(57)【要約】【課題】本発明は、気筒内へ所定量以上のＥＧＲガス量を導入することにより予混合燃焼運転を行う圧縮着火式内燃機関の制御システムにおいて、内燃機関をフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ速やかに移行可能な技術の提供を課題とする。【解決手段】本発明は、所定量以上のＥＧＲガスを気筒内へ導入することにより予混合燃焼運転を行う圧縮着火式内燃機関の制御システムにおいて、前記内燃機関の吸気弁より上流の吸気通路に第１開閉弁を配置し、前記内燃機関がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時に前記第１開閉弁をパルス過給動作させることにより、ＥＧＲガスの輸送遅れを短縮するようにした。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定量以上のＥＧＲガスを気筒内へ導入することにより予混合燃焼運転を行う圧縮着火式内燃機関の制御システムにおいて、
前記内燃機関の吸気弁より上流の吸気通路に設けられた第１開閉弁と、
前記内燃機関がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時に前記第１開閉弁をパルス過給動作させる制御手段と、
を備えることを特徴とする圧縮着火式内燃機関の制御システム。
【請求項２】
請求項１において、前記第１開閉弁は、ＥＧＲ通路の接続部より上流の吸気通路に配置され、
前記制御手段は、前記内燃機関がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時は、前記パルス過給動作における前記第１開閉弁の開弁開始時期を規定の開弁開始時期より遅角させることを特徴とする圧縮着火式内燃機関の制御システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記制御手段は、前記内燃機関がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時は、前記パルス過給動作における前記第１開閉弁の閉弁開始時期を規定の閉弁開始時期より進角させることを特徴とする圧縮着火式内燃機関の制御システム。
【請求項４】
請求項１〜４の何れか一において、前記内燃機関の排気通路と吸気通路を連通させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路に設けられた第２開閉弁と、を更に備え、
前記制御手段は、前記内燃機関がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時は、前記第２開閉弁をパルス過給動作させることを特徴とする圧縮着火式内燃機関の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮着火式内燃機関の制御システムに関し、特に予混合燃焼運転可能な圧縮着火式内燃機関の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両などに搭載される内燃機関として、予混合燃焼運転と拡散燃焼運転を切り換え可能な圧縮着火式内燃機関が知られている。
【０００３】
圧縮着火式内燃機関が予混合燃焼運転される場合は、燃料（或いは予混合気）の過早着火を防止するために、拡散燃焼運転時より多量のＥＧＲガスを燃焼室へ導入させる必要がある。しかしながら、内燃機関が拡散燃焼運転状態やフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時は、ＥＧＲガス量を即座に増加させることができない。
【０００４】
これに対し、予混合燃焼運転時又は拡散燃焼運転時にＥＧＲガスを貯蔵しておき、貯蔵されたＥＧＲガスを燃焼室へ適宜供給する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００５−３２５８１１号公報
【特許文献２】特開２０００−２４８９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記した従来の技術は、ＥＧＲガスを貯蔵しておくために大掛かりな仕様変更が必要となる。
【０００６】
本発明の目的は、気筒内へ所定量以上のＥＧＲガス量を導入することにより予混合燃焼運転を行う圧縮着火式内燃機関の制御システムにおいて、内燃機関をフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ速やかに移行させることが可能な技術の提供にある。
