(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気の一部をＥＧＲガスとして気筒内に供給するＥＧＲ装置と、
前記ＥＧＲガスよりも密度の低い低密度物質を前記気筒内に供給する低密度物質供給装置と、
を備え、前記気筒内に燃料を噴射する内燃機関に適用され、
前記内燃機関の当量比を算出する当量比算出手段と、
高当量比時は低当量比時に比べて前記低密度物質の供給比率が高く、かつ前記ＥＧＲガスの供給比率が低くなるように、前記ＥＧＲ装置及び前記低密度物質供給装置を制御する供給比率制御手段と、
を備える内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記当量比算出手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記当量比を算出する請求項１の制御装置。
【請求項３】
前記供給比率制御手段は、前記当量比が所定値よりも低い場合における前記低密度物質の供給比率が、前記内燃機関の暖機完了後よりも前記内燃機関の暖機完了前に低くなるように、前記ＥＧＲ装置及び前記低密度物質供給装置を制御する請求項１又は２の制御装置。
【請求項４】
前記供給比率制御手段は、前記ＥＧＲガスの供給比率及び前記低密度物質の供給比率を、前記当量比とともに燃料噴射圧に基づいて算出し、その算出結果に基づいて前記ＥＧＲ装置及び前記低密度物質供給装置を制御する請求項１〜３のいずれか一項の制御装置。
【請求項５】
前記低密度物質供給手段は、前記内燃機関の排気系で生成された凝縮水を前記低密度物質として前記気筒内に供給する請求項１〜４のいずれか一項の制御装置。
【請求項６】
排気の一部をＥＧＲガスとして気筒内に供給するＥＧＲ装置と、
前記ＥＧＲガス中の水と二酸化炭素との比率を変更可能な成分比率変更手段と、
を備え、前記気筒内に燃料を噴射する内燃機関に適用され、
前記内燃機関の当量比を算出する当量比算出手段と、
高当量比時は低当量比時に比べて前記ＥＧＲガス中の水の比率が高く、かつ前記ＥＧＲガス中の二酸化炭素の比率が低くなるように、前記成分比率変更手段を制御する成分比率制御手段と、
を備える内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記当量比算出手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記当量比を算出する請求項６の制御装置。
【請求項８】
前記成分比率制御手段は、前記当量比が所定値よりも低い場合における前記ＥＧＲガス中の二酸化炭素の比率が、前記内燃機関の暖機完了後よりも前記内燃機関の暖機完了前に低くなるように、前記成分比率変更手段を制御する請求項６又は７の制御装置。
【請求項９】
前記成分比率制御手段は、前記ＥＧＲガス中の水の比率及び前記ＥＧＲガス中の二酸化炭素の比率を、前記当量比とともに燃料噴射圧に基づいて算出し、その算出結果に基づいて前記成分比率変更手段を制御する請求項６〜８のいずれか一項の制御装置。
【請求項１０】
前記成分比率変更手段として、前記ＥＧＲガスから二酸化炭素を分離する分離手段と、前記ＥＧＲガスからの二酸化炭素の分離量を調整できる調整手段と、前記分離手段にて二酸化炭素が分離された前記ＥＧＲガスに前記内燃機関の排気系で生成された凝縮水を加える凝縮水供給機構とが設けられている請求項６〜９のいずれか一項の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＧＲ装置を備えた内燃機関に適用される制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＧＲクーラで生成された凝縮水を凝縮水タンクに貯留し、貯留された凝縮水を吸気通路に噴射する装置が知られている（特許文献１）。吸気通路に供給された凝縮水が吸気とともに気筒内に導かれて気化することによって燃焼温度が抑制される結果、燃焼に伴うＮＯｘの生成量が抑制される。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３１８０４９号公報
【特許文献２】特開２０１０−７１１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
気筒内にＥＧＲガスを供給することによってＮＯｘの生成量を低減できる。しかし、ＥＧＲガスの供給量が増加すると筒内密度が上昇するので、気筒内における燃料噴霧の拡散が阻害される。したがって、ＥＧＲガスの供給量が過剰になると気筒内の空気の利用率が低下して、スモーク及び炭化水素（ＨＣ）の生成量が増加するおそれがある。【０００５】
そこで、本発明は筒内密度の上昇によるスモーク及びＨＣの生成量の増加を抑制できる内燃機関の制御装置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】
【０００６】
本発明の第１の制御装置は、排気の一部をＥＧＲガスとして気筒内に供給するＥＧＲ装置と、前記ＥＧＲガスよりも密度の低い低密度物質を前記気筒内に供給する低密度物質供給装置と、を備え、前記気筒内に燃料を噴射する内燃機関に適用され、前記内燃機関の当量比を算出する当量比算出手段と、高当量比時は低当量比時に比べて前記低密度物質の供給比率が高く、かつ前記ＥＧＲガスの供給比率が低くなるように、前記ＥＧＲ装置及び前記低密度物質供給装置を制御する供給比率制御手段と、を備えるものである。【０００７】
第１の制御装置によれば、高当量比時には低当量比時に比べて低密度物質の供給比率が高くかつＥＧＲガスの供給比率が低くなる。このため、筒内密度が高当量比時に低く、低当量比時に高くなる。これにより、高当量比時において筒内密度が低くなることで燃料噴霧の拡散が促進されてモーク及びＨＣの生成量を抑制できる。一方、低当量比時において筒内密度が高くなることで燃料噴霧のペネトレーションが低下し、気筒内壁面への燃料付着に起因する冷却損失及びＨＣの生成量の増加を抑制できる。【０００８】
第１の制御装置において、当量比の算出方法に格別の制限はない。例えば、前記当量比算出手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記当量比を算出してもよい。【０００９】
