(57)【要約】【課題】本発明は、燃焼室内の空燃比が高い状態で燃焼が行われる高空燃比燃焼と、燃焼室内の空燃比が所定空燃比以下の状態で燃焼が行われる低空燃比燃焼とを選択的に切り換える内燃機関において、安定した燃焼を行うと共に、より良好な加速性または減速性を得ることが可能な技術を提供することを課題とする。【解決手段】燃焼室での燃焼状態を、高空燃比燃焼と低空燃比燃焼とのいずれかに選択的に切り換える内燃機関の燃焼制御装置において、燃焼状態を、低空燃比燃焼から高空燃比燃焼へ切り換えるときの切り換え判定パラメータを、運転者の要求負荷に相当する燃焼室への燃料噴射量である要求燃料噴射量ｅｑｇｏｖとし、高空燃比燃焼から低空燃比燃焼燃焼へ切り換えるときの切り換え判定パラメータを、燃料噴射実行毎に燃焼室に噴射する燃料噴射量である実燃料噴射量ｅｑｆｉｎとする。【選択図】  図３
2004346835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室での燃焼状態を、前記燃焼室内の空燃比が所定空燃比よりも高い状態で燃焼が行われる高空燃比燃焼と、前記燃焼室内の空燃比が前記所定空燃比以下の状態で燃焼が行われる低空燃比燃焼とのいずれかに選択的に切り換える内燃機関の燃焼制御装置であって、
要求負荷に相当する燃料噴射量である要求燃料噴射量を算出する要求燃料噴射量算出手段と、燃料噴射実行毎に前記燃焼室に噴射する燃料噴射量である実燃料噴射量を算出する実燃料噴射量算出手段と、を有し、前記要求負荷が変化したときは前記実燃料噴射量を前記要求燃料噴射量にまで徐々に変化させ、また、前記燃焼状態が前記低空燃比燃焼にあるときに前記実燃料噴射量を徐々に変化させるときの変化速度を、前記燃焼状態が前記高空燃比燃焼にあるときに前記実燃料噴射量を徐々に変化させるときの変化速度よりもより緩やかにする燃料噴射制御手段を備えた内燃機関の燃焼制御装置において、
前記燃焼状態を前記低空燃比燃焼から前記高空燃比燃焼へ切り換えるときの切り換え判定パラメータを前記要求燃料噴射量とし、前記燃焼状態を前記高空燃比燃焼から前記低空燃比燃焼へ切り換えるときの切り換え判定パラメータを前記実燃料噴射量とすることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２】
燃焼室での燃焼状態を、内燃機関の運転状態が高負荷運転領域にあるときは、前記燃焼室内の空燃比が所定空燃比よりも高い状態で燃焼が行われる高空燃比燃焼に切り換え、前記内燃機関の運転状態が低負荷運転領域にあるときは、前記燃焼室内の空燃比が前記所定空燃比以下の状態で燃焼が行われる低空燃比燃焼に切り換える内燃機関の燃焼制御装置であって、
要求負荷に相当する燃料噴射量である要求燃料噴射量を算出する要求燃料噴射量算出手段と、燃料噴射実行毎に前記燃焼室に噴射する燃焼噴射量である実燃料噴射量を算出する実燃料噴射量算出手段と、を有し、前記要求負荷が変化したときは前記実燃料噴射量を前記要求燃料噴射量にまで徐々に変化させ、また、前記燃焼状態が前記低空燃比燃焼にあるときに前記実燃料噴射量を徐々に変化させるときの変化速度を、前記燃焼状態が前記高空燃比燃焼にあるときに前記実燃料噴射量を徐々に変化させるときの変化速度よりもより緩やかにする燃料噴射制御手段を備えた内燃機関の燃焼制御装置において、
低負荷運転領域から高負荷運転領域への過渡運転時に前記燃焼状態を切り換えるときの切り換え判定パラメータを前記要求燃料噴射量とし、高負荷運転領域から低負荷運転領域への過渡運転時に前記燃焼状態を切り換えるときの切り換え判定パラメータを前記実燃料噴射量とすることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項３】
前記内燃機関は、前記燃焼室内の既燃ガス成分が増加することによって煤の発生量が最大となるときの既燃ガス成分の量よりも、前記燃焼室内の既燃ガス成分の量を多くすることで煤の発生が抑制される低温燃焼と、前記煤の発生量が最大となる既燃ガス成分の量よりも、前記燃焼室内の既燃ガス成分の量が少ない通常燃焼とを選択的に切り換える内燃機関であって、
前記低空燃比燃焼を前記低温燃焼とし、前記高空燃比燃焼を前記通常燃焼とすることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に関し、特に内燃機関の燃焼室での燃焼状態を制御する燃焼制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関において、ＮＯｘや煤の排出低減を図るために、燃焼室内の既燃ガス成分が増加することによって煤の発生量が最大となるときの既燃ガス成分の量よりも、燃焼室内の既燃ガス成分の量を多くすることで煤の発生が抑制される低温燃焼と、前記煤の発生量が最大となる既燃ガス成分の量よりも、燃焼室内の既燃ガス成分の量が少ない通常燃焼とを選択的に切り換える内燃機関の開発が進められている。
