JP2021042701A - Control device for diesel engine - Google Patents

Abstract

To suppress the generation of soot by increasing the air utilization rate of fuel injected by after-injection while maintaining relatively good fuel consumption performance.SOLUTION: A diesel engine has a piston having a cavity formed in a crown surface. The cavity has a bottom part, an outer peripheral part recessed to be convex to the radial outside, and a lip part protruded on the upper side of the outer peripheral part to be convex to the radial inside in a cross-sectional view. An injection control part allows an injector to execute main injection Jm for injecting fuel to the lip part during operation in a predetermined operation area and after-injection Ja for injecting a smaller amount of fuel than the main injection Jm at a predetermined timing in an expansion stroke delayed from the main injection Jm. An injection interval time Ti as a time from finishing the main injection Jm to starting the after-injection Ja is set shorter as the injection amount of the main injection Jm is greater.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、気筒と、気筒内に往復動可能に収容されたピストンと、ピストンの上方空間である燃焼室に軽油を含む燃料を噴射するインジェクタとを備えたディーゼルエンジンを制御する装置に関する。 The present invention relates to a device for controlling a diesel engine including a cylinder, a piston reciprocally housed in the cylinder, and an injector for injecting fuel containing light oil into a combustion chamber which is a space above the piston.

上記ディーゼルエンジンの一例として、下記特許文献１のものが知られている。この特許文献１のディーゼルエンジンでは、プレ噴射やアフター噴射をメイン噴射に組み合わせた噴射パターンが運転条件ごとに異なる態様で定められており、各々の噴射パターンによる燃料噴射時に、インジェクタ内の燃料圧力を検出する圧力センサの検出値に基づいて噴射時期や噴射期間が調整されるようになっている。 As an example of the above diesel engine, the one of Patent Document 1 below is known. In the diesel engine of Patent Document 1, an injection pattern in which pre-injection and after-injection are combined with main injection is defined in a different manner for each operating condition, and the fuel pressure in the injector is determined at the time of fuel injection according to each injection pattern. The injection timing and injection period are adjusted based on the detection value of the pressure sensor to be detected.

例えば、メイン噴射とアフター噴射とを含む噴射パターンでは、燃料噴射に伴い生じる圧力脈動が圧力センサにより検出されるとともに、検出された圧力脈動に基づいて、メイン噴射からアフター噴射までのインターバル（噴射インターバル）が調整される。これにより、燃料圧力の圧力脈動がアフター噴射に及ぼす影響が低減されるので、アフター噴射の噴射量の調整精度を向上できるとされている。 For example, in an injection pattern including main injection and after injection, the pressure pulsation generated by fuel injection is detected by the pressure sensor, and the interval from main injection to after injection (injection interval) is based on the detected pressure pulsation. ) Is adjusted. As a result, the influence of the pressure pulsation of the fuel pressure on the after-injection is reduced, and it is said that the adjustment accuracy of the injection amount of the after-injection can be improved.

特開２０１１−１９０７２５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-190725

ここで、メイン噴射からアフター噴射までのインターバルを過度に短くすると、メイン噴射に基づく燃焼ガス中に重畳的にアフター噴射による燃料が供給されることになり、アフター噴射による燃料が酸素不足の環境で燃焼する結果、煤が発生し易くなる。そこで、このような煤の発生を確実に回避するべく、メイン噴射からアフター噴射までのインターバルを十分に長くすることが考えられる。しかしながら、当該インターバルが過度に長くなると、アフター噴射に基づく燃焼エネルギーのうち仕事として利用される割合が減少し、燃費性能が悪化してしまう。 Here, if the interval from the main injection to the after-injection is excessively shortened, the fuel by the after-injection is superposed in the combustion gas based on the main injection, and the fuel by the after-injection is in an oxygen-deficient environment. As a result of burning, soot is likely to be generated. Therefore, in order to surely avoid the generation of such soot, it is conceivable to sufficiently lengthen the interval from the main injection to the after injection. However, if the interval becomes excessively long, the proportion of combustion energy based on after-injection that is used for work decreases, and fuel efficiency deteriorates.

上記のような煤の発生と燃費の悪化とが共に顕在化しないようにするには、アフター噴射の時期を、十分な空気（酸素）を利用できる期間の中でもできるだけ早い時期に設定することが望ましい。しかしながら、このような要求に応えられるアフター噴射の時期は、事前にメイン噴射により噴射された燃料の燃焼状態等により都度変化すると考えられる。そこで、メイン噴射に基づく燃焼を左右する状態量を把握し、その結果に基づいて適切なアフター噴射の時期を都度決定することが提案される。 In order to prevent the above-mentioned generation of soot and deterioration of fuel efficiency from becoming apparent, it is desirable to set the timing of after-injection as early as possible even during the period when sufficient air (oxygen) can be used. .. However, it is considered that the timing of after-injection that can meet such a demand changes each time depending on the combustion state of the fuel injected by the main injection in advance. Therefore, it is proposed to grasp the amount of state that influences combustion based on the main injection, and to determine the appropriate after-injection timing each time based on the result.

しかしながら、上記特許文献１のディーゼルエンジンは、上記のような提案に応えられるものではなかった。すなわち、上記特許文献１では、圧力脈動による補正の余地はあるものの、基本的にはエンジンの運転条件ごとに予め定められた噴射パターンに基づいてメイン噴射からアフター噴射までのインターバルが決定される。言い換えると、実験的に予め定められた基本インターバルに沿ってアフター噴射の時期が決定される。このため、上記特許文献１では、時々刻々と変化するエンジンの状態に応じて最適なアフター噴射の時期を決定することは不可能であった。 However, the diesel engine of Patent Document 1 has not been able to meet the above proposal. That is, in Patent Document 1, although there is room for correction due to pressure pulsation, the interval from main injection to after injection is basically determined based on a predetermined injection pattern for each engine operating condition. In other words, the timing of after-injection is determined experimentally along a predetermined basic interval. Therefore, in Patent Document 1, it is impossible to determine the optimum after-injection timing according to the state of the engine that changes from moment to moment.

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、燃費性能を比較的良好に維持しつつ、アフター噴射により噴射された燃料の空気利用率を高めて煤の発生を十分に抑制することが可能なディーゼルエンジンの制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and while maintaining relatively good fuel efficiency, the air utilization rate of the fuel injected by after-injection is increased to sufficiently suppress the generation of soot. It is an object of the present invention to provide a control device for a diesel engine that can be used.

前記課題を解決するためのものとして、本発明は、気筒と、気筒内に往復動可能に収容されたピストンと、ピストンの上方空間である燃焼室に軽油を含む燃料を噴射するインジェクタとを備えたディーゼルエンジンを制御する装置であって、所定の運転領域での運転時に、圧縮行程から膨張行程にかけて設定された複数のタイミングで燃料が噴射されるように前記インジェクタを制御する噴射制御部を備え、前記ピストンは、その冠面に下方に窪んだキャビティを有するとともに、当該キャビティを規定する壁面として、径方向外側ほど高さが低くなるように形成された底部と、底部よりも径方向外側に形成されかつ気筒軸を含む断面視で径方向外側に凸となるように窪む湾曲した外周部と、外周部よりも上側に形成されかつ気筒軸を含む断面視で径方向内側に凸となるように突出する湾曲したリップ部とを有し、前記インジェクタは、前記燃焼室の天井部のうち前記キャビティの中央部と対向する位置から径方向外側に向けて斜め下方に燃料を噴射するように設けられ、前記噴射制御部は、前記所定の運転領域での運転時に、１燃焼サイクル中の燃料の総噴射量のうち最も多くの割合の燃料を噴射するとともに噴射した燃料を前記リップ部に指向させて当該燃料の少なくとも一部を前記リップ部から下方に方向転換させるメイン噴射と、メイン噴射よりも遅れた膨張行程中の所定時期に当該メイン噴射よりも少量の燃料を噴射するアフター噴射とを前記インジェクタに実行させ、前記メイン噴射の終了から前記アフター噴射の開始までの時間である噴射インターバル時間は、前記メイン噴射の噴射量が多いほど短くされる、ことを特徴とするものである（請求項１）。 To solve the above problems, the present invention includes a cylinder, a piston reciprocally housed in the cylinder, and an injector for injecting fuel containing light oil into a combustion chamber which is a space above the piston. It is a device for controlling a diesel engine, and includes an injection control unit that controls the injector so that fuel is injected at a plurality of timings set from a compression stroke to an expansion stroke when operating in a predetermined operating region. The piston has a cavity recessed downward on its crown surface, and has a bottom portion formed so that the height becomes lower toward the outer side in the radial direction as a wall surface defining the cavity, and the piston is radially outer side from the bottom portion. A curved outer peripheral portion that is formed and recessed so as to be convex outward in the radial direction in the cross-sectional view including the cylinder shaft, and a curved outer peripheral portion that is formed above the outer peripheral portion and is convex inward in the radial direction in the cross-sectional view including the cylinder shaft. The injector has a curved lip portion that projects so as to inject fuel diagonally downward from a position facing the central portion of the cavity in the ceiling portion of the combustion chamber toward the outer side in the radial direction. The injection control unit injects the largest proportion of the total injection amount of fuel in one combustion cycle and directs the injected fuel toward the lip unit when operating in the predetermined operating region. A main injection that causes at least a part of the fuel to change direction downward from the lip portion, and an after injection that injects a smaller amount of fuel than the main injection at a predetermined time during an expansion stroke that is delayed from the main injection. The injection interval time, which is the time from the end of the main injection to the start of the after-injection, which is executed by the injector, is shortened as the injection amount of the main injection increases (claim). 1).

メイン噴射により噴射された燃料の噴霧は、キャビティのリップ部、外周部、底部の各壁面に沿って縦方向の渦を形成するように旋回し、インジェクタの噴射軸上の特定位置に戻ってくる。言い換えると、当該特定位置での酸素濃度は、メイン噴射による燃料噴霧の旋回流動によって大きく変動する。このため、アフター噴射により噴射された燃料の空気利用率を高めるには、当該アフター噴射による燃料噴霧が前記特定位置に到達する時期と、前記特定位置における酸素濃度が濃くなる時期（以下、酸素到来時期ともいう）とを概ね一致させる必要がある。一方で、本願発明者の研究により、酸素到来時期は、メイン噴射の噴射量が多いほど早くなることが分かっている。この点を考慮した制御として、本発明では、メイン噴射の終了からアフター噴射の開始までの時間である噴射インターバル時間がメイン噴射の噴射量が多いほど短くなるように調整されるので、前記のような酸素到来時期の傾向に合わせた適切な時期（つまり前記特定位置での酸素濃度が濃くなる時期）にアフター噴射による燃料噴霧を前記特定位置に到達させることができ、当該燃料噴霧の空気利用率を高めることができる。これにより、仮に噴射インターバル時間を固定的に設定した場合と比較して、燃焼に伴う煤の発生を効果的に抑制することができる。 The fuel spray injected by the main injection swirls along the lip, outer circumference, and bottom walls of the cavity to form a vertical vortex and returns to a specific position on the injector's injection axis. .. In other words, the oxygen concentration at the specific position fluctuates greatly depending on the swirling flow of the fuel spray by the main injection. Therefore, in order to increase the air utilization rate of the fuel injected by the after-injection, the time when the fuel spray by the after-injection reaches the specific position and the time when the oxygen concentration at the specific position becomes high (hereinafter, oxygen arrives). It is necessary to roughly match the time). On the other hand, according to the research of the inventor of the present application, it is known that the arrival time of oxygen becomes earlier as the injection amount of the main injection increases. As a control in consideration of this point, in the present invention, the injection interval time, which is the time from the end of the main injection to the start of the after injection, is adjusted so as to become shorter as the injection amount of the main injection increases. The fuel spray by after-injection can reach the specific position at an appropriate time (that is, the time when the oxygen concentration at the specific position becomes high) according to the tendency of the arrival time of oxygen, and the air utilization rate of the fuel spray can be reached. Can be enhanced. As a result, the generation of soot due to combustion can be effectively suppressed as compared with the case where the injection interval time is fixedly set.

また、前記のようにメイン噴射の噴射量に応じて噴射インターバル時間が可変とされていれば、噴射インターバル時間が固定的である場合と比較して、条件次第でアフター噴射の噴射時期を早めることができ、エンジンの燃費性能を向上させることができる。例えば、噴射インターバル時間をメイン噴射の噴射量に拠らず一定に設定した場合には、噴射量が多くても少なくても煤の発生量が過大にならないように、燃焼室の温度が十分に低下するのを待ってから、つまりメイン噴射の終了から比較的長い時間が経過する（膨張行程がある程度進行する）のを待ってから、アフター噴射を開始させる必要がある。このことは、アフター噴射に基づく燃焼エネルギーのうち仕事として利用される割合を減少させ、燃費性能の悪化を招く。これに対し、本発明のように、メイン噴射の噴射量に応じて噴射インターバル時間を可変とした場合には、前記のようにアフター噴射の開始時期を一律に遅らせる措置が不要になり、条件次第でアフター噴射の噴射時期を早めることができる。これにより、アフター噴射に基づく燃焼エネルギーが仕事に変換される割合を可及的に高めることができ、エンジンの燃費性能を向上させることができる。 Further, if the injection interval time is variable according to the injection amount of the main injection as described above, the injection timing of the after injection can be advanced depending on the conditions as compared with the case where the injection interval time is fixed. It is possible to improve the fuel efficiency of the engine. For example, when the injection interval time is set to be constant regardless of the injection amount of the main injection, the temperature of the combustion chamber is sufficiently high so that the amount of soot generated does not become excessive regardless of whether the injection amount is large or small. It is necessary to wait for the temperature to decrease, that is, for a relatively long time to elapse from the end of the main injection (the expansion stroke progresses to some extent), and then to start the after injection. This reduces the proportion of combustion energy based on after-injection that is used for work, resulting in deterioration of fuel efficiency. On the other hand, when the injection interval time is made variable according to the injection amount of the main injection as in the present invention, it is not necessary to uniformly delay the start time of the after injection as described above, depending on the conditions. It is possible to advance the injection timing of after-injection. As a result, the rate at which combustion energy based on after-injection is converted into work can be increased as much as possible, and the fuel efficiency of the engine can be improved.

前記所定の運転領域内で負荷の異なる特定の２つの運転ポイントのうち負荷の低い方を第１運転ポイント、負荷の高い方を第２運転ポイントとしたとき、前記噴射制御部は、前記第２運転ポイントでのメイン噴射の噴射量が前記第１運転ポイントでのそれよりも多くなるように前記インジェクタを制御し得る。この場合、前記噴射インターバル時間は、前記第２運転ポイントでの運転時の方が前記第１運転ポイントでの運転時よりも短くすることが好ましい（請求項２）。 When the lower load is designated as the first operating point and the higher load is designated as the second operating point among the two specific operating points having different loads in the predetermined operating region, the injection control unit uses the second operating point. The injector can be controlled so that the injection amount of the main injection at the operation point is larger than that at the first operation point. In this case, it is preferable that the injection interval time is shorter during operation at the second operation point than during operation at the first operation point (claim 2).

この構成によれば、エンジン負荷が異なる２つの運転ポイント（第１・第２運転ポイント）において、負荷に応じた出力トルクをメイン噴射の噴射量の大小に基づき適切に発生させることができる。また、メイン噴射の噴射量が多い第２運転ポイントでの噴射インターバル時間が相対的に短くされるので、第１・第２運転ポイントのそれぞれにおいて、高い空気利用率が得られる適切な時期にアフター噴射を開始することができ、煤の発生量を効果的に低減することができる。 According to this configuration, at two operation points (first and second operation points) having different engine loads, output torque according to the load can be appropriately generated based on the magnitude of the injection amount of the main injection. Further, since the injection interval time at the second operation point where the injection amount of the main injection is large is relatively short, after injection is performed at an appropriate time when a high air utilization rate can be obtained at each of the first and second operation points. Can be started, and the amount of soot generated can be effectively reduced.

好ましくは、前記制御装置は、前記インジェクタから噴射される燃料の噴射圧を調整する噴射圧調整部をさらに備え、前記噴射制御部は、前記第２運転ポイントでの燃料の噴射圧が前記第１運転ポイントでのそれよりも高くなるように前記噴射圧調整部を制御する（請求項３）。 Preferably, the control device further includes an injection pressure adjusting unit that adjusts the injection pressure of the fuel injected from the injector, and the injection control unit has the injection pressure of the fuel at the second operating point as the first. The injection pressure adjusting unit is controlled so as to be higher than that at the operating point (claim 3).

この構成によれば、第１・第２運転ポイントのそれぞれにおいて、噴射圧調整部により調整された適切な噴射圧により所要の燃料を効率よく噴射することができ、燃焼制御性と燃費性能とを両立することができる。ただし、このように燃料の噴射圧を可変とした場合には、当該噴射圧が高いほど酸素到来時期が早くなることが分かっている。このことは、第２運転ポイントでの酸素到来時期が相対的に早くなることを意味するが、本発明では、上述のとおり第２運転ポイントでの噴射インターバル時間が相対的に短くされるので、やはり酸素到来時期の変化に合わせた適切な時期にアフター噴射を開始することができ、煤の発生量を効果的に低減することができる。 According to this configuration, at each of the first and second operating points, the required fuel can be efficiently injected by the appropriate injection pressure adjusted by the injection pressure adjusting unit, and combustion controllability and fuel efficiency can be improved. It can be compatible. However, when the fuel injection pressure is made variable in this way, it is known that the higher the injection pressure, the earlier the oxygen arrival time. This means that the oxygen arrival time at the second operation point is relatively earlier, but in the present invention, as described above, the injection interval time at the second operation point is relatively shortened. After-injection can be started at an appropriate time according to the change in the arrival time of oxygen, and the amount of soot generated can be effectively reduced.

好ましくは、前記制御装置は、前記燃料の噴射圧を検出する噴射圧センサをさらに備え、前記所定の運転領域内で負荷が増大したとき、前記噴射制御部は、前記インジェクタによる前記メイン噴射の開始時期を固定しつつ当該メイン噴射の終了時期を遅らせることにより前記メイン噴射の噴射量を第１噴射量から第２噴射量まで増大させるとともに、前記燃料の噴射圧が第１噴射圧から第２噴射圧まで上昇させる制御を前記噴射圧調整部に開始させ、前記メイン噴射の噴射量が前記第２噴射量まで増大してから前記燃料の噴射圧が前記第２噴射圧まで上昇するまでの期間を燃圧不足期間としたとき、前記噴射制御部は、当該燃圧不足期間の間、前記噴射圧センサにより検出された燃料の噴射圧が上昇するにつれて前記メイン噴射の終了時期を早めかつ前記噴射インターバル時間を短くする（請求項４）。 Preferably, the control device further comprises an injection pressure sensor that detects the injection pressure of the fuel, and when the load increases within the predetermined operating region, the injection control unit starts the main injection by the injector. By delaying the end time of the main injection while fixing the timing, the injection amount of the main injection is increased from the first injection amount to the second injection amount, and the injection pressure of the fuel is changed from the first injection pressure to the second injection. The control for raising the pressure to the pressure is started by the injection pressure adjusting unit, and the period from when the injection amount of the main injection increases to the second injection amount to when the injection pressure of the fuel rises to the second injection pressure is set. When the fuel pressure shortage period is set, the injection control unit advances the end time of the main injection and sets the injection interval time as the fuel injection pressure detected by the injection pressure sensor increases during the fuel pressure shortage period. Shorten (claim 4).

この構成によれば、負荷が増大した直後（つまり加速開始直後）に噴射圧の不足が生じたとしても、噴射期間の延長により直ちに増大後の負荷に適合した量の燃料を供給して出力トルクを高めることができ、加速要求に対する出力応答性を良好に確保することができる。また、噴射期間の延長により噴射量を増大させた直後、噴射圧が目標（第２噴射圧）に対し不足している燃圧不足期間については、噴射圧が上昇するほどメイン噴射の終了時期が早くされかつ噴射インターバル時間が短くされるので、メイン噴射の噴射量を増大後の噴射量（第２噴射量）に維持しつつ、燃料の空気利用率が高まるようにアフター噴射の開始時期を適切に制御することができる。 According to this configuration, even if the injection pressure becomes insufficient immediately after the load increases (that is, immediately after the start of acceleration), the output torque is immediately supplied by supplying an amount of fuel suitable for the increased load by extending the injection period. It is possible to improve the output responsiveness to the acceleration request. Immediately after increasing the injection amount by extending the injection period, for the fuel pressure shortage period when the injection pressure is insufficient with respect to the target (second injection pressure), the higher the injection pressure, the earlier the end time of the main injection. And since the injection interval time is shortened, the start time of after-injection is appropriately controlled so that the air utilization rate of the fuel is increased while maintaining the injection amount of the main injection at the injection amount after the increase (second injection amount). can do.

好ましくは、前記インジェクタは、燃料の出口となる噴孔を有するとともに、当該噴孔の中心軸を延長した噴射軸と前記リップ部とが交差するタイミングで前記メイン噴射を実行し、前記噴射制御部は、前記メイン噴射の終了後、前記噴射軸上の特定位置に酸素含有率の高いクリーン空気流が巡ってくる時期である酸素到来時期を、前記メイン噴射の噴射量を含む複数のパラメータに基づき算出し、算出した酸素到来時期に基づいて前記噴射インターバル時間を決定する（請求項５）。 Preferably, the injector has an injection hole that serves as an outlet for fuel, and executes the main injection at a timing at which the injection shaft extending the central axis of the injection hole and the lip portion intersect, and the injection control unit. Is the time when the clean air flow having a high oxygen content circulates at a specific position on the injection shaft after the end of the main injection, based on a plurality of parameters including the injection amount of the main injection. The injection interval time is determined based on the calculated oxygen arrival time (claim 5).

本願発明者が得た知見によれば、酸素到来時期つまり噴射軸上の特定位置にクリーン空気流が巡ってくる時期は、メイン噴射の噴射量を含む特定のパラメータ群によって変化する。前記構成によれば、当該知見を利用した所定の演算により酸素到来時期を適正に算出できるとともに、算出した酸素到来時期に合わせてアフター噴射による燃料噴霧が前記特定位置に到達するようにアフター噴射の開始時期を調整することにより、当該燃料噴霧の空気利用率を高めて煤の発生量を低減することができる。 According to the knowledge obtained by the inventor of the present application, the time when oxygen arrives, that is, the time when the clean air flow circulates at a specific position on the injection shaft changes depending on a specific parameter group including the injection amount of the main injection. According to the above configuration, the oxygen arrival time can be appropriately calculated by a predetermined calculation using the knowledge, and the after injection is performed so that the fuel spray by the after injection reaches the specific position according to the calculated oxygen arrival time. By adjusting the start time, the air utilization rate of the fuel spray can be increased and the amount of soot generated can be reduced.

