shows the air-fuel ratio A / F in the first operating region I when the first boundary is X (N) shown in FIG. As can be seen by comparing FIGS. 15 (A) and 15 (B), when the first boundary X (N) moves to the high load side with respect to Xo (N), the first boundary X (N) follows each air-fuel ratio to indicate A / F = The curve of 15, A / F = 16, A / F = 17 also moves to the high load side. Therefore, the first boundary X (N) is X
The same required load L when moving to the high load side with respect to o (N)
Also, it can be seen that the air-fuel ratio A / F at the same engine speed N becomes large. That is, when the first operating region I is expanded to the high load side, not only the operating region where soot and NOx are hardly generated is expanded, but also the fuel consumption rate is improved.

【0065】本発明による実施例では第1の境界X
(N)が種々に変化したときの第1の運転領域Iにおけ
る目標空燃比、即ち種々のK(T)の値に対する第1の
運転領域Iにおける目標空燃比が図16(A)から図1
6(D)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ROM32内に記憶さ
れている。即ち、図16(A)はK(T)の値がKT1
のときの目標空燃比AFKT1を示しており、図16
(B)はK(T)の値がKT2のときの目標空燃比AF
KT2を示しており、図16(C)はK(T)の値がK
T3のときの目標空燃比AFKT3を示しており、図1
6(D)はK(T)の値がKT4のときの目標空燃比A
FKT4を示している。
In the embodiment according to the invention, the first boundary X
The target air-fuel ratio in the first operating region I when (N) changes variously, that is, the target air-fuel ratio in the first operating region I with respect to various values of K (T) is shown in FIGS.
As shown in FIG. 6 (D), it is stored in advance in the ROM 32 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N. That is, in FIG. 16A, the value of K (T) is KT1.
16 shows the target air-fuel ratio AFKT1 at the time of
(B) is the target air-fuel ratio AF when the value of K (T) is KT2.
KT2 is shown, and the value of K (T) is K in FIG. 16 (C).
The target air-fuel ratio AFKT3 at T3 is shown in FIG.
6 (D) is the target air-fuel ratio A when the value of K (T) is KT4.
FKT4 is shown.

【0066】一方、空燃比を目標空燃比AFKT1,A
FKT2,AFKT3,AFKT4とするのに必要なス
ロットル弁16の目標開度が図17(A)から図17
(D)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定めROM32内に記憶
されており、また空燃比を目標空燃比AFKT1,AF
KT2,AFKT3,AFKT4とするのに必要なEG
R制御弁23の目標基本開度が図18(A)から図18
(D)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ROM32内に記憶され
ている。
On the other hand, the air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio AFKT1, A
The target opening degree of the throttle valve 16 required for setting FKT2, AFKT3, AFKT4 is shown in FIG.
As shown in (D), required load L and engine speed N
Is stored in the ROM 32 in the form of a map in advance as a function of, and the air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio AFKT1, AF
EG required to make KT2, AFKT3, AFKT4
The target basic opening degree of the R control valve 23 is changed from FIG.
As shown in (D), required load L and engine speed N
Is previously stored in the ROM 32 in the form of a map as a function of.

【0067】即ち、図17(A)は空燃比が15のとき
のスロットル弁16の目標開度ST15を示しており、
図18(A)は空燃比が15のときのEGR制御弁23
の目標基本開度SE15を示している。また、図17
(B)は空燃比が16のときのスロットル弁16の目標
開度ST16を示しており、図18(B)は空燃比が1
6のときのEGR制御弁23の目標基本開度SE16を
示している。
That is, FIG. 17A shows the target opening ST15 of the throttle valve 16 when the air-fuel ratio is 15.
FIG. 18A shows the EGR control valve 23 when the air-fuel ratio is 15.
The target basic opening degree SE15 is shown. In addition, FIG.
FIG. 18B shows the target opening degree ST16 of the throttle valve 16 when the air-fuel ratio is 16, and FIG.
The target basic opening degree SE16 of the EGR control valve 23 at the time of 6 is shown.

【0068】また、図17(C)は空燃比が17のとき
のスロットル弁16の目標開度ST17を示しており、
図18(C)は空燃比が17のときのEGR制御弁23
の目標基本開度SE17を示している。また、図17
(D)は空燃比が18のときのスロットル弁16の目標
開度ST18を示しており、図18(D)は空燃比が1
8のときのEGR制御弁23の目標基本開度SE18を
示している。
FIG. 17C shows the target opening ST17 of the throttle valve 16 when the air-fuel ratio is 17.
FIG. 18C shows the EGR control valve 23 when the air-fuel ratio is 17.
The target basic opening degree SE17 is shown. In addition, FIG.
FIG. 18D shows the target opening degree ST18 of the throttle valve 16 when the air-fuel ratio is 18, and FIG.
The target basic opening degree SE18 of the EGR control valve 23 at the time of 8 is shown.

【0069】図19は第2の燃焼、即ち従来の燃焼方法
による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比を示して
いる。なお、図19においてA/F=24,A/F=3
5,A/F=45,A/F=60で示される各曲線は夫
々目標空燃比24,35,45,60を示している。空
燃比をこの目標空燃比とするのに必要なスロットル弁1
6の目標開度STが図20(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ROM32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23の目標開度SE
が図20(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ROM32内に
記憶されている。
FIG. 19 shows the target air-fuel ratio when the second combustion, that is, the normal combustion by the conventional combustion method is performed. Incidentally, in FIG. 19, A / F = 24, A / F = 3
5, each curve shown by A / F = 45 and A / F = 60 shows the target air-fuel ratios 24, 35, 45, 60, respectively. Throttle valve 1 required to set the air-fuel ratio to this target air-fuel ratio
The target opening degree ST of 6 is stored in the ROM 32 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. 20 (A), and the air-fuel ratio is set to this target air-fuel ratio. Target opening degree SE of the EGR control valve 23 necessary for
Is stored in advance in the ROM 32 in the form of a map as a function of the required load L and the engine speed N as shown in FIG.

