JP4492192B2

JP4492192B2 - diesel engine

Info

Publication number: JP4492192B2
Application number: JP2004117756A
Authority: JP
Inventors: 直基島▲崎▼
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2004-04-13
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2024-04-13
Also published as: JP2005299530A

Description

本発明は、エンジンの運転状態に基づいて予混合燃焼と通常燃焼とを切り換えるディーゼルエンジンに関するものである。 The present invention relates to a diesel engine that switches between premixed combustion and normal combustion based on the operating state of the engine.

従来、ディーゼルエンジンでは、筒内が高温・高圧となるピストンの圧縮上死点近傍で燃料を噴射するのが一般的であった。この場合、燃料の噴射中に燃料が着火して火炎が形成され、その火炎に後続の燃料が供給されることで燃焼が継続される。このような従来の燃焼形態では、初期に噴射した燃料が着火遅れ期間の後一気に燃焼する部分と、空気が不足する燃焼ガス中での燃焼部分とが存在し、ＮＯｘやスモーク等が発生するという問題が指摘されていた。このように、燃料がその噴射中に着火する燃焼形態を本明細書では通常燃焼と称する。 Conventionally, in a diesel engine, it is common to inject fuel near the compression top dead center of a piston in which the inside of the cylinder becomes high temperature and high pressure. In this case, the fuel is ignited during the fuel injection to form a flame, and the subsequent fuel is supplied to the flame so that the combustion is continued. In such a conventional combustion mode, there are a portion where the fuel injected at an early stage burns at once after the ignition delay period and a combustion portion in the combustion gas where air is insufficient, and NOx, smoke, etc. are generated. The problem was pointed out. In this specification, the combustion mode in which the fuel ignites during the injection is referred to as normal combustion.

これに対して本出願人は、燃料の噴射時期を圧縮上死点近傍よりも早期にすることで、燃料の噴射終了後に予混合気が着火するようにしたディーゼルエンジンを先に提案した（特許文献１参照）。 On the other hand, the present applicant previously proposed a diesel engine in which the premixed gas is ignited after the fuel injection is finished by making the fuel injection timing earlier than the vicinity of the compression top dead center (patent) Reference 1).

このディーゼルエンジンでは、燃料の噴射終了後、ある程度の期間を経て予混合気が着火するため、着火までに予混合気が充分に希薄・均一化される。従って、局所的な燃焼温度が下がりＮＯｘ排出量が低減する。また、局所的に空気不足状態での燃焼も回避されるのでスモークの発生も抑制される。このように燃料の噴射終了後に予混合気が着火する燃焼形態を本明細書では予混合燃焼と称し、燃料の噴射が終了してから予混合気が着火するまでの期間を予混合期間と称する。 In this diesel engine, since the premixed gas is ignited after a certain period of time after the fuel injection is completed, the premixed gas is sufficiently diluted and made uniform before ignition. Therefore, the local combustion temperature is lowered and the NOx emission amount is reduced. Moreover, since the combustion in the air-deficient state is also avoided locally, the occurrence of smoke is suppressed. In this specification, the combustion mode in which the premixed gas is ignited after the completion of fuel injection is referred to as premixed combustion, and the period from when the fuel injection is completed until the premixed gas is ignited is referred to as a premixed period. .

特開平１０−３３１６９０号公報JP-A-10-331690 特開平１１−３２４７６４号公報JP-A-11-324964 特開２００３−１２０３９１号公報JP 2003-120391 A

このように排気ガスの改善に有効な予混合燃焼であるが、予混合期間が充分でないと、排気ガスの改善効果を得られなかったり、燃費が悪化してしまう場合がある。例えば、予混合期間が短すぎると、予混合気の希薄・均一化が不充分となり排気ガスの改善効果が低下する。また、予混合期間が短すぎて予混合気の着火時期が上死点よりも前となると、着火後にピストンによる圧縮を受けるため、燃費が悪化する。 Thus, premixed combustion is effective for improving the exhaust gas. However, if the premixing period is not sufficient, the exhaust gas improving effect may not be obtained or the fuel efficiency may be deteriorated. For example, if the premixing period is too short, the premixed gas becomes insufficiently lean and uniform and the exhaust gas improving effect is reduced. In addition, if the premixing period is too short and the ignition timing of the premixed gas is before the top dead center, the piston is compressed after ignition, and the fuel efficiency is deteriorated.

本出願人は、この問題を解決するために様々な試行錯誤を行った結果、燃料の早期噴射と合わせて比較的多量のＥＧＲを実行する（予混合気のＥＧＲ率を高くする）ことで予混合期間を充分に確保できることを見いだした。つまり、ＥＧＲ率を高くすれば、予混合気の酸素濃度が低くなるため予混合期間を長くできるのである。なお、この技術は、本願の出願時において未公開のものであり、従来技術を構成するものではない。 As a result of various trials and errors in order to solve this problem, the present applicant has executed a relatively large amount of EGR in combination with the early injection of fuel (by increasing the EGR rate of the premixed gas). It was found that a sufficient mixing period could be secured. That is, if the EGR rate is increased, the premixing period can be extended because the oxygen concentration of the premixed gas is lowered. This technology is unpublished at the time of filing of the present application, and does not constitute a conventional technology.

ところで、この予混合燃焼はエンジンの高負荷領域では実現が困難であった。その理由を以下説明する。 By the way, this premixed combustion has been difficult to realize in the high load region of the engine. The reason will be described below.

１）エンジンの高負荷領域では燃料噴射量が多くなるため、適切な空燃比を確保するためには多量の酸素（空気）が必要となる。このように、燃料及び酸素が多量となる状態で予混合期間を充分に確保するためには、更に多量のＥＧＲを行う必要がある。つまり、多量の空気（新気）と多量のＥＧＲガスとを燃焼室に導入することが必要となるが、現時点ではこれを達成するような吸気システム（過給システム）が確立されていない。 1) Since the fuel injection amount increases in the high load region of the engine, a large amount of oxygen (air) is required to ensure an appropriate air-fuel ratio. Thus, in order to ensure a sufficient premixing period in a state where the amount of fuel and oxygen is large, it is necessary to perform a larger amount of EGR. That is, it is necessary to introduce a large amount of air (fresh air) and a large amount of EGR gas into the combustion chamber, but at present, no intake system (supercharging system) has been established to achieve this.

２）通常燃焼では噴射される燃料が少しずつ（一部ずつ）燃焼していくのに対して、予混合燃焼では噴射された全ての燃料が混合された後燃焼するため、筒内最高圧力が通常燃焼よりも高くなる。燃料噴射量が多くなる高負荷領域では筒内最高圧力がより高くなるため、エンジンが強度的に持たない可能性がある。 2) In the normal combustion, the injected fuel burns little by little (partially), whereas in the premixed combustion, all the injected fuel is burned after being mixed. It becomes higher than normal combustion. In the high load region where the fuel injection amount increases, the in-cylinder maximum pressure becomes higher, so the engine may not have strength.

そこで本出願人は、エンジン運転状態（特にエンジン負荷）に応じて予混合燃焼と通常燃焼とを切り換えることを考案した。つまり、エンジン負荷が比較的低い領域では予混合燃焼を実現させ、エンジン負荷が高い領域では通常燃焼を実現させるのである。 Therefore, the present applicant has devised switching between premixed combustion and normal combustion in accordance with the engine operating condition (especially engine load). That is, premixed combustion is realized in a region where the engine load is relatively low, and normal combustion is realized in a region where the engine load is high.

ここで、予混合燃焼と通常燃焼とでは、必要とされる（適切な）ＥＧＲ率に比較的大きな隔たりがある。なぜなら、上述したように予混合燃焼では多量のＥＧＲを実行することで予混合期間を長期化でき排気ガスをより良好に改善できるのであるが、通常燃焼では、多量のＥＧＲを実行すると局所的な酸素不足が生じスモークが発生するため、ＥＧＲ率をある程度低く抑える必要があるからである。 Here, there is a relatively large difference in required (appropriate) EGR rate between premixed combustion and normal combustion. This is because, as described above, in the premixed combustion, the premixing period can be extended by performing a large amount of EGR, and the exhaust gas can be improved better. However, in the normal combustion, if a large amount of EGR is performed, it is localized. This is because oxygen shortage occurs and smoke is generated, so that the EGR rate needs to be kept low to some extent.

従って、エンジンの運転状態が予混合燃焼の実行領域から通常燃焼の実行領域に移行したとき、あるいはその逆のときに、ＥＧＲ率を比較的大きく変化させる必要が生じる。 Accordingly, when the engine operating state shifts from the premixed combustion execution region to the normal combustion execution region, or vice versa, it is necessary to change the EGR rate relatively large.

ところが、ＥＧＲガス及び吸入空気は圧縮性を有するため予混合気のＥＧＲ率を迅速に変化させることは困難である。特に、排気通路内の排気ガスの一部を吸気通路に還流する外部ＥＧＲ装置では、ＥＧＲ弁から燃焼室までの距離（吸気経路）伴う容積部分が存在することやＥＧＲ弁の応答遅れがあることから、ＥＧＲ率変化の時間遅れがより顕著となる。 However, since EGR gas and intake air have compressibility, it is difficult to quickly change the EGR rate of the premixed gas. In particular, in an external EGR device that recirculates a part of the exhaust gas in the exhaust passage to the intake passage, there is a volume portion with a distance (intake passage) from the EGR valve to the combustion chamber, and there is a response delay of the EGR valve Therefore, the time delay of the EGR rate change becomes more remarkable.

