JP2012041893A - Diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軽油を主成分とする燃料が供給されるディーゼルエンジンに関するものである。 The present invention relates to a diesel engine to which a fuel mainly composed of light oil is supplied.
従来より、ディーゼルエンジンにおいて、排気ガス再循環(以下、EGRという)を行うことによってエミッション性能を向上させるものが知られている(特許文献1参照)。このEGRを行うことによって、燃焼温度を低下させてNOx発生量を低減させることができる。そして、気筒内に導入されるEGRガス量は、EGR弁の開度を調整することによって制御される。 2. Description of the Related Art Conventionally, diesel engines that improve emission performance by performing exhaust gas recirculation (hereinafter referred to as EGR) are known (see Patent Document 1). By performing this EGR, the combustion temperature can be lowered and the amount of NOx generated can be reduced. The amount of EGR gas introduced into the cylinder is controlled by adjusting the opening of the EGR valve.
前述の如く、エミッション性能を向上させる観点からEGRガスを気筒内へ導入することが好ましいが、エンジン負荷(即ち、要求トルク)が高い運転領域ではEGRガス量をあまり多くすることができない。つまり、エンジン負荷が高い運転領域においては、燃料噴射量が多いため、それに合わせて気筒内の酸素濃度を上昇させる必要がある。そのため、高負荷の運転領域では、気筒内のEGR率を下げるようにEGR弁が制御され、酸素濃度が高くなるように調整される。 As described above, it is preferable to introduce the EGR gas into the cylinder from the viewpoint of improving the emission performance, but the EGR gas amount cannot be increased so much in the operation region where the engine load (that is, the required torque) is high. In other words, in the operating region where the engine load is high, the amount of fuel injection is large, so the oxygen concentration in the cylinder must be increased accordingly. Therefore, in the high load operation region, the EGR valve is controlled so as to lower the EGR rate in the cylinder, and the oxygen concentration is adjusted to be higher.
このようにEGR弁が制御される構成においては、エンジンの加速時に以下のような問題が生じる。すなわち、エンジンの加速時には、エンジンの運転状態が高負荷側へと遷移していく。エンジン負荷を大きくするためには燃料供給量を増大させる必要があるが、燃料供給量を増やすためには、気筒内がその供給量に応じた酸素濃度になっている必要がある。つまり、加速要求に迅速に応えるには、気筒内の酸素濃度を迅速に調整する必要がある。ところが、酸素濃度を上昇させるべくEGR弁を閉じる方向へ調整しても、気筒内のEGR率が急に変化するわけではなく、その応答には遅れが生じる。つまり、EGR弁の調整に対する気筒内の酸素濃度の応答性が悪いため、加速要求に応じた適切な量の燃料を適切なタイミングで供給することが難しい。その結果、適切に加速できないという問題がある。 In the configuration in which the EGR valve is controlled in this way, the following problems occur when the engine is accelerated. That is, when the engine is accelerated, the operating state of the engine shifts to the high load side. In order to increase the engine load, it is necessary to increase the fuel supply amount. However, in order to increase the fuel supply amount, the inside of the cylinder needs to have an oxygen concentration corresponding to the supply amount. That is, in order to quickly respond to the acceleration request, it is necessary to quickly adjust the oxygen concentration in the cylinder. However, even if the EGR valve is adjusted to close in order to increase the oxygen concentration, the EGR rate in the cylinder does not change suddenly, and a response is delayed. That is, since the responsiveness of the oxygen concentration in the cylinder to the adjustment of the EGR valve is poor, it is difficult to supply an appropriate amount of fuel according to the acceleration request at an appropriate timing. As a result, there is a problem that it cannot be accelerated appropriately.
ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジン負荷に伴ってEGR率を調整するディーゼルエンジンにおいて加速性能を向上させることにある。 The technology disclosed herein has been made in view of such a point, and an object thereof is to improve acceleration performance in a diesel engine that adjusts an EGR rate in accordance with an engine load.
ここに開示された技術は、軽油を主成分とする燃料が供給されるエンジン本体を備えたディーゼルエンジンを対象とする。このディーゼルエンジンは、前記エンジン本体の気筒内に導入するEGRガス量を調整するためのEGR弁と、前記EGR弁を制御することによって前記気筒内の酸素濃度を調整するEGR弁制御部とをさらに備え、前記EGR弁制御部は、前記エンジン本体の要求負荷の増大に伴って前記気筒内の酸素濃度が一旦低下した後に上昇するように、前記要求負荷に応じて前記EGR弁の開度を制御するように構成されており、前記エンジン本体が前記酸素濃度の極小値に対応する負荷よりも低負荷側から当該極小値に対応する負荷を超えて加速されるときには、前記要求負荷の増加率が大きくなるほど前記酸素濃度が高くなるように前記EGR弁の制御量を調整するものとする。 The technology disclosed herein is directed to a diesel engine including an engine body to which fuel mainly composed of light oil is supplied. The diesel engine further includes an EGR valve for adjusting the amount of EGR gas introduced into the cylinder of the engine body, and an EGR valve control unit for adjusting the oxygen concentration in the cylinder by controlling the EGR valve. The EGR valve control unit controls the opening degree of the EGR valve according to the required load so that the oxygen concentration in the cylinder once increases and then increases as the required load of the engine body increases. When the engine body is accelerated from a load lower than the load corresponding to the minimum value of the oxygen concentration beyond the load corresponding to the minimum value, the increase rate of the required load is The control amount of the EGR valve is adjusted so that the oxygen concentration increases as the value increases.
前記ディーゼルエンジンは、エンジン本体の要求負荷に応じて気筒内の酸素濃度(以下、単に「筒内酸素濃度」ともいう)を調整する。詳しくは、エンジン本体の要求負荷が低いときには筒内酸素濃度が高く調整される。要求負荷が低いときには燃料供給量が少ないために燃焼が不安定となるが、筒内酸素濃度を高くすることによって、燃料安定性を向上させ得る。それよりも、エンジン本体の要求負荷が大きいときには、EGR弁が開かれ、筒内酸素濃度が低く調整される。筒内酸素濃度を低下させることによって、燃焼温度を抑制することができ、エミッション性能を向上させ得る。エンジン本体の要求負荷がさらに大きいときには、EGR弁が閉じる方向に制御して、筒内酸素濃度が高く調整される。要求負荷が大きいときには、燃料供給量を増加させる必要があり、燃料供給量を増加させるためには筒内酸素濃度を高くしておく必要がある。つまり、要求負荷が高いときには筒内酸素濃度を高くすることによって、燃料供給量を所望の通りに増大させることができ、所望の要求負荷を出力することができるようになる。 The diesel engine adjusts the oxygen concentration in the cylinder (hereinafter also simply referred to as “in-cylinder oxygen concentration”) in accordance with the required load of the engine body. Specifically, the in-cylinder oxygen concentration is adjusted to be high when the required load on the engine body is low. When the required load is low, the fuel supply amount is small and combustion becomes unstable. However, the fuel stability can be improved by increasing the in-cylinder oxygen concentration. When the required load on the engine body is larger than that, the EGR valve is opened and the in-cylinder oxygen concentration is adjusted low. By reducing the in-cylinder oxygen concentration, the combustion temperature can be suppressed and the emission performance can be improved. When the required load on the engine main body is larger, the in-cylinder oxygen concentration is adjusted to be high by controlling the EGR valve to close. When the required load is large, it is necessary to increase the fuel supply amount. In order to increase the fuel supply amount, it is necessary to increase the in-cylinder oxygen concentration. That is, by increasing the in-cylinder oxygen concentration when the required load is high, the fuel supply amount can be increased as desired, and the desired required load can be output.
そして、筒内酸素濃度がこのような態様で制御されることを前提として、エンジン本体の要求負荷の増加率が大きいほど、EGR弁の制御量が、筒内酸素濃度が高くなる側へ調整される。すなわち、エンジン本体が前記酸素濃度の極小値に対応する負荷よりも低負荷側から当該極小値に対応する負荷を超えて加速されるときには、要求負荷の増大に応じて、筒内酸素濃度が上昇するようにEGR弁が制御される。筒内酸素濃度がそのような変化態様で調整される場合、要求負荷の増加率が大きいとき、即ち、急加速時には、筒内酸素濃度を早急に上昇させる必要がある。それに対して、EGR弁の制御量を、要求負荷の増加率が大きくなるほど筒内酸素濃度が高くなるように調整している。つまり、要求負荷の増加率が大きいときには、筒内酸素濃度が予め高めに設定されることになる。その結果、要求負荷が早急に増大しても、筒内酸素濃度が前もって高めに設定されているため、要求負荷の早急な増大に伴う燃料供給量の早急な増加に応じることができる。これにより、迅速な加速を実現することができる。 Assuming that the in-cylinder oxygen concentration is controlled in this manner, the control amount of the EGR valve is adjusted to a higher in-cylinder oxygen concentration as the increase rate of the required load of the engine body is larger. The That is, when the engine body is accelerated from the low load side beyond the load corresponding to the minimum value of the oxygen concentration and exceeding the load corresponding to the minimum value, the in-cylinder oxygen concentration increases as the required load increases. Thus, the EGR valve is controlled. When the in-cylinder oxygen concentration is adjusted in such a manner of change, it is necessary to quickly increase the in-cylinder oxygen concentration when the increase rate of the required load is large, that is, during rapid acceleration. On the other hand, the control amount of the EGR valve is adjusted so that the in-cylinder oxygen concentration increases as the increase rate of the required load increases. That is, when the increase rate of the required load is large, the in-cylinder oxygen concentration is set to be high in advance. As a result, even if the required load increases rapidly, the in-cylinder oxygen concentration is set to be high in advance, so that it is possible to respond to a rapid increase in the fuel supply amount accompanying the rapid increase in required load. Thereby, quick acceleration can be realized.
