(57)【要約】【課題】排気性能を高く維持しつつより広い範囲での圧縮自着火燃焼を実現する。【解決手段】三元触媒を含む触媒装置を設けるとともに、圧縮自着火領域のうちエンジン負荷が特定負荷Ｔ２未満の低負荷側圧縮自着火領域Ａ１では、内部ＥＧＲを実施するとともに混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとし、特定負荷Ｔ２以上の高負荷側圧縮自着火領域Ａ２では、混合気の空燃比を理論空燃比とし、特定負荷Ｔ２をエンジン回転数が高いほど低い値とする。【選択図】図５
2015098800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側に少なくとも燃料と空気とを含む混合気が燃焼する燃焼室が形成された気筒と、当該気筒内に吸気を導入する吸気ポートと、前記気筒内から排気を排出する排気ポートと、前記吸気ポートを開閉可能な吸気弁と、前記排気ポートを開閉可能な排気弁とを有するエンジン本体と、
前記排気ポートに接続される排気通路に設けられて三元触媒を含む触媒装置と、
前記混合気の燃焼形態および前記燃焼室内の混合気の空燃比を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
少なくともエンジン負荷が所定負荷よりも低い低負荷領域では前記燃焼形態を圧縮自着火燃焼にし、
前記圧縮自着火燃焼が実施される圧縮自着火領域において、エンジン負荷が特定負荷未満の低負荷側圧縮自着火領域では、前記燃焼室で生成された既燃ガスの一部を当該燃焼室に残留させる内部ＥＧＲを実施するとともに当該燃焼室内の混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにする一方、エンジン負荷が前記特定負荷以上の高負荷側圧縮自着火領域では、前記混合気の空燃比を理論空燃比とし、
前記特定負荷は、エンジン回転数が高いほど低い値に設定されていることを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記制御手段は、前記圧縮自着火領域のうちエンジン回転数が特定回転数未満の低回転側圧縮自着火領域では、その全域において、前記燃焼室で生成された既燃ガスの一部を当該燃焼室に残留させる内部ＥＧＲを実施するとともに当該燃焼室内の混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンな値にすることを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記燃焼室で生成された既燃ガスの一部を吸気に還流する外部ＥＧＲ手段を有し、
前記制御手段は、前記高負荷側圧縮自着火領域において、前記外部ＥＧＲ手段により前記既燃ガスの一部を燃焼室内に導入することを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記制御手段は、前記高負荷側圧縮自着火領域において、前記外部ＥＧＲ手段により既燃ガスの一部を燃焼室へ導入しつつ前記内部ＥＧＲを実施して既燃ガスの一部を当該燃焼室に残留させるとともに、この高負荷側圧縮自着火領域における内部ＥＧＲによる残留既燃ガスの混合気全体に対する割合を、前記低負荷側圧縮自着火領域におけるこの内部ＥＧＲによる残留既燃ガスの混合気全体に対する割合よりも小さくすることを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記制御手段は、前記排気弁を少なくとも排気行程と吸気行程中とに開弁させて前記排気ポート側に排出された既燃ガスを気筒内に逆流させることで気筒内に既燃ガスを残留させることを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮着火式エンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃費性能の向上および排気性能の向上を目的として、エンジン本体に形成された燃焼室内で空燃比が理論空燃比よりもリーンに設定された混合気を圧縮自己着火燃焼させることが行われている。
【０００３】
例えば特許文献１には、リーンな混合気を圧縮自着火燃焼させるエンジンシステムであって、低回転・低負荷の所定の運転領域でのみ圧縮自着火燃焼を実施し、それ以外の運転領域では火花点火燃焼を実施する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００９−０９１９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、空燃比リーンの混合気の圧縮自着火燃焼を燃焼温度が高くなる運転条件において実施すると、燃焼により生成されるＮＯｘ量が増大し、排気性能がかえって悪化するという問題がある。これに対して前記特許文献１に開示されている装置では、燃焼温度が比較的低い低負荷・低回転領域でのみ圧縮自着火燃焼が実施されているため、ＮＯｘ量の増大を回避することができる。しかしながら、この装置では、一部の領域でしか圧縮自己着火燃焼が実施されないことから、燃費性能を十分に高めることができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、排気性能を高く維持しつつより広い範囲での圧縮自着火燃焼を実現することのできる圧縮着火式エンジンの制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明は、内側に少なくとも燃料と空気とを含む混合気が燃焼する燃焼室が形成された気筒と、当該気筒内に吸気を導入する吸気ポートと、前記気筒内から排気を排出する排気ポートと、前記吸気ポートを開閉可能な吸気弁と、前記排気ポートを開閉可能な排気弁とを有するエンジン本体と、前記排気ポートに接続される排気通路に設けられて三元触媒を含む触媒装置と、前記混合気の燃焼形態および前記燃焼室内の混合気の空燃比を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、少なくともエンジン負荷が所定負荷よりも低い低負荷領域では前記燃焼形態を圧縮自着火燃焼にし、前記圧縮自着火燃焼が実施される圧縮自着火領域において、エンジン負荷が特定負荷未満の低負荷側圧縮自着火領域では、前記燃焼室で生成された既燃ガスの一部を当該燃焼室に残留させる内部ＥＧＲを実施するとともに当該燃焼室内の混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンにする一方、エンジン負荷が前記特定負荷以上の高負荷側圧縮自着火領域では、前記混合気の空燃比を理論空燃比とし、前記特定負荷は、エンジン回転数が高いほど低い値に設定されていることを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置を提供する。
