(57)【要約】【課題】吸気管噴射を行う場合、充分に燃料を微粒子化しないと、壁面付着により目標空燃比に対して実空燃比がずれたり、壁面付着の燃料が筒内に流入してエミッションが悪化する。【解決手段】予混合燃料噴射弁１７近傍に吸気噴射管３４を設置して、ターボチャージャ５０下流から取入れた吸気を用いてアシストエアを行い、噴射される燃料を微粒子化する。この時、機関負荷、機関回転数、吸気圧、過給圧、吸気温度等に応じて、吸気噴射管３４から噴射される吸気の流量を調整する。また、排気通路より取入れた排気、及び吸気と排気と双方を用いても同様にアシストエアを行う。更に、予混合燃料を噴射する時期を変化させて、筒内で形成される予混合気の分布を制御して、気筒内での燃焼特性を変化させる。【選択図】　図１
2004068697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、
内燃機関に空気を供給する吸気通路に設けられて空気を圧縮して供給する過給機と、
前記過給機下流から、燃料噴射弁の燃料噴射孔近傍にアシストエアを案内するアシストエア通路と、
このアシストエア通路に流れるアシストエアの流量を調整する流量調整弁と、この流量調整弁を機関運転状況に応じたアシストエア流量である目標アシストエア流量となるように目標開度に設定する流量調整弁制御手段と、を備え、
前記流量調整弁制御手段は、吸気温度、過給機の過給圧、及び燃料噴射弁の燃料噴射孔周りの吸気圧力とを基準にアシストエア通路を流れる実アシストエア流量を算出する実アシストエア流量算出手段と、
前記実アシストエア流量算出手段により算出された実アシストエア流量が前記目標アシストエア流量となるように前記流量調整弁の目標開度を補正する流量調整弁開度補正手段と、を有する内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項２】
前記実アシストエア流量算出手段は、機関温度、過給機の過給圧、及び燃料噴射弁の燃料噴射孔周りの吸気圧力とを基準にアシストエア通路を流れる実アシストエア流量を算出する請求項１に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項３】
流量調整弁の開度に応じて変化する内燃機関の気筒内圧力を算出する実気筒内圧力算出手段と、
機関運転状況に応じた気筒内圧力を算出する目標気筒内圧力算出手段と、を更に備え、
前記流量調整弁制御手段は、前記実気筒内圧力算出手段により算出した実気筒内圧力が、前記目標気筒内圧力算出手段により算出された目標気筒内圧力となるように前記流量調整弁の開度を調整する流量調整弁開度補正手段と、を備えた請求項１または請求項２に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項４】
流量調整弁の開度に応じて変化する内燃機関の気筒内圧力を算出する実気筒内圧力算出手段と、
クランクシャフトのクランク角の変化量を算出するクランク角算出手段と、
前記クランク角算出手段により算出されたクランク角に対する気筒内圧力変化を算出する実圧力変化率算出手段と、
機関運転状況に応じた気筒内圧力変化を算出する目標圧力変化率算出手段と、前記実圧力変化率算出手段により算出した実圧力変化率が、前記目標圧力変化率算出手段により算出された目標圧力変化率となるように前記流量調整弁の開度を調整する流量調整弁開度補正手段と、を備えた請求項１または請求項２に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項５】
内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、
内燃機関から排気を排出する排気通路に設けられ排気を浄化する排気浄化装置と、この排気浄化装置下流に設けられて排気を冷却する排気冷却装置と、
前記排気浄化装置と前記排気冷却装置との間の排気通路から燃料噴射孔近傍にアシストエアを案内する第１アシストエア通路と、
前記排気冷却装置下流の排気通路から燃料噴射孔近傍にアシストエアを案内する第２アシストエア通路と、
前記第１アシストエア通路と第２アシストエア通路とを流れるアシストエアの流量をそれぞれ独立して調整する流量調整弁と、を備えた排気アシストエア噴射装置。
【請求項６】
内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、内燃機関から排気を排出する排気通路に設けられ排気を浄化する排気浄化装置と、この排気浄化装置下流に設けられて排気を冷却する排気冷却装置と、前記排気浄化装置と前記排気冷却装置との間の排気通路から燃料噴射孔近傍にアシストエアを案内する第１アシストエア通路と、前記排気冷却装置下流の排気通路から燃料噴射孔近傍にアシストエアを案内する第２アシストエア通路と、前記第１アシストエア通路と第２アシストエア通路とを流れるアシストエアの流量をそれぞれ独立して調整する流量調整弁と、を備えた排気アシストエア噴射装置と、
排気冷却装置の上流側の排気温度を測定する排気温度測定手段と、
前記排気温度測定手段によって測定された排気温度に応じて、アシストエアを案内するアシストエア通路を選択するアシストエア通路選択手段と、
このアシストエア通路選択手段により選択したアシストエア通路の流量を調整する流量調整弁を機関運転状況に応じたアシストエア流量である目標アシストエア流量となるように目標開度に設定する流量調整弁制御手段と、を備え、
前記流量調整弁制御手段は、排気温度、排気通路の排気圧、及び燃料噴射弁の燃料噴射孔周りの吸気圧力とを基準にアシストエア通路を流れる実アシストエア流量を算出する実アシストエア流量算出手段と、
前記実アシストエア流量算出手段により算出された実アシストエア流量が前記目標アシストエア流量となるように前記流量調整弁の目標開度を補正する流量調整弁開度補正手段と、を備えた内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項７】
前記実アシストエア流量算出手段は、機関温度、排気通路の排気圧、及び燃料噴射弁の燃料噴射孔周りの吸気圧力とを基準にアシストエア通路を流れる実アシストエア流量を算出する請求項６に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項８】
前記流量調整弁の開度に応じて変化する内燃機関の気筒内圧力を算出する実気筒内圧力算出手段と、
機関運転状況に応じた気筒内圧力を算出する目標気筒内圧力算出手段と、を更に備え、
前記流量調整弁制御手段は、前記実気筒内圧力算出手段により算出した実気筒内圧力が、前記目標気筒内圧力算出手段により算出された目標気筒内圧力となるように前記流量調整弁の開度を調整する流量調整弁開度補正手段と、を備えた請求項６または請求項７に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項９】
流量調整弁の開度に応じて変化する内燃機関の気筒内圧力を算出する実気筒内圧力算出手段と、
クランクシャフトのクランク角の変化量を算出するクランク角算出手段と、
前記クランク角算出手段により算出されたクランク角に対する気筒内圧力変化を算出する実圧力変化率算出手段と、
機関運転状況に応じた気筒内圧力変化を算出する目標圧力変化率算出手段と、前記実圧力変化率算出手段により算出した実圧力変化率が、前記目標圧力変化率算出手段により算出された目標圧力変化率となるように前記流量調整弁の開度を調整する流量調整弁開度補正手段と、を備えた請求項６または請求項７に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項１０】
前記流量調整弁開度補正手段により補正された流量調整弁の開度に応じて、内燃機関に供給される空気量を補正する吸入空気量制御手段を備えた請求項６から請求項９のいずれかに記載の燃料供給制御装置。
【請求項１１】
排気の一部を吸気に環流させる排気循環装置を備えると共に、前記流量調整弁開度補正手段により補正された流量調整弁の開度に応じて、吸気に環流される排気量を補正する排気環流量制御手段とを備えた請求項６から請求項９のいずれかに記載の燃料供給制御装置。
【請求項１２】
内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、
内燃機関に空気を供給する吸気通路に設けられて空気を圧縮して供給する過給機と、
前記過給機下流から、燃料噴射弁の燃料噴射孔近傍にアシストエアを案内する第１アシストエア通路と、
内燃機関から排気を排出する排気通路に設けられ排気を浄化する排気浄化装置と、この排気浄化装置下流に設けられて排気を冷却する排気冷却装置と、
前記排気浄化装置下流から前記排気冷却装置上流までの排気通路から燃料噴射孔近傍にアシストエアを案内する第２アシストエア通路と、
前記排気冷却装置下流の排気通路から燃料噴射孔近傍にアシストエアを案内する第３アシストエア通路と、
前記第１アシストエア通路と第２アシストエア通路と第３アシストエア通路とを流れるアシストエアの流量をそれぞれ独立して調整する流量調整弁と、を備える吸排気アシストエア噴射装置。
【請求項１３】
内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、内燃機関に空気を供給する吸気通路に設けられて空気を圧縮して供給する過給機と、前記過給機下流から、燃料噴射弁の燃料噴射孔近傍にアシストエアを案内する第１アシストエア通路と、内燃機関から排気を排出する排気通路に設けられ排気を浄化する排気浄化装置と、この排気浄化装置下流に設けられて排気を冷却する排気冷却装置と、前記排気浄化装置下流から前記排気冷却装置上流までの排気通路から燃料噴射孔近傍にアシストエアを案内する第２アシストエア通路と、前記排気冷却装置下流の排気通路から燃料噴射孔近傍にアシストエアを案内する第３アシストエア通路と、前記第１アシストエア通路と第２アシストエア通路と第３アシストエア通路とを流れるアシストエアの流量をそれぞれ独立して調整する流量調整弁と、を備える吸排気アシストエア噴射装置と、
排気冷却装置上流の排気温度を測定する排気温度測定手段と、
前記排気温度測定手段によって測定された排気温度に応じて、アシストエアを案内するアシストエア通路を選択するアシストエア通路選択手段と、
このアシストエア通路選択手段により選択したアシストエア通路の流量を調整する流量調整弁を機関運転状況に応じたアシストエア流量である目標アシストエア流量となるように目標開度に設定する流量調整弁制御手段と、を備え、
前記流量調整弁制御手段は、アシストエア通路選択手段により選択したアシストエア通路に応じた、排気温度と排気通路の排気圧及び燃料噴射弁の燃料噴射孔周りの吸気圧力か、吸気温度と過給機の過給圧及び燃料噴射弁の燃料噴射孔周りの吸気圧力か、の何れかを基準にしてアシストエア通路を流れる実アシストエア流量を算出する実アシストエア流量算出手段と、
前記実アシストエア流量算出手段により算出された実アシストエア流量が前記目標アシストエア流量となるように前記流量調整弁の目標開度を補正する流量調整弁開度補正手段と、を有する内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項１４】
前記実アシストエア流量算出手段は、アシストエア通路選択手段により選択したアシストエア通路に応じた、機関温度と過給機の過給圧及び燃料噴射弁の燃料噴射孔周りの吸気圧力か、機関温度と排気通路の排気圧及び燃料噴射弁の燃料噴射孔周りの吸気圧力か、の何れかを基準にアシストエア通路を流れる実アシストエア流量を算出する請求項１３に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項１５】
流量調整弁の開度に応じて変化する内燃機関の気筒内圧力を算出する実気筒内圧力算出手段と、
機関運転状況に応じた気筒内圧力を算出する目標気筒内圧力算出手段と、を更に備え、
前記流量調整弁制御手段は、前記実気筒内圧力算出手段により算出した実気筒内圧力が、前記目標気筒内圧力算出手段により算出された目標気筒内圧力となるように前記流量調整弁の開度を調整する流量調整弁開度補正手段と、を備えた請求項１３または請求項１４に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項１６】
流量調整弁の開度に応じて変化する内燃機関の気筒内圧力を算出する実気筒内圧力算出手段と、
クランクシャフトのクランク角の変化量を算出するクランク角算出手段と、
前記クランク角算出手段により算出されたクランク角に対する気筒内圧力変化を算出する実圧力変化率算出手段と、
機関運転状況に応じた気筒内圧力変化を算出する目標圧力変化率算出手段と、前記実圧力変化率算出手段により算出した実圧力変化率が、前記目標圧力変化率算出手段により算出された目標圧力変化率となるように前記流量調整弁の開度を調整する流量調整弁開度補正手段と、を備えた請求項１３または請求項１４に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項１７】
流量調整弁開度補正手段により補正された流量調整弁の開度に応じて、内燃機関に供給される空気量を補正する吸入空気量制御手段を備えた請求項１３から請求項１６のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項１８】
排気の一部を吸気に環流させる排気循環装置を備えると共に、流量調整弁開度補正手段により補正された流量調整弁の開度に応じて、吸気に環流される排気量を補正する排気環流量制御手段とを備えた請求項１３から請求項１６のいずれかに記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項１９】
内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、
内燃機関に空気を供給する吸気通路に設けられて、前記吸気通路と内燃機関に設けられた気筒内との弁となる吸気バルブと、
機関状況に応じて燃料噴射弁の燃料噴射時期を設定する燃料噴射時期設定手段と、を備え、
この燃料噴射時期設定手段は、さらに吸気バルブの開度に応じて燃料噴射を行う内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項２０】
前記燃料噴射時期設定手段によって、噴射時期を吸気バルブの開時初期と全開時とした場合に、開時初期に噴射される燃料量が多くなるように噴射量を偏向させる噴射量偏向手段と、を備えた請求項１９に記載の燃料供給制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、予混合気を形成する技術に関し、特に予混合気を形成する燃料を微粒子化する予混合燃料噴射制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸気通路内（吸気ポート内）に燃料を噴射する際に、噴射位置周辺の温度が気筒内に比較して低いこと等により、噴射燃料の気化はあまり促進されず、気化促進のために噴射圧力を高圧化して微粒化すると、その噴射燃料の貫通性の高さにより、噴射した燃料が気化する前にポート内に付着する問題等があった。
【０００３】
よって、前記問題を解決するために、実公昭６３−３４２８号公報に、過給機下流の加圧空気をアシストエア供給管を介して燃料噴射弁近傍にアシストエアとして直接噴射し、噴射された燃料を微粒子化する技術が開示されている。また、特開平９−９６２５６号公報には、排気再循環（ＥＧＲ）を行う際に、ＥＧＲガス出口を燃料噴射弁近傍に設けて、ＥＧＲガスをアシストエアとして用いる技術が開示されている。何れの技術も圧力差を用いて、吸気ポート内でアシストエアを噴射し、この噴射したアシストエアの圧力により燃料を微粒子化する技術である。
【０００４】
よって、アシストエアを用いて燃料を微粒子化可能であることから、吸気通路内に設けられた燃料噴射弁を用いて予混合燃料噴射装置を形成することができる。予混合燃料噴射装置は、内燃機関の吸気行程、若しくは吸気行程から圧縮行程にかけて、予め気筒内に燃料を噴射して混合気を形成する予混合を行うために用いられるものである。予混合は、気筒内の温度が低い状態である吸気行程で形成されるため、予混合燃料噴射装置には、噴射された燃料が微粒子化されて気化しやすい状態にある方が好ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
