(57)【要約】【課題】エンジンの運転状態に応じて適切に燃料噴射時期を制限することで、スモークの発生を抑制しつつ、予混合燃焼による運転を最大限活用し、排ガス性能を向上させることのできるディーゼルエンジンの燃焼制御装置を提供すること。【解決手段】予混合燃焼モードにおいて、燃料混合期間が進角側閾値または遅角側閾値より長くなるようなときには、燃料噴射時期を制限するようフィードバック制御に制御値を与えて指示噴射時期を算出する(S5、S8)。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内に供給された燃料を圧縮着火する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運転状態を検出する運転状態検出手段と、
燃料噴射終了時期から着火時期までの燃料混合期間を検出する燃料混合期間検出手段と、
前記ディーゼルエンジンの筒内圧力を検出する筒内圧検出手段と、
前記筒内圧検出手段により検出される筒内圧に基づき燃焼割合を算出する燃焼割合算出手段と、
燃焼モードとして、燃料噴射後に燃焼を生起させる予混合燃焼モードを有しており、前記予混合燃焼モードでの運転の際、前記燃焼割合算出手段により検出される所定の燃焼割合を所定のクランク角度とするように燃料噴射時期を制御するとともに、前記燃料混合期間検出手段により検出される燃料混合期間が前記運転状態検出手段により検出される運転状態に応じて設定される所定値より大となるときには、燃料混合期間が延びないよう燃料噴射時期を制限する燃焼制御手段と、
を備え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。
【請求項２】
前記燃焼制御手段は、前記所定値として第１の閾値と第２の閾値とを設定し、
前記燃焼割合算出手段により検出される所定の燃焼割合を所定のクランク角度とするために燃料噴射時期を進角させているときには、前記燃料混合期間検出手段により検出される燃料混合期間が前記第１の閾値より大となる場合に燃料噴射時期を進角させないよう制限し、
前記燃料噴射時期を遅角させているときには、前記燃料混合期間検出手段により検出される燃料混合期間が前記第２の閾値より大となる場合に燃料噴射時期を遅角させないよう制限することを特徴とする請求項１記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項３】
前記運転状態検出手段は、前記ディーゼルエンジンの運転状態として、吸気酸素濃度、吸気温度、吸気圧力、冷却水温度のうちの少なくとも１つを検出することを特徴とする請求項１または２記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼルエンジンの燃焼制御装置に係り、詳しくは燃料混合期間に基づき燃料噴射時期を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンの燃焼室に筒内圧センサを設け、筒内圧から算出される燃焼状態に基づいて、エンジンの運転状態を制御する方法が知られている。
詳しくは、筒内圧センサにより検出される筒内圧情報に基づき、クランク角度に応じた筒内の熱発生率を求め、当該熱発生率の積算から燃焼割合（ＭＦＢ：Mass Fraction of Burnt Fuel）を算出して、所定の燃焼割合（基準燃焼割合）のときに所定のクランク角度（基準クランク角）となるよう点火時期をフィードバック制御するエンジン（内燃機関）の制御装置がある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−２２０１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に開示された技術は、点火プラグによる点火により自由に燃焼開始時期を制御可能なガソリンエンジンに関するものであり、点火プラグ等を有さないディーゼルエンジンでは、このような燃焼制御は困難である。
ディーゼルエンジンの場合は、燃料噴射時期を調整することで燃焼割合に基づく燃焼制御を実行するが、例えば上記特許文献１のようなフィードバック制御により燃料噴射時期を決定し、所定の燃焼割合のときのクランク角度が目標とするクランク角度となっていても、吸気状態、筒内壁面温度等のエンジン運転状態によって、燃料が十分に燃焼されずスモークが発生する等の問題がある。
【０００４】