第１の制御装置の一態様において、前記供給比率制御手段は、前記当量比が所定値よりも低い場合における前記低密度物質の供給比率が、前記内燃機関の暖機完了後よりも前記内燃機関の暖機完了前に低くなるように、前記ＥＧＲ装置及び前記低密度物質供給装置を制御してよい。この態様によれば、内燃機関の暖機完了前において筒内密度が暖機完了後と比べて高くなるので、低当量比時における燃料噴霧のペネトレーションを暖機完了後よりも低下させることができる。そのため、暖機完了前における気筒の内壁面への燃料付着を抑制できるから、暖機完了前におけるＨＣの生成量を低減できる。【００１０】
第１の制御装置の一態様において、前記供給比率制御手段は、前記ＥＧＲガスの供給比率及び前記低密度物質の供給比率を、前記当量比とともに燃料噴射圧に基づいて算出し、その算出結果に基づいて前記ＥＧＲ装置及び前記低密度物質供給装置を制御してよい。燃料噴射圧の変化によって燃料噴霧のペネトレーションも変化する。この態様によれば、当量比とともに燃料噴射圧に基づいてＥＧＲガスの供給比率及び低密度物質の供給比率が算出されるので、燃料噴霧のペネトレーションを適正化できる。【００１１】
第１の制御装置の一態様において、前記低密度物質供給手段は、前記内燃機関の排気系で生成された凝縮水を前記低密度物質として前記気筒内に供給してよい。この態様によれば、内燃機関の排気系で生成された凝縮水を利用するため、低密度物質の準備や補充が不要となる利点がある。また、供給された凝縮水が気筒内で気化することで燃焼温度が下がる。このため、高当量比時にＥＧＲガスの供給比率が低下する代りに凝縮水の供給比率が高まるので、筒内密度の上昇を抑えつつＮＯｘの生成抑制効果を維持できる。【００１２】
本発明の第２の制御装置は、排気の一部をＥＧＲガスとして気筒内に供給するＥＧＲ装置と、前記ＥＧＲガス中の水と二酸化炭素との比率を変更可能な成分比率変更手段と、を備え、前記気筒内に燃料を噴射する内燃機関に適用され、前記内燃機関の当量比を算出する当量比算出手段と、高当量比時は低当量比時に比べて前記ＥＧＲガス中の水の比率が高く、かつ前記ＥＧＲガス中の二酸化炭素の比率が低くなるように、前記成分比率変更手段を制御する成分比率制御手段と、を備えるものである。【００１３】
第２の制御装置によれば、高当量比時には低当量比時に比べてＥＧＲガス中の水の比率が高く、かつＥＧＲガス中の二酸化炭素の比率が低くなる。このため、筒内密度が高当量比時に低く、低当量比時に高くなる。これにより、高当量比時において筒内密度が低くなることで燃料噴霧の拡散が促進されてモーク及びＨＣの生成量を抑制できる。一方、低当量比時において筒内密度が高くなることで燃料噴霧のペネトレーションが低下し、気筒内壁面への燃料付着に起因する冷却損失及びＨＣの生成量の増加を抑制できる。【００１４】
第２の制御装置において、当量比の算出方法に格別の制限はない。例えば、前記当量比算出手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記当量比を算出してもよい。【００１５】
第２の制御装置の一態様において、前記成分比率制御手段は、前記当量比が所定値よりも低い場合における前記ＥＧＲガス中の二酸化炭素の比率が、前記内燃機関の暖機完了後よりも前記内燃機関の暖機完了前に低くなるように、前記成分比率変更手段を制御してもよい。この態様によれば、内燃機関の暖機完了前において筒内密度が暖機完了後と比べて高くなるので、低当量比時における燃料噴霧のペネトレーションを暖機完了後よりも低下させることができる。そのため、暖機完了前における気筒の内壁面への燃料付着を抑制できるから、暖機完了前におけるＨＣの生成量を低減できる。【００１６】
第２の制御装置の一態様において、前記成分比率制御手段は、前記ＥＧＲガス中の水の比率及び前記ＥＧＲガス中の二酸化炭素の比率を、前記当量比とともに燃料噴射圧に基づいて算出し、その算出結果に基づいて前記成分比率変更手段を制御してもよい。この態様によれば、この態様によれば、当量比とともに燃料噴射圧に基づいてＥＧＲガス中の水の比率及びＥＧＲガス中の二酸化炭素の比率が算出されるので、燃料噴霧のペネトレーションを適正化できる。【００１７】
第２の制御装置の一態様において、前記成分比率変更手段として、前記ＥＧＲガスから二酸化炭素を分離する分離手段と、前記ＥＧＲガスからの二酸化炭素の分離量を調整できる調整手段と、前記分離手段にて二酸化炭素が分離された前記ＥＧＲガスに前記内燃機関の排気系で生成された凝縮水を加える凝縮水供給機構とが設けられてもよい。この態様によれば、この態様によれば、内燃機関の排気系で生成された凝縮水を利用するため、低密度物質の準備や補充が不要となる利点がある。また、供給された凝縮水が気筒内で気化することで燃焼温度が下がる。このため、高当量比時にＥＧＲガス中の二酸化炭素の比率が低下する代りにＥＧＲガス中の水の比率が高まるので、筒内密度の上昇を抑えつつＮＯｘの生成抑制効果を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一形態に係る内燃機関の全体構成を示した図。
【図２】当量比とペネトレーションとの関係を示した図。
【図３】ＥＧＲガス及び凝縮水の供給比率を算出するための算出マップの特性を示した図。
【図４】負荷に応じた基準当量比を算出するためのマップの特性を示した図。
【図５】第１の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図６】第２の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図７】筒内密度を特定するためのマップの特性を示した図。
【図８】第３の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図９】図７で特定した筒内密度からＥＧＲ弁及び凝縮水供給弁の各開度を算出するための算出マップの特性を示した図。
【図１０】第４の形態に係る制御の特徴を示した図。
【図１１】第４の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図１２】第５の形態に係る内燃機関の全体構成を示した図。
【図１３】ＥＧＲガス中の水と二酸化炭素との比率を特定するための算出マップの特性を示した図。