アシストエアを用いて燃料を微粒子化することにより、燃料の気化は促進されるが、特にディーゼルエンジン等自己発熱により着火する内燃機関では、負荷が大きくなって気筒内が高温状態になった場合などには、気化が促進されることにより着火性能が増し、圧縮行程から上死点に到達する前に着火する過早着火が発生する場合がある。過早着火が発生すると、内燃機関に対して背圧となり、内燃機関に負荷がかかることになる。
【０００６】
また、過給圧を用いて、吸気の一部をアシストエアとして用いる場合、過給圧が充分に高い状態ならば、吸気ポート内との圧力差が発生して、充分なアシストエアを噴射可能であるが、過給圧が低い場合などは、充分なアシストエアが噴射できない可能性がある。
【０００７】
排気圧を用いて、ＥＧＲガスの一部をアシストエアとして用いる場合、燃焼時の圧力増加を利用してアシストエアを噴射するため、アシストエアの噴射圧は、吸気ポート内圧力より高く、好適な噴射が可能であるが、高負荷状態などの内燃機関が高温になる場合では、そのアシストエアとして噴射されるＥＧＲガスも高温になる。本来、高温の気体を流通させるようには設計されていない吸気ポート及び燃料噴射装置では、数百度に達するＥＧＲガスをアシストエアとして噴射することにより、故障する可能性がある。また、特に高負荷状態では、ＥＧＲガスを吸気中に流入させることにより、吸入される酸素量が低下し、これにより出力負荷が発生する可能性もある。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、アシストエアによる燃料の微粒化制御をより効果的にして予混合燃料を内燃機関の諸状態に応じて効率よく運用することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、内燃機関の運転状態に応じアシストエアによる燃料の微粒子化制御を最適化するもので、内燃機関の運転状況を判定する手段として種々の手段を設け、この手段により判断された運転状況に応じて、アシストエアの流量調整弁の開度調整を行って、最適化制御を行うこととしたのである。
さらに、吸気あるいは排気のみでアシストエアを形成することに加え、排気と吸気双方を用いてアシストエアを形成し、内燃機関の諸状態に応じてこれら排気、及び排気と吸気の双方から形成されるアシストエアを用いて燃料を微粒化すること、及びこれら微粒子化された燃料の粒子の分布を変化させることで、予混合燃料を内燃機関の諸状態に応じて効率よく運用する。
これにより、アシストエアを用いて燃料を微粒化する際に内燃機関の諸条件に沿った粒度の燃料を形成することが可能となる。
より具体的には、第１の発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、内燃機関に空気を供給する吸気通路に設けられて空気を圧縮して供給する過給機と、前記過給機下流から、燃料噴射弁の燃料噴射孔近傍にアシストエアを案内するアシストエア通路と、このアシストエア通路に流れるアシストエアの流量を調整する流量調整弁と、この流量調整弁を機関運転状況に応じたアシストエア流量である目標アシストエア流量となるように目標開度に設定する流量調整弁制御手段と、を備え、前記流量調整弁制御手段は、吸気温度、過給機の過給圧、及び燃料噴射弁の燃料噴射孔周りの吸気圧力とを基準にアシストエア通路を流れる実アシストエア流量を算出する実アシストエア流量算出手段と、前記実アシストエア流量算出手段により算出された実アシストエア流量が前記目標アシストエア流量となるように前記流量調整弁の目標開度を補正する流量調整弁開度補正手段と、を有する内燃機関の燃料供給制御装置とした。
【００１０】
燃料噴射弁近傍でアシストエアを、その流量を調整して噴射することにより、燃料が微細化されると共にその微細化された燃料の粒度が調整可能となる。よって、このアシストエアの流量を、機関運転状況に応じた適正な流量になるように、補正して噴射する。
【００１１】
前記実アシストエア流量算出手段は、機関温度、過給機の過給圧、及び燃料噴射弁の燃料噴射孔周りの吸気圧力とを基準にアシストエア通路を流れる実アシストエア流量を算出しても良い。
【００１２】
吸気の一部を利用してアシストエアを形成するには、過給機等の吸気圧力を上昇させる装置を用いて噴射圧力をかけ、この過給機の下流側に流入孔を設ける。そして、この流入孔から、吸気ポート内に設けられた燃料噴射弁の近傍に設けられた噴出孔までの間を、流量調整弁を有したアシストエア通路により連結する。
【００１３】
このアシストエア通路は、吸気通路に比べてその負荷損失が小さくなるように設けることにより、吸気通路との間に圧力差が生じ、この圧力差により、吸気ポート内にアシストエアを噴射可能となる。この時、流入孔を設ける場所としては、過給機から、過給機の下流側に設けられるスロットル弁迄の間であることが好ましい。スロットル弁が設けられていることで吸気通路内に負荷損失が発生し、アシストエア通路との圧力差が発生するからである。また、流入孔は、望ましくは吸気流方向と水平に設けられ、その流入孔の開口部が、漏斗状に設けられて、より多くの吸気を取込めるようにしても良い。
【００１４】
この流量調整弁は、その稼働状態の１状態として、機関温度、吸気温度に応じて開度を所定の開度に固定した状態とするか、開度を可変状態とするか何れかの状態を選択するようにしても良い。ここで固定状態では、例えば前記機関温度、吸気温度それぞれが所定の温度以下にある場合、予混合燃料を最大限微粒子化して気化性能を上げ、低温時の着火性能を向上させることができる。
【００１５】
流量調整弁が可変稼働状態とした場合には、機関回転数、機関負荷等の機関運転状況に応じて、目標アシストエア流量（目標流量）が流入可能な目標開度に設定する。機関回転数が上昇すると、吸気の流速が早くなるため、噴射された予混合燃料の粒径があまり小さくなくても充分に吸気と混合されて気化が促進される。また、機関負荷が大きくなると、噴射される燃料量は多くなるが、これと同時に内燃機関の発熱量も大きくなり、気筒内の温度も上昇するため、噴射された燃料の気化が良好になるので、機関負荷が大きい場合にも、噴射された予混合燃料の微粒子化は必ずしも必要とはならない。よって、流量調整弁の目標開度の設定としては、機関回転数、機関負荷の上昇に応じて、噴射された予混合燃料を微粒子化しないように、その開度を小さくし、アシストエアの流量を少なくする。
【００１６】
前記流量調整弁の開度が定めらたことにより、この定められた開度と、過給圧、吸気ポート内圧、及び、吸気温度、若しくは機関温度から、アシストエアの流量（実流量）を算出する。
【００１７】
この算出した実流量に対して、前記目標アシストエア流量と実流量が略同じ噴射量となるように、前記流量調整弁の開度を微調整して、アシストエアを噴射する。
【００１８】
また、前記内燃機関は、流量調整弁の開度に応じて変化する内燃機関の気筒内圧力を算出する実気筒内圧力算出手段と、機関運転状況に応じた気筒内圧力を算出する目標気筒内圧力算出手段と、を更に備え、前記流量調整弁制御手段は、前記実気筒内圧力算出手段により算出した実気筒内圧力が、前記目標気筒内圧力算出手段により算出された目標気筒内圧力となるように前記流量調整弁の開度を調整する流量調整弁開度補正手段と、を備えてもよい。
【００１９】
また、前記内燃機関は、流量調整弁の開度に応じて変化する内燃機関の気筒内圧力を算出する実気筒内圧力算出手段と、クランクシャフトのクランク角の変化量を算出するクランク角算出手段と、前記クランク角算出手段により算出されたクランク角に対する気筒内圧力変化を算出する実圧力変化率算出手段と、機関運転状況に応じた気筒内圧力変化を算出する目標圧力変化率算出手段と、前記実圧力変化率算出手段により算出した実圧力変化率が、前記目標圧力変化率算出手段により算出された目標圧力変化率となるように前記流量調整弁の開度を調整する流量調整弁開度補正手段と、を備えてもよい。
【００２０】
前記流量調整弁の開度を変化させて、アシストエアの噴射量を制御することにより、予混合燃料の粒度を制御することが可能となる。この粒度を制御することにより、気筒内での燃料の燃焼性を制御することが可能となり、これは着火遅れの制御を行っていることになる。即ち着火遅れの制御を、前記アシストエア量の制御で行うことが可能となる。アシストエア量の噴射量を増やして噴射燃料を微粒子化すると、燃焼性が増し、燃焼速度が上昇する。燃焼速度が上昇すると、気筒内圧力が上昇するため、この圧力に基づいてアシストエア量が制御可能となる。
【００２１】
具体的には、目標流量調整弁開度設定手段により流量調整弁の開度を設定した後に、気筒内圧力（実気筒内圧力）を測定する。この実気筒内圧力に対し、機関負荷、及び機関回転数から、目標気筒内圧力を算出する。この目標気筒内圧力は、ある機関負荷、機関回転数の時に、過早着火を起すことなく好適に燃焼を行うことが可能となる圧力であり、実験的に求めることが可能な値である。
【００２２】
そして、実気筒内圧力と目標気筒内圧力が、略同値となるように、流量調整弁の開度を微調整して、予混合燃料の粒度を制御し、気筒内圧力を変化させる。
【００２３】
また、圧力による制御をより正確に行うならば、クランク角あたりの圧力変化率を基にして、前記圧力によるアシストエア量の制御と同様の制御を行っても良い。クランク角あたりの圧力変化率を求めることにより、より精密な圧力の挙動を測定することとなり、この測定結果を反映させることにより、圧力制御の精密性を向上させることが可能となる。
【００２４】
このクランク角あたりの圧力変化率に応じてアシストエア量を制御するには、目標流量調整弁開度設定手段により流量調整弁の開度を設定した後に、クランク角あたりの気筒内圧力変化率（実気筒内圧力変化率）を測定する。この実気筒内圧力変化率に対し、機関負荷、及び機関回転数から、目標気筒内圧力変化率を算出する。
【００２５】
また、第２の発明では、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、内燃機関から排気を排出する排気通路に設けられ排気を浄化する排気浄化装置と、この排気浄化装置下流に設けられて排気を冷却する排気冷却装置と、前記排気浄化装置と前記排気冷却装置との間の排気通路から燃料噴射孔近傍にアシストエアを案内する第１アシストエア通路と、前記排気冷却装置下流の排気通路から燃料噴射孔近傍にアシストエアを案内する第２アシストエア通路と、前記第１アシストエア通路と第２アシストエア通路とを流れるアシストエアの流量をそれぞれ独立して調整する流量調整弁と、を備えた排気アシストエア噴射装置を備えた。
【００２６】
第１の発明では、アシストエアを噴射する場合に吸気を用いた。これに対して第２の発明では、浄化された排気を取込んで、これを排気圧と吸気圧の差により、燃料噴射弁近傍より噴射する。
【００２７】
そして、第３の発明では、前記第２の発明で示した排気アシストエア噴射装置を用いて燃料供給制御を行う装置として、第２の発明で示した排気アシストエア噴射装置と、排気冷却装置の上流側の排気温度を測定する排気温度測定手段と、前記排気温度測定手段によって測定された排気温度に応じて、アシストエアを案内するアシストエア通路を選択するアシストエア通路選択手段と、このアシストエア通路選択手段により選択したアシストエア通路の流量を調整する流量調整弁を機関運転状況に応じたアシストエア流量である目標アシストエア流量となるように目標開度に設定する流量調整弁制御手段と、を備え、前記流量調整弁制御手段は、排気温度、排気通路の排気圧、及び燃料噴射弁の燃料噴射孔周りの吸気圧力とを基準にアシストエア通路を流れる実アシストエア流量を算出する実アシストエア流量算出手段と、前記実アシストエア流量算出手段により算出された実アシストエア流量が前記目標アシストエア流量となるように前記流量調整弁の目標開度を補正する流量調整弁開度補正手段と、を備えた内燃機関の燃料供給制御装置を有した。
【００２８】
第１の発明と同様に、燃料噴射弁近傍でアシストエアを、その流量を調整して噴射することにより、燃料が微細化されると共にその微細化された燃料の粒度が調整可能となる。よって、このアシストエアの流量を、機関運転状況に応じた適正な流量になるように、補正して噴射する。また、排気温度に応じて、排気を取込む箇所を変化させ、状況によってはアシストエアの噴射を行わない。
【００２９】
前記実アシストエア流量算出手段は、機関温度、排気通路の排気圧、及び燃料噴射弁の燃料噴射孔周りの吸気圧力とを基準にアシストエア通路を流れる実アシストエア流量を算出しても良い。
【００３０】
排気アシストエア噴射装置は、排気通路より排気の一部を分流し、その排気を吸気ポートに設けられた燃料噴射弁近傍よりアシストエアとして噴射する装置である。この排気アシストエア噴射装置は、排気通路内に設けられた煤等の微粒子を除外する排気浄化装置の下流より排気を取入れる。この排気浄化装置下流より排気を取入れることにより、吸気中に微粒子状の不純物が流入するのを防止可能となる。また、排気を取入れる場所は、排気浄化装置下流に設けられた排気を冷却する排気冷却装置の上流側、及び下流側の２カ所に流入孔を設け、この流入孔からとしたほうがよい。この２カ所の流入孔とすることにより、異なる温度領域の排気を取入れることが可能となるからである。
【００３１】
各取入箇所となる流入孔には、アシストエア通路が設けられ、このアシストエア通路にはそれぞれ流量調整弁が設けられる。この流量調整弁は、それぞれ排気冷却装置上流の第１アシストエア通路と排気冷却装置下流の第２アシストエア通路に設けられて、開閉することにより、排気冷却装置上流、若しくは下流からの排気取入を切換えることが可能となる。
【００３２】
また、この排気冷却装置上流と下流とに設けられた第１アシストエア通路と第２アシストエア通路とは、連結されて、１本のアシストエア通路として、吸気ポート内に排気を噴射することが好ましい。そして、この連結されたアシストエア通路には、更に流量調整弁が設けられ、この流量調整弁弁を段階的に開度を設定することにより、アシストエアの噴射量を設定することが好ましい。即ち、排気冷却装置上流に設けられた第１アシストエア通路、下流に設けられた第２アシストエア通路には、開閉のみを行う流量調整弁を設置し、吸気ポート内に排気を噴射するアシストエア通路には、流れる流量を調整する流量調整弁を設置するのが好ましい。
【００３３】
排気アシストエア噴射装置を備えた燃料供給制御装置において、このアシストエア通路に設けられた流量調整弁は、その稼働状態の１状態として、機関温度、吸気温度に応じて開度を所定の開度に固定した状態とするか、開度を可変状態とするか何れかの状態を選択するようにしても良い。ここで固定状態では、例えば前記機関温度、吸気温度それぞれが所定の温度以下にある場合、予混合燃料を最大限微粒子化して気化性能を上げ、低温時の着火性能を向上させることができる。
【００３４】
流量調整弁が可変稼働状態となった場合には、機関回転数、機関負荷に応じて、目標アシストエア流量（目標流量）が流入可能な目標開度に設定する。機関回転数が上昇すると、吸気の流速が早くなるため、噴射された予混合燃料の粒径があまり小さくなくても充分に吸気と混合されて気化が促進される。また、機関負荷が大きくなると、噴射される燃料量は多くなるが、これと同時に内燃機関の発熱量も大きくなり、気筒内の温度も上昇するため、噴射された燃料の気化は良好になるので、機関負荷が大きい場合にも、噴射された予混合燃料の微粒子化は必ずしも必要とはならない。よって、流量調整弁の稼働量の設定としては、機関回転数、機関負荷の上昇に応じて、噴射された予混合燃料を微粒子化しないように、その開度を小さくし、アシストエアの流量を少なくする。
【００３５】
また、排気冷却装置の上流に設けられた第１アシストエア通路と下流に設けられた第２アシストエア通路は、排気温度に応じてその排気を案内する通路を選択する。一般に吸気ポート内に設けられる燃料噴射弁は、高温耐久性に優れるものではない。アシストエアとして噴射される排気温度が、この燃料噴射弁が耐えられる温度以上であると、排気をアシストエアとして噴射することが不可能となる。よって、排気冷却装置下流においても、その排気温度が燃料噴射弁が耐えられる温度以上になるのならば、排気冷却装置の上流に設けられた第１アシストエア通路と下流に設けられた第２アシストエア通路を共に閉止し、アシストエアとしての排気噴射を停止する。