特に、ディーゼルエンジンにおいて、スモーク及びＮＯｘの低減を目的として、予め燃料と空気を混合させた後に燃焼を生起させる予混合燃焼モードがあるが、当該予混合燃焼モードにおいて燃料を噴射する時期が進角側過ぎると、筒内壁面へに付着する燃料が増え、一方遅角側過ぎると燃焼が緩慢となり、いずれもスモークが発生する要因となる。
ここで、燃料噴射時期を一律に所定の範囲に限ることでスモークを防止するすることも考えられるが、これは排出ガス性能の高い予混合燃焼モードによる運転を不当に制限してしまうというおそれがある。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、エンジンの運転状態に応じて適切に燃料噴射時期を制限することで、スモークの発生を抑制しつつ、予混合燃焼による運転を最大限活用し、排ガス性能を向上させることのできるディーゼルエンジンの燃焼制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した目的を達成するために、請求項１のディーゼルエンジンの燃焼制御装置では、筒内に供給された燃料を圧縮着火する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運転状態を検出する運転状態検出手段と、燃料噴射終了時期から着火時期までの燃料混合期間を検出する燃料混合期間検出手段と、前記ディーゼルエンジンの筒内圧力を検出する筒内圧検出手段と、前記筒内圧検出手段により検出される筒内圧に基づき燃焼割合を算出する燃焼割合算出手段と、燃焼モードとして、燃料噴射後に燃焼を生起させる予混合燃焼モードを有しており、前記予混合燃焼モードでの運転の際、前記燃焼割合算出手段により検出される所定の燃焼割合を所定のクランク角度とするように燃料噴射時期を制御するとともに、前記燃料混合期間検出手段により検出される燃料混合期間が前記運転状態検出手段により検出される運転状態に応じて設定される所定値より大となるときには、燃料混合期間が延びないよう燃料噴射時期を制限する燃焼制御手段とを備えることを特徴としている。
【０００７】
請求項２のディーゼルエンジンの燃焼制御装置では、請求項１において、前記燃焼制御手段は、前記所定値として第１の閾値と第２の閾値とを設定し、前記燃焼割合算出手段により検出される所定の燃焼割合を所定のクランク角度とするために燃料噴射時期を進角させているときには、前記燃料混合期間検出手段により検出される燃料混合期間が前記第１の閾値より大となる場合に燃料噴射時期を進角させないよう制限し、前記燃料噴射時期を遅角させているときには、前記燃料混合期間検出手段により検出される燃料混合期間が前記第２の閾値より大となる場合に燃料噴射時期を遅角させないよう制限することを特徴としている。
【０００８】
請求項３のディーゼルエンジンの燃焼制御装置では、請求項１または２において、前記運転状態検出手段は、前記ディーゼルエンジンの運転状態として、吸気酸素濃度、吸気温度、吸気圧力、冷却水温度のうちの少なくとも１つを検出することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
上記手段を用いる本発明の請求項１のディーゼルエンジンの燃焼制御装置によれば、ディーゼルエンジンにおいて、予混合燃焼モードでの運転の際、所定の燃焼割合を所定のクランク角度とするように燃料噴射時期を制御するとともに、燃料混合期間がエンジンの運転状態に応じて設定される所定値より大となるときには、燃料混合期間が延びないよう燃料噴射時期を制限する。
【００１０】
つまり、スモークの発生と相関する燃料混合期間が所定値より長くなるようなときには燃料噴射時期を制限して燃料混合期間がそれ以上延びることを防止することで、燃料の筒内壁面付着や、緩慢な燃焼となることを抑制することができる。
これにより、燃焼を安定させることができ、スモークの発生を抑制することができる。
さらに、燃料混合期間の所定値はエンジンの運転状態に応じて設定されるものであり、予混合燃焼モードによる運転を不当に制限することなく、スモーク、ＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘ等が低減される予混合燃焼モードによる運転領域を拡大することができる。
【００１１】
したがって、エンジンの運転状態に応じて適切に燃料噴射時期を制限することでスモークの発生を抑制しつつ、排ガス性能の高い予混合燃焼による運転を最大限活用し、排ガス性能を向上させることができる。