【０００８】
この発明によれば、燃焼温度が高い運転領域においても最終的に外部に排出されるＮＯｘ量を少なく抑えつつ圧縮自着火燃焼を実現することができ、排気性能を高く維持しつつより広い範囲での圧縮自着火燃焼を実現することができる。
【０００９】
具体的には、エンジン負荷および燃焼温度が比較的低く燃焼により生成されるＮＯｘ量の少ない低負荷側圧縮自着火領域では、空燃比を理論空燃比よりもリーンとしつつ圧縮自己着火燃焼を実施しているので、この領域において燃費性能を高くすることができる。そして、エンジン負荷および燃焼温度が比較的高い高負荷側圧縮自着火領域では、燃焼により生成されるＮＯｘ量が比較的多くなるが、本発明では、この高負荷側圧縮自着火領域において空燃比を三元触媒によるＮＯｘの浄化が可能な理論空燃比としつつ圧縮自己着火燃焼を実施しているので、燃焼により生成されたＮＯｘを三元触媒により浄化して最終的に外部に出されるＮＯｘ量を少なく抑えて排気性能を高く維持しつつ圧縮自着火燃焼の実施に伴う燃費性能向上効果を得ることができる。
【００１０】
特に、混合気の温度および燃焼温度そして燃焼により生成されるＮＯｘ量は、エンジン回転数が高くなるほど、また、エンジン負荷が高くなるほど高くなる。これに対して、前記低負荷側圧縮自着火燃焼と高負荷側圧縮自着火燃焼との境界となる負荷すなわち空燃比をリーンと理論空燃比とで切替える基準となる特定負荷が、エンジン回転数が高いほど低い値に設定されているため、ＮＯｘ量が多くなる高回転・高負荷領域において確実に空燃比を理論空燃比として外部に排出されるＮＯｘをより確実に小さく抑えることができる。
【００１１】
しかも、低負荷側圧縮自着火領域において、内部ＥＧＲが実施されて高温の既燃ガスが燃焼室内に残留するよう構成されている。そのため、エンジン負荷が低く混合気の着火性が悪化しやすい低負荷側圧縮自着火領域において、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンとして低温の新気を多量に導入しつつ混合気の温度を適正に高めることができ、安定した圧縮自着火燃焼を実現することができる。
【００１２】
ここで、エンジン回転数が十分に低い低回転領域では混合気および燃焼温度が低いため、空燃比リーンの圧縮自着火燃焼を実施してもＮＯｘ生成量は少なく抑えられる。従って、本発明において、前記制御手段は、前記圧縮自着火領域のうちエンジン回転数が特定回転数未満の低回転側圧縮自着火領域では、その全域において、前記燃焼室で生成された既燃ガスの一部を当該燃焼室に残留させる内部ＥＧＲを実施するとともに当該燃焼室内の混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーンな値にするのが好ましい（請求項２）。
【００１３】
このようにすれば、外部に排出されるＮＯｘ量を少なく抑えつつ燃費性能をより高めることができる。
【００１４】
また、本発明において、前記燃焼室で生成された既燃ガスの一部を吸気に還流する外部ＥＧＲ手段を有し、前記制御手段は、前記高負荷側圧縮自着火領域において、前記外部ＥＧＲ手段により前記既燃ガスの一部を燃焼室内に導入するのが好ましい（請求項３）。
【００１５】
このようにすれば、高負荷側圧縮自着火領域において、燃焼温度を低く抑えて燃焼時のＮＯｘの生成量を少なく抑えることができるとともに、異常燃焼を抑制してより確実に安定した圧縮自着火燃焼を実現することができる。このことは、排気性能および燃費性能をより確実に高める。また、ＥＧＲの実施により、ＥＧＲガスに含まれる未燃ガスを再度燃焼させることで、燃料を効率よく消費することができ、高負荷側圧縮自着火領域においても、燃費性能を高めることができる。
【００１６】
また、前記制御手段は、前記高負荷側圧縮自着火領域において、前記外部ＥＧＲ手段により既燃ガスの一部を燃焼室へ導入しつつ前記内部ＥＧＲを実施して既燃ガスの一部を当該燃焼室に残留させるとともに、この高負荷側圧縮自着火領域における内部ＥＧＲによる残留既燃ガスの混合気全体に対する割合を、前記低負荷側圧縮自着火領域におけるこの内部ＥＧＲによる残留既燃ガスの混合気全体に対する割合よりも小さくするのが好ましい（請求項４）。
【００１７】
このようにすれば、高負荷側圧縮自着火領域において、内部ＥＧＲと外部ＥＧＲとの組み合わせにより混合気の温度を適正な温度にすることができる。
【００１８】
また、前記制御手段は、前記排気弁を少なくとも排気行程と吸気行程中とに開弁させて前記排気ポート側に排出された既燃ガスを気筒内に逆流させることで気筒内に既燃ガスを残留させるのが好ましい（請求項５）。
【００１９】
このようにすれば、既燃ガスを排気ポート側に排出せず気筒内に残留させる場合に比べて、冷却損失を小さく抑えてより確実に燃費性能を高めることができる。
【００２０】
具体的には、既燃ガスを気筒内に残留させる方法として排気行程途中で排気弁を閉弁する方法を用いた場合には、排気弁閉弁後、既燃ガスが圧縮高温化されてこの高温化された既燃ガスが気筒の壁面で冷却されるため比較的大きい冷却損失が生じるが、排気弁を排気行程と吸気行程中とに開弁させて排気ポート側に排出された既燃ガスを気筒内に逆流させる方法では、既燃ガスの高温圧縮化が行われないため、前記冷却損失を小さく抑えることができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明によれば、排気性能を高く維持しつつより広い範囲での圧縮自着火燃焼を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンシステムを示す概略図である。