【0070】次に触媒19としてNOx 吸収剤を用いた
場合を例にとって本発明の具体的な実施例について説明
する。前述したように第1の燃焼、即ち低温燃焼が行わ
れているときには機関から多量の未燃HC,COが排出
され、これら未燃HC,COはNOx 吸収剤19により
酸化せしめられる。低温燃焼が行われているときには前
述したように排気ガス温が高く、また多量の未燃HC,
COが排出されるために多量の酸化反応熱が発生し、斯
くして低温燃焼が行われているときにはNOx 吸収剤1
9は通常、活性化温度以上に維持される。
Next, a specific embodiment of the present invention will be described with reference to the case where a NOx absorbent is used as the catalyst 19. As described above, a large amount of unburned HC and CO are discharged from the engine during the first combustion, that is, low temperature combustion, and these unburned HC and CO are oxidized by the NOx absorbent 19. When low temperature combustion is performed, the exhaust gas temperature is high as described above, and a large amount of unburned HC,
Since CO is discharged, a large amount of heat of oxidation reaction is generated. Therefore, when low temperature combustion is performed, the NOx absorbent 1
9 is usually maintained above the activation temperature.

【0071】これに対して第2の燃焼が行われていると
きには前述したように排気ガス温が低く、また未燃H
C,COの排出量も少ないためにほとんど酸化反応熱が
発生しない。従って第2の燃焼が行われているときには
NOx 吸収剤19の温度が活性化温度以下まで低下する
危険性がある。これは触媒19として酸化触媒或いは三
元触媒を用いたときでも同様である。
On the other hand, when the second combustion is being performed, the exhaust gas temperature is low and unburned H
Since the amounts of C and CO emissions are also small, almost no heat of oxidation reaction is generated. Therefore, when the second combustion is being performed, there is a risk that the temperature of the NOx absorbent 19 will drop below the activation temperature. This is the same when an oxidation catalyst or a three-way catalyst is used as the catalyst 19.

【0072】そこで本発明による実施例では第2の燃焼
が行われているときにNOx 吸収剤19の温度が活性化
温度以下に低下しそうになったら図21に示されるよう
にバルブオーバーラップ期間を長くすると共に、第1回
目の燃料噴射Q1 をバルブオーバーラップ期間中に、第
2回目の燃料噴射Q2 を圧縮上死点付近で行うようにし
ている。
Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the temperature of the NOx absorbent 19 is about to drop below the activation temperature during the second combustion, the valve overlap period is set as shown in FIG. In addition to increasing the length, the first fuel injection Q 1 is performed during the valve overlap period, and the second fuel injection Q 2 is performed near the compression top dead center.

【0073】即ち、内燃機関においては排気弁9が開弁
すると排気ポート10内は一時的に正圧となり、次いで
この正圧波は下流側に向け伝播して例えばマニホルド集
合部で負圧波の形で反射し、この負圧波は今度は上流側
に向け伝播し、その結果排気弁9が閉弁する直前に排気
ポート10内には負圧が発生する。その結果、バルブオ
ーバーラップ時に吸気ポート10から燃焼室5内に供給
された空気の一部はこの負圧によって排気ポート10内
に吹き抜け、このときの吹き抜け量はバルブオーバーラ
ップ期間が長くなるほど増大する。
That is, in the internal combustion engine, when the exhaust valve 9 opens, the inside of the exhaust port 10 temporarily becomes positive pressure, and then this positive pressure wave propagates toward the downstream side, for example, in the form of a negative pressure wave at the manifold collecting portion. This negative pressure wave is reflected and propagates to the upstream side this time, and as a result, a negative pressure is generated in the exhaust port 10 immediately before the exhaust valve 9 is closed. As a result, a part of the air supplied from the intake port 10 into the combustion chamber 5 at the time of valve overlap blows into the exhaust port 10 due to this negative pressure, and the blow-through amount at this time increases as the valve overlap period becomes longer. .

【0074】従って図21に示すようにバルブオーバー
ラップ期間を長くすると共に第1回目の燃焼噴射Q1
バルブオーバーラップ期間中に行うと多量の未燃HCが
吹き抜け空気と共に排気ポート10内に排出される。こ
の未燃HCはNOx 吸収剤19において酸化せしめら
れ、そのときの酸化反応熱でもってNOx 吸収剤19の
温度が上昇せしめられる。従ってNOx 吸収剤19の温
度が活性化温度以下に低下するのが阻止されることにな
る。なお、このときNOx 吸収剤19に流入する排気ガ
スの空燃比は例えば15から18程度のリーンとされる
がこのとき空燃比をリッチにしてもかまわない。即ち、
NOx 吸収剤19上にはもともと排気ガス中の過剰酸素
が吸着しているのでNOx 吸収剤19に流入する排気ガ
スの空燃比がリッチにされてもただちに酸化反応が生ず
るからである。
Therefore, as shown in FIG. 21, if the valve overlap period is lengthened and the first combustion injection Q 1 is performed during the valve overlap period, a large amount of unburned HC is discharged into the exhaust port 10 together with blown air. To be done. This unburned HC is oxidized in the NOx absorbent 19, and the temperature of the NOx absorbent 19 is raised by the heat of oxidation reaction at that time. Therefore, the temperature of the NOx absorbent 19 is prevented from falling below the activation temperature. At this time, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx absorbent 19 is made lean, for example, about 15 to 18, but at this time the air-fuel ratio may be made rich. That is,
Since excess oxygen in the exhaust gas is originally adsorbed on the NOx absorbent 19, even if the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx absorbent 19 is made rich, the oxidation reaction immediately occurs.

【0075】第1回目の燃料噴射Q1 のうちの一部の燃
料は燃焼室5内に残り、従ってこの場合にはビゴム噴射
を行ったときと同じような形となる。機関から多量の未
燃HCを排出させる必要のないときには機関出力を向上
するためにバルブオーバーラップ期間は短かくされ、燃
料噴射は圧縮上死点付近において一回だけ行われる。一
方、機関吸気通路およびNOx 吸収剤19上流の排気通
路内に供給された空気および燃料(炭化水素)の比をN
Ox 吸収剤19への流入排気ガスの空燃比と称するとN
Ox 吸収剤19は流入排気ガスの空燃比がリーンのとき
にはNOx を吸収し、流入排気ガスの空燃比が理論空燃
比又はリッチになると吸収したNOxを放出するNOx
の吸放出作用を行う。
A part of the fuel in the first fuel injection Q 1 remains in the combustion chamber 5, and in this case, therefore, it has the same shape as when the rubber injection is performed. When it is not necessary to discharge a large amount of unburned HC from the engine, the valve overlap period is shortened to improve the engine output, and fuel injection is performed only once near the compression top dead center. On the other hand, the ratio of air and fuel (hydrocarbons) supplied into the engine intake passage and the exhaust passage upstream of the NOx absorbent 19 is set to N
The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the Ox absorbent 19 is N
The Ox absorbent 19 absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, and releases the absorbed NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich.
It absorbs and releases.

