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JP5333738B2 - Combustion control device and combustion control method for diesel engine - Google Patents

Combustion control device and combustion control method for diesel engine Download PDF

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JP5333738B2
JP5333738B2 JP2009022808A JP2009022808A JP5333738B2 JP 5333738 B2 JP5333738 B2 JP 5333738B2 JP 2009022808 A JP2009022808 A JP 2009022808A JP 2009022808 A JP2009022808 A JP 2009022808A JP 5333738 B2 JP5333738 B2 JP 5333738B2
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大輔 志茂
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and a method for controlling combustion of a diesel engine capable of preventing temporary increase of combustion noise and preventing increase of soot at the combustion mode change. <P>SOLUTION: An ECU 47 has its combustion mode changeable between a divergence combustion mode and a premixed combustion mode along a transition route L<SB>2</SB>by gradually changing the oxygen concentration in a combustion chamber 7 between a first oxygen concentration and a second oxygen concentration according to change of the load of a diesel engine 1, and also gradually changing the fuel injection timing between first timing and second timing. The combustion mode is changed so that the transition rate of the fuel injection timing with respect to the transition rate of the oxygen concentration between the point P2 on the transition route L<SB>2</SB>and the premixed combustion mode is larger than the transition rate of the fuel injection timing with respect to the transition rate of the oxygen concentration on the divergence combustion mode side with respect to the point P2. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの燃焼制御装置及び燃焼制御方法に関し、特に、拡散燃焼モードと予混合燃焼モードの２つの燃焼モードでディーゼルエンジンを制御する燃焼制御装置及び燃焼制御方法に関する。   The present invention relates to a combustion control device and a combustion control method for a diesel engine, and more particularly to a combustion control device and a combustion control method for controlling a diesel engine in two combustion modes, a diffusion combustion mode and a premixed combustion mode.

従来から、ディーゼルエンジンの負荷に応じて、ディーゼルエンジンの燃焼室内での燃料の燃焼形態を制御するディーゼルエンジンの制御装置が知られている。燃料の燃焼形態としては、燃焼室内に燃料を噴射しながら燃料を燃焼させる拡散燃焼モードと、燃料を着火する前に燃焼室内で燃料を混合させる予混合燃焼モードがある。そしてこのようなディーゼルエンジンの制御装置は、ディーゼルエンジンの負荷に応じてこれらの燃焼モードを切り替えるようになっており、エンジンが高負荷下にあるときは拡散燃焼モードを用い、一方でエンジンが低負荷下にあるときは予混合燃焼モードを用いるようになっている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a diesel engine control device that controls a fuel combustion mode in a combustion chamber of a diesel engine according to the load of the diesel engine. As fuel combustion modes, there are a diffusion combustion mode in which fuel is burned while injecting the fuel into the combustion chamber, and a premixed combustion mode in which the fuel is mixed in the combustion chamber before the fuel is ignited. Such a diesel engine control device switches these combustion modes according to the load of the diesel engine, and uses the diffusion combustion mode when the engine is under a high load, while the engine is low. The premixed combustion mode is used when under load.

このようなディーゼルエンジンの制御装置としては、燃焼モードを一方の燃焼モードから他方の燃焼モードに切り替えるときに、ディーゼルエンジンの燃焼室内に燃料を噴射するタイミングや量、及び燃焼室内の酸素濃度を制御して、窒素酸化物（ＮＯｘ）、煤（Ｓｏｏｔ）、騒音（ＮＶＨ：Noise Vibration Harshness）等の発生を抑制するものが知られている（例えば、特許文献１）。   As a control device for such a diesel engine, when switching the combustion mode from one combustion mode to the other combustion mode, the timing and amount of fuel injected into the combustion chamber of the diesel engine and the oxygen concentration in the combustion chamber are controlled. And what suppresses generation | occurrence | production of nitrogen oxide (NOx), soot (Soot), noise (NVH: Noise Vibration Harshness) etc. is known (for example, patent document 1).

特開２００７−１６２５４４号公報JP 2007-162544 A

しかしながら、特許文献１のディーゼルエンジン制御装置では、例えば車両の加速時にエンジンの負荷が増加して、燃焼形態を予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに移行させている間に燃焼室内の酸素濃度が過剰となってしまう。そして燃焼室内の酸素濃度が過剰となると、燃焼室内での燃焼が急峻になり、燃焼室内での燃料の燃焼音が一時的に大きくなってしまい、ドライバに違和感を与えるという問題があった。一方で、燃焼形態を拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに移行させている間の燃焼音の増加を防ぐために、燃焼室内の酸素濃度を低下させると、煤が増加してしまうという問題があった。   However, in the diesel engine control device of Patent Document 1, for example, the engine load increases during vehicle acceleration, and the oxygen concentration in the combustion chamber is excessive while the combustion mode is shifted from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode. End up. When the oxygen concentration in the combustion chamber becomes excessive, combustion in the combustion chamber becomes steep, and the combustion noise of the fuel in the combustion chamber temporarily increases, which causes a problem that the driver feels uncomfortable. On the other hand, if the oxygen concentration in the combustion chamber is reduced in order to prevent an increase in combustion noise during the transition of the combustion mode from the diffusion combustion mode to the premixed combustion mode, there is a problem that soot increases. .

そこで本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、拡散燃焼モードと予混合燃焼モードとの間で燃焼モードを移行させるときに、燃焼音が一時的に大きくなるのを防止し、且つ煤の増加を防止することができるディーゼルエンジンの燃焼制御装置及び燃焼制御方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and the combustion noise is temporarily increased when the combustion mode is shifted between the diffusion combustion mode and the premixed combustion mode. An object of the present invention is to provide a combustion control device and a combustion control method for a diesel engine that can prevent soot and increase soot.

上述した課題を解決するために、本発明は、ディーゼルエンジンの燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度とし、且つ第１のタイミングで当該燃焼室内に燃料を噴射する拡散燃焼モード、及び燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度よりも低い第２の酸素濃度とし、且つ第１のタイミングよりも早い第２のタイミングで燃焼室内に燃料を噴射する予混合燃焼モードの２つの燃焼モードでディーゼルエンジンを制御するようになったディーゼルエンジンの燃焼制御装置であって、ディーゼルエンジンの負荷が所定負荷以上の場合に当該ディーゼルエンジンの燃焼モードを拡散燃焼モードとし、また、ディーゼルエンジンの負荷が所定負荷未満の場合に当該ディーゼルエンジンの燃焼モードを予混合燃焼モードとするように燃焼モードを制御する燃焼モード制御手段を備え、この燃焼モード制御手段は、ディーゼルエンジンの負荷の変化に応じて燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度と第２の酸素濃度との間で徐々に移行させ、且つ燃料噴射タイミングを第１のタイミングと第２のタイミングの間で徐々に移行させて、予め決定された移行経路に沿って拡散燃焼モードと予混合燃焼モードの間で燃焼モードを移行させるようになっており、さらに、この移行経路上の所定点と予混合燃焼モードとの間における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合が、当該所定点よりも拡散燃焼モードの側における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合よりも大きくなるように燃焼モードを移行させるようになっており、移行経路上には、所定点よりも拡散燃焼モード側にあり、燃焼モードを予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに移行させるときにＮＯｘの増加を避けるように、酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合を大きくするためのＮＯｘ回避点があり、燃焼モード制御手段は、所定点と予混合燃焼モードの間における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合が、当該所定点とＮＯｘ回避点との間における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合よりも大きくなるように燃焼モードを移行させるようになっていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a diffusion combustion mode in which an oxygen concentration in a combustion chamber of a diesel engine is set to a first oxygen concentration and fuel is injected into the combustion chamber at a first timing, and a combustion chamber In the two combustion modes of the premixed combustion mode, the fuel is injected into the combustion chamber at a second timing that is earlier than the first timing and the second oxygen concentration is lower than the first oxygen concentration. A combustion control apparatus for a diesel engine that controls an engine, wherein when the load of the diesel engine is equal to or higher than a predetermined load, the combustion mode of the diesel engine is set to a diffusion combustion mode, and the load of the diesel engine is a predetermined load Combustion that controls the combustion mode so that the combustion mode of the diesel engine is set to the premixed combustion mode when less than And a combustion mode control means for gradually shifting the oxygen concentration in the combustion chamber between the first oxygen concentration and the second oxygen concentration in response to a change in the load of the diesel engine, and The fuel injection timing is gradually shifted between the first timing and the second timing, and the combustion mode is shifted between the diffusion combustion mode and the premixed combustion mode along a predetermined transition path. Furthermore, the ratio of the transition rate of the fuel injection timing to the transition rate of the oxygen concentration between the predetermined point on the transition path and the premixed combustion mode is the oxygen concentration on the diffusion combustion mode side from the predetermined point. of being adapted to shift the combustion mode to be greater than the proportion of the transition rate of the fuel injection timing for the transfer rate, on the travel path, the diffusion fuel than a predetermined point NOx avoidance to increase the ratio of the fuel injection timing transition rate to the oxygen concentration transition rate so that the NOx increase is avoided when the combustion mode is shifted from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode. The combustion mode control means determines that the ratio of the fuel injection timing transition rate to the oxygen concentration transition rate between the predetermined point and the premixed combustion mode is the oxygen concentration between the predetermined point and the NOx avoidance point. The combustion mode is shifted so as to be larger than the ratio of the shift rate of the fuel injection timing to the shift rate .

このように構成された本発明によれば、燃焼モード制御手段によって、ディーゼルエンジンの負荷の変化に応じて燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度と第２の酸素濃度との間で徐々に移行させ、且つ燃料噴射タイミングを第１のタイミングと第２のタイミングの間で徐々に移行させることができ、これにより、燃焼モードを予混合燃焼モードと拡散燃焼モードの間で往来させることができる。そして燃焼モード制御手段は、予め決定された移行経路に沿って燃焼モードを２つのモードの間で往来させるようになっている。また、この移行経路は、移行経路上の所定点と予混合燃焼モードとの間における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合が、当該所定点よりも拡散燃焼モードの側における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合よりも大きくなるようなっている。そして燃焼モード制御手段が、このような移行経路に沿って燃焼モードを移行させることによって、例えばエンジンの負荷が増加して、予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに移行するときに、所定点の前では、酸素濃度の移行率に対する噴射タイミングの移行率を大きくし、所定点を越えた後に酸素濃度の移行率に対する噴射タイミングの移行率を小さくするようになる。これにより、所定点の前での酸素過剰状態による燃焼音の増加を防ぐことができ、且つ所定点の後での酸素不足状態による煤の増加を防ぐことができる。   According to the present invention thus configured, the combustion mode control means gradually changes the oxygen concentration in the combustion chamber between the first oxygen concentration and the second oxygen concentration in accordance with a change in the load of the diesel engine. And the fuel injection timing can be gradually shifted between the first timing and the second timing, whereby the combustion mode can be moved back and forth between the premixed combustion mode and the diffusion combustion mode. . The combustion mode control means makes the combustion mode go back and forth between the two modes along a predetermined transition path. Further, the transition path is such that the ratio of the transition rate of the fuel injection timing to the transition ratio of the oxygen concentration between the predetermined point on the transition path and the premixed combustion mode is the oxygen on the diffusion combustion mode side from the predetermined point. It is larger than the ratio of the fuel injection timing transition rate to the concentration transition rate. When the combustion mode control means shifts the combustion mode along such a transition path, for example, when the engine load increases and the transition from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode occurs, a predetermined point is reached. Then, the transition rate of the injection timing with respect to the transition rate of the oxygen concentration is increased, and after the predetermined point is exceeded, the transition rate of the injection timing with respect to the transition rate of the oxygen concentration is decreased. As a result, an increase in combustion noise due to an oxygen excess state before the predetermined point can be prevented, and an increase in soot due to an oxygen deficient state after the predetermined point can be prevented.