【００３６】
次に、排気冷却装置上流の温度は前記燃料噴射弁が耐えられる温度以上であるが、排気冷却装置下流では燃料噴射弁が耐えられる温度以下となっている場合には、排気冷却装置下流の第２アシストエア通路よりアシストエアを導いて、冷却された排気をアシストエアとして用いることが可能となる。また、排気浄化装置下流にて、既に排気温度が充分に下がっている状態であるならば、より高い温度の排気を用いた方が、噴射燃料を微粒子化して気化性能を向上させることが可能となるので、排気冷却装置上流の第１アシストエア通路よりアシストエアを導いて、より高温の排気をアシストエアとして噴射可能となる。
【００３７】
前記アシストエア通路が定められると共に、流量調整弁の開度が定めらたことにより、この定められた開度と、過給圧、吸気ポート内圧、及び、吸気温度、若しくは機関温度から、アシストエアの流量（実流量）を算出する。
【００３８】
この算出した実流量に対して、前記目標アシストエア流量と実流量が略同じ噴射量となるように、前記流量調整弁の開度を微調整して、アシストエアを噴射する。
【００３９】
また、前記内燃機関は、前記流量調整弁の開度に応じて変化する内燃機関の気筒内圧力を算出する実気筒内圧力算出手段と、機関運転状況に応じた気筒内圧力を算出する目標気筒内圧力算出手段と、を更に備え、前記流量調整弁制御手段は、前記実気筒内圧力算出手段により算出した実気筒内圧力が、前記目標気筒内圧力算出手段により算出された目標気筒内圧力となるように前記流量調整弁の開度を調整する流量調整弁開度補正手段と、を備えてもよい。
【００４０】
また、前記内燃機関は、流量調整弁の開度に応じて変化する内燃機関の気筒内圧力を算出する実気筒内圧力算出手段と、クランクシャフトのクランク角の変化量を算出するクランク角算出手段と、前記クランク角算出手段により算出されたクランク角に対する気筒内圧力変化を算出する実圧力変化率算出手段と、機関運転状況に応じた気筒内圧力変化を算出する目標圧力変化率算出手段と、前記実圧力変化率算出手段により算出した実圧力変化率が、前記目標圧力変化率算出手段により算出された目標圧力変化率となるように前記流量調整弁の開度を調整する流量調整弁開度補正手段と、を備えてもよい。
【００４１】
前記流量調整弁の開度を変化させて、アシストエアの噴射量を制御することにより、予混合燃料の粒度を制御することが可能となる。この粒度を制御することにより、気筒内での燃料の燃焼性を制御することが可能となり、これは即ち着火遅れの制御を行っていることになる。よって、逆に、着火遅れの制御に、前記アシストエア量の制御を利用することが可能となる。噴射燃料を微粒子化すると、燃焼性が増し、燃焼速度が上昇する。燃焼速度が上昇すると、気筒内圧力が上昇するため、この圧力に基づいてアシストエア量が制御可能となる。
【００４２】
具体的には、目標流量調整弁開度設定手段により流量調整弁の開度を設定した後に、気筒内圧力（実気筒内圧力）を測定する。この実気筒内圧力に対し、機関負荷、及び機関回転数から、目標気筒内圧力を算出する。この目標気筒内圧力は、ある機関負荷、機関回転数の時に、過早着火を起すことなく好適に燃焼を行うことが可能となる圧力であり、実験的に求めることが可能な値である。
【００４３】
そして、実気筒内圧力と目標気筒内圧力が略同値となるように、流量調整弁の開度を補正して予混合燃料の粒度を制御し、気筒内圧力を変化させる。
【００４４】
また、圧力による制御をより正確に行うならば、クランク角あたりの圧力変化率を基にして、前記圧力によるアシストエア量の制御と同様の制御を行っても良い。クランク角あたりの圧力変化率を求めることにより、より精密な圧力の挙動を測定することとなり、この測定結果を反映させることにより、圧力制御の精密性を向上させることが可能となる。
【００４５】
このクランク角あたりの圧力変化率に応じてアシストエア量を制御するには、目標流量調整弁開度設定手段により流量調整弁の開度を設定した後に、クランク角あたりの気筒内圧力変化率（実気筒内圧力変化率）を測定する。この実気筒内圧力変化率に対し、機関負荷、及び機関回転数から、目標気筒内圧力変化率を算出する。
【００４６】
前記内燃機関は、前記流量調整弁開度補正手段により補正された流量調整弁の開度に応じて、内燃機関に供給される空気量を補正する吸入空気量制御手段を備えてもよい。
【００４７】
また、前記内燃機関は、排気の一部を吸気に環流させる排気循環装置を備えると共に、前記流量調整弁開度補正手段により補正された流量調整弁の開度に応じて、吸気に環流される排気量を補正する排気環流量制御手段とを備えてもよい。
【００４８】
排気循環装置を用いて、ＥＧＲガスとして排気を吸気中に再循環させる場合、排気の一部をアシストエアとして用いると、予め設定してあるＥＧＲ率に対して、アシストエアの排気が流入することにより、大きくずれる問題がある。そこで排気の流入量から、吸入吸気量を補正する値を定め、この補正値を目標となる吸気量に乗じた値が、実際の吸入空気量となるようにする。
【００４９】
また、排気循環装置を用いていなくても、排気をアシストエアとして用いることにより、吸気中の酸素濃度は低下する。よって、この低下を防ぐために、吸入空気量を補正しても良い。
【００５０】
第４の発明では、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、内燃機関に空気を供給する吸気通路に設けられて空気を圧縮して供給する過給機と、前記過給機下流から、燃料噴射弁の燃料噴射孔近傍にアシストエアを案内する第１アシストエア通路と、内燃機関から排気を排出する排気通路に設けられ排気を浄化する排気浄化装置と、この排気浄化装置下流に設けられて排気を冷却する排気冷却装置と、前記排気浄化装置下流から前記排気冷却装置上流までの排気通路から燃料噴射孔近傍にアシストエアを案内する第２アシストエア通路と、前記排気冷却装置下流の排気通路から燃料噴射孔近傍にアシストエアを案内する第３アシストエア通路と、前記第１アシストエア通路と第２アシストエア通路と第３アシストエア通路とを流れるアシストエアの流量をそれぞれ独立して調整する流量調整弁と、を備える吸排気アシストエア噴射装置とした。
【００５１】
前記第１の発明では、吸気を用いてアシストエアの噴射を行い、第２の発明では排気を用いてアシストエアの噴射を行った。これに対して第４の発明では、吸気と排気との双方を用いて、アシストエアの噴射を行う。
【００５２】
そして、第５の発明では、前記第４の発明で示した吸排気アシストエア噴射装置を用いて燃料供給制御を行う装置として、第４の発明で示した吸排気アシストエア噴射装置と、排気冷却装置上流の排気温度を測定する排気温度測定手段と、前記排気温度測定手段によって測定された排気温度に応じて、アシストエアを案内するアシストエア通路を選択するアシストエア通路選択手段と、このアシストエア通路選択手段により選択したアシストエア通路の流量を調整する流量調整弁を機関運転状況に応じたアシストエア流量である目標アシストエア流量となるように目標開度に設定する流量調整弁制御手段と、を備え、前記流量調整弁制御手段は、アシストエア通路選択手段により選択したアシストエア通路に応じた、排気温度と排気通路の排気圧及び燃料噴射弁の燃料噴射孔周りの吸気圧力か、吸気温度と過給機の過給圧及び燃料噴射弁の燃料噴射孔周りの吸気圧力か、の何れかを基準にしてアシストエア通路を流れる実アシストエア流量を算出する実アシストエア流量算出手段と、前記実アシストエア流量算出手段により算出された実アシストエア流量が前記目標アシストエア流量となるように前記流量調整弁の目標開度を補正する流量調整弁開度補正手段と、を有する内燃機関の燃料供給制御装置とした。
【００５３】
第１の発明及び第３の発明と同様に、燃料噴射弁近傍でアシストエアを、その流量を調整して噴射することにより、燃料が微細化されると共にその微細化された燃料の粒度が調整可能となる。よって、このアシストエアの流量を、機関運転状況に応じた適正な流量になるように、補正して噴射する。また、排気温度に応じて、排気を取込む箇所を変化させてアシストエアとして用いるか、若しくは吸気をアシストエアとして用いて、噴射された燃料の微細化を促進する。
【００５４】
前記実アシストエア流量算出手段は、アシストエア通路選択手段により選択したアシストエア通路に応じた、機関温度と過給機の過給圧及び燃料噴射弁の燃料噴射孔周りの吸気圧力か、機関温度と排気通路の排気圧及び燃料噴射弁の燃料噴射孔周りの吸気圧力か、の何れかを基準にアシストエア通路を流れる実アシストエア流量を算出してもよい。
【００５５】
前記燃料供給制御装置に用いられる吸排気アシストエア噴射装置は、排気通路より排気の一部を分流する共に、過給機下流より吸気の一部を分流し、この排気と吸気とを内燃機関の出力、温度に応じて選択し、吸気ポートに設けられた燃料噴射弁近傍よりアシストエアとして噴射する装置である。
【００５６】
吸気の一部を利用してアシストエアを形成するには、過給機等の吸気圧力を上昇させる装置を用いて噴射圧力をかけ、この過給機の下流側に流入孔を設ける。そして、この流入孔から、吸気ポート内に設けられた燃料噴射弁の近傍に設けられた噴出孔までの間を、流量調整弁を有した第１アシストエア通路により連結する。
【００５７】
この第１アシストエア通路は、吸気通路に比べてその負荷損失が小さくなるようにすることにより、吸気通路との間に圧力差が生じ、この圧力差により、吸気ポート内にアシストエアを噴射可能となる。この時、流入孔を設ける場所としては、過給機より下流側で吸気通路内に設けられるスロットル弁より上流であることが好ましい。スロットル弁が設けられていることで吸気通路内に負荷損失が発生し、第１アシストエア通路との圧力差が発生するからである。また、流入孔は、望ましくは吸気流方向と水平に設けられ、その流入孔の開口部が、漏斗状に設けられて、より多くの吸気を取込めるようにしても良い。
【００５８】
次に、この吸排気アシストエア噴射装置に含まれる排気を流入させる装置では、排気通路内に設けられた煤等の微粒子を除外する排気浄化装置の下流より排気を取入れる。この排気浄化装置下流より排気を取入れることにより、吸気中に微粒子状の不純物が流入するのを防止可能となる。また、排気を取入れる場所は、排気浄化装置下流に設けられた排気を冷却する排気冷却装置の上流側、及び下流側の２カ所に流入孔を設け、この流入孔からとする。この２カ所の流入孔とすることにより、異なる温度領域の排気を取入れることが可能となる。
【００５９】
各排気の取入箇所となる流入孔には、アシストエア通路が設けられ、このアシストエア通路にはそれぞれ流量調整弁が設けられる。この流量調整弁は、それぞれ排気冷却装置上流の第２アシストエア通路と排気冷却装置下流の第３アシストエア通路に設けられて、開閉することにより、排気冷却装置上流、若しくは下流からの排気取入を切換えることが可能となる。
【００６０】
また、この排気冷却装置上流と下流とに設けられた第２アシストエア通路と第３アシストエア通路とは、連結されて、１本のアシストエア通路として、吸気ポート内に排気を噴射することが好ましい。。そして、この連結されたアシストエア通路には、更に流量調整弁が設けられ、この流量調整弁弁を段階的に開度を設定することにより、アシストエアの噴射量を設定することが好ましい。即ち、排気冷却装置上流に設けられた第２アシストエア通路、下流に設けられた第３アシストエア通路には、開閉のみを行う流量調整弁を設置し、吸気ポート内に排気を噴射するアシストエア通路には、流れる流量を調整する流量調整弁を設置するのが好ましい。
【００６１】
前記吸排気アシストエア噴射装置を備えた燃料供給制御装置において、このアシストエア通路に設けられた流量調整弁は、その稼働状態の１状態として、機関温度、吸気温度に応じて開度を所定の開度に固定した状態とするか、開度を可変状態とするか何れかの状態を選択するようにしても良い。ここで固定状態では、例えば前記機関温度、吸気温度それぞれが所定の温度以下にある場合、予混合燃料を最大限微粒子化して気化性能を上げ、低温時の着火性能を向上させることができる。
【００６２】
流量調整弁が可変稼働状態となった場合には、機関回転数、機関負荷に応じて、目標アシストエア流量（目標流量）が流入可能な目標開度に設定する。機関回転数が上昇すると、吸気の流速が早くなるため、噴射された予混合燃料の粒径があまり小さくなくても充分に吸気と混合されて気化が促進される。また、機関負荷が大きくなると、噴射される燃料量は多くなるが、これと同時に内燃機関の発熱量も大きくなり、気筒内の温度も上昇するため、高温の排気を用いたアシストエアは行わないほうがよい。
【００６３】
また、第１アシストエア通路、第２アシストエア通路、第３アシストエア通路については、排気温度に応じてその通路を選択する。一般に吸気ポート内に設けられる燃料噴射弁は、高温に対する耐久性はあまり考慮されていない。よって、アシストエアとして噴射される排気温度が、この燃料噴射弁が耐えられる温度以上であると、排気をアシストエアとして噴射することが不可能となる。従って、排気冷却装置下流においても、その排気温度が燃料噴射弁が耐えられる温度以上になるのならば、第１アシストエア通路より吸気を導いてアシストエアを噴射する。次に、排気冷却装置上流の温度は前記燃料噴射弁が耐えられない温度であるが、排気冷却装置下流では、排気が冷却されて燃料噴射弁が耐えられる温度となっている場合には、第３アシストエア通路より冷却された排気を導いてアシストエアとして用いることが可能となる。また、排気浄化装置下流にて、既に排気温度が充分に下がっている状態であるならば、より高い温度の排気を用いた方が、噴射燃料を微粒子化して気化性能を向上させることが可能となるので、第２アシストエア通路より冷却された排気を導いて、より高温の排気をアシストエアとして噴射可能となる。
【００６４】
前記アシストエア通路が定められると共に、流量調整弁の開度が定めらたことにより、この定められた開度と、過給圧、吸気ポート内圧、及び、吸気温度、若しくは機関温度から、アシストエアの流量（実流量）を算出する。
【００６５】
この算出した実流量に対して、前記目標アシストエア流量と実流量が略同じ噴射量となるように、前記流量調整弁の開度を微調整して、アシストエアを噴射する。
【００６６】
また、前記内燃機関は、流量調整弁の開度に応じて変化する内燃機関の気筒内圧力を算出する実気筒内圧力算出手段と、機関運転状況に応じた気筒内圧力を算出する目標気筒内圧力算出手段と、を更に備え、前記流量調整弁制御手段は、前記実気筒内圧力算出手段により算出した実気筒内圧力が、前記目標気筒内圧力算出手段により算出された目標気筒内圧力となるように前記流量調整弁の開度を調整する流量調整弁開度補正手段と、を備えてもよい。
【００６７】
また、前記内燃機関は、流量調整弁の開度に応じて変化する内燃機関の気筒内圧力を算出する実気筒内圧力算出手段と、クランクシャフトのクランク角の変化量を算出するクランク角算出手段と、前記クランク角算出手段により算出されたクランク角に対する気筒内圧力変化を算出する実圧力変化率算出手段と、機関運転状況に応じた気筒内圧力変化を算出する目標圧力変化率算出手段と、前記実圧力変化率算出手段により算出した実圧力変化率が、前記目標圧力変化率算出手段により算出された目標圧力変化率となるように前記流量調整弁の開度を調整する流量調整弁開度補正手段と、を備えてもよい。
【００６８】
前記流量調整弁の開度を変化させることにより、予混合燃料の粒度を制御することが可能となる。この粒度を制御することにより、気筒内での燃料の燃焼性を制御することが可能となり、これは即ち着火遅れの制御を行っていることになる。よって、逆に、着火遅れの制御に、前記アシストエア量の制御を利用することが可能となる。噴射燃料を微粒子化すると、燃焼性が増し、燃焼速度が上昇する。燃焼速度が上昇すると、気筒内圧力が上昇するため、この圧力に基づいてアシストエア量を制御する。
【００６９】
具体的には、目標流量調整弁開度設定手段により流量調整弁の開度を設定した後に、気筒内圧力（実気筒内圧力）を測定する。この実気筒内圧力に対し、機関負荷、及び機関回転数から、目標気筒内圧力を算出する。この目標気筒内圧力は、ある機関負荷、機関回転数の時に、過早着火を起すことなく好適に燃焼を行うことが可能となる圧力であり、実験的に求めることが可能な値である。
【００７０】
