(57)【要約】【課題】燃焼モードの移行時に、騒音や煤の発生を抑制しながら、ディーゼルエンジンの運転効率を向上させ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。【解決手段】ＥＣＵ４７は、エンジン負荷に応じてディーゼルエンジン１の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往来させるようになっておりさらに予混合燃焼モードにおけるパイロット噴射量が、拡散燃焼モードにおけるパイロット噴射量よりも多くなるように燃料噴射量を制御するようになっており、さらに、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に、パイロット噴射量が予混合燃焼モードにおけるパイロット噴射量よりも多くなるまで徐々に増加させた後、予混合燃焼モードにおけるパイロット噴射量まで減少させる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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メイン噴射及びこのメイン噴射よりも前に当該燃焼室内に燃料を噴射するパイロット噴射を行う拡散燃焼モード、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メイン噴射及びこのメイン噴射よりも前に当該燃焼室内に燃料を噴射するパイロット噴射を行う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、
エンジン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、エンジン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、予混合燃焼モードにおけるパイロット噴射量が、拡散燃焼モードにおけるパイロット噴射量よりも多くなるように燃料噴射量を制御するようになっており、さらに、前記ディーゼルエンジンの負荷が変化して、燃焼モードを拡散燃焼モードと予混合燃焼モードとの間で移行させるときに、パイロット噴射量を予混合燃焼モードにおけるパイロット噴射量よりも多くなるまで増加させた後、減少させること、
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】
前記燃焼モード制御手段は、パイロット噴射量を予混合燃焼モードにおける噴射量とそれより多い噴射量との間で変化させるときに前記燃焼室内の酸素濃度をほぼ一定に保つようになっている請求項１に記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項３】
前記燃焼モード制御手段は、パイロット噴射量を徐々に変化させるときに前記燃焼室内の酸素濃度を徐々に変化させるようになっている請求項２に記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項４】
前記燃焼モード制御手段は、予混合燃焼モードにおけるパイロット噴射とメイン噴射の間隔が、拡散燃焼モードにおけるパイロット噴射とメイン噴射の間隔よりも大きくするようになっている請求項１乃至３の何れか１項に記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項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メイン噴射及びこのメイン噴射よりも前に当該燃焼室内に燃料を噴射するパイロット噴射を行う拡散燃焼モード、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メイン噴射及びこのメイン噴射よりも前に当該燃焼室内に燃料を噴射するパイロット噴射を行う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、
エンジン負荷が所定負荷未満から所定負荷以上に変化した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から拡散燃焼モードとするように燃焼モードを制御し、また、エンジン負荷が所定負荷以上から所定負荷未満に変化した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から予混合燃焼モードとするように燃焼モードを制御するようになっており、さらに予混合燃焼モードにおけるパイロット噴射量が、拡散燃焼モードにおけるパイロット噴射量よりも多くなるように燃料噴射量を制御するようになっており、
エンジン負荷が変化して、燃焼モードを拡散燃焼モードと予混合燃焼モードとの間で移行させるときに、パイロット噴射量を予混合燃焼モードにおけるパイロット噴射量よりも多くなるまで増加させる第１工程と、
該第１工程で増加させられたパイロット噴射量を減少させる第２工程とを備えること、
を特徴とするディーゼルエンジンの燃焼制御方法。
【請求項６】
エンジン負荷が減少して、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に、上記第１工程においてパイロット噴射量が予混合燃焼モードにおけるパイロット噴射量よりも多くなるまで徐々に増加させられ、上記第２工程においてパイロット噴射量が減少させられる請求項５に記載のディーゼルエンジンの制御方法。
【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及び燃焼制御方法に関し、特に、拡散燃焼モード及び予混合燃焼モードの２つの燃焼形態を有す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に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からディーゼルエンジンにおいては、エンジン負荷に応じて燃焼室内での燃料の燃焼形態を制御する燃焼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、燃料に着火する前に燃焼室内で燃料と空気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分割噴射のタイミング及び燃料噴射量、即ちメイン噴射とこれよりも前のパイロット噴射の各々のタイミング及び燃料噴射量を制御して燃焼モードを切り替えるようになっており、エンジンが高負荷状態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状態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。
【０００３】
