JP2003065121A - Diesel engine - Google Patents

Diesel engine

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JP2003065121A
JP2003065121A JP2001260735A JP2001260735A JP2003065121A JP 2003065121 A JP2003065121 A JP 2003065121A JP 2001260735 A JP2001260735 A JP 2001260735A JP 2001260735 A JP2001260735 A JP 2001260735A JP 2003065121 A JP2003065121 A JP 2003065121A
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injection
warm
period
diesel engine
combustion chamber
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JP2001260735A
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Japanese (ja)
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Shizuo Sasaki
静夫 佐々木
Koji Yoshizaki
康二 吉崎
Nobuki Kobayashi
暢樹 小林
Yoshinobu Hashimoto
佳宜 橋本
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide technique capable of promoting warming-up of catalyst while suppressing HC concentration in exhaust gas. SOLUTION: During warming-up period of catalyst, an injection amount ratio of pilot injection is set to a higher value than an injection amount ratio of pilot injection performed in a normal operation condition after the warming-up period. Moreover, injection time of main injection during the warming-up period is set to the time more delayed than injection amount time of main injection performed in a normal operation condition after the warming-up period.

Description

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

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、ディーゼルエン
ジンにおける触媒の暖機技術に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technique for warming up a catalyst in a diesel engine.

【０００２】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンには、排気ガスを浄
化するために触媒が用いられるのが普通である。このよ
うな触媒は、一定の温度以上にならないと浄化機能を発
揮することができない。そこで、通常は、ディーゼルエ
ンジンの始動時に、触媒の床温を上昇させるための暖機
運転が行われる。BACKGROUND OF THE INVENTION Catalysts are commonly used in diesel engines to purify exhaust gases. Such a catalyst cannot exhibit its purifying function unless the temperature exceeds a certain temperature. Therefore, normally, at the time of starting the diesel engine, warm-up operation is performed to raise the bed temperature of the catalyst.

【０００３】ディーゼルエンジンにおける触媒の暖機運
転の技術としては、例えば特開平１１−２２９９７３号
公報に記載されたものがある。この技術では、通常の第
１のＥＧＲ通路とは別に、触媒昇温用の第２のＥＧＲ通
路を設けている。この第１のＥＧＲ通路は、触媒の下流
側から吸気側に排気ガスを還流させるものであり、一
方、第２のＥＧＲ通路は、触媒の上流側から吸気側に排
気ガスを還流させるものである。触媒が低温である場合
には、第２のＥＧＲ通路を用いて触媒の上流側から排気
ガスを還流させることによって、燃焼室からの排気ガス
温度を上昇させ、触媒の温度上昇を早めている。As a technique for warming up a catalyst in a diesel engine, for example, there is a technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 11-229973. In this technique, a second EGR passage for raising the temperature of the catalyst is provided in addition to the normal first EGR passage. The first EGR passage recirculates the exhaust gas from the downstream side of the catalyst to the intake side, while the second EGR passage recirculates the exhaust gas from the upstream side of the catalyst to the intake side. . When the temperature of the catalyst is low, the temperature of the exhaust gas from the combustion chamber is raised by recirculating the exhaust gas from the upstream side of the catalyst using the second EGR passage, and the temperature rise of the catalyst is accelerated.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、触媒を暖機す
るために排気エネルギを高めると、排気中のＨＣ（未燃
炭化水素系化合物）も増加してしまう傾向にあるが、触
媒の暖機中はＨＣを十分に浄化することは困難である。
そこで、従来から、排気ガス中のＨＣ濃度を抑制しつ
つ、触媒の暖機を促進することのできる技術が望まれて
いた。However, if the exhaust energy is increased to warm up the catalyst, HC (unburned hydrocarbon compounds) in the exhaust tends to increase, but the catalyst warms up. It is difficult to sufficiently purify HC.
Therefore, conventionally, there has been a demand for a technique capable of promoting warm-up of the catalyst while suppressing the HC concentration in the exhaust gas.

【０００５】本発明は、上述した従来の課題を解決する
ためになされたものであり、排気ガス中のＨＣ濃度を抑
制しつつ、触媒の暖機を促進することのできる技術を提
供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and it is an object of the present invention to provide a technique capable of promoting warm-up of a catalyst while suppressing the HC concentration in exhaust gas. To aim.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記目的を達成するために、本発明の第１のディーゼルエ
ンジンは、燃焼室と、前記燃焼室に燃料を噴射するため
の燃料噴射装置と、前記燃焼室からの排気ガスを浄化す
るための触媒と、前記燃料噴射装置を制御する制御部
と、を備え、前記制御部は、（ｉ）前記触媒の暖機期間
における燃料噴射を、パイロット噴射とメイン噴射とに
分割して行うように前記燃料噴射装置を制御し、（ｉ
ｉ）前記暖機期間中における前記パイロット噴射の噴射
量割合を、前記暖機期間後における前記ディーゼルエン
ジンの通常の運転状態において実行されるパイロット噴
射の噴射量割合よりも高い値に設定するとともに、（ｉ
ｉｉ）前記暖機期間中における前記メイン噴射の噴射時
期を、前記暖機期間後における前記ディーゼルエンジン
の通常の運転状態において実行されるメイン噴射の噴射
量時期よりも遅い時点に設定することを特徴とする。In order to achieve the above object, the first diesel engine of the present invention comprises a combustion chamber and a fuel injection device for injecting fuel into the combustion chamber. A catalyst for purifying exhaust gas from the combustion chamber and a control unit for controlling the fuel injection device, wherein the control unit uses (i) fuel injection during a warm-up period of the catalyst as a pilot. The fuel injection device is controlled to be divided into injection and main injection, and (i
i) The injection amount ratio of the pilot injection during the warm-up period is set to a value higher than the injection amount ratio of the pilot injection executed in the normal operating state of the diesel engine after the warm-up period, (I
ii) The injection timing of the main injection during the warm-up period is set to a time later than the injection amount timing of the main injection executed in the normal operating state of the diesel engine after the warm-up period. And

【０００７】この第１のディーゼルエンジンでは、暖機
期間においてパイロット噴射の噴射量割合を高い値に設
定しているので、メイン噴射前に燃焼室の温度と圧力を
十分に高めることができる。この結果、メイン噴射で噴
射された燃料を十分に燃焼させてＨＣ濃度を抑制するこ
とができ、また、排気エネルギを増大させるためにメイ
ン噴射の噴射時期を遅角させても、失火せずにエンジン
を運転することができる。すなわち、第１のディーゼル
エンジンでは、排気ガス中のＨＣ濃度を抑制しつつ、触
媒の暖機を促進することができる。In this first diesel engine, since the injection amount ratio of pilot injection is set to a high value during the warm-up period, the temperature and pressure of the combustion chamber can be sufficiently increased before the main injection. As a result, the fuel injected in the main injection can be sufficiently burned to suppress the HC concentration, and even if the injection timing of the main injection is retarded to increase the exhaust energy, it does not cause misfire. You can drive the engine. That is, in the first diesel engine, the catalyst warm-up can be promoted while suppressing the HC concentration in the exhaust gas.

【０００８】上記第１のディーゼルエンジンにおいて、
前記暖機期間中における前記パイロット噴射の噴射量割
合は、前記暖機期間後における通常の運転状態において
実行されるパイロット噴射の噴射量割合の約２倍ないし
約５倍の範囲の値であることが好ましい。In the first diesel engine,
The injection amount ratio of the pilot injection during the warm-up period is a value in the range of about 2 times to about 5 times the injection amount ratio of the pilot injection executed in the normal operating state after the warm-up period. Is preferred.

【０００９】パイロット噴射の噴射割合をこの範囲の値
に設定すれば、排気エネルギが十分に高くなる程度にメ
イン噴射の噴射時期を十分に遅く設定することが可能で
ある。If the injection ratio of the pilot injection is set to a value within this range, it is possible to set the injection timing of the main injection sufficiently late so that the exhaust energy becomes sufficiently high.

【００１０】なお、前記暖機期間中の前記パイロット噴
射の噴射時期は圧縮上死点手前に設定されており、前記
メイン噴射の噴射時期は圧縮上死点以降に設定されてい
ることが好ましい。It is preferable that the injection timing of the pilot injection during the warm-up period is set before compression top dead center and the injection timing of the main injection is set after compression top dead center.

【００１１】この構成によれば、パイロット噴射を圧縮
上死点手前に設定することによって、メイン噴射前に燃
焼室内の温度や圧力を十分に高めることができ、また、
メイン噴射を圧縮上死点以降に設定することによって、
排気エネルギを高めることができる。According to this structure, by setting the pilot injection before the compression top dead center, it is possible to sufficiently increase the temperature and pressure in the combustion chamber before the main injection, and
By setting the main injection after compression top dead center,
The exhaust energy can be increased.

【００１２】上記第１のディーゼルエンジンは、さら
に、前記触媒の床温を実質的に示す温度を検出するため
の温度検出部を備えており、前記制御部は、前記触媒の
床温に応じて、前記暖機期間中における前記パイロット
噴射の噴射割合と前記メイン噴射の時期とを調整するよ
うにしてもよい。The first diesel engine further includes a temperature detecting section for detecting a temperature substantially indicating the bed temperature of the catalyst, and the control section responds to the bed temperature of the catalyst. The injection ratio of the pilot injection and the timing of the main injection during the warm-up period may be adjusted.

【００１３】あるいは、上記第１のディーゼルエンジン
は、さらに、前記燃焼室の冷却水温を実質的に示す温度
を検出するための温度検出部を備えており、前記制御部
は、前記冷却水温に応じて、前記暖機期間における前記
パイロット噴射の噴射割合と前記メイン噴射の時期とを
調整するようにしてもよい。Alternatively, the first diesel engine further includes a temperature detection unit for detecting a temperature substantially indicating the cooling water temperature of the combustion chamber, and the control unit responds to the cooling water temperature. Then, the injection ratio of the pilot injection and the timing of the main injection during the warm-up period may be adjusted.

【００１４】これらの構成によれば、暖機状態に応じた
適切な燃料噴射状態を設定することができ、これによっ
て触媒の暖機をさらに効率よく促進することが可能であ
る。According to these configurations, it is possible to set an appropriate fuel injection state according to the warm-up state, and thereby it is possible to further efficiently warm up the catalyst.

【００１５】なお、前記暖機期間中における前記パイロ
ット噴射の噴射量割合と前記メイン噴射の噴射時期は、
前記メイン噴射が失火限界直前の時期に相当するように
設定されていてもよい。The injection amount ratio of the pilot injection and the injection timing of the main injection during the warm-up period are
The main injection may be set to correspond to a time immediately before the misfire limit.

【００１６】メイン噴射時期を失火限界直前に設定すれ
ば、失火させることなく、かつ、排気エネルギを可能な
限り高めることができる。従って、触媒の暖機をより促
進することが可能である。By setting the main injection timing immediately before the misfire limit, it is possible to increase the exhaust energy as much as possible without causing misfire. Therefore, it is possible to further accelerate the warm-up of the catalyst.

【００１７】前記失火限界直前の時期は、失火限界から
失火限界の手前約２°までのクランク角度の範囲である
ことが好ましい。The time immediately before the misfire limit is preferably in the crank angle range from the misfire limit to about 2 ° before the misfire limit.

【００１８】この範囲では、排気エネルギを十分に高め
ることが可能である。In this range, exhaust energy can be sufficiently increased.

【００１９】上記第１のディーゼルエンジンは、さら
に、前記燃焼室からの排気ガスを前記燃焼室への吸気流
路に還流するためのＥＧＲ装置と、前記燃焼室の吸気ポ
ートに設けられたグロープラグと、を備えており、前記
制御部は、前記暖機期間において、（ａ）前記ＥＧＲ装
置による排気ガスの還流を停止するＥＧＲカット運転
と、（ｂ）前記グロープラグによる継続的な吸気加熱運
転と、（ｃ）前記ディーゼルエンジンのアイドル回転数
を前記暖機期間後のアイドル回転数よりも上昇させるア
イドル回転数上昇運転と、のうちの少なくとも１つを実
行するようにしてもよい。The first diesel engine further includes an EGR device for returning exhaust gas from the combustion chamber to an intake passage to the combustion chamber, and a glow plug provided at an intake port of the combustion chamber. In the warm-up period, the control section includes (a) an EGR cut operation for stopping exhaust gas recirculation by the EGR device, and (b) continuous intake air heating operation by the glow plug. And (c) idle speed increasing operation for increasing the idle speed of the diesel engine higher than the idle speed after the warm-up period may be executed.

【００２０】これらの３種類の運転は、いずれも排気エ
ネルギの上昇に寄与するので、触媒の暖機をより促進す
ることが可能である。All of these three types of operation contribute to an increase in exhaust energy, so it is possible to further accelerate the warm-up of the catalyst.

【００２１】本発明による第２のディーゼルエンジン
は、燃焼室と、前記燃焼室に燃料を噴射するための燃料
噴射装置と、前記燃焼室からの排気ガスを浄化するため
の触媒と、前記燃料噴射装置を制御する制御部と、を備
え、前記制御部は、前記触媒の暖機期間におけるメイン
噴射を圧縮上死点近傍で実行し、これによって、前記燃
料噴射装置の噴射口から噴射された燃料の少なくとも一
部が、前記燃焼室を構成するピストンヘッド中央の凸部
に直接衝突するように前記燃料噴射装置を制御すること
を特徴とする。A second diesel engine according to the present invention includes a combustion chamber, a fuel injection device for injecting fuel into the combustion chamber, a catalyst for purifying exhaust gas from the combustion chamber, and the fuel injection. A control unit for controlling the device, wherein the control unit executes main injection in the warm-up period of the catalyst near the compression top dead center, whereby the fuel injected from the injection port of the fuel injection device The fuel injection device is controlled so that at least a part thereof directly collides with the convex portion at the center of the piston head forming the combustion chamber.

【００２２】第２のディーゼルエンジンでは、噴射され
た燃料がピストンヘッド中央の凸部に直接衝突すると、
この燃料が飛散するので、燃焼室の壁面への燃料の付着
を低減することができる。燃焼室壁面への燃料の付着が
増加すると、排気ガス中のＨＣ濃度が高まる傾向にあ
る。従って、第２のディーゼルエンジンでは、燃料噴射
時期の調整によって、触媒の暖機期間中における排気ガ
ス中のＨＣ濃度を抑制することが可能である。In the second diesel engine, when the injected fuel directly collides with the convex portion at the center of the piston head,
Since this fuel is scattered, it is possible to reduce the adhesion of the fuel to the wall surface of the combustion chamber. When the adhesion of fuel to the wall surface of the combustion chamber increases, the HC concentration in the exhaust gas tends to increase. Therefore, in the second diesel engine, the HC concentration in the exhaust gas during the warm-up period of the catalyst can be suppressed by adjusting the fuel injection timing.

【００２３】なお、上記第２のディーゼルエンジンにお
いて、前記制御部は、前記暖機期間において、さらに、
燃料噴射の噴射圧を前記暖機期間後の噴射圧よりも上昇
させるようにしてもよい。[0023] In the second diesel engine, the control unit further includes:
The injection pressure of the fuel injection may be made higher than the injection pressure after the warm-up period.

【００２４】燃料の噴射圧を上昇させると、ピストンヘ
ッド中央の凸部に直接衝突して飛散する割合が増大する
ので、燃焼室の壁面への燃料の付着を低減し、排気ガス
中のＨＣ濃度をさらに抑制することができる。When the fuel injection pressure is increased, the rate of direct collision with the convex portion at the center of the piston head and scattering is increased, so that the adhesion of fuel to the wall surface of the combustion chamber is reduced and the HC concentration in the exhaust gas is reduced. Can be further suppressed.

【００２５】あるいは、前記制御部は、前記暖機期間に
おいて、さらに、燃料噴射の噴射圧を前記暖機期間後の
噴射圧よりも低下させるようにしてもよい。Alternatively, the control unit may further reduce the injection pressure of the fuel injection during the warm-up period to be lower than the injection pressure after the warm-up period.

【００２６】噴射圧を低減すると、噴射された燃料の貫
徹力が低下するので、燃焼室中の空気との混合が促進さ
れる。この結果、燃焼室の壁面への燃料の付着を低減
し、排気ガス中のＨＣ濃度をさらに抑制することができ
る。When the injection pressure is reduced, the penetrating force of the injected fuel is reduced, so that mixing with the air in the combustion chamber is promoted. As a result, the adhesion of fuel to the wall surface of the combustion chamber can be reduced, and the HC concentration in the exhaust gas can be further suppressed.

【００２７】上記第２のディーゼルエンジンにおいて、
前記燃料噴射装置は、噴射ノズルをノズルニードルで開
閉する燃料噴射弁を有しており、前記制御部は、前記暖
機期間において、さらに、前記メイン噴射時における前
記ノズルニードルの移動量を前記暖機期間後の移動量よ
りも減少させるようにしてもよい。In the above second diesel engine,
The fuel injection device has a fuel injection valve that opens and closes an injection nozzle with a nozzle needle, and the control unit controls the movement amount of the nozzle needle during the main injection during the warm-up period. The movement amount after the machine period may be reduced.