そして、実気筒内圧力と目標気筒内圧力が、略同値となるように、流量調整弁の開度を微調整して、予混合燃料の粒度を制御し、気筒内圧力を変化させる。
【００７１】
また、圧力による制御をより正確に行うならば、クランク角あたりの圧力変化率を基にして、前記圧力によるアシストエア量の制御と同様の制御を行っても良い。クランク角あたりの圧力変化率を求めることにより、より精密な圧力の挙動を測定することとなり、この測定結果を反映させることにより、圧力制御の精密性を向上させることが可能となる。
【００７２】
このクランク角あたりの圧力変化率に応じてアシストエア量を制御するには、目標流量調整弁開度設定手段により流量調整弁の開度を設定した後に、クランク角あたりの気筒内圧力変化率（実気筒内圧力変化率）を測定する。この実気筒内圧力変化率に対し、機関負荷、及び機関回転数から、目標気筒内圧力変化率を算出する。
【００７３】
前記内燃機関は、流量調整弁開度補正手段により補正された流量調整弁の開度に応じて、内燃機関に供給される空気量を補正する吸入空気量制御手段を備えてもよい。
【００７４】
また、前記内燃機関は、排気の一部を吸気に環流させる排気循環装置を備えると共に、流量調整弁開度補正手段により補正された流量調整弁の開度に応じて、吸気に環流される排気量を補正する排気環流量制御手段とを備えてもよい。
【００７５】
排気循環装置を用いて、ＥＧＲガスとして排気を吸気中に再循環させる場合、過給機下流から吸気を流入してアシストエアを行う場合には、特にＥＧＲガスについて考慮する必要はないが、排気通路から排気を流入してアシストエアとして用いると、予め設定してあるＥＧＲ率に対して、アシストエアの排気が流入することにより、大きくずれる問題がある。そこで、排気の流入量に応じて、吸入吸気量を補正する値を定め、この補正値を目標となる吸気量に乗じた値が、実際の吸入空気量となるようにする。
【００７６】
また、排気循環装置を用いていなくても、排気をアシストエアとして用いることにより、吸気中の酸素濃度は低下する。よって、この低下を防ぐために、吸入空気量を補正しても良い。
【００７７】
第６の発明では、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁と、内燃機関に空気を供給する吸気通路に設けられて、前記吸気通路と内燃機関に設けられた気筒内とを閉止、連通させる弁となる吸気バルブと、機関状況に応じて燃料噴射弁の燃料噴射時期を設定する燃料噴射時期設定手段と、を備え、この燃料噴射時期設定手段は、さらに吸気バルブの開度に応じて燃料噴射を行うとした。
【００７８】
吸気バルブの開度に応じて燃料噴射を行うことにより、噴射された燃料の分布を変化させることが可能となる。よって、燃料噴射時期は、機関状況と共に、この吸気バルブ開度を考慮して、設定する。
【００７９】
特にディーゼル機関等において、吸気ポートで燃料噴射を行う場合、排気性能を確保するために、噴射圧力を高くする必要がある。噴射圧力が高くなると噴射時間が短くなるため、噴射の時期的な自由度が増す。この自由度が増した状態で、吸気行程に燃料噴射を行う予混合燃料噴射を実行する。この予混合燃料の噴射時期が、吸気行程初期の吸気バルブが開き始めている時では、噴射燃料のうち、その粒径が大きいものが、吸気バルブより遠方、即ち、ピストン面近傍に滞留することになる。これに対して、吸気行程中期の吸気バルブが全開となっている時では、噴射燃料のうち、その粒径の大きなものが、吸気バルブ近傍に停留することになる。
【００８０】
一般に軽負荷状態では、ピストン近傍に滞留する燃料が少ない方がスモーク、煤等は少ない傾向がある。逆に高負荷状態では、吸気バルブ近傍に滞留する燃料が少ない方がスモーク、煤等の発生が抑制される。よって、　内燃機関の負荷状態を算出して、その負荷状態に応じた燃料噴射時期、好適には、負荷が上昇するに伴い、燃料噴射時期を早める設定とする。また、機関回転数が高くなると、同一タイミングで気筒内に噴射燃料を流入させるには、燃料噴射時期を早める必要があるので、前記負荷状態と共に、機関回転数に応じても燃料噴射時期を早める。
【００８１】
前記燃料噴射時期設定手段によって、噴射時期を吸気バルブの開時初期と全開時とした場合に、開時初期に噴射される燃料量が多くなるように噴射量を偏向させる噴射量偏向手段と、を備えても良い。
【００８２】
また、特に高負荷状態では、噴射される燃料が多くなるため、必然的に予混合燃料量も多くなる。この多くなった予混合燃料を一回で噴射すると、気筒内に流入する予混合気の偏りが大きくなりすぎて、弊害が生じる。よって、高負荷状態で噴射燃料量が多くなる場合には、予混合燃料の噴射時期を吸気行程初期にすると共に、噴射燃料を分割して噴射回数を複数回とする。そしてこの分割された燃料のうち、最初に噴射される燃料量を最も多くする。その後、残りの燃料を噴射することにより、噴射燃料により形成される予混合気の偏りを抑制することが可能になる。
【００８３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
第１の発明に係る内燃機関の燃料供給制御装置を、ディーゼルエンジンシステムに適用した実施の形態について説明する。
【００８４】
図１において、内燃機関（以下、エンジンという）１は、燃料供給系１０、吸気系３０及び排気系４０等を主要部として構成される直列４気筒のディーゼルエンジンシステムである。以下、本ディーゼルエンジンシステムの構成について説明する。
【００８５】
燃料供給系１０は、サプライポンプ１１、蓄圧室（コモンレール）１２ａ、１２ｂ、主燃料噴射弁１３、予混合燃料噴射弁１７、機関燃料通路Ｐ１及び予混合燃料通路Ｐ２等を備えて構成される。
【００８６】
サプライポンプ１１は燃料タンク（図外）からくみ上げた燃料を高圧にし、機関燃料通路Ｐ１を介してコモンレール１２ａに供給する。コモンレール１２ａはサプライポンプ１１から供給された高圧燃料を所定の圧力に保持（蓄圧）する機能を有し、この蓄圧した燃料を各主燃料噴射弁１３に分配する。主燃料噴射弁１３はその内部に電磁ソレノイド（図外）を備えた電磁弁であり、適宜開弁して燃料を供給噴射する。
【００８７】
他方、サプライポンプ１１は、燃料タンクからくみ上げた燃料の一部を予混合燃料通路Ｐ２を介してコモンレール１２ｂに供給し、このコモンレール１２ｂで蓄圧された後に予混合燃料噴射弁１７に分配される。予混合燃料噴射弁１７は主燃料噴射弁１３と同様な電磁弁であり、吸気ポート３３内に、エンジン１の吸気行程中で、燃料を噴射する。
【００８８】
吸気系３０は、各気筒内に供給される吸入空気の通路（吸気通路）を形成する。一方、排気系４０は、各気筒内から排出される排気ガスの通路（排気通路）を形成する。
【００８９】
また、このエンジン１には、周知の過給機（ターボチャージャ）５０が備えられている。ターボチャージャ５０は、シャフト５１を介して連結されたタービンホイール５２とコンプレッサ５３とを備える。一方のコンプレッサ５３は吸気系３０内の吸気に晒され、他方のタービンホイール５２は排気系４０内の排気ガスに晒されている。このような構成を有するターボチャージャ５０は、タービンホイール５２が受ける排気流（排気圧）を利用してコンプレッサ５３を回転させ、吸気圧を高める効果（過給効果）を有する。
【００９０】
吸気系３０において、ターボチャージャ５０の下流に設けられたインタークーラ３１は、過給によって昇温した吸入空気を強制冷却する。インタークーラ３１よりも更に下流に設けられたスロットル弁３２は、その開度を無段階に調節することができる電子制御式の流量調整弁であり、所定の条件下において吸気通路の流路面積を絞り、同吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有する。
【００９１】
また、エンジン１には、吸気系３０及び排気系４０をバイパスする排気環流通路（ＥＧＲ通路）６０が形成されている。具体的には、ＥＧＲ通路６０は排気系４０におけるターボチャージャ５０上流の排気集合管４０ａと吸気系３０におけるスロットル弁３２の下流側を連通している。このＥＧＲ通路６０は、排気ガスの一部を適宜吸気系３０に戻す機能を有する。ＥＧＲ通路６０には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を自在に調節することが可能なＥＧＲ弁６１と、ＥＧＲ通路６０を通過（環流）する排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ６２が設けられている。
【００９２】
また、排気系４０において、燃焼室より接続する排気集合管４０ａ、タービンホイール５２が設けられた部位より下流側には、排気ガスの流路に沿って排気通路４０ｂ、その下流にＮＯｘ触媒ケーシング４２、更に下流に排気通路４０ｃが順次連結されている。ＮＯｘ触媒ケーシング４２には、排気ガス中に含まれる微粒子を除去するパティキュレートフィルタ、及びこのパティキュレートフィルタ上に担持されてＮＯｘ等の有害成分を浄化する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が収容されている。
【００９３】
吸気系３０には、ターボチャージャ５０下流近傍に流入孔が設けられて、予混合燃料噴射弁１７に設けられた吸気噴射管３４まで連通するアシストエア通路となる吸気支管３５が設けられている。この吸気噴射管３４には、任意に開度が変化可能な流量調整弁３６が設けられて、吸気噴射管３４より噴射される吸気量であるアシストエア量を制御する。
【００９４】
また、エンジン１の各部位には、各種センサが取り付けられており、当該部位の環境条件やエンジン１の運転状態に関する信号を出力する。
【００９５】
すなわち、レール圧センサ７０ａ、レール圧センサ７０ｂは、コモンレール１２ａ、コモンレール１２ｂ内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。水温センサ７１は、エンジン１内に設けられた冷却水路（図外）を流れる冷却水の温度を測定する。エアフローメータ７２は、吸気系３０内のスロットル弁３２上流において吸入空気の流量（吸気量）に応じた検出信号を出力する。酸素濃度（Ａ／Ｆ）センサ７３は、排気系４０の触媒ケーシング４２上流において排気ガス中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。気筒内圧センサ７４はシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持されるガスケット内に担持され、気筒内に臨んで気筒内圧を測定する。過給圧センサ７５はターボチャージャ下流においてターボチャージャの過給圧力を測定する。吸気温度センサ７８は吸気通路内に設けられて吸気の温度を測定する。吸気圧センサ７９は、吸気ポート近傍に設けられて、吸気ポート位置での吸気圧を測定する。
【００９６】
また、アクセル開度センサ７６はアクセルペダル（図外）に取り付けられ、同ペダルの踏込量に応じてエンジン１において要求する仕事量の基となる検出信号を出力する。クランク角センサ７７は、エンジン１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力する。これら各センサ７０〜７９は、電子制御装置（ＥＣＵ）８０と電気的に接続されている。
【００９７】
図２に示すように、ＥＣＵ８０は中央演算処理装置（ＣＰＵ）８１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）８２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３及び運転停止後も記憶した情報が消去されないバックアップＲＡＭ８４、タイマカウンタ８５等と、Ａ／Ｄ変換器を含む入力ポート８６と、出力ポート８７とが、双方向性バス８８により接続されて構成される論理演算回路を備える。
【００９８】
ＥＣＵ８０は、前記各種センサの検出信号を入力ポート８６を介して入力し、これら信号に基づいてＥＣＵ８０に有するＣＰＵ８１において、ＲＯＭ８２に記憶されているプログラムから、エンジン１の燃料噴射等についての基本制御を行う等、エンジン１の運転状態に関係する各種制御を行う。
【００９９】
尚、主燃料噴射弁１３を通じて各気筒に燃料を供給する燃料供給系１０、吸気系３０に備えられた吸気噴射管３４、及びこれら吸気系３０や燃料供給系１０の機能を制御するＥＣＵ８０等は、併せて本実施の形態に係るエンジン１の燃料供給制御装置を構成する。前記燃料供給制御等は、当該制御に関する指令信号を出力するＥＣＵ８０を含め、この燃料供給制御装置を構成する各種部材の作動を通じて実施される。すなわち、ＥＣＵ８０とりわけ中央演算処理装置（ＣＰＵ）８１によって、第１の発明他の構成である流量調整弁制御手段、実アシストエア流量算出手段、流量調整弁開度補正手段、実気筒内圧力算出手段、目標気筒内圧力算出手段、流量調整弁開度補正手段、クランク角算出手段、実圧力変化率算出手段、目標圧力変化率算出手段、アシストエア通路選択手段等が実現される。
【０１００】
予混合燃料は、エンジン１の吸気行程で、主燃料噴射弁１３より噴射される燃料とは別に、予混合燃料噴射弁１７より噴射される燃料である。この予混合燃料噴射を行うことにより、主燃料噴射を噴射するだけでは形成不可能な、燃料と吸気とが好適に混合された混合気を形成可能である。しかし、本実施の形態１での予混合燃料噴射は、吸気ポート３３内で噴射されるため、微粒子化されない状態で噴射された予混合燃料は、噴射位置である吸気ポート３３近傍に付着し、好適な混合気が形成されない場合がある。よって、吸気の一部をアシストエアとして用いて噴射された燃料に対して噴射し、燃料の微粒子化を促進する。
【０１０１】
予混合燃料近傍にてアシストエアを噴射する場合には、ターボチャージャ５０下流近傍より吸気を取込む。このターボチャージャ５０位置から予混合燃料噴射弁１７が設けられている吸気ポート３３までの間には、インタークーラ３１、スロットル弁３２が設けられており、これらが吸気負荷となって、圧力差が生じること、及びターボチャージャ５０下流近傍は、吸気通路の断面が狭いのに対して、吸気ポート３３付近は吸気通路の断面が広いため、動圧に差が生じること等により、ターボチャージャ５０下流近傍と、吸気ポート３３との間には、圧力差が生じる。この圧力差を噴射圧として、吸気噴射管３４より、アシストエアを噴射する。
【０１０２】
噴射された燃料に、この吸気噴射管３４よりアシストエアが噴射されることにより、燃料は微粒子化されると共に吸気と混合され、吸気ポート３３内に、好適な状態で燃料が供されることになる。この吸気噴射管３４と、予混合燃料噴射弁１７との形態としては、図３に示すように、燃料の噴射孔近傍にアシストエアの噴射孔を設けると共に、アシストエアの噴射孔孔部に逆止弁を取付けた形態とすることができる。この形態であるならば、吸気圧の変動により、燃料の一部が吸気支管３５内に逆流することを防止可能となる。
【０１０３】
以下、上記形態を取る予混合燃料噴射弁１７にて予混合燃料を噴射する際、予混合燃料噴射弁１７近傍に設けた吸気噴射管３４より、アシストエアとして吸気を噴射し、予混合燃料を微粒子化する制御について説明する。
【０１０４】
（第１制御）
前述したように、予混合燃料噴射弁１７で噴射する燃料に、吸気噴射管３４からアシストエアを噴射することにより噴射燃料を微粒子化して、気化しやすい燃料を形成可能となる。しかし、例えば高負荷状態、高回転状態等において、気筒内の温度が高くなっている状態で、予混合噴射燃料の気化促進を行うと、逆に燃料が早く着火しすぎて（過早着火）、ピストンが上死点まで上昇する前に燃焼が開始する可能性がある。上死点前で燃焼が始ることにより、ピストンに背圧がかかり、エンジン１の出力が低下する。よって、高負荷状態では、過度の燃料の微粒子化は行わない方が好ましい。
【０１０５】
これに対して、軽負荷時や、特にエンジン１の始動後の低温時などでは、吸気噴射管３４から最大限アシストエアを噴射して、噴射燃料の微粒子化を促進することにより、着火性の向上、排気、燃費の向上が期待できる。即ち、図５に示すように、高負荷高回転であれば燃料の粒径を大きくし、低負荷低回転で有れば燃料の粒径を小さくする。これらエンジン１の諸状態に応じてアシストエアの制御を行う。
【０１０６】
