(57)【要約】【課題】圧縮着火内燃機関の運転状態に応じて予混合燃焼と通常燃焼とを切り替えて行う圧縮着火内燃機関において、燃焼切替時の燃料噴射量のばらつきを可及的に抑制し、より円滑な燃焼切替を行う。【解決手段】上記圧縮着火内燃機関において、予混合燃焼から通常燃焼への切替時は、予混合燃焼時の予混合燃料噴射を、該予混合燃料噴射の燃料噴射時期近くのプレ噴射と該プレ噴射から所定間隔Ｐｉｎｔ２を空けて行われるメイン噴射とに変更し、該燃料噴射の変更後の時間経過に従って、該プレ噴射と該メイン噴射との間隔を該所定間隔Ｐｉｎｔ２に維持した状態で該メイン噴射の噴射時期を通常燃焼における圧縮行程上死点近傍の燃料噴射時期に向けて移行させ、且つ該プレ噴射量を減量するとともに該メイン噴射量を増量することで、圧縮着火内燃機関で行われる燃焼を予混合燃焼から通常燃焼へ切り替える。【選択図】  図４
2006046303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧された圧縮着火内燃機関の燃料を貯留する蓄圧室と、
前記蓄圧室に貯留された燃料を前記圧縮着火内燃機関の気筒内に噴射する燃料噴射弁と、
前記圧縮着火内燃機関の運転状態が、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼に応じた燃焼領域のいずれに属しているかを判定する燃焼領域判定手段と、を備え、
前記燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域に応じて、前記燃料噴射弁の燃料噴射条件を制御することで、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期の燃料噴射によって予混合気を形成することで行われる予混合燃焼と圧縮行程上死点近傍の時期の燃料噴射によって行われる通常燃焼とを切り替えて行う圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムであって、
前記燃焼領域判定手段によって前記圧縮着火内燃機関の運転状態が属する燃焼領域が、予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域から通常燃焼が行われる通常燃焼領域へ移行したと判定された場合、予混合燃焼時の予混合燃料噴射を、該予混合燃料噴射の燃料噴射時期近くのプレ噴射と該プレ噴射から所定間隔を空けて行われるメイン噴射とに変更し、該燃料噴射の変更後の時間経過に従って、該プレ噴射と該メイン噴射との間隔を該所定間隔に維持した状態で該メイン噴射の噴射時期を通常燃焼における圧縮行程上死点近傍の燃料噴射時期に向けて移行させ、且つ該プレ噴射の燃料噴射量を減量するとともに該メイン噴射の燃料噴射量を増量することで、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼を予混合燃焼から通常燃焼へ切り替える燃焼切替制御手段を備えることを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項２】
前記所定間隔は、前記プレ噴射の燃料噴射量と前記メイン噴射の燃料噴射量との比率にかかわらず、該メイン噴射の燃料噴射量のばらつきが略一定となる時間であることを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項３】
前記燃焼切替制御手段による予混合燃焼から通常燃焼への切替が行われる際の前記燃料噴射弁からの燃料噴射は、
予混合燃焼時の燃料噴射時期に近い前記プレ噴射と、該プレ噴射に対して前記所定間隔を空けて該プレ噴射より後の前記メイン噴射とが行われ、且つ該プレ噴射の燃料噴射量を該メイン噴射の燃料噴射量より多い状態とする第一燃料噴射モードと、
通常燃焼時の燃料噴射時期に近い前記メイン噴射と、該メイン噴射に対して前記所定間隔を空けて該メイン噴射より前の前記プレ噴射とが行われ、且つ該プレ噴射の燃料噴射量を該メイン噴射の燃料噴射量以下の状態とする第二燃料噴射モードと、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項４】
前記第一燃料噴射モードにおける前記プレ噴射の燃料噴射開始時期は、前記予混合燃料噴射の燃料噴射開始時期と一致することを特徴とする請求項３に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項５】
前記第二燃料噴射モードにおける前記メイン噴射の燃料噴射開始時期は、前記燃焼切替制御手段による通常燃焼への切替が行われたときの該通常燃焼における圧縮上死点近傍の燃料噴射の燃料噴射開始時期と一致することを特徴とする請求項３に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項６】
前記第一燃料噴射モードにおける前記プレ噴射の燃料噴射量と前記メイン噴射の燃料噴射量の和は、予混合燃焼時の燃料噴射量と同量であることを特徴とする請求項３から請求項５の何れかに記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項７】
前記燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域に従い、前記圧縮着火内燃機関における燃焼を予混合燃焼又は通常燃焼に切り替える場合において、前記燃焼切替制御手段によって予混合燃焼から通常燃焼へ切り替える際の切替燃焼領域境界を、通常燃焼から予混合燃焼へ切り替える際の切替燃焼領域境界より高負荷側に設定することを特徴とする請求項３から請求項６の何れかに記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項８】
前記燃焼切替制御手段による燃焼切替が行われるとき、第二燃料噴射モードによる燃料噴射が行われる時間が所定滞留時間を超えた場合は、前記圧縮着火内燃機関における燃焼を直ちに予混合燃焼へ戻す滞留禁止手段を、更に備えることを特徴とする請求項３から請求項６の何れかに記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項９】
前記圧縮着火内燃機関から排出される排気の一部を吸気系に再循環する排気再循環装置と、
前記排気再循環装置によって前記圧縮着火内燃機関の吸気系に再循環される排気量を検出し、または推定するＥＧＲガス量検出手段と、を更に備え、
前記第一燃料噴射モードによる燃料噴射が行われるときに、前記ＥＧＲガス量検出手段によって検出され又は推定される排気量と、前記プレ噴射と前記メイン噴射の燃料噴射条件とに基づいて該メイン噴射が失火状態となると判定される場合は、該第一燃料噴射モードにおける該メイン噴射の燃料噴射時期を進角させて該プレ噴射と該メイン噴射との間隔を前記所定間隔より短くすることを特徴とする請求項３から請求項６の何れかに記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項１０】
前記圧縮着火内燃機関から排出される排気の一部を吸気系に再循環する排気再循環装置と、
前記排気再循環装置によって前記圧縮着火内燃機関の吸気系に再循環される排気量を検出し、または推定するＥＧＲガス量検出手段と、を更に備え、
前記第二燃料噴射モードによる燃料噴射が行われるときに、前記ＥＧＲガス量検出手段によって検出され又は推定されるＥＧＲガス量が所定ガス量より多い場合は、該第二燃料噴射モードによる燃料噴射を行わないことを特徴とする請求項３から請求項６の何れかに記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項１１】
前記燃焼切替制御手段による予混合燃焼から通常燃焼への切替が行われたとき、該通常燃焼における圧縮上死点近傍の燃料噴射より早い時期に、該燃料噴射に対してパイロット用燃料噴射間隔をもってパイロット噴射が行われることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項１２】
前記パイロット用燃料噴射間隔と前記所定間隔とは、互いに独立した制御マップに基づいて決定されることを特徴とする請求項１１に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆる予混合燃焼と拡散燃焼である通常燃焼とを行う圧縮着火内燃機関において、燃焼切替を制御する圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮着火内燃機関において、ＮＯｘの抑制とスモークの抑制を目的として予混合燃焼を行う場合、該圧縮着火内燃機関の運転状態が高負荷運転状態となって機関負荷および機関回転速度が上昇するに従い、過早着火が生じる可能性が高くなる。そこで、該圧縮着火内燃機関の運転状態に基づいて、低・中負荷時は予混合燃焼を行い、高負荷時は通常燃焼を行う技術が公開されている（例えば、特許文献１を参照。）。この技術においては、予混合燃焼から通常燃焼への切替は、一サイクル中に予混合燃焼と通常燃焼の双方を行う多段噴射を経由して行われる。これにより、燃焼切替の円滑化を図ろうとするものである。
【０００３】
また、圧縮着火内燃機関で予混合燃焼を行う場合と通常燃焼を行う場合とにおいて、再循環排気（いわゆるＥＧＲガスであって、既燃焼ガスを含む。）の気筒内への供給量が大きく異なる。即ち、予混合燃焼においては、過早着火を抑制するために通常燃焼時と比べて多量のＥＧＲガスが必要とされる。そこで、圧縮着火内燃機関において予混合燃焼と通常燃焼とを切り替える場合において、ＥＧＲガス量が燃焼の切替に適した量となったときに予混合燃焼と通常燃焼との切替を行う技術が公開されている（例えば、特許文献２を参照。）。