【図２】図１に示すエンジンシステムの制御に係るブロック図である。
【図３】図１に示す燃焼室を拡大して示す断面図である。
【図４】（ａ）通常モードにおける排気弁のリフト特性を示した図である。（ｂ）特殊モードにおける排気弁のリフト特性を示した図である。
【図５】エンジンの運転制御マップを例示する図である。
【図６】エンジン負荷と気筒内のガスの内訳との関係を示した図である。
【図７】エンジン負荷と気筒内のガスの内訳との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係る圧縮着火式エンジンの制御装置が適用されたエンジンシステム１００の概略構成図である。エンジンシステム１００は、車両に搭載されて、エンジン本体１を有する。
【００２５】
エンジン本体１は、少なくともガソリンを含有する燃料が供給されるガソリンエンジンであり、４サイクルエンジン、すなわち、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程が順に実施されるエンジンである。エンジン本体１は、圧縮自着火燃焼が実施される圧縮着火式エンジンである。エンジン本体１は、気筒１８が設けられたシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１上に配設されたシリンダヘッド１２とを有する。エンジン本体１は、例えば、４つの気筒１８を有する。
【００２６】
各気筒１８内には、コンロッド１４２を介してクランクシャフト１５と連結されたピストン１４が往復動可能に嵌挿されている。各気筒１８内には、気筒１８の内側面とピストン１４の頂面とによって囲まれた燃焼室１９が形成されている。
【００２７】
ピストン１４および燃焼室１９の具体的構成は特に限定されないが、例えば、図３に示すような構成を有する。図３に示す例では、ピストン１４の頂面の中央には、シリンダヘッド１２から離間する方向に凹むとともにその深さが中央から径方向外側に向かに従って深くなった後浅くなる、いわゆるリエントラント型のキャビティ１４１が形成されている。
【００２８】
本実施形態では、熱効率の向上や圧縮自着火燃焼の安定化等を目的として、エンジン本体１の幾何学的圧縮比は、１５以上の比較的高い値に設定されている。エンジン本体１の幾何学的圧縮比は、これに限定されるものではないが、１５以上２０以下程度の範囲が好ましい。
【００２９】
シリンダヘッド１２には、気筒１８毎に、気筒１８内に吸気を導入するための吸気ポート１６および気筒１８内から排気を排出するための排気ポート１７がそれぞれ形成されている。吸気ポート１６および排気ポート１７には、これら各ポート、詳細には、シリンダヘッド１２に形成されたこれら各ポート１６，１７の開口をそれぞれ開閉する吸気弁２１および排気弁２２がそれぞれ配設されている。
【００３０】
排気弁２２は、排気弁駆動機構７０ａによって駆動される。排気弁駆動機構７０ａは、排気バルブリフト可変機構（以下、排気ＶＶＬ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｌｉｆｔ）という）７１と、排気位相可変機構（以下、排気ＶＶＴ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｔｉｍｉｎｇ）という）７５とを含む。
【００３１】
排気ＶＶＬ７１は、排気弁２２の作動モードを図４（ａ）の実線で示す通常モードと、図４（ｂ）の実線で示す特殊モードとに切り替える。すなわち、排気弁２２のリフト特性を、図４（ａ）の実線で示す第１特性と、図４（ｂ）の実線で示す第２特性とに切り替える。通常モードでは、排気弁２２のバルブリフトは、開弁後徐々に増大していき、最大リフトに到達すると再び徐々に減少してゼロに至る。特殊モードでは、排気弁２２のバルブリフトは、通常モードと同様に、第１の開弁期間ｔ＿１中は、開弁後徐々に増大し最大リフトに到達した後再び徐々に減少していくが、そのままゼロに至ることなく、そのリフト量すなわち第１の開弁期間ｔ＿１での最大リフトよりも低いリフトを所定期間維持した後ゼロに至る。このように、特殊モードでは、排気弁２２の開弁期間すなわち排気弁２２が開弁してから最終的に（本実施形態では吸気行程中に）閉弁するまでの間の期間ｔ＿３は、所定の最大リフトとなる第１の開弁期間ｔ＿１と、この第１の開弁期間ｔ＿１に継続して最大リフトが第１の開弁期間ｔ＿１における最大リフトよりも小さくなるよう構成された第２の開弁期間ｔ＿２とからなる。特殊モードでは、通常モードにおける閉弁時期の直前から通常モードにおける閉弁時期よりも遅角側の所定タイミングまで開弁しており、排気弁の開弁期間は通常モードよりも特殊モードの方が長くなっている。排気ＶＶＬ７１は、これらのモードを実現するために、カム形状が互いに異なる第１カムと第２カムとを有する。第１カムは、図４（ａ）の実線で示すリフト特性に対応した形状を有し、カム山を１つ有する。第２カムは、図４（ｂ）の破線で示すリフト特性に対応した形状を有し、カム山を２つ有する。排気ＶＶＬ７１は、第１カムと第２カムの作動状態を選択的に排気弁２２に伝達するロストモーション機構を含んでおり、第１カムの作動状態を排気弁２２に伝達することで排気弁２２の作動状態を通常モードとし、第２カムの作動状態を排気弁２２に伝達することで排気弁２２の作動状態を特殊モードとする。排気ＶＶＬ７１は、例えば油圧作動式である。なお、第２カムの作動状態を排気弁２２に伝達させた場合には、排気弁２２のリフト特性は、図４（ａ）の破線で示す形状となる。
【００３２】
排気ＶＶＴ７５は、クランクシャフト１５に対する排気カムシャフトの回転位相を変更して排気弁２２の開弁時期と閉弁時期とを変更する。なお、排気弁ＶＶＴ７５は、通常モードおよび特殊モードの各モードで、それぞれ排気弁２２の開弁期間を一定に維持したまま、排気弁２２の開弁時期と閉弁時期とを変更する。排気ＶＶＴ７５は、液圧式、電磁式又は機械式の公知の構造を適宜採用すればよく、その詳細な構造についての説明は省略する。
【００３３】