請求項２に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置によれば、所定値として第１の閾値と第２閾値とを設定し、所定の燃焼割合を所定のクランク角度とするために燃料噴射時期を進角させているときには、燃料混合期間が第１閾値より大となる場合に燃料噴射時期を進角させないよう制限し、燃料噴射時期を遅角させているときには燃料混合期間が第２閾値より大となる場合に燃料噴射時期を遅角させないよう制限する。
【００１２】
燃料噴射時期が進角側で燃料の筒内壁面付着によりスモークが発生する場合と、燃料噴射時期が遅角側で燃焼の緩慢化によりスモークが発生する場合とでは、スモークが発生し始める燃料混合期間が異なる。
これに対し、燃料噴射時期を制限させるための所定値として、燃料噴射時期を進角させている場合及び遅角させている場合に対応して第１の閾値及び第２の閾値を設定し、当該第１の閾値及び第２の閾値を用いて燃料噴射時期を制限することで、より正確に運転状態に応じた燃料噴射時期の制限を行うことができる。
【００１３】
これにより、スモークの発生を確実に抑制しつつ、予混合燃焼モードによる運転領域をさらに拡大することができる。
請求項３に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置によれば、運転状態検出手段は、吸気酸素濃度、吸気温度、吸気圧力、冷却水温度のうちの少なくとも１つを検出する。
このようにスモークの発生に相関するエンジンの運転状態に応じて所定値を設定することで、より正確にスモークの発生を抑制し、予混合燃焼モードによる運転領域を拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１には本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置の概略構成図が示されており、以下、同図に基づいて説明する。
図１に示すエンジン１は、図示しないコモンレールに蓄圧された高圧燃料を各気筒２内に直接噴射する４気筒コモンレール式ディーゼルエンジンである。なお、図１には４気筒のうちの１つの気筒の断面が示されている。
【００１５】
エンジン１は、複数の気筒２が形成されたシリンダブロック４の上部に、シリンダヘッド６が載置されて構成されている。
各気筒２には上下摺動可能にピストン８が設けられおり、当該ピストン８の頂面と気筒２の内壁、及びシリンダヘッド６下面に囲まれて燃焼室１０が形成されている。
シリンダヘッド６には、燃焼室１０内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁１２、及び当該燃焼室１０内の圧力、即ち筒内圧を検出する筒内圧センサ１４（筒内圧検出手段）が、それぞれ燃焼室１０内に臨むように設けられている。
【００１６】
また、シリンダヘッド６には、燃焼室１０と連通しエンジン１の幅方向一側に延びた吸気ポート１６及び燃焼室１０と連通しエンジン１の幅方向他側に延びた排気ポート１８が形成されている。さらに、当該シリンダヘッド６には、吸気ポート１６及び排気ポート１８に対応して、当該各ポート１６、１８と燃焼室１０との連通及び遮断を行う吸気バルブ２０及び排気バルブ２２がそれぞれ設けられている。なお、当該吸気ポート１６及び排気ポート１８は１気筒につきそれぞれ２箇所設けられており、それに対応して吸気バルブ２０及び排気バルブ２２はそれぞれ２本設けられている。
【００１７】
そして、エンジン１の幅方向一側には、吸気ポート１６と連通する吸気管２４が接続されている。
当該吸気管２４には、吸気上流側に図示しないエアクリーナが設けられており、その吸気下流側にはエンジン１に吸気量を検出するエアフローセンサ２６が設けられている。また、当該吸気管２４には、エアフローセンサ２６より吸気下流側に、吸気を加圧するターボチャージャ２８のコンプレッサ２８ａ、加圧された吸気を冷却するインタークーラ３０、吸気量を調整するスロットルバルブ３２が順に設けられている。
【００１８】
一方、エンジン１の幅方向他側には排気ポート１８と連通する排気管３４が接続されている。
当該排気管３４には、上記ターボチャージャ２８のコンプレッサ２８ａと回転軸が連結され排気流により回転するタービン２８ｂが設けられている。