また、本発明において、好ましくは、移行経路は、予混合燃焼モードと所定点の間において傾きを有する。   In the present invention, preferably, the transition path has an inclination between the premixed combustion mode and the predetermined point.

このように構成された本発明によれば、移行経路における所定点と予混合燃焼モードの間に傾きがあるので、燃焼モードを予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに移行させるときの初期段階において燃料噴射タイミングの移行率が０となるのを防止することができ、これにより、燃焼モードの移行の初期段階において、酸素濃度の増加によって燃料噴射タイミングに対する適切な空燃比よりも空燃比が上昇するのを防止することができる。   According to the present invention configured as described above, since there is an inclination between the predetermined point in the transition path and the premixed combustion mode, the fuel in the initial stage when the combustion mode is shifted from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode. It is possible to prevent the injection timing transition rate from becoming 0, and in the initial stage of the transition of the combustion mode, the air-fuel ratio increases above the appropriate air-fuel ratio with respect to the fuel injection timing due to the increase in oxygen concentration. Can be prevented.

また、本発明は、ディーゼルエンジンの燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度とし、且つ第１のタイミングでパイロット噴射及びメイン噴射を行って当該燃焼室内に燃料を噴射する拡散燃焼モード、及び燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度よりも低い第２の酸素濃度とし、且つ第１のタイミングよりも早い第２のタイミングでパイロット噴射及びメイン噴射を行って燃焼室内に燃料を噴射する予混合燃焼モードの２つの燃焼モードでディーゼルエンジンを制御するようになったディーゼルエンジンの燃焼制御装置であって、ディーゼルエンジンの負荷が所定負荷以上の場合に当該ディーゼルエンジンの燃焼モードを拡散燃焼モードとし、また、ディーゼルエンジンの負荷が所定負荷未満の場合に当該ディーゼルエンジンの燃焼モードを予混合燃焼モードとするように燃焼モードを制御する燃焼モード制御手段を備え、この燃焼モード制御手段は、ディーゼルエンジンの負荷の変化に応じて燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度と第２の酸素濃度との間で徐々に移行させ、且つパイロット噴射とメイン噴射のタイミングを徐々に変化させることでパイロット噴射とメイン噴射の燃料噴射間隔を徐々に変化させて、予め決定された移行経路に沿って拡散燃焼モードと予混合燃焼モードの間で燃焼モードを移行させるようになっており、さらに、この移行経路上の所定点と予混合燃焼モードとの間における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射間隔の変化率の割合が、当該所定点よりも拡散燃焼モードの側における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射間隔の変化率の割合よりも大きくなるように燃焼モードを移行させるようになっており、燃焼モード制御手段は、パイロット噴射及びメイン噴射のタイミングを徐々に遅らせるように、且つパイロット噴射とメイン噴射との間隔が、予混合燃焼モードの側よりも拡散燃焼モードの側で広くなるように燃料噴射のタイミングを制御するようになっていることを特徴とする。 The present invention also provides a diffusion combustion mode in which the oxygen concentration in a combustion chamber of a diesel engine is set to a first oxygen concentration, and fuel is injected into the combustion chamber by performing pilot injection and main injection at a first timing, and combustion Premixing in which the oxygen concentration in the chamber is set to a second oxygen concentration lower than the first oxygen concentration, and fuel is injected into the combustion chamber by performing pilot injection and main injection at a second timing earlier than the first timing. A diesel engine combustion control device that controls a diesel engine in two combustion modes of a combustion mode, wherein when the load of the diesel engine is equal to or higher than a predetermined load, the combustion mode of the diesel engine is set to a diffusion combustion mode, Also, when the diesel engine load is less than the specified load, premix the combustion mode of the diesel engine. Combustion mode control means for controlling the combustion mode so as to set the combustion mode is provided, and the combustion mode control means converts the oxygen concentration in the combustion chamber into the first oxygen concentration and the second oxygen according to a change in the load of the diesel engine. The fuel injection interval between the pilot injection and the main injection is gradually changed by gradually changing between the concentration and the timing of the pilot injection and the main injection, and along a predetermined transition path The combustion mode is shifted between the diffusion combustion mode and the premixed combustion mode. Further, the fuel injection interval with respect to the oxygen concentration transition rate between the predetermined point on the transition path and the premixed combustion mode is changed. The rate of change rate is greater than the rate of change rate of the fuel injection interval with respect to the oxygen concentration transition rate on the diffusion combustion mode side than the predetermined point. It is adapted to shift the urchin combustion mode, the combustion mode control means, so as to delay gradually timing of the pilot injection and main injection, and the interval between the pilot injection and the main injection, from the side of the premix combustion mode Also, the fuel injection timing is controlled so as to be wide on the diffusion combustion mode side .

このように構成された本発明によれば、燃焼モード制御手段によって、ディーゼルエンジンの負荷の変化に応じて燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度と第２の酸素濃度との間で徐々に移行させ、且つパイロット噴射とメイン噴射のタイミングを徐々に変化させることでパイロット噴射とメイン噴射の燃料噴射間隔を徐々に変化させることができ、これにより、燃焼モードを予混合燃焼モードと拡散燃焼モードの間で往来させることができる。そして燃焼モード制御手段は、予め決定された移行経路に沿って燃焼モードを２つのモードの間で往来させるようになっている。また、この移行経路は、移行経路上の所定点と予混合燃焼モードとの間における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射間隔の変化率の割合が、当該所定点よりも拡散燃焼モードの側における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射間隔の変化率の割合よりも大きくなるようなっている。そして燃焼モード制御手段が、このような移行経路に沿って燃焼モードを移行させることによって、例えばエンジンの負荷が増加して、予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに移行するときに、所定点の前では、酸素濃度の移行率に対する噴射タイミングの移行率を大きくし、所定点を越えた後に酸素濃度の移行率に対する噴射タイミングの移行率を小さくするようになる。これにより、所定点の前での酸素過剰状態による燃焼音の増加を防ぐことができ、且つ所定点の後での酸素不足状態による煤の増加を防ぐことができる。   According to the present invention thus configured, the combustion mode control means gradually changes the oxygen concentration in the combustion chamber between the first oxygen concentration and the second oxygen concentration in accordance with a change in the load of the diesel engine. The fuel injection interval between the pilot injection and the main injection can be gradually changed by changing the timing of the pilot injection and the main injection gradually, thereby changing the combustion mode between the premixed combustion mode and the diffusion combustion mode. Can be between. The combustion mode control means makes the combustion mode go back and forth between the two modes along a predetermined transition path. Further, this transition path is such that the rate of change rate of the fuel injection interval with respect to the transition rate of the oxygen concentration between the predetermined point on the transition path and the premixed combustion mode is the oxygen on the diffusion combustion mode side from the predetermined point. It is larger than the ratio of the change rate of the fuel injection interval to the concentration transfer rate. When the combustion mode control means shifts the combustion mode along such a transition path, for example, when the engine load increases and the transition from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode occurs, a predetermined point is reached. Then, the transition rate of the injection timing with respect to the transition rate of the oxygen concentration is increased, and after the predetermined point is exceeded, the transition rate of the injection timing with respect to the transition rate of the oxygen concentration is decreased. As a result, an increase in combustion noise due to an oxygen excess state before the predetermined point can be prevented, and an increase in soot due to an oxygen deficient state after the predetermined point can be prevented.

また、本発明は、ディーゼルエンジンの燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度とし、且つ第１のタイミングで当該燃焼室内に燃料を噴射する拡散燃焼モード、及び燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度よりも低い第２の酸素濃度とし、且つ第１のタイミングよりも早い第２のタイミングで燃焼室内に燃料を噴射する予混合燃焼モードの２つの燃焼モードでディーゼルエンジンを制御するためのディーゼルエンジンの燃焼制御方法であって、ディーゼルエンジンの負荷が所定負荷以上の場合に当該ディーゼルエンジンの燃焼モードを拡散燃焼モードとし、また、ディーゼルエンジンの負荷が所定負荷未満の場合に当該ディーゼルエンジンの燃焼モードを予混合燃焼モードとするように燃焼モードを制御する燃焼モード制御工程を備え、この燃焼モード制御工程では、ディーゼルエンジンの負荷の変化に応じて燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度と第２の酸素濃度との間で徐々に移行させ、且つ燃料噴射タイミングを第１のタイミングと第２のタイミングの間で徐々に移行させて、予め決定された移行経路に沿って拡散燃焼モードと予混合燃焼モードの間で燃焼モードを移行させるようになっており、さらに、この移行経路上の所定点と予混合燃焼モードとの間における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合が、当該所定点よりも拡散燃焼モードの側における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合よりも大きくなるように燃焼モードを移行させるようになっており、移行経路上には、所定点よりも拡散燃焼モード側にあり、燃焼モードを予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに移行させるときにＮＯｘの増加を避けるように、酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合を大きくするためのＮＯｘ回避点があり、燃焼モード制御工程では、さらに、所定点と予混合燃焼モードの間における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合が、当該所定点とＮＯｘ回避点との間における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合よりも大きくなるように燃焼モードを移行させるようになっていることを特徴とする。 Further, according to the present invention, the oxygen concentration in the combustion chamber of the diesel engine is set to the first oxygen concentration, the diffusion combustion mode in which fuel is injected into the combustion chamber at the first timing, and the oxygen concentration in the combustion chamber to the first oxygen concentration. Diesel for controlling a diesel engine in two combustion modes of a premixed combustion mode in which fuel is injected into the combustion chamber at a second timing earlier than the first timing and having a second oxygen concentration lower than the oxygen concentration A combustion control method for an engine, in which the combustion mode of the diesel engine is set to a diffusion combustion mode when the load of the diesel engine is greater than or equal to a predetermined load, and the combustion of the diesel engine is performed when the load of the diesel engine is less than the predetermined load A combustion mode control step for controlling the combustion mode so that the mode is a premixed combustion mode. In the engine control process, the oxygen concentration in the combustion chamber is gradually shifted between the first oxygen concentration and the second oxygen concentration in accordance with a change in the load of the diesel engine, and the fuel injection timing is set to the first timing. Between the diffusive combustion mode and the premixed combustion mode along a predetermined transition path, and the transition path is further shifted. The ratio of the fuel injection timing transition rate to the oxygen concentration transition rate between the predetermined point above and the premixed combustion mode is the ratio of the fuel injection timing to the oxygen concentration transition rate on the diffusion combustion mode side from the predetermined point. ratio of transition rate being adapted to shift the combustion mode to be greater than, on the travel path, is in the diffusion combustion mode side of the predetermined point, the combustion mode There is a NOx avoidance point for increasing the ratio of the fuel injection timing transition rate to the oxygen concentration transition rate so as to avoid an increase in NOx when shifting from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode, and the combustion mode control step Then, the ratio of the transition rate of the fuel injection timing to the transition rate of the oxygen concentration between the predetermined point and the premixed combustion mode is the fuel injection timing relative to the transition rate of the oxygen concentration between the predetermined point and the NOx avoidance point. It is characterized in that the combustion mode is shifted so as to be larger than the ratio of the shift rate .

