(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素濃度を低減し、かつ噴射開始時期を圧縮上死点後にまで遅延するとともに、燃焼室内のガス流動制御と、着火遅れ期間中に燃料噴射を終了することにより予混合気を形成し、低温予混合燃焼を行わせるようにしたディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、
前記低温予混合燃焼を実現することが不可能な運転域である非低温予混合燃焼域であるかどうかを判定する手段と、
着火時期を検出する手段と、
前記判定結果より非低温予混合燃焼域である場合に、前記検出着火時期が所定の目標値より遅れているかどうかを判定する手段と、
この判定結果より検出着火時期が前記所定の目標値より遅れているとき前記低温予混合燃焼が可能な所定値にまで酸素濃度を小さくする手段と
を設けた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】
ＥＧＲ率を大きくすることにより前記酸素濃度を小さくすることを特徴とする請求項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ＥＧＲ率の増加により吸気温度が上昇する分に応じて吸気弁の閉時期を遅らせることを特徴とする請求項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】
酸素濃度を低減し、かつ噴射開始時期を圧縮上死点後にまで遅延するとともに、燃焼室内のガス流動制御と、着火遅れ期間中に燃料噴射を終了することにより予混合気を形成し、低温予混合燃焼を行わせるようにしたディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、
着火時期を検出する手段と、
酸素濃度によれば前記低温予混合燃焼を実現することが可能な運転域でこの検出着火時期が噴射終わり時期より進んでおり、かつ検出着火時期を噴射終わり時期と同じかまたは噴射終わり時期より遅角側となるように制御することが困難なときであるかどうかを判定する手段と、
この判定結果より酸素濃度によれば前記低温予混合燃焼を実現することが可能な運転域で検出着火時期が噴射終わり時期より進んでおり、かつ検出着火時期を噴射終わり時期と同じかまたは噴射終わり時期より遅角側となるように制御することが困難なとき、酸素量を大きくする制御を行って拡散燃焼を主体とする燃焼に移行させる手段と
を設けた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５】
過給圧を高くすることにより前記酸素量を大きくすることを特徴とする請求項１５→４に記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項６】
酸素濃度を大きくすることによりことにより前記酸素量を大きくすることを特徴とする請求項４に記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
【請求項７】
ＥＧＲ率を小さくすることにより前記酸素濃度を大きくすることを特徴とする請求項６に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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディーゼルエンジンの燃焼制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
噴射時期を圧縮上死点後にまで遅延することなどによって着火遅れ期間を長期化し、ＥＧＲによる酸素濃度の低減および燃焼室内のガス流動制御によってこの着火遅れ期間中に予混合気を形成する、いわゆる低温予混合燃焼を行わせるものが提案されている（特開平８−８６２５１号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、低温予混合燃焼では、着火開始までに酸素の周りにできるだけ燃料を分散させておくことを狙いとしているため、低温予混合燃焼の実現には、ガス流動制御による燃料の分散促進のほか、着火遅れ期間中に燃料噴射を終了する（つまり着火遅れ期間のほうが噴射期間よりも長い）ことが最大の条件となることが最新の実験により判明した。したがって、外的要因（たとえばセタン価の違い）によって着火遅れ期間が変化し、噴射期間よりも短くなったとすれば、低温予混合燃焼を行わせることができず、低温予混合燃焼本来の排気性能が得られなくなることが考えられる。
