JPH11315739A - Diesel engine combustion control system - Google Patents

Diesel engine combustion control system

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JPH11315739A
JPH11315739A JP11049824A JP4982499A JPH11315739A JP H11315739 A JPH11315739 A JP H11315739A JP 11049824 A JP11049824 A JP 11049824A JP 4982499 A JP4982499 A JP 4982499A JP H11315739 A JPH11315739 A JP H11315739A
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combustion
target
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load
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英二 相吉澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To permit low temperature pre-mixed combustion in the low load region with a low compression ratio setting, which is difficult to realize low temperature pre-mixed combustion. SOLUTION: In this diesel engine, exhaust is circulated, engine compression ratio is set low, and pre-mixed combustion is performed at low temperatures. When the atmospheric temperature at combustion start, which is determined according to the compression ratio and intake gas temperature, is judged in a region lower than a first target temperature for maintaining pre-mixed combustion, a control means 85 activates a temperature rise control unit 82 for increasing the operation gas temperature in the cylinder such that the temperature at combustion start exceeds the first target temperature. Furthermore, fuel injection timing of a fuel injection valve 81 is controlled to be within the range between 5 deg. and 20 deg. after the compression top dead center. Accordingly, the low temperature pre-mixed combustion is stabilized in the low load region where combustion tends to be unstable with a low compression ratio.

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】この発明はディーゼルエンジ
ンの燃焼制御装置に関する。
The present invention relates to a combustion control device for a diesel engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンの燃焼方法として、
エンジンから排出されるNOxとパティキュレートなど
を減少させる低温予混合燃焼がある。これは燃料噴射時
期を圧縮上死点後にまで遅延すると共に、排気還流(E
GR)による酸素濃度の低減により、燃料の着火遅れ期
間を長くし、この着火遅れ期間中に燃料が十分に気化し
た予混合気を形成し、低濃度の酸素により低温予混合燃
焼を行わせる。
2. Description of the Related Art Diesel engine combustion methods include:
There is low-temperature premixed combustion that reduces NOx and particulates emitted from the engine. This delays the fuel injection timing until after the compression top dead center, and also causes the exhaust gas recirculation (E
By reducing the oxygen concentration by GR), the ignition delay period of the fuel is prolonged, and during this ignition delay period, a premixed gas in which the fuel is sufficiently vaporized is formed, and low-temperature premixed combustion is performed with low-concentration oxygen.

【0003】この場合、エンジン圧縮比を通常の圧縮比
よりも低い圧縮比にすることにより、低温予混合燃焼を
エンジン高負荷側においても行えるようにした提案があ
る(特開平8−254134号公報参照)。
[0003] In this case, there is a proposal that the low-temperature premixed combustion can be performed even on the high-load side of the engine by setting the engine compression ratio to be lower than the normal compression ratio (Japanese Patent Laid-Open No. 8-254134). reference).

【0004】エンジンの圧縮比が高いと、圧縮温度が相
対的に上昇するため、燃焼開始時の温度(燃焼開始時の
シリンダ内雰囲気温度)が高くなる。燃焼温度は燃焼の
開始後にさらに上昇するので、これが低温予混合燃焼の
範囲を越えると、低温予混合燃焼を行わせることができ
ない。
[0004] When the compression ratio of the engine is high, the compression temperature relatively rises, so that the temperature at the start of combustion (the ambient temperature in the cylinder at the start of combustion) increases. Since the combustion temperature further rises after the start of combustion, if it exceeds the range of low-temperature premix combustion, low-temperature premix combustion cannot be performed.

【0005】とくにエンジン負荷が大きくなると、吸気
中に還流される排気温度が上昇することから吸気ガス温
度が高まり、また過給機による吸気過給により実圧縮比
が高まるために、燃焼開始時の温度が低温予混合燃焼の
温度範囲を超えて上昇し、このため、低負荷側でしか低
温予混合燃焼を行えなかった。
[0005] In particular, when the engine load increases, the temperature of the intake gas rises because the temperature of the exhaust gas recirculated in the intake air rises, and the actual compression ratio increases due to the supercharging of the intake air by the supercharger. The temperature rises beyond the temperature range of the low-temperature premixed combustion, so that the low-temperature premixed combustion can be performed only on the low load side.

【0006】これに対して、上記提案された装置により
圧縮比を下げることにより、燃焼開始温度が相対的に低
下し、低温予混合燃焼をより高負荷側で行うことが可能
となっている。
[0006] On the other hand, by lowering the compression ratio by the proposed device, the combustion start temperature is relatively lowered, and low-temperature premixed combustion can be performed on a higher load side.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら圧縮比を
下げると、こんどは低負荷域での燃焼開始温度が下がり
過ぎ、このため、低負荷側で燃焼が不安定となってしま
う。
However, if the compression ratio is reduced, the combustion start temperature in the low load region will be too low, and the combustion will be unstable on the low load side.

【0008】そこで、上記した従来装置では、低温予混
合燃焼を行えない低負荷側で、EGR量を減少させるこ
とにより酸素濃度を高め、かつ燃料噴射時期を進角する
ことで、燃焼開始を早めて、燃焼を安定させるようにし
ている。
Therefore, in the above-described conventional apparatus, on the low load side where low-temperature premixed combustion cannot be performed, the oxygen concentration is increased by decreasing the EGR amount, and the fuel injection timing is advanced, so that the combustion start is advanced. To stabilize combustion.

【0009】しかしながら、この場合には、EGR量の
減少および噴射時期の進角によりNOxの排出量が増大
し、また低温予混合燃焼が行われないため、燃焼騒音が
増大し、燃費も悪化する。
However, in this case, the amount of NOx emission increases due to the decrease in the EGR amount and the advance of the injection timing, and the low-temperature premixed combustion is not performed, so that the combustion noise increases and the fuel efficiency deteriorates. .

【0010】そこで本発明は、圧縮比を通常の圧縮比よ
りも低い圧縮比としても、エンジンの広い運転領域にお
いて低温予混合燃焼を可能とすることを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to enable low-temperature premix combustion in a wide operating range of an engine even when the compression ratio is set lower than a normal compression ratio.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、低圧縮比
で低温予混合燃焼を行わせるディーゼルエンジンにおい
て、図25に示すように、燃料の噴射時期が可変となる
燃料噴射弁81と、燃焼室内の作動ガス温度を上昇させ
る昇温制御装置82と、燃焼開始時のシリンダ内雰囲気
温度を予測する手段83と、この燃焼開始時のシリンダ
内雰囲気温度が低温予混合燃焼を維持する第1の目標温
度T1よりも低い領域にあるかどうか判定する手段84
と、燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度が第1の目標温
度T1よりも低いと判定されたときに燃焼開始時のシリ
ンダ内雰囲気温度が第1目標温度を越えるように前記昇
温制御装置82を作動させて昇温制御を行い、かつ燃焼
温度の上昇率が所定値以上となるように前記燃料噴射弁
81の燃料噴射時期を調整する手段85とを設けた。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a diesel engine in which low-temperature premix combustion is performed at a low compression ratio, as shown in FIG. A temperature raising control device 82 for raising the temperature of the working gas in the combustion chamber, a means 83 for predicting the in-cylinder ambient temperature at the start of the combustion, and Means 84 for determining whether or not the temperature is lower than the first target temperature T1
When the temperature in the cylinder at the start of combustion is determined to be lower than the first target temperature T1, the temperature rise control device 82 is controlled so that the temperature in the cylinder at the start of combustion exceeds the first target temperature. Means 85 for controlling the temperature rise by operating the fuel injection valve 81 and adjusting the fuel injection timing of the fuel injection valve 81 so that the rate of increase in the combustion temperature becomes a predetermined value or more.

【0012】第2の発明では、第1の発明において前記
燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度t2を圧縮比εとエ
ンジン負荷に基づいて予測する。
In a second aspect, in the first aspect, the cylinder ambient temperature t2 at the time of the start of combustion is predicted based on the compression ratio ε and the engine load.

【0013】第3の発明では、第1の発明において前記
燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度t2を圧縮比εと吸
気ガス温度に基づいて予測する。
According to a third aspect, in the first aspect, the cylinder ambient temperature t2 at the start of the combustion is predicted based on the compression ratio ε and the intake gas temperature.

【0014】第4の発明では、第1から第3までのいず
れか一つの発明において主燃焼の温度上昇率が前記所定
値以上となるようにするため、燃焼開始を圧縮上死点後
5゜〜20゜の範囲になるように燃料の噴射時期を制御
する。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects of the present invention, the combustion is started 5 ° after the compression top dead center so that the temperature rise rate of the main combustion is equal to or higher than the predetermined value. The fuel injection timing is controlled so as to fall within the range of ゜ 20 °.

【0015】第5の発明では、第1から第4までのいず
れか一つの発明において前記昇温制御装置として吸気弁
閉時期制御機構を備え、前記燃焼開始時のシリンダ内雰
囲気温度t2が前記第1目標温度T1以下で、かつこの
第1目標温度T1よりも低い第2目標温度T2よりも高
いとき、前記吸気弁の閉時期を進角させることにより、
前記昇温制御を行う。
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects of the present invention, an intake valve closing timing control mechanism is provided as the temperature raising control device, and the cylinder ambient temperature t2 at the start of combustion is reduced by the second temperature. When the temperature is equal to or lower than the first target temperature T1 and higher than the second target temperature T2 lower than the first target temperature T1, the closing timing of the intake valve is advanced,
The temperature raising control is performed.

【0016】第6の発明では、第5の発明において前記
昇温制御装置としてさらにスワール制御機構を備え、前
記燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度t2が前記第2目
標温度T2以下で、かつこの第2目標温度T2よりも低
い第3目標温度T3よりも高いとき、前記吸気弁閉時期
を進角するとともに、スワール比を低くすることによ
り、前記昇温制御を行う。
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, a swirl control mechanism is further provided as the temperature raising control device, and an in-cylinder ambient temperature t2 at the start of the combustion is equal to or lower than the second target temperature T2, and When the temperature is higher than the third target temperature T3 lower than the second target temperature T2, the temperature increase control is performed by advancing the intake valve closing timing and lowering the swirl ratio.

【0017】第7の発明では、第5の発明において前記
昇温制御装置としてさらに過給圧制御機構を備え、前記
燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度t2が前記第2目標
温度T2以下で、かつこの第2目標温度T2よりも低い
第3目標温度T3よりも高いとき、前記吸気弁閉時期を
進角し、スワール比を低くし、さらに過給圧を高くする
ことにより、前記昇温制御を行う。
According to a seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect, a supercharging pressure control mechanism is further provided as the temperature raising control device, wherein the in-cylinder ambient temperature t2 at the start of the combustion is equal to or lower than the second target temperature T2, and When the temperature is higher than the third target temperature T3, which is lower than the second target temperature T2, the intake valve closing timing is advanced, the swirl ratio is reduced, and the supercharging pressure is further increased. Do.

【0018】第8の発明では、第6または第7の発明に
おいて前記昇温制御装置としてさらに燃料噴射制御機構
を備え、前記燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度t2が
前記第3目標温度T3以下で、かつこの第3目標温度T
3よりも低い第4目標温度T4よりも高いとき、前記吸
気弁閉時期を進角し、スワール比を低くし、さらに燃料
の主噴射よりも先にパイロット噴射を行いかつパイロッ
ト噴射による燃焼は主噴射の前に終了するようにパイロ
ット噴射時期を設定することにより、前記昇温制御を行
う。
According to an eighth aspect of the present invention, in the sixth or seventh aspect, a fuel injection control mechanism is further provided as the temperature raising control device, and the cylinder internal temperature t2 at the start of the combustion is lower than the third target temperature T3. And the third target temperature T
When the temperature is higher than the fourth target temperature T4, which is lower than 3, the intake valve closing timing is advanced, the swirl ratio is lowered, the pilot injection is performed prior to the main fuel injection, and the combustion by the pilot injection is performed mainly. The temperature increase control is performed by setting the pilot injection timing so as to end before the injection.

【0019】第9の発明では、第6または第7の発明に
おいて前記昇温制御装置としてさらに燃料噴射制御機構
を備え、前記燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度t2が
前記第3目標温度T3以下で、かつこの第3目標温度T
3よりも低い第4目標温度T4よりも高いとき、前記吸
気弁閉時期を進角し、スワール比を低くし、過給圧を高
くし、さらに燃料の主噴射よりも先にパイロット噴射を
行いかつパイロット噴射による燃焼は主噴射の前に終了
するようにパイロット噴射時期を設定することにより、
前記昇温制御を行う。
According to a ninth aspect, in the sixth or seventh aspect, a fuel injection control mechanism is further provided as the temperature increase control device, and the in-cylinder ambient temperature t2 at the start of the combustion is lower than the third target temperature T3. And the third target temperature T
When the temperature is higher than the fourth target temperature T4, which is lower than 3, the intake valve closing timing is advanced, the swirl ratio is reduced, the supercharging pressure is increased, and the pilot injection is performed prior to the main fuel injection. And by setting the pilot injection timing so that the combustion by the pilot injection ends before the main injection,
The temperature raising control is performed.

【0020】第10の発明では、第8または第9の発明
において燃料の主噴射の終了後に主噴射燃料が着火する
ように燃料主噴射時期を制御する。
According to a tenth aspect, in the eighth or ninth aspect, the main fuel injection timing is controlled so that the main injected fuel is ignited after the end of the main fuel injection.

