【事件の表示】
　特許第３０７９９３３号「内燃機関の排気浄化装置」の請求項１ないし１８に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３０７９９３３号の請求項１ないし１８に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　特許出願　　　　　　　　　平成　７年　２月１４日
　特許権設定登録　　　　　　平成１２年　６月２３日
　特許異議申立て（申立人日産自動車株式会社、請求項１〜１８に係る特許　　　　　　　　　に対して）
　　　　　　　　　　　　　　平成１３年　２月２１日
　取消理由通知　　　　　　　平成１３年　４月２６日
　意見書　　　　　　　　　　平成１３年　７月１１日
　審尋（申立人に対して）　　平成１３年　８月２４日
　上申書・回答書　　　　　　平成１３年１１月　５日
　取消理由通知　　　　　　　平成１３年１２月　３日
　意見書・訂正請求書（後日取り下げ）
　　　　　　　　　　　　　　平成１４年　２月１２日
　訂正拒絶理由通知　　　　　平成１４年　２月２８日
　意見書　　　　　　　　　　平成１４年　５月１０日
　取消理由通知　　　　　　　平成１４年　６月２５日
　意見書・訂正請求書　　　　平成１４年　９月　３日
　
２．訂正の適否
（１）訂正の内容
ア．訂正事項ａ
　特許請求の範囲の請求項１において、「前記ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させるべきときに機関の空気過剰率を１またはそれ以下に低下させ、前記ＮＯｘ吸収剤に流入する排気の酸素濃度を低下させる空気過剰率低下手段と、」とあるのを、「前記ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させるべきときであって、かつ機関が予め定めた低負荷領域で運転されたときに、機関の空気過剰率を１またはそれ以下に低下させ、前記ＮＯｘ吸収剤に流入する排気の酸素濃度を低下させる空気過剰率低下手段と、」に訂正する。
イ．訂正事項ｂ
　特許請求の範囲の請求項１６において、「請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の排気浄化装置において、さらに、前記機関の現在の負荷条件を検出する手段と、検出された負荷条件が、前記予混合燃焼に寄与する燃料量の割合を増大させた場合に燃焼室内で生じる衝撃燃焼の運転に与える影響が許容範囲内となる負荷条件であるか否かを判定する判定手段と、現在の負荷条件が、上記衝撃燃焼の影響が許容範囲内となる負荷条件であると判定された場合にのみ前記空気過剰率低下手段による空気過剰率の低下操作を許可する許可手段とを備えた排気浄化装置。」とあるのを、「燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を備えた圧縮着火内燃機関の排気浄化装置であって、前記機関の排気通路に配置され、流入する排気空然比がリーンのときに排気中のＮＯｘを吸収し、流入する排気の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤と、前記ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させるべきときに機関の空気過剰率を１またはそれ以下に低下させ、前記ＮＯｘ吸収剤に流入する排気の酸素濃度を低下させる空気過剰率低下手段と、前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料と空気との予混合気により燃焼室内に生じる予混合燃焼に寄与する燃料の量を、前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料により燃焼室内に生じる拡散燃焼に寄与する燃料の量に対して増大させる燃焼制御手段とを備え、さらに、前記機関の現在の負荷条件を検出する手段と、検出された負荷条件が、前記予混合燃焼に寄与する燃料量の割合を増大させた場合に燃焼室内で生じる衝撃燃焼の運転に与える影響が許容範囲内となる負荷条件であるか否かを判定する判定手段と、現在の負荷条件が、上記衝撃燃焼の影響が許容範囲内となる負荷条件であると判定された場合にのみ前記空気過剰率低下手段による空気過剰率の低下操作を許可する許可手段とを備えた排気浄化装置。」に訂正する。
ウ．訂正事項ｃ
　発明の詳細な説明の段落［０００７］［００１８］［００３０］の記載を、上記特許請求の範囲の訂正に対応して訂正する。
エ．訂正事項ｄ
　発明の詳細な説明の段落［０１１１］において、「また、請求項１７と請求項１８の発明によれば」とあるのを、「また、請求項１６と請求項１７の発明によれば」に訂正する。
（２）訂正の目的の適否、新規事項の有無、及び特許請求の範囲の拡張・変更の存否
　上記訂正事項ａは、請求項１に係る発明の構成に欠くことができない事項である「前記ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させるべきときに機関の空気過剰率を１またはそれ以下に低下させ、前記ＮＯｘ吸収剤に流入する排気の酸素濃度を低下させる空気過剰率低下手段と、」を、これに含まれる事項である「前記ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させるべきときであって、かつ機関が予め定めた低負荷領域で運転されたときに、機関の空気過剰率を１またはそれ以下に低下させ、前記ＮＯｘ吸収剤に流入する排気の酸素濃度を低下させる空気過剰率低下手段と、」に変更するものである。そして、上記含まれる事項については、図６及びその説明である段落［００７８］［００７９］［００８０］，図１７及びその説明である段落［００９９］［０１０２］［０１０３］に記載されている。したがって、上記訂正事項ａは、特許請求の範囲の減縮を目的とした明細書の訂正に該当し、新規事項の追加に該当せず、実質的に特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　上記訂正事項ｂは、請求項１から請求項４の４項を引用していた従属請求項を、訂正前の請求項１に従属する部分のみを１つの独立請求項に変更するものであるから、特許請求の範囲の減縮を目的とした明細書の訂正に該当し、新規事項の追加に該当せず、実質的に特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　上記訂正事項ｃは、上記訂正事項ａ，ｂと整合を図るものであるから、明りょうでない記載の釈明を目的とした明細書の訂正に該当し、新規事項の追加に該当せず、実質的に特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　上記訂正事項ｄは、明らかな誤記の訂正を図るものであるから、誤記の訂正を目的とした明細書の訂正に該当し、新規事項の追加に該当せず、実質的に特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
（３）むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２０条の４第３項において準用する平成６年法律第１１６号による改正前の特許法第１２６条第１項ただし書き及び第２項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
３．特許異議の申立ての概要等
　申立人日産自動車株式会社は、甲第１ないし５号証より、請求項１ないし１８に係る発明の特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものであるから取り消すべき旨主張している。（回答書において甲第６ないし１８号証を追加提示。）
　
４．本件発明
　上記２．で示したように上記訂正が認められるから、本件の請求項１ないし１８に係る発明（以下、「本件発明１ないし１８」という。）は、上記訂正に係る訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１ないし１８に記載された次のとおりのものである。
「【請求項１】燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を備えた圧縮着火内燃機関の排気浄化装置であって、
　前記機関の排気通路に配置され、流入する排気空然比がリーンのときに排気中のＮＯｘを吸収し、流入する排気の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤と、
　前記ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させるべきときであって、かつ機関が予め定めた低負荷領域で運転されたときに、機関の空気過剰率を１またはそれ以下に低下させ、前記ＮＯｘ吸収剤に流入する排気の酸素濃度を低下させる空気過剰率低下手段と、
　前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料と空気との予混合気により燃焼室内に生じる予混合燃焼に寄与する燃料の量を、前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料により燃焼室内に生じる拡散燃焼に寄与する燃料の量に対して増大させる燃焼制御手段とを備えた内燃機関の排気浄化装置。
　【請求項２】前記燃焼制御手段は、前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、燃焼開始前に前記筒内燃料噴射弁から燃焼室に噴射される燃料量を増大させることにより前記予混合燃焼に寄与する燃料量を増大させる請求項１に記載の排気浄化装置。
　【請求項３】前記燃焼制御手段は、前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料の気化を促進する気化促進手段を備え、前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、燃焼開始前に前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料の気化を促進することにより前記予混合燃焼に寄与する燃料量を増大させる請求項１に記載の排気浄化装置。
　【請求項４】前記燃焼制御手段は、燃焼室内での燃料の着火時期を制御する着火時期制御手段を備え、前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、燃料着火時期を遅延させることにより予混合燃焼に寄与する燃料量の占める割合を増大させる請求項１または請求項３に記載の排気浄化装置。
　【請求項５】前記燃焼制御手段は、前記筒内燃料噴射弁の燃料噴射時期を進角させる手段を備え、前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、燃料噴射時期を進角させることにより、燃焼開始前に筒内燃料噴射弁から噴射される燃料量を増大させる請求項２に記載の排気浄化装置。
　【請求項６】前記燃焼制御手段は、前記筒内燃料噴射弁の単位時間当たりの燃料噴射量を制御する手段を備え、前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、筒内燃料噴射弁からの燃料噴射率の時間分布を変更することにより燃焼開始前に筒内燃料噴射弁から噴射される燃料量を増大させる請求項２に記載の排気浄化装置。
　【請求項７】前記気化促進手段は燃焼室内のスワールを増大させる手段を備え、燃焼室内のスワールを増大させることにより前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料の気化を促進する請求項３に記載の排気浄化装置。
　【請求項８】前記気化促進手段は、排気の一部を燃焼室内に還流させるＥＧＲ手段を備え、該ＥＧＲ手段により燃焼室内に排気を還流させることにより前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料の気化を促進する請求項３に記載の排気浄化装置。
　【請求項９】前記着火時期制御手段は、圧縮行程時の燃焼室内圧力を低下させることにより燃焼室内での燃料着火時期を遅延させる請求項４に記載の排気浄化装置。
　【請求項１０】前記着火時期制御手段は、圧縮行程時の燃焼室内温度を低下させることにより燃焼室内での燃料着火時期を遅延させる請求項４に記載の排気浄化装置。
　【請求項１１】前記着火時期制御手段は、燃焼室に吸入される空気量を低下させる手段を備え、燃焼室に吸入される空気量を低減することにより圧縮行程時の燃焼室内圧力を低下させる請求項９に記載の排気浄化装置。
　【請求項１２】前記着火時期制御手段は、筒内実圧縮比を制御する手段を備え、筒内実圧縮比を低下させることにより圧縮行程時の燃焼室内圧力を低下させる請求項９に記載の排気浄化装置。
　【請求項１３】請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の排気浄化装置において、さらに、機関燃焼室内における燃料着火に影響を与える条件を制御する条件制御手段を備え、機関燃焼室における燃料の着火開始時期が所定の範囲内になるように、前記予混合燃焼に寄与する燃料の量に応じて機関燃焼室における燃料着火に影響を与える条件を制御する排気浄化装置。
　【請求項１４】請求項１に記載の排気浄化装置おいて、前記燃焼制御手段により予混合燃焼に寄与する燃料の量が増大されたときに、燃焼室内の条件を燃料の着火が容易になるように制御する着火条件制御手段を備えた排気浄化装置。
　【請求項１５】前記燃焼制御手段は、筒内燃料噴射弁からの燃料噴射時期を進角させる手段を備え、燃料噴射時期を進角させることにより予混合燃焼に寄与する燃料の量を増大し、前記着火条件制御手段は、筒内燃料噴射弁からの燃料噴射時期を制御する手段を備え、前記燃焼制御手段により燃料噴射時期が進角されたときに、燃焼室内に供給されるべき燃料の一部を通常運転時と同じ燃料噴射時期に噴射することにより燃料の着火が容易になるように制御する請求項１４に記載の排気浄化装置。