また、前記EGR弁制御部は、前記エンジン本体の要求負荷の増大に伴って前記気筒内の酸素濃度が一旦低下した後に上昇するように、前記EGR弁の開度を前記エンジン本体の要求負荷の増大に伴って一旦増大させた後に減少させるように制御しており、前記エンジン本体が前記酸素濃度の極小値に対応する負荷よりも低負荷側から当該極小値に対応する負荷を超えて加速されるときには、前記要求負荷の増加率が大きくなるほど前記EGR弁の開度の極大値を小さくするように前記EGR弁の制御量を調整するようにしてもよい。 Further, the EGR valve control unit adjusts the opening degree of the EGR valve to the required load of the engine body so that the oxygen concentration in the cylinder once increases as the required load of the engine body increases. The engine body is controlled to increase once and then decrease with increase, and the engine body is accelerated from the lower load side than the load corresponding to the minimum value of the oxygen concentration over the load corresponding to the minimum value. In this case, the control amount of the EGR valve may be adjusted so that the maximum value of the opening degree of the EGR valve decreases as the increase rate of the required load increases.
すなわち、EGR弁の開度を大きくすると、筒内酸素濃度が低くなり、EGR弁の開度を小さくすると、筒内酸素濃度が高くなるので、EGR弁の開度を筒内酸素濃度の変化態様と逆の態様で変化させる。このように制御されるEGR弁の開度は、筒内酸素濃度が極小値を持つのと同様に、極大値を持つことになる。そこで、エンジン本体の要求負荷の増加率が大きくなるほどEGR弁の開度の極大値を小さくするように制御量を調整することによって、エンジン本体の要求負荷の増加率が大きくなるほど筒内酸素濃度を全体的に高くなる方向へ調整することができる。 That is, when the opening degree of the EGR valve is increased, the in-cylinder oxygen concentration is decreased, and when the opening degree of the EGR valve is decreased, the in-cylinder oxygen concentration is increased. And change in the opposite manner. The opening degree of the EGR valve controlled in this way has a maximum value in the same manner as the in-cylinder oxygen concentration has a minimum value. Therefore, by adjusting the control amount so that the maximum value of the opening degree of the EGR valve becomes smaller as the increase rate of the required load of the engine body becomes larger, the in-cylinder oxygen concentration becomes smaller as the increase rate of the required load of the engine body becomes larger. Adjustment can be made in the direction of increasing overall.
さらに、前記EGR弁制御部は、前記エンジン本体が前記酸素濃度の極小値に対応する負荷よりも低負荷側から当該極小値に対応する負荷を超えて加速されるときには、前記要求負荷の増加率が大きくなるほど前記EGR弁の開弁動作速度を遅くすることによって、前記EGR弁の制御量を調整することが好ましい。 Further, the EGR valve control unit is configured to increase the required load when the engine body is accelerated from a lower load side than the load corresponding to the minimum value of the oxygen concentration and exceeding the load corresponding to the minimum value. It is preferable to adjust the control amount of the EGR valve by slowing the valve opening operation speed of the EGR valve as the value increases.
このようにEGR弁の開弁動作速度を遅くすると、EGR弁を開くときに限り、その応答性が低下する。そのため、EGR弁を開くときには、その開度が目標値に到達し難くなり、ひいては、筒内酸素濃度も目標値に到達し難くなる。すなわち、EGR弁を開くときは筒内酸素濃度を減少させるときであるため、筒内酸素濃度を減少させるときには、筒内酸素濃度が目標値に達する速度が遅くなる。ここで、筒内酸素濃度をエンジン本体の要求負荷の増大に伴って一旦低下した後に上昇するように調整する構成においては、筒内酸素濃度が減少から増大に転じる際に、筒内酸素濃度が目標極小値に達する前に上昇し始めることになる。そして、EGR弁の動作速度が遅くなるのは、開弁動作だけで、閉弁動作については動作速度が遅くなっていないため、筒内酸素濃度を上昇させるときにはEGR弁が迅速に閉じられる。 As described above, when the valve opening operation speed of the EGR valve is slowed down, the responsiveness is lowered only when the EGR valve is opened. Therefore, when the EGR valve is opened, the opening degree does not easily reach the target value, and consequently, the in-cylinder oxygen concentration also does not easily reach the target value. That is, since the EGR valve is opened when the in-cylinder oxygen concentration is decreased, the speed at which the in-cylinder oxygen concentration reaches the target value is decreased when the in-cylinder oxygen concentration is decreased. Here, in the configuration in which the in-cylinder oxygen concentration is adjusted so as to increase after decreasing once as the required load of the engine body increases, the in-cylinder oxygen concentration is reduced when the in-cylinder oxygen concentration starts to increase from the decrease. It will begin to rise before the target minimum is reached. The operation speed of the EGR valve is slow only in the valve opening operation, and the operation speed is not slow in the valve closing operation. Therefore, when the in-cylinder oxygen concentration is increased, the EGR valve is quickly closed.
その結果、要求負荷の増加率が大きいほど筒内酸素濃度が目標極小値まで低下し難くなって、一旦低下した後上昇する筒内酸素濃度は、要求負荷の増加率が大きいほど極小値の近傍を中心に濃度が高くなる方向へ調整される。 As a result, as the increase rate of the required load increases, the in-cylinder oxygen concentration is less likely to decrease to the target minimum value. The density is adjusted to increase in the center.
ここで、筒内酸素濃度を高くする方法としては、EGR弁の開度の目標値を変更することも考えられる。しかし、筒内酸素濃度を高めに調整するのは、要求負荷が増大するときだけでよい。目標値を変更してしまうと、要求負荷が定常状態になったときであっても、EGR弁の開度は変更後の目標値にしか達しない。それに対し、EGR弁の動作速度を変更する場合には、応答性が低下するものの、EGR弁の開度はいずれは目標値に達する。つまり、要求負荷の定常状態においては、目標通りの筒内酸素濃度となる。つまり、定常状態における筒内酸素濃度まで不要に変更してしまうことを防止することができる。 Here, as a method of increasing the in-cylinder oxygen concentration, it is conceivable to change the target value of the opening degree of the EGR valve. However, it is only necessary to adjust the in-cylinder oxygen concentration to be higher when the required load increases. If the target value is changed, the opening degree of the EGR valve only reaches the changed target value even when the required load is in a steady state. On the other hand, when the operating speed of the EGR valve is changed, the responsiveness decreases, but the opening degree of the EGR valve eventually reaches the target value. That is, in the steady state of the required load, the in-cylinder oxygen concentration is as intended. That is, it is possible to prevent unnecessary changes to the in-cylinder oxygen concentration in the steady state.
また、前記ディーゼルエンジンは、前記エンジン本体の燃焼状態を制御する燃焼制御部をさらに備え、前記燃焼制御部は、前記エンジン本体の要求負荷が所定の低負荷側であって且つ定常状態でEGRが実行されるEGR運転領域内の所定の運転領域では、前記エンジン本体に予混合燃焼を行わせる予混合燃焼モードとなる一方、該EGR運転領域内の、該予混合燃焼モードの運転領域よりも低負荷側の所定の運転領域と高負荷側の所定の運転領域とでは、前記エンジン本体に拡散燃焼を行わせる拡散燃焼モードとなるように構成されていると共に、該予混合燃焼モードの運転領域では、該低負荷側及び高負荷側の拡散燃焼モードの運転領域よりも前記気筒内の酸素濃度が高くなるように、前記EGR弁制御部に前記EGR弁を制御させており、前記低負荷側の拡散燃焼モードの運転領域から前記高負荷側の拡散燃焼モードの運転領域まで加速するときであって且つ前記要求負荷の増加率が所定値以上の急加速時には、前記予混合燃焼モードとなることなく、前記拡散燃焼モードのまま前記エンジン本体の燃焼を実行するようにしてもよい。 The diesel engine further includes a combustion control unit that controls a combustion state of the engine body, and the combustion control unit has an EGR in a steady state when a required load of the engine body is a predetermined low load side. In a predetermined operation region in the EGR operation region to be executed, a premixed combustion mode in which the engine main body performs premixed combustion is set, but in the EGR operation region, the operation region is lower than the operation region in the premixed combustion mode. The predetermined operation region on the load side and the predetermined operation region on the high load side are configured to be in a diffusion combustion mode in which the engine body performs diffusion combustion, and in the operation region in the premixed combustion mode, The EGR valve control unit controls the EGR valve so that the oxygen concentration in the cylinder is higher than the operation range of the diffusion combustion mode on the low load side and the high load side. The premixing is performed when accelerating from the low load side diffusion combustion mode operation region to the high load side diffusion combustion mode operation region and when the required load increase rate is a rapid acceleration exceeding a predetermined value. The combustion of the engine body may be performed in the diffusion combustion mode without entering the combustion mode.
前記の構成によれば、エンジン本体の負荷が所定の低負荷側であって且つ定常状態でEGRが実行されるEGR運転領域内には、予混合燃焼モードとなる運転領域が含まれており、さらに、予混合燃焼モードの運転領域よりも低負荷側と高負荷側とに拡散燃焼モードとなる運転領域が含まれている。通常、EGR運転領域では、要求負荷が増大するにつれて、低負荷側の拡散燃焼モード、予混合燃焼モード、高負荷側の拡散燃焼モードに切り替わる。ここで、予混合燃焼を実行するためには、ある程度の着火遅れが必要であり、そのためには気筒内の酸素濃度が低い必要がある。そこで、燃焼モードが前記のように切り替わる構成においては、低負荷側の拡散燃焼モードの運転領域から予混合燃焼モードの運転領域に向かっては筒内酸素濃度が低くなるように調整され、予混合燃焼モードの運転領域から高負荷側の拡散燃焼モードの運転領域に向かっては筒内酸素濃度が高くなるように調整される。 According to the above configuration, the EGR operation region where the load of the engine body is on the predetermined low load side and EGR is executed in a steady state includes the operation region in which the premixed combustion mode is set, Further, an operation region in which the diffusion combustion mode is set is included on the low load side and the high load side than the operation region in the premixed combustion mode. Normally, in the EGR operation region, as the required load increases, the diffusion combustion mode on the low load side, the premixed combustion mode, and the diffusion combustion mode on the high load side are switched. Here, in order to perform the premixed combustion, a certain ignition delay is required, and for that purpose, the oxygen concentration in the cylinder needs to be low. Therefore, in the configuration in which the combustion mode is switched as described above, the in-cylinder oxygen concentration is adjusted so as to decrease from the low load side diffusion combustion mode operation region to the premix combustion mode operation region. The in-cylinder oxygen concentration is adjusted so as to increase from the combustion mode operation region toward the high load side diffusion combustion mode operation region.