【0076】NOx 吸収剤19を機関排気通路内に配置
すればこのNOx 吸収剤19は実際にNOx の吸放出作
用を行うがこの吸放出作用の詳細なメカニズムについて
は明らかでない部分もある。しかしながらこの吸放出作
用は図22に示すようなメカニズムで行われているもの
と考えられる。次にこのメカニズムについて担体上に白
金PtおよびバリウムBaを担持させた場合を例にとっ
て説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土
類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
If the NOx absorbent 19 is arranged in the exhaust passage of the engine, the NOx absorbent 19 actually acts to absorb and release NOx, but the detailed mechanism of this absorbing and releasing effect is not clear in some parts. However, it is considered that this absorbing and releasing action is performed by the mechanism shown in FIG. Next, this mechanism will be described by taking the case where platinum Pt and barium Ba are supported on the carrier as an example, but the same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths and rare earths.

【0077】図1に示される圧縮着火式内燃機関では空
燃比がリーンの状態で燃焼が行われる。このように空燃
比がリーンの状態で燃焼が行われている場合には排気ガ
ス中の酸素濃度は高く、このときには図22(A)に示
されるようにこれら酸素O2がO2 - 又はO2-の形で白
金Ptの表面に付着する。一方、流入排気ガス中のNO
は白金Ptの表面上でO2 - 又はO2-と反応し、NO2
となる(2NO+O2→2NO2 )。次いで生成された
NO2 の一部は白金Pt上で酸化されつつ吸収剤内に吸
収されて酸化バリウムBaOと結合しながら図22
(A)に示されるように硝酸イオンNO3 - の形で吸収
剤内に拡散する。このようにしてNOx がNOx 吸収剤
19内に吸収される。流入排気ガス中の酸素濃度が高い
限り白金Ptの表面でNO2 が発生され、吸収剤のNO
x 吸収能力が飽和しない限りNO2 が吸収剤内に吸収さ
れて硝酸イオンNO3 - が生成される。
In the compression ignition type internal combustion engine shown in FIG. 1, combustion is performed with the air-fuel ratio being lean. When combustion is performed in a state where the air-fuel ratio is lean as described above, the oxygen concentration in the exhaust gas is high, and at this time, as shown in FIG. 22A, the oxygen O 2 is O 2 or O 2. It adheres to the surface of platinum Pt in the form of 2- . On the other hand, NO in the inflowing exhaust gas
Reacts with O 2 or O 2 on the surface of platinum Pt, and NO 2
(2NO + O 2 → 2NO 2 ). Next, a part of the generated NO 2 is absorbed on the platinum Pt while being absorbed and absorbed in the absorbent to bond with barium oxide BaO.
As shown in (A), it diffuses into the absorbent in the form of nitrate ion NO 3 . In this way, NOx is absorbed in the NOx absorbent 19. As long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high, NO 2 is generated on the surface of platinum Pt and NO
x Unless the absorption capacity is saturated, NO 2 is absorbed in the absorbent and nitrate ion NO 3 is produced.

【0078】一方、空燃比がリッチにされ、流入排気ガ
ス中の酸素濃度が低下してNO2 の生成量が低下すると
反応が逆方向(NO3 - →NO2 )に進み、斯くして吸
収剤内の硝酸イオンNO3 - がNO2 の形で吸収剤から
放出される。このときNOx吸収剤19から放出された
NOx は図22(B)に示されるように流入排気ガス中
に含まれる多量の未燃HC,COと反応して還元せしめ
られる。このようにして白金Ptの表面上にNO2 が存
在しなくなると吸収剤から次から次へとNO2が放出さ
れる。従って空燃比がリッチにされると短時間のうちに
NOx 吸収剤19からNOx が放出され、しかもこの放
出されたNOx が還元されるために大気中にNOx が排
出されるのを阻止することができることになる。
[0078] On the other hand, the air-fuel ratio is made rich, the oxygen concentration is decreased and the amount of NO 2 is lowered by reaction backward in the inflowing exhaust gas - proceed to (NO 3 → NO 2), thus to absorb The nitrate ion NO 3 − in the agent is released from the absorbent in the form of NO 2 . At this time, NOx released from the NOx absorbent 19 is reduced by reacting with a large amount of unburned HC and CO contained in the inflowing exhaust gas as shown in FIG. 22 (B). When NO 2 is no longer present on the surface of platinum Pt in this way, NO 2 is released one after another from the absorbent. Therefore, when the air-fuel ratio is made rich, NOx is released from the NOx absorbent 19 within a short time, and the released NOx is reduced, so that it is possible to prevent NOx from being discharged into the atmosphere. You can do it.

【0079】そこで本発明による実施例では第1の燃焼
が行われているときにNOx 吸収剤19からNOx を放
出すべきときには空燃比がリッチされる。これに対して
第2の燃焼が行われているときにNOx 吸収剤19から
NOx を放出すべきときにはバルブオーバーラップ期間
が長くされ、排気ガスの空燃比がリッチとなるように第
1回目の燃焼噴射Q1 がバルブオーバーラップ期間中に
行われる。
Therefore, in the embodiment according to the present invention, the air-fuel ratio is made rich when NOx is to be released from the NOx absorbent 19 during the first combustion. On the other hand, when NOx should be released from the NOx absorbent 19 during the second combustion, the valve overlap period is lengthened and the first combustion is performed so that the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes rich. Injection Q 1 is performed during the valve overlap period.

