(57)【要約】【課題】エンジンの運転状態に応じた適切な燃焼制御を行い、過渡運転時等でもスモークの排出を抑制し、ＮＯｘの排出も低減させ、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】燃料混合期間が第１閾値以上第２閾値未満である場合に、燃料混合期間に基づくフィードバック制御により燃料噴射時期を調整する第２予混合燃焼モードを選択する。【選択図】図６
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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、
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、
前記燃料混合期間検出手段により検出される燃料混合期間に基づき燃料噴射時期を調整し燃料噴射終了後に燃焼を生起させる所定の燃焼モードを有しており、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所定の範囲にある場合に、該所定の燃焼モードを選択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】
前記所定の燃焼モードでは、前記燃料混合期間が所定期間以上となるように燃料噴射時期を調整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】
前記燃焼制御手段は、燃焼モードとして、筒内の燃焼状態または吸気状態に基づき燃料噴射時期を調整し燃料噴射中に燃焼を生起させる通常燃焼モード、筒内の燃焼状態または吸気状態に基づき燃料噴射時期を調整し燃料噴射終了後に燃焼を生起させる第１の予混合燃焼モード、及び前記所定の燃焼モードである第２の予混合燃焼モードを有し、
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に応じて、前記通常燃焼モード、前記第１の予混合燃焼モード、または第２の予混合燃焼モードを選択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。
【請求項４】
前記燃焼制御手段は、前記通常燃焼モードが成立する燃料混合期間の上限である第１の閾値と、該第１の閾値より大でありスモーク発生の関係から設定される第２の閾値とを設定し、
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の閾値未満である場合には前記通常燃焼モードを、該第１の閾値以上であり前記第２の閾値未満である場合は前記第２の予混合燃焼モードを、前記第２の閾値以上である場合には前記第１の予混合燃焼モードを選択することを特徴とする請求項３記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項５】
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を備え、
前記燃焼制御手段は、前記通常燃焼モード及び前記第１の予混合燃焼モードの場合は、前記燃焼割合算出手段により算出される所定の燃焼割合が所定のクランク角度となるよう燃料噴射時期を調整することを特徴とする請求項３または４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焼を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ディーゼルエンジンでは、燃料噴射中に圧縮による自発着火（圧縮着火）が生じて所謂拡散燃焼が生起される。このような燃焼を一般にディーゼル燃焼といい、当該ディーゼル燃焼での運転を通常燃焼モードという。
また、近年ディーゼルエンジンでは、スモーク及びＮＯｘを同時に低減させることを目的として、ＥＧＲガスを多量に導入するとともに、比較的進角側で燃料を噴射し予め燃料と空気とを混合した後に圧縮着火により燃焼させるいわゆる低温予混合燃焼燃モード（以下、予混合燃焼モードという）がある。
【０００３】
当該通常燃焼モードと予混合燃焼モードとは、エンジンの運転状態に応じて使い分けられ、一般には、低負荷低回転数領域においては予混合燃焼モード、高負荷高回転数領域においては通常燃焼モードが選択される。
