(57)【要約】【課題】予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼への移行を失火の発生を防止しながら円滑に行う。【解決手段】ＥＧＲ制御部４３は、燃焼判定部４４で予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼へ移行すると判定された場合に、吸気側へのＥＧＲガスの供給を停止させるまたは供給量を減少させるようにＥＧＲの制御を行う。燃料噴射制御部４２は、エンジン回転数及びエンジン負荷から設定した拡散燃焼時の燃料噴射時期の条件では拡散燃焼へ移行したときに失火が発生すると予測した場合は、燃料噴射量と吸気中の酸素濃度とエンジン回転数とに基づいて失火が発生しない拡散燃焼時の燃料噴射時期を設定し直す。【選択図】図１
2010223021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡散燃焼と予混合圧縮着火燃焼とのいずれかを選択的に行い、燃焼後の排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ供給する排気再循環を行う圧縮着火式内燃機関の制御を行う装置であって、
予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼へ移行するか否かを判定する燃焼判定部と、
燃焼判定部で予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼へ移行すると判定された場合に、拡散燃焼時の燃料噴射時期を設定する燃料噴射制御部と、
燃焼判定部で予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼へ移行すると判定された場合に、吸気側へのＥＧＲガスの供給を停止させるまたは供給量を減少させるように排気再循環の制御を行うＥＧＲ制御部と、
を備え、
燃料噴射制御部は、燃料噴射量と吸気中の酸素濃度とエンジン回転数とに基づいて、前記設定した拡散燃焼時の燃料噴射時期の条件では拡散燃焼へ移行したときに失火が発生すると予測した場合は、燃料噴射量と吸気中の酸素濃度とエンジン回転数とに基づいて失火が発生しない拡散燃焼時の燃料噴射時期を設定し直す、圧縮着火式内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮着火式内燃機関の制御装置であって、
燃料噴射制御部は、前記失火が発生しない拡散燃焼時の燃料噴射時期を設定し直す場合は、パイロット噴射時期及び主噴射時期を設定する、圧縮着火式内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の圧縮着火式内燃機関の制御装置であって、
燃料噴射制御部は、燃料噴射量と吸気中の酸素濃度とエンジン回転数とに基づいて、前記設定したパイロット噴射時期及び主噴射時期の条件でも拡散燃焼へ移行したときに失火が発生すると予測した場合は、パイロット噴射時期と主噴射時期との間隔を近づけるようにパイロット噴射時期及び主噴射時期のいずれか１つ以上を設定し直す、圧縮着火式内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の圧縮着火式内燃機関の制御装置であって、
燃料噴射制御部は、パイロット噴射時期と主噴射時期との間隔を近づけるようにパイロット噴射時期及び主噴射時期のいずれか１つ以上を設定し直す場合は、主噴射時期をパイロット噴射時期に近づける、圧縮着火式内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の圧縮着火式内燃機関の制御装置であって、
燃料噴射制御部は、燃焼判定部で予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼へ移行すると判定された場合は、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて拡散燃焼時の燃料噴射時期を設定する、圧縮着火式内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１に記載の圧縮着火式内燃機関の制御装置であって、
燃焼判定部は、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼へ移行するか否かを判定する、圧縮着火式内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡散燃焼と予混合圧縮着火燃焼とのいずれかを選択的に行い、燃焼後の排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ供給する排気再循環を行う圧縮着火式内燃機関の制御を行う装置に関し、特に、予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼へ移行するときの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の圧縮着火式内燃機関の制御装置の関連技術が下記特許文献１に開示されている。特許文献１においては、圧縮着火式内燃機関は、圧縮上死点付近にて燃料を筒内に直接噴射して筒内の燃料を自着火させる拡散燃焼と、筒内に形成した燃料と吸気との予混合気を自着火させる予混合圧縮着火燃焼（ＨＣＣＩ，ＰＣＣＩ）とを切り替えて運転を行うとともに、燃焼後の排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ供給する排気再循環を行う。そして、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼への移行時には、第１の中間燃焼領域を設定し、第１の中間燃焼領域における燃料噴射時期を、拡散燃焼における燃料噴射時期と予混合圧縮着火燃焼における燃料噴射時期との中間値よりも遅角側に制御している。