しかしながら、前述の如く、要求負荷の増加率が大きくなるほど筒内酸素濃度が高くなるようにEGR弁の制御量を調整する場合には、要求負荷の増加率が大きいときには、予混合燃焼モードとなるはずの運転領域であっても、筒内酸素濃度が予混合燃焼を実施できる程度まで上昇していない虞がある。それにもかかわらず、予混合燃焼を実行すると、燃焼が不安定になってしまう。それに対して、要求負荷の増加率が所定値以上の急加速時には、予混合燃焼モードになることなく、拡散燃焼モードのままエンジン本体の燃焼を実行する。この要求負荷の増加率の所定値は、前述の如く、要求負荷の増加率が大きくなるほど筒内酸素濃度が高くなるようにEGR弁の制御量を調整した結果、予混合燃焼モードに対応する運転領域における筒内酸素濃度が予混合燃焼を実行するのが難しい値となるような要求負荷の増加率である。こうすることによって、予混合燃焼を実行し難い環境では予混合燃焼を避けて拡散燃焼とすることで燃焼を安定化させることができる。 However, as described above, when the control amount of the EGR valve is adjusted so that the in-cylinder oxygen concentration increases as the increase rate of the required load increases, the premixed combustion mode is set when the increase rate of the required load is large. Even in the expected operating region, the in-cylinder oxygen concentration may not increase to such an extent that premixed combustion can be performed. Nevertheless, when premixed combustion is performed, the combustion becomes unstable. On the other hand, when the rate of increase of the required load is sudden acceleration of a predetermined value or more, the engine body is combusted in the diffusion combustion mode without entering the premixed combustion mode. As described above, the predetermined value of the increase rate of the required load is obtained by adjusting the control amount of the EGR valve so that the in-cylinder oxygen concentration increases as the increase rate of the required load increases. The increase rate of the required load is such that the in-cylinder oxygen concentration in the region becomes a value that makes it difficult to perform the premixed combustion. By doing so, in an environment in which premixed combustion is difficult to execute, combustion can be stabilized by avoiding premixed combustion and performing diffusion combustion.
本発明によれば、エンジン本体の要求負荷の増大に伴って気筒内の酸素濃度が一旦低下した後に上昇するようにEGR弁を制御する構成において、要求負荷の増加率が大きくなるほど気筒内の酸素濃度が高くなるようにEGR弁の制御量を調整することによって、要求負荷の増加率が大きくても要求負荷の増大に伴う燃料供給量の増加に早急に応じることができるため、適切な加速を実行することができる。 According to the present invention, in the configuration in which the EGR valve is controlled so that the oxygen concentration in the cylinder once increases and then increases as the required load of the engine body increases, the oxygen in the cylinder increases as the increase rate of the required load increases. By adjusting the control amount of the EGR valve so that the concentration becomes high, even if the increase rate of the required load is large, it is possible to respond quickly to the increase in the fuel supply amount accompanying the increase in the required load. Can be executed.
以下、実施形態に係るディーゼルエンジンを図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。図1,2は、実施形態に係るエンジン(エンジン本体)1の概略構成を示す。このエンジン1は、車両に搭載されると共に、軽油を主成分とした燃料が供給されるディーゼルエンジンであって、複数の気筒11a(1つのみ図示)が設けられたシリンダブロック11と、このシリンダブロック11上に配設されたシリンダヘッド12と、シリンダブロック11の下側に配設され、潤滑油が貯溜されたオイルパン13とを有している。このエンジン1の各気筒11a内には、ピストン14が往復動可能にそれぞれ嵌挿されていて、このピストン14の頂面にはリエントラント形燃焼室14aを区画するキャビティが形成されている。このピストン14は、コンロッド14bを介してクランクシャフト15と連結されている。
Hereinafter, the diesel engine which concerns on embodiment is demonstrated based on drawing. The following description of the preferred embodiment is merely exemplary in nature. 1 and 2 show a schematic configuration of an engine (engine body) 1 according to the embodiment. The
そうして、このエンジン1は、その幾何学的圧縮比を12以上15以下(例えば14)とした、比較的低圧縮比となるように構成されており、これによって排気エミッション性能の向上及び熱効率の向上を図るようにしている。
Thus, the
上記シリンダヘッド12には、各気筒11a毎に吸気ポート16及び排気ポート17が形成されているとともに、これら吸気ポート16及び排気ポート17の燃焼室14a側の開口を開閉する吸気弁21及び排気弁22がそれぞれ配設されている。
In the
これら吸排気弁21,22をそれぞれ駆動する動弁系において、排気弁側には、当該排気弁22の作動モードを通常モードと特殊モードとに切り替える油圧作動式の可変機構(図2参照。以下、VVM(Variable Valve Motion)と称する)が設けられている。このVVM71は、その構成の詳細な図示は省略するが、カム山を1つ有する第1カムとカム山を2つ有する第2カムとの、カムプロファイルの異なる2種類のカム、及び、その第1及び第2カムのいずれか一方のカムの作動状態を選択的に排気弁に伝達するロストモーション機構を含んで構成されており、第1カムの作動状態を排気弁22に伝達しているときには、排気弁22は、排気行程中において一度だけ開弁される通常モードで作動するのに対し、第2カムの作動状態を排気弁22に伝達しているときには、排気弁22が、排気行程中において開弁すると共に、吸気行程中においても開弁するような、いわゆる排気の二度開きを行う特殊モードで作動する。
In the valve systems that drive these intake and
VVM71の通常モードと特殊モードとの切り替えは、エンジン駆動の油圧ポンプ(図示省略)から供給される油圧によって行われ、特殊モードは、内部EGRに係る制御の際に利用され得る。尚、こうした通常モードと特殊モードとの切り替えを可能にする上で、排気弁22を電磁アクチュエータによって駆動する電磁駆動式の動弁系を採用してもよい。また、内部EGRの実行としては、排気の二度開きに限定されるものではなく、例えば吸気弁21を2回開く、吸気の二度開きによって内部EGR制御を行ってもよいし、排気行程乃至吸気行程において吸気弁21及び排気弁22の双方を閉じるネガティブオーバーラップ期間を設けて既燃ガスを残留させる内部EGR制御を行ってもよい。尚、VVM71による内部EGR制御は、主に燃料の着火性が低いエンジン1の冷間時に行われる。
Switching between the normal mode and the special mode of the
上記シリンダヘッド12には、燃料を噴射するインジェクタ18と、エンジン1の冷間時に各気筒11a内の吸入空気を暖めて燃料の着火性を高めるためのグロープラグ19とが設けられている。上記インジェクタ18は、その燃料噴射口が燃焼室14aの天井面から該燃焼室14aに臨むように配設されていて、基本的には圧縮行程上死点付近で、燃焼室14aに燃料を直接噴射供給するようになっている。
The
上記エンジン1の一側面には、各気筒11aの吸気ポート16に連通するように吸気通路30が接続されている。一方、上記エンジン1の他側面には、各気筒11aの燃焼室14aからの既燃ガス(排気ガス)を排出する排気通路40が接続されている。これら吸気通路30及び排気通路40には、詳しくは後述するが、吸入空気の過給を行う大型ターボ過給機61と小型ターボ過給機62とが配設されている。
An
吸気通路30の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ31が配設されている。一方、吸気通路30における下流端近傍には、サージタンク33が配設されている。このサージタンク33よりも下流側の吸気通路30は、各気筒11a毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立通路の下流端が各気筒11aの吸気ポート16にそれぞれ接続されている。
An
吸気通路30におけるエアクリーナ31とサージタンク33との間には、大型及び小型ターボ過給機61,62のコンプレッサ61a,62aと、該コンプレッサ61a,62aにより圧縮された空気を冷却するインタークーラ35と、上記各気筒11aの燃焼室14aへの吸入空気量を調節するスロットル弁36とが配設されている。このスロットル弁36は、基本的には全開状態とされるが、エンジン1の停止時には、ショックが生じないように全閉状態とされる。
Between the
上記排気通路40の上流側の部分は、各気筒11a毎に分岐して排気ポート17の外側端に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。
The upstream portion of the
この排気通路40における排気マニホールドよりも下流側には、上流側から順に、小型ターボ過給機62のタービン62b、大型ターボ過給機61のタービン61bと、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置41と、サイレンサ42とが配設されている。