【０００４】
たとえば、燃料のセタン価が高くて着火遅れ期間が噴射期間よりも短くなったのでは、低温予混合燃焼を実現できず、拡散燃焼を主体とする燃焼になってしまうため、スモークが悪化する。
【０００５】
一方、セタン価が低いと着火遅れ期間が長くなるので、低温予混合燃焼にとって望ましいことであるが、低温予混合燃焼ではもともと着火時期を遅らせているため、低セタン価燃料の使用によってさらに着火時期が遅れると、大量ＥＧＲ領域では燃焼圧力の低下から燃費が悪くなったり、失火の発生で未燃燃料の排出物が増加したりする。また、低ＥＧＲ領域では燃焼騒音が悪化する。
【０００６】
そこで、実際の着火時期を検出し、この検出着火時期が目標値に対して変化している場合、着火遅れ期間と噴射期間の関係が所定の関係を満たすように制御、たとえば検出着火時期が噴射終わり時期と同じかまたはそれより遅角側にくるように制御することにより、セタン価などの外的要因により着火時期が変化することがあっても、スモークや燃費、燃焼騒音の悪化を防止することが考えられる。
しかしながら、低セタン価等による着火遅れ期間の大幅な長期化により、非低温予混合燃焼域において噴射期間と着火遅れ期間の関係を目標に戻すことが困難であり、従って燃焼騒音が高くなってしまう場合があることが判明している。
そこで本発明は低セタン価等による着火遅れ期間の大幅な長期化により、非低温予混合燃焼域において噴射期間と着火遅れ期間の関係を目標に戻すことが困難な場合に、酸素濃度を下げて低温予混合燃焼に移行させことにより、燃焼騒音を低減することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、酸素濃度を低減し、かつ噴射開始時期を圧縮上死点後にまで遅延するとともに、燃焼室内のガス流動制御と、着火遅れ期間中に燃料噴射を終了することにより予混合気を形成し、低温予混合燃焼を行わせるようにしたディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、図１４に示すように、前記低温予混合燃焼を実現することが不可能な運転域である非低温予混合燃焼域であるかどうかを判定する手段８０と、着火時期を検出する手段８１と、前記判定結果より非低温予混合燃焼域である場合に、前記検出着火時期が所定の目標値より遅れているかどうかを判定する手段９１と、この判定結果より検出着火時期が前記所定の目標値より遅れているとき、所定値（たとえば１６％以下）にまで酸素濃度を小さくする手段１０１とを設けた。
【００１９】
第２の発明では、第１の発明においてＥＧＲ率を大きくすることにより前記酸素濃度を小さくする。
【００２０】
第３の発明では、第２の発明において前記ＥＧＲ率の増加により吸気温度が上昇する分に応じて吸気弁の閉時期を遅らせる。
【００２１】
第４の発明は、酸素濃度を低減し、かつ噴射開始時期を圧縮上死点後にまで遅延するとともに、燃焼室内のガス流動制御と、着火遅れ期間中に燃料噴射を終了することにより予混合気を形成し、低温予混合燃焼を行わせるようにしたディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、図１５に示すように、着火時期を検出する手段８１と、酸素濃度によれば前記低温予混合燃焼を実現することが可能な運転域でこの検出着火時期が噴射終わり時期より進んでおり、かつ検出着火時期を噴射終わり時期と同じかまたは噴射終わり時期より遅角側となるように制御することが困難なときであるかどうかを判定する手段１１１と、この判定結果より酸素濃度によれば前記低温予混合燃焼を実現することが可能な運転域で検出着火時期が噴射終わり時期より進んでおり、かつ検出着火時期を噴射終わり時期と同じかまたは噴射終わり時期より遅角側となるように制御することが困難なとき、酸素量を大きくする制御を行う手段１１２とを設けた。
【００２２】
第５の発明では、第４の発明において過給圧を高くすることにより前記酸素量を大きくする。
【００２３】
第６の発明では、第４の発明において酸素濃度を大きくすることによりことにより前記酸素量を大きくする。
【００２４】
第７の発明では、第６の発明においてＥＧＲ率を小さくすることにより前記酸素濃度を大きくする。
【００２８】
【発明の効果】
第１の発明では、低セタン価等により着火遅れ期間が大幅に長期化し、非低温予混合燃焼域において噴射期間と着火遅れ期間の関係を目標に戻すことが困難な場合においても、制御点を非低温予混合燃焼域での燃焼騒音の目標値と同等の領域に移すことが可能となり、これによって燃焼騒音を抑制することができる。