このように構成された本発明によれば、燃焼モード制御工程において、ディーゼルエンジンの負荷の変化に応じて燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度と第２の酸素濃度との間で徐々に移行させ、且つ燃料噴射タイミングを第１のタイミングと第２のタイミングの間で徐々に移行させることができ、これにより、燃焼モードを予混合燃焼モードと拡散燃焼モードの間で往来させることができる。そして燃焼モード制御工程では、予め決定された移行経路に沿って燃焼モードを２つのモードの間で往来させるようになっている。また、この移行経路は、移行経路上の所定点と予混合燃焼モードとの間における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合が、当該所定点よりも拡散燃焼モードの側における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合よりも大きくなるようなっている。そして燃焼モード制御工程において、このような移行経路に沿って燃焼モードを移行させることによって、例えばエンジンの負荷が増加して、予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに移行するときに、所定点の前では、酸素濃度の移行率に対する噴射タイミングの移行率を大きくし、所定点を越えた後に酸素濃度の移行率に対する噴射タイミングの移行率を小さくするようになる。これにより、所定点の前での酸素過剰状態による燃焼音の増加を防ぐことができ、且つ所定点の後での酸素不足状態による煤の増加を防ぐことができる。   According to the present invention configured as described above, in the combustion mode control step, the oxygen concentration in the combustion chamber is gradually reduced between the first oxygen concentration and the second oxygen concentration in accordance with a change in the load of the diesel engine. And the fuel injection timing can be gradually shifted between the first timing and the second timing, whereby the combustion mode can be moved back and forth between the premixed combustion mode and the diffusion combustion mode. . In the combustion mode control step, the combustion mode is moved between the two modes along a predetermined transition path. Further, the transition path is such that the ratio of the transition rate of the fuel injection timing to the transition ratio of the oxygen concentration between the predetermined point on the transition path and the premixed combustion mode is the oxygen on the diffusion combustion mode side from the predetermined point. It is larger than the ratio of the fuel injection timing transition rate to the concentration transition rate. In the combustion mode control step, by shifting the combustion mode along such a transition path, for example, when the engine load increases and the transition from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode occurs, a predetermined point is reached. Then, the transition rate of the injection timing with respect to the transition rate of the oxygen concentration is increased, and after the predetermined point is exceeded, the transition rate of the injection timing with respect to the transition rate of the oxygen concentration is decreased. As a result, an increase in combustion noise due to an oxygen excess state before the predetermined point can be prevented, and an increase in soot due to an oxygen deficient state after the predetermined point can be prevented.

また、本発明は、ディーゼルエンジンの燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度とし、且つ第１のタイミングでパイロット噴射及びメイン噴射を行って当該燃焼室内に燃料を噴射する拡散燃焼モード、及び燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度よりも低い第２の酸素濃度とし、且つ第１のタイミングよりも早い第２のタイミングでパイロット噴射及びメイン噴射を行って燃焼室内に燃料を噴射する予混合燃焼モードの２つの燃焼モードでディーゼルエンジンを制御するようになったディーゼルエンジンの燃焼制御方法であって、ディーゼルエンジンの負荷が所定負荷以上の場合に当該ディーゼルエンジンの燃焼モードを拡散燃焼モードとし、また、ディーゼルエンジンの負荷が所定負荷未満の場合に当該ディーゼルエンジンの燃焼モードを予混合燃焼モードとするように燃焼モードを制御する燃焼モード制御工程を備え、この燃焼モード制御工程では、ディーゼルエンジンの負荷の変化に応じて燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度と第２の酸素濃度との間で徐々に移行させ、且つパイロット噴射とメイン噴射のタイミングを徐々に変化させることでパイロット噴射とメイン噴射の燃料噴射間隔を徐々に変化させて、予め決定された移行経路に沿って拡散燃焼モードと予混合燃焼モードの間で燃焼モードを移行させるようになっており、さらに、この移行経路上の所定点と予混合燃焼モードとの間における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射間隔の変化率の割合が、当該所定点よりも拡散燃焼モードの側における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射間隔の変化率の割合よりも大きくなるように燃焼モードを移行させると共に、パイロット噴射及びメイン噴射のタイミングを徐々に遅らせるように、且つパイロット噴射とメイン噴射との間隔が、予混合燃焼モードの側よりも拡散燃焼モードの側で広くなるように燃料噴射のタイミングを制御するようになっていることを特徴とする。 The present invention also provides a diffusion combustion mode in which the oxygen concentration in a combustion chamber of a diesel engine is set to a first oxygen concentration, and fuel is injected into the combustion chamber by performing pilot injection and main injection at a first timing, and combustion Premixing in which the oxygen concentration in the chamber is set to a second oxygen concentration lower than the first oxygen concentration, and fuel is injected into the combustion chamber by performing pilot injection and main injection at a second timing earlier than the first timing. A diesel engine combustion control method that controls a diesel engine in two combustion modes of a combustion mode, wherein when the load of the diesel engine is equal to or higher than a predetermined load, the combustion mode of the diesel engine is set to a diffusion combustion mode, Also, when the diesel engine load is less than the specified load, premix the combustion mode of the diesel engine. A combustion mode control step for controlling the combustion mode so as to set the combustion mode, and in this combustion mode control step, the oxygen concentration in the combustion chamber is changed to the first oxygen concentration and the second oxygen in accordance with a change in the load of the diesel engine. The fuel injection interval between the pilot injection and the main injection is gradually changed by gradually changing between the concentration and the timing of the pilot injection and the main injection, and along a predetermined transition path The combustion mode is shifted between the diffusion combustion mode and the premixed combustion mode. Further, the fuel injection interval with respect to the oxygen concentration transition rate between the predetermined point on the transition path and the premixed combustion mode is changed. The rate of change is larger than the rate of change of the fuel injection interval with respect to the rate of oxygen concentration transition on the diffusion combustion mode side than the predetermined point. The combustion mode with shifts as to delay gradually timing of the pilot injection and main injection, and the interval between the pilot injection and the main injection, becomes wider on the side of the diffusion combustion mode than the side of the premix combustion mode Thus, the fuel injection timing is controlled as described above .

このように構成された本発明によれば、燃焼モード制御工程において、ディーゼルエンジンの負荷の変化に応じて燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度と第２の酸素濃度との間で徐々に移行させ、且つパイロット噴射とメイン噴射のタイミングを徐々に変化させることでパイロット噴射とメイン噴射の燃料噴射間隔を徐々に変化させることができ、これにより、燃焼モードを予混合燃焼モードと拡散燃焼モードの間で往来させることができる。そして燃焼モード制御工程では、予め決定された移行経路に沿って燃焼モードを２つのモードの間で往来させるようになっている。また、この移行経路は、移行経路上の所定点と予混合燃焼モードとの間における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射間隔の変化率の割合が、当該所定点よりも拡散燃焼モードの側における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射間隔の変化率の割合よりも大きくなるようなっている。そして燃焼モード制御工程において、このような移行経路に沿って燃焼モードを移行させることによって、例えばエンジンの負荷が増加して、予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに移行するときに、所定点の前では、酸素濃度の移行率に対する噴射タイミングの移行率を大きくし、所定点を越えた後に酸素濃度の移行率に対する噴射タイミングの移行率を小さくするようになる。これにより、所定点の前での酸素過剰状態による燃焼音の増加を防ぐことができ、且つ所定点の後での酸素不足状態による煤の増加を防ぐことができる。   According to the present invention configured as described above, in the combustion mode control step, the oxygen concentration in the combustion chamber is gradually reduced between the first oxygen concentration and the second oxygen concentration in accordance with a change in the load of the diesel engine. The fuel injection interval between the pilot injection and the main injection can be gradually changed by changing the timing of the pilot injection and the main injection gradually, thereby changing the combustion mode between the premixed combustion mode and the diffusion combustion mode. Can be between. In the combustion mode control step, the combustion mode is moved between the two modes along a predetermined transition path. Further, this transition path is such that the rate of change rate of the fuel injection interval with respect to the transition rate of the oxygen concentration between the predetermined point on the transition path and the premixed combustion mode is the oxygen on the diffusion combustion mode side from the predetermined point. It is larger than the ratio of the change rate of the fuel injection interval to the concentration transfer rate. In the combustion mode control step, by shifting the combustion mode along such a transition path, for example, when the engine load increases and the transition from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode occurs, a predetermined point is reached. Then, the transition rate of the injection timing with respect to the transition rate of the oxygen concentration is increased, and after the predetermined point is exceeded, the transition rate of the injection timing with respect to the transition rate of the oxygen concentration is decreased. As a result, an increase in combustion noise due to an oxygen excess state before the predetermined point can be prevented, and an increase in soot due to an oxygen deficient state after the predetermined point can be prevented.

このように本発明によれば、拡散燃焼モードと予混合燃焼モードとの間で燃焼モードを移行させるときに、燃焼音が一時的に大きくなるのを防止し、且つ煤の増加を防止することができる。   As described above, according to the present invention, when the combustion mode is shifted between the diffusion combustion mode and the premixed combustion mode, the combustion noise is prevented from temporarily increasing and the increase in soot is prevented. Can do.

本発明の実施形態によるディーゼルエンジンの制御装置が適用されたエンジンシステムを示す概略図である。It is the schematic which shows the engine system to which the control apparatus of the diesel engine by embodiment of this invention was applied. 本発明の実施形態による、ディーゼルエンジンの状態に応じた、インジェクタの燃料噴射モードを示すマップである。It is a map which shows the fuel-injection mode of an injector according to the state of the diesel engine by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による、各燃焼モードを実行しているときの燃焼室内の酸素濃度の目標値を示すグラフである。It is a graph which shows the target value of the oxygen concentration in a combustion chamber when performing each combustion mode by embodiment of this invention. 本発明の実施形態による、インジェクタのパイロット噴射とメイン噴射の噴射量とそのタイミングの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the injection quantity of the pilot injection of an injector, and the main injection, and its timing by embodiment of this invention. 本発明の実施形態によって、燃料噴射モードを予混合燃焼モードと拡散燃焼モードの間で移行させるときのマップである。7 is a map when the fuel injection mode is shifted between the premixed combustion mode and the diffusion combustion mode according to the embodiment of the present invention. 図５のマップの変形例である。It is a modification of the map of FIG. 本発明の実施形態によって燃焼モードを移行させるときのＥＣＵの一連の処理を示すフロー図である。It is a flowchart which shows a series of processes of ECU when changing combustion mode by embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態による自動車の燃焼制御装置について説明する。図１は、ディーゼルエンジンの制御装置が適用されたエンジンシステムを示す概略図である。   Hereinafter, an automobile combustion control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an engine system to which a control device for a diesel engine is applied.

図１に示すように、エンジンシステムは、ディーゼルエンジン１と、このディーゼルエンジン１から延びる吸気通路３及び排気通路５を有する。ディーゼルエンジン１は、多気筒式のディーゼルエンジンであり、燃焼室７と、この燃焼室７内で運動するピストン９と、所定のタイミングで燃焼室７内に燃料を噴射するインジェクタ１１を備える。そして燃焼室７と吸気通路３の間には、吸気バルブ１３が設けられており、さらに燃焼室７と排気通路５の間には、排気バルブ１５が設けられている。   As shown in FIG. 1, the engine system includes a diesel engine 1 and an intake passage 3 and an exhaust passage 5 extending from the diesel engine 1. The diesel engine 1 is a multi-cylinder diesel engine, and includes a combustion chamber 7, a piston 9 that moves in the combustion chamber 7, and an injector 11 that injects fuel into the combustion chamber 7 at a predetermined timing. An intake valve 13 is provided between the combustion chamber 7 and the intake passage 3, and an exhaust valve 15 is provided between the combustion chamber 7 and the exhaust passage 5.