ここで、前記酸素到来時期は、メイン噴射の噴射量や噴射圧以外の種々のパラメータによっても変化することが分かっている。例えば、エンジン負荷および回転数が同一で、そのためにメイン噴射の噴射量および噴射圧が同一である場合でも、エンジンの暖機の進行度合いが相違する場合には、当該相違によって酸素到来時期が変化する。具体的には、暖機が進行するほど、燃料噴霧の長さ（噴霧長）が長くなり、このことが酸素到来時期を早める。そこで、前記制御装置は、エンジンの暖機が進行するほど高くなる所定の温度パラメータを検出する温度センサをさらに備え、前記噴射制御部は、エンジン負荷および回転数が同一でかつ前記温度センサにより検出された温度パラメータが異なる場合に、当該温度パラメータが高いときは低いときに比べて前記噴射インターバル時間を短くすることが好ましい（請求項６）。 Here, it is known that the oxygen arrival time also changes depending on various parameters other than the injection amount and the injection pressure of the main injection. For example, even if the engine load and rotation speed are the same, and therefore the injection amount and injection pressure of the main injection are the same, if the progress of warming up of the engine is different, the oxygen arrival time will change due to the difference. To do. Specifically, as the warm-up progresses, the length of the fuel spray (spray length) becomes longer, which accelerates the arrival of oxygen. Therefore, the control device further includes a temperature sensor that detects a predetermined temperature parameter that becomes higher as the warm-up of the engine progresses, and the injection control unit detects the same engine load and rotation speed by the temperature sensor. When the temperature parameters are different, it is preferable to shorten the injection interval time when the temperature parameter is high as compared with when the temperature parameter is low (claim 6).

この構成によれば、エンジンの種々の温度条件（暖機の進行度合い）において良好な空気利用率を支障なく確保することができ、煤の発生量を効果的に低減することができる。 According to this configuration, a good air utilization rate can be ensured without hindrance under various temperature conditions of the engine (progress of warming up), and the amount of soot generated can be effectively reduced.

以上説明したように、本発明のディーゼルエンジンの制御装置によれば、燃費性能を比較的良好に維持しつつ、アフター噴射により噴射された燃料の空気利用率を高めて煤の発生を十分に抑制することができる。 As described above, according to the control device for the diesel engine of the present invention, the air utilization rate of the fuel injected by the after-injection is increased while maintaining the fuel efficiency performance relatively well, and the generation of soot is sufficiently suppressed. can do.

本発明の制御装置が適用されたディーゼルエンジンの好ましい実施形態を示す概略システム図である。It is a schematic system diagram which shows the preferable embodiment of the diesel engine to which the control device of this invention is applied. 上記ディーゼルエンジンにおけるピストンの冠面の構造を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面斜視図である。It is a figure which shows the structure of the crown surface of the piston in the said diesel engine, (a) is a perspective view, (b) is a cross-sectional perspective view. 上記ディーゼルピストンの冠面に形成されたキャビティの詳細構造、および当該キャビティに噴射された燃料の噴霧の流れを説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the detailed structure of the cavity formed on the crown surface of the diesel piston, and the flow of the spray of fuel injected into the cavity. 上記ディーゼルエンジンの制御系統を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of the said diesel engine. 上記ディーゼルエンジンの拡散燃焼領域を示す運転マップである。It is an operation map which shows the diffusion combustion region of the said diesel engine. 上記拡散燃焼領域内の特定の２つの運転ポイントにおいて採用される燃料の噴射パターンを示すタイムチャートであり、（ａ）は第１運転ポイントでの噴射パターンを、（ｂ）は第２運転ポイントでの噴射パターンを、それぞれ示している。It is a time chart which shows the fuel injection pattern adopted at the specific two operation points in the diffusion combustion region, (a) is the injection pattern at the 1st operation point, (b) is the 2nd operation point. The injection patterns of are shown respectively. 上記拡散燃焼領域において実行される燃料噴射制御の具体的手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the specific procedure of the fuel injection control executed in the said diffusion combustion region. 上記キャビティ内を流動する燃料噴霧の流れを模式的に示す図であり、（ａ）はメイン噴射の終了時における噴霧の状態を、（ｂ）および（ｃ）はメイン噴射終了後の時間経過に伴い変化した噴霧の状態をそれぞれ示している。It is a figure which shows typically the flow of the fuel spray flowing in the cavity, (a) is the state of the spray at the end of the main injection, and (b) and (c) are the time elapse after the end of the main injection. It shows the state of spraying that changed with it. 上記キャビティ内の特定位置（旋回基準点）における酸素濃度の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the oxygen concentration at a specific position (swirl reference point) in the cavity. 上記メイン噴射による燃料噴霧とその後のアフター噴射による燃料噴霧との位置関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the positional relationship between the fuel spray by the main injection and the fuel spray by a subsequent after injection. メイン噴射による燃料噴霧の旋回流動が各種パラメータにより変化することを示すグラフ群であり、（ａ）はメイン噴射量、噴射圧、および吸気圧と旋回速度との関係を、（ｂ）はメイン噴射量、噴射圧、吸気圧、およびエンジン回転数と旋回距離との関係を、（ｃ）はメイン噴射量、噴射圧、吸気圧、エンジン回転数、エンジン水温、および燃温と噴霧長との関係をそれぞれ示している。It is a group of graphs showing that the swirling flow of fuel spray by the main injection changes depending on various parameters. (A) is the main injection amount, injection pressure, and the relationship between the intake pressure and the swirling speed, and (b) is the main injection. The relationship between the amount, injection pressure, intake pressure, and engine speed and turning distance, (c) is the relationship between main injection amount, injection pressure, intake pressure, engine speed, engine water temperature, and fuel temperature and spray length. Are shown respectively. 上記メイン噴射の終了から上記アフター噴射の開始までの時間である噴射インターバル時間と、メイン噴射量、噴射圧、吸気圧、エンジン回転数、エンジン水温、および燃温の各パラメータとの関係を示すグラフ群である。A graph showing the relationship between the injection interval time, which is the time from the end of the main injection to the start of the after injection, and each parameter of the main injection amount, injection pressure, intake pressure, engine speed, engine water temperature, and fuel temperature. It is a group. 上記拡散燃焼領域内での加速運転時における種々の状態量の時間変化を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the time change of various state quantities at the time of acceleration operation in the said diffusion combustion region. 上記加速運転によって変化する噴射量および噴射インターバル時間を噴射波形（噴射パターン）の変化によって表現したタイムチャートである。It is a time chart which expressed the injection amount and injection interval time which change by the acceleration operation by the change of the injection waveform (injection pattern).

＜エンジンの全体構成＞
図１は、本発明の制御装置が適用されたディーゼルエンジンの好ましい実施形態を示す概略システム図である。本図に示されるディーゼルエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルのディーゼルエンジンである。ディーゼルエンジンは、軽油を主成分とする燃料の供給を受けて駆動されるエンジン本体１と、エンジン本体１に導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体１から排出される排気ガスが流通する排気通路４０と、排気通路４０を流通する排気ガスの一部を吸気通路３０に還流させるＥＧＲ装置４４と、排気通路４０を通過する排気ガスにより駆動されるターボ過給機３６とを備えている。 <Overall configuration of engine>
FIG. 1 is a schematic system diagram showing a preferred embodiment of a diesel engine to which the control device of the present invention is applied. The diesel engine shown in this figure is a four-cycle diesel engine mounted on a vehicle as a power source for traveling. In a diesel engine, an engine body 1 that is driven by being supplied with fuel containing light oil as a main component, an intake passage 30 through which intake air introduced into the engine body 1 flows, and exhaust gas discharged from the engine body 1 are present. It includes an exhaust passage 40 that circulates, an EGR device 44 that recirculates a part of the exhaust gas that circulates in the exhaust passage 40 to the intake passage 30, and a turbocharger 36 that is driven by the exhaust gas that passes through the exhaust passage 40. ing.

エンジン本体１は、図１の紙面に垂直な方向に並ぶ複数の気筒２（図１ではそのうちの一つのみを示す）を有する直列多気筒型のものである。エンジン本体１は、複数の気筒２を画成する複数の円筒状のシリンダライナを含むシリンダブロック３と、各気筒２の上部開口を塞ぐようにシリンダブロック３の上面に取り付けられたシリンダヘッド４と、各気筒２にそれぞれ往復摺動可能に収容された複数のピストン５とを有している。なお、各気筒２の構造は同一であるため、以下では基本的に１つの気筒２のみに着目して説明を進める。 The engine body 1 is an in-line multi-cylinder type having a plurality of cylinders 2 (only one of them is shown in FIG. 1) arranged in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. The engine body 1 includes a cylinder block 3 including a plurality of cylindrical cylinder liners defining a plurality of cylinders 2, and a cylinder head 4 attached to the upper surface of the cylinder block 3 so as to close the upper opening of each cylinder 2. Each cylinder 2 has a plurality of pistons 5 housed so as to be slidable back and forth. Since the structure of each cylinder 2 is the same, the description will basically focus on only one cylinder 2 below.

ピストン５の上方には燃焼室６が形成されている。燃焼室６は、シリンダヘッド４の下面（燃焼室天井面６Ｕ；図３参照）と、気筒２の内周面（シリンダライナ）と、ピストン５の冠面５０とによって画成された空間である。燃焼室６には、後述するインジェクタ１５からの噴射によって上記燃料が供給される。供給された燃料と空気との混合気が燃焼室６で燃焼され、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動する。 A combustion chamber 6 is formed above the piston 5. The combustion chamber 6 is a space defined by the lower surface of the cylinder head 4 (combustion chamber ceiling surface 6U; see FIG. 3), the inner peripheral surface of the cylinder 2 (cylinder liner), and the crown surface 50 of the piston 5. .. The fuel is supplied to the combustion chamber 6 by injection from an injector 15 described later. The air-fuel mixture of the supplied fuel and air is burned in the combustion chamber 6, and the piston 5 pushed down by the expansion force due to the combustion reciprocates in the vertical direction.

ピストン５の下方には、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸７が設けられている。クランク軸７は、ピストン５とコネクティングロッド８を介して連結され、ピストン５の往復運動（上下運動）に応じて中心軸回りに回転する。 Below the piston 5, a crankshaft 7, which is an output shaft of the engine body 1, is provided. The crankshaft 7 is connected to the piston 5 via a connecting rod 8 and rotates around the central axis according to the reciprocating motion (vertical motion) of the piston 5.

シリンダブロック３には、クランク角センサＳＮ１および水温センサＳＮ２が取り付けられている。クランク角センサＳＮ１は、クランク軸７の回転角度（クランク角）およびクランク軸７の回転数（エンジン回転数）を検出する。水温センサＳＮ２は、シリンダブロック３およびシリンダヘッド４の内部を流通する冷却水の温度（エンジン水温）を検出する。なお、この水温センサＳＮ２によって検出される冷却水の温度は、エンジンの暖機が進行するほど高くなるパラメータの１つであり、本発明における「温度パラメータ」の一例に該当する。 A crank angle sensor SN1 and a water temperature sensor SN2 are attached to the cylinder block 3. The crank angle sensor SN1 detects the rotation angle (crank angle) of the crankshaft 7 and the rotation speed (engine rotation speed) of the crankshaft 7. The water temperature sensor SN2 detects the temperature (engine water temperature) of the cooling water flowing inside the cylinder block 3 and the cylinder head 4. The temperature of the cooling water detected by the water temperature sensor SN2 is one of the parameters that increases as the engine warms up, and corresponds to an example of the "temperature parameter" in the present invention.

シリンダヘッド４には、燃焼室６と連通する吸気ポート９および排気ポート１０が形成されている。シリンダヘッド４の下面には、吸気ポート９の下流端である吸気側開口と、排気ポート１０の上流端である排気側開口とが形成されている。シリンダヘッド４には、吸気側開口を開閉する吸気弁１１と、排気側開口を開閉する排気弁１２とが組み付けられている。 The cylinder head 4 is formed with an intake port 9 and an exhaust port 10 that communicate with the combustion chamber 6. On the lower surface of the cylinder head 4, an intake side opening which is a downstream end of the intake port 9 and an exhaust side opening which is an upstream end of the exhaust port 10 are formed. The cylinder head 4 is assembled with an intake valve 11 that opens and closes the intake side opening and an exhaust valve 12 that opens and closes the exhaust side opening.

シリンダヘッド４には、カムシャフトを含む吸気側動弁機構１３および排気側動弁機構１４が配設されている。吸気弁１１および排気弁１２は、これら動弁機構１３，１４により、クランク軸７の回転に連動して開閉駆動される。 The cylinder head 4 is provided with an intake side valve mechanism 13 including a camshaft and an exhaust side valve mechanism 14. The intake valve 11 and the exhaust valve 12 are opened and closed by the valve operating mechanisms 13 and 14 in conjunction with the rotation of the crankshaft 7.

シリンダヘッド４には、燃焼室６に燃料を噴射するインジェクタ１５が、各気筒２に対し１つずつ取り付けられている。インジェクタ１５は、燃焼室６の天井部に露出する先端部１５１（図３）を有しており、当該先端部１５１が気筒２の中心軸である気筒軸Ｘ上（またはその近傍）に位置するようにシリンダヘッド４に組み付けられている。インジェクタ１５は、ピストン５の冠面５０に形成された後述のキャビティ５Ｃ（図２、図３）に向けて燃料を噴射することが可能である。 An injector 15 for injecting fuel into the combustion chamber 6 is attached to the cylinder head 4 for each cylinder 2. The injector 15 has a tip portion 151 (FIG. 3) exposed on the ceiling of the combustion chamber 6, and the tip portion 151 is located on (or near) the cylinder axis X, which is the central axis of the cylinder 2. It is assembled to the cylinder head 4 as described above. The injector 15 can inject fuel toward the cavity 5C (FIGS. 2 and 3) described later, which is formed on the crown surface 50 of the piston 5.

インジェクタ１５の先端部１５１には、燃料の出口となる噴孔１５２（図３）が形成されている。なお、図３には一つの噴孔１５２のみが示されているが、実際には複数の噴孔１５２が先端部１５１の周方向に等ピッチで配列されている。各噴孔１５２の中心軸は、径方向外側ほど下方に位置するように傾斜している。このような噴孔１５２を通じて噴射される燃料は、インジェクタ１５の先端部１５１から径方向外側の斜め下方に向けて放射状に噴射される。 A jet hole 152 (FIG. 3) serving as an outlet for fuel is formed at the tip portion 151 of the injector 15. Although only one injection hole 152 is shown in FIG. 3, a plurality of injection holes 152 are actually arranged at equal pitches in the circumferential direction of the tip portion 151. The central axis of each injection hole 152 is inclined so as to be located downward toward the outer side in the radial direction. The fuel injected through such an injection hole 152 is radially injected from the tip portion 151 of the injector 15 toward the diagonally downward side in the radial direction.

各気筒２のインジェクタ１５は、全気筒２に共通のコモンレール１８（蓄圧レール）に燃料供給管１７を介して接続されている。コモンレール１８内には、図外の燃料ポンプにより加圧された高圧の燃料が貯留されている。このコモンレール１８内で蓄圧された燃料が各気筒２のインジェクタ１５に供給されることにより、各インジェクタ１５から高い圧力（例えば１５０ＭＰａ〜２５０ＭＰａ程度）で燃料が燃焼室６内に噴射される。 The injector 15 of each cylinder 2 is connected to a common rail 18 (accumulation rail) common to all cylinders 2 via a fuel supply pipe 17. High-pressure fuel pressurized by a fuel pump (not shown) is stored in the common rail 18. By supplying the fuel accumulated in the common rail 18 to the injectors 15 of each cylinder 2, the fuel is injected into the combustion chamber 6 from each injector 15 at a high pressure (for example, about 150 MPa to 250 MPa).

インジェクタ１５には、その内部の燃料の圧力、言い換えるとインジェクタ１５から噴射される燃料の圧力である噴射圧を検出する噴射圧センサＳＮ５（図４）が設けられている。噴射圧センサＳＮ５は、複数の気筒２に対応する複数のインジェクタ１５にそれぞれ１つずつ設けられている。 The injector 15 is provided with an injection pressure sensor SN5 (FIG. 4) that detects the pressure of the fuel inside the injector 15, in other words, the injection pressure which is the pressure of the fuel injected from the injector 15. One injection pressure sensor SN5 is provided for each of the plurality of injectors 15 corresponding to the plurality of cylinders 2.

図１には図示していないが、上記燃料ポンプとコモンレール１８とを接続する配管には、燃圧レギュレータ１６および燃温センサＳＮ６（ともに図４参照）が設けられている。燃圧レギュレータ１６は、コモンレール１８の圧力、つまりインジェクタ１５に供給される燃料の圧力（燃圧）を調整するものであり、本発明にかかる「噴射圧調整部」に相当する。燃温センサＳＮ６は、インジェクタ１５に供給される燃料の温度（燃温）を検出するセンサである。 Although not shown in FIG. 1, a fuel pressure regulator 16 and a fuel temperature sensor SN6 (both see FIG. 4) are provided in the pipe connecting the fuel pump and the common rail 18. The fuel pressure regulator 16 adjusts the pressure of the common rail 18, that is, the pressure (fuel pressure) of the fuel supplied to the injector 15, and corresponds to the "injection pressure adjusting unit" according to the present invention. The fuel temperature sensor SN6 is a sensor that detects the temperature (fuel temperature) of the fuel supplied to the injector 15.

ターボ過給機３６は、吸気通路３０に配置されたコンプレッサ３７と、排気通路４０に配置されたタービン３８と、コンプレッサ３７とタービン３８とを連結するタービン軸３９とを有している。タービン３８は、排気通路４０を流れる排気ガスのエネルギーを受けて回転する。コンプレッサ３７は、タービン３８の回転に連動して回転することにより、吸気通路３０を流通する空気を圧縮（過給）する。 The turbocharger 36 has a compressor 37 arranged in the intake passage 30, a turbine 38 arranged in the exhaust passage 40, and a turbine shaft 39 connecting the compressor 37 and the turbine 38. The turbine 38 rotates by receiving the energy of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 40. The compressor 37 rotates in conjunction with the rotation of the turbine 38 to compress (supercharge) the air flowing through the intake passage 30.

吸気通路３０は、吸気ポート９と連通するようにシリンダヘッド４の一側面に接続されている。吸気通路３０の上流端から取り込まれた空気（新気）は、吸気通路３０および吸気ポート９を通じて燃焼室６に導入される。吸気通路３０には、その上流側から順に、エアクリーナ３１、コンプレッサ３７、スロットル弁３２、インタークーラ３３、およびサージタンク３４が配置されている。 The intake passage 30 is connected to one side surface of the cylinder head 4 so as to communicate with the intake port 9. The air (fresh air) taken in from the upstream end of the intake passage 30 is introduced into the combustion chamber 6 through the intake passage 30 and the intake port 9. An air cleaner 31, a compressor 37, a throttle valve 32, an intercooler 33, and a surge tank 34 are arranged in the intake passage 30 in this order from the upstream side.

エアクリーナ３１は、吸気中の異物を除去して吸気を清浄化する。スロットル弁３２は、吸気通路３０における吸気の流量を調整可能な電動式のバタフライ弁である。コンプレッサ３７は、吸気を圧縮しつつ吸気通路３０の下流側へ送り出す羽根車である。インタークーラ３３は、ターボ過給機３６（コンプレッサ３７）により圧縮された吸気を冷却する熱交換器である。サージタンク３４は、複数の気筒２に吸気を均等に配分するための空間を提供するタンクであり、各気筒２の吸気ポート９に連なるインテークマニホールドの直上流に配置されている。 The air cleaner 31 removes foreign matter in the intake air to purify the intake air. The throttle valve 32 is an electric butterfly valve capable of adjusting the flow rate of intake air in the intake passage 30. The compressor 37 is an impeller that compresses the intake air and sends it to the downstream side of the intake passage 30. The intercooler 33 is a heat exchanger that cools the intake air compressed by the turbocharger 36 (compressor 37). The surge tank 34 is a tank that provides a space for evenly distributing the intake air to the plurality of cylinders 2, and is arranged immediately upstream of the intake manifold connected to the intake port 9 of each cylinder 2.

吸気通路３０には、エアフローセンサＳＮ３および吸気圧センサＳＮ４が配置されている。エアフローセンサＳＮ３は、エアクリーナ３１の下流側に配置され、当該部分を通過する吸気の流量を検出する。吸気圧センサＳＮ４は、サージタンク３４に配置され、当該サージタンク３４を通過する吸気の圧力を検出する。なお、サージタンク３４はターボ過給機３６のコンプレッサ３７の下流側に配置されているので、吸気圧センサＳＮ４により検出される吸気圧は、ターボ過給機３６（コンプレッサ３７）により過給された後の吸気圧、つまり過給圧である。 An air flow sensor SN3 and an intake pressure sensor SN4 are arranged in the intake passage 30. The air flow sensor SN3 is arranged on the downstream side of the air cleaner 31 and detects the flow rate of the intake air passing through the portion. The intake pressure sensor SN4 is arranged in the surge tank 34 and detects the pressure of the intake air passing through the surge tank 34. Since the surge tank 34 is arranged on the downstream side of the compressor 37 of the turbocharger 36, the intake pressure detected by the intake pressure sensor SN4 is supercharged by the turbocharger 36 (compressor 37). The later intake pressure, that is, the supercharging pressure.

排気通路４０は、排気ポート１０と連通するようにシリンダヘッド４の他側面に接続されている。燃焼室６で生成された既燃ガス（排気ガス）は、排気ポート１０および排気通路４０を通して車両の外部に排出される。排気通路には、タービン３８および排気浄化装置４１がこの順に上流側から配置されている。 The exhaust passage 40 is connected to the other side surface of the cylinder head 4 so as to communicate with the exhaust port 10. The burnt gas (exhaust gas) generated in the combustion chamber 6 is discharged to the outside of the vehicle through the exhaust port 10 and the exhaust passage 40. In the exhaust passage, the turbine 38 and the exhaust purification device 41 are arranged in this order from the upstream side.

タービン３８は、排気ガスのエネルギーを受けて回転する羽根車であり、吸気通路３０内のコンプレッサ３７にタービン軸３９を介して回転力を付与する。排気浄化装置４１は、排気ガス中の有害成分を浄化する。 The turbine 38 is an impeller that rotates by receiving the energy of exhaust gas, and applies a rotational force to the compressor 37 in the intake passage 30 via the turbine shaft 39. The exhaust purification device 41 purifies harmful components in the exhaust gas.

排気浄化装置４１は、排気ガス中のＣＯおよびＨＣを酸化して無害化する酸化触媒４２と、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）４３とを内蔵している。 The exhaust purification device 41 has an oxidation catalyst 42 that oxidizes CO and HC in the exhaust gas to make them harmless, and a DPF (diesel particulate filter) 43 for collecting particulate matter contained in the exhaust gas. And built-in.