また、当該排気管３４の排気上流側部分と、吸気管２４の吸気下流側部分とは、ＥＧＲ通路３６を介して連通されており、排気を吸気系に還流可能に構成されている。当該ＥＧＲ通路３６には、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３８及び吸気系へ還流させるＥＧＲガス量を調整するＥＧＲバルブ４０が設けられている。
【００１９】
また、当該エンジン１を搭載した車両には、エンジン１の運転制御等をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置としてＥＣＵ４２（燃焼制御手段）が設けられている。当該ＥＣＵ４２は、ＣＰＵ、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うとともに、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
例えば、ＥＣＵ４２の入力側には、上記筒内圧センサ１４、エアフローセンサ２６、エンジン１のクランク角を検出するクランク角センサ４４、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル開度を検出するアクセル開度センサ４６、吸気の温度を検出する吸気温度センサ４８、吸気の圧力を検出する吸気圧力センサ５０、エンジン１の冷却水温度を検出する冷却水温度センサ５２等の各種センサ類が接続されている。また、当該ＥＣＵ４２は、これらセンサ類からの検出値からエンジン１に作用する負荷やエンジン回転数、吸気の酸素（Ｏ２）濃度等が算出可能である（運転状態検出手段）。さらに、ＥＣＵ４２の出力側には各気筒の燃料噴射弁１２、スロットルバルブ３２、ＥＧＲバルブ４０などの各種デバイス類が接続されている。
【００２０】
そして、ＥＣＵ４２は、上記各種センサ類から取得される情報に基づき、エンジン１の各気筒における燃焼制御を行う。
まず、当該ＥＣＵ４２は、エンジン１に作用する負荷及びエンジン回転速度に応じて、予め設定された燃焼モードの切り替えを行う。
例えば、運転状態が低負荷低回転速度領域にある場合には、比較的進角側に燃料噴射時期を設定し、予め空気と燃料とを混合した後に自発着火による燃焼を生起させる予混合燃焼により運転する予混合燃焼モードとする。なお、当該予混合燃焼モードでは、ＥＧＲガスの還流量を増加させることで低温化を図り、ＮＯｘの発生を抑制させる。
【００２１】
上記予混合燃焼モードが成立する低負荷低回転速度領域外の運転状態である場合には、比較的遅角側に燃料噴射時期を設定し、予混合期間後の燃料噴射中に拡散燃焼を生起させるディーゼル燃焼により運転する通常燃焼モードとする。
そして、当該ＥＣＵ４２は、予混合燃焼モード時には燃料混合期間に応じた燃焼制御を行う。
【００２２】
以下、当該予混合燃焼モード時の燃焼制御におけるＥＣＵ４２の構成について詳しく説明する。
図２、３を参照すると、図２には本実施形態における燃焼制御に対応した制御ブロック図が、図３にはＭＦＢ角度及び酸素濃度に応じた燃料混合期間及びスモーク発生を示した相関図がそれぞれ示されており、以下、これらの図に基づき説明する。
【００２３】
まず、図２に示すように、ＥＣＵ４２は、燃焼割合演算部６０（燃焼割合算出手段）、燃焼移動判定部６２、燃料混合期間閾値設定部６４、燃料混合期間算出部６６（燃料混合期間検出手段）、混合期間判定部６８、制御値制限手法選択部７０、制御値選択部７２、ＰＩＤ制御部７４を有しており、これら各部での演算等を経て燃料噴射弁１２への指示噴射時期を算出して燃焼制御を行うものである。
【００２４】
燃焼割合算出部６０は、クランク角センサ４４及び筒内圧センサ１４により検出される情報から各筒内の燃焼割合を算出する機能を有している。
当該燃焼割合（以下、ＭＦＢ：Mass Fraction of Burnt Fuelともいう）は、筒内圧センサ１４により検出される筒内圧情報から熱発生率を算出し、クランク角度に応じて当該熱発生率を積算した熱発生量から算出される。
【００２５】
より詳しくは、エンジン１の燃焼サイクルでは、下記式（１）に示すポリトロープ式から、筒内圧Ｐと、筒内容積Ｖをポリトロープ指数ｎで累乗した値との積が一定となる。さらに、エンジン１の燃焼サイクルを断熱変化とみなすと、ポリトロープ指数ｎは筒内の比熱比κに置き換えられる。
ＰＶｎ＝ＰＶκ＝一定・・・（１）
そして、燃焼室１０内で発生する熱発生量Ｑの単位クランク角当たりの発生熱量である熱発生率ｄＱ／ｄθは、下記式（２）に示すように、筒内圧Ｐ、筒内容積Ｖ、比熱比κ、から算出される。
