JPH05296111A - Lean-burn internal combustion engine and its control method - Google Patents
Lean-burn internal combustion engine and its control methodInfo
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- JPH05296111A JPH05296111A JP4097634A JP9763492A JPH05296111A JP H05296111 A JPH05296111 A JP H05296111A JP 4097634 A JP4097634 A JP 4097634A JP 9763492 A JP9763492 A JP 9763492A JP H05296111 A JPH05296111 A JP H05296111A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は希薄燃焼内燃機関の燃焼
改善、並びにその制御方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to improving combustion in a lean burn internal combustion engine and a control method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】エンジンは空気と燃料との混合気が燃焼
室に導入され、これを圧縮して着火すると爆発して駆動
力を得ることができる。この場合、空気と燃料が完全燃
焼するように、理論的に必要な燃料に対する最少の空気
の空燃比（Ａ／Ｆ）を求め、エンジンはこの空燃比をコ
ントロールする必要がある。この空燃比はガソリンの場
合、１４．４〜１５．０程度であり、排気ガス規制に適
合するように燃焼をコントロールするにはこの空燃比の
コントロールが基本となると考えられている。2. Description of the Related Art In an engine, a mixture of air and fuel is introduced into a combustion chamber, which is compressed and ignited to explode to obtain a driving force. In this case, the air-fuel ratio (A / F) of the minimum air to fuel that is theoretically necessary is determined so that the air and the fuel are completely burned, and the engine needs to control this air-fuel ratio. In the case of gasoline, this air-fuel ratio is about 14.4 to 15.0, and it is considered that the control of this air-fuel ratio is the basis for controlling combustion so as to comply with exhaust gas regulations.
【０００３】排気ガスの有害物質による大気汚染対策と
して、希薄燃焼（リーンバーン）エンジンがある。この
リーンバーンエンジンとは、実際の空燃比が理論空燃比
よりも大きいリーン状態で燃焼するリーンバーン運転領
域を有するエンジンである。従って、エンジンの燃焼排
気ガス中に含まれる一酸化炭素や炭化水素あるいは窒素
酸化物の発生量を抑制したり、燃費の改善等を図ること
ができる。As a measure against air pollution due to harmful substances in exhaust gas, there is a lean burn engine. The lean burn engine is an engine having a lean burn operation region in which the actual air-fuel ratio burns in a lean state in which the actual air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, it is possible to suppress the amount of carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides contained in the combustion exhaust gas of the engine, and to improve fuel efficiency.
【０００４】そして、このようなリーンバーンエンジン
にあっては、リーン状態での燃焼を安定させるために、
吸入時にシリンダ内にスワールやタンブルなどの渦流を
発生させ、その乱れによって燃焼を促進するようにして
いる。ところで、エンジンには排気ガスの浄化システム
として排気系に浄化処理用の触媒コンバータを具えたも
のがあり、このような触媒コンバータに内蔵される触媒
としては、一般的に、三元触媒が多く用いられている。
ところが、前述したリーンバーンエンジンではリーンバ
ーン運転状態の排気ガスの酸素濃度が高いので、酸化反
応が優先されるようになってＮＯｘ（窒素酸化物）の浄
化（還元反応）を行うことができない。そのため、燃焼
時にＮＯｘを抑制する必要がある。In such a lean burn engine, in order to stabilize combustion in a lean state,
At the time of intake, swirls such as swirls and tumbles are generated in the cylinder, and the turbulence promotes combustion. By the way, there is an engine that has a catalytic converter for purification treatment in the exhaust system as an exhaust gas purification system, and as a catalyst built in such a catalytic converter, a three-way catalyst is generally used in many cases. Has been.
However, in the lean burn engine described above, since the oxygen concentration of the exhaust gas in the lean burn operating state is high, the oxidation reaction is prioritized and NOx (nitrogen oxide) cannot be purified (reduction reaction). Therefore, it is necessary to suppress NOx during combustion.
【０００５】ＮＯｘを抑制する方法としては点火時期を
遅らせるとか、還元触媒を用いるなどの方法があるが、
排気再循環方式（ＥＧＲ）が最も効果的とされている。
このＥＧＲは排気ガスの一部（５〜２０％）を吸気ガス
中にもどしてやるものである。即ち、ＮＯｘは燃焼ガス
の高温のもとで吸気中の窒素と酸素が反応してできるた
め、排気還流によって燃焼ガスの温度を下げて、Ｏ2 ＋
Ｎ2 →２ＮＯの反応を抑制してやる。As a method for suppressing NOx, there are methods such as delaying the ignition timing and using a reduction catalyst.
Exhaust gas recirculation (EGR) is the most effective.
This EGR returns a part (5 to 20%) of the exhaust gas to the intake gas. That is, since NOx is formed by the reaction of nitrogen and oxygen in the intake gas under the high temperature of the combustion gas, the temperature of the combustion gas is lowered by the exhaust gas recirculation, and O 2 +
Suppress the reaction of N 2 → 2 NO.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】エンジンは、前述した
ように、空気と燃料が完全燃焼するように理論的に必要
な燃料に対する最少の空気の空燃比（Ａ／Ｆ）を求めて
エンジンをコントロールしている。ところが、上述した
従来のリーンバーンエンジンにあっては、ＮＯｘを抑制
するためにＥＧＲが装着されているおり、リーンバーン
運転状態時に排気ガスを吸気ガス中にもどすと、燃料と
空気との比率が変わって燃焼が不安定になってしまうと
いう問題があった。As described above, the engine controls the engine by obtaining the minimum air-fuel ratio (A / F) of air to fuel that is theoretically necessary for complete combustion of air and fuel. is doing. However, in the above-described conventional lean burn engine, the EGR is mounted in order to suppress NOx, and if exhaust gas is returned to intake gas during lean burn operation, the ratio of fuel and air will be reduced. However, there was a problem that combustion became unstable.
【０００７】従って、リーンバーン運転状態時に空燃比
を計測するセンサを使用する必要があり、この場合、通
常使用されるＯ2 センサよりもコスト高となってしまう
という問題があった。Therefore, it is necessary to use a sensor for measuring the air-fuel ratio during the lean burn operation, and in this case, there is a problem that the cost is higher than that of the O 2 sensor which is normally used.
【０００８】本発明はこのような問題点を解決するもの
であって、燃焼効率の向上を図った希薄燃焼内燃機関及
びその制御方法を提供することを目的とする。The present invention is intended to solve such problems, and an object thereof is to provide a lean burn internal combustion engine and a control method thereof for improving combustion efficiency.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の希薄燃焼内燃機関は、実際の空燃比が理論
空燃比よりも大きいリーン状態で燃焼するリーンバーン
運転領域を有し、且つ、排気ガスの一部を吸気ガス中に
もどす排気再循環装置が装着された希薄燃焼内燃機関に
おいて、吸入空気あるいは排気還流を加熱する加熱装置
と、燃焼室内に供給される吸気温度を検出する吸気温セ
ンサと、該吸気温センサの検出結果に基づいて前記吸気
温度を予め設定された吸気温度設定値になるように前記
加熱装置を駆動制御する駆動制御手段とを具えたことを
特徴とするものである。The lean burn internal combustion engine of the present invention for achieving the above object has a lean burn operation region in which the actual air-fuel ratio burns in a lean state in which the actual air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio. Further, in a lean-burn internal combustion engine equipped with an exhaust gas recirculation device for returning a part of exhaust gas to the intake gas, a heating device for heating intake air or exhaust gas recirculation and an intake air temperature supplied to the combustion chamber are detected. An intake air temperature sensor and drive control means for driving and controlling the heating device so that the intake air temperature becomes a preset intake air temperature set value based on the detection result of the intake air temperature sensor. It is a thing.