【0021】第11の発明では、第8から第10までの
いずれか一つの発明において前記温度上昇制御装置とし
て一つの気筒に対して複数設けた排気弁のうち一方の排
気弁の開閉時期を任意に制御可能な弁開閉機構と、吸気
中に還流される排気量を制御するEGR弁とを備え、前
記燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度t2が前記第4目
標温度T4以下のとき、吸気弁閉時期を進角し、スワー
ル比を低くし、過給圧を高くし、パイロット噴射の燃焼
が終了した後に主噴射が行われるようにパイロット噴射
を行い、かつ吸気行程で前記一方の排気弁を開くととも
に前記EGR弁を閉じることにより、前記昇温制御を行
う。
According to an eleventh aspect of the present invention, in any one of the eighth to tenth aspects of the present invention, the opening / closing timing of one of the plurality of exhaust valves provided for one cylinder as the temperature rise control device is arbitrarily determined. And an EGR valve for controlling the amount of exhaust gas recirculated during intake. When the in-cylinder ambient temperature t2 at the start of combustion is equal to or lower than the fourth target temperature T4, the intake valve is closed. Advance the timing, lower the swirl ratio, increase the supercharging pressure, perform pilot injection so that main injection is performed after combustion of pilot injection is completed, and open the one exhaust valve in the intake stroke At the same time, the temperature increase control is performed by closing the EGR valve.

【0022】第12の発明では、第8から第10までの
いずれか一つの発明において前記温度上昇制御装置とし
て一つの気筒に対して複数設けた排気弁のうち一方の排
気弁の開閉時期を任意に制御可能な排気弁開閉機構と、
吸気弁の開閉時期を任意に調整可能な吸気弁制御機構
と、吸気中に還流される排気量を制御するEGR弁とを
備え、前記燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度t2が前
記第4目標温度T4以下のとき、吸気弁閉時期を進角
し、スワール比を低くし、過給圧を高くし、パイロット
噴射の燃焼が終了した後に主噴射が行われるようにパイ
ロット噴射を行い、かつ前記EGR弁を介して燃焼室に
流入するEGRガスおよび吸入空気の各量を冷却水温が
低くなるほど減らすとともに、吸気行程で一方の排気弁
を開くことにより燃焼室へと逆流するEGRガスの量を
冷却水温が低くなるほど増すことにより、前記昇温制御
を行う。
According to a twelfth aspect of the present invention, in any one of the eighth to tenth aspects of the present invention, the opening / closing timing of one of the plurality of exhaust valves provided for one cylinder as the temperature rise control device is arbitrarily determined. Exhaust valve opening and closing mechanism that can be controlled
An intake valve control mechanism that can arbitrarily adjust the opening / closing timing of the intake valve; and an EGR valve that controls the amount of exhaust gas recirculated during intake, wherein the in-cylinder ambient temperature t2 at the start of combustion is the fourth target temperature. When T4 or less, the intake valve closing timing is advanced, the swirl ratio is reduced, the supercharging pressure is increased, pilot injection is performed so that main injection is performed after combustion of pilot injection is completed, and the EGR is performed. The respective amounts of the EGR gas and the intake air flowing into the combustion chamber via the valve are reduced as the cooling water temperature is lowered, and the amount of the EGR gas flowing back into the combustion chamber by opening one exhaust valve in the intake stroke is reduced by the cooling water temperature. The temperature rise control is performed by increasing as the value becomes lower.

【0023】第13の発明では、第11または第12の
発明において前記吸気行程で開く前記一方の排気弁側の
排気ポートをヘリカルポートに形成する。
According to a thirteenth aspect, in the eleventh or twelfth aspect, the exhaust port on the one exhaust valve side which is opened in the intake stroke is formed as a helical port.

【0024】第14の発明では、第1から第13までの
いずれか一つの発明において前記目標温度T1、T2、
T3、t4をエンジン負荷が低くなるほど温度が低くな
るように負荷に応じて設定する。
According to a fourteenth aspect, in any one of the first to thirteenth aspects, the target temperatures T1, T2,
T3 and t4 are set according to the load such that the lower the engine load, the lower the temperature.

【0025】第15の発明は、低圧縮比で低温予混合燃
焼を行わせるディーゼルエンジンにおいて、図26に示
すように、燃料の噴射時期が可変となる燃料噴射弁81
と、燃焼室内の作動ガス温度を上昇させる昇温制御装置
82と、燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度に影響する
エンジン負荷を検出する手段91と、このエンジン負荷
が、低温予混合燃焼を維持する第1目標負荷以下で、か
つこの第1目標負荷よりも低い第2目標負荷よりも高い
負荷域(C領域)にあるかどうかを判定する手段92
と、エンジン負荷が第1目標負荷以下で、かつ第2目標
負荷よりも高い負荷域にあると判定されたときに前記昇
温制御装置82を作動させて昇温制御を行い、かつ燃焼
温度の上昇率が所定値以上となるように前記燃料噴射弁
81の燃料噴射時期を調整する手段93とを設けた。
A fifteenth aspect of the present invention relates to a fuel injection valve 81 in which a fuel injection timing is variable as shown in FIG.
And a temperature raising control device 82 for increasing the temperature of the working gas in the combustion chamber, a means 91 for detecting an engine load that affects the ambient temperature in the cylinder at the start of combustion, and the engine load maintains low-temperature premixed combustion. Means 92 for determining whether or not the vehicle is in a load region (region C) which is lower than or equal to the first target load and higher than the second target load which is lower than the first target load.
When it is determined that the engine load is equal to or less than the first target load and is higher than the second target load, the temperature raising control device 82 is operated to perform the temperature raising control, and the combustion temperature is reduced. Means 93 is provided for adjusting the fuel injection timing of the fuel injection valve 81 so that the rate of increase is equal to or higher than a predetermined value.

【0026】第16の発明では、第15の発明において
前記昇温制御装置としてさらにスワール制御機構を備
え、前記第2目標負荷以下で、かつこの第2目標負荷よ
りも低い第3目標負荷よりも高い負荷域(D領域)のと
き、前記吸気弁閉時期を進角するとともに、スワール比
を低くすることにより、前記昇温制御を行う。
According to a sixteenth aspect, in the fifteenth aspect, a swirl control mechanism is further provided as the temperature raising control device, and a swirl control mechanism is provided which is lower than the second target load and lower than the third target load. In a high load region (D region), the intake valve closing timing is advanced, and the swirl ratio is lowered to perform the temperature increase control.

【0027】第17の発明では、第15の発明において
前記昇温制御装置としてさらに過給圧制御機構を備え、
前記第2目標負荷以下で、かつこの第2目標負荷よりも
低い第3目標負荷よりも高い負荷域(D領域)のとき、
前記吸気弁閉時期を進角し、スワール比を低くし、さら
に過給圧を高くすることにより、前記昇温制御を行う。
In a seventeenth aspect, in the fifteenth aspect, a supercharging pressure control mechanism is further provided as the temperature raising control device,
In a load region (D region) that is equal to or less than the second target load and higher than the third target load that is lower than the second target load,
The temperature increase control is performed by advancing the intake valve closing timing, lowering the swirl ratio, and further increasing the supercharging pressure.

【0028】第18の発明では、第15または第16の
発明において前記昇温制御装置としてさらに燃料噴射制
御機構を備え、前記第3目標負荷以下で、かつこの第3
目標負荷よりも低い第4目標負荷よりも高い負荷域(E
領域)のとき、前記吸気弁閉時期を進角し、スワール比
を低くし、さらに燃料の主噴射よりも先にパイロット噴
射を行いかつパイロット噴射による燃焼は主噴射の前に
終了するようにパイロット噴射時期を設定することによ
り、前記昇温制御を行う。
According to an eighteenth aspect, in the fifteenth or sixteenth aspect, a fuel injection control mechanism is further provided as the temperature increase control device, and the fuel injection control mechanism is provided at the third target load or less and the third target load or less.
A load range lower than the target load and higher than the fourth target load (E
Region), the intake valve closing timing is advanced, the swirl ratio is lowered, pilot injection is performed prior to main injection of fuel, and combustion by pilot injection is completed so as to end before main injection. The temperature increase control is performed by setting the injection timing.

【0029】第19の発明では、第15または第16の
発明において前記昇温制御装置としてさらに燃料噴射制
御機構を備え、前記第3目標負荷以下で、かつこの第3
目標負荷よりも低い第4目標負荷よりも高い負荷域(E
領域)のとき、前記吸気弁閉時期を進角し、スワール比
を低くし、過給圧を高くし、さらに燃料の主噴射よりも
先にパイロット噴射を行いかつパイロット噴射による燃
焼は主噴射の前に終了するようにパイロット噴射時期を
設定することにより、前記昇温制御を行う。
According to a nineteenth aspect, in the fifteenth or sixteenth aspect, the temperature increase control device further includes a fuel injection control mechanism, and the fuel injection control mechanism is provided at a pressure equal to or less than the third target load.
A load range lower than the target load and higher than the fourth target load (E
Region), the intake valve closing timing is advanced, the swirl ratio is reduced, the supercharging pressure is increased, and the pilot injection is performed prior to the main fuel injection. The temperature increase control is performed by setting the pilot injection timing so as to end before.

【0030】第20の発明では、第18または第19の
発明において燃料の主噴射の終了後に主噴射燃料が着火
するように燃料主噴射時期を制御する。
In a twentieth aspect, in the eighteenth or nineteenth aspect, the main fuel injection timing is controlled so that the main injected fuel is ignited after the end of the main fuel injection.

【0031】[0031]

【発明の効果】第1、第2、第3、第4、第14の発明
では、燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度が低温予混合
燃焼を維持する第1目標温度よりも低くなることにより
そのままでは低温予混合燃焼を行えなく温度域になる
と、燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度が第1目標温度
を超えるように昇温制御装置を作動させて昇温制御を行
い、かつ燃焼温度の上昇率が所定値以上となるように燃
料噴射弁の燃料噴射時期を調整するので、従来装置によ
れば低温予混合燃焼を行わせることができなかった低温
時や低負荷域まで低温予混合燃焼を行わせることができ
(低温予混合燃焼域の拡大)、これによって燃焼騒音、
燃費、HC、PM、NOxのいずれも従来装置より改善
できた。
According to the first, second, third, fourth, and fourteenth aspects of the present invention, the atmospheric temperature in the cylinder at the start of combustion becomes lower than the first target temperature for maintaining low-temperature premixed combustion, so that it remains unchanged. In the temperature range where low-temperature premixed combustion cannot be performed, the temperature control is performed by operating the temperature raising control device so that the ambient temperature in the cylinder at the start of combustion exceeds the first target temperature. The fuel injection timing of the fuel injection valve is adjusted so as to be equal to or more than a predetermined value, so that the low-temperature premix combustion is performed at a low temperature or a low load region where the low-temperature premix combustion cannot be performed according to the conventional device. (Expansion of the low-temperature premixed combustion zone), which results in combustion noise,
All of the fuel efficiency, HC, PM, and NOx could be improved compared to the conventional device.

【0032】また、従来装置によれば低温予混合燃焼を
行わせることが困難だった低温時や低負荷側まで低温予
混合燃焼を実現できることから、従来装置よりもさらに
低圧縮化することが可能となり、そのぶん低温予混合燃
焼域を高負荷側にシフトさせることができる。
Further, since the low-temperature premixed combustion can be realized at low temperatures and on the low-load side where it was difficult to perform the low-temperature premixed combustion according to the conventional apparatus, the compression can be further reduced as compared with the conventional apparatus. Thus, the low-temperature premixed combustion region can be shifted to a higher load side.

【0033】第5と第15の発明では、吸気弁閉時期の
進角で実圧縮比が高まり、これによって第5の発明によ
れば燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度が第1目標温度
以下で、かつ第2目標温度よりも高いときにも、また第
15の発明によれば第1目標負荷以下で、かつ第2目標
負荷よりも高い負荷域(C領域)のときにも燃焼開始温
度の低下を防止できる。
In the fifth and fifteenth aspects of the invention, the actual compression ratio increases with the advance of the intake valve closing timing. According to the fifth aspect of the present invention, the cylinder ambient temperature at the start of combustion is lower than the first target temperature. Also, when the temperature is higher than the second target temperature, and according to the fifteenth aspect, also in a load region (C region) that is equal to or less than the first target load and higher than the second target load, Drop can be prevented.

【0034】第6、第7、第16、第17の各発明で
は、スワールを弱めるので、圧縮行程中の冷却損失が減
少し、これによって第6、第7の各発明によれば燃焼開
始時のシリンダ内雰囲気温度が第2目標温度以下で、か
つ第3目標温度よりも高いときにも、また第16、第1
7の発明によれば第2目標負荷以下で、かつ第3目標負
荷よりも高い負荷域(D領域)のときにも燃焼開始温度
の低下を防止できる。
In each of the sixth, seventh, sixteenth, and seventeenth inventions, the swirl is weakened, so that the cooling loss during the compression stroke is reduced. When the cylinder ambient temperature is equal to or lower than the second target temperature and higher than the third target temperature,
According to the seventh aspect of the invention, it is possible to prevent a decrease in the combustion start temperature even in a load region (D region) that is equal to or lower than the second target load and higher than the third target load.

【0035】しかしながら、このままではスワール比の
低下による燃焼悪化が起こるが、第7、第17の発明に
よれば、過給圧を高くして吸入空気量を増大し、これに
よってスワール比が低下した分を作動ガスを増加させて
圧縮上死点での角運動エネルギーを保持させるので、燃
焼悪化を防止でき、また、この高過給化は吸気温度を上
昇させるので、燃焼開始温度の上昇に寄与する。
However, in this state, combustion deterioration occurs due to a decrease in the swirl ratio. However, according to the seventh and seventeenth aspects, the supercharging pressure is increased to increase the amount of intake air, thereby decreasing the swirl ratio. By increasing the working gas to maintain the angular kinetic energy at the compression top dead center, combustion deterioration can be prevented, and this high supercharging raises the intake air temperature, contributing to the rise in combustion start temperature. I do.