これに対して燃料の噴射時期はインジェクタに対する通電時期を制御することで比較的高精度で制御できるため、予混合燃焼と通常燃焼との切り換えに迅速に対応できる。この結果、予混合燃焼と通常燃焼とを切り換える際に、燃料噴射時期とＥＧＲ率とに一時的なミスマッチが生じ、排気ガスや燃費の悪化を招いてしまう可能性がある。例えば、予混合燃焼から通常燃焼に切り換わった直後では、ＥＧＲ率の低減が充分でないのに燃料が上死点近傍で噴射されて通常燃焼が実行されるため、酸素不足となりスモークが発生してしまう。逆に、通常燃焼から予混合燃焼に切り換わった直後では、ＥＧＲ率の増加が充分でないのに燃料が早期に噴射されるため予混合期間が短くなり、排気ガスや燃費が悪化してしまう。 On the other hand, since the fuel injection timing can be controlled with relatively high accuracy by controlling the energization timing to the injector, it is possible to respond quickly to switching between premixed combustion and normal combustion. As a result, when switching between premixed combustion and normal combustion, there is a possibility that a temporary mismatch occurs between the fuel injection timing and the EGR rate, leading to deterioration of exhaust gas and fuel consumption. For example, immediately after switching from premixed combustion to normal combustion, the fuel is injected near the top dead center and normal combustion is performed even though the EGR rate is not sufficiently reduced, resulting in insufficient oxygen and smoke. End up. Conversely, immediately after switching from normal combustion to premixed combustion, the fuel is injected early even though the increase in the EGR rate is not sufficient, so the premixing period is shortened and exhaust gas and fuel consumption deteriorate.

そこで、本発明の目的は、予混合燃焼と通常燃焼とを切り換えるときに、ＥＧＲ率と燃料噴射時期との関係の適正化を図ることにある。 Accordingly, an object of the present invention is to optimize the relationship between the EGR rate and the fuel injection timing when switching between premixed combustion and normal combustion.

上記目的を達成するために本発明は、燃焼室内に燃料を噴射するための燃料噴射装置と、排気ガスの一部を上記燃焼室内に還流するためのＥＧＲ装置と、上記燃料噴射装置及び上記ＥＧＲ装置を制御するための制御装置とを備え、上記制御装置は、エンジンの運転状態が予め設定された第一運転領域であるときは、燃料の噴射終了後に予混合気が着火する予混合燃焼を実現させるべく、上記燃料噴射装置により上死点近傍よりも前に早期メイン噴射を実行させると共に、上記ＥＧＲ装置により比較的多量のＥＧＲを実行させる予混合燃焼制御を実行し、上記エンジンの運転状態が予め設定された第二運転領域であるときは、燃料がその噴射中に着火する通常燃焼を実現させるべく、上記燃料噴射装置により上死点近傍のメイン噴射と、該メイン噴射の噴射時期よりも前に着火するような噴射時期に燃料を噴射するパイロット噴射とを実行させると共に、上記ＥＧＲ装置により上記予混合燃焼制御のときよりも少量のＥＧＲを実行させる通常燃焼制御を実行するものであり、上記制御装置は、上記エンジンの運転状態が上記第一運転領域から上記第二運転領域に移行したときに、まず燃料噴射制御を上記予混合燃焼制御の状態に維持したままＥＧＲ制御の目標ＥＧＲ率を上記予混合燃焼制御の目標ＥＧＲ率から上記通常燃焼制御の目標ＥＧＲ率に切り換え、その切り換えられた上記通常燃焼制御の目標ＥＧＲ率に実際のＥＧＲ率が達するまでの間に、上記予混合燃焼を維持することが困難であるか否かを判断するための所定の第一条件が成立して上記予混合燃焼の維持が困難となったならば上記燃料噴射制御を上死点近傍で行う上記メイン噴射と、上記メイン噴射の噴射時期まで着火しないような噴射時期に設定されたパイロット噴射とを実行し、その後、所定の第二条件が成立したならば、上記燃料噴射制御を上記通常燃焼制御の状態に切り換えて実行するものである。 To achieve the above object, the present invention provides a fuel injection device for injecting fuel into a combustion chamber, an EGR device for returning a part of exhaust gas into the combustion chamber, the fuel injection device, and the EGR. And a control device for controlling the device, wherein the control device performs premixed combustion in which the premixed gas is ignited after the fuel injection is completed when the operating state of the engine is a preset first operating region In order to achieve this, the fuel injection device performs early main injection before the vicinity of top dead center, and the EGR device performs premix combustion control for executing a relatively large amount of EGR, so that the operating state of the engine when There is a second operation region which is set in advance, so the fuel is to realize normal combustion to ignite during the injection, the main injection near the top dead center by the fuel injection device, said Mei Together to execute a pilot injection for injecting fuel into injection timing such that the ignition before the injection timing of the injection, the normal combustion control to execute a small amount of EGR than that in the premixed combustion controlled by the EGR device When the engine operating state shifts from the first operating region to the second operating region, the control device first maintains the fuel injection control in the premixed combustion control state. The target EGR rate of the EGR control is switched from the target EGR rate of the premixed combustion control to the target EGR rate of the normal combustion control until the actual EGR rate reaches the switched target EGR rate of the normal combustion control. In addition, the predetermined first condition for determining whether or not it is difficult to maintain the premixed combustion is satisfied, making it difficult to maintain the premixed combustion. And the main injection for performing mule the fuel injection control in the vicinity of the top dead center, performs a set pilot injection in the injection timing so as not to ignite to the injection timing of the main injection, then the predetermined second condition If established, the fuel injection control is switched to the normal combustion control state and executed.

ここで、上記実際のＥＧＲ率を検出する第一手段を備え、上記制御装置が、上記第一手段により検出されるＥＧＲ率が第一所定値以下となったときに上記所定の第一条件が成立したとするようにしても良い。 Here, with the first means for detecting an actual EGR rate above, the control device, the said predetermined first condition when the EGR rate to be detected is equal to or less than the first predetermined value by the first means It may be assumed that it is established.

また、上記第一手段は、予混合気の酸素濃度を検出する手段を含んでも良い。 The first means may include means for detecting the oxygen concentration of the premixed gas.

また、燃料の噴射が終了してから着火するまでの予混合期間を検出する第二手段を備え、上記制御装置は、上記第二手段により検出される予混合期間が所定期間よりも短くなったときに上記所定の第一条件が成立したとするようにしても良い。 In addition, the controller includes a second means for detecting a premixing period from the end of fuel injection to ignition, and the control device has a premixing period detected by the second means shorter than a predetermined period. Sometimes, the predetermined first condition may be satisfied.

また、上記実際のＥＧＲ率を検出する第一手段を備え、上記制御装置は、上記燃料噴射制御を上記予混合燃焼制御の状態に維持する間、上記第一手段により検出される実際のＥＧＲ率に応じて上記早期メイン噴射の噴射時期を補正し、予混合気の着火時期を常に目標着火時期に維持するようにしても良い。 Also includes a first means for detecting an actual EGR rate above, the control device, while maintaining the fuel injection control of the state of the premixed combustion control, the actual EGR rate detected by said first means Accordingly, the injection timing of the early main injection may be corrected to always maintain the ignition timing of the premixed gas at the target ignition timing.

ここで、上記実際のＥＧＲ率を検出する第一手段を備え、上記制御装置は、上記第一手段により検出されるＥＧＲ率が第二所定値以下となったときに上記所定の第二条件が成立したとするようにしても良い。 Here, with the first means for detecting an actual EGR rate above, the control device, the said predetermined second condition when the EGR rate to be detected is equal to or less than the second predetermined value by the first means It may be assumed that it is established.

また、上記制御装置は、上記燃料噴射制御を上記予混合燃焼制御の状態から上記通常燃焼制御の状態に切り換える場合、上記所定の第二条件が成立した後に燃料噴射量の変更を行うようにしても良い。 Further, the control unit, when switching the fuel injection control in the state of the premixed combustion control of the state of the normal combustion control, so as to change the fuel injection amount after the predetermined second condition is satisfied Also good.

また、上記第一運転領域が上記第二運転領域よりも低負荷領域であっても良い。 The first operation region may be a lower load region than the second operation region.

更に本発明は、燃焼室内に燃料を噴射するための燃料噴射装置と、排気ガスの一部を上記燃焼室内に還流するためのＥＧＲ装置と、上記燃料噴射装置及び上記ＥＧＲ装置を制御するための制御装置とを備え、上記制御装置は、エンジンの運転状態が予め設定された第一運転領域であるときは、燃料の噴射終了後に予混合気が着火する予混合燃焼を実現させるべく、上記燃料噴射装置により上死点近傍よりも前に早期メイン噴射を実行させると共に、上記ＥＧＲ装置により比較的多量のＥＧＲを実行させる予混合燃焼制御を実行し、上記エンジンの運転状態が予め設定された第二運転領域であるときは、燃料がその噴射中に着火する通常燃焼を実現させるべく、上記燃料噴射装置により上死点近傍のメイン噴射と、該メイン噴射の噴射時期よりも前に着火するような噴射時期に燃料を噴射するパイロット噴射とを実行させると共に、上記ＥＧＲ装置により上記予混合燃焼制御のときよりも少量のＥＧＲを実行させる通常燃焼制御を実行するものであり、上記制御装置は、上記エンジンの運転状態が上記第二運転領域から上記第一運転領域に移行したときに、まず燃料噴射制御を上記通常燃焼制御の状態に維持すると共に、ＥＧＲ制御の目標ＥＧＲ率を上記通常燃焼制御の目標ＥＧＲ率から上記予混合燃焼制御の目標ＥＧＲ率に切り換え、その切り換えられた上記予混合燃焼制御の目標ＥＧＲ率に実際のＥＧＲ率が達するまでの間に、まずパイロット噴射の噴射時期を、そのパイロット噴射により噴射される燃料が上記メイン噴射の噴射時期まで着火しない時期に変更して実行し、その後、上記予混合燃焼を実現できるか否かを判断するための所定の条件が成立して上記予混合燃焼の実現が可能となったならば上記燃料噴射制御を上記予混合燃焼制御の状態に切り換えるものである。 Furthermore, the present invention provides a fuel injection device for injecting fuel into a combustion chamber, an EGR device for returning a part of exhaust gas into the combustion chamber, and the fuel injection device and the EGR device for controlling the fuel injection device and the EGR device. And when the engine operating state is a preset first operating region, the control device is configured to realize the premixed combustion in which the premixed gas is ignited after the fuel injection is completed. An early main injection is executed by the injection device before the vicinity of the top dead center, and a premixed combustion control for executing a relatively large amount of EGR by the EGR device is executed, so that the operating state of the engine is preset. (ii) when operating a region, to fuel to realize normal combustion to ignite during the injection, the main injection near the top dead center by the fuel injection device, than the injection timing of the main injection Together to execute a pilot injection for injecting fuel into injection timing such that the ignition before, which performs the normal combustion control to execute a small amount of EGR than that in the premixed combustion controlled by the EGR device, the control device, when the operating state of the engine is shifted from the second operating region to the first operating region, the fuel injection control while maintaining the state of the normal combustion control first, a target EGR of E GR control The rate is switched from the target EGR rate of the normal combustion control to the target EGR rate of the premixed combustion control, and during the period until the actual EGR rate reaches the switched target EGR rate of the premixed combustion control, first the pilot The injection timing of the injection is changed to a timing when the fuel injected by the pilot injection does not ignite until the injection timing of the main injection, , Switching the fuel injection control of the state of the premixed combustion control if enabled the realization of the premixed combustion predetermined condition for determining whether it is possible realize the premixed combustion is established Is.