【００２８】ノズルニードルの移動量を減少させると、
噴射された燃料の貫徹力が低下するので、燃焼室の壁面
への燃料の付着を低減し、排気ガス中のＨＣ濃度をさら
に抑制することができる。When the moving amount of the nozzle needle is reduced,
Since the penetrating force of the injected fuel is reduced, the adhesion of fuel to the wall surface of the combustion chamber can be reduced, and the HC concentration in exhaust gas can be further suppressed.

【００２９】上記第２のディーゼルエンジンにおいて、
前記制御部は、前記暖機期間において、さらに、前記メ
イン噴射の噴射時間を前記暖機期間後の噴射時間よりも
増加させるようにしてもよい。In the above second diesel engine,
The control unit may further increase the injection time of the main injection more than the injection time after the warm-up period during the warm-up period.

【００３０】あるいは、前記制御部は、前記暖機期間中
において、さらに、前記メイン噴射を断続的な多重噴射
によって実行するようにしてもよい。Alternatively, the control section may further execute the main injection by intermittent multiple injection during the warm-up period.

【００３１】これらの構成によれば、燃料の貫徹力を低
下させつつ、要求される負荷に応じた必要な燃料を十分
に噴射することができる。According to these configurations, it is possible to sufficiently inject the required fuel according to the required load while reducing the fuel penetration force.

【００３２】本発明による第３のディーゼルエンジン
は、燃焼室と、前記燃焼室に燃料を噴射するための燃料
噴射装置と、前記燃焼室からの排気ガスを浄化するため
の触媒と、前記燃焼室からの排気ガスのエネルギを用い
て前記燃焼室に供給される吸気を圧縮する過給器と、前
記燃料噴射装置と前記過給器を制御する制御部と、を備
え、前記過給器は、前記過給器に供給される排気の作動
圧を調整することによって、前記吸気の過給圧を調整可
能な可変型過給器であり、前記制御部は、前記触媒の暖
機期間において、前記可変型過給器の排気の作動圧を前
記暖機期間後における作動圧よりも高めることを特徴と
する。A third diesel engine according to the present invention comprises a combustion chamber, a fuel injection device for injecting fuel into the combustion chamber, a catalyst for purifying exhaust gas from the combustion chamber, and the combustion chamber. A supercharger for compressing the intake air supplied to the combustion chamber by using the energy of the exhaust gas from, a control unit for controlling the fuel injection device and the supercharger, the supercharger, A variable-type supercharger capable of adjusting the supercharging pressure of the intake air by adjusting the working pressure of the exhaust gas supplied to the supercharger, wherein the control unit is configured to control the above-mentioned The operating pressure of the exhaust gas of the variable supercharger is set higher than the operating pressure after the warm-up period.

【００３３】可変型過給器の排気の作動圧を高めると、
ポンプ損失が増加して排気エネルギが増大する。従っ
て、第３のディーゼルエンジンでは、ＨＣ濃度を増加さ
せることなく触媒の暖機を促進することが可能である。When the working pressure of the exhaust gas of the variable supercharger is increased,
Pump loss increases and exhaust energy increases. Therefore, in the third diesel engine, it is possible to promote warm-up of the catalyst without increasing the HC concentration.

【００３４】上記第３のディーゼルエンジンは、さら
に、前記燃焼室への吸気流路を絞るための吸気絞り弁を
備え、前記制御部は、前記暖機期間において、さらに、
前記吸気絞り弁の絞り量を前記暖機期間後における絞り
量よりも増加させるようにしてもよい。The third diesel engine further includes an intake throttle valve for throttling an intake passage to the combustion chamber, and the control section further includes the intake throttle valve during the warm-up period.
The throttle amount of the intake throttle valve may be made larger than the throttle amount after the warm-up period.

【００３５】吸気絞り量を増加させるとポンプ損失が増
加するので、排気エネルギが増大する。また、吸気を絞
ると吸気量が低下するので、排気温度が上昇する。この
結果、ＨＣ濃度を増加させることなく触媒の暖機をさら
に促進することが可能である。When the intake throttle amount is increased, the pump loss is increased and the exhaust energy is increased. Further, when the intake air is throttled, the intake air amount decreases, so the exhaust gas temperature rises. As a result, it is possible to further accelerate the warm-up of the catalyst without increasing the HC concentration.

【００３６】本発明による第４のディーゼルエンジン
は、燃焼室と、前記燃焼室に燃料を噴射するための燃料
噴射装置と、前記燃焼室からの排気ガスを浄化するため
の触媒と、前記燃焼室への吸気流路を絞るための吸気絞
り弁と、前記燃料噴射装置と前記吸気絞り弁を制御する
制御部と、を備え、前記制御部は、前記触媒の暖機期間
において、前記吸気絞り弁を連続的に開閉させることを
特徴とする。A fourth diesel engine according to the present invention is a combustion chamber, a fuel injection device for injecting fuel into the combustion chamber, a catalyst for purifying exhaust gas from the combustion chamber, and the combustion chamber. An intake throttle valve for throttling an intake air flow path to the intake valve, and a control unit for controlling the fuel injection device and the intake throttle valve. It is characterized by continuously opening and closing.

【００３７】この第４のディーゼルエンジンでは、吸気
絞り弁を連続的に開閉させるので、その機械的エネルギ
によって排気エネルギを増大させることができる。この
結果、ＨＣ濃度を増加させることなく触媒の暖機を促進
することが可能である。In the fourth diesel engine, since the intake throttle valve is continuously opened and closed, the exhaust energy can be increased by its mechanical energy. As a result, it is possible to accelerate the warm-up of the catalyst without increasing the HC concentration.

【００３８】本発明による第５のディーゼルエンジン
は、燃焼室と、前記燃焼室に燃料を噴射するための燃料
噴射装置と、前記燃焼室からの排気ガスを浄化するため
の触媒と、前記燃料噴射装置を制御する制御部と、を備
え、前記制御部は、（ｉ）前記触媒の暖機期間中の第１
の暖機サブ期間において、メイン噴射の噴射時期を、最
も燃費の高い最良燃費時期よりも進角側であって、か
つ、燃焼室からの排気ガス中の炭化水素化合物濃度が前
記最良燃費時期とほぼ同程度以下である第１の時期に設
定し、（ｉｉ）前記第１の暖機サブ期間の後の第２の暖
機サブ期間において、前記メイン噴射の噴射時期を、前
記最良燃費時期よりも遅角側の第２の時期に設定するす
ることを特徴とする。A fifth diesel engine according to the present invention includes a combustion chamber, a fuel injection device for injecting fuel into the combustion chamber, a catalyst for purifying exhaust gas from the combustion chamber, and the fuel injection. A control unit for controlling the apparatus, wherein the control unit is (i) a first unit during a warm-up period of the catalyst.
In the warm-up sub period, the injection timing of the main injection is on the advance side of the best fuel economy time with the highest fuel economy, and the hydrocarbon compound concentration in the exhaust gas from the combustion chamber is The first timing is set to about the same or less, and (ii) in the second warm-up sub period after the first warm-up sub period, the injection timing of the main injection is set to be higher than the best fuel economy timing. Is also set to the second timing on the retard side.

【００３９】この第５のディーゼルエンジンでは、第１
の暖機サブ期間においては、炭化水素化合物（ＨＣ）の
濃度が低い時期にメイン噴射を行うので、排気ガス中の
ＨＣ濃度を抑制しつつ燃焼室内の温度と圧力を上昇させ
ることができる。また、第２の暖機サブ期間において
は、最良燃費時期よりも遅角側でメイン噴射を行うの
で、排気エネルギを高めることが可能である。また、第
２の暖機サブ期間では、燃焼室のすでにある程度昇温さ
れているので、燃料が十分に燃焼し、ＨＣ濃度が過度に
高くなる可能性が低い。従って、第１と第２の暖機サブ
期間において上述のような制御を行うことによって、排
気ガス中のＨＣ濃度を抑制しつつ、触媒の暖機を促進す
ることができる。In this fifth diesel engine, the first
During the warm-up sub period, the main injection is performed at a time when the concentration of the hydrocarbon compound (HC) is low, so the temperature and pressure in the combustion chamber can be increased while suppressing the HC concentration in the exhaust gas. Further, in the second warm-up sub period, since the main injection is performed on the retard side from the best fuel economy timing, it is possible to increase exhaust energy. Further, in the second warm-up sub period, since the temperature of the combustion chamber has already been raised to some extent, it is unlikely that the fuel will burn sufficiently and the HC concentration will become excessively high. Therefore, by performing the control as described above in the first and second warm-up sub periods, it is possible to accelerate the warm-up of the catalyst while suppressing the HC concentration in the exhaust gas.

【００４０】上記第５のディーゼルエンジンは、さら
に、前記燃焼室からの排気ガスを前記燃焼室への吸気流
路に還流するためのＥＧＲ装置と、前記吸気流路を絞る
ための吸気絞り弁と、を備えており、前記制御部は、前
記暖機期間において、さらに、（ａ）前記ＥＧＲ装置に
よる排気ガスの還流を停止するＥＧＲカット運転と、
（ｂ）前記吸気絞り弁の絞り量を前記暖機期間後におけ
る絞り量よりも増加させる吸気絞り運転と、のうちの少
なくとも１つを実行するようにしてもよい。The fifth diesel engine further includes an EGR device for returning exhaust gas from the combustion chamber to an intake passage to the combustion chamber, and an intake throttle valve for throttling the intake passage. In the warm-up period, the control unit further includes (a) an EGR cut operation for stopping the recirculation of exhaust gas by the EGR device;
(B) At least one of the intake throttle operation of increasing the throttle amount of the intake throttle valve beyond the throttle amount after the warm-up period may be executed.

【００４１】これらの運転は、いずれも排気エネルギを
増加させるので、触媒の暖機をさらに促進することが可
能である。Since all of these operations increase the exhaust energy, it is possible to further accelerate the warm-up of the catalyst.

【００４２】なお、本発明は、種々の態様で実現するこ
とが可能であり、例えば、ディーゼルエンジン（圧縮点
火型内燃機関）、ディーゼルエンジンの触媒の暖機制御
装置またはその方法、ディーゼルエンジンを用いた車両
または移動体、等の態様で実現することができる。The present invention can be realized in various modes. For example, a diesel engine (compression ignition type internal combustion engine), a catalyst warm-up control device for a diesel engine or a method thereof, and a diesel engine are used. It can be realized in the form of an existing vehicle or moving body.

【００４３】[0043]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて以下の順序で説明する。 A．装置の構成と動作の概要： B．エンジン始動時の触媒の暖機促進の考え方： C．暖機制御の第１実施例： D．暖機制御の第２実施例： E．暖機制御の第３実施例： F．暖機制御の第４実施例： G．暖機制御の第５実施例： H．暖機制御の第６実施例： I．暖機制御の第７実施例： J．暖機制御の第８実施例： K．変形例BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples. A. Overview of device configuration and operation: B. Concept of catalyst warm-up promotion at engine start: C. First embodiment of warm-up control: D. Second embodiment of warm-up control: E. Third Embodiment of Warm-up Control: F. Fourth embodiment of warm-up control: G. Fifth embodiment of warm-up control: H. Sixth embodiment of warm-up control: I. Seventh Embodiment of Warm-up Control: J. Eighth embodiment of warm-up control: K. Modification

【００４４】A．装置の構成と動作の概要：図１は、本
発明の実施例によるディーゼルエンジン１０の概略構成
を示す説明図である。このディーゼルエンジン１０は、
いわゆる４気筒エンジンであり、４つの燃焼室＃１〜＃
４を有している。各燃焼室には、吸気管１２を介して空
気が供給される。燃料噴射装置は、燃料ポンプ１８とコ
モンレール１９と燃料噴射弁１４とを備えている。燃料
は、燃料ポンプ１８によって昇圧され、コモンレール１
９を介して各燃焼室の燃料噴射弁１４に分配される。燃
料噴射弁１４は、制御ユニット３０によって制御され
て、適切な噴射時期および噴射量で各燃焼室内に燃料を
噴射する。燃焼によって生成された排気ガスは、排気管
１６に排出される。なお、本実施例のディーゼルエンジ
ン１０は、車両の駆動力を発生するための原動機として
使用されている。A. Overview of the configuration and operation of the device: FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a diesel engine 10 according to an embodiment of the present invention. This diesel engine 10
It is a so-called 4-cylinder engine, and has four combustion chambers # 1 to #
Have four. Air is supplied to each combustion chamber via an intake pipe 12. The fuel injection device includes a fuel pump 18, a common rail 19, and a fuel injection valve 14. The fuel is boosted by the fuel pump 18, and the common rail 1
9 to the fuel injection valve 14 of each combustion chamber. The fuel injection valve 14 is controlled by the control unit 30 to inject fuel into each combustion chamber at an appropriate injection timing and injection amount. The exhaust gas generated by the combustion is discharged to the exhaust pipe 16. The diesel engine 10 of this embodiment is used as a prime mover for generating driving force for a vehicle.

【００４５】このエンジン１０には、過給器２０が設け
られている。過給器２０は、排気管１６内に設けられた
タービン２１と、吸気管１２内に設けられたコンプレッ
サ２２と、両者をつなぐシャフト２３と、タービン２１
の入口ノズル２５の開口面積を調節するためのアクチュ
エータ２６とを備えている。燃焼室から排出された燃焼
排ガスが過給器２０のタービン２１を回すと、シャフト
２３を介してコンプレッサ２２が回転し、空気を圧縮し
て各燃焼室内に供給する。なお、この過給器２０は、ア
クチュエータ２６によって排気の駆動圧を変更可能な可
変型過給器であり、一般に、可変ノズルターボ（ＶＮ
Ｔ）あるいは可変容量ターボと呼ばれているものであ
る。The engine 10 is provided with a supercharger 20. The supercharger 20 includes a turbine 21 provided in the exhaust pipe 16, a compressor 22 provided in the intake pipe 12, a shaft 23 connecting the two, and a turbine 21.
And an actuator 26 for adjusting the opening area of the inlet nozzle 25. When the combustion exhaust gas discharged from the combustion chambers rotates the turbine 21 of the supercharger 20, the compressor 22 rotates via the shaft 23 to compress the air and supply the compressed air into each combustion chamber. The supercharger 20 is a variable type supercharger in which the drive pressure of exhaust gas can be changed by an actuator 26, and is generally a variable nozzle turbo (VN).
T) or variable capacity turbo.

【００４６】コンプレッサ２２の上流側にはエアクリー
ナ（図示せず）が設けられている。コンプレッサ２２は
エアクリーナを介して取り入れた空気を圧縮して各燃焼
室に供給する。また、コンプレッサ２２の下流側にはイ
ンタークーラ２４が設けられている。コンプレッサ２２
で圧縮された空気は、インタークーラ２４で冷却された
後に各燃焼室に供給される。インタークーラ２４の下流
側には、スロットル弁２８（吸気絞り弁）が設けられて
いる。An air cleaner (not shown) is provided on the upstream side of the compressor 22. The compressor 22 compresses the air taken in through the air cleaner and supplies it to each combustion chamber. An intercooler 24 is provided downstream of the compressor 22. Compressor 22
The air compressed by is cooled by the intercooler 24 and then supplied to each combustion chamber. A throttle valve 28 (intake throttle valve) is provided on the downstream side of the intercooler 24.

【００４７】タービン２１の下流側の排気管１６内に
は、メイン触媒４０が設けられている。メイン触媒４０
としては、例えば、燃焼排ガス中に含まれる煤やＳＯＦ
（Soluble Organic Fraction）などの粒子状物質と、Ｎ
Ｏｘとの両方を除去可能な触媒であるＮＯｘ吸蔵還元型
触媒が利用される。A main catalyst 40 is provided inside the exhaust pipe 16 on the downstream side of the turbine 21. Main catalyst 40
As, for example, soot and SOF contained in the combustion exhaust gas
Particulate matter such as (Soluble Organic Fraction) and N
A NOx occlusion reduction type catalyst, which is a catalyst capable of removing both Ox and Ox, is used.

【００４８】ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、燃焼室で燃焼反
応が進行する際の空燃比が理論空燃比よりも薄い場合
（いわゆるリーンな場合）には、ＮＯｘを蓄積する。ま
た、上記空燃比が理論空燃比よりも濃い場合（いわゆる
リッチな場合）あるいは理論空燃比の場合（いわゆるス
トイキオメトリの場合）には、蓄積したＮＯｘを放出す
る。このような動作によって、燃焼排ガス中のＮＯｘが
浄化される。また、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、酸化触媒
としての活性も備えている。燃焼排ガス中の煤およびＳ
ＯＦが上記触媒上で酸化されることによって、燃焼排ガ
スが浄化される。The NOx occlusion reduction type catalyst accumulates NOx when the air-fuel ratio when the combustion reaction proceeds in the combustion chamber is smaller than the stoichiometric air-fuel ratio (so-called lean). Further, when the air-fuel ratio is richer than the theoretical air-fuel ratio (so-called rich) or when it is the theoretical air-fuel ratio (so-called stoichiometry), accumulated NOx is released. By such an operation, NOx in the combustion exhaust gas is purified. The NOx occlusion reduction type catalyst also has activity as an oxidation catalyst. Soot and S in combustion exhaust gas
Combustion exhaust gas is purified by oxidizing OF on the catalyst.