【特許文献１】特開平１１−３２４７６４号公報
【特許文献２】特開２００３−２８６８７６号公報
【特許文献３】特開２００２−３２７６３８号公報
【特許文献４】特開２００３−２８６８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
運転状態に応じて予混合燃焼と通常燃焼とを切り替えて行う圧縮着火内燃機関において、燃焼の切替時に燃焼が不安定となったりエミッションが悪化したりするのを回避して燃焼切替を円滑に行うために、予混合燃焼および通常燃焼で行われている燃料噴射制御とは異なる燃料噴射制御が行われる。この燃焼切替時の燃料噴射制御として、上記の目的のために、複数回の燃料噴射で構成された多段噴射が行われる場合がある。
【０００５】
ここで、圧縮着火内燃機関の燃料噴射弁がいわゆるコモンレール等の蓄圧室に接続される場合には、一定圧に加圧された燃料を噴射することで、燃料噴射量のより精密な制御が可能となる。しかし、上述のように燃焼切替時に複数回の燃料噴射が行われる場合、先の燃料噴射によって生じる蓄圧室内の圧力変動によって、その次の燃料噴射における噴射圧が変動し、正確な燃料噴射量の制御が困難となる。その結果、燃焼切替時の燃料噴射制御の目的を達成することが困難となる虞がある。
【０００６】
本発明では、上記した問題に鑑み、圧縮着火内燃機関の運転状態に応じて予混合燃焼と通常燃焼とを切り替えて行う圧縮着火内燃機関において、燃焼切替時の燃料噴射量のばらつきを可及的に抑制し、より円滑な燃焼切替を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決するために、予混合燃焼から通常燃焼への切替が行われる際の燃料噴射制御において複数回の燃料噴射を行う場合、先の燃料噴射と後の燃料噴射
との間の燃料噴射間隔に着目した。先の燃料噴射によって生じた蓄圧室内の圧力変動によって後の燃料噴射量がばらつくが、そのばらつきが、先の燃料噴射量にかかわらず略一定となる燃料噴射間隔が存在する。そこで、この燃料噴射間隔に従って燃焼切替時の燃料噴射を制御することで、燃焼切替時の燃料噴射量をより正確に制御することが可能となり、より円滑な燃焼切替が達成され得る。
【０００８】
詳細には、本発明は、加圧された圧縮着火内燃機関の燃料を貯留する蓄圧室と、前記蓄圧室に貯留された燃料を前記圧縮着火内燃機関の気筒内に噴射する燃料噴射弁と、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼に応じた燃焼領域のいずれに属しているかを判定する燃焼領域判定手段と、を備え、前記燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域に応じて、前記燃料噴射弁の燃料噴射条件を制御することで、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期の燃料噴射によって予混合気を形成することで行われる予混合燃焼と圧縮行程上死点近傍の時期の燃料噴射によって行われる通常燃焼とを切り替えて行う圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムであって、前記燃焼領域判定手段によって前記圧縮着火内燃機関の運転状態が属する燃焼領域が、予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域から通常燃焼が行われる通常燃焼領域へ移行したと判定された場合、予混合燃焼時の予混合燃料噴射を、該予混合燃料噴射の燃料噴射時期近くのプレ噴射と該プレ噴射から所定間隔を空けて行われるメイン噴射とに変更し、該燃料噴射の変更後の時間経過に従って、該プレ噴射と該メイン噴射との間隔を該所定間隔に維持した状態で該メイン噴射の噴射時期を通常燃焼における圧縮行程上死点近傍の燃料噴射時期に向けて移行させ、且つ該プレ噴射の燃料噴射量を減量するとともに該メイン噴射の燃料噴射量を増量することで、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼を予混合燃焼から通常燃焼へ切り替える燃焼切替制御手段を備える。
【０００９】
上述の圧縮着火内燃機関においては、圧縮着火内燃機関の機関回転速度や機関負荷等によって決定される運転状態がどの燃焼領域に属するか、即ち燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域が、予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域と通常燃焼が行われる通常燃焼領域との何れであるかによって、該内燃機関で行われる燃焼が決定される。この予混合燃焼領域および通常燃焼領域は、予混合燃焼時の過早着火の生じやすさ等に基づいて実験等で決定される。
【００１０】
ここで、圧縮着火内燃機関において予混合燃焼を行う場合は、燃料噴射を圧縮行程上死点近傍の時期、即ち通常燃焼時の燃料噴射時期より早い時期に行うことで、吸気と燃料がより混合された予混合気を形成する。これによって、ＮＯｘやスモークの抑制を図る。また、通常燃焼時は、圧縮行程上死点近傍の時期に燃料を噴射していわゆる拡散燃焼が行われる。
【００１１】
圧縮着火内燃機関で予混合燃焼が行われているときに圧縮着火内燃機関の運転状態が変動し燃焼領域判定手段によって判定された燃焼領域が予混合燃焼領域から通常燃焼領域へ移行することで、予混合燃焼から通常燃焼への切替が行われる。このとき、燃焼状態が不安定になったりエミッションが悪化したりしないように、燃焼切替制御手段による燃料噴射の制御が行われる。尚、本発明における予混合燃焼においては、予混合燃料を一回の燃料噴射で噴射する場合に限られず、気筒の内壁面に燃料が付着するのを回避する等の理由で複数回の燃料噴射によって予混合燃料を噴射する場合も含まれる。
【００１２】
この燃焼切替制御手段による燃料噴射制御の特徴点は、燃焼切替時の燃料噴射をプレ噴射とメイン噴射の二段噴射とする点であって、且つプレ噴射とメイン噴射との燃料噴射間隔を所定間隔に維持する点である。ここで、この二段噴射は、その二段噴射開始直後は、プレ噴射の燃料噴射時期を予混合燃焼時の燃料噴射時期の近くとすることで、圧縮着火内燃機関における燃焼状態を予混合燃焼から急激に変更することを回避する。そして、プレ
噴射後に所定間隔を空けてメイン噴射を行うことで、燃焼切替後の通常燃焼における燃料噴射の基礎を形成する。
【００１３】
このプレ噴射とメイン噴射との燃料噴射間隔である所定間隔とは、プレ噴射が行われるときに生じる蓄圧室内の圧力変動に起因する、プレ噴射後のメイン噴射の燃料噴射量のばらつきが略一定となる燃料噴射間隔である。前記燃料噴射弁は蓄圧室に繋がれており、これは常に一定圧の噴射圧を確保することで燃料噴射弁の開弁時間と燃料噴射量との関係を安定化させ、より正確な燃料噴射量の制御を主に目的とする。ここで、上記のプレ噴射が行われると蓄圧室内の圧力が変動し、圧力脈動が生じる。従って、メイン噴射が行われるときの噴射圧が変化する結果、メイン噴射の燃料噴射量がばらつき、それを正確に制御することが困難となる。
【００１４】
しかし、蓄圧室の構造や容積、燃料噴射弁と蓄圧室との間の油路の距離等の物理的な関係等から、プレ噴射が行われた後であってもメイン噴射の燃料噴射量のばらつきが安定するプレ噴射とメイン噴射との燃料噴射間隔が存在し、これが上記の所定間隔である。換言すると、前記所定間隔は、前記プレ噴射の燃料噴射量と前記メイン噴射の燃料噴射量との比率にかかわらず、該メイン噴射の燃料噴射量のばらつきが略一定となる時間であるということもできる。従って、この所定間隔をもってプレ噴射とメイン噴射を行うことで、メイン噴射の燃料噴射量の安定したばらつきを加味した上で燃料噴射弁の開弁時間を制御して、メイン噴射の燃料噴射量を正確に制御することが可能となる。
【００１５】
その後、上記のメイン噴射の燃料噴射時期を通常燃焼における燃料噴射時期に向けて移行させることで、予混合燃焼から通常燃焼への切替を進めていく。このとき、プレ噴射とメイン噴射との燃料噴射間隔は、所定間隔に保たれる。従って、プレ噴射の燃料噴射時期と所定間隔次第では、メイン噴射の燃料噴射時期を通常燃焼における燃料噴射時期に向けて移行させる場合は、メイン噴射を進角させる場合もあれば遅角させる場合もある。
【００１６】
また、メイン噴射の燃料噴射時期を通常燃焼における燃料噴射時期に向けて移行させるとき、プレ噴射の燃料噴射量を減量するとともにメイン噴射の燃料噴射量を増量する。即ち、予混合燃焼時の予混合燃料噴射からプレ噴射とメイン噴射に切り替えた直後は、燃焼状態が予混合燃焼から急激に変化するのを回避するためにプレ噴射の燃料噴射量を多くするとともにメイン噴射の燃料噴射量を少なくし、最終的には切替後の通常燃焼に近づけるべくプレ噴射の燃料噴射量を少なくしメイン噴射の燃料噴射量を多くするものである。
【００１７】
尚、この燃料噴射時期や燃料噴射量を変化させる制御は、燃焼状態の急変を回避するために徐々に行うのが好ましいと思われるが、燃焼状態が不安定となったりエミッションが悪化したりしない範囲で段階的に行ってもよく、また、急変させてもよい。
【００１８】
以上より、燃焼切替制御手段による燃料噴射制御が行われることで、圧縮着火内燃機関の運転状態に応じて予混合燃焼から通常燃焼への切り替えを行う際の、燃料噴射量のばらつき、特にメイン噴射の燃料噴射量のばらつきを可及的に抑制することが可能となる。その結果、燃焼切替時にプレ噴射とメイン噴射の燃料噴射量をより正確に制御することが可能となり、以てより円滑な燃焼切替を行うことが可能となる。