【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、以下のような手段を採用した。すなわち、本発明は、パルス過給用の開閉弁を備えた予混合圧縮着火式内燃機関の制御システムにおいて、該内燃機関がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時に、内燃機関の吸気弁より上流に配置された第１開閉弁をパルス過給動作させることにより、ＥＧＲガスの輸送遅れを短縮するようにした。
【０００８】
詳細には、本発明は、所定量以上のＥＧＲガスを気筒内へ導入することにより予混合燃焼運転を行う圧縮着火式内燃機関の制御システムにおいて、前記内燃機関の吸気弁より上流の吸気通路に設けられた第１開閉弁と、前記内燃機関がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時に前記第１開閉弁をパルス過給動作させる制御手段と、を備えるようにした。
【０００９】
近年、吸気弁より上流の吸気通路に開閉弁を設け、加速運転時等のように吸入空気量の急増が必要な時に前記開閉弁をパルス過給動作させる内燃機関が提案されている。パルス過給は、開閉弁の開弁期間を吸気弁の開弁期間と相違させることにより吸気の慣性過給効果を高める過給方法であり、インパルス過給と呼ばれることもある。
【００１０】
パルス過給における開閉弁の動作（パルス過給動作）は、例えば、吸気弁の開弁開始前
に閉弁し、吸気弁の閉弁開始前に開弁する動作である。
【００１１】
このようなパルス過給動作によれば、吸気弁の開弁開始時期から開閉弁の開弁開始時期までの期間（以下、「第１期間」と称する）間は、開閉弁と吸気弁との間の吸気通路（以下、「弁間通路」と称する）がピストンの下降動作によって負圧になる。このため、開閉弁が開弁された時には該開閉弁より上流のガスが急速に弁間通路及び気筒内へ流れ込むようになる。その結果、吸気の慣性過給効果が高まり、気筒内のガス充填効率が向上する。
【００１２】
上記したパルス過給は、主としてターボチャージャを備えた内燃機関の加速運転時にターボチャージャの過給遅れ（ターボラグ）を補うために用いられるが、本発明においては内燃機関がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時にもパルス過給が行われるようにした。
【００１３】
内燃機関のフューエルカット運転時は気筒内で燃料が燃焼されないため、内燃機関から排出されるガスは空気のみとなる。このため、ＥＧＲガスの循環経路（すなわち、内燃機関の気筒内を起点に排気通路、ＥＧＲ通路、及び吸気通路を順次経て再び気筒内へ戻る経路。以後、この循環経路を「ＥＧＲ循環経路」と称する）内のガスは、空気の濃度が高く且つ既燃ガス成分（例えば、燃料が燃焼した際に発生する二酸化炭素（ＣＯ２）や水（Ｈ２Ｏ）等）の濃度が低いガスとなる。また、内燃機関から排出されたガスがＥＧＲ循環経路を経て再び内燃機関へ吸入されるまでにはガスの輸送遅れが生じる。
【００１４】
よって、内燃機関がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行した直後は、気筒内へ導入されるガスの大部分が空気となる。その結果、内燃機関が予混合燃焼運転状態へ移行した直後は、気筒内の既燃ガス成分濃度が過剰に低く且つ酸素濃度が過剰に高くなる。気筒内の既燃ガス成分濃度が過剰に低く且つ酸素濃度が過剰に高い時に、内燃機関が予混合燃焼運転されると、燃料が過早着火して振動や騒音の増大を招く可能性があった。
【００１５】
そこで、本発明にかかる圧縮着火式内燃機関の制御システムは、内燃機関がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時に、第１開閉弁をパルス過給動作させるようにした。
【００１６】
この場合、弁間通路に発生する負圧によってＥＧＲ通路から吸気通路へ流入するＥＧＲガスが助勢され、ＥＧＲ通路から吸気通路へ流入するＥＧＲガスの流速及び流量が増進する。その結果、前述したようなＥＧＲガスの輸送遅れが短縮される。
【００１７】
ＥＧＲガスの輸送遅れが短縮されると、フューエルカット運転終了後に気筒内の既燃ガス成分濃度が速やかに上昇すると同時に気筒内の酸素濃度が速やかに低下する。よって、内燃機関は、フューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ速やかに移行可能となる。
【００１８】
尚、本発明にかかる第１開閉弁は、ＥＧＲ通路の接続部より上流の吸気通路に配置されてもよい。かかる構成においては、吸気弁の開弁開始時期から第１開閉弁の開弁開始時期までの第１期間にＥＧＲ弁が開弁状態にあることが好ましい。この場合、弁間通路に負圧が生成され難くなるが、ＥＧＲガスがＥＧＲ通路から弁間通路を経て気筒内へ流入する。つまり、前記第１期間は、新気（空気）が気筒内へ流入せずに、ＥＧＲガスのみが気筒内へ流入する期間となる。