【0080】図23は要求負荷Lと、NOx 吸収剤19
下流の排気ガス温TEと、NOx 吸収剤19に吸収され
ている推定NOx 量ΣNOx と、排気ガスの空燃比A/
Fとを示している。図23に示されるように第1の燃焼
が行われているときに推定NOx 量ΣNOx が許容最大
値MAXを越えると燃焼室5内における空燃比がリッチ
とれさ、そによって排気ガスの空燃比A/Fがリッチと
される。このときNOx 吸収剤19からNOx が放出さ
れる。
FIG. 23 shows the required load L and the NOx absorbent 19
The downstream exhaust gas temperature TE, the estimated NOx amount ΣNOx absorbed by the NOx absorbent 19, and the exhaust gas air-fuel ratio A /
F is shown. As shown in FIG. 23, when the estimated NOx amount ΣNOx exceeds the allowable maximum value MAX during the first combustion, the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 becomes rich, which causes the exhaust gas air-fuel ratio A to rise. / F is made rich. At this time, NOx is released from the NOx absorbent 19.

【0081】次いで第2の燃焼が行われているときにN
Ox 吸収剤19下流の排気ガス温TEが一定値、例えば
300℃まで低下したとするとバルブオーバーラップ期
間が長くされると共に、例えば排気ガスの空燃比が1
7.0となるように第1回目の燃料噴射Q1 がバルブオ
ーバーラップ期間中に行われる。このとき、NOx 吸収
剤19の温度が上昇せしめられる。
Next, when the second combustion is being performed, N
If the exhaust gas temperature TE downstream of the Ox absorbent 19 decreases to a constant value, for example, 300 ° C., the valve overlap period is lengthened and, for example, the air-fuel ratio of the exhaust gas is 1
The first fuel injection Q 1 is performed during the valve overlap period so as to be 7.0. At this time, the temperature of the NOx absorbent 19 is raised.

【0082】次いで第2の燃焼が行われているときに推
定NOx 量ΣNOx が許容最大値MAXを越えるとバル
ブオーバーラップ期間が長くされると共に、例えば排気
ガスの空燃比がリッチとなるように第1回目の燃料噴射
1 がバルブオーバーラップ期間中に行われる。このと
きNOx 吸収剤19からNOx が放出される。図24は
低温燃焼領域、即ち第1の運転領域Iを制御するための
ルーチンを示している。
Next, when the estimated NOx amount ΣNOx exceeds the allowable maximum value MAX during the second combustion, the valve overlap period is lengthened and, for example, the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes rich. The first fuel injection Q 1 is performed during the valve overlap period. At this time, NOx is released from the NOx absorbent 19. FIG. 24 shows a routine for controlling the low temperature combustion region, that is, the first operation region I.

【0083】図24を参照すると、まず初めにステップ
100において圧縮始めにおける燃焼室5内のガス温T
Gおよびシリンダ内壁面温度TWが算出される。この実
施例では温度センサ44により検出された吸入空気とE
GRガスの混合ガス温が圧縮始めにおける燃焼室5内の
ガス温TGとされ、温度センサ29により検出された機
関冷却水温がシリンダ内壁面温度TWとされる。次いで
ステップ101では図14(A)に示す関係からK
(T)1 が求められ、図14(B)に示す関係からK
(T)2 が求められ、これらK(T)1 とK(T)2
を加算することによってK(T)(=K(T)1 +K
(T)2 )が算出される。
Referring to FIG. 24, first, at step 100, the gas temperature T in the combustion chamber 5 at the beginning of compression is increased.
G and the cylinder inner wall surface temperature TW are calculated. In this embodiment, the intake air detected by the temperature sensor 44 and the E
The mixed gas temperature of the GR gas is set to the gas temperature TG in the combustion chamber 5 at the beginning of compression, and the engine cooling water temperature detected by the temperature sensor 29 is set to the cylinder inner wall surface temperature TW. Next, at step 101, K is calculated from the relationship shown in FIG.
(T) 1 is obtained, and K is calculated from the relationship shown in FIG.
(T) 2 is calculated, and K (T) 1 and K (T) 2 are added to obtain K (T) (= K (T) 1 + K
(T) 2 ) is calculated.

【0084】次いでステップ102では機関回転数Nに
基づいて図14(C)に示す関係からK(N)が算出さ
れる。次いでステップ103では予め記憶されている第
1の境界Xo(N)の値を用いて次式に基づき第1の境
界X(N)の値が算出される。 X(N)=Xo(N)+K(T)・K(N) 次いでステップ104では機関回転数Nに基づいて図1
0に示す関係からΔL(N)が算出される。次いでステ
ップ105ではX(N)からΔL(N)を減算すること
によって第2の境界Y(N)の値(=X(N)−ΔL
(N))が算出される。
Next, at step 102, K (N) is calculated from the relationship shown in FIG. 14 (C) based on the engine speed N. Next, at step 103, the value of the first boundary X (N) is calculated based on the following equation using the value of the first boundary Xo (N) stored in advance. X (N) = Xo (N) + K (T) · K (N) Next, at step 104, based on the engine speed N, as shown in FIG.
ΔL (N) is calculated from the relationship shown in 0. Next, at step 105, the value of the second boundary Y (N) (= X (N) −ΔL) is subtracted from X (N) by ΔL (N).
(N)) is calculated.

【0085】図25は機関から排出される未燃HCの量
を増大すべきであることを示すHCフラグを処理するた
めの時間割込みルーチンを示している。図25を参照す
ると、まず初めに温度センサ46により検出されたNO
x 吸収剤19下流の排気ガス温TEが予め定められた一
定温、例えば300℃よりも高いか否かが判別される。
TE≦300℃のときにはステップ201に進んでHC
フラグがセットされ、次いでステップ202ではHCフ
ラグがセットされてから一定時間経過したか否かが判別
される。HCフラグがセットされてから一定時間経過し
たときにはステップ203に進んでHCフラグがリセッ
トされる。即ち、TE≦300℃になると一定時間HC
フラグがセットされることになる。
FIG. 25 shows a time interruption routine for processing the HC flag indicating that the amount of unburned HC discharged from the engine should be increased. Referring to FIG. 25, first, the NO detected by the temperature sensor 46 is detected.
x It is judged whether or not the exhaust gas temperature TE downstream of the absorbent 19 is higher than a predetermined constant temperature, for example, 300 ° C.
When TE ≦ 300 ° C., the routine proceeds to step 201, where HC
The flag is set, and then at step 202, it is judged if a fixed time has elapsed since the HC flag was set. When a certain time has elapsed since the HC flag was set, the routine proceeds to step 203, where the HC flag is reset. That is, when TE ≦ 300 ° C.
The flag will be set.