ＥＧＲ装置４４は、排気通路４０と吸気通路３０とを接続するＥＧＲ通路４５と、ＥＧＲ通路４５に設けられた開閉可能なＥＧＲ弁４６とを備える。ＥＧＲ通路４５は、排気通路４０におけるタービン３８よりも上流側の部分と、吸気通路３０におけるインタークーラ３３とサージタンク３４との間の部分とを互いに接続している。ＥＧＲ弁４６は、ＥＧＲ通路４５を通じて排気通路４０から吸気通路３０に還流される排気ガス（ＥＧＲガス）の流量を調整する。 The EGR device 44 includes an EGR passage 45 that connects the exhaust passage 40 and the intake passage 30, and an openable / closable EGR valve 46 provided in the EGR passage 45. The EGR passage 45 connects the portion of the exhaust passage 40 upstream of the turbine 38 and the portion of the intake passage 30 between the intercooler 33 and the surge tank 34 to each other. The EGR valve 46 adjusts the flow rate of the exhaust gas (EGR gas) returned from the exhaust passage 40 to the intake passage 30 through the EGR passage 45.

＜ピストンの詳細構造＞
続いて、ピストン５の構造、とりわけ冠面５０の構造について詳細に説明する。図２（ａ）は、ピストン５の上側部分（冠面５０の近傍部）を主に示す斜視図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すピストン５を気筒軸Ｘを含む鉛直面に沿って切断した断面斜視図である。図３は、ピストン５の冠面５０の一部を他の燃焼室形成面（気筒２の内周面および燃焼室天井面６Ｕ）と併せて示した拡大断面図である。 <Detailed structure of piston>
Subsequently, the structure of the piston 5, particularly the structure of the crown surface 50 will be described in detail. FIG. 2A is a perspective view mainly showing an upper portion (a portion near the crown surface 50) of the piston 5. FIG. 2B is a cross-sectional perspective view of the piston 5 shown in FIG. 2A cut along the vertical plane including the cylinder shaft X. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the crown surface 50 of the piston 5 together with other combustion chamber forming surfaces (inner peripheral surface of the cylinder 2 and the combustion chamber ceiling surface 6U).

ピストン５は、燃焼室６の底面を規定する上述した冠面５０と、冠面５０の外周縁に連なる円筒状の側周面５６とを有している。 The piston 5 has the above-mentioned crown surface 50 that defines the bottom surface of the combustion chamber 6 and a cylindrical side peripheral surface 56 that is connected to the outer peripheral edge of the crown surface 50.

冠面５０には、その中央部を含む主要領域を下方（シリンダヘッド４と反対側）に窪ませたキャビティ５Ｃが形成されている。言い換えると、冠面５０は、キャビティ５Ｃを規定する壁面（後述する底部５１１、外周部５１２、リップ部５１３、棚部５２１、立上り部５２２）と、キャビティ５Ｃの径方向外側に形成された環状の平坦面からなるスキッシュ面５５とを有している。 The crown surface 50 is formed with a cavity 5C in which a main region including a central portion thereof is recessed downward (opposite to the cylinder head 4). In other words, the crown surface 50 is an annular shape formed on the radial outer side of the cavity 5C with a wall surface (bottom portion 511, outer peripheral portion 512, lip portion 513, shelf portion 521, rising portion 522, which will be described later) that defines the cavity 5C. It has a squish surface 55 made of a flat surface.

キャビティ５Ｃは、いわゆるリエントラント型のキャビティである。特に、当実施形態のキャビティ５Ｃは、第１キャビティ部５１と第２キャビティ部５２とを含む上下２段式のリエントラント型キャビティである。第１キャビティ部５１は、冠面５０の径方向中心部を含む領域に形成された凹部であり、第２キャビティ部５２は、冠面５０における第１キャビティ部５１の上側に形成された環状の凹部である。 The cavity 5C is a so-called reentrant type cavity. In particular, the cavity 5C of this embodiment is an upper and lower two-stage reentrant type cavity including a first cavity portion 51 and a second cavity portion 52. The first cavity portion 51 is a recess formed in a region including the radial center portion of the crown surface 50, and the second cavity portion 52 is an annular shape formed on the upper side of the first cavity portion 51 on the crown surface 50. It is a recess.

冠面５０は、第１キャビティ部５１を規定する壁面として、底部５１１と、外周部５１２と、リップ部５１３とを有している。 The crown surface 50 has a bottom portion 511, an outer peripheral portion 512, and a lip portion 513 as a wall surface defining the first cavity portion 51.

底部５１１は、第１キャビティ部５１の底面を規定する壁部である。底部５１１は、緩やかな山型を呈するように形成されており、インジェクタ１５の直下方にあたる径方向中心部（インジェクタ１５の先端部１５１と対向する位置）に頂部５１１ａを有している。すなわち、底部５１１は、頂部５１１ａから径方向外側に向けて徐々に高さが低くなるように形成されている。底部５１１の高さは、底部５１１と外周部５１２との境界である第１境界部Ｗ１において最も低くなるように設定されている。 The bottom portion 511 is a wall portion that defines the bottom surface of the first cavity portion 51. The bottom portion 511 is formed so as to have a gentle mountain shape, and has a top portion 511a at a radial center portion (a position facing the tip portion 151 of the injector 15) immediately below the injector 15. That is, the bottom portion 511 is formed so that the height gradually decreases from the top portion 511a toward the outer side in the radial direction. The height of the bottom portion 511 is set to be the lowest at the first boundary portion W1 which is the boundary between the bottom portion 511 and the outer peripheral portion 512.

外周部５１２は、底部５１１の径方向外側に連設された壁部であり、断面視で径方向外側に凸となるように窪んだ形状を有している。外周部５１２は、底部５１１と外周部５１２との境界である第１境界部Ｗ１から、外周部５１２とリップ部５１３との境界である第２境界部Ｗ２までの間を滑らかにつなぐように凹状に湾曲している。すなわち、外周部５１２は、第１境界部Ｗ１から径方向外側に向かって徐々に高さが高くなるように湾曲した第１部分と、当該第１部分の上端から第２境界部Ｗ２に向かって徐々に縮径するように湾曲した第２部分とを有している。言い換えると、外周部５１２は、これら第１・第２部分の境界である中間部Ｍ（図３）において最も径方向外側に窪むように形成されている。 The outer peripheral portion 512 is a wall portion continuously provided on the outer side in the radial direction of the bottom portion 511, and has a shape recessed so as to be convex outward in the radial direction in a cross-sectional view. The outer peripheral portion 512 is concave so as to smoothly connect from the first boundary portion W1 which is the boundary between the bottom portion 511 and the outer peripheral portion 512 to the second boundary portion W2 which is the boundary between the outer peripheral portion 512 and the lip portion 513. It is curved to. That is, the outer peripheral portion 512 has a first portion curved so as to gradually increase in height from the first boundary portion W1 toward the outer side in the radial direction, and the outer peripheral portion 512 from the upper end of the first portion toward the second boundary portion W2. It has a second portion that is curved so as to gradually reduce its diameter. In other words, the outer peripheral portion 512 is formed so as to be recessed most radially outward in the intermediate portion M (FIG. 3) which is the boundary between the first and second portions.

リップ部５１３は、外周部５１２の上側に連設された壁部であり、断面視で径方向内側に凸となるように突出した形状を有している。リップ部５１３は、外周部５１２とリップ部５１３との境界である第２境界部Ｗ２から、リップ部５１３と後述する棚部５２１との境界（換言すれば第１キャビティ部５１と第２キャビティ部５２との境界）である第３境界部Ｗ３までの間を滑らかにつなぐように凸状（コブ状）に湾曲している。 The lip portion 513 is a wall portion continuously provided on the upper side of the outer peripheral portion 512, and has a shape protruding so as to be convex inward in the radial direction in a cross-sectional view. The lip portion 513 has a boundary from the second boundary portion W2, which is the boundary between the outer peripheral portion 512 and the lip portion 513, to the boundary between the lip portion 513 and the shelf portion 521 described later (in other words, the first cavity portion 51 and the second cavity portion). It is curved in a convex shape (hump shape) so as to smoothly connect between the third boundary portion W3, which is the boundary with 52).

冠面５０は、以上のような第１キャビティ部５１を規定する各壁面（底部５１１、外周部５１２、およびリップ部５１３）に加えて、第２キャビティ部５２を規定する壁面である棚部５２１および立上り部５２２を有している。 The crown surface 50 is a shelf portion 521 which is a wall surface defining the second cavity portion 52 in addition to the wall surfaces (bottom portion 511, outer peripheral portion 512, and lip portion 513) defining the first cavity portion 51 as described above. And has a rising portion 522.

棚部５２１は、第２キャビティ部５２の底面を規定する壁部であり、第１キャビティ部５１のリップ部５１３の径方向外側に連設されている。棚部５２１は、リップ部５１３と棚部５２１との境界である第３境界部Ｗ３から、棚部５２１と立上り部５２２との境界である第４境界部Ｗ４にかけて、徐々に高さが低くなるように傾斜している。 The shelf portion 521 is a wall portion that defines the bottom surface of the second cavity portion 52, and is connected to the outer side of the lip portion 513 of the first cavity portion 51 in the radial direction. The height of the shelf portion 521 gradually decreases from the third boundary portion W3, which is the boundary between the lip portion 513 and the shelf portion 521, to the fourth boundary portion W4, which is the boundary between the shelf portion 521 and the rising portion 522. It is inclined like.

立上り部５２２は、棚部５２１の径方向外側に連設された壁部であり、棚部５２１から上方に立ち上がる形状を有している。立上り部５２２は、棚部５２１と立上り部５２２との境界である第４境界部Ｗ４から、スキッシュ面５５の内周縁までの間を滑らかにつなぐように湾曲しており、径方向外側に向かって徐々に高さが高くなるように形成されている。 The rising portion 522 is a wall portion continuously provided on the outer side in the radial direction of the shelf portion 521, and has a shape of rising upward from the shelf portion 521. The rising portion 522 is curved so as to smoothly connect from the fourth boundary portion W4, which is the boundary between the shelf portion 521 and the rising portion 522, to the inner peripheral edge of the squish surface 55, and is curved outward in the radial direction. It is formed so that the height gradually increases.

＜燃料噴霧の流れ＞
続いて、インジェクタ１５からピストン５のキャビティ５Ｃに噴射された燃料噴霧の流れについて、図３を用いて説明する。図３では、ピストン５が圧縮上死点もしくはその近傍に位置する状態でインジェクタ１５から燃料が噴射された直後における当該燃料の噴霧を符号ＦＳで表すとともに、この燃料噴霧ＦＳの主軸、言い換えるとインジェクタ１５の噴孔１５２の中心軸を延長した軸線である噴射軸を符号ＡＸで表している。また、燃料噴霧ＦＳがキャビティ５Ｃの壁面（リップ部５１３）に衝突した後の主な燃料噴霧の流れを符号Ｆ１１，Ｆ１２，Ｆ１３，Ｆ２１，Ｆ２２，Ｆ２３で表している。なお、当実施形態のようなディーゼルエンジンにおいて圧縮上死点付近で燃料が噴射されると、その燃料は噴射後わずかな時間をあけて燃焼し始める（拡散燃焼）。このため、燃料噴霧ＦＳは、基本的に、霧化された燃料に加えて燃焼ガスを含んだものとなる。ただし本明細書では、燃焼ガスを含む燃料噴霧と含まない燃料噴霧とを特に区別することなく単に燃料噴霧（もしくは噴霧）と称するものとする。 <Fuel spray flow>
Subsequently, the flow of the fuel spray injected from the injector 15 into the cavity 5C of the piston 5 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the spray of the fuel immediately after the fuel is injected from the injector 15 with the piston 5 located at or near the compression top dead center is represented by the symbol FS, and the main shaft of the fuel spray FS, in other words, the injector. The injection axis, which is an extension of the central axis of the injection hole 152 of 15, is represented by reference numeral AX. Further, the main flow of fuel spray after the fuel spray FS collides with the wall surface (lip portion 513) of the cavity 5C is represented by reference numerals F11, F12, F13, F21, F22, and F23. When fuel is injected near the compression top dead center in a diesel engine as in this embodiment, the fuel starts to burn a short time after the injection (diffusion combustion). Therefore, the fuel spray FS basically contains combustion gas in addition to the atomized fuel. However, in the present specification, the fuel spray containing combustion gas and the fuel spray not containing combustion gas are simply referred to as fuel spray (or spray) without any particular distinction.

インジェクタ１５の噴孔１５２から噴射された燃料は、噴霧角θをもって拡散しつつ霧化し、噴射軸ＡＸに沿って飛翔する。ピストン５が圧縮上死点もしくはその近傍にあるとき、噴孔１５２から噴射された燃料（燃料噴霧ＦＳ）は、キャビティ５Ｃのリップ部５１３を指向する。言い換えると、インジェクタ１５は、圧縮上死点もしくはその近傍において噴射された燃料をリップ部５１３に指向させることが可能な噴孔１５２を有している。 The fuel injected from the injection hole 152 of the injector 15 diffuses and atomizes at a spray angle θ, and flies along the injection shaft AX. When the piston 5 is at or near the compression top dead center, the fuel (fuel spray FS) injected from the injection hole 152 points to the lip portion 513 of the cavity 5C. In other words, the injector 15 has an injection hole 152 capable of directing the fuel injected at or near the compression top dead center to the lip portion 513.

リップ部５１３に向けて噴射された燃料噴霧ＦＳは、リップ部５１３に衝突し、その後、第１キャビティ部５１の方向（下方）へ向かう噴霧（矢印Ｆ１１）と、第２キャビティ部５２の方向（上方）へ向かう噴霧（矢印Ｆ２１）とに分離される。分離された噴霧は、各々第１・第２キャビティ部５１，５２に存在する空気と混合されながら、これらキャビティ部５１，５２の壁面形状に沿って流動する。 The fuel spray FS injected toward the lip portion 513 collides with the lip portion 513, and then the spray (arrow F11) toward the first cavity portion 51 (downward) and the direction of the second cavity portion 52 (arrow F11). It is separated into a spray (arrow F21) heading upward). The separated sprays flow along the wall surface shapes of the first and second cavities 51 and 52 while being mixed with the air existing in the first and second cavities 51 and 52, respectively.

詳しくは、矢印Ｆ１１で示す噴霧は、リップ部５１３において下方に方向転換され、第１キャビティ部５１の外周部５１２に入り込む。外周部５１２に入り込んだ噴霧は、外周部５１２の湾曲形状に沿って下方から径方向内側へと流動方向を変化させ、その後、矢印Ｆ１２で示すように底部５１１の壁面形状に沿って流動する。底部５１１は径方向内側ほどせり上がるように形成されているので、矢印Ｆ１２で示される噴霧は上方に持ち上げられ、ついには矢印Ｆ１３で示すように径方向外側かつ上方に向かうように方向転換し、初期噴霧（噴孔１５２から出た直後の噴霧ＦＳ）の主軸である噴射軸ＡＸ上の位置まで戻るように流動する。このように、第１キャビティ部５１に入り込んだ噴霧は、第１キャビティ部５１内で縦方向の渦を形成するように旋回流動する。 Specifically, the spray indicated by the arrow F11 is turned downward at the lip portion 513 and enters the outer peripheral portion 512 of the first cavity portion 51. The spray that has entered the outer peripheral portion 512 changes the flow direction from the lower side to the inner side in the radial direction along the curved shape of the outer peripheral portion 512, and then flows along the wall surface shape of the bottom portion 511 as shown by an arrow F12. Since the bottom 511 is formed so as to rise toward the inside in the radial direction, the spray indicated by the arrow F12 is lifted upward, and finally, as shown by the arrow F13, the spray is turned outward and upward in the radial direction. It flows so as to return to the position on the injection shaft AX, which is the main axis of the initial spray (spray FS immediately after exiting the injection hole 152). In this way, the spray that has entered the first cavity portion 51 swirls and flows so as to form a vertical vortex in the first cavity portion 51.

一方、矢印Ｆ２１で示す噴霧は、リップ部５１３において上方に方向転換され、第２キャビティ部５２の棚部５２１に入り込む。棚部５２１に入り込んだ噴霧は、棚部５２１の傾きに沿って斜め下方へと流動し、その後、矢印Ｆ２２で示すように立上り部５２２の湾曲した壁面に沿って上方に持ち上げられ、最終的には燃焼室天井面６Ｕに沿って径方向内側へと流動する。 On the other hand, the spray indicated by the arrow F21 is turned upward at the lip portion 513 and enters the shelf portion 521 of the second cavity portion 52. The spray that has entered the shelf portion 521 flows diagonally downward along the inclination of the shelf portion 521, and then is lifted upward along the curved wall surface of the rising portion 522 as shown by the arrow F22, and finally. Flows radially inward along the combustion chamber ceiling surface 6U.

ここで、立上り部５２２の上端部には、リップ部５１３のような径方向内側に突出する形状部が設けられていない。このため、矢印Ｆ２２で示す噴霧の流動が過度に強化されることがなく、矢印Ｆ２２から分岐して径方向外側に向かうように流動する噴霧（矢印Ｆ２３）も生成される。とりわけ、燃焼後期では逆スッキシュ流（スキッシュ面５５に沿って径方向内側から外側へと向かう流れ）に牽引されることもあり、矢印Ｆ２３の流動が生じ易くなる。このことは、スキッシュ面５５の上側に存在する空気の利用を促進するので、煤の発生を抑制することにつながる。 Here, the upper end portion of the rising portion 522 is not provided with a shape portion that protrudes inward in the radial direction, such as the lip portion 513. Therefore, the flow of the spray indicated by the arrow F22 is not excessively strengthened, and a spray (arrow F23) that branches from the arrow F22 and flows outward in the radial direction is also generated. In particular, in the latter stage of combustion, it may be pulled by a reverse squish flow (flow from the inside to the outside in the radial direction along the squish surface 55), and the flow of the arrow F23 is likely to occur. This promotes the utilization of the air existing above the squish surface 55, which leads to the suppression of soot generation.

上記のように第２キャビティ部５２に入り込んだ噴霧が矢印Ｆ２２，Ｆ２３で示す２方向に分岐することにより、当該噴霧は燃焼室６の上部における比較的広い範囲に分散する。このため、分岐後の各噴霧の流動はそれほど強くなく、特に径方向内側に方向転換した後の矢印Ｆ２２の流動は比較的弱いものとなる。このような事情から、矢印Ｆ２２で示す噴霧は、噴射軸ＡＸ上の位置に戻るような旋回流動を実質的に生成しない。この点、矢印Ｆ１１，Ｆ１２，Ｆ１３で示すような旋回流動を生成する第１キャビティ部５１内の噴霧とは異なる。 As described above, the spray that has entered the second cavity portion 52 branches in the two directions indicated by the arrows F22 and F23, so that the spray is dispersed over a relatively wide range in the upper part of the combustion chamber 6. Therefore, the flow of each spray after branching is not so strong, and the flow of the arrow F22 after the direction is changed inward in the radial direction is relatively weak. Under these circumstances, the spray indicated by the arrow F22 does not substantially generate a swirling flow that returns to the position on the injection shaft AX. In this respect, it is different from the spray in the first cavity portion 51 that generates a swirling flow as shown by arrows F11, F12, and F13.

＜制御系統＞
図４は、上記ディーゼルエンジンの制御系統を示すブロック図である。本図に示されるＥＣＵ７０は、エンジンを統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されている。 <Control system>
FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the diesel engine. The ECU 70 shown in this figure is a microprocessor for controlling the engine in an integrated manner, and is composed of a well-known CPU, ROM, RAM, and the like.

ＥＣＵ７０には各種センサによる検出情報が入力される。例えば、ＥＣＵ７０は、上述したクランク角センサＳＮ１、水温センサＳＮ２、エアフローセンサＳＮ３、吸気圧センサＳＮ４、噴射圧センサＳＮ５、および燃温センサＳＮ６と電気的に接続されている。ＥＣＵ７０には、これら各センサＳＮ１〜ＳＮ６によって検出された情報、つまりクランク角、エンジン回転数、エンジン水温、吸入空気量、吸気圧、燃料噴射圧、および燃温等の情報が逐次入力される。 Detection information from various sensors is input to the ECU 70. For example, the ECU 70 is electrically connected to the crank angle sensor SN1, the water temperature sensor SN2, the airflow sensor SN3, the intake pressure sensor SN4, the injection pressure sensor SN5, and the fuel temperature sensor SN6 described above. Information detected by these sensors SN1 to SN6, that is, information such as crank angle, engine speed, engine water temperature, intake air amount, intake pressure, fuel injection pressure, and fuel temperature is sequentially input to the ECU 70.

また、車両には、当該車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度であるアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＮ７が設けられている。このアクセル開度センサＳＮ７による検出情報もＥＣＵ７０に逐次入力される。 Further, the vehicle is provided with an accelerator opening sensor SN7 that detects the accelerator opening degree, which is the opening degree of the accelerator pedal operated by the driver who drives the vehicle. The detection information by the accelerator opening sensor SN7 is also sequentially input to the ECU 70.

ＥＣＵ７０は、上記各センサＳＮ１〜ＳＮ７から入力された情報等に基づいて種々の判定や演算を実行しつつエンジンの各部を制御する。すなわち、ＥＣＵ７０は、インジェクタ１５、燃圧レギュレータ１６、スロットル弁３２、およびＥＧＲ弁４６等と電気的に接続されており、上記判定および演算の結果等に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。 The ECU 70 controls each part of the engine while executing various determinations and calculations based on the information input from the sensors SN1 to SN7. That is, the ECU 70 is electrically connected to the injector 15, the fuel pressure regulator 16, the throttle valve 32, the EGR valve 46, and the like, and a control signal is sent to each of these devices based on the results of the above determination and calculation. Output.

＜拡散燃焼領域での燃料噴射制御＞
次に、上記エンジンにおける代表的な燃料の噴射制御として、図５に示す拡散燃焼領域Ａ１での噴射制御について説明する。図５に示す拡散燃焼領域Ａ１は、インジェクタ１５から噴射された燃料の大半を拡散燃焼により燃焼させる運転領域であり、エンジンの極低負荷域、極高負荷域、および極高速域を除いた主要領域に設定されている。なお、拡散燃焼とは、周知のとおりディーゼルエンジンにおいて広く採用されている燃焼形態であり、インジェクタ１５から噴射された燃料を蒸発させつつ拡散作用により空気と混合し、燃焼可能となった部分（主に燃料噴霧と空気との境界付近）から混合気を自着火により燃焼させる形態のことである。 <Fuel injection control in the diffusion combustion region>
Next, as a typical fuel injection control in the engine, injection control in the diffusion combustion region A1 shown in FIG. 5 will be described. The diffusion combustion region A1 shown in FIG. 5 is an operation region in which most of the fuel injected from the injector 15 is burned by diffusion combustion, and is a main region excluding the extremely low load region, the extremely high load region, and the extremely high speed region of the engine. It is set in the area. As is well known, diffusion combustion is a combustion form widely used in diesel engines, and is a portion (mainly) in which the fuel injected from the injector 15 is evaporated and mixed with air by a diffusion action to enable combustion (mainly). It is a form in which the air-fuel mixture is burned by self-ignition from (near the boundary between fuel spray and air).