【００２６】
【数１】
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【００２７】
つまり、当該熱発生率ｄＱ／ｄθを積算（積分）することで、熱発生量が算出される。
そして、燃焼終了時の熱発生量、即ち熱発生量の最大値を１００％として、クランク角に応じた熱発生量の割合が燃焼割合として求められる。
なお、上記式（１）や式（２）で用いる比熱比κは、燃焼に伴う気体の変化により値が変動するものであるが演算の簡略化等のため、燃焼に伴う値の変動については一定値として取り扱うこととしている。
【００２８】
当該燃焼割合演算部６０では、上記のように算出された燃焼割合を燃焼履歴として記憶し、当該燃焼履歴から所定の燃焼割合に対応するクランク角度（以下、実ＭＦＢ角度という）を算出する。また、当該所定の燃焼割合のときの目標とするクランク角（以下、目標ＭＦＢ角度という）と、実ＭＦＢ角度との差分を算出し、出力する。
燃焼移動判定部６２は、燃焼割合算出部６０で算出された実ＭＦＢ角度と、伝達関数Ｚ−１を介して算出される前回の制御周期における実ＭＦＢ角度との大小を比較する。これにより、燃料噴射時期が前回より進角側に移動しているか、または遅角側に移動しているかを判定し、燃焼の移動している方向を出力する。
【００２９】
燃料混合期間閾値設定部６４は、エンジン１の運転状態に応じて設定される燃料混合期間の進角側閾値（第１の閾値）及び遅角側閾値（第２の閾値）を設定し、いずれかを選択して出力する機能を有している。
当該燃料混合期間の進角側閾値及び遅角側閾値は、図３に示すように、ＭＦＢ角度に応じた燃料混合期間と、ＭＦＢ角度に応じたスモーク発生量とを所定の酸素濃度（Ｏ２濃度）毎に算出したマップに基づき設定される。なお、当該マップにおいてスモーク発生量はＨＣ及びＣＯの発生量とも相関する。
【００３０】
詳しくは、クランク角度の進角方向を正、遅角方向を負とすると、図３のマップのように、上死点（ＴＤＣ）を略中心として進角側（ＢＴＤＣ）及び遅角側（ＡＴＤＣ）の所定の範囲に、スモークが発生しない範囲がある。当該スモークの発生しない所定の範囲はＯ２濃度に応じて変化するものであり、Ｏ２濃度が大になるほど当該所定の範囲は進角側及び遅角側に拡がる傾向にある。そして、当該所定の範囲を上記燃焼割合に基づく制御（ＭＦＢ制御）を実行する範囲とし、当該所定の範囲の進角側の限界値に対応する燃料混合期間を上記進角側閾値、遅角側の限界値に対応する燃料混合期間を遅角側閾値と設定する。
【００３１】
燃料混合期間閾値設定部６４は、このように設定されたマップに基づき、Ｏ２濃度等の運転状態に応じて進角側閾値及び遅角側閾値を設定し、上記燃焼移動判定部６２において燃料噴射時期が進角側に移動していると判定された場合には進角側閾値を選択し、燃料噴射時期が遅角側に移動していると判定された場合には遅角側閾値を選択して出力する。
燃料混合期間算出部６６は、燃料噴射弁１２への駆動信号から検出される燃料噴射開始時期に応答遅れ等を考慮したオフセット成分を加算した上で、燃料噴射期間及び上記燃焼割合算出部６０に記憶されている燃焼履歴の燃焼割合０（ＭＦＢ０）時点である着火時期を差し引いて燃料混合期間を算出する機能を有している。つまり、燃焼噴射開時期から燃料噴射期間を差し引くことで燃料噴射終了時期を算出し、当該燃料噴射終了時期から着火時期を差し引くことで、当該燃料噴射終了時期から着火時期までの燃料混合期間を算出する。
【００３２】
混合期間判定部６８は、上記燃料混合期間算出部６６において算出された燃料混合期間と、上記燃料混合期間閾値設定部６４において選択された進角側閾値または遅角側閾値との大小関係に応じた信号を出力する機能を有している。
制御値制限手法選択部７０は、進角制限ブロック７０ａ及び遅角制限ブロック７０ｂが形成されており当該各ブロックから出力される制御値を切り替えることで、上記燃料混合期間閾値設定部６４において選択された進角側閾値または遅角側閾値に応じた制御値を出力する機能を有している。
【００３３】
詳しくは、進角制限ブロック７０ａでは、ＭＦＢ角度が進角側へ遷移する場合で目標ＭＦＢ角度と実ＭＦＢ角度の差分が０より大きくなる場合に制御値を０に制限して出力する。一方、遅角制限ブロック７０ｂでは、ＭＦＢ角度が遅角側へ遷移する場合で目標ＭＦＢ角度と実ＭＦＢ角度との差分が０より小さくなる場合に制御値を０に制限して出力する。