排気ＶＶＴ７５は、排気弁２２の作動状態が特殊モードとされている場合、排気弁２２が排気行程に加えて吸気行程でも開弁するように、排気カムシャフトの回転位相を設定する。また、排気ＶＶＴ７５は、排気弁２２の作動状態が特殊モードとされている場合、第２の開弁期間ｔ＿２中に吸気上死点がくるように、すなわち吸気上死点における排気弁２２のバルブリフトが第２の開弁期間ｔ＿２中に実現される比較的小さい値となるように、排気カムシャフトの回転位相を設定する。このように、本実施形態では、排気弁２２の作動状態が特殊モードとされることで、排気弁２２が排気行程に加えて吸気行程中にも開弁する排気二度開きが実施される。特に、本実施形態では、排気弁２２は、途中で閉弁することなく吸気上死点を挟んで排気行程と吸気行程において連続して開弁する。ここで、このように排気弁２２を、吸気上死点を挟んで連続して開弁させた場合には、排気弁２２とピストン１４とが干渉するおそれがある。これに対して、本実施形態では、前述のように、吸気上死点付近での排気弁２２のバルブリフト量が小さい値に抑えられるため、排気弁２２とピストン１４との干渉を回避することができる。排気二度開きすなわち特殊モードは、高温の既燃ガスすなわち内部ＥＧＲガスを燃焼室１９内に残留させていわゆる内部ＥＧＲを行うために実施される。具体的には、排気二度開きが実施されて吸気行程中にも排気弁２２が開弁していると、排気行程で一旦排気ポート１７に排出された排気が吸気行程中に燃焼室１９内に逆流して排気すなわち高温の既燃ガスが燃焼室１９内に残留する。
【００３４】
ここで、高温の既燃ガスを燃焼室１９内に残留させる方法すなわち内部ＥＧＲの方法としては、排気弁２２を排気行程の途中で閉弁して既燃ガスを燃焼室１９内に閉じ込める方法があるが、この方法に比べて排気二度開きによる内部ＥＧＲは冷却損失を小さく抑えることができる。そのため、本実施形態では、システム全体の熱効率すなわち燃費性能を高めるべく、排気二度開きにより内部ＥＧＲを行う。
【００３５】
具体的には、吸気上死点を挟んでネガティブオーバーラップ期間が設けられた場合、排気弁２２の閉弁後吸気上死点までの間に既燃ガスは圧縮され高温化する。高温化されることで、既燃ガスの温度と気筒の壁面との間には温度差が生じる。温度差が生じると、既燃ガスは、気筒の壁面、詳細には、気筒の壁面を冷却しているエンジン冷却水により冷却される。この冷却により、既燃ガスの熱エネルギーは減少し、既燃ガスの温度は低下する。
【００３６】
これに対して、排気二度開きでは、吸気上死点を挟んで排気弁２２が開弁しており、既燃ガスは圧縮高温化されない。そのため、排気二度開きでは、気筒の壁面すなわちエンジン冷却水による冷却に伴う既燃ガスの温度低下を小さく抑えることができ、冷却損失を小さく抑えることができる。
【００３７】
吸気弁２２は、吸気弁駆動機構７０ｂによって駆動される。吸気弁駆動機構７０ｂは、排気弁駆動機構７０ａと同様に、吸気弁２１の作動モードを２モードで切り替える吸気ＶＶＬ７４と、クランクシャフト１５に対する吸気カムシャフトの回転位相を変更して吸気弁２１の開弁時期と閉弁時期とを変更する吸気ＶＶＴ７２とを含む。
【００３８】
吸気ＶＶＬ７４は、吸気弁２１のバルブリフトを相対的に大きくする大リフトカムと、吸気弁２１のバルブリフトを相対的に小さくする小リフトカムと、これらカムのいずれか一方のカムの作動状態を選択的に吸気弁２１に伝達するロストモーション機構とを含む。吸気ＶＶＬ７４は、大リフトカムの作動状態を吸気弁２１に伝達することで、吸気弁２１の作動モードを、バルブリフトおよび開弁期間が相対的に大きいモードにする。吸気ＶＶＬ７４は、小リフトカムの作動状態を吸気弁２１に伝達することで、吸気弁２１の作動モードを、バルブリフトおよび開弁期間が相対的に小さいモードにする。大リフトカムと小リフトカムとは、閉弁時期又は開弁時期を同じにして切り替わるように設定されている。
【００３９】
吸気ＶＶＴ７２は、排気ＶＶＴ７５と同様に、液圧式、電磁式又は機械式の公知の構造を適宜採用すればよく、その詳細な構造についての図示は省略する。
【００４０】
各吸気ポート１６には、吸気通路３０が接続されている。具体的には、吸気通路３０の下流端には気筒１８に対応して分岐する分岐通路が形成されており、これら分岐通路と各吸気ポート１６とが接続されている。
【００４１】
吸気通路３０には、その上流側から順に、エアクリーナ３１、水冷式のインタークーラ／ウォーマ３４、スロットル弁３６、サージタンク３３が配設されている。
【００４２】
吸気通路３０には、インタークーラ／ウォーマ３４をバイパスするインタークーラバイパス通路３５が接続されている。インタークーラバイパス通路３５には、気筒１８内に流入する新気の温度を調整するためにインタークーラバイパス通路３５を通過する空気流量を調整するインタークーラバイパス弁３５１が配設されている。なお、インタークーラ／ウォーマ３４及びそれに付随する部材は、省略してもよい。
【００４３】
各排気ポート１７には排気通路４０が接続されている。具体的には、吸気通路３０と同様に、排気通路４０の上流端には気筒１８に対応して分岐する分岐通路が形成されており、これら分岐通路と各吸気ポート１８とが接続されている。
【００４４】
排気通路４０には、排ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置が配設されている。本実施形態では、上流側から順に直キャタリスト４１とアンダーフットキャタリスト４２とが設けられている。直キャタリスト４１及びアンダーフットキャタリスト４２には、それぞれ、混合気が理論空燃比となる条件でＣＯ，ＨＣ、ＮＯｘを浄化可能な三元触媒が含まれている。
【００４５】
吸気通路３０と排気通路４０との間には、排気の一部を吸気に還流するため、すなわち、外部ＥＧＲを行うためのＥＧＲ装置５０が設けられている。ＥＧＲ装置５０は、ＥＧＲ通路５１と、ＥＧＲクーラ５２と、ＥＧＲクーラバイパス通路５３とを含む。ＥＧＲ通路５１は、吸気通路３０のうちのサージタンク３３とスロットル弁３６との間の部分と、排気通路４０のうちの直キャタリスト４１よりも上流側の部分とを接続している。ＥＧＲクーラ５２は、ＥＧＲ通路５１を通過するガスを冷却するためのものであり、ＥＧＲ通路５１に介設されている。ＥＧＲクーラバイパス通路５３は、ＥＧＲクーラ５２をバイパスする通路であり、ＥＧＲ通路５１のうちＥＧＲクーラ５２の上下流部分を接続している。ＥＧＲ通路５１およびＥＧＲクーラバイパス通路５３には、それぞれ、各通路５１、５３を通過する排気の流量を調整するＥＧＲ弁５１１、ＥＧＲクーラバイパス弁５３１が配設されている。以下、このＥＧＲ装置５０を用いて排気の一部を吸気に還流することを、外部ＥＧＲを行うといい、このＥＧＲ装置５０により吸気に還流された排気を外部ＥＧＲガスという場合がある。