【０００３】
このような内燃機関では、機関の運転状態等、所定の条件に基づいて低温燃焼と通常燃焼とを切り換えている。例えば、特許文献１には、機関の運転状態が低負荷運転領域にあるときは低温燃焼を行い、機関の運転状態が高負荷運転領域にあるときは通常燃焼を行うが、排気通路に設けられた酸化触媒が活性化していない場合は、未燃炭化水素の排出を抑制するために、機関の運転状態が前記低負荷運転領域にあっても通常燃焼を行う内燃機関が開示されている。
【０００４】
また、ディーゼルエンジンのような希薄燃焼式内燃機関であって、低温燃焼と通常燃焼とを選択的に切り換える内燃機関では、通常燃焼時は燃焼室内の空燃比が理論空燃比よりもかなり高い状態で燃焼が行われており、また、低温燃焼時は既燃ガス成分が多く空気量が少ないため燃焼室内の空燃比が相対的に低い状態で燃焼が行われる。
【０００５】
一方、車両の加速時や減速時のように、内燃機関において要求負荷が変化した場合、燃焼室に噴射する燃料噴射量（以下、実燃料噴射量と称する）を要求負荷に相当する燃料噴射量（以下、要求燃料噴射量と称する）へ増量または減量するが、実燃料噴射量が急増すると機関トルクの急激な変化によるドライバビリティの悪化や、燃焼騒音、失火等の不具合が発生する。そのため、要求負荷が変化した場合であっても実燃料噴射量は徐々に変化するように制御されている。
【０００６】
また、低温燃焼時のように燃焼室内の空燃比が低い状態で燃焼が行われる場合、通常燃焼時のように燃焼室内の空燃比が高い状態で燃焼が行われる場合と比べて燃焼が不安定となり易く、安定した燃焼を得るためには燃焼室内の空燃比をより精度良く制御する必要がある。そのため、低温燃焼時に要求負荷が変化した場合、燃焼室内の空燃比が高い状態で燃焼が行われているときと同様の変化速度で実燃料噴射量を変化させると、燃焼が不安定となり煙の排出量を増加させたり失火を招いたりする虞がある。
【０００７】
そこで、従来、通常燃焼と低温燃焼とを選択的に切り換える内燃機関のように、燃焼室内の空燃比が所定空燃比よりも高い状態での燃焼（以下、高空燃比燃焼と称する）と、燃焼室内の空燃比が所定空燃比以下の状態での燃焼（以下、低空燃比燃焼と称する）とを選択的に切り換える内燃機関では、加速時または減速時のように要求負荷が変化し実燃料噴射量を増加または減少させる場合、低空燃比燃焼時に実燃料噴射量を徐々に変化させるときの変化速度を、高空燃比燃焼時に実燃料噴射量を徐々に変化させるときの変化速度よりもより緩やかにするよう燃料噴射制御を行っている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３０９４９７４号公報
【特許文献２】
特許第３３３６９６８号公報
【特許文献３】
特許第３３４１６８３号公報
【特許文献４】
特許第３３３１９７４号公報
【特許文献５】
特許第３１１６８７６号公報
【特許文献６】
特開２０００−１１０６７０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記低空燃比燃焼では燃焼室内の空気量を少なくし、また燃焼室内の空燃比をより精度良く制御する必要があるため、該低空燃比燃焼を安定して行うことが可能な運転領域は低負荷運転領域に限られている。そのため、上述したような、高空燃比燃焼と低空燃比燃焼とを選択的に切り換える内燃機関においては、低空燃比燃焼を行う運転領域は低負荷運転領域または低負荷運転領域の一部に定められており、高負荷運転領域は高空燃比燃焼を行う運転領域となっている。そして、従来では、機関回転数および実燃料噴射量に基づき高空燃比燃焼と低空燃比燃焼とを切り換えている。即ち、実燃料噴射量が低負荷運転領域相当の噴射量となったときは燃焼室での燃焼状態を低空燃比燃焼に切り換え、一方、実燃料噴射量が高負荷運転領域相当の噴射量となったときは燃焼室での燃焼状態を高空燃比燃焼に切り換えている。
【００１０】
ところが、例えば、低負荷運転領域において低空燃比燃焼が行われているときに、高空燃比燃焼が行われる運転領域である高負荷運転領域までの車両の加速要求があった場合、上述したように、低空燃比燃焼時においては安定した燃焼を行うために実燃料噴射量の増加速度は高空燃比燃焼時と比べて緩やかであるため、実燃料噴射量が低空燃比燃焼と高空燃比燃焼とを切り換える閾値となるまでには時間がかかる、即ち、燃焼状態が高空燃比燃焼に切り換わるまでに時間がかかる。そのため、実燃料噴射量が要求燃料噴射量に達するまでの時間も長くなり車両の加速性が悪化する虞がある。
【００１１】
そこで、本発明は、高空燃比燃焼と低空燃比燃焼とを選択的に切り換える内燃機関において、安定した燃焼を行うと共に、より良好な加速性または減速性を得ることが可能な技術を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用した。
