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JP2003097256A - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

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Publication number
JP2003097256A
JP2003097256A JP2001289642A JP2001289642A JP2003097256A JP 2003097256 A JP2003097256 A JP 2003097256A JP 2001289642 A JP2001289642 A JP 2001289642A JP 2001289642 A JP2001289642 A JP 2001289642A JP 2003097256 A JP2003097256 A JP 2003097256A
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JP
Japan
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combustion
switching
combustion state
control
fuel injection
Prior art date
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Granted
Application number
JP2001289642A
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Japanese (ja)
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JP4661013B2 (en
Inventor
Taro Aoyama
太郎 青山
Hiroki Matsuoka
広樹 松岡
Tatsumasa Sugiyama
辰優 杉山
Yasuhiko Otsubo
康彦 大坪
Takekazu Ito
丈和 伊藤
Atsushi Tawara
淳 田原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2001289642A priority Critical patent/JP4661013B2/en
Publication of JP2003097256A publication Critical patent/JP2003097256A/en
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼状態の切り換え時において、ドライバビ
ィリティーの向上、エンジン騒音の低減、スモークの抑
制などを図れる燃焼改善技術を提供する。 【解決手段】 EGR率が大きく異なる2つの燃焼状態
を切り換えることが可能な内燃機関1であって、そのE
GR率の調節は、排気ガスの酸素濃度に基づき調節さ
れ、また、排気通路には触媒コンバータ52および触媒
コンバータ52に還元剤を添加する還元剤添加装置60
が設けられ、燃焼状態を切り換えるべくEGR率を変化
させるときには還元剤添加装置60による還元剤の添加
を禁止する。また、燃焼状態を切り換える際に、EGR
弁16およびスロットル弁13の開度量をオーバーシュ
ートさせる。また、燃焼状態の切り換えに伴う燃料噴射
制の切り換え時には、その切り換えを一時的に禁止す
る。また、その切り換え時には、徐変しながら正規の燃
料噴射制御に切り換える。
(57) [Problem] To provide a combustion improvement technique capable of improving driver variability, reducing engine noise, suppressing smoke, and the like when switching the combustion state. An internal combustion engine (1) capable of switching between two combustion states having greatly different EGR rates.
The GR rate is adjusted based on the oxygen concentration of the exhaust gas, and a catalytic converter 52 and a reducing agent adding device 60 for adding a reducing agent to the catalytic converter 52 are provided in the exhaust passage.
When the EGR rate is changed to switch the combustion state, the addition of the reducing agent by the reducing agent adding device 60 is prohibited. When switching the combustion state, the EGR
The opening amounts of the valve 16 and the throttle valve 13 are overshot. Further, when the fuel injection system is switched in accordance with the switching of the combustion state, the switching is temporarily prohibited. At the time of the switching, the control is switched to the normal fuel injection control while gradually changing.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に関し、
より詳細には、燃焼温度および酸素濃度が大きく異なる
二つの燃焼状態を、適宜選択しながら機関運転を行う内
燃機関に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an internal combustion engine,
More specifically, the present invention relates to an internal combustion engine that performs engine operation while appropriately selecting two combustion states that greatly differ in combustion temperature and oxygen concentration.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼル機関や希薄燃焼式ガソリン機
関では、煤や窒素酸化物(NOx)の排出量を低減する
ため種々の対策が講じられている。この対策の一つとし
て、例えば、特許掲載公報(第30925497号)に
開示された燃焼技術がある。
2. Description of the Related Art In diesel engines and lean-burn gasoline engines, various measures are taken to reduce the emission of soot and nitrogen oxides (NOx). As one of the countermeasures, for example, there is a combustion technique disclosed in Japanese Patent Publication (No. 30925497).

【0003】同特許公報に開示された燃焼技術によれ
ば、燃焼室に供給されるEGRガスの供給量および空気
の流量を加減することで、燃焼に供される吸入空気に含
まれるEGRガスの割合を調節し、燃焼温度および酸素
濃度を大きく異ならせた二つの機関燃焼を可能にしてい
る。
According to the combustion technique disclosed in the patent publication, the EGR gas contained in the intake air supplied for combustion is adjusted by adjusting the supply amount of EGR gas and the flow rate of air supplied to the combustion chamber. By adjusting the ratio, two engine combustions with greatly different combustion temperatures and oxygen concentrations are possible.

【0004】すなわち、高負荷運転時には、ドライバビ
ィリティーを確保すべく、その吸入空気に含まれるEG
Rガスの割合を適切量に抑えながら通常の燃焼を行い、
逆にアイドリング時および低負荷運転時では、EGRガ
スの割合を大幅に増大せしめることで燃焼温度及び酸素
濃度を低下させ、煤や窒素酸化物(NOx)の生成量を
減らしている。なお、以下の説明では、この燃焼温度及
び酸素濃度が低い状態での機関燃焼を「低温燃焼」と称
することもある。また、吸入空気に含まれるEGRガス
の割合(EGRガス量/(EGRガス量+空気量))を
単にEGR率と称することもある。また、窒素酸化物を
単に「NOx」と称することもある。
That is, at the time of high load operation, the EG contained in the intake air is ensured in order to secure the driver's ability.
Perform normal combustion while suppressing the ratio of R gas to an appropriate amount,
Conversely, during idling and during low load operation, the proportion of EGR gas is greatly increased to lower the combustion temperature and oxygen concentration, and the amount of soot and nitrogen oxides (NOx) produced is reduced. In the following description, the engine combustion in the state where the combustion temperature and the oxygen concentration are low may be referred to as "low temperature combustion". Further, the ratio of EGR gas contained in the intake air (EGR gas amount / (EGR gas amount + air amount)) may be simply referred to as the EGR rate. Further, the nitrogen oxide may be simply referred to as “NOx”.

【0005】ところで、ディーゼル機関等では、その通
常の燃焼状態において、A/F=30〜40に達する空
気過多の状態で機関運転が行われており、その燃焼に供
される吸入空気中には多量の酸素が存在する。また、こ
の酸素過多の吸入空気を燃焼させるため、その排気ガス
中にも多量の酸素が残存する。すなわち、EGRガスた
る排気ガス中には多量の酸素が混入する。
By the way, in a diesel engine or the like, in its normal combustion state, engine operation is performed in a state of excess air reaching A / F = 30 to 40, and the intake air used for the combustion contains There is a large amount of oxygen. Further, since the intake air having an excessive oxygen content is burned, a large amount of oxygen remains in the exhaust gas. That is, a large amount of oxygen is mixed in the exhaust gas which is the EGR gas.

【0006】したがって、単にEGRガス量のみを増大
させるだけでは、酸素濃度やEGRガス量の変化が緩慢
となり、高いEGR率で実現される低温燃焼への切り換
えには、ある程度の時間を要した。また、その切り換え
期間中(過渡状態)では、EGR率が大きく変動するた
め燃焼状態が不安定になる。このため従来の内燃機関で
は、種々のエンジン制御を行うことで、その切り換えに
要する時間の短縮、及び安定した燃焼状態の確保に努め
ていた。
Therefore, simply increasing only the EGR gas amount slows down the changes in the oxygen concentration and the EGR gas amount, and it took some time to switch to the low temperature combustion realized at a high EGR rate. Further, during the switching period (transient state), the EGR rate fluctuates greatly, and the combustion state becomes unstable. Therefore, in the conventional internal combustion engine, various engine controls are performed to reduce the time required for switching and to ensure a stable combustion state.

【0007】より詳しくは、EGR弁の開度増大制御に
加え、空気量そのものを減らすことで吸入空気中の酸素
濃度を大幅に低下させる吸気絞り制御を行う。また、E
GRガスの過多および空気量の不足による失火の防止や
吸気絞り制御に伴うポンピングロスを補う燃料噴射補正
制御などの各種エンジン制御を行うことで、低温燃焼を
実現していた。なお、吸気絞り制御については、空気量
そのものを減らすことでEGRガス量を相対的に増大さ
せる、および吸気通路内の圧力を低下させることでEG
Rガスの導入量(供給量)を増やすなどの作用も有す
る。
More specifically, in addition to the control for increasing the opening degree of the EGR valve, the intake throttle control for significantly reducing the oxygen concentration in the intake air by reducing the air amount itself is performed. Also, E
Low temperature combustion has been realized by performing various engine controls such as misfire prevention due to excessive GR gas and insufficient air amount, and fuel injection correction control that compensates for pumping loss associated with intake throttle control. Regarding the intake throttle control, the EGR gas amount is relatively increased by reducing the air amount itself, and the EG is reduced by decreasing the pressure in the intake passage.
It also has the function of increasing the amount of R gas introduced (supply amount).

【0008】このように従来の内燃機関では、種々のエ
ンジン制御を行うことで燃焼状態の切り換えを適正化し
ている。なお、上記のエンジン制御は、勿論、通常の燃
焼状態に復帰するときにも必要とされ、その処理内容
は、適時その目的に見合った制御内容にて処理されてい
る。
As described above, in the conventional internal combustion engine, the combustion state is properly switched by performing various engine controls. The engine control described above is, of course, also required when returning to the normal combustion state, and the processing content thereof is timely processed with the control content suitable for the purpose.

【0009】また、近年の内燃機関では、NOxおよび
煤などの微粒子の排出量を減らすためその排気通路に排
気浄化触媒を備えるものも多い。また、その排気浄化作
用は、その排気浄化触媒に流入する排気ガスの空燃比を
低下させることで、その排気浄化作用が促される。尚、
排気ガスの空燃比を低下させるとは、排気ガスの残留酸
素量に対する未燃燃焼成分の割合を大きくすることを意
味し、例えば、排気浄化触媒上流の排気通路に還元剤を
添加する、また、燃焼行程後期の気筒内に還元剤たる機
関燃料を副噴射することで、その空燃比の低下が促され
る。
Further, in recent years, many internal combustion engines are equipped with an exhaust gas purification catalyst in their exhaust passages in order to reduce the emission amount of fine particles such as NOx and soot. Further, the exhaust gas purification action is promoted by reducing the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification catalyst. still,
Decreasing the air-fuel ratio of the exhaust gas means increasing the ratio of unburned combustion components to the residual oxygen amount of the exhaust gas, for example, adding a reducing agent to the exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst, By sub-injecting the engine fuel, which is a reducing agent, into the cylinder in the latter part of the combustion stroke, the reduction of the air-fuel ratio is promoted.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで本発明者等
は、さらなる鋭意研究によって、上記の燃焼状態の切り
換えに関し種々の改善点を見出した。すなわち、燃焼の
切り換え期間に相当する過渡状態に着目し、その過渡状
態にて生じる種々の問題の改善に努めた。
DISCLOSURE OF THE INVENTION By the way, the present inventors have made various studies and found various improvements in switching the combustion state. That is, attention was paid to the transient state corresponding to the combustion switching period, and efforts were made to improve various problems occurring in the transient state.

【0011】まず、通常燃焼から低温燃焼に至る過渡状
態では、EGRガスの供給遅れに起因して、発生トルク
の変動および燃焼騒音の増加が見られた。また、低温燃
焼から通常燃焼に至る過渡状態では、空気の導入遅れに
起因して、失火、およびスモークの増加が見られた。こ
れら過渡状態の燃焼不安定に伴う種々の問題は、ドライ
バビィリティーの向上、エンジン騒音の低減、及びスモ
ークの抑制などの趣旨に反するもので、それらの現象の
改善は内燃機関の開発において重要なポイントとなる。
First, in the transient state from normal combustion to low temperature combustion, fluctuations in generated torque and an increase in combustion noise were observed due to the delay in the supply of EGR gas. Also, in the transient state from low temperature combustion to normal combustion, misfire and smoke were increased due to the delay of air introduction. Various problems associated with combustion instability in these transient states go against the purpose of improving driver bilities, reducing engine noise, and suppressing smoke, and improving these phenomena is important in the development of internal combustion engines. It will be a point.

【0012】また、燃焼状態の切り換え期間中には、排
気ガスの酸素濃度に基づくフィードバック制御が各所で
なされる。したがって、上記の還元剤添加がなされる
と、そのフィードバック制御が破綻する虞がある。
Further, during the combustion state switching period, feedback control based on the oxygen concentration of the exhaust gas is performed at various places. Therefore, if the above reducing agent is added, the feedback control may fail.

【0013】本発明は、このような種々の問題点に鑑み
なされたもので、その過渡状態で生じる種々の問題を改
善し、ドライバビィリティーの向上、エンジン騒音の低
減、およびスモークの抑制などを図れる燃焼改善技術を
提供することにある。
The present invention has been made in view of these various problems, and it is intended to improve various problems occurring in the transient state thereof, to improve the driver's ability, to reduce engine noise, and to suppress smoke. It is to provide a combustion improvement technology that can be achieved.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記した技術的課題を解
決するため、本発明では、以下の構成とした。すなわ
ち、本発明の内燃機関は、燃焼に供される吸入空気に含
まれる不活性ガスの割合が所定量に近づくと、その燃焼
時に生成される煤の生成量が次第にピークに達し、その
割合をさらに大きくすると煤の生成量が減少する燃焼特
性を有し、さらに、その不活性ガスの割合を前記所定量
未満に抑えることで煤の発生を抑制する第1の燃焼状態
と、不活性ガスの割合を前記所定量を超える領域に保持
することで煤の発生を抑制する第2の燃焼状態と、を切
り換えることが可能な内燃機関であって、前記第1の燃
焼状態から前記第2の燃焼状態への切り換え時、また
は、前記第2の燃焼状態から前記第1の燃焼状態への切
り換え時に、その内燃機関の排気通路を流れる排気ガス
の酸素濃度に基づき、前記の不活性ガスの割合を変化さ
せる燃焼状態切換手段と、機関運転に伴い排出される排
気ガスに還元剤を添加し、その排気通路に設置される排
気浄化触媒の排気浄化作用を促す還元剤添加手段と、燃
焼状態を前記第1の燃焼状態から前記第2の燃焼状態に
切り換える過程で、または、前記第2の燃焼状態から前
記第1の燃焼状態に切り換える過程で、排気ガスへの還
元剤の添加を所定期間禁止する還元剤添加禁止手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to solve the above technical problems, the present invention has the following configuration. That is, the internal combustion engine of the present invention, when the proportion of the inert gas contained in the intake air used for combustion approaches a predetermined amount, the production amount of soot produced during the combustion gradually reaches its peak, When it is further increased, it has a combustion characteristic that the amount of soot produced decreases, and further, the first combustion state in which the generation of soot is suppressed by suppressing the ratio of the inert gas to less than the predetermined amount, and the inert gas An internal combustion engine capable of switching between a second combustion state in which the generation of soot is suppressed by maintaining the ratio in a region exceeding the predetermined amount, and the second combustion state is changed from the first combustion state. At the time of switching to the state or at the time of switching from the second combustion state to the first combustion state, the proportion of the inert gas is adjusted based on the oxygen concentration of the exhaust gas flowing through the exhaust passage of the internal combustion engine. Changing combustion state Replacement means, a reducing agent addition means for adding a reducing agent to the exhaust gas discharged along with engine operation, and promoting the exhaust purification action of the exhaust purification catalyst installed in the exhaust passage, and the combustion state of the first combustion. In the process of switching from the state to the second combustion state or in the process of switching from the second combustion state to the first combustion state, reducing agent addition prohibition for inhibiting addition of reducing agent to exhaust gas for a predetermined period Means and
It is characterized by including.

【0015】このように構成された本発明では、還元剤
添加手段を設けることで、その機関運転に伴い排出され
る排気ガスに還元剤を添加し、その添加した還元剤にて
排気ガスの空燃比を強制的に低下させている。なお、こ
こで還元剤添加手段とは、排気浄化触媒に流れ込む排気
ガス中に還元剤を添加し得る構成であればよく、例え
ば、排気通路内への還元剤添加や、燃焼行程後期の気筒
内における副噴射等を含む概念である。
In the present invention thus constituted, the reducing agent adding means is provided to add the reducing agent to the exhaust gas discharged along with the operation of the engine, and the exhaust gas is exhausted by the added reducing agent. The fuel ratio is forcibly reduced. Here, the reducing agent adding means may be any structure capable of adding the reducing agent to the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst, and for example, adding the reducing agent into the exhaust passage or the cylinder in the latter stage of the combustion stroke. This is a concept including sub injection in the above.