【００４６】
シリンダヘッド１２には、気筒１８毎に、燃焼室１９内に燃料を直接噴射するインジェクタ６７が取り付けられている。インジェクタ６７は、図３に示すように、その噴口が燃焼室１９の天井面の中央部分から、その燃焼室１９内に臨むように配設されており、キャビティ１４１と相対している。本実施形態では、インジェクタ６７は、複数の噴口を有する多噴口型である。インジェクタ６７から噴射された燃料噴霧は、燃焼室１９の中心位置から放射状に広がる。
【００４７】
ここで、ピストン１４が圧縮上死点付近に位置するタイミングでインジェクタ６７から燃料が噴射された場合には、図３の矢印に示すように、燃料噴霧はキャビティ１４１の壁面に沿って流動する。そのため、本エンジンシステム１００では、後述する高圧リタード噴射を行った際に、燃料噴霧をより早期に拡散させて早期に混合気を形成することができる。
【００４８】
インジェクタ６７には、燃料供給システム６２により燃料タンク（不図示）から燃料が供給される。燃料供給システム６２は、燃料ポンプ６３と蓄圧レール６４とを含む。燃料ポンプ６３は、燃料タンクから蓄圧レール６４に燃料を圧送する。本実施形態では、燃料ポンプ６３は、エンジン１によって駆動されるプランジャー式のポンプである。蓄圧レール６４は圧送された燃料を比較的高い圧力で蓄える。インジェクタ６７は、蓄圧レール６４に蓄えられている高圧の燃料を燃焼室１９内に噴射する。噴射圧の値は特に限定されるものではないが、例えば、３０ＭＰａ以上１２０ＭＰａ以下に設定されている。
【００４９】
シリンダヘッド１２には、燃焼室１９内の混合気に強制点火する点火プラグ２５が取り付けられている。本実施形態では、点火プラグ２５は、エンジン本体１の排気側から斜め下向きに延びるように、シリンダヘッド１２を貫通して配置されている。図３に示すように、点火プラグ２５の先端は、圧縮上死点に位置するピストン１４のキャビティ１４１内に臨んでいる。
【００５０】
前記各装置は、パワートレイン・コントロール・モジュール（制御手段、以下、ＰＣＭという）１０によって制御される。ＰＣＭ１０は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成されている。
【００５１】
ＰＣＭ１０には、図１，２に示すように、各種のセンサＳＷ１〜ＳＷ１６の検出信号が入力される。
【００５２】
センサＳＷ１は、新気の流量を検出するエアフローセンサＳＷ１である。センサＳＷ２は、新気の温度を検出する吸気温度センサＳＷ２である。エアフローセンサＳＷ１、吸気温度センサＳＷ２は、吸気通路２０のうちエアクリーナ３１の下流側に配設されている。センサＳＷ３は、インタークーラ／ウォーマ３４を通過した後の新気の温度を検出する第２吸気温度センサＳＷ３であり、インタークーラ／ウォーマ３４の下流側に配置されている。センサＳＷ４は、外部ＥＧＲガスの温度を検出するためのＥＧＲガス温センサＳＷ４であり、ＥＧＲ通路５０のうち吸気通路３０との接続部分近傍に配置されている。センサＳＷ５は、気筒１８内に流入する直前の吸気の温度を検出する吸気ポート温度センサＳＷ５であり、吸気ポート１６に取り付けられている。センサＳＷ６は、気筒１８内の圧力を検出する筒内圧センサＳＷ６であり、シリンダヘッド１２に取り付けられている。センサＳＷ７は、排気温度を検出する排気温センサＳＷ７である。センサＳＷ８は、排気圧を検出する排気圧センサＳＷ８である。排気温センサＳＷ７、排気圧センサＳＷ８は、排気通路４０のうちＥＧＲ通路５０の接続部分近傍に配置されている。センサＳＷ９は、排気中の酸素濃度を検出するリニアＯ２センサＳＷ９であり、排気通路４０のうち直キャタリスト４１の上流側に配置されている。センサＳＷ１０は、排気中の酸素濃度を検出するラムダＯ２センサＳＷ１０であり、直キャタリスト４１とアンダーフットキャタリスト４２との間に配置されている。センサＳＷ１１は、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサＳＷ１１である。センサＳＷ１２は、クランクシャフト１５の回転角を検出するクランク角センサＳＷ１２である。センサＳＷ１３は、車両のアクセルペダル（図示略）の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＷ１３である。センサＳＷ１４、センサＳＷ１５は、それぞれ吸気側及び排気側のカム角センサＳＷ１４，ＳＷ１５である。センサＳＷ１６は、インジェクタ６７に供給される燃料の圧力を検出する燃圧センサＳＷ１６であり、コモンレール６４に取り付けられている。
【００５３】
ＰＣＭ１０は、各センサＳＷ１〜１６の検出信号に基づいて種々の演算を行う。ＰＣＭ１０は、これらの検出信号に基づいてエンジン本体１や車両の運転条件を判定する。ＰＣＭ１０は、運転条件に応じてインジェクタ６７、点火プラグ２５、燃料供給システム６２、並びに、各種の弁（スロットル弁３６、インタークーラバイパス弁３５１、ＥＧＲ弁５１１、ＥＧＲクーラバイパス弁５３１）のアクチュエータへ制御信号を出力して、これらを制御する。ＰＣＭ１０は、運転条件に応じて、吸気ＶＶＴ７２、吸気ＶＶＬ７４、排気ＶＶＴ７５、排気ＶＶＬ７１へ制御信号を出力して、これらおよび吸気弁２１、排気弁２２を制御する。
【００５４】
図５は、横軸がエンジンの回転数、縦軸がエンジン負荷の制御マップを示している。前述のように、エンジン本体１では、点火プラグ２５による点火を行わずに混合気を自着火させて燃焼させる圧縮自着火燃焼が実施される。ただし、エンジン負荷が高い運転領域において圧縮自着火燃焼を実施した場合には、混合気の温度が高いために燃焼が急峻になり燃焼騒音等の問題が生じる。そのため、本実施形態に係るエンジンシステム１００では、エンジン負荷が所定の第１負荷Ｔ１未満の低負荷領域でのみ圧縮自着火燃焼を実施し、エンジン負荷が第１負荷Ｔ１以上の高負荷領域では点火プラグ２５により混合気を強制点火する火花点火燃焼を実施する。すなわち、このエンジンシステム１００では、低負荷領域がＣＩ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）燃焼領域に設定され、高負荷領域がＳＩ（Ｓｐａｒｋ  Ｉｇｎｉｔｉｏｎ）燃焼領域に設定されている。なお、これら燃焼領域の境界線は、図例に限定されるものではない。