【0086】なお、ステップ200ではTE>300℃
であるか否かを判断する代りに温度センサ46により検
出された排気ガス温TEと温度センサ45により検出さ
れたNOx 吸収剤19上流の排気ガス温TEIとの温度
差(TE−TEI)が一定温度、例えば10℃以上であ
るか否かを判断することもできる。即ち、NOx 吸収剤
19が活性化しているときにはNOx 吸収剤19内にお
いて排気ガス温が上昇し、(TE−TEI)>10℃で
あればNOx 吸収剤19が活性化しているものと判断す
ることができる。
In step 200, TE> 300 ° C.
Instead of determining whether or not the temperature is equal to, the temperature difference (TE-TEI) between the exhaust gas temperature TE detected by the temperature sensor 46 and the exhaust gas temperature TEI upstream of the NOx absorbent 19 detected by the temperature sensor 45 is constant. It is also possible to determine whether the temperature is above 10 ° C., for example. That is, when the NOx absorbent 19 is activated, the exhaust gas temperature rises in the NOx absorbent 19, and if (TE-TEI)> 10 ° C, it is determined that the NOx absorbent 19 is activated. You can

【0087】図26はNOx 吸収剤19からNOx を放
出させるために排気ガスの空燃比をリッチにすべきこと
を示すリッチフラグを処理するための時間割込みルーチ
ンを示している。図26を参照すると、まず初めにステ
ップ300においてフラグ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
低温燃焼が行われているときにはステップ301に進ん
で機関から単位時間当り排出されるNOx 量ΔNOx が
算出される。このNOx 量ΔNOx は要求負荷Lおよび
機関回転数Nの関数として予めROM32内に記憶され
ている。次いでステップ303に進む。一方、フラグI
がリセットされているとき、即ち第2燃焼が行われてい
るときにはステップ302に進んで機関から単位時間当
り排出されるNOx量ΔNOx が算出される。このNOx
量ΔNOx も要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数と
して予めROM32内に記憶されている。次いでステッ
プ303に進む。
FIG. 26 shows a time interruption routine for processing a rich flag indicating that the air-fuel ratio of the exhaust gas should be made rich in order to release NOx from the NOx absorbent 19. Referring to FIG. 26, first, at step 300, it is judged if the flag I is set or not. When the flag I is set, that is, when low temperature combustion is performed, the routine proceeds to step 301, where the NOx amount ΔNOx discharged from the engine per unit time is calculated. This NOx amount ΔNOx is stored in advance in the ROM 32 as a function of the required load L and the engine speed N. Then, it proceeds to step 303. On the other hand, flag I
Is reset, that is, when the second combustion is being performed, the routine proceeds to step 302, where the NOx amount ΔNOx discharged from the engine per unit time is calculated. This NOx
The amount ΔNOx is also stored in the ROM 32 in advance as a function of the required load L and the engine speed N. Then, it proceeds to step 303.

【0088】ステップ303ではΔNOx をΣNOx に
加算することによってNOx 吸収剤19に吸収されてい
ると推定される推定NOx 量ΣNOx が算出される。次
いでステップ304では推定NOx 量ΣNOx が許容最
大値MAXを越えたか否かが判別される。ΣNOx >M
AXのときにはステップ302に進んでリッチフラグが
セットされ、次いでステップ306ではリッチフラグが
セットされてから一定時間経過したか否かが判別され
る。リッチフラグがセットされてから一定時間経過した
ときにはステップ307に進んでリッチフラグがリセッ
トされ、ステップ308においてΣNOx が零とされ
る。即ち、ΣNOx >MAXになると一定時間リッチフ
ラグがセットされることになる。
In step 303, the estimated NOx amount ΣNOx estimated to be absorbed by the NOx absorbent 19 is calculated by adding ΔNOx to ΣNOx. Next, at step 304, it is judged if the estimated NOx amount ΣNOx exceeds the allowable maximum value MAX. ΣNOx > M
If it is AX, the routine proceeds to step 302, where the rich flag is set, and then at step 306, it is judged if a fixed time has elapsed since the rich flag was set. When a fixed time has elapsed since the rich flag was set, the routine proceeds to step 307, where the rich flag is reset, and at step 308 ΣNOx is made zero. That is, when ΣNOx> MAX, the rich flag is set for a certain period of time.

【0089】次に図27および図28を参照しつつ機関
の運転を制御するためのルーチンについて説明する。図
27および図28を参照すると、まず初めにステップ4
00において機関の運転領域が第1の運転領域Iである
ことを示すフラグIがセットされているか否かが判別さ
れる。フラグIがセットされているとき、即ち機関の運
転領域が第1の運転領域Iであるときにはステップ40
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402に進んで第1の燃焼、即ち低温燃焼が行
われる。
Next, a routine for controlling the operation of the engine will be described with reference to FIGS. 27 and 28. Referring to FIGS. 27 and 28, first, step 4 is performed.
At 00, it is determined whether or not the flag I indicating that the operating region of the engine is the first operating region I is set. When the flag I is set, that is, when the engine operating region is the first operating region I, step 40
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 402, where the first combustion, that is, the low temperature combustion is performed.

【0090】即ち、ステップ402では図16(A)か
ら(D)に示されるマップのうちでK(T)に応じた二
つのマップを用いて比例配分により目標空燃比AFが算
出される。次いでステップ403では図17(A)から
(D)に示されるマップのうちで目標空燃比AFに応じ
た二つのマップを用いて比例配分によりスロットル弁1
6の目標開度STが算出され、スロットル弁16の開度
がこの目標開度STに制御される。次いでステップ40
4では図18(A)から(D)に示されるマップのうち
で目標空燃比AFに応じた二つのマップ用いて比例配分
によりEGR制御弁23の目標基本開度SEが算出され
る。次いでステップ405では噴射開始時期θSが算出
され、次いでステップ406に進む。
That is, at step 402, the target air-fuel ratio AF is calculated by proportional distribution using two maps corresponding to K (T) among the maps shown in FIGS. 16 (A) to 16 (D). Next, at step 403, the throttle valve 1 is proportionally distributed using the two maps corresponding to the target air-fuel ratio AF among the maps shown in FIGS. 17 (A) to (D).
The target opening degree ST of 6 is calculated, and the opening degree of the throttle valve 16 is controlled to this target opening degree ST. Then step 40
In FIG. 4, the target basic opening degree SE of the EGR control valve 23 is calculated by proportional distribution using two maps corresponding to the target air-fuel ratio AF among the maps shown in FIGS. 18 (A) to (D). Next, at step 405, the injection start timing θS is calculated, and then the routine proceeds to step 406.