ここで、上記実際のＥＧＲ率を検出する第一手段を備え、上記制御装置が、上記第一手段により検出される実際のＥＧＲ率が第一所定値を越えたときに上記所定の条件が成立したとするようにしても良い。 Here, the comprises a first means for detecting an actual EGR rate, the control device, the actual the predetermined condition when the EGR rate exceeds a first predetermined value detected by said first means holds You may make it do.

本発明によれば、予混合燃焼と通常燃焼とを切り換えるときに、ＥＧＲ率と燃料噴射時期との関係の適正化が図れ、排気ガスや燃費が悪化することを防止できる。 According to the present invention, when the premixed combustion and the normal combustion are switched, the relationship between the EGR rate and the fuel injection timing can be optimized, and the exhaust gas and the fuel consumption can be prevented from deteriorating.

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は本実施形態のディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）の概略図である。なお、図１では一気筒のみ示されているが、当然多気筒であっても良い。 FIG. 1 is a schematic view of a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) of the present embodiment. Although only one cylinder is shown in FIG. 1, it is naturally possible to have multiple cylinders.

図中１がエンジン本体であり、これはシリンダ２、シリンダヘッド３、ピストン４、吸気ポート５、排気ポート６、吸気弁７、排気弁８、インジェクタ９等から構成される。シリンダ２とシリンダヘッド３との空間に燃焼室１０が形成され、燃焼室１０内にインジェクタ９から燃料が直接噴射される。ピストン４の頂部にキャビティ１１が形成され、キャビティ１１は燃焼室１０の一部をなす。キャビティ１１は底部中央が***したトロイダル型燃焼室の形態をなす。なお、本発明は燃焼室１０の形状に制約はなく、リエントラント型燃焼室等であっても良い。 In the figure, reference numeral 1 denotes an engine body, which comprises a cylinder 2, a cylinder head 3, a piston 4, an intake port 5, an exhaust port 6, an intake valve 7, an exhaust valve 8, an injector 9, and the like. A combustion chamber 10 is formed in the space between the cylinder 2 and the cylinder head 3, and fuel is directly injected from the injector 9 into the combustion chamber 10. A cavity 11 is formed at the top of the piston 4, and the cavity 11 forms a part of the combustion chamber 10. The cavity 11 takes the form of a toroidal combustion chamber with a raised center at the bottom. In the present invention, the shape of the combustion chamber 10 is not limited, and a reentrant combustion chamber or the like may be used.

インジェクタ９はシリンダ２と略同軸に配置され、複数の噴孔（ホール）から同時に放射状に燃料を噴射する。インジェクタ９はコモンレール２４に接続され、そのコモンレール２４に貯留された高圧燃料がインジェクタ９に常時供給される。コモンレール２４への燃料圧送は高圧サプライポンプ２５により行われる。なお、本願の「特許請求の範囲」における「燃料噴射装置」とは、インジェクタ９、コモンレール２４、高圧サプライポンプ２５等、燃料の噴射に必要な要素を包括的に称したものである。 The injector 9 is disposed substantially coaxially with the cylinder 2 and injects fuel radially from a plurality of injection holes (holes) simultaneously. The injector 9 is connected to the common rail 24, and the high-pressure fuel stored in the common rail 24 is constantly supplied to the injector 9. Fuel pumping to the common rail 24 is performed by a high-pressure supply pump 25. The “fuel injection device” in the “Claims” of the present application generically refers to elements necessary for fuel injection, such as the injector 9, the common rail 24, and the high-pressure supply pump 25.

吸気ポート５は吸気管１２に、排気ポート６は排気管１３にそれぞれ接続される。 The intake port 5 is connected to the intake pipe 12 and the exhaust port 6 is connected to the exhaust pipe 13.

本実施形態のエンジンは、排気管１３内の排気ガスの一部を吸気管１２に還流するＥＧＲ装置１９を備える。 The engine of this embodiment includes an EGR device 19 that recirculates a part of the exhaust gas in the exhaust pipe 13 to the intake pipe 12.

ＥＧＲ装置１９は、吸気管１２と排気管１３とを結ぶＥＧＲ管２０と、ＥＧＲ管２０の管路面積を変えてＥＧＲ率を調節するためのＥＧＲ弁２１と、ＥＧＲ弁２１の上流側にてＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２２とを備える。ＥＧＲ弁２１の弁開度を大きくすることでＥＧＲ率を高めることができ、逆にＥＧＲ弁２１の弁開度を小さくすることでＥＧＲ率を低めることができる。なお、吸気管１２には、ＥＧＲ管２０との接続部の上流側で吸入空気を適宜絞るための吸気絞り弁２３が設けられる。 The EGR device 19 includes an EGR pipe 20 connecting the intake pipe 12 and the exhaust pipe 13, an EGR valve 21 for adjusting the EGR rate by changing the pipe area of the EGR pipe 20, and an upstream side of the EGR valve 21. And an EGR cooler 22 for cooling the EGR gas. The EGR rate can be increased by increasing the valve opening of the EGR valve 21, and conversely, the EGR rate can be decreased by decreasing the valve opening of the EGR valve 21. The intake pipe 12 is provided with an intake throttle valve 23 for appropriately restricting intake air on the upstream side of the connection portion with the EGR pipe 20.

このエンジンを電子制御するためのＥＣＵ（制御装置）２６が設けられる。ＥＣＵ２６は各種センサ類からエンジンの運転状態を読み取り、そのエンジン運転状態に基づいてインジェクタ９、ＥＧＲ弁２１、吸気絞り弁２３等を制御する。前記センサ類としては、アクセル開度（エンジン負荷）を検出するアクセル開度センサ１４、エンジンの回転速度を検出するエンジン回転センサ１５、エンジンのクランク軸（図示せず）の角度を検出するクランク角度センサ１６、コモンレール２４内の燃料圧力を検出するコモンレール圧センサ１７等が含まれ、それら各センサの検出値がＥＣＵ２６に入力される。 An ECU (control device) 26 for electronically controlling the engine is provided. The ECU 26 reads the operating state of the engine from various sensors, and controls the injector 9, the EGR valve 21, the intake throttle valve 23, and the like based on the engine operating state. Examples of the sensors include an accelerator opening sensor 14 that detects an accelerator opening (engine load), an engine rotation sensor 15 that detects the rotational speed of the engine, and a crank angle that detects an angle of a crankshaft (not shown) of the engine. A sensor 16, a common rail pressure sensor 17 for detecting the fuel pressure in the common rail 24, and the like are included, and detection values of these sensors are input to the ECU.

さて、本実施形態のＥＣＵ２６は、エンジンの運転状態に基づいて予混合燃焼と通常燃焼とを切り換えるものである。 The ECU 26 according to the present embodiment switches between premixed combustion and normal combustion based on the operating state of the engine.

即ち、ＥＣＵ２６は、エンジンの運転状態が予め設定された第一運転領域（比較的低負荷領域）であるときは、燃料の噴射終了後に予混合気が着火する予混合燃焼を実現させるべく、インジェクタ９により圧縮上死点近傍よりも前（例えば４０〜２０°ＢＴＤＣ程度）に早期メイン噴射を実行させると共にＥＧＲ装置１９により比較的多量のＥＧＲを実行させる予混合燃焼制御を実行し、エンジンの運転状態が予め設定された第二運転領域（第一運転領域よりも高負荷領域）であるときは、燃料がその噴射中に着火する通常燃焼を実現させるべく、インジェクタ９により圧縮上死点近傍で行う比較的多量のメイン噴射と、メイン噴射よりも前に行う比較的少量のパイロット噴射とを実行させると共にＥＧＲ装置１９により予混合燃焼のときよりも少量のＥＧＲを実行させる通常燃焼制御を実行する。 That is, when the engine operating state is the first operating region (relatively low load region) set in advance, the ECU 26 performs the injector to realize the premixed combustion in which the premixed gas is ignited after the fuel injection is completed. 9 is performed before the compression top dead center (for example, about 40 to 20 ° BTDC), early main injection is performed, and a premixed combustion control is performed in which a relatively large amount of EGR is performed by the EGR device 19. When the state is the preset second operating region (higher load region than the first operating region), in order to realize normal combustion in which fuel is ignited during the injection, the injector 9 is used in the vicinity of the compression top dead center. When a relatively large amount of main injection to be performed and a relatively small amount of pilot injection to be performed before the main injection are executed and premixed combustion is performed by the EGR device 19 Also performs a normal combustion control to execute a small amount of EGR.