【００２９】
ＥＧＲ率の増大によって酸素濃度を小さくするときは、大量の高温のＥＧＲガスによって吸気温度が上昇するため、着火遅れ期間が短くなってしまうのであるが、第３の発明により吸気弁の閉時期を遅延化することで、実圧縮比を下げて（つまり圧縮端温度を下げて）着火遅れ期間を長期化できることから、さらに燃焼騒音を抑制できる。また、吸気弁閉時期の遅角化により、圧縮行程中の前半で吸気弁から吸気を吐き出すため、酸素濃度が同じでありつつ酸素量が減少し、空気過剰率が低下するが、低温予混合燃焼に突入するため、スモークが悪化することもない。
【００３０】
第４の発明では、低温予混合燃焼域において実際の着火時期が噴射終わり時期より進んでいる場合に、着火時期を噴射終わり時期と同じかまたは噴射終わり時期より遅角側となるように制御することが困難なときには、低温予混合燃焼を行わせることを断念して、酸素量を大きくする制御を行うことにより拡散燃焼を主体とする通常燃焼に移行させるので、スモークを低減できる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１に低温予混合燃焼を行わせるための構成を示すと、この構成そのものは特開平８−８６２５１号公報などにより公知である。
【００３２】
ＮＯｘの生成は燃焼温度に大きく依存し、その低減には燃焼温度の低温化が有効である。低温予混合燃焼では、ＥＧＲによる酸素濃度の低減で、低温燃焼を実現するため、排気通路２と吸気通路３とを結ぶＥＧＲ通路４に、負圧制御弁５からの制御負圧に応動するダイヤフラム式のＥＧＲ弁６を備えている。
【００３３】
負圧制御弁５は、コントロールユニット４１からのデューティ制御信号により駆動されるもので、これによって運転条件に応じた所定のＥＧＲ率を得るようにしている。たとえば、図３に示したように、低回転低負荷域でＥＧＲ率を最大の１００パーセントとし、回転数、負荷が高くなるに従い、ＥＧＲ率を減少させる。高負荷側では排気温度が上昇するため、多量のＥＧＲガスを還流すると、吸気温度の上昇によってＮＯｘ低減の効果が減少したり、噴射燃料の着火遅れ期間が短くなって予混合燃焼が実現できなくなる等のため、ＥＧＲ率を段階的に減少させているわけである。
【００３４】
ＥＧＲ通路４の途中には、ＥＧＲガスの冷却装置７を備える。これは、ＥＧＲ通路４の周りに形成されエンジン冷却水の一部が循環されるウォータジャケット８と、冷却水の導入口７ａに設けられ冷却水の循環量を調整可能な流量制御弁９とからなり、コントロールユニット４１からの指令により、制御弁９を介して循環量を増やすほどＥＧＲガスの冷却度が増す。
【００３５】
燃焼促進のため吸気ポート近傍の吸気通路に所定の切欠を有するスワールバルブ（図示しない）を備える。コントロールユニット４１により、このスワールバルブが低回転低負荷域で閉じられると、燃焼室に吸入される吸気の流速が高まり燃焼室にスワールが生成される。
【００３６】
燃焼室は大径トロイダル燃焼室（図示しない）である。これは、ピストンキャビティを、入口を絞らずピストンの冠面から底部まで円筒状に形成したもので、その底部中央には、圧縮行程後期にピストンキャビティの外部から旋回しながら流れ込むスワールに抵抗を与えないように、さらに空気と燃料の混合を良好にするため、円錐部が形成されている。この入口を絞らない円筒状のピストンキャビティにより、前述のスワールバルブ等によって生成されたスワールは、燃焼過程でピストンが下降していくのに伴い、ピストンキャビティ内からキャビティ外に拡散され、キャビティ外でもスワールが持続される。
【００３７】
エンジンにはコモンレール式の燃料噴射装置１０を備える。コモンレール式の燃料噴射装置１０の構成も公知（第１３回内燃機関シンポジウム講演論文集第７３頁〜第７７頁参照）であり、図２により概説する。
【００３８】
この燃料噴射装置１０は、主に燃料タンク１１、燃料供給通路１２、サプライポンプ１４、コモンレール（蓄圧室）１６、気筒毎に設けられるノズル１７からなり、サプライポンプ１４により加圧された燃料は燃料供給通路１５を介して蓄圧室１６にいったん蓄えられたあと、蓄圧室１６の高圧燃料が気筒数分のノズル１７に分配される。
【００３９】