【００１９】
よって、ＥＧＲガスの輸送遅れが短縮される上に、気筒内のＥＧＲ率を高めることも可能となる。その結果、内燃機関はフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ一
層速やかに移行可能となる。
【００２０】
本発明にかかる圧縮着火式内燃機関の制御システムにおいて、第１開閉弁がＥＧＲ通路の接続部より上流の吸気通路に配置される場合に、制御手段は、内燃機関がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時の第１開閉弁の開弁開始時期を規定の開弁開始時期より遅角させるようにしてもよい。
【００２１】
通常のパルス過給において、第１開閉弁の開弁開始時期が過剰に遅くなると、弁間通路内に生成される負圧が大きくなる（圧力が低くなる）が、第１開閉弁が開弁してから吸気弁が閉弁するまでの期間（以下、「第２期間」と称する）が短くなるため、気筒内へ導入される新気（空気）の量が却って減少してしまう。
【００２２】
よって、通常のパルス過給では、第１開閉弁の開弁開始時期は、気筒内へ導入される新気（空気）の量がピークとなる時期、或いはそれ以前に制限される。これに対し、内燃機関がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時は、気筒内へ導入される新気（空気）の量が少なくなるほど、且つ気筒内へ導入されるＥＧＲガス量が多くなるほど速やかな移行が可能となる。
【００２３】
そこで、本発明の制御手段は、第１開閉弁の開弁開始時期を規定のタイミング（通常のパルス過給を行う場合の開弁開始時期）より遅角させることにより、第１期間の延長と第２期間の短縮を図るようにした。この場合、気筒内へ導入される新気（空気）の量が減少するとともに、気筒内へ導入されるＥＧＲガス量が増加する。その結果、内燃機関がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時に、気筒内のＥＧＲ率が急速に高まるようになる。
【００２４】
次に、本発明にかかる圧縮着火式内燃機関の制御システムにおいて、制御手段は、内燃機関がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時は、第１開閉弁の閉弁タイミングを規定の閉弁タイミングより進角させるようにしてもよい。
【００２５】
従来のパルス過給では、内部ＥＧＲガス（排気行程終了時に気筒内に残留する既燃ガス）の量を減少させるために、第１開閉弁の閉弁時期が吸気弁の閉弁後に設定される。これに対し、第１開閉弁の閉弁タイミングが進角されると、内部ＥＧＲガス量が増加する。その結果、内燃機関がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時に、気筒内の酸素濃度を直ちに低下させることができる。
【００２６】
尚、第１開閉弁がＥＧＲ通路の接続部より下流の吸気通路に配置される場合においては、第１開閉弁の閉弁タイミングを吸気弁の閉弁タイミングより早めるようにしてもよい。この場合、第１開閉弁の閉弁後も弁間通路内が負圧に保たれるため、次サイクルの吸気弁の開弁時（詳細には、吸気弁と排気弁の開弁期間が重複するバルブオーバーラップ期間）に排気が逆流して内部ＥＧＲガス量が増加する。その結果、内燃機関がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時に、気筒内の酸素濃度を急速に低下させることができる。
【００２７】
また、本発明にかかる圧縮着火式内燃機関の制御システムにおいて、制御手段は、内燃機関がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時は、第１開閉弁の開弁タイミングを規定の開弁タイミングより遅角させるとともに、第１開閉弁の閉弁タイミングを規定の閉弁タイミングより進角させるようにしてもよい。
【００２８】
この場合、第１開閉弁の開弁タイミングが遅角されることによりＥＧＲガスの輸送遅れ期間が短縮されるとともに、第１開閉弁の閉弁タイミングが進角されることにより内部Ｅ
ＧＲガス量が増加する。よって、それらの相乗効果によってフューエルカット運転終了後に気筒内の酸素濃度が過早着火を抑制し得る濃度まで直ちに低下するようになる。
【００２９】
また、本発明にかかる圧縮着火式内燃機関の制御システムは、ＥＧＲ通路に設けられた第２開閉弁を更に備え、内燃機関がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時に前述した第１開閉弁のパルス過給動作に加え、第２開閉弁をパルス過給動作させるようにしてもよい。
【００３０】