１燃焼サイクル中にインジェクタ１５から燃焼室６（気筒２）に供給すべき燃料の総量を総噴射量としたとき、図５の拡散燃焼領域Ａ１では、当該総噴射量のうち最も多くの割合の燃料を圧縮上死点もしくはその近傍に噴射する噴射パターンが採用される。図６は、拡散燃焼領域Ａ１内の代表的な２つの運転ポイントＣ１，Ｃ２で採用される噴射パターンを示すタイムチャートであり、その横軸はクランク角（ｄｅｇ）、縦軸はクランク角基準の燃料噴射率（ｍｍ^３／ｄｅｇ）である。運転ポイントＣ１，Ｃ２は、回転数が同一で負荷が異なる関係にある。以下では、負荷が低い方の運転ポイントＣ１を第１運転ポイント、負荷が高い方の運転ポイントＣ２を第２運転ポイントと称する。 When the total amount of fuel to be supplied from the injector 15 to the combustion chamber 6 (cylinder 2) during one combustion cycle is taken as the total injection amount, in the diffusion combustion region A1 of FIG. An injection pattern is adopted in which fuel is injected at or near the compression top dead center. FIG. 6 is a time chart showing the injection patterns adopted at the two typical operation points C1 and C2 in the diffusion combustion region A1, the horizontal axis of which is the crank angle (deg), and the vertical axis of which is the crank angle reference. Fuel injection rate (mm ³ / deg). The operation points C1 and C2 have the same rotation speed and different loads. Hereinafter, the operation point C1 having a lower load will be referred to as a first operation point, and the operation point C2 having a higher load will be referred to as a second operation point.

図６（ａ）に示すように、第１運転ポイントＣ１では、３回のプレ噴射Ｊｐと、１回のメイン噴射Ｊｍと、１回のアフター噴射Ｊａとが実行される。メイン噴射Ｊｍは、圧縮行程と膨張行程との間の上死点（ＴＤＣ）である圧縮上死点またはその近傍において実行される燃料噴射であり、例えば図示のように圧縮上死点を跨ぐ所定期間に亘って実行される。このようなメイン噴射Ｊｍの噴射期間には、少なくとも、インジェクタ１５の噴射軸ＡＸと第１キャビティ部５１のリップ部５１３とが交差するタイミング（図３参照）が含まれる。プレ噴射Ｊｐは、メイン噴射Ｊｍよりも前の圧縮行程中に実行される燃料噴射である。アフター噴射Ｊａは、メイン噴射Ｊｍよりも後の膨張行程中に実行される燃料噴射である。メイン、プレ、アフターの各噴射のうち、メイン噴射Ｊｍでは、１燃焼サイクル中の総噴射量うち最も多くの割合の燃料が噴射される。 As shown in FIG. 6A, at the first operation point C1, three pre-injection Jp, one main injection Jm, and one after-injection Ja are executed. The main injection Jm is a fuel injection executed at or near the compression top dead center, which is the top dead center (TDC) between the compression stroke and the expansion stroke, and is, for example, a predetermined fuel injection that straddles the compression top dead center as shown in the figure. It runs over a period of time. The injection period of such a main injection Jm includes at least a timing (see FIG. 3) at which the injection shaft AX of the injector 15 and the lip portion 513 of the first cavity portion 51 intersect. The pre-injection Jp is a fuel injection executed during the compression stroke prior to the main injection Jm. The after-injection Ja is a fuel injection executed during the expansion stroke after the main injection Jm. Of the main, pre, and after injections, the main injection Jm injects the largest proportion of the total injection amount in one combustion cycle.

同様に、第２運転ポイントＣ２でも、図６（ｂ）に示すように、３回のプレ噴射Ｊｐと、１回のメイン噴射Ｊｍと、１回のアフター噴射Ｊａとが実行される。メイン噴射Ｊｍによる噴射量の割合が最も大きいことも第１運転ポイントＣ１のときと同様である。ただし、第２運転ポイントＣ２の方が第１運転ポイントＣ１よりも負荷（エンジンの要求トルク）が高いため、第２運転ポイントＣ２における総噴射量は、第１運転ポイントＣ１のときよりも増やす必要がある。図示の例では、この燃料の増分が主にメイン噴射Ｊｍに割り当てられる。すなわち、第２運転ポイントＣ２と第１運転ポイントＣ１とを比較した場合、第２運転ポイントＣ２でのメイン噴射Ｊｍの噴射量は、第１運転ポイントＣ１でのメイン噴射Ｊｍの噴射量よりも多くなる。 Similarly, at the second operation point C2, as shown in FIG. 6B, three pre-injection Jp, one main injection Jm, and one after-injection Ja are executed. The ratio of the injection amount by the main injection Jm is also the same as that at the first operation point C1. However, since the load (engine required torque) of the second operation point C2 is higher than that of the first operation point C1, the total injection amount at the second operation point C2 needs to be increased as compared with that at the first operation point C1. There is. In the illustrated example, this fuel increment is primarily assigned to the main injection Jm. That is, when comparing the second operation point C2 and the first operation point C1, the injection amount of the main injection Jm at the second operation point C2 is larger than the injection amount of the main injection Jm at the first operation point C1. Become.

拡散燃焼領域Ａ１での燃料の噴射パターンは、基本的に、予め定められたマップデータを参照して決定される。具体的に、ＥＣＵ７０の記憶部には、プレ噴射Ｊｐの噴射量および噴射時期（あるいは噴射回数）と、メイン噴射Ｊｍの噴射量および噴射時期と、アフター噴射Ｊａの噴射量とを運転条件（負荷および回転数等）ごとに定めたマップデータが予め記憶されている。拡散燃焼領域Ａ１での運転時、ＥＣＵ７０は、当該マップデータを参照することにより、その時々の運転条件（運転ポイント）に適合した噴射パターンを決定し、決定した噴射パターンに従ってインジェクタ１５から燃料を噴射させる。 The fuel injection pattern in the diffusion combustion region A1 is basically determined with reference to predetermined map data. Specifically, the storage unit of the ECU 70 stores the operating conditions (load) of the injection amount and injection timing (or number of injections) of the pre-injection Jp, the injection amount and injection timing of the main injection Jm, and the injection amount of the after-injection Ja. And the map data determined for each rotation speed, etc.) is stored in advance. During operation in the diffusion combustion region A1, the ECU 70 determines an injection pattern suitable for the operating conditions (operating points) at that time by referring to the map data, and injects fuel from the injector 15 according to the determined injection pattern. Let me.

ただし、アフター噴射Ｊａの噴射時期については、マップデータを利用することなく演算により都度求められる。詳細は後述するが、アフター噴射Ｊａの噴射時期は、メイン噴射Ｊｍの終了からのアフター噴射Ｊａの開始までの時間である噴射インターバル時間（図６のＴｉ）が空気利用率の観点から定まる望ましい時間となるように決定される。 However, the injection timing of the after injection Ja is calculated each time without using the map data. Although the details will be described later, the injection timing of the after injection Ja is a desirable time in which the injection interval time (Ti in FIG. 6), which is the time from the end of the main injection Jm to the start of the after injection Ja, is determined from the viewpoint of the air utilization rate. Is determined to be.

また、ＥＣＵ７０の記憶部には、インジェクタ１５からの燃料の噴射圧の目標値である目標噴射圧をエンジンの運転条件（負荷および回転数等）ごとに予め定めたマップデータが記憶されており、実際の噴射圧が当該目標噴射圧に一致するように燃圧レギュレータ１６が制御される。目標噴射圧は、エンジン負荷が高く１燃焼サイクル中の総噴射量が多くなるほど高くなるように設定される。これは、単位時間あたりに噴射可能な燃料の量を増やすことにより、高負荷に見合った比較的多量の燃料を限られた時間内で噴射できるようにするためである。逆に言えば、エンジン負荷が低い（総噴射量が少ない）条件では目標噴射圧が低くされるので、燃料ポンプの負担を減らして燃費性能を高めることができる。 Further, in the storage unit of the ECU 70, map data in which the target injection pressure, which is the target value of the fuel injection pressure from the injector 15, is predetermined for each engine operating condition (load, rotation speed, etc.) is stored. The fuel pressure regulator 16 is controlled so that the actual injection pressure matches the target injection pressure. The target injection pressure is set so that the higher the engine load and the larger the total injection amount in one combustion cycle, the higher the target injection pressure. This is to increase the amount of fuel that can be injected per unit time so that a relatively large amount of fuel corresponding to a high load can be injected within a limited time. Conversely, since the target injection pressure is lowered under the condition that the engine load is low (the total injection amount is small), the load on the fuel pump can be reduced and the fuel efficiency can be improved.

上記のような目標噴射圧の設定によれば、第１運転ポイントＣ１での目標噴射圧をＰ１、第２運転ポイントＣ２での目標噴射圧をＰ２としたとき、後者の方が前者よりも大きいという関係が成立する（Ｐ２＞Ｐ１）。このことと、上述した噴射量の関係とを合わせて考慮した場合、当実施形態では、第１運転ポイントＣ１と第２運転ポイントＣ２との比較において、次の表１の関係が成立することになる。 According to the target injection pressure setting as described above, when the target injection pressure at the first operation point C1 is P1 and the target injection pressure at the second operation point C2 is P2, the latter is larger than the former. The relationship is established (P2> P1). Considering this together with the relationship of the injection amount described above, in the present embodiment, the relationship shown in Table 1 below is established in the comparison between the first operation point C1 and the second operation point C2. Become.

すなわち、第１運転ポイントＣ１とこれよりも負荷の高い第２運転ポイントＣ２での噴射パターンを比較した場合、燃料の総噴射量、メイン噴射Ｊｍの噴射量、および噴射圧は、いずれも第２運転ポイントの方が大きくなる。なお、プレ噴射Ｊｐおよびアフター噴射Ｊａの噴射量については特に表していないが、これら各噴射Ｊｐ，Ｊａの噴射量は同一の場合もあり得るし変化する場合もあり得る。 That is, when comparing the injection patterns at the first operation point C1 and the second operation point C2 having a higher load, the total fuel injection amount, the injection amount of the main injection Jm, and the injection pressure are all the second. The driving point is larger. Although the injection amounts of the pre-injection Jp and the after-injection Ja are not particularly expressed, the injection amounts of the respective injections Jp and Ja may be the same or may change.

次に、図７のフローチャートに基づいて、拡散燃焼領域Ａ１での燃料噴射制御の手順について説明する。同フローチャートに示す制御がスタートすると、ＥＣＵ７０は、エンジンの現運転ポイントが図５に示した拡散燃焼領域Ａ１に含まれるか否かを判定する（ステップＳ１）。すなわち、ＥＣＵ７０は、クランク角センサＳＮ１により検出されるエンジン回転数と、アクセル開度センサＳＮ７の検出値（アクセル開度）等から特定されるエンジン負荷（要求トルク）とに基づいて、現時点のエンジンの運転ポイントが拡散燃焼領域Ａ１に含まれるか否かを判定する。 Next, the procedure of fuel injection control in the diffusion combustion region A1 will be described based on the flowchart of FIG. 7. When the control shown in the flowchart starts, the ECU 70 determines whether or not the current operating point of the engine is included in the diffusion combustion region A1 shown in FIG. 5 (step S1). That is, the ECU 70 is the current engine based on the engine speed detected by the crank angle sensor SN1 and the engine load (required torque) specified from the detected value (accelerator opening) of the accelerator opening sensor SN7. It is determined whether or not the operation point of is included in the diffusion combustion region A1.

上記ステップＳ１でＹＥＳと判定されて現運転ポイントが拡散燃焼領域Ａ１に含まれることが確認された場合、ＥＣＵ７０は、次の１燃焼サイクル中にインジェクタ１５から噴射すべき燃料の総量である総噴射量と、当該総噴射量に相当する燃料を噴射する際の噴射パターンとを決定する（ステップＳ２）。例えば、総噴射量は、エンジン負荷が高いほど多くなるように決定され、噴射パターンは、ＥＣＵ７０の記憶部に予め記憶された上述したマップデータに基づき決定される。ここで決定される噴射パターンには、プレ噴射Ｊｐの噴射量および噴射時期（あるいは噴射回数）と、メイン噴射Ｊｍの噴射量および噴射時期と、アフター噴射Ｊａの噴射量とが含まれる。一方、アフター噴射Ｊａの噴射時期はここでは決定されず、後述するステップＳＳ６で算出される噴射インターバル時間に基づき決定される。 If YES is determined in step S1 and it is confirmed that the current operating point is included in the diffusion combustion region A1, the ECU 70 is the total injection amount of the fuel to be injected from the injector 15 during the next one combustion cycle. The amount and the injection pattern when injecting the fuel corresponding to the total injection amount are determined (step S2). For example, the total injection amount is determined so as to increase as the engine load increases, and the injection pattern is determined based on the above-mentioned map data stored in advance in the storage unit of the ECU 70. The injection pattern determined here includes the injection amount and injection timing (or number of injections) of the pre-injection Jp, the injection amount and injection timing of the main injection Jm, and the injection amount of the after-injection Ja. On the other hand, the injection timing of the after injection Ja is not determined here, but is determined based on the injection interval time calculated in step SS6 described later.

次いで、ＥＣＵ７０は、吸気弁１１の閉時期（ＩＶＣ）が到来したか否かを判定する（ステップＳ３）。すなわち、ＥＣＵ７０は、これから燃料を噴射しようとする対象の気筒２について、当該気筒２における吸気弁１１が閉弁したか否かを判定する。 Next, the ECU 70 determines whether or not the closing time (IVC) of the intake valve 11 has arrived (step S3). That is, the ECU 70 determines whether or not the intake valve 11 in the cylinder 2 of the target cylinder 2 for which fuel is to be injected is closed.

上記ステップＳ３においてＹＥＳと判定されて吸気弁１１の閉時期が到来したことが確認された場合、ＥＣＵ７０は、燃料の噴射圧、吸気圧、エンジン回転数、エンジン水温、および燃温を各センサから取得する（ステップＳ４）。具体的に、ＥＣＵ７０は、対象とする気筒２のインジェクタ１５に備わる噴射圧センサＳＮ５の検出値から燃料の噴射圧を取得し、吸気圧センサＳＮ４の検出値から吸気圧を取得し、クランク角センサＳＮ１の検出値からエンジン回転数を取得し、水温センサＳＮ２の検出値からエンジン水温を取得し、燃温センサＳＮ６の検出値から燃温を取得する。 When it is determined as YES in step S3 and it is confirmed that the closing time of the intake valve 11 has arrived, the ECU 70 determines the fuel injection pressure, intake pressure, engine speed, engine water temperature, and fuel temperature from each sensor. Acquire (step S4). Specifically, the ECU 70 acquires the fuel injection pressure from the detection value of the injection pressure sensor SN5 provided in the injector 15 of the target cylinder 2, acquires the intake pressure from the detection value of the intake pressure sensor SN4, and obtains the intake pressure sensor. The engine speed is acquired from the detected value of SN1, the engine water temperature is acquired from the detected value of the water temperature sensor SN2, and the fuel temperature is acquired from the detected value of the fuel temperature sensor SN6.

次いで、ＥＣＵ７０は、上記ステップＳ４で取得された各情報（噴射圧、吸気圧、エンジン回転数、エンジン水温、燃温）と、上記ステップＳ２で決定されたメイン噴射Ｊｍの噴射量とに基づいて、メイン噴射Ｊｍにより噴射された燃料噴霧の旋回周波数および初期位相を算出する（ステップＳ５）。ここで、旋回周波数とは、図３に示した矢印Ｆ１１，Ｆ１２，Ｆ１３のようにピストン５の第１キャビティ部５１を旋回流動する燃料噴霧の単位時間あたりの旋回回数のことであり、初期位相とは、当該燃料噴霧の旋回流動（図８参照）に伴い変動する酸素濃度を周期関数（図９参照）に見立てた場合における当該周期関数の初期位相のことである。 Next, the ECU 70 is based on each information (injection pressure, intake pressure, engine speed, engine water temperature, fuel temperature) acquired in step S4 and the injection amount of the main injection Jm determined in step S2. , The turning frequency and the initial phase of the fuel spray injected by the main injection Jm are calculated (step S5). Here, the swirl frequency is the number of swirls per unit time of the fuel spray that swirls and flows through the first cavity portion 51 of the piston 5 as shown by the arrows F11, F12, and F13 shown in FIG. 3, and is the initial phase. Is the initial phase of the periodic function when the oxygen concentration fluctuating with the swirling flow of the fuel spray (see FIG. 8) is regarded as a periodic function (see FIG. 9).

図８は、第１キャビティ部５１内を旋回流動するメイン噴射Ｊｍによる燃料噴霧の流れを模式的に示す図であり、（ａ）はメイン噴射Ｊｍの終了時における噴霧の状態を、（ｂ）および（ｃ）はメイン噴射Ｊｍの終了後の時間経過に伴い変化した噴霧の状態をそれぞれ示している。本図に示すように、圧縮上死点の近傍において（もしくは圧縮上死点を跨いだ所定期間にわたり）メイン噴射Ｊｍにより噴射された燃料の噴霧Ｆｍ（実際には燃焼ガスと霧化した燃料とが混在したもの）は、第１キャビティ部５１を構成するリップ部５１３、外周部５１２、底部５１１の各壁面に沿って縦方向の渦を形成するように旋回し、インジェクタ１５の噴射軸ＡＸ（噴孔１５２の中心軸の延長線）上の位置に戻ってくる。このような旋回流動により噴射軸ＡＸ上に戻ってきた燃料噴霧Ｆｍの主軸と噴射軸ＡＸとの交点を旋回基準点Ｚとすると、この旋回基準点Ｚにおける酸素濃度は、燃料噴霧Ｆｍの旋回流動の進行の程度に応じて変動する。 FIG. 8 is a diagram schematically showing the flow of fuel spray by the main injection Jm swirling and flowing in the first cavity portion 51, where (a) shows the state of spraying at the end of the main injection Jm, and (b). And (c) show the state of the spray changed with the lapse of time after the end of the main injection Jm, respectively. As shown in this figure, the fuel spray Fm (actually, the combustion gas and the atomized fuel) injected by the main injection Jm in the vicinity of the compression top dead center (or over a predetermined period straddling the compression top dead center). Is swirled so as to form a vertical vortex along each wall surface of the lip portion 513, the outer peripheral portion 512, and the bottom portion 511 constituting the first cavity portion 51, and the injection shaft AX of the injector 15 (a mixture of the above). It returns to the position on the extension line of the central axis of the injection hole 152). Assuming that the intersection of the main shaft of the fuel spray Fm returned on the injection shaft AX and the injection shaft AX due to such swirling flow is the swirling reference point Z, the oxygen concentration at this swirling reference point Z is the swirling flow of the fuel spray Fm. It fluctuates according to the degree of progress of.

すなわち、メイン噴射Ｊｍの終了時である図８（ａ）の時点では、旋回基準点Ｚの上を燃料噴霧Ｆｍが通過しているところなので、旋回基準点Ｚの酸素濃度は非常に薄くなる。このような酸素濃度が薄い状態は、旋回基準点Ｚを燃料噴霧Ｆｍが通過し切る図８（ｂ）の時点まで継続する。ただしこの時点では、白抜きの矢印Ｅで示すように、燃料噴霧Ｆｍの後端に生じる負圧に吸い寄せられるように酸素含有率の高い空気の流れ（以下、これをクリーン空気流という）が生じており、このクリーン空気流Ｅが旋回基準点Ｚへの流入を開始する。これにより、図８（ｂ）の時点以降、旋回基準点Ｚの酸素濃度は徐々に上昇していく。その後、燃料噴霧Ｆｍの後端が旋回基準点Ｚから離れた図８（ｃ）の時点で、クリーン空気流Ｅの中間部が旋回基準点Ｚを通過する状態が得られ、この時点において旋回基準点Ｚの酸素濃度が最も高くなる。なお、図８（ｂ）から（ｃ）までの間に酸素濃度が徐々に上昇するのは、クリーン空気流Ｅ上の酸素濃度は燃料噴霧Ｆｍから離れるほど（言い換えればクリーン空気流Ｅの流線方向の中心に近いほど）高くなるからである。 That is, at the time of FIG. 8A, which is the end of the main injection Jm, since the fuel spray Fm is passing over the turning reference point Z, the oxygen concentration at the turning reference point Z becomes very thin. Such a state where the oxygen concentration is low continues until the time point shown in FIG. 8 (b) where the fuel spray Fm passes through the turning reference point Z. However, at this point, as indicated by the white arrow E, an air flow having a high oxygen content (hereinafter referred to as a clean air flow) is generated so as to be attracted to the negative pressure generated at the rear end of the fuel spray Fm. This clean air flow E starts flowing into the turning reference point Z. As a result, the oxygen concentration at the turning reference point Z gradually increases after the time point shown in FIG. 8B. After that, at the time of FIG. 8C when the rear end of the fuel spray Fm is separated from the turning reference point Z, a state is obtained in which the intermediate portion of the clean air flow E passes the turning reference point Z, and at this time, the turning reference. The oxygen concentration at point Z is highest. The oxygen concentration gradually increases between FIGS. 8 (b) and 8 (c) as the oxygen concentration on the clean air flow E increases away from the fuel spray Fm (in other words, the streamline of the clean air flow E). This is because it becomes higher (the closer it is to the center of the direction).

図９は、旋回基準点Ｚにおける酸素濃度の時間変化を示すグラフである。具体的に、本グラフでは、旋回基準点Ｚの酸素濃度を表すパラメータとして、旋回基準点Ｚでの局所的な空燃比を理論空燃比で割った値である局所λを採用し、この局所λの値を縦軸に取っている。局所λが大きいほど酸素濃度が高いことを表す。また、横軸のｔはメイン噴射Ｊｍの終了時からの時間変化（ｍｓｅｃ）である。 FIG. 9 is a graph showing the time change of the oxygen concentration at the turning reference point Z. Specifically, in this graph, as a parameter representing the oxygen concentration at the turning reference point Z, the local λ which is the value obtained by dividing the local air-fuel ratio at the turning reference point Z by the stoichiometric air-fuel ratio is adopted, and this local λ is adopted. The value of is taken on the vertical axis. The larger the local λ, the higher the oxygen concentration. Further, t on the horizontal axis is a time change (msec) from the end of the main injection Jm.