吸気通路３は、外気を取り込み、ディーゼルエンジン１の燃焼室７に供給するようになっている。吸気通路３には、その上流側から、吸気量を調整するための吸気絞り弁１７、ターボ過給機１９のコンプレッサ２１、インタークーラ２３、及びインタークーラ（Ｉ／Ｃ）通路絞り弁２５が設けられている。そして吸気通路３は、マニフォルド２７を介してディーゼルエンジン１の燃焼室７の吸気側に連通されている。   The intake passage 3 takes in outside air and supplies it to the combustion chamber 7 of the diesel engine 1. An intake throttle valve 17 for adjusting the intake air amount, a compressor 21 of the turbocharger 19, an intercooler 23, and an intercooler (I / C) passage throttle valve 25 are provided in the intake passage 3 from the upstream side. It has been. The intake passage 3 communicates with the intake side of the combustion chamber 7 of the diesel engine 1 via the manifold 27.

排気通路５は、ディーゼルエンジン１の排気を車外に排出するようになっている。この排気通路５には、その上流側から、ターボ過給機１９のタービン２９、排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ、煤等を酸化するための酸化触媒３１、及び排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）３３が設けられている。   The exhaust passage 5 is configured to discharge the exhaust of the diesel engine 1 to the outside of the vehicle. From the upstream side of the exhaust passage 5, a turbine 29 of the turbocharger 19, an oxidation catalyst 31 for oxidizing HC, CO, NOx, soot and the like in the exhaust, and particulate matter (PM) in the exhaust DPF (Diesel Particulate Filter) 33 is provided.

また、吸気通路３と排気通路５の間には、第１ＥＧＲ通路３５と、第２ＥＧＲ通路３７が設けられている。第１ＥＧＲ通路３５は、ＤＰＦ３３の下流側からターボ過給機１９のコンプレッサ２１の上流側に排気を還流させるようになっている。具体的には、この第１ＥＧＲ通路３５は、ＤＰＦ３３の下流側から、吸気絞り弁１７とターボ過給機１９のコンプレッサ２１の間まで延びている。そして第１ＥＧＲ通路３５には、排気の温度を下げる第１ＥＧＲクーラ３９、及び排気の還流量を調節するための第１ＥＧＲバルブ４１が設けられている。そして第１ＥＧＲ通路３５は、ディーゼルエンジン１の負荷が比較的高い、即ち燃料噴射量の多い高負荷運転領域で使用される。燃料噴射量が多く排気熱量の大きい高負荷運転領域では、タービン２９下流から排気を還流する第１ＥＧＲ通路３５を使用することで、タービン２９の前後での温度差を高めて、第２ＥＧＲ通路３７の使用に対してタービン２９の効率を向上させ、燃費を改善することができる。   A first EGR passage 35 and a second EGR passage 37 are provided between the intake passage 3 and the exhaust passage 5. The first EGR passage 35 is configured to recirculate exhaust gas from the downstream side of the DPF 33 to the upstream side of the compressor 21 of the turbocharger 19. Specifically, the first EGR passage 35 extends from the downstream side of the DPF 33 to the space between the intake throttle valve 17 and the compressor 21 of the turbocharger 19. The first EGR passage 35 is provided with a first EGR cooler 39 that lowers the temperature of the exhaust, and a first EGR valve 41 that adjusts the recirculation amount of the exhaust. The first EGR passage 35 is used in a high load operation region where the load of the diesel engine 1 is relatively high, that is, the fuel injection amount is large. In the high-load operation region where the fuel injection amount is large and the exhaust heat amount is large, the temperature difference between the front and rear of the turbine 29 is increased by using the first EGR passage 35 that recirculates the exhaust from the downstream of the turbine 29, and the second EGR passage 37 The efficiency of the turbine 29 can be improved with respect to use, and fuel consumption can be improved.

第２ＥＧＲ通路３７は、ディーゼルエンジン１の下流側から上流側に排気を還流させるようになっている。具体的には、第２ＥＧＲ通路３７は、ディーゼルエンジン１とターボ過給機１９のタービン２９の間から、Ｉ／Ｃ通路絞り弁２５とマニフォルド２７の間まで延びる。そして第２ＥＧＲ通路３７には、排気の温度を下げる第２ＥＧＲクーラ４３、及び排気の還流量を調節するための第２ＥＧＲバルブ４５が設けられている。なお、第２ＥＧＲクーラ４３を省略しても良い。   The second EGR passage 37 is configured to recirculate exhaust gas from the downstream side to the upstream side of the diesel engine 1. Specifically, the second EGR passage 37 extends from between the diesel engine 1 and the turbine 29 of the turbocharger 19 to between the I / C passage throttle valve 25 and the manifold 27. The second EGR passage 37 is provided with a second EGR cooler 43 that lowers the exhaust temperature and a second EGR valve 45 that adjusts the recirculation amount of the exhaust. Note that the second EGR cooler 43 may be omitted.

そしてＥＣＵ４７が、ディーゼルエンジン１の吸気、排気、及び燃料の噴射を制御するようになっている。具体的には、ＥＣＵ４７は、吸気絞り弁１７、及びＩ／Ｃ通路絞り弁２５の開度を制御することで、ディーゼルエンジン１への吸気量を制御する。また、ＥＣＵ４７は、第１ＥＧＲバルブ４１と第２ＥＧＲバルブ４５の開度を制御することでディーゼルエンジン１に還流されるＥＧＲ量を制御する。そしてＥＣＵ４７は、吸気絞り弁１７、Ｉ／Ｃ通路絞り弁２５、第１ＥＧＲバルブ４１、及び第２ＥＧＲバルブ４５の開度を制御することによって、燃焼室７内の酸素濃度を制御するようになっている。   The ECU 47 controls intake, exhaust, and fuel injection of the diesel engine 1. Specifically, the ECU 47 controls the intake air amount to the diesel engine 1 by controlling the opening degree of the intake throttle valve 17 and the I / C passage throttle valve 25. Further, the ECU 47 controls the EGR amount recirculated to the diesel engine 1 by controlling the opening degrees of the first EGR valve 41 and the second EGR valve 45. The ECU 47 controls the oxygen concentration in the combustion chamber 7 by controlling the openings of the intake throttle valve 17, the I / C passage throttle valve 25, the first EGR valve 41, and the second EGR valve 45. Yes.

また、ＥＣＵ４７は、インジェクタ１１を制御することによって、燃焼室７内へ燃料を供給するタイミング及び量を制御するようになっている。ＥＣＵ４７による各制御は、ピストン９のクランク角（ＣＡ）を検出するためのクランク角センサ４９、吸気の圧力状態を検出するための吸気圧センサ５１、排気の酸素濃度を検出するためのＯ2センサ５３、ディーゼルエンジン１に流入される空気流量を検出するエアフローセンサ５５、ディーゼルエンジン１に流入される空気の温度を検出する吸気温度センサ５７、及びアクセル（図示せず）の踏み込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ５９の検出結果に基づいて行われる。また、ＤＰＦ３３の近くには、ＤＰＦ３３の上流側と下流側の差圧を検出する差圧センサ６１が設けられており、ＤＰＦ３３によって捕集されているＰＭの量を検出することができるようになっている。 In addition, the ECU 47 controls the timing and amount of supplying fuel into the combustion chamber 7 by controlling the injector 11. Each control by the ECU 47 includes a crank angle sensor 49 for detecting the crank angle (CA) of the piston 9, an intake pressure sensor 51 for detecting the pressure state of the intake air, and an O 2 sensor for detecting the oxygen concentration of the exhaust gas. 53, an air flow sensor 55 for detecting the flow rate of air flowing into the diesel engine 1, an intake air temperature sensor 57 for detecting the temperature of air flowing into the diesel engine 1, and an amount of depression of an accelerator (not shown) (accelerator opening degree) ) Is detected based on the detection result of the accelerator opening sensor 59. In addition, a differential pressure sensor 61 that detects the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the DPF 33 is provided near the DPF 33, so that the amount of PM collected by the DPF 33 can be detected. ing.

図２は、ディーゼルエンジンの状態に応じた、インジェクタの燃料噴射モードを示すマップである。この図２に示すように、ディーゼルエンジン１は、ディーゼルエンジン負荷とディーゼルエンジン回転数に応じて、拡散燃焼モードと予混合燃焼モード（ＰＣＩ燃焼モード）の２種類の燃料噴射モードの間を往来するようになっている。   FIG. 2 is a map showing the fuel injection mode of the injector according to the state of the diesel engine. As shown in FIG. 2, the diesel engine 1 travels between two fuel injection modes, a diffusion combustion mode and a premixed combustion mode (PCI combustion mode), according to the diesel engine load and the diesel engine speed. It is like that.

拡散燃焼モードでは、ＥＣＵ４７は、燃焼室７の圧縮工程においてピストン９が上死点近傍にあるときに、燃焼室７内に燃料が噴射されるようにインジェクタ１１を制御する。これにより、高温の燃焼室７内に燃料が噴射される。そしてこのとき燃焼室７内の燃料の濃度は不均一な雰囲気となっているので、インジェクタ１１による燃料の噴射と、燃料の着火が並行して行われる。   In the diffusion combustion mode, the ECU 47 controls the injector 11 so that fuel is injected into the combustion chamber 7 when the piston 9 is in the vicinity of the top dead center in the compression process of the combustion chamber 7. As a result, fuel is injected into the high-temperature combustion chamber 7. At this time, since the concentration of the fuel in the combustion chamber 7 is a non-uniform atmosphere, fuel injection by the injector 11 and fuel ignition are performed in parallel.

一方で、予混合燃焼モードでは、ＥＣＵ４７は、拡散燃焼モードよりも早いタイミングで燃焼室７内に燃料が噴射されるようにインジェクタ１１を制御する。そして予混合燃焼モードでは、燃料が着火する前に、燃料の噴射を終える。これにより、燃料が着火する前に、燃料が均一な雰囲気を作り出すことができ、燃料と空気の当量比を比較的低くして燃料の不完全燃焼、又は煤の発生を抑制することができる。この予混合燃焼モードは、燃料を均一にするための時間を確保する必要があるため、ディーゼルエンジン負荷が比較的低く、且つディーゼルエンジン回転数が比較的少ない場合に使用される。そしてＥＣＵ４７は、ディーゼルエンジン負荷とディーゼルエンジン回転数に応じて、燃料の噴射形態を予混合燃焼モードと、拡散燃焼モードの間で切り替えるようになっている。   On the other hand, in the premixed combustion mode, the ECU 47 controls the injector 11 so that fuel is injected into the combustion chamber 7 at a timing earlier than in the diffusion combustion mode. In the premixed combustion mode, the fuel injection is finished before the fuel is ignited. Thereby, before the fuel ignites, the fuel can create a uniform atmosphere, and the equivalent ratio of the fuel and air can be made relatively low to suppress incomplete combustion of the fuel or generation of soot. This premixed combustion mode is used when the diesel engine load is relatively low and the diesel engine speed is relatively low because it is necessary to secure time for making the fuel uniform. The ECU 47 switches the fuel injection mode between the premixed combustion mode and the diffusion combustion mode in accordance with the diesel engine load and the diesel engine speed.