　【請求項１６】燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を備えた圧縮着火内燃機関の排気浄化装置であって、
　前記機関の排気通路に配置され、流入する排気空然比がリーンのときに排気中のＮＯｘを吸収し、流入する排気の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤と、
　前記ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させるべきときに機関の空気過剰率を１またはそれ以下に低下させ、前記ＮＯｘ吸収剤に流入する排気の酸素濃度を低下させる空気過剰率低下手段と、
　前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料と空気との予混合気により燃焼室内に生じる予混合燃焼に寄与する燃料の量を、前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料により燃焼室内に生じる拡散燃焼に寄与する燃料の量に対して増大させる燃焼制御手段とを備え、
　さらに、前記機関の現在の負荷条件を検出する手段と、検出された負荷条件が、前記予混合燃焼に寄与する燃料量の割合を増大させた場合に燃焼室内で生じる衝撃燃焼の運転に与える影響が許容範囲内となる負荷条件であるか否かを判定する判定手段と、現在の負荷条件が、上記衝撃燃焼の影響が許容範囲内となる負荷条件であると判定された場合にのみ前記空気過剰率低下手段による空気過剰率の低下操作を許可する許可手段とを備えた排気浄化装置。
　【請求項１７】前記判定手段は、前記検出手段により検出された現在の負荷条件が低負荷領域の予め定めた負荷領域内に含まれる場合に、現在の負荷条件が前記衝撃燃焼の影響が許容範囲内となる負荷条件であると判定する請求項１６に記載の排気浄化装置。
　【請求項１８】前記燃焼制御手段は、少なくとも通常運転時と前記空気過剰率低下運転との運転状態切換時には、前記筒内燃料噴射弁から前記予混合燃焼に寄与する燃料を噴射した後、前記拡散燃焼に寄与する燃料を噴射する請求項１から４のいずれか１項に記載の排気浄化装置。」
　
５．引用刊行物
　刊行物１：国際公開第９３／０７３６３号パンフレット（特許第２６００４９２号公報）
　刊行物２：「第６７期 通常総会講演会 講演論文集 Ｖｏｌ．Ｂ」１９９０年（平成２年）３月１日 社団法人日本機械学会発行　第３０５〜３０７頁
　刊行物３：「ＲＣ８６ 高性能化ディーゼル機関の排出物質低減に関する研究分科会 研究成果報告書・ＩＩ」平成２年５月３１日 社団法人日本機械学会発行　第３７〜３９頁
　刊行物４：「第８回内燃機関合同シンポジウム ９０年代をリードするエンジンテクノロジー 講演論文集」１９８９年１２月２５日 社団法人日本機械学会発行　第１５３〜１５８頁
　刊行物５：「ＲＣ６１ ディーゼル機関の炭素微粒子研究分科会 研究成果報告会 資料集（開催日：昭和６０年５月９，１０日）」社団法人日本機械学会発行　第１９〜２４頁
　刊行物６：特開平７−４２８７号公報（特許第２８６４８９６号公報）
　刊行物７：特開平６−３４６７６３号公報
　刊行物８：特開平５−３４０３１７号公報
　刊行物９：「ディーゼル機関設計法（増訂 第１３版）」昭和５２年４月１０日 工学図書株式会社発行 大道寺達著　第１８〜２３，３０，３１頁
　刊行物１０：「ディーゼル機関の着火，始動性に関するシンポジウム論文集（着火遅れの基礎特性（Ｉ），ディーゼル機関の始動性に関与する因子について）」昭和５３年１２月１１日 社団法人自動車技術会発行　第１〜１０，３７〜４２頁
　刊行物１１：特開平６−１９３４４７号公報
　刊行物１２：特公平５−５１７７５号公報
　刊行物１３：特開平５−１８３３３号公報
　刊行物１４：特開平５−５４６７号公報
　刊行物１５：特開平２−２４５４６０号公報（特許第２６５６３４１号公報）
　刊行物１６：特開平５−１０６５１７号公報
　刊行物１７：「学術講演会前刷集 Ｎｏ．９４５（９６ ハイブリッド燃焼（メタノール予混合・ディーゼル燃料噴射）エンジンに関する研究）１９９４年９月１日 社団法人自動車技術会発行　第５２〜５７頁
　刊行物１８：「ＳＡＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ」Ｖｏｌ．６６ １９５８年 ＳＡＥ発行　第５７４〜５９５頁
（以上は申立人日産自動車株式会社の提示した甲第１ないし１８号証。なお、刊行物１，６，１５は、甲第１，６，１５号証そのものではなく、対応する国際公開パンフレット，特許公開公報。）
　
６．引用刊行物記載の発明等
　上記刊行物１には、第６頁第４〜６行，第２０頁第４〜１１行，第２１頁第１〜５行，Ｆｉｇ．１６〜１８、等の記載を参照すると、本件発明１，１６の記載に対応させて、
「燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を備えた圧縮着火内燃機関の排気浄化装置であって、
　前記機関の排気通路に配置され、流入する排気空然比がリーンのときに排気中のＮＯｘを吸収し、流入する排気の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤と、
　前記ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させるべきときに機関の空気過剰率を１またはそれ以下に低下させ、前記ＮＯｘ吸収剤に流入する排気の酸素濃度を低下させる空気過剰率低下手段とを備えた内燃機関の排気浄化装置。」
　の発明が記載されているものと認められる。
　上記刊行物２には、第３０５〜３０７頁に「過濃予混合気によるすす発生のための燃焼装置の開発」と題する論文が掲載されており、同論文には、第３０５頁右欄第１１〜１３行，第３０７頁左欄第２０〜２４行，Ｆｉｇ．１，Ｆｉｇ．４、等の記載を参照すると、圧縮着火内燃機関についての実験装置を用いたものではあるが、「吸気管内に燃料を噴射して予混合を行うことにより、空気過剰率を１またはそれ以下に低下させてもスモークの発生がない。」という技術事項が記載されているものと認められる。
　上記刊行物３には、第３７〜３９頁に「混合気性状の微粒子生成に及ぼす影響に関する基礎実験」と題する論文が掲載されており、同論文には、第３８頁第２〜４行，同頁第９〜１１行，図１，図２等の記載を参照すると、圧縮着火内燃機関についての実験装置を用いたものではあるが、「吸気管内に燃料を噴射して予混合を行うことにより、空気過剰率を１またはそれ以下に低下させてもスモークの発生がない。」という技術事項が記載されているものと認められる。
　上記刊行物４には、第１５３〜１５８頁に「着火遅れ制御下におけるベンゼン・ヘキサン混合燃料の燃焼および黒煙生成特性」と題する論文が掲載されており、同論文には、第１５７頁左欄第２３行〜第１５８頁左欄第１１行，図１１、等の記載を参照すると、周囲に８個の点火栓を有するディスク型予混合定容燃焼器を用いたものではあるが、「燃焼室内に燃料を噴射して予混合を行うことにより、空気過剰率を１またはそれ以下に低下させてもスモークの発生がない。」という技術事項が記載されているものと認められる。
　上記刊行物５には、第１９〜２４頁に「微粒子の生成と酸化」と題する論文が掲載されており、同論文には、第２１頁第２〜５行，図１，図４、等の記載を参照すると、プロパンガスをノズルから噴射した部分予混合拡散火炎に関するものではあるが、「予混合率が高いほうがすすの発生が少ない。」という技術事項が記載されているものと認められる。
　上記刊行物６には、段落【０００８】，【００１６】，【００３４】、等の記載を参照すると、「ＥＧＲ装置などにより吸気の酸素濃度が大幅に低くなり、燃焼温度が低下するときは、低回転域での中負荷から高負荷にかけての運転域で着火遅れ期間を大幅に長くすることにより、吸気の酸素濃度が大幅に低くなる運転域でＮＯｘとスモークの各濃度をともに低減させる。」という技術事項、すなわち「吸気の酸素濃度を低減させると、スモークが大量に発生するので、このスモークの発生を抑制することを目的として、低回転域での中負荷から高負荷にかけての運転域で拡散燃焼主体の燃焼から予混合燃焼主体の燃焼へと切り換えを行う。」という技術事項が記載されているものと認められ、段落【０００３】，【０００４】、等の記載を参照すると、「スワールにより燃料気化が促進され、予混合燃焼割合が増大する。」という技術事項が記載されているものと認められる。
　上記刊行物７には、段落【００１４】，【００１５】，【００４０】、等の記載を参照すると、「吸入空気量を低減するときは、低回転域での中負荷から高負荷にかけての運転域で着火遅れ期間を大幅に長くすることにより、吸入空気量が低減する運転域でＮＯｘとスモークの各濃度をともに低減させる。」という技術事項、すなわち「吸入空気量を低減すると、スモークが大量に発生するので、このスモークの発生を抑制することを目的として、低回転域での中負荷から高負荷にかけての運転域で拡散燃焼主体の燃焼から予混合燃焼主体の燃焼へと切り換えを行う。」という技術事項が記載されているものと認められ、段落【００１１】，【００１３】、等の記載を参照すると、本件発明１１の「燃焼室に吸入される空気量を低下させる手段」に相当する技術事項が記載されているものと認められる。
　上記刊行物８には、段落【００１０】，【００１１】、等の記載を参照すると、「燃料加熱により気化が促進されると有効に燃焼する燃料量が増える。」という技術事項が記載されているものと認められる。
　上記刊行物９には、第２０頁の式（２・０２），（２・０３）、等の記載を参照すると、「筒内圧力及び温度が圧縮工程において圧縮端（圧縮上死点）に近づくほど高くなる。」という技術事項が記載されているものと認められる。
　上記刊行物１０には、第７頁の式（７）および図７，第３８頁の図３、等の記載を参照すると、「着火遅れ期間が筒内圧力及び温度の低下に伴い長くなる。また、圧縮比を下げれば筒内温度が下がる。」という技術事項が記載されているものと認められる。
　上記刊行物１１には、段落【００２１】，【００２８】、等の記載を参照すると、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を備えた圧縮着火内燃機関において、「燃料噴射を進角制御して予混合燃焼を行うことにより、空気過剰率を１に低下させてもスモークの発生がない。」という技術事項が記載されているものと認められる。
　上記刊行物１２には、第２頁右欄第２２〜３５行、等の記載を参照すると、「燃料噴射率の時間分布が予混合燃焼割合に影響を及ぼし、特に噴射率を高くするほど予混合燃焼割合が増大する。」という技術事項が記載されているものと認められる。
　上記刊行物１３には、第２頁右欄第２２〜３３行、等の記載を参照すると、「燃料噴射率の時間分布が予混合燃焼割合に影響を及ぼし、特に噴射率を高くするほど予混合燃焼割合が増大する。」という技術事項が記載されているものと認められる。
　上記刊行物１４には、第２頁左欄第４６〜５０行、等の記載を参照すると、「スワールにより燃料気化が促進され、予混合燃焼割合が増大する。」という技術事項が記載されているものと認められる。
　上記刊行物１５には、第２頁左下欄第１４行〜右下欄第２行、等の記載を参照すると、「ＥＧＲを行えば筒内温度が上昇して着火性、燃焼性が改善する。」という技術事項が記載されているものと認められる。
　上記刊行物１６には、第３頁左欄第３５行〜右欄第１７行，図３，図４、等の記載を参照すると、「圧縮端温度を一定に保つために吸気量を絞った時（実圧縮比が低下した時）にＥＧＲを大量にして筒内温度を上げる。」という技術事項が記載されているものと認められ、第２頁右欄第８〜２９行、等の記載を参照すると、「圧縮端温度を維持するために空気絞りを増すに従ってＥＧＲを増やした際、酸素が低下するのでＥＧＲ量を増やしすぎないようにする。」という技術事項が記載されているものと認められる。
　上記刊行物１７には、第５３頁左欄第５〜９行，第５３頁右欄第６行〜第５４頁左欄第９行、等の記載を参照すると、「筒内噴射した軽油の自己着火により、事前に形成した予混合気を着火燃焼させる。」という技術事項が記載されているものと認められる。
　上記刊行物１８には、第５７４頁左欄末行〜右欄第１１行，第５７７頁左欄第１２〜１９行，図４、等の記載を参照すると、吸気管噴射ではあるが、「燃焼を開始する前に供給される燃料を増やすことで予混合燃焼割合を増やし、着火のために通常の噴射時期に燃料を噴射する。」という技術事項が記載されているものと認められる。
　
７．本件発明１の特許について
　本件発明１と上記刊行物１ないし１８記載の発明等を対比すると、刊行物１ないし１８記載の発明等は、本件発明１の構成に欠くことができない事項である「前記ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させるべきときであって、かつ機関が予め定めた低負荷領域で運転されたときに、機関の空気過剰率を１またはそれ以下に低下させる」事項を備えておらず、当該事項により本件発明１は、「空気過剰率を低下させた予混合燃焼運転を、予混合燃焼運転に伴う衝撃燃焼等の影響が運転上許容できる低負荷領域で行うようにしたことにより、ＮＯｘ吸収剤再生時にエンジン出力変動が過大になることを防止することが可能となる。」という顕著な効果を奏するものであり、本件発明１が上記刊行物１ないし１８記載の発明等から当業者が容易に推考し得るものとはいえない。
　したがって、本件発明１の特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものではない。
　
８．本件発明２ないし１５，１８の特許について
　本件発明２ないし１５，１８は、本件発明１を更に限定したものであるから、上記本件発明１についての判断と同様の理由により、上記刊行物１ないし１８記載の発明等から当業者が容易に推考し得るものとはいえない。