On the downstream side of the exhaust manifold in the
この排気浄化装置41は、酸化触媒41aと、ディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、フィルタという)41bとを有しており、上流側から、この順に並んでいる。酸化触媒41a及びフィルタ41bは1つのケース内に収容されている。上記酸化触媒41aは、白金又は白金にパラジウムを加えたもの等を担持した酸化触媒を有していて、排気ガス中のCO及びHCが酸化されてCO2及びH2Oが生成する反応を促すものである。また、上記フィルタ41bは、エンジン1の排気ガス中に含まれる煤等の微粒子を捕集するものである。尚、フィルタ41bに酸化触媒をコーティングしてもよい。
The
上記吸気通路30における上記サージタンク33とスロットル弁36との間の部分(つまり小型ターボ過給機62の小型コンプレッサ62aよりも下流側部分)と、上記排気通路40における上記排気マニホールドと小型ターボ過給機62の小型タービン62bとの間の部分(つまり小型ターボ過給機62の小型タービン62bよりも上流側部分)とは、排気ガスの一部を吸気通路30に還流するための排気ガス還流通路51によって接続されている(高圧EGR手段)。この排気ガス還流通路51には、排気ガスの吸気通路30への還流量を調整するための排気ガス還流弁51aと、排気ガスをエンジン冷却水によって冷却するためのEGRクーラ52とが配設されている。この排気ガス還流弁51aがEGR弁を構成する。
A portion of the
大型ターボ過給機61は、吸気通路30に配設された大型コンプレッサ61aと、排気通路40に配設された大型タービン61bとを有している。大型コンプレッサ61aは、吸気通路30におけるエアクリーナ31とインタークーラ35との間に配設されている。一方、大型タービン61bは、排気通路40における排気マニホールドと酸化触媒41aとの間に配設されている。
The
小型ターボ過給機62は、吸気通路30に配設された小型コンプレッサ62aと、排気通路40に配設された小型タービン62bとを有している。小型コンプレッサ62aは、吸気通路30における大型コンプレッサ61aの下流側に配設されている。一方、小型タービン62bは、排気通路40における大型タービン61bの上流側に配設されている。
The
すなわち、吸気通路30においては、上流側から順に大型コンプレッサ61aと小型コンプレッサ62aとが直列に配設され、排気通路40においては、上流側から順に小型タービン62bと大型タービン61bとが直列に配設されている。これら大型及び小型タービン61b,62bが排気ガス流により回転し、これら大型及び小型タービン61b,62bの回転により、該大型及び小型タービン61b,62bとそれぞれ連結された上記大型及び小型コンプレッサ61a,62aがそれぞれ作動する。
That is, in the
小型ターボ過給機62は、相対的に小型のものであり、大型ターボ過給機61は、相対的に大型のものである。すなわち、大型ターボ過給機61の大型タービン61bの方が小型ターボ過給機62の小型タービン62bよりもイナーシャが大きい。
The
吸気通路30には、小型コンプレッサ62aをバイパスする小型吸気バイパス通路63が接続されている。この小型吸気バイパス通路63には、該小型吸気バイパス通路63へ流れる空気量を調整するための小型吸気バイパス弁63aが配設されている。この小型吸気バイパス弁63aは、無通電時には全閉状態(ノーマルクローズ)となるように構成されている。
A small
一方、排気通路40には、小型タービン62bをバイパスする小型排気バイパス通路64と、大型タービン61bをバイパスする大型排気バイパス通路65とが接続されている。小型排気バイパス通路64には、該小型排気バイパス通路64へ流れる排気量を調整するためのレギュレートバルブ64aが配設され、大型排気バイパス通路65には、該大型排気バイパス通路65へ流れる排気量を調整するためのウエストゲートバルブ65aが配設されている。レギュレートバルブ64a及びウエストゲートバルブ65aは共に、無通電時には全開状態(ノーマルオープン)となるように構成されている。
On the other hand, the
これら大型ターボ過給機61と小型ターボ過給機62は、それらが配設された吸気通路30及び排気通路40の部分も含めて、一体的にユニット化されて、過給機ユニット60を構成している。この過給機ユニット60がエンジン1に取り付けられている。
The
このように構成されたディーゼルエンジン1は、パワートレイン・コントロール・モジュール(以下、PCMという)10によって制御される。PCM10は、CPU、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成されている。このPCM10がEGR弁制御部及び燃焼制御部を構成する。PCM10には、図2に示すように、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサSW1、サージタンク33に取り付けられて、燃焼室14aに供給される空気の圧力を検出する過給圧センサSW2、吸入空気の温度を検出する吸気温度センサSW3、クランクシャフト15の回転角を検出するクランク角センサSW4、車両のアクセルペダル(図示省略)の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサSW5、吸気中の二酸化炭素濃度を検出する吸気CO2センサSW6、及び、排気中の二酸化炭素濃度を検出する排気CO2センサSW7の検出信号が入力され、これらの検出信号に基づいて種々の演算を行うことによってエンジン1や車両の状態を判定し、これに応じてインジェクタ18、グロープラグ19,動弁系のVVM71、各種の弁36、51a、53a、63a、64a、65aのアクチュエータへ制御信号を出力する。
The
(エンジンの燃焼制御の概要)
上記PCM10によるエンジン1の基本的な制御は、主にアクセル開度に基づいて要求負荷(即ち、目標トルク)を決定し、これに対応する燃料の噴射量や噴射時期等をインジェクタ18の作動制御によって実現するものである。要求負荷は、アクセル開度が大きくなるほど、またエンジン回転数が高くなるほど、大きくなるように設定され、要求負荷とエンジン回転数とに基づいて燃料の噴射量が設定される。噴射量は、要求負荷が高くなるほど、また、エンジン回転数が高くなるほど大きくなるように設定される。また、スロットル弁36や排気ガス還流弁51aの開度の制御(外部EGR制御)や、VVM71の制御(内部EGR制御)によって、気筒11a内への排気の還流割合(EGR率)を制御する。
(Outline of engine combustion control)
The basic control of the
図3は、エンジン1の半暖機及び温間時の、エンジンの状態に応じた燃焼モードを示すマップである。図3に示すように、エンジン1は、半暖機及び温間時には、エンジン回転数とエンジン負荷(燃料の実総噴射量)とに応じて、複数の運転領域が設定され、各運転領域毎に燃焼モードが設定されている。運転領域Aは、定常状態においてEGRが実行されると共に、燃焼モードが予混合燃焼モードと拡散燃焼モードとで切り替えられる運転領域である。運転領域Aは、相対的に低回転でかつ低負荷の運転領域である。詳しくは、運転領域Aは、エンジンの回転数を低回転側と高回転側との2つに分けた場合の低回転側であって、エンジンの負荷を低負荷側と高負荷側との2つに分けた場合の低負荷側の領域である。
FIG. 3 is a map showing the combustion mode according to the state of the engine when the
以下、各運転領域の燃料噴射形態について、図4〜6を参照しながら説明する。尚、図4〜図6に示す燃料噴射量や熱発生率は、これらの図を相互に比較したときに、必ずしも、相対的な燃料噴射量の大小や熱発生率の大小を示してはいない。 Hereinafter, the fuel injection mode in each operation region will be described with reference to FIGS. The fuel injection amount and heat generation rate shown in FIGS. 4 to 6 do not necessarily indicate the relative fuel injection amount or the heat generation rate when these figures are compared with each other. .
図4は、運転領域a1における燃料噴射形態(上図)及びそれに伴う気筒11a内の熱発生率の履歴の一例(下図)を示している。運転領域a1は、運転領域A内の領域であって、アイドル領域を含む、相対的に低負荷の運転領域である。詳しくは、運転領域a1は、運転領域Aを、エンジンの負荷の低負荷と中負荷と高負荷との3つに分けた場合の低負荷の領域である。この運転領域a1では、PCM10は、拡散燃焼モードとなり、エンジン1に拡散燃焼を生じさせる。拡散燃焼とは、燃料と空気とが拡散及び混合しながら燃焼が進行していく燃焼であって、換言すれば、燃料噴射と燃焼とが時間的に一部重なる燃焼である。この拡散燃焼は、予混合燃焼に比べて、着火遅れが短いため、燃焼の開始タイミングを制御し易い。また、拡散燃焼は、予混合燃焼に比べて、燃焼が緩慢であるため、燃焼圧が低く燃焼騒音が小さくなる。
FIG. 4 shows an example (lower diagram) of the history of fuel injection in the operating region a1 (upper diagram) and the associated heat release rate in the
運転領域a1における燃料噴射形態は、圧縮上死点前の圧縮行程中において、比較的噴射量の多い燃料噴射(プレ噴射)を、所定の時間間隔を空けて2回実行すると共に、圧縮上死点付近において、比較的パルス幅の短い主噴射を実行し、さらにその後に、1回の燃料噴射(アフタ噴射)を実行する。従って、この運転領域a1では、合計4回の燃料噴射を実行する。プレ噴射は、十分な熱発生率を有するプレ燃焼を、その熱発生率のピークが圧縮上死点前の所定の時期に発生するように、生起させる。換言すれば、主燃焼の開始前にプレ燃焼を生起させ、それにより主噴射を開始する時点での気筒11a内の温度及び圧力を高めておく。このことは主噴射により噴射された燃料の着火遅れ時間を短くする。主噴射は、図例で示すように圧縮上死点前の所定のタイミング、又は、圧縮上死点で噴射を開始するが、着火遅れ時間が短いことで、その主噴射に伴う主燃焼は圧縮上死点付近において開始するようになる。このことは、熱効率の向上、ひいては燃費の向上に有利になり得る。また、上記の燃焼は、その後の主燃焼の熱発生率の上昇を緩慢にさせる。このことは燃焼騒音を低減させて、NVH(Noise Vibration Harshness)性能を高める上で有利になり得る。つまり、プレ噴射及びそれに伴うプレ燃焼は、主燃焼の制御性を高めて主燃焼を所望のタイミングで発生させ、それにより、燃費の向上及びNVH性能の向上に有利になり得る。アフタ噴射は、主燃焼の最中、言い換えると主燃焼によって熱発生している最中に実行される燃料噴射であり、アフタ噴射によって噴射された燃料噴霧の少なくとも一部は、圧縮上死点後で下降しているピストン14のキャビティ内に至る。好ましくは、アフタ噴射によって噴射された燃料噴霧の大部分がキャビティ内に至る。このアフタ噴射は、主燃焼を促進して後燃え期間を短縮させる。すなわち、アフタ噴射の実行は、主燃焼の立ち上がりに対しては何の影響を与えることなく、その燃焼期間を短くすることを可能にする。このことは、トルク向上に有利になり、ひいては燃費の向上に寄与し得る。