図９のグラフにおいて実線の波形で示すように、旋回基準点Ｚでの局所λは、メイン噴射Ｊｍの終了時（ｔ＝０）から時間が経過するほど大きくなり、最大値をとった後に再び低下するというように、周期的に変化する。具体的に、局所λは、メイン噴射Ｊｍが終了した時点（ｔ＝０）では非常に小さく（点Ｒａ）、その後の時点ｔ１以降に顕著に上昇し始める（点Ｒｂ）。さらに、局所λは、時点ｔ１よりも遅れた時点ｔ２で最大値をとり（点Ｒｃ）、その後は徐々に低下する。この場合において、ｔ＝０のときの点Ｒａは図８（ａ）の状態に対応し、ｔ＝ｔ１のときの点Ｒｂは図８（ｂ）の状態に対応し、ｔ＝ｔ２のときの点Ｒｃは図８（ｃ）の状態に対応している。 As shown by the solid line waveform in the graph of FIG. 9, the local λ at the turning reference point Z becomes larger as time elapses from the end of the main injection Jm (t = 0), reaches the maximum value, and then again. It changes periodically, such as decreasing. Specifically, the local λ is very small (point Ra) at the end of the main injection Jm (t = 0), and starts to increase remarkably after the subsequent time t1 (point Rb). Further, the local λ reaches a maximum value at a time point t2 later than the time point t1 (point Rc), and then gradually decreases. In this case, the point Ra when t = 0 corresponds to the state of FIG. 8 (a), the point Rb when t = t1 corresponds to the state of FIG. 8 (b), and when t = t2. The point Rc corresponds to the state shown in FIG. 8 (c).

上記のように、旋回基準点Ｚでの局所λ（あるいは酸素濃度）は、第１キャビティ部５１内での燃料噴霧Ｆｍの旋回流動に伴い周期的に変動する。当該現象を前提として、図７のステップＳ５では、旋回基準点Ｚにおける酸素濃度の変動を所定の周期関数に見立て、その周波数（旋回周波数）および初期位相を所定の演算式を用いた演算により算出する。これら旋回周波数および初期位相の求め方については後で詳しく説明する。 As described above, the local λ (or oxygen concentration) at the swirling reference point Z periodically fluctuates with the swirling flow of the fuel spray Fm in the first cavity portion 51. On the premise of this phenomenon, in step S5 of FIG. 7, the fluctuation of the oxygen concentration at the turning reference point Z is regarded as a predetermined periodic function, and the frequency (swirl frequency) and the initial phase are calculated by an calculation using a predetermined calculation formula. To do. How to obtain these swirl frequencies and initial phases will be described in detail later.

次いで、ＥＣＵ７０は、上記ステップＳ５で算出された旋回周波数および初期位相に基づいて、メイン噴射Ｊｍの終了からアフター噴射Ｊａの開始までの時間である噴射インターバル時間Ｔｉを決定する（ステップＳ６）。この噴射インターバル時間Ｔｉは、図１０に示すように、旋回基準点Ｚにおける酸素濃度が最も高くなる時点で当該旋回基準点Ｚにアフター噴射Ｊａによる燃料噴霧Ｆａの先端が到達するような時間に設定される。以下では、旋回基準点Ｚの酸素濃度が最も高くなる時期（図９の実線の波形の場合は時点ｔ２）のことを、酸素到来時期と称する。この酸素到来時期は、図８（ｃ）または図１０のようにクリーン空気流Ｅの中間部が旋回基準点Ｚを通過するときに対応している。このことを用いて噴射インターバル時間Ｔｉのことを言い換えると、噴射インターバル時間Ｔｉは、アフター噴射Ｊａによる燃料噴霧Ｆａの先端が旋回基準点Ｚに到達する時期が、クリーン空気流Ｅの中間部が旋回基準点Ｚに到達する時期に一致するような時間に設定される。 Next, the ECU 70 determines the injection interval time Ti, which is the time from the end of the main injection Jm to the start of the after injection Ja, based on the turning frequency and the initial phase calculated in step S5 (step S6). As shown in FIG. 10, the injection interval time Ti is set to a time at which the tip of the fuel spray Fa by the after-injection Ja reaches the turning reference point Z at the time when the oxygen concentration at the turning reference point Z becomes the highest. Will be done. Hereinafter, the time when the oxygen concentration at the turning reference point Z becomes the highest (time point t2 in the case of the solid line waveform in FIG. 9) is referred to as an oxygen arrival time. This oxygen arrival time corresponds to the time when the intermediate portion of the clean air flow E passes the turning reference point Z as shown in FIG. 8C or FIG. In other words, the injection interval time Ti is the time when the tip of the fuel spray Fa by the after injection Ja reaches the turning reference point Z, and the middle part of the clean air flow E turns. The time is set so as to coincide with the time when the reference point Z is reached.

次いで、ＥＣＵ７０は、インジェクタ１５にプレ噴射Ｊｐおよびメイン噴射Ｊｍを実行させる（ステップＳ７）。なお、ここでのプレ噴射Ｊｐおよびメイン噴射Ｊｍは、上記ステップＳ２において所定のマップデータに基づき決定された噴射パターン（プレ・メインの各噴射の噴射量および噴射時期を定めた噴射パターン）に従って実行される。 Next, the ECU 70 causes the injector 15 to execute the pre-injection Jp and the main injection Jm (step S7). The pre-injection Jp and the main injection Jm here are executed according to the injection pattern (injection pattern in which the injection amount and injection timing of each pre-main injection are determined) determined based on the predetermined map data in step S2. Will be done.

次いで、ＥＣＵ７０は、上記ステップＳ７により実行されたメイン噴射Ｊｍの終了からの経過時間が、上記ステップＳ６で決定された噴射インターバル時間Ｔｉに達したか否かを判定する（ステップＳ８）。 Next, the ECU 70 determines whether or not the elapsed time from the end of the main injection Jm executed in step S7 has reached the injection interval time Ti determined in step S6 (step S8).

上記ステップＳ８でＹＥＳと判定されてメイン噴射Ｊｍの終了から噴射インターバル時間Ｔｉが経過したことが確認された場合、ＥＣＵ７０は、その時点でインジェクタ１５にアフター噴射Ｊａを開始させる（ステップＳ９）。これにより、図１０に示すように、アフター噴射Ｊａによる燃料噴霧Ｆａの先端が噴射軸ＡＸ上の旋回基準点Ｚに到達する時期を、当該旋回基準点Ｚの酸素濃度が高くなる酸素到来時期と一致させることができる。このことは、アフター噴射Ｊａにより噴射された燃料が燃焼する際の空気利用率を高めることにつながる。なお、このステップＳ９でのアフター噴射Ｊａの噴射量としては、上記ステップＳ２で所定のマップデータに基づき決定された噴射量が採用される。 If YES is determined in step S8 and it is confirmed that the injection interval time Ti has elapsed from the end of the main injection Jm, the ECU 70 causes the injector 15 to start the after injection Ja at that point (step S9). As a result, as shown in FIG. 10, the time when the tip of the fuel spray Fa by the after-injection Ja reaches the turning reference point Z on the injection shaft AX is defined as the oxygen arrival time when the oxygen concentration at the turning reference point Z becomes high. Can be matched. This leads to an increase in the air utilization rate when the fuel injected by the after-injection Ja burns. As the injection amount of the after injection Ja in step S9, the injection amount determined based on the predetermined map data in step S2 is adopted.

＜旋回周波数および初期位相の算出方法＞
次に、上記ステップＳ５において旋回周波数および初期位相を算出する方法について詳しく説明する。既述のとおり、旋回周波数および初期位相とは、メイン噴射Ｊｍによる燃料噴霧Ｆｍが第１キャビティ部５１内を旋回流動する現象を念頭に置いたものであり、当該旋回流動に伴い変動する旋回基準点Ｚでの酸素濃度の変動を周期関数に見立てた場合の周波数および初期位相のことである。酸素濃度の変動を表す周期関数をｘ（ｔ）とすると、このｘ（ｔ）は、模式的に下記の式（１）により定義される。 <Calculation method of swirl frequency and initial phase>
Next, the method of calculating the swirl frequency and the initial phase in step S5 will be described in detail. As described above, the swirling frequency and the initial phase are based on the phenomenon that the fuel spray Fm by the main injection Jm swirls and flows in the first cavity portion 51, and the swirling reference fluctuates with the swirling flow. It is the frequency and the initial phase when the fluctuation of the oxygen concentration at the point Z is regarded as a periodic function. Assuming that the periodic function representing the fluctuation of oxygen concentration is x (t), this x (t) is schematically defined by the following equation (1).

［数１］
ｘ（ｔ）＝ｃｏｓ（２πｆｔ−φ） ‥‥（１）
ここに、ｆは旋回周波数、φは初期位相である。 [Number 1]
x (t) = cos (2πft-φ) ... (1)
Here, f is the swirl frequency and φ is the initial phase.

さらに、図８（ａ）に示すように、燃料噴霧Ｆｍの長さを噴霧長Ｌとし、燃料噴霧Ｆｍが流動（旋回）する速度を旋回速度Ｖとする。また、図８（ｂ）に示すように、旋回基準点Ｚから破線の経路を辿って旋回基準点Ｚに戻るまでの移動距離（破線の経路の距離）を旋回距離Ｄとする。旋回周波数ｆおよび初期位相φは、それぞれ噴霧長Ｌ、旋回速度Ｖ、および旋回距離Ｄを用いて下記の式（２）により表すことができる。 Further, as shown in FIG. 8A, the length of the fuel spray Fm is defined as the spray length L, and the speed at which the fuel spray Fm flows (turns) is defined as the turning speed V. Further, as shown in FIG. 8B, the moving distance (distance of the broken line path) from the turning reference point Z to the return to the turning reference point Z by following the path of the broken line is defined as the turning distance D. The turning frequency f and the initial phase φ can be expressed by the following equation (2) using the spray length L, the turning speed V, and the turning distance D, respectively.

［数２］
ｆ＝Ｖ／Ｄ
φ＝２π×Ｌ／Ｄ ‥‥（２）
つまり、旋回周波数ｆは旋回速度Ｖを旋回距離Ｄで割った値に等しく、初期位相φは噴霧長Ｌを旋回距離Ｄで割った値の定数倍に等しい。 [Number 2]
f = V / D
φ = 2π × L / D ‥‥‥ (2)
That is, the turning frequency f is equal to the value obtained by dividing the turning speed V by the turning distance D, and the initial phase φ is equal to a constant multiple of the value obtained by dividing the spray length L by the turning distance D.

上記式（２）より、旋回周波数ｆと初期位相φを求めるには、旋回速度Ｖと、旋回距離Ｄと、噴霧長Ｌとを知る必要がある。本願発明者による知見によれば、これらの値（Ｖ，Ｄ，Ｌ）は、下記の式（３）のように、メイン噴射量（メイン噴射Ｊｍの噴射量）、噴射圧、吸気圧、エンジン回転数、エンジン水温、および燃温の中から選ばれる複数のパラメータの関数によって表すことができる。 From the above equation (2), in order to obtain the turning frequency f and the initial phase φ, it is necessary to know the turning speed V, the turning distance D, and the spray length L. According to the findings by the inventor of the present application, these values (V, D, L) are the main injection amount (injection amount of the main injection Jm), the injection pressure, the intake pressure, and the engine, as shown in the following formula (3). It can be expressed by a function of multiple parameters selected from the number of revolutions, engine water temperature, and fuel temperature.

［数３］
Ｖ＝Ｆ１（メイン噴射量、噴射圧、吸気圧）
Ｄ＝Ｆ２（メイン噴射量、噴射圧、吸気圧、回転数）
Ｌ＝Ｆ３（メイン噴射量、噴射圧、吸気圧、回転数、水温、燃温） ‥‥（３）
つまり、旋回速度Ｖは、メイン噴射量、噴射圧、および吸気圧をパラメータ（変数）とする関数であり、旋回距離Ｄは、メイン噴射量、噴射圧、吸気圧、およびエンジン回転数をパラメータとする関数であり、噴霧長Ｌは、メイン噴射量、噴射圧、吸気圧、エンジン回転数、エンジン水温、および燃温をパラメータとする関数である。 [Number 3]
V = F1 (main injection amount, injection pressure, intake pressure)
D = F2 (main injection amount, injection pressure, intake pressure, rotation speed)
L = F3 (main injection amount, injection pressure, intake pressure, rotation speed, water temperature, fuel temperature) ... (3)
That is, the turning speed V is a function having the main injection amount, the injection pressure, and the intake pressure as parameters (variables), and the turning distance D has the main injection amount, the injection pressure, the intake pressure, and the engine rotation speed as parameters. The spray length L is a function that uses the main injection amount, injection pressure, intake pressure, engine speed, engine water temperature, and fuel temperature as parameters.

図１１は、上記式（３）の関数の概要を説明するためのグラフ群であり、（ａ）は旋回速度Ｖと各パラメータとの関係を、（ｂ）は旋回距離Ｄと各パラメータとの関係を、（ｃ）は噴霧長Ｌと各パラメータとの関係を、それぞれ示している。 FIG. 11 is a group of graphs for explaining the outline of the function of the above equation (3). FIG. 11A shows the relationship between the turning speed V and each parameter, and FIG. 11B shows the turning distance D and each parameter. The relationship is shown in (c), and the relationship between the spray length L and each parameter is shown.

旋回速度Ｖは、図１１（ａ）に示すように、メイン噴射Ｊｍの噴射量が多いほど速くなり、燃料の噴射圧が高いほど速くなり、吸気圧が高いほど遅くなる。旋回距離Ｄは、図１１（ｂ）に示すように、メイン噴射Ｊｍの噴射量が多いほど長くなり、燃料の噴射圧が高いほど長くなり、吸気圧が高いほど短くなり、エンジン回転数が高いほど長くなる。噴霧長Ｌは、図１１（ｃ）に示すように、メイン噴射Ｊｍの噴射量が多いほど長くなり、燃料の噴射圧が高いほど長くなり、吸気圧が高いほど短くなり、エンジン回転数が高いほど短くなり、エンジン水温が高いほど長くなり、燃温が高いほど長くなる。なお、図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）の各グラフは、横軸に示すパラメータが単独で変化した場合（それ以外のパラメータが一定である場合）に得られるＶ，Ｄ，Ｌの変化を示しているものとする。また、各グラフはいずれも単純な正比例または反比例の関係を表した直線的なグラフとなっているが、あくまで模式的なものであり、必ずしも直線的なグラフになるわけではない。 As shown in FIG. 11A, the turning speed V becomes faster as the injection amount of the main injection Jm is larger, becomes faster as the fuel injection pressure is higher, and becomes slower as the intake pressure is higher. As shown in FIG. 11B, the turning distance D becomes longer as the injection amount of the main injection Jm increases, becomes longer as the fuel injection pressure increases, becomes shorter as the intake pressure increases, and the engine speed increases. It gets longer. As shown in FIG. 11C, the spray length L becomes longer as the injection amount of the main injection Jm increases, becomes longer as the fuel injection pressure increases, becomes shorter as the intake pressure increases, and the engine speed increases. The shorter the engine water temperature, the longer the engine water temperature, and the higher the fuel temperature, the longer the engine water temperature. In each graph of FIGS. 11A, 11B, and 11C, changes in V, D, and L obtained when the parameters shown on the horizontal axis change independently (when the other parameters are constant). Is shown. In addition, each graph is a linear graph showing a simple direct or inverse proportional relationship, but it is only a schematic graph and is not necessarily a linear graph.

上記ステップＳ５では、以上のような知見を利用した所定の演算により、旋回周波数ｆおよび初期位相φが算出される。すなわち、上記ステップＳ５において、ＥＣＵ７０は、上記ステップＳ４で取得された噴射圧、吸気圧、エンジン回転数、エンジン水温、および燃温の各情報と、上記ステップＳ２で決定されたメイン噴射Ｊｍの噴射量とを、予め記憶している上記式（３）（もしくは図１１）に対応する演算式に代入することにより、旋回速度Ｖ、旋回距離Ｄ、および噴霧長Ｌを算出する。そして、算出したこれらの値（Ｖ，Ｄ，Ｌ）を、予め記憶している上記式（２）に対応する演算式に代入することにより、旋回周波数ｆ（＝Ｖ／Ｄ）および初期位相φ（＝２π×Ｌ／Ｄ）を算出する。 In step S5, the swirl frequency f and the initial phase φ are calculated by a predetermined calculation utilizing the above knowledge. That is, in step S5, the ECU 70 injects the injection pressure, intake pressure, engine speed, engine water temperature, and fuel temperature information acquired in step S4 and the main injection Jm determined in step S2. The turning speed V, the turning distance D, and the spray length L are calculated by substituting the amount into the calculation formula corresponding to the above formula (3) (or FIG. 11) stored in advance. Then, by substituting these calculated values (V, D, L) into the arithmetic expression corresponding to the above-mentioned equation (2) stored in advance, the swirl frequency f (= V / D) and the initial phase φ (= 2π × L / D) is calculated.

＜噴射インターバル時間の算出方法＞
次に、上記ステップＳ６において噴射インターバル時間Ｔｉを算出する方法について詳しく説明する。既述のとおり、噴射インターバル時間Ｔｉを求めるには、図８に示したクリーン空気流Ｅの中間部が旋回基準点Ｚに到来する時期（旋回基準点Ｚの酸素濃度が最も濃くなる時期）である酸素到来時期を特定する必要がある。この酸素到来時期は、上記式（１）で示した周期関数ｘ（ｔ）が最大値（＝１）になる時期に相当する。この場合において、ｘ（ｔ）は余弦関数であるから、ｘ（ｔ）＝１となるのは、上記式（１）における（２πｆｔ−φ）の項が０，２π，４π‥‥のいずれかとなるときである。したがって、酸素到来時期は、下記の式（４）で表すことができる。 <Calculation method of injection interval time>
Next, the method of calculating the injection interval time Ti in step S6 will be described in detail. As described above, in order to obtain the injection interval time Ti, the intermediate portion of the clean air flow E shown in FIG. 8 reaches the turning reference point Z (the time when the oxygen concentration at the turning reference point Z becomes the highest). It is necessary to identify when a certain oxygen arrives. This oxygen arrival time corresponds to the time when the periodic function x (t) represented by the above equation (1) reaches the maximum value (= 1). In this case, since x (t) is a cosine function, x (t) = 1 because the term (2πft−φ) in the above equation (1) is 0, 2π, 4π, and so on. It's time to become. Therefore, the arrival time of oxygen can be expressed by the following equation (4).

［数４］
ｔ＝（φ＋ｎπ）／２πｆ （ｎ＝０，２，４‥‥） ‥‥（４）
つまり、酸素到来時期は、メイン噴射Ｊｍの終了からの経過時間であるｔが上記式（４）の関係を満たすときであり、旋回周波数ｆと初期位相φのみを変数とした関数で表すことができる。 [Number 4]
t = (φ + nπ) / 2πf (n = 0,2,4 ‥‥) ‥‥ (4)
That is, the oxygen arrival time is when t, which is the elapsed time from the end of the main injection Jm, satisfies the relationship of the above equation (4), and can be expressed by a function with only the swirl frequency f and the initial phase φ as variables. it can.

上記式（４）より、酸素到来時期は、旋回周波数ｆが大きいほど早くなり、初期位相φが大きいほど遅くなる。 From the above equation (4), the oxygen arrival time is earlier as the swirl frequency f is larger, and is later as the initial phase φ is larger.

ここで、上記式（４）による酸素到来時期は、計算上、ｎの変化（０，２，４‥‥）に対応して周期的に（繰り返し）出現する。一方で、燃費性能の面からは、アフター噴射Ｊａの時期は可能な範囲で早くすることが好ましい。すなわち、上記式（４）においてｎ＝０とした場合のｔ、つまり周期的に出現する酸素到来時期のうち最初に出現する酸素到来時期（ｔ＝φ／２πｆ）を特定し、これに基づいてアフター噴射Ｊａの開始時期を決定することが好ましい。 Here, the oxygen arrival time according to the above equation (4) appears periodically (repeatedly) in response to a change in n (0, 2, 4 ...) in calculation. On the other hand, from the viewpoint of fuel efficiency, it is preferable that the after injection Ja is set as early as possible. That is, t when n = 0 in the above equation (4), that is, the oxygen arrival time (t = φ / 2πf) that appears first among the oxygen arrival times that appear periodically is specified, and based on this. It is preferable to determine the start time of the after injection Ja.

上記ステップＳ６では、以上のような知見を利用した所定の演算により、噴射インターバル時間Ｔｉが算出される。すなわち、上記ステップＳ６において、ＥＣＵ７０は、上記ステップＳ５で算出された旋回周波数ｆおよび初期位相φを、予め記憶している上記式（４）に対応する演算式に代入することにより、酸素到来時期を算出する。このとき、上記式（４）中のｎは原則として０とされ、ｔ＝φ／２πｆが酸素到来時期として算出される。この酸素到来時期（φ／２πｆ）は、メイン噴射Ｊｍの終了後における旋回基準点Ｚの酸素濃度が最初に最大値をとる時期であり、図９の実線の波形における時点ｔ２に相当する。そして、ＥＣＵ７０は、算出した酸素到来時期（例えば図９の時点ｔ２）における旋回基準点Ｚにアフター噴射Ｊａによる燃料噴霧Ｆａが到達するように、噴射インターバル時間Ｔｉを決定する。 In step S6, the injection interval time Ti is calculated by a predetermined calculation utilizing the above knowledge. That is, in step S6, the ECU 70 substitutes the turning frequency f and the initial phase φ calculated in step S5 into the calculation formula corresponding to the above formula (4) stored in advance, so that the oxygen arrival time is reached. Is calculated. At this time, n in the above equation (4) is set to 0 in principle, and t = φ / 2πf is calculated as the oxygen arrival time. This oxygen arrival time (φ / 2πf) is the time when the oxygen concentration at the turning reference point Z after the end of the main injection Jm first reaches the maximum value, and corresponds to the time point t2 in the solid line waveform of FIG. Then, the ECU 70 determines the injection interval time Ti so that the fuel spray Fa by the after injection Ja reaches the turning reference point Z at the calculated oxygen arrival time (for example, the time point t2 in FIG. 9).