このようなディーゼルエンジンの燃焼制御装置としては、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、パイロット噴射量と、メイン噴射量が連続的に変動するように制御しながら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）。そしてこのような燃焼制御装置では、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に、パイロット噴射量を連続的に増加させ、且つメイン噴射量を連続的に減少させ、予混合燃焼モードとなったときには、メイン噴射を行わずに、パイロット噴射によってトルクを発生させることとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６２５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の燃焼制御装置によれば、吸入空気量やＥＧＲ率等のガス状態を指標に噴射制御を行っても、燃焼形態移行時の煤、騒音の発生抑制を両立することが困難になる恐れがある。
【０００６】
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、燃焼モードの移行時に、煤と騒音の発生抑制をより高いレベルで両立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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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メイン噴射及びこのメイン噴射よりも前に当該燃焼室内に燃料を噴射するパイロット噴射を行う拡散燃焼モード、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メイン噴射及びこのメイン噴射よりも前に当該燃焼室内に燃料を噴射するパイロット噴射を行う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、エンジン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、エンジン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、予混合燃焼モードにおけるパイロット噴射量が、拡散燃焼モードにおけるパイロット噴射量よりも多くなるように燃料噴射量を制御するようになっており、さらに、ディーゼルエンジンの負荷が変化して、燃焼モードを拡散燃焼モードと予混合燃焼モードとの間で移行させるときに、パイロット噴射量を予混合燃焼モードにおけるパイロット噴射量よりも多くなるまで増加させた後、減少させることを特徴とする。
【０００８】
このように構成された本発明によれば、例えば、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードへの切換時に予混合燃焼モードに到達する前のパイロット噴射量を、予混合燃焼モード時のパイロット噴射量よりも多くする。これにより、燃焼室内の酸素濃度が低下し、局所的な酸素の当量比が１に近付くので、煤の発生を抑制することができる。その結果、燃焼モード切替時に騒音発生抑制に有利な制御を行うことが可能となり、煤と騒音の発生抑制を両立しながら燃焼モードを切り替えることが可能となる。
【０００９】
また、本発明において、好ましくは、燃焼モード制御手段は、パイロット噴射量を予混合燃焼モードにおける噴射量とそれより多い噴射量との間で変化させるときに燃焼室内の酸素濃度をほぼ一定に保つようになっている。
このように構成された本発明によれば、パイロット噴射量を変化させるときに、ディーゼルエンジンが発生させるトルクの量を一定に保つことができる。
【００１０】
また、本発明において、好ましくは、燃焼モード制御手段は、パイロット噴射量を徐々に変化させるときに燃焼室内の酸素濃度を徐々に変化させるようになっている。
【００１１】
また、本発明において、好ましくは、燃焼モード制御手段は、予混合燃焼モードにおけるパイロット噴射とメイン噴射の間隔が、拡散燃焼モードにおけるパイロット噴射とメイン噴射の間隔よりも大きくするようになっている。
【００１２】
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メイン噴射及びこのメイン噴射よりも前に当該燃焼室内に燃料を噴射するパイロット噴射を行う拡散燃焼モード、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メイン噴射及びこのメイン噴射よりも前に当該燃焼室内に燃料を噴射するパイロット噴射を行う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、エンジン負荷が所定負荷未満から所定負荷以上に変化した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から拡散燃焼モードとするように燃焼モードを制御し、また、エンジン負荷が所定負荷以上から所定負荷未満に変化した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から予混合燃焼モードとするように燃焼モードを制御するようになっており、さらに予混合燃焼モードにおけるパイロット噴射量が、拡散燃焼モードにおけるパイロット噴射量よりも多くなるように燃料噴射量を制御するようになっており、エンジン負荷が変化して、燃焼モードを拡散燃焼モードと予混合燃焼モードとの間で移行させるときに、パイロット噴射量を予混合燃焼モードにおけるパイロット噴射量よりも多くなるまで増加させる第１工程と、第１工程で増加させられたパイロット噴射量を減少させる第２工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
このように構成された本発明によれば、例えば、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードへの切換時に予混合燃焼モードに到達する前のパイロット噴射量を、予混合燃焼モード時のパイロット噴射量よりも多くすることができる。そして、予混合燃焼モードに到達する前のパイロット噴射量を予混合燃焼モード時のパイロット噴射量よりも多くすることによって、局所的な酸素濃度が低下し、酸素の当量比が１に近付くので、煤の発生を抑制することができる。その結果、燃焼モード切替時に騒音発生抑制に有利な制御を行なうことが可能となり、煤と騒音の発生抑制を両立しながら燃焼モードを切り替えることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
このように本発明によれば、燃焼モードの移行時に、騒音と煤の発生の抑制を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態によるディーゼルエンジンの燃焼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。
【図２】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燃料噴射モードを示すマップである。
【図３】本発明の実施形態において、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。