【００５５】
ＣＩ燃焼領域は、さらに、エンジン負荷の高低に応じて２つの領域に分けられている。以下に、各領域の詳細な制御内容について説明する。
【００５６】
（１）第１領域（低負荷側圧縮自着火領域）
ＣＩ燃料領域のうちエンジン負荷が所定の第２負荷Ｔ２未満の領域に設定された第１領域Ａ１では、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとなるように、すなわち、空気過剰率λ＞１となり、燃料量に対するＥＧＲガスも含めた混合気の全量の割合であるＧ／Ｆが３５以上となるように、制御される。
【００５７】
第１領域Ａ１では、外部ＥＧＲは実施されず内部ＥＧＲのみが実施される。すなわち、第１領域Ａ１では、ＥＧＲ弁５１１およびＥＧＲクーラバイパス弁５３１は閉弁される一方、排気ＶＶＬ７１により排気弁２２の作動状態が特殊モードとされて、排気二度開きが実施される。例えば、内部ＥＧＲ率は２０％以上に制御される。
【００５８】
第１領域Ａ１では、図６、図７に示すように、エンジン負荷が低いほど内部ＥＧＲ率が大きくなるように制御される。具体的には、エンジン負荷が低いほど排気弁２２の閉弁時期が遅角されて、吸気行程で燃焼室１９に逆流する既燃ガス量が多くされる。図６および図７は、互いにエンジン回転数の異なる運転条件における、エンジン負荷に対する気筒１８内のガスの内訳の変化を示したものである。これら図６、図７の横軸は、エンジン負荷であり、縦軸は、気筒１８内に流入可能なガス量を１００％として、この流入可能なガス量に対する各ガス（新気、内部ＥＧＲガス、外部ＥＧＲガス）量の割合を示している。図６は、図５の回転数ＮＥ１での混合気の内訳を示しており、図７は、図５の回転数ＮＥ２であって回転数ＮＥ１よりも高回転での混合気の内訳を示している。これら図６、図７に示すように、第１領域Ａ１では、所定の負荷Ｔｍｉｎ以下では内部ＥＧＲ率は最大値に維持され、この負荷Ｔｍｉｎよりエンジン負荷が大きい領域では、エンジン負荷の低下に伴って内部ＥＧＲ率は最大値になるまで徐々に増加される。
【００５９】
なお、図６、図７の破線ｍは、空気過剰率λ＝１となる新気量を示した線であり、破線ｍよりも上の部分（破線ｍと１００％ラインとで挟まれた部分）の新気量が各エンジン負荷で噴射される燃料に対して空気過剰率λ＝１となる量である。図６、図７において、第１領域Ａ１では、新気が破線ｍよりも下方まで位置しており、空気過剰率λが少なくとも１以上であることが示されている。
【００６０】
また、第１領域Ａ１では、吸気行程中にインジェクタ６７により噴射が行われる吸気行程噴射が実施される。
【００６１】
本実施形態では、図５に示すように、第２負荷Ｔ２は、エンジン回転数に対して異なる値に設定されている。具体的には、第２負荷Ｔ２は、エンジン回転数が予め設定された基準回転数ＮＥ１以下では第１負荷Ｔ１と同じ値に設定され、基準回転数ＮＥ１よりエンジン回転数が高くなると第１負荷Ｔ１からいエンジン回転数の増大に伴って低下するように設定されている。
【００６２】
すなわち、ＣＩ領域のうち基準回転数ＮＥ１よりもエンジン回転数の低い低回転領域は、その全領域が第１領域Ａ１に含まれており、基準回転数ＮＥ１よりもエンジン回転数の低い運転領域では、第１負荷（＝第２負荷）を境として第１領域Ａ１とＳＩ燃焼領域とに分けられている。
【００６３】
第１領域Ａ１で前記の制御を行うのは次の理由による。
【００６４】
エンジン負荷が第２負荷Ｔ２未満の比較的低い第１領域Ａ１では、混合気の発熱量が小さく燃焼温度も比較的低いため、燃焼により生成されるＮＯｘすなわちＲＯＷ  ＮＯｘが少なく抑えられる。そのため、第１領域Ａ１では、三元触媒によりＮＯｘを浄化させる必要がない。すなわち、空燃比を、三元触媒によるＮＯｘ浄化が可能な理論空燃比にする必要がない。
【００６５】
そこで、第１領域Ａ１では、燃費性能を高めるべく空燃比をリーンすなわち空気過剰率λ＞１とし燃料割合Ｇ／Ｆを３５以上とする。なお、空燃比をリーンにすることで燃費性能が高まるのは、温度の低い新気量が増えて混合気の温度および燃焼温度が低く抑えられる結果冷却損失および排気損失が低減するためと考えられる。
【００６６】
また、前述のように、燃焼騒音等を回避するためには燃焼室１９内の温度を低くする方が好ましいが、燃焼室１９内の温度が低すぎると、今度は、混合気の温度が自着火可能な温度にまで上昇せず、失火等が発生して、安定した圧縮自着火燃焼を実現できないおそれがある。
【００６７】
そこで、エンジン負荷が第１負荷Ｔ１未満の比較的低い負荷であって混合気の発熱量が小さく、この発熱量だけでは燃焼室１９内および混合気の温度を十分に高められない第１領域Ａ１では、失火等を回避するべく、内部ＥＧＲを実施して高温の既燃ガス（内部ＥＧＲガス）を燃焼室１９内に残留させ、これにより燃焼室１９内および混合気の温度を高めている。
【００６８】
燃焼室１９内および混合気の温度はエンジン負荷が低く混合気の発熱量が小さくなるほど低くなる。
【００６９】
そこで、第１領域Ａ１では、エンジン負荷の低下に伴って内部ＥＧＲ率を高くしていき、エンジン負荷に応じて内部ＥＧＲによって混合気の温度を適正に高め、これにより
第１領域Ａ１全域において混合気の着火性を高める。
【００７０】
本願発明者らが検討したところ、ＥＧＲ率を所定以上に高くすると、圧縮端温度を逆に低下させる場合があることを知見した。これは、次の理由によると考えられる。内部ＥＧＲ率を高くして高温の内部ＥＧＲガスの割合を高めれば燃焼室１９内の混合気の圧縮前温度は確実に高くなる。しかしながら、内部ＥＧＲガスすなわち既燃ガスは、三原子分子であるＣＯ２やＨ２Ｏを多く含んでおり、窒素（Ｎ２）や酸素（Ｏ２）を含む空気（つまり、気筒内に導入される新気）と比較して比熱比が高い。そのため、ＥＧＲ率を過剰に高くして気筒内に導入する既燃ガスの割合を増やしたときには、圧縮開始前の混合気の温度は高くなるものの、圧縮をしても混合気の温度はそれほど高まらず、結果として、圧縮端温度が低くなると考えられる。