これによって、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼への移行時に、予混合気が過早なタイミングで自着火するのを抑制して、燃焼騒音の低減を図っている。一方、予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼への移行時には、第２の中間燃焼領域を設定し、第２の中間燃焼領域における燃料噴射時期を、拡散燃焼における燃料噴射時期と予混合圧縮着火燃焼における燃料噴射時期との中間値よりも進角側に制御している。これによって、予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼への移行時に、ＥＧＲ率が過大な状態で拡散燃焼が行われるのを抑制して、パティキュレートの生成及びトルク変動の抑制を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２１１５９６号公報
【特許文献２】特開２０００−１８６５９８号公報
【特許文献３】特開２００７−２４７４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧縮着火式内燃機関において、筒内に吸入される吸気中の酸素濃度が過大になると、燃焼が急峻になって燃焼騒音レベルが増大する。一方、筒内に吸入される吸気中の酸素濃度が過小になると、燃焼が緩慢になってトルク不足や失火を招きやすくなる。予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼への移行時には、パティキュレートの生成及びトルク変動を抑制するためにＥＧＲ率を０にするまたは減少させるが、吸気側へのＥＧＲガスの供給量を変化させるときの応答性が低いために、ＥＧＲガスの吸気への供給量が過渡的に過大となり吸気中の酸素濃度が過渡的に不足することで、失火が発生しやすくなる。特許文献１においては、予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼への移行時に、第２の中間燃焼領域を設定することで、ＥＧＲ率が過渡的に過大となる状態で拡散燃焼が行われるのを抑制しているが、パティキュレートの生成及びトルク変動を十分に抑制するためには、第２の中間燃焼領域における燃料噴射時期を高精度に制御する必要がある。例えば、燃料噴射時期が少しでも遅角側にずれると、トルク不足や失火を招きやすくなる。一方、燃料噴射時期が少しでも進角側にずれると、燃焼騒音が増大しやすくなる。その結果、予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼への移行を円滑に行うことが困難となる。
【０００５】
本発明は、予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼への移行を失火の発生を防止しながら円滑に行うことができる圧縮着火式内燃機関の制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る圧縮着火式内燃機関の制御装置は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明に係る圧縮着火式内燃機関の制御装置は、拡散燃焼と予混合圧縮着火燃焼とのいずれかを選択的に行い、燃焼後の排出ガスの一部をＥＧＲガスとして吸気側へ供給する排気再循環を行う圧縮着火式内燃機関の制御を行う装置であって、予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼へ移行するか否かを判定する燃焼判定部と、燃焼判定部で予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼へ移行すると判定された場合に、拡散燃焼時の燃料噴射時期を設定する燃料噴射制御部と、燃焼判定部で予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼へ移行すると判定された場合に、吸気側へのＥＧＲガスの供給を停止させるまたは供給量を減少させるように排気再循環の制御を行うＥＧＲ制御部と、を備え、燃料噴射制御部は、燃料噴射量と吸気中の酸素濃度とエンジン回転数とに基づいて、前記設定した拡散燃焼時の燃料噴射時期の条件では拡散燃焼へ移行したときに失火が発生すると予測した場合は、燃料噴射量と吸気中の酸素濃度とエンジン回転数とに基づいて失火が発生しない拡散燃焼時の燃料噴射時期を設定し直すことを要旨とする。
【０００８】
本発明の一態様では、燃料噴射制御部は、前記失火が発生しない拡散燃焼時の燃料噴射時期を設定し直す場合は、パイロット噴射時期及び主噴射時期を設定することが好適である。この態様では、燃料噴射制御部は、燃料噴射量と吸気中の酸素濃度とエンジン回転数とに基づいて、前記設定したパイロット噴射時期及び主噴射時期の条件でも拡散燃焼へ移行したときに失火が発生すると予測した場合は、パイロット噴射時期と主噴射時期との間隔を近づけるようにパイロット噴射時期及び主噴射時期のいずれか１つ以上を設定し直すことが好適である。さらに、この態様では、燃料噴射制御部は、パイロット噴射時期と主噴射時期との間隔を近づけるようにパイロット噴射時期及び主噴射時期のいずれか１つ以上を設定し直す場合は、主噴射時期をパイロット噴射時期に近づけることが好適である。
【０００９】
本発明の一態様では、燃料噴射制御部は、燃焼判定部で予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼へ移行すると判定された場合は、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて拡散燃焼時の燃料噴射時期を設定することが好適である。
【００１０】
本発明の一態様では、燃焼判定部は、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼へ移行するか否かを判定することが好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼への移行を失火の発生を防止しながら円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る制御装置の概略構成を圧縮着火式内燃機関とともに示す図である。