【図４】従来の燃焼制御装置における拡散燃焼モードと予混合燃焼モードの間を移行するときのタイミングと燃料噴射形態の変化の関係のグラフである。
【図５】従来の燃焼制御装置において拡散燃焼モードと予混合燃焼モードの間を移行するときに用いるマップである。
【図６】本発明の実施形態における、予混合燃焼モードに近い状態でのパイロット噴射量と、Ｓｏｏｔの量との関係のグラフである。
【図７】本発明の実施形態における、予混合燃焼モードに近い状態でのパイロット噴射量と、ＮＶＨの量との関係のグラフである。
【図８】本発明の実施形態による燃焼制御装置において拡散燃焼モードと予混合燃焼モードの間を移行するときのタイミングと燃料噴射形態の変化の関係のグラフである。
【図９】本発明の実施形態による燃焼制御装置が燃焼モードの移行時に用いるマップである。
【図１０】本発明の実施形態における、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。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態によるディーゼルエンジン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燃焼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。
【００１７】
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とを備える。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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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高負荷運転領域で使用される。
【００２１】
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。
【００２２】
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。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。
【００２３】
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、メイン噴射及びパイロット噴射のタイミング及び量を制御する。ここでメイン噴射とは、比較的多量の燃料を燃焼室７内に噴射して、この燃料に着火させることでトルクを発生させるものであり、メイン噴射の前に行われるパイロット噴射とは、比較的少量の燃料を燃焼室７内に噴射して、燃料と空気を混合させるためのものである。そして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。
【００２４】
図２は、ディーゼルエンジンの状態に応じた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では、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が切り替えられる。
【００２５】
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、パイロット噴射及びメイン噴射を行って、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。具体的には拡散燃焼モードでは、ピストン９が上死点に達する直前にパイロット噴射を行い、ピストンが上死点に達した直後にメイン噴射を行うようになっており、メイン噴射と燃料の着火が並行して行われる。
【００２６】
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、ピストン９が上死点に到達する前にパイロット噴射及びメイン噴射が行われ、燃料が着火する前に燃料の噴射を終えるようになっている。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ので、エンジン負荷が比較的低く、且つ回転数が比較的少ない場合に使用される。ＥＣＵ４７は、エンジン負荷及び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。
【００２７】
図３は、各燃焼モードにおける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、ＥＧＲ量の制御により燃焼室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、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とすると、酸素濃度移行率は、燃焼室７内の酸素濃度に比例して増減する。
【００２８】
図４は、従来の燃焼制御装置における拡散燃焼モードと予混合燃焼モードの間を移行するときのタイミングと燃料噴射形態の変化の関係のグラフであり、図５は、この燃焼制御装置において拡散燃焼モードと予混合燃焼モードの間を移行するときに用いるマップである。
【００２９】
図４では、横軸にピストン９のクランク角度（ＣＡ）を示し、縦方向に燃料噴射量を示す。そしてこの図に示すように、従来の燃焼制御装置では、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するときに、パイロット噴射のタイミングを徐々に遅らせ、且つ、パイロット噴射量を徐々に増量して、パイロット噴射量を予混合燃焼モード時のパイロット噴射量に近づけるようになっている。また、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するときには、パイロット噴射のタイミングを徐々に早め、且つ、パイロット噴射量を徐々に減らして、パイロット噴射量を、拡散燃焼モード時のパイロット噴射量に近づけるようになっている。そして、拡散燃焼モード時及び予混合燃焼モード時のパイロット噴射量は、約１．５から２．５ｍｍ3／ｓｔの範囲内となる。
【００３０】
図５に示すマップでは、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、酸素量が多く（ＥＧＲ率が低い）、且つ燃焼温度が高い場合に増加し、ＮＶＨは、酸素量が多く、噴射タイミングが早くなると増加し、Ｓｏｏｔ及びＨＣは、酸素量が少なく、噴射タイミングが遅くなると増加する。そして従来の燃焼制御装置は、酸素濃度移行率と噴射形態移行率を制御して、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。
【００３１】
図６は、予混合燃焼モードに近い状態における、パイロット噴射量と、Ｓｏｏｔの量との関係のグラフであり、さらに図７は、予混合燃焼モードに近い状態における、パイロット噴射量と、ＮＶＨの量との関係のグラフである。
【００３２】