図３は、各燃焼モードを実行しているときの燃焼室内の酸素濃度の目標値を示すグラフであり、このグラフでは、Ｘ軸に酸素濃度移行率を示し、Ｙ軸に燃焼室内の酸素濃度を示す。この図に示すように、拡散燃焼モードを実行するときの酸素濃度Ｃ1は、予混合燃焼モードを実行するときの酸素濃度Ｃ2よりも高くなっている。これは、拡散燃焼モードを実行しているときには、酸素の当量比が高くなる（酸素が少なくなる）と、ＣＯ、ＨＣ、又は煤が発生し易くなるので、燃焼室７内に供給される酸素の濃度を、予混合燃焼モードを実行する場合よりも高くして、不完全燃焼を抑制する必要があるからである。そして、予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに移行するときは、経路Ｌ1に沿って燃焼室７内の酸素濃度を徐々に高くし、一方で、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに移行するときは、経路Ｌ1に沿って燃焼室７内の酸素濃度を徐々に低くする。そして何れの場合も、酸素濃度の移行の全過程においてほぼ同じ変化率で移行するようになっており、経路Ｌ1は、ほぼ直線となる。そして以下では、拡散燃焼モードにおける酸素濃度移行率を０．０とし、予混合燃焼モードにおける酸素濃度移行率を１．０とする。そして、拡散燃焼モードと、予混合燃焼モードの間における酸素濃度移行率を、それぞれ経路Ｌ1の傾きに応じて４分割し、それぞれの点を０．２５，０．５０，及び０．７５として示す。 FIG. 3 is a graph showing the target value of the oxygen concentration in the combustion chamber when each combustion mode is executed. In this graph, the oxygen concentration transfer rate is shown on the X axis and the oxygen concentration in the combustion chamber is shown on the Y axis. Indicates. As shown in this figure, the oxygen concentration C 1 when executing the diffusion combustion mode is higher than the oxygen concentration C 2 when executing the premixed combustion mode. This is because when the diffusion combustion mode is executed, if the equivalent ratio of oxygen becomes high (oxygen decreases), CO, HC, or soot is likely to be generated, so oxygen supplied into the combustion chamber 7 This is because it is necessary to suppress the incomplete combustion by increasing the concentration of the gas as compared with the case where the premixed combustion mode is executed. Then, when moving from the premix combustion mode to the diffusion combustion mode, along the path L 1 is gradually increased oxygen concentration in the combustion chamber 7, while, when the transition from the diffusion combustion mode to the premix combustion mode Gradually decreases the oxygen concentration in the combustion chamber 7 along the path L 1 . In any case, the transition is performed at substantially the same rate of change in the entire process of the transition of the oxygen concentration, and the path L 1 is substantially a straight line. Hereinafter, the oxygen concentration transfer rate in the diffusion combustion mode is set to 0.0, and the oxygen concentration transfer rate in the premixed combustion mode is set to 1.0. Then, the oxygen concentration transfer rate between the diffusion combustion mode and the premixed combustion mode is divided into four according to the slope of the path L 1 , and the respective points are set to 0.25, 0.50, and 0.75. Show.

図４は、インジェクタによるパイロット噴射とメイン噴射の噴射量とそのタイミングの関係を示すグラフであり、このグラフでは、Ｘ軸方向にディーゼルエンジン１のピストン９のクランク角度（ＣＡ）を示し、Ｙ軸方向に燃料噴射量を示す。さらにこのグラフでは、予混合燃焼モードにおける燃料の噴射形態を噴射形態移行率１．０とし、さらに拡散燃焼モードにおける燃料の噴射形態を噴射形態移行率０．０とする。そしてこの図に示すように、予混合燃焼モードにおけるパイロット噴射の燃料噴射量と、拡散燃焼モードにおけるパイロット噴射の燃料噴射量が異なる。一方で、予混合燃焼モードにおけるメイン噴射の燃料噴射量と、拡散燃焼モードにおけるメイン噴射の燃料噴射量も異なり、両燃焼モードで同一のトルクを発生するように燃料の総噴射量を調整している。図４に示す一例においては、予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに移行するときは、パイロット噴射の燃料噴射量を徐々に減らしながら、メイン噴射の燃料噴射量を徐々に増やす。さらにこのとき、パイロット噴射及びメイン噴射のタイミングを徐々に遅らせ、且つパイロット噴射とメイン噴射の間隔を徐々に広げる。一方で、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに移行するときは、パイロット噴射の燃料噴射量を徐々に増やしながら、メイン噴射の燃料噴射量を徐々に減らす。さらにこのときパイロット噴射及びメイン噴射のタイミングを徐々に早め、且つパイロット噴射とメイン噴射の間隔を徐々に狭める。そして、拡散燃焼モードと、予混合燃焼モードの間における噴射形態移行率及び燃料噴射間隔の変化率を、それぞれ噴射される燃料の量及びタイミングに応じて４分割し、それぞれの点を０．２５，０．５０，及び０．７５として示す。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between the injection amounts of pilot injection and main injection by the injector and the timing thereof. In this graph, the crank angle (CA) of the piston 9 of the diesel engine 1 is shown in the X-axis direction, and the Y-axis The fuel injection amount is indicated in the direction. Further, in this graph, the fuel injection mode in the premixed combustion mode is an injection mode transition rate 1.0, and the fuel injection mode in the diffusion combustion mode is an injection mode transition rate 0.0. As shown in this figure, the fuel injection amount of pilot injection in the premixed combustion mode is different from the fuel injection amount of pilot injection in the diffusion combustion mode. On the other hand, the fuel injection amount of the main injection in the premixed combustion mode and the fuel injection amount of the main injection in the diffusion combustion mode are also different, and the total fuel injection amount is adjusted so that the same torque is generated in both combustion modes. Yes. In the example shown in FIG. 4, when shifting from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode, the fuel injection amount of the main injection is gradually increased while gradually decreasing the fuel injection amount of the pilot injection. Further, at this time, the timing of pilot injection and main injection is gradually delayed, and the interval between pilot injection and main injection is gradually increased. On the other hand, when shifting from the diffusion combustion mode to the premixed combustion mode, the fuel injection amount of the main injection is gradually decreased while gradually increasing the fuel injection amount of the pilot injection. Further, at this time, the timing of the pilot injection and the main injection is gradually advanced, and the interval between the pilot injection and the main injection is gradually reduced. Then, the injection mode transition rate and the change rate of the fuel injection interval between the diffusion combustion mode and the premixed combustion mode are divided into four according to the amount and timing of the injected fuel, and each point is 0.25. , 0.50, and 0.75.

そしてＥＣＵ４７は、燃焼室７内へ供給される酸素の濃度を徐々に変化させて酸素濃度を移行させながら、酸素濃度移行率に応じて燃料噴射の量及びタイミングを制御することで、予混合燃焼モードと拡散燃焼モードの間をスムーズに移行できるような制御を行う。   The ECU 47 gradually changes the concentration of oxygen supplied into the combustion chamber 7 to shift the oxygen concentration, and controls the amount and timing of fuel injection according to the oxygen concentration shift rate, thereby premixed combustion. Control is performed so that smooth transition can be made between the mode and the diffusion combustion mode.

図５は、燃料噴射モードを予混合燃焼モードと拡散燃焼モードの間で移行させるときのマップを示す。このマップは、燃料噴射形態を一定とし、燃焼室内の酸素濃度を段階的に変化させる実験を行い、各々の酸素濃度値におけるＮＯｘ、ＮＶＨ、及びＳｏｏｔの測定結果を合成したものである。このマップでは、Ｘ軸方向に酸素濃度移行率を示し、Ｙ軸方向に噴射形態移行率を示し、さらに点（Ｘ，Ｙ）＝（０，０）を拡散燃焼モードとし、点（Ｘ，Ｙ）＝（１，１）を予混合燃焼モードとする。また、この図に示すように、ＮＯｘは酸素量が多い（ＥＧＲ率が低い）状態で発生し、ＮＶＨは噴射形態が予混合燃焼寄りのままＥＧＲ率が低下した場合に悪化し、Ｓｏｏｔは噴射形態が拡散燃焼寄り且つ酸素濃度が予混合燃焼寄りの時増加し、ＨＣは酸素濃度が予混合燃焼付近で噴射形態が拡散燃焼側に移行した時に増加する。そしてＥＣＵ４７は、酸素濃度移行率と噴射形態移行率との関係が、ＮＯｘ、ＮＶＨ、Ｓｏｏｔ、及びＨＣが総合的に少なくなるような移行経路Ｌ2に沿って移動するように、燃焼室７内の酸素濃度に応じて燃料噴射の量及びタイミングを制御して噴射形態移行率を変化させる。 FIG. 5 shows a map when the fuel injection mode is shifted between the premixed combustion mode and the diffusion combustion mode. This map is an experiment in which the fuel injection mode is constant and the oxygen concentration in the combustion chamber is changed stepwise, and the measurement results of NOx, NVH, and Soot at each oxygen concentration value are synthesized. In this map, the oxygen concentration transfer rate is shown in the X-axis direction, the injection mode transfer rate is shown in the Y-axis direction, the point (X, Y) = (0, 0) is the diffusion combustion mode, and the point (X, Y ) = (1, 1) is the premixed combustion mode. Further, as shown in this figure, NOx is generated in a state where the amount of oxygen is large (EGR rate is low), NVH is deteriorated when the EGR rate is lowered while the injection form is close to premixed combustion, and Soot is injected. HC increases when the form is close to diffusion combustion and the oxygen concentration is close to premix combustion, and HC increases when the injection form is shifted to the diffusion combustion side near the premix combustion. The ECU 47 then moves in the combustion chamber 7 so that the relationship between the oxygen concentration transition rate and the injection mode transition rate moves along the transition path L 2 in which NOx, NVH, Soot, and HC are reduced overall. The injection mode transition rate is changed by controlling the amount and timing of fuel injection according to the oxygen concentration.