上記のように酸素到来時期における旋回基準点Ｚに燃料噴霧Ｆａを到達させるには、当該酸素到来時期よりも少し手前でアフター噴射Ｊａを開始させる必要がある。すなわち、アフター噴射Ｊａによる燃料噴霧Ｆａが噴孔１５２から旋回基準点Ｚまで移動するのに要する時間、つまりアフター噴射Ｊａが開始されてから噴霧Ｆａの先端が旋回基準点Ｚに到達するまでの所要時間を噴霧到達所要時間とすると、上記酸素到来時期に対し当該噴霧到達所要時間だけ早めた時期を、アフター噴射Ｊａの開始時期として設定する必要がある。そこで、ＥＣＵ７０は、上記のようにして算出された酸素到来時期、言い換えるとメイン噴射Ｊｍが終了してから旋回基準点Ｚの酸素濃度が最も濃くなるまでの所要時間（図９の実線の波形の場合はｔ２（ｍｓｅｃ））から、上記噴霧到達所要時間を差し引いた値を、噴射インターバル時間Ｔｉとして算出する。なお、噴霧到達所要時間（アフター噴射Ｊａによる燃料噴霧Ｆａが噴孔１５２から旋回基準点Ｚまで移動するのに要する時間）は、都度演算により求めることも可能であるが、予め定められた固定値を用いてもよい。これは、噴霧到達所要時間は比較的短い時間であり、しかも条件の相違による変動も小さいと考えられるからである。 As described above, in order for the fuel spray Fa to reach the turning reference point Z at the oxygen arrival time, it is necessary to start the after injection Ja slightly before the oxygen arrival time. That is, the time required for the fuel spray Fa by the after-injection Ja to move from the injection hole 152 to the turning reference point Z, that is, the time required from the start of the after-injection Ja until the tip of the spray Fa reaches the turning reference point Z. Assuming that the time required to reach the spray is the time required to reach the spray, it is necessary to set a time earlier than the time required to reach the spray by the time required to reach the spray as the start time of the after injection Ja. Therefore, the ECU 70 determines the oxygen arrival time calculated as described above, in other words, the time required from the end of the main injection Jm until the oxygen concentration at the turning reference point Z becomes the highest (the waveform of the solid line in FIG. 9). In the case, the value obtained by subtracting the time required to reach the spray from t2 (msec)) is calculated as the injection interval time Ti. The time required to reach the spray (the time required for the fuel spray Fa by the after-injection Ja to move from the injection hole 152 to the turning reference point Z) can be calculated each time, but it is a predetermined fixed value. May be used. This is because the time required to reach the spray is relatively short, and it is considered that the fluctuation due to the difference in conditions is small.

図１２は、以上のようにして算出される噴射インターバル時間Ｔｉと、メイン噴射量、噴射圧、吸気圧、エンジン回転数、エンジン水温、および燃温の各パラメータとの関係を示したグラフ群である。本図に示すように、噴射インターバル時間Ｔｉは、メイン噴射Ｊｍの噴射量が多いほど短くなり、燃料の噴射圧が高いほど短くなり、吸気圧が高いほど長くなり、エンジン回転数が高いほど短くなり、エンジン水温が高いほど短くなり、燃温が高いほど短くなる。なお、図１２に示す各グラフは、横軸に示すパラメータが単独で変化した場合（それ以外のパラメータが一定である場合）に得られる噴射インターバル時間Ｔｉの変化を示しているものとする。また、各グラフはいずれも単純な正比例または反比例の関係を表した直線的なグラフとなっているが、あくまで模式的なものであり、必ずしも直線的なグラフになるわけではない。 FIG. 12 is a graph group showing the relationship between the injection interval time Ti calculated as described above and each parameter of the main injection amount, injection pressure, intake pressure, engine speed, engine water temperature, and fuel temperature. is there. As shown in this figure, the injection interval time Ti becomes shorter as the injection amount of the main injection Jm increases, becomes shorter as the fuel injection pressure increases, becomes longer as the intake pressure increases, and becomes shorter as the engine speed increases. The higher the engine water temperature, the shorter the engine water temperature, and the higher the fuel temperature, the shorter the fuel temperature. It is assumed that each graph shown in FIG. 12 shows the change in the injection interval time Ti obtained when the parameter shown on the horizontal axis changes independently (when the other parameters are constant). In addition, each graph is a linear graph showing a simple direct or inverse proportional relationship, but it is only a schematic graph and is not necessarily a linear graph.

＜噴射インターバル時間の設定例＞
次に、以上のような制御もしくは演算の結果として得られる噴射インターバル時間Ｔｉの設定例について説明する。 <Example of setting injection interval time>
Next, a setting example of the injection interval time Ti obtained as a result of the above control or calculation will be described.

（定常運転時の噴射インターバル時間）
まず、定常運転時に設定される噴射インターバル時間Ｔｉの具体例について説明する。図６（ａ）（ｂ）に示したように、当実施形態では、拡散燃焼領域Ａ１（図５）における代表的な２つの運転ポイント（第１運転ポイントＣ１および第２運転ポイントＣ２）において、いずれも、３回のプレ噴射Ｊｐと、１回のメイン噴射Ｊｍと、１回のアフター噴射Ｊａとが実行される。この場合に、メイン噴射Ｊｍの噴射量および燃料の噴射圧は、負荷の高い第２運転ポイントＣ２のときの方が、負荷の低い第１運転ポイントＣ１のときよりも大きくなる（先に示した表１等参照）。その結果、図６（ａ）（ｂ）に示すように、負荷の高い第２運転ポイントＣ２での噴射インターバル時間Ｔｉが、負荷の低い第１運転ポイントＣ１での噴射インターバル時間Ｔｉよりも短くされる。 (Injection interval time during steady operation)
First, a specific example of the injection interval time Ti set during steady operation will be described. As shown in FIGS. 6A and 6B, in the present embodiment, at two typical operation points (first operation point C1 and second operation point C2) in the diffusion combustion region A1 (FIG. 5), In each case, three pre-injection Jp, one main injection Jm, and one after-injection Ja are executed. In this case, the injection amount of the main injection Jm and the injection pressure of the fuel are larger at the second operation point C2 where the load is high than at the first operation point C1 where the load is low (shown above). See Table 1 etc.). As a result, as shown in FIGS. 6A and 6B, the injection interval time Ti at the second operation point C2 having a high load is shorter than the injection interval time Ti at the first operation point C1 having a low load. ..

すなわち、第１運転ポイントＣ１でエンジンが定常運転されているときと、第２運転ポイントＣ２でエンジンが定常運転されているときとを比較すると、図１２のグラフ群に示した６つのパラメータ（メイン噴射Ｊｍの噴射量、噴射圧、吸気圧、エンジン回転数、エンジン水温、および燃温）のうち、「メイン噴射量」、「噴射圧」、および「吸気圧」の３つだけが異なり、残りのパラメータ（エンジン回転数、エンジン水温、燃温）はいずれも同一である。ここで、図１２の噴射圧のグラフによれば、メイン噴射Ｊｍの噴射量が多いほど噴射インターバル時間Ｔｉは短くなり、燃料の噴射圧が高いほど噴射インターバル時間Ｔｉは短くなり、吸気圧が高いほど噴射インターバル時間Ｔｉは長くなる。言い換えると、メイン噴射Ｊｍの噴射量および噴射圧と、吸気圧とは、噴射インターバル時間Ｔｉに及ぼす影響が逆となる。しかしながら、噴射量および噴射圧の２つがともに増大することで生じる噴射インターバル時間Ｔｉへのマイナスの影響の方が、吸気圧が増大することで生じる噴射インターバル時間Ｔｉへのプラスの影響よりも大きいため、結果として図６（ａ）（ｂ）に示すように、負荷の高い第２運転ポイントＣ２での噴射インターバル時間Ｔｉが、負荷の低い第１運転ポイントＣ１での噴射インターバル時間Ｔｉよりも短くされている。なお、図６（ａ）（ｂ）では横軸がクランク角であって時間ではないが、第１・第２運転ポイントＣ１，Ｃ２のいずれでもエンジン回転数は同一なので、横軸方向の長短はそのまま時間の長短とみなすことができる。 That is, comparing the time when the engine is in steady operation at the first operation point C1 and the time when the engine is in steady operation at the second operation point C2, the six parameters (main) shown in the graph group of FIG. 12 are compared. Of the injection amount, injection pressure, intake pressure, engine speed, engine water temperature, and fuel temperature of injection Jm, only three are different, "main injection amount", "injection pressure", and "intake pressure", and the rest Parameters (engine speed, engine water temperature, fuel temperature) are all the same. Here, according to the graph of the injection pressure of FIG. 12, the larger the injection amount of the main injection Jm, the shorter the injection interval time Ti, and the higher the fuel injection pressure, the shorter the injection interval time Ti, and the higher the intake pressure. The longer the injection interval time Ti, the longer. In other words, the injection amount and injection pressure of the main injection Jm and the intake pressure have opposite effects on the injection interval time Ti. However, the negative effect on the injection interval time Ti caused by the increase in both the injection amount and the injection pressure is larger than the positive effect on the injection interval time Ti caused by the increase in the intake pressure. As a result, as shown in FIGS. 6A and 6B, the injection interval time Ti at the second operation point C2 having a high load is made shorter than the injection interval time Ti at the first operation point C1 having a low load. ing. In FIGS. 6A and 6B, the horizontal axis is the crank angle, not the time, but since the engine speed is the same at both the first and second operation points C1 and C2, the length in the horizontal axis direction is It can be regarded as the length of time as it is.

上記のように、エンジン負荷のみが異なる（エンジン回転数が同一の）拡散燃焼領域Ａ１内の２つの運転ポイントＣ１，Ｃ２では、メイン噴射Ｊｍの噴射量および噴射圧が異なることが噴射インターバル時間Ｔｉに対し支配的な影響を及ぼし、噴射インターバル時間Ｔｉの長短を生み出す。例えば、第２運転ポイントＣ２のようにメイン噴射Ｊｍの噴射量が相対的に多い条件では、図９に示すように、旋回基準点Ｚでの局所λが最大になる時期である酸素到来時期が早まり、このことが噴射インターバル時間Ｔｉを短くする。すなわち、酸素到来時期は、メイン噴射Ｊｍの噴射量の増大に応じて、例えば図９における実線の波形上の点Ｒｃに対応する時期（ｔ２）から、二点鎖線の波形上の点Ｒｃ’に対応する時期（ｔ２’）へと変化し、これに伴って噴射インターバル時間Ｔｉが短くなる。加えて、第２運転ポイントＣ２では燃料の噴射圧も相対的に高いので、このことが同様に酸素到来時期を早め、噴射インターバル時間Ｔｉをさらに短くする。そして、これら２つの要因による噴射インターバル時間Ｔｉの短縮作用が、吸気圧の増大による噴射インターバル時間Ｔｉの延長作用に打ち勝ち、結果として、第２運転ポイントＣ２での噴射インターバル時間Ｔｉが第１運転ポイントＣ１でのそれよりも短くなる。 As described above, at the two operating points C1 and C2 in the diffusion combustion region A1 in which only the engine load is different (the engine speed is the same), the injection amount and the injection pressure of the main injection Jm are different, that is, the injection interval time Ti. It has a dominant effect on the engine and produces the length of the injection interval time Ti. For example, under the condition that the injection amount of the main injection Jm is relatively large as in the second operation point C2, as shown in FIG. 9, the oxygen arrival time, which is the time when the local λ at the turning reference point Z becomes maximum, is This hastened and shortened the injection interval time Ti. That is, the oxygen arrival time changes from the time (t2) corresponding to the point Rc on the solid line waveform in FIG. 9 to the point Rc'on the waveform of the two-point chain line according to the increase in the injection amount of the main injection Jm. It changes to the corresponding time (t2'), and the injection interval time Ti becomes shorter accordingly. In addition, since the fuel injection pressure is also relatively high at the second operation point C2, this also accelerates the oxygen arrival time and further shortens the injection interval time Ti. Then, the shortening action of the injection interval time Ti due to these two factors overcomes the extension action of the injection interval time Ti due to the increase in the intake pressure, and as a result, the injection interval time Ti at the second operation point C2 becomes the first operation point. It will be shorter than that at C1.

（加速運転時の燃料噴射）
次に、加速運転時に設定される噴射インターバル時間Ｔｉの具体例について説明する。ここでは一例として、エンジンの運転ポイントが拡散燃焼領域Ａ１（図５）内で矢印Ｂのように変化し、それによってメイン噴射Ｊｍの噴射量が増大方向に変化したときの噴射インターバル時間Ｔｉの変化について説明する。なお、図５の例において、矢印Ｂは、加速後の運転ポイントが第２運転ポイントＣ２に一致するような矢印となっているが、あくまで例示であって、拡散燃焼領域Ａ１内での加速であってメイン噴射Ｊｍの噴射量が増大する条件である限り、噴射インターバル時間Ｔｉは下記と同様の傾向で変化する。 (Fuel injection during accelerated operation)
Next, a specific example of the injection interval time Ti set during the accelerated operation will be described. Here, as an example, the change in the injection interval time Ti when the operating point of the engine changes in the diffusion combustion region A1 (FIG. 5) as shown by the arrow B, and the injection amount of the main injection Jm changes in the increasing direction. Will be described. In the example of FIG. 5, the arrow B is an arrow such that the operation point after acceleration coincides with the second operation point C2, but this is just an example, and the acceleration in the diffusion combustion region A1 As long as the injection amount of the main injection Jm is increased, the injection interval time Ti changes in the same tendency as the following.

図１３は、拡散燃焼領域Ａ１内での加速運転時における種々の状態量の時間変化を示すタイムチャートである。本図における時点ｔ１１は、ドライバーによるアクセルペダルの踏み増しによってアクセル開度が所定の開度まで上昇した時点である（チャート（ａ）参照）。この時点ｔ１１でのアクセル開度の上昇により、エンジンの負荷（要求トルク）がステップ状に増大し、これに応じてメイン噴射Ｊｍの噴射量および燃料の目標噴射圧がステップ状に増大する。すなわち、メイン噴射Ｊｍの噴射量がＱ１からこれより大きいＱ２へとステップ状に変化するとともに（チャート（ｂ）参照）、燃料の目標噴射圧がＰ１からこれより大きいＰ２へとステップ状に変化する（チャート（ｃ）参照）。一方、実際の噴射圧（実噴射圧）は燃圧レギュレータ１６の動作に応じて徐々に上昇し、時点ｔ１１よりも遅れた時点ｔ１２において上昇後の目標噴射圧と同一の値であるＰ２に達する（チャート（ｄ）参照）。 FIG. 13 is a time chart showing time changes of various state quantities during accelerated operation in the diffusion combustion region A1. The time point t11 in this figure is a time point when the accelerator opening degree rises to a predetermined opening degree due to the driver stepping on the accelerator pedal (see chart (a)). At this point, as the accelerator opening degree increases at t11, the engine load (required torque) increases in steps, and the injection amount of the main injection Jm and the target injection pressure of fuel increase in steps accordingly. That is, the injection amount of the main injection Jm changes stepwise from Q1 to Q2 larger than this (see chart (b)), and the target injection pressure of the fuel changes stepwise from P1 to P2 larger than this. (See chart (c)). On the other hand, the actual injection pressure (actual injection pressure) gradually increases according to the operation of the fuel pressure regulator 16 and reaches P2, which is the same value as the target injection pressure after the increase at the time point t12, which is later than the time point t11. See chart (d)).

上記時点ｔ１１以降のメイン噴射Ｊｍの噴射量の増大は、エンジンの出力トルクを増大させるとともに、エンジン回転数を徐々に上昇させる。図示の例において、エンジン回転数は、実噴射圧の上昇が完了する時点ｔ１２よりも遅れた時点ｔ１３まで上昇し続け、その時点で上昇を完了する。すなわち、エンジン回転数は、時点ｔ１１から時点ｔ１２にかけて、Ｎ１からこれより大きいＮ２へと上昇し、さらに時点ｔ１２から時点ｔ１３にかけて、Ｎ２からこれより大きいＮ３へと上昇する（チャート（ｅ）参照）。 Increasing the injection amount of the main injection Jm after the above time point t11 increases the output torque of the engine and gradually increases the engine speed. In the illustrated example, the engine speed continues to rise until the time t13, which is later than the time t12 when the increase in the actual injection pressure is completed, and the increase is completed at that time. That is, the engine speed increases from N1 to a larger N2 from the time point t11 to the time point t12, and further increases from N2 to a larger N3 from the time point t12 to the time point t13 (see chart (e)). ..

また、出力トルク（熱発生量）および回転数の増大は、ターボ過給機３６による過給能力を高めるので、時点ｔ１１以降、吸気圧（過給圧）は徐々に上昇する。図示の例において、吸気圧は、エンジン回転数の上昇が完了する時点ｔ１３よりも遅れた時点ｔ１４まで上昇し続け、その時点で上昇を完了する。すなわち、吸気圧は、時点ｔ１１から時点ｔ１３にかけて、Ｐｓ１からこれより大きいＰｓ３へと上昇し、さらに時点ｔ１３から時点ｔ１４にかけて、Ｐｓ３からこれより大きいＰｓ４へと上昇する（チャート（ｆ）参照）。 Further, since the increase in the output torque (heat generation amount) and the rotation speed increases the supercharging capacity of the turbocharger 36, the intake pressure (supercharging pressure) gradually increases after the time point t11. In the illustrated example, the intake pressure continues to rise until the time t14, which is later than the time t13 when the increase in the engine speed is completed, and the increase is completed at that time. That is, the intake pressure rises from Ps1 to a larger Ps3 from the time point t11 to the time point t13, and further rises from Ps3 to a larger Ps4 from the time point t13 to the time point t14 (see chart (f)).

以上のような噴射量、噴射圧、エンジン回転数、および吸気圧の時間変化により、メイン噴射Ｊｍの終了からアフター噴射Ｊａの開始までの時間である噴射インターバル時間Ｔｉは、チャート（ｇ）のように変化する。すなわち、噴射インターバル時間Ｔｉは、時点ｔ１１においてＴ１からＴ１’へとステップ状に低下し、時点ｔ１１から時点ｔ１２にかけてＴ１’からＴ２へと徐々に低下し、時点ｔ１２から時点ｔ１３にかけてＴ２からＴ３へと徐々に低下し、時点ｔ１３から時点ｔ１４にかけてＴ３からＴ４へと徐々に増大する。 The injection interval time Ti, which is the time from the end of the main injection Jm to the start of the after injection Ja, is as shown in the chart (g) due to the time change of the injection amount, the injection pressure, the engine speed, and the intake pressure as described above. Changes to. That is, the injection interval time Ti gradually decreases from T1 to T1'at the time point t11, gradually decreases from T1'to T2 from the time point t11 to the time point t12, and gradually decreases from T2 to T3 from the time point t12 to the time point t13. Gradually decreases, and gradually increases from T3 to T4 from time point t13 to time point t14.

上記の各変化のうち、時点ｔ１１における噴射インターバル時間Ｔｉのステップ状の低下は、チャート（ｂ）に示すメイン噴射Ｊｍの噴射量が時点ｔ１１にてＱ１からＱ２へとステップ状に増大したことによるものである。すなわち、図１２に示したように、メイン噴射Ｊｍの噴射量の増大は噴射インターバル時間Ｔｉを短くする作用をもたらすので、当該噴射量が時点ｔ１１でステップ状に増大すれば、これに応じて噴射インターバル時間Ｔｉはステップ状に短縮されることになる。 Among the above changes, the step-like decrease in the injection interval time Ti at the time point t11 is due to the step-like decrease in the injection amount of the main injection Jm shown in the chart (b) from Q1 to Q2 at the time point t11. It is a thing. That is, as shown in FIG. 12, an increase in the injection amount of the main injection Jm has an effect of shortening the injection interval time Ti. Therefore, if the injection amount increases stepwise at the time point t11, the injection is performed accordingly. The interval time Ti will be shortened in steps.

時点ｔ１１から時点ｔ１２にかけた噴射インターバル時間Ｔｉの漸減は、主に、チャート（ｄ）に示す燃料の噴射圧（実噴射圧）が時点ｔ１１から時点ｔ１２にかけてＰ１からＰ２へと徐々に上昇したことによるものである。すなわち、図１２に示したように、噴射圧の増大は噴射インターバル時間Ｔｉを短くする作用をもたらすので、当該噴射圧が時点ｔ１１〜ｔ１２において徐々に上昇すれば、これに応じて噴射インターバル時間Ｔｉは徐々に短縮されることになる。 The gradual decrease of the injection interval time Ti from the time point t11 to the time point t12 is mainly that the fuel injection pressure (actual injection pressure) shown in the chart (d) gradually increased from P1 to P2 from the time point t11 to the time point t12. It is due to. That is, as shown in FIG. 12, an increase in the injection pressure has an effect of shortening the injection interval time Ti. Therefore, if the injection pressure gradually increases at the time points t11 to t12, the injection interval time Ti is correspondingly increased. Will be gradually shortened.

時点ｔ１２から時点ｔ１３にかけた噴射インターバル時間Ｔｉの漸減は、主に、チャート（ｅ）に示すエンジン回転数が時点ｔ１２から時点ｔ１３にかけてＮ２からＮ３へと徐々に上昇したことによるものである。すなわち、図１２に示したように、エンジン回転数の上昇は噴射インターバル時間Ｔｉを短くする作用をもたらすので、当該エンジン回転数が時点ｔ１２〜ｔ１３において徐々に上昇すれば、これに応じて噴射インターバル時間Ｔｉは徐々に短縮されることになる。 The gradual decrease of the injection interval time Ti from the time point t12 to the time point t13 is mainly due to the gradual increase of the engine speed shown in the chart (e) from N2 to N3 from the time point t12 to the time point t13. That is, as shown in FIG. 12, an increase in the engine speed has the effect of shortening the injection interval time Ti. Therefore, if the engine speed gradually increases at the time points t12 to t13, the injection interval is corresponding to the increase. The time Ti will be gradually shortened.

時点ｔ１３から時点ｔ１４にかけた噴射インターバル時間Ｔｉの漸増は、チャート（ｆ）に示す吸気圧（過給圧）が時点ｔ１３から時点ｔ１４にかけてＰｓ３からＰｓ４へと徐々に上昇したことによるものである。すなわち、図１２に示したように、吸気圧の上昇は噴射インターバル時間Ｔｉを長くする作用をもたらすので、当該吸気圧が時点ｔ１３〜ｔ１４において徐々に上昇すれば、これに応じて噴射インターバル時間Ｔｉは徐々に延長されることになる。 The gradual increase in the injection interval time Ti from the time point t13 to the time point t14 is due to the gradual increase of the intake pressure (supercharging pressure) shown in the chart (f) from Ps3 to Ps4 from the time point t13 to the time point t14. That is, as shown in FIG. 12, an increase in the intake air pressure has an effect of lengthening the injection interval time Ti. Therefore, if the intake pressure gradually increases at the time points t13 to t14, the injection interval time Ti is correspondingly increased. Will be gradually extended.

図１４は、図１３の時点ｔ１１から時点ｔ１２にかけて変化する噴射量および噴射インターバル時間Ｔｉを噴射波形（噴射パターン）の変化によって表現したタイムチャートであり、その横軸は時間（ｓｅｃ）、縦軸は時間基準の燃料噴射率（ｍｍ^３／ｓｅｃ）である。 FIG. 14 is a time chart in which the injection amount and the injection interval time Ti that change from the time point t11 to the time point t12 in FIG. 13 are expressed by the change in the injection waveform (injection pattern). Is the time-based fuel injection rate (mm ³ / sec).