即ち、本発明は、燃焼室での燃焼状態を、高空燃比燃焼と低空燃比燃焼とのいずれかに選択的に切り換える内燃機関の燃焼制御装置において、前記燃焼状態を低空燃比燃焼から高空燃比燃焼へ切り換えるときの切り換え判定パラメータを要求負荷に相当する燃料噴射量である要求燃料噴射量とし、前記燃焼状態を高空燃比燃焼から低空燃比燃焼へ切り換えるときの切り換え判定パラメータを燃料噴射実行毎に燃焼室へ噴射する燃料噴射量である実燃料噴射量とするものである。
【００１３】
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置は、燃焼室での燃焼状態を、燃焼室内の空燃比が所定空燃比よりも高い状態で燃焼が行われる高空燃比燃焼と、燃焼室内の空燃比が前記所定空燃比以下の状態で燃焼が行われる低空燃比燃焼とのいずれかに選択的に切り換える内燃機関の燃焼制御装置であって、
要求負荷に相当する燃料噴射量である要求燃料噴射量を算出する要求燃料噴射量算出手段と、燃料噴射実行毎に燃焼室へ噴射する燃料噴射量である実燃料噴射量を算出する実燃料噴射量算出手段と、を有し、前記要求負荷が変化したときは前記実燃料噴射量を前記要求燃料噴射量にまで徐々に変化させ、また、前記燃焼状態が低空燃比燃焼にあるときに前記実燃料噴射量を徐々に変化させるときの変化速度を、前記燃焼状態が高空燃比燃焼にあるときに前記実燃料噴射量を徐々に変化させるときの変化速度よりもより緩やかにする燃料噴射制御手段を備えた内燃機関の燃焼制御装置において、
前記燃焼状態を低空燃比燃焼から高空燃比燃焼へ切り換えるときの切り換え判定パラメータを前記要求燃料噴射量とし、前記燃焼状態を高空燃比燃焼から低空燃比燃焼へ切り換えるときの切り換え判定パラメータを前記実燃料噴射量とすることを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記所定空燃比とは、比較的低い空燃比であって、該所定空燃比以下の空燃比のもとで燃焼を行う場合、空気量が少ないために燃焼が不安定となり易く、良好な燃焼を行うためには該燃焼に供される空気量および燃料量をより精密に制御する必要があるような空燃比である。この所定空燃比としては、低温燃焼時の空燃比の上限値が例示できる。また、例えば、理論空燃比近傍からＡ／Ｆ＝２５程度まで間の値としても良い。従って、低空燃比燃焼とは理論空燃比より過濃な空燃比での燃焼とは限らない。
【００１５】
上述したように、従来、運転者から車両の加速または減速要求があった場合でも、実燃料噴射量は直ちに要求燃料噴射量とはならず徐々に増加または減少するよう制御されている。また、この際、燃焼状態が高空燃比燃焼の時よりも低空燃比燃焼の時の方が実燃料噴射量は緩やかに変化する。言い換えれば、燃焼状態が低空燃比燃焼の時よりも高空燃比燃焼の時の方が実燃料噴射量は速やかに変化する。
【００１６】
ここで、機関の運転状態が、低空燃比燃焼が行われる運転領域（以下、低空燃比燃焼領域と称する）にあり、燃焼状態が低空燃比燃焼であるときに、高空燃比燃焼が行われる運転領域（以下、高空燃比燃焼領域と称する）までの加速または減速要求があった場合、要求噴射量は直ちに高空燃比燃焼領域に相当する噴射量となる。このとき、本発明においては、低空燃比燃焼から高空燃比燃焼へ切り換えるときのパラメータは要求燃料噴射量であるため、燃焼状態は直ちに高空燃比燃焼に切り換えられる。そのため、実燃料噴射量がより速やかに変化するようになり、より良好な加速性または減速性を得ることが出来る。
【００１７】
一方、本発明においては、高空燃比燃焼から低空燃比燃焼へ切り換えるときのパラメータは実燃料噴射量である。そのため、機関の運転状態が高空燃比燃焼領域にあり、燃焼状態が高空燃比燃焼であるときに、低空燃比燃焼領域までの加速または減速要求があった場合、実燃料噴射量が低空燃比燃焼領域相当の噴射量になってから、即ち、内燃機関の運転状態が低空燃比燃焼領域となってから、燃焼状態は低空燃比燃焼に切り換えられる。そのため、内燃機関の運転状態が低空燃比燃焼を行うことが困難な運転領域にある状態で低空燃比燃焼に切り換わることがなく、より安定した低空燃比燃焼を行うことが可能となる。
【００１８】
また、本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置は、内燃機関の運転状態が高負荷運転領域にあるときは、燃焼状態を高空燃比燃焼に切り換え、内燃機関の運転状態が低負荷運転領域にあるときは、燃焼状態を低空燃比燃焼に切り換える燃焼制御装置であって、例えば加速時のような、低負荷運転領域から高負荷運転領域への過渡運転時に燃焼状態を切り換えるときの切り換え判定パラメータを要求燃料噴射量とし、例えば減速時のような、高負荷運転領域から低負荷運転領域への過渡運転時に燃焼状態を切り換えるときの切り換え判定パラメータを実燃料噴射量としてもよい。