【図２】拡散燃焼と予混合圧縮着火燃焼との切り替えを行う条件の一例を説明する図である。
【図３】失火の特性の一例を示す図である。
【図４】電子制御装置が実行する処理を説明するフローチャートである。
【図５】電子制御装置が実行する他の処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る制御装置の概略構成を圧縮着火式内燃機関１０とともに示す図である。圧縮着火式内燃機関１０は、例えばピストン−クランク機構を用いた周知のディーゼルエンジンにより構成可能である。圧縮着火式内燃機関１０（ディーゼルエンジン）では、吸気行程にて吸気通路１４から筒内に吸気が吸入され、圧縮行程にて筒内に吸入された吸気がピストン１２により圧縮される。ここでは、筒内への吸気を図示しないターボチャージャー等の過給器で加圧することもできる。そして、例えばピストン１２が圧縮上死点付近に位置するときに燃料を燃料噴射弁１３から筒内に直接噴射することで、筒内の燃料が自着火して燃焼（ディーゼル燃焼）する。燃焼後の排出ガスは、排気行程にて排気通路１５へ排出される。圧縮着火式内燃機関１０においては、排気通路１５と吸気通路１４とを繋ぐ還流通路１６が設けられており、燃焼後の排出ガスの一部が還流通路１６を通って吸気通路１４（吸気側）へＥＧＲガスとして供給される排気再循環（ＥＧＲ）が行われる。還流通路１６にはＥＧＲ制御弁１７が設けられており、ＥＧＲ制御弁１７の開度を制御することで、排気通路１５から吸気通路１４への排出ガス（ＥＧＲガス）の還流量が制御され、吸気側へ供給され筒内に吸入されるＥＧＲガス量（ＥＧＲ率）が制御される。
【００１５】
圧縮着火式内燃機関１０には、筒内への吸入空気量ＩＡを検出する吸入空気量センサ２５と、筒内に吸入される吸気中の酸素（Ｏ2）濃度ＡＯを検出する酸素濃度センサ２６と、エンジン回転数Ｎｅを検出する回転数センサ２７と、筒内に吸入される吸気の温度ＴＩを検出する吸気温度センサ２８と、圧縮着火式内燃機関１０の冷却水（冷却液）の温度Ｔｗを検出する冷却液温度センサ２９と、が付設されている。吸入空気量センサ２５は、吸気通路１４における排出ガス（ＥＧＲガス）が供給される位置よりも上流の位置にて吸入空気量ＩＡを検出する。一方、吸気温度センサ２８は、吸気通路１４におけるＥＧＲガスが供給される位置よりも下流（筒内側）の位置にて吸気温度（吸入空気温度）ＴＩを検出する。そして、酸素濃度センサ２６は、吸気通路１４におけるＥＧＲガスが供給される位置よりも下流（筒内側）の位置にて吸気中の酸素濃度ＡＯを検出する。そのため、吸気側へ供給されたＥＧＲガス濃度（ＥＧＲ率）が増大するにつれて、酸素濃度センサ２６で検出される吸気中の酸素濃度ＡＯが減少する。吸入空気量センサ２５で検出された吸入空気量ＩＡを示す信号、酸素濃度センサ２６で検出された吸気中の酸素濃度ＡＯを示す信号、回転数センサ２７で検出されたエンジン回転数Ｎｅを示す信号、吸気温度センサ２８で検出された吸気温度（吸入空気温度）ＴＩを示す信号、及び冷却液温度センサ２９で検出された冷却液温度Ｔｗを示す信号は、電子制御装置（ＥＣＵ）４０に入力される。なお、吸入空気量ＩＡの代わりに過給圧（吸気を過給器で加圧する場合）を検出することも可能である。
【００１６】
電子制御装置４０は、例えば図１に示す機能ブロックを含んで構成することができる。圧縮着火式内燃機関１０の燃料の噴射制御を行う燃料噴射制御部４２は、圧縮着火式内燃機関１０の回転数Ｎｅ及び要求トルク（負荷）等の運転状態に基づいて燃料噴射時期（燃料噴射開始時期）Ｔｉｎｊ及び燃料噴射量Ｆｕを設定し、この燃料噴射時期Ｔｉｎｊ及び燃料噴射量Ｆｕに基づいて生成した噴射制御信号を燃料噴射弁１３へ出力することで、燃料噴射時期Ｔｉｎｊ及び燃料噴射量Ｆｕを制御する。圧縮着火式内燃機関１０では、圧縮上死点付近にて燃料を筒内に直接噴射して筒内の燃料を自着火させる通常のディーゼル燃焼（拡散燃焼）だけでなく、筒内に形成した燃料と吸気との予混合気を自着火させる予混合圧縮着火燃焼（ＨＣＣＩ，ＰＣＣＩ）を行うこともできる。この予混合圧縮着火燃焼を行うことで、黒煙の発生の抑制を図ることができる。予混合圧縮着火燃焼を行う際には、吸気行程または圧縮行程にて燃料を燃料噴射弁１３から筒内に直接噴射して燃料と吸気との予混合気を筒内に形成し、筒内の予混合気をピストン１２により圧縮して自着火させる。
【００１７】
ＥＧＲ制御部４３は、圧縮着火式内燃機関１０の回転数Ｎｅ及びトルクＴｅ（負荷）等の運転状態に基づいて生成したＥＧＲ制御信号をＥＧＲ制御弁１７へ出力することで、ＥＧＲ制御弁１７の開度を制御して吸気側へ供給するＥＧＲガス量（ＥＧＲ率）を制御する。これによって、ＥＧＲ（排気再循環）の制御を行う。予混合圧縮着火燃焼が行われる場合は、ＥＧＲ制御部４３は、ＥＧＲにより吸気側へ供給するＥＧＲガス量（ＥＧＲ率）を拡散燃焼（通常燃焼）を行う場合よりも増大させることが好ましい。空気（新気）に比べて熱容量の大きいＥＧＲガスを吸気中に多量に混在させ、予混合気中の燃料及び酸素の濃度を低下させることで、自着火遅れ時間を延長して予混合気の自着火タイミングを圧縮上死点近傍に制御することができる。しかも、その予混合気中では、燃料及び酸素の周囲に不活性なＥＧＲガスが略均一に分散し、これが燃焼熱を吸収することになるので、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成が大幅に抑制される。
【００１８】