【００１９】
上記の燃焼切替制御手段による燃料噴射の制御は、予混合燃焼から通常燃焼への燃焼切替に際して実行される。逆に、通常燃焼から予混合燃焼への燃焼切替が行われる場合は、上記の燃焼切替制御手段による燃料噴射の制御を可逆的に実行すれば、同様に、より円滑な燃焼切替が可能となる。
【００２０】
ここで、上記の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、前記燃焼切替制御
手段による予混合燃焼から通常燃焼への切替が行われる際の前記燃料噴射弁からの燃料噴射は、予混合燃焼時の燃料噴射時期に近い前記プレ噴射と、該プレ噴射に対して前記所定間隔を空けて該プレ噴射より後の前記メイン噴射とが行われ、且つ該プレ噴射の燃料噴射量を該メイン噴射の燃料噴射量より多い状態とする第一燃料噴射モードと、通常燃焼時の燃料噴射時期に近い前記メイン噴射と、該メイン噴射に対して前記所定間隔を空けて該メイン噴射より前の前記プレ噴射とが行われ、且つ該プレ噴射の燃料噴射量を該メイン噴射の燃料噴射量以下の状態とする第二燃料噴射モードと、を有してもよい。
【００２１】
即ち、上述したように、燃焼切替制御手段による燃料噴射制御は、予混合燃焼から通常燃焼への切替時に行われるものであるから、圧縮着火内燃機関における燃焼状態が不安定となるのを回避し、より円滑な燃焼切替を達成するために、予混合燃焼における燃料噴射に近い態様となる第一燃料噴射モードと、通常燃焼に近い態様となる第二燃料噴射モードを有する。そして、第一燃料噴射モードは、予混合燃焼に近い燃料噴射態様であるから、プレ噴射の燃料噴射量がメイン噴射の燃料噴射量より多い。また、第二燃料噴射モードは、通常燃焼に近い燃料噴射態様であるから、プレ噴射の燃料噴射量がメイン噴射の燃料噴射量以下となる。
【００２２】
当然に、第一燃料噴射モードと第二燃料噴射モードにおいては、プレ噴射とメイン噴射との燃料噴射間隔は、前記所定間隔に維持される。そして、燃料切替制御手段による燃料噴射制御が行われるときは、第一燃料噴射モード、第二燃料噴射モードの順に予混合燃焼から通常燃焼へと切り替えられるが、第一燃料噴射モードと第二燃料噴射モードとの切替は、上述したように、燃焼状態の急変を回避するために徐々に行うのが好ましいと思われるが、燃焼状態が不安定となったりエミッションが悪化したりしない範囲で段階的、若しくは急に行ってもよい。
【００２３】
また、上記の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、前記第一燃料噴射モードにおける前記プレ噴射の燃料噴射開始時期は、前記予混合燃料噴射の燃料噴射開始時期と一致するようにしてもよい。これは、第一燃料噴射モードは、予混合燃焼に近い燃料噴射態様であるから、第一燃料噴射モードにおけるプレ噴射の燃料噴射開始時期を予混合燃焼の燃料噴射開始時期と一致させることで、予混合燃焼から第一燃料噴射モード時の燃焼へと移行する際の、燃焼状態の変化を可及的に抑制することが可能となる。
【００２４】
更に、予混合燃焼から第一燃料噴射モードによる燃焼へと移行する際の燃焼状態の変化を可及的に抑制するために、燃料噴射量に着目をして、前記第一燃料噴射モードにおける前記プレ噴射の燃料噴射量と前記メイン噴射の燃料噴射量の和が、予混合燃焼時の燃料噴射量と同量となるようにしてもよい。
【００２５】
また、上記の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、前記第二燃料噴射モードにおける前記メイン噴射の燃料噴射開始時期は、前記燃焼切替制御手段による通常燃焼への切替が行われたときの該通常燃焼における圧縮上死点近傍の燃料噴射の燃料噴射開始時期と一致するようにしてもよい。これは、第二燃料噴射モードは、通常燃焼に近い燃料噴射態様であるから、第二燃料噴射モードにおけるメイン噴射の燃料噴射開始時期を通常燃焼の燃料噴射開始時期と一致させることで、第二燃料噴射モード時の燃焼から通常燃焼へと移行する際の、燃焼状態の変化を可及的に抑制することが可能となる。
【００２６】
上記の第一燃料噴射モードと第二燃料噴射モードを有する圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、前記燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域に従い、前記圧縮着火内燃機関における燃焼を予混合燃焼又は通常燃焼に切り替える場合に、前記燃焼切替制御手段によって予混合燃焼から通常燃焼へ切り替える際の切替燃焼領域境界を、通常燃焼から予混合燃焼へ切り替える際の切替燃焼領域境界より高負荷側に設定するように
してもよい。
【００２７】
即ち、予混合燃焼と通常燃焼との燃焼切替を行う際に、予混合燃焼から通常燃焼への切替かまたはその逆の燃焼切替かによって、即ち燃焼切替の方向性に基づいて、燃焼切替の基準となる燃焼領域の境界を変更するものである。これは、圧縮着火内燃機関の運転状態によっては、該運転状態が予混合燃焼と通常燃焼との切替が行われる切替燃焼領域境界近傍に比較的長時間滞留する場合が考えられる。このような場合、燃焼切替の方向性にかかわらず切替燃焼領域境界を一定とすると、予混合燃焼と通常燃焼が頻繁に切り替えられるいわゆるハンチング状態が生じる。
【００２８】
燃焼切替においてハンチング状態が生じると、燃焼状態が不安定となり円滑な燃焼切替が望めない。そこで、上記のように、燃焼切替の方向性に基づいて切替燃焼領域境界を変更させることで、圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御にヒステリシスを与えて、ハンチングの抑制を図るものである。ここで、予混合燃焼から通常燃焼への切替時の切替燃焼領域境界を、通常燃焼から予混合燃焼への切替時の切替燃焼領域境界より高負荷側に設定するのは、圧縮着火内燃機関で行われる予混合燃焼または通常燃焼を、可及的に長く継続させて燃焼切替が頻繁に行われて燃焼状態が不安定となるのを回避するためである。
【００２９】
また、上記の第一燃料噴射モードと第二燃料噴射モードを有する圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、前記燃焼切替制御手段による燃焼切替が行われるとき、第二燃料噴射モードによる燃料噴射が行われる時間が所定滞留時間を超えた場合は、前記圧縮着火内燃機関における燃焼を直ちに予混合燃焼へ戻す滞留禁止手段を、更に備えるようにしてもよい。
【００３０】
第二燃料噴射モードによる燃料噴射が行われているときは、予混合燃焼から通常燃焼への切替が行われる過程において、通常燃焼時の燃料噴射の態様に近い燃料噴射制御が行われている。即ち、圧縮行程上死点近傍の時期における燃料噴射量が比較的大きい。一方で、圧縮着火内燃機関の燃焼は完全に通常燃焼に切り替えられているわけではないので、予混合燃焼時の雰囲気が完全に解消されておらず、例えば過早着火回避のための再循環排気が気筒内にいまだ残存している。従って、第二燃料噴射モードによる燃料噴射が行われているときは、気筒内の酸素濃度が低く且つ圧縮行程上死点近傍での燃料噴射量が比較的多いため、燃焼状態が不安定となりやすい。
【００３１】
そこで、第二燃料噴射モードによる燃料噴射が行われている時間が所定滞留時間を超えると燃焼状態が不安定となり、失火の虞やエミッションの悪化の虞がある。そこでそのような場合には、滞留禁止手段によって、燃焼切替を行っていた圧縮着火内燃機関においてその燃焼切替を強制的に中断し、再び予混合燃焼へと差し戻すことで、燃焼状態の悪化を抑制する。従って、所定滞留時間とは、第二燃料噴射モードによる燃料噴射が行われ続けることで圧縮着火内燃機関の燃焼状態が悪化すると判定される閾値であり、実験等で予め求めておくことが可能である。
【００３２】
また、上記の第一燃料噴射モードと第二燃料噴射モードを有する圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、前記圧縮着火内燃機関から排出される排気の一部を吸気系に再循環する排気再循環装置と、前記排気再循環装置によって前記圧縮着火内燃機関の吸気系に再循環される排気量を検出し、または推定するＥＧＲガス量検出手段と、を更に備える場合、前記第一燃料噴射モードによる燃料噴射が行われるときに、前記ＥＧＲガス量検出手段によって検出され又は推定される排気量と、前記プレ噴射と前記メイン噴射の燃料噴射条件とに基づいて該メイン噴射が失火状態となると判定されると、該第一燃料噴射モードにおける該メイン噴射の燃料噴射時期を進角させて該プレ噴射と該メイン噴射との間隔を前記所定間隔より短くしてもよい。
【００３３】
第一燃料噴射モードによる燃料噴射が行われているときは、予混合燃焼から通常燃焼への切替が行われる過程において、予混合燃焼時の燃料噴射の態様に近い燃料噴射制御が行われている。更に、予混合燃焼時の燃焼状態の影響を受け、過早着火回避の為に排気再循環装置によって再循環される排気量は比較的多い。そのため、再循環排気量や燃料噴射量によっては、メイン噴射の噴射燃料が良好に燃焼せず失火する虞がある。例えば、再循環排気量が比較的多い場合、又はプレ噴射の燃料噴射量が比較的少ない場合には、メイン噴射の噴射燃料が失火する可能性が高い。
【００３４】