ノズル１７は、針弁１８、ノズル室１９、ノズル室１９への燃料供給通路２０、リテーナ２１、油圧ピストン２２、針弁１８を閉弁方向（図で下方）に付勢するリターンスプリング２３、油圧ピストン２２への燃料供給通路２４、この通路２４に介装される三方弁（電磁弁）２５などからなり、ノズル内の通路２０と２４が連通して油圧ピストン２２上部とノズル室１９にともに高圧燃料が導かれる三方弁２５のＯＦＦ時（ポートＡとＢが連通、ポートＢとＣが遮断）には、油圧ピストン２２の受圧面積が針弁１８の受圧面積より大きいことから、針弁１８が着座状態にあるが、三方弁２５がＯＮ状態（ポートＡとＢが遮断、ポートＢとＣが連通）になると、油圧ピストン２２上部の燃料が戻し通路２８を介して燃料タンク１１に戻され、油圧ピストン２２に作用する燃料圧力が低下する。これによって針弁１８が上昇してノズル先端の噴孔より燃料が噴射される。三方弁２５をふたたびＯＦＦ状態に戻せば、油圧ピストン２２に蓄圧室１６の高圧燃料が導びかれて燃料噴射が終了する。つまり、三方弁２５のＯＦＦからＯＮへの切換時期により燃料の噴射開始時期が、またＯＮ時間により燃料噴射量が調整され、蓄圧室１６の圧力が同じであれば、ＯＮ時間が長くなるほど燃料噴射量が多くなる。２６は逆止弁、２７はオリフィスである。
【００４０】
この燃料噴射装置１０にはさらに、蓄圧室圧力を調整するため、サプライポンプ１４から吐出された燃料を戻す通路１３に圧力調整弁３１を備える。この調整弁３１は通路１３の流路を開閉するもので、蓄圧室１６への燃料吐出量を調整することにより蓄圧室圧力を調整する。蓄圧室１６の燃料圧力（噴射圧）によって燃料噴射率が変化し、蓄圧室１６の燃料圧力が高くなるほど燃料噴射率が高くなる。
【００４１】
アクセル開度センサ３３、エンジン回転数とクランク角度を検出するセンサ３４、気筒判別のためのセンサ３５、水温センサ３６からの信号が入力されるコントロールユニット４１では、エンジン回転数とアクセル開度に応じて目標燃料噴射量と蓄圧室１６の目標圧力を演算し、圧力センサ３２により検出される蓄圧室圧力がこの目標圧力と一致するように圧力調整弁３１を介して蓄圧室１６の燃料圧力をフィードバック制御する。
【００４２】
また、演算した目標燃料噴射量に対応して三方弁２５のＯＮ時間を制御するほか、三方弁２５のＯＮへの切換時期を制御することで、運転条件に応じた所定の噴射開始時期を得るようにしている。たとえば、図４に示したように、高ＥＧＲ率の低回転低負荷側で噴射燃料の着火遅れ期間が長くなるように燃料の噴射時期（噴射開始時期）をピストン上死点（ＴＤＣ）にまで遅延している。この遅延により、着火時期の燃焼室内の温度を低温状態にし、予混合燃焼比率を増大させることにより、高ＥＧＲ率域でのスモークの発生を抑える。これに対して、回転数、負荷が高くなるにしたがい、噴射時期を進めている。これは、着火遅れの時間が一定であっても、着火遅れクランク角度（着火遅れの時間をクランク角度に換算した値）がエンジン回転数の増加に比例して大きくなり、低ＥＧＲ率時に所定の着火時期を得るために、噴射時期を進めるのである。
【００４３】
図１に戻り、ＥＧＲ通路４の開口部下流の排気通路２にターボ過給機を備える。これは、排気タービン５２のスクロール入口に、ステップモータ５４により駆動される可変ベーン５３を設けたもので、コントロールユニット４１により、可変ベーン５３は低回転域から所定の過給圧が得られるように、低回転側では排気タービン５２に導入される排気の流速を高めるベーン角度（傾動状態）に、高回転側では排気を抵抗なく排気タービン５２に導入させるベーン角度（全開状態）に制御する。また、所定の条件にあるときは、可変ベーン５３は、過給圧を下げるベーン角度に制御される。
【００４４】
さて、低温予混合燃焼の実現には、ガス流動制御による燃料の分散促進のほか、着火遅れ期間中に燃料噴射を終了する（つまり着火遅れ期間のほうが噴射期間よりも長い）ことが最大の条件となることが最新の実験により判明した。したがって、セタン価等の外的要因の違いによって着火遅れ期間が変化し、噴射期間よりも短くなったとすれば、低温予混合燃焼を行わせることができず、低温予混合燃焼本来の排気性能が得られなくなることが考えられる。
【００４５】
たとえば、燃料のセタン価が高くて着火遅れ期間が噴射期間よりも短くなったのでは、低温予混合燃焼を実現できず、拡散燃焼を主体とする燃焼になってしまうため、スモークが悪化する。
【００４６】
一方、セタン価が低いと着火遅れ期間が長くなるので、低温予混合燃焼にとって望ましいことであるが、低温予混合燃焼ではもともと着火時期を遅らせているため、低セタン価燃料の使用によってさらに着火時期が遅れると、大量ＥＧＲ領域では燃焼圧力の低下から燃費が悪くなったり、失火の発生で未燃燃料の排出物が増加したりする。また、低ＥＧＲ領域では燃焼騒音が悪化する。
【００４７】
これに対処するため、実際の着火時期を検出し、低温予混合燃焼域においてはこの検出着火時期が噴射終わり時期と同じかまたはそれより遅角側にくるように制御するものを参照例としてまず説明する。