当該第１制御を行うにあたり、当該制御に係るフローチャートを図４に示す。Ｓ４０１〜Ｓ４０３では、流量調整弁制御手段で、流量調整弁３６の開度を設定する。先ずＳ４０１では、エンジン１が暖機状態であるかどうかを判断する。具体的には、水温センサ７１及び、吸気温度センサ７８で測定する機関温度、吸気温度が、所定の温度である０℃以上であるかどうかを判断する。ここで機関温度及び吸気温度が０℃より低いのならば、Ｓ４０２へ進んで流量調整弁３６の開度：ＡＡを、全開状態の９０゜に設定し、アシストエアの噴射による予混合燃料の微粒子化を最大限行う。また、機関温度、吸気温度が０℃以上であるならば、Ｓ４０３へ進む。
【０１０７】
Ｓ４０３では、機関回転数、機関負荷に基づいて、図６に示すマップより、目標となる流量調整弁の開度：ＡＡＴＲＧを算出し、流量調整弁３６の開度：ＡＡ＝ＡＡＴＲＧとした後に、Ｓ４０４へ進む。
【０１０８】
Ｓ４０４では、実アシストエア流量算出手段として、過給圧：Ｐ３、吸気圧：Ｐ０、吸気温度Ｔ３、及び目標開度：ＡＡＴＡＧより、吸気噴射管３４より、実アシストエア流量：Ｇａａを算出する。その後にＳ４０５へ進む。
【０１０９】
Ｓ４０５〜Ｓ４０７では、流量調整弁開度補正手段として、実アシストエア流量と、目標アシストエア流量とを比較、補正する。Ｓ４０５で、図７に示すマップより、機関回転数及び機関負荷から、目標となるアシストエア流量：ＧａａＴＲＧを算出し、前記実アシストエア流量と目標アシストエア流量との差：ｔを算出する。この差が−５％より小さいので有れば、アシストエア流量が少なすぎ、微粒子化が進まない状態となる。よって、Ｓ４０６へ進んで、流量調整弁の開度を１大きくした後にＳ４０４へ戻り、当チャートを繰返す。また、実アシストエア流量と目標アシストエア流量との差が、５％より大きい場合には、アシストエアの流量が多く、微粒子化が進みすぎて、過早着火等が発生する可能性が生じる。よって、Ｓ４０７へ進んで、流量調整弁の開度を１小さくした後にＳ４０４へ戻り、当チャートを繰返す。
【０１１０】
前記実アシストエア流量と目標アシストエア流量との差：ｔが略同じ値、±５％以内に収るので有れば、その流量調整弁３４の開度で好適な燃料の微粒子化が進んでいると判断され、当該チャートを終了する。
【０１１１】
（第２制御）
前記第１制御では、流量調整弁制御手段による制御から目標流量調整弁開度を算出した後に、、実アシストエア流算出手段により算出した実アシストエア流量と目標アシストエア流量とに基づいて制御を行い、流量調整弁開度補正手段により流量調整弁の開度を補正した。これに対して第２制御では、気筒内圧センサで測定した気筒内圧：Ｐに基づいて制御を行う。
【０１１２】
吸気噴射管３４を用いてアシストエアの噴射を行い、燃料を微粒子化して気筒内に流入させることにより、混合気の燃焼性は向上する。混合気の燃焼性が向上すると、燃焼温度が上昇し、この燃焼温度の上昇に起因して、気筒内圧も上昇することになる。即ち、燃料の微粒子化と気筒内圧は比例する関係にある。よって、逆に気筒内圧を測定し、この測定した実気筒内圧が、内燃機関の稼働状態に応じた目標気筒内圧と同一になるように制御する。
【０１１３】
当該第２制御を行うにあたり、当該制御に係るフローチャートを図８に示す。Ｓ８０１〜Ｓ８０３迄のチャートは、Ｓ４０１〜Ｓ４０３のチャートと同様に、Ｓ８０１で機関温度、吸気温度に応じて、Ｓ８０２へ進んで流量調整弁の開度を９０°に固定するか、Ｓ８０３へ進んで、機関回転数、機関負荷に応じて、目標流量調整弁開度を設定する。
【０１１４】
Ｓ８０３へ進んで、目標流量調整弁開度を設定した場合、次にＳ８０４へ進んで実気筒内圧力算出手段となる気筒内圧センサ７４で実気筒内圧：Ｐを測定する。そしてＳ８０５へ進む。
【０１１５】
Ｓ８０５〜Ｓ８０７では、流量調整弁開度補正手段として、実気筒内圧と、目標気筒内圧とを比較して、アシストエア流量を補正する。目標気筒内圧力算出手段として、Ｓ８０５で、図９に示すマップより、機関回転数及び機関負荷に応じて、目標気筒内圧：ＰＴＲＧを算出する。そして、前期実気筒内圧と、目標気筒内圧との差：ｔを算出する。この差が−５％より小さいので有れば、アシストエアの流量が少なく、微粒子化が進まずに、気筒内圧が高まらない状態となる。よって、Ｓ８０６へ進んで、流量調整弁の開度を１大きくした後にＳ８０４へ戻り、当チャートを繰返す。また、実気筒内圧と目標気筒内圧との差が、５％より大きい場合には、アシストエアの流量が多く、微粒子化が進みすぎて気筒内圧が高くなりすぎる。よって、Ｓ８０７へ進んで、流量調整弁の開度を１小さくした後にＳ８０４へ戻り、当チャートを繰返す。
【０１１６】
前期実気筒内圧と目標気筒内圧との差：ｔが略同じ値、±５％以内に収るので有れば、その流量調整弁３４の開度で好適な燃料の微粒子化が進んでいると判断され、当該チャートを終了する。
【０１１７】
（第３制御）
第３制御では、前期第２制御で用いた気筒内圧に変えて、気筒内圧のクランク角あたりの変化量である気筒内圧力変化率に基づいて制御を行う。この気筒内圧力変化率は、前述のようにクランク角あたりの圧力変化を測定するため、エンジン１の吸気行程における圧力の微妙な変化に対応することが可能となり、前期第２制御の圧力による制御よりもより精密な圧力制御を行うことが可能となる。
【０１１８】
当該第３制御を行うにあたり、当該制御に係るフローチャートを図１０に示す。Ｓ１００１〜Ｓ１００３迄のチャートは、Ｓ４０１〜Ｓ４０３及びＳ８０１〜Ｓ８０３のチャートと同様に、Ｓ１００１で機関温度、吸気温度に応じて、Ｓ１００２へ進んで流量調整弁の開度を９０°に固定するか、Ｓ１００３へ進んで、機関回転数、機関負荷に応じて、目標流量調整弁開度を設定する。
【０１１９】
Ｓ１００３へ進んで、目標流量調整弁開度を設定した場合、次にＳ１００４へ進んで実気筒内圧力算出手段として、気筒内圧センサ７４で気筒内圧を測定すると共に、クランク角センサ７７でクランク角を測定し、実圧力変化率算出手段として、この気筒内圧とクランク角から実気筒内圧力変化率：ｄＰ／ｄθを算出する。そしてＳ１００５へ進む。
【０１２０】
Ｓ１００５〜Ｓ１００７では、流量調整弁開度補正手段として、実気筒内圧力変化と、目標気筒内圧力変化とを比較して、アシストエア流量を補正する。目標圧力変化率算出手段として、Ｓ１００５で、図１１に示すマップより、機関回転数及び機関負荷に応じて、目標気筒内圧力変化率：（ｄＰ／ｄθ）ＴＲＧを算出する。そして、前期実気筒内圧力変化率と、目標気筒内圧力変化率との差：ｔを算出する。この差が−５％より小さいので有れば、アシストエアの流量が少なく、微粒子化が進まずに、気筒内圧が高まらない状態となる。よって、Ｓ１００６へ進んで、流量調整弁の開度を１大きくした後にＳ１００４へ戻り、当チャートを繰返す。また、実気筒内圧力変化率と目標気筒内圧力変化率との差が、５％より大きい場合には、アシストエアの流量が多く、微粒子化が進みすぎて気筒内圧が高くなりすぎる。よって、Ｓ１００７へ進んで、流量調整弁の開度を１小さくした後にＳ１００４へ戻り、当チャートを繰返す。
【０１２１】
前期実気筒内圧力変化率と目標気筒内圧力変化率との差：ｔが略同じ値、±５％以内に収るので有れば、その流量調整弁３４の開度で好適な燃料の微粒子化が進んでいると判断され、当該チャートを終了する。
【０１２２】
（実施の形態２）
次に、第２の発明及び第３の発明に係る内燃機関の燃料供給制御装置の第２の実施形態として、ディーゼルエンジンシステムに適用した実施の形態２について説明する。
【０１２３】
図１２において、内燃機関（以下、エンジンという）１０１は、燃料供給系１１０、吸気系１３０及び排気系１４０等を主要部として構成される直列４気筒のディーゼルエンジンシステムである。以下、本ディーゼルエンジンシステムの構成について説明する。
【０１２４】
燃料供給系１１０は、サプライポンプ１１１、蓄圧室（コモンレール）１１２ａ、１１２ｂ主燃料噴射弁１１３、予混合燃料噴射弁１１７、機関燃料通路Ｐ１１及び予混合燃料通路Ｐ１２等を備えて構成される。
【０１２５】
サプライポンプ１１１は燃料タンク（図外）からくみ上げた燃料を高圧にし、機関燃料通路Ｐ１１を介してコモンレール１１２ａ、に供給する。コモンレール１１２ａはサプライポンプ１１１から供給された高圧燃料を所定の圧力に保持（蓄圧）する機能を有し、この蓄圧した燃料を各主燃料噴射弁１３に分配する。主燃料噴射弁１１３はその内部に電磁ソレノイド（図外）を備えた電磁弁であり、適宜開弁して燃料を供給噴射する。
【０１２６】
他方、サプライポンプ１１１は、燃料タンクからくみ上げた燃料の一部を予混合燃料通路Ｐ１２を介してコモンレール１１２ｂに供給し、このコモンレール１１２ｂで蓄圧された後に予混合燃料噴射弁１７に分配される。予混合燃料噴射弁１１７は主燃料噴射弁１１３と同様な電磁弁であり、吸気ポート１３３内に、エンジン１０１の吸気行程中で、燃料を噴射する。
【０１２７】
吸気系１３０は、各気筒内に供給される吸入空気の通路（吸気通路）を形成する。一方、排気系１４０は、各気筒から排出される排気ガスの通路（排気通路）を形成する。
【０１２８】
また、このエンジン１０１には、周知の過給機（ターボチャージャ）１５０が備えられている。ターボチャージャ１５０は、シャフト１５１を介して連結されたタービンホイール１５２とコンプレッサ１５３とを備える。一方のコンプレッサ１５３は吸気系１３０内の吸気に晒され、他方のタービンホイール１５２は排気系１４０内の排気ガスに晒されている。このような構成を有するターボチャージャ１５０は、タービンホイール１５２が受ける排気流（排気圧）を利用してコンプレッサ１５３を回転させ、吸気圧を高める効果（過給効果）を有する。
【０１２９】
吸気系１３０において、ターボチャージャ１５０の下流に設けられたインタークーラ１３１は、過給によって昇温した吸入空気を強制冷却する。インタークーラ１３１よりも更に下流に設けられたスロットル弁１３２は、その開度を無段階に調節することができる電子制御式の流量調整弁であり、所定の条件下において吸気通路の流路面積を絞り、同吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有する。
【０１３０】
また、エンジン１０１には、吸気系１３０及び排気系１４０をバイパスする排気環流通路（ＥＧＲ通路）１６０が形成されている。具体的には、ＥＧＲ通路１６０は排気系１４０におけるターボチャージャ１５０上流の排気集合管１４０ａと吸気系１３０におけるスロットル弁１３２の下流側を連通している。このＥＧＲ通路１６０は、排気ガスの一部を適宜吸気系１３０に戻す機能を有する。ＥＧＲ通路１６０には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を自在に調節することが可能なＥＧＲ弁１６１と、ＥＧＲ通路１６０を通過（環流）する排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１６２が設けられている。
【０１３１】
また、排気系１４０において、燃焼室より接続する排気集合管１４０ａ、タービンホイール１５２が設けられた部位より下流側には、排気ガスの流路に沿って排気通路１４０ｂ、その下流にＮＯｘ触媒ケーシング１４２、更に下流にクーラ１４３が設けられた排気通路１４０ｃが順次連結されている。このクーラ１４３はＥＧＲクーラ１６２と同様に、排気を冷却する。また、ＮＯｘ触媒ケーシング１４２には、排気ガス中に含まれる微粒子を除去するパティキュレートフィルタ、及びこのパティキュレートフィルタ上に担持されてＮＯｘ等の有害成分を浄化する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が収容されている。
【０１３２】
排気系１４０に設けられたＮＯｘ触媒ケーシング１４２とクーラ１４３との間、及びクーラ１４３の下流側には、第１アシストエア通路となる第１排気支管１４４ａ、及び第２アシストエア通路となる第２排気支管１４４ｂが設けられている。各排気支管は、それぞれに排気支管の開状態、閉状態を制御する第２流量調整弁１４５ａ、及び第２流量調整弁１４５ｂが設けられた後に、排気支管１４６に連結され、この排気支管１４６に設けられた排気流量を制御する第３流量調整弁１４５ｃを介して、排気支管１４６端部に設置された排気噴射管１３４より吸気ポート１３３内の予混合燃料噴射弁１１７近傍に噴射される。
【０１３３】
また、エンジン１０１の各部位には、各種センサが取り付けられており、当該部位の環境条件やエンジン１０１の運転状態に関する信号を出力する。
【０１３４】
すなわち、レール圧センサ１７０ａ、レール圧センサ１７０ｂは、コモンレール１１２ａ、コモンレール１１２ｂ内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。水温センサ１７１は、エンジン１内に設けられた冷却水路（図外）を流れる冷却水の温度を測定する。エアフローメータ１７２は、吸気系１３０内のスロットル弁１３２上流において吸入空気の流量（吸気量）に応じた検出信号を出力する。酸素濃度（Ａ／Ｆ）センサ１７３は、排気系１４０の触媒ケーシング１４２上流において排気ガス中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。気筒内圧センサ１７４はシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持されるガスケット内に担持され、気筒内に臨んで気筒内圧を測定する。排気圧センサ１７５はＮＯｘ触媒ケーシング１４２下流において排気通路内の排気圧力を測定する。吸気温度センサ１７８は吸気通路内に設けられて吸気の温度を測定する。排気温度センサ１７９は、ＮＯｘ触媒ケーシング１４２下流に設けられて、排気通路内での排気温度を測定する。吸気圧センサ１９０は、吸気ポート近傍に設けられて、吸気ポート位置での吸気圧を測定する。
【０１３５】
また、アクセル開度センサ１７６はアクセルペダル（図外）に取り付けられ、同ペダルの踏込量に応じてエンジン１０１において要求する仕事量の基となる検出信号を出力する。クランク角センサ１７７は、エンジン１０１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力する。これら各センサ１７０〜１７９は、電子制御装置（ＥＣＵ）１８０と電気的に接続されている。
【０１３６】
図１３に示すように、ＥＣＵ１８０は中央演算処理装置（ＣＰＵ）１８１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１８２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１８３及び運転停止後も記憶した情報が消去されないバックアップＲＡＭ１８４、タイマカウンタ１８５等と、Ａ／Ｄ変換器を含む入力ポート１８６と、出力ポート１８７とが、双方向性バス１８８により接続されて構成される論理演算回路を備える。
【０１３７】
ＥＣＵ１８０は、前記各種センサの検出信号を入力ポート１８６を介して入力し、これら信号に基づいてＥＣＵ１８０に有するＣＰＵ１８１において、ＲＯＭ１８２に記憶されているプログラムから、エンジン１０１の燃料噴射等についての基本制御を行う等、エンジン１０１の運転状態に関係する各種制御を行う。
【０１３８】
尚、主燃料噴射弁１１３を通じて各気筒に燃料を供給する燃料供給系１１０、吸気系１３０に備えられた排気噴射管１３４、及びこれら吸気系１３０や燃料供給系１１０の機能を制御するＥＣＵ１８０等は、併せて本実施の形態に係るエンジン１の燃料供給制御装置を構成する。前記燃料供給制御等は、当該制御に関する指令信号を出力するＥＣＵ１８０を含め、この燃料供給制御装置を構成する各種部材の作動を通じて実施される。
【０１３９】
前期実施の形態１においては、吸気の一部を用いてアシストエアとし、このアシストエアにより、噴射される予混合燃料の微粒子化を促進した。これに対して当該実施の形態２では、排気の一部を用いてアシストエアとし、噴射される予混合燃料の微粒子化を促進する。排気は、吸気と燃料とを混合した混合気が燃焼したものであるため、燃焼による急激な体積膨張に起因して、圧力が上昇し、少なくとも吸気ポート１３３位置の吸気圧力より高圧になる。また、急激な体積膨張によって排気は高速で大気中に押出され、この時に高い圧力を生じることになる。よって、この圧力差を利用して吸気ポート１３３位置で排気をアシストエアとして噴射する。
【０１４０】