【0036】第8、第9、第10、第18、第19の発
明ではパイロット噴射を行うので、第8、第9、第10
の発明によれば主燃焼の燃焼開始時のシリンダ内雰囲気
温度が第3目標温度以下で、かつ第4目標温度よりも高
いときにも、また第18、第19の発明では第3目標負
荷以下で、かつ第4目標負荷よりも高い負荷域(E領
域)のときにも主燃焼の燃焼開始時のシリンダ内雰囲気
温度を上昇させることが可能となる。
In the eighth, ninth, tenth, eighteenth and nineteenth aspects of the present invention, the pilot injection is performed.
According to the invention, when the in-cylinder ambient temperature at the start of main combustion combustion is equal to or lower than the third target temperature and higher than the fourth target temperature, in the eighteenth and nineteenth inventions, it is equal to or lower than the third target load. In addition, even in a load region (E region) higher than the fourth target load, it is possible to increase the in-cylinder ambient temperature at the start of main combustion combustion.

【0037】第11、第12の発明によれば燃焼開始時
のシリンダ内雰囲気温度が第4目標温度以下となる場合
においても低温予混合燃焼の実現が可能となり、これに
よって低水温時の排気性能がさらに向上する。
According to the eleventh and twelfth aspects, low-temperature premixed combustion can be realized even when the in-cylinder ambient temperature at the start of combustion is equal to or lower than the fourth target temperature. Is further improved.

【0038】第13の発明では、吸気行程における一方
の排気弁の開弁に伴う燃焼室内のスワール比の低下を防
止できる。
According to the thirteenth aspect, it is possible to prevent a reduction in the swirl ratio in the combustion chamber due to the opening of one of the exhaust valves in the intake stroke.

【0039】エンジン負荷により領域判定を行う場合に
は、吸気温度がマッチング温度と違った場合に領域判定
の精度が低下することになるが、第5から第14までの
発明では、燃焼開始温度そのものに基づいて領域判定を
行うので、夏場と冬場の違いなど吸気温度に関係なく、
領域判定を精度よく行うことができる。
When the region determination is performed by the engine load, the accuracy of the region determination is reduced when the intake air temperature is different from the matching temperature. However, in the fifth to fourteenth aspects, the combustion start temperature Because the area is determined based on the difference between the summer and winter, regardless of the intake air temperature,
Region determination can be performed with high accuracy.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】図1はディーゼルエンジンの概略
的な構成図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a diesel engine.

【0041】ディーゼルエンジンの燃焼において、NO
xの生成量は燃焼温度に大きく依存し、その低減には燃
焼温度を相対的に低温化することが有効である。低温予
混合燃焼方式では、排気還流システム(EGR)により
酸素濃度を低減し、これにより低温燃焼を実現する。こ
のため、排気通路2と吸気通路3とをEGR通路4で接
続し、このEGR通路4の途中に負圧制御弁5からの制
御負圧に応じて作動するダイヤフラム式のEGR弁6を
設け、排気の一部を吸気中に還流する。
In the combustion of a diesel engine, NO
The generation amount of x greatly depends on the combustion temperature, and it is effective to lower the combustion temperature relatively to reduce it. In the low temperature premix combustion system, the oxygen concentration is reduced by an exhaust gas recirculation system (EGR), thereby realizing low temperature combustion. For this reason, the exhaust passage 2 and the intake passage 3 are connected by an EGR passage 4, and a diaphragm type EGR valve 6 that operates according to the control negative pressure from the negative pressure control valve 5 is provided in the EGR passage 4. Part of the exhaust gas is recirculated into the intake air.

【0042】負圧制御弁5は、コントロールユニット4
1からのデューティ制御信号により駆動されるもので、
エンジンの運転条件に応じて適切なEGR率が得るよう
にしている。たとえば、低回転低負荷域でEGR率を最
大の100パーセント(吸入空気流量とEGRガス流量
が同量)とし、回転数、負荷が高くなるに従い、EGR
率を減少させる。高負荷側では排気温度が上昇するた
め、多量のEGRガスを還流すると吸気温度が上昇し、
これにより燃焼温度も相対的に上昇し、NOx低減の効
果が減少したり、また、噴射燃料の着火遅れ期間が短く
なり、予混合燃焼が実現できなくなる。このためにEG
R率を高負荷側になるほど、減少させるのである。
The negative pressure control valve 5 includes a control unit 4
Driven by a duty control signal from 1
An appropriate EGR rate is obtained according to the operating conditions of the engine. For example, the EGR rate is set to the maximum 100% (the intake air flow rate and the EGR gas flow rate are equal to each other) in the low rotation and low load range, and the EGR rate increases as the rotation speed and the load increase.
Decrease rate. Since the exhaust gas temperature rises on the high load side, if a large amount of EGR gas is recirculated, the intake air temperature rises,
As a result, the combustion temperature also rises relatively, the effect of reducing NOx decreases, and the ignition delay period of the injected fuel becomes short, so that premixed combustion cannot be realized. For this reason EG
The R ratio is reduced as the load becomes higher.

【0043】EGR通路4の途中には、EGRガスの冷
却装置7を備える。これは、EGR通路4の周りに形成
されウォータジャケット8を有し、ここにはエンジン冷
却水の一部が循環され、この冷却水の循環量は、冷却水
の導入口7aに設けられた流量制御弁9により調整可能
である。コントロールユニット41からの指令により制
御弁9の開度が大きくなるほど、EGRガスの冷却度が
増す。
An EGR gas cooling device 7 is provided in the EGR passage 4. It has a water jacket 8 formed around the EGR passage 4, in which a part of the engine cooling water is circulated, and the amount of the cooling water circulated depends on the flow rate provided in the cooling water inlet 7 a. It can be adjusted by the control valve 9. As the degree of opening of the control valve 9 increases according to a command from the control unit 41, the degree of cooling of the EGR gas increases.

【0044】エンジンの吸気ポート近傍の吸気通路に
は、スワールコントロールバルブ(図示しない)を備え
る。コントロールユニット41により、このスワールコ
ントロールバルブの開度が制御され、エンジン低回転低
負荷域で閉じられる(開度が減少する)と、燃焼室に吸
入される吸気の流速が高まり燃焼室に強いスワールが生
成される。ただし、スワールが強くなると、シリンダ内
の作動ガスの熱交換率が高まり、作動ガス温度は相対的
に低下する。
A swirl control valve (not shown) is provided in the intake passage near the intake port of the engine. The opening of the swirl control valve is controlled by the control unit 41, and when the valve is closed in a low engine speed and low load range (the opening is reduced), the flow velocity of the intake air sucked into the combustion chamber is increased and the swirl is strong in the combustion chamber. Is generated. However, when the swirl increases, the heat exchange rate of the working gas in the cylinder increases, and the working gas temperature relatively decreases.

【0045】ピストンに形成される窪み状の燃焼室(図
示しない)は、大径のトロイダル型燃焼室である。これ
は、ピストンキャビティを、入口を絞らずピストンの冠
面から底部まで円筒状に形成したもので、その底部中央
には円錐部が形成され、この円錐部によって、圧縮行程
後期にピストンキャビティ内へと旋回しながら流れ込む
スワールに抵抗を与えないように、さらに空気と燃料の
混合を良好にする。
A hollow combustion chamber (not shown) formed in the piston is a large-diameter toroidal combustion chamber. In this, the piston cavity is formed in a cylindrical shape from the crown to the bottom of the piston without narrowing the inlet.A cone is formed in the center of the bottom, and this cone allows the piston to enter the piston cavity at the latter stage of the compression stroke. Further, the mixing of air and fuel is further improved so as not to give resistance to swirl flowing while turning.

【0046】このように、入口を絞らない円筒状のピス
トンキャビティにより、前述のスワールコントロールバ
ルブによって生成されたスワールは、燃焼過程でピスト
ンが下降していくのに伴い、ピストンキャビティ内から
キャビティ外に拡散され、キャビティ外でもスワールが
持続される。
As described above, the swirl generated by the above-described swirl control valve due to the cylindrical piston cavity which does not restrict the inlet moves from inside the piston cavity to outside the cavity as the piston descends in the combustion process. It is diffused and the swirl is maintained outside the cavity.

【0047】前記排気通路2には、EGR通路4の分岐
点よりも下流において、ターボ過給機を備える。このタ
ーボ過給機は、排気タービン52のスクロール入口に、
ステップモータ54により駆動される可変ベーン53が
設けられる。前記コントロールユニット41により可変
ベーン53が制御され、エンジン低回転域から所定の過
給圧が得られるように、低回転側では排気タービン52
に導入される排気の流速を高めるベーン角度に制御さ
れ、高回転側では排気を抵抗なく排気タービン52に導
入させるベーン角度(全開状態)に制御される。また、
運転条件によって可変ベーン53は、所望の過給圧が得
られるベーン角度に制御される。
The exhaust passage 2 is provided with a turbocharger downstream of the branch point of the EGR passage 4. This turbocharger is provided at the scroll inlet of the exhaust turbine 52,
A variable vane 53 driven by a step motor 54 is provided. The variable vane 53 is controlled by the control unit 41, and the exhaust turbine 52 is provided on the low rotation speed side so that a predetermined supercharging pressure is obtained from the low engine speed range.
Is controlled to a vane angle that increases the flow velocity of the exhaust gas introduced into the exhaust turbine 52, and is controlled to a vane angle (fully open state) where the exhaust gas is introduced into the exhaust turbine 52 without resistance on the high rotation side. Also,
Depending on the operating conditions, the variable vane 53 is controlled to a vane angle at which a desired boost pressure is obtained.

【0048】エンジンにはコモンレール式の燃料噴射装
置10を備える。
The engine is provided with a common rail type fuel injection device 10.

【0049】これは、主として、燃料タンク(図示しな
い)、サプライポンプ14、コモンレール(蓄圧室)1
6、気筒ごとに設けられる燃料噴射ノズル17からな
り、高圧のサプライポンプ14に生成した高圧燃料をコ
モンレール16に蓄え、燃料噴射ノズル17内の三方弁
25によってノズルニードルの開閉を行うことで、噴射
の開始と終了を自由に制御することができる。コモンレ
ール16内の燃料圧力は、圧力センサ(図示しない)と
サプライポンプ14の吐出量制御機構(図示しない)に
より、常にエンジンの求める最適値に制御される。
This mainly includes a fuel tank (not shown), a supply pump 14, a common rail (accumulator) 1
6. A fuel injection nozzle 17 provided for each cylinder. The high-pressure fuel generated by the high-pressure supply pump 14 is stored in the common rail 16, and the three-way valve 25 in the fuel injection nozzle 17 opens and closes the nozzle needle to inject the fuel. Start and end can be controlled freely. The fuel pressure in the common rail 16 is always controlled to an optimum value required by the engine by a pressure sensor (not shown) and a discharge amount control mechanism (not shown) of the supply pump 14.

【0050】これら燃料噴射量、噴射時期、燃料圧力な
どの制御は、マイクロプロセッサで構成されるコントロ
ールユニット41により行われる。このため、コントロ
ールユニット41には、アクセル開度センサ33、エン
ジン回転数とクランク角度を検出するセンサ34、気筒
判別のためのセンサ35、水温センサ36からの信号が
入力し、これらに基づいて、コントロールユニット41
は、エンジン回転数とアクセル開度に応じて目標燃料噴
射量と、燃料噴射時期を演算し、この目標燃料噴射量に
対応してノズル内の三方弁25のオン時間を制御し、ま
た、目標噴射時期に対応して三方弁25のON時期を制
御する。また、また図示しない圧力センサにより検出さ
れるコモンレール圧力が、目標圧力と一致するようにサ
プライポンプ14の吐出量制御機構を介してコモンレー
ル16の燃料圧力をフィードバック制御する。
The control of the fuel injection amount, injection timing, fuel pressure, etc. is performed by a control unit 41 composed of a microprocessor. Therefore, the control unit 41 receives signals from an accelerator opening sensor 33, a sensor 34 for detecting an engine speed and a crank angle, a sensor 35 for determining a cylinder, and a water temperature sensor 36. Control unit 41
Calculates the target fuel injection amount and the fuel injection timing according to the engine speed and the accelerator opening, controls the on-time of the three-way valve 25 in the nozzle corresponding to the target fuel injection amount, The ON timing of the three-way valve 25 is controlled according to the injection timing. Further, the fuel pressure of the common rail 16 is feedback-controlled via the discharge amount control mechanism of the supply pump 14 so that the common rail pressure detected by a pressure sensor (not shown) matches the target pressure.

【0051】燃料噴射時期は低温予混合燃焼を実現する
ために、通常の噴射時期よりも遅角される。後述するよ
うに、クランク角で圧縮上死点後の所定の範囲内で燃料
噴射が開始されるように設定される。これにより、噴射
された燃料の着火遅れ期間が長くなり、この間に燃料の
気化が促進され、十分に空気と混合した状態で着火する
ことが可能となる。これにより、排気還流による低酸素
濃度のもとで、低温予混合燃焼が行われ、パティキュレ
ートを増大させることなく、NOxの低減が可能とす
る。
The fuel injection timing is retarded from the normal injection timing in order to realize low-temperature premix combustion. As described later, the fuel injection is set to start within a predetermined range after the compression top dead center at the crank angle. As a result, the ignition delay period of the injected fuel is prolonged, and during this time, the vaporization of the fuel is promoted, and the ignition can be performed in a state where the fuel is sufficiently mixed with the air. Thereby, low-temperature premix combustion is performed under a low oxygen concentration due to exhaust gas recirculation, and NOx can be reduced without increasing particulates.