【００４９】排気管１６と吸気管１２とはＥＧＲ流路６
０でつながっており、このＥＧＲ流路６０を介して燃焼
排ガスの一部を吸気管１２に還流可能である。吸気管１
２に還流する排ガス量は、ＥＧＲ弁６２とスロットル弁
２８の開度とを調節することによって制御される。ＥＧ
Ｒ流路６０にはさらにＥＧＲクーラ６４が設けられてお
り、このＥＧＲクーラ６４によって、吸気管１２内に導
入するのに先立って燃焼排ガスが冷却される。また、Ｅ
ＧＲクーラ６４の上流側には、ＥＧＲ触媒６６が設けら
れている。ＥＧＲ触媒６６は、酸化触媒を備えており、
吸気管１２内に導入される燃焼排ガス中のＳＯＦなどの
粒子状物質を酸化して除去する。なお、ＥＧＲ触媒６６
は省略してもよい。The exhaust pipe 16 and the intake pipe 12 are connected to the EGR passage 6
0 is connected, and a part of the combustion exhaust gas can be recirculated to the intake pipe 12 via the EGR passage 60. Intake pipe 1
The amount of exhaust gas recirculated to 2 is controlled by adjusting the opening degrees of the EGR valve 62 and the throttle valve 28. EG
The R flow path 60 is further provided with an EGR cooler 64, and the EGR cooler 64 cools the combustion exhaust gas before introducing it into the intake pipe 12. Also, E
An EGR catalyst 66 is provided on the upstream side of the GR cooler 64. The EGR catalyst 66 includes an oxidation catalyst,
Particulate matter such as SOF in the combustion exhaust gas introduced into the intake pipe 12 is oxidized and removed. The EGR catalyst 66
May be omitted.

【００５０】制御ユニット３０は、エンジン回転数Ｎｅ
と、アクセルの踏み込み量Ｌと、エンジン冷却水温Ｔen
とをそれぞれ検出するためのセンサからの測定値を受け
取り、これらの測定値に応じて燃料ポンプ１８や、燃料
噴射弁１４、ＥＧＲ弁６２、スロットル弁２８等を制御
する。センサとしては、これら以外にも種々のセンサが
設けられている。例えば、コモンレール１９には、燃料
の圧力を検出するための圧力センサ５０が設けられてい
る。また、吸気管１２のコンプレッサ２２の上流側に
は、吸気量を検出するためのエアフロメータ５２が設け
られている。排気管１６には、空燃比を検出するための
空燃比センサ７２が設けられている。さらに、メイン触
媒４０には、触媒床温を検出するための温度センサ４２
が設けられている。The control unit 30 controls the engine speed Ne.
, Accelerator depression amount L, engine cooling water temperature Ten
Measured values from the sensors for respectively detecting and are received, and the fuel pump 18, the fuel injection valve 14, the EGR valve 62, the throttle valve 28, etc. are controlled according to these measured values. As the sensor, various sensors other than these are provided. For example, the common rail 19 is provided with a pressure sensor 50 for detecting the pressure of fuel. An air flow meter 52 for detecting the amount of intake air is provided upstream of the compressor 22 in the intake pipe 12. The exhaust pipe 16 is provided with an air-fuel ratio sensor 72 for detecting the air-fuel ratio. Further, the main catalyst 40 has a temperature sensor 42 for detecting the catalyst bed temperature.
Is provided.

【００５１】図２は、ＥＧＲ率（［ＥＧＲガス量］／
［ＥＧＲガス量＋吸入空気量］）を次第に増加させてい
ったときに、燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度、スモーク、Ｃ
Ｏ（一酸化炭素）濃度、ＨＣ（未燃炭化水素系化合物）
濃度が変化する様子を概念的に示した説明図である。こ
こで、スモークとは、排気ガス中の煤などの含炭素浮遊
微粒子の濃度を表す指標であり、スモークメータと呼ば
れる専用の測定装置によって計測される。排気ガスに煤
などの含炭素浮遊微粒子が全く含まれていない場合には
スモークの値は０であり、微粒子の濃度が大きくなるほ
どスモークの値が大きくなる。図２の例では、ＥＧＲ率
が４０％を越えるあたりから、スモークの値が増加し始
めるが、ＥＧＲ率をさらに増加させて約６０％を越える
とスモークがほとんど発生しなくなる。また、ＥＧＲ率
を大きくするほどＮＯｘ濃度は減少する。すなわち、Ｅ
ＧＲ率を十分に大きくすると、ＮＯｘの排出量をほとん
ど０（高々１０ｐｐｍ程度）にするとともに、スモーク
もほとんど０にすることができる。本明細書において
は、ＥＧＲ率を６０％以上の値に設定してスモークおよ
びＮＯｘ濃度を低減する燃焼モードを、「低温燃焼」と
呼ぶ。また、低温燃焼よりも低いＥＧＲ率で行われる通
常の燃焼モードを、「通常燃焼」と呼ぶ。通常燃焼で
は、ＥＧＲ率は５０％以下に抑えられている。「低温燃
焼」という名称は、この燃焼モードにおいては、ＥＧＲ
ガスの働きによって燃焼室内の局所的な燃焼温度が通常
よりもかなり低い温度に抑えられていることに由来して
いる。局所的な燃焼温度が低いと、スモークとＮＯｘの
発生量が低減される傾向にあることが知られている。な
お、低温燃焼については、例えば本出願人により開示さ
れた特許第３０９２５６９号に詳述されている。FIG. 2 shows the EGR rate ([EGR gas amount] /
[EGR gas amount + intake air amount]) is gradually increased, the NOx concentration in the combustion exhaust gas, smoke, C
O (carbon monoxide) concentration, HC (unburned hydrocarbon compounds)
It is explanatory drawing which showed notionally how a density | concentration changes. Here, the smoke is an index representing the concentration of carbon-containing suspended particulates such as soot in the exhaust gas, and is measured by a dedicated measuring device called a smoke meter. If the exhaust gas contains no carbon-containing suspended particulates such as soot, the smoke value is 0, and the smoke value increases as the particulate concentration increases. In the example of FIG. 2, the smoke value starts to increase when the EGR rate exceeds 40%. However, when the EGR rate is further increased and exceeds about 60%, the smoke hardly occurs. Further, the NOx concentration decreases as the EGR rate increases. That is, E
If the GR rate is made sufficiently large, the emission amount of NOx can be made almost 0 (about 10 ppm at most) and the smoke can also be made almost 0. In the present specification, the combustion mode in which the EGR rate is set to a value of 60% or more to reduce the smoke and NOx concentration is referred to as "low temperature combustion". A normal combustion mode that is performed at a lower EGR rate than low temperature combustion is called "normal combustion". In normal combustion, the EGR rate is suppressed to 50% or less. The name "low temperature combustion" means that in this combustion mode, EGR
This is because the local combustion temperature in the combustion chamber is suppressed to a temperature considerably lower than usual by the action of gas. It is known that when the local combustion temperature is low, the amount of smoke and NOx generated tends to be reduced. The low temperature combustion is described in detail, for example, in Japanese Patent No. 3092569 disclosed by the present applicant.

【００５２】図２の最上部に示すように、空燃比はＥＧ
Ｒ率の増大に伴って減少する。一回の吸気工程で燃焼室
内に供給される吸気量（吸入空気量とＥＧＲガス量との
和）が一定とすれば、ＥＧＲガス量が多くなるほど空気
の吸入量は減少する。ＥＧＲガス中の酸素濃度は、通常
の空気の酸素濃度より低いので、ＥＧＲガス量が増加す
るほど、すなわちＥＧＲ率が大きくなるほど、空燃比が
リッチ側に近づいていく。図２に示されているように、
低温燃焼ではＥＧＲ率が通常燃焼よりも高いので、空燃
比は通常燃焼に比べてリッチ側にシフトしている。As shown in the uppermost portion of FIG. 2, the air-fuel ratio is EG
It decreases as the R rate increases. If the amount of intake air (the sum of the intake air amount and the EGR gas amount) supplied to the combustion chamber in one intake stroke is constant, the intake amount of air decreases as the EGR gas amount increases. Since the oxygen concentration in EGR gas is lower than the oxygen concentration in normal air, the air-fuel ratio approaches the rich side as the EGR gas amount increases, that is, the EGR rate increases. As shown in Figure 2,
Since the EGR rate in the low temperature combustion is higher than that in the normal combustion, the air-fuel ratio is shifted to the rich side as compared with the normal combustion.

【００５３】ディーゼルエンジンの燃焼は、通常は、リ
ーン空燃比の下で行われる。ＥＧＲを行なう場合にも、
通常燃焼では、空燃比はリーンに保たれる。さらにＥＧ
Ｒガス量を増加させると、空燃比が理論空燃比（ストイ
キオメトリ）となる条件で燃焼を行なうことができる。
空燃比は厳密には燃料の組成にも依存するが、理論空燃
比は、ほとんどの燃料で１４．７〜１４．８付近の値を
とる。理論空燃比の状態よりもＥＧＲガス量をさらに増
加させると、空燃比はリッチとなる。Combustion in diesel engines is usually done under lean air-fuel ratios. When performing EGR,
In normal combustion, the air-fuel ratio is kept lean. Furthermore EG
When the amount of R gas is increased, combustion can be performed under the condition that the air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio.
Strictly speaking, the air-fuel ratio also depends on the composition of the fuel, but the theoretical air-fuel ratio takes a value around 14.7 to 14.8 for most fuels. When the EGR gas amount is further increased compared to the stoichiometric air-fuel ratio state, the air-fuel ratio becomes rich.

【００５４】図３は、ＥＧＲ率を変えて空燃比（Ａ／
Ｆ）を変化させたときの各種の燃焼関連特性（燃焼排ガ
ス中のスモーク量、ディーゼルエンジンの燃費、触媒床
温、および触媒入りガス温度）が変化する様子を概念的
に示した説明図である。ここで、触媒床温および触媒入
りガス温度とは、それぞれ、図１のメイン触媒４０にお
ける触媒床温と、この触媒に流入する燃焼排ガス温度を
表わす。図３に示すように、低温燃焼は、理論空燃比よ
りもリーン側で行なうリーン低温燃焼と、理論空燃比よ
りもリッチ側で行なうリッチ低温燃焼に区分される。FIG. 3 shows that the air-fuel ratio (A /
FIG. 6 is an explanatory view conceptually showing how various combustion-related characteristics (smoke amount in combustion exhaust gas, fuel efficiency of diesel engine, catalyst bed temperature, and catalyst-containing gas temperature) when F) is changed. . Here, the catalyst bed temperature and the catalyst-containing gas temperature respectively represent the catalyst bed temperature in the main catalyst 40 of FIG. 1 and the combustion exhaust gas temperature flowing into this catalyst. As shown in FIG. 3, low temperature combustion is divided into lean low temperature combustion performed on the lean side of the stoichiometric air-fuel ratio and rich low temperature combustion performed on the rich side of the stoichiometric air fuel ratio.

【００５５】リーン低温燃焼は、スモークを充分に抑え
ることができると共に、通常燃焼と比較しても充分に許
容できる程度に優れた燃費を示す。なお、リーン低温燃
焼を行なうときには、図２に示したように、通常燃焼に
比べて燃焼排ガス中のＨＣ濃度およびＣＯ濃度が高くな
る。しかしながら、低温燃焼では、通常燃焼に比べて、
燃焼排ガスがより少なく、燃焼排ガス温度がより高くな
る傾向にある。したがって、低温燃焼を行なうときに
は、触媒床温をより高く維持することができる（図
３）。このように触媒床温が高く保たれることにより、
外部に排出される排ガス中のＨＣ濃度およびＣ０濃度を
容易に低減することができる。このように、リーン低温
燃焼は、メイン触媒４０と組み合わせることにより、極
めてクリーンな排ガスを排出することができる優れた燃
焼モードである。The lean low temperature combustion can sufficiently suppress smoke, and exhibits sufficiently excellent fuel efficiency as compared with normal combustion. When performing lean low temperature combustion, as shown in FIG. 2, the HC concentration and CO concentration in the flue gas become higher than in normal combustion. However, in low temperature combustion, compared to normal combustion
There is less flue gas and flue gas temperature tends to be higher. Therefore, when low temperature combustion is performed, the catalyst bed temperature can be maintained higher (FIG. 3). By keeping the catalyst bed temperature high in this way,
It is possible to easily reduce the HC concentration and the C0 concentration in the exhaust gas discharged to the outside. As described above, the lean low temperature combustion is an excellent combustion mode in which an extremely clean exhaust gas can be discharged by combining with the main catalyst 40.

【００５６】低温燃焼は、上述したように、多量のＥＧ
Ｒガスを環流させて燃焼温度を低下させる燃焼モードで
ある。したがって、低温燃焼を採用可能なのは、実質的
には低負荷時に限られることになる。すなわち、エンジ
ンをより高い負荷で運転するためには、燃料の噴射量と
吸入する空気量とを増加する必要がある。ここで、１回
の吸気で燃焼室内に吸入する空気量と、吸気側への排気
ガスの還流量との合計値は、原則として変わらないの
で、空気量が増加すれば排気ガスの還流量がその分だけ
減少する。そのため、負荷が高いときには、ＥＧＲ率を
低温燃焼が成立する程に高い値に維持できないことにな
る。従って、中高負荷時には、通常燃焼が行われる。中
高負荷時に通常燃焼を行なうことで発生するＮＯｘは、
ＮＯｘ吸蔵還元型触媒であるメイン触媒に吸蔵される。
こうして吸蔵されたＮＯｘは、低負荷の下で低温燃焼が
実行される際に排出されるＨＣやＣＯによって還元され
る。As described above, the low temperature combustion causes a large amount of EG.
This is a combustion mode in which R gas is circulated to lower the combustion temperature. Therefore, the low temperature combustion can be practically used only when the load is low. That is, in order to operate the engine at a higher load, it is necessary to increase the fuel injection amount and the intake air amount. Here, as a general rule, the total value of the amount of air taken into the combustion chamber and the amount of exhaust gas recirculation to the intake side does not change, so if the amount of air increases, the amount of exhaust gas recirculation will increase. It decreases by that amount. Therefore, when the load is high, the EGR rate cannot be maintained at such a high value that low temperature combustion is established. Therefore, when the load is medium and high, normal combustion is performed. NOx generated by performing normal combustion at medium and high load is
It is stored in the main catalyst, which is a NOx storage reduction catalyst.
The NOx thus stored is reduced by HC and CO that are discharged when the low temperature combustion is executed under a low load.

【００５７】図４は、リーン低温燃焼と通常燃焼を切り
換える条件を示すグラフである。図４に示すように、エ
ンジン運転条件が比較的低出力の領域Ｒ１にある場合は
リーン低温燃焼が行われ、比較的高出力の領域Ｒ２にあ
る場合は通常燃焼が行われる。より具体的には、エンジ
ン回転速度とエンジンの要求トルクとをパラメータとし
て、制御の目標とする排気ガス空燃比を設定したマップ
を、低温燃焼用のマップと、通常燃焼用のマップとして
それぞれ記憶しておき、排気管１６に装着した空燃比セ
ンサ７２の検出する空燃比が目標空燃比となるように制
御する。このようなマップは、制御ユニット３０のＲＯ
Ｍ（図示せず）に記憶されている。FIG. 4 is a graph showing conditions for switching between lean low temperature combustion and normal combustion. As shown in FIG. 4, lean low-temperature combustion is performed when the engine operating condition is in the relatively low output region R1, and normal combustion is performed when the engine operating condition is in the relatively high output region R2. More specifically, using the engine speed and the required torque of the engine as parameters, a map in which the exhaust gas air-fuel ratio that is the target of control is set is stored as a low temperature combustion map and a normal combustion map, respectively. The air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor 72 mounted on the exhaust pipe 16 is controlled to be the target air-fuel ratio. Such a map is used for the RO of the control unit 30.
It is stored in M (not shown).

【００５８】なお、リッチ低温燃焼は、図３に示したよ
うに燃費が悪化する燃焼モードであるため通常は用いな
いが、図３に示すように触媒床温を上昇させることがで
きるため、触媒の再生のためにごく短時間行なわれるの
が普通である。すなわち、通常燃焼を継続する場合に
は、燃焼排ガス温度が低いために触媒床温が次第に低下
し、触媒活性が低下するおそれがあるので、このような
場合に短時間リッチ低温燃焼を行なうと、触媒床温を上
昇させて触媒活性を回復させることができる。It should be noted that the rich low temperature combustion is not normally used because it is a combustion mode in which fuel consumption deteriorates as shown in FIG. 3, but the catalyst bed temperature can be raised as shown in FIG. It is usually done for a very short time to regenerate. That is, when the normal combustion is continued, the catalyst bed temperature gradually decreases due to the low combustion exhaust gas temperature, and the catalyst activity may decrease. The catalyst bed temperature can be raised to restore the catalyst activity.

【００５９】B．エンジン始動時の触媒の暖機促進の考
え方：触媒４０の暖機は、触媒４０を通過する排気ガス
の熱によって行われる。ここで、触媒４０内の排気ガス
の流れとして円管内乱流モデルを採用すると、排気ガス
から触媒４０への伝熱量Ｑは、以下の（１）式で与えら
れる。B. Concept of accelerating catalyst warm-up at engine start-up: The catalyst 40 is warmed up by the heat of the exhaust gas passing through the catalyst 40. Here, if the turbulent flow model in the circular pipe is adopted as the flow of the exhaust gas in the catalyst 40, the heat transfer amount Q from the exhaust gas to the catalyst 40 is given by the following equation (1).