具体的には、第２開閉弁は、該第２開閉弁に吸気脈動の負圧波が到達した時に開弁し、該第２開閉弁に正圧波が到達した時に閉弁する動作を繰り返すようにしてもよい。かかる構成によれば、ＥＧＲガスの輸送遅れを一層短縮することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、気筒内へ所定量以上のＥＧＲガス量を導入することにより予混合燃焼運転を行う圧縮着火式内燃機関の制御システムにおいて、内燃機関がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ速やかに移行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【００３３】
＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図８に基づいて説明する。図１は、本発明にかかる圧縮着火式内燃機関の制御システムの構成を示す図である。
【００３４】
図１に示す内燃機関は、予混合燃焼運転と拡散燃焼運転を適宜切り換えることが可能な圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）である。内燃機関１は、各気筒２内へ直接燃料を噴射可能な燃料噴射弁３と、各気筒２内へ空気を導く吸気通路４とを備えている。吸気通路４の途中には、遠心過給器（ターボチャージャ）５のコンプレッサハウジング５０とインタークーラ６が配置されている。
【００３５】
コンプレッサハウジング５０により過給された吸気は、インタークーラ６により冷却された後に各気筒２内へ導かれるようになっている。各気筒２内へ導かれた吸気は、燃料噴射弁３から噴射された燃料とともに気筒２内で着火及び燃焼される。
【００３６】
各気筒２内で燃焼されたガスは、排気通路７へ排出される。排気通路７へ排出された排気は、排気通路７の途中に配置されたタービンハウジング５１及び排気浄化装置８を経由して大気中へ放出される。
【００３７】
排気浄化装置８としては、酸化能とＮＯｘ吸蔵能を有する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、酸化能とＰＭ捕集能を有するパティキュレートフィルタ、或いは、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が担持されたパティキュレートフィルタ等を例示することができる。
【００３８】
前記した吸気通路４と排気通路７は、高圧ＥＧＲ通路９により相互に接続されている。詳細には、タービンハウジング５１より上流の排気通路７とインタークーラ６より下流の吸気通路４とは、高圧ＥＧＲ通路９によって相互に接続されている。
【００３９】
前記高圧ＥＧＲ通路９の途中には、該高圧ＥＧＲ通路９の流路断面積を調節する高圧ＥＧＲ弁１０と、該高圧ＥＧＲ通路９を流れるガス（ＥＧＲガス）を冷却する高圧ＥＧＲクーラ１１が配置されている。前記吸気通路４においてインタークーラ６より下流且つ高圧ＥＧＲ通路９の接続部より上流の部位には第１吸気絞り弁１２が配置されている。高圧ＥＧＲ通路９を流れるＥＧＲガス量は、高圧ＥＧＲ弁１０及び第１吸気絞り弁１２の開度によって調整される。
【００４０】
前記高圧ＥＧＲ通路９の接続部より下流の吸気通路４は、内燃機関１の気筒数と同数（この場合は４つ）の分岐管４０に分岐されている。各分岐管４０は、内燃機関１の気筒２と各々連通している（以下、４つの分岐管を「インテークマニフォルド」と総称する）。インテークマニフォルド４０の各分岐管には、各分岐管の通路を開閉する第１開閉弁１８が配置されている。
【００４１】
上記した燃料噴射弁３、高圧ＥＧＲ弁１０、第１吸気絞り弁１２、及び第１開閉弁１８は、ＥＣＵ１３によって電気的に制御される。ＥＣＵ１３は、吸気通路４に配置されたエアフローメータ１４の測定値、排気浄化装置８より下流の排気通路７に配置された空燃比センサ（Ａ／Ｆセンサ）１５の測定値、内燃機関１に取り付けられたクランクポジションセンサ１６の測定値、及びアクセルポジションセンサ１７の測定値などをパラメータとして、燃料噴射弁３、高圧ＥＧＲ弁１０、第１吸気絞り弁１２、第１開閉弁１８を制御する。
【００４２】
例えば、ＥＣＵ１３は、内燃機関１の負荷（アクセル開度）Ａｃｃｐ及び機関回転数Ｎｅから定まる機関運転状態が図２に示す予混合燃焼領域にある時には、内燃機関１を予混合燃焼運転させる。一方、機関運転状態が図２の拡散燃焼運転領域にある時は、ＥＣＵ１３は内燃機関１を拡散燃焼運転させる。
【００４３】
内燃機関１が予混合燃焼運転される場合は、ＥＣＵ１３は、図３に示すように、パイロット噴射量を零に設定（パイロット噴射を停止）するとともに主噴射時期を圧縮上死点より早い時期（圧縮行程の初期又は中期）に設定する。