燃焼判定部４４は、拡散燃焼と予混合圧縮着火燃焼とのいずれを行うかを判定する。ここでは、圧縮着火式内燃機関１０の回転数Ｎｅ及びトルクＴｅ（負荷）に基づいて、拡散燃焼を行うか予混合圧縮着火燃焼を行うかを判定することができる。例えば、圧縮着火式内燃機関１０の回転数Ｎｅ及びトルクＴｅが図２に示す特性線Ａを超えない領域である低速・低負荷領域内にある場合は、燃焼判定部４４は、予混合圧縮着火燃焼を行う方を選択する。一方、圧縮着火式内燃機関１０の回転数Ｎｅ及びトルクＴｅが図２に示す特性線Ａを超える領域である高速・高負荷領域内にある場合は、燃焼判定部４４は、拡散燃焼を行う方を選択する。また、圧縮着火式内燃機関１０の回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ１よりも低く且つトルクＴｅが所定値Ｔｅ１よりも低い場合は、燃焼判定部４４は、予混合圧縮着火燃焼を行う方を選択することも可能である。一方、圧縮着火式内燃機関１０の回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ１よりも高い条件と、圧縮着火式内燃機関１０のトルクＴｅが所定値Ｔｅ１よりも高い条件とのいずれか１つ以上が成立する場合は、燃焼判定部４４は、拡散燃焼を行う方を選択することも可能である。燃料噴射制御部４２が燃焼判定部４４での判定結果に基づいて燃料噴射時期を圧縮上死点付近に制御するか吸気行程（あるいは圧縮行程）に制御するかによって、圧縮着火式内燃機関１０の燃焼として、拡散燃焼と予混合圧縮着火燃焼とのいずれかを選択的に行うことができる。なお、圧縮着火式内燃機関１０のトルクＴｅ（負荷）については、例えば燃料噴射量Ｆｕから演算することができ、燃料噴射量Ｆｕについては、電子制御装置４０（燃料噴射制御部４２）で演算された値（燃料噴射量の目標値）を用いることができる。
【００１９】
ＥＧＲを行う場合は、ＥＧＲガスを吸気側へ供給するときの応答性が低いために、ＥＧＲ率が目標値から外れて、吸気中の酸素濃度ＡＯが目標値ＡＯＴからずれてくる運転状態が過渡的に生じる。さらに、吸気中の酸素濃度ＡＯは、圧縮着火式内燃機関１０の過去の運転状態にも影響を受け、目標値ＡＯＴからずれてくる運転状態が生じる。ＥＧＲ率が目標値よりも高く、吸気中の酸素濃度ＡＯが目標値ＡＯＴに対して過小になると、燃料の自着火時期が遅すぎることで、燃焼が緩慢になってトルク不足や失火を招きやすくなる。特に、圧縮着火式内燃機関１０の燃焼を予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼へ移行させる場合は、パティキュレートの生成及びトルク変動を抑制するためにＥＧＲ率を０にするまたは減少させるが、吸気側へのＥＧＲガスの供給量を変化させるときの応答性が低いために、ＥＧＲ率が過渡的に過大となり吸気中の酸素濃度ＡＯが目標値ＡＯＴに対して過渡的に過小となることで、燃焼が緩慢になってトルク不足や失火を招きやすくなる。そこで、本実施形態では、燃料噴射制御部４２は、燃焼（拡散燃焼）における失火の発生を判定する（予測する）失火判定部４７と、失火判定部４７での失火の発生の判定結果に基づいて燃料噴射時期（燃料噴射開始時期）Ｔｉｎｊを設定する燃料噴射時期設定部４８と、を有する。
【００２０】
拡散燃焼における失火の発生しやすさ（エンジントルクの大きさ）は、吸気中の酸素濃度ＡＯに応じて変化し、例えば図３（ａ）に示すように、吸気中の酸素濃度ＡＯが増大するにつれて失火が発生しにくくなり（エンジントルクが増大し）、吸気中の酸素濃度ＡＯが減少するにつれて失火が発生しやすくなる（エンジントルクが減少する）。そして、失火の発生しやすさは、吸気中の酸素濃度ＡＯが一定であっても、燃料噴射量Ｆｕ（エンジン負荷）に応じて変化し、例えば図３（ｂ）に示すように、燃料噴射量Ｆｕが増大するにつれて失火が発生しにくくなり、燃料噴射量Ｆｕが減少するにつれて失火が発生しやすくなる。さらに、失火の発生しやすさは、吸気中の酸素濃度ＡＯが一定であっても、燃料噴射時期（燃料噴射開始時期）Ｔｉｎｊに応じて変化し、例えば図３（ｃ）に示すように、燃料噴射時期Ｔｉｎｊが進角するにつれて失火が発生しにくくなり、燃料噴射時期Ｔｉｎｊが遅角するにつれて失火が発生しやすくなる。さらに、失火の発生しやすさは、吸気中の酸素濃度ＡＯが一定であっても、エンジン回転数Ｎｅに応じて変化し、例えば図３（ｄ）に示すように、エンジン回転数Ｎｅが増大するにつれて失火が発生しやすくなり、エンジン回転数Ｎｅが減少するにつれて失火が発生しにくくなる。
【００２１】
そのため、失火判定部４７は、失火の発生しやすさ（エンジントルク）に影響を与えるパラメータである、吸気中の酸素濃度ＡＯと燃料噴射量Ｆｕと燃料噴射時期Ｔｉｎｊとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、失火の発生を判定する（予測する）ことができる。その際には、吸気中の酸素濃度ＡＯと燃料噴射量Ｆｕ（パイロット噴射を行う場合はパイロット噴射量Ｆｕｐ及びメイン噴射量Ｆｕｍ）と燃料噴射時期Ｔｉｎｊ（パイロット噴射を行う場合はパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍ）とエンジン回転数Ｎｅとに対する正常燃焼領域及び失火発生領域の関係を表す失火特性マップを実験等により予め作成して電子制御装置４０内の記憶装置に記憶しておく。失火判定部４７は、記憶装置に記憶された失火特性マップにおいて、与えられた吸気中の酸素濃度ＡＯと燃料噴射量Ｆｕ（パイロット噴射を行う場合はパイロット噴射量Ｆｕｐ及びメイン噴射量Ｆｕｍ）と燃料噴射時期Ｔｉｎｊ（パイロット噴射を行う場合はパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍ）とエンジン回転数Ｎｅとに対応する領域が正常燃焼領域であるか失火発生領域であるかを判定することで、失火の発生を判定する。あるいは、吸気中の酸素濃度ＡＯと燃料噴射量Ｆｕ（パイロット噴射を行う場合はパイロット噴射量Ｆｕｐ及びメイン噴射量Ｆｕｍ）と燃料噴射時期Ｔｉｎｊ（パイロット噴射を行う場合はパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍ）とエンジン回転数Ｎｅとに対するエンジントルクの関係を表す失火特性関数（近似式）を実験あるいは計算等により予め作成して電子制御装置４０内の記憶装置に記憶しておくこともできる。失火判定部４７は、記憶装置に記憶された失火特性関数において、与えられた吸気中の酸素濃度ＡＯと燃料噴射量Ｆｕ（パイロット噴射を行う場合はパイロット噴射量Ｆｕｐ及びメイン噴射量Ｆｕｍ）と燃料噴射時期Ｔｉｎｊ（パイロット噴射を行う場合はパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍ）とエンジン回転数Ｎｅとに対応するエンジントルクが規定値以上であるかを判定することによっても、失火の発生を判定することができる。