【００７１】
そこで、本実施形態では、前記のようにエンジン負荷の低下に伴って内部ＥＧＲ率を高くしていくが、内部ＥＧＲ率が、それ以上内部ＥＧＲ率を高めても圧縮端温度が上昇しない所定の値に到達すると、内部ＥＧＲ率をそれ以上高めることなく、この所定の値を維持する。すなわち、前記のように、所定の負荷Ｔｍｉｎ以下において内部ＥＧＲ率を最大値に維持し、これにより、圧縮端温度を確実に高める。
【００７２】
ここで、前記のように、ＮＯｘの生成を少なく抑えつつ空燃比リーンで圧縮自着火燃焼を実施できるのは、燃焼温度が低い領域である。そして、燃焼温度は、エンジン回転数が高くなるほど、また、エンジン負荷が高くなるほど、高くなる。そのため、この制御を実施する第１領域Ａ１の上限負荷である第２負荷は、エンジン回転数が高くなるほど低く設定されている。また、エンジン回転数が十分に低い運転領域では、燃焼温度も低く抑えられる。特に、エンジン回転数が十分に低い運転領域では、燃焼騒音が許容値を超えるようなエンジン不可であってもＮＯｘの生成量を少なく抑えることができる。そのため、エンジン回転数が基準回転数ＮＥ１以下の領域では、ＣＩ燃焼を実施する領域全域で空燃比をリーンとしてもＮＯｘの生成量を少なく抑えることができる。そこで、本実施形態では、第２負荷のうちエンジン回転数が基準回転数ＮＥ１以下の値を、ＣＩ燃焼の上限負荷である第１負荷と同じ値とし、ＣＩ燃焼領域のうち基準回転数ＮＥ１よりもエンジン回転数が低い領域では、その全領域において空燃比リーンの圧縮自着火燃焼を実施する。
【００７３】
また、空気と燃料との混合が十分になされていれば混合気を適切にすなわち排気性能および熱効率の高い状態で自着火させることができる。そして、第１領域Ａ１では、混合気の温度が比較的低いため、混合気が過早着火するおそれがない。
【００７４】
そこで、第１領域Ａ１では、燃料を吸気行程中に噴射して予め空気と混合させておくことで圧縮上死点近傍において混合気を適切に自着火させる。
【００７５】
（２）第２領域（高負荷側圧縮自着火領域）
ＣＩ燃料領域のうちエンジン負荷が第２負荷Ｔ２以上の領域に設定された第２領域Ａ２では、第１領域と異なり、混合気の空燃比が理論空燃比となるように、すなわち、空気過剰率λ＝１となるように、制御される。図６、図７に示すように、空気過剰率λ＝１は、スロットル弁３６を絞って新気量を少なく抑えることにより実現されるのではなく、燃焼室１９内に多量のＥＧＲガスを導入することで実現される。すなわち、第２領域Ａ２では、気筒１８内に流入可能なガス量のうち空気過剰率λ＝１となる新気以外は、すべてＥＧＲガスとされる。
【００７６】
第２領域Ａ２では、内部ＥＧＲに加えて外部ＥＧＲが実施される。特に、ＥＧＲクーラを通過して冷却された既燃ガス（クールドＥＧＲガス）が吸気に還流される。すなわち、第２領域Ａ２では、排気ＶＶＬ７１により排気弁２２の作動状態が特殊モードとされて、排気二度開きが実施されるとともに、ＥＧＲクーラバイパス弁５３１が閉弁される一方ＥＧＲ弁５１１が開弁される。
【００７７】
第２領域Ａ２においても、図６、図７に示すように、エンジン負荷が低いほど内部ＥＧＲ率は大きくなるように制御される。ただし、第２領域Ａ２では、第１領域Ａ１に比べて内部ＥＧＲ率は小さくされる。より詳細には、内部ＥＧＲ率は、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２とのうち所定負荷Ｔｍｉｎ以上の領域では、エンジン負荷の低下に従って内部ＥＧＲ率は略一定の増加量で増大されていく。一方、外部ＥＧＲ率は、エンジン負荷が低いほど、わずかではあるが少なくなるように制御される。
【００７８】
第２領域Ａ２では、第１領域Ａ１と同様に、吸気行程中にインジェクタ６７により噴射が行われる吸気行程噴射が実施される。
【００７９】
第２領域Ａ２で前記の制御を行うのは次の理由による。
【００８０】
エンジン負荷が第２負荷Ｔ２以上であってエンジン負荷およびエンジン回転数が高い側に設定された第２領域Ａ２では、混合気の発熱量が大きく燃焼温度も比較的高い。そのため、燃焼により生成されるＮＯｘ（ＲＯＷ  ＮＯｘ）を十分に抑えることができない。そこで、第２領域Ａ２では、燃焼により生成されたＮＯｘを三元触媒で浄化することで最終的に車両から外部に排出されるＮＯｘを少なく抑えるべく、ＮＯｘの三元触媒での浄化が可能なように、混合気の空燃比を理論空燃比として空気過剰率λ＝１とする。
【００８１】
ここで、混合気の空燃比を理論空燃比とすると、空燃比がリーンの場合に比べて温度の低い新気量が少なくなり混合気の温度が高くなる結果冷却損失および排気損失が増加する。しかしながら、本発明者らは、圧縮自着火燃焼時における空燃比の違いに伴う燃費性能の差について詳細な検討を行った結果、空燃比を理論空燃比にする場合であっても、燃焼室内にＥＧＲガスを多量に導入することで新気量を少なく抑えれば、空燃比リーンの場合に比べて冷却損失および排気損失は増加するものの、ＥＧＲガス中の未燃燃料分が燃焼室内で燃焼することにより燃料が効率よく消費されて未燃損失が減少し、結果的に空燃比リーンの場合に比べて、燃費の悪化を最小限に抑えることができることを突き止めた。
【００８２】
そこで、本実施形態では、第２領域Ａ２において、ＥＧＲを実施しつつ混合気の空燃比を理論空燃比すなわち混合気の空気過剰率λをλ＝１に制御する。特に、本実施形態では、気筒１８内に流入可能なガス量のうち空気過剰率λ＝１となる新気以外をすべてＥＧＲガスとして、燃費性能を高くしている。
【００８３】
ここで、前記のように、第２領域Ａ２は第１領域Ａ１よりも混合気の発熱量が大きく燃焼温度も比較的高い。そこで、第２領域Ａ２では、内部ＥＧＲ率を第１領域Ａ１よりも小さくするとともにクールドＥＧＲガスを気筒１８内に導入して、混合気の温度を自着火可能、かつ、異常燃焼しない適正な温度に制御する。このように、クールドＥＧＲガスを気筒１８内に導入すれば、燃焼温度を低く抑えて燃焼時のＮＯｘの生成量を少なく抑えることもできる。また、クールドＥＧＲガスを気筒１８内に導入すれば、高温の内部ＥＧＲガス量を少なく抑えて混合気の温度が過剰に高くなるのを抑制しつつ、前記のように、気筒１８内に流入可能なガス量のうち空気過剰率λ＝１となる新気以外をすべてＥＧＲガスとすることができる。