【0091】ステップ406ではリッチフラグがセット
されているか否かが判別される。リッチフラグがセット
されていないときにはステップ407に進んで燃料噴射
量Qが算出される。次いでステップ408では空燃比セ
ンサ21により検出された実際の空燃比A/Fが目標空
燃比AFよりも大きいか否かが判別される。A/F>A
Fのときにはステップ409に進んでEGR制御弁23
の開度に対する補正値ΔSEに一定値βが加算され、次
いでステップ411に進む。これに対してA/F≦AF
のときにはステップ410に進んで補正値ΔSEから一
定値βが減算され、次いでステップ411に進む。ステ
ップ411ではEGR制御弁23の目標基本開度SEに
補正値ΔSEを加算することによりEGR制御弁23の
目標開度SEOが算出され、EGR制御弁23の開度が
この目標開度SEOに制御される。即ち、この実施例で
はEGR制御弁23の開度を制御することによって実際
の空燃比が目標空燃比AFに制御される。無論この場
合、スロットル弁16の開度を制御することによって実
際の空燃比を目標空燃比AFに制御することもできる。
At step 406, it is judged if the rich flag is set. When the rich flag is not set, the routine proceeds to step 407, where the fuel injection amount Q is calculated. Next, at step 408, it is judged if the actual air-fuel ratio A / F detected by the air-fuel ratio sensor 21 is larger than the target air-fuel ratio AF. A / F> A
When it is F, the routine proceeds to step 409, where the EGR control valve 23
A constant value β is added to the correction value ΔSE for the opening degree of, and then the process proceeds to step 411. On the other hand, A / F ≦ AF
In case of, the routine proceeds to step 410, where the constant value β is subtracted from the correction value ΔSE, and then the routine proceeds to step 411. In step 411, the target opening degree SEO of the EGR control valve 23 is calculated by adding the correction value ΔSE to the target basic opening degree SE of the EGR control valve 23, and the opening degree of the EGR control valve 23 is controlled to this target opening degree SEO. To be done. That is, in this embodiment, the actual air-fuel ratio is controlled to the target air-fuel ratio AF by controlling the opening degree of the EGR control valve 23. Of course, in this case, the actual air-fuel ratio can be controlled to the target air-fuel ratio AF by controlling the opening of the throttle valve 16.

【0092】一方、ステップ406においてリッチフラ
グがセットされていると判断されたときにはステップ4
12に進み、目標空燃比AFを用いて空燃比A/Fをリ
ッチ、例えばA/F=13にするのに必要な燃料噴射量
の補正値ΔQが次式に基づいて算出される。 ΔQ=Q・(AF−13.0)/AF 次いでステップ413では燃料噴射量Qに補正値ΔQを
加算することによって最終的な燃料噴射量Q(=Q+Δ
Q)が算出される。このときNOx 吸収剤19からNO
x が放出される。
On the other hand, if it is determined in step 406 that the rich flag is set, step 4
12, the target air-fuel ratio AF is used to calculate the correction value ΔQ of the fuel injection amount required to make the air-fuel ratio A / F rich, for example, A / F = 13, based on the following equation. ΔQ = Q · (AF-13.0) / AF Next, at step 413, the correction value ΔQ is added to the fuel injection amount Q to obtain the final fuel injection amount Q (= Q + Δ
Q) is calculated. At this time, NOx from the NOx absorbent 19
x is emitted.

【0093】一方、ステップ401においてL>X
(N)になったと判断されるとステップ414に進んで
フラグIがリセットされ、次いでステップ417に進ん
で第2の燃焼、即ち従来より行われている通常の燃焼が
行われる。即ち、ステップ417では図20(A)に示
すマップからスロットル弁16の目標開度STが算出さ
れ、次いでステップ418では図20(B)に示すマッ
プからEGR制御弁23の目標開度SEが算出される。
次いでステップ419ではHCフラグ又はリッチフラグ
がセットされているか否かが判別される。HCフラグお
よびリッチフラグのいずれもセットされていないときに
はステップ420に進んで燃料噴射量Qが算出され、次
いでステップ421では噴射開始時期θSが算出され
る。
On the other hand, in step 401, L> X
When it is determined that the state has become (N), the routine proceeds to step 414, where the flag I is reset, then the routine proceeds to step 417, where the second combustion, that is, the normal combustion that has been performed conventionally is performed. That is, in step 417, the target opening degree ST of the throttle valve 16 is calculated from the map shown in FIG. 20 (A), and then in step 418, the target opening degree SE of the EGR control valve 23 is calculated from the map shown in FIG. 20 (B). To be done.
Next, at step 419, it is judged if the HC flag or the rich flag is set. When neither the HC flag nor the rich flag is set, the routine proceeds to step 420, where the fuel injection amount Q is calculated, and then at step 421, the injection start timing θS is calculated.

【0094】一方、ステップ400においてフラグIが
リセットされていると判断されたとき、即ち機関の運転
領域が第2の運転領域IIであるときにはステップ415
に進んで要求負荷Lが第2の境界Y(N)よりも小さく
なったか否かが判別される。L≧Y(N)のときにはス
テップ417に進む。これに対してL<Y(N)になる
とステップ416に進んでフラグIがセットされる。次
いでステップ402に進み、第1の燃焼、即ち低温燃焼
が行われる。
On the other hand, when it is determined in step 400 that the flag I is reset, that is, when the operating region of the engine is the second operating region II, step 415
Then, it is determined whether the required load L has become smaller than the second boundary Y (N). When L ≧ Y (N), the process proceeds to step 417. On the other hand, when L <Y (N), the routine proceeds to step 416, where the flag I is set. Next, in step 402, the first combustion, that is, the low temperature combustion is performed.