【００１９】
このような構成によれば、機関の運転状態が低負荷運転領域にあり、燃焼状態が低空燃比燃焼であるときに、高空燃比燃焼が行われる高負荷運転領域までの加速要求があった場合、燃焼状態は直ちに高空燃比燃焼に切り換えられる。そのため、実燃料噴射量がより速やかに変化するようになり、より良好な加速性を得ることが出来る。
【００２０】
一方、機関の運転状態が高負荷運転領域にあり、燃焼状態が高空燃比燃焼であるときに、低空燃比燃焼が行われる低負荷運転領域までの減速要求があった場合、燃焼状態は、内燃機関の運転状態が低空燃比燃焼領域となってから、低空燃比燃焼に切り換えられる。そのため、より安定した低空燃比燃焼を行うことが可能となる。
【００２１】
また、本発明に係る内燃機関を上述したような低温燃焼と通常燃焼とを選択的に切り換える内燃機関とした場合、低空燃比燃焼を低温燃焼とし、高空燃比燃焼を通常燃焼としても良い。
【００２２】
このような構成によれば、より良好な加速性または減速性を得ることが出来ると共に、より安定した低温燃焼を行うことが可能となるため煤の発生を抑制することが出来る。
【００２３】
また、排気中の硫黄成分が徐々に蓄積する性質を有する排気浄化触媒を備えた内燃機関においては、蓄積された硫黄成分を放出させるべく該排気浄化触媒を昇温させると共に周囲雰囲気をリッチ雰囲気とするために、燃焼室内の空燃比を低くして燃焼を行うことで排気の空燃比を低下させ、さらに前記排気浄化触媒より上流側の排気通路に還元剤を添加する制御（以下、Ｓ被毒再生制御と称する）が行われる場合がある。本発明に係る内燃機関をこのような内燃機関とした場合、低空燃比燃焼を、Ｓ被毒再生制御時の燃焼室での燃焼としても良い。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置の具体的な実施の形態について図面に基づいて説明する。ここでは、本発明をディーゼル機関に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００２５】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る内燃機関とその燃焼制御装置の概略構成を示す図である。
【００２６】
図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する多気筒ディーゼル機関である。内燃機関１は、各気筒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。各燃料噴射弁３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレール）４と接続されている。該コモンレール４には、該コモンレール４内の燃料の圧力に対応した電気信号を出力するコモンレール圧センサ４ａが取り付けられている。
【００２７】
前記コモンレール４は、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。前記燃料ポンプ６は、内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）の回転トルクを駆動源として作動するポンプであり、該燃料ポンプ６の入力軸に取り付けられたポンププーリ６ａが内燃機関１の出力軸（クランクシャフト）に取り付けられたクランクプーリ１ａとベルト７を介して連結されている。
【００２８】
このように構成された燃料噴射系では、燃料ポンプ６によって燃料供給管５を介してコモンレール４へ供給された燃料は、該コモンレール４にて所定圧まで蓄圧されて各気筒２の燃料噴射弁３へ分配される。そして、燃料噴射弁３に駆動電圧が印加されると、燃料噴射弁３が開弁し、燃料噴射弁３から気筒２の燃焼室へ燃料が噴射される。
【００２９】
次に、内燃機関１には、吸気枝管８が接続されており、吸気枝管８の各枝管は、各気筒２の燃焼室と図示しない吸気ポートを介して連通している。
【００３０】
前記吸気枝管８は、吸気管９と接続されており、該吸気管９には上流から順に、エアクリーナボックス１０、該吸気管９内を流れる吸気の質量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ１１、遠心過給機（ターボチャージャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａ、インタークーラ１６、吸気絞り弁１３が取り付けられている。該吸気絞り弁１３には、該吸気絞り弁１３を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ１４が取り付けられており、該吸気絞り弁１３が開閉駆動することで吸気管９内を流れる吸気の流量が調節される。