【００６０】 Ｑ＝Ｃ１・Ｒｅ0.8・Ｐｒ1/3・（Ｔｇ−Ｔｃ） ＝Ｃ２・Ｖ0.8・（Ｔｇ−Ｔｃ） …（１） ここで、Ｃ１，Ｃ２は定数、Ｒｅはレイノズル数、Ｐｒ
はプラントル数、Ｔｇは排気ガスの温度、Ｔｃは触媒の
温度、Ｖは排気ガスの流量である。なお、プラントル数
は流体の物性値だけで決まるので、定数Ｃ２で代表され
ている。また、レイノルズ数Ｒｅは、排気ガスの流量Ｖ
に比例する。Q = C1 · Re 0.8 · Pr 1/3 · (Tg−Tc) = C2 · V 0.8 · (Tg−Tc) (1) where C1 and C2 are constants, Re is the number of Reynolds, Pr
Is the Prandtl number, Tg is the temperature of the exhaust gas, Tc is the temperature of the catalyst, and V is the flow rate of the exhaust gas. Since the Prandtl number is determined only by the physical properties of the fluid, it is represented by the constant C2. The Reynolds number Re is the exhaust gas flow rate V.
Proportional to.

【００６１】伝熱量Ｑが多いほど、触媒４０の暖機が促
進される。従って、触媒４０の暖機を促進するために
は、次の２つの手段を採用することが可能である。 （ａ）排気ガスの温度Ｔｇを上昇させる。 （ｂ）排気ガスの流量Ｖを増大させる。The larger the amount of heat transfer Q, the more the catalyst 40 is warmed up. Therefore, in order to accelerate the warm-up of the catalyst 40, the following two means can be adopted. (A) Raise the temperature Tg of the exhaust gas. (B) The flow rate V of exhaust gas is increased.

【００６２】以下に説明する各種の実施例は、これらの
２つの手段の少なくとも一方を利用するものである。The various embodiments described below utilize at least one of these two means.

【００６３】C．暖機制御の第１実施例：図５は、暖機
制御の第１実施例におけるディーゼルエンジン１０の運
転状態を示す説明図である。図５の横軸は始動（コール
ドスタート）からの時間であり、縦軸は、上から順に、
エンジン冷却水温、燃料噴射時期、および、ＥＧＲ率で
ある。時刻ｔ０でエンジンが始動すると、エンジン冷却
水温が所定の温度ＣＡＴonに到達する時刻ｔ１までは、
触媒４０を暖機するための暖機運転が行われる。また、
時刻ｔ１以降は、暖機後の通常の運転が行われる。図５
の例では、時刻ｔ１〜ｔ２の間は低温燃焼が実行され、
時刻ｔ２以降では通常燃焼が行われると仮定している。
但し、暖機後の運転状態は、エンジン１０の要求負荷に
依存して変化するものであり、図５は単なる一例であ
る。C. First Embodiment of Warm-up Control: FIG. 5 is an explanatory diagram showing an operating state of the diesel engine 10 in the first embodiment of the warm-up control. The horizontal axis of FIG. 5 is the time from the start (cold start), and the vertical axis is the order from the top.
The engine cooling water temperature, the fuel injection timing, and the EGR rate. When the engine starts at time t0, until the time t1 when the engine cooling water temperature reaches the predetermined temperature CATon,
A warm-up operation for warming up the catalyst 40 is performed. Also,
After time t1, normal operation after warming up is performed. Figure 5
In the above example, low temperature combustion is executed between times t1 and t2,
It is assumed that normal combustion is performed after time t2.
However, the operating state after warm-up changes depending on the required load of the engine 10, and FIG. 5 is merely an example.

【００６４】暖機期間中においては、燃料噴射は、パイ
ロット噴射とメイン噴射とに分割して行なわれる。パイ
ロット噴射の噴射量は、１燃焼サイクルの全噴射量の約
３０％に設定されており、メイン噴射の噴射量は約７０
％に設定されている。また、パイロット噴射の噴射時期
は、圧縮上死点ＴＤＣの約１０°手前（すなわちＴＤＣ
−約１０°）であり、メイン噴射の噴射時期は圧縮上死
点ＴＤＣの約１０°後ろ（すなわちＴＤＣ＋約１０°）
に設定されている。なお、本明細書において、「噴射時
期」とは噴射開始時期を意味する。暖機期間中における
噴射量や噴射時期の設定値の意味については後述する。During the warm-up period, fuel injection is divided into pilot injection and main injection. The injection amount of pilot injection is set to about 30% of the total injection amount of one combustion cycle, and the injection amount of main injection is about 70%.
It is set to%. The injection timing of the pilot injection is about 10 ° before the compression top dead center TDC (that is, TDC).
The injection timing of the main injection is about 10 ° behind the compression top dead center TDC (that is, TDC + about 10 °).
Is set to. In the present specification, the "injection timing" means the injection start timing. The meaning of the set values of the injection amount and the injection timing during the warm-up period will be described later.

【００６５】暖機期間中は、ＥＧＲ率が０に設定されて
いる。すなわち、ＥＧＲ弁６２が閉鎖されており、燃焼
排ガスの還流がカットされている。この理由は、暖機期
間中にＥＧＲを行うと、ＥＧＲクーラ６４（図１）によ
って排気温度が低下してしまうので、却って暖機が抑制
される可能性があるからである。これから理解できるよ
うに、暖機期間中のＥＧＲカット運転は、上述した
（１）式における排気ガスの温度Ｔｇを上昇させる手段
として使用することができる。但し、暖機期間中に、あ
る程度のＥＧＲを行うようにしても良い。The EGR rate is set to 0 during the warm-up period. That is, the EGR valve 62 is closed and the recirculation of the combustion exhaust gas is cut off. The reason for this is that if EGR is performed during the warm-up period, the EGR cooler 64 (FIG. 1) lowers the exhaust gas temperature, which may rather suppress the warm-up. As can be understood from this, the EGR cut operation during the warm-up period can be used as a means for increasing the temperature Tg of the exhaust gas in the above equation (1). However, some EGR may be performed during the warm-up period.

【００６６】時刻ｔ２以降では通常燃焼が行われる。こ
の通常燃焼の際にも、パイロット噴射とメイン噴射とが
行われる。但し、通常燃焼時には、パイロット噴射の噴
射量は、１燃焼サイクルの全噴射量の約１０％に設定さ
れ、メイン噴射の噴射量は約９０％に設定される。ま
た、パイロット噴射の噴射時期は、（ＴＤＣ−約１５
°）であり、メイン噴射の噴射時期は（ＴＤＣ＋約５
°）である。After time t2, normal combustion is performed. During this normal combustion, pilot injection and main injection are also performed. However, during normal combustion, the injection amount of pilot injection is set to about 10% of the total injection amount of one combustion cycle, and the injection amount of main injection is set to about 90%. The injection timing of the pilot injection is (TDC-about 15
And the injection timing of the main injection is (TDC + about 5
°).

【００６７】図６（Ａ）は、暖機期間中の燃焼室内の圧
力変化を示しており、図６（Ｂ）は熱発生量の変化を示
している。図６（Ａ），（Ｂ）の横軸はクランク角度θ
である。暖機期間中においては、パイロット噴射もメイ
ン噴射も圧縮上死点ＴＤＣから離れた時点で行われるの
で、圧縮上死点ＴＤＣ付近における圧力上昇率は低い。
このため、いわゆる等容度（圧縮上死点ＴＤＣ付近にお
ける圧力上昇割合）が低下する。ディーゼルエンジンで
は、一般に、等容度が低下すると熱効率が低下し、排気
エネルギが増加することが知られている。具体的には、
パイロット噴射された燃料は、圧縮上死点ＴＤＣ前に燃
焼して熱を発生するが、この熱はほとんど外部に対して
仕事をせず、燃焼室内の温度・圧力の上昇に利用され
る。メイン噴射も、圧縮上死点ＴＤＣからかなり離れた
時点で行われるので、その熱発生量のかなりの部分が排
気の温度上昇に利用される。FIG. 6A shows the pressure change in the combustion chamber during the warm-up period, and FIG. 6B shows the heat generation amount change. The horizontal axis in FIGS. 6A and 6B is the crank angle θ.
Is. During the warm-up period, both the pilot injection and the main injection are performed at a time away from the compression top dead center TDC, so the pressure increase rate near the compression top dead center TDC is low.
For this reason, the so-called isovolume (the rate of pressure increase near the compression top dead center TDC) decreases. In a diesel engine, it is generally known that when the isovolume decreases, the thermal efficiency decreases and the exhaust energy increases. In particular,
The pilot-injected fuel burns before the compression top dead center TDC to generate heat, but this heat does little work to the outside and is used to increase the temperature and pressure in the combustion chamber. Since the main injection is also performed at a point far away from the compression top dead center TDC, a considerable part of the heat generation amount is used for raising the temperature of the exhaust gas.

【００６８】暖機期間中のパイロット噴射およびメイン
噴射の噴射時期と噴射量とは、以下のような事項を考慮
して決定されている。排気エネルギを増加させるために
は、メイン噴射を圧縮上死点ＴＤＣ以降のなるべく遅い
時点で（すなわち、なるべく大幅に遅角させて）行うこ
とが望ましい。但し、メイン噴射をあまり遅角させると
失火する可能性がある。そこで、パイロット噴射の噴射
量を増加させると燃焼室の温度が上昇するので、メイン
噴射を遅角させたときに失火する可能性を低下させるこ
とができる。また、パイロット噴射とメイン噴射の噴射
時期の間隔には、ある程度の好ましい値（例えばクラン
ク角度で２０°）が存在する。従って、パイロット噴射
とメイン噴射の噴射時期は、失火する可能性が低く、か
つ、メイン噴射の噴射時期がなるべく遅くなるように決
定される。また、パイロット噴射とメイン噴射の噴射時
期と噴射量は、排気エネルギの増大分を含み、かつ、要
求負荷を満足するように決定される。この結果、暖機期
間中では、暖機期間後の通常燃焼に比べて、パイロット
噴射の噴射量が多く、かつ、メイン噴射の噴射時期がよ
り遅い時期に設定される。The injection timings and injection amounts of the pilot injection and the main injection during the warm-up period are determined in consideration of the following matters. In order to increase the exhaust energy, it is desirable to perform the main injection at a time as late as possible after the compression top dead center TDC (that is, with a delay as much as possible). However, misfire may occur if the main injection is retarded too much. Therefore, when the injection amount of the pilot injection is increased, the temperature of the combustion chamber rises, so that it is possible to reduce the possibility of misfire when the main injection is retarded. In addition, the interval between the injection timings of the pilot injection and the main injection has a certain preferable value (for example, a crank angle of 20 °). Therefore, the injection timings of the pilot injection and the main injection are determined so that the possibility of misfire is low and the injection timing of the main injection is delayed as much as possible. Further, the injection timing and the injection amount of the pilot injection and the main injection are determined so as to include the increase in exhaust energy and satisfy the required load. As a result, during the warm-up period, the injection amount of the pilot injection is larger and the injection timing of the main injection is set later than in the normal combustion after the warm-up period.

【００６９】なお、等負荷の運転条件では、暖機期間中
の方が暖機期間後の通常燃焼よりも全噴射量は多くな
る。暖機期間中のパイロット噴射の噴射割合（パイロッ
ト噴射量／全噴射量）は、暖機期間後の通常燃焼におけ
るパイロット噴射の噴射割合の約２倍〜約５倍であるこ
とが好ましい。Under the operating conditions of equal load, the total injection amount during the warm-up period is larger than that during normal combustion after the warm-up period. The injection ratio of the pilot injection during the warm-up period (pilot injection amount / total injection amount) is preferably about 2 to about 5 times the injection ratio of the pilot injection during normal combustion after the warm-up period.

【００７０】以上の説明から理解できるように、第１実
施例の暖機期間中の燃料噴射には、以下のような特徴が
ある。 （１）暖機期間中におけるパイロット噴射の噴射量割合
は、暖機期間後における通常燃焼において実行されるパ
イロット噴射の噴射量割合よりも高い。 （２）暖機期間中におけるメイン噴射の噴射時期は、暖
機期間後における通常燃焼において実行されるメイン噴
射の噴射量時期よりも遅い。As can be understood from the above description, the fuel injection during the warm-up period of the first embodiment has the following features. (1) The injection amount ratio of the pilot injection during the warm-up period is higher than the injection amount ratio of the pilot injection executed in the normal combustion after the warm-up period. (2) The injection timing of the main injection during the warm-up period is later than the injection amount timing of the main injection executed in normal combustion after the warm-up period.

【００７１】このような制御を行うことによって、メイ
ン噴射をかなりの遅角させて、排気エネルギを増大させ
ることが可能であり、触媒４０をより効率的に暖機する
ことが可能である。また、パイロット噴射の噴射量が多
いので、メイン噴射の際には、燃焼室内の温度と圧力が
かなり上昇している。このため、メイン噴射で噴射され
た燃料が十分に燃焼するので、燃焼排ガス中のＨＣ濃度
を低減することができる。すなわち、第１実施例では、
ＨＣ濃度を抑制しつつ、触媒の暖機を効率良く行うこと
が可能である。By performing such control, it is possible to retard the main injection to a considerable extent to increase the exhaust energy, and it is possible to warm up the catalyst 40 more efficiently. Also, since the pilot injection amount is large, the temperature and pressure inside the combustion chamber rise considerably during the main injection. Therefore, the fuel injected in the main injection is sufficiently combusted, so that the HC concentration in the combustion exhaust gas can be reduced. That is, in the first embodiment,
It is possible to efficiently warm up the catalyst while suppressing the HC concentration.

【００７２】なお、パイロット噴射とメイン噴射の時期
にはある程度の融通性があるが、触媒の暖機のために
は、パイロット噴射を圧縮上死点の手前で行い、メイン
噴射を圧縮上死点以降で行うことが好ましい。こうする
ことによって、ＨＣ濃度を抑制しつつ、触媒の暖機をよ
り効率良く行うことが可能である。Although there is some flexibility in the timing of pilot injection and main injection, in order to warm up the catalyst, pilot injection is performed before compression top dead center and main injection is performed at compression top dead center. It is preferable to do it later. By doing so, it is possible to more efficiently warm up the catalyst while suppressing the HC concentration.

【００７３】図５の例では、暖機期間中は、パイロット
噴射とメイン噴射の噴射割合および噴射時期が一定に保
たれるものとしたが、暖機の程度に応じてこれらを変更
するようにしてもよい。図７は、エンジン冷却水温に応
じて噴射割合と噴射時期とを変更する場合の例を示すグ
ラフである。この例では、エンジン冷却水温が上昇する
につれて、パイロット噴射の噴射割合が低下し、一方、
メイン噴射の噴射時期が進角する。換言すれば、エンジ
ン冷却水温が上昇するにつれて、暖機期間後の通常燃焼
の噴射状態に近づくように調整が行われる。こうするこ
とによって、暖機の程度に応じた適切な噴射噴射で触媒
を暖機することが可能である。なお、エンジン冷却水温
の代わりに、触媒床温に応じてパイロット噴射とメイン
噴射の噴射割合および噴射時期を変更するようにしても
よい。In the example of FIG. 5, the injection ratio and the injection timing of the pilot injection and the main injection are kept constant during the warm-up period, but they may be changed according to the degree of warm-up. May be. FIG. 7 is a graph showing an example in which the injection ratio and the injection timing are changed according to the engine cooling water temperature. In this example, as the engine cooling water temperature increases, the injection rate of pilot injection decreases, while
The injection timing of the main injection advances. In other words, as the engine cooling water temperature rises, adjustment is performed so as to approach the injection state of normal combustion after the warm-up period. By doing so, it is possible to warm up the catalyst with an appropriate injection injection according to the degree of warming up. Instead of the engine cooling water temperature, the injection ratio and injection timing of pilot injection and main injection may be changed according to the catalyst bed temperature.

【００７４】D．暖機制御の第２実施例：図８は、暖機
制御の第２実施例におけるディーゼルエンジン１０の運
転状態を示す説明図である。第２実施例では、以下に説
明するように、パイロット噴射とメイン噴射の噴射時期
および噴射量が、第１実施例よりも最適化されている。D. Second embodiment of warm-up control: FIG. 8 is an explanatory diagram showing an operating state of the diesel engine 10 in the second embodiment of warm-up control. In the second embodiment, as described below, the injection timing and injection amount of the pilot injection and the main injection are optimized as compared with the first embodiment.