加速や減速等により運転状態が変動する際にはこれら２つの燃焼モードを切り替えることとなり、例えば、当該２つの燃焼モードの切り替えの手法として、各燃焼モード（制御モード）における制御パラメータの目標値を予め個別に設定し、一方の燃焼モードから他方の燃焼モードへの切替時に、一方の燃焼モードの目標値を他方の燃焼モードの目標値に徐々に変更させるディーゼルエンジンの制御装置がある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１０５０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、運転者の運転操作状態や車両が走行している環境条件に応じて筒内の吸気状態や燃料状態等は変化するため、上記特許文献１に開示された技術のように、一方の燃焼モードから他方の燃焼モードへと単純に移行させる制御では、吸気状態や燃料状態の変化に対応しきれない領域があり、燃焼が不安定となるおそれがある。
例えば、予混合燃焼モードにおいて空気と燃料とを混合させる期間が不足し、燃料が良好に燃え切らず、スモークを発生させるという問題が生じる。また、このように燃焼が不安定となることでエンジン出力が低下するおそれもある。
【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た適切な燃焼制御を行い、過渡運転時等でも安定した燃焼を実現することで、スモークの排出を抑制し、ＮＯｘの排出も低減させ、排ガス性能及びエンジン出力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、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、前記燃料混合期間検出手段により検出される燃料混合期間に基づき燃料噴射時期を調整し燃料噴射終了後に燃焼を生起させる所定の燃焼モードを有しており、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所定の範囲にある場合に、該所定の燃焼モードを選択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、前記所定の燃焼モードでは、前記燃料混合期間が所定期間以上となるように燃料噴射時期を調整することを特徴としている。
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、前記燃焼制御手段は、燃焼モードとして、筒内の燃焼状態または吸気状態に基づき燃料噴射時期を調整し燃料噴射中に燃焼を生起させる通常燃焼モード、筒内の燃焼状態または吸気状態に基づき燃料噴射時期を調整し燃料噴射終了後に燃焼を生起させる第１の予混合燃焼モード、及び前記所定の燃焼モードである第２の予混合燃焼モードを有し、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に応じて、前記通常燃焼モード、前記第１の予混合燃焼モード、または第２の予混合燃焼モードを選択することを特徴としている。
【０００８】
請求項４のディーゼルエンジンの燃焼制御装置では、請求項３において、前記燃焼制御手段は、前記通常燃焼モードが成立する燃料混合期間の上限である第１の閾値と、該第１の閾値より大でありスモーク発生の関係から設定される第２の閾値とを設定し、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の閾値未満である場合には前記通常燃焼モードを、該第１の閾値以上であり前記第２の閾値未満である場合は前記第２の予混合燃焼モードを、前記第２の閾値以上である場合には前記第１の予混合燃焼モードを選択することを特徴としている。
【０００９】
請求項５のディーゼルエンジンの燃焼制御装置では、請求項３または４において、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を備え、前記燃焼制御手段は、前記通常燃焼モード及び前記第１の予混合燃焼モードの場合は、前記燃焼割合算出手段により算出される所定の燃焼割合が所定のクランク角度となるよう燃料噴射時期を調整することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
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、燃料噴射終了時期から着火時期までの燃料混合期間に基づき燃料噴射時期を調整し燃料噴射終了後に燃焼を生起させる所定の燃焼モードを有しており、燃料混合期間が所定の範囲にある場合に、当該所定の燃焼モードを選択する。
燃料噴射終了後に燃焼を生起させる所謂予混合燃焼では、燃料混合期間が短いと空気と燃料との混合期間が不足し、予混合気が希薄、均一化されず、スモークを発生させるおそれがあるため、燃料混合期間に基づき燃料噴射時期を調整する所定の燃焼モードを有し、燃料混合期間がスモークを発生させるような所定の範囲にある場合に、当該所定の燃焼モードとすることで、スモークを発生させない燃料混合期間に適切に制御することができる。
【００１１】
したがって、例えば燃料混合期間が変化するような過渡運転時等においても、スモークを発生させない安定した予混合燃焼へ移行させることができる。