　したがって、本件発明２ないし１５，１８の特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものではない。
　
９．本件発明１６の特許について
　本件発明１６と上記刊行物１ないし１８記載の発明等を対比すると、刊行物１ないし１８記載の発明等は、本件発明１の構成に欠くことができない事項である「前記機関の現在の負荷条件を検出する手段と、検出された負荷条件が、前記予混合燃焼に寄与する燃料量の割合を増大させた場合に燃焼室内で生じる衝撃燃焼の運転に与える影響が許容範囲内となる負荷条件であるか否かを判定する判定手段と、現在の負荷条件が、上記衝撃燃焼の影響が許容範囲内となる負荷条件であると判定された場合にのみ前記空気過剰率低下手段による空気過剰率の低下操作を許可する許可手段とを備えた」事項を備えておらず、当該事項により本件発明１６は、「空気過剰率を低下させた予混合燃焼運転を、予混合燃焼運転に伴う衝撃燃焼等の影響が運転上許容できる負荷領域のみで行うようにしたことにより、ＮＯｘ吸収剤再生時にエンジン出力変動が過大になることを防止することが可能となる。」という顕著な効果を奏するものであり、本件発明１６が上記刊行物１ないし１８記載の発明等から当業者が容易に推考し得るものとはいえない。
　したがって、本件発明１６の特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものではない。
　
１０．本件発明１７の特許について
　本件発明１７は、本件発明１６を更に限定したものであるから、上記本件発明１６についての判断と同様の理由により、上記刊行物１ないし１８記載の発明等から当業者が容易に推考し得るものとはいえない。
　したがって、本件発明１７の特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものではない。
　
１１．むすび
　以上のとおりであるから、本件発明１ないし１８の特許は、特許異議申立ての理由及び証拠によっては取り消すことはできない。
　また、他に本件発明１ないし１８の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１４年１０月２１日（２００２．１０．２１）
【訂正の要旨】
ア．訂正事項ａ
　特許請求の範囲の請求項１において、「前記ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させるべきときに機関の空気過剰率を１またはそれ以下に低下させ、前記ＮＯｘ吸収剤に流入する排気の酸素濃度を低下させる空気過剰率低下手段と、」とあるのを、「前記ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させるべきときであって、かつ機関が予め定めた低負荷領域で運転されたときに、機関の空気過剰率を１またはそれ以下に低下させ、前記ＮＯｘ吸収剤に流入する排気の酸素濃度を低下させる空気過剰率低下手段と、」に訂正する。
イ．訂正事項ｂ
　特許請求の範囲の請求項１６において、「請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の排気浄化装置において、さらに、前記機関の現在の負荷条件を検出する手段と、検出された負荷条件が、前記予混合燃焼に寄与する燃料量の割合を増大させた場合に燃焼室内で生じる衝撃燃焼の運転に与える影響が許容範囲内となる負荷条件であるか否かを判定する判定手段と、現在の負荷条件が、上記衝撃燃焼の影響が許容範囲内となる負荷条件であると判定された場合にのみ前記空気過剰率低下手段による空気過剰率の低下操作を許可する許可手段とを備えた排気浄化装置。」とあるのを、「燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を備えた圧縮着火内燃機関の排気浄化装置であって、前記機関の排気通路に配置され、流入する排気空然比がリーンのときに排気中のＮＯｘを吸収し、流入する排気の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯｘを放出するＮＯｘ吸収剤と、前記ＮＯｘ吸収剤からＮＯｘを放出させるべきときに機関の空気過剰率を１またはそれ以下に低下させ、前記ＮＯｘ吸収剤に流入する排気の酸素濃度を低下させる空気過剰率低下手段と、前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料と空気との予混合気により燃焼室内に生じる予混合燃焼に寄与する燃料の量を、前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料により燃焼室内に生じる拡散燃焼に寄与する燃料の量に対して増大させる燃焼制御手段とを備え、さらに、前記機関の現在の負荷条件を検出する手段と、検出された負荷条件が、前記予混合燃焼に寄与する燃料量の割合を増大させた場合に燃焼室内で生じる衝撃燃焼の運転に与える影響が許容範囲内となる負荷条件であるか否かを判定する判定手段と、現在の負荷条件が、上記衝撃燃焼の影響が許容範囲内となる負荷条件であると判定された場合にのみ前記空気過剰率低下手段による空気過剰率の低下操作を許可する許可手段とを備えた排気浄化装置。」に訂正する。
ウ．訂正事項ｃ
　発明の詳細な説明の段落［０００７］［００１８］［００３０］の記載を、上記特許請求の範囲の訂正に対応して訂正する。
エ．訂正事項ｄ
　発明の詳細な説明の段落［０１１１］において、「また、請求項１７と請求項１８の発明によれば」とあるのを、「また、請求項１６と請求項１７の発明によれば」に訂正する。
（５４）【発明の名称】
内燃機関の排気浄化装置
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を備えた圧縮着火内燃機関の排気浄化装置であって、
　前記機関の排気通路に配置され、流入する排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯＸを吸収し、流入する排気の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯＸを放出するＮＯＸ吸収剤と、
　前記ＮＯＸ吸収剤からＮＯＸを放出させるべきとき
であって、かつ機関が予め定めた低負荷領域で運転されたときに、
　前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料と空気との予混合気により燃焼室内に生じる予混合燃焼に寄与する燃料の量を、前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料により燃焼室内に生じる拡散燃焼に寄与する燃料の量に対して増大させる燃焼制御手段とを備えた内燃機関の排気浄化装置。
　【請求項２】　前記燃焼制御手段は、前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、燃焼開始前に前記筒内燃料噴射弁から燃焼室に噴射される燃料量を増大させることにより前記予混合燃焼に寄与する燃料量を増大させる請求項１に記載の排気浄化装置。
　【請求項３】　前記燃焼制御手段は、前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料の気化を促進する気化促進手段を備え、前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、燃焼開始前に前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料の気化を促進することにより前記予混合燃焼に寄与する燃料量を増大させる請求項１に記載の排気浄化装置。
　【請求項４】　前記燃焼制御手段は、燃焼室内での燃料の着火時期を制御する着火時期制御手段を備え、前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、燃料着火時期を遅延させることにより予混合燃焼に寄与する燃料量の占める割合を増大させる請求項１または請求項３に記載の排気浄化装置。
　【請求項５】　前記燃焼制御手段は、前記筒内燃料噴射弁の燃料噴射時期を進角させる手段を備え、前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、燃料噴射時期を進角させることにより、燃焼開始前に筒内燃料噴射弁から噴射される燃料量を増大させる請求項２に記載の排気浄化装置。
　【請求項６】　前記燃焼制御手段は、前記筒内燃料噴射弁の単位時間当たりの燃料噴射量を制御する手段を備え、前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、筒内燃料噴射弁からの燃料噴射率の時間分布を変更することにより燃焼開始前に筒内燃料噴射弁から噴射される燃料量を増大させる請求項２に記載の排気浄化装置。
　【請求項７】　前記気化促進手段は燃焼室内のスワールを増大させる手段を備え、燃焼室内のスワールを増大させることにより前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料の気化を促進する請求項３に記載の排気浄化装置。
　【請求項８】　前記気化促進手段は、排気の一部を燃焼室内に還流させるＥＧＲ手段を備え、該ＥＧＲ手段により燃焼室内に排気を還流させることにより前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料の気化を促進する請求項３に記載の排気浄化装置。
　【請求項９】　前記着火時期制御手段は、圧縮行程時の燃焼室内圧力を低下させることにより燃焼室内での燃料着火時期を遅延させる請求項４に記載の排気浄化装置。
　【請求項１０】　前記着火時期制御手段は、圧縮行程時の燃焼室内温度を低下させることにより燃焼室内での燃料着火時期を遅延させる請求項４に記載の排気浄化装置。
　【請求項１１】　前記着火時期制御手段は、燃焼室に吸入される空気量を低下させる手段を備え、燃焼室に吸入される空気量を低減することにより圧縮行程時の燃焼室内圧力を低下させる請求項９に記載の排気浄化装置。
　【請求項１２】　前記着火時期制御手段は、筒内実圧縮比を制御する手段を備え、筒内実圧縮比を低下させることにより圧縮行程時の燃焼室内圧力を低下させる請求項９に記載の排気浄化装置。
　【請求項１３】　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の排気浄化装置において、さらに、機関燃焼室内における燃料着火に影響を与える条件を制御する条件制御手段を備え、機関燃焼室における燃料の着火開始時期が所定の範囲内になるように、前記予混合燃焼に寄与する燃料の量に応じて機関燃焼室における燃料着火に影響を与える条件を制御する排気浄化装置。
　【請求項１４】　請求項１に記載の排気浄化装置において、前記燃焼制御手段により予混合燃焼に寄与する燃料の量が増大されたときに、燃焼室内の条件を燃料の着火が容易になるように制御する着火条件制御手段を備えた排気浄化装置。
　【請求項１５】　前記燃焼制御手段は、筒内燃料噴射弁からの燃料噴射時期を進角させる手段を備え、燃料噴射時期を進角させることにより予混合燃焼に寄与する燃料の量を増大し、前記着火条件制御手段は、筒内燃料噴射弁からの燃料噴射時期を制御する手段を備え、前記燃焼制御手段により燃料噴射時期が進角されたときに、燃焼室内に供給されるべき燃料の一部を通常運転時と同じ燃料噴射時期に噴射することにより燃料の着火が容易になるように制御する請求項１４に記載の排気浄化装置。
　【請求項１６】
燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を備えた圧縮着火内燃機関の排気浄化装置であって、
　
前記機関の排気通路に配置され、流入する排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯＸを吸収し、流入する排気の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯＸを放出するＮＯＸ吸収剤と、
　
前記ＮＯＸ吸収剤からＮＯＸを放出させるべきときに機関の空気過剰率を１またはそれ以下に低下させ、前記ＮＯＸ吸収剤に流入する排気の酸素濃度を低下させる空気過剰率低下手段と、
　
前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料と空気との予混合気により燃焼室内に生じる予混合燃焼に寄与する燃料の量を、前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料により燃焼室内に生じる拡散燃焼に寄与する燃料の量に対して増大させる燃焼制御手段とを備え、
　さらに、前記機関の現在の負荷条件を検出する検出手段と、検出された負荷条件が、前記予混合燃焼に寄与する燃料量の割合を増大させた場合に燃焼室内で生じる衝撃燃焼の運転に与える影響が許容範囲内となる負荷条件であるか否かを判定する判定手段と、現在の負荷条件が、上記衝撃燃焼の影響が許容範囲内となる負荷条件であると判定された場合にのみ前記空気過剰率低下手段による空気過剰率の低下操作を許可する許可手段とを備えた排気浄化装置。
　【請求項１７】　前記判定手段は、前記検出手段により検出された現在の負荷条件が低負荷領域の予め定めた負荷領域内に含まれる場合に、現在の負荷条件が前記衝撃燃焼の影響が許容範囲内となる負荷条件であると判定する請求項１６に記載の排気浄化装置。