In the fuel injection mode in the operation region a1, during the compression stroke before the compression top dead center, fuel injection with a relatively large injection amount (pre-injection) is executed twice with a predetermined time interval, and compression top dead In the vicinity of the point, main injection with a relatively short pulse width is executed, and then one fuel injection (after injection) is executed. Accordingly, a total of four fuel injections are executed in this operation region a1. The pre-injection causes pre-combustion having a sufficient heat generation rate so that the peak of the heat generation rate occurs at a predetermined time before compression top dead center. In other words, pre-combustion occurs before the start of main combustion, thereby increasing the temperature and pressure in the
図5は、運転領域a2における燃料噴射形態(上図)及びそれに伴う気筒11a内の熱発生率の履歴の一例(下図)を示している。運転領域a2は、運転領域A内の領域であって、相対的に中負荷の運転領域である。詳しくは、運転領域a2は、運転領域Aを、エンジンの負荷の低負荷と中負荷と高負荷との3つに分けた場合の中負荷の領域である。この運転領域a2では、PCM10は、予混合燃焼モードとなり、エンジン1に予混合燃焼を生じさせる。予混合燃焼とは、燃料と空気とを混合させた後に着火させる燃焼であって、換言すれば、燃料噴射後に燃焼が開始する燃焼である。この予混合燃焼は、燃料と空気とがある程度混合された上での燃焼であるため、気筒11a内の酸素を有効に使うことができ、筒内酸素濃度が低い場合でもスモークの発生を抑制することができる。
FIG. 5 shows an example (lower diagram) of the history of fuel injection in the operating region a2 (upper diagram) and the associated heat release rate in the
運転領域a2における燃料噴射形態は、圧縮行程中(圧縮上死点前)において、所定の時間間隔を空けて3回の燃料噴射を実行すると共に、相対的に早いタイミングで噴射する燃料噴射量を相対的に多く、相対的に遅いタイミングで噴射する燃料噴射量を相対的に少なくしている。これは、可及的に多くの燃料を早期に噴射することで、燃料の予混合性を高めるためである。また、3回の燃料噴射は、その各回の噴射によって噴射された燃料の全てが、キャビティ内に至るタイミングで実行される。こうして噴射した燃料は、空気と十分に混合された状態で圧縮上死点付近において自着火により燃焼する。このような予混合燃焼モードは、燃費及び排気エミッションの点で有利になる。すなわち、予混合燃焼(図中の実線)は、破線で示す拡散燃焼に比べて燃焼期間が短いため、所望の時期にまとまったトルクを発生することができ、燃費を向上させることができる。 The fuel injection mode in the operation region a2 is that during the compression stroke (before compression top dead center), fuel injection is performed three times with a predetermined time interval, and the fuel injection amount to be injected at a relatively early timing is set. The amount of fuel injection injected at relatively late timing is relatively small. This is because fuel premixability is improved by injecting as much fuel as possible as early as possible. Further, the three fuel injections are executed at the timing when all of the fuel injected by each injection reaches the cavity. The fuel injected in this way is burned by self-ignition near the compression top dead center while being sufficiently mixed with air. Such a premixed combustion mode is advantageous in terms of fuel consumption and exhaust emission. That is, since the premixed combustion (solid line in the figure) has a shorter combustion period than the diffusion combustion shown by the broken line, it is possible to generate a torque that is gathered at a desired time and improve fuel efficiency.
図6は、運転領域a3における燃料噴射形態(上図)及びそれに伴う気筒11a内の熱発生率の履歴の一例(下図)を示している。運転領域a3は、運転領域A内の領域であって、相対的に高負荷の運転領域である。詳しくは、運転領域a3は、運転領域Aを、エンジンの負荷の低負荷と中負荷と高負荷との3つに分けた場合の高負荷の領域である。この運転領域a3では、PCM10は、拡散燃焼モードとなり、エンジン1に拡散燃焼を生じさせる。運転領域a3における燃料噴射形態は、圧縮上死点前の圧縮行程中において、比較的噴射量の多い燃料噴射(プレ噴射)を1回実行すると共に、圧縮上死点付近において、比較的パルス幅の短い主噴射を実行し、さらにその後に、1回の燃料噴射(アフタ噴射)を実行する。従って、この運転領域a3では、合計3回の燃料噴射を実行する。運転領域a3の拡散燃焼モードにおいても、プレ噴射及びそれに伴うプレ燃焼によって、主燃焼の制御性を高めて主燃焼を所望のタイミングで発生させ、それにより、燃費の向上及びNVH性能の向上させることができる。すなわち、拡散燃焼(図中の実線)は、破線で示す予混合燃焼に比べて熱発生率の上昇が緩慢になるため、熱発生率の最大値を抑制することができ、燃焼騒音を抑制することができる。運転領域a3では、低負荷側の運転領域a1に比べて、燃料噴射量が多いため、この燃焼騒音の抑制が特に有効となる。
FIG. 6 shows an example (lower diagram) of the history of fuel injection in the operating region a3 (upper diagram) and the associated heat release rate in the
運転領域Bでは、PCM10は、予混合燃焼モードとなることはなく、常に拡散燃焼モードとなり、エンジン1に拡散燃焼を生じさせる。運転領域Bにおける燃料噴射形態は、エンジン1の負荷及び回転数に応じて、プレ噴射の有無、回数及びタイミング、主噴射の回数及びタイミング、並びにアフタ噴射の有無、回数及びタイミングが様々に設定される。
In the operation region B, the
また、PCM10は、各運転領域で所望の燃焼を実行させるために、エンジン1の運転状態に応じて排気ガス還流弁51aを制御することによって気筒11a内の酸素濃度を調整している。図7は、エンジン負荷及び回転数に対する筒内酸素濃度の変化特性図の一例を示している。図7に示すように、PCM10は、エンジン1の要求負荷の増大に伴って、筒内酸素濃度が一旦減少して極小となった後、増加するように、排気ガス還流弁51aの開度を制御する。
Further, the
詳しくは、上記低負荷側拡散領域a1では、PCM10は、エンジン1の要求負荷が増大するにつれて、排気ガス還流弁51aを、筒内酸素濃度が減少するように、即ち、開度が大きくなるように制御する。PCM10は、筒内酸素濃度が所定値となるまでは、拡散燃焼モードとなる。この所定値は、予混合燃焼が可能な筒内酸素濃度である。
More specifically, in the low load side diffusion region a1, the
そして、筒内酸素濃度が所定値以上となると、PCM10は、予混合燃焼モードとなる。換言すれば、エンジン1の運転状態が予混合領域a2となるときには、PCM10は、筒内酸素濃度が所定値以上となるように、排気ガス還流弁51aを制御する。尚、図中のハッチング部分が予混合領域a2を示している。予混合領域では、PCM1は、エンジン1の要求負荷が増大するにつれて、排気ガス還流弁51aを、筒内酸素濃度が一旦減少した後上昇に転じるように、即ち、低負荷側では開度が大きくなるものの、やがて極大となり、高負荷側では開度が小さくなるように制御する。
When the in-cylinder oxygen concentration becomes a predetermined value or more, the
予混合領域a2よりも高負荷側の領域である高負荷側拡散領域a3では、PCM10は、エンジン1の要求負荷が増大するにつれて、排気ガス還流弁51aを、筒内酸素濃度が上昇するように、即ち、開度が小さくなるように制御する。つまり、エンジン1の負荷が大きくなるにつれて、気筒11a内からEGRガスが減少していく。
In the high load side diffusion region a3, which is a region on the higher load side than the premixing region a2, the
このように、予混合領域a2では、低負荷側及び高負荷側拡散領域a1,a3よりも筒内酸素濃度が低くなるように調整される。つまり、予混合燃焼を行うためには、気筒11a内に燃料を噴射した後、着火するまでの間に燃料と空気とを十分に混合する必要があるため、ある程度の着火遅れが必要である。そこで、予混合領域a2では、排気ガス還流弁51aの開度を大きくして筒内酸素濃度を低くしている。このように、予混合領域a2では、筒内酸素濃度を抑えることによって着火遅れを確保して、予混合燃焼を実現可能な環境を作り出している。
As described above, in the premixing region a2, the in-cylinder oxygen concentration is adjusted to be lower than that in the low load side and high load side diffusion regions a1 and a3. That is, in order to perform the premixed combustion, it is necessary to sufficiently mix the fuel and the air before the ignition is performed after the fuel is injected into the