【0016】また、本発明の内燃機関は、先の従来技術
に開示した二つの燃焼状態を切り換えることが可能な内
燃機関の一種であり、その切換制御は、排気ガスの酸素
濃度に基づきなされている。このため燃焼状態の切り換
え時、すなわち第1の燃焼状態、又は第2の燃焼状態に
至る過渡状態で、上記の還元剤添加がなされると、その
添加の影響を受けて適切な燃焼状態の切り換えが困難に
なる。したがって、本発明の内燃機関では、前記の還元
剤添加手段に加え、その過渡状態における還元剤の添加
を禁止する還元剤添加禁止手段をさらに設けることで、
速やかな燃焼状態の切り換えを可能にしている。
The internal combustion engine of the present invention is one of the internal combustion engines capable of switching between the two combustion states disclosed in the prior art, and the switching control is performed based on the oxygen concentration of the exhaust gas. There is. Therefore, when the above-mentioned reducing agent is added at the time of switching the combustion state, that is, in the transient state leading to the first combustion state or the second combustion state, the switching of the appropriate combustion state is affected by the addition of the reducing agent. Becomes difficult. Therefore, in the internal combustion engine of the present invention, in addition to the reducing agent addition means, by further providing a reducing agent addition prohibiting means for prohibiting addition of the reducing agent in the transient state,
It enables quick switching of the combustion state.

【0017】すなわち、燃焼状態を切り換える過程にお
いて、その排気ガス中の酸素濃度を正確に判定し得る手
段を実現することで、その誤った判定に伴う燃焼状態の
切り換え困難を回避する。よって、過渡期間(過渡状
態)での種々の問題が改善される。
That is, in the process of switching the combustion state, by realizing means for accurately determining the oxygen concentration in the exhaust gas, it is possible to avoid the difficulty of switching the combustion state due to the erroneous determination. Therefore, various problems in the transient period (transient state) are improved.

【0018】また、燃焼状態の切り換えに関し、前記不
活性ガスは、前記排気通路から、その内燃機関の吸気通
路に導入されるEGRガスであり、前記燃焼状態切換手
段は、その吸気通路を通じて燃焼室に供給されるEGR
ガスの供給量を制御するEGR量制御手段と、その吸気
通路を通じて燃焼室に流れ込む空気の流量を制御する空
気流量制御手段と、を備え、吸入空気に含まれる不活性
ガスの割合を変化させるときには、前記EGRガスの供
給量および空気流量のうち、その少なくとも一方を加減
して所望の燃焼状態に適した目標の割合に収束させる構
成としてもよい。
Regarding the switching of the combustion state, the inert gas is EGR gas introduced from the exhaust passage into the intake passage of the internal combustion engine, and the combustion state switching means passes through the intake passage to the combustion chamber. EGR supplied to
EGR amount control means for controlling the gas supply amount and air flow rate control means for controlling the flow rate of the air flowing into the combustion chamber through the intake passage are provided, and when changing the ratio of the inert gas contained in the intake air, It is also possible to adopt a configuration in which at least one of the EGR gas supply amount and the air flow rate is adjusted to converge to a target ratio suitable for a desired combustion state.

【0019】なお、ここでEGR量制御手段とは、燃焼
室に流れ込むEGRガスの供給量を制御(調節)し得る
ものであればよく、例えば、既存のEGR弁のみなら
ず、吸気通路と排気通路の差圧を増大させることでEG
Rガスの導入量を増やす方法など、その制御方法につい
ては特に問わない。また、空気流量制御手段も同様に、
吸気通路を通じて燃焼室に流れ込む空気の流量を制御
(調節)し得るものであればよく、吸気通路に配置され
た吸気絞り弁での制御や、過給機搭載の内燃機関では過
給圧の調節による空気量の調節や、排気絞り弁を備える
内燃機関では排気絞り弁による空気量の調節など、その
制御方法は任意である。
The EGR amount control means may be any device that can control (adjust) the supply amount of EGR gas flowing into the combustion chamber. For example, not only the existing EGR valve but also the intake passage and the exhaust gas can be used. EG by increasing the differential pressure in the passage
There is no particular limitation on the control method such as a method of increasing the amount of R gas introduced. In addition, the air flow rate control means similarly,
Anything that can control (adjust) the flow rate of air flowing into the combustion chamber through the intake passage may be used, such as control by the intake throttle valve arranged in the intake passage or adjustment of the supercharging pressure in an internal combustion engine equipped with a supercharger. The control method is arbitrary, such as the adjustment of the air amount by means of, or in an internal combustion engine equipped with an exhaust throttle valve, the adjustment of the amount of air by the exhaust throttle valve.

【0020】この構成では、EGR量制御手段にてEG
Rガスの供給量を調節可能とし、空気流量制御手段にて
空気の流量を調節可能とし、吸入空気に含まれるEGR
ガス(不活性ガス)の割合を変化させるときには、それ
らEGRガスの供給量又は空気流量の少なくとも一方を
調節することで、要求された燃焼状態に適した目標の割
合に収束させる。すなわち、EGRガスの供給量を増や
せば、吸入空気に含まれるEGRガスの割合は増え、ま
た、空気流量を減らせば、その割合をさらに相対的に増
大せしめることとなる。
In this structure, the EGR amount control means controls the EG
The supply amount of R gas can be adjusted, the flow rate of air can be adjusted by the air flow rate control unit, and the EGR included in the intake air can be adjusted.
When changing the ratio of the gas (inert gas), at least one of the supply amount and the air flow rate of the EGR gas is adjusted to converge the target ratio suitable for the required combustion state. That is, if the supply amount of EGR gas is increased, the ratio of EGR gas contained in the intake air will be increased, and if the air flow rate is decreased, the ratio will be relatively increased.

【0021】なお、上記した「目標の割合」とは、第1
の燃焼状態および第2の燃焼状態の各々に対して個別に
設定される割合であり、例えば、第1の燃焼状態ではそ
の吸入空気に対するEGRガスの割合すなわちEGR率
は、EGR率50%未満(好ましくはEGR率45%未
満)とされ、第2の燃焼状態では、55%以上(好まし
くは65%以上)の割合に設定している。なお、ここで
例示した数値はあくまでも一例であり、内燃機関の燃焼
特性、走行状況、運転環境などを考慮して、その数値
は、勿論、適宜変更されるものである。
The above-mentioned "target ratio" means the first
Of the EGR gas relative to the intake air in the first combustion state, that is, the EGR rate is less than 50% ( The EGR rate is preferably less than 45%) and is set to 55% or more (preferably 65% or more) in the second combustion state. It should be noted that the numerical values illustrated here are merely examples, and, of course, the numerical values are appropriately changed in consideration of the combustion characteristics of the internal combustion engine, the traveling condition, the operating environment, and the like.

【0022】また、前記のEGR量制御手段、および空
気流量制御手段に関し、前記燃焼状態切換手段では、そ
の燃焼状態の切り換え開始後、前記EGR量制御手段に
よるEGRガス量の制御を、前記目標の割合に即して決
定される制御量を超えた制御量にて所定期間保持するよ
うにしてもよい。また、燃焼状態の切り換え開始後、前
記空気流量制御手段による空気流量の制御を、前記の目
標の割合に即して決定される制御量を超えた制御量にて
所定期間保持するようにしてもよい。
With respect to the EGR amount control means and the air flow rate control means, the combustion state switching means controls the EGR gas amount by the EGR amount control means after the combustion state is switched. You may make it hold | maintain for a predetermined period with the control amount exceeding the control amount determined according to a ratio. Further, after the switching of the combustion state is started, the control of the air flow rate by the air flow rate control means may be held for a predetermined period with a control amount exceeding a control amount determined in accordance with the target ratio. Good.

【0023】この構成では、通常、目標の割合に即して
決定されるべき制御量を超えて、EGR量制御手段、お
よび空気流量制御手段を制御する。すなわち、EGRガ
ス量や空気量は実際の要求に遅れて変化するため、燃焼
状態の切り換え開始後、その制御量を所定期間オーバー
シュートさせることで、それらEGRガス、および空気
の応答遅れを抑制する。
In this configuration, the EGR amount control means and the air flow rate control means are controlled to exceed the control amount which should be determined in accordance with the target ratio. That is, since the EGR gas amount and the air amount change later than the actual demand, after the switching of the combustion state is started, the control amount is overshot for a predetermined period to suppress the response delay of the EGR gas and the air. .

【0024】また、燃焼状態の切り換えに関し、前記第
1の燃焼状態、および前記第2の燃焼状態に対応して各
燃焼状態固有の燃焼噴射制御が準備されると共に、その
燃焼状態の切り換えに応じて、それら燃料噴射制御を切
り換える燃料噴射切換手段を有し、前記燃焼状態切換手
段では、その燃料噴射制御の切り換えに優先して吸入空
気に含まれる不活性ガスの割合を変化させてもよい。
Regarding switching of combustion states, combustion injection control specific to each combustion state is prepared corresponding to the first combustion state and the second combustion state, and in response to the switching of the combustion states. The combustion state switching means may change the ratio of the inert gas contained in the intake air in preference to the switching of the fuel injection control.

【0025】本発明の内燃機関では、吸入空気に含まれ
る不活性ガスの割合を変化させることで燃焼状態を切り
換えるが、同時に燃料噴射制御もその切り換え要求に応
じて適時変更する。すなわち、第1の燃焼状態に対応す
る燃焼噴射制御と、第2の燃焼状態に対応する燃料噴射
制御とを準備しておき、それらを燃料噴射切換手段にて
切り換えることで各燃焼状態に適した燃料噴射制御を実
現する。また、その燃料噴射制御の切り換えに先立ち、
不活性ガスの割合を変化させることで、燃焼に供される
空気と不活性ガスの割合を安定させ、燃料噴射制御の切
り換えに対応できる状況を作り出している。
In the internal combustion engine of the present invention, the combustion state is switched by changing the ratio of the inert gas contained in the intake air, but at the same time, the fuel injection control is also changed in time according to the switching request. That is, the combustion injection control corresponding to the first combustion state and the fuel injection control corresponding to the second combustion state are prepared, and these are switched by the fuel injection switching means to suit each combustion state. Realize fuel injection control. Also, prior to the switching of the fuel injection control,
By changing the ratio of the inert gas, the ratio of the air supplied to the combustion and the inert gas is stabilized, and the situation in which the fuel injection control can be switched is created.

【0026】また、本発明では、上記した技術的課題を
解決するため、以下の構成とすることもできる。すなわ
ち、本発明の内燃機関は、燃焼に供される吸入空気に含
まれる不活性ガスの割合が所定量に近づくと、その燃焼
時に生成される煤の生成量が次第にピークに達し、その
割合をさらに大きくすると煤の生成量が減少する燃焼特
性を有し、さらに、その不活性ガスの割合を前記所定量
未満に抑えることで煤の発生を抑制する第1の燃焼状態
と、不活性ガスの割合を前記所定量を超える領域に保持
することで煤の発生を抑制する第2の燃焼状態と、を切
り換えることが可能な内燃機関であって、前記第1の燃
焼状態、および前記第2の燃焼状態の各々に準備された
各燃焼状態固有の燃料噴射制御と、前記第1の燃焼状態
から前記第2の燃焼状態への切り換え要求時、又は前記
第2の燃焼状態から前記第1の燃焼状態への切り換え要
求時に、その要求された燃焼状態に対応した燃料噴射制
御に切り換える燃料噴射切換手段と、燃焼状態の切り換
え開始後、その燃料噴射制御を、切り換え前の制御状態
で所定時間拘束する燃料噴射制御拘束手段と、を備える
ことを特徴とする。
Further, the present invention may have the following configurations in order to solve the above technical problems. That is, the internal combustion engine of the present invention, when the proportion of the inert gas contained in the intake air used for combustion approaches a predetermined amount, the production amount of soot produced during the combustion gradually reaches its peak, When it is further increased, it has a combustion characteristic that the amount of soot produced decreases, and further, the first combustion state in which the generation of soot is suppressed by suppressing the ratio of the inert gas to less than the predetermined amount, and the inert gas An internal combustion engine capable of switching between a second combustion state in which the generation of soot is suppressed by maintaining the ratio in a region exceeding the predetermined amount, the first combustion state, and the second combustion state. Fuel injection control specific to each combustion state prepared for each of the combustion states, at the time of requesting switching from the first combustion state to the second combustion state, or from the second combustion state to the first combustion When a request to switch to the Fuel injection switching means for switching to fuel injection control corresponding to the required combustion state, and fuel injection control restraining means for restraining the fuel injection control for a predetermined period of time in the control state before switching after switching the combustion state. It is characterized by being provided.

【0027】このように構成された内燃機関では、第1
の燃焼状態に対応する燃焼噴射制御、および第2の燃焼
状態に対応する燃料噴射制御を準備しておき、それらを
燃料噴射切換手段にて切り換えることで各燃焼状態に適
した燃料噴射制御を実施する。また、燃焼状態の切り換
え開始後、噴射制御拘束手段にて、その燃料噴射制御を
切り換え前の制御状態で所定時間拘束する。
In the internal combustion engine configured as described above, the first
Fuel injection control corresponding to each combustion state and fuel injection control corresponding to the second combustion state are prepared, and fuel injection control suitable for each combustion state is performed by switching them by the fuel injection switching means. To do. After the start of switching the combustion state, the injection control restraining means restrains the fuel injection control in the control state before the switching for a predetermined time.

【0028】すなわち、吸入空気に含まれ不活性ガス
(EGRガス)の割合が目標の割合に到達する以前に燃
焼噴射制御が切り換えられると、本来、適切な燃料噴射
制御の切り換えとなるべきところ不適切な切り換えとな
ってしまう。そこで、燃料噴射制御を切り換え前の制御
状態で所定時間拘束することにより、燃料噴射制御の切
り換えタイミングを適正化する。
That is, if the combustion injection control is switched before the ratio of the inert gas (EGR gas) contained in the intake air reaches the target ratio, the proper switching of the fuel injection control should be originally made. The switching will be appropriate. Therefore, the fuel injection control switching timing is optimized by restraining the fuel injection control in the control state before switching for a predetermined time.

【0029】なお、ここで所定時間とは、上記の事情を
加味して設定されるもので、燃焼室内の空燃比(空気と
不活性ガスの割合)が、所定の割合に達する迄に要する
時間などで設定するのが望ましい。また、所定の割合に
達する迄に要する時間は、各種予備実験にて求めること
もできるし、また、機関運転時に取得可能な種々のデー
タからも推定でき、その時間の算出は種々の方法によ
る。
The predetermined time is set in consideration of the above circumstances, and is the time required for the air-fuel ratio (ratio of air and inert gas) in the combustion chamber to reach the predetermined ratio. It is desirable to set with. The time required to reach the predetermined ratio can be obtained by various preliminary experiments or can be estimated from various data that can be acquired during engine operation, and the time can be calculated by various methods.

【0030】また、前記噴射制御拘束手段に関し、前記
燃料噴射制御拘束手段は、前記の所定時間経過後に、そ
の燃料噴射制御を徐変しながら正規の燃料噴射制御状態
に移行させるようにしてもよい。
Further, regarding the injection control restraint means, the fuel injection control restraint means may shift the fuel injection control to a regular fuel injection control state while gradually changing the fuel injection control after the lapse of the predetermined time. .

【0031】この構成では、燃料噴射制御の切り換えに
おいて、徐変制御を行う。尚、徐変制御とは、燃焼噴射
量や、燃焼噴射時期、燃焼噴射圧等を徐々に変化させ、
所定の期間内に所望の燃料噴射状態に移行させる制御で
ある。
With this configuration, the gradual change control is performed when the fuel injection control is switched. The gradual change control is to gradually change the combustion injection amount, the combustion injection timing, the combustion injection pressure, etc.
This is a control for shifting to a desired fuel injection state within a predetermined period.