【００７５】図９は、メイン噴射時期およびメイン噴射
量と失火領域との関係を示す説明図である。この図から
解るように、あるメイン噴射量のときにメイン噴射時期
を遅角させると、失火限界を超えて失火領域に入ってし
まう。但し、メイン噴射量が少ないほど、失火限界のク
ランク角度は遅角側にずれる。図９の実線は、パイロッ
ト噴射量を一定としたときに、同一のトルクを発生させ
るためのメイン噴射の時期と噴射量との関係を示してい
る。一般に、メイン噴射の噴射時期を遅角させると熱効
率が低下する。従って、パイロット噴射量が一定値に保
たれる条件下では、メイン噴射の噴射時期を遅角させる
ほど、同一のトルクを発生するために必要なメイン噴射
量が増大する。また、パイロット噴射量を増加させた場
合には、同一のメイン噴射量でメイン噴射時期を遅角さ
せても同一のトルクを発生することができる。FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the main injection timing, the main injection amount, and the misfire area. As can be seen from this figure, if the main injection timing is retarded at a certain main injection amount, the misfire limit is exceeded and the misfire region is entered. However, the smaller the main injection amount, the more the crank angle at the misfire limit shifts to the retard side. The solid line in FIG. 9 shows the relationship between the main injection timing and the injection amount for generating the same torque when the pilot injection amount is constant. Generally, when the injection timing of the main injection is retarded, the thermal efficiency decreases. Therefore, under the condition that the pilot injection amount is maintained at a constant value, as the injection timing of the main injection is retarded, the main injection amount required to generate the same torque increases. When the pilot injection amount is increased, the same torque can be generated even if the main injection timing is retarded with the same main injection amount.

【００７６】ところで、失火限界の近傍の臨界領域で
は、メイン噴射が十分に遅角しているので、排気ガス温
度が高められる。臨界領域における排気ガス温度は、各
種の燃料噴射条件に依存している。図１０は、燃料噴射
条件による排気ガス温度Ｔｇの変化を示す説明図であ
る。図１０の横軸は、メイン噴射時期であり、縦軸は燃
焼排ガスの温度である。また、実線は、パイロット噴射
割合Ｑｐ（全噴射量に対するパイロット噴射量の割合）
が０％のときのグラフであり、一点鎖線はこれが２０
％、二点鎖線は４０％のときのグラフである。この図か
ら理解できるように、パイロット噴射量割合Ｑｐを０％
から２０％に増加させると、失火限界となるメイン噴射
時期が遅角するので、失火限界の臨界領域における排気
ガス温度Ｔｇも上昇する。ところが、パイロット噴射量
割合Ｑｐを過度に（例えば４０％に）増大させると、メ
イン噴射量の割合が低下してしまうので、逆に排気ガス
温度Ｔｇが低下することになる。図１１は、図１０の関
係を、パイロット噴射量割合と排気ガス温度Ｔｇとの関
係に書き直したものである。この図からも理解できるよ
うに、メイン噴射の条件を図９の臨界領域内に設定した
ときに、排気ガス温度Ｔｇが最も高くなるようなパイロ
ット噴射量割合の最適な条件が存在する。このような最
適な噴射条件は、各エンジン毎に実験的に決定される。
また、この最適な噴射条件はエンジンの温度にも依存す
るので、例えばエンジン冷却水温度に応じて変更するこ
とが好ましい。By the way, in the critical region near the misfire limit, the main injection is sufficiently retarded, so that the exhaust gas temperature is raised. The exhaust gas temperature in the critical region depends on various fuel injection conditions. FIG. 10 is an explanatory diagram showing changes in the exhaust gas temperature Tg depending on the fuel injection conditions. The horizontal axis of FIG. 10 is the main injection timing, and the vertical axis is the temperature of the combustion exhaust gas. The solid line indicates the pilot injection ratio Qp (ratio of the pilot injection amount to the total injection amount).
Is a graph when is 0%, and the dashed-dotted line is 20
%, The chain double-dashed line is a graph at 40%. As can be understood from this figure, the pilot injection amount ratio Qp is set to 0%.
If it is increased from 20% to 20%, the main injection timing at the misfire limit is retarded, so the exhaust gas temperature Tg in the critical region of the misfire limit also rises. However, if the pilot injection amount ratio Qp is excessively increased (for example, to 40%), the ratio of the main injection amount decreases, so that the exhaust gas temperature Tg decreases. 11 is a rewrite of the relationship of FIG. 10 into the relationship between the pilot injection amount ratio and the exhaust gas temperature Tg. As can be understood from this figure, when the main injection condition is set within the critical region of FIG. 9, there is an optimum condition of the pilot injection amount ratio that maximizes the exhaust gas temperature Tg. Such optimum injection conditions are experimentally determined for each engine.
Further, since this optimum injection condition also depends on the temperature of the engine, it is preferable to change it according to the engine cooling water temperature, for example.

【００７７】なお、メイン噴射量とパイロット噴射量と
の合計が一定であるときには、以下の２つの場合を考慮
して、噴射条件を最適化することが可能である。すなわ
ち、パイロット噴射量が多い場合には、メイン噴射量は
少なくなるがメイン噴射の時期は遅らせることが可能で
ある。一方、パイロット噴射量が少ない場合には、メイ
ン噴射量が多くなるが、メイン噴射の時期は進める必要
が生じる。排気ガス温度Ｔｇが最も高くなるようなパイ
ロット噴射とメイン噴射の最適な条件は、これらの２つ
の場合のバランスを考慮して決定される。すなわち、こ
の最適な条件は、失火が生じない範囲においてパイロッ
ト噴射量が最大可能量となる条件と、最小可能量となる
条件と、の中間に存在する。従って、これらの２つの極
端な条件の中間を探索することによって、最適な条件を
見いだすことが可能である。When the sum of the main injection amount and the pilot injection amount is constant, the injection conditions can be optimized in consideration of the following two cases. That is, when the pilot injection amount is large, the main injection amount is small but the main injection timing can be delayed. On the other hand, when the pilot injection amount is small, the main injection amount increases, but it is necessary to advance the main injection timing. The optimum conditions for the pilot injection and the main injection that maximize the exhaust gas temperature Tg are determined in consideration of the balance between these two cases. That is, this optimum condition exists between the condition that the pilot injection amount is the maximum possible amount and the condition that the pilot injection amount is the minimum possible amount in the range where misfire does not occur. Therefore, it is possible to find the optimum condition by searching the middle of these two extreme conditions.

【００７８】以上のように、第２実施例では、暖機期間
中において、排気ガス温度Ｔｇが最も高くなるように、
パイロット噴射の噴射量割合とメイン噴射の噴射時期と
が、失火限界直前の臨界領域の時期に相当するように設
定されている。これによって、排気エネルギが増加し、
触媒の暖機を効率的に促進することが可能である。な
お、この臨界領域の範囲としては、クランク角度で失火
限界から失火限界の手前約２°までの範囲とすることが
好ましく、失火限界からその手前の約１°までの範囲と
することがさらに好ましい。As described above, in the second embodiment, the exhaust gas temperature Tg is maximized during the warm-up period.
The injection amount ratio of the pilot injection and the injection timing of the main injection are set so as to correspond to the timing in the critical region immediately before the misfire limit. This increases exhaust energy,
It is possible to efficiently promote the warm-up of the catalyst. The range of this critical region is preferably in the range of the misfire limit to about 2 ° before the misfire limit, and more preferably from the misfire limit to about 1 ° before the misfire limit. .

【００７９】第２実施例では、さらに、排気ガスの温度
上昇を促進する手段として、噴射条件の調整の他に、Ｅ
ＧＲカット運転と、アイドル回転数の上昇と、グロープ
ラグの継続使用と、の３つの手段が利用されている。In the second embodiment, as means for accelerating the temperature rise of exhaust gas, in addition to adjusting the injection conditions, E
Three means are used: a GR cut operation, an increase in idle speed, and continuous use of a glow plug.

【００８０】図８に示したように、第２実施例では、第
１実施例と同様に、暖機期間中においてＥＧＲがカット
されている。この結果、ＥＧＲクーラ６４（図１）にお
ける熱損失によって排気温度が低下してしまうことを防
止し、触媒の暖機を促進することが可能である。また、
図８の例では、アイドル回転数は、暖機期間中は１２０
０ｒｐｍに設定されており、暖機期間後は９５０ｒｐｍ
に設定されている。このように、暖機期間中にアイドル
回転数を増加させると、上述した（１）式における排気
ガス流量Ｖを増大させることができ、これによって触媒
４０の暖機を促進することが可能である。As shown in FIG. 8, in the second embodiment, the EGR is cut during the warm-up period as in the first embodiment. As a result, it is possible to prevent the exhaust temperature from decreasing due to the heat loss in the EGR cooler 64 (FIG. 1), and to accelerate the warm-up of the catalyst. Also,
In the example of FIG. 8, the idle speed is 120 during the warm-up period.
It is set to 0 rpm and 950 rpm after the warm-up period.
Is set to. As described above, when the idle speed is increased during the warm-up period, the exhaust gas flow rate V in the above equation (1) can be increased, and thus the warm-up of the catalyst 40 can be promoted. .

【００８１】図８の最下部に示すように、暖機期間中
は、さらに、グロープラグが継続的に利用されている。
図１２は、燃焼室の縦断面を示している。燃焼室１１０
は、シリンダ壁１１２と、シリンダヘッド１１４と、ピ
ストン１１６とで構成されている。シリンダヘッド１１
４には、吸気ポート１２２と排気ポート１２４とが設け
られている。吸気ポート１２２にはグロープラグ１２６
と吸気弁１３２とが設けられており、排気ポート１２４
には排気弁１３４が設けられている。また、シリンダヘ
ッド１１４の燃焼室のほぼ中心位置には、燃料噴射弁１
４が設けられている。なお、グロープラグ１２６は、吸
気を加熱できる位置に配置されていればよく、例えば、
燃料噴射弁１４のノズル１５に隣接した位置に設けられ
ていてもよい。As shown at the bottom of FIG. 8, the glow plug is continuously used during the warm-up period.
FIG. 12 shows a vertical cross section of the combustion chamber. Combustion chamber 110
Is composed of a cylinder wall 112, a cylinder head 114, and a piston 116. Cylinder head 11
4, an intake port 122 and an exhaust port 124 are provided. Intake port 122 has glow plug 126
And an intake valve 132, and an exhaust port 124
An exhaust valve 134 is provided in the. Further, the fuel injection valve 1 is provided at a substantially central position of the combustion chamber of the cylinder head 114.
4 are provided. The glow plug 126 may be arranged at a position where the intake air can be heated.
It may be provided at a position adjacent to the nozzle 15 of the fuel injection valve 14.

【００８２】グロープラグ１２６は、通常は、エンジン
１０の始動性の向上を図るために、始動時の極く短い時
間のみに利用される。これに対して、第２実施例では、
暖機期間中において、グロープラグ１２６がかなり長時
間の間、継続的にオン状態に保たれている。こうするこ
とによって、排気ガス温度をさらに高めて、触媒４０の
暖機を促進することが可能である。The glow plug 126 is usually used only for an extremely short time at the time of starting in order to improve the starting performance of the engine 10. On the other hand, in the second embodiment,
During the warm-up period, the glow plug 126 is continuously kept in the ON state for a considerably long time. By doing so, it is possible to further raise the exhaust gas temperature and accelerate the warm-up of the catalyst 40.

【００８３】なお、ＥＧＲカット運転と、グロープラグ
による継続的な吸気加熱運転と、アイドル回転数上昇運
転と、の３種類の運転は、同時に行う必要はないが、こ
れらのうちの少なくとも１つを暖機期間中の少なくとも
一部の期間で実行することが好ましい。また、これらの
運転の程度は、エンジン冷却水温度や触媒昇温に依存し
て変化させることが好ましく、暖機期間中に必要がなく
なったときにはこれらの運転を停止してもよい。It is not necessary to simultaneously perform the three types of operations of the EGR cut operation, the continuous intake air heating operation by the glow plug, and the idle speed increasing operation, but at least one of these operations It is preferable to carry out the process during at least a part of the warm-up period. Further, the degree of these operations is preferably changed depending on the engine cooling water temperature and the catalyst temperature rise, and these operations may be stopped when they are no longer needed during the warm-up period.

【００８４】E．暖機制御の第３実施例：図１３は、暖
機制御の第３実施例におけるディーゼルエンジン１０の
運転状態を示す説明図である。第３実施例は、暖機期間
中において、噴射時期が圧縮上死点ＴＤＣの近傍に設定
されている、という特徴を有している。図１４は、圧縮
上死点ＴＤＣ近傍における燃料噴射の様子を示す説明図
である。良く知られているように、燃料噴射ノズル１５
から噴射される燃料は、ノズル１５の出口付近では柱状
の液状部（液柱部と呼ぶ）を構成しており、その後、徐
々に拡散する。圧縮上死点ＴＤＣ近傍において燃料を噴
射すると、この液柱部が、ピストン１１６のヘッド中央
に設けられている凸部に衝突し、燃料の液体が燃焼室内
に飛散する。このように、液柱部がピストンヘッドの中
央凸部に衝突して飛散するようにすれば、燃焼室内の空
気と燃料との混合が促進され、この結果、シリンダ壁面
への燃料が付着を低減することができる。排気ガス中に
排出されるＨＣ濃度は、燃料の壁面付着に応じて増加す
る。従って、噴射燃料の液柱部を、ピストンヘッド中央
の凸部に衝突させて飛散させることによって、排気ガス
中のＨＣ濃度を低減することが可能である。E. Third Embodiment of Warm-up Control: FIG. 13 is an explanatory diagram showing an operating state of the diesel engine 10 in the third embodiment of the warm-up control. The third embodiment is characterized in that the injection timing is set near the compression top dead center TDC during the warm-up period. FIG. 14 is an explanatory diagram showing a state of fuel injection in the vicinity of the compression top dead center TDC. As is well known, the fuel injection nozzle 15
The fuel injected from forms a columnar liquid portion (referred to as a liquid column portion) in the vicinity of the outlet of the nozzle 15, and then gradually diffuses. When fuel is injected in the vicinity of the compression top dead center TDC, the liquid column portion collides with a convex portion provided at the center of the head of the piston 116, and the liquid fuel is scattered in the combustion chamber. In this way, if the liquid column part collides with the central convex part of the piston head and is scattered, the mixing of air and fuel in the combustion chamber is promoted, and as a result, the adhesion of fuel to the cylinder wall surface is reduced. can do. The HC concentration discharged into the exhaust gas increases as the fuel adheres to the wall surface. Therefore, it is possible to reduce the HC concentration in the exhaust gas by causing the liquid column portion of the injected fuel to collide with the convex portion at the center of the piston head and scatter.

【００８５】触媒の暖機期間中は、触媒が十分に活性化
されていないので、ＨＣを十分に酸化することができな
い。従って、排気中のＨＣ濃度が高いと、外部に排出さ
れるＨＣの量が増加するので好ましくない。本実施例で
は、触媒の暖機期間中に排気ガス中のＨＣ濃度を低下さ
せることができるので、このような問題を回避できると
いう利点がある。During the warm-up period of the catalyst, the catalyst is not sufficiently activated, so that HC cannot be sufficiently oxidized. Therefore, if the HC concentration in the exhaust gas is high, the amount of HC discharged to the outside increases, which is not preferable. In the present embodiment, the HC concentration in the exhaust gas can be lowered during the warm-up period of the catalyst, so there is an advantage that such a problem can be avoided.

【００８６】図１３に示されているように、第３実施例
では、さらに、暖機期間中におけるコモンレール圧力
が、暖機期間後に比べて高く設定されている。具体的に
は、例えば暖機期間後ではコモンレール圧力が約６０気
圧（約６ＭＰａ）であるのに対して、暖機期間中は約１
３０気圧（約１３ＭＰａ）に設定されている。燃料噴射
圧を増加させると、燃料の飛散が促進されて壁面付着が
さらに抑制される。この結果、排気ガス中のＨＣ濃度を
さらに低減することが可能である。As shown in FIG. 13, in the third embodiment, the common rail pressure during the warm-up period is set higher than that after the warm-up period. Specifically, for example, while the common rail pressure is about 60 atm (about 6 MPa) after the warm-up period, it is about 1 atm during the warm-up period.
It is set to 30 atm (about 13 MPa). When the fuel injection pressure is increased, the scattering of fuel is promoted and the adhesion to the wall surface is further suppressed. As a result, it is possible to further reduce the HC concentration in the exhaust gas.

【００８７】なお、図１３の例では、暖機期間中に１回
の燃料噴射のみを行っているが、燃料噴射をパイロット
噴射とメイン噴射とに分割するようにしてもよい。この
場合には、メイン噴射の時期を、圧縮上死点ＴＤＣの近
傍に設定することが好ましい。なお、本明細書におい
て、「メイン噴射」とは、１燃焼サイクル中に行われる
１回以上の燃料噴射の中で最も燃料噴射量の多いものを
意味している。また、「圧縮上死点ＴＤＣの近傍」と
は、燃料噴射ノズル１５から噴射される液柱部の少なく
とも一部が、ピストンヘッド中央の凸部に直接衝突する
ようなクランク角度の範囲を意味している。In the example of FIG. 13, only one fuel injection is performed during the warm-up period, but the fuel injection may be divided into pilot injection and main injection. In this case, it is preferable to set the main injection timing near the compression top dead center TDC. In the present specification, the “main injection” means the one having the largest fuel injection amount among the one or more fuel injections performed in one combustion cycle. Further, “near the compression top dead center TDC” means a crank angle range in which at least a part of the liquid column portion injected from the fuel injection nozzle 15 directly collides with the convex portion at the center of the piston head. ing.