そこで、このような場合には、プレ噴射とメイン噴射との燃料噴射間隔を所定間隔に維持せずに、短縮することで燃焼状態が失火状態となるのを可及的に回避する。即ち、燃料噴射間隔を所定間隔に維持することでメイン噴射の燃料噴射量をより正確に制御することより、燃焼状態が失火状態となることをより確実に回避させることを優先して燃焼切替を行う。尚、メイン噴射が失火状態になると判定された後、失火状態にならないと判定されれば、プレ噴射とメイン噴射との燃料噴射間隔を再び所定間隔に戻してもよい。
【００３５】
また、上記の第一燃料噴射モードと第二燃料噴射モードを有する圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、前記圧縮着火内燃機関から排出される排気の一部を吸気系に再循環する排気再循環装置と、前記排気再循環装置によって前記圧縮着火内燃機関の吸気系に再循環される排気量を検出し、または推定するＥＧＲガス量検出手段と、を更に備える場合、前記第二燃料噴射モードによる燃料噴射が行われるときに、前記ＥＧＲガス量検出手段によって検出され又は推定されるＥＧＲガス量が所定ガス量より多いと、該第二燃料噴射モードによる燃料噴射を行わないようにしてもよい。
【００３６】
上述したように、第二燃料噴射モードによる燃料噴射が行われているときは、予混合燃焼から通常燃焼への切替が行われる過程において、通常燃焼時の燃料噴射の態様に近い燃料噴射制御が行われている。即ち、圧縮行程上死点近傍の時期における燃料噴射量が比較的大きい。一方で、圧縮着火内燃機関の燃焼は完全に通常燃焼に切り替えられているわけではないので、予混合燃焼時の雰囲気が完全に解消されておらず、過早着火回避のための再循環排気が気筒内にいまだ残存している。再循環排気が比較的多い状態で圧縮行程上死点近傍での燃料噴射量が多いと、気筒内の酸素過少により煤の発生量が増加する虞がある。
【００３７】
そこで、そのような場合は、第二燃料噴射モードによる燃料噴射を行わないようにし、即ち、本来は第二燃料噴射モードによる燃料噴射を行う状態であっても、第一燃料噴射モードによる燃料噴射を継続することで、煤の大量発生を回避することが可能となる。
【００３８】
ここで、上述までの圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、前記燃焼切替制御手段による通常燃焼への切替が行われたとき、該通常燃焼における圧縮行程上死点近傍の燃料噴射より早い時期に、該燃料噴射に対してパイロット用燃料噴射間隔をもってパイロット噴射が行われるようにしてもよい。パイロット噴射を行うことで、通常燃焼時の燃焼騒音を抑制することが可能となる。
【００３９】
ここで、パイロット用燃料噴射間隔は、上記の所定間隔とは意義の異なる燃料噴射間隔である。即ち、通常燃焼時は、燃焼切替時とは異なり、燃焼騒音の抑制に重点を置いて二つの燃料噴射（パイロット噴射と圧縮行程上死点近傍での燃料噴射）の間隔を決定する。
【００４０】
また、上記の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、前記パイロット用燃料噴射間隔と前記所定間隔とは、互いに独立した制御マップに基づいて決定されるようにしてもよい。
【００４１】
上述したように、パイロット用燃料噴射間隔は、通常燃焼時の燃焼騒音を抑制するために設定され、所定間隔は、蓄圧室内の圧力変動によって生じるメイン噴射の燃料噴射量のばらつきを抑制するために設定される。燃焼切替において最終的に通常燃焼へ移行を完了するとき、前後の燃料噴射間隔を所定間隔からパイロット用燃料噴射間隔に可及的に直ちに切り替えなければ、通常燃焼時の燃焼騒音が顕著となる虞がある。そこで、各燃料噴射間隔を決定するための制御マップを独立に用意して、燃料噴射間隔を決定するときにその制御マップを切り替えることで、直ちに燃料噴射間隔を所定間隔からパイロット用燃料噴射間隔に切り替えることが可能となる。
【発明の効果】
【００４２】
圧縮着火内燃機関の運転状態に応じて予混合燃焼と通常燃焼とを切り替えて行う圧縮着火内燃機関において、燃焼切替時の燃料噴射量のばらつきを可及的に抑制し、より円滑な燃焼切替を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
ここで、本発明に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムの実施の形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００４４】
図１は、本発明が適用される圧縮着火内燃機関（以下、単に「内燃機関」という。）１およびその制御系統の概略構成を表すブロック図である。内燃機関１は、４つの気筒２を有する圧縮着火式内燃機関である。また、気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。燃料噴射弁３は、所定圧に加圧された燃料を貯留する蓄圧室４と接続されている。内燃機関１には吸気枝管７が接続されており、吸気枝管７の各枝管は、吸気ポートを介して燃焼室に接続される。同様に、内燃機関１には排気枝管１２が接続され、排気枝管１２の各枝管は排気ポートを介して燃焼室に接続される。ここで、吸気ポートおよび排気ポートには、各々吸気弁および排気弁が設けられている。
【００４５】
また、吸気枝管７は吸気管８に接続されている。更に、吸気管８における吸気枝管７の直上流に位置する部位には、吸気管８内を流れる吸気の流量を調節する吸気絞り弁１０が、更に吸気絞り弁１０の上流側には、吸気管８を流れる吸入空気量を検出するエアフローメータ９が設けられている。この吸気絞り弁１０には、ステップモータ等で構成されて該吸気絞り弁１０を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ１１が取り付けられている。一方、内燃機関１には、ＥＧＲ装置２１が設けられている。ＥＧＲ装置２１は排気枝管１２を流れる排気の一部を吸気枝管７へ再循環させる。ＥＧＲ装置２１は、排気枝管１２（上流側）から吸気枝管７（下流側）へ延出しているＥＧＲ通路２２と、ＥＧＲ通路２２上に上流側から順に設けられたＥＧＲガス冷却用のＥＧＲクーラ２３と、ＥＧＲガスの流量調整用のＥＧＲ弁２４と、から構成される。
【００４６】
エアフローメータ９と吸気絞り弁１０との間に位置する吸気管８には、排気のエネルギーを駆動源として作動する過給機１６のコンプレッサ側が設けられ、排気枝管１２には過給機１６のタービン側が設けられている。ここで、過給機１６は、図２に示すように、低圧側過給機１６ｂと高圧側過給機１６ａが直列に構成される二段過給機である。先ず、排気によって低圧側過給機１６ｂによって一段階目の過給圧に加圧された後に下流の吸気管に設けられた吸気冷却用のインタークーラ１６ｃによって冷却され、更に高圧側過給機１６ａによって目的の過給圧へと加圧される。ここで、過給機１６における高圧側過給機１６ａは、いわゆる可変容量型遠心過給機であって、高圧側過給機１６ａの可変ノズルの開度が調整されることで、最終的に到達する過給圧を細かく調整することが可能となる。
【００４７】
また、過給機１６の高圧側過給機１６ａのタービン側に排気が流入するのを回避するためのバイパス路１７が、高圧側過給機１６ａの上流側の排気枝管１２の部位から、高圧側過給機１６ａのタービン側と低圧側過給機１６ｂのタービン側の間の排気通路の部位へと繋がっている。そして、後者の部位にはバイパス通路１７における排気の流れを制御する流路切替弁１８が設けられている。従って、流路切替弁１８が閉弁しているときは、排気は、高圧側過給機１６ａ、低圧側過給機１６ｂのタービン側に順次流れ込むことで、内燃機関１において比較的高い過給圧を発生させる。一方で、流路切替弁１８が開弁しているときは、排気は高圧側過給機１６ａのタービン側には流れ込まずに低圧側過給機１６ｂのタービン側にのみ流れ込む。従って、過給機１６によって行われる過給が一段過給となり、流路切替弁１８は閉弁されて二段過給される場合と比べて最終的な過給圧が低下する。流路切替弁１８による排気の流れの切替は、内燃機関１での燃焼に応じて行われ、その制御については後述する。
【００４８】
図１に戻って、過給機１６より下流の吸気管８には、過給機１６における高圧側過給機１６ａによって加圧されて高温となった吸入空気を冷却するためのインタークーラ１５が設けられている。また、過給機１６のタービン側は、排気管１３と接続され、この排気管１３は、下流にてマフラーに接続されている。そして、排気管１３の途中には、内燃機関１からの排気を浄化する排気浄化触媒１４が設けられている。
【００４９】
また、内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、ＣＰＵの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。
【００５０】
ここで、燃料噴射弁３は、ＥＣＵ２０からの制御信号によって開閉動作を行う。即ち、ＥＣＵ２０からの指令によって、燃料噴射弁３からの燃料噴射時期および燃料噴射量が、内燃機関１の機関負荷や機関回転速度等の運転状態に応じて、噴射弁毎に制御され、以て内燃機関１において予混合燃焼や、通常燃焼が行われる。内燃機関１で行われる燃焼制御につては、後述する。また、ＥＧＲ弁２４、アクチュエータ１１、高圧側過給機１６ａの可変ノズルの開度、流路切替弁１８の開閉等も、ＥＣＵ２０からの指令に従って制御される。
【００５１】
更に、アクセル開度センサ２６がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関１に要求される機関負荷等を算出する。また、クランクポジションセンサ２５がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０は内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関１の機関回転速度や、該機関回転速度とギア比等から内燃機関１が搭載されている車両の車両速度等を算出する。