これにより、安定した予混合燃焼によるＮＯｘ低減及びスモーク抑制可能な運転領域を拡大させることができ、ディーゼルエンジンの排ガス性能及びエンジン出力を向上させることができる。
【００１２】
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、所定の燃焼モードでは、燃料混合期間が所定期間以上となるように燃料噴射時期を調整する。
このように、予混合燃焼を行う所定の燃焼モードにおいて、燃料混合期間をスモークの発生しないような所定期間以上となるよう燃料噴射時期を調整することで、予混合燃焼におけるスモークの発生をより確実に抑制させることができる。
【００１３】
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、ディーゼルエンジンにおいて、筒内の燃焼状態または吸気状態に基づき燃料噴射時期を制御する通常燃焼モード及び第１の予混合燃焼モードと、燃料混合期間に基づき燃料噴射時期を制御する第２の予混合燃焼モードを有し、これらの燃焼モードを燃料混合期間に応じて切り替える。
このように燃料混合期間に基づき制御する第２の予混合燃焼モード（所定の燃焼モード）の他、燃焼状態または吸気状態に基づき燃料噴射時期を制御する通常燃焼モード及び第１の予混合燃焼モードを、燃料混合期間に基づき選択することで、運転状態に応じた適切な燃焼を生起させることができる。
【００１４】
これにより、スモークの発生を抑制しつつ、エンジンの安定した運転を実現することができる。
請求項４に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置によれば、通常燃焼モードが成立する燃料混合期間の上限である第１の閾値と、当該第１の閾値より大でありスモーク発生の関係から設定される第２の閾値とを設定し、燃料混合期間が、第１の閾値未満である場合には通常燃焼モードを、該第１の閾値以上であり前記第２の閾値未満である場合は第２の予混合燃焼モードを、第２の閾値以上である場合には前記第１の予混合燃焼モードを選択する。
【００１５】
つまり、通常燃焼モードから予混合燃焼へ移行する際には、第２の予混合燃焼モードを経て第１の予混合燃焼モードへと切り替わることとなり、これにより、スモークを抑制しつつ予混合燃焼へと移行させることができる。
請求項５に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置によれば、通常燃焼モード及び第１の予混合燃焼モードでは、所定の燃焼割合が所定のクランク角度となるよう燃料噴射時期を調整する。
【００１６】
つまり、通常燃焼モード及び第１の予混合燃焼モードでは、燃焼割合に基づく燃料噴射時期の調整を行うことで、筒内の燃焼状態に応じた適切な燃焼を生起させることができ、良好な排ガス性能を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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等の各種センサ類が接続されており、これ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。また、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。
【００２３】
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。
以下、当該燃焼制御におけるＥＣＵ４２の構成について詳しく説明する。
図２乃至図５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、図３には本実施形態における燃料混合期間を示す図、図４には本実施形態における燃料混合期間及びスモークの関係図、図５には定常運転時における燃焼モード設定マップが、それぞれが示されており、以下、これらの図に基づき説明する。
【００２４】
まず、図２に示すように、ＥＣＵ４２には、主として、燃焼割合算出部５０（燃焼割合算出手段）、燃焼履歴記憶部５２、燃料混合期間算出部５４（燃料混合期間検出手段）、燃料噴射時期算出部５６、閾値設定部５８、運転領域算出部６０、燃焼モード切替部６２が形成されている。
燃焼割合算出部５０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。
【００２５】
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。
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。
【００２６】
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。
【００２７】