制御値選択部７２は、上記混合期間判定部６８から出力される信号に応じて、燃焼割合算出部６０において算出された目標ＭＦＢ角度及び実ＭＦＢ角度との差分、または、上記制御値制限手法選択部７０において算出された目標ＭＦＢ角度と実ＭＦＢ角度の差分を制限した制御値を選択する機能を有している。具体的には、当該制御値選択部７２は、燃料混合期間が進角側閾値または遅角側閾値より小である場合は目標ＭＦＢ角度及び実ＭＦＢ角度との差分を制御値として選択する。一方、燃料混合期間が進角側閾値より大である場合は目標ＭＦＢ角度と実ＭＦＢ角度との差分が０より大きい値を０に制限した制御値を、燃料混合期間が遅角側閾値より大である場合は目標ＭＦＢ角度と実ＭＦＢ角度との差分が０より小さい値を０に制限した制御値を選択する。
【００３４】
ＰＩＤ制御部７４は、上記制御値選択部７２において選択された制御値に基づき比例動作、積分動作、微分動作からなるＰＩＤ制御によるフィードバック制御を行い、指示噴射時期を出力する機能を有している。
次に、本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置による燃焼制御の流れについて説明する。
【００３５】
図４には本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置による燃焼制御ルーチンがフローチャートにより示されており、ＥＣＵ４２は所定の制御周期で当該フローチャートに沿う制御を行う。以下、上記図２を参照しつつ、同図のフローチャートに沿って説明する。
まず、ＥＣＵ４２は、当該燃焼制御のステップＳ１として、燃焼割合算出部６０において燃焼割合等を算出し、燃料混合期間算出部６６において燃料混合期間を算出する。
【００３６】
ステップＳ２では、燃焼移動判定部６２において、燃料噴射時期が進角側に移動中であるか否かを判別する。
当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合、即ち燃料噴射時期が進角中である場合は、燃料混合期間閾値設定部６４において進角側閾値を選択し、制御値制限手法選択部７０において燃料噴射時期の進角を制限する進角制限ブロック７０ａからの制御値を選択し、ステップＳ３に進む。
【００３７】
ステップＳ３では、混合期間判定部６８において、燃料混合期間が進角側閾値よりも大であるか否かを判別する。
当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち燃料混合期間が上記図３に示す燃焼割合に基づく制御範囲内にある場合には、制御値選択部７２において目標ＭＦＢ角度及び実ＭＦＢ角度との差分を制御値として選択して、ステップＳ４に進む。
【００３８】
ステップＳ４では、ＰＩＤ制御７４において通常制御により、即ち目標ＭＦＢ角度及び実ＭＦＢ角度との差分に基づくフィードバック制御により指示噴射時期を算出する（以下、この制御を通常制御という）。
一方、上記ステップＳ３の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、即ち燃料混合期間が上記図３に示す燃焼割合に基づく制御範囲外にある場合には、ステップＳ５に進む。
【００３９】
ステップＳ５では、制御値選択部７２から出力される制御値に基づいてＰＩＤ制御７４で燃料噴射時期の進角を制限する制限制御を行う。つまり、目標ＭＦＢ角度と実ＭＦＢ角度との差分が０より大きい場合、当該差分を０に制限したフィードバック制御を行い、指示噴射時期を算出する。
また、上記ステップＳ２の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち燃料噴射時期が遅角中である場合は、燃料混合期間閾値設定部６４においては遅角側閾値を選択し、制御値制限手法選択部７０において燃料噴射時期の遅角を制限する遅角制限ブロック７０ｂからの制御値を選択し、ステップＳ６に進む。
【００４０】
ステップＳ６では、混合期間判定部６８において、燃料混合期間が遅角側閾値よりも大であるか否かを判別する。
当該判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、ステップＳ７に進み通常制御により指示噴射時期を算出する。
一方、上記ステップＳ６の判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ８に進み、燃料噴射時期の遅角を制限する制限制御を行う。つまり、目標ＭＦＢ角度と実ＭＦＢ角度との差分が０より小さい場合、当該差分を０に制限したフィードバック制御を行い、指示噴射時期を算出する。