【図１４】第５の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図１５】第６の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の形態）
図１に示すように、内燃機関１Ａは、４つの気筒２が一方向に配置された直列４気筒型のディーゼルエンジンとして構成されている。内燃機関１Ａは、例えば自動車の走行用動力源として搭載される。内燃機関１Ａには、各気筒２内に燃料を供給するため燃料噴射弁３が気筒２毎に設けられている。各燃料噴射弁３は燃料が圧送されるコモンレール５に接続されており、コモンレール５を介して各燃料噴射弁３に燃料が供給される。各気筒２には吸気通路６及び排気通路７がそれぞれ接続されている。吸気通路６は気筒２毎に分岐する吸気マニホールド８を含んでいる。吸気マニホールド８の上流にはターボチャージャ９のコンプレッサ９ａが設けられている。排気通路７は各気筒２の排気を集合する排気マニホ−ルド１０を含んでいる。排気マニホールド１０の下流にはターボチャージャ９のタービン９ｂが設けられている。タービン９ｂの下流側には不図示の排気浄化装置が設けられており、タービン９ｂを通過した排気は排気浄化装置にて浄化されてから大気に放出される。
【００２０】
図１に示すように、内燃機関１ＡにはＮＯｘの低減や燃費向上のため排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に還流するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）を実施する２つのＥＧＲ装置２０Ａ、２０Ｂが設けられている。内燃機関１Ａは負荷に応じて２つのＥＧＲ装置２０Ａ、２０Ｂを使い分ける。第１ＥＧＲ装置２０Ａは、ロープレッシャーループ型のＥＧＲ装置として構成されている。第１ＥＧＲ装置２０Ａ、タービン９ｂの下流側の排気通路７とコンプレッサ９ａの上流側の吸気通路６とを接続する第１ＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲガスの流量を調整する第１ＥＧＲ弁２２と、ＥＧＲガスを冷却する第１ＥＧＲクーラ２３とを備えている。第２ＥＧＲ装置２０Ｂは、ハイプレッシャーループ型のＥＧＲ装置として構成されている。第２ＥＧＲ装置２０Ｂは排気マニホールド１０と吸気マニホールド８とを接続する第２ＥＧＲ通路２６と、ＥＧＲガスの流量を調整する第２ＥＧＲ弁２７と、ＥＧＲガスを冷却する第２ＥＧＲクーラ２８とを備えている。
【００２１】
各ＥＧＲクーラ２３、２８は、内燃機関１Ａの冷却水を冷媒として利用し、その冷媒と暖かい排気との間で熱交換を行うことによりＥＧＲガスの温度を下げるものである。ＥＧＲガスの温度が下がることによりＥＧＲガスに含まれる水分が凝縮するため各ＥＧＲクーラ２３、２８内に凝縮水が生成される。内燃機関１Ａには、各ＥＧＲクーラ２３、２８で生成された凝縮水を回収して処理するため凝縮水処理装置３０が設けられている。
【００２２】
凝縮水処理装置３０は、各ＥＧＲクーラ２３、２８で生成された凝縮水を貯留する凝縮水タンク３１と、第１ＥＧＲクーラ２３と凝縮水タンク３１とを接続する第１回収通路３２と、第２ＥＧＲクーラ２８と凝縮水タンク３１とを接続する第２回収通路３３と、凝縮水タンク３１に貯留された凝縮水ＣＷを内燃機関１Ａの吸気系に供給する低密度物質供給装置としての凝縮水供給機構３５とを備えている。凝縮水供給機構３５は凝縮水タンク３１と吸気通路６の吸気マニホールド８とを接続する凝縮水通路３６を有する。凝縮水通路３６には電動式のポンプ３７と、ポンプ３７で加圧された凝縮水の供給量を調整する凝縮水供給弁３８とが設けられている。凝縮水通路３６の先端部３６ａはノズル状に構成されていて、凝縮水供給弁３８が開弁されると先端部３６ａから加圧された凝縮水が霧状に噴射される。凝縮水供給弁３８の開度制御によって凝縮水の供給量を制御できる。
【００２３】
内燃機関１Ａには内燃機関１Ａの各部を制御するコンピュータとして構成されたエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０が設けられている。ＥＣＵ４０は燃料噴射量や噴射時期を燃料噴射弁３にて制御する主要な動作制御を行う他に、各ＥＧＲ装置２０Ａ、２０Ｂや凝縮水処理装置３０の制御にも利用される。ＥＣＵ４０には内燃機関１Ａの運転状態を把握するため種々の物理量を検出する多数のセンサからの信号が入力される。例えば、本発明に関連するセンサとしては、内燃機関１Ａのクランク角に応じた信号を出力するクランク角センサ４１、内燃機関１Ａに設けられたアクセルペダル３９の踏み込み量（アクセル開度）に応じた信号を出力するアクセル開度センサ４２、空気量に応じた信号を出力するエアフローメータ４３、排気中の酸素濃度に対応した信号を出力する排気Ａ／Ｆセンサ４４等が内燃機関１Ａに設けられていて、これらのセンサの出力信号はＥＣＵ４０に入力される。
【００２４】
本形態は、ＥＣＵ４０がＥＧＲガスの供給と凝縮水の供給とを連係して制御する点に特徴がある。ＥＧＲガスの供給量が増加すると気筒２に充填されるガスの密度（筒内密度）が上昇するので、気筒２内における燃料噴霧の拡散が阻害される。つまり、同じ燃料噴射圧の場合には筒内密度が高まるほど燃料噴霧のペネトレーションが低下する。したがって、ＥＧＲガスの供給量が過剰になると気筒２内の空気の利用率が低下して、スモーク及びＨＣの生成量が増加する。また、ペネトレーションが強すぎると気筒２の内壁面への燃料付着に起因する冷却損失及びＨＣの生成量が増加する。
【００２５】
図２に実線で示したように、燃料噴霧のペネトレーションは同じ燃料噴射圧の場合には内燃機関１Ａの当量比が高くなるに従って高くなる特性がある。上述した高当量比時のスモーク及びＨＣの増加を抑制し、かつ低当量比時の冷却損失及びＨＣの生成量の増加を抑制するためには、当量比が高い場合はペネトレーションをより高く、当量比が低い場合はペネトレーションをより低く操作することが望ましい。本形態の制御は、筒内密度を当量比に応じて変化させることにより、図２に破線で示したように高当量比の場合はペネトレーションを上昇させ、低当量比の場合はペネトレーションを低下させる。そして、ＥＧＲガスの供給比率と凝縮水の供給比率とを当量比に応じて変化させることにより筒内密度を変化させる。
【００２６】