【００３１】
一方、内燃機関１には、排気枝管１８が接続され、排気枝管１８の各枝管が各気筒２の燃焼室と排気ポート３０を介して連通している。
【００３２】
また、前記排気枝管１８は、前記遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂと接続されている。また、該タービンハウジング１５ｂは、排気管１９と接続されている。該排気管１９の途中には、排気浄化触媒２０が配置されており、また該排気管１９は、下流にて図示しないマフラーに接続されている。
【００３３】
また、内燃機関１には、該内燃機関１の排気系を流れる排気の一部を吸気系へ再循環させる排気再循環装置４０が設けられている。排気再循環装置４０は、排気枝管１８からシリンダヘッド内を通って吸気枝管８の集合部に至るよう形成された排気再循環通路（ＥＧＲ通路）２５と、電磁弁等からなり印加電圧の大きさに応じてＥＧＲ通路２５内を流れる排気（以下、ＥＧＲガスと称する）の流量を調整する流量調整弁（ＥＧＲ弁）２６と、ＥＧＲ弁２６より上流側のＥＧＲ通路２５に設けられ該ＥＧＲ通路２５を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２７とを備えている。
【００３４】
このように構成された排気再循環装置４０では、ＥＧＲ弁２６が開弁されると、排気枝管１８内を流れる排気ガスの一部が、前記ＥＧＲ通路２５を通り、ＥＧＲクーラ２７によって冷却され、吸気枝管８の集合部へ流入する。吸気枝管８へ流入したＥＧＲガスは、吸気枝管８の上流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼室へ分配され、燃料噴射弁３から噴射される燃料を着火源として燃焼される。
【００３５】
ここで、ＥＧＲガスには、水（Ｈ２Ｏ）や二酸化炭素（ＣＯ２）などのように、自らが燃焼することがなく、且つ、吸熱性を有する不活性ガス成分が含まれているため、ＥＧＲガスが混合気中に含有されると、混合気の燃焼温度が低くなり、以て窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生量が抑制される。
【００３６】
以上述べたように構成された内燃機関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（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）３５が併設されている。このＥＣＵ３５は、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の運転状態を制御するユニットである。
【００３７】
ＥＣＵ３５には、コモンレール圧センサ４ａ、エアフローメータ１１、吸気管圧力センサ１７、クランクポジションセンサ３３、アクセル開度に応じた電気信号を出力するアクセル開度センサ３６等の各種センサが電気配線を介して接続され、上記した各種センサの出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっている。
【００３８】
一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁３、吸気絞り用アクチュエータ１４、ＥＧＲ弁２６等が電気配線を介して接続され、上記各部がＥＣＵ３５によって制御されるようになっている。
【００３９】
ＥＣＵ３５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、例えば、クランクポジションセンサ３３がパルス信号を出力する時間的な間隔に基づき機関回転数を算出し、エアフローメータ１１および吸気管圧力センサ１７の出力信号に基づき燃料室に供給される吸入空気量を算出する。
【００４０】
本実施の形態に係る内燃機関１は、燃焼室への燃料噴射時期を固定した状態で排気再循環装置４０によってＥＧＲガス（本発明に係る既燃ガス成分に相当する）が燃焼室に供給されることにより増加する煤の発生量が最大となるときのＥＧＲガスの量よりも、燃焼室に供給されるＥＧＲガスの量を多くすることで、煤の発生量が抑制される低温燃焼（本発明に係る低空燃比燃焼に相当する）と、前記煤の発生量が最大となるＥＧＲガスの量よりも、燃焼室内のＥＧＲガスの量が少ない通常燃焼（本発明に係る高空燃比燃焼に相当する）とを選択的に切り換える内燃機関である。
【００４１】