【数１】
2010138712.tif 000003
【００２８】
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。
【００２９】
当該燃焼割合算出部５０は上記のように算出された燃焼割合を燃焼履歴記憶部５２に出力する。
燃焼履歴記憶部５２では、燃焼割合算出部５０からの燃焼割合等の情報を燃焼履歴として記憶する機能を有している。
燃料混合期間算出部５４は、図３に示すように、燃焼履歴記憶部５２において記憶されている燃焼履歴から着火時期を検出し、燃料噴射弁１２への駆動信号から燃料噴射終了時期を検出して、燃料噴射終了時期から着火時期までの期間である燃料混合期間を算出する機能を有している。なお、着火時期は燃焼割合の上昇開始時期、燃料噴射終了時期は燃料噴射弁１２への駆動信号終了時期から検出される。
【００３０】
燃料噴射時期算出部５６は、各燃焼モードに応じた燃料噴射時期を算出する機能を有している。
詳しくは、当該燃料噴射時期算出部５６は、通常燃焼モード部５６ａ、第１予混合燃焼モード部５６ｂ、第２予混合燃焼モード部５６ｃの３つの燃焼モード部を有しており、各燃焼モード部ではそれぞれの燃焼モードに応じた燃料噴射時期が算出される。
【００３１】
通常燃焼モード５６ａ部では、予混合期間を経た後の燃料噴射中に拡散燃焼が生起される一般的なディーゼル燃焼による運転を行う燃料噴射時期が算出される。
当該通常燃焼モード部５６ａでの燃料噴射時期の算出は、上記燃焼履歴記憶部５２に記憶されている燃焼割合に基づくフィードバック制御により行われる。つまり、燃焼履歴記憶部５２に記憶されている燃焼履歴から前回の燃焼における所定の燃焼割合（例えばＭＦＢ５０％）のクランク角度（以下、実ＭＦＢ角度という）を算出し、次回の燃焼において当該所定の燃焼割合（例えばＭＦＢ５０％）が目標とする所定のクランク角度（例えばＡＴＤＣ１０°）（以下、目標ＭＦＢ角度という）となるように燃料噴射時期を進角または遅角させる。以下、この燃焼割合に基づく燃料噴射時期のフィードバック制御をＭＦＢフィードバック制御ともいう。
【００３２】
第１予混合燃焼モード部５６ｂでは、予め空気と燃料とを混合した後に圧縮着火による燃焼を生起させる予混合燃焼による運転を行うべく、比較的進角側の燃料噴射時期が算出されるよう設定されている。
当該第１予混合燃焼モード部５６ｂにおいては、燃料噴射時期は、上記通常燃焼モード部５６ａと同様に、ＭＦＢフィードバック制御により調整される。
【００３３】
第２予混合燃焼モード部５６ｃでは、予混合燃焼による運転を行うべく、比較的進角側の燃料噴射時期が算出されるよう設定されており、当該燃料噴射時期の算出は上記燃料混合期間算出部５４において算出される燃料混合期間に基づくフィードバック制御により行われる。以下、この燃料混合期間に基づく燃料噴射時期のフィードバック制御を混合期間フィードバック制御という。
【００３４】
当該混合期間フィードバック制御は、燃料混合期間算出部５４において算出される燃料混合期間（以下、実燃料混合期間という）が、エンジン１の運転状態に応じてスモークの発生しない目標燃料混合期間（所定期間）が確保されるように燃料噴射時期を進角または遅角させる。例えば、上死点（ＴＤＣ）よりも進角側で予混合燃焼を行う場合において、実燃料混合期間が目標燃料混合期間より短い場合には燃料噴射時期を進角側に移動させ、実燃料混合期間が目標燃料混合期間より長い場合には燃料噴射時期を遅角側に移動させる。
【００３５】
なお、上記第１予混合燃焼モード及び第２予混合燃焼モードでは、高温となる予混合燃焼に対しＥＧＲガスの還流量が増加されることで低温化が図られ、ＮＯｘの発生が抑制される。
閾値設定部５８は、アクセル開度センサ４６に応じたエンジン負荷及びクランク角センサ４４により検出される情報からエンジン回転数算出部４４ａにて算出されるエンジン回転数に基づき、エンジン１の過渡運転時における燃焼モードの選択に用いる燃料混合期間の閾値を算出する機能を有している。
【００３６】
ここで図４を参照すると、燃料噴射量、ＭＦＢ角度、及びコモンレールのレール圧が一定となる条件下で燃料混合期間に応じた酸素濃度及びスモークの発生量が示されている。
そして、閾値設定部５８は、図４に示すように通常燃焼モードが成立する燃料混合期間の上限、即ちディーゼル燃焼が成立する燃料混合期間０近傍の値を第１閾値として設定する。
【００３７】
さらに、図４に示すように、燃料混合期間が当該第１閾値より大の所定の範囲でスモークの発生量が増加し、閾値設定部５８は、このスモークの発生量が増加する所定の範囲の上限値を第２閾値として設定する。
当該スモークの発生は、予混合燃焼において燃料混合期間が短いと、空気と燃料との混合時間が不足し、予混合気が十分に希薄、均一化されないためと解される。ＭＦＢフィードバック制御では燃料混合期間は考慮されておらず、たとえ目標ＭＦＢ角度を満たしていても、レール圧が少なかったり、噴射量が多くなったりして燃料噴射期間が延び、燃料混合期間が短くなって第１閾値以上第２閾値未満の範囲となると、スモークを発生させるおそれがある。