【００５２】
更に、エアフローメータ９がＥＣＵ２０と電気的に接続され、吸気管８を流れる吸入空気量をＥＣＵ２０が取得する。また、気筒２内の圧力を検出する気筒内圧力センサ２７が設けられており、ＥＣＵ２０と電気的に接続されることで、ＥＣＵ２０は気筒内圧力を取得する。また、吸気枝管７内の吸気の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ２８が設けられており、ＥＣＵ２０と電気的に接続されることで、ＥＣＵ２０は吸気の酸素濃度を取得する。また、吸気枝管７内の吸気圧を検出する吸気圧センサ２９が設けられており、ＥＣＵ２０と電気的に接続されることで、ＥＣＵ２０は吸気圧を取得する。
【００５３】
ここで、上記の内燃機関１においては、機関回転速度および機関負荷で表される内燃機関１の運転状態に基づいて、予混合燃焼と通常燃焼との切替が行われる。図３に、内燃機関１の運転状態の属する燃焼領域と内燃機関１で行われる燃焼との関係を示す。尚、図３
に示すグラフの横軸は内燃機関１の機関回転速度で、縦軸は内燃機関１の機関負荷を表す。ここで、内燃機関１の運転状態は機関回転速度と機関負荷とで表され、低負荷側の予混合燃焼領域Ｒ１、高負荷側の通常燃焼領域Ｒ２の何れかの燃焼領域に属する。
【００５４】
内燃機関１の機関負荷が大きくなり燃焼室に供給される燃料量が増大すると、又は機関回転速度が高くなり燃焼室内に予混合気を形成する実質的な時間が短くなると、燃焼室に形成される予混合気が均一とならず、過早着火が生じやすくなる。そこで、内燃機関１の運転状態が、過早着火を回避し得る予混合燃焼領域Ｒ１に属するときは予混合燃焼を行うことで、エミッションの改善や燃焼騒音の低減を図る。また、内燃機関１が、過早着火の回避が困難となる通常燃焼領域Ｒ２に属するときは予混合燃焼ではなく、いわゆる拡散燃焼である通常燃焼を行うことで、高機関出力の発揮を図る。
【００５５】
上述したように、内燃機関１の運転状態が属する燃焼領域に応じて、予混合燃焼又は通常燃焼が行われるが、予混合燃焼時には、燃料噴射時期が圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期において燃料噴射弁３から燃料が噴射されることで、気筒２内に予混合気が形成される。そして、予混合燃焼時の過早着火を抑制するために、内燃機関１の運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１に属すると、ＥＣＵ２０によってＥＧＲ弁２４の開度が、内燃機関１の運転状態が通常燃焼領域Ｒ２に属する場合よりも開き側に制御され、より多くのＥＧＲガスが吸気枝管７を経て気筒２内に供給される。即ち、予混合燃焼と通常燃焼が行われるときとでは、ＥＧＲ弁２４の開度は、それぞれの燃焼に適した開度に制御される。
【００５６】
ここで、内燃機関１において予混合燃焼が行われるときは、気筒２内に吸気を導入すべく比較的高い過給圧が要求される。そこで、予混合燃焼時には、流路切替弁１８を閉弁状態として内燃機関１における過給圧を上昇させる。一方で、通常燃焼時は、排気枝管１２内の排気圧の上昇に伴う燃焼状態の悪化を回避するために流路切替弁１８を開弁状態とする。
【００５７】
このように構成される内燃機関１において、内燃機関１の機関負荷が上昇して、内燃機関１の運転状態が属する燃焼領域が予混合燃焼領域Ｒ１から通常燃焼領域Ｒ２へ変化したとき、予混合燃焼から通常燃焼への切替を行う必要がある。しかし、このような場合であっても、ＥＣＵ２０からの指令によってＥＧＲ弁２４の開度が予混合燃焼から通常燃焼に適した閉じ側の開度に制御されても、吸気枝管７やＥＧＲ通路２２の容積等によって気筒２内に供給されるＥＧＲガス量は通常燃焼に適したＥＧＲガス量に直ちに変化しない。その結果、燃焼状態が不安定になったりエミッションが悪化したりする虞がある。
【００５８】
そこで、予混合燃焼から通常燃焼への切替時には、その過渡状態に応じた燃焼が内燃機関１で行われることで、燃焼状態が不安定になったりエミッションが悪化したりしないように、燃料噴射弁３からの燃料噴射が制御される。その燃焼切替時の燃料噴射制御について、図４および図５に基づいて説明する。
【００５９】
図４は、予混合燃焼から通常燃焼への切替が行われる際の、燃料噴射の様子を示す。予混合燃焼時の燃料噴射の様子は図４（ａ）に示され、内燃機関１の機関負荷が上昇するに従い、図４（ｂ）、（ｃ）の順に燃料噴射が制御され、最終的に図４（ｄ）に示すような通常燃焼時の燃料噴射が行われる。
【００６０】
先ず、予混合燃焼時は、図４（ａ）に示すように、圧縮行程上死点ＴＤＣより早い時期の予混合燃焼時噴射開始時期ＨＣＣＩ＿ａｉｎｊに、燃料噴射弁３から燃料噴射が行われる。尚、図中Ｑとあるのは、燃料噴射量を意味する。従って、本実施例においては、予混合燃焼時噴射開始時期ＨＣＣＩ＿ａｉｎｊに燃料噴射量２５の燃料噴射が行われている予混合燃焼から、通常燃焼への切替が行われる。図４中の燃料噴射量は一例示であり、本発
明の実施例はこの燃料噴射量に限定されない。
【００６１】
ここで、通常燃焼への第一段階として、図４（ｂ）に示される燃料噴射が行われる。図４（ｂ）に示す燃料噴射の態様を、第一燃料噴射モードという。第一燃料噴射モードでは、早い時期行われるプレ噴射と該プレ噴射の後に行われるメイン噴射の二段噴射が行われる。これは、予混合燃焼から通常燃焼への切替時において燃焼状態が急激に変化しないように、切替前の予混合燃焼における燃料噴射と切替後の通常燃焼における燃料噴射とを複合させた過渡的な燃料噴射の態様である。
【００６２】
このときプレ噴射の燃料噴射開始時期Ｐｒｅ＿ａｉｎｊは予混合燃焼時噴射開始時期ＨＣＣＩ＿ａｉｎｊと同時期であり、プレ噴射の燃料噴射量（Ｑ＝２３）とメイン噴射の燃料噴射量（Ｑ＝２）との和は、切替直前の予混合燃焼時の燃料噴射量（Ｑ＝２５）と同量である。即ち、予混合燃焼から燃焼切替が開始された段階の第一燃料噴射モードでは、予混合燃焼時の燃料噴射態様に近づけることで、燃焼状態が急激に変化するのが抑制される。
【００６３】
ここで、燃料噴射弁３からは蓄圧室４内に貯留された加圧燃料が噴射されるが、一度燃料噴射弁３が開弁すると蓄圧室４内の圧力が局所的に低下し、その圧力の変動波が蓄圧室４の内壁に反射されて圧力脈動が生じる。この圧力脈動は時間の経過とともに減衰するが、まだ圧力脈動が顕著なときに再び燃料噴射弁３から燃料噴射を行うべく開弁しても、燃料噴射弁３の噴射圧がばらつくため開弁時間と燃料噴射量との関係がばらつき正確な燃料噴射量の制御が困難となる。これは、図４（ｂ）に示すようなプレ噴射とメイン噴射の二段噴射を行う場合、メイン噴射の燃料噴射量のばらつきの要因になる。
【００６４】
更に、プレ噴射の燃料噴射量が多いほど蓄圧室４内の圧力変動が大きくなるため、メイン噴射の燃料噴射量のばらつきも大きくなる傾向がある。メイン噴射量のばらつきが大きくなると、燃焼切替時に対応した燃料噴射が困難となり、燃焼状態が不安定となったりエミッションが悪化したりする虞がある。
【００６５】
そこで、第一燃料噴射モードにおいては、プレ噴射とメイン噴射との燃料噴射間隔が所定間隔Ｐｉｎｔ２に維持される。この所定間隔Ｐｉｎｔ２は、燃料噴射弁３と蓄圧室４との相関によって決定される時間である。図５に、燃料噴射弁３からプレ噴射を行いその後メイン噴射を行ったときの、該メイン噴射の燃料噴射量のばらつきを実験によって計測した結果である。図５のグラフの横軸は、プレ噴射とメイン噴射との燃料噴射間隔であり、縦軸はメイン噴射の燃料噴射のばらつきΔＱである。このばらつきは、目標とする燃料噴射量を達成する開弁時間において、燃料噴射弁３から実際に噴射された燃料噴射量と目標とする燃料噴射量との差である。
【００６６】
図５中には、プレ噴射とメイン噴射の合計燃料噴射量は同量であって、プレ噴射の燃料噴射量とメイン噴射の燃料噴射量との比率が異なる三通りの燃料噴射態様において、燃料噴射間隔に対するメイン噴射の燃料噴射量のばらつきが示されている。このように、プレ噴射とメイン噴射との関係によって、メイン噴射の燃料噴射量のばらつきは変動するが、その中でも、プレ噴射の燃料噴射量とメイン噴射の燃料噴射との比率にかかわらず、該メイン噴射の燃料噴射量のばらつきが略一定となる燃料噴射間隔が存在する。本実施例においては、燃料噴射間隔が２．５ｍｓｅｃ近傍のときに、メイン噴射の燃料噴射量のばらつきが略一定となると認められる。
【００６７】
これは、プレ噴射において燃料噴射弁３が開弁することで蓄圧室４内に生じる圧力脈動が、蓄圧室４の形状や燃料噴射弁３と蓄圧室４との接続状態によって、略一定となることが原因の一つと考えられ得る。従って、このメイン噴射の燃料噴射量のばらつきが略一定
となる燃料噴射間隔は、実際の燃料噴射弁３や蓄圧室４の状況に応じて決定される。
【００６８】
ここで、第一燃料噴射モードにおける所定間隔Ｐｉｎｔ２を２．５ｍｓｅｃ近傍の時間に設定すると、プレ噴射とメイン噴射の相関にかかわらずメイン噴射の燃料噴射量のばらつきが略一定とすることが可能となるため、そのばらつきを解消すべくメイン噴射における燃料噴射弁３の開弁時間を調整することで、メイン噴射の燃料噴射量をより正確に制御することが可能となる。
【００６９】