【0032】また、前記噴射制御拘束手段に関し、前記
燃料噴射制御拘束手段は、燃焼に供される吸入空気の酸
素濃度が、所定の酸素濃度になったとき、その燃焼噴射
制御の拘束状態を解除するようにしてもよい。すなわ
ち、燃焼室に供給される吸入空気の酸素濃度が所定の酸
素濃度になっていれば、吸入空気に対する不活性ガスの
割合が目標の割合になっていると言え、この条件に基づ
いて拘束状態を解除するか否かを決定する。
With respect to the injection control restraint means, the fuel injection control restraint means releases the restraint state of the combustion injection control when the oxygen concentration of intake air used for combustion reaches a predetermined oxygen concentration. You may do it. That is, if the oxygen concentration of the intake air supplied to the combustion chamber reaches a predetermined oxygen concentration, it can be said that the ratio of the inert gas to the intake air is the target ratio. Decide whether or not to cancel.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る内燃機関に関
し、その好適な実施形態について説明する。尚、以下に
示す内燃機関の構造は、あくまでも本発明の一実施形態
にすぎず、その詳細は、特許請求の範囲を逸脱しない範
囲で任意に変更可能である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of an internal combustion engine according to the present invention will be described below. It should be noted that the structure of the internal combustion engine shown below is merely one embodiment of the present invention, and its details can be arbitrarily changed without departing from the scope of the claims.

【0034】<ディーゼル機関の概要>図1に示すよう
に、本実施の形態に示す内燃機関1は、ディーゼル機関
であり、燃焼室を形成する4つの気筒2の他、燃料供給
系、吸気系、排気系、制御系などをその主要構成要素と
して備えている。
<Outline of Diesel Engine> As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 1 according to the present embodiment is a diesel engine, and in addition to four cylinders 2 forming a combustion chamber, a fuel supply system and an intake system. , An exhaust system, a control system, etc. are provided as main components.

【0035】燃料供給系は、燃料噴射弁3、蓄圧室(以
下、コモンレールと称す)4、燃料供給管5、燃料ポン
プ6、などを備え、各気筒2に対して燃料供給を行って
いる。燃料噴射弁3は、各気筒2に対して夫々設けられ
る電磁駆動式の開閉弁であり、各燃料噴射弁3は、燃料
の分配管となるコモンレール4に接続されている。ま
た、コモンレール4は、燃料供給管5を介して燃料ポン
プ6に連結されている。燃料ポンプ6は、内燃機関1の
出力軸たるクランクシャフト1aの回転を駆動源として
回転駆動されている。
The fuel supply system includes a fuel injection valve 3, a pressure accumulating chamber (hereinafter referred to as a common rail) 4, a fuel supply pipe 5, a fuel pump 6, and the like, and supplies fuel to each cylinder 2. The fuel injection valve 3 is an electromagnetically driven on-off valve provided for each cylinder 2, and each fuel injection valve 3 is connected to a common rail 4 that serves as a fuel distribution pipe. Further, the common rail 4 is connected to the fuel pump 6 via the fuel supply pipe 5. The fuel pump 6 is rotationally driven using the rotation of the crankshaft 1a, which is the output shaft of the internal combustion engine 1, as a drive source.

【0036】このように構成された燃料供給系では、ま
ず、燃料ポンプ6によって燃料タンク(図示略)内の燃
料が汲み上げられる。汲み上げられた燃料は、燃料供給
管5を介してコモンレール4に供給される。続いて、コ
モンレール4に供給された燃料は、コモンレール4内に
て所定燃圧まで高められ、各燃料噴射弁3に分配され
る。そして、燃料噴射弁3に駆動電圧が印可され燃料噴
射弁3が開弁すると、その燃料は、燃料噴射弁3を介し
て気筒2内に噴射される。
In the fuel supply system constructed as described above, first, the fuel in the fuel tank (not shown) is pumped up by the fuel pump 6. The pumped fuel is supplied to the common rail 4 via the fuel supply pipe 5. Subsequently, the fuel supplied to the common rail 4 is increased to a predetermined fuel pressure in the common rail 4 and distributed to each fuel injection valve 3. Then, when the drive voltage is applied to the fuel injection valve 3 and the fuel injection valve 3 opens, the fuel is injected into the cylinder 2 via the fuel injection valve 3.

【0037】一方、吸気系は、吸気管9、スロットル弁
13、吸気枝管8、エアクリーナボックス10、インタ
ークーラ16などを備え、各気筒2に対して空気を供給
する吸気通路を形成している。
On the other hand, the intake system includes an intake pipe 9, a throttle valve 13, an intake branch pipe 8, an air cleaner box 10, an intercooler 16 and the like to form an intake passage for supplying air to each cylinder 2. .

【0038】吸気管9は、エアクリーナボックス10を
介して吸入される空気(新気)を吸気枝管8に導く通路
を形成している。吸気枝管8は、吸気管9を経て流入す
る空気を各気筒2に分配する通路を形成している。ま
た、吸気管9とエアクリーナボックス10との連結部分
近傍には、吸気管9に流入する空気量を計測するエアフ
ロメータ11、及びその空気の温度を測定する吸気温セ
ンサ12を備えている。
The intake pipe 9 forms a passage for guiding the air (fresh air) taken in through the air cleaner box 10 to the intake branch pipe 8. The intake branch pipe 8 forms a passage for distributing the air flowing in through the intake pipe 9 to each cylinder 2. An air flow meter 11 for measuring the amount of air flowing into the intake pipe 9 and an intake air temperature sensor 12 for measuring the temperature of the air are provided near the connecting portion between the intake pipe 9 and the air cleaner box 10.

【0039】また、吸気枝管8の直上流には、空気の流
量を調節するスロットル弁13(吸気絞り弁)が設けら
れている。スロットル弁13は、ステッパモータなどに
て構成されたアクチュエータ14により開閉され、アク
チュエータ14は、後述の電子制御ユニット30内にて
処理される燃焼状態切換制御プログラム等に基づき制御
されている。また、スロットル弁13の直下流には、吸
気枝管8内の温度を測定する吸気温センサ24、及び吸
気枝管8内の管内圧力を測定する過給圧センサ23が設
けられている。
A throttle valve 13 (intake throttle valve) for adjusting the flow rate of air is provided immediately upstream of the intake branch pipe 8. The throttle valve 13 is opened and closed by an actuator 14 composed of a stepper motor or the like, and the actuator 14 is controlled based on a combustion state switching control program processed in an electronic control unit 30 described later. An intake air temperature sensor 24 that measures the temperature in the intake branch pipe 8 and a supercharging pressure sensor 23 that measures the pipe internal pressure in the intake branch pipe 8 are provided immediately downstream of the throttle valve 13.

【0040】また、エアクリーナボックス10からスロ
ットル弁13に至る吸気通路中には、空気を圧縮するタ
ーボチャージャ15のコンプレッサハウジング15a、
及びコンプレッサハウジング15a内にて圧縮された吸
気を冷却するインタークーラ16が設けられている。
In the intake passage from the air cleaner box 10 to the throttle valve 13, a compressor housing 15a of a turbocharger 15 for compressing air,
And an intercooler 16 for cooling the intake air compressed in the compressor housing 15a.

【0041】このように構成された吸気系では、まず、
機関運転に伴う負圧の発生により各気筒2に供給される
べき空気がエアクリーナボックス10に流入する。エア
クリーナボックス10内に流入した空気は、そのエアク
リーナボックス10内にて塵や埃を除去された後、吸気
管9を経てターボチャージャ15のコンプレッサハウジ
ング15aに流入する。コンプレッサハウジング15a
に流入した空気は、コンプレッサホイール(図示略)に
て圧縮された後、インタークーラ16によって冷却され
る。そして、必要に応じてスロットル弁13での流量調
節を受けた後、吸気枝管8内に流入する。吸気枝管8に
流入した空気は、各枝管を介して各気筒2に分配され、
燃料噴射弁3から噴射供給された燃料と共に燃焼され
る。尚、各種センサの出力は、後述の電子制御ユニット
30に入力されており、例えば、電子制御ユニット30
内にて処理される燃料噴射制御(基本エンジン制御)な
どにフィードバックされる。
In the intake system thus constructed, first,
The air to be supplied to each cylinder 2 flows into the air cleaner box 10 due to the negative pressure generated by the engine operation. The air that has flowed into the air cleaner box 10 has its dust removed in the air cleaner box 10, and then flows into the compressor housing 15 a of the turbocharger 15 via the intake pipe 9. Compressor housing 15a
The air that has flowed into is compressed by a compressor wheel (not shown) and then cooled by the intercooler 16. Then, after the flow rate is adjusted by the throttle valve 13 as necessary, it flows into the intake branch pipe 8. The air flowing into the intake branch pipe 8 is distributed to each cylinder 2 through each branch pipe,
The fuel is combusted together with the fuel injected and supplied from the fuel injection valve 3. Outputs of various sensors are input to an electronic control unit 30 described later, and for example, the electronic control unit 30 is used.
It is fed back to the fuel injection control (basic engine control) etc. which is processed inside.

【0042】排気系は、排気枝管18、排気管19を備
え、機関燃焼に伴い各気筒2から排出される排気ガスを
機関外部に排出する排気通路を形成している。また、E
GR装置20、触媒コンバータ52、還元剤添加装置6
0などを備え、排気ガス中に含まれる窒素酸化物(NO
x)や煤などの微粒子を浄化せしめる排気浄化装置とし
ての機能を有している。
The exhaust system is provided with an exhaust branch pipe 18 and an exhaust pipe 19, and forms an exhaust passage through which exhaust gas discharged from each cylinder 2 due to combustion of the engine is discharged to the outside of the engine. Also, E
GR device 20, catalytic converter 52, reducing agent addition device 6
0, etc., and nitrogen oxides (NO
It has a function as an exhaust gas purification device that purifies fine particles such as x) and soot.

【0043】排気枝管18は、各気筒2毎に設けられた
排気ポート18aに接続すると共に各排気ポート18a
から流出した排気ガスを集合してターボチャージャ15
のタービンハウジング15bに導く通路を形成してい
る。また、排気管19は、タービンハウジング15bか
ら図示しない消音器までの通路を形成している。
The exhaust branch pipe 18 is connected to the exhaust port 18a provided for each cylinder 2 and also the exhaust port 18a.
Exhaust gas flowing out from the turbocharger 15
And a passage leading to the turbine housing 15b is formed. Further, the exhaust pipe 19 forms a passage from the turbine housing 15b to a silencer (not shown).

【0044】排気浄化装置の一つであるEGR装置20
は、EGR通路25、EGR弁26、EGRクーラ27
等を備え、機関燃焼に伴い生成される窒素酸化物(NO
x)の生成量を減少している。EGR通路25は、機関
本体1を迂回して排気枝管18と吸気枝管8とを接続す
る通路を形成している。EGR弁26は、EGR通路2
5中に設けられた電気式の開閉弁であり、電子制御ユニ
ット30内にて処理される燃焼状態切換制御プログラム
等に基づき、そのEGR通路25内を流れる排気ガス
(EGRガス)の流量調節を行っている。EGRクーラ
27は、機関冷却水を熱媒体としてそのEGR通路25
内を流れる排気ガスの冷却を行っている。なお、以下の
説明では、EGR通路25を流れる排気ガスをEGRガ
スと称することもある。
EGR device 20 which is one of the exhaust purification devices
Is an EGR passage 25, an EGR valve 26, an EGR cooler 27.
Etc., and nitrogen oxides (NO
The production amount of x) is reduced. The EGR passage 25 forms a passage that bypasses the engine body 1 and connects the exhaust branch pipe 18 and the intake branch pipe 8. The EGR valve 26 is provided in the EGR passage 2
5 is an electric on-off valve provided in FIG. 5, and regulates the flow rate of exhaust gas (EGR gas) flowing in the EGR passage 25 based on a combustion state switching control program processed in the electronic control unit 30. Is going. The EGR cooler 27 uses the engine cooling water as a heat medium for the EGR passage 25.
The exhaust gas flowing inside is cooled. In the following description, the exhaust gas flowing through the EGR passage 25 may be referred to as EGR gas.

【0045】このように構成されたEGR装置20によ
れば、排気枝管18内を流れる排気ガスの一部が、EG
R弁26の開弁量に即した流量でEGR通路25内に流
入する。EGR通路25内に流入したEGRガス(排気
ガス)は、EGR通路25の経路中に配置されたEGR
クーラ27内に流入する。EGRクーラ27内に流入し
たEGRガスは、EGRクーラ27を通過する際に冷却
されて吸気枝管8に流れ込む。そして、吸気枝管8内に
流入したEGRガスは、吸気枝管8上流から流れ込む空
気(新気)と混ざり合いつつ吸入空気を形成し、各気筒
2に流入したEGRガス混じりの吸入空気は、燃料噴射
弁3から噴射された燃料と共に燃焼される。すなわち、
本発明で、燃焼に供される吸入空気とは、空気(新気)
とEGRガスの混合気体である。
According to the EGR device 20 configured as described above, a part of the exhaust gas flowing in the exhaust branch pipe 18 is EG
It flows into the EGR passage 25 at a flow rate corresponding to the opening amount of the R valve 26. The EGR gas (exhaust gas) that has flowed into the EGR passage 25 is arranged in the EGR passage 25.
It flows into the cooler 27. The EGR gas flowing into the EGR cooler 27 is cooled when passing through the EGR cooler 27 and flows into the intake branch pipe 8. Then, the EGR gas flowing into the intake branch pipe 8 forms intake air while mixing with the air (fresh air) flowing from the upstream of the intake branch pipe 8, and the intake air mixed with the EGR gas flowing into each cylinder 2 is The fuel is combusted together with the fuel injected from the fuel injection valve 3. That is,
In the present invention, the intake air used for combustion is air (fresh air).
And a mixed gas of EGR gas.

【0046】尚、EGRガスとなる排気ガス中には、水
蒸気(H2O)や二酸化炭素(CO2)などの不活性ガス
が含まれている。このため空気と共にその不活性ガスを
含む排気ガスが各気筒2内に流入すると、その不活性ガ
スの混入に起因して燃焼時の燃焼温度は低下する。その
結果、窒素酸化物(NOx)の生成が抑制されることと
なる。
The exhaust gas to be the EGR gas contains an inert gas such as water vapor (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ). Therefore, when the exhaust gas containing the inert gas flows into each cylinder 2 together with the air, the combustion temperature at the time of combustion is lowered due to the mixing of the inert gas. As a result, the production of nitrogen oxides (NOx) is suppressed.

【0047】続いて、排気浄化装置の一つである触媒コ
ンバータ52について説明する。触媒コンバータ52
は、ケーシング53およびそのケーシング53内に設け
られる各種排気浄化触媒52a,52bから構成され、
機関本体1から排出される排気ガス中の有害物質を浄化
せしめる排気浄化作用を有する。
Next, the catalytic converter 52 which is one of the exhaust gas purification devices will be described. Catalytic converter 52
Is composed of a casing 53 and various exhaust purification catalysts 52a and 52b provided in the casing 53,
It has an exhaust gas purification function of purifying harmful substances in the exhaust gas discharged from the engine body 1.

【0048】より詳しくは、タービンハウジング15b
の出口近傍に配置され、そのケーシング53内には、上
流側から吸蔵還元型NOx触媒52a、パティキュレー
トフィルタ52bの順に排気浄化触媒が配置されてい
る。なお、以下の説明では、吸蔵還元型NOx触媒52
aを単にNOx触媒52aと称することもある。また、
窒素酸化物(NOx)を単にNOxと称することもあ
る。
More specifically, the turbine housing 15b
The NOx catalyst 52a and the particulate filter 52b are arranged in this order from the upstream side in the casing 53 of the exhaust purification catalyst. In the following description, the NOx storage reduction catalyst 52 will be described.
The a may be simply referred to as the NOx catalyst 52a. Also,
Nitrogen oxide (NOx) may be simply referred to as NOx.