一方、エンジン1の要求負荷が低い領域では、気筒11a内に供給される燃料が少ないため、燃焼が不安定となる傾向にある。そのため、EGRガスを気筒11a内に大量に導入することは好ましくなく、筒内酸素濃度を可及的に高めて、燃焼が安定する環境を作る必要がある。そこで、低負荷側拡散領域a1では、排気ガス還流弁51aの開度を小さくすることによって、筒内酸素濃度を高めている。そして、筒内酸素濃度が高い場合には、着火遅れを十分に確保できないため、気筒11a内に燃焼を噴射すると、燃料と空気とが混合される前に燃焼が開始してしまい、予混合燃焼を行うことが難しい。そこで、この領域a1における燃焼形態を拡散燃焼としている。そもそも、拡散燃焼は、予混合燃焼に比べて、燃焼の開始タイミングの制御が容易であるため、このような燃焼が不安定な環境においては拡散燃焼の方が燃焼の安定化の観点からは好ましい。
On the other hand, in a region where the required load of the
また、エンジン1の要求負荷が高い領域では、燃料供給量(即ち、燃料噴射量)が多くなる。燃料供給量が多くなると、その供給量に応えるべく、筒内酸素濃度を高める必要がある。そこで、高負荷側拡散領域a3では、排気ガス還流弁51aの開度を小さくすることによって、筒内酸素濃度を高めている。そして、筒内酸素濃度が高くなると、着火遅れを十分に確保できなくなり、予混合燃焼を行うことが難しくなる。そのため、この領域a3における燃焼形態を拡散燃焼としている。また、高負荷側拡散領域a3では、燃料供給量が多いため、燃焼騒音が大きくなる。それに対して、高負荷側拡散領域a3では、燃焼形態を拡散燃焼とすることによって、燃焼騒音を小さくして、NVH性能を向上させている。つまり、拡散燃焼は、予混合燃焼に比べて、燃焼圧が低いため、燃焼騒音が小さい点で有利である。
Further, in a region where the required load of the
一方、エンジン1の回転数が相対的に高回転であるときには、PCM10は、エンジン1の要求負荷の増大に伴って、筒内酸素濃度が一旦減少して極小となった後、上昇するように、排気ガス還流弁51aの開度を制御するものの、筒内酸素濃度が極小となっても予混合燃焼を実現可能な値までは減少しない。つまり、エンジン1の回転数が高回転の場合は、ピストン14の動きが速いため、噴射された燃料の全てをキャビティ内に到達させることが可能な噴射期間は短くなる。そのため、予混合燃焼に適したタイミングで燃焼噴射を実行することが難しい。そこで、エンジン1の回転数が相対的に高回転の領域では、エンジン1の燃焼を拡散燃焼とし、それに合わせて、筒内酸素濃度を低下させ過ぎないようにし、その極小値を拡散燃焼を実行し得る範囲に収めている。こうして、エンジン1の高回転領域では拡散燃焼とすることによって燃焼を安定させることができる。それに加えて、拡散燃焼を実行し得る範囲内で筒内酸素濃度を低下させることによって、エミッション性能を向上させることができる。
On the other hand, when the rotational speed of the
つまり、PCM10は、上記の燃料噴射形態の切替に加えて、排気ガス還流弁51aを制御することによって、予混合燃焼モードと拡散燃焼モードとを切り替えている。詳しくは、PCM10は、排気ガス還流弁51aを上述のように制御すると共に、各センサの出力から筒内酸素濃度を算出して、算出された筒内酸素濃度が予混合燃焼に対応する範囲(図7のハッチング領域)内であれば予混合燃焼モードとなり、算出された筒内酸素濃度が拡散燃焼に対応する範囲内であれば拡散燃焼モードとなる。筒内酸素濃度の算出は、例えば、エアフローセンサ(図示省略)、過給圧センサSW2、排気流量センサ(図示省略)及び排気酸素濃度センサ(図示省略)等の出力に基づいて算出される。ただし、筒内酸素濃度の算出方法は、これに限られるものではない。
That is, the
尚、エンジン1が半暖機(例えば、エンジン水温が40℃)となる前、即ち、冷間時には、排気浄化装置41を活性化させるべく、内部EGRにより筒内温度を高めたり、グロープラグ19がON状態となっており、予混合燃焼を行うことができない。そのため、エンジン1が半暖機となる前は、予混合燃焼モードと拡散燃焼モードの切替は実行されず、拡散燃焼を基本とした冷間時特有の燃焼制御が行われる。
In addition, before the
このように、エンジン1においては、筒内酸素濃度が要求負荷に応じて調整される。ここで、要求負荷が増大していく場合には、筒内酸素濃度は、図7に示す、エンジン負荷及び回転数に対する筒内酸素濃度の変化特性図を低負荷側から高負荷側へ辿るように調整される。そして、この要求負荷の増大が急なときには、筒内酸素濃度も迅速に調整される必要がある。特に、筒内酸素濃度を上昇させるときは、要求負荷の増大に応じて燃料供給量を増加させるときであり、筒内酸素濃度を早急に上昇させることができないと、要求負荷に対応した燃料供給量を供給することができず、結果として、要求負荷の迅速な増大に応えることができない。
Thus, in the
そこで、PCM1は、エンジン1が筒内酸素濃度の極小値に対応する負荷よりも低負荷側から当該極小値に対応する負荷を超えて加速されるときには、要求負荷の増加率が大きくなるほど筒内酸素濃度が高くなるように前記排気ガス還流弁51aの制御量を調整する。以下に、排気ガス還流弁51aの制御量の調整について詳しく説明する。図8は、排気ガス還流弁51aの制御量を、要求負荷の増加率に応じて調整する際のフローチャートを示し、図9は、要求負荷の増加率に応じて調整される、要求負荷に対する筒内酸素濃度の変化特性の一例を示し、図10は、要求負荷の増加率に応じた、エンジン負荷、回転数及び筒内酸素濃度の変化特性図の一例を示している。
Therefore, when the
PCM1は、まず、ステップS1において、目標トルク(即ち、要求負荷)とエンジン回転数から筒内酸素濃度目標値Aを算出する。
First, in step S1, the
次に、ステップS2において、目標トルクの増加率から筒内酸素濃度の調整量Δを算出する。具体的には、アクセルペダルの踏み込み量の増加率から目標トルクの増加率を算出する。PCM1は、目標トルクの増加率に対する調整量Δのマップ、テーブル又は関数を有しており、算出された目標トルクの増加率から調整量Δを求める。ここで、調整量Δは、目標トルクの増加率が大きくなるほど、大きくなるように設定されている。
Next, in step S2, the adjustment amount Δ of the in-cylinder oxygen concentration is calculated from the increase rate of the target torque. Specifically, the increase rate of the target torque is calculated from the increase rate of the accelerator pedal depression amount. The
続いて、ステップS3において、筒内酸素濃度目標値Aが現在の筒内酸素濃度指令値B以上か否かを判定する。すなわち、筒内酸素濃度を減少させるか否かを判定する。筒内酸素濃度指令値Bは、排気ガス還流弁51aに指令値を出力する際に基準となる値である。実際の筒内酸素濃度がこの筒内濃度指令値Bとなるように、排気ガス還流弁51aの開度が制御される。
Subsequently, in step S3, it is determined whether or not the in-cylinder oxygen concentration target value A is equal to or greater than the current in-cylinder oxygen concentration command value B. That is, it is determined whether to reduce the in-cylinder oxygen concentration. The in-cylinder oxygen concentration command value B is a reference value when outputting the command value to the exhaust
そして、筒内酸素濃度目標値Aが筒内酸素濃度指令値Bよりも小さい(No)ときには、ステップS5へ進む。筒内酸素濃度目標値Aが筒内酸素濃度指令値Bよりも小さいときは、筒内酸素濃度を減少させるときであって、排気ガス還流弁51aの開度を大きくするときである。ステップS5では、筒内酸素濃度目標値Aに調整量Δを足して、その値を筒内酸素濃度指令値Bとする。そして、PCM1は、排気ガス還流弁51aをこの筒内酸素濃度指令値Bに応じた開度となるように制御する。つまり、筒内酸素濃度を減少させるときには、筒内酸素濃度目標値Aをそのまま筒内酸素濃度指令値Bとするのではなく、筒内酸素濃度目標値Aに調整量Δを足して筒内酸素濃度指令値Bとする。その結果、筒内酸素濃度を減少させるときには、筒内酸素濃度指令値Bが目標値Aよりも高めに調整(補正)される。
When the in-cylinder oxygen concentration target value A is smaller than the in-cylinder oxygen concentration command value B (No), the process proceeds to step S5. The in-cylinder oxygen concentration target value A is smaller than the in-cylinder oxygen concentration command value B when reducing the in-cylinder oxygen concentration and increasing the opening of the exhaust
その後、ステップS6へ進み、筒内酸素濃度指令値Bが筒内酸素濃度目標値A以下となるか否かを判定する。筒内酸素濃度指令値Bが筒内酸素濃度目標値A以下(Yes)のときには、ステップS7へ進み、筒内酸素濃度指令値Bを筒内酸素濃度目標値Aとする。すなわち、筒内酸素濃度目標値Aを、調整量Δを足すことなく、筒内酸素濃度指令値Bとする。一方、筒内酸素濃度指令値Bが筒内酸素濃度目標値Aよりも大きい(No)ときには、ENDへ進む。 Thereafter, the process proceeds to step S6, and it is determined whether or not the in-cylinder oxygen concentration command value B is equal to or less than the in-cylinder oxygen concentration target value A. When the in-cylinder oxygen concentration command value B is equal to or less than the in-cylinder oxygen concentration target value A (Yes), the process proceeds to step S7, and the in-cylinder oxygen concentration command value B is set as the in-cylinder oxygen concentration target value A. That is, the in-cylinder oxygen concentration target value A is set to the in-cylinder oxygen concentration command value B without adding the adjustment amount Δ. On the other hand, when the in-cylinder oxygen concentration command value B is larger than the in-cylinder oxygen concentration target value A (No), the process proceeds to END.