【0095】また、ステップ419においてHCフラグ
又はリッチフラグがセットされていると判断されたとき
にはステップ422に進んでアクチュエータ47,48
が駆動され、バルブオーバーラップ期間が長くされる。
次いでステップ423において第1回目の燃料噴射量Q
1 および第2回目の燃料噴射量Q2 が算出される。な
お、HCフラグがセットされた場合のQ1 およびQ2
リッチフラグがセットされた場合のQ1 およびQ2 とは
夫々別個に要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数として
ROM32内に記憶されている。HCフラグがセットさ
れた場合には排気ガスの空燃比が例えば17.0程度の
リーン空燃比となり、それによってNOx吸収剤19の
温度が上昇せしめられる。一方、リッチフラグがセット
された場合には排気ガスの空燃比がリッチとなり、それ
によってNOx 吸収剤19からNOx が放出される。
If it is judged at step 419 that the HC flag or rich flag is set, then the routine proceeds to step 422, where the actuators 47, 48 are
Is driven, and the valve overlap period is lengthened.
Next, at step 423, the first fuel injection amount Q
The first and second fuel injection amounts Q 2 are calculated. Incidentally, HC flag is stored in the ROM32 in as a function of Q 1 and Q 2 and when the rich flag has been set Q 1 and Q 2 and are each separately required load L and engine speed N in the case where it is set ing. When the HC flag is set, the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes a lean air-fuel ratio of, for example, about 17.0, which causes the temperature of the NOx absorbent 19 to rise. On the other hand, when the rich flag is set, the air-fuel ratio of the exhaust gas becomes rich, whereby NOx is released from the NOx absorbent 19.

【0096】次いでステップ424では第1回目の燃料
噴射開始時期θS1 (図21)と第2回目の燃料噴射開
始時期θS2 (図21)が算出される。
Next, at step 424, the first fuel injection start timing θS 1 (FIG. 21) and the second fuel injection start timing θS 2 (FIG. 21) are calculated.

【0097】[0097]

【発明の効果】機関から排出される未燃HCを増量する
必要がないときには十分な機関の出力を確保し、機関か
ら排出される未燃HCを増量すべきときに限ってバルブ
オーバーラップ期間が長くされる。
As described above, when it is not necessary to increase the amount of unburned HC discharged from the engine, a sufficient output of the engine is secured, and the valve overlap period is limited only when the amount of unburned HC discharged from the engine should be increased. Be lengthened.

【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】アクチュエータの拡大断面図等を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing an enlarged sectional view of an actuator.

【図3】スモークおよびNOx の発生量を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a generation amount of smoke and NOx.

【図4】燃焼圧を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a combustion pressure.

【図5】燃料分子を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a fuel molecule.

【図6】スモークの発生量とEGR率との関係を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an amount of smoke generated and an EGR rate.

【図7】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between an injected fuel amount and a mixed gas amount.

【図8】燃焼室内における平均ガス温Tgと、燃料およ
びその周囲のガス温Tfの変化を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing changes in the average gas temperature Tg in the combustion chamber and the gas temperature Tf of the fuel and its surroundings.

【図9】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. 9 is a diagram showing a first operating region I and a second operating region II.

【図10】ΔL(N)と機関回転数Nとの関係を示す図
である。
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between ΔL (N) and engine speed N.

【図11】空燃比センサの出力を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an output of an air-fuel ratio sensor.

【図12】スロットル弁の開度等を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an opening of a throttle valve and the like.

【図13】第1の境界X(N)の制御方法を説明するた
めの図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining a method of controlling the first boundary X (N).

【図14】K(T)1 ,K(T)2 およびK(N)を示
す図である。
FIG. 14 is a diagram showing K (T) 1 , K (T) 2 and K (N).

【図15】第1の運転領域Iにおける空燃比を示す図で
ある。
FIG. 15 is a diagram showing an air-fuel ratio in a first operating region I.

【図16】目標空燃比のマップを示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a map of a target air-fuel ratio.

【図17】スロットル弁の目標開度のマップを示す図で
ある。
FIG. 17 is a diagram showing a map of a target opening degree of a throttle valve.

【図18】EGR制御弁の目標基本開度を示す図であ
る。
FIG. 18 is a diagram showing a target basic opening degree of an EGR control valve.

【図19】第2の燃焼における空燃比等を示す図であ
る。
FIG. 19 is a diagram showing an air-fuel ratio and the like in the second combustion.

【図20】スロットル弁の目標開度等を示す図である。FIG. 20 is a diagram showing a target opening degree and the like of a throttle valve.

【図21】バルブオーバーラップ期間と燃料噴射時期等
を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing a valve overlap period, fuel injection timing, and the like.

【図22】NOx の吸放出作用を説明するための図であ
る。
FIG. 22 is a diagram for explaining the action of absorbing and releasing NOx.

【図23】空燃比制御を説明するためのタイムチャート
である。
FIG. 23 is a time chart for explaining air-fuel ratio control.

【図24】低温燃焼領域を制御するためのフローチャー
トである。
FIG. 24 is a flowchart for controlling the low temperature combustion region.

【図25】HCフラグを処理するためのフローチャート
である。
FIG. 25 is a flowchart for processing an HC flag.

【図26】リッチフラグを処理するためのフローチャー
トである。
FIG. 26 is a flowchart for processing a rich flag.

【図27】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
FIG. 27 is a flowchart for controlling the operation of the engine.