【0049】排気浄化触媒の一つであるNOx触媒52
aは、排気ガス中のNOxを主として浄化せしめる排気
浄化作用を有している。より詳しくは、NOx触媒52
aに流れ込む排気ガスの酸素濃度が高いときにその排気
ガス中のNOxを吸収し、排気ガス中の酸素濃度が低い
とき、すなわちNOx触媒52aに流れ込む排気ガスの
空燃比が低いときにその吸収していたNOxを二酸化窒
素(NO2)や一酸化窒素(NO)の形で排気ガス中に
還元・放出し、排気ガス中に含まれる未燃燃焼成分(C
O,HC)と反応させることで、水蒸気(H2O)及び
二酸化炭素(CO2)に酸化浄化せしめる排気浄化作用
を備えている。
NOx catalyst 52 which is one of the exhaust purification catalysts
"a" has an exhaust gas purification action for mainly purifying NOx in the exhaust gas. More specifically, the NOx catalyst 52
When the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into a is high, NOx in the exhaust gas is absorbed, and when the oxygen concentration in the exhaust gas is low, that is, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the NOx catalyst 52a is low, it is absorbed. The existing NOx is reduced and released into the exhaust gas in the form of nitrogen dioxide (NO 2 ) or nitric oxide (NO), and the unburned combustion component (C
It has an exhaust gas purification effect of oxidizing and purifying water vapor (H 2 O) and carbon dioxide (CO 2 ) by reacting with O, HC).

【0050】また、その組成は、例えばアルミナ(Al
23)を担体として、この担体上にカリウム(K)、ナ
トリウム(Na)、リチウム(Li)、セシウム(C
s)等のアルカリ金属、若しくはバリウム(Ba)、カ
ルシウム(Ca)等のアルカリ土類、又はランタン(L
a)、イットリウム(Y)等の希土類から選ばれた少な
くとも一つと、白金(Pt)のような貴金属とを担持さ
せてなる。
The composition is, for example, alumina (Al
2 O 3 ) as a carrier, and potassium (K), sodium (Na), lithium (Li), cesium (C
Alkali metals such as s), alkaline earths such as barium (Ba) and calcium (Ca), or lanthanum (L)
a) and at least one selected from rare earths such as yttrium (Y) and a noble metal such as platinum (Pt).

【0051】なお、ここで排気浄化作用の補足説明を行
うと、ディーゼル機関では、通常、酸素過剰雰囲気下で
機関燃焼が行われている。このため燃焼に伴い排出され
る排気ガス中の酸素濃度は、上記の還元・放出作用を促
す迄に低下することは殆どなく、また、排気ガス中に含
まれる未燃燃焼成分(CO,HC)の量も極僅かであ
る。このため本実施の形態では、還元剤たる機関燃料
(HC)を排気ガス中に噴射供給することで、酸素濃度
の低下を促すと共にその未燃燃焼成分たる炭化水素(H
C)等を補い、排気浄化作用を促進させている。なお、
還元剤の噴射供給は、後述の還元剤添加装置60によっ
て行われている。また、その詳細は後に説明する。
Incidentally, as a supplementary explanation of the exhaust gas purifying action, in a diesel engine, engine combustion is usually performed in an oxygen excess atmosphere. Therefore, the oxygen concentration in the exhaust gas discharged along with the combustion hardly decreases until the reduction / release action is promoted, and the unburned combustion components (CO, HC) contained in the exhaust gas. The amount of is very small. Therefore, in the present embodiment, by injecting and supplying the engine fuel (HC), which is a reducing agent, into the exhaust gas, the reduction of the oxygen concentration is promoted and the hydrocarbon (H
C) and the like are supplemented to promote the exhaust gas purification action. In addition,
The reducing agent is injected and supplied by a reducing agent addition device 60 described later. The details will be described later.

【0052】一方のパティキュレートフィルタ52b
は、排気ガス中に含まれる煤などの微粒子を酸化燃焼せ
しめる排気浄化作用を有している。より詳しくは、活性
化酸素放出剤を担持したフィルタ58を備え、そのフィ
ルタ58上に捕集された微粒子を、その活性化酸素にて
酸化燃焼せしめることで除去(浄化)する排気浄化作用
を備えている。
One particulate filter 52b
Has an exhaust gas purification effect of oxidizing and burning fine particles such as soot contained in the exhaust gas. More specifically, it has a filter 58 carrying an activated oxygen releasing agent, and has an exhaust gas purifying action of removing (purifying) the fine particles collected on the filter 58 by oxidizing and burning them with the activated oxygen. ing.

【0053】フィルタ58単体は、図6に示されるよう
にコージライトのような多孔質材料から形成されたハニ
カム形状をなし、互いに平行をなして延びる複数個の流
路55,56を具備している。より具体的には、下流端
が栓55aにより閉塞された排気ガス流入通路55と、
上流端が栓56aにより閉塞された排気ガス流出通路5
6と、を備え、各排気ガス流入通路55及び排気ガス流
出通路56は薄肉の隔壁57を介して該フィルタ58に
おける縦方向及び横方向に並んで配置されている。所謂
ウォールフロー型に形成されている。
As shown in FIG. 6, the filter 58 alone has a honeycomb shape formed of a porous material such as cordierite, and has a plurality of channels 55 and 56 extending in parallel with each other. There is. More specifically, an exhaust gas inflow passage 55 whose downstream end is closed by a plug 55a,
Exhaust gas outflow passage 5 whose upstream end is closed by a plug 56a
6, and the exhaust gas inflow passages 55 and the exhaust gas outflow passages 56 are arranged side by side in the vertical and horizontal directions of the filter 58 via a thin partition wall 57. The so-called wall flow type is formed.

【0054】また、隔壁57の表面および内部の細孔に
は、アルミナ(Al23)等によって形成された担体の
層が設けられており、その担体上には、白金(Pt)等
の貴金属触媒の他、周囲に過剰酸素が存在するとその過
剰酸素を吸蔵し、逆に酸素濃度が低下すると、その吸蔵
した酸素を活性酸素の形で放出する活性酸素放出剤を担
持している。
Further, a layer of a carrier made of alumina (Al 2 O 3 ) or the like is provided on the surface and inside pores of the partition wall 57, and platinum (Pt) or the like is formed on the carrier. In addition to the noble metal catalyst, it carries an active oxygen releasing agent that occludes the excess oxygen when it exists in the surroundings and conversely releases the occluded oxygen in the form of active oxygen when the oxygen concentration decreases.

【0055】なお、活性酸素放出剤としては、カリウム
(K)、ナトリウム(Na)、リチウム(Li)、セシ
ウム(Cs)、ルビジウム(Rb)のようなアルカリ金
属、バリウム(Ba)、カルシウム(Ca)、ストロン
チウム(Sr)のようなアルカリ土類金属、ランタン
(La)、イットリウム(Y)のような希土類、および
セリウム(Ce)、錫(Sn)のような遷移金属から選
ばれた少なくとも一つを用いることができる。
As the active oxygen releasing agent, potassium (K), sodium (Na), lithium (Li), cesium (Cs), alkali metals such as rubidium (Rb), barium (Ba), calcium (Ca). ), At least one selected from alkaline earth metals such as strontium (Sr), rare earths such as lanthanum (La) and yttrium (Y), and transition metals such as cerium (Ce) and tin (Sn). Can be used.

【0056】また、好ましくは、カルシウム(Ca)よ
りもイオン化傾向の高いアルカリ金属又はアルカリ土類
金属、即ちカリウム(K)、リチウム(Li)、セシウ
ム(Cs)、ルビジウム(Rb)、バリウム(Ba)、
ストロンチウム(Sr)などを用いるとよい。
Also, preferably, an alkali metal or alkaline earth metal having a higher ionization tendency than calcium (Ca), that is, potassium (K), lithium (Li), cesium (Cs), rubidium (Rb), barium (Ba). ),
It is preferable to use strontium (Sr) or the like.

【0057】このように構成されたパティキュレートフ
ィルタ52bでは、まず、排気ガス流入通路55に流れ
込んだ排気ガスが、図6の矢印aで示されるように排気
ガス流入通路55→隔壁57→排気ガス流出通路56の
順に流れ、その排気ガス中に含まれる煤などの微粒子
は、その隔壁57の表面及び内部に捕集される。隔壁5
7に捕集された微粒子は、その隔壁57に流れ込む排気
ガスの酸素濃度を複数回に亘り変化させることで増加す
る活性化酸素によって酸化せしめられ、ついには輝炎を
発することなく燃え尽きてフィルタ58上から除去され
る。
In the particulate filter 52b thus constructed, first, the exhaust gas flowing into the exhaust gas inflow passage 55 is exhaust gas inflow passage 55 → partition 57 → exhaust gas as shown by an arrow a in FIG. The soot and other fine particles contained in the exhaust gas that flow in the order of the outflow passage 56 are collected on the surface and inside of the partition wall 57. Partition wall 5
The fine particles collected in 7 are oxidized by the activated oxygen that increases by changing the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the partition wall 57 multiple times, and finally burnt out without emitting a luminous flame and the filter 58. Removed from above.

【0058】このように本実施の形態では、排気通路に
吸蔵還元型NOx触媒52aおよびパティキュレートフ
ィルタ52bを配置することで排気ガス中に含まれるN
Oxおよび煤などの微粒子を浄化している。
As described above, in this embodiment, the NOx contained in the exhaust gas is arranged by arranging the NOx storage reduction catalyst 52a and the particulate filter 52b in the exhaust passage.
Purifies fine particles such as Ox and soot.

【0059】なお、本実施の形態では、上記したよう
に、吸蔵還元型NOx触媒52aとパティキュレートフ
ィルタ52bとを直列に配置している。この理由として
は、吸蔵還元型NOx触媒52aでの酸化・還元反応に
伴う反応熱を利用してパティキュレートフィルタ52b
を昇温させる。吸蔵還元型NOx触媒52aにおける酸
化・還元反応に起因して放出された吸蔵還元型NOx触
媒52aからの活性化酸素を、パティキュレートフィル
タ52bの排気浄化作用に利用する、などをその理由と
して例示できる。なお、吸蔵還元型NOx触媒52a
は、上記でも明らかなように、活性化酸素放出剤と略同
様の物質を担持してなる。したがって、吸蔵還元型NO
x触媒52aは、活性化酸素放出剤としての機能を有す
ると言える。またなお、本実施の形態では、触媒コンバ
ータ52の下流に、排気ガス中の未燃燃料成分を酸化浄
化せしめる酸化触媒コンバータ59を設けている。
In this embodiment, as described above, the NOx storage reduction catalyst 52a and the particulate filter 52b are arranged in series. The reason for this is that the particulate heat filter 52b is used by utilizing the reaction heat associated with the oxidation / reduction reaction in the NOx storage reduction catalyst 52a.
To raise the temperature. The reason is that the activated oxygen from the storage reduction type NOx catalyst 52a released due to the oxidation / reduction reaction in the storage reduction type NOx catalyst 52a is used for the exhaust gas purification action of the particulate filter 52b. . The storage reduction type NOx catalyst 52a
As is clear from the above, it carries a substance substantially similar to the activated oxygen releasing agent. Therefore, the storage reduction type NO
It can be said that the x catalyst 52a has a function as an activated oxygen releasing agent. In addition, in the present embodiment, an oxidation catalytic converter 59 that purifies the unburned fuel components in the exhaust gas by oxidation is provided downstream of the catalytic converter 52.

【0060】続いて、排気浄化触媒の排気浄化作用を促
す還元剤添加装置60について説明する。還元剤添加装
置60は、還元剤添加弁61、還元剤供給路62、燃圧
制御バルブ64、燃圧センサ63、緊急遮断弁66、な
どを備え、触媒コンバータ52に流れ込む排気ガスの空
燃比が目標空燃比となるように、還元剤たる機関燃料を
排気ガス中に行っている。
Next, the reducing agent addition device 60 for promoting the exhaust gas purification action of the exhaust gas purification catalyst will be described. The reducing agent addition device 60 includes a reducing agent addition valve 61, a reducing agent supply passage 62, a fuel pressure control valve 64, a fuel pressure sensor 63, an emergency shutoff valve 66, and the like, and the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalytic converter 52 is a target air-fuel ratio. The engine fuel, which is a reducing agent, is introduced into the exhaust gas so as to obtain a fuel ratio.

【0061】還元剤添加弁61は、排気枝管18の集合
部分に設けられており、後述の電子制御ユニット内にて
処理される還元剤添加プログラムのもと所定電圧が印可
されたときに開弁する電気式の開閉弁である。還元剤供
給路62は、前記燃料ポンプ6によって汲み上げられた
燃料の一部を還元剤添加弁61に導く通路を形成してい
る。燃圧制御バルブ64は、還元剤供給路62の経路途
中に配置され、還元剤供給路62内の燃圧を所定燃圧に
維持している。燃圧センサ63は、還元剤供給路62内
の燃圧を検出している。緊急遮断弁66は、還元剤供給
路62内の圧力に異常が生じたとき、その還元剤供給路
62内への燃料供給を停止する。
The reducing agent addition valve 61 is provided in the collecting portion of the exhaust branch pipe 18, and is opened when a predetermined voltage is applied under a reducing agent addition program processed in an electronic control unit described later. It is an electric on-off valve that operates. The reducing agent supply passage 62 forms a passage for guiding a part of the fuel pumped up by the fuel pump 6 to the reducing agent addition valve 61. The fuel pressure control valve 64 is arranged in the middle of the reducing agent supply passage 62 and maintains the fuel pressure in the reducing agent supply passage 62 at a predetermined fuel pressure. The fuel pressure sensor 63 detects the fuel pressure in the reducing agent supply passage 62. The emergency cutoff valve 66 stops the fuel supply to the reducing agent supply passage 62 when the pressure in the reducing agent supply passage 62 becomes abnormal.

【0062】このように構成された還元剤添加装置60
では、燃料ポンプ6から吐出された燃料が、燃圧制御バ
ルブ64によって所定燃圧に維持された後、還元剤供給
路62を通じて還元剤添加弁61に供給される。そし
て、還元剤添加弁61に所定電圧が印可され、還元剤添
加弁61が開弁状態になると、その還元剤供給路62内
の燃料は、還元剤添加弁61を通じて排気枝管18内に
添加される。排気枝管18に供給された燃料(還元剤)
は、タービンハウジング15b内にて撹拌された後、排
気管19を経て触媒コンバータ52に流入する。よっ
て、触媒コンバータ52には、酸素濃度が低く、また、
未燃燃焼成分たる炭化水素(HC)混じりの排気ガスが
流れ込むこととなり、以て、上記の排気浄化作用が促進
されることとなる。
Reducing agent adding device 60 configured as described above
Then, the fuel discharged from the fuel pump 6 is supplied to the reducing agent addition valve 61 through the reducing agent supply passage 62 after the fuel pressure control valve 64 maintains the predetermined fuel pressure. Then, when a predetermined voltage is applied to the reducing agent addition valve 61 and the reducing agent addition valve 61 is opened, the fuel in the reducing agent supply passage 62 is added to the exhaust branch pipe 18 through the reducing agent addition valve 61. To be done. Fuel (reducing agent) supplied to the exhaust branch pipe 18
Is stirred in the turbine housing 15b, and then flows into the catalytic converter 52 through the exhaust pipe 19. Therefore, the catalytic converter 52 has a low oxygen concentration, and
Exhaust gas mixed with hydrocarbon (HC), which is an unburned combustion component, flows in, and thus the above-described exhaust gas purification action is promoted.

【0063】なお、還元剤の添加量及び添加タイミング
は、触媒コンバータ52下流に設けられた空燃比センサ
(A/Fセンサ)74の出力、パティキュレートフィル
タ52bの上流および下流に設けられた排気ガス温度セ
ンサ(図示略)の出力、および後述の電子制御ユニット
30に記録された運転履歴などを加味して決定されてい
る。なお、その詳細については後に説明する。
The amount and timing of addition of the reducing agent are determined by the output of the air-fuel ratio sensor (A / F sensor) 74 provided downstream of the catalytic converter 52 and the exhaust gas provided upstream and downstream of the particulate filter 52b. It is determined in consideration of the output of a temperature sensor (not shown) and the operation history recorded in the electronic control unit 30 described later. The details will be described later.