【００８４】
第２領域Ａ２においてエンジン負荷が低いほど内部ＥＧＲ率が大きくなるように制御されるのは、第１領域Ａ１の場合と同様の理由からである。すなわち、第２領域Ａ２においても、エンジン負荷が低いほど混合気の発熱量が小さくなるのに合わせて内部ＥＧＲ率を高めることで混合気の温度を適正に高めている。
【００８５】
また、第２領域Ａ２においても、第１領域Ａ１と同様に、混合気を適切にすなわち排気性能および熱効率の高い状態で自着火させるべく、燃料を吸気行程中に噴射して予め空気と混合させておき圧縮上死点近傍において混合気を適切に自着火させる。
【００８６】
なお、第２領域Ａ２では、混合気の温度が比較的高いため、エンジンの種類等によっては、前記のように吸気行程中に燃料を噴射することで過早着火する可能性がある。そのため、このように過早着火が生じるシステムでは、圧縮行程後期から膨張行程初期までの期間にインジェクタ６７により燃焼室１９内に燃料を噴射する高圧リタード噴射を実施して、均質な混合気を比較的短時間で形成して膨張行程期間での燃焼を実現するようにしてもよい。
【００８７】
（３）ＳＩ燃焼領域
ＳＩ燃焼領域での具体的制御内容は特に限定されるものではないが、このエンジンシステム１００では、ＳＩ燃焼領域では、混合気の空燃比は理論空燃比とされ、過早着火やノッキングといった異常燃焼の回避、ＮＯｘ生成の抑制および冷却損失の低減を目的として、高圧リタード噴射が実施され、内部ＥＧＲが停止される一方クールドＥＧＲガスを燃焼室１９内に導入する外部ＥＧＲが実施される。また、ＳＩ燃焼領域では、ポンプ損失を低減するべく、スロットル弁３６は全開とされて、ＥＧＲ弁５１１の開度を調整することで気筒１８内に導入する新気量が調整される。
【００８８】
また、吸気弁２１は、混合気の空燃比や内部ＥＧＲ率が前記のように実現されるように制御されればよく、その制御内容は特に限定されるものではないが、例えば、吸気ＶＶＬ５４により、ＣＩ燃焼領域では小リフトとされ、ＳＩ燃焼領域では大リフトとされる。
【００８９】
以上のように、本エンジンシステム１００では、エンジン負荷が特定負荷Ｔ２未満の第１領域Ａ１であって混合気の温度および燃焼温度が低く燃焼により生成されるＮＯｘ量が少ない領域では、内部ＥＧＲが実施されることで混合気の着火性が高められて安定した圧縮自着火燃焼を実現することができるとともに混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンとされるため、ＮＯｘの排出を少なく抑えつつ燃費性能を高めることができる。さらに、エンジン負荷が特定負荷Ｔ２以上の第２領域Ａ２であって混合気の温度および燃焼温度が比較的高く燃焼により生成されるＮＯｘ量が多い領域では、混合気の空燃比が理論空燃比とされつつ圧縮自着火燃焼が実施されるため、三元触媒によるＮＯｘの浄化すなわち最終的に外部に排出されるＮＯｘ量を少なく抑えつつ燃費性能を高めることができる。従って、本エンジンシステム１００によれば、排気性能と燃費性能を確実に高めることができる。
【００９０】
しかも、第２負荷Ｔ２が、エンジン回転数が低いほど低い値に設定されており、混合気の温度および燃焼温度そして燃焼により生成されるＮＯｘ量が増大する領域で確実に混合気の空燃比が理論空燃比とされるため、外部に排出されるＮＯｘを確実に少なく抑えることができる。
【００９１】
また、第２領域Ａ２において、外部ＥＧＲが実施されているので、混合気の温度および燃焼温度が高くなりやすいこの第２領域Ａ２において、燃焼温度の上昇を抑えて燃焼時のＮＯｘの生成量を少なく抑えることができるとともに、異常燃焼を抑制することができ、排気性能の向上および安定した圧縮自着火燃焼の実現に伴う燃費性能の向上を実現することができる。また、ＥＧＲガスに含まれる未燃ガスを再度燃焼室１９内で燃焼させることができ、第２領域Ａ２において未燃損失を小さく抑えて燃費性能を高めることができる。
【００９２】
さらに、第２領域Ａ２において、外部ＥＧＲに加えて内部ＥＧＲも実施されているので、これらＥＧＲの組み合わせにより混合気の温度および燃焼温度をより確実に適正な温度にして、より確実に適正な圧縮自着火燃焼を実現することができる。
【００９３】
また、これらＥＧＲガスの導入によりスロットルを絞ることなく気筒１８内への新気量の導入を抑制して混合気の空燃比を理論空燃比にすることができ、ポンピングロスを抑制することができる。このことは、燃費性能をより一層高める。
【００９４】
また、内部ＥＧＲとして、排気二度開きによる方法を用いているので、気筒の壁面すなわちエンジン冷却水による冷却に伴う既燃ガスの温度低下を小さく抑えること、すなわち、冷却損失を小さく抑えることができる。このことは、システム全体の熱効率すなわち燃費性能を高める。
【００９５】
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、吸気行程中に燃料を噴射する場合において、気筒１８内に設けたインジェクタ６７ではなく、別途、吸気ポート１６に設けたポートインジェクタにより、吸気ポート１６内に燃料を噴射してもよい。
【００９６】
また、エンジン１の動弁系に関し、吸気弁２１のＶＶＬ７４に代えて、リフト量を連続的に変更可能なＣＶＶＬ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ｌｉｆｔ）を備えるようにしてもよい。
【００９７】
また、高圧リタード噴射は、必要に応じて分割噴射にしてもよく、同様に、吸気行程噴射もまた、必要に応じて分割噴射にしてもよい。これらの分割噴射では、吸気行程と圧縮行程とのそれぞれにおいて燃料を噴射してもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１    エンジン（エンジン本体）
１０  ＰＣＭ（制御手段）
１８  気筒
２１  吸気弁
２２  排気弁
【図１】
2015098800.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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