先ず、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに移行するときの噴射形態移行率と酸素濃度移行率の関係について詳述する。燃焼モードを拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに移行させる場合、先ず、酸素濃度移行率の変化量に対する噴射形態移行率の変化量の割合を多くし、これによりＳｏｏｔの増加を抑制することができる。そしてこの状態で、酸素濃度移行率が０．３付近に達すると、ＥＣＵ４７は、移行経路Ｌ2上の点Ｐ１において酸素濃度移行率の変化量に対する噴射形態移行率の変化量の割合を少なくする。この点Ｐ１は、において酸素濃度移行率の変化量に対する噴射形態移行率の変化量の割合を少なくしてもＳｏｏｔの増加が生じず、さらにＮＶＨの増加を防ぐことができる。そして、燃焼モードを拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに移行させるときは、移行経路Ｌ2上の点Ｐ１以降は、酸素濃度移行率の変化量に対する噴射形態移行率の変化量の割合が少なくなるように噴射形態移行率を制御して、ＮＶＨの増加を防ぐ。そして、この状態で、酸素濃度移行率が０．９付近に達すると、ＥＣＵは、移行経路Ｌ2上の点Ｐ２において酸素濃度移行率の変化量に対する噴射形態移行率の変化量の割合を多くする。移行経路Ｌ2上の点Ｐ２において酸素濃度移行率の変化量に対する噴射形態移行率の変化量の割合を多くしてもＮＶＨの増加が生じず、さらにＨＣの増加を防ぐことができる。そして、燃焼モードを拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに移行させるときは、この点Ｐ２以降は、酸素濃度移行率の変化量に対する噴射形態移行率の変化量の割合が多くなるように噴射形態移行率を制御して、ＨＣの増加を防ぐ。そしてこのとき、マップ上における点Ｐ２と予混合燃焼モードの間の酸素濃度移行率に対するタイミング移行率の割合が所定の傾斜を有しているのがよい。移行経路Ｌ2の予混合燃焼モード側の端部近傍を傾斜させることによって、燃焼モードを予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに移行させるときに、酸素濃度移行率だけが増加して、燃料噴射タイミングに対する適切な空燃比よりも燃焼室７内の空燃比が上昇するのを防止することができる。 First, the relationship between the injection mode transition rate and the oxygen concentration transition rate when shifting from the diffusion combustion mode to the premixed combustion mode will be described in detail. When the combustion mode is shifted from the diffusion combustion mode to the premixed combustion mode, first, the ratio of the change amount of the injection mode shift rate to the change amount of the oxygen concentration shift rate is increased, thereby suppressing the increase in soot. . In this state, when the oxygen concentration transition rate reaches around 0.3, ECU 47 may reduce the rate of change of injection manner transition rate with respect to the amount of change in the oxygen concentration transition rate at point P1 on the travel path L 2 . At this point P1, even if the ratio of the change amount of the injection mode shift rate to the change amount of the oxygen concentration shift rate is reduced, the increase of the soot does not occur, and further the increase of NVH can be prevented. Then, when shifting the combustion mode to the premix combustion mode from the diffusion combustion mode, the transition path L 2 on the point P1 later, the rate of change of injection manner transition rate with respect to the amount of change in the oxygen concentration transition rate is reduced Thus, the injection mode transition rate is controlled to prevent an increase in NVH. In this state, when the oxygen concentration transition rate reaches around 0.9, ECU is the proportion of the amount of change in injection manner transition rate with respect to the amount of change in the oxygen concentration transition rate at a point P2 on the travel path L 2 To do. It increased NVH does not occur even if the proportion of the amount of change in injection manner transition rate with respect to the amount of change in the oxygen concentration transition rate at a point P2 on the migration path L 2, it is possible to further prevent an increase in HC. When the combustion mode is shifted from the diffusion combustion mode to the premixed combustion mode, after this point P2, the injection mode transition is performed so that the ratio of the change amount of the injection mode transition rate to the variation amount of the oxygen concentration transition rate increases. Control the rate to prevent an increase in HC. At this time, it is preferable that the ratio of the timing shift rate to the oxygen concentration shift rate between the point P2 and the premixed combustion mode on the map has a predetermined slope. By inclining the vicinity of the end portion of the transition path L 2 on the premixed combustion mode side, when the combustion mode is shifted from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode, only the oxygen concentration transition rate increases, and the fuel injection timing Therefore, it is possible to prevent the air-fuel ratio in the combustion chamber 7 from rising more than the appropriate air-fuel ratio.

次に、予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに移行するときの噴射形態移行率と酸素濃度移行率の関係について詳述する。燃焼モードを予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに移行させる場合、先ず、酸素濃度移行率の変化量に対する噴射形態移行率の変化量の割合を多くし、これによりＮＶＨの増加を抑制することができる。そしてこの状態で、酸素濃度移行率が０．９付近に達すると、ＥＣＵ４７は、点Ｐ２において酸素濃度移行率の変化量に対する噴射形態移行率の変化量の割合を少なくする。この点Ｐ２において酸素濃度移行率の変化量に対する噴射形態移行率の変化量の割合を少なくしてもＮＶＨの増加が生じず、さらにＳｏｏｔの増加を防ぐことができる。そして、移行経路Ｌ2に沿って燃焼モードを予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに移行させるときは、この点Ｐ２以降は、酸素濃度移行率の変化量に対する噴射形態移行率の変化量の割合が少なくなるように噴射形態移行率を制御して、Ｓｏｏｔの増加を防ぐ。そして、この状態で、酸素濃度移行率が０．３付近に達すると、ＥＣＵは、点Ｐ１において酸素濃度移行率の変化量に対する噴射形態移行率の変化量の割合を多くする。この点Ｐ１において酸素濃度移行率の変化量に対する噴射形態移行率の変化量の割合を多くしてもＮＯｘの増加が生じず、さらにＳｏｏｔの増加を防ぐことができる。そして、燃焼モードを予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに移行させるときは、この点Ｐ１以降は、酸素濃度移行率の変化量に対する噴射形態移行率の変化量の割合が多くなるように噴射形態移行率を制御して、ＮＯｘの増加を防ぐ。 Next, the relationship between the injection mode transition rate and the oxygen concentration transition rate when shifting from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode will be described in detail. When shifting the combustion mode from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode, first, the ratio of the amount of change in the injection mode transition rate to the amount of change in the oxygen concentration transition rate is increased, thereby suppressing an increase in NVH. . In this state, when the oxygen concentration transfer rate reaches around 0.9, the ECU 47 reduces the ratio of the change amount of the injection mode transfer rate to the change amount of the oxygen concentration transfer rate at the point P2. At this point P2, even if the ratio of the change amount of the injection mode shift rate to the change amount of the oxygen concentration shift rate is reduced, the NVH does not increase, and the increase of the soot can be prevented. Then, when causing combustion mode along transition path L 2 is shifted from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode, after this point P2, the rate of change of injection manner transition rate with respect to the amount of change in the oxygen concentration migration rate The injection mode transition rate is controlled so as to decrease, and an increase in soot is prevented. In this state, when the oxygen concentration transfer rate reaches around 0.3, the ECU increases the ratio of the change amount of the injection mode transfer rate to the change amount of the oxygen concentration transfer rate at the point P1. At this point P1, even if the ratio of the change amount of the injection mode shift rate to the change amount of the oxygen concentration shift rate is increased, NOx does not increase, and an increase in soot can be prevented. When the combustion mode is shifted from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode, after this point P1, the injection mode transition is performed so that the ratio of the change amount of the injection mode transition rate to the variation amount of the oxygen concentration transition rate increases. Control the rate to prevent NOx increase.

上述のように、点Ｐ１は、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに移行させるときはＳｏｏｔ及びＮＶＨの増加を防ぐことができ、且つ予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに移行させるときは、ＮＯｘ及びＳｏｏｔの増加を防ぐことができる位置に設定される。さらに点Ｐ２は、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに移行させるときは、ＮＶＨ及びＨＣの増加を防ぐことができ、且つ予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに移行させるときは、ＮＶＨ及びＳｏｏｔの増加を防ぐことができる位置に設定される。そしてこのように点Ｐ２と予混合燃焼モードに移行するまでの間の酸素濃度移行率の変化量に対する噴射形態移行率の変化量を、点Ｐ１と点Ｐ２の間の酸素濃度移行率の変化量に対する噴射形態移行率の変化量を大きくすることによって、予混合燃焼モードと拡散燃焼モードの間を移行する際に、ＮＶＨが大きくなるのを防止することができる。   As described above, when the point P1 is shifted from the diffusion combustion mode to the premixed combustion mode, the increase of the Soot and NVH can be prevented, and when the transition from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode is performed, NOx and It is set at a position where the increase in the Soot can be prevented. Further, the point P2 can prevent the increase of NVH and HC when shifting from the diffusion combustion mode to the premixed combustion mode, and increase of NVH and Soot when shifting from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode. It is set to a position where it can be prevented. Then, the amount of change in the injection mode transition rate relative to the amount of change in the oxygen concentration transition rate between the point P2 and the transition to the premixed combustion mode is represented as the amount of change in the oxygen concentration transition rate between the points P1 and P2. By increasing the amount of change in the injection mode transition rate with respect to the above, it is possible to prevent NVH from increasing when transitioning between the premixed combustion mode and the diffusion combustion mode.

図６は、図５のマップの変形例を示す。図６のマップでは、図５のマップと比較して、ＮＯｘ及びＮＶＨの領域が小さくなっており、その一方でＳｏｏｔの領域が大きくなっている。そしてＥＣＵ４７は、上記移行経路Ｌ2と同様の経路を示す移行経路Ｌ3に沿って、燃焼モードを移行させるようになっている。図６のマップは、インジェクタの燃料噴射圧を補正して、図５のマップを得たときよりも燃料噴射圧を低下させた結果、得られたマップである。燃料噴射圧を低下させると、燃料と空気の混合気形成速度が低下して、急峻な燃焼の原因となる混合気の局所的なストイキメオトリの発生を抑制することができ、ＮＶＨを減らすことができる。そして燃焼モードの移行時に燃料噴射圧を補正してＮＶＨの領域を縮小させることで、燃焼モード移行時にＮＶＨが増すのを防止することができ、燃焼モードの移行時にドライバに違和感を与えるのをより確実に防止することができる。そしてこのような処理は、特に、ディーゼルエンジン１の排気通路５に設けられたＤＰＦ３３のＰＭ捕集量が閾値に達していない状態で行われるのがよい。これによりＳｏｏｔの量が増したとしても、ＤＰＦ３３によってＳｏｏｔを捕集することができる。 FIG. 6 shows a modification of the map of FIG. In the map of FIG. 6, compared to the map of FIG. 5, the NOx and NVH regions are smaller, while the soot region is larger. The ECU 47 shifts the combustion mode along a transition path L 3 indicating the same path as the transition path L 2 . The map in FIG. 6 is a map obtained as a result of correcting the fuel injection pressure of the injector and lowering the fuel injection pressure as compared with the case of obtaining the map in FIG. When the fuel injection pressure is lowered, the mixture formation speed of the fuel and air is lowered, so that local stoichiometry of the mixture causing steep combustion can be suppressed and NVH can be reduced. Can do. And by correcting the fuel injection pressure at the time of transition to the combustion mode and reducing the NVH region, it is possible to prevent the NVH from increasing at the time of transition to the combustion mode, and to make the driver feel uncomfortable at the time of transition to the combustion mode. It can be surely prevented. Such processing is particularly preferably performed in a state where the amount of PM collected by the DPF 33 provided in the exhaust passage 5 of the diesel engine 1 has not reached the threshold value. Thus, even if the amount of soot increases, soot can be collected by the DPF 33.

図７は、燃焼モードを移行させるときのＥＣＵの一連の処理を示すフロー図である。尚、図７及び以下の説明において符号「Ｓ」は、「ステップ」を示す。   FIG. 7 is a flowchart showing a series of processes of the ECU when the combustion mode is shifted. In FIG. 7 and the following description, the symbol “S” indicates “step”.

一連の処理が開始すると、Ｓ１においてＥＣＵ４７は、燃焼モードの移行要求があったか否かを判断する。この処理は、ＥＣＵ４７が、アクセル開度センサ５９の検出結果を読み込むことで行われる。そして、アクセルが所定量以上踏まれた場合には、ディーゼルエンジン１の負荷が低負荷状態から高負荷状態に移行するため、燃焼モードを予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに移行させる旨の移行要求があったと判断する。また、所定量以上踏まれていたアクセルの踏み込み量が、所定量未満となった場合には、ディーゼルエンジン１の負荷が高負荷状態から低負荷状態に移行するため、燃焼モードを拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに移行させる旨の移行要求があったと判断する。そして何れかの移行要求があった場合には、ＥＣＵ４７は、Ｓ２以降の処理を行う。   When a series of processes starts, the ECU 47 determines in S1 whether or not there is a request for shifting to the combustion mode. This process is performed by the ECU 47 reading the detection result of the accelerator opening sensor 59. When the accelerator is stepped on a predetermined amount or more, the load of the diesel engine 1 shifts from the low load state to the high load state. Therefore, a transition request for shifting the combustion mode from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode. Judge that there was. Further, when the amount of depression of the accelerator that has been stepped on more than a predetermined amount becomes less than the predetermined amount, the load of the diesel engine 1 shifts from the high load state to the low load state, so the combustion mode is changed from the diffusion combustion mode. It is determined that there has been a request for shifting to the premixed combustion mode. And when there exists any transfer request | requirement, ECU47 performs the process after S2.