【００８８】F．暖機制御の第４実施例：図１５は、暖
機制御の第４実施例におけるディーゼルエンジン１０の
運転状態を示す説明図である。第４実施例は、暖機期間
中におけるコモンレール圧力が暖機期間後に比べて低く
設定されている、という特徴を有している。例えば、図
１５の例では、暖機期間後ではコモンレール圧力が約６
０気圧（約６ＭＰａ）であるのに対して、暖機期間中は
約３０気圧（約３ＭＰａ）である。燃料噴射圧を低下さ
せると、燃料の貫徹力が低下して、壁面付着が抑制され
る。この結果、排気ガス中のＨＣ濃度を低減することが
可能である。F. Fourth embodiment of warm-up control: FIG. 15 is an explanatory diagram showing an operating state of the diesel engine 10 in a fourth embodiment of warm-up control. The fourth embodiment is characterized in that the common rail pressure during the warm-up period is set lower than after the warm-up period. For example, in the example of FIG. 15, the common rail pressure is about 6 after the warm-up period.
While it is 0 atm (about 6 MPa), it is about 30 atm (about 3 MPa) during the warm-up period. When the fuel injection pressure is reduced, the fuel penetration force is reduced and the adhesion to the wall surface is suppressed. As a result, it is possible to reduce the HC concentration in the exhaust gas.

【００８９】第４実施例では、さらに、暖機期間中のメ
イン噴射として、複数回の断続的なサブ噴射が行われる
「多重噴射」が採用されている。なお、多重噴射は、ク
ランク角度で約１０°程度の範囲内で行われるものであ
る。一方、パイロット噴射とメイン噴射は、クランク角
度で約１５°以上離れた時期に実行される点で多重噴射
と区別される。なお、多重噴射では、通常は、同一噴射
量のサブ噴射が繰り返し実行される。Further, in the fourth embodiment, as the main injection during the warm-up period, "multiple injection" in which a plurality of intermittent sub-injections are carried out is adopted. The multiple injection is performed within a range of about 10 ° in crank angle. On the other hand, the pilot injection and the main injection are distinguished from the multiple injection in that they are executed at a timing separated by about 15 ° or more in crank angle. In addition, in multiple injection, normally, sub injection with the same injection amount is repeatedly executed.

【００９０】この多重噴射は、圧縮上死点ＴＤＣの近傍
の期間に行われることが好ましい。この理由は、第３実
施例で説明したように、燃料を燃焼室内に飛散させるよ
うにするためである。なお、図１５の例では、多重噴射
は圧縮上死点ＴＤＣから（ＴＤＣ＋１０°）までの期間
において行われている。It is preferable that this multiple injection is performed in a period near the compression top dead center TDC. The reason for this is that the fuel is scattered into the combustion chamber as described in the third embodiment. In the example of FIG. 15, multiple injection is performed during the period from the compression top dead center TDC to (TDC + 10 °).

【００９１】多重噴射を行うと、１回のサブ噴射の噴射
量が少なくなるので、噴射された燃料の貫徹力がさらに
低下する。この結果、燃焼室内の空気中に噴射された燃
料がさらに壁面に付着しにくくなり、排気ガス中のＨＣ
濃度をさらに低減することが可能である。When the multiple injection is performed, the injection amount of one sub-injection decreases, so that the penetration force of the injected fuel further decreases. As a result, the fuel injected into the air in the combustion chamber becomes more difficult to adhere to the wall surface, and the HC in the exhaust gas is reduced.
It is possible to further reduce the concentration.

【００９２】なお、図１５の例では、暖機期間中にパイ
ロット噴射とメイン多重噴射とを行っているが、パイロ
ット噴射を行わずに、メイン多重噴射のみを行うように
してもよい。In the example of FIG. 15, the pilot injection and the main multiple injection are performed during the warm-up period, but the pilot injection may not be performed and only the main multiple injection may be performed.

【００９３】また、メイン噴射として多重噴射を採用せ
ずに、単発の噴射を行うようにしてもよい。但し、コモ
ンレール圧力を低下させると、単位噴射時間当たりの燃
料噴射量が低下する。従って、メイン多重噴射を行わな
いときにも、燃料噴射時間を増加させることによって、
燃料噴射の総量を確保することが好ましい。Alternatively, single injection may be performed without using multiple injection as the main injection. However, when the common rail pressure is reduced, the fuel injection amount per unit injection time is reduced. Therefore, even when main multiple injection is not performed, by increasing the fuel injection time,
It is preferable to ensure the total amount of fuel injection.

【００９４】G．暖機制御の第５実施例：図１６は、暖
機制御の第５実施例におけるディーゼルエンジン１０の
運転状態を示す説明図である。第５実施例では、暖機期
間中において、燃料噴射弁のニードルリフト量（ニード
ルの移動量）が暖機後よりも小さな値に設定されてい
る、という特徴を有している。ニードルリフト量が小さ
くなると、燃料の貫徹力が低下して、壁面付着が抑制さ
れる。この結果、排気ガス中のＨＣ濃度を低減すること
が可能である。G. Fifth embodiment of warm-up control: FIG. 16 is an explanatory diagram showing an operating state of the diesel engine 10 in a fifth embodiment of warm-up control. The fifth embodiment is characterized in that during the warm-up period, the needle lift amount (needle movement amount) of the fuel injection valve is set to a value smaller than that after the warm-up. When the needle lift amount decreases, the fuel penetration force decreases, and the adhesion to the wall surface is suppressed. As a result, it is possible to reduce the HC concentration in the exhaust gas.

【００９５】図１７は、ニードルリフト量が大きい場合
と小さい場合の燃料噴射時間の関係を示す説明図であ
る。図１７（Ａ），（Ｂ）は、６段階の燃料噴射量
（１）〜（６）を得るためのニードルリフト量の変化を
それぞれ示している。ニードルリフト量が小さい場合
（図１７（Ｂ））は、ニードルリフト量が大きい場合
（図１７（Ａ））に比べて、同じ噴射量を得るための噴
射時間が長くなる傾向にある。そこで、第５実施例で
は、メイン噴射として多重噴射を行うことによって、燃
料噴射の総量を確保している。第４実施例で説明したよ
うに、多重噴射自体にもＨＣ濃度を低下させる機能があ
る。但し、多重噴射を行わなずに、燃料噴射時間を増加
させることも可能である。FIG. 17 is an explanatory diagram showing the relationship between the fuel injection time when the needle lift amount is large and when the needle lift amount is small. 17A and 17B show changes in the needle lift amount for obtaining the fuel injection amounts (1) to (6) in six stages, respectively. When the needle lift amount is small (FIG. 17 (B)), the injection time for obtaining the same injection amount tends to be longer than when the needle lift amount is large (FIG. 17 (A)). Therefore, in the fifth embodiment, the total amount of fuel injection is secured by performing multiple injection as the main injection. As described in the fourth embodiment, the multiple injection itself also has the function of reducing the HC concentration. However, it is also possible to increase the fuel injection time without performing the multiple injection.

【００９６】なお、第５実施例においては、暖機期間中
のコモンレール圧力が暖機後と同じ値に設定されている
（図１６）。しかし、暖機期間中のコモンレール圧力を
暖機後とは異なる値に設定してもよい。In the fifth embodiment, the common rail pressure during the warm-up period is set to the same value as that after warm-up (FIG. 16). However, the common rail pressure during the warm-up period may be set to a value different from that after the warm-up.

【００９７】H．暖機制御の第６実施例：図１８は、暖
機制御の第６実施例におけるディーゼルエンジン１０の
運転状態を示す説明図である。第６実施例では、燃料噴
射の時期や噴射量は図５に示した第１実施例と同じであ
るが、可変ノズルターボ（ＶＮＴ）２０の入口ノズル２
５（図１）と吸気絞り（スロットル弁２８）の開度を暖
機期間中に絞っている点に特徴がある。なお、暖機期間
後は、負荷要求に応じてＶＮＴや吸気絞りの開度が調整
されるが、図１８の例では簡略化して描かれている。H. Sixth embodiment of warm-up control: FIG. 18 is an explanatory diagram showing an operating state of the diesel engine 10 in a sixth embodiment of warm-up control. In the sixth embodiment, the fuel injection timing and injection amount are the same as in the first embodiment shown in FIG. 5, but the inlet nozzle 2 of the variable nozzle turbo (VNT) 20 is changed.
5 (FIG. 1) and the opening of the intake throttle (throttle valve 28) are throttled during the warm-up period. Note that after the warm-up period, the VNT and the opening of the intake throttle are adjusted according to the load demand, but the example of FIG. 18 is simplified and drawn.

【００９８】図１９は、ＶＮＴと吸気絞りの調整による
触媒の暖機効果を説明している。ＶＮＴのノズル開度を
低下させると、タービン２１の噴射圧が増加し、エンジ
ンの背圧（排気管１６の圧力）が上昇する（ブロックＢ
２）。また、吸気絞りの開度が低下すると、吸気圧が低
下する。エンジン背圧の上昇と吸気圧の低下は、エンジ
ンのポンプ損失の増加を引き起こし（ブロックＢ３）、
必要な動力を発生するために要する燃料を増加させる
（ブロックＢ４）。この結果、排気エネルギが増加し
（ブロックＢ５）、触媒の暖機を促進させることができ
る（ブロックＢ６）。なお、吸気絞りの開度低下は、吸
気量を減らして吸気温度を上昇させる効果も有してい
る。FIG. 19 illustrates the catalyst warm-up effect by adjusting VNT and the intake throttle. When the VNT nozzle opening is decreased, the injection pressure of the turbine 21 increases and the engine back pressure (pressure of the exhaust pipe 16) increases (block B).
2). Further, when the opening degree of the intake throttle decreases, the intake pressure decreases. An increase in engine back pressure and a decrease in intake pressure cause an increase in engine pump loss (block B3),
Increase the fuel required to generate the required power (block B4). As a result, exhaust energy is increased (block B5), and warm-up of the catalyst can be promoted (block B6). The reduction of the opening of the intake throttle also has the effect of reducing the intake amount and raising the intake temperature.

【００９９】一方、エンジン背圧の上昇は、タービン回
転数を増加させるという効果もある（ブロックＢ７）。
タービン回転数が増加すると、これに伴って吸気圧が上
昇する（ブロックＢ８）。また、吸気絞り弁が絞られて
いるので、吸気管内の流速は増加する（ブロックＢ
９）。これは吸気のエントロピが増加することを意味す
るので、吸気温度が上昇する（ブロックＢ１０，Ｂ１
１）。この結果、排気エネルギが増加し（ブロックＢ
５）、触媒の暖機を促進させることができる（ブロック
Ｂ６）。On the other hand, increasing the engine back pressure also has the effect of increasing the turbine speed (block B7).
When the turbine rotation speed increases, the intake pressure accordingly increases (block B8). Further, since the intake throttle valve is throttled, the flow velocity in the intake pipe increases (block B
9). This means that the intake entropy increases, so the intake temperature rises (blocks B10, B1).
1). As a result, the exhaust energy increases (block B
5) The catalyst warm-up can be promoted (block B6).

【０１００】このように、暖機期間中にＶＮＴと吸気絞
りを暖機後よりも絞ることによって、触媒の暖機を促進
させることが可能である。また、これらの制御は、ＨＣ
濃度を増加させる可能性が低い。従って、ＨＣ濃度を抑
制しつつ触媒の暖機を促進することができる。As described above, it is possible to accelerate the warm-up of the catalyst by narrowing the VNT and the intake throttle during the warm-up period as compared with after the warm-up. In addition, these controls are HC
Not likely to increase concentration. Therefore, the warm-up of the catalyst can be promoted while suppressing the HC concentration.

【０１０１】I．暖機制御の第７実施例：図２０は、暖
機制御の第７実施例におけるディーゼルエンジン１０の
運転状態を示す説明図である。第７実施例は、燃料噴射
の時期や噴射量は図５に示した第１実施例と同じである
が、暖機期間中に吸気絞り（スロットル弁２８）を高速
で開閉している点に特徴がある。吸気絞りを高速で開閉
すると、そのエネルギが吸気に与えられて吸気のエント
ロピが増加し、吸気温度が上昇する。従って、排気温度
も上昇し、触媒の暖機を促進させることができる。ま
た、この制御はＨＣ濃度を増加させる可能性が低いの
で、ＨＣ濃度を抑制しつつ触媒の暖機を促進することが
できる。I. Seventh embodiment of warm-up control: FIG. 20 is an explanatory diagram showing an operating state of the diesel engine 10 in the seventh embodiment of warm-up control. The seventh embodiment has the same fuel injection timing and injection amount as the first embodiment shown in FIG. 5, but the intake throttle (throttle valve 28) is opened and closed at high speed during the warm-up period. There are features. When the intake throttle is opened and closed at high speed, the energy is given to the intake air, the entropy of the intake air increases, and the intake air temperature rises. Therefore, the exhaust temperature also rises, and the catalyst warm-up can be promoted. Further, since this control has a low possibility of increasing the HC concentration, it is possible to accelerate the warm-up of the catalyst while suppressing the HC concentration.

【０１０２】第６実施例や第７実施例の説明から理解で
きるように、暖機期間中に、吸気絞りやＶＮＴの開度を
調整することによって、排気温度を上昇させ、ＨＣ濃度
を増加させること無く触媒の暖機を促進することが可能
である。なお、第６実施例や第７実施例で採用した制御
は、燃料噴射の時期や噴射量とは直接的な関係が無いの
で、第１ないし第５実施例における制御と任意に組み合
わせて利用することが可能である。As can be understood from the description of the sixth and seventh embodiments, the exhaust temperature is raised and the HC concentration is increased by adjusting the intake throttle and the VNT opening during the warm-up period. It is possible to accelerate the warm-up of the catalyst. Since the control adopted in the sixth and seventh embodiments has no direct relation to the fuel injection timing or the fuel injection amount, it is used in any combination with the control in the first to fifth embodiments. It is possible.

【０１０３】J．暖機制御の第８実施例：図２１は、暖
機制御の第８実施例におけるディーゼルエンジン１０の
運転状態を示す説明図である。第８実施例では、暖機期
間が、エンジン冷却水温が所定の第１の温度ＣＡＴ１に
達するまでの第１の暖機サブ期間Ｐ１（時刻ｔ１０〜ｔ
１１）と、その後の暖機終了に相当する温度ＣＡＴonに
達するまでの第２の暖機サブ期間Ｐ１（時刻ｔ１１〜ｔ
１２）とに区分されている。第１の暖機サブ期間Ｐ１で
は、燃料噴射が圧縮上死点ＴＤＣよりも約２０°進角側
の第１の噴射時期ＦＩ１で実行されており、第２の暖機
サブ期間Ｐ２では、燃料噴射が圧縮上死点ＴＤＣよりも
やや遅角側の第２の噴射時期ＦＩ２で実行されている。
このような噴射時期の変更は、触媒の暖機を促進しつ
つ、排気ガス中のＨＣ濃度やＮＯｘ濃度を抑制する観点
から設定されている。J. Eighth embodiment of warm-up control: FIG. 21 is an explanatory diagram showing an operating state of the diesel engine 10 in the eighth embodiment of warm-up control. In the eighth embodiment, the warm-up period is the first warm-up sub-period P1 (time t10 to t) until the engine cooling water temperature reaches the predetermined first temperature CAT1.
11) and the second warm-up sub-period P1 (time t11 to t) until the temperature CATon corresponding to the end of warm-up thereafter is reached.
12) and are classified. In the first warm-up sub period P1, the fuel injection is executed at the first injection timing FI1 which is on the advance side of about 20 ° from the compression top dead center TDC, and in the second warm-up sub period P2, the fuel injection is performed. The injection is executed at the second injection timing FI2 which is slightly behind the compression top dead center TDC.
The change of the injection timing is set from the viewpoint of suppressing the HC concentration and NOx concentration in the exhaust gas while promoting the warm-up of the catalyst.

【０１０４】図２２は、第８実施例の燃料噴射時期と３
つの燃焼関連特性（ＨＣ濃度と燃費とＮＯｘ濃度）との
関係を示す説明図である。この例では、実線で示すよう
に、ＨＣ濃度は、燃料噴射時期が（ＴＤＣ−２０°）〜
（ＴＤＣ−１０°）の範囲で最小になり、この範囲を外
れると上昇する。燃費は、燃料噴射時期がＴＤＣ直前の
ときに最小（最良）になり、この時点から離れるに従っ
て悪化する。ＮＯｘ濃度は、燃料噴射時期が遅角するほ
ど減少する。FIG. 22 shows the fuel injection timing and 3 in the eighth embodiment.
It is an explanatory view showing the relation between two combustion-related characteristics (HC concentration, fuel consumption, and NOx concentration). In this example, as shown by the solid line, the HC concentration varies from (TDC-20 °) to the fuel injection timing.
It becomes minimum in the range of (TDC-10 °), and rises outside this range. The fuel efficiency becomes minimum (best) when the fuel injection timing is immediately before TDC, and deteriorates as the fuel injection timing departs from this time. The NOx concentration decreases as the fuel injection timing is retarded.