　【請求項１８】　前記燃焼制御手段は、少なくとも通常運転時と前記空気過剰率低下運転との運転状態切換時には、前記筒内燃料噴射弁から前記予混合燃焼に寄与する燃料を噴射した後、前記拡散燃焼に寄与する燃料を噴射する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、詳細には、ディーゼルエンジンの排気中のＮＯＸを効果的に除去可能な排気浄化装置に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　内燃機関の排気中のＮＯＸを除去可能な排気浄化装置としては、国際公開公報第ＷＯ９３−７３６３号に記載されたものがある。上記の排気浄化装置では、流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のＮＯＸを吸収し、流入する排気中の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯＸを放出するＮＯＸ吸収剤を内燃機関の排気通路に配置し、通常は内燃機関をリーン空燃比で運転して上記ＮＯＸ吸収剤に排気中のＮＯＸを吸収させる。また、ＮＯＸ吸収剤のＮＯＸ吸収量が増大するとＮＯＸ吸収剤のＮＯＸ吸収能力が低下するため、リーン空燃比運転が一定の時間続き、ＮＯＸ吸収剤の吸収したＮＯＸ量が増大した場合には、内燃機関の運転空燃比を短時間リーン空燃比からリッチ又は理論空燃比に切り換えて排気中の酸素濃度を低下させ、ＮＯＸ吸収剤から吸収したＮＯＸを放出させるとともに、この放出されたＮＯＸを排気中の未燃ＨＣ、ＣＯ等の成分により還元浄化するようにしている（本明細書では、上記ＮＯＸ吸収剤からのＮＯＸの放出と還元、浄化の操作を、「ＮＯＸ吸収剤の再生」と呼ぶ）。このように一定時間毎にＮＯＸ吸収剤の再生を行うことにより、ＮＯＸ吸収剤のＮＯＸ吸収能力が回復してＮＯＸの浄化能力が高く維持される。
　【０００３】
　【発明が解決しようとする課題】
　上述のようなＮＯＸ吸収剤を使用して排気中のＮＯＸを浄化する場合には、定期的にＮＯＸ吸収剤を再生してＮＯＸ吸収剤が吸収したＮＯＸで飽和してしまうことを防止する必要がある。上記国際公開公報第ＷＯ０９３−７３６３号公報の排気浄化装置は、火花点火機関を対象としているため、定期的に機関の運転空燃比をリーン空燃比からリッチまたは理論空燃比に切り換えて短時間運転を運転を行うことによりＮＯＸ吸収剤の再生を行っている。
　【０００４】
　ところが、上記のようなＮＯＸ吸収剤を用いた排気浄化装置をディーゼルエンジンに適用した場合には問題が生じる。ディーゼルエンジンは通常、拡散燃焼を主体とした空気過剰率の大きい燃焼を行っており、排気空燃比は大幅にリーンとなっている。このため、上記公報のようにＮＯＸ吸収剤に流入する排気がリッチまたは理論空燃比となるようにするためには、エンジンへの燃料噴射量を大幅に増量し、空気過剰率を低下させることが必要となる。ところが、通常の拡散燃焼を主体とする運転において燃料噴射量を増量すると、増量された燃料のほとんどは燃え残ってスモークを発生してしまい排気中の酸素濃度低減には寄与しないばかりか、発生した大量のスモークがＮＯＸ吸収剤に付着してＮＯＸ吸収剤の能力が低下してしまう問題が生じる。
　【０００５】
　すなわち、通常のディーゼルエンジンの燃焼は、燃焼室内の高温になった圧縮空気中に燃料を噴射して、噴射された燃料と周囲の圧縮空気との境界部分に生じる気化燃料と空気との可燃混合気層で燃焼を生じさせる拡散燃焼を主体としている。このため、燃料噴射量が大幅に増量されると、噴射された燃料のうち気化しないで液滴のまま可燃混合気層での燃焼火炎に曝される燃料の量が増大する。このように、周囲の空気と接触しないまま高温、高圧状態に曝された燃料液滴は、言わば蒸し焼きにされたのと同様の状態になり、燃焼せずにカーボン粒子を形成してしまう。このため、拡散燃焼時に燃料を大幅に増量すると、増量した燃料の大部分が燃焼せずにカーボン粒子（スモーク）として排出されることになり、大量のスモークが発生するのである。
　【０００６】
　このため従来、燃料噴射量の増量によりディーゼルエンジンの排気をリッチ空燃比または理論空燃比にすることは困難であり、上述のようなＮＯＸ吸収剤をディーゼルエンジンに適用して排気中のＮＯＸの浄化を行う上での問題となっていた。
　本発明は上記問題に鑑み、大量のスモークを発生することなくディーゼルエンジンを、空気過剰率を低下させた状態で運転することにより、ＮＯＸ吸収剤の再生を行うことが可能な排気浄化装置を提供することを目的としている。
　【０００７】
　【課題を解決するための手段】
　請求項１に記載の発明によれば、燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を備えた圧縮着火内燃機関の排気浄化装置であって、前記機関の排気通路に配置され、流入する排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯＸを吸収し、流入する排気の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯＸを放出するＮＯＸ吸収剤と、前記ＮＯＸ吸収剤からＮＯＸを放出させるべきとき
であって、かつ機関が予め定めた低負荷領域で運転されたときに、
　【０００８】
　請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載した排気浄化装置において、前記燃焼制御手段は、前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、燃焼開始前に前記筒内燃料噴射弁から燃焼室に噴射される燃料量を増大させることにより前記予混合燃焼に寄与する燃料量を増大させる排気浄化装置が提供される。
　【０００９】
　請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載した排気浄化装置において、前記燃焼制御手段は、前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料の気化を促進する気化促進手段を備え、前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、燃焼開始前に前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料の気化を促進することにより前記予混合燃焼に寄与する燃料量を増大させる排気浄化装置が提供される。
　【００１０】
　請求項４に記載の発明によれば、請求項１または請求項３に記載の排気浄化装置において、前記燃焼制御手段は、燃焼室内での燃料の着火時期を制御する着火時期制御手段を備え、前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、燃料着火時期を遅延させることにより予混合燃焼に寄与する燃料量の占める割合を増大させる排気浄化装置が提供される。
　【００１１】
　請求項５に記載の発明によれば、請求項２に記載の排気浄化装置において、前記燃焼制御手段は、前記筒内燃料噴射弁の燃料噴射時期を進角させる手段を備え、前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、燃料噴射時期を進角させることにより、燃焼開始前に筒内燃料噴射弁から噴射される燃料量を増大させる排気浄化装置が提供される。
　【００１２】
　請求項６に記載の発明によれば、請求項２に記載の排気浄化装置において、前記燃焼制御手段は、前記筒内燃料噴射弁の単位時間当たりの燃料噴射量を制御する手段を備え、前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、筒内燃料噴射弁からの燃料噴射率の時間分布を変更することにより燃焼開始前に筒内燃料噴射弁から噴射される燃料量を増大させる排気浄化装置が提供される。
　【００１３】
　請求項７に記載の発明によれば、請求項３に記載の排気浄化装置において、前記気化促進手段は燃焼室内のスワールを増大させる手段を備え、燃焼室内のスワールを増大させることにより前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料の気化を促進する排気浄化装置が提供される。
　請求項８に記載の発明によれば、請求項３に記載の排気浄化装置において、前記気化促進手段は、排気の一部を燃焼室内に還流させるＥＧＲ手段を備え、該ＥＧＲ手段により燃焼室内に排気を還流させることにより前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料の気化を促進する排気浄化装置が提供される。
　【００１４】
　請求項９に記載の発明によれば、請求項４に記載の排気浄化装置において、前記着火時期制御手段は、圧縮行程時の燃焼室内圧力を低下させることにより燃焼室内での燃料着火時期を遅延させる排気浄化装置が提供される。
　請求項１０に記載の発明によれば、請求項４に記載の排気浄化装置において、前記着火時期制御手段は、圧縮行程時の燃焼室内温度を低下させることにより燃焼室内での燃料着火時期を遅延させる排気浄化装置が提供される。
　【００１５】
　請求項１１に記載の発明によれば、請求項９に記載の排気浄化装置において、前記着火時期制御手段は、燃焼室に吸入される空気量を低下させる手段を備え、燃焼室に吸入される空気量を低減することにより圧縮行程時の燃焼室内圧力を低下させる排気浄化装置が提供される。
　請求項１２に記載の発明によれば、請求項９に記載の排気浄化装置において、前記着火時期制御手段は、筒内実圧縮比を制御する手段を備え、筒内実圧縮比を低下させることにより圧縮行程時の燃焼室内圧力を低下させる排気浄化装置が提供される。
　【００１６】
　請求項１３に記載の発明によれば、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の排気浄化装置において、さらに、機関燃焼室内における燃料着火に影響を与える条件を制御する条件制御手段を備え、機関燃焼室における燃料の着火開始時期が所定の範囲内になるように、前記予混合燃焼に寄与する燃料の量に応じて機関燃焼室における燃料着火に影響を与える条件を制御する排気浄化装置が提供される。
　【００１７】
　請求項１４に記載の発明によれば、請求項１に記載の排気浄化装置において、前記燃焼制御手段により予混合燃焼に寄与する燃料の量が増大されたときに、燃焼室内の条件を燃料の着火が容易になるように制御する着火条件制御手段を備えた排気浄化装置が提供される。
　請求項１５に記載の発明によれば、請求項１４の排気浄化装置において、前記燃焼制御手段は、筒内燃料噴射弁からの燃料噴射時期を進角させる手段を備え、燃料噴射時期を進角させることにより予混合燃焼に寄与する燃料の量を増大し、前記着火条件制御手段は、筒内燃料噴射弁からの燃料噴射時期を制御する手段を備え、前記燃焼制御手段により燃料噴射時期が進角されたときに、燃焼室内に供給されるべき燃料の一部を通常運転時と同じ燃料噴射時期に噴射することにより燃料の着火が容易になるように制御する排気浄化装置が提供される。
　【００１８】
　請求項１６に記載の発明によれば、
燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁を備えた圧縮着火内燃機関の排気浄化装置であって、前記機関の排気通路に配置され、流入する排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯＸを吸収し、流入する排気の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯＸを放出するＮＯＸ吸収剤と、前記ＮＯＸ吸収剤からＮＯＸを放出させるべきときに機関の空気過剰率を１またはそれ以下に低下させ、前記ＮＯＸ吸収剤に流入する排気の酸素濃度を低下させる空気過剰率低下手段と、前記空気過剰率低下手段により機関の空気過剰率が低下せしめられたときに、前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料と空気との予混合気により燃焼室内に生じる予混合燃焼に寄与する燃料の量を、前記筒内燃料噴射弁から噴射された燃料により燃焼室内に生じる拡散燃焼に寄与する燃料の量に対して増大させる燃焼制御手段とを備え、
　【００１９】
　請求項１７に記載の発明によれば、請求項１６に記載の排気浄化装置において、前記判定手段は、前記検出手段により検出された現在の負荷条件が低負荷領域の予め定めた負荷領域内に含まれる場合に、現在の負荷条件が前記衝撃燃焼の影響が許容範囲内となる負荷条件であると判定する排気浄化装置が提供される。
　請求項１８に記載の発明によれば、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の排気浄化装置において、前記燃焼制御手段は、少なくとも通常運転時と前記空気過剰率低下運転との運転状態切換時には、前記筒内燃料噴射弁から前記予混合燃焼に寄与する燃料を噴射した後、前記拡散燃焼に寄与する燃料を噴射する排気浄化装置が提供される。
　【００２０】
　【作用】
　請求項１の排気浄化装置では、燃焼制御手段は空気過剰率低下手段により空気過剰率が１またはそれ以下に（すなわち理論空燃比またはリッチ空燃比に）低下せしめられたときに、燃焼室内における予混合燃焼に寄与する燃料の量を拡散燃焼に寄与する燃料の量に対して増大させる。通常、ディーゼルエンジンでは筒内燃料噴射弁からの燃料噴射開始から着火までの時間が短く、噴射された燃料が予混合気を形成する時間が短いため、燃焼室内では拡散燃焼が主体となっている。燃焼制御手段は、空気過剰率が低下せしめられたときに、筒内燃料噴射弁から噴射された燃料により燃料噴射開始から着火までの時間に予混合気を形成する燃料の量を増大させ、拡散燃焼に寄与する燃料の量に対して予混合燃焼に寄与する燃料の量を増大させる。これにより、空気過剰率低下運転時には燃焼室内の燃焼は空気と燃料との予混合気による予混合燃焼が主体となる。
　【００２１】
　請求項２の排気浄化装置では、請求項１の燃焼制御手段は、空気過剰率低下運転時に、燃焼が開始される前に筒内燃料噴射弁から噴射される燃料量を増大する。これにより、燃焼開始前に予混合気を形成する燃料の量が増大し、予混合燃焼主体の燃焼が行われる。
　請求項３の排気浄化装置では、請求項１の燃焼制御手段は、気化促進手段により、空気過剰率低下運転時に燃焼開始前に筒内燃料噴射弁から噴射された燃料の気化を促進する。これにより、気化燃料による予混合気の形成が促進され、燃焼開始前に予混合気を形成する燃料の量が増大し、予混合燃焼主体の燃焼が行われる。