Ｓ２においてＥＣＵ４７は、燃料噴射圧を補正する。この処理は、ＥＣＵ４７が差圧センサ６１の検出結果を読み込み、ＤＰＦ３３のＰＭ捕集量が閾値に達していない場合に行われる。そしてこの処理は、ＥＣＵ４７が、インジェクタ１１による燃料噴射時の燃料噴射圧を所定値まで低下させることで行われる。これにより、上述のようにマップ上のＮＶＨの領域を小さくすることができる。   In S2, the ECU 47 corrects the fuel injection pressure. This process is performed when the ECU 47 reads the detection result of the differential pressure sensor 61 and the PM collection amount of the DPF 33 has not reached the threshold value. This process is performed by the ECU 47 reducing the fuel injection pressure at the time of fuel injection by the injector 11 to a predetermined value. As a result, the NVH region on the map can be reduced as described above.

次にＳ３においてＥＣＵ４７は、酸素濃度移行率に基づいて、噴射形態移移行率を制御する。具体的にはＳ３においてＥＣＵ４７は、アクセルの踏み込み量が所定量未満から所定量以上に増加していた場合には、予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに移行させるための処理を行い、アクセルの踏み込み量が所定量以上から所定量未満まで減少していた場合には、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに移行させるための処理を行う。この処理では、先ずＥＣＵ４７が、第１ＥＧＲバルブ４１及び第２ＥＧＲバルブ４５、及び吸気絞り弁１７及びＩ／Ｃ通路絞り弁２５の開度を制御して、ディーゼルエンジン１の燃焼室７内の酸素濃度を制御する。これにより、燃焼室７内の酸素濃度を徐々に移行させる。このときＥＣＵ４７は、移行する方向に応じて燃焼室７内の酸素濃度を高め、又は低めるように第１ＥＧＲバルブ４１及び第２ＥＧＲバルブ４５の開度を制御する。これと同時にＥＣＵ４７は、Ｏ2センサ５３による排気通路５内の酸素濃度の検出結果、吸気絞り弁１７の開度等に基づいて、燃焼室７内の現在の酸素濃度を予測する。そしてＥＣＵ４７は、マップを参照して予測した酸素濃度に対応する噴射形態移行率を選択する。そしてＥＣＵ４７は、クランク角センサ４９を監視しながら選択された噴射形態移行率に対応する燃料の噴射形態が実行されるようにインジェクタ１１を制御する。そしてこの処理は、Ｓ４において燃焼モードの移行が完了したと判断されるまで繰り返し行われる。そして燃焼モードの移行時には、上述のようにＮＶＨが増加しないようになっているため、ドライバに違和感を与えない。 Next, in S3, the ECU 47 controls the injection mode transition rate based on the oxygen concentration transition rate. Specifically, in S3, when the accelerator depression amount has increased from less than a predetermined amount to a predetermined amount or more, the ECU 47 performs a process for shifting from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode, thereby depressing the accelerator. When the amount has decreased from the predetermined amount or more to less than the predetermined amount, a process for shifting from the diffusion combustion mode to the premixed combustion mode is performed. In this process, first, the ECU 47 controls the opening degrees of the first EGR valve 41, the second EGR valve 45, the intake throttle valve 17, and the I / C passage throttle valve 25, so that the oxygen concentration in the combustion chamber 7 of the diesel engine 1 is increased. To control. Thereby, the oxygen concentration in the combustion chamber 7 is gradually shifted. At this time, the ECU 47 controls the opening degrees of the first EGR valve 41 and the second EGR valve 45 so as to increase or decrease the oxygen concentration in the combustion chamber 7 in accordance with the moving direction. At the same time, the ECU 47 predicts the current oxygen concentration in the combustion chamber 7 based on the detection result of the oxygen concentration in the exhaust passage 5 by the O 2 sensor 53, the opening degree of the intake throttle valve 17, and the like. Then, the ECU 47 selects an injection mode transition rate corresponding to the oxygen concentration predicted with reference to the map. The ECU 47 controls the injector 11 so that the fuel injection mode corresponding to the selected injection mode transition rate is executed while monitoring the crank angle sensor 49. This process is repeated until it is determined in S4 that the transition to the combustion mode has been completed. At the time of transition to the combustion mode, the NVH does not increase as described above, so that the driver does not feel uncomfortable.

そしてＳ５においてＥＣＵ４７は、Ｓ２において補正した燃料噴射圧を初期化して、一連の処理を終了する。   In S5, the ECU 47 initializes the fuel injection pressure corrected in S2, and ends the series of processes.

このように、本発明の実施形態によれば、燃焼モードを拡散燃焼モードと予混合燃焼モードの間で移行させるときに、一時的にＮＶＨが増加するのを防止することができ、これによりドライバに違和感を与えるのを防止することができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, when the combustion mode is shifted between the diffusion combustion mode and the premixed combustion mode, it is possible to temporarily prevent the NVH from increasing, and thereby the driver. It is possible to prevent the user from feeling uncomfortable.

尚、上述の一連の処理では、Ｓ２において燃料噴射圧を補正し、さらにＳ５において燃料噴射圧を初期化するようにしたが、これらの処理を行わなくとも、上述の効果を得ることができる。また、上記実施形態では、排気通路５に設けられたＯ2センサ５３の検出結果に基づいて燃焼室７内の酸素濃度を予測するようにしたが、マニフォルド２７内に酸素濃度検出センサを設け、このセンサの検出結果をＥＣＵ４７が読み込むようにしてもよい。 In the series of processes described above, the fuel injection pressure is corrected in S2, and the fuel injection pressure is initialized in S5. However, the above-described effects can be obtained without performing these processes. In the above embodiment, the oxygen concentration in the combustion chamber 7 is predicted based on the detection result of the O 2 sensor 53 provided in the exhaust passage 5. However, an oxygen concentration detection sensor is provided in the manifold 27. The ECU 47 may read the detection result of this sensor.

１ ディーゼルエンジン
７ 燃焼室
４７ ＥＣＵ
Ｌ2，Ｌ3 移行経路 1 Diesel engine 7 Combustion chamber 47 ECU
L 2 and L 3 transition path

Claims (5)