【０１０５】暖機後の通常燃焼の噴射時期ＦＩ３は、燃
費が最良になる時期に設定されている。第１の暖機サブ
期間における噴射時期ＦＩ１は、この燃費最良時期より
も進角側で、かつ、ＨＣ濃度が最も低い範囲に設定され
ている。この噴射時期ＦＩ１は、燃費が最良時期よりも
悪いので、排気エネルギが高い。すなわち、第１の噴射
時期ＦＩ１では、排気温度を上昇させて触媒の暖機を促
進させつつ、ＨＣ濃度を可能な限り低減することが可能
である。The injection timing FI3 of the normal combustion after warming up is set to the time when the fuel consumption is optimized. The injection timing FI1 in the first warm-up sub period is set on the advance side of the best fuel economy period and in the range where the HC concentration is the lowest. At this injection timing FI1, since the fuel consumption is worse than the best timing, the exhaust energy is high. That is, at the first injection timing FI1, it is possible to raise the exhaust gas temperature and accelerate the warm-up of the catalyst, while reducing the HC concentration as much as possible.

【０１０６】なお、第１の噴射時期ＦＩ１は、燃費最良
時期よりも進角側で、かつ、ＨＣ濃度が燃費最良時期以
下となる範囲に設定すれば良い。但し、ＨＣ濃度が最も
低くなる範囲に第１の噴射時期ＦＩ１を設定すれば、Ｈ
Ｃ濃度を可能な限り低下させることが可能である。It should be noted that the first injection timing FI1 may be set on the advance side of the best fuel economy time and within the range where the HC concentration is below the best fuel economy time. However, if the first injection timing FI1 is set in the range where the HC concentration is the lowest, H
It is possible to reduce the C concentration as much as possible.

【０１０７】第２の暖機サブ期間における噴射時期ＦＩ
２は、燃費最良時期よりも遅角側で、かつ、ＮＯｘ濃度
が十分に低い範囲に設定されている。一般に、噴射時期
を遅角化すると、燃費が悪化して、排気エネルギが高め
られる。一方、燃焼室内は第１の暖機サブ期間において
かなり昇温されているので、遅角化によるＨＣ濃度の上
昇は、破線で示すような状態に緩和されている。従っ
て、第２の暖機サブ期間Ｐ２では、第２の噴射時期ＦＩ
２を採用しても、ＨＣ濃度を過度に高めることなく、排
気温度を上昇させて触媒の暖機を促進することが可能で
ある。Injection timing FI in the second warm-up sub period
No. 2 is set on the retard side from the best fuel economy period and in the range where the NOx concentration is sufficiently low. Generally, retarding the injection timing deteriorates fuel efficiency and increases exhaust energy. On the other hand, since the temperature inside the combustion chamber has risen considerably during the first warm-up sub period, the increase in the HC concentration due to the retardation is moderated to the state shown by the broken line. Therefore, in the second warm-up sub period P2, the second injection timing FI
Even if 2 is adopted, it is possible to raise the exhaust gas temperature and accelerate the warm-up of the catalyst without excessively increasing the HC concentration.

【０１０８】なお、図２１の例では、暖機中に吸気絞り
の開度を低く設定して吸気量を低下させているので、こ
れによって排気温度がさらに上昇している。また、ＥＧ
Ｒカット運転を行うことによっても、排気温度の上昇が
図られている。これらの運転を行わないようにしても良
いが、これらのうちの少なくとも一方を行うようにすれ
ば、触媒の暖機をさらに促進することが可能である。In the example of FIG. 21, the opening of the intake throttle is set to be low during warming up to reduce the intake air amount, so that the exhaust gas temperature is further raised. Also, EG
The exhaust temperature is also raised by performing the R-cut operation. These operations may not be performed, but if at least one of these operations is performed, warming up of the catalyst can be further promoted.

【０１０９】なお、図２１の例では、エンジン冷却水温
に応じて第１と第２の燃料噴射時期ＦＩ１，ＦＩ２を切
り換えていたが、エンジン冷却水温の代わりに、触媒床
温に応じて噴射時期を切り換えるようにしてもよい。In the example of FIG. 21, the first and second fuel injection timings FI1 and FI2 are switched according to the engine cooling water temperature, but instead of the engine cooling water temperature, the injection timing is changed according to the catalyst bed temperature. May be switched.

【０１１０】また、図２１の例では、暖機期間中に１回
の燃料噴射のみを行っているが、パイロット噴射とメイ
ン噴射とに分割するようにしてもよい。この場合には、
メイン噴射の時期が、上述した第１と第２の噴射時期Ｆ
Ｉ１，ＦＩ２に設定される。Further, in the example of FIG. 21, only one fuel injection is performed during the warm-up period, but it may be divided into pilot injection and main injection. In this case,
The main injection timing is the above-mentioned first and second injection timings F
I1 and FI2 are set.

【０１１１】K．変形例：なお、この発明は上記の実施
例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲において種々の態様において実施することが
可能であり、例えば次のような変形も可能である。K. Modifications: The present invention is not limited to the above-described embodiments and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are also possible. is there.

【０１１２】K１．変形例１：また、本発明は、自動車
に限らず、自動車以外の車両や、飛行機、船舶などの種
々の移動体のエンジンにも適用可能である。K1. Modified Example 1 Further, the present invention is not limited to automobiles, but can be applied to vehicles other than automobiles and engines of various moving bodies such as airplanes and ships.

【０１１３】K２．変形例２：上記実施例では、エンジ
ン冷却水温や触媒床温を用いて運転状態の切換を行って
いたが、他の測定値を用いて運転状態の切換を行うよう
にしてもよい。K2. Modification 2: In the above embodiment, the operating state is switched using the engine cooling water temperature and the catalyst bed temperature, but the operating state may be switched using another measured value.

【０１１４】K３．変形例３：上記実施例では、温度セ
ンサを用いて触媒床温やエンジン冷却水温を直接測定し
ていたが、これらの温度は間接的に測定してもよい。す
なわち、触媒やエンジン冷却水以外の温度を測定して、
これから触媒床温やエンジン冷却水温を推定してもよ
い。換言すれば、触媒の床温やエンジン冷却水温を実質
的に示す温度を検出するための温度検出部を用いるよう
にしてもよい。K3. Modified Example 3: In the above embodiment, the catalyst bed temperature and the engine cooling water temperature were directly measured using the temperature sensor, but these temperatures may be measured indirectly. That is, by measuring the temperature other than the catalyst and engine cooling water,
The catalyst bed temperature or engine cooling water temperature may be estimated from this. In other words, a temperature detection unit for detecting a temperature substantially indicating the catalyst bed temperature or the engine cooling water temperature may be used.

【０１１５】K４．変形例４：上記実施例で、採用した
各種の設定値（例えば燃料噴射量や噴射時期）は、単な
る例示であり、これ以外の種々の値を採用することが可
能である。また、上述した各種の実施例に採用されてい
る各種の運転を、様々に組み合わせて触媒の暖機を行う
ことが可能である。K4. Modification 4: The various set values (for example, the fuel injection amount and the injection timing) adopted in the above embodiment are merely examples, and various other values can be adopted. Further, it is possible to warm up the catalyst by variously combining various operations adopted in the various embodiments described above.

【０１１６】K５．変形例５：上述した触媒暖機用の各
種の運転（運転モード）は、暖機期間中にわたって継続
して行われる必要はなく、少なくともその一部の期間に
おいて実行されていればよい。すなわち、本明細書にお
いて、「暖機期間において」あるいは「暖機期間中に」
という文言は、「暖機期間の少なくとも一部において」
という意味を有している。K5. Modification 5: The various operations (operation modes) for warming up the catalyst described above do not need to be continuously performed during the warm-up period, and may be performed at least in part of the period. That is, in the present specification, "during the warm-up period" or "during the warm-up period"
The phrase "at least part of the warm-up period"
Has the meaning.

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

【図１】実施例のディーゼルエンジン１０の概略構成を
表わす説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a diesel engine 10 of an embodiment.

【図２】ＥＧＲ率を次第に増加させていったときに、燃
焼排ガス中の種々の物質の濃度が変化する様子を概念的
に示した説明図。FIG. 2 is an explanatory view conceptually showing how the concentrations of various substances in the combustion exhaust gas change when the EGR rate is gradually increased.

【図３】空燃比（Ａ／Ｆ）を変化させたときに、燃焼排
ガス中のスモークと燃費が変化する様子を概念的に示し
た説明図。FIG. 3 is an explanatory view conceptually showing how smoke and fuel consumption in combustion exhaust gas change when the air-fuel ratio (A / F) is changed.

【図４】リーン低温燃焼と通常燃焼を切り換える条件を
示すグラフ。FIG. 4 is a graph showing conditions for switching between lean low temperature combustion and normal combustion.

【図５】暖機制御の第１実施例におけるディーゼルエン
ジン１０の運転状態を示す説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an operating state of the diesel engine 10 in the first embodiment of warm-up control.

【図６】第１実施例における暖機期間中の燃焼室内の圧
力変化と、熱発生量との関係を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between a pressure change in a combustion chamber during a warm-up period and a heat generation amount in the first embodiment.

【図７】エンジン冷却水温に応じて噴射割合と噴射時期
とを変更する場合の例を示すグラフ。FIG. 7 is a graph showing an example in which the injection ratio and the injection timing are changed according to the engine cooling water temperature.

【図８】暖機制御の第２実施例におけるディーゼルエン
ジン１０の運転状態を示す説明図。FIG. 8 is an explanatory diagram showing an operating state of the diesel engine 10 in the second embodiment of the warm-up control.

【図９】メイン噴射時期およびメイン噴射量と失火領域
との関係を示す説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a relationship between a main injection timing and a main injection amount, and a misfire region.

【図１０】燃料噴射条件による排気ガス温度Ｔｇの変化
を示す説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram showing changes in exhaust gas temperature Tg depending on fuel injection conditions.

【図１１】パイロット噴射量割合と排気ガス温度Ｔｇと
の関係を示す説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a relationship between a pilot injection amount ratio and an exhaust gas temperature Tg.

【図１２】燃焼室の縦断面を示す説明図。FIG. 12 is an explanatory view showing a vertical cross section of a combustion chamber.

【図１３】暖機制御の第３実施例におけるディーゼルエ
ンジン１０の運転状態を示す説明図。FIG. 13 is an explanatory view showing an operating state of the diesel engine 10 in the warm-up control according to the third embodiment.

【図１４】圧縮上死点近傍における燃料噴射の様子を示
す説明図。FIG. 14 is an explanatory diagram showing a state of fuel injection near the compression top dead center.

【図１５】暖機制御の第４実施例におけるディーゼルエ
ンジン１０の運転状態を示す説明図。FIG. 15 is an explanatory diagram showing an operating state of the diesel engine 10 in the fourth embodiment of the warm-up control.

【図１６】暖機制御の第５実施例におけるディーゼルエ
ンジン１０の運転状態を示す説明図。FIG. 16 is an explanatory diagram showing an operating state of the diesel engine 10 according to the fifth embodiment of warm-up control.

【図１７】ニードルリフト量が大きい場合と小さい場合
の燃料噴射時間の関係を示す説明図。FIG. 17 is an explanatory diagram showing the relationship between the fuel injection time when the needle lift amount is large and when the needle lift amount is small.

【図１８】暖機制御の第６実施例におけるディーゼルエ
ンジン１０の運転状態を示す説明図。FIG. 18 is an explanatory view showing an operating state of the diesel engine 10 in the sixth embodiment of the warm-up control.

【図１９】ＶＮＴと吸気絞りの調整による触媒の暖機効
果の説明図。FIG. 19 is an explanatory diagram of a catalyst warm-up effect by adjusting VNT and an intake throttle.

【図２０】暖機制御の第７実施例におけるディーゼルエ
ンジン１０の運転状態を示す説明図。FIG. 20 is an explanatory view showing an operating state of the diesel engine 10 in the seventh embodiment of the warm-up control.

【図２１】暖機制御の第８実施例におけるディーゼルエ
ンジン１０の運転状態を示す説明図。FIG. 21 is an explanatory diagram showing an operating state of the diesel engine 10 in the warm-up control eighth embodiment.

【図２２】第８実施例の燃料噴射時期と３つの燃焼関連
特性との関係を示す説明図。FIG. 22 is an explanatory diagram showing the relationship between fuel injection timing and three combustion-related characteristics of the eighth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０…ディーゼルエンジン １２…吸気管 １４…燃料噴射弁 １５…ノズル １６…排気管 １８…燃料ポンプ １９…コモンレール ２０…過給器 ２１…タービン ２２…コンプレッサ ２３…シャフト ２４…インタークーラ ２５…入口ノズル ２６…アクチュエータ ２８…スロットル弁 ３０…制御ユニット ４０…メイン触媒 ４２…温度センサ ５０…圧力センサ ５２…エアフロメータ ６０…ＥＧＲ流路 ６２…ＥＧＲ弁 ６４…ＥＧＲクーラ ６６…ＥＧＲ触媒 ７２…空燃比センサ １１０…燃焼室 １１２…シリンダ壁 １１４…シリンダヘッド １１６…ピストン １２２…吸気ポート １２４…排気ポート １２６…グロープラグ １３２…吸気弁 １３４…排気弁 10 ... Diesel engine 12 ... Intake pipe 14 ... Fuel injection valve 15 ... Nozzle 16 ... Exhaust pipe 18 ... Fuel pump 19 ... Common rail 20 ... Supercharger 21 ... Turbine 22 ... Compressor 23 ... Shaft 24 ... Intercooler 25 ... Inlet nozzle 26 ... Actuator 28 ... Throttle valve 30 ... Control unit 40 ... Main catalyst 42 ... Temperature sensor 50 ... Pressure sensor 52 ... Air flow meter 60 ... EGR flow path 62 ... EGR valve 64 ... EGR cooler 66 ... EGR catalyst 72 ... Air-fuel ratio sensor 110 ... Combustion chamber 112 ... Cylinder wall 114 ... Cylinder head 116 ... Piston 122 ... Intake port 124 ... Exhaust port 126 ... Glow plug 132 ... intake valve 134 ... Exhaust valve

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０２Ｂ 23/02 Ｆ０２Ｂ 23/02 Ｅ ３Ｇ０６６ 37/00 ３０２ 37/00 ３０２Ｇ ３Ｇ０８４ 37/12 ３０２ 37/12 ３０２Ａ ３Ｇ０９１ ３０２Ｄ ３Ｇ３０１ 37/24 Ｆ０２Ｄ 1/02 ３１１Ｇ Ｆ０２Ｄ 1/02 ３１１ ３２１Ｌ ３２１ 1/16 Ｑ 1/16 9/02 ３０５Ｄ 9/02 ３０５ 41/02 ３８０Ｄ 41/02 ３８０ ３８０Ｅ 41/04 ３８０Ｌ 41/04 ３８０ 41/38 Ｂ 41/38 45/00 ３０１Ｆ 45/00 ３０１ ３１２Ｂ ３１２ ３６０Ｂ ３６０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｅ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ ５７０Ｇ ５７０Ｊ ５７０Ｐ 45/02 45/02 61/10 Ｆ 61/10 Ｆ０２Ｂ 37/12 ３０１Ｑ (72)発明者 小林 暢樹 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 橋本 佳宜 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） 3G005 DA02 EA15 FA35 GA04 GB25 GD09 GD12 HA04 HA05 HA12 HA18 HA19 JA02 JA06 JA12 JA13 JA35 JA45 JB02 JB22 3G023 AA01 AA03 AA04 AA07 AA08 AB05 AC04 AC05 AD01 AD02 AD09 AF01 AG03 3G060 AA03 BA23 BB12 CA01 CA03 CB02 GA02 GA03 GA07 GA17 3G062 AA01 AA05 BA02 BA04 BA05 BA06 CA02 CA03 DA02 ED08 ED09 GA01 GA04 GA05 GA06 GA08 GA14 3G065 AA01 AA03 AA04 AA10 CA12 DA01 DA04 DA11 EA02 FA06 FA12 GA04 GA07 GA09 GA10 GA41 GA46 3G066 AA07 AA11 AA13 AB02 AC01 AC09 AD02 AD09 AD12 BA01 BA02 BA06 BA08 BA13 BA23 BA26 CA21 CC01 CC14 CC21 CC25 CC26 CC34 CC48 CE22 DA01 DA08 DA09 DA10 DA11 DB04 DC04 DC09 DC14 3G084 AA01 AA03 BA05 BA13 BA15 BA20 BA24 CA02 DA02 DA09 DA10 EB01 EB02 EB12 EB13 FA10 FA12 FA13 FA17 FA20 FA33 FA37 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AA28 AB02 AB06 BA03 BA04 BA14 BA15 CA13 CB02 CB03 CB07 CB08 DA01 DA02 DB10 EA00 EA01 EA05 EA07 EA16 EA18 EA34 FA02 FA04 FA12 FA13 FB02 FB03 FB10 FB11 FB12 FC05 FC07 GA06 HA36 HA39 HB03 HB05 HB06 3G301 HA02 HA06 HA11 HA13 JA02 JA26 KA02 KA05 LB11 LB13 LC10 MA06 MA11 MA26 MA27─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F02B 23/02 F02B 23/02 E 3G066 37/00 302 37/00 302G 3G084 37/12 302 37/12 302A 3G091 302D 3G301 37/24 F02D 1/02 311G F02D 1/02 311 321L 321 1/16 Q 1/16 9/02 305D 9/02 305 41/02 380D 41/02 380 380E 41/04 380L 41/04 380 41/38 B 41/38 45/00 301F 45/00 301 312B 312 312 360B 360 F02M 25/07 570E F02M 25/07 570 570G 570J 570P 45/02 45/02 61/10 F 61/10 F02B 37/12 301Q (72) Inventor Nobuyuki Kobayashi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota In-vehicle Co., Ltd. (72) Inventor Yoshinori Hashimoto 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi F-term in Toyota Motor Co., Ltd. (reference) 3G005 DA02 EA15 FA35 GA04 GB25 GD09 GD12 HA04 HA05 HA12 HA18 HA19 JA02 JA06 JA12 JA13 JA35 JA45 JB02 JB22 3G023 AA01 AA03 AA04 AA07 AA08 AB05 AC04 AC05 AD01 AD02 AD09 AF01 AG03 3G060 AA03 BA23 BB12 CA01 CA03 CB02 GA02 GA03 GA07 GA17 3G062 AA01 AA05 BA02 BA04 BA05 BA06 CA02 CA03 DA02 ED08 ED09 GA01 GA04 GA05 GA06 GA08 GA14 3G065 AA01 AA03 AA04 AA10 CA12 DA01 DA04 DA11 EA02 FA06 FA12 GA04 GA07 GA09 GA10 GA41 GA46 3G066 AA07 AA11 AA13 AB02 AC01 AC09 AD02 AD09 AD12 BA01 BA02 BA06 BA08 BA13 BA23 BA26 CA21 CC01 CC14 CC21 CC25 CC26 CC34 CC48 CE22 DA01 DA08 3 AA01 AA03 BA05 BA13 BA15 BA20 BA24 CA02 DA02 DA09 DA10 EB01 EB02 EB12 EB13 FA10 FA12 FA13 FA17 FA20 FA33 FA37 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AA28 AB02 AB06 BA03 EA07 EA07 EA02 EA07 EA02 EA02 EA07 EA02 DA01 CB07 DB07 CB08 CB08 CB07 CB08 CB08 CB08 CB08 CB07 CB08 CB08 CB08 FA04 FA12 FA13 FB02 FB03 FB10 FB11 FB12 FC05 FC07 GA06 HA36 HA39 HB03 HB05 HB06 3G301 HA02 HA06 HA11 HA13 JA02 JA26 KA02 KA05 LB11 LB13 LC10 MA06 MA11 MA26 MA27