【0064】続いて、制御系について説明する。制御系
は、双方向性バス31によって互いに接続されたROM
(リードオンリメモリ)32、RAM(ランダムアクセ
スメモリ)33、CPU(中央制御装置)34、入力ポ
ート35、出力ポート36を備えた、いわゆる電子制御
ユニット30(ECU)であり、機関出力を得るための
燃料噴射制御(基本エンジン制御)の他、排気浄化作用
を促すための還元剤添加制御、およびEGR弁26およ
びスロットル弁13等を操作して、機関本体の燃焼状態
を切り換える燃焼状態切換制御等を実行している。
Next, the control system will be described. The control system is a ROM connected to each other by a bidirectional bus 31.
A so-called electronic control unit 30 (ECU) including a (read only memory) 32, a RAM (random access memory) 33, a CPU (central control unit) 34, an input port 35, and an output port 36, in order to obtain an engine output. In addition to the fuel injection control (basic engine control), the reducing agent addition control for promoting the exhaust purification action, and the combustion state switching control for switching the combustion state of the engine body by operating the EGR valve 26, the throttle valve 13 and the like. Is running.

【0065】入力ポート35には、上記した各種センサ
の出力信号の他、アクセルペダル40の踏込み量を検出
する負荷センサ41、クランクシャフト1aの回転数を
検知するクランク角センサ42、車速を測定する車速セ
ンサ43等が対応したA/D変換器37を介して、又は
直接入力されている。一方、出力ポート36には、対応
する駆動回路38を介して燃料噴射弁3、還元剤添加弁
61、スロットル弁駆動用のアクチュエータ14、EG
R弁26、などが接続されている。
At the input port 35, in addition to the output signals of the various sensors described above, a load sensor 41 for detecting the depression amount of the accelerator pedal 40, a crank angle sensor 42 for detecting the rotation speed of the crankshaft 1a, and a vehicle speed are measured. The vehicle speed sensor 43 or the like is directly input via the corresponding A / D converter 37. On the other hand, at the output port 36, the fuel injection valve 3, the reducing agent addition valve 61, the throttle valve driving actuator 14, and the EG via the corresponding drive circuit 38.
The R valve 26, etc. are connected.

【0066】また、ROM32には、上記の各種制御を
処理するプログラム、及びそのプログラム実行時に参照
される制御マップ等が各装置に対応して設けられてい
る。また、RAM33では、入力ポート35に入力され
た各種センサの出力信号、及び出力ポート36に出力さ
れる制御信号などを内燃機関の運転履歴として記録して
いる。CPU34では、RAM33上に記録された各種
センサの出力信号およびROM32上に展開された制御
マップを所望のプログラム上にて比較し、その処理過程
で出力された各種制御信号を出力ポート36を介して対
応する装置に出力することで各種装置を集中管理してい
る。
Further, the ROM 32 is provided with a program for processing the above various controls, a control map referred to when the program is executed, and the like corresponding to each device. Further, in the RAM 33, output signals of various sensors input to the input port 35, control signals output to the output port 36, and the like are recorded as an operation history of the internal combustion engine. The CPU 34 compares the output signals of the various sensors recorded on the RAM 33 with the control map developed on the ROM 32 on a desired program, and outputs the various control signals output during the processing through the output port 36. Various devices are centrally managed by outputting to corresponding devices.

【0067】続いて、還元剤添加制御、及び燃焼状態の
切り換えを行う燃焼状態切換制御について詳述する。
Next, the reducing agent addition control and the combustion state switching control for switching the combustion state will be described in detail.

【0068】<還元剤添加制御>還元剤添加制御(還元
剤添加制御プログラム)では、まず、還元剤たる燃料の
添加条件が成立しているか否かをCPU34にて判断す
る。ここで、還元剤の添加開始条件としては、排気温度
センサの出力値が所定値に達し、触媒コンバータ52内
の温度が各種排気浄化触媒の活性化温度に達したとみな
されたとき、また、車両の走行距離数及び車両の走行時
間が所定値に達し、NOx触媒52aに吸蔵されたNO
xの吸蔵量及びパティキュレートフィルタ52bに捕集
された微粒子の捕集量が所定量に達したとみなされたと
き、などをその還元剤の添加開始条件として設定してい
る。
<Reducing Agent Addition Control> In the reducing agent addition control (reducing agent addition control program), the CPU 34 first determines whether or not the conditions for adding the fuel that is the reducing agent are satisfied. Here, as the reducing agent addition start condition, when it is considered that the output value of the exhaust gas temperature sensor reaches a predetermined value and the temperature in the catalytic converter 52 reaches the activation temperature of various exhaust gas purification catalysts, The NO occluded in the NOx catalyst 52a when the number of mileages of the vehicle and the traveling time of the vehicle have reached a predetermined value.
When the storage amount of x and the collection amount of the particulates collected by the particulate filter 52b are considered to have reached a predetermined amount, the addition condition of the reducing agent is set.

【0069】そして、CPU34では、それらの条件の
成立の受け、還元剤添加装置60による還元剤の添加を
許可する。なお、還元剤の添加は、触媒コンバータ52
に流れ込む排気ガスの空燃比が比較的短い周期でスパイ
ク的に変化するように行う。またその際、CPU34で
は、触媒コンバータ52下流に設けた空燃比センサ74
の出力値を読み込み、その出力値を還元剤の添加量にフ
ィードバックすることで還元剤の添加量を適切量に調節
する。すなわち、空燃比センサ74の出力値に基づくフ
ィードバック制御を実行する。
Then, the CPU 34 accepts the establishment of these conditions and permits the reducing agent addition device 60 to add the reducing agent. The reducing agent is added by the catalytic converter 52.
The air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the engine is changed so as to change like a spike in a relatively short cycle. Further, at that time, in the CPU 34, the air-fuel ratio sensor 74 provided downstream of the catalytic converter 52.
The output value of is read, and the output value is fed back to the addition amount of the reducing agent to adjust the addition amount of the reducing agent to an appropriate amount. That is, the feedback control based on the output value of the air-fuel ratio sensor 74 is executed.

【0070】なお、本実施の形態では、空燃比センサ7
4として、リーンミクスチャセンサを採用しているが、
勿論、酸素濃度センサ(O2センサ)等を用いてもよ
い。また、空燃比センサ74は、触媒コンバータ52の
下流に設置しているが、触媒コンバータ52の上流側に
配置することも可能である。なお、触媒コンバータ52
下流に設置した場合には、空燃比センサ74に対する煤
の付着を回避できるなどのメリットが得られる。
In this embodiment, the air-fuel ratio sensor 7
The lean mixture sensor is adopted as 4,
Of course, an oxygen concentration sensor (O 2 sensor) or the like may be used. Although the air-fuel ratio sensor 74 is installed downstream of the catalytic converter 52, it may be installed upstream of the catalytic converter 52. The catalytic converter 52
When installed on the downstream side, there is an advantage that soot can be prevented from adhering to the air-fuel ratio sensor 74.

【0071】続いて、燃焼状態切換制御について説明す
る。 <燃焼状態切換制御>はじめに、詳細な制御内容を説明
するに先立ち、内燃機関の燃焼特性について説明にす
る。
Next, the combustion state switching control will be described. <Combustion state switching control> First, before explaining the detailed control contents, the combustion characteristics of the internal combustion engine will be described.

【0072】本実施の形態に示すディーゼル機関は、先
の従来技術に開示された内燃機関の一種であり、吸入空
気に対する不活性ガスの割合を大幅に増大せしめること
で、その燃焼時に生成させるスモークの成長を抑える燃
焼技術を採用している。
The diesel engine shown in the present embodiment is a kind of the internal combustion engine disclosed in the above-mentioned prior art, in which the ratio of the inert gas to the intake air is greatly increased so that the smoke produced during the combustion. Combustion technology that suppresses the growth of is adopted.

【0073】なお、図2は、実際の実験結果に即して得
られたグラフであり、吸入空気に対する不活性ガスの割
合と、その燃焼によって生成されるスモーク量との相関
関係を示している。尚、以下の説明では、吸入空気に対
する不活性ガスの割合を、単にEGR率と称することも
ある。
FIG. 2 is a graph obtained in accordance with the actual experimental results, and shows the correlation between the ratio of the inert gas to the intake air and the amount of smoke produced by the combustion. . In the following description, the ratio of the inert gas to the intake air may be simply referred to as the EGR rate.

【0074】この図2からも解るように、煤の発生量
は、EGR率約40%〜50%の間でピークに達し、E
GR率55%以上の領域では、煤がほとんど発生しない
状態になる。したがって、EGR率55%以上、好まし
くはEGR率65%以上の領域で機関運転を行えば、煤
の排出量を略ゼロにしながら機関運転を行える。
As can be seen from FIG. 2, the soot generation amount reaches a peak when the EGR rate is between about 40% and 50%, and E
In the region where the GR rate is 55% or more, soot is hardly generated. Therefore, if the engine operation is performed in the region where the EGR rate is 55% or more, preferably the EGR rate is 65% or more, the engine operation can be performed while the soot emission amount is substantially zero.

【0075】ところが、EGR率65%以上での運転で
は、空気量の不足や燃焼圧力の低下によって十分に機関
出力が得られないといった不具合が生じる。一方、十分
に機関出力が得られるEGR率40%未満の領域では、
煤の発生が僅かながら見られるものの、その発生量は、
EGR率40%〜50%の運転領域に較べて十分に少な
いものとなっている。
However, in the operation at the EGR rate of 65% or more, there arises a problem that the engine output cannot be sufficiently obtained due to the shortage of the air amount and the decrease of the combustion pressure. On the other hand, in the region where the EGR rate is less than 40% where sufficient engine output is obtained,
Although the generation of soot is slightly observed, the amount generated is
The EGR rate is sufficiently small as compared with the operating range of 40% to 50%.

【0076】したがって、アイドリング時および低負荷
走行時など、さほど機関出力を要しない運転状態ではE
GR率65%以上に維持して機関運転を行い、高負荷走
行時など十分な機関出力を要求されるときには、EGR
率を40%未満に抑えながら機関運転を行うことで、煤
の発生を抑制しながら快適な運転状態を確保している。
Therefore, when the engine output is not so much required, such as when the engine is idling or running at a low load, E
When engine operation is performed with the GR rate maintained at 65% or higher, and when sufficient engine output is required during high load running, EGR
By operating the engine while keeping the rate below 40%, a comfortable operating state is secured while suppressing the generation of soot.

【0077】すなわち、本実施の形態に示すディーゼル
機関では、煤の発生量がピークに達するEGR率40%
〜50%での運転を避けるように、燃焼状態をステップ
状に切り換えることで煤の排出抑制と運転性の両立を確
保している。
That is, in the diesel engine shown in the present embodiment, the EGR rate at which the amount of soot generated peaks is 40%.
By switching the combustion state in steps so as to avoid the operation at -50%, compatibility of soot emission control and drivability is ensured.

【0078】なお、上記に例示した数値すなわちEGR
率の具体的数値は、あくまでも一例であり、その数値
は、適用される内燃機関固有の燃焼特性や、EGRガス
の冷却温度によって若干変化するものである。但し、煤
の排出特性すなわちピークの存在などは、内燃機関全般
に共通して言えるものである。
The values exemplified above, that is, EGR
The specific numerical value of the rate is merely an example, and the numerical value slightly changes depending on the combustion characteristics specific to the applied internal combustion engine and the cooling temperature of the EGR gas. However, the emission characteristics of soot, that is, the presence of a peak, can be said to be common to all internal combustion engines.

【0079】また、燃焼状態の切り換えは、例えば、基
本エンジン制御たる燃料噴射制御の処理時に算出される
機関要求トルクなどを加味して決定されている。すなわ
ち、燃焼状態切換制御では、その一制御として、機関要
求トルクが所定の下限値以下になったことを受けてEG
R率65%以上での運転を選択し、機関要求トルクが所
定の上限値以上に達したとき、EGR率40%未満での
運転を選択する燃焼状態選択制御を実行する。
Further, the switching of the combustion state is determined in consideration of, for example, the engine required torque calculated during the processing of the fuel injection control which is the basic engine control. That is, in the combustion state switching control, as one of the controls, the engine required torque becomes equal to or lower than the predetermined lower limit value, and the EG
When the operation at the R rate of 65% or more is selected and the engine required torque reaches or exceeds the predetermined upper limit value, the combustion state selection control for selecting the operation at the EGR rate of less than 40% is executed.

【0080】なお、所定の上限値と所定の下限値との間
には、ヒステリシスが設けられている。このヒステリシ
スは、燃焼状態の頻繁な切り換えを抑制するものであ
り、例えば、加速走行時と減速走行時とで、その切り換
えの閾値を異ならしめることで、その閾値近傍での頻繁
な切り換えを抑制する。
A hysteresis is provided between the predetermined upper limit value and the predetermined lower limit value. This hysteresis suppresses frequent switching of the combustion state. For example, by changing the threshold value for switching between acceleration traveling and deceleration traveling, frequent switching near the threshold is suppressed. .

【0081】続いて、燃焼状態切換制御(燃焼状態切換
制御プログラム)の詳細な制御内容について説明する。
なお、以下の説明では、EGR率65%以上での運転領
域を「低温燃焼」と称し、EGR率40%未満での運転
領域を「通常燃焼」と称することもある。
Next, detailed control contents of the combustion state switching control (combustion state switching control program) will be described.
In the following description, the operating range at an EGR rate of 65% or more may be referred to as “low temperature combustion”, and the operating range at an EGR rate of less than 40% may be referred to as “normal combustion”.

【0082】本制御では、上記した燃焼状態選択制御に
加え、(1)EGR弁26およびスロットル弁13の開
度を変更しEGR率変化させるEGR率可変制御を実施
する。(2)各燃焼状態に適した燃料噴射制御に切り換
えることで燃焼状態を安定させる燃料噴射切換制御、等
のエンジン制御を行い燃焼状態の切り換えを実現してい
る。
In the present control, in addition to the combustion state selection control described above, (1) EGR rate variable control for changing the EGR rate by changing the opening of the EGR valve 26 and the throttle valve 13 is carried out. (2) The combustion state is switched by performing engine control such as fuel injection switching control for stabilizing the combustion state by switching to the fuel injection control suitable for each combustion state.

【0083】すなわち、本実施の形態で燃焼状態切換制
御とは、EGR弁26の開度制御、スロットル弁13の
開度制御、燃焼噴射制御の切換制御、などを総括して処
理する制御である。また、これら各種制御に基づきEG
R弁26、およびスロットル弁13、燃料噴射制御等を
制御することで、本発明に係るEGR量制御手段、空気
流量制御手段、燃料噴射切換手段などが実現される。
That is, the combustion state switching control in the present embodiment is a control for collectively processing the opening control of the EGR valve 26, the opening control of the throttle valve 13, the switching control of the combustion injection control, and the like. . Also, based on these various controls, EG
By controlling the R valve 26, the throttle valve 13, the fuel injection control and the like, the EGR amount control means, the air flow rate control means, the fuel injection switching means and the like according to the present invention are realized.

【0084】なお、図3及び図4には、燃焼状態切換制
御の処理過程において変化するEGR弁26の開度、ス
ロットル弁13の開度、燃焼噴射制御の経時変化を各燃
焼状態の変化に即して示している。
3 and 4, the opening of the EGR valve 26, the opening of the throttle valve 13, and the change over time of the combustion injection control, which change in the process of the combustion state switching control, are shown as changes in each combustion state. It is shown immediately.

【0085】以下、図3及び図4を参照し、その燃焼状
態の切り換え過程にて処理される各種制御内容について
詳述する。
Hereinafter, various control contents processed in the combustion state switching process will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.

【0086】まず、図3を参照し、通常燃焼を低温燃焼
に切り換える際に処理する制御内容について説明する。
通常燃焼から低温燃焼への切り換え時には、EGR率4
0%未満での燃焼状態をEGR率65%以上の燃焼状態
に切り換える。すなわち、EGR弁26の開度を増やす
と共に、スロットル弁13の開度を減らして、EGR率
を増大させるEGR率可変制御を実行する。
First, with reference to FIG. 3, description will be given of the control contents to be processed when the normal combustion is switched to the low temperature combustion.
EGR rate of 4 when switching from normal combustion to low temperature combustion
The combustion state at less than 0% is switched to the combustion state at an EGR rate of 65% or more. That is, the opening degree of the EGR valve 26 is increased, the opening degree of the throttle valve 13 is decreased, and the EGR rate variable control for increasing the EGR rate is executed.