第一燃料噴射モードにおいては、プレ噴射の燃料噴射開始時期Ｐｒｅ＿ａｉｎｊは、予混合燃焼時噴射開始時期ＨＣＣＩ＿ａｉｎｊと同時期とし、該プレ噴射における燃料噴射弁３の開弁時間τ１は目標の燃料噴射量（Ｑ＝２３）を噴射し得る時間である。そして、プレ噴射の終了後、所定間隔Ｐｉｎｔ２をもってメイン噴射が開始される。従って、メイン噴射の燃料噴射開始時期Ｍａｉｎ＿ａｉｎｊは、プレ噴射の燃料噴射開始時期Ｐｒｅ＿ａｉｎｊから、プレ噴射の開弁時間τ１と所定間隔Ｐｉｎｔ２が経過した時期となる。そのため、プレ噴射の開弁時間τ１と所定間隔Ｐｉｎｔ２次第で、メイン噴射の燃料噴射開始時期Ｍａｉｎ＿ａｉｎｊが圧縮行程上死点ＴＤＣの前後の何れになるかが決定される。
【００７０】
次に、第一燃料噴射モードによる燃料噴射が開始されてから時間の経過とともに、プレ噴射とメイン噴射の各燃料噴射時期を進角側に移行する。このときプレ噴射とメイン噴射との燃料噴射間隔は、所定間隔Ｐｉｎｔ２に維持される。そして、この燃料噴射時期の進角側への移行にともない、プレ噴射の燃料噴射量を減少させ且つメイン噴射の燃料噴射量を増加させる。
【００７１】
燃料噴射時期の進角側への移行は、メイン噴射の燃料噴射開始時期Ｍａｉｎ＿ａｉｎｊが、燃焼切替後に行われる通常燃焼での圧縮行程ＴＤＣ近傍での燃料噴射時期と同時期となるまで行われる。これにより、燃焼切替時の燃料噴射態様が、第一燃料噴射モードから第二燃料噴射モードへと移行する。この第二燃料噴射モードによる燃料噴射の様子が、図４（ｃ）に示されている。
【００７２】
第二燃料噴射モードにおいては、上述したように、プレ噴射の燃料噴射量（Ｑ＝２）は、第一燃料噴射モードにおけるプレ噴射の燃料噴射量より減量され、且つメイン噴射の燃料噴射量（Ｑ＝２３）は、第一燃料噴射モードにおけるメイン噴射の燃料噴射量より増量される。そして、メイン噴射の燃料噴射開始時期Ｍａｉｎ＿ａｉｎｊは、燃焼切替後の通常燃焼での圧縮行程ＴＤＣ近傍での燃料噴射時期と同時期であって、プレ噴射とメイン噴射との燃料噴射間隔は所定間隔Ｐｉｎｔ２である。従って、プレ噴射の燃料噴射開始時期Ｐｒｅ＿ａｉｎｊは、メイン噴射の燃料噴射開始時期Ｍａｉｎ＿ａｉｎｊより、プレ噴射の開弁時間τ２と所定間隔Ｐｉｎｔ２前の時期となる。
【００７３】
以上より、第二燃料噴射モードは、予混合燃焼時の燃料噴射態様に近い第一燃料噴射モードから、通常燃焼時の燃料噴射態様により近づいた燃料噴射態様と言い得る。この第二燃料噴射モードを経ることで、予混合燃焼から通常燃焼への燃焼切替をより円滑に行うことが可能となる。
【００７４】
次に、図４（ｃ）に示す第二燃料噴射モードが行われた後、図４（ｄ）に示す通常燃焼時の燃料噴射態様へと切り替えられ、予混合燃焼から通常燃焼への燃焼切替が終了する。尚、本実施例においては、メイン噴射に加えて、該メイン噴射より早い時期のパイロット噴射が行われる。このパイロット噴射は、燃焼切替時のプレ噴射とは異なり、図５に示すメイン噴射の燃料噴射量のばらつきを可及的に抑制し得る燃料噴射間隔をメイン噴射に対して有する燃料噴射ではなく、メイン噴射による燃焼騒音を可及的に抑制し得るパイロット用燃料噴射間隔Ｐｉｎｔ０をメイン噴射に対して有する燃料噴射である。
【００７５】
従って、通常燃焼時は、パイロット噴射によって生じるメイン噴射の燃料噴射量のばらつき抑制より、メイン噴射の燃焼騒音の抑制を優先して、パイロット噴射とメイン噴射の燃料噴射間隔が設定される。そこで、パイロット噴射の燃料噴射開始時期Ｐｉｌｏｔ＿ａｉｎｊは、メイン噴射の燃料噴射開始時期Ｍａｉｎ＿ａｉｎｊより、パイロット噴射の開弁時間τ３とパイロット用燃料噴射間隔Ｐｉｎｔ０前の時期となる。
【００７６】
尚、本実施例においては、通常燃焼切替直後の燃料噴射量は、パイロット噴射でＱ＝２、メイン噴射でＱ＝２５となり、合計でＱ＝２７となる。これは、予混合燃焼から通常燃焼への移行の過程で、内燃機関１の機関負荷が増加していることに対応して、燃料噴射量の合計が増加したものである。
【００７７】
図４に示すように、予混合燃焼から通常燃焼への切替時に、第一燃料噴射モードと第二燃料噴射モードによる燃料噴射態様を経ることで、メイン噴射の燃料噴射量のばらつきを可及的に抑制してより正確な燃料噴射を行うことで、より円滑な燃焼切替が可能となる。ここで、内燃機関１において予混合燃焼から通常燃焼への燃焼切り替えを行う際に、より円滑な燃焼切替を行うべく、図６に示す燃焼切替制御が行われる。以下に、燃焼切替制御について説明する。尚、本実施例における燃焼切替制御は、ＥＣＵ２０によって一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。
【００７８】
Ｓ１０１では、内燃機関１の機関回転速度と機関負荷で表される運転状態が、予混合燃焼領域Ｒ１に属しているか否かが判定される。該運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１に属していると判定されるとＳ１０２へ進み、該運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１に属していないと判定されると本制御を終了する。
【００７９】
Ｓ１０２では、Ｓ１０１で予混合燃焼領域Ｒ１に属していると判定された内燃機関１の運転状態が、通常燃焼領域Ｒ２に移行したか否かが判定される。即ち、内燃機関１での燃焼を予混合燃焼から通常燃焼へと切り替える条件である燃焼領域の変更が生じたかを判定する。該運転状態が通常燃焼領域Ｒ２に移行したと判定されると、Ｓ１０３へ進む。該運転状態が通常燃焼領域Ｒ２に移行していないと判定されると、本制御を終了する。
【００８０】
Ｓ１０３では、図４（ｂ）に示した第一燃料噴射モードによる燃料噴射が開始される。即ち、燃料噴射がプレ噴射とメイン噴射の二段で構成され、且つその燃料噴射間隔が所定間隔Ｐｉｎｔ２に維持される。ここで、所定間隔Ｐｉｎｔ２は、図７（ａ）に示すＰｉｎｔ２算出用の制御マップから算出される。該制御マップは、内燃機関１の機関回転速度をパラメータとして、各機関回転速度に対応する所定間隔Ｐｉｎｔ２が格納される制御マップである。
【００８１】
そして、第一燃料噴射モードによる燃料噴射が開始されてから時間の経過とともに、上述したようにプレ噴射とメイン噴射は燃料噴射間隔を所定間隔Ｐｉｎｔ２に維持しながら、進角側に移行される。このとき、プレ噴射の燃料噴射量は減量されながら、メイン噴射の燃料噴射量は増量されていく。Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ１０４へ進む。
【００８２】
Ｓ１０４では、第一燃料噴射モードにおける燃料噴射を行う際に、目標とする量の燃料が噴射されるべく、プレ噴射およびメイン噴射における燃料噴射弁３の開弁時間が調整される。具体的には、燃料噴射弁３からの実際の燃料噴射量は、蓄圧室４内の所定圧（即ち、燃料の噴射圧）と気筒２内の圧力との圧力差に影響され得る。即ち、燃料噴射弁３の開弁時期において、気筒２内の圧力が高くなるに従い、単位時間あたりの燃料噴射量は減少する。
【００８３】
そこで、気筒内圧力センサ２７によって検出される気筒内圧力や、吸気圧センサ２９によって検出される吸気圧、更にはプレ噴射やメイン噴射の燃料噴射条件に基づいて、燃料噴射弁３の開弁時間を補正し、プレ噴射やメイン噴射で目標とする燃料が噴射されるようにする。例えば、吸気圧センサ２９によって検出される吸気圧が高くなるに従い、目標とする量の燃料を噴射するために燃料噴射弁３の開弁時間を長く補正し、またプレ噴射時よりメイン噴射時の方が気筒２内の圧力は高くなるので、メイン噴射時は目標とする量の燃料を噴射するために燃料噴射弁３の開弁時間を、プレ噴射時より長く補正する。
【００８４】
また、メイン噴射時の燃料噴射弁３の開弁時間を決定するに際しては、プレ噴射とメイン噴射との燃料噴射間隔を所定間隔Ｐｉｎｔ２とすることで安定的に生じるメイン噴射量のばらつきも考慮する。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。
【００８５】
Ｓ１０５では、第一燃料噴射モードの燃料噴射が開始されてから第一所定時間ｔ１が経過したか否かが判定される。第一所定時間ｔ１とは、予混合燃焼から通常燃焼への切替が行われる際に第一燃料噴射モードによる燃料噴射が継続される、予め決められた時間である。第一所定時間ｔ１が経過したと判定されるとＳ１０６へ進み、第一所定時間ｔ１が経過していないと判定されるとＳ１０４以降の処理が再び行われる。
【００８６】
Ｓ１０６では、図４（ｃ）に示した第二燃料噴射モードによる燃料噴射が開始される。即ち、第一燃料噴射モードによるプレ噴射とメイン噴射の燃料噴射時期を進角させてメイン噴射の燃料噴射時期を圧縮行程上上死点近傍の時期とし、且つその燃料噴射間隔が所定間隔Ｐｉｎｔ２に維持される。このとき、上述したように、メイン噴射の燃料噴射量はプレ噴射の燃料噴射量より多い、通常燃焼時の燃料噴射態様に近い燃料噴射態様となっている。Ｓ１０６の処理が終了すると、Ｓ１０７へ進む。
【００８７】
Ｓ１０７では、Ｓ１０４と同様に、第二燃料噴射モードにおける燃料噴射を行う際に、目標とする量の燃料が噴射されるべく、プレ噴射およびメイン噴射における燃料噴射弁３の開弁時間が調整される。Ｓ１０７の処理が終了すると、Ｓ１０８へ進む。
【００８８】
Ｓ１０８では、第二燃料噴射モードの燃料噴射が開始されてから第二所定時間ｔ２が経過したか否かが判定される。第二所定時間ｔ２は、予混合燃焼から通常燃焼への切替が行われる際に第二燃料噴射モードによる燃料噴射が継続される、予め決められた時間である。第二所定時間ｔ２が経過したと判定されるとＳ１０９へ進み、第二所定時間ｔ２が経過していないと判定されるとＳ１０７以降の処理が再び行われる。