低温燃焼では、燃焼室に供給されるＥＧＲガスの量を多くし吸入空気量を少なくするため燃焼が不安定となり易いため、燃焼室内の空燃比をより精度良く制御する必要がある。そのため、低温燃焼を安定して行うことが可能な運転領域は低負荷運転領域に限られている。そこで、本実施の形態に係る内燃機関１では、図２に示すように、低温燃焼を行う運転領域（以下、低温燃焼領域と称する）と通常燃焼を行う運転領域（以下、通常燃焼領域と称する）とを機関回転数と機関負荷とに基づきそれぞれ設定し、低温燃焼領域は低負荷運転領域に設定されている。
【００４２】
また、通常燃焼時においては燃焼室内の空燃比が理論空燃比よりもかなり高い状態で燃焼が行われるが、低温燃焼時においては、上述したようにＥＧＲガスの量が多く吸入空気量が少ないため、燃焼室内の空燃比が通常燃焼時よりも低い状態で燃焼が行われる。
【００４３】
次に、本実施の形態に係る内燃機関１における燃料噴射制御について説明する。
【００４４】
本実施の形態に係る内燃機関１では、車両の加速時や減速時のように要求負荷が変化した場合、機関トルクの急激な変化によるドライバビリティの悪化や、燃焼騒音、失火等の不具合が発生することのないように、実燃料噴射量は徐々に変化し要求燃料噴射量に達するよう制御されている。
【００４５】
さらに、通常燃焼時に比べて低温燃焼時の方が実燃料噴射量の変化が緩やかとなるように、燃料噴射実行毎に増加または減少させることが可能な燃料噴射量（以下、増減可能燃料量と称する）が、低温燃焼と通常燃焼とで別々に設定されている。即ち、この増減可能燃料量は通常燃焼より低温燃焼の方が小さい値に設定されている。そして、要求燃料噴射量や増減可能燃料量、機関回転数等に基づいて、低温燃焼時と通常燃焼時とではそれぞれ異なった燃料噴射量の制御が行われている。
【００４６】
これは、上述したように低温燃焼では燃焼室内の空燃比が通常燃焼時よりも低い状態で燃焼が行われているため、通常燃焼時と比べて燃焼が不安定となり易く、実燃料噴射量が通常燃焼時と同様の速度で変化すると、煙の排出量を増加させたり失火を招いたりする虞があるからである。
【００４７】
次に、本実施の形態に係る内燃機関の燃焼制御装置による燃焼状態の切り換え制御について図３に基づいて説明する。
【００４８】
内燃機関１が低温燃焼を行っているときに、運転者から通常燃焼領域までの加速要求があり、アクセル開度センサ３６によって検出されたアクセル開度が大きくなると、図３の燃料噴射量に実線で示すように、必然的に要求燃料噴射量ｅｑｇｏｖは直ちに増加するが、上述したように、図３の燃料噴射量に波線で示すように、実燃料噴射量ｅｑｆｉｎは直ちに要求燃料噴射量ｅｑｇｏｖの値とはならず徐々に増加する。
【００４９】
燃焼室での燃焼状態を低温燃焼から通常燃焼に切り換える判定パラメータとして実燃料噴射量ｅｑｆｉｎを用いた場合、図３の燃焼状態に波線で示すように、実燃料噴射量ｅｑｆｉｎが低温燃焼領域と通常燃焼領域との閾値に相当する燃料噴射量（図３において、この燃料噴射量を一点鎖線で示す）となったときに、低温燃焼から通常燃焼に切り換えられる。これに対し、本実施の形態に係る燃焼切り換え制御においては、燃焼室での燃焼状態を低温燃焼から通常燃焼に切り換える判定パラメータとして要求燃料噴射量ｅｑｇｏｖを用いる。この場合、燃焼室での燃焼状態は、図３の燃焼状態に実線で示すように、要求燃料噴射量ｅｑｇｏｖが低温燃焼領域と通常燃焼領域との閾値に相当する燃料噴射量（図３において、この燃料噴射量を一点鎖線で示す）となったときに、低温燃焼から通常燃焼に切り換えられる。つまり、本実施の形態に係る燃焼切り換え制御によれば、加速時には、燃焼状態をより早く通常燃焼に切り換えられる。
【００５０】
一方、内燃機関１が通常燃焼を行っているときに、運転者から低温燃焼領域までの減速要求があり、アクセル開度センサ３６によって検出されたアクセル開度が小さくなると、必然的に要求燃料噴射量ｅｑｇｏｖは直ちに減少するが、上述したように、実燃料噴射量ｅｑｆｉｎは直ちに要求燃料噴射量ｅｑｇｏｖの値とはならず徐々に減少していく。このとき、本実施の形態に係る燃焼制御装置においては、実燃料噴射量ｅｑｆｉｎが低温燃焼領域と通常燃焼領域との閾値に相当する燃料噴射量となったときに、通常燃焼から低温燃焼に切り換えられる。
【００５１】
即ち、本実施の形態に係る内燃機関の燃焼制御装置においては、燃焼状態を低温燃焼から通常燃焼に切り換えるときの切り換え判定パラメータ、言い換えれば、加速時に燃焼状態を切り換えるときの切り換え判定パラメータは、要求燃料噴射量ｅｑｇｏｖであり、燃焼状態を通常燃焼から低温燃焼に切り換えるときの切り換え判定パラメータ、言い換えれば、減速時に燃焼状態を切り換えるときの切り換え判定パラメータは、実燃料噴射量ｅｑｆｉｎである。
【００５２】