【0087】なお、EGR率可変制御では、主として排
気通路を流れる排気ガスの空燃比(酸素濃度)に基づ
き、各弁体26,13の開度量を制御している。すなわ
ち、触媒コンバータ52下流に設けられた空燃比センサ
74の出力をフィードバックし、その空燃比センサ74
にて所定の出力が得られるようにEGR弁26およびス
ロットル弁13の開度制御を行っている。
In the EGR rate variable control, the opening amount of each valve body 26, 13 is controlled mainly based on the air-fuel ratio (oxygen concentration) of the exhaust gas flowing through the exhaust passage. That is, the output of the air-fuel ratio sensor 74 provided downstream of the catalytic converter 52 is fed back to the air-fuel ratio sensor 74.
The opening degrees of the EGR valve 26 and the throttle valve 13 are controlled so that a predetermined output can be obtained.

【0088】なお、ここで所定の出力とは、吸入空気に
対する不活性ガスの割合(EGR率)が目標の割合に達
したときに出力される値であり、各種予備実験にて得ら
れるEGR率と排気ガス中の酸素濃度との対応にて定義
される。
The predetermined output is a value output when the ratio of the inert gas to the intake air (EGR rate) reaches the target ratio, and the EGR rate obtained in various preliminary experiments. And the oxygen concentration in the exhaust gas.

【0089】より詳しくは、EGR弁26およびスロッ
トル弁13の開弁制御が終了し、燃焼室に供給されるE
GRガス量が目標の割合且つ所定の含有酸素量になれ
ば、自ずとその吸入空気中に含まれる酸素量(酸素濃
度)も所定量になる。また、その吸入空気が燃焼するこ
とで生成される排気ガス中の酸素濃度も、必然的にその
吸入空気の酸素量に比例する。つまり、排気ガス中の酸
素濃度を検出することでEGR率を推定することができ
る。
More specifically, the valve opening control of the EGR valve 26 and the throttle valve 13 is completed, and E supplied to the combustion chamber.
When the GR gas amount reaches the target ratio and the predetermined contained oxygen amount, the oxygen amount (oxygen concentration) naturally contained in the intake air also becomes the predetermined amount. Further, the oxygen concentration in the exhaust gas generated by the combustion of the intake air is inevitably proportional to the oxygen amount of the intake air. That is, the EGR rate can be estimated by detecting the oxygen concentration in the exhaust gas.

【0090】なお、EGR率は、一般に、吸気通路に供
されるEGRガスの供給量によって定義される数値であ
るが、そのEGRガス中に含まれる酸素量に着目する
と、その吸気通路に供給されるEGRガス中の酸素量
は、EGRガス混じりの吸入空気が燃焼することで生成
される排気ガス中の酸素量によって経時的に減少してい
く。従って、排気ガス中の酸素濃度を考慮せずに定義し
たEGR率は、真のEGR率と言えず、本実施の形態に
示すように、その排気ガス中の酸素濃度に基づきEGR
率を変化させることで、正確なEGR率の管理が可能と
なる。
The EGR rate is generally a numerical value defined by the supply amount of the EGR gas supplied to the intake passage. However, if attention is paid to the amount of oxygen contained in the EGR gas, the EGR rate is supplied to the intake passage. The amount of oxygen in the EGR gas that is generated decreases over time due to the amount of oxygen in the exhaust gas that is generated by the combustion of intake air mixed with the EGR gas. Therefore, the EGR rate defined without considering the oxygen concentration in the exhaust gas cannot be said to be the true EGR rate, and as shown in the present embodiment, the EGR rate is based on the oxygen concentration in the exhaust gas.
By changing the rate, it becomes possible to accurately manage the EGR rate.

【0091】また、EGR率可変制御に関し、本燃焼状
態切換制御では、その空燃比センサの出力に基づくフィ
ードバック制御に優先してEGR率を強制的に変化せし
めるオーバーシュート制御を実施している。
Regarding the EGR rate variable control, in the combustion state switching control, the overshoot control for forcibly changing the EGR rate is executed prior to the feedback control based on the output of the air-fuel ratio sensor.

【0092】すなわち、EGRガスの供給量および空気
の流量は、各弁体26,13の制御に遅れて経時的に変
化する。このため、本来、低温燃焼時に要求される目標
の割合(EGR率)に即して決定されるべき各弁体1
3,26の制御量を、一時的に増大させることでEGR
率の応答速度(変化速度)を早めている。
That is, the supply amount of EGR gas and the flow rate of air change with time after the control of the valve bodies 26, 13. Therefore, each valve element 1 that should be originally determined in accordance with the target ratio (EGR rate) required at low temperature combustion
By temporarily increasing the control amounts of 3, 26, EGR
The rate of response (rate of change) is being accelerated.

【0093】なお、本オーバーシュート制御は、燃焼状
態の切り換え開始後から実行され、排気ガス中の酸素濃
度が所定の酸素濃度に低下したとき、また、エアフロメ
ータ11の出力にて得られる空気流量が所定の空気流量
に低下したことを受けて、空燃比センサ74の出力に基
づくフィードバック制御に切り換えられる。なお、本実
施の形態では、そのオーバーシュート制御の処理におい
て、EGR弁26を略全開状態とし、スロットル弁13
を略全閉状態とすることで、EGR率の応答速度を向上
させている。
The overshoot control is executed after the switching of the combustion state is started, and when the oxygen concentration in the exhaust gas is reduced to a predetermined oxygen concentration, and the air flow rate obtained by the output of the air flow meter 11 is reached. Is reduced to a predetermined air flow rate, the feedback control is switched to the feedback control based on the output of the air-fuel ratio sensor 74. In the present embodiment, in the overshoot control process, the EGR valve 26 is set to a substantially fully open state, and the throttle valve 13
Is substantially closed to improve the response speed of the EGR rate.

【0094】一方、燃料噴射切換制御においては、燃焼
噴射圧力を昇圧する、燃料噴射量を増大する、燃料噴射
時期を進角させる、複数回噴射(マルチ噴射)から単発
噴射(シングル噴射)に切り換える等の補正制御を実行
する。なお、これらの補正内容は、低温燃焼用の燃料噴
射制御として電子制御ユニット30に記録されており、
低温燃焼への切り換え時には、その低温燃焼用の燃料噴
射制御に基づき、以降の燃料噴射制御が処理される。
On the other hand, in the fuel injection switching control, the combustion injection pressure is increased, the fuel injection amount is increased, the fuel injection timing is advanced, and the multiple injections (multi injection) are switched to the single injection (single injection). Correction control such as. The contents of these corrections are recorded in the electronic control unit 30 as fuel injection control for low temperature combustion,
At the time of switching to the low temperature combustion, the subsequent fuel injection control is processed based on the fuel injection control for the low temperature combustion.

【0095】なお、これら燃焼噴射制御の補正は、低温
燃焼時に生じる種々の燃焼不良を改善するためのもので
ある。すなわち、低温燃焼時には、燃焼温度が低下し、
また、燃焼に寄与する酸素量も減る。従って、過酷な条
件化での燃焼が要求されることとなり、通常燃焼時に実
施されていた燃料噴射制御では、失火、燃焼圧力の低
下、機関出力の不足、燃焼騒音(ジーゼルノック)の増
加、等の問題が生じる。そこで上記した種々の補正を行
い、着火遅れの改善、火炎伝播期間における圧力上昇の
抑制、直接燃焼期間および後期燃焼期間の短縮等を最適
化することで低温燃焼時の良好な燃焼状態を確保してい
る。
The correction of these combustion injection controls is intended to improve various combustion defects that occur during low temperature combustion. That is, at low temperature combustion, the combustion temperature decreases,
Also, the amount of oxygen contributing to combustion is reduced. Therefore, combustion under severe conditions is required, and in the fuel injection control that was performed during normal combustion, misfire, decrease in combustion pressure, insufficient engine output, increase in combustion noise (diesel knock), etc. Problem arises. Therefore, by performing the various corrections described above to optimize ignition delay, suppression of pressure rise during the flame propagation period, shortening of the direct combustion period and late combustion period, etc., a good combustion state at low temperature combustion is secured. ing.

【0096】また、本実施の形態では、先のEGR率可
変制御の後に、この燃料噴射制御の切り換えを処理する
ようにしている。すなわち、燃焼状態の切り換え開始
後、その燃料噴射制御を、切り換え前の制御状態で所定
時間拘束する燃料噴射拘束制御を実施している。
Further, in the present embodiment, the switching of the fuel injection control is processed after the previous EGR rate variable control. That is, after the switching of the combustion state is started, the fuel injection control is performed to restrain the fuel injection control for a predetermined time in the control state before the switching.

【0097】より詳しくは、EGRガス量や空気量の応
答遅れに対応すべく燃料噴射制御の補正に制御ディレー
(待機時間)を含ませることで、燃料噴射制御の適正化
を図っている。
More specifically, the fuel injection control is optimized by including the control delay (standby time) in the correction of the fuel injection control in order to respond to the response delay of the EGR gas amount and the air amount.

【0098】なお、補正制御におけるディレー時間は、
各種条件を加味して決定されている。より詳しくは、燃
焼状態の切り換え開始時からの積算クランクサイクル数
が所定クランクサイクル数に達する迄の時間、また、空
気量、吸気枝管内圧力、吸気枝管内温度が所定値に達す
る迄の時間、及び、燃焼状態切り換え前の燃料噴射量が
いくらであったか、などの諸条件を加味して決定され、
それらの条件が満たされたことを受けて、燃料噴射制御
の補正を開始させる。
The delay time in the correction control is
It is decided in consideration of various conditions. More specifically, the time from the start of switching the combustion state until the cumulative number of crank cycles reaches a predetermined number of crank cycles, and the time until the air amount, the pressure in the intake branch pipe, and the temperature in the intake branch pipe reach a predetermined value, Also, it is determined in consideration of various conditions such as the fuel injection amount before switching the combustion state,
In response to the satisfaction of these conditions, the correction of the fuel injection control is started.

【0099】なお、上記で積算クランクサイクル数と
は、吸気→圧縮→燃焼→排気の行程がどれだけ進んだ
か、に相当し、この積算クランクサイクル数を検出する
ことで吸気系への排気ガス(EGRガス)の周り込み量
すなわちEGR率を概ね推定できる。また、空気量、吸
気枝管内圧力、吸気枝管内温度の変化について説明する
と、低温燃焼時には、空気量および吸気枝管内圧力は減
り、吸気枝管内の温度は上昇する。したがって、これら
の変化量を検出すれば、EGR率の推定が可能となる。
また、排気ガス(EGRガス)の量は、燃焼状態切り換
え前の燃料噴射量によって決定されるため、その燃料噴
射量からEGRガスの回り込み量を推定することができ
る。
The cumulative crank cycle number corresponds to the progress of the intake stroke → compression → combustion → exhaust stroke. By detecting the cumulative crank cycle number, the exhaust gas to the intake system ( The amount of entrainment of EGR gas, that is, the EGR rate can be roughly estimated. Further, changes in the air amount, the pressure in the intake branch pipe, and the temperature in the intake branch pipe will be described. At low temperature combustion, the air amount and the pressure in the intake branch pipe decrease, and the temperature in the intake branch pipe rises. Therefore, the EGR rate can be estimated by detecting these changes.
Further, since the amount of exhaust gas (EGR gas) is determined by the fuel injection amount before switching the combustion state, the wraparound amount of EGR gas can be estimated from the fuel injection amount.

【0100】このように本実施の形態に示す内燃機関で
は、EGR率の変化量、すなわち燃焼室内に供給される
吸入空気の酸素濃度が所定酸素濃度が達したか否かを判
断し、その酸素濃度が所定酸素濃度に低下したことを受
け、燃料噴射制御の拘束状態を解除する。
As described above, in the internal combustion engine according to the present embodiment, it is determined whether or not the change amount of the EGR rate, that is, the oxygen concentration of the intake air supplied into the combustion chamber has reached the predetermined oxygen concentration, and the oxygen concentration is changed. The restraint state of the fuel injection control is released in response to the decrease in the concentration to the predetermined oxygen concentration.

【0101】また、本実施の形態では、燃料噴射制御の
補正に関して、徐変制御を実施している。この徐変制御
では、所定の期間内にその補正を終了させるために各種
補正の制御ゲインが決定される。すなわち、燃料噴射に
関する補正は、トルクショックなどに大きさ起因するた
め、その補正を徐変しながら変化させることで燃料噴射
補正制御時のトルクショックなどを抑制するようにして
いる。
Further, in the present embodiment, the gradual change control is executed for the correction of the fuel injection control. In this gradual change control, control gains for various corrections are determined in order to end the correction within a predetermined period. That is, since the correction related to the fuel injection is caused by the torque shock or the like, the correction is gradually changed to suppress the torque shock during the fuel injection correction control.

【0102】続いて、図4を参照し、低温燃焼から通常
燃焼に復帰する際に処理する制御内容について説明す
る。低温燃焼から通常燃焼への切り換え時には、EGR
率65%以上での燃焼状態をEGR率40%未満の燃焼
状態に切り換える。すなわち、EGR弁26の開度を減
らすと共に、スロットル弁13の開度を増大させてEG
R率を低下させるEGR率可変制御を実行する。
Next, with reference to FIG. 4, description will be given of the contents of control executed when returning from low temperature combustion to normal combustion. When switching from low temperature combustion to normal combustion, EGR
The combustion state at the rate of 65% or more is switched to the combustion state at the EGR rate of less than 40%. That is, the opening degree of the EGR valve 26 is decreased and the opening degree of the throttle valve 13 is increased to increase the EG
The EGR rate variable control for reducing the R rate is executed.

【0103】また、低温燃焼から通常燃焼への切り換え
時においても同様に、そのEGR率可変制御では、排気
通路を流れる排気ガスの空燃比(酸素濃度)に基づくフ
ィードバック制御を行う。また、そのフィードバック制
御に先行して各弁体13,26のオーバーシュート制御
を実施する。なお、通常燃焼への切り換え時におけるオ
ーバーシュート制御では、EGR弁26の開度が略全閉
状態とされ、スロットル弁13では略全開状態になって
いる。
Also, when the low temperature combustion is switched to the normal combustion, the EGR rate variable control similarly performs feedback control based on the air-fuel ratio (oxygen concentration) of the exhaust gas flowing through the exhaust passage. Further, prior to the feedback control, overshoot control of the valve bodies 13 and 26 is performed. In the overshoot control at the time of switching to the normal combustion, the opening degree of the EGR valve 26 is in a substantially fully closed state, and the throttle valve 13 is in a substantially fully opened state.

【0104】一方、燃料噴射切換制御では、燃焼噴射圧
力を減圧する、燃料噴射量を減らす、燃料噴射時期を遅
角させる、単発噴射から複数回噴射に切り換える等の補
正制御を実行する。なお、これらの補正内容も上記同様
電子制御ユニット30上に記録されており、通常燃焼へ
の切り換え時には、その通常燃焼用の燃料噴射制御に基
づき、以降の燃料噴射制御を処理する。
On the other hand, in the fuel injection switching control, correction control such as reducing the combustion injection pressure, reducing the fuel injection amount, retarding the fuel injection timing, and switching from single injection to multiple injections is executed. Note that these correction contents are also recorded on the electronic control unit 30 in the same manner as above, and when switching to normal combustion, the subsequent fuel injection control is processed based on the fuel injection control for normal combustion.

【0105】なお、これら燃焼噴射制御に関連する補正
は、通常燃焼時におけるドライバビィリティーを得るた
めの補正制御で、その補正値などは、基本燃料噴射制御
に、ほぼ殉ずる制御内容となっている。
The correction related to the combustion injection control is a correction control for obtaining the driver's bilility at the time of normal combustion, and the correction value and the like are the contents of the control that are roughly marred to the basic fuel injection control. There is.

【0106】なお、基本燃焼噴射制御について説明する
と、基本燃料噴射制御では、現在の機関運転に要求され
る「目標要求トルク」をクランク角センサ42および負
荷センサ41の出力信号等に基づき算出し、この目標要
求トルクを得るべく燃料噴射弁3や燃料ポンプ6に出力
される制御信号を適時更新して燃料供給系における燃料
供給量の補正を行っている。
The basic combustion injection control will be described. In the basic fuel injection control, the "target required torque" required for the current engine operation is calculated based on the output signals of the crank angle sensor 42 and the load sensor 41, In order to obtain this target required torque, the control signals output to the fuel injection valve 3 and the fuel pump 6 are updated at appropriate times to correct the fuel supply amount in the fuel supply system.