【００４８】
ここで、セタン価により着火遅れ期間が変化した場合の制御イメージを図５、図６を参照しながら説明する。
【００４９】
まず図５は低温予混合燃焼域において、マッチングに使用した燃料のセタン価よりも高いセタン価のために、制御点が目標値からずれ、スモークが悪化したことを表している。これは、図５の横軸は噴射期間−着火遅れ期間であり、低温予混合燃焼を行わせるにはこの値を０または負の値にしなければならないところ、高セタン価により着火遅れ期間中に全ての燃料の噴射が終わらなかった（つまり噴射期間−着火遅れ期間の値が正になった）ため、拡散燃焼の割合が増大し、しかも、ＥＧＲによって１６パーセントにまで酸素濃度を低減しているためである。
【００５０】
この場合に、噴射期間−着火遅れ期間の値を目標値の０または負の値（図５は噴射期間−着火遅れ期間の値を目標値の０とする場合）に戻してやるため、次の３つの操作を続けて行う。
【００５１】
▲１▼  まず噴射圧を上げて噴射期間を短縮することで、着火遅れ期間との差を縮める。
【００５２】
▲２▼  次に高セタン価により着火時期が進んだ分、噴射開始時期を遅延させる。
【００５３】
▲３▼  さらにＥＧＲガス冷却装置７を流れる冷却水量（つまり制御弁９流量）を増加させてＥＧＲガス温度を低下させることで、着火遅れ期間を長期化する。
【００５４】
このようにして、▲１▼から▲３▼までの操作を組み合わせて行うことで、低温予混合燃焼域において高セタン価により着火時期が噴射終わり時期よりも進んでしまうような場合にも、図５に示したように、噴射期間と着火遅れ期間の関係を目標へと戻すことができ、これによってスモークの増加を抑制するのことができるのである。
【００５５】
なお、▲１▼から▲３▼までを必ず組み合わせる必要はない。▲１▼から▲３▼までのいずれか一つの操作だけでも噴射期間と着火遅れ期間の関係を目標へと戻すことができるのであれば、それでもかまわない。
【００５６】
一方、低温予混合燃焼域以外の領域（つまり非低温予混合燃焼域）になると、そのときの着火時期および燃料噴射量を各目標に合わせるように噴射開始時期と噴射圧を制御する。
【００５７】
次に、マッチングに使用した燃料のセタン価よりも低いセタン価の燃料が使用された場合は、次の２つに分ける。
【００５８】
（１）低温予混合燃焼域
この領域では、低セタン価による着火遅れ期間の長期化は望ましいことである。
【００５９】
しかしながら、限度はあり、あまりに着火時期が遅れると、燃費の悪化や未燃排出物の増加を招くので、これらを避けるため、着火時期を目標値に合わせるように噴射開始時期を進めるだけでよい。
【００６０】
（２）負荷の高い通常燃焼域（非低温予混合燃焼域）
図６はこの領域において、低セタン価により着火遅れ期間が長引いて燃焼騒音が高くなったことを表している。これは、着火遅れ期間の長期化により予混合燃焼割合が増し、しかも酸素濃度が低温予混合燃焼域よりも高いため、一気に燃焼してしまうからである。
【００６１】
そこでこのような条件下では次の４つの操作を続けて行う。
【００６２】
▲１▼  まず噴射開始時期を進角し、着火遅れ期間を短縮するとともに、噴射圧を下げて、着火遅れ期間中の噴射燃料を低減する。
【００６３】
▲２▼  そして、ＥＧＲガス冷却装置を流れる冷却水量を減少させてＥＧＲガス温度を上げる。
【００６４】
▲３▼  ＥＧＲ量を増してさらに吸気温度を上げて着火遅れ期間を短縮する。
【００６５】
▲４▼  ▲２▼、▲３▼による吸気温度の上昇とＥＧＲ率の増加に伴い、空気過剰率と酸素濃度が減少するので、それらを回避するためターボ過給機の可変ベーンを、過給圧を高める側に制御して吸気量および酸素濃度を目標値に保つ。
【００６６】
このようにして、▲１▼から▲４▼までの操作を組み合わせて行うことで、非低温予混合燃焼域において低セタン価により着火時期が変化する場合においても、図６に示したように、噴射期間と着火遅れ期間の関係を目標へと戻すことができ、燃焼騒音の悪化を防止できる。
【００６７】
なお、ここでも、▲１▼から▲４▼までを必ず組み合わせる必要はない。
【００６８】
１）▲１▼のうち噴射開始時期の進角、
２）▲１▼のうち噴射圧の低下、
３）▲２▼と▲４▼の組み合わせ、
４）▲３▼と▲４▼の組み合わせ
のいずれか一つの操作だけでも噴射期間と着火遅れ期間の関係を目標へと戻すことができるのであれば、それでもかまわない。
【００６９】
図７、図８のフローチャートは、図５、図６での制御内容を具体化したもので、一定時間毎に実行する。
【００７０】