【図28】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
FIG. 28 is a flowchart for controlling the operation of the engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6…燃料噴射弁 16…スロットル弁 19…触媒 23…EGR制御弁 6 ... Fuel injection valve 16 ... Throttle valve 19 ... Catalyst 23 ... EGR control valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI F01N 3/20 ZAB F01N 3/20 ZABE 3/24 ZAB 3/24 ZABR F02D 41/04 370 F02D 41/04 370 41/40 ZAB 41/40 ZABC 43/00 301 43/00 301G 301Z ZAB ZAB (56)参考文献 特開 平9−273415(JP,A) 特開 平6−159041(JP,A) 特開 平7−4287(JP,A) 特開 平9−119325(JP,A) 特開 平7−238849(JP,A) 特開 平5−86942(JP,A) 特開 平8−121147(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 13/00 F02D 41/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI F01N 3/20 ZAB F01N 3/20 ZABE 3/24 ZAB 3/24 ZABR F02D 41/04 370 F02D 41/04 370 41/40 ZAB 41/40 ZABC 43/00 301 43/00 301G 301Z ZAB ZAB (56) Reference JP-A-9-273415 (JP, A) JP-A-6-159041 (JP, A) JP-A-7-4287 (JP , A) JP-A-9-119325 (JP, A) JP-A-7-238849 (JP, A) JP-A-5-86942 (JP, A) JP-A-8-121147 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F02D 13/00 F02D 41/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 燃焼室内に燃料を噴射するための燃料噴
射弁を具備しており、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、吸気弁および排気弁が共に開弁するバル
ブオーバーラップ期間を制御するためのバルブオーバー
ラップ期間制御手段と、機関から排出される未燃炭化水
素量を増量すべきか否かを判断する判断手段と、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
る切換手段とを具備し、該第2の燃焼が行われていると
きに機関から排気される未燃炭化水素量を増量すべきで
あると判断されたときにはバルブオーバーラップ期間を
長くすると共に少くとも一部の燃料をバルブオーバーラ
ップ期間中に噴射するようにした内燃機関。
1. A fuel injection valve for injecting fuel into the combustion chamber is provided to increase the amount of inert gas in the combustion chamber.
As the amount of soot increases, the amount of soot gradually increases and reaches a peak.
If the amount of inert gas in the firing chamber is further increased,
The temperature of the fuel and the surrounding gas temperature during combustion in the combustion
Internal combustion where the temperature drops below the temperature and soot is hardly generated
In the engine, a valve overlap period control means for controlling the valve overlap period in which both the intake valve and the exhaust valve are opened, and a judgment for determining whether or not the amount of unburned hydrocarbons discharged from the engine should be increased Means and emission of soot
The amount of inert gas in the combustion chamber is more
The first combustion with a large amount of somatic gas and almost no soot,
The amount of soot generated peaks in the combustion chamber rather than the amount of inert gas
Second combustion with a small amount of inert gas is selectively switched
And a switching means for switching the second combustion.
Internal combustion when determining to increase the unburnt amount of hydrogen exhausted from the engine to come in, which inject the at least a portion of the fuel with a longer valve overlap period during the valve overlap period organ.
【請求項2】 機関排気通路内に酸化機能を有する触媒
を配置し、該触媒の温度が活性化温度以下に低下しそう
なときにバルブオーバーラップ期間を長くすると共に少
くとも一部の燃料をバルブオーバーラップ期間中に噴射
するようにした請求項1に記載の内燃機関。
2. A catalyst having an oxidizing function is arranged in the engine exhaust passage, and when the temperature of the catalyst is likely to drop below the activation temperature, the valve overlap period is lengthened and at least a part of the fuel is valved. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the injection is performed during the overlap period.
【請求項3】 流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きにはNOx を吸収し、流入する排気ガスの空燃比がリ
ッチになるとNOx を放出するNOx 吸収剤を機関排気
通路内に配置し、NOx 吸収剤からNOx を放出すべき
ときにはバルブオーバーラップ期間を長くすると共に少
くとも一部の燃料をバルブオーバーラップ期間中に噴射
するようにした請求項1に記載の内燃機関。
3. An NOx absorbent that absorbs NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean and releases NOx when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas becomes rich is arranged in the engine exhaust passage to absorb the NOx. The internal combustion engine according to claim 1, wherein when NOx is to be released from the agent, the valve overlap period is lengthened and at least a part of the fuel is injected during the valve overlap period.
JP33427397A 1997-12-04 1997-12-04 Internal combustion engine Expired - Fee Related JP3528550B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33427397A JP3528550B2 (en) 1997-12-04 1997-12-04 Internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33427397A JP3528550B2 (en) 1997-12-04 1997-12-04 Internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11166430A JPH11166430A (en) 1999-06-22
JP3528550B2 true JP3528550B2 (en) 2004-05-17

Family

ID=18275502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP33427397A Expired - Fee Related JP3528550B2 (en) 1997-12-04 1997-12-04 Internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3528550B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6519933B2 (en) 2000-03-21 2003-02-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine having variable valve control system and NOx catalyst
FR2862715B1 (en) * 2003-11-24 2008-08-08 Peugeot Citroen Automobiles Sa MOTOR VEHICLE WITH A COMBUSTION ENGINE, IN PARTICULAR DIESEL, EQUIPPED WITH A NOX TRAP PILOT BY INJECTION
US8463529B2 (en) * 2004-09-17 2013-06-11 Eaton Corporation System and method of operating internal combustion engines at fuel rich low-temperature- combustion mode as an on-board reformer for solid oxide fuel cell-powered vehicles

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11166430A (en) 1999-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3116876B2 (en) Internal combustion engine
JP3225957B2 (en) Internal combustion engine
JP3331935B2 (en) Compression ignition type internal combustion engine
JP3092569B2 (en) Compression ignition type internal combustion engine
JPH11107861A (en) Internal combustion engine
JP3405183B2 (en) Compression ignition type internal combustion engine
KR100404354B1 (en) Internal Combustion Engine
JP3912001B2 (en) Exhaust gas purification device for internal combustion engine
JP3528550B2 (en) Internal combustion engine
JP3304929B2 (en) Internal combustion engine
JP3551789B2 (en) Internal combustion engine
JP3405231B2 (en) Internal combustion engine
JP3555439B2 (en) Compression ignition type internal combustion engine
JP3409715B2 (en) Internal combustion engine
JP3551797B2 (en) Internal combustion engine
JP3551771B2 (en) Internal combustion engine
JP3405167B2 (en) Compression ignition type internal combustion engine
JP3424552B2 (en) Compression ignition type internal combustion engine
JP3551757B2 (en) Compression ignition type internal combustion engine
JP3424571B2 (en) Internal combustion engine
JP3427754B2 (en) Internal combustion engine
JP3424565B2 (en) Internal combustion engine
JP3424561B2 (en) Internal combustion engine
JP3424570B2 (en) Internal combustion engine
JP2000080954A (en) Compression ignition internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040203

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040216

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090305

Year of fee payment: 5

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100305

Year of fee payment: 6

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110305

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees