JPH11294226A - Compression ignition type internal combustion engine - Google Patents

Compression ignition type internal combustion engine

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JPH11294226A
JPH11294226A JP10105017A JP10501798A JPH11294226A JP H11294226 A JPH11294226 A JP H11294226A JP 10105017 A JP10105017 A JP 10105017A JP 10501798 A JP10501798 A JP 10501798A JP H11294226 A JPH11294226 A JP H11294226A
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combustion
soot
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air
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Eiji Iwasaki
▲英▼二 岩▲崎▼
Toshiaki Tanaka
俊明 田中
Shinya Hirota
信也 広田
Nobumoto Ohashi
伸基 大橋
Kazuhiro Ito
和浩 伊藤
Koji Yoshizaki
康二 吉▲崎▼
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  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively prevent soot from being discharged into the atmosphere by arranging a soot collecting device in an engine exhaust passage, and selectively switching first combustion having a large inert gas quantity in a combustion chamber and rarely generating soot with second combustion having a small inert gas quantity in the combustion chamber. SOLUTION: When the inert gas quantity in the combustion 5 of a compression ignition type internal combustion engine is increased, the generated quantity of soot is gradually increased and reaches a peak. When the inert gas quantity is further increased, the temperature of a fuel and the gas around it at the time of combustion in the combustion chamber 5 becomes lower than the generating temperature of soot, and soot is rarely generated. First combustion which has a larger inert gas quantity in the combustion chamber 5 than the inert gas quantity causing the peak of the generated quantity of soot and rarely generates soot and second combustion which is the normal operation state and has a small inert gas quantity in the combustion chamber 5 can be switched. The soot generated when the first combustion and second combustion are switched is collected by a soot collecting device 19, and the soot is prevented from being discharged into the atmosphere.

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】本発明は圧縮着火式内燃機関
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a compression ignition type internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より内燃機関、例えばディーゼル機
関においてはNOx の発生を抑制するために機関排気通
路と機関吸気通路とを排気ガス再循環(以下、EGRと
称す)通路により連結し、このEGR通路を介して排気
ガス、即ちEGRガスを機関吸気通路内に再循環させる
ようにしている。この場合、EGRガスは比較的比熱が
高く、従って多量の熱を吸収することができるので、E
GRガス量を増大するほど、即ちEGR率(EGRガス
量/(EGRガス量+吸入空気量))を増大するほど燃
焼室内における燃焼温度が低下する。燃焼温度が低下す
るとNOx の発生量が低下し、従ってEGR率を増大す
ればするほどNOx の発生量は低下することになる。
Conventionally than internal combustion engines, for example exhaust gas recirculation and engine exhaust passage and the engine intake passage in order to suppress the generation of the NO x in the diesel engine (hereinafter, referred to as EGR) connected by passages, the Exhaust gas, that is, EGR gas, is recirculated through the EGR passage into the engine intake passage. In this case, the EGR gas has a relatively high specific heat, and therefore can absorb a large amount of heat.
The combustion temperature in the combustion chamber decreases as the GR gas amount increases, that is, as the EGR rate (EGR gas amount / (EGR gas amount + intake air amount)) increases. When the combustion temperature is lowered to decrease the generated amount of NO x, thus the generation amount of the more NO x to be increased EGR rate is lowered.

【0003】このように従来よりEGR率を増大すれば
NOx の発生量を低下しうることはわかっている。しか
しながらEGR率を増大させていくとEGR率が或る限
度を越えたときに煤の発生量、即ちスモークが急激に増
大し始める。この点に関し従来より、それ以上EGR率
を増大すればスモークが限りなく増大していくものと考
えられており、従ってスモークが急激に増大し始めるE
GR率がEGR率の最大許容限界であると考えられてい
る。
[0003] It has been found that can reduce the generation amount of the NO x Thus conventionally increasing the EGR rate. However, when the EGR rate is increased, the soot generation amount, that is, smoke, starts to increase rapidly when the EGR rate exceeds a certain limit. In this regard, it has conventionally been considered that if the EGR rate is further increased, the smoke will increase indefinitely. Therefore, the smoke starts to increase rapidly.
The GR rate is considered to be the maximum allowable limit of the EGR rate.

【0004】従って従来よりEGR率はこの最大許容限
界を越えない範囲内に定められている(例えば特開平4
−334750号公報参照)。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30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 has been set within a range not exceeding the maximum allowable limit (for example, Japanese Patent Laid-Open No.
-334750). The maximum allowable EGR rate varies considerably depending on the type of engine and fuel, but is approximately 30 to 50%. Therefore, in a conventional diesel engine, the EGR rate is suppressed to about 30% to 50% at the maximum.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このように従来ではE
GR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EGR率はこの最大許容限界を越えない
範囲内において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NOx 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, the conventional E
Generation amount of the NO x and smoke within a range not exceeding the EGR rate is the maximum allowable limit conventionally the maximum allowable limit was considered to be present were determined to be as small as possible with respect to GR ratio. However, this way there is a limit to the EGR rate to decrease of the NO x and NO x and the amount of smoke produced be determined so that the amount generated is as small as possible of smoke, the actual NO x and still a significant amount to At present, smoke is generated.

【0006】ところがディーゼル機関の燃焼の研究の過
程においてEGR率を最大許容限界よりも大きくすれば
上述の如くスモークが急激に増大するがこのスモークの
発生量にはピークが存在し、このピークを越えてEGR
率を更に大きくすると今度はスモークが急激に減少しは
じめ、アイドリング運転時においてEGR率を70パー
セント以上にすると、またEGRガスを強力に冷却した
場合にはEGR率をほぼ55パーセント以上にするとス
モークがほとんど零になる、即ち煤がほとんど発生しな
いことが見い出されたのである。また、このときにはN
x の発生量が極めて少量となることも判明している。
この後この知見に基づいて煤が発生しない理由について
検討が進められ、その結果これまでにない煤およびNO
x の同時低減が可能な新たな燃焼システムが構築される
に至ったのである。この新たな燃焼システムについては
後に詳細に説明するが簡単に言うと炭化水素が煤に成長
するまでの途中の段階において炭化水素の成長を停止さ
せることを基本としている。
However, if the EGR rate is made larger than the maximum allowable limit in the course of research on the combustion of a diesel engine, the smoke rapidly increases as described above. However, the amount of generated smoke has a peak, and the peak exceeds this peak. EGR
When the rate is further increased, the smoke starts to decrease rapidly, and when the EGR rate is increased to 70% or more during idling operation, and when the EGR gas is cooled strongly, the smoke is reduced when the EGR rate is increased to about 55% or more. It was found that it was almost zero, that is, almost no soot was generated. In this case, N
Generation amount of O x is also found that a very small amount.
After that, the reason why no soot was generated was examined based on this finding, and as a result, unprecedented soot and NO
This has led to the construction of a new combustion system capable of simultaneously reducing x . This new combustion system will be described in detail later, but in short, it is basically based on stopping the growth of hydrocarbons in the middle stage until the hydrocarbons grow into soot.

【0007】即ち、実験研究を重ねた結果判明したこと
は燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以下のときには炭化水素の成長が煤に至
る前の途中の段階で停止し、燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以上になると炭化水素は一気に煤まで成
長してしまうということである。この場合、燃料および
その周囲のガス温度は燃料が燃焼した際の燃料周りのガ
スの吸熱作用が大きく影響しており、燃料燃焼時の発熱
量に応じて燃料周りのガスの吸熱量を調整することによ
って燃料およびその周囲のガス温度を制御することがで
きる。
That is, as a result of repeated experimental studies, it has been found that when the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber is lower than a certain temperature, the growth of hydrocarbons is stopped at a halfway stage before reaching soot. However, when the temperature of the fuel and the gas around it rises above a certain temperature, the hydrocarbons grow into soot at a stretch. In this case, the temperature of the fuel and the surrounding gas is greatly affected by the heat absorbing action of the gas around the fuel when the fuel is burned, and the amount of heat absorbed by the gas around the fuel is adjusted according to the calorific value at the time of burning the fuel. As a result, the temperature of the fuel and the surrounding gas can be controlled.

【0008】従って、燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制すれば煤が発生しなくなり、燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭
化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制すること
は燃料周りのガスの吸熱量を調整することによって可能
となる。一方、煤に至る前に成長が途中で停止した炭化
水素は酸化触媒等を用いた後処理によって容易に浄化す
ることができる。これが新たな燃焼システムの基本的な
考え方である。
Accordingly, if the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber is suppressed to a temperature below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, soot will not be generated, and the fuel during combustion in the combustion chamber and its surroundings will not be generated. Can be suppressed to a temperature below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, by adjusting the amount of heat absorbed by the gas around the fuel. On the other hand, hydrocarbons whose growth has stopped halfway before reaching soot can be easily purified by post-treatment using an oxidation catalyst or the like. This is the basic idea of a new combustion system.

【0009】ところでこの新たな燃焼システムのもとで
煤およびNOx を同時に低減するためにはEGR率を少
くともほぼ55パーセント以上にする必要がある。しか
しながらEGR率をほぼ55パーセント以上にすること
が可能なのは吸入空気量が少ないとき、即ち機関負荷が
比較的低いときであり、吸入空気量が一定限度を越える
とEGR率を低下させない限り吸入空気量を増大させる
ことができなくなる。従って吸入空気量が一定限度を越
えたときにはEGR率を煤の発生量がピークとなるEG
R率よりも低いEGR率に即座に切換える必要がある。
By the way it is necessary to more than about 55 percent at a minimum the EGR rate is to simultaneously reduce the soot and NO x under this new combustion system. However, it is possible to make the EGR rate approximately 55% or more when the intake air amount is small, that is, when the engine load is relatively low. If the intake air amount exceeds a certain limit, the intake air amount is reduced unless the EGR rate is reduced. Cannot be increased. Therefore, when the intake air amount exceeds a certain limit, the EGR rate is changed to the EG at which the generation amount of soot reaches a peak.
It is necessary to immediately switch to an EGR rate lower than the R rate.

【0010】しかしながらEGR率を煤の発生量がピー
クとなるEGR率よりも低いEGR率にどのように速く
切換えたとしてもEGR率は瞬時的に煤の発生量がピー
クとなるEGR率となり、従ってこのとき多量の煤が機
関排気通路内に排出されるという問題を生ずる。
However, no matter how fast the EGR rate is switched to an EGR rate lower than the EGR rate at which the amount of soot generation peaks, the EGR rate instantaneously becomes the EGR rate at which the amount of soot generation peaks. At this time, there is a problem that a large amount of soot is discharged into the engine exhaust passage.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに1番目の発明では、燃焼室内の不活性ガス量を増大
していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、
燃焼室内の不活性ガス量を更に増大していくと燃焼室内
における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の生
成温度よりも低くなって煤がほとんど発生しなくなる圧
縮着火式内燃機関において、機関排気通路内に煤を捕集
するための煤捕集装置を配置し、煤の発生量がピークと
なる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く
煤がほとんど発生しない第1の燃焼と、煤の発生量がピ
ークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量
が少ない第2の燃焼とを選択的に切換える切換手段を具
備している。従って第1の燃焼と第2の燃焼の切換時に
発生する煤は煤捕集装置により捕集される。
In order to solve the above problems, in the first invention, as the amount of inert gas in the combustion chamber increases, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak.
In a compression ignition type internal combustion engine, when the amount of inert gas in the combustion chamber is further increased, the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber becomes lower than the soot generation temperature and soot is hardly generated. A first soot collecting device for collecting soot in the engine exhaust passage, wherein the amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the amount of inert gas at which the amount of generated soot is a peak, and almost no soot is generated; And a second combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas at which the amount of generated soot becomes a peak. Therefore, the soot generated at the time of switching between the first combustion and the second combustion is collected by the soot collecting device.

【0012】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てい
る。3番目の発明では1番目の発明において、煤捕集装
置がパティキュレートフィルタからなる。4番目の発明
では3番目の発明において、パティキュレートフィルタ
の温度が予め定められた温度を越えたときには第1の燃
焼が行われているときに燃焼室内における空燃比をリッ
チにするようにしている。
[0012] In the second invention, in the first invention,
A catalyst having an oxidation function is arranged in the engine exhaust passage. In a third aspect based on the first aspect, the soot collection device comprises a particulate filter. In a fourth aspect based on the third aspect, the air-fuel ratio in the combustion chamber is made rich when the first combustion is being performed when the temperature of the particulate filter exceeds a predetermined temperature. .

【0013】5番目の発明では3番目の発明において、
パティキュレートフィルタを加熱するための加熱手段を
具備し、パティキュレートフィルタにより捕集されたパ
ティキュレートを燃焼せしめるときには第1の燃焼が行
われているときに加熱手段によりパティキュレートフィ
ルタを加熱するようにしている。6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
のときには排気ガス中に含まれるNOx を吸収しかつ流
入する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 吸収剤を煤捕集装置
下流の機関排気通路内に配置し、第1の燃焼が行われて
いるときにNOx吸収剤からNOx を放出すべきときに
は燃焼室内における空燃比を一時的に理論空燃比又はリ
ッチにするようにしている。
In the fifth invention, in the third invention,
A heating means for heating the particulate filter is provided, and when burning the particulates collected by the particulate filter, the particulate filter is heated by the heating means during the first combustion. ing. In the first invention in the sixth aspect, the absorption and the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas air-fuel ratio of the exhaust gas absorb and flowing the NO x contained in the exhaust gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich when the lean was the the NO x absorbent to release the NO x arranged in the soot trap downstream of the engine exhaust passage, the when releasing the NO x from the NO x absorbent when the first combustion is being performed combustion chamber Is temporarily set to the stoichiometric air-fuel ratio or rich.

【0014】7番目の発明では6番目の発明において、
第2の燃焼が行われているときにNOx 吸収剤からNO
x を放出すべきときには膨張行程の後半又は排気行程中
に追加の燃料を噴射してNOx 吸収剤に流入する排気ガ
スの空燃比を理論空燃比又はリッチにするようにしてい
る。8番目の発明では1番目の発明において、燃焼室か
ら排出された排気ガスを機関吸気通路内に再循環させる
再循環装置を具備し、不活性ガスが再循環排気ガスから
なる。
In the seventh invention, in the sixth invention,
NO from the NO x absorbent when the second combustion is being performed
so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing by injecting additional fuel during the latter half, or the exhaust stroke of the expansion stroke in the NO x absorbent the stoichiometric air-fuel ratio or rich to when releasing the x. In an eighth aspect based on the first aspect, there is provided a recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from the combustion chamber into the engine intake passage, wherein the inert gas comprises the recirculated exhaust gas.

【0015】9番目の発明では8番目の発明において、
第1の燃焼状態における排気ガス再循環率がほぼ55パ
ーセント以上である。10番目の発明では1番目の発明
において、機関の運転領域を低負荷側の第1の運転領域
と高負荷側の第2の運転領域に分割し、第1の運転領域
では第1の燃焼を行い、第2の運転領域では第2の燃焼
を行うようにしている。
In a ninth invention, in the eighth invention,
The exhaust gas recirculation rate in the first combustion state is at least about 55 percent. In a tenth aspect based on the first aspect, the operating range of the engine is divided into a first operating range on a low load side and a second operating range on a high load side, and the first combustion is performed in the first operating range. In the second operation region, the second combustion is performed.

【0016】[0016]

【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を介して煤捕集装置19に連結され、煤捕
集装置19の下流にはNOx 吸収剤20が配置される。
FIG. 1 shows a 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, 9 Denotes an exhaust valve, and 10 denotes an exhaust port. 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 to the soot trap 19 through an exhaust manifold 17 and exhaust pipe 18, downstream of the soot collecting device 19 is disposed the NO x absorbent 20.

【0017】図1に示されるように排気マニホルド17
内には空燃比センサ21が配置される。排気マニホルド
17とサージタンク12とはEGR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。
As shown in FIG. 1, the exhaust manifold 17
Inside, an air-fuel ratio sensor 21 is arranged. The exhaust manifold 17 and the surge tank 12 are connected to each other via an EGR passage 22, and an electrically controlled EGR is provided in the EGR passage 22.
A control valve 23 is arranged. A cooling device 24 for cooling the EGR gas flowing in the EGR passage 22 is arranged around the EGR passage 22. In the embodiment shown in FIG. 1, the engine cooling water is guided into the cooling device 24, and the engine cooling water cools the EGR gas.

【0018】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 a fuel pump 27 of an electrically controlled variable discharge amount, and the fuel supplied into the common rail 26 is supplied to the fuel injection valve 6 through 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 a fuel pump 27 is provided so that the fuel pressure in the common rail 26 becomes the target fuel pressure based on the output signal of the fuel pressure sensor 28. Is controlled.

【0019】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。アクセルペダル40にはア
クセルペダル40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3
5に入力される。また、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、出力ポー
ト36は対応する駆動回路38を介して燃料噴射弁6、
電気モータ15、EGR制御弁23および燃料ポンプ2
7に接続される。
The electronic control unit 30 is composed of a digital computer and is connected to a ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 33, a CPU (Microprocessor) 34, an input port 35, 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 load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the amount of depression L of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40, and the output voltage of the load sensor 41 is supplied to the input port 3 via the corresponding AD converter 37.
5 is input. The input port 35 is connected to a crank angle sensor 42 that generates an output pulse each time the crankshaft rotates, for example, by 30 °. On the other hand, the output port 36 is connected to the fuel injection valve 6,
Electric motor 15, EGR control valve 23 and fuel pump 2
7 is connected.

【0020】図2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2の横軸)を変化させたときの出力ト
ルクの変化、およびスモーク、HC,CO,NOx の排
出量の変化を示す実験例を表している。図2からわかる
ようにこの実験例では空燃比A/Fが小さくなるほど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. 2 shows a change in the output torque when the air-fuel ratio A / F (horizontal axis in FIG. 2) is changed by changing the opening degree and the EGR rate of the throttle valve 16 during the low load operation of the engine, and smoke represents HC, CO, an experimental example illustrating changes in emissions of NO x. As can be seen from FIG. 2, in this experimental example, the smaller the air-fuel ratio A / F, the smaller the E
When the GR rate increases and is equal to or lower than the stoichiometric air-fuel ratio (≒ 14.6), the EGR rate is equal to or higher than 65%.

【0021】図2に示されるようにEGR率を増大する
ことにより空燃比A/Fを小さくしていくとEGR率が
40パーセント付近となり空燃比A/Fが30程度にな
ったときにスモークの発生量が増大を開始する。次い
で、更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると
スモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次
いで更にEGR率を高め、空燃比A/Fを小さくすると
今度はスモークが急激に低下し、EGR率を65パーセ
ント以上とし、空燃比A/Fが15.0付近になるとス
モークがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなく
なる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、またN
x の発生量がかなり低くなる。一方、このときHC,
COの発生量は増大し始める。
As shown in FIG. 2, when the air-fuel ratio A / F is reduced by increasing the EGR rate, the smoke is reduced when the EGR rate becomes close to 40% and the air-fuel ratio A / F becomes about 30. The generation starts to increase. Next, when the EGR rate is further increased and the air-fuel ratio A / F is reduced, 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 is sharply reduced. When the EGR rate is increased to 65% or more and the air-fuel ratio A / F is around 15.0, the smoke becomes almost zero. . That is, almost no soot is generated. At this time, the output torque of the engine slightly decreases, and N
The generation amount of O x is considerably reduced. On the other hand, at this time, HC,
The amount of generated CO starts to increase.

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

【0023】図2および図3に示される実験結果から次
のことが言える。即ち、まず第1に空燃比A/Fが1
5.0以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図2
に示されるようにNOx の発生量がかなり低下する。N
x の発生量が低下したということは燃焼室5内の燃焼
温度が低下していることを意味しており、従って煤がほ
とんど発生しないときには燃焼室5内の燃焼温度が低く
なっていると言える。同じことが図3からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図3(B)に示す状態
では燃焼圧が低くなっており、従ってこのとき燃焼室5
内の燃焼温度は低くなっていることになる。
The following can be said from the experimental results shown in FIGS. That is, first, the air-fuel ratio A / F is 1
FIG. 2 when the smoke generation amount is almost zero at 5.0 or less.
As shown in (1) , the generation amount of NOx is considerably reduced. N
That the generation amount of O x produced falls means that the combustion temperature in the combustion chamber 5 is reduced, thus the combustion temperature in the combustion chamber 5 becomes low when the soot is hardly generated I can say. The same can be said from FIG. That is, in the state shown in FIG. 3B where almost no soot is generated, the combustion pressure is low.
The combustion temperature inside is low.

【0024】第2にスモークの発生量、即ち煤の発生量
がほぼ零になると図2に示されるようにHCおよびCO
の排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成長
せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に
含まれる図4に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族
炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると熱
分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が
集合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際
の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような
形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図4に示
されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで成長す
ることになる。従って、上述したように煤の発生量がほ
ぼ零になると図2に示される如くHCおよびCOの排出
量が増大するがこのときのHCは煤の前駆体又はその前
の状態の炭化水素である。
Second, when the amount of generated smoke, that is, the amount of generated soot becomes almost zero, as shown in FIG.
Emissions increase. This means that hydrocarbons are emitted without growing to soot. That is, the linear hydrocarbons and aromatic hydrocarbons contained in the fuel as shown in FIG. 4 are thermally decomposed when the temperature is increased in a state of lack of oxygen, soot precursors are formed, and then mainly, Soot consisting of a solid aggregate of carbon atoms is produced. In this case, the actual soot production process is complicated, and it is not clear what form the soot precursor takes, but in any case, the hydrocarbon as shown in FIG. It will grow to soot. Therefore, as described above, when the amount of generated soot becomes substantially zero, the emission amounts of HC and CO increase as shown in FIG. 2, but HC at this time is a precursor of soot or a hydrocarbon in a state before it. .

【0025】図2および図3に示される実験結果に基づ
くこれらの考察をまとめると燃焼室5内の燃焼温度が低
いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前
駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室5から排出さ
れることになる。このことについて更に詳細に実験研究
を重ねた結果、燃焼室5内における燃料およびその周囲
のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長過程
が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼
室5内における燃料およびその周囲の温度が或る温度以
下になると煤が生成されることが判明したのである。
The above considerations based on the experimental results shown in FIGS. 2 and 3 can be summarized as follows. When the combustion temperature in the combustion chamber 5 is low, the amount of soot generation becomes almost zero. Is discharged from the combustion chamber 5. As a result of further detailed experimental study on this, if the temperature of the fuel and the surrounding gas in the combustion chamber 5 is lower than a certain temperature, the growth process of the soot is stopped halfway, that is, the soot is It was found that no soot was generated, and soot was generated when the temperature of the fuel and its surroundings in the combustion chamber 5 became lower than a certain temperature.

【0026】ところで煤の前駆体の状態で炭化水素の生
成過程が停止するときの燃料およびその周囲の温度、即
ち上述の或る温度は燃料の種類や空燃比や圧縮比等の種
々の要因によって変化するので何度であるかということ
は言えないがこの或る温度はNOx の発生量と深い関係
を有しており、従ってこの或る温度はNOx の発生量か
ら或る程度規定することができる。即ち、EGR率が増
大するほど燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度は低
下し、NOx の発生量が低下する。このときNOx の発
生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤が
ほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はNO
x の発生量が10p.p.m 前後又はそれ以下になったとき
の温度にほぼ一致する。
The temperature of the fuel and its surroundings when the process of producing hydrocarbons 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. Although the change can not be said that how many times since this certain temperature has a generation amount and the closely related of the nO x, therefore this certain temperature is defined to a certain degree from the generation amount of the nO x be able to. That is, the fuel and the gas temperature surrounding it at the time of combustion and the greater the EGR rate, decreases, the amount of the NO x is reduced. Generation amount at this time NO x is soot is hardly generated when it is around or less 10 ppm. Therefore, the above certain temperature is NO
It almost coincides with the temperature when the amount of generated x is about 10 p.pm or less.

【0027】一旦、煤が生成されるとこの煤は酸化機能
を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはで
きない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤の前駆体
又はその前の状態で燃焼室5から排出させるか、或いは
煤の形で燃焼室5から排出させるかについては極めて大
きな差がある。本発明において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機能を有する触
媒により酸化せしめることを核としている。
Once soot has been produced, it cannot be purified by post-treatment using a catalyst having an oxidizing function. On the other hand, the soot precursor or the hydrocarbon in a state before the soot can be easily purified by a post-treatment using a catalyst having an oxidation function. Considering the post-treatment with a catalyst having an oxidation function as described above, it is extremely difficult to discharge hydrocarbons from the combustion chamber 5 in the state of a precursor of soot or in the state before the soot or in the form of soot from the combustion chamber 5. There is a big difference. The new combustion system used in the present invention discharges hydrocarbons from the combustion chamber 5 in the form of a soot precursor or previous state without producing soot in the combustion chamber 5 and oxidizes the hydrocarbons. The core is to oxidize with a catalyst having a function.

【0028】さて、煤が生成される前の状態で炭化水素
の成長を停止させるには燃焼室5内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度より
も低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料およ
びその周囲のガス温度を抑制するには燃料が燃焼した際
の燃料周りのガスの吸熱作用が極めて大きく影響するこ
とが判明している。
Now, in order to stop the growth of hydrocarbons before the soot is generated, the temperature of the fuel and the surrounding gas during combustion in the combustion chamber 5 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 the endothermic effect of the gas around the fuel when the fuel burns has an extremely large effect on suppressing the temperature of the fuel and the gas around the fuel.

【0029】即ち、燃料周りに空気しか存在しないと蒸
発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃焼す
る。この場合、燃料から離れている空気の温度はさほど
上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高くな
る。即ち、このときには燃料から離れている空気は燃料
の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合には
燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃焼熱
を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。
That is, if there is only air 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 becomes extremely high locally. That is, at this time, the air separated from the fuel hardly absorbs the heat of combustion heat of the fuel. In this case, since the combustion temperature becomes extremely high locally, the unburned hydrocarbons that have received the heat of combustion will generate soot.

【0030】一方、多量の不活性ガスと少量の空気の混
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。
On the other hand, the situation is slightly different when fuel is present in a mixed gas of a large amount of inert gas and a small amount of air.
In this case, the fuel vapor diffuses to the surroundings, reacts with oxygen mixed in the inert gas, and burns. In this case, the combustion temperature is not increased so much because the combustion heat is absorbed by the surrounding inert gas. 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 kept low by the endothermic effect of the inert gas.

【0031】この場合、燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそ
うするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量
が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不
活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。な
お、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用
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 surrounding gas to a temperature lower than the temperature at which the soot is formed, an amount of the inert gas that can absorb a sufficient amount of heat to do so is required. . Therefore, if the fuel amount increases, the required amount of inert gas increases accordingly. In this case, the endothermic effect becomes stronger as the specific heat of the inert gas increases, and therefore, the inert gas preferably has a higher specific heat. In this regard, it can be said that it is preferable to use EGR gas as the inert gas since CO 2 and EGR gas have relatively large specific heats.

【0032】図5は不活性ガスとしてEGRガスを用
い、EGRガスの冷却度合を変えたときのEGR率とス
モークとの関係を示している。即ち、図5において曲線
AはEGRガスを強力に冷却してEGRガス温をほぼ9
0℃に維持した場合を示しており、曲線Bは小型の冷却
装置でEGRガスを冷却した場合を示しており、曲線C
はEGRガスを強制的に冷却していない場合を示してい
る。
FIG. 5 shows the relationship between the EGR rate and smoke when the EGR gas is used as the inert gas and the degree of cooling of the EGR gas is changed. That is, in FIG. 5, a curve A indicates that the EGR gas temperature is substantially 9
Curve B shows the case where the EGR gas is cooled by a small cooling device, and curve C shows the case where the temperature is maintained at 0 ° C.
Indicates a case where the EGR gas is not forcibly cooled.

【0033】図5の曲線Aで示されるようにEGRガス
を強力に冷却した場合にはEGR率が50パーセントよ
りも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この
場合にはEGR率をほぼ55パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。一方、図5の曲線Bで示さ
れるようにEGRガスを少し冷却した場合にはEGR率
が50パーセントよりも少し高いところで煤の発生量が
ピークとなり、この場合にはEGR率をほぼ65パーセ
ント以上にすれば煤がほとんど発生しなくなる。
As shown by the curve A in FIG. 5, when the EGR gas is cooled strongly, the soot generation peaks at a point where the EGR rate is slightly lower than 50%. Above a percentage, little soot is generated. On the other hand, as shown by the curve B in FIG. 5, when the EGR gas is slightly cooled, the soot generation amount reaches a peak at a point where the EGR rate is slightly higher than 50%. In this case, the EGR rate is increased to about 65% or more. If so, almost no soot is generated.

【0034】また、図5の曲線Cで示されるようにEG
Rガスを強制的に冷却していない場合にはEGR率が5
5パーセントの付近で煤の発生量がピークとなり、この
場合にはEGR率をほぼ70パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。なお、図5は機関負荷が比
較的高いときのスモークの発生量を示しており、機関負
荷が小さくなると煤の発生量がピークとなるEGR率は
若干低下し、煤がほとんど発生しなくなるEGR率の下
限も若干低下する。このように煤がほとんど発生しなく
なるEGR率の下限はEGRガスの冷却度合や機関負荷
に応じて変化する。
As shown by the curve C in FIG.
When the R gas is not forcibly cooled, the EGR rate becomes 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. FIG. 5 shows the amount of smoke generated when the engine load is relatively high. When the engine load decreases, the EGR rate at which the amount of soot peaks slightly decreases, and the EGR rate at which soot is hardly generated is reduced. Also lowers slightly. As described above, the lower limit of the EGR rate at which almost no soot is generated varies depending on the degree of cooling of the EGR gas and the engine load.

【0035】図6は不活性ガスとしてEGRガスを用い
た場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要
なEGRガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガス
量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のEGRガス
の割合を示している。なお、図6において縦軸は燃焼室
5内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Yは
過給が行われないときに燃焼室5内に吸入しうる全吸入
ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示してお
り、Z1は低負荷運転領域を示している。
FIG. 6 shows the mixing of EGR gas and air necessary to make the temperature of fuel during combustion and the surrounding gas temperature lower than the temperature at which soot is generated when EGR gas is used as the inert gas. It shows the gas amount, the ratio of air in the mixed gas amount, and the ratio of EGR gas in the mixed gas. In FIG. 6, the vertical axis indicates the total intake gas amount sucked into the combustion chamber 5, and the dashed line Y indicates the total intake gas amount that can be sucked into the combustion chamber 5 when supercharging is not performed. ing. The horizontal axis indicates the required load, and Z1 indicates the low load operation region.

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

【0037】燃料噴射量が増大すれば燃料が燃焼した際
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はEGRガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図6に示されるようにEGRガス量は噴射燃
料量が増大するにつれて増大せしめなければならない。
即ち、EGRガス量は要求負荷が高くなるにつれて増大
する必要がある。
If the fuel injection amount increases, the amount of heat generated when the fuel burns increases. Therefore, in order to maintain the temperature of the fuel and the surrounding gas at a temperature lower than the temperature at which the soot is generated, the heat generated by the EGR gas is required. Must be increased. Therefore, as shown in FIG. 6, the EGR gas amount must be increased as the injected fuel amount increases.
That is, the EGR gas amount needs to increase as the required load increases.

【0038】一方、図6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では全吸入ガ
ス量Xは吸入しうる全吸入ガス量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. 6, the total intake gas amount X required to prevent the generation of soot exceeds the total intake gas amount Y that can be sucked. 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
R gas needs to be supercharged or pressurized. When the EGR gas or the like is not supercharged or pressurized, the total intake gas amount X matches the total intake gas amount Y that can be sucked in the load region Z2. Therefore, in this case, in order to prevent the generation of soot, the amount of air is slightly reduced to increase the amount of EGR gas, and the fuel is burned under a rich air-fuel ratio.

【0039】前述したように図6は燃料を理論空燃比の
もとで燃焼させる場合を示しているが図6に示される低
負荷運転領域Z1において空気量を図6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6に示される低負荷
領域Z1において空気量を図6に示される空気量よりも
多くしても、即ち空燃比の平均値を17から18のリー
ンにしても煤の発生を阻止しつつNOx の発生量を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. 6 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. 6, the air amount is made smaller than the air amount shown in FIG. less well, i.e. even if the air-fuel ratio to rich the generation amount of the NO x while preventing generation of soot can be around or less 10 ppm, also the air in the low load region Z1 shown in FIG. 6 be more than the amount of air shown the amount in FIG. 6, that even if the average value of the air-fuel ratio to a lean 17 to 18 while preventing generation of soot generation amount of NO x 10
It can be around ppm or less.

【0040】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 excess fuel does not grow into soot, and soot is generated. There is no. Further, at this time NO x even only an extremely small amount of 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 increases, but in the present invention, the soot is suppressed to a low temperature, so that the soot is reduced. Not generated at all. Furthermore, NO x
Only very small amounts are generated.

【0041】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。従って本発明による実施例で
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言い、第2の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量がピ
ークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量
が少ない燃焼のことを言う。
As described above, 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. not, the amount of the NO x becomes 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 surrounding gas at the time of combustion in the combustion chamber can be suppressed to a temperature below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway, only when the heat generation amount by combustion is small and the engine load is relatively low. Therefore, in the embodiment according to the present invention, when the engine load is relatively low, the first combustion, that is, the low-temperature combustion is performed by suppressing the temperature of the fuel during combustion and the gas temperature around the combustion below the temperature at which the growth of hydrocarbons stops halfway. In this way, when the engine load is relatively high, the second combustion, that is, the combustion that has been conventionally performed is performed. Here, the first combustion, that is, the low-temperature combustion, has a larger amount of the inert gas in the combustion chamber than the amount of the inert gas at which the soot generation amount is at a peak, as is clear from the description so far. The second combustion, that is, the combustion that has been conventionally performed, is the combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is smaller than the amount of inert gas at which the amount of soot generation peaks. Say

【0042】図7(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7(A)の破線は第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7(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7(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. 7A 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 broken line in FIG. 2 shows the relationship between the average gas temperature Tg in the combustion chamber 5 and the crank angle when the combustion of No. 2 is performed. The solid line in FIG. 7 (B) represents the fuel and gas temperature Tf around the fuel when the first combustion is performed.
7B shows the relationship between the fuel and the surrounding gas temperature Tf and the crank angle when the second combustion is performed.

【0043】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7
(A)に示されるように圧縮上死点前は、即ち圧縮工程
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7(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 amount of the EGR gas is larger than when the second combustion, that is, the conventional ordinary combustion is being performed.
As shown in (A), before the compression top dead center, that is, during the compression process, the average gas temperature Tg during the first combustion shown by the solid line is better than the average gas temperature Tg during the second combustion shown by the broken line.
Is higher than. At this time, as shown in FIG. 7 (B), the temperature of the fuel and its surrounding gas Tf is substantially the same as the average gas temperature Tg.

【0044】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7(B)の実線が示されるように燃料およびその周囲
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7(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7(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7(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、言い換えると燃焼室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 fuel and the gas temperature Tf around the fuel and Tf are changed as shown by the solid line in FIG. 7B. Not so high. The second
When the combustion is performed, the fuel and the surrounding gas temperature Tf become extremely high as shown by the broken line in FIG. 7B. When the second combustion is performed in this manner, the temperature Tf of the fuel and the surrounding gas becomes considerably higher than that in the case where the first combustion is performed, but the temperature of the other gas which occupies most of the temperature. Is lower in the case where the second combustion is performed than in the case where the first combustion is performed. Therefore, as shown in FIG. The average gas temperature Tg in the chamber 5 is higher when the first combustion is being performed than when the second combustion is being performed. As a result, as shown in FIG. 7A, 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 temperature of the burned gas in the combustion chamber 5 becomes the second temperature. The case where the first combustion is performed is higher than the case where the second combustion is performed.

【0045】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 of the fuel and the surrounding gas Tf during the combustion is considerably lower than when the second combustion is performed. The burned gas in the chamber 5 is higher than that in the case where the second combustion is performed. Therefore, the temperature of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 5 is also lower than that in the case where the second combustion is performed. Get higher.

【0046】図8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8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8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. 8 shows a first operation 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. I have. In FIG. 8, the vertical axis L indicates the amount of depression of the accelerator pedal 40, that is, the required load, and the horizontal axis N indicates the engine speed. In FIG. 8, X (N) is the first
Shows the first boundary between the operating region I and the second operating region II, and Y (N) represents the first operating region I and the second operating region.
2 shows a second boundary with II. The determination of the change of the operation range from the first operation range I to the second operation range II is made based on the first boundary X (N), and the change from the second operation range II to the first operation range II is performed.
The determination of the change of the operation region to the operation region I of the second boundary Y
(N).

【0047】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, when the operating state of the engine is in the first operating region I
When the required load L exceeds a first boundary X (N), which is a function of the engine speed N, during low-temperature combustion, it is determined that the operation region has shifted to the second operation region II, Combustion is performed by a conventional combustion method. Next, when the required load L becomes lower than a second boundary Y (N) which is a function of the engine speed N, it is determined that the operation region has shifted to the first operation region I, and low-temperature combustion is performed again.

【0048】図9は空燃比センサ21の出力を示してい
る。図9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10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。
FIG. 9 shows the output of the air-fuel ratio sensor 21. As shown in FIG. 9, 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.

【0049】図10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10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1
0に示される例では第1の運転領域IではEGR率がほ
ぼ70パーセントとされており、空燃比はわずかばかり
リーンなリーン空燃比とされている。
FIG. 10 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. 10, 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 almost fully closed to about half open as the required load L increases, and the EGR is performed.
The opening of the control valve 23 is gradually increased from near full closure to full opening as the required load L increases. FIG.
In the example shown in FIG. 0, in the first operation region I, the EGR rate is approximately 70%, and the air-fuel ratio is a slightly lean air-fuel ratio.

【0050】言い換えると第1の運転領域IではEGR
率がほぼ70パーセントとなり、空燃比がわずかばかり
リーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁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EGR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 operation region I, the EGR
The opening of the throttle valve 16 and the opening of the EGR control valve 23 are controlled such that the rate becomes approximately 70% and the air-fuel ratio becomes a slightly lean air-fuel ratio. At this time, the air-fuel ratio is controlled to the target lean air-fuel ratio by correcting the opening of the EGR control valve 23 based on the output signal of the air-fuel ratio sensor 21. 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 is delayed as the required load L is increased, and the injection completion timing θE is delayed as the injection start timing θS is delayed.

【0051】なお、アイドリング運転時にはスロットル
弁16は全閉近くまで閉弁され、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。
During the idling operation, the throttle valve 16 is closed until the valve is almost fully closed. At this time, the EGR control valve 23 is also closed almost completely. Throttle valve 1
When the valve 6 is closed close to the fully closed state, the pressure in the combustion chamber 5 at the start of compression decreases, so that the compression pressure decreases. When the compression pressure decreases, the compression work by the piston 4 decreases, so that the vibration of the engine body 1 decreases. That is, at the time of idling operation, the throttle valve 16 is closed to almost fully closed in order to suppress the vibration of the engine body 1.

【0052】一方、機関の運転領域が第1の運転領域I
から第2の運転領域IIに変わるとスロットル弁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10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。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
10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。
On the other hand, the operating range of the engine is the first operating range I
From the second operating region II, the opening of the throttle valve 16 is increased stepwise from the half-open state to the fully open direction. At this time, in the example shown in FIG.
The air-fuel ratio is reduced in steps from 40 percent to less than 40 percent, and the air-fuel ratio is increased in steps. In the second operation region II, the conventional combustion is performed. In this combustion method generates little soot and NO x, but the heat efficiency is higher than the low temperature combustion, thus as the operating region of the engine is shown in Figure 10 from the first operation area I changes to the second operating region II Thus, the injection amount is reduced stepwise.

【0053】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が高くなるほど小さくな
る。ただし、空燃比は要求負荷Lが高くなってもリーン
空燃比とされる。また、第2の運転領域IIでは噴射開始
時期θSは圧縮上死点TDC付近とされる。
In the second operating region II, the throttle valve 16 is kept fully open except for a part, and the opening of the EGR control valve 23 is gradually reduced as the required load L increases. In this operating region II, the EGR rate decreases as the required load L increases, and the air-fuel ratio decreases as the required load L increases. However, the air-fuel ratio is a lean air-fuel ratio even when the required load L increases. In the second operation region II, the injection start timing θS is set near the compression top dead center TDC.

【0054】図11は第1の運転領域Iにおける空燃比
A/Fを示している。図11において、A/F=15.
5,A/F=16,A/F=17,A/F=18で示さ
れる各曲線は夫々空燃比が15.5,16,17,18
であるときを示しており、各曲線間の空燃比は比例配分
により定められる。図11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. 11 shows the air-fuel ratio A / F in the first operating region I. In FIG. 11, A / F = 15.
The curves indicated by 5, A / F = 16, A / F = 17, and A / F = 18 have air-fuel ratios of 15.5, 16, 17, and 18, respectively.
And the air-fuel ratio between the curves is determined by proportional distribution. As shown in FIG. 11, the air-fuel ratio is lean in the first operating region I, and the air-fuel ratio A / F is leaner in the first operating region I as the required load L decreases.

【0055】即ち、要求負荷Lが低くなるほど燃焼によ
る発熱量が少なくなる。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11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, low-temperature combustion can be performed even if the EGR rate is reduced as the required load L decreases. When the EGR rate is reduced, the air-fuel ratio increases. Therefore, as shown in FIG. 11, as the required load L decreases, the air-fuel ratio A / F increases. As the air-fuel ratio A / F increases, the fuel consumption rate increases. Accordingly, in order to make the air-fuel ratio as lean as possible, in the embodiment according to the present invention, the air-fuel ratio A / F increases as the required load L decreases.

【0056】なお、空燃比を図11に示す目標空燃比と
するのに必要なスロットル弁16の目標開度STが図1
2(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、空燃比を図11に示す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12(B)
に示されるように要求負荷Lおよび機関回転数Nの関数
としてマップの形で予めROM32内に記憶されてい
る。
The target opening degree ST of the throttle valve 16 necessary for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG.
As shown in FIG. 2A, the EGR 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, and is necessary for setting the air-fuel ratio to the target air-fuel ratio shown in FIG. The target opening SE of the control valve 23 is as shown in FIG.
As shown in (1), it 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.

【0057】図13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13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14(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14(B)に示されるように要求負荷Lおよび機関
回転数Nの関数としてマップの形で予めROM32内に
記憶されている。
FIG. 13 shows the target air-fuel ratio when the second combustion, that is, the normal combustion by the conventional combustion method is performed. In FIG. 13, A / F = 24 and A / F = 3.
Curves indicated by 5, A / F = 45 and A / F = 60 indicate target air-fuel ratios 24, 35, 45, and 60, respectively. Throttle valve 1 required to set air-fuel ratio to this target air-fuel ratio
The target opening ST of No. 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. 14A, and the air-fuel ratio is set as the target air-fuel ratio. Opening SE of EGR control valve 23 required for
Are 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.

【0058】ところで図1に示される煤捕集装置19は
排気ガス中に含まれる煤およびその他のパティキュレー
トを捕集するためのパティキュレートフィルタからな
る。パティキュレートフィルタは種々の型式のものが知
られているが代表的な例を挙げるとパティキュレートフ
ィルタはハニカム構造の多孔質セラミックからなる。図
1に示される実施例では酸化機能を有する触媒、例えば
酸化触媒式あるいは三元触媒が多孔質セラミック上に担
持されている。従って図1に示される実施例では煤捕集
装置19が酸化触媒の機能も果していることがわかる。
Incidentally, the soot collecting device 19 shown in FIG. 1 comprises a particulate filter for collecting soot and other particulates contained in the exhaust gas. Various types of particulate filters are known, but a typical example is a particulate filter made of a porous ceramic having a honeycomb structure. In the embodiment shown in FIG. 1, a catalyst having an oxidation function, for example, an oxidation catalyst type or a three-way catalyst is supported on a porous ceramic. Therefore, in the embodiment shown in FIG. 1, it can be seen that the soot collecting device 19 also functions as an oxidation catalyst.

【0059】前述したように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。ところが上述した如く煤捕集装置19は酸化触媒の
機能も果しており、従ってこのとき燃焼室5から排出さ
れた未燃炭化水素は煤捕集装置19により良好に酸化せ
しめられることになる。
As described above, when the operating state of the engine is in the first operating region I and low-temperature combustion is being performed, almost no soot is generated, and instead, the unburned hydrocarbon is converted into a soot precursor or a soot precursor. From the combustion chamber 5 in the form of However, as described above, the soot collecting device 19 also functions as an oxidation catalyst, so that the unburned hydrocarbons discharged from the combustion chamber 5 at this time are oxidized well by the soot collecting device 19.

【0060】一方、排気ガス中に含まれる煤もパティキ
ュレートであり、従って排気ガス中に含まれる煤も他の
パティキュレートと同様にパティキュレートフィルタに
より捕集される。図10に示されるように本発明による
実施例では第1の燃焼から第2の燃焼に切換えられたと
きにスロットル弁16がステップ状に開弁せしめられ、
それによってEGR率が煤の発生量のピークとなる領域
(図5)を飛び越えるようにしている。しかしながら実
際にはこのときEGR率は瞬時的に煤の発生量がピーク
となるEGR率となり、従って燃焼室5内では一時的に
多量の煤が発生することになる。しかしながら本発明で
はこのように多量の煤が発生したとしてもこの煤は煤捕
集装置19により捕集され、斯くして煤が大気中に放出
されることはない。
On the other hand, the soot contained in the exhaust gas is also particulate, so that the soot contained in the exhaust gas is also collected by the particulate filter like other particulates. As shown in FIG. 10, in the embodiment according to the present invention, when the first combustion is switched to the second combustion, the throttle valve 16 is opened stepwise,
As a result, the EGR rate jumps over the region (FIG. 5) where the amount of generated soot is peaked. However, in practice, at this time, the EGR rate instantaneously becomes the EGR rate at which the amount of generated soot reaches a peak, so that a large amount of soot is temporarily generated in the combustion chamber 5. However, in the present invention, even if such a large amount of soot is generated, the soot is collected by the soot collecting device 19, and thus the soot is not released into the atmosphere.

【0061】煤捕集装置19により捕集された煤、即ち
パティキュレートフィルタに捕集された煤はパティキュ
レートフィルタに流入する排気ガスが一定温度を越える
と過剰酸素の存在下で燃焼を開始する。煤が燃焼を開始
する温度はパティキュレートフィルタ上に担持されてい
る触媒により異なり、低い場合で400℃程度、高い場
合で500℃から600℃程度である。従って排気ガス
温がこれらの温度よりも高くなればパティキュレートフ
ィルタ上に捕集された煤およびその他のパティキュレー
トは自然に燃焼を開始することになる。
The soot collected by the soot collecting device 19, that is, the soot collected by the particulate filter, starts burning in the presence of excess oxygen when the exhaust gas flowing into the particulate filter exceeds a certain temperature. . The temperature at which the soot starts burning varies depending on the catalyst supported on the particulate filter, and is about 400 ° C. in a low case and about 500 ° C. to 600 ° C. in a high case. Therefore, if the exhaust gas temperature becomes higher than these temperatures, soot and other particulates collected on the particulate filter will start burning naturally.

【0062】ところで低温燃焼が行われると排気ガス温
が高くなり、しかもパティキュレートフィルタ上に酸化
触媒が担持されているので酸化反応熱により排気ガス温
は更に高くなる。次にこのことについて図15を参照し
つつ説明する。図15は種々の温度と要求負荷Lとの関
係を概略的に示している。図15におけるTaは第1の
運転領域Iにおいて第1の燃焼、即ち低温燃焼が行われ
たときの煤捕集装置19、即ちパティキュレートフィル
タへの流入排気ガス温を示しており、Tbはこのときの
パティキュレートフィルタの温度を示している。また、
Tcは第1の運転領域Iおよび第2の運転領域IIにおい
て第2の燃焼が行われたときのパティキュレートフィル
タの温度を示している。
By the way, when low-temperature combustion is performed, the temperature of the exhaust gas increases, and the temperature of the exhaust gas further increases due to the heat of the oxidation reaction because the oxidation catalyst is supported on the particulate filter. Next, this will be described with reference to FIG. FIG. 15 schematically shows the relationship between various temperatures and the required load L. In FIG. 15, Ta indicates the temperature of the exhaust gas flowing into the soot trap 19, that is, the particulate filter when the first combustion, that is, the low-temperature combustion is performed in the first operation region I, and Tb indicates this temperature. The temperature of the particulate filter at that time is shown. Also,
Tc indicates the temperature of the particulate filter when the second combustion is performed in the first operation region I and the second operation region II.

【0063】前述したように低温燃焼が行われていると
きには第2の燃焼が行われている場合に比べて排気ガス
温が高くなり、従って要求負荷Lが同一であれば低温燃
焼が行われているときのパティキュレートフィルタの温
度の方が第2の燃焼が行われているときのパティキュレ
ートフィルタの温度Tcよりも高くなる。低温燃焼が行
われているときであっても要求負荷Lが高くなるほど燃
焼時の発熱量が大きくなるので要求負荷Lが高くなるほ
どパティキュレートフィルタへの流入排気ガス温Taが
高くなる。一方、低温燃焼時には機関から多量の未燃H
C,COが排出されるのでパティキュレートフィルタ上
に担持された触媒によるこれら未燃HC,COの酸化反
応熱によってパティキュレートフィルタの温度Tbはパ
ティキュレートフィルタへの流入排気ガス温Taに比べ
てかなり高くなる。
As described above, when the low-temperature combustion is being performed, the exhaust gas temperature is higher than when the second combustion is being performed. Therefore, if the required load L is the same, the low-temperature combustion is performed. The temperature of the particulate filter when it is on is higher than the temperature Tc of the particulate filter when the second combustion is being performed. Even when low-temperature combustion is being performed, the higher the required load L, the greater the amount of heat generated during combustion. Therefore, the higher the required load L, the higher the exhaust gas temperature Ta flowing into the particulate filter. On the other hand, during low-temperature combustion, a large amount of unburned H
Since C and CO are discharged, the temperature Tb of the particulate filter is considerably higher than the temperature Ta of the exhaust gas flowing into the particulate filter due to the heat of oxidation reaction of the unburned HC and CO by the catalyst carried on the particulate filter. Get higher.

【0064】このように低温燃焼が行われているときに
はパティキュレートフィルタの温度がかなり高くなり、
しかもリーン空燃比のもとで低温燃焼が行われるので排
気ガス中には過剰の酸素が存在する。従ってパティキュ
レートフィルタにより捕集された煤およびその他のパテ
ィキュレートは低温燃焼が行われる間に自然に燃焼せし
められることになる。
When the low-temperature combustion is being performed, the temperature of the particulate filter becomes considerably high,
Moreover, since low-temperature combustion is performed under a lean air-fuel ratio, excess oxygen is present in the exhaust gas. Therefore, the soot and other particulates collected by the particulate filter will be naturally combusted during low-temperature combustion.

【0065】一方、煤捕集装置19の下流に配置されて
いるNOx 吸収剤20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く
とも一つと、白金Ptのような貴金属とが担持されてい
る。機関吸気通路、燃焼室5およびNOx 吸収剤20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NOx 吸収剤20への流入排気ガスの空燃比
と称するとこのNOx 吸収剤20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。
On the other hand, the NO x absorbent 20 disposed downstream of the soot collecting device 19 uses, for example, alumina as a carrier, and on the carrier, for example, an alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium Cs. And at least one selected from alkaline earths such as barium Ba and calcium Ca, and rare earths such as lanthanum La and yttrium Y, and a noble metal such as platinum Pt. Engine intake passage, NO of Toko called air-fuel ratio of exhaust gas flowing the ratio of the combustion chamber 5 and the NO x absorbent 20 upstream of the exhaust passage supplying air and fuel into the (hydrocarbon) to the NO x absorbent 20 x absorbent 20 absorbs the NO x when the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is lean, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is absorbed and becomes the stoichiometric air-fuel ratio or rich NO x
Carry out the absorption and release action of NO x to release.

【0066】このNOx 吸収剤20を機関排気通路内に
配置すればNOx 吸収剤20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16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。
[0066] the NO x absorbent 20 be disposed the the NO x absorbent 20 in the engine exhaust passage is performing absorption and release action of actually NO x is also not clear portion detailed mechanism of action out this absorbing . However, it is considered that this absorption / release action is performed by a mechanism as shown in FIG. Next, this mechanism will be described by taking as an example a case where platinum Pt and barium Ba are supported on a carrier, but the same mechanism can be obtained by using other noble metals, alkali metals, alkaline earths and rare earths.

【0067】図1に示される圧縮着火式内燃機関では通
常燃焼室5における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16(A)に示されるようにこれら酸素O2 がO
2 - 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
2-と反応し、NO2となる(2NO+O2 →2N
2 )。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16(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20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 が生
成され、吸収剤のNOx 吸収能力が飽和しない限りNO
2 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 normally performed in a state where the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is lean. Thus the oxygen concentration in the exhaust gas when the air-fuel ratio is performed is combusted in a lean state is high, these oxygen O 2 as is shown in FIG. 16 (A) at this time O
2 - or O 2- shape is deposited on the surface of the platinum Pt. on the other hand,
NO in the inflowing exhaust gas reacts with O 2 or O 2− on the surface of the platinum Pt to become NO 2 (2NO + O 2 → 2N).
O 2 ). Next, a part of the generated NO 2 is absorbed in the absorbent while being oxidized on the platinum Pt, and the barium oxide BaO
As shown in FIG. 16 (A), it is diffused into the absorbent in the form of nitrate ion NO 3 while being combined. In this way, NO x is absorbed in the NO x absorbent 20. As long as the oxygen concentration in the inflowing exhaust gas is high, NO 2 is generated on the surface of the platinum Pt, and NO 2 is generated unless the NO x absorption capacity of the absorbent is saturated.
2 is absorbed in the absorbent and nitrate ions NO 3 - are produced.

【0068】一方、流入排気ガスの空燃比がリッチにさ
れると流入排気ガス中の酸素濃度が低下し、その結果白
金Ptの表面でのNO2 の生成量が低下する。NO2
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NO
2 の形で吸収剤から放出される。このときNOx 吸収剤
20から放出されたNOx は図16(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。従って流入排気ガスの空燃比
がリッチにされると短時間のうちにNO x 吸収剤20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 が排出されることはな
い。
On the other hand, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is made rich.
The concentration of oxygen in the incoming exhaust gas decreases,
NO on the surface of gold PtTwoIs reduced. NOTwoof
When the amount of production decreases, the reaction reverses (NOThree -→ NOTwo)
And thus nitrate ion NO in the absorbentThree -Is NO
TwoReleased from the absorbent in the form of NO at this timexAbsorbent
NO released from 20xIs shown in FIG. 16 (B).
A large amount of unburned HC and CO contained in the inflow exhaust gas
It is reduced by reaction. In this way, platinum Pt
NO on surfaceTwoWhen no longer exists, the next
NOTwoIs released. Therefore, the air-fuel ratio of the incoming exhaust gas
Is enriched in a short time, NO x20 absorbents
NOxIs released, and the released NOxIs returned
NO in the atmosphere to be removedxWill not be released
No.

【0069】なお、この場合、流入排気ガスの空燃比を
理論空燃比にしてもNOx 吸収剤20からNOx が放出
される。しかしながら流入排気ガスの空燃比を理論空燃
比にした場合にはNOx 吸収剤20からNOx が徐々に
しか放出されないためにNO x 吸収剤20に吸収されて
いる全NOx を放出させるには若干長い時間を要する。
In this case, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is
NO even at stoichiometric air-fuel ratioxNO from absorbent 20xIs released
Is done. However, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas is
NO if ratioxNO from absorbent 20xGradually
NO because only xAbsorbed by the absorbent 20
All NOxIt takes a slightly longer time to release.

【0070】ところでNOx 吸収剤20のNOx 吸収能
力には限度があり、NOx 吸収剤20のNOx 吸収能力
が飽和する前にNOx 吸収剤20からNOx を放出させ
る必要がある。そのためにはNOx 吸収剤20に吸収さ
れているNOx 量を推定する必要がある。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の単位
時間当りのNOx 吸収量Aを要求負荷Lおよび機関回転
数Nの関数として図17(A)に示すようなマップの形
で予め求めておき、第2の燃焼が行われているときの単
位時間当りのNOx 吸収量Bを要求負荷Lおよび機関回
転数Nの関数として図17(B)に示すようなマップの
形で予め求めておき、これら単位時間当りのNOx 吸収
量A,Bを積算することによってNOx 吸収剤20に吸
収されているNOx 量ΣNOXを推定するようにしてい
る。
[0070] Incidentally there is a limit to the absorption of NO x capacity of the NO x absorbent 20, absorption of NO x capacity of the NO x absorbent 20 needs to release the NO x from the NO x absorbent 20 before saturation. For this purpose it is necessary to estimate the amount of NO x is absorbed in the NO x absorbent 20. Therefore, in this embodiment of the present invention of a map as shown in FIG. 17 (A) as a function of the NO x absorption amount A of the required load L and engine speed N per unit time when it is performed first combustion is previously obtained in the form of a map as shown in FIG. 17 (B) the absorption of NO x amount B per unit time as a function of the required load L and engine speed N when the second combustion is being performed It is previously obtained in the form, per these unit time of absorption of NO x amount a, so that to estimate the amount of NO x ΣNOX being absorbed in the NO x absorbent 20 by integrating the B.

【0071】本発明による実施例ではこのNOx 吸収量
ΣNOXが予め定められた許容最大値MAXを越えたと
きにNOx 吸収剤20からNOx を放出させるようにし
ている。即ち、低温燃焼が行われているときにNOx
収量ΣNOXが許容最大値MAXを越えたときには燃焼
室5内における空燃比が一時的にリッチとされ、それに
よってNOx 吸収剤20からNOx が放出される。な
お、前述したように低温燃焼が行われているときに空燃
比がリッチとされても煤はほとんど発生しない。
[0071] In the embodiment according to the present invention so that to release the NO x from the NO x absorbent 20 when exceeding the allowable maximum value MAX of the absorption of NO x amount ΣNOX has predetermined. That is, when the absorption of NO x amount ΣNOX has exceeded the allowable maximum value MAX when the low temperature combustion is being performed is the air-fuel ratio is temporarily made rich in the combustion chamber 5, NO x whereby from the NO x absorbent 20 Is released. As described above, even when the air-fuel ratio is made rich during low-temperature combustion, almost no soot is generated.

【0072】一方、第2実施例では第2の燃焼が行われ
ているときにNOx 吸収量ΣNOXが許容最大値MAX
を越えたときには膨張行程の後半又は排気行程中に追加
の燃料が噴射される。この追加の燃料量はNOx 吸収剤
20に流入する排気ガスの空燃比がリッチとなるように
定められており、従って追加の燃料が噴射されるとNO
x 吸収剤20からNOx が放出されることになる。
[0072] On the other hand, in the second embodiment absorption of NO x amount ΣNOX allowable maximum value MAX when the second combustion is being performed
Is exceeded, additional fuel is injected during the second half of the expansion stroke or during the exhaust stroke. Fuel amount of the additional is determined as the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x absorbent 20 becomes rich and therefore the additional fuel is injected NO
NO x will be released from the x absorbent 20.

【0073】図18はNOx 吸収剤20からNOx を放
出すべきときにセットされるNOx放出フラグの処理ル
ーチンを示しており、このルーチンは一定時間毎の割込
みによって実行される。図18を参照するとまず初めに
ステップ100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101に進んで図17(A)に示すマップから単
位時間当りのNOx 吸収量Aが算出される。次いでステ
ップ102ではNOx 吸収量ΣNOXにAが加算され
る。次いでステップ103ではNOx 吸収量ΣNOXが
許容最大値MAXを越えたか否かが判別される。ΣNO
X>MAXになるとステップ104に進んで予め定めら
れた時間だけNOx 放出フラグをセットする処理が行わ
れ、次いでステップ105においてΣNOXが零とされ
る。
[0073] Figure 18 shows the processing routine for the NO x releasing flag which is set when releasing the NO x from the NO x absorbent 20, this routine is executed by interruption every predetermined time. Referring to FIG. 18, first, at step 100, it is determined whether or not a flag I indicating that the operation region of the engine is the first operation region I is set. When the flag I is set, that the operating region of the engine absorption of NO x amount A per unit time from the map shown in FIG. 17 (A) is calculated proceeds to step 101 when a first operating region I You. Then A is added to the absorption of NO x amount ΣNOX step 102. Next, at step 103 NO x absorption amount ΣNOX whether exceeds the allowable maximum value MAX or not. ΣNO
If X> MAX, the routine proceeds to step 104, where processing for setting the NO x release flag is performed for a predetermined time, and then, at step 105, ΣNOX is made zero.

【0074】一方、ステップ100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106
に進んで図17(B)に示すマップから単位時間当りの
NOx 吸収量Bが算出される。次いでステップ107で
はNOx 吸収量ΣNOXにBが加算される。次いでステ
ップ108ではNOx 吸収量ΣNOXが許容最大値MA
Xを越えたか否かが判別される。ΣNOX>MAXにな
るとステップ109に進んで予め定められた時間だけN
x 放出フラグをセットする処理が行われ、次いでステ
ップ110においてΣNOXが零とされる。
On the other hand, when it is determined in step 100 that the flag I has been reset, that is, when the operation region of the engine is the second operation region II, step 106
Absorption of NO x per unit from the map time shown in FIG. 17 (B) B is calculated willing to. Then B is added to the absorption of NO x amount ΣNOX step 107. Next, at step 108, the NO x absorption amount ΣNO x is set to the allowable maximum value
It is determined whether or not X has been exceeded. ΣIf NOX> MAX, the routine proceeds to step 109, where N is set for a predetermined time.
A process for setting the O x release flag is performed, and then in step 110, ΣNOX is made zero.

【0075】次に図19を参照しつつ運転制御について
説明する。図19を参照すると、まず初めにステップ2
00において機関の運転状態が第1の運転領域Iである
ことを示すフラグIがセットされているか否かが判別さ
れる。フラグIがセットされているとき、即ち機関の運
転状態が第1の運転領域Iであるときにはステップ20
1に進んで要求負荷Lが第1の境界X1(N)よりも大
きくなったか否かが判別される。L≦X1(N)のとき
にはステップ203に進んで低温燃焼が行われる。
Next, the operation control will be described with reference to FIG. Referring to FIG. 19, first, Step 2
At 00, it is determined whether or not a flag I indicating that the operating state of the engine is in the first operating region I is set. When the flag I is set, that is, when the operating state of the engine is in the first operating region I, step 20 is executed.
The program proceeds to 1 to determine whether the required load L has become larger than the first boundary X1 (N). When L ≦ X1 (N), the routine proceeds to step 203, where low-temperature combustion is performed.

【0076】即ち、ステップ203では図12(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、スロットル弁16の開度がこの目標開度STとさ
れる。次いでステップ204では図12(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、
EGR制御弁23の開度がこの目標開度SEとされる。
次いでステップ205ではNOx 放出フラグがセットさ
れているか否かが判別される。NOx 放出フラグがセッ
トされていないときにはステップ206に進んで図11
に示される空燃比となるように燃料噴射が行われる。こ
のときリーン空燃比のもとで低温燃焼が行われる。
That is, in step 203, the target opening ST of the throttle valve 16 is calculated from the map shown in FIG. 12A, and the opening of the throttle valve 16 is set to the target opening ST. Next, at step 204, the target opening SE of the EGR control valve 23 is calculated from the map shown in FIG.
The opening of the EGR control valve 23 is set as the target opening SE.
Next, at step 205 NO x releasing flag whether it is set or not. When the NO x release flag is not set, the routine proceeds to step 206, where
The fuel injection is performed so that the air-fuel ratio shown in FIG. At this time, low-temperature combustion is performed under a lean air-fuel ratio.

【0077】一方、ステップ205においてNOx 放出
フラグがセットされていると判別されたときにはステッ
プ207に進んで燃焼室5内における平均空燃比をリッ
チにする噴射制御が行われる。このときNOx 吸収剤2
0からNOx が放出される。一方、ステップ201にお
いてL>X(N)になったと判別されたときにはステッ
プ202に進んでフラグIがリセットされ、次いでステ
ップ210に進んで第2の燃焼が行われる。
On the other hand, when it is determined in step 205 that the NO x release flag has been set, the routine proceeds to step 207, where injection control for enriching the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is performed. At this time, NO x absorbent 2
0 NO x is released from the. On the other hand, when it is determined in step 201 that L> X (N), the routine proceeds to step 202, where the flag I is reset, and then the routine proceeds to step 210 where the second combustion is performed.

【0078】即ち、ステップ210では図14(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、スロットル弁16の開度がこの目標開度STとさ
れる。次いでステップ211では図14(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、
EGR制御弁23の開度がこの目標開度SEとされる。
次いでステップ212ではNOx 放出フラグがセットさ
れているか否かが判別される。NOx 放出フラグがセッ
トされていないときにはステップ213に進んで図13
に示される空燃比となるように燃料噴射が行われる。こ
のときリーン空燃比のもとで第2の燃焼が行われる。
That is, in step 210, the target opening ST of the throttle valve 16 is calculated from the map shown in FIG. 14A, and the opening of the throttle valve 16 is set to this target opening ST. Next, at step 211, the target opening degree SE of the EGR control valve 23 is calculated from the map shown in FIG.
The opening of the EGR control valve 23 is set as the target opening SE.
Next, at step 212, it is determined whether or not the NO x release flag is set. When the NO x release flag is not set, the process proceeds to step 213 and
The fuel injection is performed so that the air-fuel ratio shown in FIG. At this time, the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio.

【0079】一方、ステップ212においてNOx 放出
フラグがセットされていると判別されたときにはステッ
プ214に進んでNOx 吸収剤20に流入する排気ガス
の空燃比がリッチとなるように追加の燃料が噴射され
る。このときNOx 吸収剤20からNOx が放出され
る。フラグIがリセットされると次の処理サイクルでは
ステップ200からステップ208に進んで要求負荷L
が第2の境界Y(N)よりも低くなったか否かが判別さ
れる。L≧Y(N)のときにはステップ210に進み、
リーン空燃比のもとで第2の燃焼が行われる。
On the other hand, when it is determined in step 212 that the NO x release flag is set, the routine proceeds to step 214, in which additional fuel is supplied so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x absorbent 20 becomes rich. It is injected. In this case NO x is released from the NO x absorbent 20. When the flag I is reset, in the next processing cycle, the process proceeds from step 200 to step 208, where the required load L
Is lower than the second boundary Y (N). When L ≧ Y (N), the process proceeds to step 210,
The second combustion is performed under the lean air-fuel ratio.

【0080】一方、ステップ208においてL<Y
(N)になったと判別されたときにはステップ209に
進んでフラグIがセットされる。次いでステップ203
に進んで低温燃焼が行われる。図20に第2実施例を示
す。この実施例では煤捕集装置19のパティキュレート
フィルタ上には酸化機能を有する触媒が担持されておら
ず、その代り煤捕集装置19上流の排気通路内に酸化触
媒又は三元触媒のような酸化機能を有する触媒50が配
置されている。
On the other hand, at step 208, L <Y
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 209, where the flag I is set. Next, step 203
And the low-temperature combustion is performed. FIG. 20 shows a second embodiment. In this embodiment, a catalyst having an oxidizing function is not carried on the particulate filter of the soot trap 19, and instead, such as an oxidation catalyst or a three-way catalyst is provided in an exhaust passage upstream of the soot trap 19. A catalyst 50 having an oxidation function is provided.

【0081】図21に第3実施例を示す。この実施例で
は煤捕集装置19のパティキュレートフィルタの温度を
検出するために温度センサ51が設けられている。即
ち、図15からわかるように低温燃焼が行われていると
きに要求負荷Lが高くなると煤捕集装置19のパティキ
ュレートフィルタの温度が高くなり、その結果パティキ
ュレートフィルタにより捕集された煤およびその他のパ
ティキュレートが自然燃焼せしめられる。また、機関高
負荷運転時にも煤捕集装置19のパティキュレートフィ
ルタの温度が高くなり、その結果パティキュレートフィ
ルタにより捕集された煤およびその他のパティキュレー
トが自然燃焼せしめられる。
FIG. 21 shows a third embodiment. In this embodiment, a temperature sensor 51 is provided to detect the temperature of the particulate filter of the soot trap 19. That is, as can be seen from FIG. 15, when the required load L increases during low-temperature combustion, the temperature of the particulate filter of the soot collecting device 19 increases, and as a result, the soot and the particulate matter collected by the particulate filter increase. Other particulates are spontaneously burned. In addition, the temperature of the particulate filter of the soot collecting device 19 becomes high even during the engine high load operation, so that the soot and other particulates collected by the particulate filter are spontaneously burned.

【0082】ところがこのような状態から低負荷運転、
例えばアイドリング運転に移ると排気ガスの流速が遅く
なるために排気ガスによって持ち去られる煤等の燃焼熱
が減少する。その結果、パティキュレートフィルタが過
熱し、斯くしてパティキュレートフィルタが溶損する危
険性がでてくる。この場合、排気ガス中の酸素濃度を低
下させると煤等の燃焼が停止し、斯くしてパティキュレ
ートフィルタの温度が低下する。そこで第3実施例では
パティキュレートフィルタの温度が許容最大温度T1を
越えたときにはパティキュレートフィルタの温度が一定
温度T2(<T1)以下に低下するまで低温燃焼が行わ
れているときに燃焼室5内における空燃比をリッチにす
るようにしている。
However, from such a state, low load operation,
For example, when the operation shifts to the idling operation, the heat of combustion of soot and the like carried away by the exhaust gas decreases because the flow rate of the exhaust gas becomes slow. As a result, there is a risk that the particulate filter will overheat, thus melting the particulate filter. In this case, when the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced, the combustion of soot and the like is stopped, and thus the temperature of the particulate filter is reduced. Therefore, in the third embodiment, when the temperature of the particulate filter exceeds the allowable maximum temperature T1, the combustion chamber 5 is operated when the low-temperature combustion is performed until the temperature of the particulate filter decreases to a certain temperature T2 (<T1) or less. The air-fuel ratio inside is made rich.

【0083】図22はパティキュレートフィルタの溶損
を回避するために空燃比をリッチにすべきことを示すリ
ッチフラグの制御ルーチンを示しており、このルーチン
は一定時間毎の割込みによって実行される。図22を参
照するとまず初めにステップ300においてリッチフラ
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301に進ん
で温度センサ51により検出されたパティキュレートフ
ィルタの温度Tが許容最大温度T1よりも高くなったか
否かが判別される。T>T1であればステップ302に
進んでリッチフラグがセットされる。
FIG. 22 shows a control routine for a rich flag indicating that the air-fuel ratio should be made rich in order to avoid melting of the particulate filter. This routine is executed by interruption every predetermined time. Referring to FIG. 22, first, at step 300, it is determined whether or not the rich flag is set. If the rich flag has not been set, the routine proceeds to step 301, where it is determined whether or not the temperature T of the particulate filter detected by the temperature sensor 51 has become higher than the allowable maximum temperature T1. If T> T1, the routine proceeds to step 302, where the rich flag is set.

【0084】リッチフラグがセットされるとステップ3
00からステップ303に進んでNOx 吸収量ΣNOX
が零とされる。次いでステップ304に進んでパティキ
ュレートフィルタの温度Tが一定温度T2(<T1)以
下になったか否かが判別される。T<T2になるとステ
ップ305に進んでリッチフラグがリセットされる。図
23に第3実施例を実行するための運転制御ルーチンを
示す。なお、このルーチンにおいてNOx 放出フラグは
図18に示すルーチンにより処理されたものが用いられ
る。
When the rich flag is set, step 3
Proceeds from 00 to step 303 NO x absorption amount ΣNOX
Is set to zero. Next, the routine proceeds to step 304, where it is determined whether or not the temperature T of the particulate filter has become equal to or lower than a predetermined temperature T2 (<T1). When T <T2, the routine proceeds to step 305, where the rich flag is reset. FIG. 23 shows an operation control routine for executing the third embodiment. Incidentally, NO x releasing flag in this routine is used which has been treated by a routine shown in FIG. 18.

【0085】図23を参照すると、まず初めにステップ
400において機関の運転状態が第1の運転領域Iであ
ることを示すフラグIがセットされているか否かが判別
される。フラグIがセットされているとき、即ち機関の
運転状態が第1の運転領域Iであるときにはステップ4
01に進んで要求負荷Lが第1の境界X1(N)よりも
大きくなったか否かが判別される。L≦X1(N)のと
きにはステップ403に進んで低温燃焼が行われる。
Referring to FIG. 23, first, at step 400, it is determined whether or not a flag I indicating that the operating state of the engine is in the first operating region I is set. When the flag I is set, that is, when the operating state of the engine is in the first operating region I, step 4
In step 01, it is determined whether the required load L has become larger than the first boundary X1 (N). When L ≦ X1 (N), the routine proceeds to step 403, where low-temperature combustion is performed.

【0086】即ち、ステップ403では図12(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、スロットル弁16の開度がこの目標開度STとさ
れる。次いでステップ404では図12(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、
EGR制御弁23の開度がこの目標開度SEとされる。
次いでステップ405ではNOx 放出フラグがセットさ
れているか否かが判別される。NOx 放出フラグがセッ
トされていないときにはステップ406に進んでリッチ
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
進んで図11に示される空燃比となるように燃料噴射が
行われる。このときリーン空燃比のもとで低温燃焼が行
われる。
That is, in step 403, the target opening ST of the throttle valve 16 is calculated from the map shown in FIG. 12A, and the opening of the throttle valve 16 is set to the target opening ST. Next, at step 404, the target opening degree SE of the EGR control valve 23 is calculated from the map shown in FIG.
The opening of the EGR control valve 23 is set as the target opening SE.
Next, at step 405, it is determined whether or not the NO x release flag is set. Whether the rich flag proceeds to step 406 when the NO x releasing flag has not been set has been set or not. If the rich flag has not been set, the routine proceeds to step 407, where fuel injection is performed so as to achieve the air-fuel ratio shown in FIG. At this time, low-temperature combustion is performed under a lean air-fuel ratio.

【0087】一方、ステップ405においてNOx 放出
フラグがセットされていると判別されたときにはステッ
プ408に進んで燃焼室5内における平均空燃比をリッ
チにする噴射制御が行われる。このときNOx 吸収剤2
0からNOx が放出される。また、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別されたとき
にはステップ409に進んでパティキュレートフィルタ
の溶損を回避すべく燃焼室5内における空燃比をリッチ
にする噴射制御が行われる。
[0087] On the other hand, the injection control of the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 proceeds to step 408 to rich is performed when the NO x releasing flag is judged as being set in step 405. At this time, NO x absorbent 2
0 NO x is released from the. When it is determined in step 406 that the rich flag is set, the flow proceeds to step 409, where injection control is performed to make the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 rich so as to avoid melting of the particulate filter.

【0088】一方、ステップ401においてL>X
(N)になったと判別されたときにはステップ402に
進んでフラグIがリセットされ、次いでステップ412
に進んで第2の燃焼が行われる。即ち、ステップ412
では図14(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、スロットル弁16の開度がこ
の目標開度STとされる。次いでステップ413では図
14(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、EGR制御弁23の開度がこの目標
開度SEとされる。次いでステップ414ではNOx
出フラグがセットされているか否かが判別される。NO
x 放出フラグがセットされていないときにはステップ4
15に進んで図13に示される空燃比となるように燃料
噴射が行われる。このときリーン空燃比のもとで第2の
燃焼が行われる。
On the other hand, at step 401, L> X
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 402, where the flag I is reset.
And the second combustion is performed. That is, step 412
In FIG. 14A, the target opening ST of the throttle valve 16 is calculated from the map shown in FIG. 14A, and the opening of the throttle valve 16 is set to the target opening ST. Next, at step 413, the target opening SE of the EGR control valve 23 is calculated from the map shown in FIG. 14B, and the opening of the EGR control valve 23 is set as the target opening SE. Next, at step 414 NO x releasing flag whether it is set or not. NO
Step 4 when the x release flag is not set
Proceeding to 15, fuel injection is performed so as to attain the air-fuel ratio shown in FIG. At this time, the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio.

【0089】一方、ステップ414においてNOx 放出
フラグがセットされていると判別されたときにはステッ
プ416に進んでNOx 吸収剤20に流入する排気ガス
の空燃比がリッチとなるように追加の燃料が膨張行程の
後半又は排気行程中に噴射される。このときNOx 吸収
剤20からNOx が放出される。フラグIがリセットさ
れると次の処理サイクルではステップ400からステッ
プ410に進んで要求負荷Lが第2の境界Y(N)より
も低くなったか否かが判別される。L≧Y(N)のとき
にはステップ412に進み、リーン空燃比のもとで第2
の燃焼が行われる。
On the other hand, when it is determined in step 414 that the NO x release flag is set, the routine proceeds to step 416, in which additional fuel is supplied so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x absorbent 20 becomes rich. It is injected in the latter half of the expansion stroke or during the exhaust stroke. In this case NO x is released from the NO x absorbent 20. When the flag I is reset, the process proceeds from step 400 to step 410 in the next processing cycle, and it is determined whether the required load L has become lower than the second boundary Y (N). When L ≧ Y (N), the process proceeds to step 412, where the second
Is performed.

【0090】一方、ステップ410においてL<Y
(N)になったと判別されたときにはステップ411に
進んでフラグIがセットされる。次いでステップ403
に進んで低温燃焼が行われる。図24に第4実施例を示
す。この実施例では煤捕集装置19内においてパティキ
ュレートフィルタの上流端に電気ヒータ52が配置され
ており、更にパティキュレートフィルタの上流側圧力と
下流側圧力との圧力差を検出するための圧力差検出セン
サ53が設けられている。また、この実施例では煤捕集
装置19のパティキュレートフィルタ上には酸化機能を
有する触媒が担持されておらず、その代りNOx 吸収剤
20下流の排気通路内に酸化触媒又は三元触媒のような
酸化機能を有する触媒54が配置されている。
On the other hand, at step 410, L <Y
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 411, where the flag I is set. Next, step 403
And the low-temperature combustion is performed. FIG. 24 shows a fourth embodiment. In this embodiment, an electric heater 52 is disposed at the upstream end of the particulate filter in the soot trap 19, and furthermore, a pressure difference for detecting a pressure difference between the upstream pressure and the downstream pressure of the particulate filter. A detection sensor 53 is provided. Further, the soot trap 19 in this embodiment Patty on filter not been catalysts supported having an oxidation function, instead the NO x absorbent 20 downstream of the exhaust passage of the oxidation catalyst or three-way catalyst A catalyst 54 having such an oxidizing function is provided.

【0091】第4実施例においてはパティキュレートフ
ィルタにより捕集された煤およびその他のパティキュレ
ートの量が予め定められた量以上になったとき、即ちパ
ティキュレートフィルタの上流側圧力と下流側圧力との
圧力差が一定圧を越えたときに電気ヒータ52に電力が
供給され、それによってパティキュレートフィルタによ
り捕集された煤等が燃焼せしめられる。
In the fourth embodiment, when the amount of soot and other particulates collected by the particulate filter becomes equal to or greater than a predetermined amount, that is, when the upstream pressure and the downstream pressure of the particulate filter are reduced. When the pressure difference exceeds a certain pressure, electric power is supplied to the electric heater 52, so that the soot and the like collected by the particulate filter are burned.

【0092】ところで電気ヒータ52により加熱したと
きにパティキュレートフィルタ上に未燃炭化水素、特に
沸点の低い未燃炭化水素ができるだけ多く捕集されてい
る場合の方が着火しやすくなる。この点、低温燃焼が行
われているときには多量の未燃炭化水素が排出され、こ
れら未燃炭化水素がパティキュレートフィルタ上に付着
するので電気ヒータ52により加熱したときに着火しや
すくなる。そこでこの第4実施例ではパティキュレート
フィルタにより捕集された煤等の量が予め定められた量
以上になった場合、低温燃焼が一定時間以上継続してい
たときに、即ちパティキュレートフィルタ上に多量の未
燃炭化水素が付着しているときに電気ヒータ52による
加熱作用を開始させるようにしている。
By the way, when the unburned hydrocarbons, especially unburned hydrocarbons having a low boiling point, are collected as much as possible on the particulate filter when heated by the electric heater 52, the ignition becomes easier. In this regard, when low-temperature combustion is being performed, a large amount of unburned hydrocarbons is discharged, and these unburned hydrocarbons adhere to the particulate filter, so that it becomes easy to ignite when heated by the electric heater 52. Therefore, in the fourth embodiment, when the amount of soot and the like collected by the particulate filter becomes equal to or more than a predetermined amount, when the low-temperature combustion has continued for a certain period of time, that is, on the particulate filter, The heating operation by the electric heater 52 is started when a large amount of unburned hydrocarbons is attached.

【0093】図25に第4実施例を実行するための運転
制御ルーチンを示す。なお、このルーチンにおいてNO
x 放出フラグは図18に示すルーチンにより処理された
ものが用いられる。図25を参照すると、まず初めにス
テップ500において機関の運転状態が第1の運転領域
Iであることを示すフラグIがセットされているか否か
が判別される。フラグIがセットされているとき、即ち
機関の運転状態が第1の運転領域Iであるときにはステ
ップ501に進んで要求負荷Lが第1の境界X1(N)
よりも大きくなったか否かが判別される。L≦X1
(N)のときにはステップ503に進んで低温燃焼が行
われる。
FIG. 25 shows an operation control routine for executing the fourth embodiment. In this routine, NO
As the x release flag, the one processed by the routine shown in FIG. 18 is used. Referring to FIG. 25, first, at step 500, it is determined whether or not a flag I indicating that the operating state of the engine is in the first operating region I is set. When the flag I is set, that is, when the operating state of the engine is in the first operating region I, the routine proceeds to step 501, where the required load L is reduced to the first boundary X1 (N).
It is determined whether or not it has become larger. L ≦ X1
In the case of (N), the routine proceeds to step 503, where low-temperature combustion is performed.

【0094】即ち、ステップ503では図12(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、スロットル弁16の開度がこの目標開度STとさ
れる。次いでステップ504では図12(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、
EGR制御弁23の開度がこの目標開度SEとされる。
次いでステップ505ではNOx 放出フラグがセットさ
れているか否かが判別される。NOx 放出フラグがセッ
トされていないときにはステップ506に進んで図11
に示される空燃比となるように燃料噴射が行われる。こ
のときリーン空燃比のもとで低温燃焼が行われる。
That is, in step 503, the target opening ST of the throttle valve 16 is calculated from the map shown in FIG. 12A, and the opening of the throttle valve 16 is set to the target opening ST. Next, at step 504, the target opening SE of the EGR control valve 23 is calculated from the map shown in FIG.
The opening of the EGR control valve 23 is set as the target opening SE.
Next, at step 505 NO x releasing flag whether it is set or not. When the NO x release flag is not set, the routine proceeds to step 506, where FIG.
The fuel injection is performed so that the air-fuel ratio shown in FIG. At this time, low-temperature combustion is performed under a lean air-fuel ratio.

【0095】次いでステップ507では電気ヒータ52
がオンとなっているか否かが判別される。電気ヒータ5
2がオンとなっていない場合にはステップ509に進ん
で圧力差検出センサ53の出力信号に基づきパティキュ
レートフィルタの上流側の圧力と下流側の圧力との圧力
差ΔPが予め定められた圧力差ΔP0 よりも大きくなっ
たか否かが判別される。ΔP≦ΔP0 のときには処理サ
イクルを完了する。
Next, at step 507, the electric heater 52
Is turned on. Electric heater 5
If No. 2 is not turned on, the process proceeds to step 509, and based on the output signal of the pressure difference detection sensor 53, the pressure difference ΔP between the upstream pressure and the downstream pressure of the particulate filter is determined by the predetermined pressure difference. It is determined whether or not it has become larger than ΔP 0 . When ΔP ≦ ΔP 0 , the processing cycle is completed.

【0096】ステップ505においてNOx 放出フラグ
がセットされていると判別されたときにはステップ50
8に進んで燃焼室5内における平均空燃比をリッチにす
る噴射制御が行われる。このときNOx 吸収剤20から
NOx が放出される。また、ステップ509においてΔ
P>P0 になったと判別されたときにはステップ510
に進んで低温燃焼が一定時間以上継続して行われていた
か否かが判別される。低温燃焼が一定時間以上継続して
行われているときにはステップ511に進んで電気ヒー
タ42を予め定められた時間オンにする処理が行われ
る。このときパティキュレートフィルタにより捕集され
た煤等の燃焼が開始される。
[0096] Step 50 when the the NO x releasing flag is judged as being set in step 505
Proceeding to 8, the injection control for enriching the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is performed. In this case NO x is released from the NO x absorbent 20. In step 509, Δ
Step 510 when it is determined that becomes P> P 0
It is determined whether or not the low-temperature combustion has been continuously performed for a predetermined time or more. When the low-temperature combustion has been continuously performed for a predetermined time or more, the process proceeds to step 511, and a process of turning on the electric heater 42 for a predetermined time is performed. At this time, combustion of soot and the like collected by the particulate filter is started.