先ず、図６に示すように、予混合燃焼モードに近い状態では、パイロット噴射の燃料噴射量が多くなるとＳｏｏｔの量が小さくなる。また、図７に示すように、予混合燃焼モードに近い状態では、パイロット噴射の燃料噴射量が多くなるとＮＶＨの量が多くなる。また、予混合燃焼モードに近い状態でのパイロット噴射の燃料噴射量を、例えば約１．５〜２．５ｍｍ3／ｓｔよりも増量した場合、Ｓｏｏｔの減少の割合の絶対値が、ＮＶＨの増加の割合の絶対値よりも大きいことが分かる。即ち、予混合燃焼モードに近い状態で、パイロット噴射の燃料噴射量を増量することで、ＮＶＨの増加を抑制しながら、Ｓｏｏｔを大幅に減らすことができる。
【００３３】
図８は、本実施形態による燃焼制御装置において拡散燃焼モードと予混合燃焼モードの間を移行するときのタイミングと燃料噴射形態の変化の関係のグラフであり、図９は、本実施形態にかかる燃焼制御装置が燃焼モードの移行時に用いるマップである。
【００３４】
先ず、図８に示すように拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに移行するときにＥＣＵ４７は、パイロット噴射のタイミングを徐々に早めながら、パイロット噴射量を、例えば約１．５ｍｍ3／ｓｔから一定の割合で増量する。このときＥＣＵ４７は、従来の燃焼制御装置によるパイロット噴射量を補正し、増量する。そして、ＥＣＵ４７は、噴射形態移行率が１．０となった際（予混合燃焼モードへの移行が完了する直前）に、パイロット噴射量が、通常のパイロット噴射量である約２．５ｍｍ3／ｓｔよりも大きい約８ｍｍ3／ｓｔとなるようにする。このような制御によって拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに移行する間に、パイロット噴射量が通常のパイロット噴射量である約２．５ｍｍ3／ｓｔよりも大きくなり、図９に示すように、マップのＳｏｏｔの領域を小さくすることができる。また、ＥＣＵ４７は、パイロット噴射量が約４ｍｍ3／ｓｔとなるときに、酸素濃度移行率が１．０になるように燃焼室７内の酸素濃度を制御する。その後、ＥＣＵ４７は、燃焼室７内の酸素濃度をほぼ一定に保ちながら、パイロット噴射量を通常の燃料噴射量である約２．５ｍｍ3／ｓｔまで減少させる。また、このとき燃焼モードの移行時の全過程において、パイロット噴射量と、その直後のメイン噴射のメイン噴射量の和が均一となるように、メイン噴射量は徐々に減少させた後、増加させるようになっている。
【００３５】
このように、予混合燃焼モードに移行したときにパイロット噴射量を減少させることで、適切な着火タイミングで着火させることができ、また燃焼室からこぼれるパイロット燃料の量を抑制することができる。これにより、トルクの発生に寄与する燃料が増量するので、ディーゼルエンジンの運転効率を向上させることができる。
【００３６】
また、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ＥＣＵ４７は、先ずパイロット噴射量を、予混合燃焼モードの通常の燃料噴射量である約２．５ｍｍ3／ｓｔから、それよりも多い約４ｍｍ3／ｓｔに増量する。その後ＥＣＵ４７は、パイロット噴射のタイミングを徐々に遅くしながら、パイロット噴射量を拡散燃焼モードの燃料噴射量である約１．５ｍｍ3／ｓｔまで減少させる。
【００３７】
図１０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１０及び以下の説明において符号「Ｓ」は、「ステップ」を示す。
【００３８】
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み、さらに、エンジン負荷とエンジン回転数の関係を図２のマップと照合することで行われる。そしてＥＣＵ４７は、エンジン負荷とエンジン回転数の関係が変化して、その関係が図２のマップ上の予混合燃焼モードの領域から拡散燃焼モードの領域に移行した場合には、予混合燃焼モードから拡散燃焼モードへの移行要求があったと判断する。また、ＥＣＵ４７は、エンジン負荷とエンジン回転数の関係が変化して、その関係が図２のマップ上の拡散燃焼モードの領域から予混合燃焼モードの領域に移行した場合にも、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードへ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。
【００３９】
Ｓ２においてＥＣＵ４７は、パイロット噴射量を補正する。これにより、インジェクタ１１による燃料噴射の移行形態が、図４に示すような移行形態から、図８に示すような移行形態に補正される。次いで、Ｓ３においてＥＣＵ４７は、酸素濃度移行率に基づいて噴射形態を移行させる。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、現在の予混合燃焼モードから拡散燃焼モードへの移行要求があった場合には、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う。一方で、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、現在の拡散燃焼モードから予混合燃焼モードへの移行要求があった場合には、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、図３に示すグラフに従ってディーゼルエンジン１の燃焼室７内の酸素濃度を移行させる。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、又は下げるように第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、図５に示す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の検出結果を監視しながら、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。
【００４０】
そしてＳ５においてＥＣＵ４７は、Ｓ２において燃料噴射量の補正を終了して、一連の処理を終了する。
【００４１】
このように、燃焼モードを移行するときのパイロット噴射量を補正して、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、パイロット噴射量を一旦増加させた後、減少させることによって、マップ上のＳｏｏｔの領域を小さくすることができる。また、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に、パイロット噴射量を減少させることによって、燃料の着火のタイミングを遅らせることができるので、ディーゼルエンジン１の運転効率を向上させることができる。
【００４２】
尚、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。
【符号の説明】
【００４３】
１      ディーゼルエンジン
７      燃焼室
４７      ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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