【００３８】
閾値設定部５８は、エンジン負荷及びエンジン回転数に応じた上記燃料混合期間とスモーク発生の関係のマップが記憶されており、当該マップに基づき上記第１閾値及び第２閾値を設定するものである。
運転領域算出部６０には、図５に示すようにエンジン負荷及びエンジン回転数から定常運転時における燃焼モードを選択可能なマップが記憶されている。当該マップは図５に示すように、低負荷低回転数領域が第１予混合燃焼モードを選択する領域、高負荷高回転数領域が通常燃焼モードを選択する領域に設定されている。
【００３９】
燃焼モード切替部６２は、上記運転領域算出部６０に記憶されているマップ及び上記閾値設定部５８に記憶されているマップに基づく閾値を用いて、上記燃料噴射時期算出部５６が有する３つの燃焼モードからの出力を切り替え、各燃料噴射弁１２への指示噴射時期を出力する機能を有している。
具体的には、燃焼モード切替部６２は、運転領域算出部６０に記憶されているマップに従い、低負荷低回転数領域である場合には第１予混合燃焼モード部５６ｂ、高負荷高回転数領域である場合には通常燃焼モード部５６ａからの出力を指示噴射時期として選択するよう切り替えを行う。
【００４０】
さらに、燃料混合期間が上記閾値設定部５８のマップより設定される第１閾値未満である場合には通常燃焼モード部５６ａ、第１閾値以上第２閾値未満である場合には第２予混合燃焼モード部５６ｃ、第２閾値以上である場合には第１予混合燃焼モード部５６ｂからの出力を指示噴射時期として選択するよう切り替えを行う。
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。
【００４１】
図６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、運転領域算出部６０から前回の制御周期での運転領域を読み込む。
【００４２】
ステップＳ２では、運転領域算出部６０において、エンジン１の負荷及び回転数から今回の運転領域を演算する。
ステップＳ３では、前回及び今回の運転領域がともに通常燃焼モード領域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、即ち比較的高負荷高回転数の定常運転である場合には、ステップＳ９に進む。
【００４３】
一方、ステップＳ３の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち、前回及び今回の運転領域がともに第１予混合燃焼モード領域にある場合、または通常燃焼モード領域及び第１予混合燃焼モード領域間を跨ぐような過渡運転状態にある場合にはステップＳ４に進む。
ステップＳ４では、燃料混合期間算出部５４において、燃焼履歴記憶部５２に記憶されている燃焼履歴、及び前回の燃料噴射弁１４への駆動信号から燃料混合期間を算出する。
【００４４】
続くステップＳ５では、燃焼モード切替部６２において、上記ステップＳ４で算出した燃料混合期間が、閾値設定部５８で設定される第２閾値以上であるか否かを判別する。
当該判別結果が真（Ｙｅｓ）である場合は、ステップＳ６に進む。
ステップＳ６では、燃焼モード切替部６２において、第１予混合燃焼モード部５６ｂからの出力を指示噴射時期として選択する。つまり、ＭＦＢフィードバック制御による燃料噴射時期の調整を行い、予混合燃焼を生起させる。
【００４５】
一方、上記ステップＳ５の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち燃料混合期間が第２閾値未満である場合は、ステップＳ７に進む。
ステップＳ７では、燃焼モード切替部６２において、上記ステップＳ４で算出した燃料混合期間が、閾値設定部５８で設定される第１閾値以上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、即ち燃料混合期間が第１閾値以上第２閾値未満である場合は、ステップＳ８に進む。
【００４６】
ステップＳ８では、燃焼モード切替部６２において、第２予混合燃焼モード部５６ｃからの出力を指示噴射時期として選択する。つまり、燃料混合期間に基づくフィードバック制御による燃料噴射時期の調整を行い、予混合燃焼を生起させる。
一方、上記ステップＳ７の判別結果が偽（Ｎｏ）である場合、即ち燃料混合期間が第１閾値未満である場合にはステップＳ９に進む。
【００４７】
ステップＳ９では、燃焼モード切替部６２において、通常燃焼モード部５６ａからの出力を指示噴射時期として選択する。つまり、ＭＦＢフィードバック制御による燃料噴射時期の調整を行い、ディーゼル燃焼を生起させる。