ＥＧＲガスは燃料が燃焼した後の排気であるから主成分として二酸化炭素（ＣＯ２）と水（Ｈ２Ｏ）とが含まれる。また、凝縮水の主成分は水である。したがって、ＥＧＲガスの供給比率と凝縮水の供給比率とを変えることによって、気筒２に充填されたガスの二酸化炭素の比率と水の比率とを変えることができる。すなわち、ＥＧＲガスの供給比率が低下すると気筒２内の二酸化炭素の比率が低下し、凝縮水の供給比率が増加すると気筒２内の水の比率が増加する。水は二酸化炭素よりも分子量が小さく密度が低い物質である。したがって、気筒２内の二酸化炭素の比率と水の比率とが変化すると筒内密度が変わる。
【００２７】
図３に示したように、本形態の制御は、高当量比時は低当量比時に比べて凝縮水の供給比率が高く、かつＥＧＲガスの供給比率が低くなるようにする。これにより、高当量比時は低当量比時に比べて筒内密度が低くなるから、図２に破線で示したように高当量比の場合はペネトレーションが上昇し低当量比の場合はペネトレーションが低下する。
【００２８】
ＥＣＵ４０は、図３の算出マップが特定するようにＥＧＲガスの供給比率と水の供給比率とを当量比に応じてそれぞれ操作する。ＥＧＲガスの供給量はＥＧＲ弁２２、２７の各開度にて制御でき、凝縮水の供給量は凝縮水供給弁３８の開度にて制御できる。そこで、ＥＣＵ４０は、図３の算出マップを参照して当量比に応じたＥＧＲガスの供給比率と凝縮水の供給比率とをそれぞれ特定する。そして、ＥＣＵ４０は、これらの供給比率を実現するＥＧＲ弁２２、２７の各開度と凝縮水供給弁３８の開度と算出し、それらの開度となるように各弁２２、２７、３８を制御する。各弁２２、２７、３８の開度の算出は、ＥＧＲガス及び凝縮水の供給比率と各弁２２、２７、３８の開度との対応関係を実機試験やシミュレーションによって予め特定しておき、その特定結果に基づいて行われる。上述したように、２つのＥＧＲ装置２０Ａ、２０Ｂは内燃機関１Ａの負荷に応じて使い分けられる。すなわち、ＥＧＲの実施モードとして、２つのＥＧＲ装置２０Ａ、２０Ｂが同時に使用されるモード、第１ＥＧＲ装置２０Ａのみが使用されるモード、及び第２ＥＧＲ装置２０Ｂのみが使用されるモードの３つのモードが存在する。したがって、各弁２２、２７及び３８の開度はこれらのモード毎に算出される。
【００２９】
図４に示したように、内燃機関１Ａの当量比と負荷（燃料噴射量）との関係は単純な比例関係にはなくＥＧＲの有無やＥＧＲ量によって変化する。すなわち、図４のＡで示すように同じ当量比で負荷が異なる場合もあるし、Ｂで示すように同じ負荷でもＥＧＲの有無によって当量比が異なる場合もある。本形態の制御は、当量比に基づいてＥＧＲガスの供給比率と凝縮水の供給比率とを制御するものであるから、ＥＧＲの有無及びＥＧＲ量に影響を受けずに筒内密度を正確に制御できる。
【００３０】
図５は、ＥＣＵ４０が実施する制御ルーチンの一例を示している。図５の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ４０に記憶されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。
【００３１】
ステップＳ１において、ＥＣＵ４０は内燃機関１Ａの燃料噴射量を算出する。ＥＣＵ４０はアクセル開度センサ４２の出力信号を参照してアクセル開度を特定し、そのアクセル開度に基づいて燃料噴射量を算出する。ステップＳ２において、ＥＣＵ４０は、内燃機関１Ａの運転状態、すなわち燃料噴射量（負荷）に基づいて基準当量比を算出する。基準当量比は燃料噴射量に応じて一義的に与えられる当量比であり、図４に示すような特性を持つマップが特定する当量比である。ＥＣＵ４０は、図４に示すマップを参照し、ステップＳ１１で算出した燃料噴射量（負荷）及びＥＧＲの実施の有無に基づいて基準当量比を算出する。例えば、図４に示したように、負荷がＢで、かつＥＧＲを実施している場合は基準当量比としてφ２が、負荷がＢで、かつＥＧＲを実施していない場合は基準当量比としてφ１がそれぞれ算出される。周知のように当量比は空燃比を理論空燃比で除した空気過剰率の逆数として定義される。
【００３２】
ステップＳ３において、ＥＣＵ４０は、図３に示した算出マップを参照し、ステップＳ２で算出した基準当量比に対応するＥＧＲガスの供給比率と凝縮水の供給比率とを特定する。ステップＳ４において、ＥＣＵ４０は、ステップＳ３で特定した各供給比率に基づいてＥＧＲ弁２２、２７及び凝縮水供給弁３８の各開度を算出する。なお、ＥＣＵ４０は、第１ＥＧＲ装置２０Ａ及び第２ＥＧＲ装置２０Ｂを同時に使用するモードでは、２つのＥＧＲ弁２２、２７及び凝縮水供給弁３８の各開度を算出する。また、ＥＣＵ４０は第１ＥＧＲ装置２０Ａのみを使用するモードでは、第１ＥＧＲ弁２２及び凝縮水供給弁３８の各開度を算出する。さらに、ＥＣＵ４０は、第２ＥＧＲ装置２０Ｂのみを使用するモードでは、第２ＥＧＲ弁２７及び凝縮水供給弁３８の各開度を算出する。
【００３３】
ステップＳ５において、ＥＣＵ４０は、ステップＳ６で算出した開度となるように第１ＥＧＲ弁２２及び第２ＥＧＲ弁２７の少なくとも一つを操作する。ステップＳ６において、ＥＣＵ４０はステップＳ６で算出した開度となるように凝縮水供給弁３８を操作する。そして、今回のルーチンを終了する。
【００３４】
図５のステップＳ４で算出される各弁２２、２７、３８の開度は、図３の算出マップが特定する供給比率に基づいて算出される。このため、ステップＳ４で算出された開度に各弁２２、２７、３８が操作されることによって、現在の当量比に対応するＥＧＲガスの供給比率と凝縮水の供給比率とが実現される。
【００３５】
したがって、本形態によれば、内燃機関１Ａの筒内密度が高当量比時に低く低当量比時に高くなる。これにより、高当量比時において筒内密度が低くなることで燃料噴霧の拡散が促進されてスモーク及びＨＣの生成量を抑制できる。一方、低当量比時において筒内密度が高くなることで燃料噴霧のペネトレーションが低下し、気筒２の内壁面への燃料付着に起因する冷却損失及びＨＣの生成量の増加を抑制できる。ＥＣＵ４０は、図５の制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る供給比率制御手段として機能する。また、ＥＣＵ４０は図５のステップＳ２を実行することにより、本発明に係る当量比算出手段として機能する。
【００３６】
（第２の形態）