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 ディーゼルエンジンであって、 燃焼室と、 前記燃焼室に燃料を噴射するための燃料噴射装置と、 前記燃焼室からの排気ガスを浄化するための触媒と、 前記燃料噴射装置を制御する制御部と、を備え、 前記制御部は、 （ｉ）前記触媒の暖機期間における燃料噴射を、パイロ
ット噴射とメイン噴射とに分割して行うように前記燃料
噴射装置を制御し、 （ｉｉ）前記暖機期間中における前記パイロット噴射の
噴射量割合を、前記暖機期間後における前記ディーゼル
エンジンの通常の運転状態において実行されるパイロッ
ト噴射の噴射量割合よりも高い値に設定するとともに、 （ｉｉｉ）前記暖機期間中における前記メイン噴射の噴
射時期を、前記暖機期間後における前記ディーゼルエン
ジンの通常の運転状態において実行されるメイン噴射の
噴射量時期よりも遅い時点に設定する、ことを特徴とす
るディーゼルエンジン。1. A diesel engine comprising a combustion chamber, a fuel injection device for injecting fuel into the combustion chamber, a catalyst for purifying exhaust gas from the combustion chamber, and the fuel injection device. (I) the fuel injection device is controlled to be divided into pilot injection and main injection for fuel injection during a warm-up period of the catalyst; ii) The injection amount ratio of the pilot injection during the warm-up period is set to a value higher than the injection amount ratio of the pilot injection performed in the normal operating state of the diesel engine after the warm-up period, and (Iii) The injection timing of the main injection during the warm-up period is executed in a normal operating state of the diesel engine after the warm-up period. Set to a later time than the injection quantity timing of in-injection diesel engine, characterized in that. 【請求項２】 請求項１記載のディーゼルエンジンであ
って、 前記暖機期間中における前記パイロット噴射の噴射量割
合は、前記暖機期間後における通常の運転状態において
実行されるパイロット噴射の噴射量割合の約２倍ないし
約５倍の範囲の値である、ディーゼルエンジン。2. The diesel engine according to claim 1, wherein the injection amount ratio of the pilot injection during the warm-up period is the injection amount of pilot injection executed in a normal operating state after the warm-up period. Diesel engines with values in the range of about 2 to about 5 times the proportion. 【請求項３】 請求項１または２記載のディーゼルエン
ジンであって、 前記暖機期間中の前記パイロット噴射の噴射時期は圧縮
上死点手前に設定されており、前記メイン噴射の噴射時
期は圧縮上死点以降に設定されている、ディーゼルエン
ジン。3. The diesel engine according to claim 1, wherein the injection timing of the pilot injection during the warm-up period is set before compression top dead center, and the injection timing of the main injection is compression. Diesel engine set after top dead center. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載のデ
ィーゼルエンジンであって、さらに、 前記触媒の床温を実質的に示す温度を検出するための温
度検出部を備えており、 前記制御部は、前記触媒の床温に応じて、前記暖機期間
中における前記パイロット噴射の噴射割合と前記メイン
噴射の時期とを調整する、ディーゼルエンジン。4. The diesel engine according to claim 1, further comprising a temperature detection unit for detecting a temperature substantially indicating a bed temperature of the catalyst, the control The section adjusts the injection ratio of the pilot injection and the timing of the main injection during the warm-up period according to the bed temperature of the catalyst. 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれかに記載のデ
ィーゼルエンジンであって、さらに、 前記燃焼室の冷却水温を実質的に示す温度を検出するた
めの温度検出部を備えており、 前記制御部は、前記冷却水温に応じて、前記暖機期間に
おける前記パイロット噴射の噴射割合と前記メイン噴射
の時期とを調整する、ディーゼルエンジン。5. The diesel engine according to claim 1, further comprising a temperature detection unit for detecting a temperature substantially indicating a cooling water temperature of the combustion chamber, The control unit adjusts an injection ratio of the pilot injection and a timing of the main injection in the warm-up period according to the cooling water temperature. 【請求項６】 請求項１記載のディーゼルエンジンであ
って、 前記暖機期間中における前記パイロット噴射の噴射量割
合と前記メイン噴射の噴射時期は、前記メイン噴射が失
火限界直前の時期に相当するように設定されている、デ
ィーゼルエンジン。6. The diesel engine according to claim 1, wherein the injection amount ratio of the pilot injection and the injection timing of the main injection during the warm-up period correspond to a time immediately before the misfire limit of the main injection. Diesel engine, which is set to 【請求項７】 請求項６記載のディーゼルエンジンであ
って、 前記失火限界直前の時期は、失火限界から失火限界の手
前約２°までのクランク角度の範囲である、ディーゼル
エンジン。7. The diesel engine according to claim 6, wherein the time immediately before the misfire limit is in a crank angle range from the misfire limit to about 2 ° before the misfire limit. 【請求項８】 請求項６または７記載のディーゼルエン
ジンであって、さらに、 前記燃焼室からの排気ガスを前記燃焼室への吸気流路に
還流するためのＥＧＲ装置と、 前記燃焼室の吸気ポートに設けられたグロープラグと、
を備えており、 前記制御部は、前記暖機期間において、（ａ）前記ＥＧ
Ｒ装置による排気ガスの還流を停止するＥＧＲカット運
転と、（ｂ）前記グロープラグによる継続的な吸気加熱
運転と、（ｃ）前記ディーゼルエンジンのアイドル回転
数を前記暖機期間後のアイドル回転数よりも上昇させる
アイドル回転数上昇運転と、のうちの少なくとも１つを
実行する、ディーゼルエンジン。8. The diesel engine according to claim 6 or 7, further comprising an EGR device for returning exhaust gas from the combustion chamber to an intake passage to the combustion chamber, and intake air of the combustion chamber. With a glow plug provided in the port,
In the warm-up period, the control unit includes (a) the EG
EGR cut operation for stopping exhaust gas recirculation by the R device, (b) continuous intake air heating operation by the glow plug, and (c) idle speed of the diesel engine after idling speed after the warm-up period. A diesel engine that performs at least one of an idle speed increasing operation that is higher than the above. 【請求項９】 ディーゼルエンジンであって、 燃焼室と、 前記燃焼室に燃料を噴射するための燃料噴射装置と、 前記燃焼室からの排気ガスを浄化するための触媒と、 前記燃料噴射装置を制御する制御部と、を備え、 前記制御部は、前記触媒の暖機期間におけるメイン噴射
を圧縮上死点近傍で実行し、これによって、前記燃料噴
射装置の噴射口から噴射された燃料の少なくとも一部
が、前記燃焼室を構成するピストンヘッド中央の凸部に
直接衝突するように前記燃料噴射装置を制御することを
特徴とするディーゼルエンジン。9. A diesel engine, comprising: a combustion chamber, a fuel injection device for injecting fuel into the combustion chamber, a catalyst for purifying exhaust gas from the combustion chamber, and the fuel injection device. And a control unit for controlling, wherein the control unit executes main injection in a warm-up period of the catalyst near a compression top dead center, whereby at least fuel injected from the injection port of the fuel injection device is A diesel engine, wherein a part of the fuel injection device is controlled so as to directly collide with a convex portion at the center of a piston head that constitutes the combustion chamber. 【請求項１０】 請求項９記載のディーゼルエンジンで
あって、 前記制御部は、前記暖機期間において、さらに、燃料噴
射の噴射圧を前記暖機期間後の噴射圧よりも上昇させ
る、ディーゼルエンジン。10. The diesel engine according to claim 9, wherein the control unit further raises an injection pressure of fuel injection higher than an injection pressure after the warm-up period during the warm-up period. . 【請求項１１】 請求項９記載のディーゼルエンジンで
あって、 前記制御部は、前記暖機期間において、さらに、燃料噴
射の噴射圧を前記暖機期間後の噴射圧よりも低下させ
る、ディーゼルエンジン。11. The diesel engine according to claim 9, wherein the control unit further reduces the injection pressure of the fuel injection to be lower than the injection pressure after the warm-up period during the warm-up period. . 【請求項１２】 請求項９記載のディーゼルエンジンで
あって、 前記燃料噴射装置は、噴射ノズルをノズルニードルで開
閉する燃料噴射弁を有しており、 前記制御部は、前記暖機期間において、さらに、前記メ
イン噴射時における前記ノズルニードルの移動量を前記
暖機期間後の移動量よりも減少させる、ディーゼルエン
ジン。12. The diesel engine according to claim 9, wherein the fuel injection device includes a fuel injection valve that opens and closes an injection nozzle with a nozzle needle, and the control unit, during the warm-up period, Furthermore, the diesel engine which reduces the amount of movement of the nozzle needle during the main injection compared to the amount of movement after the warm-up period. 【請求項１３】 請求項１１または１２記載のディーゼ
ルエンジンであって、 前記制御部は、前記暖機期間において、さらに、前記メ
イン噴射の噴射時間を前記暖機期間後の噴射時間よりも
増加させる、ディーゼルエンジン。13. The diesel engine according to claim 11, wherein the control unit further increases the injection time of the main injection more than the injection time after the warm-up period during the warm-up period. ,diesel engine. 【請求項１４】 請求項１１または１２記載のディーゼ
ルエンジンであって、前記制御部は、前記暖機期間中に
おいて、さらに、前記メイン噴射を断続的な多重噴射に
よって実行する、ディーゼルエンジン。14. The diesel engine according to claim 11, wherein the control unit further executes the main injection by intermittent multiple injection during the warm-up period. 【請求項１５】 ディーゼルエンジンであって、 燃焼室と、 前記燃焼室に燃料を噴射するための燃料噴射装置と、 前記燃焼室からの排気ガスを浄化するための触媒と、 前記燃焼室からの排気ガスのエネルギを用いて前記燃焼
室に供給される吸気を圧縮する過給器と、 前記燃料噴射装置と前記過給器を制御する制御部と、を
備え、 前記過給器は、前記過給器に供給される排気の作動圧を
調整することによって、前記吸気の過給圧を調整可能な
可変型過給器であり、 前記制御部は、前記触媒の暖機期間において、前記可変
型過給器の排気の作動圧を前記暖機期間後における作動
圧よりも高めることを特徴とするディーゼルエンジン。15. A diesel engine comprising: a combustion chamber; a fuel injection device for injecting fuel into the combustion chamber; a catalyst for purifying exhaust gas from the combustion chamber; A supercharger that compresses intake air supplied to the combustion chamber using energy of exhaust gas; and a control unit that controls the fuel injection device and the supercharger. A variable-type supercharger capable of adjusting a supercharging pressure of the intake air by adjusting an operating pressure of exhaust gas supplied to a feeder, wherein the control unit is configured to change the variable-type supercharger during a warm-up period of the catalyst. A diesel engine, wherein an operating pressure of exhaust gas of a supercharger is made higher than an operating pressure after the warm-up period. 【請求項１６】 請求項１５記載のディーゼルエンジン
であって、さらに、 前記燃焼室への吸気流路を絞るための吸気絞り弁を備
え、 前記制御部は、前記暖機期間において、さらに、前記吸
気絞り弁の絞り量を前記暖機期間後における絞り量より
も増加させる、ディーゼルエンジン。16. The diesel engine according to claim 15, further comprising an intake throttle valve for throttling an intake passage to the combustion chamber, wherein the control unit further includes the warm-up period. A diesel engine in which the throttle amount of the intake throttle valve is increased more than the throttle amount after the warm-up period. 【請求項１７】 ディーゼルエンジンであって、 燃焼室と、 前記燃焼室に燃料を噴射するための燃料噴射装置と、 前記燃焼室からの排気ガスを浄化するための触媒と、 前記燃焼室への吸気流路を絞るための吸気絞り弁と、 前記燃料噴射装置と前記吸気絞り弁を制御する制御部
と、を備え、 前記制御部は、前記触媒の暖機期間において、前記吸気
絞り弁を連続的に開閉させることを特徴とするディーゼ
ルエンジン。17. A diesel engine comprising: a combustion chamber; a fuel injection device for injecting fuel into the combustion chamber; a catalyst for purifying exhaust gas from the combustion chamber; An intake throttle valve for throttling an intake passage, and a control unit for controlling the fuel injection device and the intake throttle valve are provided, and the control unit continuously connects the intake throttle valve during a warm-up period of the catalyst. The diesel engine is characterized by being opened and closed automatically. 【請求項１８】 ディーゼルエンジンであって、 燃焼室と、 前記燃焼室に燃料を噴射するための燃料噴射装置と、 前記燃焼室からの排気ガスを浄化するための触媒と、 前記燃料噴射装置を制御する制御部と、を備え、 前記制御部は、（ｉ）前記触媒の暖機期間中の第１の暖
機サブ期間において、メイン噴射の噴射時期を、最も燃
費の高い最良燃費時期よりも進角側であって、かつ、燃
焼室からの排気ガス中の炭化水素化合物濃度が前記最良
燃費時期とほぼ同程度以下である第１の時期に設定し、
（ｉｉ）前記第１の暖機サブ期間の後の第２の暖機サブ
期間において、前記メイン噴射の噴射時期を、前記最良
燃費時期よりも遅角側の第２の時期に設定するすること
を特徴とするディーゼルエンジン。18. A diesel engine, comprising: a combustion chamber, a fuel injection device for injecting fuel into the combustion chamber, a catalyst for purifying exhaust gas from the combustion chamber, and the fuel injection device. And a control unit that controls the injection timing of the main injection in the first warm-up sub period during the warm-up period of the catalyst (i) It is on the advance side, and is set to a first time when the concentration of the hydrocarbon compound in the exhaust gas from the combustion chamber is approximately the same as or less than the best fuel consumption time,
(Ii) In the second warm-up sub period after the first warm-up sub period, the injection timing of the main injection is set to the second timing on the retard side of the best fuel economy timing. Is a diesel engine. 【請求項１９】 請求項１８記載のディーゼルエンジン
であって、さらに、前記燃焼室からの排気ガスを前記燃
焼室への吸気流路に還流するためのＥＧＲ装置と、 前記吸気流路を絞るための吸気絞り弁と、を備えてお
り、 前記制御部は、前記暖機期間において、さらに、（ａ）
前記ＥＧＲ装置による排気ガスの還流を停止するＥＧＲ
カット運転と、（ｂ）前記吸気絞り弁の絞り量を前記暖
機期間後における絞り量よりも増加させる吸気絞り運転
と、のうちの少なくとも１つを実行する、ディーゼルエ
ンジン。19. The diesel engine according to claim 18, further comprising an EGR device for returning exhaust gas from the combustion chamber to an intake passage to the combustion chamber, and for narrowing the intake passage. In the warm-up period, the control unit further includes (a)
EGR for stopping recirculation of exhaust gas by the EGR device
A diesel engine that performs at least one of a cut operation and (b) an intake throttle operation that increases the throttle amount of the intake throttle valve beyond the throttle amount after the warm-up period.
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