一方、ステップS3において、筒内酸素濃度目標値Aが現在の筒内酸素濃度指令値B以上(Yes)のときには、ステップS4へ進む。筒内酸素濃度目標値Aが現在の筒内酸素濃度指令値B以上のときは、筒内酸素濃度を上昇させるときであって、排気ガス還流弁51aの開度を小さくするときである。ステップS4では、筒内酸素濃度目標値Aを筒内酸素濃度指令値Bとする。すなわち、筒内酸素濃度目標値Aを、調整量Δを足すことなく、そのまま筒内酸素濃度指令値Bとする。その結果、筒内酸素濃度を上昇させるときには、筒内酸素濃度指令値Bが目標値Aの通りに設定される。
On the other hand, when the in-cylinder oxygen concentration target value A is equal to or greater than the current in-cylinder oxygen concentration command value B (Yes) in step S3, the process proceeds to step S4. When the in-cylinder oxygen concentration target value A is equal to or greater than the current in-cylinder oxygen concentration command value B, it is time to increase the in-cylinder oxygen concentration and to reduce the opening of the exhaust
このように制御される結果、筒内酸素濃度は、図9に示すように変化する。つまり、図中の一点鎖線で示す、要求負荷の増加率が大きい場合(即ち、急加速時)には、筒内酸素濃度が減少する際に、筒内酸素濃度が目標値よりも高めに調整される。そのため、筒内酸素濃度の極小値は、図中の実線で示す目標値に比べて、大きくなる。尚、図9の例では、調整量Δは、要求負荷が大きくなるほど大きくなっている。すなわち、筒内酸素濃度は、極小値の近傍ほど、大きく高濃度側へ調整されている。 As a result of this control, the in-cylinder oxygen concentration changes as shown in FIG. In other words, when the required load increase rate indicated by the alternate long and short dash line in the figure is large (that is, during rapid acceleration), the in-cylinder oxygen concentration is adjusted to be higher than the target value when the in-cylinder oxygen concentration decreases. Is done. Therefore, the minimum value of the in-cylinder oxygen concentration becomes larger than the target value indicated by the solid line in the figure. In the example of FIG. 9, the adjustment amount Δ increases as the required load increases. That is, the in-cylinder oxygen concentration is adjusted to a higher concentration side as it is closer to the minimum value.
やがて、筒内酸素濃度が上昇に転じるが、筒内酸素濃度が上昇し始める時点では、そのときの筒内酸素濃度(即ち、極小値)は目標値よりも高めになっている。そのため、筒内酸素濃度を目標値の通りに調整すべく排気ガス還流弁51aが制御されても、実際の筒内酸素濃度は、始めのうちは目標値よりも高めの値になっており、しだいに目標値に収束していく。つまり、急加速時には、筒内酸素濃度を上昇させる際に、実際の筒内酸素濃度が要求負荷に応じた本来の値(目標値)よりも前もって高めに調整される。このように、筒内酸素濃度を早めに上昇させることによって、要求負荷の増大に応じて燃料供給量を増加させようとするときには筒内酸素濃度が既に燃料供給量に応じた値となっているため、増量させた燃料をすぐに供給することができる。その結果、迅速な加速を実現することができる。
Eventually, the in-cylinder oxygen concentration starts to rise, but at the time when the in-cylinder oxygen concentration starts to rise, the in-cylinder oxygen concentration (that is, the minimum value) at that time is higher than the target value. Therefore, even if the exhaust
かかる構成では、要求負荷の増加率が大きいほど、筒内酸素濃度の極小値が大きくなるが、要求負荷の増加率が所定値以上となると、筒内酸素濃度の極小値が、予混合燃焼に対応する濃度(図7のハッチング領域)の上限値(例えば、15重量%)よりも高くなる。このような場合には、エンジン1の燃焼は、拡散燃焼のまま出力トルクを増大させていく。すなわち、要求負荷の増加率が当該所定値未満のときには、要求負荷の増大に伴って、エンジン1の燃焼は、拡散燃焼、予混合燃焼、拡散燃焼の順で切り替わるが、要求負荷の増加率が当該所定値以上のときには、予混合燃焼モードにならないため、要求負荷が増大しても、拡散燃焼のままである。筒内酸素濃度の極小値が、予混合燃焼に対応する濃度よりも高いということは、筒内酸素濃度が予混合燃焼を実行できる程度に低下しないということである。このような場合には、予混合燃焼を行うことなく、拡散燃焼を実行することによって、燃焼を安定させることができる。
In such a configuration, the minimum value of the in-cylinder oxygen concentration increases as the increase rate of the required load increases. However, when the increase rate of the required load exceeds a predetermined value, the minimum value of the in-cylinder oxygen concentration becomes the premixed combustion. It becomes higher than the upper limit (for example, 15% by weight) of the corresponding density (hatched area in FIG. 7). In such a case, the combustion of the
例えば、図10に示すように、実線の座標軸上の運転領域a1から加速する場合には、要求負荷の増加率が所定値未満である緩加速時には、要求負荷が増大するにつれて、筒内酸素濃度が低下し、運転領域a1から運転領域a2に突入する(実線の座標軸と一点鎖線の座標軸の間の領域参照)。運転領域a1では、拡散燃焼であるが、運転領域a2では、予混合燃焼となる。要求負荷が増大すると、筒内酸素濃度が上昇に転じ、筒内酸素濃度を上昇させながら、出力トルクを増大させていく(一点鎖線の座標軸と破線の座標軸の間の領域参照)。要求負荷のさらなる増大に伴って、筒内酸素濃度はさらに上昇し、エンジン1の運転状態は運転領域a3に突入し、燃焼は拡散燃焼となる(破線の座標軸と実線の座標軸の間の領域参照)。そこから、要求負荷がさらに増大し、筒内酸素濃度を上昇させつつ出力トルクを増大させていく(実線の座標軸と点線の座標軸の間に領域参照)。
For example, as shown in FIG. 10, when accelerating from the operation region a1 on the solid coordinate axis, the in-cylinder oxygen concentration increases as the required load increases during slow acceleration where the increase rate of the required load is less than a predetermined value. Decreases and enters the operation area a2 from the operation area a1 (refer to the area between the coordinate line of the solid line and the coordinate axis of the one-dot chain line). In the operation region a1, diffusion combustion is performed, but in the operation region a2, premixed combustion is performed. When the required load increases, the in-cylinder oxygen concentration starts to increase, and the output torque is increased while increasing the in-cylinder oxygen concentration (see the region between the dashed-dotted coordinate axis and the broken-line coordinate axis). As the required load further increases, the in-cylinder oxygen concentration further increases, the operating state of the
一方、要求負荷の増加率が所定値以上である急加速時の一例である、全開加速時(図9の二点鎖線に対応)には、実線の座標軸上の運転領域a1から筒内酸素濃度を可及的に上昇させた上で、要求負荷の増大に応じて出力トルクを増大させていく。この場合、実線の座標軸よりも、破線や一点鎖線の座標軸側の領域には突入することなく、点線の座標軸側の領域へ突入していく。つまり、運転領域a2に突入することがないので、拡散燃焼のまま、出力トルクを増大させていく。 On the other hand, in the case of full acceleration (corresponding to the two-dot chain line in FIG. 9), which is an example of sudden acceleration in which the increase rate of the required load is a predetermined value or more, the in-cylinder oxygen concentration from the operation region a1 on the solid coordinate axis Is increased as much as possible, and the output torque is increased as the required load increases. In this case, rather than entering the area on the coordinate axis side of the broken line or the alternate long and short dash line from the coordinate axis of the solid line, the area enters the area on the coordinate axis side of the dotted line. That is, since the engine does not enter the operation region a2, the output torque is increased while maintaining diffusion combustion.
したがって、本実施形態によれば、筒内酸素濃度を要求負荷の増大に伴って、一旦低下させた後に上昇させるように排気ガス還流弁51aを制御するエンジン1において、要求負荷が増加するときには、その増加率が大きいほど、排気ガス還流弁51aの制御量を、筒内酸素濃度が高くなる方向へ調整することによって、筒内酸素濃度の急加速時の加速遅れを抑制することができる。その結果、加速性能を向上させることができる。
Therefore, according to the present embodiment, when the required load increases in the
この際に、排気ガス還流弁51aの開度の極大値を小さくするように調整することによって、筒内酸素濃度の最低値を高めることができ、筒内酸素濃度が低下し過ぎることを防止することができる。その結果、筒内酸素濃度の上昇に早急に対応することができる。
At this time, by adjusting the maximum value of the opening degree of the exhaust
尚、上記の構成では、要求負荷の増加率が大きいときには、筒内酸素濃度を低下させる際の筒内酸素濃度目標値Aを調整量Δで補正しているが、筒内酸素濃度を低下させる際の筒内酸素濃度を目標値よりも高めに調整する方法はこれに限られるものではない。例えば、要求負荷の増加率が大きいときには、筒内酸素濃度を低下させる際の筒内酸素濃度目標値Aはそのままで、排気ガス還流弁51aの弁開動作速度を遅くするようにしてもよい。詳しくは、制御周期ごとに出力信号を排気ガス還流弁51aに出力して、排気ガス還流弁51aの開度を制御する構成においては、1回の出力で調整できる開度の最大調整量を小さくすることによって、排気ガス還流弁51aの弁開動作速度を遅くすることができる。すなわち、最大調整量を小さくすると、排気ガス還流弁51aの開度を所望の開度まで開かせるのに要する時間が長くなる。一方、筒内酸素濃度を上昇させる際の排気ガス還流弁51aの弁閉動作速度は遅くしない。詳しくは、最大調整量を元に戻す。
In the above configuration, when the increase rate of the required load is large, the in-cylinder oxygen concentration target value A when the in-cylinder oxygen concentration is decreased is corrected by the adjustment amount Δ, but the in-cylinder oxygen concentration is decreased. However, the method for adjusting the in-cylinder oxygen concentration to be higher than the target value is not limited to this. For example, when the increase rate of the required load is large, the in-cylinder oxygen concentration target value A when the in-cylinder oxygen concentration is decreased may be left as it is, and the valve opening operation speed of the exhaust
その結果、要求負荷が増大していくときであって且つ筒内酸素濃度を減少させるときには、排気ガス還流弁51aの開度が、要求負荷の増大に伴って減少していく筒内酸素濃度目標値Aに応じた値に追従できないため、実際の筒内酸素濃度は該目標値Aに達しない。やがて、筒内酸素濃度を上昇させることになるが、実際の筒内酸素濃度は目標値Aに達することなく上昇に転じることになるため、結果として、筒内酸素濃度の極小値が高濃度側へ(即ち、排気ガス還流弁51aの開度の極大値が小さくなる方向へ)調整されることになる。また、筒内酸素濃度が上昇する際の排気ガス還流弁51aの動作速度は元に戻っているため、排気ガス還流弁51aの開度は、要求負荷の増大に伴って上昇していく筒内酸素濃度目標値Aに応じた値に可及的に追従する。かかる構成の場合、要求負荷の増加率が大きいほど、実際の筒内酸素濃度と目標値Aとの乖離が大きくなるため、結果として、要求負荷の増加率が大きいほど、筒内酸素濃度の極小値が高濃度側へ(即ち、排気ガス還流弁51aの開度の極大値が小さくなる方向へ)大きく調整されることになる。尚、最大調整量を、要求負荷の増加率が大きいほど、小さくしてもよい。
As a result, when the required load increases and the in-cylinder oxygen concentration decreases, the opening degree of the exhaust
また、このように、排気ガス還流弁51aの弁開動作速度を調整することによって、要求負荷の増大時には、上述のような制御を実現することができる一方、定常状態においては、排気ガス還流弁51aの開度を目標値に到達させることができる。すなわち、排気ガス還流弁51aの開度を調整するのは、要求負荷が増大するように変化しているときだけでよいため、定常状態においては、当初の目標値に達することが好ましい。しかし、上記の構成のように目標値を調整してしまうと、定常状態においても、開度は変更後の目標値までしか達しない。それに対して、排気ガス還流弁51aの弁開動作速度を調整する場合には、時間を要するものの、いずれは開度が目標値に達する。つまり、定常状態においては、開度を目標値に到達させることができる。
In addition, by adjusting the valve opening operation speed of the exhaust
また、要求負荷の増加率が所定値以上のときには、予混合燃焼モードとなることなく、拡散燃焼モードのまま燃焼を実行することによって、燃焼を安定させることができる。 Further, when the increase rate of the required load is equal to or greater than a predetermined value, the combustion can be stabilized by executing the combustion in the diffusion combustion mode without entering the premixed combustion mode.