予混合燃料近傍にて排気をアシストエアとして噴射する場合には、ＮＯｘ触媒ケーシング１４２とクーラ１４３との間にある第１排気支管１４４ａ、若しくはクーラ１４３下流にある第２排気支管１４４ｂより排気を取込む。この取込まれた排気は、第１流量調整弁１４５ａ、若しくは第２流量調整弁１４５ｂを介して排気支管１４６に流れ込み、この排気支管１４６に設けられた第３流量調整弁１４５ｃを介して、吸気噴射管１３４より、吸気ポート１３３内に設けられた予混合燃料噴射弁１１７近傍にて噴射される。
【０１４１】
噴射された予混合燃料に、この吸気噴射管１３４よりアシストエアが噴射されることにより、燃料は微粒子化すると共にアシストエアである排気と混合され、吸気ポート１３３内に、好適な状態で燃料が噴射されることになる。この吸気噴射管１３４と、予混合燃料噴射弁１１７との形態としては、図１４、図１５に示すように、燃料噴射孔の中心に対して方線上にその吸気噴射管１３４の噴射孔を設けることができる。この形態であるならば、予混合燃料噴射弁１１７より噴射される燃料が、回転すると共に拡散して噴射され、より広範囲に均一な燃料を噴射可能となる。
【０１４２】
以下、上記形態を取る予混合燃料噴射弁１１７にて予混合燃料を噴射する際、予混合燃料噴射弁１１７近傍に設けた排気噴射管１３４より、アシストエアとして排気を噴射し、予混合燃料を微粒子化する制御について説明する。
【０１４３】
（第１制御）
前述したように、予混合燃料噴射弁１１７で噴射する燃料に、吸気噴射管１３４からアシストエアを噴射することにより噴射燃料を微粒子化して、気化しやすい燃料を形成可能となる。しかし、例えば高負荷状態、高回転状態等において、気筒内の温度が高くなっている状態で、噴射燃料の気化促進を行うと、過早着火が発生し、ピストンが上死点まで上昇する前に燃焼が開始する可能性がある。上死点前で燃焼が始ることにより、ピストンに背圧がかかり、エンジン１の出力が低下する。また、排気をアシストエアとして予混合噴射燃料の気化促進を行うと、結果として、吸気中の酸素濃度が低下することになる。燃料噴射量の少ない低負荷時では、必要とされる酸素量も少なくなるため、吸気中に排気を混入させることは可能であり、ＥＧＲ装置等で排気の一部を吸気中に取入れて燃焼性能改質を行うこともある。しかし高負荷時では、必要とされる酸素量も多くなるため、吸気中に排気を多量に混入すると、酸素不足に起因する不完全燃焼が発生する可能性がある。よって、高負荷状態では、排気をアシストエアとして燃料の微粒子化を行うことは、エンジン１の諸性状から鑑みてあまり好適ではない。
【０１４４】
また、排気は、混合気が燃焼したものであるので、この排気は燃焼熱によって必然的に高温になる。これに対して、予混合燃料噴射弁１１７は、燃料を微粒子化するために、その噴射孔箇所が微小かつ精密に作られており、この噴射孔周辺に高熱が与えられると、熱による膨張等で、歪み等が発生し、燃料の噴射性能が阻害される場合がある。よって、予混合燃料を微細化するために噴射するアシストエアの温度が、この予混合燃料噴射弁１１７が耐えうる温度より高温になるのならば、排気をアシストエアとしての予混合燃料の微粒子化は実行不可能となる。
【０１４５】
これに対して、軽負荷時や、特にエンジン１０１の始動後の低温時などでは、吸気噴射管１３４から最大限アシストエアを噴射して、噴射燃料の微粒子化を促進することにより、着火性の向上、燃費の向上が期待できる。特に、低温時などは、高温のアシストエアを噴射して予混合燃料を微粒子化することにより、燃料温度を上昇させ、燃料の気化を促進することができる。よって当該実施の形態２においても、図５に示すように、高負荷高回転であれば燃料の粒径を大きくし、低負荷低回転で有れば燃料の粒径を小さくする。そして、これらエンジン１０１の諸状態に応じてアシストエアの制御を行う。
【０１４６】
当該第１制御を行うにあたり、当該制御に係るフローチャートを図１６に示す。Ｓ１６０１〜Ｓ１６０８では、流量調整弁制御手段で、流量調整弁１３６の開度を設定する。先ず、Ｓ１６０１でエンジン１０１が暖機状態であるかどうかを判断する。具体的には、水温センサ１７１及び、吸気温度センサ１７８で測定する機関温度、吸気温度が、所定の温度である０℃以上であるかどうかを判断する。ここで機関温度及び吸気温度が０℃より低いのならば、Ｓ１６０２へ進んで第３流量調整弁１４５ｃの開度：ＡＡを、全開状態の９０゜に設定すると共に、第１流量調整弁１４５ａを開き、第２流量調整弁１４５ｂを閉じる。この時には、ＮＯｘ触媒ケーシング１４２とクーラ１４３との間から、高温な排気を取入れると共に、第３流量調整弁１４５ｃの開度を全開とすることにより、アシストエアの噴射による予混合燃料の微粒子化を最大限行う。また、機関温度、吸気温度が０℃以上であるならば、Ｓ１６０３へ進む。
【０１４７】
Ｓ１６０３〜Ｓ１６０８では、アシストエア通路選択手段により、排気温度に応じたアシストエア通路を選定する。Ｓ１６０３では、排気温度：Ｔ４が第１の所定温度である３００℃以下かどうかを定める。ここで排気温度が３００℃よりも高ければ、Ｓ１６０４へ進んでクーラ１４３により排気温度を下げたとしても予混合燃料噴射弁１１７が絶えうる温度より高いと判断され、第１流量調整弁１４５ａ、第２流量調整弁１４５ｂ双方を閉じてアシストエアの噴射を行わずに当該チャートを終了する。また、排気温度が３００℃より低いと判断されればＳ１６０５へ進む。Ｓ１６０５では、排気温度：Ｔ４が第２の所定温度である１００℃以上であるかどうかを定める。ここで排気温度が１００℃より低ければ、Ｓ１６０６へ進んで第１流量調整弁１４５ａを開けると共に第２流量調整弁１４５ｂを閉じて、クーラ１４３で冷却前の排気を用いるとした後に、Ｓ１６０８へ進む。また排気温度が１００℃以上であるならば、Ｓ１６０７へ進んで、第１流量調整弁１４５ａを閉じると共に第２流量調整弁１４５ｂを開けて、クーラ１４３で冷却後の排気をアシストエアとして用いるとした後に、Ｓ１６０８へ進む。
【０１４８】
Ｓ１６０８では、機関回転数、機関負荷に基づいて、図１７に示すマップより、目標となる流量調整弁の開度：ＡＡＴＲＧを算出し、第３流量調整弁１４５ｃの開度：ＡＡ＝ＡＡＴＲＧとした後に、Ｓ１６０９へ進む。
【０１４９】
Ｓ１６０９では、実アシストエア流算出手段として、排気圧：Ｐ４、吸気圧：Ｐ０、排気温度Ｔ４、及び目標開度：ＡＡＴＲＧより、吸気噴射管１３４より実アシストエア流量：Ｇａａを算出する。その後にＳ１６１０へ進む。
【０１５０】
Ｓ１６１０〜Ｓ１６１２では、流量調整弁開度補正手段として、実アシストエア流量と、目標アシストエア流量とを比較、補正する。Ｓ１６１０では、図１８に示すマップより、機関回転数及び機関負荷から、目標となるアシストエア流量：ＧａａＴＲＧを算出し、前記実アシストエア流量と目標アシストエア流量との差：ｔを算出する。この差が−５％より小さいので有れば、アシストエアの流量が少なく、微粒子化が進まない状態となる。よって、Ｓ１６１１へ進んで、第３流量調整弁１４５ｃの開度を１大きくした後にＳ１６０９へ戻り、当チャートを繰返す。また、実アシストエア流量と目標アシストエア流量との差が、５％より大きい場合には、アシストエアの流量が多く、微粒子化が進みすぎて、過早着火等が発生する可能性が生じる。よって、Ｓ１６１２へ進んで、第３流量調整弁１４５ｃの開度を１小さくした後にＳ１６０９へ戻り、当チャートを繰返す。
【０１５１】
前記実アシストエア流量と目標アシストエア流量との差：ｔが略同じ値、±５％以内に収るのであれば、その第３流量調整弁１４５ｃの開度で好適な燃料の微粒子化が進んでいると判断され、当該チャートを終了する。
【０１５２】
（第２制御）
前記第１制御では、目標流量調整弁開度を算出した後に、アシストエア吸気流量に基づいて制御を行い、流量調整弁の開度を微調整した。これに対して第２制御では、気筒内圧センサで測定した気筒内圧：Ｐに基づいて制御を行う。
【０１５３】
実施の形態１の第２制御で示したように、燃料の微粒子化と当内圧は比例関係にある。よって、当該実施の形態２の第２制御においても、測定した実気筒内圧が、内燃機関の稼働状態に応じた目標気筒内圧と同一になるように制御する。
【０１５４】
当該第２制御を行うにあたり、当該制御に係るフローチャートを図１９に示す。Ｓ１９０１〜Ｓ１９０８迄のチャートは、Ｓ１６０１〜Ｓ１６０８のチャートと同様に、Ｓ１９０１で機関温度、吸気温度に応じて、Ｓ１９０２へ進んで第３流量調整弁１４５ｃの開度を９０°に固定すると共に第１流量調整弁１４５ａを開け、第２流量調整弁１４５ｂを閉じるか、Ｓ１９０３へ進むか選択し、Ｓ１９０３〜Ｓ１９０７で排気温度：Ｔ４に応じて、第１流量調整弁１４５ａと第２流量調整弁１４５ｂとの開閉を選択し、その後Ｓ１９０８へ進んで、機関回転数、機関負荷に応じて、目標流量調整弁開度：ＡＡＴＲＧを設定する。
【０１５５】
Ｓ１９０８へ進んで、目標流量調整弁開度を設定した場合、次にＳ１９０９へ進んで実気筒内圧力算出手段となる気筒内圧センサ１７４で実気筒内圧：Ｐを測定する。そしてＳ１９１０へ進む。
【０１５６】
Ｓ１９１０〜Ｓ１９１２では、流量調整弁開度補正手段として、実気筒内圧と、目標気筒内圧とを比較して、アシストエア流量を補正する。目標気筒内圧力算出手段として、Ｓ１９１０で、図２０に示すマップより、機関回転数及び機関負荷に応じて、目標気筒内圧：ＰＴＲＧを算出する。そして、前期実気筒内圧と、目標気筒内圧との差：ｔを算出する。この差が−５％より小さいので有れば、アシストエアの流量が少なく、微粒子化が進まずに、気筒内圧が高まらない状態となる。よって、Ｓ１９１１へ進んで、第３流量調整弁１４５ｃの開度を１大きくした後にＳ１９０９へ戻り、当チャートを繰返す。また、実気筒内圧と目標気筒内圧との差が、５％より大きい場合には、アシストエアの流量が多く、微粒子化が進みすぎて気筒内圧が高くなりすぎる。よって、Ｓ１９１２へ進んで、第３流量調整弁１４５ｃの開度を１小さくした後にＳ１９０９へ戻り、当チャートを繰返す。
【０１５７】
前期実気筒内圧と目標気筒内圧との差：ｔが略同じ値、±５％以内に収るので有れば、第３流量調整弁１４５ｃの開度で好適な燃料の微粒子化が進んでいると判断され、当該チャートを終了する。
【０１５８】
（第３制御）
第３制御では、前期第２制御で用いた気筒内圧に変えて、気筒内圧のクランク角あたりの変化量である気筒内圧力変化率に基づいて制御を行う。この気筒内圧力変化率は、前述のようにクランク角あたりの圧力変化を測定するため、エンジン１の吸気行程における圧力の微妙な変化に対応することが可能となり、前期第２制御の圧力による制御よりもより精密な圧力制御を行うことが可能となる。
【０１５９】
当該第３制御を行うにあたり、当該制御に係るフローチャートを図２１に示す。Ｓ２１０１〜Ｓ２１０８迄のチャートは、Ｓ１６０１〜Ｓ１６０８及びＳ１９０１〜Ｓ１９０８のチャートと同様に、Ｓ２１０１で機関温度、吸気温度に応じて、Ｓ２１０２へ進んで第３流量調整弁１４５ｃの開度を９０°に固定する。そして第１流量調整弁１４５ａを開け、第２流量調整弁１４５ｂを閉じるか、Ｓ２１０３へ進むか選択し、Ｓ２１０３〜Ｓ２１０７で排気温度：Ｔ４に応じて、第１流量調整弁１４５ａと第２流量調整弁１４５ｂとの開閉を選択する。その後Ｓ２１０８へ進んで、機関回転数、機関負荷に応じて、目標流量調整弁開度：ＡＡＴＲＧを設定する。
【０１６０】
Ｓ２１０８へ進んで、目標流量調整弁開度を設定した場合、次にＳ２１０９へ進んで実気筒内圧力算出手段として、気筒内圧センサ１７４で気筒内圧を測定すると共に、クランク角センサ１７７でクランク角を測定し、実圧力変化率算出手段として、この気筒内圧とクランク角から気筒内圧力変化率ｄＰ／ｄθを算出する。そしてＳ２１１０へ進む。
【０１６１】
Ｓ２１１０〜Ｓ２１１２は、流量調整弁開度補正手段として、実気筒内圧力変化と、目標気筒内圧力変化とを比較して、アシストエア流量を補正する。目標圧力変化率算出手段として、Ｓ２１１０で、図２２に示すマップより、機関回転数及び機関負荷に応じて、目標気筒内圧力変化率：（ｄＰ／ｄθ）ＴＲＧを算出する。そして、前期実気筒内圧力変化率と、目標気筒内圧力変化率との差：ｔを算出する。この差が−５％より小さいので有れば、アシストエアの流量が少なく、微粒子化が進まずに、気筒内圧が高まらない状態となる。よって、Ｓ２１１１へ進んで、第３流量調整弁１４５ｃの開度を１大きくした後にＳ２１０９へ戻り、当チャートを繰返す。また、実気筒内圧力変化率と目標気筒内圧力変化率との差が、５％より大きい場合には、アシストエアの流量が多く、微粒子化が進みすぎて気筒内圧が高くなりすぎる。よって、Ｓ２１１２へ進んで、第３流量調整弁１４５ｃの開度を１小さくした後にＳ２１０９へ戻り、当チャートを繰返す。
【０１６２】
前期実気筒内圧力変化率と目標気筒内圧力変化率との差：ｔが略同じ値、±５％以内に収るので有れば、第３流量調整弁１４５ｃの開度で好適な燃料の微粒子化が進んでいると判断され、当該チャートを終了する。
【０１６３】
当該実施の形態２では、その吸気中に排気をＥＧＲガスとして混入する。このＥＧＲガスを吸気に混入する、即ち排気の成分であるＣＯ２等の不活性ガスが混入されることにより、吸気全体の活性が低下し、この吸気が混合気となって燃焼した際に、急激な温度上昇を抑えることが可能となる。しかし、このＥＧＲガスはその流量によっては、逆に不完全燃焼を生じさせる場合があるため、そのＥＧＲガスの吸気に対する割合（ＥＧＲ率）は制御された値となる。
【０１６４】
これに対して、当該実施の形態２においては、排気をアシストエアと用いることにより、予混合燃料の微粒子化が可能となるが、結果として吸気のＥＧＲ率をずらすことになる。よって、吸入空気量制御手段として、図２３に示す表で、第３流量調整弁１４５ｃの開度：ＡＡに応じて、修正係数：Ｋを設定し、この修正係数を、予めＥＣＵ１８０に記憶されている、機関出力状態に応じた目標空気量：ＧＮに乗じて、新たに修正空気量を算出し、この算出された修正空気量に応じて、スロットル弁１３２の開度を設定し、ＥＧＲ率のずれを補正する。
【０１６５】
また、前記ＥＧＲ率のずれを補正するために、排気環流量制御手段として、算出された実アシストエア流量分だけ、ＥＧＲガスの流量を減じても良い。
【０１６６】
（実施の形態３）
次に、第４の発明及び第５の発明に係る内燃機関の燃料供給制御装置の第３の実施形態として、ディーゼルエンジンシステムに適用した実施の形態３について説明する。
【０１６７】
図２４において、内燃機関（以下、エンジンという）２０１は、燃料供給系２１０、吸気系２３０及び排気系２４０等を主要部として構成される直列４気筒のディーゼルエンジンシステムである。以下、本ディーゼルエンジンシステムの構成について説明する。
【０１６８】
燃料供給系２１０は、サプライポンプ２１１、蓄圧室（コモンレール）２１２ａ、２１２ｂ、主燃料噴射弁２１３、予混合燃料噴射弁２１７、機関燃料通路Ｐ２１及び予混合燃料通路Ｐ２２等を備えて構成される。
【０１６９】
サプライポンプ２１１は燃料タンク（図外）からくみ上げた燃料を高圧にし、機関燃料通路Ｐ２１を介してコモンレール２１２ａに供給する。コモンレール２１２ａはサプライポンプ１１１から供給された高圧燃料を所定の圧力に保持（蓄圧）する機能を有し、この蓄圧した燃料を各主燃料噴射弁２１３に分配する。主燃料噴射弁２１３はその内部に電磁ソレノイド（図外）を備えた電磁弁であり、適宜開弁して燃料を供給噴射する。
【０１７０】
他方、サプライポンプ２１１は、燃料タンクからくみ上げた燃料の一部を予混合燃料通路Ｐ２２を介してコモンレール２１２ｂに供給し、このコモンレール２１２ｂで蓄圧された後に予混合燃料噴射弁２１７に分配される。予混合燃料噴射弁２１７は主燃料噴射弁２１３と同様な電磁弁であり、吸気ポート２３３内に、エンジン２０１の吸気行程中で、燃料を噴射する。
【０１７１】
吸気系２３０は、各気筒内に供給される吸入空気の通路（吸気通路）を形成する。一方、排気系２４０は、各気筒から排出される排気ガスの通路（排気通路）を形成する。
【０１７２】
また、このエンジン２０１には、周知の過給機（ターボチャージャ）２５０が備えられている。ターボチャージャ２５０は、シャフト２５１を介して連結されたタービンホイール２５２とコンプレッサ２５３とを備える。一方のコンプレッサ２５３は吸気系２３０内の吸気に晒され、他方のタービンホイール２５２は排気系２４０内の排気ガスに晒されている。このような構成を有するターボチャージャ２５０は、タービンホイール２５２が受ける排気流（排気圧）を利用してコンプレッサ２５３を回転させ、吸気圧を高める効果（過給効果）を有する。