【００４４】
一方、内燃機関１が拡散燃焼運転させられる場合には、ＥＣＵ１３は、図４に示すように、パイロット噴射量を零より多い量に設定（パイロット噴射を実行）するとともに主噴射時期を圧縮上死点近傍に設定する。
【００４５】
尚、内燃機関１が予混合燃焼運転される場合に気筒２内の酸素濃度が高くなると、燃料噴射弁３から噴射された燃料が予混合気を形成する前に過早着火する可能性がある。このため、内燃機関１の予混合燃焼運転時は、拡散燃焼運転時より多量のＥＧＲガスを気筒２内へ導入して酸素濃度を下げる必要がある。
【００４６】
ところで、内燃機関１のフューエルカット運転時は気筒２内で燃料が燃焼されないため、ＥＧＲ循環経路（内燃機関１の燃焼室を起点に排気通路７、高圧ＥＧＲ通路９、及び吸気通路４を順次経て再び燃焼室へ戻る経路）に空気の濃度が高く且つ既燃ガス成分の濃度が低いガスが充満する。更に、フューエルカット運転終了後において、最初の燃焼気筒で燃焼されたガスがＥＧＲ循環経路を介して内燃機関１の気筒２内へ到達するまでには輸送遅れを生じる。
【００４７】
従って、フューエルカット運転終了時から上記輸送遅れが解消されるまでの期間は、気筒２内へ導入される既燃ガス成分量が極少或いは零となる。このため、内燃機関１がフューエルカット運転終了後に直ちに予混合燃焼運転されると、気筒２内の酸素濃度が過剰に高くなる。その結果、燃料噴射弁３から噴射された燃料が過早着火して振動や騒音の増大を招く可能性がある。
【００４８】
これに対し、フューエルカット運転終了時から上記輸送遅れが解消されるまでの期間は、内燃機関１を拡散燃焼運転させる方法が考えられる。しかしながら、内燃機関１の全ての気筒２は、フューエルカット運転終了時に一斉に燃焼を再開するわけではなく、燃料噴射順序に従って順次燃焼を再開する。
【００４９】
このため、上記輸送遅れが解消された時点で気筒２内へ導入される既燃ガス成分量は、燃料の過早着火を抑制し得る量に対して極めて少なくなる。よって、上記輸送遅れが解消された後に内燃機関１を拡散燃焼運転から予混合燃焼運転へ速やかに移行させることも困難となる。
【００５０】
そこで、本実施例における圧縮着火式内燃機関の制御システムでは、ＥＣＵ１３は、内燃機関１がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時に、第１開閉弁１８をパルス過給動作させるようにした。
【００５１】
第１開閉弁１８のパルス過給動作は、図５に示すように、吸気弁の開弁開始前（詳細には、直前のサイクルにおける吸気弁の閉弁後）に閉弁し、吸気弁の閉弁開始前に開弁される動作である。
【００５２】
このようなパルス過給動作によれば、吸気弁の開弁開始時期から第１開閉弁１８の開弁開始時期までの第１期間において、第１開閉弁１８から吸気弁に至る弁間通路が負圧となる。そして、第１開閉弁１８が開弁されると、前記弁間通路の負圧により第１開閉弁１８より上流のガスが急速に気筒２内へ流れ込むようになる。その結果、吸気の慣性過給効果が高まり、気筒２内のガス充填効率が向上する。
【００５３】
上記したパルス過給は、主として内燃機関１の加速運転開始時におけるターボチャージャ５の過給遅れ（ターボラグ）を補うために行われるが、本実施例においては内燃機関１がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時にも第１開閉弁１８をパルス過給動作させるようにした。
【００５４】
内燃機関１がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時に第１開閉弁１８がパルス過給動作すると、弁間通路内に発生する負圧により高圧ＥＧＲ通路９内のＥＧＲガスが弁間通路内及び気筒内へ勢いよく引き込まれる。すなわち、高圧ＥＧＲ通路９内を流れるＥＧＲガスの流動が前記した負圧により助勢される。その結果、上記したＥＧＲガスの輸送遅れが短縮される。
【００５５】
内燃機関１のフューエルカット運転終了後においてＥＧＲガスの輸送遅れが短縮されると、気筒２内の既燃ガス成分濃度が速やかに上昇するとともに酸素濃度が速やかに低下する。このため、内燃機関１は、フューエルカット運転終了後の早い時期に、過早着火を伴うことなく予混合燃焼運転を開始可能となる。
【００５６】
ところで、従来のパルス過給では、前述した図５に示すように、第１開閉弁１８の閉弁時期が吸気弁の閉弁時期より遅く設定される。これは、排気行程終了後も気筒２内に残留する既燃ガス（内部ＥＧＲガス）の量を減少させるためである。
【００５７】
これに対し、本実施例のＥＣＵ１３は、図６に示すように、第１開閉弁１８の閉弁時期を吸気弁の閉弁時期と同時期或いはそれ以前まで進角させる。この場合、吸気弁の閉弁後に弁間通路の圧力が低くなるため、次サイクルのバルブオーバーラップ期間において気筒２内の既燃ガスが弁間通路へ一旦引き込まれ、排気弁の閉弁後に弁間通路から気筒２内へ再吸入されるようになる。その結果、気筒２内に残留する既燃ガス（内部ＥＧＲガス）の量が増加する。