次に、図６を参照しながら、本発明の第２の形態を説明する。第２の形態は制御内容を除き第１の形態と同じである。したがって、第２の形態の物理的構成については図１が参照される。第２の形態は当量比の算出方法が第１の形態と相違する。図６の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ４０に記憶されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。
【００３７】
ステップＳ１１において、第１の形態と同様に、ＥＣＵ４０はアクセル開度センサ４２の出力信号を参照してアクセル開度を特定し、そのアクセル開度に基づいて燃料噴射量を算出する。ステップＳ１２において、ＥＣＵ４０はエアフローメータ４３の出力信号を参照して空気量を取得する。ステップＳ１３において、ＥＣＵ４０は排気Ａ／Ｆセンサ４４の出力信号を参照して排気中の酸素濃度を取得する。ステップＳ１４において、ＥＣＵ４０は、ステップＳ１１〜ステップＳ１３でそれぞれ取得した燃料噴射量、空気量及び酸素濃度に基づいて内燃機関１Ａの当量比を算出する。ステップＳ１５〜ステップＳ１８の処理は、第１の形態に係る図５のステップＳ３〜ステップＳ６と同じであるから説明を省略する。
【００３８】
第２の形態によれば、第１の形態と同様に、高当量比時におけるスモーク及びＨＣの生成量の抑制と、低当量比時における冷却損失及びＨＣの生成量の増加の抑制とを達成できる。ＥＣＵ４０は、図６の制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る供給比率制御手段として機能する。また、ＥＣＵ４０は図６のステップＳ１４を実行することにより、本発明に係る当量比算出手段として機能する。
【００３９】
（第３の形態）
次に、図７〜図９を参照しながら、本発明の第３の形態を説明する。第３の形態は制御内容を除き第１の形態と同じである。したがって、第３の形態の物理的構成については図１が参照される。ＥＣＵ４０は、内燃機関１Ａの燃料噴射圧すなわちコモンレール５内の圧力を内燃機関１Ａの運転状態に応じて制御する。燃料噴射圧が変化すると燃料噴霧のペネトレーションに影響を与えるため、第１又は第２の形態と同様に筒内密度を変化させても適正なペネトレーションが得られない可能性がある。そこで、第３の形態は、ＥＧＲガスの供給比率と凝縮水の供給比率とを、当量比とともに燃料噴射圧に基づいて算出し、ペネトレーションの適正化を図る。
【００４０】
燃料噴射圧とペネトレーション強さとの関係を規定する実験式として、「広安の式」と称される以下の式１が広く知られている。
【００４１】
Ｓ＝２．９５×（（Ｐｉｎｊ−Ｐａ）／ρａ）０．２５×（ｄ０・ｔ）０．５            ……１
【００４２】
ここで、Ｓ：ペネトレーション強さ、Ｐｉｎｊ：燃料噴射圧、Ｐａ：筒内雰囲気圧、ρａ：筒内密度、ｄ０：噴孔径、ｔ：時間である。
【００４３】
筒内密度ρａと筒内雰囲気圧Ｐａとは比例するため、Ａを係数とした場合に式１は下記の式２とみなすことができる。
【００４４】
Ｓ＝Ａ×（（Ｐｉｎｊ−Ｐａ）／Ｐａ）０．２５＝Ａ×（Ｐｉｎｊ／Ｐａ−１）０．２５      …２
【００４５】
式２を筒内雰囲気圧Ｐａについて解いて、Ｂを係数とすると式３が得られる。
【００４６】
Ｐａ＝Ｂ×Ｐｉｎｊ／（Ｓ４＋１）                      ……………………３
【００４７】
さらに、上述したように、筒内密度ρａと筒内雰囲気圧Ｐａとは比例するため、Ｃを係数とした場合に式３は下記の式４とみなすことができる。
【００４８】
ρａ＝Ｃ×Ｐｉｎｊ／（Ｓ４＋１）                      ……………………４
【００４９】
ここで、所望のペネトレーション強さを当量比毎に決定し（図２参照）、これを式４に代入する。これにより、所望のペネトレーション強さが得られる燃料噴射圧と筒内密度との関係が当量比毎に得られる。これらの当量比、燃料噴射圧及び筒内密度の３つのパラメータを整理すると図７のマップが得られる。
【００５０】
第３の形態は、図７に示したような当量比と燃料噴射圧とを変数として筒内密度を与えるマップを参照し、現在の当量比と燃料噴射圧とに対応した筒内密度を特定する。そして、特定された筒内密度に対応したＥＧＲガスの供給比率と凝縮水の供給比率とが得られるようにＥＧＲ弁２２、２７及び凝縮水供給弁３８の各開度を決定し、決定した開度が得られるように各弁２２、２７、３８を操作する。
【００５１】
図８の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ４０に記憶されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ステップＳ２１において、ＥＣＵ４０は内燃機関１Ａの当量比を算出する。当量比の算出方法は第１の形態又は第２の形態のいずれの方法でもよい。ステップＳ２２において、ＥＣＵ４０は燃料噴射圧を取得する。ＥＣＵ４０はコモンレール５に取り付けられた不図示の圧力センサからの出力信号に基づいて燃料噴射圧を取得する。
【００５２】
ステップＳ２３において、ＥＣＵ４０は現在の当量比及び燃料噴射圧に対応する筒内密度を図７に例示された算出マップに基づいて特定する。ステップＳ２４において、ＥＣＵ４０は、図９に例示した算出マップを参照し、ステップＳ２３で特定した筒内密度に対応するＥＧＲ弁２２、２７の開度を算出する。ステップＳ２５において、ＥＣＵ４０は、同算出マップを参照し、ステップＳ２３で特定した筒内密度に対応する凝縮水供給弁３８の開度を算出する。図９の算出マップは、ＥＣＵ４０は第１ＥＧＲ装置２０Ａのみを使用する運転領域に対応するものである。なお、２つのＥＧＲ装置２０Ａ、２０Ｂが同時に使用されるモード及び第２ＥＧＲ装置２０Ｂのみが使用されるモードのそれぞれについて図９と同様の特性を持つ算出マップが準備されている。ステップＳ２４及びステップＳ２５においては現在の運転領域に応じた算出マップを選択し、選択された算出マップに基づいて上記各開度を算出する。
【００５３】
ステップＳ２６において、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２４で算出した開度となるように第１ＥＧＲ弁２２及び第２ＥＧＲ弁２７の少なくとも一つを操作する。ステップＳ２７において、ＥＣＵ４０はステップＳ２５で算出した開度となるように凝縮水供給弁３８を操作する。そして、今回のルーチンを終了する。