　【００２２】
　請求項４の排気浄化装置では、請求項１または請求項３の燃焼制御手段は、着火時期制御手段により、空気過剰率低下運転時に燃料の着火時期を遅延する。これにより、燃焼開始前に筒内燃料噴射弁から噴射された燃料が予混合気を形成するのに十分な時間が確保されるため、燃焼開始前に予混合気を形成する燃料の量が増大し、予混合燃焼主体の燃焼が行われる。
　【００２３】
　請求項５の排気浄化装置では、請求項２の燃焼制御手段は、空気過剰率低下運転時に筒内燃料噴射弁からの燃料噴射時期を進角する。これにより、圧縮行程で気筒内の温度が上昇して燃焼が開始される前に燃焼室に供給される燃料量が増大するとともに、燃料噴射開始から着火までの時間が長くなり、噴射された燃料が予混合気を形成する時間が確保される。このため、燃焼開始前に予混合気を形成する燃料の量が増大し、予混合燃焼主体の燃焼が行われる。
　【００２４】
　請求項６の排気浄化装置では、請求項２の燃焼制御手段は、空気過剰率低下運転時に筒内燃料噴射弁からの単位時間当たりの燃料噴射量の時間分布を変更し、燃焼開始前の単位時間当たりの燃料噴射量を増大する。これにより、燃焼開始前に燃焼室に噴射される燃料の量が増大する。
　請求項７の排気浄化装置では、請求項３の気化促進手段は燃焼室内のスワールを増大させる。これにより、噴射された燃料と空気との混合が良好になり、燃料の拡散と気化が促進される。
　【００２５】
　請求項８の排気浄化装置では、請求項３の気化促進手段は、ＥＧＲ手段により排気の一部を燃焼室内に還流させる。これにより、噴射された燃料は高温の排気と接触するため、燃料の気化が促進される。
　請求項９の排気浄化装置では、請求項４の着火時期制御手段は、圧縮行程時の筒内圧縮圧力を低下させる。これにより、燃焼室内の温度が燃料の着火可能な温度に到達する時期が遅くなり、燃料の着火が遅延される。
　【００２６】
　請求項１０の排気浄化装置では、請求項４の着火時期制御手段は、圧縮行程時の筒内温度を低下させる。これにより、燃焼室内の温度が燃料の着火可能な温度に到達する時期が遅くなり、燃料の着火が遅延される。
　請求項１１の排気浄化装置では、請求項９の着火時期制御手段は、例えば吸気絞り弁などにより、燃焼室に吸入される空気量を低下させる。これにより、燃焼室内で圧縮される空気量が低減され圧縮行程時の燃焼室圧力が低下する。
　【００２７】
　請求項１２の排気浄化装置では、請求項９の着火時期制御手段は、例えば吸排気弁の開閉タイミングを変更することにより筒内実圧縮比を低減する。これにより、圧縮行程時の燃焼室内圧力が低下する。
　請求項１３の排気浄化装置では、請求項１から請求項３において更に条件制御手段が設けられ、この条件制御手段は予混合燃焼に燃料の着火開始時期が所定範囲になるように、燃焼室における燃料着火に影響を与える条件を、予混合燃焼に寄与する燃料の割合に応じて燃料の着火時期を制御する。これにより、過早着火や着火ミス等の発生が防止される。
　【００２８】
　請求項１４の排気浄化装置では、請求項１において更に着火条件制御手段が設けられ、この着火条件制御手段は、予混合燃焼に寄与する燃料の量が増大されたときに、予混合燃焼主体の燃焼では、燃料と空気との混合が進みすぎて予混合気内の燃料が燃焼室内に均一に分散するが、この分散が進みすぎると予混合気内の燃料濃度が低下して着火が生じ難くなり、着火ミス等の問題が生じる場合がある。着火条件制御手段は、予混合燃焼主体の燃焼において燃焼室内の条件を予混合気の着火が生じやすくなる方向に制御することにより、予混合気燃焼主体の燃焼が行われた場合の着火ミスを防止する。
　【００２９】
　請求項１５の排気浄化装置では、請求項１４の燃焼手段は、予混合気燃焼主体の燃焼をおこなう場合に、予混合気形成のために燃料噴射時期を進角させる。また、着火条件制御手段は、燃焼制御手段により燃料噴射時期が進角されたときに、通常の運転の場合と同じ時期にも燃料の一部を筒内燃料噴射弁から噴射させる。これにより、通常の燃料噴射時期に噴射された燃料により拡散燃焼が生じ、燃焼室内に形成された予混合気の着火が確実に行われる。
　【００３０】
　請求項１６の排気浄化装置では、判定手段が設けられ、この判定手段は予混合燃焼の割合を増大させた場合に生じる衝撃燃焼の大きさが運転上許容できる範囲内となる負荷条件でのみ空気過剰率低下運転を許可する。予混合燃焼では燃焼に適した混合気が形成されているため、一旦燃焼が開始されると燃焼室全体に急激に火炎が伝播して衝撃燃焼が生じ、燃焼室内の圧力が急激に上昇し、１サイクル当たりのトルク変動が増大し、また振動や騒音が増大する問題があるが、判定手段はこのような衝撃燃焼による運転上の問題が発生する負荷条件で機関が運転されている場合には、空気過剰率低下運転を禁止する。
　【００３１】
　請求項１７の排気浄化装置では、請求項１６の判定手段は、機関に供給される燃料量が全体として低下する低負荷領域で運転されているときにのみ空気過剰率低下運転を許可する。低負荷領域では機関に供給される燃料量の総量が低下するため、予混合燃焼による衝撃燃焼が生じても燃焼室内圧力の上昇は比較的小さくなり運転上大きな問題になることはない。
　【００３２】
　請求項１８の排気浄化装置では、請求項１から４のいずれか１項の燃焼時期制御手段は、通常運転と空気過剰率低下運転との切換時に、予混合燃焼のための予混合気を形成する燃料を噴射後に、拡散燃焼を生じさせる燃料を筒内燃料噴射弁から噴射する。これにより、切換時には燃焼室内で予混合燃焼と拡散燃焼との両方が生じることになるため、拡散燃焼から予混合燃焼への急激な切換による機関の急激な出力変動が生じることが防止される。
　【００３３】
　【実施例】
　以下本発明の実施例を添付図面を用いて説明する。
　図１は、本発明の排気浄化装置を適用するディーゼルエンジンの概略構成を示す図である。図１において、１はディーゼルエンジン（図には１気筒のみの断面を示す）、２はエンジン１の吸気通路、３は排気通路をそれぞれ示している。また、図１において４はエンジン１の燃焼室に燃料を噴射する筒内燃料噴射弁、９は燃料タンク、４１は燃料タンク９内の燃料油を各気筒の筒内燃料噴射弁４に供給するフィードポンプ、４３はフィードポンプ４１と各筒内燃料噴射弁とを接続する燃料配管（コモンレール）を示している。
　【００３４】
　本実施例では、筒内燃料噴射弁４は後述するエンジン制御回路２０により燃料噴射時期、噴射量を直接制御可能な電磁弁式のものが使用される。
　図２は、本実施例の筒内燃料噴射弁４の作動原理を示す図である。
　図２において、フィードポンプ４１はエンジン１により機械的に駆動される高圧ダイヤフラムポンプ、プランジャポンプ等の高圧ポンプとされている。フィードポンプ４１により昇圧された燃料油はフィードポンプ４１と各筒内燃料噴射弁４とを接続するコモンレール４３に圧送される。コモンレール４３内の燃料油は筒内燃料噴射弁４内の燃料通路４５ａにより、逆止弁４６を介して加圧室４７の加圧ピストン４９下側に導かれている。
　【００３５】
　また、コモンレール４３は燃料通路４５ｂにより筒内燃料噴射弁４の三方電磁弁５１に接続されている。三方電磁弁５１はソレノイドアクチュエータ５３を有し、ソレノイド５３に通電時はコモンレール４３を燃料通路４５ｃを介して加圧室４７の加圧ピストン４９上部に接続し、ソレノイド５３の非通電時は燃料通路４５ｃをリーク配管４５ｄに接続する。
　【００３６】
　ソレノイド５３が通電されると、三方電磁弁５１によりコモンレール４３内の高圧燃料油が加圧ピストン４９上部に導かれる。加圧ピストン４９は上部の受圧面積が下部の面積より大きく設定されている。一方、加圧室４７内の燃料油は逆止弁４６によりコモンレール４３への逆流を阻止されているため、ピストン４９上部に導かれた燃料油圧力によりピストン４９下部の加圧室４７内の燃料は圧縮され、更に高圧になる。すなわち、コモンレール４３から供給された燃料は加圧ピストン４９により増圧される。加圧室４７は燃料通路４５ｅを介して燃料噴射ノズル５５に接続されており、加圧室４７内の燃料圧力が所定の開弁圧力を越えると、加圧室４７内の燃料は燃料噴射ノズルの弁体５７を付勢スプリング５５ａの付勢力に抗して上方に移動させ、ノズル５５から燃焼室内に噴射される。
　【００３７】
　一方、三方電磁弁５１のソレノイド５３への通電が停止されると、燃料通路４５ｃはリーク配管４５ｄに接続され、加圧ピストン４９上部側に作用する燃料油圧力はリーク配管４５ｄを通って燃料タンクに排出される。このため、加圧室４７の燃料油圧力が低下してノズル５５からの燃料噴射が停止するとともに、コモンレール４３から燃料通路４５ａと逆止弁４６とを通って燃料油が流入する。
　【００３８】
　上述のように、本実施例の筒内燃料噴射弁４ではソレノイド５３への通電時期、通電時間を制御することにより任意の噴射時期、噴射量で燃料噴射を行うことが可能となっている。
　次に再度図１に戻って説明すると、図１に５で示すのは、エンジン１の排気通路３に設けられたＮＯＸ吸収剤である。ＮＯＸ吸収剤５は排気空燃比がリーンのときに排気中のＮＯＸを吸収し、排気中の酸素濃度が低下したときに吸収したＮＯＸを放出する後述のＮＯＸ吸放出作用を行う。
　【００３９】
　図１に２０で示すのはエンジン制御回路（ＥＣＵ）２０である。ＥＣＵ２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）２１、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２２、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）２３、入力ポート２４、出力ポート２５を双方向性バス２６で接続した公知の構成のディジタルコンピュータからなり、エンジン１の燃料噴射量制御、燃料噴射時期制御などの基本制御を行うほか、本実施例では後述するように、ＮＯＸ吸収剤５の再生時にエンジン１の燃焼状態を拡散燃焼主体の燃焼から予混合燃焼主体の燃焼に切り換えてエンジン１の空気過剰率を１またはそれ以下に（すなわち理論空燃比またはリッチ空燃比に）低下させる運転を行う。
　【００４０】
　これらの制御のために、ＥＣＵ２０の入力ポート２４には、エンジン１のクランク軸（図示せず）に設けられたクランク回転角センサ１０ａからクランク軸の一定回転角毎に入力するパルス信号が、またもう一つのクランク回転角センサ１０ｂからクランク軸が基準回転位置（例えば第１気筒の上死点位置）に達する毎に基準位置信号が入力されている。さらに、入力ポート２４には、アクセル開度、冷却水温度、エンジン潤滑油温度等の信号がそれぞれ図示しないセンサから入力されている。クランク回転角センサ１０ａからのパルス信号はエンジン回転速度の算出等に、またクランク回転角センサ１０ｂからのパルス信号は筒内燃料噴射弁４からの燃料噴射時期の制御等にそれぞれ使用される。
　【００４１】
　また、ＥＣＵ２０の出力ポート２５は図示しない駆動回路を介して、エンジン１の各気筒の燃料噴射弁４の三方電磁弁５１に接続され、燃料噴射弁４からの燃料噴射量、噴射時期を制御している。
　次に、本発明に使用するＮＯＸ吸収剤５について説明する。
　ＮＯＸ吸収剤５は例えばアルミナ等の担体を使用し、この担体上に例えばカリウムＫ，ナトリウムＮａ，リチウムＬｉ，セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ，カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ，イットリウムＹのような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されている。このＮＯＸ吸収剤５は流入する排気の空燃比がリーンの場合にはＮＯＸを吸収し、酸素濃度が低下するとＮＯＸを放出するＮＯＸの吸放出作用を行う。
　【００４２】
　本実施例では、ディーゼルエンジンが使用されているため、通常運転時の排気空燃比はかなりリーンであり、ＮＯＸ吸収剤５は排気中のＮＯＸの吸収を行う。また、後述するように、エンジン１の空気過剰率が低下して排気中の酸素濃度が低下すると、ＮＯＸ吸収剤５は吸収したＮＯＸの放出を行う。
　この吸放出作用の詳細なメカニズムについては明らかでない部分もある。しかし、この吸放出作用は図３に示すようなメカニズムで行われているものと考えられる。次にこのメカニズムについて担体上に白金ＰｔおよびバリウムＢａを担持させた場合を例にとって説明するが他の貴金属、アルカリ金属、アルカリ土類、希土類を用いても同様なメカニズムとなる。
　【００４３】
　すなわち、流入排気がかなりリーンになると流入排気中の酸素濃度が大巾に増大し、図３（Ａ）に示されるようにこれら酸素Ｏ２がＯ２−またはＯ２−の形で白金Ｐｔの表面に付着する。一方、流入排気中のＮＯは白金Ｐｔの表面上でこのＯ２−またはＯ２−と反応し、ＮＯ２となる（２ＮＯ＋Ｏ２→２ＮＯ２）。次いで生成されたＮＯ２の一部は白金Ｐｔ上で酸化されつつ吸収剤内に吸収されて酸化バリウムＢａＯと結合しながら、図３（Ａ）に示すように硝酸イオンＮＯ３−の形で吸収剤内に拡散する。このようにしてＮＯＸがＮＯＸ吸収剤５内に吸収される。
　【００４４】
　従って、流入排気中の酸素濃度が高い限り白金Ｐｔの表面でＮＯ２が生成され、吸収剤のＮＯＸ吸収能力が飽和しない限りＮＯ２が吸収剤内に吸収されて硝酸イオンＮＯ３−が生成される。これに対してエンジン１の燃焼における空気過剰率が低下し、排気空燃比が理論空燃比またはリッチ空燃比になると、流入排気中の酸素濃度が低下してＮＯ２の生成量が減少する。これにより反応は逆方向（ＮＯ３−→ＮＯ２）に進み、吸収剤内の硝酸イオンＮＯ３−がＮＯ２の形で吸収剤から放出される。すなわち、流入排気中の酸素濃度が低下するとＮＯＸ吸収剤５からＮＯＸが放出されることになる。
　一方、流入排気中に未燃ＨＣ、ＣＯ等の成分が存在すると、これらの成分は白金Ｐｔ上の酸素Ｏ２−またはＯ２−と反応して酸化され、排気中の酸素を消費して排気中の酸素濃度を低下させる。また、排気中の酸素濃度低下によりＮＯＸ吸収剤５から放出されたＮＯ２は図３（Ｂ）に示すようにＨＣ，ＣＯと反応して還元される。このようにして白金Ｐｔの表面上にＮＯ２が存在しなくなると吸収剤から次から次へとＮＯ２が放出される。