【0107】また、通常燃焼への切り換えによって生じ
る燃料噴射制御の切り換えにおいても、本実施の形態で
は、制御ディレー(待機時間)を含ませて燃料噴射切換
制御の適正化を図っている。また、その燃料噴射制御の
補正開始時には、徐変制御を実施することで、燃料噴射
制御の切り換えに伴うトルクショックを回避している。
なお、ディレー時間の設定は、上記に説明した諸条件を
加味して決定している。
Further, also in the switching of the fuel injection control caused by switching to the normal combustion, in this embodiment, the control delay (standby time) is included to optimize the fuel injection switching control. Further, when the correction of the fuel injection control is started, the gradual change control is executed to avoid the torque shock accompanying the switching of the fuel injection control.
The delay time is set in consideration of the various conditions described above.

【0108】このように本実施の形態に示す内燃機関で
は、各弁体13,26の制御量をオーバーシュートさせ
るオーバーシュート制御を実施する。燃焼噴射制御の補
正に制御ディレーを設ける燃料噴射拘束制御を実施す
る。燃料噴射制御の切り換えにおいて徐変制御を行う、
等の付加的制御を燃焼状態の過渡期間において処理する
ことで、その過渡期間における種々の問題を改善してい
る。
As described above, in the internal combustion engine according to the present embodiment, the overshoot control for overshooting the control amounts of the valve bodies 13 and 26 is performed. A fuel injection restraint control is provided in which a control delay is provided to correct the combustion injection control. Performs gradual change control when switching fuel injection control,
By processing additional control such as the above in the transient period of the combustion state, various problems in the transient period are improved.

【0109】すなわち、オーバーシュート制御によって
燃焼状態の切り換えが速やかに行われるため、EGRガ
ス量および空気量の応答遅れに伴う過渡期間での燃焼不
安定状態が改善される。また、燃料噴射拘束制御、およ
び徐変制御を行うことで燃料噴射制御の適正化が図ら
れ、以て、ドライバビィリティーの向上、エンジン騒音
の低減、およびスモークの抑制などが図られる。
That is, since the combustion state is swiftly switched by the overshoot control, the combustion instability state in the transient period due to the response delay of the EGR gas amount and the air amount is improved. Further, the fuel injection control and the gradual change control are performed to optimize the fuel injection control, thereby improving the driver's ability, reducing engine noise, and suppressing smoke.

【0110】ところで、通常燃焼から低温燃焼に移る過
渡期間では、および低温燃焼から通常燃焼に移る過渡期
間では、上述の如く排気ガスの酸素濃度(空燃比)の基
づきEGR率の可変制御が行われている。
By the way, during the transition period from the normal combustion to the low temperature combustion and during the transition period from the low temperature combustion to the normal combustion, the variable control of the EGR rate is performed based on the oxygen concentration (air-fuel ratio) of the exhaust gas as described above. ing.

【0111】一方、本実施の形態に示す内燃機関では、
先に説明した通りNOxや煤などの微粒子を浄化を促進
すべく排気ガス中に還元剤の添加がなされている。ま
た、その添加は、ターボーチャージャでの撹拌効果及び
排熱によるガス化を期待して排気枝管18内に実施され
るため、還元剤の添加時には、還元剤(機関燃料)混じ
りの排気ガスによって排気通路が満たされることとな
る。
On the other hand, in the internal combustion engine shown in this embodiment,
As described above, a reducing agent is added to the exhaust gas in order to promote purification of fine particles such as NOx and soot. Further, since the addition is carried out in the exhaust branch pipe 18 with the expectation of the stirring effect in the turbocharger and the gasification by the exhaust heat, when the reducing agent is added, the exhaust gas mixed with the reducing agent (engine fuel) is used. The exhaust passage will be filled.

【0112】また一方では、煤の付着などを回避すべく
触媒コンバータ52下流に設置された空燃比センサ74
の出力に基づき、上記のEGR率可変制御が行われてい
る。このため還元剤の添加時には、その還元剤混じりの
排気ガスの空燃比を空燃比センサ74にて検出すること
となり、その結果、空燃比センサ74では、本来の排気
ガスの空燃比(酸素濃度)と異なる空燃比を検出してし
まう。すなわち、還元剤の添加時には、空燃比センサ7
4の出力と目的とするEGR率との整合性が確保され
ず、燃焼状態の適切な切り換えが困難となる。
On the other hand, the air-fuel ratio sensor 74 installed downstream of the catalytic converter 52 in order to avoid soot adhesion and the like.
The EGR rate variable control is performed on the basis of the output of. Therefore, when the reducing agent is added, the air-fuel ratio of the exhaust gas mixed with the reducing agent is detected by the air-fuel ratio sensor 74. As a result, the air-fuel ratio sensor 74 detects the original air-fuel ratio of the exhaust gas (oxygen concentration). Will detect an air-fuel ratio different from That is, when the reducing agent is added, the air-fuel ratio sensor 7
Since the consistency between the output of No. 4 and the target EGR rate is not ensured, it becomes difficult to appropriately switch the combustion state.

【0113】そこで本実施の形態に示す内燃機関では、
上記した種々の制御に加えて還元剤添加禁止制御を実行
し、燃焼状態の切り換えを適切に行えるようにしてい
る。以下、この還元剤添加禁止制御について説明を行
う。
Therefore, in the internal combustion engine shown in this embodiment,
In addition to the various controls described above, a reducing agent addition prohibition control is executed so that the combustion state can be appropriately switched. Hereinafter, the reducing agent addition prohibition control will be described.

【0114】本還元剤添加禁止制御は、燃焼状態切換制
御に付加され、その燃焼状態の切り換え期間中、すなわ
ち、低温燃焼から通常燃焼に至る過渡状態、および通常
燃焼から低温燃焼に至る過渡状態で処理されている。
This reducing agent addition prohibition control is added to the combustion state switching control and is performed during the combustion state switching period, that is, in the transient state from low temperature combustion to normal combustion and in the transient state from normal combustion to low temperature combustion. Is being processed.

【0115】また、その処理内容について説明すると、
本制御では、上記のEGR率可変制御が終了する迄の
間、排気ガス中への還元剤の添加を禁止している。より
詳しくは、還元剤添加弁61に出力される開弁信号を遮
断し、上述の還元剤添加制御において、還元剤を添加す
べき旨の出力結果が得られたとしても、その出力結果に
基づく還元剤添加弁61の開弁制御がなされないようす
る。このため、EGR率可変制御期間中は、空燃比セン
サ74で正規の酸素濃度を検出することとなり、以て、
各燃焼状態への適切な切り換えが可能となる。
The processing contents will be described below.
In this control, addition of the reducing agent to the exhaust gas is prohibited until the EGR rate variable control is completed. More specifically, even if the output signal indicating that the reducing agent should be added is obtained in the above-mentioned reducing agent addition control by shutting off the valve opening signal output to the reducing agent addition valve 61, it is based on the output result. The opening control of the reducing agent addition valve 61 is not performed. Therefore, during the EGR rate variable control period, the air-fuel ratio sensor 74 detects the normal oxygen concentration, and thus,
Appropriate switching to each combustion state becomes possible.

【0116】なお、図5には、本還元剤添加禁止制御を
踏まえ、上記した燃焼状態切換制御(燃焼状態切換制御
プログラム)における一連の処理内容を示している。
Note that FIG. 5 shows a series of processing contents in the above-described combustion state switching control (combustion state switching control program) based on the present reducing agent addition prohibition control.

【0117】まず、電子制御ユニット30では、燃焼状
態選択制御の処理によって燃焼状態を切り換えるべきか
否かを機関要求トルク等の諸条件に基づき決定する(ス
テップ101)。続いて、燃焼状態の切り換え要求を受
け、前記の還元剤添加禁止制御を処理する(ステップ1
02)。なお、ステップ101にて否定されたときに
は、本制御を一旦終了する。
First, the electronic control unit 30 determines whether or not the combustion state should be switched by the processing of the combustion state selection control based on various conditions such as the engine required torque (step 101). Subsequently, in response to the request for switching the combustion state, the above-mentioned reducing agent addition prohibition control is processed (step 1
02). When the result in step 101 is negative, this control is temporarily terminated.

【0118】続いて、電子制御ユニット30では、燃焼
状態を切り換えるべく上記のEGR率可変制御の開始す
る(ステップ103)。また、これと同期して燃料噴射
制御の切り換えを開始すべく燃料噴射切換制御を開始す
る(ステップ106)。
Then, the electronic control unit 30 starts the above EGR rate variable control to switch the combustion state (step 103). Further, in synchronization with this, the fuel injection switching control is started to start switching the fuel injection control (step 106).

【0119】ステップ103におけるEGR率可変制御
では、オーバーシュート制御を先に処理し(ステップ1
04)、続いて、空燃比センサ74に基づくフィードバ
ック制御を処理する(ステップ105)。
In the EGR rate variable control in step 103, the overshoot control is processed first (step 1
04), and subsequently, the feedback control based on the air-fuel ratio sensor 74 is processed (step 105).

【0120】一方、ステップ106における燃料噴射切
換制御では、まず、燃料噴射拘束制御を処理し、燃料噴
射制御の切り換えを所定時間拘束する(ステップ10
7)。続いて、燃焼室に供給される吸入空気の酸素濃度
が所望の酸素濃度に近づくと、徐変制御に基づく燃料噴
射制御の切り換えを処理する(ステップ108)。そし
て、電子制御ユニット30では、燃料噴射切換制御の終
了を受け、上記の還元剤添加禁止制御を解除し(ステッ
プ109)、本処理ルーチンを終了する。
On the other hand, in the fuel injection switching control in step 106, first, the fuel injection restraint control is processed to restrain the switching of the fuel injection control for a predetermined time (step 10).
7). Then, when the oxygen concentration of the intake air supplied to the combustion chamber approaches the desired oxygen concentration, switching of the fuel injection control based on the gradual change control is processed (step 108). Then, the electronic control unit 30 receives the end of the fuel injection switching control, cancels the reducing agent addition prohibition control (step 109), and ends this processing routine.

【0121】このように、本実施の形態では、燃焼状態
の切り換え期間に相当する過渡状態にて種々の制御を行
い、その過渡状態での燃焼不安定に伴うドライバビィリ
ティーの低下、エンジン騒音の増大、及びスモークの増
大等の現象の改善に努めている。
As described above, in the present embodiment, various controls are performed in the transient state corresponding to the combustion state switching period, and the driver's viability is lowered due to combustion instability in the transient state, and engine noise is reduced. We are working to improve phenomena such as increase and smoke.

【0122】なお、上記した構成は、あくまでも本発明
の一実施例であり、その詳細は所望に応じて変更可能で
ある。例えば、上記では還元剤を添加するに際して、排
気通路に還元剤の添加を行っているが、燃焼行程後期の
気筒内に還元剤たる機関燃料を副噴射することで、排気
ガスの空燃比を低下させてもよい。また、上記ではディ
ーゼル機関を例に説明を行ったが、本発明は、希薄燃焼
式ガソリン機関などにおいても有用である。
The above-described structure is merely an embodiment of the present invention, and its details can be changed as desired. For example, in the above, when adding the reducing agent, the reducing agent is added to the exhaust passage, but by sub-injecting the engine fuel that is the reducing agent into the cylinder in the latter stage of the combustion stroke, the air-fuel ratio of the exhaust gas is reduced. You may let me. Although the diesel engine has been described above as an example, the present invention is also useful in a lean-burn gasoline engine and the like.

【0123】また、還元剤添加禁止制御に関していえ
ば、還元剤の添加禁止期間は、燃焼状態の切り換え開始
時から切り換え終了時としているが、オーバーシュート
制御の終了時から還元剤の添加を禁止するようにしても
よい。また、燃料噴射制御の切り換え開始を受けて、そ
の還元剤の添加を許可するようにしてもよい。
Regarding the reducing agent addition prohibition control, the reducing agent addition prohibition period is from the start of the switching of the combustion state to the end of the switching, but the addition of the reducing agent is prohibited from the end of the overshoot control. You may do it. Further, the addition of the reducing agent may be permitted upon the start of switching the fuel injection control.

【0124】また、燃焼状態切換制御に関していえば、
排気浄化触媒の温度や排気ガスの温度を考慮しての切り
換えも可能である。なお、この背景として、本実施の形
態に示した低温燃焼の技術は、排気浄化触媒の暖気に利
用されることもある。すなわち、EGRガスそれ自体
は、熱エネルギーを吸収する不活性ガスであるが、その
ガス自体に相当の熱エネルギーを有するため、空気(外
気)の温度そのものが低い場合や、燃料噴射量が少ない
ときには、排気ガスの温度を高温に維持する効果を秦す
る。したがって、このEGRガス混じりの排気ガスが排
気浄化触媒に流入させることで、排気浄化触媒の早期暖
気が図られる。なお、この場合においても、その燃焼状
態の切り換え時には、スモークの発生や、エンジン騒音
の増大等が見られるため、上記した過渡状態における種
々のエンジン制御を行うことで、それらの不具合を解消
できる。
Regarding the combustion state switching control,
Switching is possible in consideration of the temperature of the exhaust purification catalyst and the temperature of the exhaust gas. As a background for this, the low temperature combustion technique described in the present embodiment may be used for warming up the exhaust purification catalyst. That is, the EGR gas itself is an inert gas that absorbs heat energy, but since the gas itself has considerable heat energy, when the temperature of the air (outside air) itself is low or when the fuel injection amount is small. , The effect of keeping the temperature of the exhaust gas high. Therefore, the exhaust gas containing the EGR gas is caused to flow into the exhaust purification catalyst, whereby the exhaust purification catalyst is quickly warmed up. Even in this case, smoke is generated and engine noise is increased when the combustion state is switched. Therefore, by performing various engine controls in the above transient state, these problems can be solved.

【0125】また、燃料噴射切換制御に関していえば、
上記のオーバーシュート制御終了時から徐変制御を開始
しても、上記の説明と略同程度の効果が得られる。ま
た、ディレー時間の設定は、各種予備実験にて予め設定
しておくことも可能である。
Regarding the fuel injection switching control,
Even if the gradual change control is started after the above overshoot control is completed, the same effect as the above description can be obtained. Further, the delay time can be set in advance by various preliminary experiments.

【0126】[0126]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、燃焼状態
の過渡期間において排気浄化触媒への還元剤の添加を禁
止する、および各弁体の制御量をオーバーシュートさせ
る、燃焼噴射制御の補正にディレー時間を設ける、燃料
噴射制御の切り換えを徐変しながら行う、などの種々の
制御を行い、その過渡状態にて生じる種々の不具合を改
善することができる。よって、ドライバビィリティーの
向上、エンジン騒音の低減、およびスモークの抑制など
が図られる。
As described above, according to the present invention, in the combustion injection control, the addition of the reducing agent to the exhaust purification catalyst is prohibited during the transient period of the combustion state, and the control amount of each valve body is overshooted. By performing various controls such as providing a delay time for correction and gradually changing the fuel injection control, it is possible to improve various problems caused in the transient state. Therefore, it is possible to improve the driver's ability, reduce engine noise, and suppress smoke.

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

【図1】本実施の形態の示す内燃機関の概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine according to the present embodiment.

【図2】煤の発生量とEGR率との相関関係を説明する
ためのグラフ。
FIG. 2 is a graph for explaining the correlation between the amount of soot generated and the EGR rate.

【図3】通常燃焼から低温燃焼への切り換え時に処理さ
れる各種制御の経時変化を示すタイムチャート。
FIG. 3 is a time chart showing changes with time of various controls processed when switching from normal combustion to low temperature combustion.

【図4】低温燃焼から通常燃焼への移行時に処理される
各種制御の経時変化を示すタイムチャート。
FIG. 4 is a time chart showing changes with time of various controls processed at the time of transition from low temperature combustion to normal combustion.

【図5】燃焼状態を切り換える際に処理する各種制御の
処理順序を説明するためのフローチャート。
FIG. 5 is a flowchart for explaining the processing sequence of various controls that are performed when switching the combustion state.

【図6】パティキュレートフィルタの内部構造を説明す
るための図。
FIG. 6 is a view for explaining the internal structure of a particulate filter.