このような燃焼切り換え制御によれば、加速時には、燃焼状態をより早く通常燃焼に切り換えるため、実燃料噴射量をより速やかに増加することが可能となる。従って、より良好な加速性を得ることが出来る。一方、減速時には、実燃料噴射量が低温燃焼領域に相当する燃料噴射量となってから、即ち、内燃機関１の運転状態が低温燃焼領域となってから燃焼状態を低温燃焼に切り換えるため、より安定した低温燃焼を行うことが可能となる。従って、煙の排出や失火、燃焼騒音の悪化を抑制することが出来る。
【００５３】
次に、本実施の形態に係る内燃機関の燃焼制御装置による燃焼状態切り換え制御ルーチンについて図４に示すフローチャートに沿って説明する。
【００５４】
図４に示すフローチャートは、本実施の形態に係る燃焼状態切り換え制御ルーチンを示すフローチャートである。この燃焼状態切り換え制御ルーチンは、燃焼室への燃料噴射が実行される度にＥＣＵ３５によって実行されるルーチンであり、予めＥＣＵ３５に備えられたＲＯＭに記憶されている。
【００５５】
本ルーチンでは、先ず、Ｓ１０１において、ＥＣＵ３５は、現在の燃焼状態が低温燃焼であるか通常燃焼であるかを検出する。このときの燃焼状態は前回このルーチンを実行したときの結果から検出しても良い。
【００５６】
次に、ＥＣＵ３５は、Ｓ１０２に進み、機関回転数Ｎとアクセル開度Ｄとに基づき要求燃料噴射量ｅｑｇｏｖを算出する。
【００５７】
次に、ＥＣＵ３５は、Ｓ１０３に進み、前記Ｓ１０１において検出された燃焼状態に応じた増減可能燃料量ΔＱを算出し、Ｓ１０４に進む。
【００５８】
前記Ｓ１０４において、アクセル開度Ｄが大きくなったとき、即ち加速しているときは、ＥＣＵ３５は、前記Ｓ１０３において算出された増減可能燃料量ΔＱを前回このルーチンが実行されたときに算出された実燃料噴射量ｅｑｆｉｎ’に加算した値と、前記Ｓ１０２において算出された要求燃料噴射量ｅｑｇｏｖとを比較して、小さい方の値を今回の実燃料噴射量ｅｑｆｉｎとして算出する。一方、前記Ｓ１０４において、アクセル開度Ｄが小さくなったとき、即ち減速しているとき、ＥＣＵ３５は、前記Ｓ１０３において算出された増減可能燃料量ΔＱを前回このルーチンが実行されたときに算出された実燃料噴射量ｅｑｆｉｎ’から減算した値と、前記Ｓ１０２において算出された要求燃料噴射量ｅｑｇｏｖとを比較して、大きい方の値を今回の実燃料噴射量ｅｑｆｉｎとして算出する。
【００５９】
つまり、加速時においては、実燃料噴射量ｅｑｆｉｎは、要求燃料噴射量ｅｑｇｏｖに達するまで、燃料噴射が実行される度に増減可能燃料量ΔＱずつ増加していく。一方、減速速時においては、実燃料噴射量ｅｑｆｉｎは、要求燃料噴射量ｅｑｇｏｖに達するまで、燃料噴射が実行される度に増減可能燃料量ΔＱずつ減少していく。
【００６０】
次に、ＥＣＵ３５は、Ｓ１０５に進み、前記Ｓ１０２において算出された要求燃料噴射量ｅｑｇｏｖと、前記Ｓ１０４において算出された実燃料噴射量ｅｑｆｉｎとを比較して、大きい方の値を燃焼状態の切り換え判定パラメータとなる判定燃料噴射量ｅｑｍｄｃｂとして算出する。
【００６１】
次に、ＥＣＵ３５は、Ｓ１０６に進み、前記Ｓ１０５において算出された判定燃料噴射量ｅｑｍｄｃｂと機関回転数Ｎとに基づいて、切り換えるべき燃焼状態を決定し、Ｓ１０７に進む。
【００６２】
前記Ｓ１０７において、ＥＣＵ３５は、燃焼室での燃焼状態を、前記Ｓ１０６において決定された燃焼状態へ切り換えて本ルーチンの実行を終了する。
【００６３】
この燃焼状態切り換え制御ルーチンによれば、加速時の判定燃料噴射量ｅｑｍｄｃｂは、要求燃料噴射量ｅｑｇｏｖとなり、減速時の判定燃料噴射量ｅｑｍｄｃｂは実燃料噴射量ｅｑｆｉｎとなる。即ち、加速時は要求燃料噴射量ｅｑｇｏｖを切り換え判定パラメータとして燃焼状態が切り換えられ、減速時は実燃料噴射量ｅｑｆｉｎを切り換え判定パラメータとして燃焼状態が切り換えられる。
【００６４】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置の第２の実施の形態について説明する。
【００６５】
本実施の形態に係る内燃機関とその燃焼制御装置の構成は、上記第１の実施の形態において説明した図１に示すものと同様である。
【００６６】
本実施の形態に係る内燃機関１は、排気再循環装置４０によって燃焼室に供給されるＥＧＲガスの量が、煤の発生量が最大となるときのＥＧＲガスの量よりも少ない量であり、且つ煤の発生量が許容可能な量となるＥＧＲガスの量の内で略最大である高ＥＧＲ燃焼と、前記低温燃焼と、前記通常燃焼とを選択的に切り換える内燃機関である。
【００６７】
高ＥＧＲ燃焼では、燃焼室に供給されるＥＧＲガスの量は、低温燃焼時よりは少ないが、通常燃焼と比較すると多い。そのため、高ＥＧＲ燃焼では、吸入空気量も通常燃焼時よりは少なくする必要がある。従って、高負荷運転領域では高ＥＧＲ燃焼を安定して行うことは困難なため、本実施の形態に係る内燃機関１では、図５に示すように、第１の実施の形態に係る内燃機関１と同様、低温燃焼領域は低負荷運転領域に設定されると共に、高ＥＧＲ燃焼を行う運転領域である高ＥＧＲ燃焼領域は中負荷運転領域に設定されている。