【００８９】
Ｓ１０９では、図４（ｄ）に示した通常燃焼時の燃料噴射が行われる。尚、通常燃焼時は、圧縮行程上死点近傍の時期のメイン噴射に加えて、上述したパイロット噴射が行われる。ここで、パイロット噴射とメイン噴射との燃料噴射間隔であるパイロット用燃料噴射間隔Ｐｉｎｔ０は、図７（ａ）に示すＰｉｎｔ２算出用の制御マップとは独立した制御マップである、図７（ｂ）に示すＰｉｎｔ０算出用の制御マップから算出される。該制御マップは、内燃機関１の機関回転速度をパラメータとして、各機関回転速度に対応するパイロット用燃料噴射間隔Ｐｉｎｔ０が格納される制御マップである。
【００９０】
このように、所定間隔Ｐｉｎｔ２とパイロット用燃料噴射間隔Ｐｉｎｔ０との算出用の制御マップを独立させたのは、前者はプレ噴射によるメイン噴射のばらつきを抑制するための燃料噴射間隔であり、後者はメイン噴射による燃焼騒音を抑制するための燃料噴射間隔であり、それぞれの設定目的が異なるからである。これにより、第二燃料噴射モードによる燃料噴射態様から通常燃焼時の燃料噴射態様に直ちに切り替えることが可能となり、以て通常燃焼時の燃焼騒音をより確実に抑制することが可能となる。
【００９１】
本制御によると、第一燃料噴射モードおよび第二燃料噴射モードによる燃料噴射を行うことで、燃料噴射量のばらつきを可及的に抑制し、より円滑な燃焼切替を行うことが可能となる。また、本制御において、主にＳ１０１およびＳ１０２の処理が本発明における燃焼領域判定手段に相当し、主にＳ１０３からＳ１０９までの処理が本発明における燃焼切替制御手段に相当する。
【００９２】
尚、本制御においては、第一燃料噴射モードによる燃料噴射が開始されてから、時間の経過とともにプレ噴射やメイン噴射の燃料噴射時期の進角化等が行われ、且つ第一所定時間ｔ１経過後に第二燃料噴射モードによる燃料噴射に切り替えられる。ここで、第一所定時間ｔ１の経過の判断を行わず、第一燃料噴射モードによる燃料噴射から、プレ噴射およびメイン噴射の燃料噴射時期や燃料噴射量を除変させて第二燃料噴射モードによる燃料噴射へと移行させてもよい。
【００９３】
図４もしくは図６に示す燃焼切替時の燃料噴射は、予混合燃焼から通常燃焼への切替時に行われる。ここで、通常燃焼から予混合燃焼への切替を行うときは、上記の燃焼切替時の燃料噴射制御を可逆的に行えばよい。即ち、通常燃焼が行われている状態から、第二燃料噴射モードによる燃料噴射を開始する。そして、時間の経過とともに、所定間隔Ｐｉｎｔ２を維持した状態でプレ噴射とメイン噴射を遅角側に移行させるとともに、プレ噴射の燃料噴射量を増加させ、且つメイン噴射の燃料噴射量を減量させる。そして、第一燃料噴射モードによる燃料噴射を経て、予混合燃焼への移行を達成する。
【００９４】
ここで、図８に、予混合燃焼から通常燃焼への切替時、通常燃焼から予混合燃焼への切替時の燃焼領域の境界を示す。図８（ａ）は、予混合燃焼から通常燃焼への切替時の燃焼領域の境界であって、図３に示す燃焼領域の境界と同じである。図８（ｂ）は、通常燃焼から予混合燃焼への切替時の燃焼領域の境界であって、該境界は実線で示されている。尚、図８（ｂ）中の点線の境界は、図８（ａ）に示す境界である。即ち、内燃機関１において通常燃焼と予混合燃焼の燃焼切替を行う場合、予混合燃焼から通常燃焼への切替を判断するための燃焼領域の境界を、通常燃焼から予混合燃焼への切替を判断するための燃焼領域の境界より高負荷側に設定する。
【００９５】
このように、燃焼切替の判断を行うための燃料領域の境界に、燃焼切替の方向（予混合燃焼から通常燃焼への切替か、または通常燃焼から予混合燃焼への切替か）によって、ヒステリシスを与えることで、燃焼切替時にいわゆるハンチング状態となるのを回避することが可能となる。ここで、予混合燃焼から通常燃焼への切替時の燃焼領域の境界を、通常燃焼から予混合燃焼への切替時の燃焼領域の境界より高負荷側に設定したのは、切替前に内燃機関１で行われている燃焼（予混合燃焼または通常燃焼のいずれか）を可及的に長く継続させることで、燃焼切替の頻度を低減させて燃焼状態が不安定となるのを回避するためである。
【実施例２】
【００９６】
次に、図１に示す内燃機関１において予混合燃焼から通常燃焼への燃焼切替を行う燃焼切替制御の別の実施例について、図９および図１０に基づいて説明する。尚、本実施例における燃焼切替制御は、ＥＣＵ２０によって一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。また、図６に示す燃焼切替制御と同一の処理については、同一の参照番号を付することで詳細な説明は省略する。
【００９７】
尚、本実施例においては、図１０に示すように、予混合燃焼から通常燃焼への切替を行うための内燃機関１の運転状態が属する燃焼領域Ｓ１（第一燃料噴射モードによる燃料噴射が行われる燃焼領域）およびＳ２（第二燃料噴射モードによる燃料噴射が行われる燃焼領域）が設定される。即ち、内燃機関１の運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１に属していると
きは、内燃機関１において予混合燃焼が行われ、機関負荷の増加に従い運転状態の属する燃焼領域がＳ１、Ｓ２、Ｒ２と変化することで、以下に述べる各燃焼領域に対応する燃料噴射が行われる。
【００９８】
本制御においては、Ｓ１０１において内燃機関１の運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１に属していると判定されるとＳ２０１へ進む。Ｓ２０１では、機関負荷の上昇に伴い内燃機関１の運転状態が燃焼領域Ｓ１に属しているときは、上述した第一燃料噴射モードの燃料噴射が実行される。即ち、燃料噴射がプレ噴射とメイン噴射の二段で構成され、且つその燃料噴射間隔が所定間隔Ｐｉｎｔ２に維持される。そして、第一燃料噴射モードによる燃料噴射が開始されてからの時間の経過とともに、即ち機関負荷の増加とともに、上述したようにプレ噴射とメイン噴射は燃料噴射間隔を所定間隔Ｐｉｎｔ２に維持しながら、進角側に移行される。このとき、プレ噴射の燃料噴射量は減量されながら、メイン噴射の燃料噴射量は増量されていく。Ｓ２０１の処理が終了すると、Ｓ２０２へ進む。
【００９９】
Ｓ２０２では、機関負荷の上昇に伴い内燃機関１の運転状態が燃焼領域Ｓ２に属しているときは、上述した第二燃料噴射モードの燃料噴射が実行される。即ち、第一燃料噴射モードによるプレ噴射とメイン噴射の燃料噴射時期を進角させてメイン噴射の燃料噴射時期を圧縮行程上上死点近傍の時期とし、且つその燃料噴射間隔が所定間隔Ｐｉｎｔ２に維持される。このとき、上述したようにメイン噴射の燃料噴射量はプレ噴射の燃料噴射量より多い、通常燃焼時の燃料噴射態様に近い燃料噴射態様となっている。Ｓ２０２の処理が終了すると、Ｓ２０３へ進む。
【０１００】
ここで、第二燃料噴射モードによる燃料噴射は、上述したようにメイン噴射の燃料噴射量はプレ噴射の燃料噴射量より多い、通常燃焼時の燃料噴射態様に近い燃料噴射態様を有している。一方で、予混合燃焼から通常燃焼への切替が行われるとき、上述したようにＥＧＲ弁２４の開度が通常燃焼に適した開度、即ちＥＧＲガスの量を減少させる開度に設定される。しかし、ＥＧＲ弁２４の開度が目的とする開度に変更されても気筒２内のＥＧＲガスの量は直ちに目標とする量には変更されない。そのため、ＥＧＲガスが通常燃焼時より多い気筒２内の雰囲気において、通常燃焼時の燃料噴射態様に近い第二燃料噴射モードによる燃料噴射が行われることで、エミッションが悪化し、特に煤の発生が顕著となる虞がある。
【０１０１】
そこで、Ｓ２０３では、第二燃料噴射モードによる燃料噴射時間が長期化して、煤の発生が顕著となるのを回避するために、内燃機関１の運転状態が燃焼領域Ｓ２に継続して滞留しているＳ２滞留時間ｔｓ２が、所定滞留時間ｔ３を超えたか否かが判定される。即ち、Ｓ２０２によって実行された第二燃料噴射モードによる燃料噴射が、所定滞留時間ｔ３を超えて実行されているか否かが判定される。従って、所定滞留時間ｔ３は、第二燃料噴射モードによる燃料噴射時間が長期化することで煤の発生が顕著となることを判定するための閾値である。そして、Ｓ２滞留時間ｔｓ２が所定滞留時間ｔ３を超えたと判定されるとＳ２０４へ進み、Ｓ２滞留時間ｔｓ２が所定滞留時間ｔ３を超えていないと判定されるとＳ２０５へ進む。
【０１０２】
Ｓ２０４では、Ｓ２滞留時間ｔｓ２が所定滞留時間ｔ３を超えているため煤の発生が懸念されることをもって、内燃機関１の運転状態が燃焼領域Ｓ２に属している状態であっても、内燃機関１の燃焼状態を予混合燃焼へと差し戻す。従って、図４（ａ）に示すような燃料噴射が行われることになる。また、燃料噴射態様だけでなく、ＥＧＲ弁２４や過給機１６の状態も予混合燃焼に対応した状態とする。Ｓ２０４の処理後、本制御を終了する。
【０１０３】
Ｓ２０５では、内燃機関１の運転状態が通常燃焼領域Ｒ２に属したことをもって、図４（ｄ）に示した通常燃焼時の燃料噴射が行われる。更に、通常燃焼時は、圧縮行程上死点
近傍の時期のメイン噴射に加えて、上述したパイロット噴射が行われる。Ｓ２０５の処理後、本制御を終了する。
【０１０４】
本制御によると、第一燃料噴射モードおよび第二燃料噴射モードによる燃料噴射を行うことで、燃料噴射量のばらつきを可及的に抑制し、より円滑な燃焼切替を行うことが可能となる。更に、第二燃料噴射モードによる燃料噴射が行われる時間を制限することで、燃焼切替時に煤の発生が顕著となるのを回避することが可能となる。また、本制御において、主にＳ１０１の処理が本発明における燃焼領域判定手段に相当し、主にＳ２０１およびＳ２０２の処理が本発明における燃焼切替制御手段に相当し、主にＳ２０３およびＳ２０４の処理が本発明における滞留禁止手段に相当する。