【００２２】
さらに、拡散燃焼における失火の発生しやすさは、吸気中の酸素濃度ＡＯと燃料噴射量Ｆｕと燃料噴射時期Ｔｉｎｊとエンジン回転数Ｎｅだけでなく、吸入空気温度ＴＩや冷却液温度Ｔｗによっても影響を受ける。失火は、例えば図３（ｅ）に示すように、吸入空気温度ＴＩが増大するにつれて発生しにくくなり、吸入空気温度ＴＩが減少するにつれて発生しやすくなるため、失火判定部４７は、吸気中の酸素濃度ＡＯと燃料噴射量Ｆｕと燃料噴射時期Ｔｉｎｊとエンジン回転数Ｎｅとの他に、吸入空気温度ＴＩにも基づいて、失火の発生を判定することもできる。また、失火は、例えば図３（ｆ）に示すように、冷却液温度Ｔｗが増大するにつれて発生しにくくなり、冷却液温度Ｔｗが減少するにつれて発生しやすくなるため、失火判定部４７は、吸気中の酸素濃度ＡＯと燃料噴射量Ｆｕと燃料噴射時期Ｔｉｎｊとエンジン回転数Ｎｅとの他に、冷却液温度Ｔｗにも基づいて、失火の発生を判定することもできる。このように、失火判定部４７は、失火の発生しやすさに影響を与えるパラメータとして、吸気中の酸素濃度ＡＯと燃料噴射量Ｆｕと燃料噴射時期Ｔｉｎｊとエンジン回転数Ｎｅとの他に、吸入空気温度ＴＩと冷却液温度Ｔｗとのいずれか１つ以上に基づいて、失火の発生を判定することもできる。その際には、失火の発生しやすさに影響を与えるパラメータに吸入空気温度ＴＩと冷却液温度Ｔｗとのいずれか１つ以上を追加して失火特性マップや失火特性関数を利用して失火の発生を判定することができる。
【００２３】
さらに、拡散燃焼における失火の発生しやすさは、吸入空気量（過給圧）ＩＡや燃料温度や燃料噴射圧力によっても影響を受ける。失火は、吸入空気量（過給圧）ＩＡが増大するにつれて発生しにくくなり、吸入空気量（過給圧）ＩＡが減少するにつれて発生しやすくなるため、失火判定部４７は、吸気中の酸素濃度ＡＯと燃料噴射量Ｆｕと燃料噴射時期Ｔｉｎｊとエンジン回転数Ｎｅと吸入空気温度ＴＩと冷却液温度Ｔｗとの他に、吸入空気量（過給圧）ＩＡにも基づいて、失火の発生を判定することもできる。また、失火は、燃料温度が増大するにつれて発生しにくくなり、燃料温度が減少するにつれて発生しやすくなるため、失火判定部４７は、吸気中の酸素濃度ＡＯと燃料噴射量Ｆｕと燃料噴射時期Ｔｉｎｊとエンジン回転数Ｎｅと吸入空気温度ＴＩと冷却液温度Ｔｗとの他に、燃料温度にも基づいて、失火の発生を判定することもできる。また、失火は、燃料噴射圧力が増大するにつれて発生しにくくなり、燃料噴射圧力が減少するにつれて発生しやすくなるため、失火判定部４７は、吸気中の酸素濃度ＡＯと燃料噴射量Ｆｕと燃料噴射時期Ｔｉｎｊとエンジン回転数Ｎｅと吸入空気温度ＴＩと冷却液温度Ｔｗとの他に、燃料噴射圧力にも基づいて、失火の発生を判定することもできる。このように、失火判定部４７は、失火の発生しやすさに影響を与えるパラメータとして、吸気中の酸素濃度ＡＯと燃料噴射量Ｆｕと燃料噴射時期Ｔｉｎｊとエンジン回転数Ｎｅと吸入空気温度ＴＩと冷却液温度Ｔｗとの他に、吸入空気量（過給圧）ＩＡと燃料温度と燃料噴射圧力とのいずれか１つ以上に基づいて、失火の発生を判定することもできる。その際には、失火の発生しやすさに影響を与えるパラメータに吸入空気量（過給圧）ＩＡと燃料温度と燃料噴射圧力とのいずれか１つ以上を追加して失火特性マップや失火特性関数を利用して失火の発生を判定することができる。
【００２４】
次に、圧縮着火式内燃機関１０の燃焼を予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼へ移行させる場合に電子制御装置４０が実行する処理を、図４のフローチャートに従って説明する。図４のフローチャートによる処理は、燃焼判定部４４がエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷に基づいて予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼へ移行すると判定した場合に実行される。例えば、エンジン回転数Ｎｅ及びトルクＴｅが図２の低速・低負荷領域内から高速・高負荷領域内へ移行した場合は、予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼へ移行する条件が成立したと判定することができる。一方、エンジン回転数Ｎｅ及びトルクＴｅが図２の低速・低負荷領域内にある場合は、予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼へ移行する条件が成立していないと判定することができる。ここでのエンジントルクＴｅについては、燃料噴射量Ｆｕから演算することができ、燃料噴射量Ｆｕについては、電子制御装置４０（燃料噴射制御部４２）で演算された値（燃料噴射量の目標値）を用いることができる。
【００２５】
ステップＳ１０１では、ＥＧＲ制御弁１７を閉じることで吸気側へのＥＧＲガスの供給を停止させる（ＥＧＲ率を０にする）ようにＥＧＲの制御がＥＧＲ制御部４３により行われる。ただし、ここでは、ＥＧＲ制御弁１７の開度を減少させることで吸気側へのＥＧＲガスの供給量（ＥＧＲ率）を減少させるようにＥＧＲの制御がＥＧＲ制御部４３により行われてもよい。ステップＳ１０２では、吸気中の酸素濃度ＡＯ、燃料噴射量Ｆｕ、エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気温度ＴＩ、及び冷却液温度Ｔｗが取得される。ステップＳ１０３では、拡散燃焼時の燃料噴射時期（燃料噴射開始時期）Ｔｉｎｊが燃料噴射制御部４２（燃料噴射時期設定部４８）により設定される。ここでは、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷（燃料噴射量Ｆｕ）に基づいて、拡散燃焼時の燃料噴射時期Ｔｉｎｊが燃料噴射時期設定部４８により設定される。ここでは、燃焼騒音低減等の理由から、メイン噴射時期Ｔｉｎｊｍに先立ちパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐが設定される場合もある。