ＥＣＵ２６には、エンジンの運転状態毎に燃料噴射時期、燃料噴射量（燃料噴射期間）、ＥＧＲ率（あるいはＥＧＲ装置１９のＥＧＲ弁２１に対する制御量）等の目標値（最適値）を定めたマップが予め入力される。ＥＣＵ２６は、アクセル開度センサ１４やエンジン回転センサ１５等の検出値に基づいてマップから燃料噴射時期、燃料噴射量及びＥＧＲ率等の目標値を決定し、それらに従ってインジェクタ９、ＥＧＲ装置１９等を制御する。第一運転領域（予混合燃焼制御の実行領域）では早期メイン噴射の目標燃料噴射時期が上死点近傍よりも早期、目標ＥＧＲ率が比較的高く設定され、第二運転領域（通常燃焼制御の実行領域）ではメイン噴射の目標燃料噴射時期が上死点近傍、パイロット噴射の目標燃料噴射時期がメイン噴射の噴射時期よりも早期、目標ＥＧＲ率が比較的低く設定される。 The ECU 26 is a map in which a target value (optimum value) such as a fuel injection timing, a fuel injection amount (fuel injection period), an EGR rate (or a control amount for the EGR valve 21 of the EGR device 19) is determined for each engine operating state. Is input in advance. The ECU 26 determines target values such as the fuel injection timing, the fuel injection amount, and the EGR rate from the map based on the detected values of the accelerator opening sensor 14 and the engine rotation sensor 15, and the injector 9, the EGR device 19 and the like are determined accordingly. Control. In the first operation region (the premixed combustion control execution region), the target fuel injection timing of the early main injection is set earlier than the vicinity of the top dead center, and the target EGR rate is set to be relatively high. In the execution region), the target fuel injection timing of the main injection is set near the top dead center, the target fuel injection timing of the pilot injection is set earlier than the injection timing of the main injection, and the target EGR rate is set relatively low.

「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したように、予混合燃焼と通常燃焼とでは目標ＥＧＲ率（最適なＥＧＲ率）に比較的大きな隔たりがある。これを図２を用いて説明する。 As described in the section “Problems to be Solved by the Invention”, there is a relatively large difference in the target EGR rate (optimum EGR rate) between premixed combustion and normal combustion. This will be described with reference to FIG.

図２は、エンジンの運転状態毎に目標ＥＧＲ率を定めたマップであり、図のラインＡが予混合燃焼と通常燃焼との切換ラインである。即ち、ラインＡよりも下側の領域が第一運転領域（以下予混合燃焼制御領域という）であり、ラインＡから上側の領域が第二運転領域（以下通常燃焼制御領域という）である。 FIG. 2 is a map in which the target EGR rate is determined for each engine operating state, and line A in the figure is a switching line between premixed combustion and normal combustion. That is, the area below line A is the first operation area (hereinafter referred to as the premixed combustion control area), and the area above line A is the second operation area (hereinafter referred to as the normal combustion control area).

図から分かるように、予混合燃焼制御領域では、目標ＥＧＲ率が比較的高く（図例では５０〜６０％）設定される。これは、多量のＥＧＲを実行することで予混合期間を充分に確保し、良好な排気ガス及び燃費を得るためである。予混合燃焼制御領域では、エンジン負荷が大きくなる程、目標ＥＧＲ率が高く設定される。従って、切換ラインＡ近傍で目標ＥＧＲ率は最大（ここでは６０％）となる。 As can be seen from the figure, the target EGR rate is set to be relatively high (50 to 60% in the example) in the premixed combustion control region. This is to ensure a sufficient premixing period by executing a large amount of EGR and to obtain good exhaust gas and fuel consumption. In the premixed combustion control region, the target EGR rate is set higher as the engine load increases. Accordingly, the target EGR rate is maximum (here, 60%) in the vicinity of the switching line A.

一方、通常燃焼制御領域では、目標ＥＧＲ率は予混合燃焼制御領域と比較して低く設定される（図例では５〜３０％）。これは、酸素不足によるスモークの発生を回避するためである。通常燃焼制御領域では、エンジン負荷が低くなる程、目標ＥＧＲ率が高く設定される。従って、切換ラインＡ近傍で目標ＥＧＲ率は最大（ここでは３０％）となる。本実施形態では、通常燃焼制御領域の最大目標ＥＧＲ率（３０％）が予混合燃焼制御領域の最低目標ＥＧＲ率（５０％）よりも低く設定される。 On the other hand, in the normal combustion control region, the target EGR rate is set lower than in the premixed combustion control region (5 to 30% in the illustrated example). This is to avoid the occurrence of smoke due to lack of oxygen. In the normal combustion control region, the target EGR rate is set higher as the engine load becomes lower. Accordingly, the target EGR rate is maximum (here, 30%) in the vicinity of the switching line A. In the present embodiment, the maximum target EGR rate (30%) in the normal combustion control region is set lower than the minimum target EGR rate (50%) in the premixed combustion control region.

このように、予混合燃焼制御領域と通常燃焼制御領域とで目標ＥＧＲ率に比較的大きな隔たりがあるため、切換ラインＡの両側で目標ＥＧＲ率が比較的大きく異なる。図２に示した例では、切換ラインＡの両側で目標ＥＧＲ率が３０％も異なっている。このため、エンジンの運転状態がラインＡを横切るように変化して予混合燃焼と通常燃焼とを切り換えるときに、ＥＧＲ弁２１の弁開度を変化させてＥＧＲ率を大きく低減又は増加させる必要が生じる。 Thus, there is a relatively large difference in the target EGR rate between the premixed combustion control region and the normal combustion control region, so that the target EGR rate is relatively different on both sides of the switching line A. In the example shown in FIG. 2, the target EGR rate is different by 30% on both sides of the switching line A. For this reason, when the operating state of the engine changes so as to cross the line A and the premixed combustion and the normal combustion are switched, it is necessary to change the valve opening of the EGR valve 21 to greatly reduce or increase the EGR rate. Arise.

ところが、ＥＧＲガス及び吸入空気が圧縮性を有することや、ＥＧＲ弁２１から燃焼室１０までの吸気経路に伴う容積部分が存在することなどから、ＥＧＲ弁２１を変化させても実際のＥＧＲ率は迅速には変化せず、ある程度の時間遅れ期間を経て目標ＥＧＲ率まで変化する。従って、予混合燃焼と通常燃焼とを切り換えるときに燃料噴射時期及び燃料噴射量を瞬時に切り換えてしまうと、ＥＧＲ率と燃料噴射時期及び量とにミスマッチが生じ、排気ガスや燃費の悪化を招いてしまう。 However, since the EGR gas and the intake air are compressible and there is a volume portion associated with the intake path from the EGR valve 21 to the combustion chamber 10, the actual EGR rate is not changed even if the EGR valve 21 is changed. It does not change rapidly, but changes to the target EGR rate after a certain time delay period. Therefore, if the fuel injection timing and fuel injection amount are switched instantaneously when switching between premixed combustion and normal combustion, a mismatch occurs between the EGR rate and the fuel injection timing and amount, leading to deterioration of exhaust gas and fuel consumption. I will.

そこで、本実施形態のディーゼルエンジンは、予混合燃焼と通常燃焼とを切り換えるときに、実際のＥＧＲ率と燃料噴射時期及び量との関係の適正化を図り、排気ガスや燃費の悪化を防止すべく工夫がなされている。以下図３を用いて、この点を説明する。 Therefore, when switching between premixed combustion and normal combustion, the diesel engine of the present embodiment optimizes the relationship between the actual EGR rate and the fuel injection timing and amount, and prevents deterioration of exhaust gas and fuel consumption. Ingenuity has been made accordingly. Hereinafter, this point will be described with reference to FIG.

図３は、エンジンの運転状態が予混合燃焼制御領域から通常燃焼制御領域に移行した場合を示す図であり、その右端から左側に向かって、燃料噴射量、ＥＧＲ率、筒内（燃焼室１０内）の熱発生パターン、燃料噴射制御パターン（燃料噴射時期及び燃料噴射期間）の変化を示す図が順に並んでいる。図の縦軸が時間であり、各図において上から下に向かって時間が流れることを意味する。また、各図間で同一水平線上に位置するものは、同一時刻での状態を表している。 FIG. 3 is a diagram showing a case where the operating state of the engine has shifted from the premixed combustion control region to the normal combustion control region. From the right end to the left side, the fuel injection amount, the EGR rate, the in-cylinder (combustion chamber 10 The figure which shows the change of the heat generation pattern of (inner) and the fuel injection control pattern (fuel injection timing and fuel injection period) is arranged in order. The vertical axis in the figure is time, which means that time flows from top to bottom in each figure. Moreover, what is located on the same horizontal line between each figure represents the state at the same time.

図３は、図の時刻ｔ０においてエンジンの運転状態が予混合燃焼制御領域から通常燃焼制御領域に移行した場合を示している。ここでは、変化前の運転状態（予混合燃焼制御領域）での目標ＥＧＲ率が６０％、目標燃料噴射量が２０ｍｍ³ ／ｓｔであり、変化後の運転状態（通常燃焼制御領域）での目標ＥＧＲ率が２０％、目標燃料噴射量が６０ｍｍ³ ／ｓｔである。つまり、時刻ｔ０においてＥＧＲ率を４０％低減し、燃料噴射量を４０ｍｍ³ ／ｓｔ増量する必要が生じたことになる。 FIG. 3 shows a case where the operating state of the engine has shifted from the premixed combustion control region to the normal combustion control region at time t0 in the figure. Here, the target EGR rate in the operating state before the change (premixed combustion control region) is 60%, the target fuel injection amount is 20 mm ³ / st, and the target in the operating state after the change (normal combustion control region). The EGR rate is 20%, and the target fuel injection amount is 60 mm ³ / st. That is, it is necessary to reduce the EGR rate by 40% and increase the fuel injection amount by 40 mm ³ / st at time t0.