これらステップＳ６、Ｓ８、Ｓ９のいずれかを経た後、当該ルーチンをリターンする。
以上のように、当該燃焼制御では、燃焼モードとして、燃料混合期間に基づき燃料噴射時期を調整する第２予混合燃焼モードを有しており、エンジン１の過渡運転時において燃料混合期間が第１閾値以上第２閾値未満の所定の範囲にある場合に当該第２予混合燃焼モードを選択する。
【００４８】
これにより、通常燃焼から予混合燃焼へ移行する際には、第２の予混合燃焼モードを経て第１の予混合燃焼モードへと切り替わることとなる。
当該第２予混合燃焼モードでは、スモークの発生しない目標燃料混合期間を確保するように燃料噴射時期が調整されるため、予混合燃焼におけるスモークの発生が確実に抑制される。
【００４９】
したがって、当該第２予混合燃焼モードを経て第１予混合燃焼モードへと移行することで、スモークを抑制しつつ安定した予混合燃焼へと移行させることができる。
これにより、安定した予混合燃焼によるＮＯｘ低減及びスモーク抑制可能な運転領域を拡大させることができ、エンジン１の排ガス性能を向上させることができる。
また、当該第２予混合燃焼モードの他にも、ＭＦＢフィードバック制御により燃料噴射時期を調整する通常燃焼モード及び第１予混合燃焼モードを有しており、定常運転時やスモークの発生するおそれのない過渡運転時においては当該通常燃焼モード及び第１予混合燃焼モードを選択することで、筒内の燃焼状態に応じた適切な燃焼を生起させることができ、良好な排ガス性能及びエンジン出力を実現することができる。
【００５０】
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の運転状態に応じた適切な燃焼制御を行い、過渡運転時等でも安定した燃焼を実現することで、スモークの排出を抑制し、ＮＯｘの排出も低減させ、排ガス性能及びエンジン出力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。
【００５１】
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、通常燃焼モード及び第１予混合燃焼モードでは、ＭＦＢフィードバック制御により燃料噴射時期を調整しているが、これらの燃焼モードにおける燃料噴射時期の調整は、このような燃焼状態に基づく制御に限られるものではない。例えば、高コストとなる筒内圧センサ１４を設けず、筒内に吸入される吸気の酸素濃度や空気過剰率等の吸気状態を検出し、当該吸気状態に基づくフィードバック制御により燃料噴射時期を調整しても構わない。
【００５２】
また、上記実施形態では、第２予混合燃焼モードでは、混合期間フィードバック制御により燃料噴射時期を調整しているが、当該第２予混合燃焼モードでの燃料噴射時期の調整はこれに限られるものではなく、例えば、第２予混合燃焼モードに切り替わった際には燃料噴射時期を予め定められた所定の燃料噴射時期に設定するよう制御しても構わない。このように制御することで、制御を簡易なものにすることができ且つ第２予混合燃焼モードへの切替応答性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【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制御ブロック図である。
【図３】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料混合期間を示す図である。
【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料混合期間とスモーク発生との関係図である。
【図５】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定常運転時の燃焼モード設定マップである。
【図６】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】
【００５４】
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）
４２  ＥＣＵ（燃焼制御手段）
５０  燃焼割合算出部
５２  燃焼履歴記憶部
５４  燃料混合期間算出部（燃料混合期間検出手段）
５６  燃料噴射時期算出部
５６ａ  通常燃焼モード部
５６ｂ  第１予混合燃焼モード部
５６ｃ  第２予混合燃焼モード部
５８  閾値設定部
６０  運転領域算出部
６２  燃焼モード切替部
【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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【図６】
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