【００５４】
図８のステップＳ２４及びステップＳ２５で用いる算出マップは、図７のマップで特定される筒内密度が得られるＥＧＲガスの供給比率と凝縮水の供給比率とを実現する各弁２２、２８、３８の開度を算出する。図７のマップが特定する筒内密度は図３と同様に当量比が高いほど低い。つまり、内燃機関１Ａの筒内密度が高当量比時に低く低当量比時に高くなる。そして、図７のマップは当量比と燃料噴射圧に基づいて適正なペネトレーション強さが得られる筒内密度を規定する。したがって、燃料噴射圧が変化した場合であっても、燃料噴霧のペネトレーションを適正化できる。ＥＣＵ４０は、図８の制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る供給比率制御手段として機能する。また、ＥＣＵ４０は図８のステップＳ２１を実行することにより、本発明に係る当量比算出手段として機能する。
【００５５】
（第４の形態）
次に、図１０及び図１１を参照しながら本発明の第４の形態を説明する。第４の形態は制御内容を除き第１の形態と同じである。したがって、第４の形態の物理的構成については図１が参照される。図１０に示すように、第４の形態は、当量比が所定値φｔよりも低い場合における水の比率が内燃機関１Ａの暖機完了後よりも暖機完了前に低くなるようにＥＧＲガスの供給比率と凝縮水の供給比率とを制御するものである。
【００５６】
図１１の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ４０に記憶されており、適時に読み出されて所定の間隔で繰り返し実行される。ステップＳ３１において、ＥＣＵ４０は内燃機関１Ａの当量比を算出する。当量比の算出方法は第１の形態又は第２の形態のいずれの方法でもよい。ステップＳ３２において、ＥＣＵ４０はＥＧＲ弁２２、２７の開度を算出する。ステップＳ３３において、ＥＣＵ４０は凝縮水供給弁３８の開度を算出する。ステップＳ３２及びステップＳ３３における各開度の算出は第１〜第３の形態のいずれかで説明した方法が採用される。
【００５７】
ステップＳ３４において、ＥＣＵ４０はステップＳ３１で算出した当量比が所定値φｔ未満か否かを判定する。この所定値φｔは後述する暖機完了前における気筒２の内壁面への燃料付着に起因する悪影響の程度が考慮されて設定される。当量比が所定値φｔ未満の場合、つまり当量比が所定値φｔよりも低い場合はステップＳ３５に進む。当量比が所定値φｔ以上の場合は、ステップＳ３５及びステップＳ３６をスキップしてステップＳ３７に進む。
【００５８】
ステップＳ３５において、ＥＣＵ４０は内燃機関１Ａの暖機完了前か否かを判定する。例えば、ＥＣＵ４０は内燃機関１Ａの温度を代表する冷却水温が摂氏８０度未満の場合に暖機完了前であると判定する。暖機完了前の場合はステップＳ３６に進む。暖機完了前でない場合、つまり内燃機関１Ａの暖機完了後の場合はステップＳ３６をスキップしてステップＳ３７に進む。
【００５９】
ステップＳ３６において、ＥＣＵ４０はステップＳ３２及びステップＳ３３で算出したＥＧＲ弁２２、２７及び凝縮水供給弁３８の各開度を補正する。この開度補正は、ＥＧＲ弁２２、２７の開度を開き側に、凝縮水供給弁３８の開度を閉じ側にそれぞれ補正するものである。各補正量は、図１０に示した暖機完了前の供給比率が得られるように当量比に応じて設定される。
【００６０】
ステップＳ３７において、ＥＣＵ４０は、ステップＳ３２で算出した開度又はステップＳ３６で補正した補正後の開度となるように第１ＥＧＲ弁２２及び第２ＥＧＲ弁２７の少なくとも一つを操作する。ステップＳ３８において、ＥＣＵ４０は、ステップＳ３３で算出した開度又はステップＳ３６で補正した補正後の開度となるように凝縮水供給弁３８を操作する。そして、今回のルーチンを終了する。
【００６１】
第４の形態によれば、当量比が所定値φｔよりも低く、かつ暖機完了前の場合に図１１のステップＳ３６において、ＥＧＲ弁２２、２７の開度が開き側に、凝縮水供給弁３８の開度が閉じ側にそれぞれ補正される。これにより、当量比が所定値φｔよりも低い場合における凝縮水の供給比率が暖機完了後よりも暖機完了前に低くなる。したがって、低当量比時における暖機完了前の筒内密度が暖機完了後の筒内密度よりも高くなるので、燃料噴霧のペネトレーションを暖機完了後よりも低下させることができる。そのため、暖機完了前における気筒２の内壁面への燃料付着を抑制できるから、暖機完了前におけるＨＣの生成量を低減できる。ＥＣＵ４０は、図１１の制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る供給比率制御手段として機能する。また、ＥＣＵ４０は図１１のステップＳ３１を実行することにより、本発明に係る当量比算出手段として機能する。
【００６２】
（第５の形態）
次に、図１２〜図１４を参照しながら本発明の第５の形態を説明する。図１２に示すように、第５の形態はＥＧＲシステム及び凝縮水の供給場所が図１の内燃機関１Ａと異なる内燃機関１Ｂに適用される。内燃機関１Ｂのうち、共通する構成には内燃機関１Ａと同一の参照符号を図１２に付して説明を省略する。
【００６３】
内燃機関１Ｂは、第１ＥＧＲ装置２０Ａ及び第２ＥＧＲ装置２０Ｂ′を備えている。第２ＥＧＲ装置２０Ｂ′には、ＥＧＲガスから二酸化炭素を分離する分離手段としての二酸化炭素分離器（以下、分離器という。）５０と、分離器５０をバイパスするように第２ＥＧＲ通路２６に設けられたバイパス通路５１と、パイパス通路５１と第２ＥＧＲ通路２６との合流位置に設けられバイパス通路５１の流量と分離器５０の流量との流量配分を連続的に変更できる流量配分変更弁５２とが設けられている。分離器５０は第２ＥＧＲクーラ２８の下流側の第２ＥＧＲ通路２６に設けられている。分離器５０としては化学分離法や物理吸着法等の各種の方法によって二酸化炭素を分離できる周知の装置を適用できる。バイパス通路５１は上流側が第２ＥＧＲクーラ２８と分離器５０との間に接続され、下流側が分離器５０と第２ＥＧＲ弁２７との間に接続されている。
【００６４】
流量配分変更弁５２は、分離器５０を閉鎖して流量を０としつつ第２ＥＧＲ通路２６を流れるＥＧＲガスの全量がバイパス通路５１を流れる状態から、バイパス通路５１を閉鎖して流量を０としつつ第２ＥＧＲ通路２６を流れるＥＧＲガスの全量が分離器５０を流れる状態までの間で流量配分を変更できる。流量配分変更弁５２の操作によってＥＧＲガスからの二酸化炭素の分離量を調整できる。したがって、バイパス通路５１と流量配分変更弁５２との組み合わせが本発明に係る調整手段として機能する。