【００５８】
このように内部ＥＧＲガスの量が増加されると、上記した輸送遅れの短縮との相乗効果
により、内燃機関１のフューエルカット運転終了後における気筒２内の既燃ガス成分濃度が直ちに上昇するとともに酸素濃度が直ちに低下するようになる。その結果、内燃機関１がフューエルカット運転終了後に直ちに予混合燃焼運転を開始しても過早着火の発生を抑制することが可能となる。
【００５９】
以下、本実施例の制御手順について図７に沿って説明する。図７は、内燃機関１がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時の制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンは、予めＥＣＵ１３のＲＯＭに記憶されており、ＥＣＵ１３によって周期的に実行される。
【００６０】
図７の制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ１３は、先ずＳ１０１においてフューエルカット制御実行条件が成立しているか否かを判別する。フューエルカット制御実行条件としては、従来一般に公知の条件が使用され、例えば、アクセル開度Ａｃｃｐが零である、機関回転数Ｎｅが一定回転数以上である、内燃機関１の冷却水温度が一定温度以上である、等の条件を例示することができる。
【００６１】
前記Ｓ１０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ１３は、本ルーチンの実行を一旦終了する。一方、前記Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１３は、Ｓ１０２へ進む。
【００６２】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ１３は、燃料噴射弁３からの燃料噴射を停止させるとともに、機関回転数の過剰な上昇を防止するために吸気絞り弁１２及び高圧ＥＧＲ弁１０を閉弁させる。
【００６３】
Ｓ１０３では、ＥＣＵ１３は、フューエルカット制御実行終了条件が成立したか否かを判別する。フューエルカット制御実行終了条件は、上記したフューエルカット実行条件が不成立になることである。
【００６４】
前記Ｓ１０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ１３は、フューエルカット制御実行終了条件が成立するまで前記Ｓ１０３の処理を繰り返し実行する。一方、前記Ｓ１０３において肯定判定された場合は、ＥＣＵ１３は、Ｓ１０４へ進む。
【００６５】
Ｓ１０４では、ＥＣＵ１３は、クランクポジションセンサ１６の測定値より機関回転数Ｎｅを演算するとともに、アクセルポジションセンサ１７の測定値（アクセル開度）Ａｃｃｐを読み込み、それら機関回転数Ｎｅ及びアクセル開度Ａｃｃｐから定まる機関運転状態が前述した図２に示す予混合燃焼運転領域に属しているか否かを判別する。
【００６６】
前記Ｓ１０４において否定判定された場合（機関運転状態が拡散燃焼運転領域に属している場合）は、ＥＣＵ１３は、Ｓ１０８へ進み、燃料噴射弁３からパイロット噴射及び圧縮上死点近傍における主噴射を再開させることによりフューエルカット制御の実行を終了するとともに、高圧ＥＧＲ弁１０及び吸気絞り弁１２を通常の開度に復帰させる。
【００６７】
一方、前記Ｓ１０４において肯定判定された場合（機関運転状態が予混合燃焼運転領域に属している場合）は、ＥＣＵ１３は、Ｓ１０５へ進み、高圧ＥＧＲ弁１０及び第１吸気絞り弁１２を開弁させた上で、前述した図６に示したタイミングに従って第１開閉弁１８をパルス過給動作させる。
【００６８】
この場合、ＥＧＲガスの輸送遅れが短縮されるとともに内部ＥＧＲガス量が増加するため、気筒２内の既燃ガス成分濃度が速やかに上昇すると同時に気筒２内の酸素濃度が速やかに低下する。
【００６９】
次に、ＥＣＵ１３は、Ｓ１０６において気筒２内の酸素濃度（Ｏ２濃度）が目標酸素濃度（目標Ｏ２濃度）以下まで低下したか否かを判別する。気筒２内の酸素濃度（Ｏ２濃度）は、ＥＧＲ率に基づいて推定演算することができる。
【００７０】
前記Ｓ１０６において否定判定された場合（Ｏ２濃度＞目標Ｏ２濃度）は、ＥＣＵ１３は、気筒２内の酸素濃度（Ｏ２濃度）が目標酸素濃度（目標Ｏ２濃度）以下へ低下するまで、前記Ｓ１０６の処理を繰り返し実行する。
【００７１】
一方、前記Ｓ１０６において肯定判定された場合（Ｏ２濃度≦目標Ｏ２濃度）は、ＥＣＵ１３は、Ｓ１０７へ進む。Ｓ１０７では、ＥＣＵ１３は、第１開閉弁１８のパルス過給動作を停止させ、該第１開閉弁１８を開弁状態に保持する。