【００１０】また、本発明の希薄燃焼内燃機関の制御方
法は、実際の空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン状
態で燃焼するリーンバーン運転領域を有し、且つ、排気
ガスの一部を吸気ガス中にもどす排気再循環装置が装着
された希薄燃焼内燃機関において、内燃機関の回転数と
吸気管内負圧とによって吸入空気量を算出し、燃料噴射
量のパラメータを前記吸入空気量と前記排気再循環装置
によって戻された排気還流との混合量に対する燃料量の
比率を用いて制御することを特徴とするものである。Further, the lean burn internal combustion engine control method of the present invention has a lean burn operation region in which the actual air-fuel ratio burns in a lean state in which the actual air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio, and a portion of the exhaust gas is taken in. In a lean burn internal combustion engine equipped with an exhaust gas recirculation device for returning to gas, the intake air amount is calculated by the rotational speed of the internal combustion engine and the negative pressure in the intake pipe, and the parameters of the fuel injection amount are set to the intake air amount and the exhaust gas. The control is performed by using the ratio of the fuel amount to the mixture amount with the exhaust gas recirculation returned by the recirculation device.
【００１１】[0011]
【作用】加熱装置は吸入空気あるいは排気再循環装置に
よってもどされた排気還流を加熱し、吸気温センサは燃
焼室内に供給される吸気温度を検出する。そして、駆動
制御手段は吸気温センサの検出結果に基づいて吸気温度
が予め設定された吸気温度設定値になるように加熱装置
を駆動制御することで、吸入空気あるいは排気還流が加
熱されて燃焼室に供給されることとなり、機関の安定燃
焼限界域が拡大される。The heating device heats the intake air or the exhaust gas recirculation returned by the exhaust gas recirculation device, and the intake air temperature sensor detects the intake air temperature supplied to the combustion chamber. Then, the drive control means drives and controls the heating device so that the intake air temperature becomes a preset intake air temperature set value based on the detection result of the intake air temperature sensor, whereby the intake air or the exhaust gas recirculation is heated and the combustion chamber is heated. And the stable combustion limit range of the engine is expanded.
【００１２】また、吸入空気量は機関の回転数と吸気管
内負圧とによってを算出され、燃料噴射量のパラメータ
はこの吸入空気量と排気再循環装置によって戻された排
気還流との混合量に対する燃料量の比率を用いて制御す
ることで、排気還流を高精度に制御しなくとも不安定燃
焼は発生せず、リーンバーン運転領域での空燃比制御が
容易となる。Further, the intake air amount is calculated by the engine speed and the negative pressure in the intake pipe, and the parameter of the fuel injection amount is the mixture amount of the intake air amount and the exhaust gas recirculation returned by the exhaust gas recirculation device. By controlling using the ratio of the fuel amount, unstable combustion does not occur even if the exhaust gas recirculation is not controlled with high accuracy, and the air-fuel ratio control in the lean burn operation region becomes easy.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【００１４】図１に本発明の一実施例に係る希薄燃焼内
燃機関のシステム概略、図２にＡ／Ｆ制御によるＥＧＲ
率の変化を表すグラフ、図３にＡ／Ｆ制御における吸気
加熱温度変化に伴う安定燃焼限界の変化を表すグラフ、
図４にその希薄燃焼内燃機関の制御の流れを表すブロッ
ク、図５にＧ／Ｆ制御によるＥＧＲ率の変化を表すグラ
フを示す。FIG. 1 is a schematic system of a lean burn internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an EGR by A / F control.
FIG. 3 is a graph showing the change in the rate, FIG. 3 is a graph showing the change in the stable combustion limit accompanying the change in the intake air heating temperature in the A / F control,
FIG. 4 is a block diagram showing the control flow of the lean burn internal combustion engine, and FIG. 5 is a graph showing changes in the EGR rate due to G / F control.
【００１５】図１に示すように、リーンバーンエンジン
１０には吸気ポート１１及び排気ポート１２が設けら
れ、吸気バルブ１３及び排気バルブ１４によって開閉自
在となっている。また、クランクシャフト１５にはコン
ロッド１６を介してピストン１７が連結され、シリンダ
内を上下移動自在に支持されている。そして、ピストン
１７の上部には燃焼室１８が形成され、ここに点火プラ
グ１９が取付けられている。As shown in FIG. 1, the lean burn engine 10 is provided with an intake port 11 and an exhaust port 12, which can be opened and closed by an intake valve 13 and an exhaust valve 14. A piston 17 is connected to the crankshaft 15 via a connecting rod 16 and is supported in the cylinder so as to be vertically movable. A combustion chamber 18 is formed above the piston 17, and a spark plug 19 is attached to the combustion chamber 18.
【００１６】エアクリーナ２０は吸入する空気中の浮遊
するごみを除去するためのものであり、吸気管２１によ
ってサージタンク２２、そして、エンジン１０の吸気ポ
ート１１に連結されている。この吸気管２１のエアクリ
ーナ２０側には大気圧センサ２３が設けられている。一
方、吸気管２１のサージタンク２２側にはスロットルバ
ルブ２４及びスロットルポジションセンサ２５が設けら
れると共に、アイドルスイッチ２６及びバイパス通路２
７、アイドルスピードコントロール（ＩＳＣ）バルブ
（ステップモータ）２８、また、バイパス通路２９及び
アイドルアップソレノイド３０、更に、バイパス通路３
１及びエアバイパスバルブ（ＡＢＶ）３２、エアバイパ
スバルブソレノイド３３が設けられている。また、サー
ジタンク２２にはブーストセンサ３４及び吸気温センサ
３５が設けられている。The air cleaner 20 is for removing floating dust in the intake air, and is connected to the surge tank 22 and the intake port 11 of the engine 10 by an intake pipe 21. An atmospheric pressure sensor 23 is provided on the air cleaner 20 side of the intake pipe 21. On the other hand, a throttle valve 24 and a throttle position sensor 25 are provided on the surge tank 22 side of the intake pipe 21, and an idle switch 26 and a bypass passage 2 are provided.
7, an idle speed control (ISC) valve (step motor) 28, a bypass passage 29 and an idle up solenoid 30, and a bypass passage 3
1, an air bypass valve (ABV) 32, and an air bypass valve solenoid 33 are provided. A boost sensor 34 and an intake air temperature sensor 35 are provided in the surge tank 22.
【００１７】そして、大気圧センサ２３及びスロットル
ポジションセンサ２５、アイドルスイッチ３６はエンジ
ンコントロールユニット（ＥＣＵ）３６に接続され、そ
の検出結果をＥＣＵ３６に出力できるようになってい
る。また、ＩＳＣバルブ２８及びＩＳＣソレノイド３
０、ＡＢＶソレノイド３３もＥＣＵ２６に接続され、Ｅ
ＣＵ３６の指令に基づいて作動することができるように
なっている。更に、エンジン１０の吸気ポート１１には
インジェクタ３７が取付けられており、図示しない燃料
タンク内に貯蔵されたガソリンをＥＣＵ３６の指令に基
づいて所定量噴射することができるようになっている。The atmospheric pressure sensor 23, the throttle position sensor 25, and the idle switch 36 are connected to an engine control unit (ECU) 36, and the detection result can be output to the ECU 36. In addition, the ISC valve 28 and the ISC solenoid 3
0, the ABV solenoid 33 is also connected to the ECU 26, and E
It can operate based on a command from the CU 36. Further, an injector 37 is attached to the intake port 11 of the engine 10 so that a predetermined amount of gasoline stored in a fuel tank (not shown) can be injected based on a command from the ECU 36.