さて、時刻ｔ０にてエンジンの運転状態が予混合燃焼制御領域から通常燃焼制御領域に移行すると、ＥＣＵ２６はまず、ＥＧＲ弁２１を閉方向に作動してＥＧＲ率を低減させる。このとき、ＥＧＲ率は瞬時に低減するのではなく、ある程度の期間（時刻ｔ０〜ｔ３）を経て目標ＥＧＲ率まで低減する。 When the engine operating state shifts from the premixed combustion control region to the normal combustion control region at time t0, the ECU 26 first operates the EGR valve 21 in the closing direction to reduce the EGR rate. At this time, the EGR rate is not reduced instantaneously, but is reduced to the target EGR rate after a certain period (time t0 to t3).

そこでＥＣＵ２６は、時刻ｔ０で直ちに燃料噴射制御を予混合燃焼制御の状態（早期メイン噴射）から通常燃焼制御の状態（パイロット噴射＋メイン噴射）に切り換えるのではなく、ＥＧＲ率が第一所定値Ｅ１（例えば５０％）以下となるまで（第一条件が成立するまで）は燃料噴射制御を予混合燃焼制御の状態に維持する。つまり、エンジンの運転状態が予混合燃焼制御領域から通常燃焼制御領域に移行したときに、まず燃料噴射制御を予混合燃焼制御の状態に維持したまま、ＥＧＲ制御のみを通常燃焼制御の状態に切り換えるのである。これにより、高ＥＧＲ下で通常燃焼が行われることを防止してスモークの発生を防止する。 Therefore, the ECU 26 does not immediately switch the fuel injection control from the premixed combustion control state (early main injection) to the normal combustion control state (pilot injection + main injection) at time t0, but the EGR rate is the first predetermined value E1. The fuel injection control is maintained in the premixed combustion control state until (for example, 50%) or less (until the first condition is satisfied). That is, when the operating state of the engine shifts from the premixed combustion control region to the normal combustion control region, only the EGR control is switched to the normal combustion control state while maintaining the fuel injection control in the premixed combustion control state. It is. Thereby, normal combustion is prevented from being performed under high EGR, and smoke is prevented from being generated.

燃料噴射制御の状態を予混合燃焼制御に維持する間（時刻ｔ０〜ｔ１）は、ＥＧＲ率の低減に伴って予混合気の予混合期間が短くなる。そこで、ＥＣＵ２６はＥＧＲ率の低減に応じて早期メイン噴射Ｍ１の噴射開始時期を遅角側に補正し、予混合気の着火時期を目標とする最適着火時期（基本的には上死点近傍）に常に維持する。これにより、不適切な着火時期に伴う排気ガス及び燃費の悪化を回避する。 While the state of the fuel injection control is maintained in the premixed combustion control (time t0 to t1), the premixed period of the premixed gas is shortened as the EGR rate is reduced. Therefore, the ECU 26 corrects the injection start timing of the early main injection M1 to the retard side in accordance with the reduction in the EGR rate, and the optimum ignition timing (basically near the top dead center) targeting the ignition timing of the premixed gas. Always keep on. This avoids deterioration of exhaust gas and fuel consumption due to inappropriate ignition timing.

本実施形態では予混合気の実際のＥＧＲ率は、予混合気の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ２８（図１参照）の検出値に基づいてＥＣＵ２６が決定する。つまり本実施形態では、酸素濃度センサ２８が本願の「特許請求の範囲」における「第一手段」の一部を構成する。 In this embodiment, the actual EGR rate of the premixed gas is determined by the ECU 26 based on the detection value of the oxygen concentration sensor 28 (see FIG. 1) that detects the oxygen concentration of the premixed gas. That is, in the present embodiment, the oxygen concentration sensor 28 constitutes a part of “first means” in the “claims” of the present application.

図３から分かるように、ＥＣＵ２６は燃料噴射制御を予混合燃焼制御の状態に維持する間は、燃料噴射量の増量制御は実行しない。「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したように、燃料噴射量の多い状態で予混合燃焼を実行することは好ましくないからである。 As can be seen from FIG. 3, the ECU 26 does not execute the fuel injection amount increase control while maintaining the fuel injection control in the premixed combustion control state. This is because it is not preferable to perform premixed combustion with a large amount of fuel injection, as described in the section “Problems to be Solved by the Invention”.

さて、上述したＥＧＲ率の第一所定値Ｅ１は、予混合燃焼を維持することが困難となる値、若しくはそれよりも若干高い値に設定される。つまり、ＥＧＲ率がある程度まで低下すると予混合期間が極めて短くなり、予混合燃焼を維持できなくなるので、予混合燃焼を維持できるぎりぎりのＥＧＲ率を予め試験などにより求めておき第一所定値Ｅ１を設定する。 The first predetermined value E1 of the EGR rate described above is set to a value that makes it difficult to maintain the premixed combustion, or a value slightly higher than that. In other words, if the EGR rate decreases to a certain extent, the premixing period becomes extremely short and the premixed combustion cannot be maintained. Therefore, a marginal EGR rate that can maintain the premixed combustion is obtained in advance by testing or the like, and the first predetermined value E1 is set. Set.

酸素濃度センサ２８の検出値に基づいて決定される実際のＥＧＲ率が第一所定値Ｅ１以下となったならば、ＥＣＵ２６は予混合燃焼を維持することが困難であると判断し、燃料噴射制御を予混合燃焼制御の状態から通常燃焼制御の状態に切り換える（時刻ｔ１）。 If the actual EGR rate determined based on the detection value of the oxygen concentration sensor 28 is equal to or less than the first predetermined value E1, the ECU 26 determines that it is difficult to maintain the premixed combustion, and performs fuel injection control. Is switched from the premixed combustion control state to the normal combustion control state (time t1).

本実施形態では、ＥＣＵ２６は燃料噴射制御を予混合燃焼制御から通常燃焼制御に切り換える場合、ＥＧＲ率が第二所定値Ｅ２（例えば３０％）以下となるまで（第二条件が成立するまで）は、パイロット噴射Ｐ１を通常のパイロット噴射よりも少量かつ早期（例えば３０〜２５°ＢＴＤＣ）に行う。より具体的には、パイロット噴射Ｐ１の噴射時期を、そのパイロット噴射Ｐ１で噴射される燃料がメイン噴射Ｍ２の噴射時期（ここでは圧縮上死点以降）まで着火しないような時期に設定する。 In the present embodiment, the ECU 26 switches the fuel injection control from the premixed combustion control to the normal combustion control until the EGR rate becomes equal to or less than the second predetermined value E2 (for example, 30%) (until the second condition is satisfied). The pilot injection P1 is performed in a smaller amount and earlier (for example, 30 to 25 ° BTDC) than the normal pilot injection. More specifically, the injection timing of pilot injection P1 is set so that the fuel injected by pilot injection P1 does not ignite until the injection timing of main injection M2 (here, after compression top dead center).

このように、パイロット噴射Ｐ１の噴射時期を通常よりも少量かつ早期にすることで、パイロット噴射Ｐ１で噴射される燃料が充分に希薄・予混合化され、その後メイン噴射Ｍ２により噴射される燃料が相当の着火遅れ期間を経て緩やかに燃焼するため、スモークやＮＯｘ等の発生を防止できる。 Thus, by making the injection timing of the pilot injection P1 smaller and earlier than usual, the fuel injected by the pilot injection P1 is sufficiently diluted and premixed, and then the fuel injected by the main injection M2 is reduced. Since it burns slowly after a considerable ignition delay period, it is possible to prevent the generation of smoke and NOx.

本実施形態では、早期パイロット噴射Ｐ１の噴射開始時期及び噴射期間（噴射量）を、早期パイロット噴射Ｐ１による最大熱発生率が６０ｋＪ／ｓ以下となるように設定する。ここで、早期パイロット噴射Ｐ１の噴射開始時期が早すぎると、ピストン４がかなり下方に位置した状態で燃料が噴射され、燃料がシリンダ２の側壁等に付着して未燃ＨＣが発生してしまう。従って、早期パイロット噴射Ｐ１の噴射開始時期は、噴射された燃料がピストン４のキャビティ１１内に入る範囲内で設定することが好ましい。 In the present embodiment, the injection start timing and injection period (injection amount) of the early pilot injection P1 are set such that the maximum heat generation rate by the early pilot injection P1 is 60 kJ / s or less. Here, if the injection start timing of the early pilot injection P1 is too early, the fuel is injected with the piston 4 positioned considerably below, and the fuel adheres to the side wall of the cylinder 2 and unburned HC is generated. . Therefore, it is preferable to set the injection start timing of the early pilot injection P1 within a range in which the injected fuel enters the cavity 11 of the piston 4.

一方、メイン噴射Ｍ２の噴射開始時期は、早期パイロット噴射Ｐ１及びメイン噴射Ｍ２で噴射される燃料が目標とする最適着火時期（基本的には上死点近傍又は上死点より若干遅角側）となるように設定される。ＥＧＲ率の低減に伴って着火遅れ期間が短くなるので、ＥＣＵ２６はＥＧＲ率の低減に応じてメイン噴射Ｍ２の噴射開始時期を遅角側に補正する。 On the other hand, the injection start timing of the main injection M2 is the optimum ignition timing targeted by the fuel injected by the early pilot injection P1 and the main injection M2 (basically near the top dead center or slightly retarded from the top dead center). Is set to be Since the ignition delay period is shortened as the EGR rate is reduced, the ECU 26 corrects the injection start timing of the main injection M2 to the retard side in accordance with the reduction of the EGR rate.

図から分かるように、ＥＣＵ２６は早期パイロット噴射Ｐ１を実行する間（時刻ｔ１〜ｔ２）は燃料噴射量の増量制御は実行しない。 As can be seen from the figure, the ECU 26 does not execute the increase control of the fuel injection amount during the early pilot injection P1 (time t1 to t2).