【００２６】
ステップＳ１０４では、燃料噴射時期設定部４８で設定された拡散燃焼時の燃料噴射時期Ｔｉｎｊｍ，（Ｔｉｎｊｐ）の条件で拡散燃焼へ移行したときに失火が発生する可能性があるか否かが失火判定部４７により予測される。ここでは、前述した失火特性マップや失火特性関数を利用して、失火の発生しやすさに影響を与えるパラメータである、吸気中の酸素濃度ＡＯと燃料噴射量Ｆｕと燃料噴射時期Ｔｉｎｊｍ，（Ｔｉｎｊｐ）とエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、失火の発生を判定することができる。また、失火の発生しやすさに影響を与えるパラメータとして、吸気中の酸素濃度ＡＯと燃料噴射量Ｆｕと燃料噴射時期Ｔｉｎｊｍ，（Ｔｉｎｊｐ）とエンジン回転数Ｎｅとの他に、吸入空気温度ＴＩと冷却液温度Ｔｗとのいずれか１つ以上に基づいて、失火の発生を判定することもできる。さらに、失火判定の精度をより向上させるために、失火の発生しやすさに影響を与えるパラメータとして、吸入空気量（過給圧）ＩＡと燃料温度と燃料噴射圧力とのいずれか１つ以上を追加して失火判定に用いることもできる。現在設定している拡散燃焼時の燃料噴射時期Ｔｉｎｊｍ，（Ｔｉｎｊｐ）の条件で拡散燃焼へ移行しても失火が発生しない（失火の可能性がない）と判定された場合は、本処理の実行を終了する。一方、現在設定している拡散燃焼時の燃料噴射時期Ｔｉｎｊｍ，（Ｔｉｎｊｐ）の条件で拡散燃焼へ移行すると失火が発生する（失火の可能性がある）と判定された場合は、ステップＳ１０５に進む。
【００２７】
ステップＳ１０５では、拡散燃焼時の燃料噴射時期Ｔｉｎｊｍ，（Ｔｉｎｊｐ）が燃料噴射制御部４２（燃料噴射時期設定部４８）により設定し直される。ここでは、前述した失火特性マップや失火特性関数を利用して、失火の発生しやすさに影響を与えるパラメータである、吸気中の酸素濃度ＡＯと燃料噴射量Ｆｕとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、失火が発生しない拡散燃焼時の燃料噴射時期Ｔｉｎｊｍ，（Ｔｉｎｊｐ）を設定し直す。その際には、拡散燃焼時の燃料噴射時期Ｔｉｎｊとして、メイン噴射時期Ｔｉｎｊｍと、未設定の場合にはメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍに先立つパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐとを設定する。失火特性マップを利用する場合は、与えられた吸気中の酸素濃度ＡＯとパイロット噴射量Ｆｕｐ及びメイン噴射量Ｆｕｍとパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍとエンジン回転数Ｎｅとに対応する領域が正常燃焼領域内になるように、拡散燃焼時のパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍを演算する。また、失火特性関数を利用する場合は、与えられた吸気中の酸素濃度ＡＯとパイロット噴射量Ｆｕｐ及びメイン噴射量Ｆｕｍとパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍとエンジン回転数Ｎｅとに対応するエンジントルクが規定値以上になるように、拡散燃焼時のパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍを演算する。また、失火の発生しやすさに影響を与えるパラメータに吸入空気温度ＴＩと冷却液温度Ｔｗとのいずれか１つ以上を追加して、失火特性マップや失火特性関数を利用して失火が発生しない拡散燃焼時のパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍを演算することもできる。さらに、失火の発生しやすさに影響を与えるパラメータに吸入空気量（過給圧）ＩＡと燃料温度と燃料噴射圧力とのいずれか１つ以上を追加して、失火特性マップや失火特性関数を利用して失火が発生しない拡散燃焼時のパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍを演算することもできる。なお、パイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐを設定する場合は、メイン噴射時期Ｔｉｎｊｍをパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐを設定しない場合の燃料噴射時期Ｔｉｎｊよりも遅角させる。そして、パイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐを設定する場合は、メイン噴射量Ｆｕｍをパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐを設定しない場合の燃料噴射量Ｆｕよりもパイロット噴射量Ｆｕｐ分だけ減少させる。
【００２８】
ステップＳ１０６では、燃料噴射制御部４２で設定されたパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びパイロット噴射量Ｆｕｐで、メイン噴射に先立ちパイロット噴射の制御が行われる。そして、ステップＳ１０７では、燃料噴射制御部４２で設定されたメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍ及びメイン噴射量Ｆｕｍで、メイン噴射の制御が行われる。そして、ステップＳ１０２に戻る。
【００２９】