【００１８】エンジン１０の排気ポート１２には排気管
３８が接続され、その中途部にはＯ 2 センサ３９及び触
媒コンバータ（三元触媒）４０が装着されている。そし
て、このＯ2 センサ３９はＥＣＵ３６に接続され、その
検出結果をＥＣＵ３６に出力できるようになっている。
なお、エンジン１０にはエンジン冷却水の水温センサ４
１が設けられ、また、エンジン１０の図示しないディス
トリビュータ内にはクランク角度位置センサ４２及びＴ
ＤＣセンサ４３が設けられており、このクランク角度位
置センサ４２及びＴＤＣセンサ４３はＥＣＵ３６に接続
され、その検出結果をＥＣＵ３６に出力できるようにな
っている。An exhaust pipe is attached to the exhaust port 12 of the engine 10.
38 is connected and O 2Sensor 39 and touch
A medium converter (three-way catalyst) 40 is mounted. That
O this2The sensor 39 is connected to the ECU 36,
The detection result can be output to the ECU 36.
The engine 10 has a water temperature sensor 4 for the engine cooling water.
1 is provided, and the engine 10 has a disk (not shown).
A crank angle position sensor 42 and a T are provided in the tributor.
A DC sensor 43 is provided, and this crank angle position
The position sensor 42 and the TDC sensor 43 are connected to the ECU 36.
The detection result can be output to the ECU 36.
ing.
【００１９】本実施例のリーンバーンエンジン１０には
排気ガスの一部を吸気ガス中にもどす排気再循環装置
（ＥＧＲ）が装着されている。即ち、エンジン１０の排
気ポート１２には排気管３８とは別に排気循環管５１の
基端部が接続され、この排気循環管５１の先端部は吸気
管２１の中途に設けられたＥＧＲミキサー５２に接続さ
れている。そして、この排気循環管５１にはＥＧＲバル
ブ５３及びＥＧＲ温度センサ５４、ＥＧＲソレノイド５
５が設けられ、ＥＧＲ温度センサ５４はＥＣＵ３６に接
続されてその検出結果をＥＣＵ３６に出力でき、ＥＧＲ
ソレノイド５５もＥＣＵ３６に接続され、ＥＣＵ３６の
指令に基づいて作動することができるようになってい
る。The lean burn engine 10 of this embodiment is equipped with an exhaust gas recirculation device (EGR) for returning a part of the exhaust gas to the intake gas. That is, a base end portion of an exhaust circulation pipe 51 is connected to the exhaust port 12 of the engine 10 separately from the exhaust pipe 38, and a tip end portion of the exhaust circulation pipe 51 is connected to an EGR mixer 52 provided in the middle of the intake pipe 21. It is connected. Then, in the exhaust circulation pipe 51, an EGR valve 53, an EGR temperature sensor 54, an EGR solenoid 5
5, the EGR temperature sensor 54 is connected to the ECU 36, and the detection result can be output to the ECU 36.
The solenoid 55 is also connected to the ECU 36 and can operate based on a command from the ECU 36.
【００２０】また、リーンバーンエンジン１０には吸入
空気を加熱する加熱装置が設けられている。即ち、吸気
管２１は途中で分岐し、一方は、前述したように、サー
ジタンク２２に接続され、他方は分岐管５６として排気
管３８に装着された熱交換器５７を介して再び吸気管２
１に合流している。そして、分岐管５６と吸気管２１と
の合流位置にはホットエアスロットル５８が取付けら
れ、このホットエアスロットル５８にはステップモータ
５９が連結されている。そして、このステップモータ５
９はＥＣＵ３６に接続され、ＥＣＵ３６の指令に基づい
て作動することができるようになっている。The lean burn engine 10 is also provided with a heating device for heating the intake air. That is, the intake pipe 21 is branched in the middle, one of which is connected to the surge tank 22 as described above, and the other of which is connected as the branch pipe 56 to the intake pipe 2 via the heat exchanger 57 attached to the exhaust pipe 38.
It joins 1. A hot air throttle 58 is attached at the confluence of the branch pipe 56 and the intake pipe 21, and a step motor 59 is connected to the hot air throttle 58. And this step motor 5
The reference numeral 9 is connected to the ECU 36 so that it can operate based on a command from the ECU 36.
【００２１】而して、エアクリーナ２０から吸入された
空気は吸気管２１を介してサージタンク２２に送られ、
そして、エンジン１０の吸気ポート１１に供給される。
このとき、スロットルバルブ２４によって吸入空気量が
制御される。一方、ＥＣＵ３６は大気圧センサ２３によ
って検出された吸入空気量とスロットルポジションセン
サ２５によって検出されたスロットル開度とから燃料噴
射量を決定し、インジェクタ３７はＥＣＵ３６の指令に
基づいてガソリンを所定量噴射する。従って、空気とガ
ソリンとの混合気が燃焼室１８内に供給されることとな
る。The air sucked from the air cleaner 20 is sent to the surge tank 22 via the intake pipe 21,
Then, it is supplied to the intake port 11 of the engine 10.
At this time, the throttle valve 24 controls the intake air amount. On the other hand, the ECU 36 determines the fuel injection amount from the intake air amount detected by the atmospheric pressure sensor 23 and the throttle opening detected by the throttle position sensor 25, and the injector 37 injects a predetermined amount of gasoline based on a command from the ECU 36. To do. Therefore, a mixture of air and gasoline is supplied into the combustion chamber 18.
【００２２】吸気ポート１１から燃焼室１８内に混合気
が供給され、クランクシャフト１５の駆動によってピス
トン１７が上下動して燃焼室１８内の混合気が圧縮さ
れ、点火プラグ１９が火花を発生することで、圧縮され
た混合気の爆発、膨張が行われてエンジンが作動する。
そして、混合気の燃焼によって発生した排気ガスは排気
ポート１２から排気管３８に排出され、触媒コンバータ
４０によって浄化されて大気に放出される。The air-fuel mixture is supplied from the intake port 11 into the combustion chamber 18, the piston 17 moves up and down by the drive of the crankshaft 15, the air-fuel mixture inside the combustion chamber 18 is compressed, and the spark plug 19 produces sparks. As a result, the compressed air-fuel mixture explodes and expands to operate the engine.
Then, the exhaust gas generated by the combustion of the air-fuel mixture is discharged from the exhaust port 12 to the exhaust pipe 38, purified by the catalytic converter 40 and released to the atmosphere.
【００２３】また、エンジン１０において、Ｏ2 センサ
３９によってフィードバック制御を行い、実際の空燃比
が理論空燃比よりも大きいリーン状態で燃焼するリーン
バーン運転領域で運転されているときには、排気ガス中
に大量の空気が含まれており、触媒コンバータ４０が三
元触媒であるためにＮＯｘの浄化を行うことができな
い。そのため、ＥＧＲバルブ５３を開放して排気還流を
排気循環管５１を介して吸気管２１（ＥＧＲミキサー５
２）に循環する。すると、排気還流によって高温のもと
で吸気中の窒素と酸素が反応抑制される。Further, in the engine 10, when the feedback control is performed by the O 2 sensor 39 and the engine 10 is operated in the lean burn operating region where the actual air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio, the engine is in the lean burn operation region. Since a large amount of air is contained and the catalytic converter 40 is a three-way catalyst, NOx cannot be purified. Therefore, the EGR valve 53 is opened and exhaust gas recirculation is conducted through the exhaust circulation pipe 51 to the intake pipe 21 (EGR mixer 5
Cycle to 2). Then, the exhaust gas recirculation suppresses the reaction between nitrogen and oxygen in the intake air under high temperature.
【００２４】更に、吸入空気の一部は吸気管２１から分
かれて分岐管５６に流入し、熱交換器５７によって加熱
される。一方、吸気温センサ３５は燃焼室１８内に供給
されるサージタンク２２内の吸気温度を検出して検出結
果をＥＣＵ３６に出力する。ＥＣＵ３６には燃焼室１８
内での燃焼が安定するように予め吸気温度設定値が設定
されており、このＥＣＵ３６は吸気温度がこの設定値と
なるようにステップモータ５９を駆動することでホット
エアスロットル５８を開閉制御する。従って、吸気温度
設定値に加熱された吸入空気が燃焼室１８に供給される
こととなる。Further, part of the intake air is separated from the intake pipe 21, flows into the branch pipe 56, and is heated by the heat exchanger 57. On the other hand, the intake air temperature sensor 35 detects the intake air temperature in the surge tank 22 supplied into the combustion chamber 18 and outputs the detection result to the ECU 36. The ECU 36 has a combustion chamber 18
The intake air temperature set value is set in advance so as to stabilize the internal combustion, and the ECU 36 controls the opening / closing of the hot air throttle 58 by driving the step motor 59 so that the intake air temperature becomes the set value. Therefore, the intake air heated to the intake temperature set value is supplied to the combustion chamber 18.
【００２５】なお、エンジン１０の発進時、加速時、高
負荷運転時にはＯ2 センサ３９によってフィードバック
制御を行うが、ホットエアスロットル５８は分岐管５６
を閉止して加熱された吸気を吸気管２１に導入しない。
但し、エンジン１０の冷態時には冷却水の温度が所定温
度になるまでホットエアスロットル５８の分岐管５６を
開放して加熱された吸気を吸気管２１に導入する。It should be noted that the feedback control is performed by the O 2 sensor 39 when the engine 10 starts, accelerates, or operates under a high load.
Is closed and the heated intake air is not introduced into the intake pipe 21.
However, when the engine 10 is in a cold state, the branch pipe 56 of the hot air throttle 58 is opened until the temperature of the cooling water reaches a predetermined temperature, and the heated intake air is introduced into the intake pipe 21.
【００２６】図２に示すように、通常、空燃比（Ａ／
Ｆ）に対するＥＧＲ率において、Ａ／Ｆの値が大きくな
ると燃費が向上し、ＥＧＲ率が大きくなるとＮＯｘが減
少する。しかし、安定燃焼限界があって、同図に示す斜
線部分は運転不能領域となっている。ところが、本実施
例の希薄燃焼内燃機関のように吸入空気を加熱すると、
図３に示すように、安定燃焼限界が向上して運転可能領
域が広くなる。As shown in FIG. 2, the air-fuel ratio (A /
In the EGR rate with respect to F), the fuel efficiency improves when the value of A / F increases, and the NOx decreases when the EGR rate increases. However, there is a stable combustion limit, and the shaded area in the figure is an inoperable region. However, when the intake air is heated as in the lean burn internal combustion engine of this embodiment,
As shown in FIG. 3, the stable combustion limit is improved and the operable region is widened.
【００２７】また、本実施例の希薄燃焼内燃機関の制御
方法は、エンジン１０の回転数と吸気管内負圧とによっ
て吸入空気量を算出し、燃料噴射量のパラメータを吸入
空気量と排気再循環装置によって戻された排気還流との
混合量に対する燃料量の比率（Ｇ／Ｆ）を用いて制御し
ている。以下、その制御の流れを説明する。Further, in the lean burn internal combustion engine control method of this embodiment, the intake air amount is calculated based on the rotation speed of the engine 10 and the negative pressure in the intake pipe, and the parameters of the fuel injection amount are set to the intake air amount and the exhaust gas recirculation. Control is performed using the ratio (G / F) of the fuel amount to the mixture amount with the exhaust gas recirculation returned by the device. The control flow will be described below.
【００２８】図４に示すように、アクセル開度αとエン
ジン回転数Ｎｅから加減速判定のフィードバック制御を
行い、切換スイッチ６１をエンジン１０の定常あるいは
減速運転（リーン）と加速運転（ストイキオ）とに切り
換える。この切換スイッチ６１が加速運転（ストイキ
オ）に切り換えられた場合、Ｏ2 センサ３９から排気ガ
スの酸素濃度から理論空燃比がフィードバック制御され
てインジェクタ３７の噴射駆動時間を設定し、ＥＣＵ３
６に出力する。As shown in FIG. 4, feedback control for acceleration / deceleration determination is performed based on the accelerator opening α and the engine speed Ne, and the changeover switch 61 is operated for steady or decelerating operation (lean) and acceleration operation (stoichio) of the engine 10. Switch to. When the changeover switch 61 is switched to the acceleration operation (stoichio), the stoichiometric air-fuel ratio is feedback-controlled from the oxygen concentration of the exhaust gas from the O 2 sensor 39 to set the injection drive time of the injector 37, and the ECU 3
Output to 6.
【００２９】一方、切換スイッチ６１が定常／減速運転
（リーン）に切り換えられた場合、アクセル開度αとエ
ンジン回転数ＮｅからＧ／Ｆマップを設定し、空燃比が
設定されたＧ／Ｆとなるようにインジェクタ３７の噴射
駆動時間を設定し、ＥＣＵ３６に出力する。また、吸気
温度設定値も設定され、吸気温度がこの設定値となるよ
うにホットエアスロットル５８の開度を制御し、ＥＣＵ
３６に出力する。更に、ストイキオ運転からリーン運転
に変更されるときに吸気がＡＢＶ３１を通して供給され
て空気量が増加するが、これは目標ブースト値を基にＡ
ＢＶデューティ比を設定する。なお、ＡＢＶ３１による
吸気増加量だけでは不足である場合にはＩＳＣ制御を作
動して行う。On the other hand, when the changeover switch 61 is switched to the steady / deceleration operation (lean), a G / F map is set based on the accelerator opening α and the engine speed Ne, and the G / F is set to the air-fuel ratio. The injection drive time of the injector 37 is set so as to be output to the ECU 36. Further, the intake air temperature set value is also set, and the opening of the hot air throttle 58 is controlled so that the intake air temperature becomes this set value.
Output to 36. Further, when the stoichio operation is changed to the lean operation, intake air is supplied through the ABV31 to increase the air amount, which is based on the target boost value.
Set the BV duty ratio. It should be noted that if the intake air increase amount by the ABV 31 alone is insufficient, the ISC control is activated.
【００３０】また、アクセル開度αとエンジン回転数Ｎ
ｅからＥＧＲマップを設定し、ＥＧＲ率が設定値となる
ようにＥＧＲバルブ５４のデューティ比を設定し、ＥＣ
Ｕ３６に出力する。このとき、ストイキオ運転からリー
ン運転に変更されるときにはアイドル時と加速時にその
状態に応じてＥＧＲ率を補正する。また、エンジン水温
が低いときにはＥＧＲバルブ５４を閉止し、あるいは運
転環境によってエンジン回転変動があるときはこれを検
知してＥＧＲバルブ５４のデューティ比を補正（減少）
させる。Further, the accelerator opening α and the engine speed N
The EGR map is set from e, and the duty ratio of the EGR valve 54 is set so that the EGR rate becomes the set value.
Output to U36. At this time, when the stoichio operation is changed to the lean operation, the EGR rate is corrected according to the state during idling and during acceleration. Further, when the engine water temperature is low, the EGR valve 54 is closed, or when there is engine rotation fluctuation due to the operating environment, this is detected to correct (decrease) the duty ratio of the EGR valve 54.
Let
【００３１】なお、前述した目標ブースト値はアクセル
開度αとエンジン回転数Ｎｅから設定するが、この目標
ブースト値は吸気分圧とＥＧＲ分圧とから構成され、吸
気分圧はＡＢＶ３１（ＩＳＣ２８）によって制御され、
ＥＧＲ分圧はＥＧＲマップより決定されている。従っ
て、燃焼（回転）変動を検知してＥＧＲ分圧の設定値を
減少させた場合には吸気分圧を増加させる。The above-mentioned target boost value is set from the accelerator opening α and the engine speed Ne. This target boost value is composed of the intake partial pressure and the EGR partial pressure, and the intake partial pressure is ABV31 (ISC28). Controlled by
The EGR partial pressure is determined from the EGR map. Therefore, when the combustion (rotation) fluctuation is detected and the set value of the EGR partial pressure is decreased, the intake partial pressure is increased.
【００３２】図２に示すように、空燃比（Ａ／Ｆ）に対
するＥＧＲ率において、Ａ／Ｆの値を一定にした状態で
ＥＧＲ率が大きくなると、安定燃焼限界を越えて同図に
斜線部分で示す運転不能領域に入ってしまう。ところ
が、本実施例の希薄燃焼内燃機関の制御方法のようにＧ
／Ｆ（吸入空気量＋ＥＧＲ量／燃料量）で制御すると、
図５に示すように、Ｇ／Ｆの値を一定にした状態でＥＧ
Ｒ率が大きくなっても安定燃焼限界を越えることはなく
なる。As shown in FIG. 2, in the EGR rate with respect to the air-fuel ratio (A / F), when the EGR rate increases with the A / F value kept constant, the stable combustion limit is exceeded and the shaded area in the figure. It enters the inoperable area indicated by. However, as in the control method for the lean burn internal combustion engine of the present embodiment, G
/ F (intake air amount + EGR amount / fuel amount)
As shown in FIG. 5, when the value of G / F is kept constant, EG
Even if the R rate increases, the stable combustion limit will not be exceeded.
【００３３】図６乃至図８に本発明の他の実施例に係る
希薄燃焼内燃機関のシステム概略を示す。なお、前述し
た実施例と同様の機能を有する部材には同一の符号を付
して重複する説明は省略する。FIGS. 6 to 8 show the schematic system of a lean burn internal combustion engine according to another embodiment of the present invention. The members having the same functions as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and the duplicated description will be omitted.
【００３４】前述の実施例のリーンバーンエンジンにあ
っては、加熱装置を構成するホットエアスロットル５８
を吸気管２１と分岐管５６との合流位置に取付けたが、
第２実施例の希薄燃焼内燃機関（エンジン）は、図６に
示すように、吸気管２１にスロットル７１を設けると共
に分岐管５６にホットエアスロットル７２及びステップ
モータ７３を設けてある。従って、吸気温度の温度設定
が容易となる。In the lean burn engine of the above-described embodiment, the hot air throttle 58 which constitutes the heating device.
Was attached at the confluence of the intake pipe 21 and the branch pipe 56.
In the lean burn internal combustion engine (engine) of the second embodiment, as shown in FIG. 6, the intake pipe 21 is provided with a throttle 71 and the branch pipe 56 is provided with a hot air throttle 72 and a step motor 73. Therefore, it becomes easy to set the intake air temperature.
【００３５】また、第３実施例の希薄燃焼内燃機関（エ
ンジン）は、図７に示すように、吸気管２１にスロット
ル８１を設けると共に分岐管５６にＡＢＶ兼用のホット
エアスロットル８２及びステップモータ８３を設けてあ
る。従って、構造の簡素化が図れる。In the lean burn internal combustion engine (engine) of the third embodiment, as shown in FIG. 7, the intake pipe 21 is provided with a throttle 81 and the branch pipe 56 is provided with a hot air throttle 82 also serving as an ABV and a step motor 83. It is provided. Therefore, the structure can be simplified.
【００３６】更に、第４実施例の希薄燃焼内燃機関（エ
ンジン）は、図８に示すように、吸気管２１にスロット
ル９１を設けると共に分岐管５６にホットエアスロット
ル９２及びステップモータ９３を設け、且つ、分岐管５
６の先端部を分岐して各気筒に接続してある。従って、
加熱された吸気の分配性の向上が図れる。Further, the lean burn internal combustion engine (engine) of the fourth embodiment is provided with a throttle 91 in the intake pipe 21 and a hot air throttle 92 and a step motor 93 in the branch pipe 56, as shown in FIG. , Branch pipe 5
The tip of 6 is branched and connected to each cylinder. Therefore,
The distribution of the heated intake air can be improved.
【００３７】なお、上述の実施例において、希薄燃焼内
燃機関の加熱装置は吸入空気を加熱したが、ＥＧＲによ
る排気還流を加熱してもよく、あるいは吸入空気と排気
還流の混合気でもよい。また、吸入空気を排気による熱
交換器にょって加熱したが、これに限らず、例えば、電
気ヒータなどを別に設けてもよいものである。In the above embodiment, the heating device for the lean burn internal combustion engine heats the intake air. However, the exhaust gas recirculation by EGR may be heated, or a mixture of intake air and exhaust gas recirculation may be used. Further, although the intake air is heated by the heat exchanger using the exhaust gas, the present invention is not limited to this, and, for example, an electric heater or the like may be separately provided.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明の希薄燃焼内燃機関によれば、排気ガスの一
部を吸気ガス中にもどす排気再循環装置が装着され、吸
入空気あるいは排気還流を加熱する加熱装置と、燃焼室
内に供給される吸気温度を検出する吸気温センサと、そ
の吸気温センサの検出結果に基づいて吸気温度を予め設
定された吸気温度設定値になるように加熱装置を駆動制
御する駆動制御手段とを具えたので、燃焼室には所定値
に加熱された吸気が供給されることとなり、機関の安定
燃焼限界が向上して運転可能領域が広くなり、よりリー
ンで高いＥＧＲ領域での運転が可能となる。従って、低
燃費化及びＮＯｘの低減が図れ、燃焼効率の向上を図る
ことができる。また、従来に比べて同じ吸入ガス重量で
は吸気管内負圧が下がるので、部分負荷運転時のポンピ
ングロスを低減できて燃費を向上させることができると
共に、高負荷時には吸気を加熱しないので、充填効率が
低下することなく、且つ、スワールやタンブルなどの吸
気抵抗となるものがなくなって全負荷時の性能の低下を
なくすことができる。As described above in detail with reference to the embodiments, according to the lean burn internal combustion engine of the present invention, the exhaust gas recirculation device for returning a part of the exhaust gas to the intake gas is installed, and the intake air Alternatively, a heating device for heating the exhaust gas recirculation, an intake air temperature sensor for detecting the intake air temperature supplied to the combustion chamber, and an intake air temperature set to a preset intake air temperature set value based on the detection result of the intake air temperature sensor. In addition, since the combustion chamber is provided with drive control means for controlling the drive of the heating device, intake air heated to a predetermined value is supplied to the combustion chamber, the stable combustion limit of the engine is improved, and the operable range is widened. It becomes possible to operate in a leaner and higher EGR range. Therefore, fuel consumption can be reduced and NOx can be reduced, and combustion efficiency can be improved. Also, since the negative pressure in the intake pipe decreases with the same intake gas weight as in the past, pumping loss during partial load operation can be reduced and fuel consumption can be improved, and since intake air is not heated at high load, filling efficiency is improved. Does not decrease, and there is no intake resistance such as swirl or tumble, and performance deterioration at full load can be eliminated.
【００３９】また、本発明の希薄燃焼内燃機関の制御方
法によれば、内燃機関の回転数と吸気管内負圧とによっ
て吸入空気量を算出し、燃料噴射量のパラメータをその
吸入空気量と排気再循環装置によって戻された排気還流
との混合量に対する燃料量の比率を用いて制御するよう
にしたので、排気再循環装置を高精度に制御しなくとも
過渡時に不安定燃焼を発生させることがなく、全域空燃
比センサを使用しなくともリーン領域での空燃比制御を
容易に行うことができる。Further, according to the control method for the lean burn internal combustion engine of the present invention, the intake air amount is calculated by the rotational speed of the internal combustion engine and the negative pressure in the intake pipe, and the parameters of the fuel injection amount are set as the intake air amount and the exhaust gas. Since the control is performed using the ratio of the fuel amount to the mixture amount with the exhaust gas recirculation device returned by the recirculation device, unstable combustion can be generated during a transition without accurately controlling the exhaust gas recirculation device. Therefore, the air-fuel ratio control in the lean region can be easily performed without using the full-range air-fuel ratio sensor.
【図１】本発明の一実施例に係る希薄燃焼内燃機関のシ
ステム概略図である。FIG. 1 is a system schematic diagram of a lean-burn internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
【図２】Ａ／Ｆ制御によるＥＧＲ率の変化を表すグラフ
である。FIG. 2 is a graph showing a change in EGR rate due to A / F control.
【図３】Ａ／Ｆ制御における吸気加熱温度変化に伴う安
定燃焼限界の変化を表すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a change in stable combustion limit with a change in intake air heating temperature in A / F control.
【図４】希薄燃焼内燃機関の制御の流れを表すブロック
図である。FIG. 4 is a block diagram showing a control flow of a lean burn internal combustion engine.
【図５】Ｇ／Ｆ制御によるＥＧＲ率の変化を表すグラフ
である。FIG. 5 is a graph showing changes in EGR rate due to G / F control.
【図６】本発明の第２実施例に係る希薄燃焼内燃機関の
システム概略図である。FIG. 6 is a system schematic diagram of a lean burn internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第３実施例に係る希薄燃焼内燃機関の
システム概略図である。FIG. 7 is a system schematic diagram of a lean burn internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第４実施例に係る希薄燃焼内燃機関の
システム概略図である。FIG. 8 is a system schematic diagram of a lean burn internal combustion engine according to a fourth embodiment of the present invention.
１０ エンジン １８ 燃焼室 ２０ エアクリーナ ２１ 吸気管 ２２ サージタンク ２３ 大気圧センサ ２４ スロットルバルブ ３２ エアバイパスバルブ（ＡＢＶ） ３４ ブーストセンサ ３５ 吸気温センサ ３６ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ） ３７ インジェクタ ３８ 排気管 ３９ Ｏ2 センサ ４０ 触媒コンバータ（三元触媒） ５１ 排気還流管 ５３ 排気再循環（ＥＧＲ）バルブ ５４ ＥＧＲ温度センサ ５６ 分岐管 ５７ 熱交換器 ５８ ホットエアスロットル ５９ ステップモータ10 engine 18 combustion chamber 20 air cleaner 21 intake pipe 22 surge tank 23 atmospheric pressure sensor 24 throttle valve 32 air bypass valve (ABV) 34 boost sensor 35 intake air temperature sensor 36 engine control unit (ECU) 37 injector 38 exhaust pipe 39 O 2 sensor 40 catalytic converter (three-way catalyst) 51 exhaust gas recirculation pipe 53 exhaust gas recirculation (EGR) valve 54 EGR temperature sensor 56 branch pipe 57 heat exchanger 58 hot air throttle 59 step motor
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【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成４年７月１日[Submission date] July 1, 1992
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項２[Name of item to be corrected] Claim 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００２[Name of item to be corrected] 0002
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００２】[0002]
【従来の技術】エンジンは空気と燃料との混合気が燃焼
室に導入され、これを圧縮して着火すると爆発して駆動
力を得ることができる。この場合、空気と燃料が完全燃
焼するための理論的に必要な燃料に対する最少の空気の
空燃比（Ａ／Ｆ）、即ち、理論空燃比はガソリンの場
合、１４．４〜１５．０程度であり、排気ガス規制に適
合するように燃焼をコントロールするにはこの空燃比の
コントロールが基本となると考えられている。2. Description of the Related Art In an engine, a mixture of air and fuel is introduced into a combustion chamber, which is compressed and ignited to explode to obtain a driving force. In this case, the minimum air-fuel ratio (A / F) of fuel to the theoretically necessary fuel for complete combustion of air and fuel , that is, the theoretical air-fuel ratio is about 14.4 to 15.0 in the case of gasoline. Therefore, it is considered that this control of the air-fuel ratio is the basis for controlling combustion so as to comply with exhaust gas regulations.
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００３[Name of item to be corrected] 0003
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００３】燃費向上対策として、希薄燃焼（リーンバ
ーン）エンジンがある。このリーンバーンエンジンと
は、実際の空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン状態
で燃焼するリーンバーン運転領域を有するエンジンであ
る。従って、エンジンの燃焼排気ガス中に含まれる一酸
化炭素や炭化水素あるいは窒素酸化物の発生量を抑制し
たり、燃費の改善等を図ることができる。As a measure for improving fuel efficiency, there is a lean burn engine. The lean burn engine is an engine having a lean burn operation region in which the actual air-fuel ratio burns in a lean state in which the actual air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, it is possible to suppress the amount of carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides contained in the combustion exhaust gas of the engine, and to improve fuel efficiency.
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００５[Correction target item name] 0005
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００５】ＮＯｘを抑制する方法としては点火時期を
遅らせるとか、還元触媒を用いるなどの方法があるが、
排気再循環方式（ＥＧＲ）が最も効果的とされている。
このＥＧＲは排気ガスの一部を吸気ガス中にもどしてや
るものである。即ち、ＮＯｘは燃焼ガスの高温のもとで
吸気中の窒素と酸素が反応してできるため、排気還流に
よって燃焼ガスの温度を下げて、Ｏ2 ＋Ｎ2 →２ＮＯの
反応を抑制してやる。As a method for suppressing NOx, there are methods such as delaying the ignition timing and using a reduction catalyst.
Exhaust gas recirculation (EGR) is the most effective.
This EGR returns a part of the exhaust gas to the intake gas. That is, since NOx is formed by the reaction of nitrogen and oxygen in the intake air under the high temperature of the combustion gas, the temperature of the combustion gas is lowered by the exhaust gas recirculation, and the reaction of O 2 + N 2 → 2NO is suppressed.
【手続補正５】[Procedure Amendment 5]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００６[Correction target item name] 0006
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】通常のエンジンは、前
述したように、空気と燃料が完全燃焼し、三元触媒で排
ガスを浄化できるように理論空燃比付近にてエンジンを
コントロールしている。ところが、上述した従来のリー
ンバーンエンジンにあっては、ＮＯｘを抑制するために
Ａ／Ｆが大きい領域で運転するか、それよりＡ／Ｆを小
さく（理論空燃比よりは大きく）してＥＧＲを導入する
ことが行われており、これらの空気やＥＧＲガスで希釈
された混合気は燃焼が不安定になってしまうという問題
があった。As described above, in a normal engine, air and fuel are completely combusted and exhausted by a three-way catalyst.
The engine is controlled near the stoichiometric air-fuel ratio so that the gas can be purified . However, in the above-mentioned conventional lean burn engine, in order to suppress NOx,
Operate in the area where A / F is large or make A / F smaller than that.
Scratch (greater than theoretical air-fuel ratio) to introduce EGR
Is done and diluted with these air and EGR gas
There was a problem that combustion of the air-fuel mixture became unstable.
【手続補正６】[Procedure Amendment 6]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００７[Correction target item name] 0007
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００７】従って、リーンバーン運転状態時に燃焼が
不安定にならないＡ／Ｆに混合気を抑制するために空燃
比を計測するセンサを使用する必要があり、この場合、
通常使用されるＯ2 センサよりもコスト高となってしま
うという問題があった。Therefore, combustion does not occur during lean burn operation.
It is necessary to use a sensor that measures the air-fuel ratio in order to suppress the air-fuel mixture in the A / F that does not become unstable . In this case,
There is a problem that the cost is higher than that of the O 2 sensor which is normally used.
【手続補正７】[Procedure Amendment 7]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００８[Correction target item name] 0008
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００８】本発明はこのような問題点を解決するもの
であって、燃焼安定性の向上を図った希薄燃焼内燃機関
及びその制御方法を提供することを目的とする。The present invention is intended to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a lean burn internal combustion engine and a control method thereof for improving combustion stability .
【手続補正８】[Procedure Amendment 8]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１０[Correction target item name] 0010
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１０】また、本発明の希薄燃焼内燃機関の制御方
法は、実際の空燃比が理論空燃比よりも大きいリーン状
態で燃焼するリーンバーン運転領域を有し、且つ、排気
ガスの一部を吸気ガス中にもどす排気再循環装置が装着
された希薄燃焼内燃機関において、内燃機関の回転数と
吸気管内負圧とによって求められる吸入空気量と前記排
気再循環装置によって戻された排気還流との混合量を算
出し、燃料量の比率を用いて制御することを特徴とする
ものである。Further, the lean burn internal combustion engine control method of the present invention has a lean burn operation region in which the actual air-fuel ratio burns in a lean state in which the actual air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio, and a portion of the exhaust gas is taken in. In a lean-burn internal combustion engine equipped with an exhaust gas recirculation device for returning to gas, a mixture of the intake air amount obtained by the rotational speed of the internal combustion engine and the negative pressure in the intake pipe and the exhaust gas recirculation returned by the exhaust gas recirculation device. Calculate the amount
It is characterized in that it is controlled by using the ratio of the fuel quantity and the fuel quantity.
【手続補正９】[Procedure Amendment 9]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１２[Correction target item name] 0012
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１２】また、吸入空気量と排気還流との混合量、
即ち、吸入ガス量は機関の回転数と吸気管内負圧とによ
ってを算出され、燃料噴射量のパラメータはこの吸入空
気量と排気再循環装置によって戻された排気還流との混
合量に対する燃料量の比率を用いて制御する（以下、こ
の制御をＧ／Ｆ制御と記する。）ことで、排気還流を高
精度に制御しなくとも不安定燃焼は発生せず、リーンバ
ーン運転領域での混合気制御が容易となる。Also, the mixing amount of the intake air amount and the exhaust gas recirculation,
That is, the intake gas amount is calculated by the engine speed and the negative pressure in the intake pipe, and the parameter of the fuel injection amount is the fuel amount with respect to the mixture amount of the intake air amount and the exhaust gas recirculation returned by the exhaust gas recirculation device. Control using a ratio (hereafter
Is referred to as G / F control. ) It is, unstable combustion will not occur without having to control the exhaust gas recirculation with high precision, it is easy to mixture controller in lean burn operation area.
【手続補正１０】[Procedure Amendment 10]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２３[Name of item to be corrected] 0023
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２３】また、エンジン１０において、Ｏ2 センサ
３９によってフィードバック制御を行わない、実際の空
燃比が理論空燃比よりも大きいリーン状態で燃焼するリ
ーンバーン運転領域で運転されているときには、排気ガ
ス中に大量の空気が含まれており、触媒コンバータ４０
が三元触媒であるためにＮＯｘの浄化を行うことができ
ない。そのため、ＥＧＲバルブ５３を開放して排気還流
を排気循環管５１を介して吸気管２１（ＥＧＲミキサー
５２）に循環する。 Further, when the engine 10 is operated in the lean burn operation region where the feedback control is not performed by the O 2 sensor 39 and the actual air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio in the lean burn operation region, the exhaust gas Contains a large amount of air, and the catalytic converter 40
Since NO is a three-way catalyst, NOx cannot be purified. Therefore, the EGR valve 53 is opened and exhaust gas recirculation is circulated to the intake pipe 21 (EGR mixer 52) via the exhaust circulation pipe 51 .
【手続補正１１】[Procedure Amendment 11]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２７[Name of item to be corrected] 0027
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２７】また、本実施例の希薄燃焼内燃機関の制御
方法は、エンジン１０の回転数と吸気管内負圧とによっ
て吸入空気量と排気還流との混合量を算出し、燃料噴射
量のパラメータを吸入空気量と排気再循環装置によって
戻された排気還流との混合量に対する燃料量の比率（Ｇ
／Ｆ）を用いて制御している。以下、その制御の流れを
説明する。Further, in the lean burn internal combustion engine control method of this embodiment , the mixture amount of the intake air amount and the exhaust gas recirculation is calculated by the rotational speed of the engine 10 and the negative pressure in the intake pipe, and the parameter of the fuel injection amount is set. The ratio of the fuel amount to the mixture amount of the intake air amount and the exhaust gas recirculation returned by the exhaust gas recirculation device (G
/ F) is used for control. The control flow will be described below.
【手続補正１２】[Procedure Amendment 12]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００２９[Name of item to be corrected] 0029
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００２９】一方、切換スイッチ６１が定常／減速運転
（リーン）に切り換えられた場合、アクセル開度αとエ
ンジン回転数ＮｅからＧ／Ｆマップを設定し、Ｇ／Ｆが
設定されたＧ／Ｆとなるようにインジェクタ３７の噴射
駆動時間を設定し、ＥＣＵ３６に出力する。また、吸気
温度設定値も設定され、吸気温度がこの設定値となるよ
うにホットエアスロットル５８の開度を制御し、ＥＣＵ
３６に出力する。更に、ストイキオ運転からリーン運転
に変更されるときに吸気がＡＢＶ３１を通して供給され
て空気量が増加するが、これは目標ブースト値を基にＡ
ＢＶデューティ比を設定する。なお、ＡＢＶ３１による
吸気増加量だけでは不足である場合にはＩＳＣ制御を作
動して行う。On the other hand, when the changeover switch 61 is switched to the steady / deceleration operation (lean), a G / F map is set from the accelerator opening α and the engine speed Ne, and G / F is set. The injection drive time of the injector 37 is set so as to achieve the desired G / F and is output to the ECU 36. Further, the intake air temperature set value is also set, and the opening of the hot air throttle 58 is controlled so that the intake air temperature becomes this set value.
Output to 36. Further, when the stoichio operation is changed to the lean operation, intake air is supplied through the ABV31 to increase the air amount, which is based on the target boost value.
Set the BV duty ratio. It should be noted that if the intake air increase amount by the ABV 31 alone is insufficient, the ISC control is activated.
【手続補正１３】[Procedure Amendment 13]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３２[Name of item to be corrected] 0032
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３２】図２に示すように、空燃比（Ａ／Ｆ）に対
するＥＧＲ率において、Ａ／Ｆの値を一定にした状態で
ＥＧＲ率が大きくなると、安定燃焼限界を越えて同図に
斜線部分で示す運転不能領域に入ってしまう。ところ
が、本実施例の希薄燃焼内燃機関の制御方法のようにＧ
／Ｆ｛（吸入空気量＋ＥＧＲ量）／燃料量｝で制御する
と、図５に示すように、Ｇ／Ｆの値を一定にした状態で
ＥＧＲ率が大きくなっても安定燃焼限界を越えることは
なくなる。As shown in FIG. 2, in the EGR rate with respect to the air-fuel ratio (A / F), when the EGR rate increases with the A / F value kept constant, the stable combustion limit is exceeded and the shaded area in the figure. It enters the inoperable area indicated by. However, as in the control method for the lean burn internal combustion engine of the present embodiment, G
When controlled by / F {(intake air amount + EGR amount) / fuel amount} , as shown in FIG. 5, the stable combustion limit is not exceeded even if the EGR rate increases with the G / F value kept constant. Disappear.
【手続補正１４】[Procedure Amendment 14]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３４[Correction target item name] 0034
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３４】前述の実施例のリーンバーンエンジンにあ
っては、加熱装置を構成するホットエアスロットル５８
を吸気管２１と分岐管５６との合流位置に取付けたが、
第２実施例の希薄燃焼内燃機関（エンジン）は、図６に
示すように、吸気管２１にスロットル７１を設けると共
に分岐管５６にホットエアスロットル７２及びステップ
モータ７３を設けてある。従って、全開時の通気抵抗が
小さい。 In the lean burn engine of the above-described embodiment, the hot air throttle 58 which constitutes the heating device.
Was attached at the confluence of the intake pipe 21 and the branch pipe 56.
In the lean burn internal combustion engine (engine) of the second embodiment, as shown in FIG. 6, the intake pipe 21 is provided with a throttle 71 and the branch pipe 56 is provided with a hot air throttle 72 and a step motor 73. Therefore, the ventilation resistance when fully opened
small.
【手続補正１５】[Procedure Amendment 15]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３７[Name of item to be corrected] 0037
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３７】なお、上述の実施例において、希薄燃焼内
燃機関の加熱装置は吸入空気を加熱したが、ＥＧＲによ
る排気還流を加熱してもよく、あるいは吸入空気と排気
還流の混合気でもよい。また、吸入空気を排気による熱
交換器によって加熱したが、これに限らず、例えば、電
気ヒータなどを別に設けてもよいものである。In the above embodiment, the heating device for the lean burn internal combustion engine heats the intake air. However, the exhaust gas recirculation by EGR may be heated, or a mixture of intake air and exhaust gas recirculation may be used. Although the intake air and thus heated to the heat exchanger by the exhaust, not limited to this, for example, those such as electric heaters may be provided separately.
【手続補正１６】[Procedure 16]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３８[Correction target item name] 0038
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明の希薄燃焼内燃機関によれば、排気ガスの一
部を吸気ガス中にもどす排気再循環装置が装着され、吸
入空気あるいは排気還流を加熱する加熱装置と、燃焼室
内に供給される吸気温度を検出する吸気温センサと、そ
の吸気温センサの検出結果に基づいて吸気温度を予め設
定された吸気温度設定値になるように加熱装置を駆動制
御する駆動制御手段とを具えたので、燃焼室には所定値
に加熱された吸気が供給されることとなり、機関の安定
燃焼限界が向上して運転可能領域が広くなり、よりリー
ンで高いＥＧＲ領域での運転が可能となる。従って、低
燃費化及びＮＯｘの低減が図れ、熱効率の向上を図るこ
とができる。また、従来に比べて同じ吸入ガス重量では
吸気管内負圧が下がるので、部分負荷運転時のポンピン
グロスを低減できて燃費を向上させることができると共
に、高負荷時には吸気を加熱しないので、充填効率が低
下することなく、且つ、スワールやタンブルなどの吸気
抵抗となるものがなくなって全負荷時の性能の低下をな
くすことができる。As described above in detail with reference to the embodiments, according to the lean burn internal combustion engine of the present invention, the exhaust gas recirculation device for returning a part of the exhaust gas to the intake gas is installed, and the intake air is Alternatively, a heating device for heating the exhaust gas recirculation, an intake air temperature sensor for detecting the intake air temperature supplied to the combustion chamber, and an intake air temperature set to a preset intake air temperature set value based on the detection result of the intake air temperature sensor. In addition, since the combustion chamber is provided with drive control means for controlling the drive of the heating device, intake air heated to a predetermined value is supplied to the combustion chamber, the stable combustion limit of the engine is improved, and the operable range is widened. It becomes possible to operate in a leaner and higher EGR range. Therefore, low fuel consumption and NOx can be achieved, and thermal efficiency can be improved. Also, since the negative pressure in the intake pipe decreases with the same intake gas weight as in the past, pumping loss during partial load operation can be reduced and fuel consumption can be improved, and since intake air is not heated at high load, filling efficiency is improved. Does not decrease, and there is no intake resistance such as swirl or tumble, and performance deterioration at full load can be eliminated.
【手続補正１７】[Procedure Amendment 17]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００３９[Correction target item name] 0039
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００３９】また、本発明の希薄燃焼内燃機関の制御方
法によれば、内燃機関の回転数と吸気管内負圧とによっ
て吸入空気量と排気還流との混合量を算出し、燃料噴射
量のパラメータをその吸入空気量と排気再循環装置によ
って戻された排気還流との混合量に対する燃料量の比率
を用いて制御するようにしたので、排気再循環装置を高
精度に制御しなくとも過渡時に不安定燃焼を発生させる
ことがなく、全域空燃比センサを使用しなくともリーン
領域での空燃比制御を容易に行うことができる。Further, according to the control method of the lean burn internal combustion engine of the present invention, the mixture amount of the intake air amount and the exhaust gas recirculation is calculated by the rotational speed of the internal combustion engine and the negative pressure in the intake pipe, and the fuel injection amount parameter is calculated. Is controlled by using the ratio of the fuel amount to the mixture amount of the intake air amount and the exhaust gas recirculation returned by the exhaust gas recirculation device. The stable combustion is not generated, and the air-fuel ratio control in the lean region can be easily performed without using the full-range air-fuel ratio sensor.
【手続補正１８】[Procedure 18]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図２[Name of item to be corrected] Figure 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図２】Ａ／Ｆ制御による燃焼安定性限界のＥＧＲ率の
変化を表すグラフである。FIG. 2 is a graph showing changes in the EGR rate at the combustion stability limit due to A / F control.
【手続補正１９】[Procedure Amendment 19]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図５[Name of item to be corrected] Figure 5
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図５】Ｇ／Ｆ制御による燃焼安定性限界のＥＧＲ率の
変化を表すグラフである。FIG. 5 is a graph showing changes in the EGR rate at the combustion stability limit due to G / F control.
【手続補正２０】[Procedure amendment 20]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図２[Name of item to be corrected] Figure 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図２】 [Fig. 2]
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｅ ５８０ Ｚ ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location F02M 25/07 550 E 580 Z
Claims (2)
リーン状態で燃焼するリーンバーン運転領域を有し、且
つ、排気ガスの一部を吸気ガス中にもどす排気再循環装
置が装着された希薄燃焼内燃機関において、吸入空気あ
るいは排気還流を加熱する加熱装置と、燃焼室内に供給
される吸気温度を検出する吸気温センサと、該吸気温セ
ンサの検出結果に基づいて前記吸気温度を予め設定され
た吸気温度設定値になるように前記加熱装置を駆動制御
する駆動制御手段とを具えたことを特徴とする希薄燃焼
内燃機関。1. An exhaust gas recirculation device is provided which has a lean burn operation region in which the actual air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio and burns in a lean state, and which returns a part of the exhaust gas to the intake gas. In a lean burn internal combustion engine, a heating device that heats intake air or exhaust gas recirculation, an intake air temperature sensor that detects an intake air temperature supplied to the combustion chamber, and the intake air temperature is preset based on the detection result of the intake air temperature sensor. A lean burn internal combustion engine, comprising: drive control means for driving and controlling the heating device so that the intake air temperature is set to the set value.
リーン状態で燃焼するリーンバーン運転領域を有し、且
つ、排気ガスの一部を吸気ガス中にもどす排気再循環装
置が装着された希薄燃焼内燃機関において、内燃機関の
回転数と吸気管内負圧とによって吸入空気量を算出し、
燃料噴射量のパラメータを前記吸入空気量と前記排気再
循環装置によって戻された排気還流との混合量に対する
燃料量の比率を用いて制御することを特徴とする希薄燃
焼内燃機関の制御方法。2. An exhaust gas recirculation device is provided, which has a lean burn operation region in which the actual air-fuel ratio is larger than the stoichiometric air-fuel ratio and burns in a lean state, and which returns part of the exhaust gas to the intake gas. In a lean burn internal combustion engine, the intake air amount is calculated by the rotational speed of the internal combustion engine and the negative pressure in the intake pipe,
A method for controlling a lean-burn internal combustion engine, wherein a parameter of a fuel injection amount is controlled by using a ratio of a fuel amount to a mixture amount of the intake air amount and the exhaust gas recirculation returned by the exhaust gas recirculation device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4097634A JPH05296111A (en) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | Lean-burn internal combustion engine and its control method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4097634A JPH05296111A (en) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | Lean-burn internal combustion engine and its control method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05296111A true JPH05296111A (en) | 1993-11-09 |
Family
ID=14197589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4097634A Pending JPH05296111A (en) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | Lean-burn internal combustion engine and its control method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05296111A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1992-04-17 JP JP4097634A patent/JPH05296111A/en active Pending
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