図１４のチャート（ａ）は、加速が開始される直前の噴射波形を示しており、図１３の時点ｔ１１の直前の状態に対応している。図１４のチャート（ｂ）は、加速が開始された直後の噴射波形を示しており、図１３の時点ｔ１１の直後の状態に対応している。図１３に示したように、時点ｔ１１を境にしてメイン噴射Ｊｍの噴射量はＱ１からＱ２に増やされるので、これに対応して図１４では、噴射波形がチャート（ａ）のものからチャート（ｂ）のものに切り替わり、メイン噴射Ｊｍの噴射期間が延長される。すなわち、加速開始直前の状態を示すチャート（ａ）では、メイン噴射Ｊｍが時点ｔ２１から時点ｔ２２にかけて実行されるのに対し、加速開始直後の状態を示すチャート（ｂ）では、メイン噴射Ｊｍの開始時期が時点ｔ２１に固定されつつ終了時期が時点ｔ２２’まで遅らされることにより、メイン噴射Ｊｍの噴射期間がチャート（ａ）のときよりも長くされる。この噴射期間の延長により、メイン噴射Ｊｍの噴射量がＱ１からＱ２へと増やされる。以下では、増大前の噴射量であるＱ１を第１噴射量、増大後の噴射量であるＱ２を第２噴射量と称する。 The chart (a) of FIG. 14 shows the injection waveform immediately before the acceleration is started, and corresponds to the state immediately before the time point t11 of FIG. The chart (b) of FIG. 14 shows the injection waveform immediately after the acceleration is started, and corresponds to the state immediately after the time point t11 of FIG. As shown in FIG. 13, the injection amount of the main injection Jm is increased from Q1 to Q2 at the time point t11, and correspondingly, in FIG. 14, the injection waveform is changed from the chart (a) to the chart (a). The injection period of the main injection Jm is extended by switching to the one of b). That is, in the chart (a) showing the state immediately before the start of acceleration, the main injection Jm is executed from the time point t21 to the time point t22, whereas in the chart (b) showing the state immediately after the start of acceleration, the start of the main injection Jm is started. By delaying the end time to the time point t22'while fixing the time to the time point t21, the injection period of the main injection Jm is made longer than that in the chart (a). By extending the injection period, the injection amount of the main injection Jm is increased from Q1 to Q2. Hereinafter, Q1 which is the injection amount before the increase is referred to as a first injection amount, and Q2 which is the injection amount after the increase is referred to as a second injection amount.

ここで、上記のように時点ｔ１１を挟んでメイン噴射Ｊｍの噴射量が第１噴射量Ｑ１から第２噴射量Ｑ２へと増大すると、これに合わせて燃料の噴射圧が上昇し始める（図１３のチャート（ｄ）参照）。すなわち、増大前の噴射量に適合した圧力Ｐ１（以下、第１噴射圧という）から増大後の噴射量に適合した圧力Ｐ２（以下、第２噴射圧という）に向けて燃料の噴射圧を上昇させる制御が開始される。ただし、時点ｔ１１の直後においては噴射圧はほとんど上昇しておらず、実質的な噴射圧は第１噴射圧Ｐ１のままである。このため、燃料の噴射量を増やすには、噴射期間を長くすることが必須となる。図１４のチャート（ｂ）におけるメイン噴射Ｊｍの噴射期間（ｔ２１〜ｔ２２’）がチャート（ａ）における噴射期間（ｔ２１〜ｔ２２）よりも長いのはこのためである。言い換えると、図１４のチャート（ｂ）では、噴射圧が実質的に上昇していない状況下でメイン噴射Ｊｍの噴射量を増やすために、噴射期間が長くされている。 Here, when the injection amount of the main injection Jm increases from the first injection amount Q1 to the second injection amount Q2 across the time point t11 as described above, the fuel injection pressure starts to increase accordingly (FIG. 13). (See chart (d)). That is, the fuel injection pressure is increased from the pressure P1 (hereinafter referred to as the first injection pressure) suitable for the injection amount before the increase to the pressure P2 (hereinafter referred to as the second injection pressure) suitable for the injection amount after the increase. Control is started. However, immediately after the time point t11, the injection pressure hardly rises, and the actual injection pressure remains the first injection pressure P1. Therefore, in order to increase the fuel injection amount, it is essential to lengthen the injection period. This is why the injection period (t21 to t22') of the main injection Jm in the chart (b) of FIG. 14 is longer than the injection period (t21 to t22) in the chart (a). In other words, in the chart (b) of FIG. 14, the injection period is lengthened in order to increase the injection amount of the main injection Jm in a situation where the injection pressure is not substantially increased.

上記のように、図１４のチャート（ａ）から（ｂ）にかけて見られる変化は、主にメイン噴射Ｊｍの噴射量の増大であって、燃料の噴射圧は実質的に変わらない。このため、メイン噴射Ｊｍの終了からアフター噴射Ｊａの開始までの時間である噴射インターバル時間Ｔｉは、噴射量増大後のチャート（ｂ）の方が、噴射量増大前のチャート（ａ）よりも短くなる。すなわち、噴射インターバル時間Ｔｉは、噴射量の増大の影響を受けて短くなり、チャート（ａ）から（ｂ）にかけて、Ｔ１からこれより小さいＴ１’へと変化する。 As described above, the change observed from the charts (a) to (b) of FIG. 14 is mainly an increase in the injection amount of the main injection Jm, and the fuel injection pressure does not substantially change. Therefore, the injection interval time Ti, which is the time from the end of the main injection Jm to the start of the after injection Ja, is shorter in the chart (b) after the injection amount is increased than in the chart (a) before the injection amount is increased. Become. That is, the injection interval time Ti becomes shorter due to the influence of the increase in the injection amount, and changes from T1 to T1'which is smaller than this from charts (a) to (b).

図１４のチャート（ｂ）の時点以降、燃料の噴射圧は第２噴射圧Ｐ２に向けて徐々に上昇する。噴射圧が上昇している途中の状態をチャート（ｃ）に示し、噴射圧が第２噴射圧Ｐ２まで上昇し切ったとき（図１３の時点ｔ１２）の状態をチャート（ｄ）に示す。言い換えると、図１４のチャート（ｂ）から（ｄ）にかけた期間は、実際の燃料の噴射圧が目標噴射圧（つまり第２噴射圧Ｐ２）に対し不足している期間であり、以下ではこれを燃圧不足期間と称する。チャート（ｂ）（ｃ）（ｄ）を見比べれば理解されるように、この燃圧不足期間の間は、メイン噴射Ｊｍの噴射期間が徐々に短くされるとともに、噴射インターバル時間Ｔｉも徐々に短くされる。 After the time point in the chart (b) of FIG. 14, the fuel injection pressure gradually increases toward the second injection pressure P2. The state in the middle of the increase in the injection pressure is shown in the chart (c), and the state when the injection pressure is completely increased to the second injection pressure P2 (time point t12 in FIG. 13) is shown in the chart (d). In other words, the period from charts (b) to (d) in FIG. 14 is a period in which the actual fuel injection pressure is insufficient with respect to the target injection pressure (that is, the second injection pressure P2). Is referred to as a fuel pressure shortage period. As can be understood by comparing the charts (b), (c) and (d), the injection period of the main injection Jm is gradually shortened and the injection interval time Ti is also gradually shortened during this fuel pressure shortage period. ..

図１４のチャート（ｂ）から（ｄ）にかけた燃圧不足期間においてメイン噴射Ｊｍの噴射期間が徐々に短くされるのは、同期間中の噴射圧の上昇に伴って単位時間あたりに噴射可能な燃料の量が増え、これにより同量の燃料を噴射するのに要する時間が短くなるからである。すなわち、燃圧不足期間中のメイン噴射Ｊｍの噴射量はいずれも第２噴射量Ｑ２で一定なので、当該第２噴射量Ｑ２を噴射するのに要する時間は噴射圧の上昇によって短くなる。このため、メイン噴射Ｊｍの噴射期間はチャート（ｂ）から（ｄ）にかけて徐々に短くなる。また、このように噴射量が一定でありながら噴射圧が上昇するので、この噴射圧の上昇が噴射インターバル時間Ｔｉの短縮させる作用をもたらす。チャート（ｂ）から（ｄ）にかけて噴射インターバル時間ＴｉがＴ１’からＴ２へと徐々に低下するのはこのためである。 The fuel that can be used per unit time is gradually shortened during the fuel pressure shortage period from chart (b) to (d) in FIG. This is because the amount of fuel increases, which shortens the time required to inject the same amount of fuel. That is, since the injection amount of the main injection Jm during the fuel pressure shortage period is constant at the second injection amount Q2, the time required to inject the second injection amount Q2 becomes shorter as the injection pressure increases. Therefore, the injection period of the main injection Jm gradually shortens from the charts (b) to (d). Further, since the injection pressure increases while the injection amount is constant in this way, the increase in the injection pressure brings about the effect of shortening the injection interval time Ti. This is the reason why the injection interval time Ti gradually decreases from T1'to T2 from the charts (b) to (d).

＜作用効果＞
以上説明したとおり、当実施形態では、リエントラント型のキャビティ５Ｃが冠面５０に形成されたピストン５を含むディーゼルエンジンの拡散燃焼領域Ａ１での運転時に、１燃焼サイクル中の燃料の総噴射量のうち最も多くの割合の燃料を第１キャビティ部５１内に噴射するメイン噴射Ｊｍと、メイン噴射Ｊｍよりも遅れた膨張行程中の所定時期に当該メイン噴射Ｊｍよりも少量の燃料を噴射するアフター噴射Ｊａとが実行されるようにインジェクタ１５が制御されるとともに、メイン噴射Ｊｍの終了からアフター噴射Ｊａの開始までの時間である噴射インターバル時間Ｔｉが、メイン噴射Ｊｍの噴射量が多いほど短くされる。このような構成によれば、燃費性能を比較的良好に維持しつつ、アフター噴射Ｊａにより噴射された燃料の空気利用率を高めて煤の発生を十分に抑制することができる。 <Effect>
As described above, in the present embodiment, when the diesel engine including the piston 5 in which the reentrant type cavity 5C is formed on the crown surface 50 is operated in the diffusion combustion region A1, the total fuel injection amount during one combustion cycle The main injection Jm that injects the largest proportion of the fuel into the first cavity 51, and the after injection that injects a smaller amount of fuel than the main injection Jm at a predetermined time during the expansion stroke that is later than the main injection Jm. The injector 15 is controlled so that Ja is executed, and the injection interval time Ti, which is the time from the end of the main injection Jm to the start of the after injection Ja, is shortened as the injection amount of the main injection Jm increases. According to such a configuration, it is possible to increase the air utilization rate of the fuel injected by the after-injection Ja and sufficiently suppress the generation of soot while maintaining the fuel efficiency performance relatively well.

すなわち、メイン噴射Ｊｍにより噴射された燃料の噴霧Ｆｍは、図８に示すように、第１キャビティ部５１のリップ部５１３、外周部５１２、底部５１１の各壁面に沿って縦方向の渦を形成するように旋回し、インジェクタ１５の噴射軸ＡＸ（噴孔１５２の中心軸の延長線）上の旋回基準点Ｚに戻ってくる。この旋回基準点Ｚにおける酸素濃度が濃くなる酸素到来時期は、噴霧Ｆｍの後端を追いかけるように発生するクリーン空気流Ｅ（酸素含有率の高い空気流）が旋回基準点Ｚを通過する時期であり、この酸素到来時期に合わせてアフター噴射Ｊａによる燃料噴霧Ｆａを旋回基準点Ｚに到達させることができれば、アフター噴射Ｊａにより噴射された燃料の空気利用率を高めることができる（図１０参照）。一方で、本願発明者の研究により、酸素到来時期は、図９に示すように、メイン噴射Ｊｍの噴射量が多いほど早くなることが分かっている。この点を考慮した制御として、当実施形態では、メイン噴射Ｊｍの終了からアフター噴射Ｊａの開始までの時間である噴射インターバル時間Ｔｉがメイン噴射Ｊｍの噴射量が多いほど短くなるように調整されるので、上記のような酸素到来時期の傾向に合わせた適切な時期（つまり旋回基準点Ｚでの酸素濃度が濃くなる時期）にアフター噴射Ｊａによる燃料噴霧Ｆａを旋回基準点Ｚに到達させることができ、当該燃料噴霧Ｆａの空気利用率を高めることができる。これにより、図１３のチャート（ｈ）において実線の波形で示すように、仮に噴射インターバル時間Ｔｉを固定的に設定した場合（二点鎖線で示す）と比較して、燃焼に伴う煤の発生を効果的に抑制することができる。 That is, as shown in FIG. 8, the fuel spray Fm injected by the main injection Jm forms a vertical vortex along the wall surfaces of the lip portion 513, the outer peripheral portion 512, and the bottom portion 511 of the first cavity portion 51. It turns so as to return to the turning reference point Z on the injection shaft AX (extension line of the central axis of the injection hole 152) of the injector 15. The oxygen arrival time when the oxygen concentration at the turning reference point Z becomes high is the time when the clean air flow E (air flow having a high oxygen content) generated so as to chase the rear end of the spray Fm passes through the turning reference point Z. If the fuel spray Fa by the after-injection Ja can reach the turning reference point Z in accordance with the oxygen arrival time, the air utilization rate of the fuel injected by the after-injection Ja can be increased (see FIG. 10). .. On the other hand, according to the research of the inventor of the present application, it is known that the oxygen arrival time becomes earlier as the injection amount of the main injection Jm increases, as shown in FIG. As a control in consideration of this point, in the present embodiment, the injection interval time Ti, which is the time from the end of the main injection Jm to the start of the after injection Ja, is adjusted so as to become shorter as the injection amount of the main injection Jm increases. Therefore, it is possible to make the fuel spray Fa by the after-injection Ja reach the turning reference point Z at an appropriate time (that is, when the oxygen concentration at the turning reference point Z becomes high) according to the tendency of the oxygen arrival time as described above. It is possible to increase the air utilization rate of the fuel spray Fa. As a result, as shown by the solid line waveform in the chart (h) of FIG. 13, soot is generated due to combustion as compared with the case where the injection interval time Ti is fixedly set (indicated by the alternate long and short dash line). It can be effectively suppressed.

また、上記のようにメイン噴射Ｊｍの噴射量に応じて噴射インターバル時間Ｔｉが可変とされていれば、噴射インターバル時間Ｔｉが固定的である場合と比較して、条件次第でアフター噴射Ｊａの噴射時期を早めることができ、エンジンの燃費性能を向上させることができる。例えば、噴射インターバル時間Ｔｉをメイン噴射Ｊｍの噴射量に拠らず一定に設定した場合には、噴射量が多くても少なくても煤の発生量が過大にならないように、燃焼室６の温度が十分に低下するのを待ってから、つまりメイン噴射Ｊｍの終了から比較的長い時間が経過する（膨張行程がある程度進行する）のを待ってから、アフター噴射Ｊａを開始させる必要がある。このことは、アフター噴射Ｊａに基づく燃焼エネルギーのうち仕事として利用される割合を減少させ、燃費性能の悪化を招く。これに対し、上記実施形態のように、メイン噴射Ｊｍの噴射量に応じて噴射インターバル時間Ｔｉを可変とした場合には、上記のようにアフター噴射Ｊａの開始時期を一律に遅らせる措置が不要になり、条件次第でアフター噴射Ｊａの噴射時期を早めることができる。これにより、アフター噴射Ｊａに基づく燃焼エネルギーが仕事に変換される割合を可及的に高めることができ、エンジンの燃費性能を向上させることができる。 Further, if the injection interval time Ti is variable according to the injection amount of the main injection Jm as described above, the after injection Ja is injected depending on the conditions as compared with the case where the injection interval time Ti is fixed. The timing can be advanced and the fuel efficiency of the engine can be improved. For example, when the injection interval time Ti is set to be constant regardless of the injection amount of the main injection Jm, the temperature of the combustion chamber 6 is set so that the amount of soot generated does not become excessive regardless of whether the injection amount is large or small. It is necessary to wait for a relatively long time from the end of the main injection Jm (the expansion stroke progresses to some extent) before starting the after injection Ja. This reduces the proportion of combustion energy based on after-injection Ja that is used for work, resulting in deterioration of fuel efficiency. On the other hand, when the injection interval time Ti is made variable according to the injection amount of the main injection Jm as in the above embodiment, it is not necessary to uniformly delay the start time of the after injection Ja as described above. Therefore, the injection timing of the after injection Ja can be advanced depending on the conditions. As a result, the rate at which the combustion energy based on the after-injection Ja is converted into work can be increased as much as possible, and the fuel efficiency of the engine can be improved.

より具体的に、上記実施形態では、負荷方向に離れた拡散燃焼領域Ａ１内の２つの運転ポイントＣ１，Ｃ２での噴射態様を比較したときに、負荷の高い第２運転ポイントＣ２での運転時の方が、負荷の低い第１運転ポイントＣ１での運転時よりも、メイン噴射Ｊｍの噴射量が増やされかつ噴射インターバル時間Ｔｉが短くされる（図６参照）。このような構成によれば、エンジン負荷が異なる２つの運転ポイントＣ１，Ｃ２において、負荷に応じた出力トルクをメイン噴射Ｊｍの噴射量の大小に基づき適切に発生させることができる。また、メイン噴射Ｊｍの噴射量が多い第２運転ポイントＣ２での噴射インターバル時間Ｔｉが相対的に短くされるので、第１・第２運転ポイントＣ１，Ｃ２のそれぞれにおいて、高い空気利用率が得られる適切な時期にアフター噴射Ｊａを開始することができ、煤の発生量を効果的に低減することができる。 More specifically, in the above embodiment, when the injection modes at the two operation points C1 and C2 in the diffusion combustion region A1 separated in the load direction are compared, the operation at the second operation point C2 having a high load is performed. In this case, the injection amount of the main injection Jm is increased and the injection interval time Ti is shortened as compared with the operation at the first operation point C1 where the load is low (see FIG. 6). According to such a configuration, at two operating points C1 and C2 having different engine loads, output torque corresponding to the load can be appropriately generated based on the magnitude of the injection amount of the main injection Jm. Further, since the injection interval time Ti at the second operation point C2 where the injection amount of the main injection Jm is large is relatively short, a high air utilization rate can be obtained at each of the first and second operation points C1 and C2. After injection Ja can be started at an appropriate time, and the amount of soot generated can be effectively reduced.

また、上記実施形態では、エンジン負荷の高い第２運転ポイントＣ２での運転時の方が燃料の噴射圧が高くなるように燃圧レギュレータ１６が制御される。このような構成によれば、第１・第２運転ポイントＣ１，Ｃ２のそれぞれにおいて、燃圧レギュレータ１６により調整された適切な噴射圧により所要の燃料を効率よく噴射することができ、燃焼制御性と燃費性能とを両立することができる。ただし、このように燃料の噴射圧を可変とした場合には、噴射圧が高いほど酸素到来時期が早くなる（図１２参照）。このことは、第２運転ポイントＣ２での酸素到来時期が相対的に早くなることを意味するが、上記実施形態では、上述のとおり第２運転ポイントＣ２での噴射インターバル時間Ｔｉが相対的に短くされるので、やはり酸素到来時期の変化に合わせた適切な時期にアフター噴射Ｊａを開始することができ、煤の発生量を効果的に低減することができる。 Further, in the above embodiment, the fuel pressure regulator 16 is controlled so that the fuel injection pressure becomes higher during operation at the second operation point C2 where the engine load is high. According to such a configuration, at each of the first and second operation points C1 and C2, the required fuel can be efficiently injected by the appropriate injection pressure adjusted by the fuel pressure regulator 16, and the combustion controllability is improved. It is possible to achieve both fuel efficiency and fuel efficiency. However, when the fuel injection pressure is made variable in this way, the higher the injection pressure, the earlier the oxygen arrival time (see FIG. 12). This means that the oxygen arrival time at the second operation point C2 is relatively early, but in the above embodiment, the injection interval time Ti at the second operation point C2 is relatively short as described above. Therefore, the after-injection Ja can be started at an appropriate time according to the change in the oxygen arrival time, and the amount of soot generated can be effectively reduced.

一方、図５の矢印Ｂで示すような加速運転時、つまり拡散燃焼領域Ａ１内で負荷が増大する方向に運転ポイントが移行する運転時には、図１４のチャート（ａ）（ｂ）に示したように、メイン噴射Ｊｍの噴射期間が長くなるようにインジェクタ１５が制御されて、メイン噴射Ｊｍの噴射量が第１噴射量Ｑ１から第２噴射量Ｑ２まで増やされるとともに、燃料の噴射圧が第１噴射圧Ｐ１から第２噴射圧Ｐ２に向けて上昇し始めるように燃圧レギュレータ１６が駆動される。その後、燃料の噴射圧が第２噴射圧Ｐ２まで上昇し切るまでの間、つまり燃料の噴射圧が目標よりも低くなる燃圧不足期間（図１４のチャート（ｂ）から（ｄ）にかけた期間）の間は、燃料の噴射圧が上昇するにつれてメイン噴射Ｊｍの終了時期が早くなりかつ噴射インターバル時間Ｔｉが短くなるようにインジェクタ１５が制御される。このような構成によれば、負荷が増大した直後に噴射圧の不足が生じたとしても、噴射期間の延長により直ちに増大後の負荷に適合した量の燃料を供給して出力トルクを高めることができ、加速要求に対する出力応答性を良好に確保することができる。また、噴射期間の延長により噴射量を増大させた直後、噴射圧が目標（第２噴射圧Ｐ２）に対し不足している燃圧不足期間については、噴射圧が上昇するほどメイン噴射Ｊｍの終了時期が早くされかつ噴射インターバル時間Ｔｉが短くされるので、メイン噴射Ｊｍの噴射量を増大後の噴射量（第２噴射量Ｑ２）に維持しつつ、燃料の空気利用率が高まるようにアフター噴射Ｊａの開始時期を適切に制御することができる。 On the other hand, as shown in the charts (a) and (b) of FIG. 14, during the acceleration operation as shown by the arrow B in FIG. 5, that is, during the operation in which the operation point shifts in the direction in which the load increases in the diffusion combustion region A1. In addition, the injector 15 is controlled so that the injection period of the main injection Jm becomes longer, the injection amount of the main injection Jm is increased from the first injection amount Q1 to the second injection amount Q2, and the fuel injection pressure becomes the first. The fuel pressure regulator 16 is driven so as to start increasing from the injection pressure P1 toward the second injection pressure P2. After that, until the fuel injection pressure rises to the second injection pressure P2, that is, the fuel pressure shortage period when the fuel injection pressure becomes lower than the target (the period from charts (b) to (d) in FIG. 14). During that period, the injector 15 is controlled so that the end time of the main injection Jm becomes earlier and the injection interval time Ti becomes shorter as the fuel injection pressure increases. According to such a configuration, even if the injection pressure becomes insufficient immediately after the load increases, the output torque can be increased by immediately supplying an amount of fuel suitable for the increased load by extending the injection period. It is possible to ensure good output responsiveness to acceleration requests. Immediately after increasing the injection amount by extending the injection period, the fuel pressure shortage period in which the injection pressure is insufficient with respect to the target (second injection pressure P2) is the end time of the main injection Jm as the injection pressure increases. Since the injection interval time Ti is shortened and the injection interval time Ti is shortened, the after-injection Ja so as to increase the air utilization rate of the fuel while maintaining the injection amount of the main injection Jm at the injection amount after the increase (second injection amount Q2). The start time can be controlled appropriately.