【符号の説明】 1 内燃機関(機関本体) 1a クランクシャフト 2 気筒 3 燃料噴射弁 4 コモンレール 5 燃料供給管 6 燃料ポンプ 8 吸気枝管 9 吸気管 10 エアクリーナボックス 11 エアフロメータ 12 吸気温センサ 13 スロットル弁 14 アクチュエータ 15 ターボチャージャ 15a コンプレッサハウジング 15b タービンハウジング 16 インタークーラ 18 排気枝管 18a 排気ポート 19 排気管 20 EGR装置 23 過給圧センサ 24 吸気温センサ 25 EGR通路 26 EGR弁 27 EGRクーラ 30 電子制御ユニット 31 双方向性バス 35 入力ポート 36 出力ポート 37 A/D変換器 38 駆動回路 40 アクセルペダル 41 負荷センサ 42 クランク角センサ 43 車速センサ 52 触媒コンバータ 52a 吸蔵還元型NOx触媒 52b パティキュレートフィルタ 53 ケーシング 55 排気ガス流入通路 55a 栓 56 排気ガス流出通路 56a 栓 57 隔壁 58 フィルタ 59 酸化触媒コンバータ 60 還元剤添加装置 61 還元剤添加弁 62 還元剤供給路 63 燃圧センサ 64 燃圧制御バルブ 66 緊急遮断弁 74 空燃比センサ[Explanation of symbols] 1 Internal combustion engine (engine body) 1a crankshaft Two cylinder 3 Fuel injection valve 4 common rail 5 Fuel supply pipe 6 Fuel pump 8 intake branch pipe 9 Intake pipe 10 air cleaner box 11 Air flow meter 12 Intake air temperature sensor 13 Throttle valve 14 Actuator 15 Turbocharger 15a Compressor housing 15b turbine housing 16 Intercooler 18 Exhaust branch pipe 18a exhaust port 19 Exhaust pipe 20 EGR device 23 Supercharging pressure sensor 24 Intake temperature sensor 25 EGR passage 26 EGR valve 27 EGR cooler 30 electronic control unit 31 bidirectional bus 35 input ports 36 output ports 37 A / D converter 38 Drive circuit 40 accelerator pedal 41 Load sensor 42 crank angle sensor 43 Vehicle speed sensor 52 catalytic converter 52a Storage reduction type NOx catalyst 52b Particulate filter 53 casing 55 Exhaust gas inflow passage 55a stopper 56 Exhaust gas outflow passage 56a stopper 57 partitions 58 Filter 59 Oxidation catalytic converter 60 Reductant addition device 61 Reductant addition valve 62 Reductant supply path 63 Fuel pressure sensor 64 Fuel pressure control valve 66 Emergency shutoff valve 74 Air-fuel ratio sensor

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F01N 3/28 301 F02D 21/08 301B 3G301 F02D 21/08 301 301D 4D048 41/02 301E 41/02 301 41/04 310Z 41/04 310 325Z 325 43/00 301G 43/00 301 301N 301T F02M 25/07 570D F02M 25/07 570 570J B01D 53/36 103B (72)発明者 杉山 辰優 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 大坪 康彦 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 伊藤 丈和 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 田原 淳 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3G062 AA01 BA02 BA04 BA05 BA06 DA01 DA02 DA04 DA06 EA10 EB15 ED08 ED14 GA04 GA06 GA09 GA15 GA17 GA25 3G084 AA01 AA04 BA04 BA05 BA11 BA20 BA24 DA10 DA15 DA39 EC01 EC03 FA00 FA05 FA10 FA18 FA19 FA26 FA29 FA38 3G090 AA03 BA01 DA10 DA12 DA15 DA18 DA19 DA20 EA01 EA02 EA05 EA06 EA07 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AA28 AB06 AB13 BA00 BA14 BA15 BA19 BA33 CA13 CA18 CB02 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DA05 DA07 DB10 DC01 DC06 EA00 EA01 EA03 EA07 EA17 EA30 EA31 EA34 EA39 FA12 FA13 FA14 FB10 FB12 FC02 GA06 GB01X GB01Y GB02W GB02Y GB03W GB03Y GB04W GB04Y GB05W GB06W GB10X GB16X GB17X HA09 HA15 HA16 HA36 HA37 HA42 HA47 HB03 HB05 HB06 3G092 AA02 AA06 AA13 AA17 AA18 AB03 AB20 BA07 BB04 BB06 BB08 DB03 DC03 DC08 DC09 DC15 DE03S DF03 DF06 DG07 EA01 EA02 EA05 EA06 EA07 EA11 EA16 EA22 EC01 FA03 FA04 FA05 FA14 FA17 FA18 FA24 FB06 HA06X HA15X HB01X HB02X HD01Z HD04X HD04Z HD07X HE01Z HE03Z HF08Z HF09Z 3G301 HA02 HA11 HA13 HA15 JA03 JA21 JA37 LA00 LA01 LB06 MA00 MA18 PA17Z PB08Z PD02Z PE03Z PF01Z PF03Z 4D048 AA06 AA14 AB01 AB02 AC02 BA03X BA14X BA15X Front page continuation (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F01N 3/28 301 F02D 21/08 301B 3G301 F02D 21/08 301 301D 4D048 41/02 301E 41/02 301 41/04 310Z 41/04 310 325Z 325 43/00 301G 43/00 301 301N 301T F02M 25/07 570D F02M 25/07 570 570J B01D 53/36 103B (72) Inventor Tatsuyu Sugiyama Toyota City, Aichi Prefecture Toyota-cho 1 Toyota Auto Car Company (72) Inventor Yasuhiko Otsubo 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Takekazu Ito 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Co., Ltd. (72) Inventor Atsushi Tahara 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture F-term in Toyota Motor Corporation (reference) 3G062 AA01 BA02 BA04 BA05 BA06 DA01 DA02 DA04 DA06 EA10 EB15 ED08 ED14 GA04 GA06 G A09 GA15 GA17 GA25 3G084 AA01 AA04 BA04 BA05 BA11 BA20 BA24 DA10 DA15 DA39 EC01 EC03 FA00 FA05 FA10 FA18 FA19 FA26 FA29 FA38 3G090 AA03 BA01 DA10 DA12 DA15 DA18 DA19 DA20 EA01 EA02 AB01 A14 A11 A02 A11 A02 A11 A11 AA02 A11 A11 AA02 BA19 BA33 CA13 CA18 CB02 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DA05 DA07 DB10 DC01 DC06 EA00 EA01 EA03 EA07 EA17 EA30 EA31 EA34 EA39 FA12 FA13 FA14 FB10 FB12 FC37 HA36 GB16 HA16 GB16 HA16 GB16W16 GB16W16 GB16W16 GB16W16 GB16W16 GB16W16 GB16W16 GB16W16 GB16W16 GB16W16 GB16W16 GB16W16 GB06WW16 GB16WQW16 GB06WW16 GB06WW16 GB16WQW16 GB06WWQWGBO 16 GBWYGW04 HA47 HB03 HB05 HB06 3G092 AA02 AA06 AA13 AA17 AA18 AB03 AB20 BA07 BB04 BB06 BB08 DB03 DC03 DC08 DC09 DC15 DE03S DF03 DF06 DG07 EA01 EA02 EA05 EA06 EA07 EA11 EA16 EA22 EC01 FA03 FA04 FA05 FA14 FA17 FA18 FA24 FB06 HA06X HA15X HB01X HB02X HD01Z HD04X HD04Z HD07X HE01Z HE03Z HF08Z HF09Z 3G301 HA02 HA11 HA13 HA15 JA03 JA21 JA37 LA00 LA01 LB06 MA00 MA18 PA17Z PB08Z PD02Z PE03Z PF01Z PF03Z 4D048 AA06 AA14 AB01 AB02 AC02 BA03X BA14X BA15X

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】燃焼に供される吸入空気に含まれる不活性
ガスの割合が所定量に近づくと、その燃焼時に生成され
る煤の生成量が次第にピークに達し、その割合をさらに
大きくすると煤の生成量が減少する燃焼特性を有し、さ
らに、その不活性ガスの割合を前記所定量未満に抑える
ことで煤の発生を抑制する第1の燃焼状態と、不活性ガ
スの割合を前記所定量を超える領域に保持することで煤
の発生を抑制する第2の燃焼状態と、を切り換えること
が可能な内燃機関であって、 前記第1の燃焼状態から前記第2の燃焼状態への切り換
え時、または、前記第2の燃焼状態から前記第1の燃焼
状態への切り換え時に、その内燃機関の排気通路を流れ
る排気ガスの酸素濃度に基づき、前記の不活性ガスの割
合を変化させる燃焼状態切換手段と、 機関運転に伴い排出される排気ガスに還元剤を添加し、
その排気通路に設置される排気浄化触媒の排気浄化作用
を促す還元剤添加手段と、 燃焼状態を前記第1の燃焼状態から前記第2の燃焼状態
に切り換える過程で、または、前記第2の燃焼状態から
前記第1の燃焼状態に切り換える過程で、排気ガスへの
還元剤の添加を所定期間禁止する還元剤添加禁止手段
と、 を備えることを特徴とする内燃機関。
1. When the ratio of the inert gas contained in the intake air used for combustion approaches a predetermined amount, the amount of soot generated during the combustion gradually reaches a peak, and when the ratio is further increased, the soot is increased. The first combustion state that suppresses the generation of soot by suppressing the proportion of the inert gas to less than the predetermined amount, and the proportion of the inert gas are the same as those described above. An internal combustion engine capable of switching between a second combustion state in which generation of soot is suppressed by holding in a region exceeding a fixed amount, and switching from the first combustion state to the second combustion state. At the time, or at the time of switching from the second combustion state to the first combustion state, a combustion state in which the proportion of the inert gas is changed based on the oxygen concentration of the exhaust gas flowing through the exhaust passage of the internal combustion engine. Switching means and engine The reducing agent is added to the exhaust gas discharged due to the rolling,
A reducing agent addition means for promoting the exhaust gas purification action of the exhaust gas purification catalyst installed in the exhaust passage, and a process of switching the combustion state from the first combustion state to the second combustion state, or the second combustion state. An internal combustion engine, comprising: a reducing agent addition prohibiting means for prohibiting addition of the reducing agent to the exhaust gas for a predetermined period in the process of switching from the state to the first combustion state.
【請求項2】前記不活性ガスは、前記排気通路から、そ
の内燃機関の吸気通路に導入されるEGRガスであり、 前記燃焼状態切換手段は、その吸気通路を通じて燃焼室
に供給されるEGRガスの供給量を制御するEGR量制
御手段と、その吸気通路を通じて燃焼室に流れ込む空気
の流量を制御する空気流量制御手段と、を備え、 吸入空気に含まれる不活性ガスの割合を変化させるとき
には、前記EGRガスの供給量および空気流量のうち、
その少なくとも一方を加減して所望の燃焼状態に適した
目標の割合に収束させることを特徴とする請求項1に記
載の内燃機関。
2. The EGR gas introduced into the intake passage of the internal combustion engine from the exhaust passage, and the combustion state switching means supplies the EGR gas to the combustion chamber through the intake passage. And an air flow rate control means for controlling the flow rate of the air flowing into the combustion chamber through the intake passage, and when changing the proportion of the inert gas contained in the intake air, Of the EGR gas supply amount and the air flow rate,
The internal combustion engine according to claim 1, wherein at least one of them is adjusted to converge to a target ratio suitable for a desired combustion state.
【請求項3】前記燃焼状態切換手段では、その燃焼状態
の切り換え開始後、前記EGR量制御手段によるEGR
ガス量の制御を、前記目標の割合に即して決定される制
御量を超えた制御量にて所定期間保持することを特徴と
する請求項2に記載の内燃機関。
3. The combustion state switching means, after starting the switching of the combustion state, performs the EGR by the EGR amount control means.
The internal combustion engine according to claim 2, wherein control of the gas amount is held for a predetermined period at a control amount that exceeds a control amount that is determined according to the target ratio.
【請求項4】前記燃焼状態切換手段では、その燃焼状態
の切り換え開始後、前記空気流量制御手段による空気流
量の制御を、前記の目標の割合に即して決定される制御
量を超えた制御量にて所定期間保持することを特徴とす
る請求項2または3に記載の内燃機関。
4. The combustion state switching means, after starting the combustion state switching, controls the air flow rate by the air flow rate control means to exceed a control amount determined in accordance with the target ratio. The internal combustion engine according to claim 2, wherein the internal combustion engine holds the amount for a predetermined period.
【請求項5】前記第1の燃焼状態、および前記第2の燃
焼状態に対応して各燃焼状態固有の燃焼噴射制御が準備
されると共に、その燃焼状態の切り換えに応じて、それ
ら燃料噴射制御を切り換える燃料噴射切換手段を有し、 前記燃焼状態切換手段では、その燃料噴射制御の切り換
えに優先して吸入空気に含まれる不活性ガスの割合を変
化させることを特徴とする請求項1から4の何れかに記
載の内燃機関。
5. Combustion injection control specific to each combustion state is prepared corresponding to the first combustion state and the second combustion state, and the fuel injection control is performed according to switching of the combustion state. 5. The fuel injection switching means for switching the fuel injection control means, wherein the combustion state switching means changes the proportion of the inert gas contained in the intake air prior to the switching of the fuel injection control. Internal combustion engine according to any one of 1.
【請求項6】燃焼に供される吸入空気に含まれる不活性
ガスの割合が所定量に近づくと、その燃焼時に生成され
る煤の生成量が次第にピークに達し、その割合をさらに
大きくすると煤の生成量が減少する燃焼特性を有し、さ
らに、その不活性ガスの割合を前記所定量未満に抑える
ことで煤の発生を抑制する第1の燃焼状態と、不活性ガ
スの割合を前記所定量を超える領域に保持することで煤
の発生を抑制する第2の燃焼状態と、を切り換えること
が可能な内燃機関であって、 前記第1の燃焼状態、および前記第2の燃焼状態の各々
に準備された各燃焼状態固有の燃料噴射制御と、 前記第1の燃焼状態から前記第2の燃焼状態への切り換
え要求時、又は前記第2の燃焼状態から前記第1の燃焼
状態への切り換え要求時に、その要求された燃焼状態に
対応した燃料噴射制御に切り換える燃料噴射切換手段
と、 燃焼状態の切り換え開始後、その燃料噴射制御を、切り
換え前の制御状態で所定時間拘束する燃料噴射制御拘束
手段と、 を備えることを特徴とする内燃機関。
6. When the ratio of the inert gas contained in the intake air used for combustion approaches a predetermined amount, the amount of soot generated during the combustion gradually reaches a peak, and when the ratio is further increased, the soot is increased. The first combustion state that suppresses the generation of soot by suppressing the proportion of the inert gas to less than the predetermined amount, and the proportion of the inert gas are the same as those described above. An internal combustion engine capable of switching between a second combustion state in which generation of soot is suppressed by holding in a region exceeding a fixed amount, each of the first combustion state and the second combustion state. Fuel injection control peculiar to each combustion state, prepared when the switching request from the first combustion state to the second combustion state is requested, or switching from the second combustion state to the first combustion state On demand, the requested combustion Fuel injection control means for switching to fuel injection control corresponding to the state, and fuel injection control restraining means for restraining the fuel injection control for a predetermined time in the control state before switching after switching the combustion state. Internal combustion engine.
【請求項7】前記燃料噴射制御拘束手段は、前記の所定
時間経過後に、その燃料噴射制御を徐変しながら正規の
燃料噴射制御状態に移行させることを特徴とする請求項
6に記載の内燃機関。
7. The internal combustion engine according to claim 6, wherein the fuel injection control restraining means gradually shifts the fuel injection control to a normal fuel injection control state after the lapse of the predetermined time. organ.
【請求項8】前記燃料噴射制御拘束手段は、燃焼に供さ
れる吸入空気の酸素濃度が、所定の酸素濃度になったと
き、その燃焼噴射制御の拘束状態を解除することを特徴
とする請求項6又は7に記載の内燃機関。
8. The fuel injection control restraint means releases the restraint state of the combustion injection control when the oxygen concentration of intake air used for combustion reaches a predetermined oxygen concentration. Item 6. An internal combustion engine according to item 6 or 7.
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