【0052】いまここで、低温予混合燃焼の燃焼領域に
ついて説明する。図2において、斜線領域は、低温予混
合燃焼が可能な領域(下限はたとえば600℃程度、上
限はたとえば700℃程度)である。この領域よりも温
度が高くても、また低くても低温予混合燃焼はできな
い。
Here, the combustion region of the low-temperature premixed combustion will be described. In FIG. 2, the shaded region is a region where low-temperature premix combustion is possible (the lower limit is, for example, about 600 ° C., and the upper limit is, for example, about 700 ° C.). Even if the temperature is higher or lower than this range, low-temperature premix combustion cannot be performed.

【0053】エンジンの圧縮比が高いと、燃焼開始温度
(燃焼開始時の雰囲気温度)が相対的に高くなるため、
高負荷では燃焼温度が高くなりすぎ、低負荷でしか低温
予混合燃焼を行わせることができない。
If the compression ratio of the engine is high, the combustion start temperature (atmospheric temperature at the start of combustion) becomes relatively high.
At high loads, the combustion temperature becomes too high, and low-temperature premixed combustion can be performed only at low loads.

【0054】高負荷では吸気中に還流される排気の温度
が高くなり、吸気ガス温度が上昇し、また、吸気の過給
により実圧縮比が高くなる。これらの結果、同一の圧縮
比であっても、最圧縮時のシリンダ内ガス温度が上が
り、燃焼開始温度が高くなってしまうのである。
At a high load, the temperature of the exhaust gas recirculated during the intake increases, the intake gas temperature increases, and the actual compression ratio increases due to the supercharging of the intake. As a result, even at the same compression ratio, the gas temperature in the cylinder at the time of the maximum compression increases, and the combustion start temperature increases.

【0055】ところで、前記した特開平8−25413
4号公報に開示された従来装置では、圧縮比を下げるこ
とにより、燃焼開始温度を下げることで、低温予混合燃
焼域を高負荷側にシフトすることが可能となる。
By the way, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-25413 is disclosed.
In the conventional device disclosed in Japanese Patent Publication No. 4 (2004), it is possible to shift the low-temperature premixed combustion region to a higher load side by lowering the compression ratio and thereby lowering the combustion start temperature.

【0056】しかしその反面、低負荷域での燃焼開始温
度が下がり過ぎ、低負荷側で低温予混合燃焼が非常に不
安定となる。
On the other hand, on the other hand, the combustion start temperature in the low load region becomes too low, and the low temperature premixed combustion becomes very unstable on the low load side.

【0057】この低負荷側での低温予混合燃焼を可能と
するために、本発明では、エンジンの圧縮比は通常のエ
ンジンよりも低い、圧縮比16以下に設定するが、低負
荷域になると、燃焼温度が相対的に高まるように後述す
る昇温制御装置を作動させて、昇温制御を行うとと共
に、燃料の噴射時期を、たとえば上死点後5°〜20°
の間に設定し、燃焼開始後の温度上昇率を高めるように
している。
In order to enable low-temperature premixed combustion on the low load side, in the present invention, the compression ratio of the engine is set to a compression ratio of 16 or less, which is lower than that of a normal engine. By operating a temperature raising control device to be described later so that the combustion temperature becomes relatively high, the temperature raising control is performed, and the fuel injection timing is set to, for example, 5 ° to 20 ° after the top dead center.
Is set to increase the temperature rise rate after the start of combustion.

【0058】これを図3を用いてさらに説明すると、燃
焼開始温度t2が図示の予混合燃焼可能ゾーン(目標温
度T0から目標温度T1(ただしT1<T0)までの温
度域)にあり、かつ主燃焼の開始がクランク角度で、圧
縮上死点後5°〜20°(実験値)であるとき、燃焼開
始後に必ず目標到達温度T´に達し、この場合に低温予
混合燃焼が行われることが、実験により確かめられてい
る。
This will be further described with reference to FIG. 3. The combustion start temperature t2 is in the illustrated premixed combustible zone (the temperature range from the target temperature T0 to the target temperature T1 (where T1 <T0)), and When the start of combustion is a crank angle and 5 ° to 20 ° after compression top dead center (experimental value), the target temperature T ′ is always reached after the start of combustion, and in this case, low-temperature premixed combustion may be performed. Has been confirmed by experiments.

【0059】なお、予混合燃焼可能ゾーンの上限と下限
を定める目標温度T0、T1、および目標到達温度T´
は、主噴射の燃料量と主噴射時期から一義的に定まる値
である。
The target temperatures T0 and T1, which determine the upper and lower limits of the premixable combustion zone, and the target temperature T '.
Is a value uniquely determined from the fuel amount of the main injection and the main injection timing.

【0060】これに対して、燃焼開始温度t2が予混合
燃焼に必要な目標温度T1以下のときは目標到達温度T
´に達することができず、低温予混合燃焼が行われな
い。
On the other hand, when the combustion start temperature t2 is equal to or lower than the target temperature T1 required for premix combustion, the target temperature T
'Cannot be reached, and no low-temperature premixed combustion is performed.

【0061】そこで、本発明では、燃焼開始温度t2が
目標温度T1以下のときは、図10を用いて後で述べる
ように、目標温度T2、T3、T4(ただしT1>T2
>T3>T4)を定めておき、これら温度域に応じて昇
温制御を行わせることにより、燃焼開始温度を予混合燃
焼可能ゾーンにまで高めるようにしている。
Therefore, in the present invention, when the combustion start temperature t2 is equal to or lower than the target temperature T1, as described later with reference to FIG. 10, the target temperatures T2, T3, T4 (where T1> T2)
>T3> T4), and the temperature rise control is performed in accordance with these temperature ranges, so that the combustion start temperature is raised to the premixed combustion possible zone.

【0062】次に、主燃焼の開始が圧縮上死点後5°〜
20°でなければならないのは次の理由からである。
Next, the main combustion starts at 5 ° after compression top dead center.
It must be 20 ° for the following reasons.

【0063】主燃焼の開始が圧縮上死点直後であると
き、燃焼による燃焼室内の温度は、図4の実線で示した
ように、急上昇しようとする。しかし、実際には、圧縮
温度は圧縮上死点から進むほど低下していくので、主燃
焼の開始が上死点以降であるときの温度上昇は、結果的
に一点鎖線で示したようにやや緩やかな上昇カーブとな
る。したがって、圧縮温度の低下分を含めた温度上昇で
目標到達温度T´に達すれば予混合燃焼が可能となる
が、圧縮上死点後20°以降で主燃焼が開始されたとき
は、圧縮温度が大幅に低下するため、このときは点線で
示したように目標到達温度T´にまで上昇することがで
きなくなる。そこで、主燃焼の開始の遅い側の限界を圧
縮上死点後20°としたものである。
When the start of the main combustion is immediately after the compression top dead center, the temperature in the combustion chamber due to the combustion tends to rise rapidly as shown by the solid line in FIG. However, in practice, the compression temperature decreases as it advances from the compression top dead center, so that the temperature rise when the start of main combustion is after the top dead center, as a result, as indicated by the dashed line, It becomes a gentle rising curve. Therefore, if the target temperature T 'is reached by the temperature rise including the decrease in the compression temperature, the premixed combustion can be performed. However, when the main combustion is started after 20 ° after the compression top dead center, the compression temperature is reduced. At this time, it is not possible to increase to the target temperature T 'as shown by the dotted line. Therefore, the limit on the late side of the start of the main combustion is set to 20 ° after the compression top dead center.

【0064】図5には燃焼開始時期に応じての熱発生率
の違いを示す。この図から、燃焼の開始が圧縮上死点後
20°以降のときは、熱発生率パターンが、破線で示す
ようになり、一点鎖線で示す低温予混合燃焼時の固有の
熱発生率パターンが得られないことが分かる。
FIG. 5 shows the difference in the heat release rate depending on the combustion start timing. From this figure, when the start of combustion is 20 ° or more after the compression top dead center, the heat release rate pattern becomes as shown by the broken line, and the specific heat release rate pattern at the time of the low-temperature premixed combustion shown by the dashed line. It turns out that it cannot be obtained.

【0065】このように、燃焼開始からの温度上昇率が
所定値以上であること、かつ上記のように燃焼開始温度
t2が目標温度T1を超えていることが、低温予混合燃
焼を行わせるための条件となるのであり、これらは実験
により確認されている。
As described above, the fact that the rate of temperature rise from the start of combustion is equal to or higher than the predetermined value and the fact that the combustion start temperature t2 exceeds the target temperature T1 as described above causes low-temperature premixed combustion to be performed. These conditions have been confirmed by experiments.

【0066】次に図6によって燃焼の制御領域を説明す
る。
Next, the combustion control region will be described with reference to FIG.

【0067】この図は、エンジン負荷(エンジントル
ク)と回転数に対する燃焼の制御領域を示している。燃
焼開始温度t2はエンジンの負荷と回転数に関係する。
This figure shows a control region for combustion with respect to the engine load (engine torque) and the number of revolutions. The combustion start temperature t2 is related to the load and the number of revolutions of the engine.

【0068】本発明では、圧縮比を、上記したように、
従来装置よりもさらに低圧縮比化している(従来装置が
圧縮比を18以下としていたのに対し、本発明では圧縮
比を16以下とする)ことで、低温予混合燃焼域が、よ
り一層、高負荷側に拡大されている。
In the present invention, the compression ratio is set as described above.
By making the compression ratio lower than that of the conventional device (the compression ratio of the conventional device is set to 18 or less in the present invention, the compression ratio is set to 16 or less), so that the low-temperature premixed combustion region is further improved. It is expanded to the high load side.

【0069】このため、低負荷側では、燃焼開始温度が
低くなり過ぎて低温予混合燃焼域を外れることになる。
そこで燃焼温度を上昇させるために、まず吸気弁閉時期
を吸気下死点付近まで進角させて実圧縮比を高める。こ
の吸気弁閉時期を早めるだけでは足りなくなると、更に
温度を高めるために、これに加えて低スワール比化と高
過給圧化を行ってさらに実圧縮比を高め、これでも足り
なくなる極低負荷ではさらにパイロット噴射を加えて予
備的に燃焼することにより、低温予混合燃焼が可能とな
る燃焼開始温度にまで高める。
For this reason, on the low load side, the combustion start temperature becomes too low, and the temperature falls outside the low temperature premixed combustion region.
Therefore, in order to raise the combustion temperature, first, the intake valve closing timing is advanced to near the intake bottom dead center to increase the actual compression ratio. If it is not enough to just advance the intake valve closing timing, in order to further raise the temperature, the actual compression ratio is further increased by lowering the swirl ratio and increasing the supercharging pressure. At the load, pilot injection is further performed to perform preliminary combustion, thereby increasing the combustion start temperature to enable low-temperature premixed combustion.

【0070】図6に示した各領域での制御をさらに図7
を用いて詳述する。
The control in each area shown in FIG.
It will be described in detail with reference to FIG.

【0071】〈1〉A領域 最大負荷点ではEGRを行わないため、酸素濃度は大き
く、また過給圧が高いため、燃焼開始温度も高く、いわ
ゆる通常のディーゼル燃焼となっている。
<1> Region A Since EGR is not performed at the maximum load point, the oxygen concentration is high, and the supercharging pressure is high, so that the combustion start temperature is high, and so-called ordinary diesel combustion is performed.

【0072】〈2〉B領域 この領域は最大負荷域よりも負荷が小さい低温予混合燃
焼域であり、大量のEGRにより酸素濃度が減少し、ま
た、EGRガスの温度を冷却装置7により下げることで
吸気温度を制御し、さらに主噴射時期の遅延、過給圧の
減少によって燃焼開始温度が低下する。これによって着
火遅れ期間が長期化し、燃焼開始までに十分に蒸発した
燃料がシリンダ内に広がり、予混合燃焼を実現できる。
<2> Region B This region is a low-temperature premixed combustion region in which the load is smaller than the maximum load region, in which the oxygen concentration is reduced by a large amount of EGR, and the temperature of the EGR gas is reduced by the cooling device 7. To control the intake air temperature, and furthermore, the combustion start temperature is lowered by delaying the main injection timing and reducing the supercharging pressure. As a result, the ignition delay period is prolonged, the fuel sufficiently evaporated before the start of combustion spreads in the cylinder, and premixed combustion can be realized.

【0073】〈3〉C領域 負荷の低下に伴うEGRガス温度の低下により、予混合
燃焼の燃焼開始温度よりも燃焼開始温度が低下するの
で、予混合燃焼を維持するため、吸気下死点よりも遅く
なっている吸気弁閉時期を進角して吸気下死点に近づ
け、実圧縮比を高めることにより燃焼開始温度を上昇さ
せる。
<3> Region C Since the combustion start temperature is lower than the combustion start temperature of the premixed combustion due to the decrease in the EGR gas temperature due to the decrease in the load, the intake bottom dead center is maintained to maintain the premixed combustion. The intake valve closing timing, which is also late, is advanced to approach the intake bottom dead center, and the actual compression ratio is increased to increase the combustion start temperature.

【0074】〈4〉D領域 さらに負荷が低下するDやE領域では、酸素濃度をC領
域と同じ低い状態に保持すると、燃焼速度が低下し、失
火や白煙急増の問題が生じる。このため上記の従来装置
では、EGR量を減少させることにより酸素濃度を高
め、かつ噴射時期を進角することで、燃焼開始を早めて
失火や燃え残りを抑制している。
<4> Region D In the regions D and E where the load is further reduced, if the oxygen concentration is kept at the same low level as in the region C, the combustion speed is reduced, causing a problem of misfiring and a sudden increase in white smoke. Therefore, in the above-described conventional apparatus, the oxygen concentration is increased by decreasing the EGR amount, and the injection timing is advanced, so that the start of combustion is advanced to suppress misfire and unburned residue.

【0075】これに対して、本発明では、D領域におい
ては、まずスワールを弱めて圧縮行程中の冷却損失を減
少させる。しかしながら、このままではスワール比の低
下による燃焼悪化が起こる。そこで、ターボ過給機によ
り過給圧を高くして吸入空気量を増大し、これによって
スワール比が低下した分を作動ガス量を増加させ、圧縮
上死点においても高い角運動エネルギーを維持する。ま
た、この高過給化は吸気温度を上昇させ、かつ実圧縮比
を高めるので、燃焼開始温度の上昇に寄与する。
On the other hand, in the present invention, in the D region, the swirl is first weakened to reduce the cooling loss during the compression stroke. However, in this state, the deterioration of combustion occurs due to the decrease in the swirl ratio. Therefore, the supercharging pressure is increased by the turbocharger to increase the amount of intake air, thereby increasing the amount of working gas to reduce the swirl ratio and maintaining high angular kinetic energy even at the compression top dead center. . In addition, this increase in supercharging increases the intake air temperature and increases the actual compression ratio, thereby contributing to an increase in the combustion start temperature.

【0076】〈5〉E領域 極低負荷域(たとえばアイドル時)では、さらに燃焼開
始温度を上昇させることが必要であるため、燃料の主噴
射よりも先に少量のパイロット噴射を行い、この燃料を
燃焼させて主燃焼開始時の燃焼室内ガス温度を上昇させ
る。主噴射はパイロット噴射による燃焼が終了してから
実施し、かつ主燃焼の開始が圧縮上死点後5゜〜20゜
の間で行われるように、パイロット噴射時期およびパイ
ロット噴射量ならびに主噴射時期を制御する。一例を示
せば、アイドル付近においてはパイロット噴射時期を圧
縮上死点前35゜、パイロット噴射量を1mm3/s
t、主噴射時期を圧縮上死点前3゜とする。
<5> Region E In an extremely low load region (for example, at the time of idling), it is necessary to further raise the combustion start temperature. Therefore, a small amount of pilot injection is performed prior to the main injection of the fuel. To increase the gas temperature in the combustion chamber at the start of main combustion. The main injection is performed after the combustion by the pilot injection is completed, and the pilot injection timing, the pilot injection amount, and the main injection timing are set so that the main combustion starts between 5 ° and 20 ° after the compression top dead center. Control. For example, in the vicinity of idle, the pilot injection timing is 35 ° before the compression top dead center, and the pilot injection amount is 1 mm 3 / s
t, the main injection timing is 3 ° before the compression top dead center.

【0077】ここで、パイロット噴射分の燃焼が終了し
てから主噴射を行う理由は、本発明でのパイロット噴射
は燃焼開始温度を上昇させることが目的であること(し
たがって主噴射の着火を促進するものでない)、また主
噴射分はあくまで着火遅れ期間後に燃焼させたいためで
ある。
The reason why the main injection is performed after the combustion for the pilot injection is completed is that the purpose of the pilot injection in the present invention is to increase the combustion start temperature (accordingly, the ignition of the main injection is promoted. The main injection is to be burned after the ignition delay period.

【0078】図7のように制御を行ったときの効果を図
8に示す。
FIG. 8 shows the effect when the control is performed as shown in FIG.

【0079】上記従来装置では、D、Eの各領域でのE
GR量の減少および噴射時期の進角によりNOxが増大
するほか、低温予混合燃焼が行われないため、燃焼騒音
が増大し、燃費、HC、PM(特にSOF)も増大して
いる。
In the above-described conventional apparatus, E in each of the D and E regions
NOx increases due to the decrease in the GR amount and the advance of the injection timing, and since low-temperature premixed combustion is not performed, combustion noise increases, and fuel consumption, HC, and PM (especially, SOF) also increase.

【0080】これに対して本発明では、D、Eの各領域
においても低温予混合燃焼が可能となることから、NO
x、燃焼騒音、燃費、HC、PM(特にSOF)を共に
B領域と同等レベルまで下げられる(HCはB領域より
若干増え、燃費はB領域よりよくなる)。
On the other hand, in the present invention, low-temperature premix combustion can be performed in each of the D and E regions, so that the NO
x, combustion noise, fuel consumption, HC, and PM (especially SOF) can all be reduced to the same level as the B region (HC slightly increases in the B region and fuel consumption improves in the B region).

【0081】図9は車両の試験モード走行時において、
等PM排出量におけるNOx排出量を比較したものであ
る。高圧縮比の低温予混合燃焼のときは高負荷側でのN
Oxの排出比率が大きかったが、上記従来装置による低
圧縮比化により、高負荷側でのNOx排出比率は減少し
た。しかし、低負荷域での失火等を防ぐためにEGR率
を減少させるので、低負荷側でのNOxが大幅に増大し
ている。
FIG. 9 shows a state where the vehicle is running in the test mode.
It is a comparison of NOx emissions at equal PM emissions. In the case of low-temperature premixed combustion with a high compression ratio, N
Although the Ox emission ratio was large, the NOx emission ratio on the high load side decreased due to the reduction of the compression ratio by the conventional device. However, since the EGR rate is reduced in order to prevent a misfire or the like in a low load region, NOx on the low load side is greatly increased.

【0082】これに対して本発明によれば、低負荷側で
もNOxの減少が可能となるので、高圧縮比での低温予
混合燃焼と比較すれば、全体的にはNOxの排出量は1
/3以下のレベルとなっている。
On the other hand, according to the present invention, NOx can be reduced even on the low load side. Therefore, compared with low-temperature premixed combustion at a high compression ratio, NOx emission is generally 1%.
/ 3 or less.

【0083】次に図10のフローチャートは、低負荷域
などで予混合燃焼を可能とするために、昇温制御装置を
作動させて行う昇温制御の制御内容を示すもので、一定
時間毎に実行する。
Next, the flowchart of FIG. 10 shows the control contents of the temperature raising control performed by activating the temperature raising control device in order to enable the premix combustion in a low load region or the like. Execute.

【0084】ステップ1ではエンジン回転数Ne、エン
ジン負荷としての目標エンジントルクTorq、吸気マニ
フォールド温度t1(図示しないが温度センサにより検
出)を読み込み、ステップ2では実際の酸素濃度と設定
値(たとえば酸素濃度18%)を比較する。
In step 1, the engine speed Ne, the target engine torque Torq as the engine load, and the intake manifold temperature t1 (detected by a temperature sensor, not shown) are read. In step 2, the actual oxygen concentration and a set value (for example, oxygen concentration) are read. 18%).

【0085】ここで、設定値の酸素濃度18%は、低温
予混合燃焼を行わせるときの酸素濃度の上限値である。
したがって、実際の酸素濃度が18%以下であれば、低
温予混合燃焼域、18%を超えているときは、非低温予
混合燃焼域であると判断することができる。酸素濃度は
排気還流率を調整することにより変化する。
Here, the set value of the oxygen concentration of 18% is the upper limit of the oxygen concentration when performing the low-temperature premix combustion.
Therefore, if the actual oxygen concentration is 18% or less, it can be determined that the low-temperature premixed combustion region is in the low-temperature premixed combustion region, and if the actual oxygen concentration exceeds 18%, it is in the non-low-temperature premixed combustion region. The oxygen concentration changes by adjusting the exhaust gas recirculation rate.

【0086】なお、実際の酸素濃度は、図1のように、
排気通路2に空燃比センサ38、吸気通路3にエアフロ
ーメータ39をそれぞれ設けておき、両者の検出値を用
いて求めることが可能である。なお、設定値(酸素濃度
18%に相当)はエンジンにより相違することはいうま
でもない。
Note that the actual oxygen concentration is as shown in FIG.
An air-fuel ratio sensor 38 is provided in the exhaust passage 2 and an air flow meter 39 is provided in the intake passage 3, and the values can be obtained by using the detected values of both. Needless to say, the set value (corresponding to the oxygen concentration of 18%) differs depending on the engine.

【0087】低温予混合燃焼域であるときは、ステップ
3、4、5、6に進み、燃焼開始温度t2と目標温度T
1、T2、T3、T4(ただしT1>T2>T3>T
4)を比較することにより領域判定を行う。
If it is in the low temperature premixed combustion region, the process proceeds to steps 3, 4, 5, and 6, where the combustion start temperature t2 and the target temperature T
1, T2, T3, T4 (where T1>T2>T3> T
The area is determined by comparing 4).

【0088】これら目標温度T1、T2、T3、T4
は、エンジン負荷と回転数に応じて設定され、たとえ
ば、図20、図21、図22、図23に示すようなマッ
プを、負荷(エンジン目標トルクや燃料噴射量であって
もよい)と回転数Neに基づいて、検索することにより
求める。たとえば、負荷と回転数から定まる運転点がU
にあったとすると、このとき、T1はほぼ855Kに、
T2はほぼ845Kに、T3はほぼ835Kに、T4は
ほぼ825Kになるわけである。
These target temperatures T1, T2, T3, T4
Is set in accordance with the engine load and the number of revolutions. For example, maps such as those shown in FIGS. It is obtained by searching based on the number Ne. For example, the operating point determined from the load and the rotational speed is U
At this time, T1 becomes approximately 855K,
T2 is approximately 845K, T3 is approximately 835K, and T4 is approximately 825K.

【0089】ここで、温度域と図7に示した領域との対
応関係は次の通りである。
Here, the correspondence between the temperature range and the region shown in FIG. 7 is as follows.

【0090】 B領域:t2>T1 C領域:T1≧t2>T2 D領域:T2≧t2>T3 E領域:T3≧t2>T4 領域判定は回転数と負荷により図6のようなマップを検
索して行わせることが考えられるが、この場合には、吸
気温度がマッチング温度と違った場合に領域判定の精度
が低下する。たとえば、吸気温度の変化により、冬のほ
うが夏より燃焼開始温度が低下するので、夏だとT1か
らT2の温度域に入っていたものが、冬にはT2からT
3の温度域に落ちるとすれば、冬には夏と相違してター
ボ過給機の制御とスワールコントローバルブの制御を加
えなければならない。
Area B: t2> T1 Area C: T1 ≧ t2> T2 Area D: T2 ≧ t2> T3 Area E: T3 ≧ t2> T4 For area determination, a map as shown in FIG. However, in this case, when the intake air temperature is different from the matching temperature, the accuracy of the area determination is reduced. For example, since the combustion start temperature is lower in winter than in summer due to a change in intake air temperature, the temperature in the temperature range from T1 to T2 in summer is changed from T2 to T in winter.
If the temperature falls to 3, the control of the turbocharger and the control of the swirl control valve must be added in winter unlike in summer.

【0091】ところが、図6のマップ特性には吸気温度
の変化は現れないので、図6のマップ特性を夏用にマッ
チングしたのでは、冬になっても夏と同じ制御しか行わ
れず(この場合であれば、ターボ過給機の制御とスワー
ル弁の制御が行われない)、燃焼温度が目標到達温度に
は到達しない。
However, since the intake air temperature does not change in the map characteristics of FIG. 6, if the map characteristics of FIG. 6 are matched for summer, only the same control as in summer is performed even in winter (in this case, If so, the control of the turbocharger and the control of the swirl valve are not performed), and the combustion temperature does not reach the target temperature.

【0092】これに対して、燃焼温度により領域判定す
るときは、吸気温度の変化に応じた制御を行わせること
ができる(冬にはターボ過給機の制御とスワールコント
ロールバルブの制御を加えることができる)。
On the other hand, when the area is determined based on the combustion temperature, control according to the change in the intake air temperature can be performed (in winter, control of the turbocharger and control of the swirl control valve are added). Can be).

【0093】上記の燃焼開始温度t2[K]は、吸気マ
ニフォールド温度(吸気ガス温度)t1[K]との間に t2=t1・εκ-1 ただし、ε:圧縮比 κ:比熱比(≒1.3) なる相関があるので、吸気マニフォールド温度t1から
求めることができる。たとえば、吸気マニフォールド温
度が50℃であったとすると、このときt2=(273
+50)・161.3-1=323・160.3≒850Kとな
る。もちろん、吸気温度Ta[K]と吸入負圧Boost
[mmHg]から t1=Ta・(760+Boost)/760 の式により吸気マニフォールド温度t1を推定してもか
まわない。
The combustion start temperature t2 [K] is between the intake manifold temperature (intake gas temperature) t1 [K] and t2 = t1 · εκ -1 where ε: compression ratio κ: specific heat ratio (≒ 1 .3) can be obtained from the intake manifold temperature t1. For example, if the intake manifold temperature is 50 ° C., then t2 = (273
The +50) · 16 1.3-1 = 323 · 16 0.3 ≒ 850K. Of course, the intake air temperature Ta [K] and the intake negative pressure Boost
From [mmHg], the intake manifold temperature t1 may be estimated by the expression t1 = Ta · (760 + Boost) / 760.

【0094】このように、燃焼開始温度t2は、圧縮比
と吸気ガス温度t1(あるいは吸気ガス温度に影響を与
えるエンジン負荷)に基づいて予測することができる。
As described above, the combustion start temperature t2 can be predicted based on the compression ratio and the intake gas temperature t1 (or the engine load affecting the intake gas temperature).

【0095】t2>T1のときはステップ7、8に進
み、回転数Neと目標エンジントルクTorqから図1
1、図12を内容とするマップを検索して目標EGR率
と目標主噴射時期(目標主噴射開始時期)を求める。
When t2> T1, the routine proceeds to steps 7 and 8, where the rotational speed Ne and the target engine torque Torq are used as shown in FIG.
1. A target EGR rate and a target main injection timing (target main injection start timing) are obtained by searching a map having the contents shown in FIG.

【0096】T1≧t2>T2のときはステップ9に
進み、回転数Neと目標エンジントルクTorqから図1
3を内容とするマップを検索して目標吸気弁閉時期を求
めたあと、ステップ7、8の操作を実行する。
If T1 ≧ t2> T2, the routine proceeds to step 9, where the rotational speed Ne and the target engine torque Torq are used as shown in FIG.
After searching the map having the content 3 to obtain the target intake valve closing timing, the operations of steps 7 and 8 are executed.

【0097】通常は吸気下死点後に設定される吸気弁閉
時期を、下死点付近まで早めることにより、実圧縮比が
高まり、燃焼開始温度を上昇させられる。
The actual compression ratio is increased and the combustion start temperature is raised by advancing the intake valve closing timing normally set after the intake bottom dead center to near the bottom dead center.

【0098】T2≧t2>T3のときはステップ1
0、11に進み、回転数Neと目標エンジントルクTor
qから図14と図15を内容とするマップを検索して目
標スワール比と目標過給圧を求めたあと、ステップ9、
7、8の操作を実行する。
Step 1 if T2 ≧ t2> T3
Proceeding to 0, 11, the rotation speed Ne and the target engine torque Tor
After searching the map containing the contents of FIGS. 14 and 15 from q to obtain the target swirl ratio and the target supercharging pressure, step 9,
Perform the operations of steps 7 and 8.

【0099】過給圧を高くすることにより、やはり実際
の圧縮比が高まることになり、それだけ燃焼開始温度を
上昇させられる。またスワール比を小さくしてスワール
を弱くすると、シリンダ内の作動ガスの熱交換率が低下
し、冷却損失が小さくなり、作動ガスの温度低下が抑制
され、これが燃焼開始温度の上昇につながる。
By increasing the supercharging pressure, the actual compression ratio also increases, and the combustion start temperature can be increased accordingly. Further, when the swirl ratio is reduced to weaken the swirl, the heat exchange rate of the working gas in the cylinder is reduced, the cooling loss is reduced, and the decrease in the working gas temperature is suppressed, which leads to an increase in the combustion start temperature.

【0100】T3≧t2>T4のときはステップ12
に進み、回転数Neと目標エンジントルクTorqから図
16を内容とするマップを検索して目標パイロット噴射
量と目標パイロット噴射時期を求めたあと、ステップ1
0、11、9、7、8の操作を実行する。
Step T12 when T3 ≧ t2> T4
To find a target pilot injection amount and a target pilot injection timing by searching a map containing the contents of FIG. 16 from the rotational speed Ne and the target engine torque Torq, and then go to Step 1
The operations 0, 11, 9, 7, and 8 are executed.

【0101】パイロット噴射によりシリンダ内作動ガス
の温度を高め、燃焼開始温度の上昇を図る。
The temperature of the working gas in the cylinder is increased by the pilot injection to increase the combustion start temperature.

【0102】なお、図16においては、左下の小さな領
域に、パイロット燃料噴射のために1mm3/stを目
標パイロット噴射量、圧縮上死点前35゜を目標パイロ
ット噴射時期とするデータが入っている。
In FIG. 16, in the small region at the lower left, data for 1 mm 3 / st as the target pilot injection amount and 35 ° before compression top dead center as the target pilot injection timing for pilot fuel injection are entered. I have.

【0103】そして、図示しないフローにより、t2>
T1の温度域で目標EGR率を用いてのEGR弁制御と
目標主噴射時期を用いての噴射時期制御を行う。
Then, by a flow not shown, t2>
In the temperature range of T1, EGR valve control using the target EGR rate and injection timing control using the target main injection timing are performed.

【0104】これに対して、T1≧t2>T2の温度域
では、以上の制御に加えて目標吸気弁閉時期を用いての
吸気弁の閉時期を進角させる吸気弁閉時期制御を行う。
On the other hand, in the temperature range T1 ≧ t2> T2, in addition to the above control, intake valve closing timing control for advancing the intake valve closing timing using the target intake valve closing timing is performed.

【0105】また、T2≧t2>T3の温度域では、上
記各制御に加えて、さらに目標スワール比を用いてのス
ワール弁制御と目標過給圧を用いての過給圧制御が行わ
れる。
In the temperature range of T2 ≧ t2> T3, in addition to the above controls, swirl valve control using the target swirl ratio and supercharging pressure control using the target supercharging pressure are performed.

【0106】さらにまた、T3≧t2>T4の温度域で
は、以上のすべての制御に加えて目標パイロット噴射量
と目標パイロット噴射時期を用いてのパイロット噴射制
御がそれぞれ行われる。
Further, in the temperature range of T3 ≧ t2> T4, pilot injection control using the target pilot injection amount and the target pilot injection timing is performed in addition to all the above controls.

【0107】なお、上記の吸気弁閉時期を調整可能な機
構(つまり可変バルブタイミング機構)としては、たと
えば、図17に示すようなものが採用できる。
As a mechanism capable of adjusting the intake valve closing timing (that is, a variable valve timing mechanism), for example, a mechanism as shown in FIG. 17 can be employed.

【0108】60は吸気弁、61は吸気弁60を閉弁方
向に付勢する弁バネで、各吸気弁60の上端に接触して
ピストン63が設けられ、油圧室62に導かれる油圧に
よりピストン63が弁バネ61に抗して下降し、吸気弁
60が開かれる。
Reference numeral 60 denotes an intake valve, and 61 denotes a valve spring for biasing the intake valve 60 in the valve closing direction. A piston 63 is provided in contact with the upper end of each intake valve 60, and a piston 63 is provided by hydraulic pressure guided to a hydraulic chamber 62. 63 descends against the valve spring 61, and the intake valve 60 is opened.

【0109】オイルポンプ64から吐出される作動油
は、アキュムレータ65から入口側電磁切換弁66、6
7を介して油通路68、69に選択的に供給される。さ
らに、エンジン回転に同期して回転するロータリバルブ
70、71を介して#1気筒、#4気筒、#2気筒、#
3気筒の各油圧室62に選択的に供給されることによ
り、各吸気弁60が順に開かれる。
The hydraulic oil discharged from the oil pump 64 is supplied from the accumulator 65 to the inlet side electromagnetic switching valves 66 and 6.
7, the oil is selectively supplied to the oil passages 68 and 69. Further, via the rotary valves 70 and 71 that rotate in synchronization with the engine rotation, # 1 cylinder, # 4 cylinder, # 2 cylinder,
Each intake valve 60 is opened sequentially by being selectively supplied to each of the three hydraulic chambers 62 of the three cylinders.

【0110】各油圧室62の作動油は、油通路68、6
9から出口側電磁切換弁73、74を介して選択的にタ
ンク75に逃がされることにより、各吸気弁60が順に
閉じられる。この出口側電磁切換弁73、74を制御す
ることで、各吸気弁60の閉時期が自由に制御される。
The hydraulic oil in each hydraulic chamber 62 is supplied to the oil passages 68, 6
By selectively escaping from the tank 9 through the outlet side electromagnetic switching valves 73 and 74 to the tank 75, the intake valves 60 are sequentially closed. By controlling the outlet-side electromagnetic switching valves 73 and 74, the closing timing of each intake valve 60 is freely controlled.

【0111】したがって、図17に示した可変バルブタ
イミング機構59では、図10のフローを実行して得ら
れる目標吸気弁閉時期の値に応じて出口側電磁切換弁7
3、74を制御すればよい。
Therefore, in the variable valve timing mechanism 59 shown in FIG. 17, the outlet side electromagnetic switching valve 7 is controlled in accordance with the value of the target intake valve closing timing obtained by executing the flow of FIG.
3 and 74 may be controlled.

【0112】このように本発明では、圧縮比を16以下
と従来装置よりもさらに低圧縮比化することにより、低
温予混合燃焼域を高負荷側にまで拡大することができ
る。また、燃焼開始温度が低温予混合燃焼が可能な目標
温度T1以下となる温度域になると、主燃焼の開始が所
定の時期(たとえば上死点後5゜〜20゜の間)に行わ
れるように主噴射時期を制御するとともに、燃焼開始温
度が目標温度T1を超えるように温度領域に応じた昇温
制御を行うので、低負荷域(低温域)まで低温予混合燃
焼を行わせることができ、つまり、低温予混合燃焼域を
拡大できる。これによってNOx、燃焼騒音、燃費、H
C、PM、のいずれについても、上記従来装置より改善
できた(図8参照)。
As described above, in the present invention, the low-temperature premixed combustion region can be expanded to the high load side by setting the compression ratio to 16 or less, which is lower than that of the conventional device. Further, when the combustion start temperature falls within a temperature range in which the low-temperature premix combustion can be performed at a target temperature T1 or lower, the main combustion is started at a predetermined time (for example, between 5 ° and 20 ° after the top dead center). In addition, the main injection timing is controlled and the temperature rise control according to the temperature range is performed so that the combustion start temperature exceeds the target temperature T1, so that the low-temperature premixed combustion can be performed up to the low load range (low temperature range). That is, the low-temperature premixed combustion region can be expanded. As a result, NOx, combustion noise, fuel consumption, H
Both C and PM were improved over the above-mentioned conventional device (see FIG. 8).

【0113】次に本発明の他の実施形態を図18のフロ
ーチャートにしたがって説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0114】なお、このフローチャートは、第1実施形
態のフローチャートである図10に対応して記載され、
図中、図10と同一部分には同一のステップ番号を付け
ている。
This flowchart is described corresponding to FIG. 10 which is the flowchart of the first embodiment.
In the figure, the same steps as those in FIG. 10 are denoted by the same step numbers.

【0115】この実施形態は、1気筒について複数、た
とえば2個の排気弁を備えるエンジンを対象にしてい
る。極低温時にも燃焼開始温度t2を上昇させるため
に、複数の排気弁のうち、一方を吸気行程中に開き、か
つEGR弁を閉じることにより、高温の排気ガスを燃焼
室内に直接的に逆流させ、燃焼室内のガス温度を高め、
燃焼開始温度t2が上記の目標温度T4未満となる場合
においても低温予混合燃焼が実現可能となるようにして
いる。
This embodiment is directed to an engine having a plurality of, for example, two exhaust valves per cylinder. In order to raise the combustion start temperature t2 even at a very low temperature, one of the plurality of exhaust valves is opened during the intake stroke and the EGR valve is closed, so that the high-temperature exhaust gas flows directly back into the combustion chamber. , Raise the gas temperature in the combustion chamber,
Even when the combustion start temperature t2 is lower than the target temperature T4, low-temperature premix combustion can be realized.

【0116】たとえば図19に示したように、目標EG
R率が100%(吸気量とEGRガス量が同量)で考え
る。この場合に冷却水温が低下しても、最圧縮温度(=
燃焼開始温度t2)を所定値に維持するには、圧縮前温
度(=吸気マニフォールド温度t1)を図示のように冷
却水温が低くなるほど高くする必要がある。
For example, as shown in FIG.
It is assumed that the R rate is 100% (the intake amount and the EGR gas amount are the same). In this case, even if the cooling water temperature decreases, the maximum compression temperature (=
In order to maintain the combustion start temperature t2) at a predetermined value, it is necessary to increase the pre-compression temperature (= intake manifold temperature t1) as the cooling water temperature decreases as shown in the figure.

【0117】ここで、圧縮前温度はEGR弁を通って流
れてくる低温の排気ガスおよび吸気通路を流れてくる低
温の空気と、吸気行程に排気弁の一方を開くことにより
燃焼室に逆流する高温のガスとのバランスで定まる。し
たがって、圧縮前温度を図示の特性とするには、冷却水
温が低くなるほど吸気行程で開弁させる一方の排気弁の
流量を増し、かつ吸気弁流量とEGR弁流量を減らせば
よい。
Here, the pre-compression temperature flows back into the combustion chamber by opening one of the exhaust valves during the intake stroke and the low-temperature exhaust gas flowing through the EGR valve and the low-temperature air flowing through the intake passage. It is determined by the balance with the hot gas. Therefore, in order to make the pre-compression temperature the characteristic shown in the drawing, the flow rate of one exhaust valve to be opened during the intake stroke should be increased and the intake valve flow rate and the EGR valve flow rate should be decreased as the cooling water temperature decreases.

【0118】図18のフローチャートに戻ると、図10
と相違するのはステップ21だけである。つまり、燃焼
開始温度t2が目標温度T4以下のとき、ステップ6か
らステップ21に進み、冷却水温に基づいて、図19と
同じように設定したテーブルを検索して、目標EGR弁
流量、目標排気弁流量、目標吸気弁流量を求めるのであ
る。その後は、第1実施例と同じように、ステップ1
2、10、11、9、7、8の操作を実行する。
Returning to the flowchart of FIG. 18, FIG.
Only the step 21 is different. That is, when the combustion start temperature t2 is equal to or lower than the target temperature T4, the process proceeds from step 6 to step 21, in which a table set in the same manner as in FIG. 19 is searched based on the cooling water temperature, and the target EGR valve flow rate, target exhaust valve The flow rate and the target intake valve flow rate are obtained. Thereafter, as in the first embodiment, Step 1
The operations of 2, 10, 11, 9, 7, and 8 are executed.

【0119】そして、上記求めた各目標流量がEGR
弁、排気弁、吸気弁を流れるように、図示しないフロー
において、EGR弁開度と吸気弁開度を制御し、かつ吸
気行程中の排気弁開度を制御する。
Then, the target flow rates obtained as described above are used as EGR values.
In a flow (not shown), the EGR valve opening and the intake valve opening are controlled so as to flow through the valve, the exhaust valve, and the intake valve, and the exhaust valve opening during the intake stroke is controlled.

【0120】また、吸気行程中の一方の排気弁の開弁に
よりEGRガスが燃焼室へと逆流することにより燃焼室
内のスワールが弱くなるので、スワール比の低下防止の
ため、吸気行程で開く排気弁側の排気ポートをヘリカル
ポートに形成し、逆流する排気が燃焼室内で旋回運動を
起こすようにする。
Further, since the EGR gas flows back into the combustion chamber by opening one of the exhaust valves during the intake stroke, the swirl in the combustion chamber is weakened. An exhaust port on the valve side is formed as a helical port so that the exhaust gas flowing backward generates a swirling motion in the combustion chamber.

【0121】このようにして、燃焼開始温度t2が目標
温度T4以下となる場合に、EGR弁を介して燃焼室に
流入する低温のEGRガスおよび低温の吸入空気を減ら
すとともに、吸気行程で一方の排気弁を開くことにより
燃焼室へと逆流する高温のEGRガスを増やす。しかも
このとき排気弁の開弁に伴う燃焼室内のスワールの低下
防止のため、吸気行程で開く排気弁の排気ポートをヘリ
カルポートに形成している。これらの結果、燃焼開始温
度t2が目標温度T4以下となる極低温時においても、
低温予混合燃焼の実現が可能となり、これによって低水
温時の排気性能がさらに向上する。
As described above, when the combustion start temperature t2 becomes equal to or lower than the target temperature T4, the low-temperature EGR gas and the low-temperature intake air flowing into the combustion chamber via the EGR valve are reduced, and one of the two is reduced during the intake stroke. Opening the exhaust valve increases the amount of hot EGR gas that flows back into the combustion chamber. Moreover, at this time, the exhaust port of the exhaust valve which is opened in the intake stroke is formed as a helical port in order to prevent the swirl in the combustion chamber from lowering due to the opening of the exhaust valve. As a result, even at a very low temperature where the combustion start temperature t2 is equal to or lower than the target temperature T4,
Low-temperature premixed combustion can be realized, thereby further improving exhaust performance at low water temperature.

【0122】なお、冷却水温に応じてEGR弁、一方の
排気弁、及び吸気弁の各流量を変化させているが、最も
簡単な制御としては、一方の排気弁を吸気行程で所定の
開度だけ開き、EGR弁と吸気弁を最小開度まで閉じる
ようにしてもよい(これは図19において左端の特性に
対応する)。
Although the respective flow rates of the EGR valve, one of the exhaust valves and the intake valve are changed in accordance with the cooling water temperature, the simplest control is to set one of the exhaust valves to a predetermined opening degree during the intake stroke. , And the EGR valve and the intake valve may be closed to the minimum opening (this corresponds to the characteristic at the left end in FIG. 19).

【0123】実施形態では、燃焼温度により領域判定す
る場合で説明したが、図6を用いて前述したように回転
数と負荷により領域判定してもかまわない。この場合の
フローチャートを図24、図25に示す。なお、図2
4、図25は第1、第2実施形態のフローチャートであ
る図10、図18に対応して記載され、図中、図10、
図18と同一部分には同一のステップ番号を付けてい
る。
In the embodiment, the case where the region is determined based on the combustion temperature has been described. However, the region may be determined based on the rotation speed and the load as described above with reference to FIG. FIGS. 24 and 25 show flowcharts in this case. Note that FIG.
4 and FIG. 25 are described corresponding to FIG. 10 and FIG. 18 which are flowcharts of the first and second embodiments.
The same steps as those in FIG. 18 are denoted by the same step numbers.

【0124】これを説明すると、図6においてB領域と
C領域の境界を定める負荷を第1目標負荷、C領域とD
領域の境界を定める負荷を第2目標負荷、D領域とE領
域の境界を定める負荷を第3目標負荷として、次のよう
に昇温制御を行わせるのである。
To explain this, in FIG. 6, the load defining the boundary between the region B and the region C is represented by the first target load,
With the load that determines the boundary of the region as the second target load, and the load that determines the boundary between the region D and the region E as the third target load, the temperature rise control is performed as follows.

【0125】(1)第1目標負荷以下で、かつこの第1
目標負荷よりも低い第2目標負荷よりも高い負荷域(C
領域)のとき、吸気弁の閉時期を進角させることにより
昇温制御を行う(ステップ33、9)。
(1) When the load is equal to or less than the first target load and
A load range lower than the target load and higher than the second target load (C
(Region 33), the temperature increase control is performed by advancing the closing timing of the intake valve (steps 33 and 9).

【0126】(2)第2目標負荷以下で、かつこの第2
目標負荷よりも低い第3目標負荷よりも高い負荷域(D
領域)のとき、吸気弁閉時期を進角し、スワール比を低
くし、さらに過給圧を高くすることにより、昇温制御を
行う(ステップ34、10、11、9)。
(2) When the load is equal to or less than the second target load and
A load range higher than the third target load, which is lower than the target load (D
(Region), the intake valve closing timing is advanced, the swirl ratio is reduced, and the supercharging pressure is further increased to perform the temperature increase control (steps 34, 10, 11, 9).

【0127】(3)第3目標負荷以下で、かつこの第3
目標負荷よりも低い第4目標負荷よりも高い負荷域(E
領域)のとき、吸気弁閉時期を進角し、スワール比を低
くし、過給圧を高くし、さらに燃料の主噴射よりも先に
パイロット噴射を行いかつパイロット噴射による燃焼は
主噴射の前に終了するようにパイロット噴射時期を設定
することにより、昇温制御を行うとともに(ステップ3
5、12、10、11、9)、燃料の主噴射の終了後に
主噴射燃料が着火するように燃料主噴射時期を制御す
る。
(3) When the load is equal to or less than the third target load and
A load range lower than the target load and higher than the fourth target load (E
Region), the intake valve closing timing is advanced, the swirl ratio is reduced, the supercharging pressure is increased, and pilot injection is performed prior to the main fuel injection, and combustion by the pilot injection is performed before the main injection. By setting the pilot injection timing so as to end the process, the temperature increase control is performed (step 3
5, 12, 10, 11, 9), the main fuel injection timing is controlled so that the main injected fuel is ignited after the end of the main fuel injection.

【0128】なお、上記実施例では、酸素量をEGR率
により変化させるようにしたが、本発明はこの場合に限
られるものでもなく、たとえば酸素透過膜を用いて酸素
量を変化させることも可能である。
In the above embodiment, the oxygen amount is changed by the EGR rate. However, the present invention is not limited to this case. For example, the oxygen amount can be changed by using an oxygen permeable membrane. It is.

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

【図1】第1実施形態の制御システム図。FIG. 1 is a control system diagram of a first embodiment.

【図2】エンジン負荷に応じての燃焼開始温度の特性を
示す特性図。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing characteristics of a combustion start temperature according to an engine load.

【図3】低温予混合燃焼の燃焼開始温度領域と目標到達
温度を説明するための特性図。
FIG. 3 is a characteristic diagram for explaining a combustion start temperature region and a target attainment temperature of low-temperature premixed combustion.

【図4】燃焼の開始時期が相違するときの温度上昇の特
性図。
FIG. 4 is a characteristic diagram of temperature rise when combustion start timings are different.

【図5】燃焼の開始時期が相違するときの熱発生率パタ
ーンの特性図。
FIG. 5 is a characteristic diagram of a heat release rate pattern when combustion start times are different.

【図6】エンジン回転数とエンジン負荷に対する制御域
を区分けした領域図。
FIG. 6 is a region diagram in which a control region for an engine speed and an engine load is divided.

【図7】図6の領域毎の制御を説明するための特性図。FIG. 7 is a characteristic diagram for explaining control for each area in FIG. 6;

【図8】図7の制御を行ったときのNOxなどの排出特
性を示す特性図。
8 is a characteristic diagram showing emission characteristics of NOx and the like when the control in FIG. 7 is performed.

【図9】モード走行時における等PMでのNOx排出量
を比較した特性図。
FIG. 9 is a characteristic diagram comparing NOx emission amounts at the same PM during mode driving.

【図10】制御内容を説明するためのフローチャート。FIG. 10 is a flowchart for explaining control contents.

【図11】目標EGR率の特性図。FIG. 11 is a characteristic diagram of a target EGR rate.

【図12】目標主噴射時期の特性図。FIG. 12 is a characteristic diagram of a target main injection timing.

【図13】目標吸気弁閉時期の特性図。FIG. 13 is a characteristic diagram of a target intake valve closing timing.

【図14】目標スワール比の特性図。FIG. 14 is a characteristic diagram of a target swirl ratio.

【図15】目標過給圧の特性図。FIG. 15 is a characteristic diagram of a target supercharging pressure.

【図16】目標パイロット噴射量および目標パイロット
噴射時期の特性図。
FIG. 16 is a characteristic diagram of a target pilot injection amount and a target pilot injection timing.

【図17】可変バルブタイミング機構の概略構成図。FIG. 17 is a schematic configuration diagram of a variable valve timing mechanism.

【図18】第2実施形態の制御内容を説明するためのフ
ローチャート。
FIG. 18 is a flowchart for explaining control contents according to the second embodiment.

【図19】目標EGR弁流量、目標排気弁流量、目標吸
気弁流量の特性図。
FIG. 19 is a characteristic diagram of a target EGR valve flow rate, a target exhaust valve flow rate, and a target intake valve flow rate.

【図20】第1目標温度を設定したマップ。FIG. 20 is a map in which a first target temperature is set.

【図21】第2目標温度を設定したマップ。FIG. 21 is a map in which a second target temperature is set.

【図22】第3目標温度を設定したマップ。FIG. 22 is a map in which a third target temperature is set.

【図23】第4目標温度を設定したマップ。FIG. 23 is a map in which a fourth target temperature is set.

【図24】第3実施形態の制御内容を説明するためのフ
ローチャート。
FIG. 24 is a flowchart for explaining control contents of the third embodiment.

【図25】第1の発明のクレーム対応図。FIG. 25 is a diagram corresponding to a claim of the first invention.

【図26】第15の発明のクレーム対応図。FIG. 26 is a diagram corresponding to the claims of the fifteenth invention.

【符号の説明】 6 EGR弁 17 ノズル 33 アクセル開度センサ 34 クランク角センサ 41 コントロールユニット 52 ターボ過給機[Description of Signs] 6 EGR valve 17 Nozzle 33 Accelerator opening sensor 34 Crank angle sensor 41 Control unit 52 Turbocharger

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F02D 41/02 370 F02D 41/02 370 41/38 41/38 B 41/40 41/40 E 43/00 301 43/00 301J 301N 301U 301Z 301R F02M 25/07 570 F02M 25/07 570J ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI F02D 41/02 370 F02D 41/02 370 41/38 41/38 B 41/40 41/40 E 43/00 301 43/00 301J 301N 301U 301Z 301R F02M 25/07 570 F02M 25/07 570J