【００４１】
そして、上記ステップＳ４、Ｓ５、Ｓ７、Ｓ８のいずれかにおいて設定された指示噴射時期で燃料噴射を行った後、当該ルーチンをリターンする。
以上のように、ＥＣＵ４２は、予混合燃焼モードにおいて、スモークの発生と相関する燃料混合期間が進角側閾値または遅角側閾値より長くなるようなときには、燃料噴射時期を制限するよう進角側限界ＭＦＢ角度または遅角側ＭＦＢ角度に基づくフィードバック制御により指示噴射時期を算出する。これにより、燃料混合期間がそれ以上延びることを防止し、燃料の筒内壁面付着や、緩慢な燃焼となることを抑制することができることで、燃焼を安定化させ、スモーク、ＨＣ、及びＣＯの発生を抑制することができる。
【００４２】
また、燃料噴射時期が進角側で燃料の筒内壁面付着によりスモーク等が発生し、燃料噴射時期が遅角側で燃焼の緩慢化によりスモーク等が発生し、それぞれスモーク等が発生し始める燃料混合期間が異なる。
これに対して、燃料噴射時期を進角させている場合及び遅角させている場合に対応して進角側閾値及び遅角側閾値を設け、当該進角側閾値及び遅角側閾値を用いて燃料噴射時期を制限することで、運転状態に適切に応じた燃料噴射時期の制限を行うことができる。
【００４３】
加えて、当該進角側閾値及び遅角側閾値は図３に示すように酸素濃度に応じて設定されており、このようなエンジンの運転状態に応じて閾値を設定することで、より正確に燃料噴射時期の制限を行うことができる。
このように正確な燃料噴射時期の制限を行うことで、予混合燃焼モードによる運転を不当に制限することなく、スモーク、ＨＣ、ＣＯ、及びＮＯｘ等が低減される予混合燃焼モードによる運転領域を拡大することができる。
【００４４】
以上のことから本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置では、エンジン１の運転状態に応じて適切に燃料噴射時期を制限することでスモークの発生を抑制しつつ、排ガス性能の高い予混合燃焼による運転を最大限活用し、排ガス性能を向上させることができる。
以上で本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
【００４５】
例えば、上記実施形態では、エンジン１は４気筒コモンレール式ディーゼルエンジンだが、当該構成のエンジンに限るものではなく、他の構成のディーゼルエンジンであっても構わない。
また、上記実施形態では、燃料混合期間の進角側閾値及び遅角側閾値は図３に示すように酸素濃度に応じて設定されているが、当該閾値を設定するのは当該酸素濃度に限るものではなく、例えば、吸気温度センサ４８により検出される吸気温度、吸気圧力センサ５０により検出される吸気圧力、冷却水温センサ５２より検出される冷却水温のうちの１つまたは複数に応じて設定しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置の一実施形態における概略構成図である。
【図２】本実施形態における燃焼制御に対応した制御ブロック図である。
【図３】ＭＦＢ角度及び酸素濃度に応じた燃料混合期間及びスモーク発生を示した相関図である。
【図４】本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置の一実施形態における燃焼制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１  エンジン
１２  燃料噴射弁
１４  筒内圧センサ（筒内圧検出手段）
４４  クランク角センサ（運転状態検出手段）
４６  アクセル開度センサ
４８  吸気温度センサ（運転状態検出手段）
５０  吸気圧力センサ（運転状態検出手段）
５２  冷却水温度センサ（運転状態検出手段）
４２  ＥＣＵ（燃焼制御手段）
６０  燃焼割合演算部（燃焼割合算出手段）
６２  燃焼移動判定部
６４  燃料混合期間閾値設定部
６６  燃料混合期間算出部（燃料混合期間検出手段）
６８  混合期間判定部
７０  制御値制限手法選択部
７２  制御値選択部
７４  ＰＩＤ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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