【００６８】
また、高ＥＧＲ燃焼では、上記したように、通常燃焼と比較すると、燃焼室に供給されるＥＧＲガスの量は多く、吸入空気量は少ないため、低温燃焼と同様、燃焼室内の空燃比は通常燃焼よりも低く、燃焼が不安定となり易い。そのため、高ＥＧＲ燃焼では、燃焼室内の空燃比をより精度良く制御する必要がある。
【００６９】
本実施の形態に係る内燃機関１では、上記第１の実施の形態と同様、車両の加速時や減速時のように要求負荷が変化した場合、機関トルクの急激な変化によるドライバビリティの悪化や、燃焼騒音、失火等の不具合が発生することのないように、実燃料噴射量は徐々に変化し要求燃料噴射量に達するよう制御されている。
【００７０】
また、上述したように高ＥＧＲ燃焼では通常燃焼時と比べて燃焼が不安定となり易く、実燃料噴射量が通常燃焼時と同様の速度で変化すると、煙の排出量を増加させたり失火を招いたりする虞があるため、通常燃焼時に比べて高ＥＧＲ燃焼時の方が実燃料噴射量の変化が緩やかとなるように、増減可能燃料量は、高ＥＧＲ燃焼と通常燃焼とで別々に設定されている。即ち、低温燃焼と同様、高ＥＧＲ燃焼での増減可能燃料量は通常燃焼での増減可能燃料量より小さい値に設定されている。そして、要求燃料噴射量や増減可能燃料量、機関回転数等に基づいて、高ＥＧＲ燃焼時と通常燃焼時とではそれぞれ異なった燃料噴射量の制御が行われている。
【００７１】
そして、本実施の形態に係る燃焼切り換え制御においては、燃焼状態を高ＥＧＲ燃焼から通常燃焼に切り換えるときの切り換え判定パラメータを、第１の実施の形態において低温燃焼から通常燃焼に切り換えるときと同様、要求燃料噴射量とし、燃焼状態を通常燃焼から高ＥＧＲ燃焼に切り換えるときの切り換え判定パラメータを、第１の実施の形態において通常燃焼から低温燃焼に切り換えるときと同様、実燃料噴射量とする。即ち、加速時に燃焼状態を切り換えるときの切り換え判定パラメータは、要求燃料噴射量であり、減速時に燃焼状態を切り換えるときの切り換え判定パラメータは、実燃料噴射量である。
【００７２】
このような燃焼切り換え制御によれば、加速時には、燃焼状態をより早く通常燃焼に切り換えるため、実燃料噴射量をより速やかに増加することが可能となる。従って、より良好な加速性を得ることが出来る。一方、減速時には、実燃料噴射量が高ＥＧＲ燃焼領域に相当する燃料噴射量となってから、即ち、内燃機関１の運転状態が高ＥＧＲ燃焼領域となってから燃焼状態を高ＥＧＲ燃焼に切り換えるため、より安定した高ＥＧＲ燃焼を行うことが可能となる。従って、煙の排出や失火、燃焼騒音の悪化を抑制することが出来る。
【００７３】
【発明の効果】
本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置によれば、高空燃比燃焼と低空燃比燃焼とを選択的に切り換える内燃機関において、安定した燃焼を行うと共に、より良好な加速性または減速性を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関とその燃焼制御装置の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施の形態に係る低温燃焼領域と通常燃焼領域とを示す図。
【図３】第１の実施の形態に係る内燃機関の燃焼制御装置による燃焼状態の切り換え制御を説明するための図。
【図４】第１の実施の形態に係る内燃機関の燃焼制御装置による燃焼状態切り換え制御ルーチンを示すフローチャート。
【図５】第２の実施の形態に係る低温燃焼領域と、高ＥＧＲ燃焼領域と、通常燃焼領域とを示す図。
【符号の説明】
１・・・・内燃機関
１ａ・・・クランクプーリ
２・・・・気筒
３・・・・燃料噴射弁
４・・・・コモンレール
５・・・・燃料供給管
６・・・・燃料ポンプ
７・・・・ベルト
８・・・・吸気枝管
９・・・・吸気管
１０・・・エアクリーナボックス
１１・・・エアフローメータ
１３・・・吸気絞り弁
１４・・・吸気絞り弁用アクチュエータ
１５・・・遠心過給機（ターボチャージャ）
１５ａ・・コンプレッサハウジング
１５ｂ・・タービンハウジング
１６・・・インタークーラ
１７・・・吸気管圧力センサ
１８・・・排気枝管
１９・・・排気管
２０・・・排気浄化触媒
２５・・・ＥＧＲ通路
２６・・・ＥＧＲ弁
２７・・・ＥＧＲクーラ
３０・・・排気ポート
３３・・・クランクポジションセンサ
３５・・・ＥＣＵ
３６・・・アクセル開度センサ
４０・・・排気再循環装置
【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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