【実施例３】
【０１０５】
次に、図１に示す内燃機関１において予混合燃焼から通常燃焼への燃焼切替を行う燃焼切替制御の別の実施例について、図１１に基づいて説明する。尚、本実施例における燃焼切替制御は、ＥＣＵ２０によって一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。また、図６に示す燃焼切替制御と同一の処理については、同一の参照番号を付することで詳細な説明は省略する。尚、本実施例においては、実施例２と同様に、図１０に示すように、予混合燃焼から通常燃焼への切替を行うための内燃機関１の運転状態が属する燃焼領域Ｓ１およびＳ２が設定される。
【０１０６】
本制御においては、Ｓ１０１において内燃機関１の運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１に属していると判定されるとＳ３０１へ進む。Ｓ３０１では、実施例２における燃焼切替制御中のＳ２０１と同様に、機関負荷の上昇に伴い内燃機関１の運転状態が燃焼領域Ｓ１に属しているときは、上述した第一燃料噴射モードの燃料噴射が実行される。Ｓ３０１の処理が終了すると、Ｓ３０２へ進む。
【０１０７】
Ｓ３０２では、第一燃料噴射モードにおけるメイン噴射の噴射燃料の着火時期が推定される。具体的には、酸素濃度センサ２８や吸気圧センサ２９からの信号に基づいて推定されるＥＧＲガス量が多くなるに従い、メイン噴射による噴射燃料の着火時期は遅くなると推定され、またプレ噴射による噴射燃料の量が少なくなるに従い、メイン噴射による噴射燃料の着火時期は遅くなると推定される。Ｓ３０２の処理が終了すると、Ｓ３０３へ進む。
【０１０８】
Ｓ３０３では、Ｓ３０２で推定されたメイン噴射による噴射燃料の着火時期に基づいて、該噴射燃料が着火せずに失火状態になっているか否かを判定する。例えば、推定された着火時期が基準時期より遅い場合は失火状態になっていると判定する。Ｓ３０３でメイン噴射による噴射燃料が失火状態になっていると判定されるとＳ３０５へ進み、該噴射燃料が失火状態になっていないと判定されるとＳ３０４へ進む。
【０１０９】
Ｓ３０４では、第一燃料噴射モードにおけるプレ噴射とメイン噴射との燃料噴射間隔を所定間隔Ｐｉｎｔ２に設定する。即ち、プレ噴射とメイン噴射との燃料噴射間隔が所定間隔Ｐｉｎｔ２であればその状態を維持し、後述するＳ３０５によってプレ噴射とメイン噴射との燃料噴射間隔が短縮されているときは、燃料噴射間隔を所定間隔Ｐｉｎｔ２に戻す。Ｓ３０４の処理が終了すると、Ｓ３０６へ進む。
【０１１０】
Ｓ３０５では、第一燃料噴射モードにおけるプレ噴射とメイン噴射との燃料噴射間隔を短縮する。第一燃料噴射モードにおけるメイン噴射の燃料噴射開始時期は、上述のようにプレ噴射終了後から所定間隔Ｐｉｎｔ２経過後である。これは、プレ噴射によるメイン噴射の燃料噴射量のばらつきを安定化させるためである。しかし、この所定間隔Ｐｉｎｔ２を維持することでメイン噴射の燃料噴射開始時期が遅れ、その噴射燃料が失火状態になる
のは好ましくない。そこで、Ｓ３０３において該噴射燃料が失火状態になっていると判定されるときは、プレ噴射とメイン噴射の燃料噴射間隔を短縮し、メイン噴射による噴射燃料が失火状態になるのを回避することを優先させる。Ｓ３０５の処理が終了すると、Ｓ３０６へ進む。
【０１１１】
Ｓ３０６では、酸素濃度センサ２８や吸気圧センサ２９からの信号に基づいて推定される、気筒２へ供給されるＥＧＲガス量が、所定ガス量Ｅ０より多いか否かが判定される。この所定ガス量Ｅ０とは、第二燃料噴射モードによる燃料噴射を開始するか否かを判定するための閾値である。本制御においては、内燃機関１の運転状態が燃焼領域Ｒ２に属しているときは、原則として第二燃料噴射モードによる燃料噴射が実行される。しかし、第二燃料噴射モードによる燃料噴射は、上述したように通常燃焼時の燃料噴射に近い燃料噴射態様であるため、気筒２内のＥＧＲガス量が比較的多い状態で第二燃料噴射モードによる燃料噴射が実行されると、煤の発生が顕著となる。
【０１１２】
そこで、本制御においては、気筒２内に供給されるＥＧＲガス量が所定ガス量Ｅ０より多いときは、たとえ内燃機関１の運転状態が燃焼領域Ｒ２に属していても、第二燃料噴射モードによる燃料噴射は行われず、第一燃料噴射モードによる燃料噴射が継続される。従って、Ｓ３０６で気筒２へ供給されるＥＧＲガス量が所定ガス量Ｅ０より多いと判定されると、再びＳ３０２以降の処理が行われる。一方で、気筒２へ供給されるＥＧＲガス量が所定ガス量Ｅ０以下であるときは、Ｓ３０７へ進む。
【０１１３】
Ｓ３０７では、気筒２へ供給されるＥＧＲガス量が所定ガス量Ｅ０以下である状態で、且つ内燃機関１の運転状態が燃焼領域Ｓ２に属している間、第二燃料噴射モードによる燃料噴射が実行される。Ｓ３０７の処理が終了すると、Ｓ３０８へ進む。
【０１１４】
Ｓ３０８では、内燃機関１の運転状態が通常燃焼領域Ｒ２に属したことをもって、図４（ｄ）に示した通常燃焼時の燃料噴射が行われる。尚、通常燃焼時は、圧縮行程上死点近傍の時期のメイン噴射に加えて、上述したパイロット噴射が行われる。Ｓ３０８の処理後、本制御を終了する。
【０１１５】
本制御によると、第一燃料噴射モードおよび第二燃料噴射モードによる燃料噴射を行うことで、燃料噴射量のばらつきを可及的に抑制し、より円滑な燃焼切替を行うことが可能となる。更に、第一燃料噴射モードによる燃料噴射実行時の失火の回避、および第二燃料噴射モードによる燃料噴射実行時の煤の発生の回避が可能となる。また、本制御において、主にＳ１０１の処理が本発明における燃焼領域判定手段に相当し、主にＳ３０１からＳ３０８までの処理が本発明における燃焼切替制御手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムが適用される圧縮着火内燃機関の概略構成を表す図である。
【図２】本発明の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムに用いられる二段過給機の概略構成を表す図である。
【図３】本発明の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、圧縮着火内燃機関の運転状態が属する燃焼領域を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、予混合燃焼から通常燃焼への切替時に行われる燃料噴射態様の変遷を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、燃料噴射弁から二段噴射を行う際の、後側の燃料噴射における燃料噴射量のばらつきと、二段噴射の燃料噴射間隔との相関を示す図である。
【図６】本発明の第一の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、予混合燃焼から通常燃焼への切替時に行われる燃焼切替制御に関するフローチャートである。
【図７】本発明の第一の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、燃焼切替時の燃料噴射間隔を決定する制御マップと、通常燃焼時の燃料噴射間隔を決定する制御マップとを示す図である。
【図８】本発明の第一の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、予混合燃焼から通常燃焼への燃焼切替を決定する燃焼領域の境界と、通常燃焼から予混合燃焼への燃焼切替を決定する燃焼領域の境界と、を示す図である。
【図９】本発明の第二の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、予混合燃焼から通常燃焼への切替時に行われる燃焼切替制御に関するフローチャートである。
【図１０】本発明の第二の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、圧縮着火内燃機関の運転状態が属する燃焼領域を示す図である。
【図１１】本発明の第三の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、予混合燃焼から通常燃焼への切替時に行われる燃焼切替制御に関するフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１７】
１・・・・圧縮着火内燃機関（内燃機関）
７・・・・吸気枝管
８・・・・吸気管
１２・・・・排気枝管
１６・・・・過給機
２０・・・・ＥＣＵ
２１・・・・ＥＧＲ装置
２５・・・・クランクポジションセンサ
２６・・・・アクセル開度センサ
２７・・・・気筒内圧力センサ
２８・・・・酸素濃度センサ
２９・・・・吸気圧センサ
Ｒ１・・・・予混合燃焼領域
Ｒ２・・・・通常燃焼領域
Ｐｉｎｔ２・・・・所定間隔
Ｐｉｎｔ０・・・・パイロット用燃料噴射間隔
【図１】
2006046303.tif 000003
【図２】
2006046303.tif 000004
【図３】
2006046303.tif 000005
【図４】
2006046303.tif 000006
【図５】
2006046303.tif 000007
【図６】
2006046303.tif 000008
【図７】
2006046303.tif 000009
【図８】
2006046303.tif 000010
【図９】
2006046303.tif 000011
【図１０】
2006046303.tif 000012
【図１１】
2006046303.tif 000013