【００７２】
このようにＥＣＵ１３が燃焼制御ルーチンを実行すると、本発明に係る制御手段が実現される。依って、本実施例によれば、内燃機関１がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する場合に、過早着火を抑制しつつ速やかな移行を実現することができる。
【００７３】
尚、前述した図７の制御ルーチンにおいて、Ｓ１０５〜Ｓ１０７の処理が行われる期間では、内燃機関１が拡散燃焼運転されるようにしてもよく、あるいは主噴射時期を遅角させつつ予混合燃焼運転されるようにしてもよい。この場合、過早着火の発生を確実に抑制しつつ運転状態の移行を行うことが可能となる。
【００７４】
また、本実施例では、高圧ＥＧＲ通路９、高圧ＥＧＲ弁１０、高圧ＥＧＲクーラ１１、及び第１吸気絞り弁１２から構成される高圧ＥＧＲ機構を備えた内燃機関に本発明を適用する例について述べたが、低圧ＥＧＲ機構を備えた内燃機関に適用することも可能である。
【００７５】
低圧ＥＧＲ機構は、図８に示すように、低圧ＥＧＲ通路１９と低圧ＥＧＲ弁２０と低圧ＥＧＲクーラ２１と第２吸気絞り弁２２とを備えている。
【００７６】
低圧ＥＧＲ通路１９は、タービンハウジング５１より下流（図８の例では排気浄化装置８より下流）の排気通路７からコンプレッサハウジング５０より上流の吸気通路４へ排気を導く通路である。低圧ＥＧＲ弁２０は、前記低圧ＥＧＲ通路１９の流路断面積を調節する弁である。低圧ＥＧＲクーラ２１は、前記低圧ＥＧＲ通路１９を流れるガスを冷却するための熱交換器である。第２吸気絞り弁２２は、前記低圧ＥＧＲ通路１９の接続部より上流の吸気通路４に配置され、前記低圧ＥＧＲ弁２０と協同して前記低圧ＥＧＲ通路１９から吸気通路４へ流入するＥＧＲガスの量を調整する弁である。
【００７７】
低圧ＥＧＲ機構を備えた内燃機関１のＥＧＲ循環経路（内燃機関１の燃焼室を起点に排気通路７、低圧ＥＧＲ通路１９、及び吸気通路４を順次経て再び燃焼室へ戻る経路）は、高圧ＥＧＲ機構を備えた内燃機関より長くなる。さらに、低圧ＥＧＲ通路１９の接続部より下流の吸気通路４には、該吸気通路４より容量の大きなインタークーラ６及びインテークマニフォルド４０が存在する。このため、ＥＧＲガスの輸送遅れ期間は、高圧ＥＧＲ機構を備えた内燃機関に比して大幅に長くなる。
【００７８】
これに対し、内燃機関１のフューエルカット運転終了時に第１開閉弁１８が前述した図６に示したタイミングに従ってパルス過給動作すると、吸気通路４内及び低圧ＥＧＲ通路１９内のガス流動速度が上昇するため、ＥＧＲガスの応答遅れが大幅に短縮されるようになる。更に、第１開閉弁１８のパルス過給動作により、内部ＥＧＲガスの量が増加するた
め、内燃機関１がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転へ移行する際に気筒２内の既燃ガス成分濃度を速やかに上昇させることができるとともに酸素濃度を速やかに低下させることができる。その結果、フューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態への移行期間の大幅な短縮が見込める。
【００７９】
＜実施例２＞
次に、本発明の第２の実施例について図９，１０に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００８０】
前述した第１の実施例では高圧ＥＧＲ通路９は第１開閉弁１８より上流の吸気通路４に接続されるが、本実施例では高圧ＥＧＲ通路９が第１開閉弁１８より下流のインテークマニフォルド４０に接続される。
【００８１】
この場合、高圧ＥＧＲ通路９は、高圧ＥＧＲ弁１０より下流で４つに分岐され、インテークマニフォルド４０の４つの分岐管の各々と接続される。
【００８２】
かかる構成において、ＥＣＵ１３は、内燃機関１がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時に、高圧ＥＧＲ弁１０を開弁させるとともに第１開閉弁１８をパルス過給動作させる。
【００８３】
その際、高圧ＥＧＲ通路９が弁間通路の途中に接続されているため、前記第１期間において第１開閉弁１８より上流の新気（空気）は弁間通路及び気筒２内へ流入せずに、高圧ＥＧＲ通路９からのＥＧＲガスのみが弁間通路及び気筒２内へ流入する。
【００８４】
その結果、ＥＧＲガスの輸送遅れを大幅に短縮することができるとともに、内燃機関１のフューエルカット運転終了直後に気筒２内へ導入されるＥＧＲガス量を急速に増加させることができる。
【００８５】
また、前記した第１期間においてＥＧＲガスが弁間通路へ流入すると、該弁間通路内が負圧にならないため、第１開閉弁１８の開弁後に気筒２内へ流入する新気（空気）の量が減少する。