上述したＥＧＲ率の第二所定値Ｅ２は、早期パイロット噴射Ｐ１により噴射される燃料がメイン噴射Ｍ２の噴射時期まで着火しないようにすることが困難となる値、若しくはそれよりも若干高い値に設定される。つまり、ＥＧＲ率がある程度まで低下すると早期パイロット噴射Ｐ１により噴射された燃料がメイン噴射Ｍ２の噴射前に着火してしまうようになるので、そのときのＥＧＲ率を予め試験などにより求めておき第二所定値Ｅ２を設定する。 The above-mentioned second predetermined value E2 of the EGR rate is set to a value that makes it difficult to prevent the fuel injected by the early pilot injection P1 from igniting until the injection timing of the main injection M2, or a value slightly higher than that. Is done. That is, when the EGR rate decreases to a certain extent, the fuel injected by the early pilot injection P1 is ignited before the main injection M2 is injected, so the EGR rate at that time is obtained in advance by a test or the like. A predetermined value E2 is set.

ＥＧＲ率が第二所定値Ｅ２まで低減したならば、ＥＣＵ２６はパイロット噴射Ｐ２の噴射量及び噴射時期を通常のパイロット噴射と同等にする。通常のパイロット噴射の噴射量及び時期とは、パイロット噴射Ｐ２で噴射される燃料がメイン噴射Ｍ３の噴射前に着火して火種となるような量及び時期であり、メイン噴射Ｍ３で噴射された燃料はパイロット噴射Ｐ２による火種を基に燃焼する。この燃焼形態が、「背景技術」の欄で説明した一般的な燃焼形態である。 If the EGR rate is reduced to the second predetermined value E2, the ECU 26 makes the injection amount and the injection timing of the pilot injection P2 equal to those of the normal pilot injection. The injection amount and timing of the normal pilot injection are such that the fuel injected by the pilot injection P2 is ignited before being injected by the main injection M3 and becomes a fire type, and the fuel injected by the main injection M3. Burns based on the fire type by the pilot injection P2. This combustion mode is the general combustion mode described in the “Background Art” section.

ＥＣＵ２６は、ＥＧＲ率が第二所定値Ｅ２まで低減したならば、つまり、パイロット噴射Ｐ２の噴射量及び噴射時期を通常のパイロット噴射と同等としたならば、燃料噴射量の増量制御を開始する。本実施形態では、ＥＣＵ２６は燃料噴射量を瞬時に目標燃料噴射量まで増量するのではなく、実際のＥＧＲ率の低減に合わせて徐々に増量し、実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率（２０％）に達するのとほぼ同時に燃料噴射量を目標燃料噴射量（６０ｍｍ³ ／ｓｔ）に一致させる。また本実施形態では、燃料噴射量の増量はメイン噴射Ｍ３の噴射量（噴射期間）のみを増量して行う。 If the EGR rate is reduced to the second predetermined value E2, that is, if the injection amount and the injection timing of the pilot injection P2 are made equal to those of the normal pilot injection, the ECU 26 starts the fuel injection amount increase control. In the present embodiment, the ECU 26 does not instantaneously increase the fuel injection amount to the target fuel injection amount, but gradually increases the actual EGR rate in accordance with the reduction in the actual EGR rate, and the actual EGR rate becomes the target EGR rate (20%). The fuel injection amount is made to coincide with the target fuel injection amount (60 mm ³ / st) almost at the same time as the value reaches. In the present embodiment, the fuel injection amount is increased by increasing only the injection amount (injection period) of the main injection M3.

時刻ｔ３において、実際のＥＧＲ率及び燃料噴射量がそれぞれ目標値と一致したならば、予混合燃焼から通常燃焼への切り換えが完了する。以上の切換制御は、実際には数サイクル程度の短期間で行われるものである。 If the actual EGR rate and the fuel injection amount coincide with the target values at time t3, the switching from the premixed combustion to the normal combustion is completed. The above switching control is actually performed in a short period of about several cycles.

以上説明してきたように、本実施形態のディーゼルエンジンでは、予混合燃焼から通常燃焼に切り換えるときに、実際のＥＧＲ率の変化に合わせて燃料噴射制御を切り換えるようにしているので、ＥＧＲ率と燃料噴射時期及び量との関係を適切に維持でき、排気ガスや燃費の悪化等を回避できる。 As described above, in the diesel engine of this embodiment, when switching from premixed combustion to normal combustion, the fuel injection control is switched in accordance with the actual change in EGR rate. The relationship between the injection timing and the amount can be properly maintained, and deterioration of exhaust gas and fuel consumption can be avoided.

つまり、ＥＧＲ率の低減開始直後はＥＧＲ率がまだ比較的高いので、燃料噴射制御は予混合燃焼制御の状態に維持してスモークの発生を防止する。また、ＥＧＲ率の低減に合わせて早期メイン噴射Ｍ１の噴射開始時期を遅角化して着火時期の適正化を図り、燃費及び排気ガスの悪化を防止する。 That is, immediately after the start of the reduction of the EGR rate, the EGR rate is still relatively high. Therefore, the fuel injection control is maintained in the premixed combustion control state to prevent the occurrence of smoke. In addition, the injection start timing of the early main injection M1 is retarded in accordance with the reduction of the EGR rate to optimize the ignition timing, thereby preventing deterioration of fuel consumption and exhaust gas.

そして、ＥＧＲ率がある程度（第一所定値Ｅ１以下）まで低減したならば予混合燃焼を維持することが困難となるので燃料噴射制御を通常燃焼制御の状態に切り換える。この切換直後は一時的に、パイロット噴射Ｐ１の噴射時期を通常よりも早期にしてスモーク及びＮＯｘを抑制する。また、ＥＧＲ率の低減に合わせてメイン噴射Ｍ２の噴射開始時期を遅角化して着火時期の適正化を図る。 Then, if the EGR rate is reduced to a certain level (first predetermined value E1 or less), it becomes difficult to maintain the premixed combustion, so the fuel injection control is switched to the normal combustion control state. Immediately after this switching, the smoke and NOx are suppressed by making the injection timing of the pilot injection P1 earlier than usual. Further, the ignition timing is optimized by retarding the injection start timing of the main injection M2 in accordance with the reduction in the EGR rate.

そして、ＥＧＲ率が充分に低下（第二所定値Ｅ２以下）したならば、パイロット噴射Ｐ２の噴射時期を通常の噴射時期とする。またこのとき、ＥＧＲ率の低減に合わせて燃料噴射量を増量して、ＥＧＲ率と燃料噴射量との関係の適正化を図りスモーク等の発生を防止する。 If the EGR rate is sufficiently lowered (second predetermined value E2 or less), the injection timing of the pilot injection P2 is set as the normal injection timing. At this time, the fuel injection amount is increased in accordance with the reduction of the EGR rate, so that the relationship between the EGR rate and the fuel injection amount is optimized to prevent the occurrence of smoke and the like.

ところで、エンジンの運転状態が通常燃焼制御領域から予混合燃焼制御領域に切り換わったときは、上記と逆に、図３において下（時刻ｔ３）から上（時刻ｔ０）に向かうように制御することになる。 By the way, when the engine operating state is switched from the normal combustion control region to the premixed combustion control region, in contrast to the above, control is performed from the bottom (time t3) to the top (time t0) in FIG. become.

つまり、時刻ｔ３でエンジンの運転状態が通常燃焼制御領域（第二運転領域）から予混合燃焼制御領域（第一運転領域）に移行したとすると、ＥＣＵ２６はまず、燃料噴射制御を通常燃焼制御の状態に維持したままＥＧＲ制御のみを予混合燃焼制御の状態に切り換える。つまり、ＥＧＲ弁２１を開方向に制御してＥＧＲ率を上昇させる一方で、燃料噴射制御は通常燃焼制御の噴射パターン（パイロット噴射Ｐ２＋メイン噴射Ｍ３）を維持する。また、燃料噴射制御を通常燃焼制御の状態に維持する間、ＥＧＲ率の上昇に合わせて燃料噴射量の減少制御を行う。 That is, if the engine operating state shifts from the normal combustion control region (second operation region) to the premixed combustion control region (first operation region) at time t3, the ECU 26 first performs fuel injection control of normal combustion control. While maintaining the state, only the EGR control is switched to the premixed combustion control state. That is, while the EGR valve 21 is controlled to open to increase the EGR rate, the fuel injection control maintains the normal combustion control injection pattern (pilot injection P2 + main injection M3). Further, while the fuel injection control is maintained in the normal combustion control state, the fuel injection amount is controlled to decrease in accordance with the increase in the EGR rate.

その後、時刻ｔ２にて酸素濃度センサ２８の検出値に基づいて決定される実際のＥＧＲ率が第二所定値Ｅ２を越えたならば、ＥＣＵ２６は通常燃焼制御におけるパイロット噴射Ｐ１の噴射時期を通常よりも早期にする。一方、ＥＧＲ率の上昇に合わせてメイン噴射Ｍ２の噴射開始時期を進角側に補正し、着火時期を目標とする最適着火時期に常に維持する。 Thereafter, if the actual EGR rate determined based on the detected value of the oxygen concentration sensor 28 exceeds the second predetermined value E2 at time t2, the ECU 26 sets the injection timing of the pilot injection P1 in the normal combustion control from the normal time. Also make it early. On the other hand, as the EGR rate increases, the injection start timing of the main injection M2 is corrected to the advance side, and the ignition timing is always maintained at the target optimal ignition timing.