【００６５】
凝縮水供給機構３５は、凝縮水通路３６の先端部３６ａが流量配分変更弁５２と第２ＥＧＲ弁２７との間の第２ＥＧＲ通路２６に接続されている。これにより、凝縮水タンク３１に貯留された凝縮水を流量配分変更弁５２と第２ＥＧＲ弁２７との間の第２ＥＧＲ通路２６に供給することができる。上述したように、凝縮水供給弁３８の操作によって凝縮水の供給量を制御することができる。流量配分変更弁５２と凝縮水供給弁３８とをそれぞれ操作することにより、ＥＧＲガス中の水と二酸化炭素との比率を変更することができる。したがって、分離器５０、バイパス通路５１、流量配分変更弁５２及び凝縮水供給機構３５によって本発明に係る成分比率変更手段が構成される。
【００６６】
ＥＣＵ４０は、ＥＧＲガス中の水と二酸化炭素との比率を内燃機関１Ｂの当量比に応じて変更することによって筒内密度を制御する。筒内密度は上述した第１〜第４の形態と同様に高当量比時に低く低当量比時に高くなるように制御される。すなわち、ＥＣＵ４０は、図１３に示した算出マップに基づいて、内燃機関１Ｂの当量比に対応したＥＧＲガス中の水（Ｈ２Ｏ）と二酸化炭素（ＣＯ２）の比率を算出し、その比率が実現できるように流量配分変更弁５２及び凝縮水供給弁３８をそれぞれ操作する。
【００６７】
図１４は、ＥＣＵ４０が実施する制御ルーチンの一例を示している。図１４の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ４０に記憶されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。
【００６８】
ステップＳ４１において、ＥＣＵ４０は内燃機関１Ｂの燃料噴射量を算出する。上記各形態と同様に、ＥＣＵ４０はアクセル開度センサ４２の出力信号を参照してアクセル開度を特定し、そのアクセル開度に基づいて燃料噴射量を算出する。ステップＳ４２において、ＥＣＵ４０は、内燃機関１Ｂの運転状態、すなわち燃料噴射量（負荷）に基づいて基準当量比を算出する。第１の形態と同様に、基準当量比は燃料噴射量に応じて一義的に与えられる当量比であり、図４に示すような特性を持つマップが特定する当量比である。ＥＣＵ４０は、図４に示すマップを参照し、ステップＳ４１で算出した燃料噴射量（負荷）及びＥＧＲの実施の有無に基づいて基準当量比を算出する。
【００６９】
ステップＳ４３において、ＥＣＵ４０は、図１３に示した算出マップを参照し、ステップＳ４２で算出した当量比に対応するＥＧＲガス中の水と二酸化炭素の比率を特定する。ステップＳ４４において、ＥＣＵ４０は、ステップＳ４３で特定した水と二酸化炭素との比率が得られる分離器５０の流量とバイパス通路５１の流量との流量配分を算出する。ステップＳ４５において、ＥＣＵ４０は、ステップＳ４３で特定した水と二酸化炭素との比率が得られる凝縮水供給弁３８の開度を算出する。ステップＳ４４の流量配分及びステップＳ４５の開度は予め実機試験又はシミュレーションにより定められた不図示の算出マップに基づいて算出される。なお、本形態は、２つのＥＧＲ装置２０Ａ、２０Ｂ′を同時に使用するモード及び第２ＥＧＲ装置２０Ｂ′のみを使用するモードを前提とする。したがって、不図示の算出マップは、これらの２つのモードのそれぞれに対して準備される。
【００７０】
ステップＳ４６において、ＥＣＵ４０は、ステップＳ４４で算出した流量配分が実現するように流量配分変更弁５２を操作する。ステップＳ４７において、ＥＣＵ４０はステップＳ４５で算出した開度となるように凝縮水供給弁３８を操作する。そして、今回のルーチンを終了する。
【００７１】
図１４の制御ルーチンによれば、ＥＧＲを実施した際に内燃機関１Ｂの気筒２内に供給されるＥＧＲガス中の水と二酸化炭素との比率が図１３に示す比率に制御される。すなわち、高当量比時は低当量比時に比べてＥＧＲガス中の水の比率が高く、かつＥＧＲガス中の二酸化炭素の比率が低くなる。つまり、上記各形態と同様に、内燃機関１Ｂの筒内密度が高当量比時に低く低当量比時に高くなる。これにより、高当量比時において筒内密度が低くなることで燃料噴霧の拡散が促進されてスモーク及びＨＣの生成量を抑制できる。一方、低当量比時において筒内密度が高くなることで燃料噴霧のペネトレーションが低下し、気筒２の内壁面への燃料付着に起因する冷却損失及びＨＣの生成量の増加を抑制できる。ＥＣＵ４０は、図１４の制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る成分比率制御手段として機能する。また、ＥＣＵ４０は図１４のステップＳ４２を実行することにより、本発明に係る当量比算出手段として機能する。
【００７２】
（第６の形態）
次に、図１５を参照しながら、本発明の第６の形態を説明する。第６の形態は制御内容を除き第５の形態と同じである。したがって、第６の形態の物理的構成については図１４が参照される。第６の形態は当量比の算出方法が第５の形態と相違する。図１５の制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ４０に記憶されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。
【００７３】
ステップＳ５１において、第５の形態と同様に、ＥＣＵ４０はアクセル開度センサ４２の出力信号を参照してアクセル開度を特定し、そのアクセル開度に基づいて燃料噴射量を算出する。ステップＳ５２において、ＥＣＵ４０はエアフローメータ４３の出力信号を参照して空気量を取得する。ステップＳ５３において、ＥＣＵ４０は排気Ａ／Ｆセンサ４４の出力信号を参照して排気中の酸素濃度を取得する。ステップＳ５４において、ＥＣＵ４０は、ステップＳ５１〜ステップＳ５３でそれぞれ取得した燃料噴射量、空気量及び酸素濃度に基づいて内燃機関１Ｂの当量比を算出する。ステップＳ５５〜ステップＳ５９の処理は、第５の形態に係る図１４のステップＳ４３〜ステップＳ４７と同じであるから説明を省略する。
【００７４】