ディーゼルエンジンの燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度とし、且つ第１のタイミングで当該燃焼室内に燃料を噴射する拡散燃焼モード、及び前記燃焼室内の酸素濃度を前記第１の酸素濃度よりも低い第２の酸素濃度とし、且つ前記第１のタイミングよりも早い第２のタイミングで前記燃焼室内に燃料を噴射する予混合燃焼モードの２つの燃焼モードで前記ディーゼルエンジンを制御するようになったディーゼルエンジンの燃焼制御装置であって、
前記ディーゼルエンジンの負荷が所定負荷以上の場合に当該ディーゼルエンジンの燃焼モードを拡散燃焼モードとし、また、前記ディーゼルエンジンの負荷が所定負荷未満の場合に当該ディーゼルエンジンの燃焼モードを予混合燃焼モードとするように燃焼モードを制御する燃焼モード制御手段を備え、
この燃焼モード制御手段は、前記ディーゼルエンジンの負荷の変化に応じて前記燃焼室内の酸素濃度を前記第１の酸素濃度と前記第２の酸素濃度との間で徐々に移行させ、且つ燃料噴射タイミングを前記第１のタイミングと前記第２のタイミングの間で徐々に移行させて、予め決定された移行経路に沿って前記拡散燃焼モードと前記予混合燃焼モードの間で燃焼モードを移行させるようになっており、さらに、この移行経路上の所定点と予混合燃焼モードとの間における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合が、当該所定点よりも拡散燃焼モードの側における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合よりも大きくなるように燃焼モードを移行させるようになっており、
前記移行経路上には、前記所定点よりも拡散燃焼モード側にあり、前記燃焼モードを前記予混合燃焼モードから前記拡散燃焼モードに移行させるときにＮＯｘの増加を避けるように、酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合を大きくするためのＮＯｘ回避点があり、
前記燃焼モード制御手段は、前記所定点と予混合燃焼モードの間における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合が、当該所定点と前記ＮＯｘ回避点との間における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合よりも大きくなるように燃焼モードを移行させるようになっていることを特徴とするディーゼルエンジンの燃焼制御装置。 A diffusion combustion mode in which the oxygen concentration in the combustion chamber of the diesel engine is set to the first oxygen concentration and fuel is injected into the combustion chamber at a first timing, and the oxygen concentration in the combustion chamber is set to be higher than the first oxygen concentration. The diesel engine is controlled in two combustion modes of a premixed combustion mode in which fuel is injected into the combustion chamber at a second timing earlier than the first timing with a low second oxygen concentration. A combustion control device for a diesel engine,
When the load of the diesel engine is equal to or higher than a predetermined load, the combustion mode of the diesel engine is set to a diffusion combustion mode, and when the load of the diesel engine is less than the predetermined load, the combustion mode of the diesel engine is set to a premixed combustion mode. Comprising combustion mode control means for controlling the combustion mode to
The combustion mode control means gradually shifts the oxygen concentration in the combustion chamber between the first oxygen concentration and the second oxygen concentration in accordance with a change in the load of the diesel engine, and fuel injection timing Is gradually shifted between the first timing and the second timing, and the combustion mode is shifted between the diffusion combustion mode and the premixed combustion mode along a predetermined transition path. Furthermore, the ratio of the transition rate of the fuel injection timing to the transition rate of the oxygen concentration between the predetermined point on the transition path and the premixed combustion mode is such that the oxygen on the diffusion combustion mode side from the predetermined point is The combustion mode is shifted so as to be larger than the ratio of the fuel injection timing transition rate to the concentration transition rate ,
On the transition path, the oxygen concentration is shifted so as to avoid an increase in NOx when the combustion mode is shifted from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode. There is a NOx avoidance point to increase the ratio of the fuel injection timing transition rate to the rate,
The combustion mode control means is configured such that the ratio of the transition rate of the fuel injection timing to the transition rate of the oxygen concentration between the predetermined point and the premixed combustion mode is the transition of the oxygen concentration between the predetermined point and the NOx avoidance point. A combustion control apparatus for a diesel engine , wherein the combustion mode is shifted so as to be larger than a ratio of a shift rate of fuel injection timing to a rate . 前記移行経路は、予混合燃焼モードと前記所定点の間において傾きを有する請求項１又は請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。 The diesel engine combustion control device according to claim 1 , wherein the transition path has an inclination between a premixed combustion mode and the predetermined point. ディーゼルエンジンの燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度とし、且つ第１のタイミングでパイロット噴射及びメイン噴射を行って当該燃焼室内に燃料を噴射する拡散燃焼モード、及び前記燃焼室内の酸素濃度を前記第１の酸素濃度よりも低い第２の酸素濃度とし、且つ前記第１のタイミングよりも早い第２のタイミングでパイロット噴射及びメイン噴射を行って前記燃焼室内に燃料を噴射する予混合燃焼モードの２つの燃焼モードで前記ディーゼルエンジンを制御するようになったディーゼルエンジンの燃焼制御装置であって、
前記ディーゼルエンジンの負荷が所定負荷以上の場合に当該ディーゼルエンジンの燃焼モードを拡散燃焼モードとし、また、前記ディーゼルエンジンの負荷が所定負荷未満の場合に当該ディーゼルエンジンの燃焼モードを予混合燃焼モードとするように燃焼モードを制御する燃焼モード制御手段を備え、
この燃焼モード制御手段は、前記ディーゼルエンジンの負荷の変化に応じて前記燃焼室内の酸素濃度を前記第１の酸素濃度と前記第２の酸素濃度との間で徐々に移行させ、且つパイロット噴射とメイン噴射のタイミングを徐々に変化させることでパイロット噴射とメイン噴射の燃料噴射間隔を徐々に変化させて、予め決定された移行経路に沿って前記拡散燃焼モードと前記予混合燃焼モードの間で燃焼モードを移行させるようになっており、さらに、この移行経路上の所定点と予混合燃焼モードとの間における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射間隔の変化率の割合が、当該所定点よりも拡散燃焼モードの側における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射間隔の変化率の割合よりも大きくなるように燃焼モードを移行させるようになっており、
前記燃焼モード制御手段は、パイロット噴射及びメイン噴射のタイミングを徐々に遅らせるように、且つパイロット噴射とメイン噴射との間隔が、予混合燃焼モードの側よりも拡散燃焼モードの側で広くなるように燃料噴射のタイミングを制御するようになっていること、
を特徴とするディーゼルエンジンの燃焼制御装置。 A diffusion combustion mode in which the oxygen concentration in the combustion chamber of the diesel engine is set to the first oxygen concentration and fuel is injected into the combustion chamber by performing pilot injection and main injection at the first timing, and the oxygen concentration in the combustion chamber A premixed combustion mode in which fuel is injected into the combustion chamber by performing pilot injection and main injection at a second timing that is lower than the first oxygen concentration and at a second timing earlier than the first timing. A diesel engine combustion control device configured to control the diesel engine in two combustion modes of:
When the load of the diesel engine is equal to or higher than a predetermined load, the combustion mode of the diesel engine is set to a diffusion combustion mode, and when the load of the diesel engine is less than the predetermined load, the combustion mode of the diesel engine is set to a premixed combustion mode. Comprising combustion mode control means for controlling the combustion mode to
The combustion mode control means gradually shifts the oxygen concentration in the combustion chamber between the first oxygen concentration and the second oxygen concentration according to a change in the load of the diesel engine, and performs pilot injection. By gradually changing the main injection timing, the fuel injection interval between the pilot injection and the main injection is gradually changed, and combustion is performed between the diffusion combustion mode and the premixed combustion mode along a predetermined transition path. Further, the ratio of the change rate of the fuel injection interval to the oxygen concentration transition rate between the predetermined point on the transition path and the premixed combustion mode is more diffuse than the predetermined point. The combustion mode is shifted so as to be larger than the ratio of the change rate of the fuel injection interval to the oxygen concentration transition rate on the combustion mode side ,
The combustion mode control means is configured to gradually delay the timing of pilot injection and main injection, and to make the interval between pilot injection and main injection wider on the diffusion combustion mode side than on the premixed combustion mode side. To control the timing of fuel injection,
A diesel engine combustion control device. ディーゼルエンジンの燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度とし、且つ第１のタイミングで当該燃焼室内に燃料を噴射する拡散燃焼モード、及び前記燃焼室内の酸素濃度を前記第１の酸素濃度よりも低い第２の酸素濃度とし、且つ前記第１のタイミングよりも早い第２のタイミングで前記燃焼室内に燃料を噴射する予混合燃焼モードの２つの燃焼モードで前記ディーゼルエンジンを制御するためのディーゼルエンジンの燃焼制御方法であって、 前記ディーゼルエンジンの負荷が所定負荷以上の場合に当該ディーゼルエンジンの燃焼モードを拡散燃焼モードとし、また、前記ディーゼルエンジンの負荷が所定負荷未満の場合に当該ディーゼルエンジンの燃焼モードを予混合燃焼モードとするように燃焼モードを制御する燃焼モード制御工程を備え、
この燃焼モード制御工程では、前記ディーゼルエンジンの負荷の変化に応じて前記燃焼室内の酸素濃度を前記第１の酸素濃度と前記第２の酸素濃度との間で徐々に移行させ、且つ燃料噴射タイミングを前記第１のタイミングと前記第２のタイミングの間で徐々に移行させて、予め決定された移行経路に沿って前記拡散燃焼モードと前記予混合燃焼モードの間で燃焼モードを移行させるようになっており、さらに、この移行経路上の所定点と予混合燃焼モードとの間における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合が、当該所定点よりも拡散燃焼モードの側における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合よりも大きくなるように燃焼モードを移行させるようになっており、
前記移行経路上には、前記所定点よりも拡散燃焼モード側にあり、前記燃焼モードを前記予混合燃焼モードから前記拡散燃焼モードに移行させるときにＮＯｘの増加を避けるように、酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合を大きくするためのＮＯｘ回避点があり、
前記燃焼モード制御工程では、さらに、前記所定点と予混合燃焼モードの間における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合が、当該所定点と前記ＮＯｘ回避点との間における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射タイミングの移行率の割合よりも大きくなるように燃焼モードを移行させるようになっていること、
を特徴とするディーゼルエンジンの燃焼制御方法。 A diffusion combustion mode in which the oxygen concentration in the combustion chamber of the diesel engine is set to the first oxygen concentration and fuel is injected into the combustion chamber at a first timing, and the oxygen concentration in the combustion chamber is set to be higher than the first oxygen concentration. A diesel engine for controlling the diesel engine in two combustion modes of a premixed combustion mode in which fuel is injected into the combustion chamber at a second timing earlier than the first timing and having a low second oxygen concentration The combustion mode of the diesel engine is set to a diffusion combustion mode when the load of the diesel engine is equal to or higher than a predetermined load, and when the load of the diesel engine is less than the predetermined load, A combustion mode control process is provided to control the combustion mode so that the combustion mode is the premixed combustion mode. Huh,
In this combustion mode control step, the oxygen concentration in the combustion chamber is gradually shifted between the first oxygen concentration and the second oxygen concentration in accordance with a change in the load of the diesel engine, and the fuel injection timing Is gradually shifted between the first timing and the second timing, and the combustion mode is shifted between the diffusion combustion mode and the premixed combustion mode along a predetermined transition path. Furthermore, the ratio of the transition rate of the fuel injection timing to the transition rate of the oxygen concentration between the predetermined point on the transition path and the premixed combustion mode is such that the oxygen on the diffusion combustion mode side from the predetermined point is The combustion mode is shifted so as to be larger than the ratio of the fuel injection timing transition rate to the concentration transition rate ,
On the transition path, the oxygen concentration is shifted so as to avoid an increase in NOx when the combustion mode is shifted from the premixed combustion mode to the diffusion combustion mode. There is a NOx avoidance point to increase the ratio of the fuel injection timing transition rate to the rate,
In the combustion mode control step, the ratio of the transition rate of the fuel injection timing to the transition rate of the oxygen concentration between the predetermined point and the premixed combustion mode is the oxygen concentration between the predetermined point and the NOx avoidance point. The combustion mode is shifted so as to be larger than the ratio of the transition rate of the fuel injection timing to the transition rate of
A combustion control method for a diesel engine characterized by the above. ディーゼルエンジンの燃焼室内の酸素濃度を第１の酸素濃度とし、且つ第１のタイミングでパイロット噴射及びメイン噴射を行って当該燃焼室内に燃料を噴射する拡散燃焼モード、及び前記燃焼室内の酸素濃度を前記第１の酸素濃度よりも低い第２の酸素濃度とし、且つ前記第１のタイミングよりも早い第２のタイミングでパイロット噴射及びメイン噴射を行って前記燃焼室内に燃料を噴射する予混合燃焼モードの２つの燃焼モードで前記ディーゼルエンジンを制御するようになったディーゼルエンジンの燃焼制御方法であって、
前記ディーゼルエンジンの負荷が所定負荷以上の場合に当該ディーゼルエンジンの燃焼モードを拡散燃焼モードとし、また、前記ディーゼルエンジンの負荷が所定負荷未満の場合に当該ディーゼルエンジンの燃焼モードを予混合燃焼モードとするように燃焼モードを制御する燃焼モード制御工程を備え、
この燃焼モード制御工程では、前記ディーゼルエンジンの負荷の変化に応じて前記燃焼室内の酸素濃度を前記第１の酸素濃度と前記第２の酸素濃度との間で徐々に移行させ、且つパイロット噴射とメイン噴射のタイミングを徐々に変化させることでパイロット噴射とメイン噴射の燃料噴射間隔を徐々に変化させて、予め決定された移行経路に沿って前記拡散燃焼モードと前記予混合燃焼モードの間で燃焼モードを移行させるようになっており、さらに、この移行経路上の所定点と予混合燃焼モードとの間における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射間隔の変化率の割合が、当該所定点よりも拡散燃焼モードの側における酸素濃度の移行率に対する燃料噴射間隔の変化率の割合よりも大きくなるように燃焼モードを移行させると共に、
パイロット噴射及びメイン噴射のタイミングを徐々に遅らせるように、且つパイロット噴射とメイン噴射との間隔が、予混合燃焼モードの側よりも拡散燃焼モードの側で広くなるように燃料噴射のタイミングを制御するようになっていること、
を特徴とするディーゼルエンジンの燃焼制御方法。 A diffusion combustion mode in which the oxygen concentration in the combustion chamber of the diesel engine is set to the first oxygen concentration and fuel is injected into the combustion chamber by performing pilot injection and main injection at the first timing, and the oxygen concentration in the combustion chamber A premixed combustion mode in which fuel is injected into the combustion chamber by performing pilot injection and main injection at a second timing that is lower than the first oxygen concentration and at a second timing earlier than the first timing. A diesel engine combustion control method for controlling the diesel engine in two combustion modes of:
When the load of the diesel engine is equal to or higher than a predetermined load, the combustion mode of the diesel engine is set to a diffusion combustion mode, and when the load of the diesel engine is less than the predetermined load, the combustion mode of the diesel engine is set to a premixed combustion mode. A combustion mode control step for controlling the combustion mode to
In this combustion mode control step, the oxygen concentration in the combustion chamber is gradually shifted between the first oxygen concentration and the second oxygen concentration in accordance with a change in the load of the diesel engine, and pilot injection and By gradually changing the main injection timing, the fuel injection interval between the pilot injection and the main injection is gradually changed, and combustion is performed between the diffusion combustion mode and the premixed combustion mode along a predetermined transition path. Further, the ratio of the change rate of the fuel injection interval to the oxygen concentration transition rate between the predetermined point on the transition path and the premixed combustion mode is more diffuse than the predetermined point. While shifting the combustion mode so as to be larger than the ratio of the rate of change of the fuel injection interval to the rate of transition of the oxygen concentration on the combustion mode side ,
The fuel injection timing is controlled so that the pilot injection timing and the main injection timing are gradually delayed and the interval between the pilot injection and the main injection is wider on the diffusion combustion mode side than on the premix combustion mode side. That
A combustion control method for a diesel engine characterized by the above.
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