　【００４５】
　すなわち、流入排気中のＨＣ，ＣＯは、まず白金Ｐｔ上のＯ２−またはＯ２−とただちに反応して酸化され、次いで白金Ｐｔ上のＯ２−またはＯ２−が消費されてもまだＨＣ，ＣＯが残っていればこのＨＣ，ＣＯによって吸収剤から放出されたＮＯＸ、および排気とともに流入するＮＯＸが還元される。また、ＣＯは還元性が強いため、排気中のＣＯ成分が多い場合には上記ＮＯＸの還元が速やかに行われる。
　【００４６】
　本実施例では、ＮＯＸ吸収剤５の再生操作時にはエンジン１の燃焼における空気過剰率空気過剰率（λ）を１以下まで低下させてエンジン１の運転を行う。これにより、エンジン１は理論空燃比またはリッチ空燃比で運転されることになる。λ≦１の範囲の運転では、エンジン１の排気中の酸素濃度は急激に減少するとともに、排気中の未燃ＨＣ、ＣＯ成分が増大するため、エンジン１の通常運転時に吸収されたＮＯＸがＮＯＸ吸収剤５から放出されるとともに還元浄化される。
　【００４７】
　次に、本実施例におけるエンジン１の空気過剰率低下運転について説明する。本実施例ではディーゼルエンジンが使用されているため、通常の運転時（すなわち、ＮＯＸ吸収剤５の再生を実施していない運転時）はエンジン１における燃焼は空気過剰率の大きい拡散燃焼が主体となっている。拡散燃焼においては、燃料噴射は圧縮行程後半で行われ、圧縮により高温高圧となった燃焼室内の空気中に燃料が噴射される。また、噴射された燃料は、燃料と周囲の空気との境界付近に形成される気化燃料と空気との可燃混合気層で燃焼を開始する。すなわち、拡散燃焼においては、噴射燃料と周囲の空気とは火炎面を挟んで分離した状態で燃焼が行われることになる。
　【００４８】
　このため、拡散燃焼を維持したまま燃料噴射量を増量してλ≦１の低い空気過剰率で運転を行うと、噴射された燃料の大部分は気化しない状態で、空気と接触しないまま周囲の可燃混合気層での燃焼火炎に曝されることになり、燃焼せずにカーボン粒子を生成してしまう。このため、拡散燃焼を維持したままλ≦１の運転を実施すると排気中の酸素濃度があまり低下せずにスモークが増大してしまう問題を生じる。
　【００４９】
　本実施例では、上記問題を解決するため、空気過剰率低下運転時にディーゼルエンジン１に予混合燃焼主体の燃焼を行わせることにより上記問題を解決している。予混合燃焼においては、筒内燃料噴射弁４から噴射された燃料は拡散、気化して空気と混合し、可燃混合気を形成した状態で燃焼が開始される。このため、燃焼が開始されると燃焼火炎が燃焼室全体に伝播し、燃焼室全体で略同時に燃焼が生じる。また、拡散燃焼の場合と異なり、気化しないままの燃料が空気と接触せずに燃焼火炎に曝されることがないので空気過剰率を低下した場合でもスモークの発生が防止される。
　【００５０】
　本実施例では、ＮＯＸ吸収剤５の再生を行う際に、ディーゼルエンジン１の燃焼の空気過剰率を低下させるとともに、筒内燃料噴射弁４から噴射された燃料のうち、予混合燃焼に寄与する燃料の量を拡散燃焼に寄与する燃料の量に対して増大させて予混合燃焼主体の燃焼を行うことにより、排気中のスモークの増大を生じることなくＮＯＸ吸収剤に酸素濃度の低い排気を供給している。
　【００５１】
　次に、デイーゼルエンジン１で予混合燃焼主体の燃焼を行わせる実際の操作について説明する。
　ディーゼルエンジン１で予混合燃焼主体の燃焼を行わせるためには、圧縮行程で気筒内の空気が圧縮され、燃料の着火温度に到達する以前に気筒内に予混合気が形成されている必要がある。ディーゼルエンジンの通常の運転においては、燃料は圧縮行程後半で燃焼室内に噴射されるため、燃料噴射開始から燃料の着火に至る時間は極めて短い。このため、燃料着火以前に噴射される燃料の量は少なく、しかも、燃料着火以前に噴射された燃料は気化、拡散して混合気を形成する時間が不十分であるため燃料着火時には予混合気の割合は少ない。
　【００５２】
　本実施例では、上記を考慮して、以下の方法により筒内燃料噴射弁４から噴射された燃料により、燃料の着火前に燃焼室内に予混合気を形成する。
　なお、以下に説明する方法は、それぞれ単独でも、或いは２つ以上を組み合わせて実施してもよい。
　（１）筒内燃料噴射弁４から着火前に燃焼室内に噴射される燃料量を増大することによる予混合気の形成。
　【００５３】
　燃量の着火が生じる前に燃焼室内に噴射される燃料量を増大することにより、予混合気形成に寄与する燃料量が増大する。このため予混合燃焼を行う燃料量が増大し、ディーゼルエンジン４は予混合燃焼を主体とした燃焼を行うようになる。燃料着火前に燃焼室内に噴射される燃料量を増大させる具体的な方法としては、例えば▲１▼燃料噴射時期を進角させる方法、▲２▼燃料噴射率を変えて噴射期間中の初期に噴射率を増大し、噴射期間後期に噴射率を減少させる方法、等がある。以下、それぞれの方法について説明する。
　【００５４】
　▲１▼燃料噴射時期の進角。
　本実施例では、制御回路２０はクランク回転角センサ１０ｂから入力する基準位置信号とクランク回転角センサ１０ａから入力するクランク回転角信号とに基づいて、各気筒の行程位置を検出し、所定の燃料噴射開始時期になった気筒の筒内燃料噴射弁４の三方電磁弁５１に駆動パルスを送り、燃料噴射を開始する。
　【００５５】
　通常、燃料噴射は燃焼室内の空気が圧縮されて燃料の着火温度以上になる圧縮行程後半で行われる。本実施例では、ＮＯＸ吸収剤の再生時には制御回路２０は各気筒の燃料噴射開始時期を通常運転時より進角させる。これにより、圧縮行程で燃焼室内の温度が上昇して燃料の着火温度に到達する前に燃焼室内に噴射される燃料の量が増大し、燃料着火時に形成される予混合気中の燃料量が増大する。燃料噴射開始時期の進角量は大きいほど予混合燃焼に寄与する燃料量が増大するため、進角量を変えることにより予混合燃焼と拡散燃焼との割合を制御することができる。
　【００５６】
　▲２▼燃料噴射率の変更
　図２で説明したように、筒内燃料噴射弁４（図２参照）の三方電磁弁５１が、加圧室ピストン４９上部に連通する燃料通路４５ｃをコモンレール４３（燃料通路４５ｂ）とを接続する位置に切り換えられると、加圧ピストン４９上部にコモンレール４３の燃料油圧力が導かれ加圧室４７内の燃料油圧力が上昇する。また、三方電磁弁５１が、燃料通路４５ｃをリーク配管４５ｄに接続する位置に切り換えられると、加圧ピストン４９上部の燃料油圧力は低下し加圧室４７内の燃料油圧力は低下する。このため、三方電磁弁５１を短い周期で交互に切り換えて加圧ピストン４９上部がコモンレール４３に接続される時間とリーク配管４５ｄに接続される時間の比を調節することにより加圧ピストン４９上部に作用する燃料油圧力、すなわち加圧室内の燃料油圧力を調節することが可能である。
　【００５７】
　本実施例では、制御回路２０は三方電磁弁５１をパルス信号で駆動しており、この駆動パルスのデューティ比を変更することにより噴射開始初期には加圧ピストン４９上部に作用する燃料油圧力を高く、噴射開始後期には低くなるように制御する。これにより、噴射開始初期には高い噴射圧力が得られ、燃料の噴射率（単位時間当たりの燃料噴射量）が増大し、噴射開始後期には噴射率は低下するため燃料噴射時期と噴射量が同一であっても燃料噴射開始初期に燃焼室内に噴射される燃料の量が増大する。
　【００５８】
　これにより、燃料の着火が開始される前に燃焼室内に噴射される燃料量が増大し、予混合燃焼に寄与する燃料量が増大する。
　（２）筒内燃料噴射弁４から燃料着火前に燃焼室内に噴射された燃料の気化を促進することによる予混合気の形成。
　通常のディーゼルエンジンの運転では、燃料着火前に燃焼室に噴射された燃料が気化せずに液状のまま存在するため予混合気は生成されにくく、拡散燃焼が主体の燃焼が行われる。また、前述のように、液状のままの燃料が燃焼火炎に曝されるとカーボン粒子を生成するため排気スモークが増大する問題が生じる。一方、燃料着火前に燃焼室に噴射された燃料を気化させることができれば、気化燃料と空気との予混合気の生成が促進され、予混合燃焼主体の燃焼が行われるとともに、液状燃料によるカーボン粒子の生成を防止することができる。
　【００５９】
　燃料の気化を促進する具体的な方法としては、例えば、▲１▼燃料噴射開始時期を進角させる、▲２▼燃料油の温度を上昇させる▲３▼燃料噴射圧力を噴射時期に応じて変更する、▲４▼燃焼室内に渦流（スワール）を生成させる、▲５▼燃焼室内に排気ガスを還流させる、等が用いられる。以下それぞれについて説明する。
　▲１▼燃料噴射開始時期の進角。
　【００６０】
　前述のように、燃料噴射時期を進角させることにより燃料着火前に燃焼室内に噴射される燃料量を増大させることができるが、燃料噴射開始時期を進角することにより、同時に燃料の気化を促進することができる。すなわち、燃料噴射開始を進角させることにより、燃料噴射から着火までの時間が長くなるため、噴射された燃料は着火前に高温の燃焼室内で十分に気化、拡散し、空気との予混合気が形成される。
　【００６１】
　▲２▼燃料油の温度上昇
　筒内燃料噴射弁４から噴射される燃料油の温度を上昇させることより燃料油の気化を促進することが可能である。このためには、例えば燃料油配管に電気ヒータなどを設け筒内燃料噴射弁４に供給される燃料の温度を上昇させるようにすれば良い。
　【００６２】
　▲３▼筒内燃料噴射弁４からの燃料噴射圧力の変更
　通常の運転時には、筒内燃料噴射弁４から噴射された燃料は一部が圧縮行程で上昇した位置にあるピストンの上面に衝突して微細化されるが、残りの部分はシリンダライナに付着する。ライナに付着した燃料は、比較的大きな液滴を形成するため、蒸発、気化しにくく予混合気を形成しにくい。
　【００６３】
　前述のように、本実施例では筒内燃料噴射弁４は三方電磁弁５１の駆動パルスデューティ比を変更することにより燃料噴射圧力を変更することができる。このため、本実施例では、燃料噴射時期に応じて、以下のように燃料噴射圧力を変更することによりライナに付着する燃料を低減し、噴射された燃料の気化を促進している。
　【００６４】
　例えば、圧縮行程で燃料噴射を行う場合には、通常運転時より燃料噴射圧力を上昇させる。これにより、噴射された燃料の貫徹力が増大し、直接ピストン上面に衝突する燃料の量が増大するため、ライナに付着する燃料の量が低減される。また、ピストン上面に衝突した燃料は、衝突により微細化するため気化、拡散が促進される。
　【００６５】
　一方、例えば燃料噴射時期を進角させて吸気行程または吸気行程時に燃料噴射を行う場合には、ピストンは低い位置にあるため燃料をピストン上面に衝突させることはできない。また、噴射時期を進角させると気筒内圧力が低い状態で燃料が噴射されるため、通常の燃料圧力で燃料噴射を行うと燃料の噴射速度が過大になり、噴射された燃料の大部分がシリンダライナに衝突、付着してしまうことになる。このため、本実施例では燃料噴射進角時には、逆に燃料噴射圧力を低下させるようにしている。これにより、噴射された燃料の大部分はシリンダライナまで到達せずに気筒内の空気と混合するようになり、燃料の気化と予混合気の形成が促進される。
　【００６６】
　▲４▼スワールの生成
　吸気スワールポートと吸気制御弁とを有するエンジンでは、流入する吸気により気筒内に渦流（スワール）を生成することにより、噴射された燃料の拡散、気化を促進することができる。図４は、スワール吸気ポートと吸気制御弁とを備えたディーゼルエンジンの気筒シリンダヘッドの構成を示す概略図である。図４において１０１は気筒のシリンダヘッド、１０３、１０５はシリンダヘッドに設けられた２つの吸気ポートである。本実施例では吸気ポート１０３は螺旋状の形状を有するヘリカルポートとされており、吸気ポート１０３から気筒内に流入する吸気はポート１０３通過時に気筒軸線に対して直角方向の旋回速度成分を与えられる。一方、もう一つの吸気ポート１０５は通常のストレートポートとされ、吸気ポート１０５からは吸気は直線状に気筒内に流入する。吸気ポート１０３、１０５にはそれぞれ独立した吸気通路１０７、１０９が接続されており、ストレートポート１０５側の吸気通路１０９には吸気通路１０９を開閉する吸気制御弁１１１が設けられている。
　【００６７】
　本実施例では、通常の運転時には吸気制御弁１１１を開弁したままで運転する。これにより、吸気の大部分は抵抗の少ないストレートポート１０５から気筒内に流入し、気筒内にはスワールは生じない。一方、予混合燃焼主体の燃焼を行う場合には、吸気制御弁１１１は閉弁され、吸気通路１０９を閉鎖する。これにより、吸気はヘリカルポート１０３のみを通って気筒内に流入するため、気筒内に流入する空気量が低下するとともに、気筒内に強い渦流（スワール）が生成される。筒内燃料噴射弁から気筒内に噴射された燃料は、このスワールにより空気と攪拌、混合され燃料の気化が促進されるとともに均一な予混合気が生成される。
　【００６８】
　▲５▼排気ガス還流。
　燃料着火前に気筒内に噴射された燃料の気化を促進するためには、気筒内温度が高いほど好ましい。ところが、燃料噴射を進角して吸気行程で燃料噴射を行うような場合には気筒内は吸気により比較的低温になっている。このような場合、高温のエンジン排気の一部を燃焼室に還流することにより燃焼室内の温度を上昇させることにより燃料の気化を促進することができる。
　【００６９】
　図５は、エンジン排気の一部を吸気系を介して気筒内に還流させるＥＧＲ装置を備えたディーゼルエンジンの構成を示す図である。図５において、図１と同一の参照符号で示した要素は、図１のものと同一の要素であるので説明は省略する。図５において、７１はエンジンの排気通路３と吸気通路２とを接続するＥＧＲ通路、７３はＥＧＲ通路７１に設けられたＥＧＲ弁をそれぞれ示している。ＥＧＲ弁７３は、例えばステップモータ、ソレノイドアクチュエータ等の適宜なアクチュエータを有する流量制御弁とされ、制御回路２０からの駆動パルス信号に応じてＥＧＲ通路７１を通って排気通路３から吸気通路２に還流する排気流量を制御可能となっている。
　【００７０】