第６の形態によれば、第５の形態と同様に、高当量比時におけるスモーク及びＨＣの生成量の抑制と、低当量比時における冷却損失及びＨＣの生成量の増加の抑制とを達成できる。ＥＣＵ４０は、図１５の制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る成分比率制御手段として機能する。また、ＥＣＵ４０は図１５のステップＳ５４を実行することにより、本発明に係る当量比算出手段として機能する。
【００７５】
本発明は上記各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。第１〜第４の形態は、低密度物質として凝縮水を用いているが、凝縮水又は水を低密度物質として用いることは一例にすぎない。低密度物質を吸気系に供給することで筒内密度を変化させることが可能である。水に代わる低密度物質として、例えば、ヘリウム、窒素、ネオン等の分子量が二酸化炭素（分子量４４）よりも小さい物質であって燃焼へ悪影響を与えない不活性物質を用いても本発明の目的を達成できる。
【００７６】
もっとも、第１〜第４の形態は、内燃機関の排気系で生成される凝縮水を気筒内に供給するものであるから、低密度物質の準備や補充が不要となる利点がある。また、供給された凝縮水が気筒内で気化することで燃焼温度を下がる。このため、高当量比時にＥＧＲガスの供給比率が低下する代りに凝縮水の供給比率が高まるので、筒内密度の上昇を抑えつつＮＯｘの生成抑制効果を維持できる。
【００７７】
第１〜第４の形態は、吸気通路を介してＥＧＲガスを気筒内に供給しているが、ＥＧＲガスを気筒内に直接供給する形態に変更してもよい。また、第１〜第４の形態は、吸気通路を介して凝縮水を気筒内に供給しているが、いわゆる内部ＥＧＲと同様の方法でバルブオーバーラップ期間中に排気通路を介して凝縮水を気筒内に供給することもできる。また、気筒内に直接的に凝縮水を供給することもできる。凝縮水又は水の代りに上記の不活性物質を低密度物質として用いた場合、不活性物質の気筒内への供給方法は、吸気通路や排気通路を介した間接的なものでも、吸気通路や排気通路を介在させない直接的なものでもよい。
【００７８】
第５及び第６の形態は、ＥＧＲガス中の水と二酸化炭素との比率を変更するために、ＥＧＲガスから二酸化炭素を分離器５０にて分離しつつ、凝縮水供給機構３５にて凝縮水を供給するが一例にすぎない。例えば、ＥＧＲガス中の水を分離しつつ、二酸化炭素を付加する形態にて本発明を実施することもできる。この形態においては、ＥＧＲガス中の水を分離する手段と二酸化炭素を付加する手段との組み合わせが本発明に係る成分比率変更手段に相当する。第５及び第６の形態は、ＥＧＲガス中の水と二酸化炭素との比率を変更するために内燃機関の排気系で生成された凝縮水を利用しているが、凝縮水を利用することは一例にすぎない。凝縮水とは異なる水を準備し、当該水をＥＧＲガスに付加する形態で本発明を実施することも可能である。もっとも、凝縮水を利用することによって、第１〜第４の形態と同様に、低密度物質の準備や補充が不要となる利点がある。また、供給された凝縮水が気筒内で気化することで燃焼温度が下がる。このため、高当量比時にＥＧＲガス中の二酸化炭素の比率が低下する代りにＥＧＲガス中の水の比率が高まるので、筒内密度の上昇を抑えつつＮＯｘの生成抑制効果を維持できる。
【００７９】
第５及び第６の形態の各制御を、第３又は第４の形態と同様の制御に変更することもできる。第３の形態と同様の制御として、ＥＣＵ４０は、ＥＧＲガス中の水の比率及びＥＧＲガス中の二酸化炭素の比率を、当量比とともに燃料噴射圧に基づいて算出し、その算出結果に基づいて流量配分変更弁５２及び凝縮水供給弁３８のそれぞれを操作してもよい。具体的な処理内容は第３の形態と同様である。すなわち、ＥＣＵ４０は、図７に示すようなマップを参照して当量比とともに燃料噴射圧に基づいて筒内密度を算出し、その筒内密度を実現する水と二酸化炭素との比率を算出する。これにより、第３の形態と同様に燃料噴霧のペネトレーションを適正化できる。
【００８０】
また、第４の形態と同様の制御として、ＥＣＵ４０は、内燃機関１Ｂの当量比が所定値よりも低い場合におけるＥＧＲガス中の二酸化炭素の比率が、内燃機関１Ｂの暖機完了後よりも内燃機関１Ｂの暖機完了前に低くなるように、流量配分変更弁５２及び凝縮水供給弁３８のそれぞれを操作してもよい。具体的な処理内容は第４の形態と同様である。すなわち、ＥＣＵ４０は、図１０に示すように、当量比が所定値φｔよりも低く、かつ暖機完了前の場合に流量配分変更弁５２の操作量をバイパス通路５１への流量配分が増える方向に、凝縮水供給弁３８の開度を閉じ側にそれぞれ補正する。これにより、当量比が所定値φｔよりも低い場合におけるＥＧＲガス中の二酸化炭素の比率が暖機完了後よりも暖機完了前に低くなる。したがって、低当量比時における暖機完了前の筒内密度が暖機完了後の筒内密度よりも高くなる。これにより、第４の形態と同様に、暖機完了前におけるＨＣの生成量を低減できる。
【００８１】
上記各形態は、互いにループ形態が異なる２つのＥＧＲ装置を備えているが、単一のＥＧＲ装置を備えた形態で本発明を実施することもできる。上記各形態の内燃機関はディーゼルエンジンとして構成されているが、本発明の適用対象はディーゼルエンジンに限らない。燃料を気筒内に噴射する内燃機関であれば、ガソリンを燃料とする筒内直接噴射型の火花点火内燃機関に本発明を適用することもできる。また、ターボチャージャの有無によって本発明の適用が左右されるものではない。したがって、自然吸気型の内燃機関にも本発明を適用できる。
【図１】
0006037011.tif 000002
【図２】
0006037011.tif 000003
【図３】
0006037011.tif 000004
【図４】
0006037011.tif 000005
【図５】
0006037011.tif 000006
【図６】
0006037011.tif 000007
【図７】
0006037011.tif 000008
【図８】
0006037011.tif 000009
【図９】
0006037011.tif 000010
【図１０】
0006037011.tif 000011
【図１１】
0006037011.tif 000012
【図１２】
0006037011.tif 000013
【図１３】
0006037011.tif 000014
【図１４】
0006037011.tif 000015
【図１５】
0006037011.tif 000016