また、排気ガス還流弁51aの制御に対する筒内酸素濃度の応答性が悪いため、筒内酸素濃度は図9の破線で示すようにオーバーシュートする傾向がある。しかし、前述の如く、要求負荷の増加率が大きいほど、排気ガス還流弁51aの制御量を筒内酸素濃度が高くなる方向へ調整することによって、上述のオーバーシュートも抑制することができる。
Further, since the responsiveness of the in-cylinder oxygen concentration to the control of the exhaust
《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
尚、拡散燃焼モードにおけるプレ噴射、主噴射及びポスト噴射の回数は上記の回数に限定されるものではなく適宜設定すればよい。また、予混合燃焼モードにおける燃料噴射の回数は上記の回数に限定されるものではなく適宜設定すればよい。また、各燃料噴射における供給量も上記の態様に限定されるものではなく適宜設定すればよい。さらに、各燃料噴射のタイミングも上記の態様に限定されるものではなく適宜設定すればよい。
<< Other Embodiments >>
The present invention may be configured as follows with respect to the above embodiment.
Note that the number of pre-injection, main injection, and post-injection in the diffusion combustion mode is not limited to the above-mentioned number, and may be set as appropriate. Further, the number of fuel injections in the premixed combustion mode is not limited to the above number and may be set as appropriate. Further, the supply amount in each fuel injection is not limited to the above-described mode, and may be set as appropriate. Furthermore, the timing of each fuel injection is not limited to the above aspect, and may be set as appropriate.
また、エンジン1が半暖機及び温間時に予混合燃焼モードと拡散燃焼モードとの切替制御を行うようにしているが、これに限られるものではない。すなわち、排気浄化装置41、特に、酸化触媒41aの活性化が完了し且つグロープラグ19がOFF状態であれば、予混合燃焼を行うことができる。つまり、酸化触媒41aの活性化が完了し且つグロープラグ19がOFF状態のときに、予混合燃焼モードと拡散燃焼モードとの切替制御を行うようにしてもよい。
Further, although the
尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 In addition, the above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.
以上説明したように、本発明は、軽油を主成分とする燃料が供給されるエンジン本体を備えたディーゼルエンジンについて有用である。 As described above, the present invention is useful for a diesel engine including an engine body to which a fuel mainly composed of light oil is supplied.
1 エンジン(エンジン本体)
10 PCM(EGR弁制御部、燃焼制御部)
11a 気筒
51a 排気ガス還流弁(EGR弁)
1 Engine (Engine body)
10 PCM (EGR valve control unit, combustion control unit)
Claims (4)
前記エンジン本体の気筒内に導入するEGRガス量を調整するためのEGR弁と、
前記EGR弁を制御することによって前記気筒内の酸素濃度を調整するEGR弁制御部とをさらに備え、
前記EGR弁制御部は、
前記エンジン本体の要求負荷の増大に伴って前記気筒内の酸素濃度が一旦低下した後に上昇するように、前記要求負荷に応じて前記EGR弁の開度を制御するように構成されており、
前記エンジン本体が前記酸素濃度の極小値に対応する負荷よりも低負荷側から当該極小値に対応する負荷を超えて加速されるときには、前記要求負荷の増加率が大きくなるほど前記酸素濃度が高くなるように前記EGR弁の制御量を調整するディーゼルエンジン。 A diesel engine having an engine body that is supplied with fuel mainly composed of light oil,
An EGR valve for adjusting the amount of EGR gas introduced into the cylinder of the engine body;
An EGR valve control unit that adjusts the oxygen concentration in the cylinder by controlling the EGR valve;
The EGR valve control unit
The opening degree of the EGR valve is controlled according to the required load so that the oxygen concentration in the cylinder once decreases as the required load of the engine body increases, and then increases.
When the engine body is accelerated beyond the load corresponding to the minimum value from the load corresponding to the minimum value of the oxygen concentration and exceeding the load corresponding to the minimum value, the oxygen concentration increases as the increase rate of the required load increases. A diesel engine that adjusts the control amount of the EGR valve.
前記EGR弁制御部は、
前記エンジン本体の要求負荷の増大に伴って前記気筒内の酸素濃度が一旦低下した後に上昇するように、前記EGR弁の開度を前記エンジン本体の要求負荷の増大に伴って一旦増大させた後に減少させるように制御しており、
前記エンジン本体が前記酸素濃度の極小値に対応する負荷よりも低負荷側から当該極小値に対応する負荷を超えて加速されるときには、前記要求負荷の増加率が大きくなるほど前記EGR弁の開度の極大値を小さくするように前記EGR弁の制御量を調整するディーゼルエンジン。 The diesel engine according to claim 1,
The EGR valve control unit
After increasing the opening of the EGR valve once with an increase in the required load of the engine body so that the oxygen concentration in the cylinder once increases with an increase in the required load of the engine body Control to decrease,
When the engine body is accelerated from a lower load side than the load corresponding to the minimum value of the oxygen concentration and exceeding the load corresponding to the minimum value, the opening degree of the EGR valve increases as the increase rate of the required load increases. A diesel engine that adjusts the control amount of the EGR valve so as to reduce the local maximum value.
前記EGR弁制御部は、前記エンジン本体が前記酸素濃度の極小値に対応する負荷よりも低負荷側から当該極小値に対応する負荷を超えて加速されるときには、前記要求負荷の増加率が大きくなるほど前記EGR弁の開弁動作速度を遅くすることによって、前記EGR弁の制御量を調整するディーゼルエンジン。 The diesel engine according to claim 1,
The EGR valve control unit has a large increase rate of the required load when the engine body is accelerated beyond a load corresponding to the minimum value from a lower load side than a load corresponding to the minimum value of the oxygen concentration. A diesel engine that adjusts the control amount of the EGR valve by slowing the valve opening operation speed of the EGR valve.
前記エンジン本体の燃焼状態を制御する燃焼制御部をさらに備え、
前記燃焼制御部は、
前記エンジン本体の要求負荷が所定の低負荷側であって且つ定常状態でEGRが実行されるEGR運転領域内の所定の運転領域では、前記エンジン本体に予混合燃焼を行わせる予混合燃焼モードとなる一方、該EGR運転領域内の、該予混合燃焼モードの運転領域よりも低負荷側の所定の運転領域と高負荷側の所定の運転領域とでは、前記エンジン本体に拡散燃焼を行わせる拡散燃焼モードとなるように構成されていると共に、該予混合燃焼モードの運転領域では、該低負荷側及び高負荷側の拡散燃焼モードの運転領域よりも前記気筒内の酸素濃度が高くなるように、前記EGR弁制御部に前記EGR弁を制御させており、
前記低負荷側の拡散燃焼モードの運転領域から前記高負荷側の拡散燃焼モードの運転領域まで加速するときであって且つ前記要求負荷の増加率が所定値以上の急加速時には、前記予混合燃焼モードとなることなく、前記拡散燃焼モードのまま前記エンジン本体の燃焼を実行するディーゼルエンジン。 The diesel engine according to any one of claims 1 to 3,
A combustion control unit for controlling a combustion state of the engine body;
The combustion control unit
A premixed combustion mode in which the engine main body performs premixed combustion in a predetermined operating region in an EGR operating region where the required load of the engine main body is a predetermined low load side and EGR is executed in a steady state; On the other hand, in the EGR operation region, in the predetermined operation region on the low load side and the predetermined operation region on the high load side than the operation region in the premixed combustion mode, diffusion that causes the engine body to perform diffusion combustion The combustion mode is configured so that the oxygen concentration in the cylinder is higher in the operation region of the premixed combustion mode than in the operation region of the diffusion combustion mode on the low load side and the high load side. The EGR valve control unit controls the EGR valve,
When accelerating from the low load side diffusion combustion mode operation region to the high load side diffusion combustion mode operation region and when the required load increase rate is a rapid acceleration exceeding a predetermined value, the premixed combustion A diesel engine that performs combustion of the engine main body in the diffusion combustion mode without entering a mode.
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