【0097】一方、ステップ501においてL>X
(N)になったと判別されたときにはステップ502に
進んでフラグIがリセットされ、次いでステップ514
に進んで第2の燃焼が行われる。即ち、ステップ514
では図14(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、スロットル弁16の開度がこ
の目標開度STとされる。次いでステップ515では図
14(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、EGR制御弁23の開度がこの目標
開度SEとされる。次いでステップ516ではNOx
出フラグがセットされているか否かが判別される。NO
x 放出フラグがセットされていないときにはステップ5
17に進んで図13に示される空燃比となるように燃料
噴射が行われる。このときリーン空燃比のもとで第2の
燃焼が行われる。
On the other hand, at step 501, L> X
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 502, where the flag I is reset.
And the second combustion is performed. That is, step 514
In FIG. 14A, the target opening ST of the throttle valve 16 is calculated from the map shown in FIG. 14A, and the opening of the throttle valve 16 is set to the target opening ST. Next, at step 515, the target opening SE of the EGR control valve 23 is calculated from the map shown in FIG. 14B, and the opening of the EGR control valve 23 is set to the target opening SE. Next, at step 516, it is determined whether or not the NO x release flag is set. NO
Step 5 when the x release flag is not set
Proceeding to 17, fuel injection is performed so as to attain the air-fuel ratio shown in FIG. At this time, the second combustion is performed under the lean air-fuel ratio.

【0098】一方、ステップ516においてNOx 放出
フラグがセットされていると判別されたときにはステッ
プ518に進んでNOx 吸収剤20に流入する排気ガス
の空燃比がリッチとなるように追加の燃料が膨張行程の
後半又は排気行程中に噴射される。このときNOx 吸収
剤20からNOx が放出される。フラグIがリセットさ
れると次の処理サイクルではステップ500からステッ
プ512に進んで要求負荷Lが第2の境界Y(N)より
も低くなったか否かが判別される。L≧Y(N)のとき
にはステップ514に進み、リーン空燃比のもとで第2
の燃焼が行われる。
On the other hand, when it is determined in step 516 that the NO x release flag is set, the routine proceeds to step 518, in which additional fuel is supplied so that the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NO x absorbent 20 becomes rich. It is injected in the latter half of the expansion stroke or during the exhaust stroke. In this case NO x is released from the NO x absorbent 20. When the flag I is reset, the process proceeds from step 500 to step 512 in the next processing cycle, and it is determined whether or not the required load L has become lower than the second boundary Y (N). When L ≧ Y (N), the routine proceeds to step 514, where the second air-fuel ratio is determined under the lean air-fuel ratio.
Is performed.

【0099】一方、ステップ512においてL<Y
(N)になったと判別されたときにはステップ513に
進んでフラグIがセットされる。次いでステップ503
に進んで低温燃焼が行われる。
On the other hand, at step 512, L <Y
When it is determined that (N) has been reached, the routine proceeds to step 513, where the flag I is set. Then step 503
And the low-temperature combustion is performed.

【0100】[0100]

【発明の効果】煤が大気中に放出されるのを阻止するこ
とができる。
The soot can be prevented from being released into the atmosphere.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】圧縮着火式内燃機関の全体図である。FIG. 1 is an overall view of a compression ignition type internal combustion engine.

【図2】スモークおよびNOx の発生量等を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing amounts of smoke and NO x generated, and the like.

【図3】燃焼圧を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a combustion pressure.

【図4】燃料分子を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing fuel molecules.

【図5】スモークの発生量とEGR率との関係を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a generation amount of smoke and an EGR rate.

【図6】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an injected fuel amount and a mixed gas amount.

【図7】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. 7 is a diagram showing changes in an average gas temperature Tg in a combustion chamber, and changes in fuel and a gas temperature Tf around the fuel.

【図8】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. 8 is a diagram showing a first operation region I and a second operation region II.

【図9】空燃比センサの出力を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an output of an air-fuel ratio sensor.

【図10】スロットル弁の開度等を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an opening degree of a throttle valve and the like.

【図11】第1の運転領域Iにおける空燃比を示す図で
ある。
FIG. 11 is a diagram showing an air-fuel ratio in a first operation region I.

【図12】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
FIG. 12 is a diagram showing a map of a target opening degree of a throttle valve and the like.

【図13】第2の燃焼における空燃比を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an air-fuel ratio in the second combustion.

【図14】スロットル弁等の目標開度を示す図である。FIG. 14 is a view showing a target opening degree of a throttle valve and the like.

【図15】触媒への流入排気ガス温Taおよび触媒床温
度Tb,Tcを示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a temperature Ta of exhaust gas flowing into a catalyst and catalyst bed temperatures Tb and Tc.

【図16】NOx の吸放出作用を説明するための図であ
る。
FIG. 16 is a view for explaining the NO x absorption / release action.

【図17】単位時間当りのNOx 吸収量のマップを示す
図である。
FIG. 17 is a diagram showing a map of the NO x absorption amount per unit time.

【図18】NOx 放出フラグを処理するためのフローチ
ャートである。
FIG. 18 is a flowchart for processing a NO x release flag.

【図19】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
FIG. 19 is a flowchart for controlling operation of the engine.

【図20】圧縮着火式内燃機関の別の実施例を示す全体
図である。
FIG. 20 is an overall view showing another embodiment of the compression ignition type internal combustion engine.

【図21】圧縮着火式内燃機関の更に別の実施例を示す
全体図である。
FIG. 21 is an overall view showing still another embodiment of the compression ignition type internal combustion engine.

【図22】リッチフラグを制御するためのフローチャー
トである。
FIG. 22 is a flowchart for controlling a rich flag.

【図23】機関の運転を制御するための別の実施例を示
すフローチャートである。
FIG. 23 is a flowchart showing another embodiment for controlling the operation of the engine.

【図24】圧縮着火式内燃機関の更に別の実施例を示す
全体図である。
FIG. 24 is an overall view showing still another embodiment of the compression ignition type internal combustion engine.

【図25】機関の運転を制御するための更に別の実施例
を示すフローチャートである。
FIG. 25 is a flowchart showing still another embodiment 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…煤捕集装置 20…NOx 吸収剤6 ... fuel injection valve 16 ... throttle valve 19 ... soot trapping device 20 ... NO x absorbent

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 21/08 ZAB F02D 21/08 ZAB 301 301H 43/00 ZAB 43/00 ZAB 301 301N 301H 301T 45/00 ZAB 45/00 ZAB 301 301F F02M 25/07 ZAB F02M 25/07 ZAB 550 550F 550A 550G (72)発明者 大橋 伸基 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 伊藤 和浩 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 吉▲崎▼ 康二 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F02D 21/08 ZAB F02D 21/08 ZAB 301 301H 43/00 ZAB 43/00 ZAB 301 301N 301H 301T 45/00 ZAB 45/00 ZAB 301 301F F02M 25/07 ZAB F02M 25/07 ZAB 550 550F 550A 550G (72) Inventor Nobumoto Ohashi 1st Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Kazuhiro Ito Toyota City Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Yoshi ▲ zaki Koji 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Co., Ltd.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃焼室内の不活性ガス量を増大していく
と煤の発生量が次第に増大してピークに達し、燃焼室内
の不活性ガス量を更に増大していくと燃焼室内における
燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の生成温度よ
りも低くなって煤がほとんど発生しなくなる圧縮着火式
内燃機関において、機関排気通路内に煤を捕集するため
の煤捕集装置を配置し、煤の発生量がピークとなる不活
性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤がほと
んど発生しない第1の燃焼と、煤の発生量がピークとな
る不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が少ない
第2の燃焼とを選択的に切換える切換手段を具備した圧
縮着火式内燃機関。
When the amount of inert gas in the combustion chamber increases, the amount of soot generated gradually increases and reaches a peak. When the amount of inert gas in the combustion chamber further increases, the amount of soot generated during combustion in the combustion chamber increases. In a compression ignition type internal combustion engine in which the temperature of the fuel and the surrounding gas is lower than the soot generation temperature and soot is hardly generated, a soot collecting device for collecting soot is disposed in the engine exhaust passage. The first combustion in which the amount of inert gas in the combustion chamber is larger than the amount of inert gas at which the amount of soot is peaked and little soot is generated, and the combustion is more than the amount of inert gas at which the amount of soot is peaked A compression ignition type internal combustion engine having a switching means for selectively switching between a second combustion in which the amount of inert gas in a room is small.
【請求項2】 機関排気通路内に酸化機能を有する触媒
を配置した請求項1に記載の圧縮着火式内燃機関。
2. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein a catalyst having an oxidizing function is disposed in the engine exhaust passage.
【請求項3】 上記煤捕集装置がパティキュレートフィ
ルタからなる請求項1に記載の圧縮着火式内燃機関。
3. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein said soot collecting device comprises a particulate filter.
【請求項4】 該パティキュレートフィルタの温度が予
め定められた温度を越えたときには上記第1の燃焼が行
われているときに燃焼室内における空燃比をリッチにす
るようにした請求項3に記載の圧縮着火式内燃機関。
4. The air-fuel ratio in the combustion chamber is made rich when the first combustion is being performed when the temperature of the particulate filter exceeds a predetermined temperature. Compression ignition type internal combustion engine.
【請求項5】 該パティキュレートフィルタを加熱する
ための加熱手段を具備し、該パティキュレートフィルタ
により捕集されたパティキュレートを燃焼せしめるとき
には上記第1の燃焼が行われているときに該加熱手段に
よりパティキュレートフィルタを加熱するようにした請
求項3に記載の圧縮着火式内燃機関。
5. A heating means for heating the particulate filter, wherein the heating means is used when the first combustion is performed when burning the particulates collected by the particulate filter. 4. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 3, wherein the particulate filter is heated by the following.
【請求項6】 流入する排気ガスの空燃比がリーンのと
きには排気ガス中に含まれるNOx を吸収しかつ流入す
る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 吸収剤を上記煤捕集装置
下流の機関排気通路内に配置し、上記第1の燃焼が行わ
れているときにNOx 吸収剤からNO x を放出すべきと
きには燃焼室内における空燃比を一時的に理論空燃比又
はリッチにするようにした請求項1に記載の圧縮着火式
内燃機関。
6. An exhaust gas having a lean air-fuel ratio.
NO contained in exhaust gasxAbsorbs and flows in
When the air-fuel ratio of exhaust gas becomes stoichiometric or rich.
NO collectedxReleases NOxAbsorbent for soot collection device
The first combustion is performed in a downstream engine exhaust passage.
NO when beingxNO from absorbent xShould be released
The air-fuel ratio in the combustion chamber
2. The compression ignition type according to claim 1, wherein
Internal combustion engine.
【請求項7】 上記第2の燃焼が行われているときにN
x 吸収剤からNO x を放出すべきときには膨張行程の
後半又は排気行程中に追加の燃料を噴射してNOx 吸収
剤に流入する排気ガスの空燃比を理論空燃比又はリッチ
にするようにした請求項6に記載の圧縮着火式内燃機
関。
7. When the second combustion is being performed, N
OxNO from absorbent xShould be released during the expansion stroke
Injecting additional fuel during the second half or during the exhaust stroke and NOxabsorption
The air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the agent is stoichiometric or rich.
7. A compression ignition type internal combustion engine according to claim 6, wherein:
Seki.
【請求項8】 燃焼室から排出された排気ガスを機関吸
気通路内に再循環させる再循環装置を具備し、上記不活
性ガスが再循環排気ガスからなる請求項1に記載の圧縮
着火式内燃機関。
8. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, further comprising a recirculation device for recirculating exhaust gas discharged from the combustion chamber into the engine intake passage, wherein the inert gas comprises recirculated exhaust gas. organ.
【請求項9】 上記第1の燃焼状態における排気ガス再
循環率がほぼ55パーセント以上である請求項8に記載
の圧縮着火式内燃機関。
9. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 8, wherein the exhaust gas recirculation rate in the first combustion state is approximately 55% or more.
【請求項10】 機関の運転領域を低負荷側の第1の運
転領域と高負荷側の第2の運転領域に分割し、第1の運
転領域では第1の燃焼を行い、第2の運転領域では第2
の燃焼を行うようにした請求項1に記載の圧縮着火式内
燃機関。
10. An engine operating region is divided into a first operating region on a low load side and a second operating region on a high load side, and a first combustion is performed in the first operating region, and a second operation is performed. Second in the area
2. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein the combustion is performed.
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