ステップ１では基本噴射圧Ｐ０、基本噴射開始時期ＩＴ０（図４参照）、基本ＥＧＲ率Ｑｅｇｒ０（図３参照）、ＥＧＲガス冷却装置７を流れる基本冷却水量Ｑｃ０、基本ベーン角θ０を読み込む。各基本値（Ｐ０、ＩＴ０、Ｑｅｇｒ０、Ｑｃ０、θ０）はマップ（あるいはテーブル）検索などにより算出される値である。
【００７１】
ステップ２では実際の着火時期Ｃｓｔを読み込む。ここで、実際の着火時期Ｃｓｔを検出する方法は公知である。たとえば、着火すると筒内圧が急上昇するので、ピエゾ素子を用いた筒内圧センサを着火時期センサ３７（図１参照）として設けておき、このセンサ３７からの圧力微分値が所定値以上になったタイミングを着火時期と判断すればよい。
【００７２】
ステップ３では実際の酸素濃度Ｏ２ｃｏｎと所定値（たとえば１６パーセント）を比較する。
【００７３】
ここで、所定値の１６パーセントは低温予混合燃焼を行わせるときの酸素濃度である。したがって、実際の酸素濃度Ｏ２ｃｏｎが１６パーセント以下であれば低温予混合燃焼域、実際の酸素濃度Ｏ２ｃｏｎが１６パーセントを超えているときは非低温予混合燃焼域であると判断することができる。なお、実際の酸素濃度Ｏ２ｃｏｎは、たとえば排気通路２に空燃比センサ３８（図１参照）、吸気通路３にエアフローメータ３９（図１参照）をそれぞれ設けておき、両者の検出値を用いて求めることが可能である。なお、所定値（１６パーセント）はエンジンにより相違することはいうまでもない。
【００７４】
低温予混合燃焼域であるときは、ステップ４に進み、着火時期Ｃｓｔと目標値を比較する。
【００７５】
ここで、低温予混合燃焼域における着火時期目標値は噴射終わり時期と同じかまたはそれより遅角側となる値であり、具体的には回転数とトルク（負荷）に応じて図９に示したように予め定めている。したがって、具体的には回転数と負荷から所定のマップを検索すること等により求めればよい。
【００７６】
着火時期Ｃｓｔが目標値よりも進んでいるときはステップ５、６、７に進み、噴射圧を上昇させるための補正量  Δ  Ｐ１、噴射開始時期を遅角するための補正量ΔＩＴ１、ＥＧＲガス冷却装置の冷却水量を増加させるための補正量  ΔＱｃ  １を算出し、ステップ８においてこれらを対応する基本値に加算することによって噴射圧、噴射開始時期、冷却水量をそれぞれ補正する。補正する必要のないＥＧＲ率、ベーン角については、基本値をそのまま採用する。ステップ９ではこれらを所定のアドレスに格納して今回の処理を終了する。
【００７７】
なお、ステップ８における噴射開始時期の計算式は、噴射時期制御の基準位置が、たとえば噴射開始時期演算値のうち最も進角側の値よりも余裕を持って前に定めたクランク角位置にあり、噴射開始時期の値がその基準位置より遅角側に測った値であるときのもので、このときはΔＩＴ１の前の＋が遅角することを意味する。
【００７８】
これに対して、実際の着火時期Ｃｓｔが目標値よりも進んでいないときは、ステップ４よりステップ１０に進み、実際の着火時期Ｃｓｔと圧縮上死点後の所定クランク角（たとえば圧縮上死点後１５度）を比較する。
【００７９】
低温予混合燃焼を行わせるには、噴射終わり時期より遅角側で着火させなければならないといっても限度があり、あまりに遅角した位置で燃焼を開始させたのでは、燃焼圧力の低下で燃費が悪くなり、また燃焼温度の低下で未燃排出物が増加する。そこで、これ以上燃焼開始時期（着火時期）を遅らせてはいけない限度を圧縮上死点後１５度（望ましくは１５度ＡＴＤＣ±５度）と定めているわけである（図１０参照）。なお、実験に用いたエンジンでは、圧縮上死点後１５度であったが、この値はエンジンごとに相違することはいうまでもない。
【００８０】
着火時期Ｃｓｔが圧縮上死点後１５度よりも遅れているときはステップ１１、１２に進み、噴射開始時期を進角させるための補正量ΔＩＴ２を算出し、基本値からこの補正量を差し引いた値を噴射開始時期ＩＴとすることにより、噴射開始時期を補正量の分だけ進角補正した後、ステップ９の操作を行って今回の処理を終了する。補正する必要のない噴射圧Ｐ、冷却水量Ｑｃ、ＥＧＲ率Ｑｅｇｒ、ベーン角θについては基本値をそのまま採用する。
【００８１】
着火時期Ｃｓｔが圧縮上死点後１５度よりも遅れていない（つまり実際の着火時期Ｃｓｔが目標値と一致する）ときは、ステップ１０よりステップ１３に進み、噴射圧Ｐ、噴射開始時期ＩＴ、ＥＧＲ率Ｑｅｇｒ、冷却水量Ｑｃ、ベーン角θにそれぞれ基本値を移した後、ステップ９の操作を行って今回の処理を終了する。
【００８２】
一方、非低温予混合燃焼域のときは、図７のステップ３より図８のステップ１４に進み、ここでも着火時期Ｃｓｔと目標値を比較する。