【００８６】
その結果、内燃機関１がフューエルカット運転終了直後に気筒２内の酸素濃度を急速に低下させることができる。
【００８７】
従って、本実施例に係る圧縮着火式内燃機関の制御システムによれば、内燃機関１のフューエルカット運転終了直後において気筒２内のＥＧＲ率が急速に高められるため、内燃機関１はフューエルカット運転終了後に直ちに予混合燃焼運転を開始することが可能となる。
【００８８】
尚、第１開閉弁１８は、前述した図６のタイミングに従ってパルス過給動作を行ってもよいが、図１０に示すように、第１開閉弁１８の開弁開始時期が規定の開弁開始時期より遅角されるようにしてもよい。
【００８９】
この場合、気筒２内へ流入する新気（空気）の量が一層減少するとともに、気筒２内へ流入するＥＧＲガス量が一層増加するようになる。
【００９０】
＜実施例３＞
次に、本発明の第３の実施例について図１１に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００９１】
図１１は、本実施例における圧縮着火式内燃機関の制御システムの概略構成を示す図である。図１１において、高圧ＥＧＲ通路９の高圧ＥＧＲ弁１０より上流には、第２開閉弁２３が配置されている。
【００９２】
かかる構成において、ＥＣＵ１３は、内燃機関１がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時に、第１開閉弁１８をパルス過給動作させるとともに、第２開閉弁２３もパルス過給動作させる。
【００９３】
具体的には、ＥＣＵ１３は、吸気脈動に起因した負圧波が第２開閉弁２３に到達する時に該第２開閉弁２３を素早く開弁させ、正圧波が第２開閉弁２３に到達する時に該第２開閉弁２３を閉弁させる動作を繰り返す。
【００９４】
このように第２開閉弁２３がパルス過給動作すると、高圧ＥＧＲ通路９を流れるＥＧＲガスの流動は、第１開閉弁１８のパルス過給動作によって助勢される上、第２開閉弁２３のパルス過給動作によっても助勢されるようになる。
【００９５】
よって、内燃機関１がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転へ移行する時にＥＧＲガスの輸送遅れが一層短縮されるようになる。その結果、内燃機関１がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する場合に、過早着火を抑制しつつ一層速やかな移行を実現することができる。
【００９６】
尚、第２開閉弁２３を利用したパルス過給動作は、前述した第２の実施例と組み合わせてもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】第１の実施例における圧縮着火式内燃機関の制御システムの構成を示す図である。
【図２】予混合燃焼運転と拡散燃焼運転を切り換えるためのマップを示す図である。
【図３】予混合燃焼運転時の燃料噴射タイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】拡散燃焼運転時の燃料噴射タイミングを示すタイミングチャートである。図である。
【図５】従来の第１開閉弁のパルス過給動作を示す図である。
【図６】第１の実施例における第１開閉弁のパルス過給動作を示す図である。
【図７】内燃機関がフューエルカット運転状態から予混合燃焼運転状態へ移行する時の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】第１の実施例における圧縮着火式内燃機関の制御システムの他の構成例を示す図である。
【図９】第２の実施例における圧縮着火式内燃機関の制御システムの構成を示す図である。
【図１０】第２の実施例における第１開閉弁のパルス過給動作を示す図である。
【図１１】第３の実施例における圧縮着火式内燃機関の制御システムの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００９８】
１・・・・・内燃機関
２・・・・・気筒
３・・・・・燃料噴射弁
４・・・・・吸気通路
７・・・・・排気通路
９・・・・・高圧ＥＧＲ通路
１０・・・・高圧ＥＧＲ弁
１１・・・・高圧ＥＧＲクーラ
１２・・・・第１吸気絞り弁
１３・・・・ＥＣＵ
１８・・・・第１開閉弁
１９・・・・低圧ＥＧＲ通路
２０・・・・低圧ＥＧＲ弁
２１・・・・低圧ＥＧＲクーラ
２２・・・・第２吸気絞り弁
２３・・・・第２開閉弁
４０・・・・インテークマニフォルド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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