前述のように、圧縮着火式内燃機関１０の燃焼を予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼へ移行させる場合は、ＥＧＲ率を０にするまたは減少させるが、吸気側へのＥＧＲガスの供給量を変化させるときの応答性が低いために、ＥＧＲ率が過渡的に過大となり、吸気中の酸素濃度ＡＯが目標値ＡＯＴに対して過渡的に過小となる。吸気中の酸素濃度ＡＯが過小な状態において、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷から設定された燃料噴射時期Ｔｉｎｊの条件で拡散燃焼を行うと、燃焼が不安定になり失火を招きやすくなる。一方、吸気中の酸素濃度ＡＯが十分増加する（ＥＧＲ率が十分減少する）まで予混合圧縮着火燃焼を続けると、燃焼が急峻となって燃焼騒音が増大する。これに対して図４のフローチャートの処理によれば、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷から設定された拡散燃焼時の燃料噴射時期Ｔｉｎｊｍ，（Ｔｉｎｊｐ）の条件では拡散燃焼へ移行したときに失火が発生すると予測された場合は、失火が発生しない拡散燃焼時の燃料噴射時期Ｔｉｎｊ（パイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍ）を設定し直す。これによって、予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼への移行時に吸気中の酸素濃度ＡＯが過渡的に不足する場合でも、トルク変動や失火が生じないように拡散燃焼時の燃料噴射時期Ｔｉｎｊ（パイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍ）を制御することができる。したがって、本実施形態によれば、予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼への移行をトルク変動や失火の発生を防止しながら円滑に行うことができる。
【００３０】
圧縮着火式内燃機関１０の燃焼を予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼へ移行させる場合に電子制御装置４０が実行する処理の他の例を、図５のフローチャートに示す。図５のフローチャートによる処理も、燃焼判定部４４がエンジン回転数Ｎｅ及びエンジン負荷に基づいて予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼へ移行すると判定した場合に実行される。
【００３１】
図５のフローチャートのステップＳ２０１〜Ｓ２０３は、図４のフローチャートのステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同様である。ステップＳ２０４では、燃料噴射時期設定部４８で設定された拡散燃焼時の燃料噴射時期Ｔｉｎｊ（パイロット噴射を行う場合はパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍ）の条件で拡散燃焼へ移行したときのエンジントルクが予測される。ここでは、前述した失火特性マップや失火特性関数を利用して、失火の発生しやすさ（エンジントルク）に影響を与えるパラメータである、吸気中の酸素濃度ＡＯと燃料噴射量Ｆｕ（パイロット噴射を行う場合はパイロット噴射量Ｆｕｐ及びメイン噴射量Ｆｕｍ）と燃料噴射時期Ｔｉｎｊ（パイロット噴射を行う場合はパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍ、以下Ｔｉｎｊと表記）とエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、拡散燃焼時のエンジントルクを演算することができる。さらに、エンジントルクに影響を与えるパラメータに吸入空気温度ＴＩと冷却液温度Ｔｗとのいずれか１つ以上を追加して、失火特性マップや失火特性関数を利用してエンジントルクを演算することも可能である。さらに、エンジントルクの演算精度をより向上させるために、エンジントルクに影響を与えるパラメータに吸入空気量（過給圧）ＩＡと燃料温度と燃料噴射圧力とのいずれか１つ以上を追加して、失火特性マップや失火特性関数を利用してエンジントルクを演算することも可能である。また、特開２００７−２４７４８７号公報（特許文献３）に開示されている技術を利用して、吸気中の酸素濃度ＡＯと燃料噴射量Ｆｕと燃料噴射時期Ｔｉｎｊとエンジン回転数Ｎｅと吸入空気温度ＴＩと冷却液温度Ｔｗと（さらには吸入空気量（過給圧）ＩＡと燃料温度と燃料噴射圧力と）に基づいて、エンジントルクを演算することも可能である。
【００３２】
ステップＳ２０５では、燃料噴射時期設定部４８で設定された拡散燃焼時の燃料噴射時期Ｔｉｎｊの条件で拡散燃焼へ移行したときに失火が発生する可能性があるか否かが失火判定部４７により予測される。ここでは、ステップＳ２０４で算出されたエンジントルクが規定値以上であるか否かを判定することで、失火が発生する可能性があるか否かを判定する。エンジントルクが規定値以上である場合は、現在設定している拡散燃焼時の燃料噴射時期Ｔｉｎｊの条件で拡散燃焼へ移行しても失火が発生しない（失火の可能性がない）と判定し、本処理の実行を終了する。一方、エンジントルクが規定値より小さい場合は、現在設定している拡散燃焼時の燃料噴射時期Ｔｉｎｊの条件では拡散燃焼へ移行すると失火が発生する（失火の可能性がある）と判定し、ステップＳ２０６に進む。
【００３３】
ステップＳ２０６では、パイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐが設定されているか否かが判定される。パイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐが設定されていない場合は、ステップＳ２０７に進む。一方、パイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐが設定されている場合は、ステップＳ２０９に進む。
【００３４】