そして、時刻ｔ１にて実際のＥＧＲ率が第一所定値Ｅ１を越えたならば、ＥＣＵ２６は燃料噴射制御を通常燃焼制御の状態から予混合燃焼制御の状態（早期メイン噴射Ｍ１）に切り換える。予混合燃焼制御の状態に切り換えた後は、実際のＥＧＲ率の上昇に合わせてメイン噴射Ｍ１の噴射開始時期を進角側に補正し、着火時期を目標とする最適着火時期に常に維持する。そして、時刻ｔ０にて実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率と一致すると、予混合燃焼への切り換えが完了する。 If the actual EGR rate exceeds the first predetermined value E1 at time t1, the ECU 26 switches the fuel injection control from the normal combustion control state to the premixed combustion control state (early main injection M1). After switching to the premixed combustion control state, the injection start timing of the main injection M1 is corrected to the advance side in accordance with the actual increase in the EGR rate, and the ignition timing is always maintained at the target optimal ignition timing. When the actual EGR rate coincides with the target EGR rate at time t0, switching to premixed combustion is completed.

このように、本実施形態のディーゼルエンジンによれば、通常燃焼から予混合燃焼へ切り換えるときにも、ＥＧＲ率と燃料噴射時期及び量との関係の適正化を図れ、排気ガスや燃費の悪化を防止できる。 Thus, according to the diesel engine of this embodiment, even when switching from normal combustion to premixed combustion, the relationship between the EGR rate and the fuel injection timing and amount can be optimized, and exhaust gas and fuel consumption can be deteriorated. Can be prevented.

本発明は以上説明した実施形態に限定はされない。 The present invention is not limited to the embodiment described above.

例えば、上記実施形態では、酸素濃度センサ２８の検出値に基づいて決定される実際のＥＧＲ率に基づいて早期メイン噴射Ｍ１及びメイン噴射Ｍ２の噴射時期を補正するとしたが、本発明はこの点において限定されない。即ち、噴射時期の補正の目的は着火時期の適正化にあるので、混合気の実際の着火時期を検出する手段を設け、その手段により検出される着火時期が予め定めた目標着火時期と一致するようにこれら噴射Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の噴射時期を補正（フィードバック制御）しても良い。この場合も、結果としてＥＧＲ率の変化に合わせて噴射時期を補正することになる。 For example, in the above embodiment, the injection timing of the early main injection M1 and the main injection M2 is corrected based on the actual EGR rate determined based on the detection value of the oxygen concentration sensor 28. It is not limited. That is, since the purpose of correcting the injection timing is to optimize the ignition timing, a means for detecting the actual ignition timing of the air-fuel mixture is provided, and the ignition timing detected by the means coincides with a predetermined target ignition timing. In this way, the injection timing of these injections M1, M2, and M3 may be corrected (feedback control). Also in this case, as a result, the injection timing is corrected in accordance with the change in the EGR rate.

着火時期を検出する手段としては、シリンダブロックに取り付けられたノックセンサ３１（図１参照）、筒内圧センサ、イオンセンサ等を用いることができる。 As means for detecting the ignition timing, a knock sensor 31 (see FIG. 1) attached to the cylinder block, an in-cylinder pressure sensor, an ion sensor, or the like can be used.

また、上記実施形態では酸素濃度センサ２８の検出値に基づいて決定される実際のＥＧＲ率に基づいて、予混合燃焼を維持することが困難であるか否かを判断し、燃料噴射制御を切り換えると説明したが、本発明はこの点において限定されない。例えば、予混合気の予混合期間を決定する手段を設け、その手段により決定される実際の予混合期間に基づいて、予混合燃焼を維持することが困難であるか否かを判断しても良い。例えば、実際の予混合期間が予め定められた所定期間（例えば８°ＣＡ）よりも短くなったときに、予混合燃焼を維持することが困難になったと判断して通常燃焼制御へと切り換えるようにしても良い。この予混合期間を決定する手段が、本願の「特許請求の範囲」における「第二手段」に相当するものである。 Further, in the above embodiment, based on the actual EGR rate determined based on the detection value of the oxygen concentration sensor 28, it is determined whether it is difficult to maintain the premixed combustion, and the fuel injection control is switched. However, the present invention is not limited in this respect. For example, a means for determining the premixing period of the premixed gas is provided, and it is determined whether it is difficult to maintain the premixed combustion based on the actual premixing period determined by the means. good. For example, when the actual premixing period becomes shorter than a predetermined period (for example, 8 ° CA), it is determined that it becomes difficult to maintain the premixed combustion, and the control is switched to the normal combustion control. Anyway. The means for determining the premixing period corresponds to the “second means” in the “Claims” of the present application.

予混合期間を決定する手段は、早期メイン噴射Ｍ１の噴射終了時期を検出する手段、上述した着火時期を検出する手段、ＥＣＵ２６に内蔵されたタイマ等で構成することができる。 The means for determining the premixing period can be constituted by means for detecting the injection end timing of the early main injection M1, means for detecting the ignition timing described above, a timer built in the ECU 26, and the like.

噴射終了時期を検出する手段としては、ＥＣＵ２６を用いることができる。つまり、ＥＣＵ２６が決定した早期メイン噴射Ｍ１の噴射開始時期と噴射期間とに基づいて噴射終了時期を決定する。あるいは、コモンレール圧センサ２４の検出値や、インジェクタ９のニードル弁のシフト量を検出するセンサの検出値等に基づいて噴射終了時期を判断することもできる。 The ECU 26 can be used as means for detecting the injection end timing. That is, the injection end timing is determined based on the injection start timing and the injection period of the early main injection M1 determined by the ECU 26. Alternatively, the injection end timing can also be determined based on the detection value of the common rail pressure sensor 24, the detection value of a sensor that detects the shift amount of the needle valve of the injector 9, or the like.

そして、ＥＣＵ２６のタイマにより、噴射終了時期検出手段により検出される早期メイン噴射Ｍ１の噴射終了時期から着火時期検出手段により検出される予混合気の着火時期までの期間を計測すれば、実際の予混合期間を決定することができる。 Then, by measuring the period from the injection end timing of the early main injection M1 detected by the injection end timing detection means to the ignition timing of the premixed gas detected by the ignition timing detection means by the timer of the ECU 26, the actual prediction is performed. The mixing period can be determined.

また、上記実施形態ではＥＧＲ率が第二所定値Ｅ２以下又は以上となった後に燃料噴射量の変更（増量又は減量）を行うとしたが、本発明は燃料噴射量の変更時期に制約はない。 In the above embodiment, the fuel injection amount is changed (increased or decreased) after the EGR rate becomes equal to or less than the second predetermined value E2, but the present invention does not limit the change timing of the fuel injection amount. .

また、上記実施形態では燃料噴射制御を予混合燃焼制御の状態から通常燃焼制御の状態に切り換える際、及び通常燃焼制御の状態から予混合燃焼制御の状態に切り換える際に、パイロット噴射の噴射時期を一時的に進角化するとして説明したが、本発明はこの点において限定されず、通常燃焼制御のパイロット噴射の噴射時期を常に通常通りとしても良い。 In the above embodiment, when the fuel injection control is switched from the premixed combustion control state to the normal combustion control state, and when the fuel injection control is switched from the normal combustion control state to the premixed combustion control state, the injection timing of the pilot injection is set. Although it has been described as temporarily advanced, the present invention is not limited in this respect, and the injection timing of pilot injection in normal combustion control may always be normal.

また、上記実施形態ではＥＧＲ装置１９は外部ＥＧＲ装置であるが、本発明はこの点において限定されず、排気弁８又は吸気弁７の開閉タイミングを制御して、排気ガスの一部を燃焼室１０内に戻す又は留める内部ＥＧＲ装置を用いることもできる。 In the above embodiment, the EGR device 19 is an external EGR device. However, the present invention is not limited in this respect, and the opening / closing timing of the exhaust valve 8 or the intake valve 7 is controlled so that a part of the exhaust gas is combusted in the combustion chamber. It is also possible to use an internal EGR device that returns or snaps into 10.

更に、上記実施形態では通常燃焼制御では、パイロット噴射とメイン噴射とを行うとして説明したが、本発明は通常燃焼制御における燃料噴射パターンに制約はない。例えば、メイン噴射の後に、未燃燃料を燃焼させるためのアフター噴射等を実行するようにしても良い。 Furthermore, although the above embodiment has been described on the assumption that pilot injection and main injection are performed in the normal combustion control, the present invention does not limit the fuel injection pattern in the normal combustion control. For example, after the main injection, it may be performed to such after-injection for combusting the unburned fuel.

本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジンの概略図である。1 is a schematic view of a diesel engine according to an embodiment of the present invention. エンジンの運転状態毎に目標ＥＧＲ率を定めたマップである。It is the map which defined the target EGR rate for every operating state of the engine. 本発明の一実施形態のディーゼルエンジンにおいて、予混合燃焼と通常燃焼とを切り換える際の、燃料噴射パターン、熱発生率パターン、ＥＧＲ率及び燃料噴射量の変化の一例を示す図である。In the diesel engine of one embodiment of the present invention, it is a figure showing an example of change of a fuel injection pattern, a heat release rate pattern, an EGR rate, and a fuel injection amount when switching between premixed combustion and normal combustion.