【００８３】
なお、非低温予混合燃焼域での着火時期目標値は、必ずしも低温予混合燃焼域での着火時期目標値と同じでない。たとえば、非低温予混合燃焼域での着火時期目標値を図６のケースでみてみると、噴射期間−着火遅れ期間が正の値（つまり着火時期が噴射終わり時期よりも進角側にきている）になっている。これは、非低温予混合燃焼域においては燃焼騒音を考慮して着火時期を制御するためである。
【００８４】
着火時期Ｃｓｔが目標値よりも遅れているときは、ステップ１４よりステップ１５、１６、１７、１８、１９、２０に進み、噴射開始時期を進角させるための補正量ΔＩＴ３、噴射圧を減少させるための補正量ΔＰ２、冷却水量を減少させるための補正量  ΔＱｃ  ２、ＥＧＲ率を増加させるための補正量ΔＱｅｇｒ、過給圧を高くする側へのベーン角補正量Δθを算出し、このうちΔＩＴ３、ΔＰ２、  ΔＱｃ  ２については、基本値からこれらを減算することによって噴射開始時期、噴射圧、冷却水量を、またΔＱｅｇｒ、Δθについてはこれらを対応する基本値に加算することによってＥＧＲ率、ベーン角をそれぞれ補正する。なお、ステップ２０におけるベーン角の計算式は、この値が大きくなるほど過給圧が高くなる場合のものである。
【００８５】
さて、参照例では噴射期間と着火遅れ期間の関係を目標へと戻すことができる場合の制御例を示したが、本発明の第１実施形態は、低セタン価等による着火遅れ期間の大幅な長期化により、非低温予混合燃焼域において噴射期間と着火遅れ期間の関係を目標に戻すことが困難な場合を対象とするもので、この場合の制御例を図１１に示す。
【００８６】
参照例では、図６のようにして噴射期間と着火遅れ期間の関係を目標へと戻す補正を行ったのであるが、こうした着火遅れ期間の補正が不可能な場合は、図１１のように以下の操作を続けて行う。
【００８７】
▲１▼  まず酸素濃度を下げるためＥＧＲ率を増やす。これは低温予混合燃焼に移行させるための操作である。
【００８８】
▲２▼  ▲１▼の処理によって酸素濃度も変化するが、大量の高温のＥＧＲガスによって吸気温度が上昇するため、着火遅れ期間が短くなってしまう。これを回避するため、吸気弁の閉時期を遅延化することにより、実圧縮比を下げて（つまり圧縮端温度を下げて）着火遅れ期間を長期化する。
【００８９】
以上の２つの操作により図１１上段のように、制御点が、燃焼騒音の目標値と同等の領域に移ることになり、これによって着火遅れ期間の補正が不可能な場合においても、燃焼騒音を抑制することができるのである。
【００９０】
また、吸気弁閉時期の遅延化により、圧縮行程中の前半で吸気弁から吸気を吐き出すため、酸素濃度が同じでありつつ酸素量が減少し、空気過剰率が低下するが、予混合燃焼域に突入するため、図１１下段のようにスモークが悪化することもない。
【００９１】
このようにして第１実施形態では、低セタン価燃料の使用等により着火遅れ期間が大幅に長期化し、非低温予混合燃焼域おいて噴射期間と着火遅れ期間の関係を目標に戻すことが困難な場合に、酸素濃度をさらに下げて低温予混合燃焼に移行させるとともに、吸気弁閉時期を遅らせて圧縮端温度を下げることで、参照例と同様に、スモークの悪化を防ぎつつ燃焼騒音を低減することができる。
【００９２】
なお、低セタン価により着火遅れ期間が大幅に長期化した場合でも、酸素濃度が１６パーセント以下の低温予混合燃焼域では、参照例で述べたように、着火遅れ期間の長期化は望ましいことであり、燃費、未燃排出物の悪化を防ぐため、着火時期を目標値に合わせるように噴射時期を進めるだけでよい。
【００９３】
図１２のフローチャートは、図１１に示した制御内容を具体化したもので、一定時間毎に実行する。なお、参照例の図７、図８と同様の部分には同一のステップ番号を付けている。
【００９４】
ただし、第１実施形態では、補正の対象が噴射開始時期、ＥＧＲ率、吸気弁閉時期の３つのみであるので、補正を行う必要のないもの（噴射圧、冷却水量、ベーン角）については省略する。また、第１実施形態では、低セタン価などにより着火遅れ期間が長期化する場合だけを対象とするので、着火遅れ期間が短縮する場合は示していない。
【００９５】
図１２において参照例と相違する部分を主に説明すると、実際の酸素濃度Ｏ2conと１６パーセントの比較によりＯ2con＞１６％（非低温予混合燃焼域）かつ着火時期Ｃstが目標値よりも遅れているときは、ステップ３、ステップ１４よりステップ２１、２２、２３に進み、実際の酸素濃度Ｏ2conが１６パーセント以下になるＥＧＲ率補正量ΔＱegr２、吸気弁閉時期を遅角させるための補正量ΔＩＶＣを算出し、これらを基本値に加算することによりＥＧＲ率と吸気弁閉時期を補正する。補正する必要のない噴射開始時期ＩＴには基本値をそのまま採用する。