　本実施例では、予混合燃焼を行う場合には制御回路２０はＥＧＲ弁７３の開度を増大し、吸気通路２を介して気筒内に還流する排気流量を増加させる。これにより、吸気とともに高温の排気が気筒内に流入するため、気筒内温度が上昇し、噴射された燃料の気化が促進される。
　なお、図５に８１で示すのは吸気通路２に設けられた吸気絞り弁である。吸気絞り弁８１は、ＥＧＲ弁７１と同様適宜なアクチュエータ８１ａを備え、制御回路２０からの駆動信号に応じた開度をとる。通常の運転時には吸気絞り弁８１は全開とされ、吸気通路２を流れる吸気流を妨げないが、後述するように所定の条件下では吸気絞り弁８１は所定の開度まで閉弁し、吸気通路２を通る吸気流量を低下させる。また、ＥＧＲ弁７３により排気を還流させる際に、同時に吸気絞り弁８１により、吸気通路２内の吸気流量を低下させると気筒内に流入する新気の量に対する還流排気の量を増大させることができ、気筒内温度を更に上昇させることができる。
　【００７１】
　（３）燃料の着火時期を遅延させることによる予混合気形成。
　気筒内に噴射された燃料の着火時期を遅延させることによっても、燃料噴射開始時期から燃料着火までの時間を長くとることができる。このため、前述の燃料噴射時期を進角させた場合と同様に、燃料着火時期を遅延させることによっても気筒内に噴射された燃料により予混合気を形成させることができる。
　【００７２】
　燃料着火時期を遅延させる具体的な手段としては、▲１▼圧縮行程における気筒内圧力を低下させる、▲２▼圧縮行程における気筒内温度を低下させる、等がある。以下それぞれについて説明する。
　▲１▼圧縮行程における気筒内圧力低下
　気筒内に噴射された燃料は、圧縮行程において気筒内の空気が圧縮されて昇温し、燃料の着火温度以上になった場合に燃焼を開始する。ここで、圧縮行程において通常より気筒内圧力を低下させれば、温度上昇もそれに応じて小さくなり気筒内の空気温度が燃料の着火温度に到達するのが遅れるため、燃料の着火を遅延させることができる。例えば、具体的には図５で説明した吸気絞り弁８１を備えるエンジンでは吸気絞り弁８１を閉弁して、吸気通路２から気筒内に流入する空気量を通常より低減することにより、圧縮行程開始時の気筒内圧力を低下させて圧縮行程における気筒内圧力を低下させることができる。これにより、気筒内温度が燃料の着火温度に到達する時期が通常より遅くなり、燃焼の開始が遅延される。
　【００７３】
　また、例えば、過給機を備えたエンジンでは、過給機を停止して過給圧を低下させることにより圧縮行程での気筒内圧力を低下させることができる。
　更に、吸気弁の閉弁時期を変更することができる可変バルブタイミング機構を備えたエンジンでは、吸気弁の閉弁時期を圧縮行程開始後まで遅延させることにより、気筒内の実圧縮比を低下させることができるため、圧縮行程時の気筒内圧力を低下させることが可能である。
　【００７４】
　さらに、例えば気筒に連通する可変容積圧縮室を設け、この可変容積圧縮室内を摺動するピストンの位置を変えることにより、圧縮室容積を変えることができる可変圧縮比機構を備えたエンジンでは、可変容積圧縮室の容積を増大させることにより、気筒の実圧縮比を低下させて圧縮行程時の気筒内圧力を低下させることができる。
　【００７５】
　▲２▼圧縮行程における気筒内温度の低下
　圧縮行程において、気筒内圧力を低下させる代わりに、直接気筒内温度を低下させることによっても燃料の着火時期を遅延させることが可能である。このための具体的方法としては、例えば吸気通路に冷却器を設け、吸気温度を低下させる、等の方法がある。特に過給エンジンでは通常運転時は、過給により吸気温度が高くなるため、過給を停止して吸気温度を低下させることも有効である。
　【００７６】
　以上、ディーゼルエンジンにおいて燃焼開始前に気筒内に噴射された燃料と空気との予混合気を生成する方法について説明したが、上記方法によりディーゼルエンジンで空気過剰率を低下させた予混合燃焼主体の燃焼を行った場合には、スモーク発生の問題は生じないものの、他の問題が生じる場合がある。
　すなわち、予混合燃焼においては、気筒内全体に燃料と空気との可燃混合気が生成されるため、一旦着火が生じると燃焼が極めて急速に進行する衝撃燃焼が生じる。このため、エンジンの出力トルクが急激な変化を繰り返したり、圧縮行程上死点以前に燃焼が進行することによるノッキングなどの問題が生じる。
　【００７７】
　特に、エンジンの空気過剰率を低下させるためには燃料噴射量を増量する必要があるが、この場合衝撃燃焼による気筒内圧力上昇も大きくなり、トルク変動やノックが激しくなる問題がある。
　本実施例では、このような衝撃燃焼によるトルク変動やノッキングを以下のような方法で防止している。
　【００７８】
　すなわち、衝撃燃焼による気筒内圧力の急上昇は予混合気内に含まれる燃料の量が多い程、すなわち機関負荷が大きいほど大きくなる。逆に、予混合気内に含まれる燃料の量が少ない場合には、衝撃燃焼が生じていてもトルク変動やノッキングは小さくなり、燃料量が少ない領域、すなわち軽負荷領域では運転上大きな影響が生じなくなる。本実施例では、このように衝撃燃焼が運転上許容できる範囲でのみ、空気過剰率を低下させた予混合燃焼を行うようにしている。
　【００７９】
　図６（Ａ）は、本実施例において空気過剰率を低下させた予混合燃焼を行う負荷領域の例を示している。図６（Ａ）において、縦軸はエンジンのアクセル開度（すなわち、エンジン出力トルク）、横軸はエンジン回転数を示し、図中に斜線を付した領域が予混合燃焼を行う負荷領域である。なお、図６の実線Ｆはエンジンの全負荷時の出力特性を示し、図中の点線は通常の部分負荷運転におけるエンジンの空気過剰率λの変化を示している。図６から判るように、通常の運転においてはエンジンの空気過剰率λはエンジン負荷が低下する程大きくなっている。図６（Ａ）の実施例では、このように本来空気過剰率λが大きい運転が行われる低負荷領域で、エンジンの負荷状態が図に斜線で示した負荷領域になると、前述のいずれかの方法により燃焼室内に予混合気を形成し、同時に空気過剰率λを１．０以下に低下させた運転を行う。
　【００８０】
　なお、図６（Ａ）の例では、低負荷運転時においては、空気過剰率λが大きい状態から予混合燃焼が行われる斜線部分になると急激に空気過剰率が低化されることになるが、図６（Ｂ）に示すように、予混合運転を行う領域（図６Ｂの斜線領域）内においても、λが大きい負荷領域とλ≦１の負荷領域との間に中間のλ領域を設け、負荷の低下とともに徐々にλ≦１の状態に切り換えるようにしてもよい。
　【００８１】
　また、図７から図１０は、負荷に応じて通常のディーゼル燃焼（拡散燃焼主体の燃焼）から予混合燃焼主体の燃焼への切換を行う場合の切換の様子を示している。
　図７は機関負荷が所定の負荷以下になった場合にはステップ状に燃焼を切り換える場合を示しており、図７（Ａ）は空気過剰率λの負荷に対する変化、図７（Ｂ）は全体の燃料のうち予混合燃焼に寄与する燃料の割合Ｐ（パーセント）の負荷に対する変化を示している。ディーゼルエンジンでは、通常運転においても、図７（Ａ）に点線で示したように負荷が低下するにつれてλは増大し、同時に予混合燃焼に寄与する燃料の割合は徐々に増加する（図７（Ｂ）点線）。これに対して、本実施例では、図７に実線で示すように、ある負荷（図にＦ０で示す）を境に急激に予混合燃焼の割合を増大し（図７（Ｂ））、かつλを低下（図７（Ａ））させる運転が行われる。
　【００８２】
　図８は予混合燃焼とディーゼル燃焼との切換の別の実施例を示している。本実施例では、図７と同様所定の負荷（Ｆ０）を境に急激に予混合燃焼への切換を行うが、燃焼が不安定になりやすい極低負荷運転領域では通常のディーゼル燃焼に復帰し、燃焼を安定させるようにしている。
　また、図９は図７にと同様予混合燃焼とディーゼル燃焼との切換はステップ状に行うが、空気過剰率λは負荷が低下するにつれて徐々に低減し、極低負荷運転領域では徐々に増大するように設定し、軽負荷領域においてもλ＞１で運転される領域を設けた例を示す。
　【００８３】
　図１０は、図８において、図９と同様に拡散燃焼から予混合燃焼への切換時にλを徐々に低減するようにした例である。
　なお、上記軽負荷領域で空気過剰率λを低下させる際に、燃料噴射量のみを増量することにより空気過剰率λを低下させると、燃料噴射量が多くなり、上記衝撃燃焼の影響も大きくなる。このため、燃料の増量と同時に気筒内に吸入される新気の量を低減することにより空気過剰率を低下させれば、空気過剰率を低下させた場合でも燃料の増量幅は小さくなるので、衝撃燃焼の影響を更に小さくすることができる。
　【００８４】
　本実施例では、図５に示したようにエンジン吸気通路に吸気絞り弁８１と排気再循環用のＥＧＲ弁７３を設け、吸気絞りによる吸気量低減、または排気再循環による新気吸入量の低減、あるいはこれらの両方を行って気筒に吸入される新気の量を低減し、空気過剰率低下運転時の燃料量ができるだけ少なくなるようにしている。
　【００８５】
　上記に予混合燃焼時の衝撃燃焼の問題について述べたが、予混合燃焼主体の燃焼を行った場合には、燃焼室内で着火条件が早く整い過ぎるために燃焼が圧縮行程中に生じてしまう過早着火や、比較的少ない燃料を燃焼室内全体に分散させるために生じる燃料濃度の低下に伴う着火ミス、着火遅れ等の問題が生じる。
　これらの問題は以下の方法により解決することができる。
　【００８６】
　例えば、過早着火や着火遅れの問題については、前述したように、圧縮行程における気筒内温度、圧力等の燃料の着火に影響を与える条件を制御し、着火が適正な時期に行われるようにすることにより解決できる。本実施例では、図５に示した吸気絞り弁８１による吸気絞り、ＥＧＲ弁７３による燃焼室への排気再循環の量を、予混合燃焼に寄与する燃料の量に応じて制御することにより燃焼室における着火時期が適正な範囲内（例えば圧縮上死点付近）になるように調節している。
　【００８７】
　図１１から図１３は前述の図７のように予混合燃焼に寄与する燃料量をステップ状に変化させる場合に、着火時期を適正な範囲に維持するための吸気絞りと排気再循環量の変化を示している。
　図１１（Ａ）は図７（Ａ）と同様λの負荷による変化、図１１（Ｂ）は吸気絞りによる気筒内の新気の量と、排気再循環量（ＥＧＲ）との比率Ｑの負荷による変化とを示している。エンジン負荷が低下すると燃料噴射量も小さくなるため、空気過剰率を低下するためには吸気絞りを行い気筒内に吸入される新気の量を低減する必要がある。一方、気筒内の新気の量を低減すると気筒内圧力の低下により気筒内温度が燃料の着火条件に到達するのが遅れ、着火遅れや着火ミス等の問題が生じ易くなる。そこで、本実施例では、図１１（Ｂ）に示すように、燃料噴射量が低下して、それに応じて吸気絞りが行われると、吸気量の低下を補うために排気の再循環量が増大される。これにより、気筒内圧力は適正な範囲に維持され、着火時期が所定の範囲に制御される。
　【００８８】
　また、図１２（Ａ）、（Ｂ）は、図１１において負荷低下時に、気筒内に循環される排気ガスにより酸素不足による燃焼不安定が生じることを防止するために、予混合運転実施時の低負荷側では新気量に対して排気再循環の量を低減し、酸素濃度を上げるようにしたものである。この場合、気筒内圧力は低下することになるが、循環する排気ガスの温度が高いため気筒内の温度が過度に低下することはなく、圧縮行程時に着火温度への到達が大幅に遅れることはない。
　【００８９】
　また、図１３（Ａ）、（Ｂ）は、図１１において高負荷側で排気の循環量が低下するために、燃焼が生じやすくなり、過早着火が生じるような場合に、排気の循環量を更に低下し、気筒内に供給される新気と排気との合計量を減らし、気筒内圧力を低下することにより圧縮行程時の着火温度への到達を遅延させる例を示している。
　【００９０】
　ところで、予混合燃焼を行う際に、前述したように燃料噴射時期を進角させることにより予混合気を形成することが可能である。この場合、燃料噴射開始時期を進角させるほど燃料の気化と空気との混合とが良好になる。ところが、低負荷領域において燃料と空気との混合を完全に行った場合には燃料の分散により、混合気中の燃料濃度が比較的低い値となるため、着火が生じにくくなる問題が生じる場合がある。本実施例では、このような場合に燃料の一部を通常運転時の燃料噴射時期に噴射し、噴射燃料の着火により気筒内の混合気の点火を行うようにしている。
　【００９１】
　図１４は、本実施例における、燃料噴射時期と負荷との関係を示す図である。
　図１４において、横軸はエンジン負荷、縦軸は燃料噴射時期を示している。図１４に示すように、本実施例においても所定の負荷（図１４、Ｆ０）以上の負荷では拡散燃焼を主体とした通常のディーゼル燃焼が行われる。すなわち、負荷Ｆ０以上の領域では、燃料噴射は圧縮行程後半に開始され、気筒内温度が燃料の着火温度を越えると燃焼を開始する。図１４に線Ａで示すのは気筒内温度が上昇し、噴射された燃料が燃焼を開始する温度である。すなわち、通常運転時には、燃料噴射は着火温度到達の直前に開始される。
　【００９２】
　一方、本実施例では、エンジン負荷Ｆ０以下の領域では燃料噴射は大幅に進角され、吸気行程初期に開始される。これにより気筒内に均一な混合気が形成されるが、前述のように噴射された燃料が気筒内に分散するため圧縮行程時に燃料の着火が生じにくくなり着火ミスが生じる可能性がある。そこで、本実施例では、必要とされる燃料の全量を吸気行程に噴射しないで、一部の燃料を吸気行程時の燃料噴射終了後、通常運転時と同様、気筒内温度が燃料着火温度に到達する直前に噴射するようにしている。これにより、燃料着火温度到達直前に噴射された燃料は、気筒内に分散する前の燃料濃度が高い状態で着火温度に到達するため、確実に着火を生じ、気筒内に形成された予混合気への点火が行われるので、着火ミスが防止される。
　【００９３】
　次に、図１５を用いて通常の拡散燃焼を主体とした燃焼と、予混合燃焼を主体とした燃焼との間の切換について説明する。拡散燃焼主体の燃焼から予混合燃焼主体の空気過剰率を低下させた運転に切り換えた場合には、前述のように燃焼速度の相違や、空気過剰率低下のための燃料増量等により切換前後でエンジン出力に変動を生じ、燃焼状態の切換によりトルクショックが発生する場合がある。
　【００９４】