【０１７３】
吸気系２３０において、ターボチャージャ２５０の下流に設けられたインタークーラ２３１は、過給によって昇温した吸入空気を強制冷却する。インタークーラ２３１よりも更に下流に設けられたスロットル弁２３２は、その開度を無段階に調節することができる電子制御式の流量調整弁であり、所定の条件下において吸気通路の流路面積を絞り、同吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有する。
【０１７４】
また、エンジン２０１には、吸気系２３０及び排気系２４０をバイパスする排気環流通路（ＥＧＲ通路）２６０が形成されている。具体的には、ＥＧＲ通路２６０は排気系２４０におけるターボチャージャ２５０上流の排気集合管２４０ａと吸気系２３０におけるスロットル弁２３２の下流側を連通している。このＥＧＲ通路２６０は、排気ガスの一部を適宜吸気系２３０に戻す機能を有する。ＥＧＲ通路２６０には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を自在に調節することが可能なＥＧＲ弁２６１と、ＥＧＲ通路２６０を通過（環流）する排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ２６２が設けられている。
【０１７５】
また、排気系２４０において、燃焼室より接続する排気集合管２４０ａ、タービンホイール２５２が設けられた部位より下流側には、排気ガスの流路に沿って排気通路２４０ｂ、その下流にＮＯｘ触媒ケーシング２４２、更に下流にクーラ２４３が設けられた排気通路２４０ｃが順次連結されている。クーラ２４３は、ＥＧＲクーラ２６２と同様に排気を冷却する。またＮＯｘ触媒ケーシング２４２には、排気ガス中に含まれる微粒子を除去するパティキュレートフィルタ、及びこのパティキュレートフィルタ上に担持されてＮＯｘ等の有害成分を浄化する吸蔵還元型ＮＯｘ触媒が収容されている。
【０１７６】
吸気系２３０には、ターボチャージャ２５０下流近傍に流入孔が設けられて、予混合燃料噴射弁２１７に設けられた吸排気噴射管２３４まで連通する吸気支管２３５が設けられている。この吸排気噴射管２３４の吸気側上流には、任意に開度が変化可能な第４流量調整弁２４５ｄが設けられて、吸排気噴射管２３４より噴射されるアシストエア流量を制御する。
【０１７７】
排気系２４０に設けられたＮＯｘ触媒ケーシング２４２とクーラ２４３との間、及びクーラ２４３の下流側には、第１排気支管２４４ａ、及び第２排気支管２４４ｂが設けられている。各排気支管は、それぞれに排気支管の開状態、閉状態を制御する第一流量調整弁２４５ａ、及び第２流量調整弁２４５ｂが設けられた後に、排気支管２４６に連結される。この排気支管２４６に設けられた排気流量を制御する第３流量調整弁２４５ｃを介して連通した前記吸排気噴射管２３４より吸気ポート２３３内の予混合燃料噴射弁２１７近傍にアシストエが噴射される。
【０１７８】
また、エンジン２０１の各部位には、各種センサが取り付けられており、当該部位の環境条件やエンジン２０１の運転状態に関する信号を出力する。
【０１７９】
すなわち、レール圧センサ２７０ａ、レール圧センサ２７０ｂは、コモンレール２１２ａ、コモンレール２１２ｂ内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。水温センサ２７１は、エンジン２０１内に設けられた冷却水路（図外）を流れる冷却水の温度を測定する。エアフローメータ２７２は、吸気系２３０内のスロットル弁２３２上流において吸入空気の流量（吸気量）に応じた検出信号を出力する。酸素濃度（Ａ／Ｆ）センサ２７３は、排気系２４０の触媒ケーシング２４２上流において排気ガス中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。気筒内圧センサ２７４はシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟持されるガスケット内に担持され、気筒内に臨んで気筒内圧を測定する。排気圧センサ２７５はＮＯｘ触媒ケーシング１４２下流において排気通路内の排気圧力を測定する。吸気温度センサ２７８は吸気通路内に設けられて吸気の温度を測定する。排気温度センサ２７９は、ＮＯｘ触媒ケーシング１４２下流に設けられて、排気通路内での排気温度を測定する。吸気圧センサ２９０は、吸気ポート近傍に設けられて、吸気ポート位置での吸気圧を測定する。過給圧センサ２９１はターボチャージャ下流においてターボチャージャの過給圧力を測定する。
【０１８０】
また、アクセル開度センサ２７６はアクセルペダル（図外）に取り付けられ、同ペダルの踏込量に応じてエンジン２０１において要求する仕事量の基となる検出信号を出力する。クランク角センサ２７７は、エンジン２０１の出力軸（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号（パルス）を出力する。これら各センサ２７０〜２７９、２９０は、電子制御装置（ＥＣＵ）２８０と電気的に接続されている。
【０１８１】
図２５に示すように、ＥＣＵ２８０は中央演算処理装置（ＣＰＵ）２８１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２８２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２８３及び運転停止後も記憶した情報が消去されないバックアップＲＡＭ２８４、タイマカウンタ２８５等と、Ａ／Ｄ変換器を含む入力ポート２８６と、出力ポート２８７とが、双方向性バス２８８により接続されて構成される論理演算回路を備える。
【０１８２】
ＥＣＵ２８０は、前記各種センサの検出信号を入力ポート２８６を介して入力し、これら信号に基づいてＥＣＵ２８０に有するＣＰＵ２８１において、ＲＯＭ２８２に記憶されているプログラムから、エンジン２０１の燃料噴射等についての基本制御を行う等、エンジン２０１の運転状態に関係する各種制御を行う。
【０１８３】
尚、主燃料噴射弁２１３を通じて各気筒に燃料を供給する燃料供給系２１０、吸気系２３０に備えられた吸排気噴射管２３４、及びこれら吸気系２３０や燃料供給系２１０の機能を制御するＥＣＵ２８０等は、併せて本実施の形態に係るエンジン２０１の燃料供給制御装置を構成する。前記燃料供給制御等は、当該制御に関する指令信号を出力するＥＣＵ２８０を含め、この燃料供給制御装置を構成する各種部材の作動を通じて実施される。
【０１８４】
前期実施の形態１においては、吸気の一部を用いてアシストエアとし、このアシストエアにより、噴射される予混合燃料の微粒子化を促進した。また前期実施の形態２では、排気の一部を用いてアシストエアとし、噴射される予混合燃料の微粒子化を促進した。吸気の一部をアシストエアとして用いる利点として、高負荷状態、高回転状態等の、気筒内が高温になる状態においても、アシストエアを行うこと、アシストエアを行っても、吸気中のＥＧＲ率が変化しないことが例示できる。排気の一部をアシストエアと　して用いる利点として、期間温度が低温状態においても、高温の排気を用いて好適なアシストエアを行えること、等が例示できる。当該実施の形態３では、前期実施の形態１における利点と、前期実施の形態２における利点とを組み合わせより好適なアシストエアを形成する。
【０１８５】
予混合燃料近傍にて排気、若しくは吸気をアシストエアとして噴射する吸吸気噴射管２３４は、排気支管２４６と吸気支管２３５がそれぞれ連結されており、排気支管２４６を通して排気、吸気支管２３５を通して吸気がアシストエアとして噴射される。
【０１８６】
前期排気支管２４６に流入する排気は、ＮＯｘ触媒ケーシング２４２とクーラ２４３との間にある第１排気支管２４４ａ、若しくはクーラ２４３下流にある第２排気支管２４４ｂより取り込まれる。この取込まれた排気は、第１流量調整弁２４５ａ、若しくは第２流量調整弁２４５ｂを介して排気支管２４６に流れ込み、この排気支管２４６に設けられた第３流量調整弁２４５ｃを介して、吸吸気噴射管２３４より、吸気ポート２３３内に設けられた予混合燃料噴射弁２１７近傍にてアシストエアとして噴射される。
【０１８７】
前期吸気支管２３５に流入する吸気は、、ターボチャージャ２５０下流近傍より取り込まれる。そして第４流量調整弁２４５ｄを介して、吸吸気噴射管２３４より、吸気ポート２３３内に設けられた予混合燃料噴射弁２１７近傍にてアシストエアとして噴射される。
【０１８８】
前記予混合燃料噴射弁２１７より噴射された予混合燃料に、この吸吸気噴射管２３４よりアシストエアが噴射されることにより、燃料は微粒子化すると共にアシストエアと混合され、吸気ポート２３３内に、好適な状態で燃料が噴射されることになる。この吸吸気噴射管２３４と、予混合燃料噴射弁２１７との形態としては、図２６に示すように、噴射孔の出口付近に半球状の混合室を設け、そこでアシストエアと燃料とを混合する。この形態であるならば、予混合燃料噴射弁２１７より噴射される燃料が、半球内で充分に混合された後に噴射され、より微細化された燃料を噴射可能となる。
【０１８９】
以下、上記形態を取る予混合燃料噴射弁２１７にて予混合燃料を噴射する際、予混合燃料噴射弁２１７近傍に設けた吸排気噴射管２３４より、アシストエアを噴射し、予混合燃料を微粒子化する制御について説明する。
【０１９０】
（第１制御）
前述したように、予混合燃料噴射弁２１７で噴射する燃料に、吸吸気噴射管２３４からアシストエアを噴射することにより噴射燃料を微粒子化して、気化しやすい燃料を形成可能となる。しかし、例えば高負荷状態、高回転状態等において、気筒内の温度が高くなっている状態では、高温で、不活性ガスを含む排気をアシストエアとして用いるとエンジン１の不調を招く場合がある。また、逆に低負荷状態、低回転状態、特に低温状態で、その雰囲気温度が低温で噴射圧が低圧となりがちな吸気をアシストエアとして用いると気筒内に充分気化した燃料を流入させることは難しく、結果として燃焼性が悪化し、不完全燃焼となって煤等が発生する場合がある。
【０１９１】
また、これとは逆に、高負荷状態、高回転状態において吸気をアシストエアとして用いると、不活性ガス等の成分が含まれないために、エンジン１の不調を招くことはない。逆に低負荷状態、低回転状態、特に低温状態で、排気をアシストエアとして用いると、高温の排気により噴射燃料が微粒子化されると共に活性化されて、低温時においても気化しやすい状態となる。よって当該実施の形態３においても、図５に示すように、高負荷高回転であれば燃料の粒径を大きくし、低負荷低回転で有れば燃料の粒径を小さくする。さらに当該実施の形態３では、これら噴射燃料の微粒子化を行うと共に、これらエンジン２０１の諸状態に応じて吸気と排気とを適宜切換えてアシストエアの制御を行う。
【０１９２】
当該第１制御を行うにあたり、当該制御に係るフローチャートを図２７に示す。Ｓ２７０１〜Ｓ１７０７では、流量調整弁制御手段で、流量調整弁２３６の開度を設定する。先ず、Ｓ２７０１でエンジン２０１で、機関回転数：Ｎｅ、機関負荷：Ｑ、機関温度：Ｔｗ、吸気温度：Ｔａに基づいて、図２８に示されたマップより、負荷と回転数に応じた領域を選定する。それと共に図２９に示されたマップより、第３流量調整弁２４５ｃ、若しくは第４流量調整弁２４５ｄ何れかの開度：ＡＡの目標流量調整弁開度：ＡＡＴＲＧを算出する。
【０１９３】
次に、Ｓ２７０２で、領域分けを行い、その後各領域に適合した各流量調整弁の稼働状態を選択する。この領域分けで、領域１及び領域２なら、排気を用いてアシストエアを行い、それ以外の領域ならば吸気を用いてアシストエアを行う。Ｓ２７０２で領域１及び領域２以外と判断された状態、即ち高負荷高回転状態なら、Ｓ２７０４へ進んで、第１流量調整弁２４５ａと第２流量調整弁２４５ｃを双方閉じ、第４流量調整弁２４５ｄのみを開けて、吸気を用いたアシストエアを行うとした後にＳ２７０８へ進む。またＳ２７０２で領域１及び領域２と判断されたらＳ２７０３へ進む。
【０１９４】
Ｓ２７０３〜Ｓ２７０７では、アシストエア通路選択手段により、排気温度に応じたアシストエア通路を選定する。Ｓ２７０３では、排気温度に基づいて、各流量調整弁の稼働状態を選択する。排気温度センサ２７９で測定した排気温度：Ｔ４が第１の所定の温度である３００℃より高いならば、クーラ２４３を介しても吸排気噴射管２３４で絶えられる温度以下には低下しないと推定されて、Ｓ２７０４へ進んだ後にＳ２７０８へ進む。また、Ｓ２７０３で排気温度が３００℃以下ならＳ２７０５へ進む。
【０１９５】
Ｓ２７０５では排気温度が第２の所定の温度である１００℃以上であるかどうかを判断する。ここで、排気温度が１００℃よりも低いならば、特にクーラ２４３で排気を冷却せずともアシストエアに排気を用いることが可能であるので、Ｓ２７０６へ進んで、第１流量調整弁２４５ａを開け、第２流量調整弁２４５ｂを閉じ、かつ、第４流量調整弁２４５ｄを閉じて、第３流量調整弁２４５ｃで流量を調整してアシストエアを行うとした後にＳ２７０８へ進む。また、排気温度が１００℃以上で有れば、排気をそのままアシストエアとしては使えず、一端クーラ２４３を介した後に用いる必要があるので、Ｓ２７０７へ進んで、第１流量調整弁２４５ａを閉じ、第２流量調整弁２４５ｂを開け、かつ第４流量調整弁２４５ｄを閉じて、第３流量調整弁２４５ｃで流量を調整してアシストエアを行うとした後にＳ２７０８へ進む。
【０１９６】
Ｓ２７０８では、実アシストエア流算出手段として、吸気圧：Ｐ０、排気圧：Ｐ４、過給圧Ｐ３、吸気温度：Ｔ３、排気温度：Ｔ４及び目標流量調整弁開度：ＡＡＴＲＧから、実アシストエア流量：Ｇａａを算出する。
【０１９７】
Ｓ２７０９〜Ｓ２７１１では、流量調整弁開度補正手段として、実アシストエア流量と、目標アシストエア流量とを比較、補正する。Ｓ２７０９では、図３０に示すマップより、機関回転数及び機関負荷から、目標となる目標アシストエア流量：ＧａａＴＲＧを算出し、前記実アシストエア流量と目標アシストエア流量との差：ｔを算出する。この差が−５％より小さいので有れば、アシストエアの流量が少なく、微粒子化が進まない状態となる。よって、Ｓ２７１０へ進んで、その時の領域に応じた第３流量調整弁２４５ｃか第４流量調整弁２４５ｄの何れかの開度を１大きくした後にＳ２７０８へ戻り、当チャートを繰返す。また、実アシストエア流量と目標アシストエア流量との差が、５％より大きい場合には、アシストエアの流量が多く、微粒子化が進みすぎて、過早着火等が発生する可能性が生じる。よって、Ｓ２７１１へ進んで、その時の領域に応じた第３流量調整弁２４５ｃか第４流量調整弁２４５ｄの何れかの開度開度を１小さくした後にＳ２７０８へ戻り、当チャートを繰返す。
【０１９８】
前記実アシストエア流量と目標アシストエア流量との差：ｔが略同じ値、±５％以内に収るので有れば、その時の領域に応じた第３流量調整弁２４５ｃか第４流量調整弁２４５ｄの何れかの開度で好適な燃料の微粒子化が進んでいると判断され、当該チャートを終了する。
【０１９９】
（第２制御）
前記第１制御では、目標流量調整弁開度を算出した後に、アシストエア流量に基づいて制御を行い、流量調整弁の開度を微調整した。これに対して第２制御では、気筒内圧センサで測定した気筒内圧：Ｐに基づいて制御を行う。
【０２００】
実施の形態１の第２制御及び実施の形態２の第２制御双方で示したように、燃料の微粒子化と当内圧は比例関係にある。よって、当該実施の形態３の第２制御においても、測定した実気筒内圧が、内燃機関の稼働状態に応じた目標気筒内圧と同一になるように制御する。
【０２０１】
当該第２制御を行うにあたり、当該制御に係るフローチャートを図３１に示す。Ｓ３１０１〜Ｓ３１０７迄のチャートは、Ｓ２７０１〜Ｓ２７０７のチャートと同様に、Ｓ２７０１で機関回転数：Ｎｅ、機関負荷：Ｑ、機関温度：Ｔｗ、吸気温度：Ｔａに基づいて、負荷と回転数に応じた領域を選定する。それと共に第３流量調整弁２４５ｃ、若しくは第４流量調整弁２４５ｄ何れかの開度：ＡＡの目標流量調整弁開度：ＡＡＴＲＧを算出する。その後にＳ３１０２、Ｓ３１０３、Ｓ３１０５で機関負荷及び機関回転数に応じて領域分けを行い、更に排気温度に応じて、各流量調整弁の稼働状態を選択（Ｓ３１０４，Ｓ３１０６、Ｓ３１０７）する。その後にＳ３１０８へ進む。
【０２０２】