Claims (20)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】低圧縮比で低温予混合燃焼を行わせるディ
ーゼルエンジンにおいて、 燃料の噴射時期が可変となる燃料噴射弁と、 燃焼室内の作動ガス温度を上昇させる昇温制御装置と、 燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度を予測する手段と、 この燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度が低温予混合燃
焼を維持する第1の目標温度よりも低い領域にあるかど
うか判定する手段と、 燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度が第1の目標温度よ
りも低いと判定されたときに燃焼開始時のシリンダ内雰
囲気温度が第1目標温度を越えるように前記昇温制御装
置を作動させて昇温制御を行い、かつ燃焼温度の上昇率
が所定値以上となるように前記燃料噴射弁の燃料噴射時
期を調整する手段とを設けたことを特徴とするディーゼ
ルエンジンの燃焼制御装置。
1. A diesel engine for performing low-temperature premixed combustion at a low compression ratio, a fuel injection valve having a variable fuel injection timing, a temperature increase control device for increasing a temperature of a working gas in a combustion chamber, and combustion start. Means for predicting the atmospheric temperature in the cylinder at the time of combustion, means for determining whether the atmospheric temperature in the cylinder at the start of combustion is in a region lower than a first target temperature for maintaining low-temperature premixed combustion, When it is determined that the ambient temperature in the cylinder is lower than the first target temperature, the temperature raising control device is operated so that the ambient temperature in the cylinder at the start of combustion exceeds the first target temperature. Means for adjusting the fuel injection timing of the fuel injector so that the rate of increase of the combustion temperature is equal to or higher than a predetermined value.
【請求項2】前記燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度を
圧縮比とエンジン負荷に基づいて予測することを特徴と
する請求項1に記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装
置。
2. The diesel engine combustion control device according to claim 1, wherein an ambient temperature in the cylinder at the start of the combustion is predicted based on a compression ratio and an engine load.
【請求項3】前記燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度を
圧縮比と吸気ガス温度に基づいて予測することを特徴と
する請求項1に記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装
置。
3. The combustion control apparatus for a diesel engine according to claim 1, wherein the atmospheric temperature in the cylinder at the start of the combustion is predicted based on a compression ratio and an intake gas temperature.
【請求項4】主燃焼の温度上昇率が前記所定値以上とな
るようにするため、燃焼開始を圧縮上死点後5゜〜20
゜の範囲になるように燃料の噴射時期を制御することを
特徴とする請求項1から3までのいずれか一つに記載の
ディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
4. In order for the temperature rise rate of the main combustion to be equal to or higher than the predetermined value, the combustion is started 5 to 20 after compression top dead center.
The combustion control device for a diesel engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel injection timing is controlled so as to fall within the range of ゜.
【請求項5】前記昇温制御装置として吸気弁閉時期制御
機構を備え、前記燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度が
前記第1目標温度以下で、かつこの第1目標温度よりも
低い第2目標温度よりも高いとき、前記吸気弁の閉時期
を進角させることにより、前記昇温制御を行うことを特
徴とする請求項1から4までのいずれか一つに記載のデ
ィーゼルエンジンの燃焼制御装置。
5. An apparatus according to claim 1, further comprising an intake valve closing timing control mechanism as said temperature raising control device, wherein a second target temperature of said cylinder at the start of combustion is equal to or lower than said first target temperature and lower than said first target temperature. The combustion control device for a diesel engine according to any one of claims 1 to 4, wherein when the temperature is higher than the temperature, the temperature increase control is performed by advancing a closing timing of the intake valve. .
【請求項6】前記昇温制御装置としてさらにスワール制
御機構を備え、前記燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度
が前記第2目標温度以下で、かつこの第2目標温度より
も低い第3目標温度よりも高いとき、前記吸気弁閉時期
を進角するとともに、スワール比を低くすることによ
り、前記昇温制御を行うことを特徴とする請求項5に記
載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
6. A swirl control mechanism is further provided as the temperature raising control device, wherein an ambient temperature in the cylinder at the start of the combustion is lower than the second target temperature and lower than a third target temperature lower than the second target temperature. The combustion control device for a diesel engine according to claim 5, wherein when the temperature is also high, the temperature increase control is performed by advancing the intake valve closing timing and lowering a swirl ratio.
【請求項7】前記昇温制御装置としてさらに過給圧制御
機構を備え、前記燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度が
前記第2目標温度以下で、かつこの第2目標温度よりも
低い第3目標温度よりも高いとき、前記吸気弁閉時期を
進角し、スワール比を低くし、さらに過給圧を高くする
ことにより、前記昇温制御を行うことを特徴とする請求
項5に記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
7. A third target, further comprising a supercharging pressure control mechanism as the temperature raising control device, wherein an ambient temperature in the cylinder at the start of the combustion is equal to or lower than the second target temperature and lower than the second target temperature. The diesel engine according to claim 5, wherein when the temperature is higher than the temperature, the temperature increase control is performed by advancing the intake valve closing timing, lowering a swirl ratio, and further increasing a supercharging pressure. Engine combustion control device.
【請求項8】前記昇温制御装置としてさらに燃料噴射制
御機構を備え、前記燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度
が前記第3目標温度以下で、かつこの第3目標温度より
も低い第4目標温度よりも高いとき、前記吸気弁閉時期
を進角し、スワール比を低くし、さらに燃料の主噴射よ
りも先にパイロット噴射を行いかつパイロット噴射によ
る燃焼は主噴射の前に終了するようにパイロット噴射時
期を設定することにより、前記昇温制御を行うことを特
徴とする請求項6または7に記載のディーゼルエンジン
の燃焼制御装置。
8. A fourth target temperature, further comprising a fuel injection control mechanism as said temperature raising control device, wherein an in-cylinder ambient temperature at the start of combustion is equal to or lower than said third target temperature and lower than said third target temperature. When it is higher than the above, the intake valve closing timing is advanced, the swirl ratio is lowered, the pilot injection is performed prior to the main injection of the fuel, and the pilot injection is performed so that the combustion by the pilot injection ends before the main injection. The combustion control device for a diesel engine according to claim 6, wherein the temperature increase control is performed by setting an injection timing.
【請求項9】前記昇温制御装置としてさらに燃料噴射制
御機構を備え、前記燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度
が前記第3目標温度以下で、かつこの第3目標温度より
も低い第4目標温度よりも高いとき、前記吸気弁閉時期
を進角し、スワール比を低くし、過給圧を高くし、さら
に燃料の主噴射よりも先にパイロット噴射を行いかつパ
イロット噴射による燃焼は主噴射の前に終了するように
パイロット噴射時期を設定することにより、前記昇温制
御を行うことを特徴とする請求項6または7に記載のデ
ィーゼルエンジンの燃焼制御装置。
9. A fourth target temperature, wherein a fuel injection control mechanism is further provided as the temperature increase control device, and an atmosphere temperature in the cylinder at the start of the combustion is equal to or lower than the third target temperature and lower than the third target temperature. When it is higher than the above, the intake valve closing timing is advanced, the swirl ratio is lowered, the supercharging pressure is increased, and the pilot injection is performed prior to the main injection of the fuel. The diesel engine combustion control device according to claim 6 or 7, wherein the temperature increase control is performed by setting a pilot injection timing so as to end before.
【請求項10】燃料の主噴射の終了後に主噴射燃料が着
火するように燃料主噴射時期を制御することを特徴とす
る請求項8または9に記載のディーゼルエンジンの燃焼
制御装置。
10. The diesel engine combustion control device according to claim 8, wherein the main fuel injection timing is controlled so that the main fuel is ignited after the main fuel injection is completed.
【請求項11】前記温度上昇制御装置として一つの気筒
に対して複数設けた排気弁のうち一方の排気弁の開閉時
期を任意に制御可能な弁開閉機構と、吸気中に還流され
る排気量を制御するEGR弁とを備え、前記燃焼開始時
のシリンダ内雰囲気温度が前記第4目標温度以下のと
き、吸気弁閉時期を進角し、スワール比を低くし、過給
圧を高くし、パイロット噴射の燃焼が終了した後に主噴
射が行われるようにパイロット噴射を行い、かつ吸気行
程で前記一方の排気弁を開くとともに前記EGR弁を閉
じることにより、前記昇温制御を行うことを特徴とする
請求項8から10までのいずれか一つに記載のディーゼ
ルエンジンの燃焼制御装置。
11. A valve opening / closing mechanism capable of arbitrarily controlling the opening / closing timing of one of a plurality of exhaust valves provided for one cylinder as the temperature rise control device, and an amount of exhaust gas recirculated into intake air. An EGR valve for controlling the intake valve closing timing when the in-cylinder ambient temperature at the start of combustion is equal to or lower than the fourth target temperature, lowering the swirl ratio, increasing the supercharging pressure, Performing the pilot injection so that the main injection is performed after the combustion of the pilot injection is completed, and performing the temperature increase control by opening the one exhaust valve and closing the EGR valve in an intake stroke. The combustion control device for a diesel engine according to any one of claims 8 to 10.
【請求項12】前記温度上昇制御装置として一つの気筒
に対して複数設けた排気弁のうち一方の排気弁の開閉時
期を任意に制御可能な排気弁開閉機構と、吸気弁の開閉
時期を任意に調整可能な吸気弁制御機構と、吸気中に還
流される排気量を制御するEGR弁とを備え、前記燃焼
開始時のシリンダ内雰囲気温度が前記第4目標温度以下
のとき、吸気弁閉時期を進角し、スワール比を低くし、
過給圧を高くし、パイロット噴射の燃焼が終了した後に
主噴射が行われるようにパイロット噴射を行い、かつ前
記EGR弁を介して燃焼室に流入するEGRガスおよび
吸入空気の各量を冷却水温が低くなるほど減らすととも
に、吸気行程で一方の排気弁を開くことにより燃焼室へ
と逆流するEGRガスの量を冷却水温が低くなるほど増
すことにより、前記昇温制御を行うことを特徴とする請
求項8から10までのいずれか一つに記載のディーゼル
エンジンの燃焼制御装置。
12. An exhaust valve opening / closing mechanism capable of arbitrarily controlling the opening / closing timing of one of a plurality of exhaust valves provided for one cylinder as the temperature rise control device, and optionally setting the opening / closing timing of an intake valve. An intake valve control mechanism that can be adjusted to a predetermined value, and an EGR valve that controls the amount of exhaust gas recirculated during intake. When the cylinder ambient temperature at the start of combustion is equal to or lower than the fourth target temperature, the intake valve closing timing To lower the swirl ratio,
The supercharging pressure is increased, the pilot injection is performed so that the main injection is performed after the combustion of the pilot injection is completed, and the amounts of the EGR gas and intake air flowing into the combustion chamber via the EGR valve are changed to the cooling water temperature. The temperature increase control is performed by decreasing one as the cooling water temperature decreases and increasing the amount of EGR gas flowing back to the combustion chamber by opening one exhaust valve in the intake stroke as the cooling water temperature decreases. The combustion control device for a diesel engine according to any one of 8 to 10.
【請求項13】前記吸気行程で開く前記一方の排気弁側
の排気ポートをヘリカルポートに形成することを特徴と
する請求項11または12に記載のディーゼルエンジン
の燃焼制御装置。
13. The diesel engine combustion control device according to claim 11, wherein an exhaust port on the one exhaust valve side opened in the intake stroke is formed as a helical port.
【請求項14】前記目標温度をエンジン負荷が低くなる
ほど温度が低くなるように負荷に応じて設定することを
特徴とする請求項1から13までのいずれか一つに記載
のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
14. The diesel engine combustion control according to claim 1, wherein the target temperature is set according to the load so that the temperature decreases as the engine load decreases. apparatus.
【請求項15】低圧縮比で低温予混合燃焼を行わせるデ
ィーゼルエンジンにおいて、 燃料の噴射時期が可変となる燃料噴射弁と、 燃焼室内の作動ガス温度を上昇させる昇温制御装置と、 燃焼開始時のシリンダ内雰囲気温度に影響するエンジン
負荷を検出する手段と、 このエンジン負荷が、低温予混合燃焼を維持する第1目
標負荷以下で、かつこの第1目標負荷よりも低い第2目
標負荷よりも高い負荷域にあるかどうかを判定する手段
と、 エンジン負荷が第1目標負荷以下で、かつ第2目標負荷
よりも高い負荷域にあると判定されたときに前記昇温制
御装置を作動させて昇温制御を行い、かつ燃焼温度の上
昇率が所定値以上となるように前記燃料噴射弁の燃料噴
射時期を調整する手段とを設けたことを特徴とするディ
ーゼルエンジンの燃焼制御装置。
15. A diesel engine for performing low-temperature premixed combustion at a low compression ratio, a fuel injection valve whose fuel injection timing is variable, a temperature increase control device for increasing a temperature of a working gas in a combustion chamber, and combustion start. Means for detecting an engine load that influences the cylinder internal temperature at the time of the engine load, wherein the engine load is lower than or equal to a first target load for maintaining low-temperature premixed combustion and lower than the first target load. Means for determining whether the engine load is in a high load range, and when the engine load is determined to be in a load range lower than the first target load and higher than the second target load, the temperature raising control device is operated. And means for adjusting the fuel injection timing of the fuel injection valve such that the rate of increase of the combustion temperature is equal to or higher than a predetermined value. Control device.
【請求項16】前記昇温制御装置としてさらにスワール
制御機構を備え、前記第2目標負荷以下で、かつこの第
2目標負荷よりも低い第3目標負荷よりも高い負荷域の
とき、前記吸気弁閉時期を進角するとともに、スワール
比を低くすることにより、前記昇温制御を行うことを特
徴とする請求項15に記載のディーゼルエンジンの燃焼
制御装置。
16. A swirl control mechanism is further provided as the temperature raising control device, and when the load range is lower than the second target load and higher than a third target load lower than the second target load, the intake valve is controlled. The combustion control device for a diesel engine according to claim 15, wherein the temperature increase control is performed by advancing a closing timing and lowering a swirl ratio.
【請求項17】前記昇温制御装置としてさらに過給圧制
御機構を備え、前記第2目標負荷以下で、かつこの第2
目標負荷よりも低い第3目標負荷よりも高い負荷域のと
き、前記吸気弁閉時期を進角し、スワール比を低くし、
さらに過給圧を高くすることにより、前記昇温制御を行
うことを特徴とする請求項15に記載のディーゼルエン
ジンの燃焼制御装置。
17. The apparatus according to claim 17, further comprising a supercharging pressure control mechanism as said temperature raising control device, wherein said supercharging pressure control device is provided at a pressure equal to or less than said second target load and
When the load range is higher than the third target load that is lower than the target load, the intake valve closing timing is advanced, and the swirl ratio is lowered,
The combustion control device for a diesel engine according to claim 15, wherein the temperature increase control is performed by further increasing a supercharging pressure.
【請求項18】前記昇温制御装置としてさらに燃料噴射
制御機構を備え、前記第3目標負荷以下で、かつこの第
3目標負荷よりも低い第4目標負荷よりも高い負荷域の
とき、前記吸気弁閉時期を進角し、スワール比を低く
し、さらに燃料の主噴射よりも先にパイロット噴射を行
いかつパイロット噴射による燃焼は主噴射の前に終了す
るようにパイロット噴射時期を設定することにより、前
記昇温制御を行うことを特徴とする請求項15または1
6に記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
18. A fuel injection control mechanism is further provided as the temperature increase control device, and when the load range is lower than the third target load and higher than a fourth target load lower than the third target load, the intake air is controlled. By advancing the valve closing timing, lowering the swirl ratio, further performing pilot injection before the main injection of fuel, and setting the pilot injection timing so that combustion by pilot injection ends before the main injection And the temperature raising control is performed.
7. The combustion control device for a diesel engine according to 6.
【請求項19】前記昇温制御装置としてさらに燃料噴射
制御機構を備え、前記第3目標負荷以下で、かつこの第
3目標負荷よりも低い第4目標負荷よりも高い負荷域の
とき、前記吸気弁閉時期を進角し、スワール比を低く
し、過給圧を高くし、さらに燃料の主噴射よりも先にパ
イロット噴射を行いかつパイロット噴射による燃焼は主
噴射の前に終了するようにパイロット噴射時期を設定す
ることにより、前記昇温制御を行うことを特徴とする請
求項15または16に記載のディーゼルエンジンの燃焼
制御装置。
19. A fuel injection control mechanism is further provided as the temperature increase control device, and when the load range is lower than the third target load and higher than a fourth target load lower than the third target load, the intake air is controlled. Pilot the valve closing timing, lower the swirl ratio, increase the supercharging pressure, perform pilot injection before the main fuel injection, and terminate the pilot injection combustion before the main injection. 17. The diesel engine combustion control device according to claim 15, wherein the temperature increase control is performed by setting an injection timing.
【請求項20】燃料の主噴射の終了後に主噴射燃料が着
火するように燃料主噴射時期を制御することを特徴とす
る請求項18または19に記載のディーゼルエンジンの
燃焼制御装置。
20. The combustion control system for a diesel engine according to claim 18, wherein the main fuel injection timing is controlled so that the main fuel is ignited after the main fuel injection is completed.
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