【００９６】
なお、ステップ２３における吸気弁閉時期の計算式も、噴射開始時期と同様に、吸気弁閉時期制御の基準位置が、たとえば吸気弁閉時期演算値のうち最も進角側の値よりも余裕を持って前に定めたクランク角位置にあり、吸気弁閉時期の値がその基準位置より遅角側に測った値であるときのもので、このときΔＩＶＣの前の＋が遅角することを意味する。
【００９７】
上記の吸気弁閉時期を調整可能な機構（つまり可変バルブタイミング機構）は公知のものでよい。たとえば、特開平８−２５４１３４号公報に開示されているものを図１３を参照しながら簡単に説明しておくと、６０は吸気弁、６１は吸気弁６０を閉弁方向に付勢する弁バネである。
【００９８】
各吸気弁６０の上端に接合して油圧室６２を画成するピストン６３が備えられ、この油圧室６２に導かれる油圧力によりピストン６３が弁バネ６１に抗して下降し、吸気弁６０が開かれる。
【００９９】
オイルポンプ６４から吐出される作動油は、アキュムレータ６５から入口側電磁切換弁６６、６７を介して油通路６８、６９に選択的に供給され、エンジン回転に同期して回転するロータリバルブ７０、７１を介して  ＃  １気筒、  ＃  ４気筒、  ＃  ２気筒、  ＃  ３気筒の各油圧室６２に選択的に供給されることにより、各吸気弁６０が順に開かれる。
【０１００】
各油圧室６２の作動油は、油通路６８、６９から出口側電磁切換弁７３、７４を介して選択的にタンク７５に逃がされることにより、各吸気弁６０が順に閉じられる。この出口側電磁切換弁７３、７４を制御することで、各吸気弁６０の閉時期が自由に制御される。
【０１０１】
したがって、図１３に示した可変バルブタイミング機構５９では、図１２のフローを実行して得られるＩＶＣの値に応じて出口側電磁切換弁７３、７４を制御すればよい。
【０１０２】
実施形態では説明しなかったが、低温予混合燃焼域において実際の着火時期Ｃｓｔが噴射終わり時期より進んでいる場合に、着火時期Ｃｓｔを噴射終わり時期と同じかまたは噴射終わり時期より遅角側となるように制御することが困難であるケースが存在することも実験により判明している。したがって、このケースでは、低温予混合燃焼を行わせることを断念して、酸素量を大きくする制御（過給圧を高くするかＥＧＲ率を減少させる等）を行うことにより拡散燃焼を主体とする通常燃焼に移行させ、これによってスモークを低減することができる。
【０１０４】
実施形態では、ＥＧＲ率により酸素量を変化させる場合で説明したが、本発明はこの場合に限られるものでもなく、たとえば酸素透過膜を用いて酸素量を変化させるものに対しても本発明の適用がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の制御システム図である。
【図２】コモンレール式燃料噴射装置の概略構成図である。
【図３】基本ＥＧＲ率の特性図である。
【図４】基本噴射開始時期の特性図である。
【図５】低温予混合燃焼域において高セタン価により着火遅れ期間が短縮した場合の制御法を説明するための特性図である。
【図６】非低温予混合燃焼域において低セタン価により着火遅れ期間が長期化した場合の制御法を説明するための特性図である。
【図７】参照例の制御内容を説明するためのフローチャートである。
【図８】参照例の制御内容を説明するためのフローチャートである。
【図９】着火時期目標値の特性図である。
【図１０】参照例の作用を説明するための特性図である。
【図１１】非低温予混合燃焼域において低セタン価により着火遅れ期間が長期化した場合の第１実施形態の制御法を説明するための特性図である。
【図１２】第１実施形態の制御内容を説明するためのフローチャートである。
【図１３】可変バルブタイミング機構の概略構成図である。
【図１４】第１の発明のクレーム対応図である。
【図１５】第４の発明のクレーム対応図である。
【図１６】第１２の発明のクレーム対応図である。
【図１７】第２０の発明のクレーム対応図である。
【符号の説明】
４  ＥＧＲ通路
６  ＥＧＲ弁
８  ＥＧＲガス冷却装置
１０  コモンレール式燃料噴射装置
３３  アクセル開度センサ
３４  クランク角センサ
４１  コントロールユニット
５３  可変ベーン
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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