符号の説明Explanation of symbols

１エンジン本体
９インジェクタ
１９ＥＧＲ装置
２１ＥＧＲ弁
２６ＥＣＵ（制御装置）
２８酸素濃度センサ（第一手段）
３１ノックセンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body 9 Injector 19 EGR apparatus 21 EGR valve 26 ECU (control apparatus)
28 Oxygen concentration sensor (first means)
31 knock sensor

Claims

燃焼室内に燃料を噴射するための燃料噴射装置と、
排気ガスの一部を上記燃焼室内に還流するためのＥＧＲ装置と、
上記燃料噴射装置及び上記ＥＧＲ装置を制御するための制御装置とを備え、
上記制御装置は、
エンジンの運転状態が予め設定された第一運転領域であるときは、燃料の噴射終了後に予混合気が着火する予混合燃焼を実現させるべく、上記燃料噴射装置により上死点近傍よりも前に早期メイン噴射を実行させると共に、上記ＥＧＲ装置により比較的多量のＥＧＲを実行させる予混合燃焼制御を実行し、
上記エンジンの運転状態が予め設定された第二運転領域であるときは、燃料がその噴射中に着火する通常燃焼を実現させるべく、上記燃料噴射装置により上死点近傍のメイン噴射と、該メイン噴射の噴射時期よりも前に着火するような噴射時期に燃料を噴射するパイロット噴射とを実行させると共に、上記ＥＧＲ装置により上記予混合燃焼制御のときよりも少量のＥＧＲを実行させる通常燃焼制御を実行するものであり、
上記制御装置は、上記エンジンの運転状態が上記第一運転領域から上記第二運転領域に移行したときに、まず燃料噴射制御を上記予混合燃焼制御の状態に維持したままＥＧＲ制御の目標ＥＧＲ率を上記予混合燃焼制御の目標ＥＧＲ率から上記通常燃焼制御の目標ＥＧＲ率に切り換え、その切り換えられた上記通常燃焼制御の目標ＥＧＲ率に実際のＥＧＲ率が達するまでの間に、上記予混合燃焼を維持することが困難であるか否かを判断するための所定の第一条件が成立して上記予混合燃焼の維持が困難となったならば上記燃料噴射制御を上死点近傍で行う上記メイン噴射と、上記メイン噴射の噴射時期まで着火しないような噴射時期に設定されたパイロット噴射とを実行し、その後、所定の第二条件が成立したならば、上記燃料噴射制御を上記通常燃焼制御の状態に切り換えて実行する
ことを特徴とするディーゼルエンジン。 A fuel injection device for injecting fuel into the combustion chamber;
An EGR device for recirculating part of the exhaust gas into the combustion chamber;
A control device for controlling the fuel injection device and the EGR device,
The control device
When the operating state of the engine is the preset first operating region, the fuel injection device is used to realize premixed combustion in which the premixed gas is ignited after the fuel injection is completed, before the vicinity of the top dead center. While performing the early main injection, the pre-mixing combustion control for executing a relatively large amount of EGR by the EGR device is executed,
When the operating state of the engine is the second operating region which is set in advance, in order fuel to realize normal combustion to ignite during the injection, the main injection near the top dead center by the fuel injection device, the main Normal combustion control is performed in which pilot injection is performed to inject fuel at an injection timing that ignites before the injection timing of injection, and a smaller amount of EGR is executed by the EGR device than in the premixed combustion control. Is to execute,
When the engine operating state shifts from the first operating region to the second operating region, the control device first maintains the fuel injection control in the premixed combustion control state while maintaining the target EGR rate for EGR control. Is switched from the target EGR rate of the premixed combustion control to the target EGR rate of the normal combustion control, and the premixed combustion is performed until the actual EGR rate reaches the switched target EGR rate of the normal combustion control. If it is difficult to maintain the premixed combustion because the predetermined first condition for determining whether or not it is difficult to maintain the above premixed combustion becomes difficult, the fuel injection control is performed near the top dead center. upper and main injection, perform a set pilot injection in the injection timing so as not to ignite to the injection timing of the main injection, then, if a predetermined second condition is satisfied, the fuel injection control Diesel engine and executes switching to the state of normal combustion control.

上記実際のＥＧＲ率を検出する第一手段を備え、
上記制御装置は、上記第一手段により検出される実際のＥＧＲ率が第一所定値以下となったときに上記所定の第一条件が成立したとする請求項１記載のディーゼルエンジン。 A first means for detecting the actual EGR rate;
2. The diesel engine according to claim 1, wherein the predetermined first condition is established when the actual EGR rate detected by the first means becomes equal to or less than a first predetermined value.

上記第一手段が、予混合気の酸素濃度を検出する手段を含む請求項２記載のディーゼルエンジン。 The diesel engine according to claim 2, wherein the first means includes means for detecting the oxygen concentration of the premixed gas.

燃料の噴射が終了してから着火するまでの予混合期間を検出する第二手段を備え、
上記制御装置は、上記第二手段により検出される予混合期間が所定期間よりも短くなったときに上記所定の第一条件が成立したとする請求項１記載のディーゼルエンジン。 Comprising a second means for detecting a premixing period from the end of fuel injection to ignition;
The diesel engine according to claim 1, wherein the control device satisfies the predetermined first condition when a premixing period detected by the second means becomes shorter than a predetermined period.

上記実際のＥＧＲ率を検出する第一手段を備え、
上記制御装置は、上記燃料噴射制御を上記予混合燃焼制御の状態に維持する間、上記第一手段により検出される実際のＥＧＲ率に応じて上記早期メイン噴射の噴射時期を補正し、予混合気の着火時期を常に目標着火時期に維持する請求項１〜４いずれかに記載のディーゼルエンジン。 A first means for detecting the actual EGR rate;
The control device corrects the injection timing of the early main injection according to the actual EGR rate detected by the first means while maintaining the fuel injection control in the premixed combustion control state, and performs premixing. The diesel engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the ignition timing is always maintained at a target ignition timing.

上記実際のＥＧＲ率を検出する第一手段を備え、
上記制御装置は、上記第一手段により検出されるＥＧＲ率が第二所定値以下となったときに上記所定の第二条件が成立したとする請求項１〜５いずれかに記載のディーゼルエンジン。 A first means for detecting the actual EGR rate;
The diesel engine according to any one of claims 1 to 5 , wherein the control device satisfies the predetermined second condition when an EGR rate detected by the first means becomes equal to or less than a second predetermined value .

上記制御装置は、上記燃料噴射制御を上記予混合燃焼制御の状態から上記通常燃焼制御の状態に切り換える場合、上記所定の第二条件が成立した後に燃料噴射量の変更を行う請求項１〜６いずれかに記載のディーゼルエンジン。 The control unit, when switching the fuel injection control in the state of the premixed combustion control of the state of the normal combustion control, claim to change the fuel injection amount after the predetermined second condition is satisfied 1-6 The diesel engine as described in any one .

上記第一運転領域が上記第二運転領域よりも低負荷領域である請求項１〜７いずれかに記載のディーゼルエンジン。 The diesel engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the first operation region is a lower load region than the second operation region .

燃焼室内に燃料を噴射するための燃料噴射装置と、
排気ガスの一部を上記燃焼室内に還流するためのＥＧＲ装置と、
上記燃料噴射装置及び上記ＥＧＲ装置を制御するための制御装置とを備え、
上記制御装置は、
エンジンの運転状態が予め設定された第一運転領域であるときは、燃料の噴射終了後に予混合気が着火する予混合燃焼を実現させるべく、上記燃料噴射装置により上死点近傍よりも前に早期メイン噴射を実行させると共に、上記ＥＧＲ装置により比較的多量のＥＧＲを実行させる予混合燃焼制御を実行し、
上記エンジンの運転状態が予め設定された第二運転領域であるときは、燃料がその噴射中に着火する通常燃焼を実現させるべく、上記燃料噴射装置により上死点近傍のメイン噴射と、該メイン噴射の噴射時期よりも前に着火するような噴射時期に燃料を噴射するパイロット噴射とを実行させると共に、上記ＥＧＲ装置により上記予混合燃焼制御のときよりも少量のＥＧＲを実行させる通常燃焼制御を実行するものであり、
上記制御装置は、上記エンジンの運転状態が上記第二運転領域から上記第一運転領域に移行したときに、まず燃料噴射制御を上記通常燃焼制御の状態に維持すると共に、ＥＧＲ制御の目標ＥＧＲ率を上記通常燃焼制御の目標ＥＧＲ率から上記予混合燃焼制御の目標ＥＧＲ率に切り換え、その切り換えられた上記予混合燃焼制御の目標ＥＧＲ率に実際のＥＧＲ率が達するまでの間に、まずパイロット噴射の噴射時期を、そのパイロット噴射により噴射される燃料が上記メイン噴射の噴射時期まで着火しない時期に変更して実行し、その後、上記予混合燃焼を実現できるか否かを判断するための所定の条件が成立して上記予混合燃焼の実現が可能となったならば上記燃料噴射制御を上記予混合燃焼制御の状態に切り換える
ことを特徴とするディーゼルエンジン。 A fuel injection device for injecting fuel into the combustion chamber;
An EGR device for recirculating part of the exhaust gas into the combustion chamber;
A control device for controlling the fuel injection device and the EGR device,
The control device
When the operating state of the engine is the preset first operating region, the fuel injection device is used to realize premixed combustion in which the premixed gas is ignited after the fuel injection is completed, before the vicinity of the top dead center. While performing the early main injection, the pre-mixing combustion control for executing a relatively large amount of EGR by the EGR device is executed,
When the engine operating state is a preset second operating region, the fuel injection device causes the main injection near the top dead center and the main injection to realize normal combustion in which fuel ignites during the injection. Normal combustion control is performed in which pilot injection is performed to inject fuel at an injection timing that ignites before the injection timing of injection, and a smaller amount of EGR is executed by the EGR device than in the premixed combustion control. Is to execute,
When the operating state of the engine shifts from the second operating region to the first operating region, the control device first maintains the fuel injection control in the normal combustion control state and also sets a target EGR rate for EGR control. Is switched from the target EGR rate of the normal combustion control to the target EGR rate of the premixed combustion control, and the pilot injection is first performed until the actual EGR rate reaches the switched target EGR rate of the premixed combustion control. Is changed to a timing at which the fuel injected by the pilot injection does not ignite until the injection timing of the main injection, and then a predetermined amount for determining whether or not the premixed combustion can be realized. When the condition is satisfied and the premixed combustion can be realized, the fuel injection control is switched to the premixed combustion control state.
Diesel engine characterized by that .

上記実際のＥＧＲ率を検出する第一手段を備え、
上記制御装置は、上記第一手段により検出される実際のＥＧＲ率が第一所定値を越えたときに上記所定の条件が成立したとする請求項９記載のディーゼルエンジン。 A first means for detecting the actual EGR rate;
The diesel engine according to claim 9, wherein the control device satisfies the predetermined condition when an actual EGR rate detected by the first means exceeds a first predetermined value .