　図１５（Ａ）、（Ｂ）は、拡散燃焼と予混合燃焼との切換を徐々に行うことにより、急激な燃焼状態の変化を回避してトルクショックが生じることを防止する例を示している。図１５（Ａ）、（Ｂ）において、図中のカーブＡは全燃料噴射量に対する通常より早期（例えば吸気行程中）に噴射される燃料（予混合気形成用燃料）の量の割合（パーセント）を、同様にカーブＢは全燃料噴射量に対する通常の燃料噴射時期（圧縮行程後半）に噴射される燃料の量の割合を示している。また、図の横軸は、拡散燃焼から予混合燃焼への移行の際の経過時間を示し、図１５（Ａ）、（Ｂ）においてＴで示した期間は拡散燃焼から予混合燃焼へ完全に移行するまでの期間を示している。
　【００９５】
　図１５（Ａ）について説明すると、本実施例では通常運転時には圧縮行程後半に全量（１００パーセント）の燃料が噴射されており、予混合燃焼への切換時には期間Ｔの間に圧縮行程後半における燃料噴射量は徐々に低減され、期間Ｔ終了時にはゼロになるようにされる（カーブＢ）。また、早期噴射される燃料量は通常運転時にはゼロであり、予混合燃焼への切換時には期間Ｔの間に０から１００パーセントまで増量される。すなわち、拡散燃焼から予混合燃焼への移行期間Ｔの間には、早期噴射と通常の圧縮行程噴射との両方が行われる。このように、拡散燃焼から予混合燃焼への切換時を急激に行うのではなく、ある移行期間Ｔを設け、この期間内に拡散燃焼から予混合燃焼への切換を徐々に進行させることにより、拡散燃焼から予混合燃焼への切換によるトルクショックの発生が防止される。
　【００９６】
　図１５（Ｂ）は、図１４で説明したように予混合気の点火ように圧縮行程後半に少量の燃料を噴射する場合に、拡散燃焼から予混合燃焼への切換を徐々に行う例を示している。この場合、移行期間Ｔが終了した後も圧縮行程に噴射される燃料量はゼロにならず、予混合燃焼運転中も少量の燃料噴射が行われる。
　なお、図１５（Ａ）、（Ｂ）はいずれも、拡散燃焼から予混合燃焼への移行についてのみ示しているが、同様に予混合燃焼から拡散燃焼に復帰する際にも移行期間を設け、燃焼の切換を徐々に行うようにすれば、拡散燃焼と予混合燃焼との間の切換に伴うトルクショックの発生が完全に防止される。
　【００９７】
　次に、図１６から図１８を用いて、ディーゼルエンジン１の空気過剰率低下運転により、図１、図５のＮＯＸ吸収剤の再生を行う場合のエンジン制御について説明する。
　図１６は、エンジン制御回路２０により実行されるエンジン制御フローチャートを示す。本実施例では、エンジンの運転条件が予混合燃焼を実施可能な条件になった場合には、常に予混合燃焼に切換を行うとともに、空気過剰率λを１以下に低下させてＮＯＸ吸収剤５の再生をおこなう場合を示している。
　【００９８】
　図１６において、ステップ１６０１ではエンジン冷却水温度ＴＨＷ、潤滑油温度ＴＨＯ、エンジン回転数Ｎ、アクセル開度Ａｃｃがそれぞれ対応するセンサから読み込まれ、次いでステップ１６０３では、予混合燃焼実施のための前提条件が満足されているか否かが判定される。予混合燃焼実施のためには、エンジン暖機が十分に行われ、エンジンの状態が安定している必要がある。そこで、ステップ１６０３では、冷却水温度ＴＨＷと潤滑油温度ＴＨＯが所定温度以上になっていることが予混合燃焼実施のための前提条件とされる。ステップ１６０３で前提条件が満足されていない場合には、ステップ１６１１に進み、フラグＦＬの値を０にセットしたあと本ルーチンはそのまま終了する。フラグＦＬの値が０にセットされると、予混合燃焼は行われず、別途制御回路２０により実行される燃料噴射制御ルーチン（図示せず）により、燃料噴射量、噴射時期は通常運転時の制御が行われエンジンは拡散燃焼を主体とした通常のディーゼル燃焼で運転される。
　【００９９】
　ステップ１６０３で前提条件が満足されていた場合には、ステップ１６０５で現在の運転状態（負荷状態）が、予混合燃焼を実行可能な負荷領域にあるか否かが判定される。この判定は、アクセル開度Ａｃｃと回転数Ｎとに基づいて、図６（Ａ）、または図６（Ｂ）のマップから判定される。
　ステップ１６０５で現在の負荷状態が予混合燃焼可能な負荷領域（図６（Ａ）または図６（Ｂ）の斜線領域）にある場合には、ステップ１６０７で空気過剰率λの値としてλ０が設定され、ステップ１６０９では前述のフラグＦＬの値が１にセットされる。フラグＦＬの値か１にセットされると、別途制御回路２０により実行されるルーチンにより、前述のいずれかの方法により、エンジン空気過剰率λの値がλ０に制御されるとともにエンジンの予混合燃焼が実施される。なお、ステップ１６０７で設定されるλ０の値は、図６（Ａ）のマップを使用する場合にはλ０≦１．０とされ、図６（Ｂ）のマップを使用する場合には、アクセル開度とエンジン回転数とを用いて図６（Ｂ）のマップから決定される。
　【０１００】
　本実施例によれば、エンジン運転中、運転状態に応じて随時空気過剰率低下運転が行われ、ＮＯＸ吸収剤５に流入する排気の空燃比がリッチ空燃比となるため、ＮＯＸ吸収剤５の再生が行われ、ＮＯＸ吸収剤５の飽和が防止される。
　次に、図１７を用いてＮＯＸ吸収剤５の再生のためのエンジン制御の別の例を説明する。
　【０１０１】
　図１６の実施例では、エンジンが予混合燃焼運転可能な負荷領域で運転されている場合には、常に空気過剰率を低下させた予混合燃焼運転を行ってＮＯＸ吸収剤の再生操作を実施している。しかし、このように特定の負荷領域で常にＮＯＸ吸収剤５の再生操作を行うようにすると、ＮＯＸ吸収剤５のＮＯＸ吸収量が少なく再生操作を実施する必要がない場合にもエンジンの運転状況によってはＮＯＸ吸収剤５の再生操作が行われることになる。従って、図１６の実施例では、空気過剰率を低下させた運転の頻度が増大し、エンジン燃費の悪化を生じるおそれがある。本実施例では、この点を考慮し、予混合燃焼運転可能な負荷領域においても、ＮＯＸ吸収剤のＮＯＸ吸収量が少なく再生操作の必要がない場合には通常のディーゼル燃焼運転を行うようにしたものである。
　【０１０２】
　図１７において、ステップ１７０１から１７０５では、運転状態パラメータの読み込み（ステップ１７０１）と予混合燃焼の前提条件の判定（ステップ１７０３）、負荷領域の判定（ステップ１７０５）が行われる。これらのステップは図１６のステップ１６０１から１６０５と同一であるため、ここでは説明は省略する。ステップ１７０３、１７０５で条件が成立していない場合には、図１６と同様ステップ１７１３でフラグＦＬの値を０にセットした後ルーチンは終了する。これにより、エンジンは拡散燃焼を主体とした通常のディーゼル燃焼で運転される。
　【０１０３】
　ステップ１７０３、１７０５で予混合燃焼運転の条件が成立した場合には、ステップ１７０７が実行される。ステップ１７０７では、ＮＯＸ吸収剤５に吸収したＮＯＸ量ＡＮが予め定めた所定量ＡＮ０以上に増大しているか否かが判定される。
　ステップ１７０７でＮＯＸ吸収剤５のＮＯＸ吸収量ＡＮが所定量ＡＮ０より少ない場合には、ＮＯＸ吸収剤５の再生操作は実施せずにステップ１７１３を実行した後ルーチンは終了する。すなわち、ＮＯＸ吸収剤５のＮＯＸ吸収量が所定量以上であり、真に再生が必要な場合にのみ、ステップ１７０９以降の空気過剰率を低下した予混合燃焼運転が実行される。
　【０１０４】
　次に、ステップ１７０７におけるＮＯＸ吸収剤５のＮＯＸ吸収量の判定について説明する。
　ＮＯＸ吸収剤５の単位時間当たりのＮＯＸ吸収量は、エンジン１で単位時間当たりに発生するＮＯＸ量に直接比例する。一方、エンジン１の単位時間当たりのＮＯＸ発生量はエンジン出力トルク（アクセル開度）、と吸入空気量（エンジン回転数）とに応じて変化する。本実施例では、予め実際のエンジンを用いて、アクセル開度とエンジン回転数とを変化させ、各運転条件におけるエンジンの単位時間当たりＮＯＸ発生量を計測し、制御回路２０のＲＯＭ２３にアクセル開度とエンジン回転数とを用いた数値マップとして格納してある。
　【０１０５】
　制御回路２０は、別途実行される図示しないルーチンで、一定時間毎にアクセル開度ＡＣＣと回転数Ｎとを読み込んで上記マップに基づいてエンジンの単位時間当たりのＮＯＸ発生量を算出するとともに、このＮＯＸ発生量の値を積算して積算値ＡＮを算出する。このＮＯＸ発生量の積算値ＡＮは、すなわちＮＯＸ吸収剤５に吸収されたＮＯＸの量に直接比例するものである。図１７のステップ１７０７では、上記により算出したＮＯＸ発生量をＮＯＸ吸収剤の吸収量ＡＮとして用い、この積算値ＡＮが所定量ＡＮ０（例えば、ＮＯＸ吸収剤の吸収可能な最大ＮＯＸ量の７０パーセント程度に相当する量）を越えたときにステップ１７０９以下を実行する。
　【０１０６】
　なお、上記のようにエンジンのＮＯＸ発生量の積算値からＮＯＸ吸収剤のＮＯＸ吸収量を算出する代わりに、近似的に通常の空気過剰率が大きい運転が実施された時間が所定時間以上になったときにＮＯＸ吸収剤の吸収量が所定量より増大したと判定するようにしてもよい。
　ステップ１７０９、ステップ１７１１では、空気過剰率λが所定値λ１（ここで、λ１≦１．０）に設定され（ステップ１７０９）、空気過剰率を低下させた予混合燃焼が実施される（ステップ１７１１）。なお、この場合、空気過剰率低下運転はＮＯＸ吸収剤５の再生に必要な時間（例えば数秒から数十秒程度）の間のみ実行され、この時間が経過するとＮＯＸ吸収剤５のＮＯＸ吸収量は０に設定される。これにより、図１７のルーチンでは、ステップ１７０７でＮＯＸ吸収量が増大していないと判定されるようになり、ステップ１７１３が実行され、エンジンでは通常のディーゼル燃焼が実施される。本実施例によれば、空気過剰率低下運転は、真にＮＯＸ吸収剤の再生操作が必要な場合にのみ実行されるため、エンジン燃費の悪化が防止される。
　【０１０７】
　図１８は、図１７の変形例を示す。本実施例は、いわば図１６の実施例と図１７の実施例との中間の制御となっている。すなわち、本実施例でも、予混合燃焼の条件（ステップ１８０３、１８０５）のいずれかが成立しない場合には、通常のディーゼル燃焼による運転が行われ（ステップ１８１５）、予混合燃焼の条件（ステップ１８０３、１８０５）の両方が成立した場合には、常にエンジンを予混合燃焼で運転する（ステップ１８０７）。また、予混合燃焼を行う場合には、ＮＯＸ吸収剤５のＮＯＸ吸収量ＡＮが所定値ＡＮ０より大きいか否か（ステップ１８０９）により空気過剰率λの設定を変える。すなわち、ＮＯＸ吸収量ＡＮが所定値ＡＮ０に達していない場合には、空気過剰率λを１．０より大きいλ２に設定し、空気過剰率の比較的大きい予混合燃焼を行う（ステップ１８１１）。
　【０１０８】
　また、ＮＯＸ吸収剤のＮＯＸ吸収量ＡＮが所定の値ＡＮ０より大きくなっていると判断された場合には、空気過剰率λをλ１（λ１≦１．０）に設定してＮＯＸ吸収剤の再生を行うようにしている（ステップ１８１３）。なお、本実施例では、ＮＯＸ吸収剤再生時の空気過剰率の設定値λ１は図１６、１７の実施例の場合より小さな値に設定し、排気の空燃比を更に小さくするとともに、短時間（０．５秒から数秒程度）で再生操作を終了するようにしている。また、本実施例でも再生操作が終了すると、ＮＯＸ吸収剤５のＮＯＸ吸収量ＡＮの値は０に戻される。
　【０１０９】
　このように、所定の負荷領域では通常でも空気過剰率λ＞１．０の運転を行っておき、必要な場合にのみ空気過剰率λを短時間だけ１．０以下に低下させるようにしたことにより、ＮＯＸ吸収剤５の再生時には単にλが変化するのみで、燃焼形態（予混合燃焼かディーゼル燃焼か）は大きく変化しないため、再生に伴う出力変動が最小限に抑制される。また、本実施例においても、図１７の実施例と同様λ≦１．０の運転頻度は短いため、ＮＯＸ吸収剤再生操作による燃費の悪化が防止される。
　【０１１０】
　【発明の効果】
　各請求項に記載の発明によれば、ＮＯＸ吸収剤の再生時にディーゼルエンジンを予混合燃焼主体の燃焼で運転するようにしたことにより、スモークの発生等を生じることなくエンジンの空気過剰率を１またはそれ以下に低下させることが可能となるため、ディーゼルエンジンにおいても、ＮＯＸ吸収剤の再生を完全に行うことが可能となるという共通の効果を奏する。
　【０１１１】
　また、請求項
１６
１７
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明の排気浄化装置を適用するディーゼルエンジンの構成の一例を示す概略図である。
　【図２】
　図１の筒内燃料噴射弁の作動原理を説明する図である。
　【図３】
　ＮＯＸ吸収剤のＮＯＸ吸放出作用を説明する図である。
　【図４】
　気筒内にスワールを生成する手段を説明する図である。
　【図５】
　本発明の排気浄化装置を適用するディーゼルエンジンの構成の他の一例を示す概略図である。
　【図６】
　予混合燃焼を実施する負荷領域の設定例を示す図である。
　【図７】
　予混合燃焼を実施する場合の空気過剰率の設定の一例を説明する図である。
　【図８】
　予混合燃焼を実施する場合の空気過剰率の設定の一例を説明する図である。
　【図９】
　予混合燃焼を実施する場合の空気過剰率の設定の一例を説明する図である。
　【図１０】
　予混合燃焼を実施する場合の空気過剰率の設定の一例を説明する図である。
　【図１１】
　予混合燃焼を実施する場合の排気ガスの再循環量の設定の一例を説明する図である。
　【図１２】
　予混合燃焼を実施する場合の排気ガスの再循環量の設定の一例を説明する図である。
　【図１３】
　予混合燃焼を実施する場合の排気ガスの再循環量の設定の一例を説明する図である。
　【図１４】
　予混合燃焼を実施する場合の燃料噴射時期の設定の一例を説明する図である。
　【図１５】
　ディーゼル燃焼と予混合燃焼との切換時の燃料噴射時期の設定例を説明する図である。
　【図１６】
　ＮＯＸ吸収剤の再生制御の一例を説明するフローチャートである。
　【図１７】
　ＮＯＸ吸収剤の再生制御の一例を説明するフローチャートである。
　【図１８】
　ＮＯＸ吸収剤の再生制御の一例を説明するフローチャートである。
　【符号の説明】
　１…ディーゼルエンジン本体
　２…吸気通路
　３…排気通路
　４…筒内燃料噴射弁
　５…ＮＯＸ吸収剤
　２０…制御回路
　７３…ＥＧＲ弁
　８１…吸気絞り弁