ステップＳ２０７では、パイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びパイロット噴射量Ｆｕｐが規定時期及び規定量にそれぞれ設定される。ステップＳ２０８では、メイン噴射時期Ｔｉｎｊｍ及びメイン噴射量Ｆｕｍが設定される。ここでは、メイン噴射量Ｆｕｍをパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐを設定しない場合の燃料噴射量Ｆｕよりもパイロット噴射量Ｆｕｐ分だけ減少させる。そして、ステップＳ２０４に戻り、設定したメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍの条件で拡散燃焼へ移行したときに失火が発生する可能性があるか否か（エンジントルクが規定値以上であるか否か）が予測される。
【００３５】
ステップＳ２０９では、パイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐとメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍとの間隔を近づけるように、パイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍのいずれか１つ以上が燃料噴射制御部４２（燃料噴射時期設定部４８）により設定し直される。ここでは、パイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐを固定したまま、メイン噴射時期Ｔｉｎｊｍをパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐに近づけるように進角させる。ステップＳ２１０では、パイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐとメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍとの間隔が所定間隔以上空いているか否かが判定される。パイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐとメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍとの間隔が所定間隔以上である場合は、ステップＳ２０４に戻り、設定したパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍの条件で拡散燃焼へ移行したときに失火が発生する可能性があるか否か（エンジントルクが規定値以上であるか否か）が予測される。一方、パイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐとメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍとの間隔が所定間隔より小さい場合は、ステップＳ２０２に戻り、吸気中の酸素濃度ＡＯが増えるのを待って、吸気中の酸素濃度ＡＯ、燃料噴射量Ｆｕ、エンジン回転数Ｎｅ、吸入空気温度ＴＩ、及び冷却液温度Ｔｗが取得される。
【００３６】
図５のフローチャートの処理によれば、設定したパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍの条件でも拡散燃焼へ移行したときに失火が発生すると予測された場合は、パイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐとメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍとの間隔を近づけることで、予混合圧縮着火燃焼から拡散燃焼への移行時に吸気中の酸素濃度ＡＯが過渡的に不足する場合でも、トルク変動や失火が生じないようにパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍを制御することができる。さらに、パイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐを固定したまま、メイン噴射時期Ｔｉｎｊｍをパイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐに近づけることで、パイロット噴射時期Ｔｉｎｊｐ及びメイン噴射時期Ｔｉｎｊｍの両方を操作する場合と比較して、操作量を減らすことができる。
【００３７】
なお、吸気中の酸素濃度ＡＯについては、酸素濃度センサ２６により検出する以外に、筒内に吸入される吸気中の酸素濃度ＡＯを推定することも可能である。その場合は、空燃比（Ａ／Ｆ）から排気中の酸素濃度を推定し、ＥＧＲ制御弁１７の開度（ＥＧＲ制御弁１７へのＥＧＲ制御信号）からＥＧＲ率を推定し、ＥＧＲガス中の酸素濃度（＝排気中の酸素濃度）と空気中の酸素濃度とＥＧＲ率とから吸気中の酸素濃度ＡＯを推定することが可能である。また、エンジン回転数、ＥＧＲ制御弁１７の開度、燃料噴射量、燃料噴射時期、及びエンジントルクの計測値から、マップを利用して吸気中の酸素濃度ＡＯを推定することも可能である。また、エンジン回転数、ＥＧＲ制御弁１７の開度、新気吸気量、及び燃料噴射時期の計測値から、マップを利用して吸気中の酸素濃度ＡＯを推定することも可能である。
【００３８】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３９】
１０  圧縮着火式内燃機関、１２  ピストン、１３  燃料噴射弁、１４  吸気通路、１５  排気通路、１６  還流通路、１７  ＥＧＲ制御弁、２５  吸入空気量センサ、２６  酸素濃度センサ、２７  回転数センサ、２８  吸気温度センサ、２９  冷却液温度センサ、４０  電子制御装置、４２  燃料噴射制御部、４３  ＥＧＲ制御部、４４  燃焼判定部、４７  失火判定部、４８  燃料噴射時期設定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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