また、上記実施形態では、インジェクタ１５の噴射軸ＡＸと第１キャビティ部５１のリップ部５１３とが交差するタイミングでメイン噴射Ｊｍが実行されるとともに、このメイン噴射Ｊｍの終了後、噴射軸ＡＸ上の旋回基準点Ｚにクリーン空気流Ｅが巡ってくる時期である酸素到来時期が、メイン噴射Ｊｍの噴射量および燃料の噴射圧を含む複数のパラメータ（メイン噴射量、噴射圧、吸気圧、エンジン回転数、エンジン水温、燃温）に基づき算出され、算出された酸素到来時期に基づいて噴射インターバル時間Ｔｉが決定される。このような構成によれば、メイン噴射Ｊｍの噴射量および噴射圧を含む特定のパラメータ群によって酸素到来時期が変化するという本願発明者が得た知見に基づいて当該酸素到来時期を適正に算出できるとともに、算出した酸素到来時期に合わせてアフター噴射Ｊａによる燃料噴霧Ｆａが旋回基準点Ｚに到達するようにアフター噴射Ｊａの開始時期（噴射インターバル時間Ｔｉ）を調整することにより、当該燃料噴霧Ｆａの空気利用率を高めて煤の発生量を低減することができる。 Further, in the above embodiment, the main injection Jm is executed at the timing when the injection shaft AX of the injector 15 and the lip portion 513 of the first cavity portion 51 intersect, and after the end of the main injection Jm, the main injection Jm is on the injection shaft AX. The oxygen arrival time, which is the time when the clean air flow E circulates around the turning reference point Z, is a plurality of parameters including the injection amount of the main injection Jm and the injection pressure of the fuel (main injection amount, injection pressure, intake pressure, engine). It is calculated based on the number of revolutions, engine water temperature, fuel temperature), and the injection interval time Ti is determined based on the calculated oxygen arrival time. According to such a configuration, the oxygen arrival time can be appropriately calculated based on the finding obtained by the inventor of the present application that the oxygen arrival time changes depending on a specific parameter group including the injection amount and the injection pressure of the main injection Jm. At the same time, by adjusting the start time (injection interval time Ti) of the after-injection Ja so that the fuel spray Fa by the after-injection Ja reaches the turning reference point Z according to the calculated oxygen arrival time, the fuel spray Fa The air utilization rate can be increased and the amount of soot generated can be reduced.

また、上記実施形態では、メイン噴射Ｊｍの噴射量および噴射圧以外の種々のパラメータも考慮の上で噴射インターバル時間Ｔｉが調整される。具体的に、噴射インターバル時間Ｔｉは、エンジン回転数、エンジン水温、および燃温のいずれかが高いほど短くなるように調整され、かつ吸気圧が高いほど短くなるように調整される（図１２参照）。このような構成によれば、酸素到来時期を変動させる種々のパラメータを考慮した適切な噴射インターバル時間Ｔｉを設定することができ、高い空気利用率が得られる適切な時期にアフター噴射Ｊａを開始することができる。 Further, in the above embodiment, the injection interval time Ti is adjusted in consideration of various parameters other than the injection amount and the injection pressure of the main injection Jm. Specifically, the injection interval time Ti is adjusted so that the higher the engine speed, the engine water temperature, and the fuel temperature, the shorter the injection interval time Ti, and the higher the intake pressure, the shorter the injection interval time Ti (see FIG. 12). ). According to such a configuration, an appropriate injection interval time Ti can be set in consideration of various parameters that change the oxygen arrival time, and after-injection Ja is started at an appropriate time when a high air utilization rate can be obtained. be able to.

特に、エンジン水温つまりエンジンの暖機の進行度合いが異なる場合には、エンジン負荷および回転数が同一であっても酸素到来時期が異なることになるが、上記実施形態では、噴射量や噴射圧、吸気圧等の負荷および回転数に依拠するパラメータだけでなく、エンジン水温も考慮の上で酸素到来時期が特定されるので、エンジンの種々の温度条件（暖機の進行度合い）において良好な空気利用率を支障なく確保することができる。なお、エンジン水温の相違が酸素到来時期に影響を及ぼすのは、図１１（ｃ）に示したように、エンジン水温が高いほど燃料噴霧の長さ（噴霧長Ｌ）が長くなることに起因する。噴霧長Ｌが長くなると、その分、図８または図１０に示したクリーン空気流Ｅの長さが短くなるので、当該クリーン空気流Ｅの中間部が旋回基準点Ｚを通過するタイミングが早まる、という理由である。このような事情から、上記実施形態では、エンジン水温が高いほど噴射インターバル時間Ｔｉが短くされ、それによって空気利用率の向上が図られている。 In particular, when the engine water temperature, that is, the degree of progress of engine warm-up is different, the oxygen arrival time is different even if the engine load and the rotation speed are the same. Since the oxygen arrival time is specified by considering not only the parameters that depend on the load such as intake pressure and the number of revolutions, but also the engine water temperature, good air utilization under various engine temperature conditions (progress of warm-up). The rate can be secured without any trouble. The difference in engine water temperature affects the oxygen arrival time because, as shown in FIG. 11C, the higher the engine water temperature, the longer the fuel spray length (spray length L). .. As the spray length L becomes longer, the length of the clean air flow E shown in FIG. 8 or 10 becomes shorter accordingly, so that the timing at which the intermediate portion of the clean air flow E passes through the turning reference point Z is earlier. That is the reason. Under such circumstances, in the above embodiment, the higher the engine water temperature, the shorter the injection interval time Ti, thereby improving the air utilization rate.

＜変形例＞
上記実施形態では、第１キャビティ部５１と第２キャビティ部５２とを含む上下２段式のキャビティ５Ｃが冠面５０に形成されたピストン５を備えたディーゼルエンジンに本発明を適用した例について説明したが、本発明が適用可能なディーゼルエンジンは、２段式ではなく１段式のキャビティが形成されたピストンを備えたものであってもよい。すなわち、上記実施形態のピストン５のキャビティ５Ｃのうち、山型の底部５１１と、径方向外側に凸となるように窪んだ外周部５１２と、径方向内側に凸となるように突出したリップ部５１３とを有する第１キャビティ部５１に相当するリエントラント型のキャビティが少なくとも形成されたピストンである限り、種々の形状のピストンを備えたディーゼルエンジンに本発明を適用することが可能である。 <Modification example>
In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a diesel engine having a piston 5 in which an upper and lower two-stage cavity 5C including a first cavity portion 51 and a second cavity portion 52 is formed on a crown surface 50 will be described. However, the diesel engine to which the present invention can be applied may include a piston in which a one-stage cavity is formed instead of a two-stage type. That is, of the cavity 5C of the piston 5 of the above embodiment, the bottom portion 511 of the chevron shape, the outer peripheral portion 512 recessed so as to be convex outward in the radial direction, and the lip portion protruding so as to be convex inward in the radial direction. The present invention can be applied to a diesel engine having pistons of various shapes as long as the piston has at least a reentrant type cavity corresponding to the first cavity portion 51 having 513.

上記実施形態では、複数の気筒２に１つずつ備わる複数のインジェクタ１５にそれぞれ噴射圧センサＳＮ５を設け、いずれかの気筒２においてインジェクタ１５から燃料を噴射させる際には、その気筒２用のインジェクタ１５に備わる噴射圧センサＳＮ５によりＩＶＣ時点（吸気弁の閉時期）で検出された噴射圧に基づいて噴射インターバル時間Ｔｉを決定するようにしたが、噴射インターバル時間Ｔｉを決定する方法はこれに限られない。例えば、複数のインジェクタ１５と燃料供給管１７を介して接続されたコモンレール１８に噴射圧センサを設け、この噴射圧センサにより検出された噴射圧に基づいて噴射インターバル時間Ｔｉを決定してもよい。また、ある気筒２において噴射インターバル時間Ｔｉを決定するために使用される噴射圧は、当該気筒２用のインジェクタ１５が燃料を噴射する前でかつ当該気筒２よりも燃焼順序が１つ前の気筒２での燃焼が終了した後であればよく、ＩＶＣ時点に限られない。 In the above embodiment, the injection pressure sensor SN5 is provided in each of the plurality of injectors 15 provided in each of the plurality of cylinders 2, and when fuel is injected from the injector 15 in any of the cylinders 2, the injector for the cylinder 2 is provided. The injection interval time Ti is determined based on the injection pressure detected at the IVC time point (intake valve closing time) by the injection pressure sensor SN5 provided in 15, but the method for determining the injection interval time Ti is limited to this. I can't. For example, an injection pressure sensor may be provided on a common rail 18 connected to a plurality of injectors 15 via a fuel supply pipe 17, and the injection interval time Ti may be determined based on the injection pressure detected by the injection pressure sensor. Further, the injection pressure used to determine the injection interval time Ti in a certain cylinder 2 is a cylinder before the injector 15 for the cylinder 2 injects fuel and one combustion order before the cylinder 2. It suffices after the combustion in 2 is completed, and is not limited to the time of IVC.

上記実施形態では、クリーン空気流Ｅの中間部が噴射軸ＡＸ上の旋回基準点Ｚを通過する時期、つまり旋回基準点Ｚにおける酸素濃度が最も濃くなる時期を酸素到来時期（例えば図９の実線の波形の場合の時点ｔ２）として特定し、この酸素到来時期に合わせてアフター噴射Ｊａによる燃料噴霧Ｆａが旋回基準点Ｚに到達するように噴射インターバル時間Ｔｉを調整するようにしたが、酸素到来時期は、クリーン空気流Ｅの前端および後端を除いた主要部分のいずれかが旋回基準点Ｚを通過する時期（旋回基準点Ｚ上に燃料噴霧Ｆｍが存在する期間を明確に避けた時期）であればよく、酸素濃度が最も濃くなる時期に限定する必要はない。特に、エンジン水温が十分に低い冷間運転時は、アフター噴射Ｊａに基づく燃焼の安定性が低下し易いので、当該燃焼安定性を確保する観点からアフター噴射Ｊａの開始時期を可能な範囲で早めることが求められる可能性がある。このような場合には、酸素濃度が最も濃くなる時期よりも少し早いタイミングでアフター噴射Ｊａによる燃料噴霧Ｆａが旋回基準点Ｚに到達するように噴射インターバル時間Ｔｉを調整するとよい。 In the above embodiment, the time when the intermediate portion of the clean air flow E passes the turning reference point Z on the injection shaft AX, that is, the time when the oxygen concentration at the turning reference point Z becomes the highest is the oxygen arrival time (for example, the solid line in FIG. 9). In the case of the waveform of, the time point t2) was specified, and the injection interval time Ti was adjusted so that the fuel spray Fa by the after-injection Ja reached the turning reference point Z according to the oxygen arrival time. The time is the time when any of the main parts excluding the front end and the rear end of the clean air flow E passes the turning reference point Z (the time when the period in which the fuel spray Fm exists on the turning reference point Z is clearly avoided). However, it is not necessary to limit the time when the oxygen concentration is highest. In particular, during cold operation when the engine water temperature is sufficiently low, the combustion stability based on the after-injection Ja tends to decrease. Therefore, from the viewpoint of ensuring the combustion stability, the start time of the after-injection Ja is advanced as much as possible. May be required. In such a case, the injection interval time Ti may be adjusted so that the fuel spray Fa by the after-injection Ja reaches the turning reference point Z at a timing slightly earlier than the time when the oxygen concentration becomes the highest.

上記実施形態では、メイン噴射Ｊｍの回数を１回として、圧縮上死点を含む所定期間に亘り燃料が継続的に噴射される態様でメイン噴射Ｊｍを実行するようにしたが、メイン噴射Ｊｍは、キャビティ５Ｃのリップ部５１３に燃料噴霧が向かうようなタイミング（つまり圧縮上死点の近傍）で相対的に多くの燃料を噴射するものであればよく、その噴射回数は１回に限られない。例えば、圧縮上死点の近傍における複数のタイミングに分けてメイン噴射を実行してもよい。 In the above embodiment, the number of times of the main injection Jm is set to one, and the main injection Jm is executed in a mode in which the fuel is continuously injected for a predetermined period including the compression top dead center. , A relatively large amount of fuel may be injected at a timing such that the fuel spray is directed to the lip portion 513 of the cavity 5C (that is, near the compression top dead center), and the number of injections is not limited to one. .. For example, the main injection may be executed at a plurality of timings in the vicinity of the compression top dead center.

２ 気筒
５ ピストン
５Ｃ キャビティ
６ 燃焼室
１５ インジェクタ
１６ 燃圧レギュレータ（噴射圧調整部）
１８ コモンレール（蓄圧レール）
５０ （ピストンの）冠面
７０ ＥＣＵ（噴射制御部）
１５２ （インジェクタの）噴孔
５１１ 底部
５１２ 外周部
５１３ リップ部
ＳＮ５ 噴射圧センサ
Ａ１ 拡散燃焼領域（所定の運転領域）
ＡＸ 噴射軸
Ｃ１ 第１運転ポイント
Ｃ２ 第２運転ポイント
Ｅ クリーン空気流
Ｆｍ （メイン噴射による）燃料噴霧
Ｆａ （アフター噴射による）燃料噴霧
Ｊｍ メイン噴射
Ｊａ アフター噴射
Ｑ１ 第１噴射量
Ｑ２ 第２噴射量
Ｐ１ 第１噴射圧
Ｐ２ 第２噴射圧
Ｔｉ 噴射インターバル時間
Ｚ 旋回基準点（噴射軸上の特定位置） 2 Cylinder 5 Piston 5C Cavity 6 Combustion chamber 15 Injector 16 Fuel pressure regulator (injection pressure adjustment unit)
18 Common rail (accumulation rail)
50 Crown surface (of piston) 70 ECU (injection control unit)
152 (injector) injection hole 511 bottom 512 outer circumference 513 lip SN5 injection pressure sensor A1 diffusion combustion area (predetermined operation area)
AX injection shaft C1 1st operation point C2 2nd operation point E Clean air flow Fm (by main injection) Fuel spray Fa (by after injection) Fuel spray Jm Main injection Ja After injection Q1 1st injection amount Q2 2nd injection amount P1 1st injection pressure P2 2nd injection pressure Ti Injection interval time Z Swivel reference point (specific position on the injection axis)

Claims (6)

気筒と、気筒内に往復動可能に収容されたピストンと、ピストンの上方空間である燃焼室に軽油を含む燃料を噴射するインジェクタとを備えたディーゼルエンジンを制御する装置であって、
所定の運転領域での運転時に、圧縮行程から膨張行程にかけて設定された複数のタイミングで燃料が噴射されるように前記インジェクタを制御する噴射制御部を備え、
前記ピストンは、その冠面に下方に窪んだキャビティを有するとともに、当該キャビティを規定する壁面として、径方向外側ほど高さが低くなるように形成された底部と、底部よりも径方向外側に形成されかつ気筒軸を含む断面視で径方向外側に凸となるように窪む湾曲した外周部と、外周部よりも上側に形成されかつ気筒軸を含む断面視で径方向内側に凸となるように突出する湾曲したリップ部とを有し、
前記インジェクタは、前記燃焼室の天井部のうち前記キャビティの中央部と対向する位置から径方向外側に向けて斜め下方に燃料を噴射するように設けられ、
前記噴射制御部は、前記所定の運転領域での運転時に、１燃焼サイクル中の燃料の総噴射量のうち最も多くの割合の燃料を噴射するとともに噴射した燃料を前記リップ部に指向させて当該燃料の少なくとも一部を前記リップ部から下方に方向転換させるメイン噴射と、メイン噴射よりも遅れた膨張行程中の所定時期に当該メイン噴射よりも少量の燃料を噴射するアフター噴射とを前記インジェクタに実行させ、
前記メイン噴射の終了から前記アフター噴射の開始までの時間である噴射インターバル時間は、前記メイン噴射の噴射量が多いほど短くされる、ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。 A device that controls a diesel engine including a cylinder, a piston that is reciprocally housed in the cylinder, and an injector that injects fuel containing light oil into the combustion chamber, which is the space above the piston.
The injector is provided with an injection control unit that controls the injector so that fuel is injected at a plurality of timings set from the compression stroke to the expansion stroke during operation in a predetermined operation region.
The piston has a cavity recessed downward on its crown surface, and has a bottom portion formed so that the height becomes lower toward the outer side in the radial direction and a bottom portion formed so as to be radially outer side from the bottom portion as a wall surface defining the cavity. A curved outer peripheral portion that is recessed so as to be convex outward in the radial direction in the cross-sectional view including the cylinder shaft, and a curved outer peripheral portion that is formed above the outer peripheral portion and is convex in the radial direction in the cross-sectional view including the cylinder shaft. Has a curved lip that protrudes into
The injector is provided so as to inject fuel diagonally downward from a position facing the central portion of the cavity in the ceiling portion of the combustion chamber toward the outer side in the radial direction.
The injection control unit injects the most proportion of the fuel in the total injection amount of the fuel in one combustion cycle during operation in the predetermined operation region, and directs the injected fuel toward the lip unit. The injector is provided with a main injection that changes the direction of at least a part of the fuel downward from the lip portion and an after injection that injects a smaller amount of fuel than the main injection at a predetermined time during an expansion stroke that is delayed from the main injection. Let it run
A diesel engine control device, characterized in that the injection interval time, which is the time from the end of the main injection to the start of the after injection, is shortened as the injection amount of the main injection increases. 請求項１に記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
前記所定の運転領域内で負荷の異なる特定の２つの運転ポイントのうち負荷の低い方を第１運転ポイント、負荷の高い方を第２運転ポイントとしたとき、前記噴射制御部は、前記第２運転ポイントでのメイン噴射の噴射量が前記第１運転ポイントでのそれよりも多くなるように前記インジェクタを制御し、
前記噴射インターバル時間は、前記第２運転ポイントでの運転時の方が前記第１運転ポイントでの運転時よりも短くされる、ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。 In the diesel engine control device according to claim 1,
When the lower load is designated as the first operating point and the higher load is designated as the second operating point among the two specific operating points having different loads in the predetermined operating region, the injection control unit uses the second operating point. The injector is controlled so that the injection amount of the main injection at the operation point is larger than that at the first operation point.
A diesel engine control device, characterized in that the injection interval time is shorter during operation at the second operation point than during operation at the first operation point. 請求項２に記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
前記インジェクタから噴射される燃料の噴射圧を調整する噴射圧調整部をさらに備え、
前記噴射制御部は、前記第２運転ポイントでの燃料の噴射圧が前記第１運転ポイントでのそれよりも高くなるように前記噴射圧調整部を制御する、ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。 In the diesel engine control device according to claim 2.
Further provided with an injection pressure adjusting unit for adjusting the injection pressure of the fuel injected from the injector.
The diesel engine control is characterized in that the injection control unit controls the injection pressure adjusting unit so that the fuel injection pressure at the second operating point becomes higher than that at the first operating point. apparatus. 請求項３に記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
前記燃料の噴射圧を検出する噴射圧センサをさらに備え、
前記所定の運転領域内で負荷が増大したとき、前記噴射制御部は、前記インジェクタによる前記メイン噴射の開始時期を固定しつつ当該メイン噴射の終了時期を遅らせることにより前記メイン噴射の噴射量を第１噴射量から第２噴射量まで増大させるとともに、前記燃料の噴射圧が第１噴射圧から第２噴射圧まで上昇させる制御を前記噴射圧調整部に開始させ、
前記メイン噴射の噴射量が前記第２噴射量まで増大してから前記燃料の噴射圧が前記第２噴射圧まで上昇するまでの期間を燃圧不足期間としたとき、前記噴射制御部は、当該燃圧不足期間の間、前記噴射圧センサにより検出された燃料の噴射圧が上昇するにつれて前記メイン噴射の終了時期を早めかつ前記噴射インターバル時間を短くする、ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。 In the diesel engine control device according to claim 3.
Further provided with an injection pressure sensor for detecting the injection pressure of the fuel.
When the load increases within the predetermined operating region, the injection control unit sets the injection amount of the main injection by delaying the end time of the main injection while fixing the start time of the main injection by the injector. The injection pressure adjusting unit is started to control the fuel injection pressure to be increased from the first injection pressure to the second injection pressure while increasing the fuel injection amount from the first injection amount to the second injection amount.
When the period from when the injection amount of the main injection increases to the second injection amount to when the injection pressure of the fuel rises to the second injection pressure is set as the fuel pressure shortage period, the injection control unit performs the fuel pressure. A control device for a diesel engine, characterized in that, during a shortage period, the end time of the main injection is advanced and the injection interval time is shortened as the injection pressure of the fuel detected by the injection pressure sensor increases. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
前記インジェクタは、燃料の出口となる噴孔を有するとともに、当該噴孔の中心軸を延長した噴射軸と前記リップ部とが交差するタイミングで前記メイン噴射を実行し、
前記噴射制御部は、前記メイン噴射の終了後、前記噴射軸上の特定位置に酸素含有率の高いクリーン空気流が巡ってくる時期である酸素到来時期を、前記メイン噴射の噴射量を含む複数のパラメータに基づき算出し、算出した酸素到来時期に基づいて前記噴射インターバル時間を決定する、ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。 In the diesel engine control device according to any one of claims 1 to 4.
The injector has an injection hole that serves as an outlet for fuel, and executes the main injection at a timing when the injection shaft extending the central axis of the injection hole and the lip portion intersect.
After the end of the main injection, the injection control unit sets a plurality of oxygen arrival times, which is a time when a clean air flow having a high oxygen content circulates at a specific position on the injection shaft, including the injection amount of the main injection. A diesel engine control device, which is calculated based on the parameters of the above and determines the injection interval time based on the calculated oxygen arrival time. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
エンジンの暖機が進行するほど高くなる所定の温度パラメータを検出する温度センサをさらに備え、
前記噴射制御部は、エンジン負荷および回転数が同一でかつ前記温度センサにより検出された温度パラメータが異なる場合に、当該温度パラメータが高いときは低いときに比べて前記噴射インターバル時間を短くする、ことを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。 In the diesel engine control device according to any one of claims 1 to 5.
Further equipped with a temperature sensor that detects a predetermined temperature parameter that becomes higher as the engine warms up.
When the engine load and the rotation speed are the same and the temperature parameters detected by the temperature sensor are different, the injection control unit shortens the injection interval time when the temperature parameter is high as compared with when it is low. Diesel engine control device featuring.

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