Ｓ３１０８へ進んで、実気筒内圧力算出手段となる気筒内圧センサ２７４で実気筒内圧：Ｐを測定する。そしてＳ３１０９へ進む。
【０２０３】
Ｓ３１０９〜Ｓ３１１１では、流量調整弁開度補正手段として、実気筒内圧と、目標気筒内圧とを比較して、アシストエア流量を補正する。目標気筒内圧力算出手段として、Ｓ３１０９で、図３２に示すマップより、機関回転数及び機関負荷に応じて、目標気筒内圧：ＰＴＲＧを算出する。そして、前期実気筒内圧と、目標気筒内圧との差：ｔを算出する。この差が−５％より小さいので有れば、アシストエアの流量が少なく、微粒子化が進まずに、気筒内圧が高まらない状態となる。よって、Ｓ３１１０へ進んで、その時の領域に応じた第３流量調整弁２４５ｃか第４流量調整弁２４５ｄの何れかの開度を１大きくした後にＳ３１０８へ戻り、当チャートを繰返す。また、実気筒内圧と目標気筒内圧との差が、５％より大きい場合には、アシストエアの流量が多く、微粒子化が進みすぎて気筒内圧が高くなりすぎる。よって、Ｓ３１１１へ進んで、その時の領域に応じた第３流量調整弁２４５ｃか第４流量調整弁２４５ｄの何れかの開度を１小さくした後にＳ３１０８へ戻り、当チャートを繰返す。
【０２０４】
前期実気筒内圧と目標気筒内圧との差：ｔが略同じ値、±５％以内に収るので有れば、その時の領域に応じた第３流量調整弁２４５ｃか第４流量調整弁２４５ｄの何れかの開度で好適な燃料の微粒子化が進んでいると判断され、当該チャートを終了する。
【０２０５】
（第３制御）
第３制御では、前期第２制御で、用いた気筒内圧に変えて、気筒内圧のクランク角あたりの変化量である気筒内圧力変化率に基づいて制御を行う。この気筒内圧力変化率は、前述のようにクランク角あたりの圧力変化を測定するため、エンジン１の吸気行程における圧力の微妙な変化に対応することが可能となり、前期第２制御の圧力による制御よりもより精密な圧力制御を行うことが可能となる。
【０２０６】
当該第３制御を行うにあたり、当該制御に係るフローチャートを図３３に示す。Ｓ３３０１〜Ｓ３３０７迄のチャートは、Ｓ２７０１〜Ｓ２７０７及びＳ３１０１〜Ｓ３１０７のチャートと同様に、Ｓ３３０１で機関回転数：Ｎｅ、機関負荷：Ｑ、機関温度：Ｔｗ、吸気温度：Ｔａに基づいて、負荷と回転数に応じた領域を選定する。それと共に第３流量調整弁２４５ｃ、若しくは第４流量調整弁２４５ｄ何れかの開度：ＡＡの目標流量調整弁開度：ＡＡＴＲＧを算出する。その後にＳ３３０２、Ｓ３３０３、Ｓ３３０５で機関負荷及び機関回転数に応じて領域分けを行い、更に排気温度に応じて、各流量調整弁の稼働状態を選択する（Ｓ３３０４，Ｓ３３０６、Ｓ３３０７）。その後にＳ３３０８へ進む。
【０２０７】
Ｓ３３０８へ進んで実気筒内圧力算出手段として、気筒内圧センサ２７４で実気筒内圧：Ｐを測定すると共に、クランク角センサ２７７でクランク角を測定し、実圧力変化率算出手段として、この気筒内圧とクランク角から気筒内圧力変化率ｄＰ／ｄθを算出する。そしてＳ３３０９へ進む。
【０２０８】
Ｓ３３０９〜Ｓ３３１１は、流量調整弁開度補正手段として、実気筒内圧力変化と、目標気筒内圧力変化とを比較して、アシストエア流量を補正する。目標圧力変化率算出手段として、Ｓ３３０９で、図３４に示すマップより、機関回転数及び機関負荷に応じて、目標気筒内圧力変化率：（ｄＰ／ｄθ）ＴＲＧを算出する。そして、前期実気筒内圧力変化率と、目標気筒内圧力変化率との差：ｔを算出する。この差が−５％より小さいので有れば、アシストエアの流量が少なく、微粒子化が進まずに、気筒内圧が高まらない状態となる。よって、Ｓ３３１０へ進んで、その時の領域に応じた第３流量調整弁２４５ｃか第４流量調整弁２４５ｄの何れかの開度を１大きくした後にＳ３３０８へ戻り、当チャートを繰返す。また、実気筒内圧力変化率と目標気筒内圧力変化率との差が、５％より大きい場合には、アシストエアの流量が多く、微粒子化が進みすぎて気筒内圧が高くなりすぎる。よって、Ｓ３３１１へ進んで、その時の領域に応じた第３流量調整弁２４５ｃか第４流量調整弁２４５ｄの何れかの開度を１小さくした後にＳ３３０８へ戻り、当チャートを繰返す。
【０２０９】
前期実気筒内圧力変化率と目標気筒内圧力変化率との差：ｔが略同じ値、±５％以内に収るので有れば、その時の領域に応じた第３流量調整弁２４５ｃか第４流量調整弁２４５ｄの何れかの開度で好適な燃料の微粒子化が進んでいると判断され、当該チャートを終了する。
【０２１０】
当該実施の形態３においても、その吸気中に排気をＥＧＲガスとして混入し、このＥＧＲガスの混入と共に、排気を用いたアシストエアを行う場合がある。この場合には、実施の形態２と同様に、吸入空気量制御手段により、ＥＧＲ率の補正に用いた図２３に示す表に基づいて、吸入空気量を制御して、ＥＧＲ率のずれの補正を行っても良い。
【０２１１】
また、前記ＥＧＲ率のずれを補正するために、排気環流量制御手段として、算出された実アシストエア流量分だけ、ＥＧＲガスの流量を減じても良い。
【０２１２】
また、当該実施の形態３に示した第１制御では、そのエンジン２０１に多々のセンサを設けて特性を把握し、第３流量調整弁２４５ｃ及び第４流量調整弁２４５ｄの開度を微調整している。これに対して当該実施の形態３に示した第２制御及び第３制御では、気筒内圧、若しくは気筒内圧とクランク角のみから第３流量調整弁２４５ｃ及び第４流量調整弁２４５ｄの開度を微調整しており、センサの個数を減らして、制御を簡単にするという利点がある。
【０２１３】
（実施の形態４）
前記実施の形態１〜実施の形態３では、アシストエアを噴射して、予混合を形成するために噴射された予混合燃料の微粒子化を促進することにより、供給された燃料の燃焼性を制御した。これ対して、当該実施の形態４では、第６の発明に基づいて、予混合燃料が吸気ポート内で噴射されて微粒子化し、気筒内に取込まれる時の燃料の粒度分布を制御して、燃料の燃焼性を制御する。
【０２１４】
吸気行程初期、吸気バルブが未だ開いている状態で予混合燃料を噴射すると燃費が良くなり、吸気行程中期、吸気バルブが完全に開ききった状態で予混合燃料を噴射すると、燃費が悪くなるのは公知の技術として存在する。これは、吸気バルブが完全に開ききった状態で噴射した時に、気筒内面に付着（ボアフラッシング）して、燃料希釈量が急増することから、燃料が気筒内面付近に集中して停滞していると考えられる。よって、図３５に示すように、吸気行程初期においては、噴射燃料中のその粒子が大きな燃料がピストン面周辺に漂って、その粒子が小さな燃料が気筒内面周辺に漂うようになる。また、、図３６に示すように吸気行程中期では、その粒子が大きな燃料が気筒内面周辺に漂って、その粒子が小さな燃料がピストン面周辺に漂うようになる。
【０２１５】
このことから、噴射時期を変えることにより予混合気中の粒度分布を制御することが可能になる。よって、以下、図１に示したエンジン１に基づいて、当該実施の形態４における制御を説明する。
【０２１６】
図１に示したエンジン１は実施の形態１において説明した内燃機関であり、予混合燃料噴射弁１７が吸気ポート３３に設けられており、吸気行程において、この吸気ポート３３内にて予混合気が形成された後に、前記与混合気が気筒内に流入される。図３７に示すように、吸気ポート３３は、吸気バルブ２３により気筒内と遮断されている。そしてこの吸気バルブ２３が開くことにより、予混合気が気筒内に流入可能となる。
【０２１７】
この吸気バルブ２３はシリンダヘッド２２に設けられている吸気ポート３３の気筒内面側開口を塞ぐ形で取付けられており、吸気時には、吸気バルブ２３が押下げられて発生する隙間より、予混合気等の吸気が気筒内部に流入する。よって、この押下げられて開口する吸気バルブ２３に対して、吸気バルブ２３が押下げられて発生する隙間より気筒内に流入する吸気の流速は、吸気行程初期と、吸気行程中期とにおいて異なってくる。これは即ち、吸気行程初期では、発生する隙間が小さいにも関わらず、吸気の動力となる気筒内の負圧は大きくなる。これにより吸気行程初期の流速は極めて早いものになる。吸気行程中期では、吸気バルブ２３は完全に開ききった状態であり、その開口も最大となる。よって、気筒内の負圧も特に高くはならず、流速も早くはならない。
【０２１８】
よって、吸気行程初期の予混合燃料噴射では、その時に形成される早い流速のため、予混合気中に含まれる比較的粒子の大きな燃料が、その早い流速に乗じて気筒内に流入されるため、貫通性が優れるものとなり、吸気バルブ２３位置から見て最も遠くの位置にある、ピストン２０の気筒内面周辺、若しくはピストン２０の気筒内面に設けられた燃焼室２４内まで到達することが可能となる。よって、燃料の粒子の分布としては、比較的大きな粒子を含む多数の粒子が燃焼室２４周辺に漂うことになり、小さな粒子からなる比較的少量の粒子が吸気バルブ２３周辺及び気筒内壁面周辺の気筒内に漂うことになる。
【０２１９】
また、吸気行程中期の予混合燃料噴射では、流速があまり早くないため、比較的粒子の大きな燃料ほど、その貫通性は優れたものにならず、吸気バルブ２３周辺を漂うことになる。よって、燃料の粒子の分布としては、比較的大きな粒子を含む多数の粒子が吸気バルブ２３周辺及び気筒内壁面周辺を漂うことになり、小さな粒子からなる比較的少量の粒子が燃焼室２４周辺を漂うことになる。
【０２２０】
内燃機関が低負荷状態である時には、噴射される燃料量は少なくなる。この状態では、その燃料量が少ないために、着火性が悪くなる場合があり、着火したとしても、全ての燃料が燃焼せずに、途中で失火する場合もある。よって、この低負荷状態では、着火箇所となる気筒内、特に気筒内壁面位置に高濃度の燃料があるほうが、燃料の着火性が優れるものになる。
【０２２１】
内燃機関が高負荷状態である時には、噴射される燃料量は多くなる。この状態では、その多い燃料のために、着火性は向上するが、逆に着火性が向上することにより、過早着火や、ノッキングが発生することになる。この過早着火等は、気筒内で加熱されやすい部分、即ち燃焼により熱せられて高温になっている気筒内壁面等から発生する場合が多い。よって、この高負荷状態においては、予混合燃料噴射によって噴射された燃料が、気筒内壁面周辺ではなく気筒内中心部分となる燃焼室２４周辺に有るほうが好ましい。
【０２２２】
また、機関回転数が上昇すると、時間あたりの発生熱量が多くなって高温となることにより、前記過早着火、ノッキング等が生じやすくなる。よって、機関回転数が上昇した場合も、高負荷状態と同様に、予混合燃料噴射によって噴射された燃料が、気筒内壁面周辺ではなく気筒内中心部分となる燃焼室２４周辺に有るほうが好ましい。
【０２２３】
以上より、機関負荷が高い状態、及び機関回転数が高い状態においては、燃料噴射時期設定手段により燃料噴射時期を変化させ、吸気バルブ２３より流入した予混合気が、燃焼室２４周辺に停滞する吸気行程初期に予混合燃料噴射を行うことが好適であり、機関負荷が低い状態、及び機関回転数が低い状態においては、同じく燃料噴射時期設定手段により燃料噴射時期を変化させ、吸気バルブ２３より流入した予混合気が、吸気バルブ２３周辺、及び気筒内壁面周辺に停滞する吸気行程中期に予混合燃料噴射を行うことが好適である。
【０２２４】
また、高負荷状態において予混合燃料噴射を行う場合に、その噴射燃料が多すぎると、吸気ポート３３内に付着する可能性があること、及び多量の噴射燃料を気筒内に一度に流入させることによって気筒内の燃料分布が偏りすぎ、均一な燃焼を行うことが出来なくなる場合がある。よって、この偏りをなくすために、噴射回数を分割して、一回あたりの噴射量を減らし、形成される予混合気の濃度分布に局所的な高濃度箇所が出来ないようにする。
【０２２５】
具体的な方法としては、先ず、一回で噴射できる最大燃料量：Ｑｍａｘ＝２０と定め、これ以上の噴射燃料量が要求されれば分割するように設定する。そして図３９に示すように、低負荷状態、即ち予混合燃料噴射量：Ｑｐｏ＝５の時なら、吸気行程中期に一回噴射を行う。中負荷状態、即ち予混合燃料噴射量：Ｑｐｏ＝１５なら吸気行程初期に一回噴射を行う。そして高負荷状態、即ち予混合燃料噴射量：Ｑｐｏ＝２５の場合には、複数回噴射する必要があるため、噴射量偏向手段により吸気行程初期の噴射量が多くなるようにする。具体的には、吸気行程初期にＱｐｏ１＝２０の燃料を噴射し、その後吸気行程中期にＱｐｏ２＝５の燃料を噴射する。以上により、予混合燃料噴射量が多くなったとしても分割して燃料噴射が可能となる。
【０２２６】
本実施の形態４では、実施の形態１に示した内燃機関を用いて説明したが、これに限るものでは無く、実施の形態２及び実施の形態３に示した内燃機関においても同様の制御を行うことが可能である。特に当該実施の形態４については、排気を環流するＥＧＲ装置に依存せずに予混合燃料の気筒内での粒度分布を制御可能となるため、ＥＧＲガスを流入させることが不可能な高負荷高回転領域においても実施可能である。また、当該実施の形態４では、実施の形態１〜３が予混合燃料を微粒子化することにより気筒内での燃焼性を変化させていたのに対して、形成された予混合燃料の粒度分布、濃度分布を制御して気筒内での燃焼性を変化させるものである。よって、実施の形態１〜３を実施できない状態においても当該実施の形態４を実行することにより、噴射された燃料を制御し、気筒内での燃焼性を任意に調整することが可能である。また、実施の形態１〜３と実施の形態４とをそれぞれ組合わせることにより、より広い範囲で制御することが可能となる。
【０２２７】
当該実施の形態ではディーゼル内燃機関に基づいて説明したものであるが、これに限るものではなく、ガソリン内燃機関においても当該発明を実施することは可能である。また、当該発明においては、ポート内にて予混合燃料噴射を行い、この燃料を微細化するためにアシストエアを用いたが、予混合噴射だけに限れば、気筒内に設けた燃料噴射弁と、その燃料噴射弁近傍に設けたアシストエア噴出孔より、気筒内が負圧状態となる吸気行程において、アシストエアを噴出可能となる。特に、気筒内が負圧になることにより、吸気と排気との双方をアシストエアとして利用可能となる。
【０２２８】
【発明の効果】
本願発明に係る燃料供給制御装置を用いることにより、燃料を内燃機関の諸状態に応じてアシストエアにより微粒化することで予混合燃料を内燃機関の諸状態に応じて効率よく運用することが可能となる。
【０２２９】
また、排気及び、排気と吸気双方を用いてアシストエアを形成し、内燃機関の諸状態に応じてこれら排気、及び排気と吸気の双方から形成されるアシストエアを用いて燃料を微粒化すること、及びこれら微粒子化された燃料の粒子の分布を変化させることで、予混合燃料を内燃機関の諸状態に応じて効率よく運用することが可能となる。
【０２３０】
これは当該発明で、アシストエアに用いられる排気と吸気は、それぞれ単独で用いた形態においても、燃料を微粒子化するに際して、充分な効果を発揮するが、吸気と排気双方を用いる形態では、低負荷低回転状態から、高負荷高回転状態まででアシストエアを行うことが可能となり、より優れたものとなるからである。また、予混合燃料噴射時期を変化させることにより、予混合気の濃度分布を変えることにより、筒内の燃焼性を変化させることが可能となるが、この予混合燃料噴射時期を変化させることは、前記アシストエアと、独立して行える制御であるため、単独で用いて気筒内の燃焼性を改善しても良いが、アシストエアと平行して用いることにより、更なる燃焼性の改善を図ることが可能となる。
【０２３１】
よって、これらの装置を用いることにより、アシストエアを用いて燃料を微粒化する際に内燃機関の諸条件に沿った粒度の燃料を形成するようアシストエアを制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】当該実施の形態１に係る内燃機関の概略構成図。
【図２】同実施の形態１に係るＥＣＵ周りの概念図。
【図３】同実施の形態１に係る予混合燃料噴射弁と吸気噴射管との構成図。
【図４】同実施の形態１に係る第１制御のフローチャート。
【図５】同実施の形態１に係る機関状態と要求燃料粒径の関係を示すグラフ。
【図６】同実施の形態１に係る機関状態と目標流量調整弁開度の関係を示すグラフ。
【図７】同実施の形態１に係る機関状態と目標アシストエア流量の関係を示す
グラフ。
【図８】同実施の形態１に係る第２制御のフローチャート。
【図９】同実施の形態１に係る機関状態と気筒内圧の関係を示すグラフ。
【図１０】同実施の形態１に係る第３制御のフローチャート。
【図１１】同実施の形態１に係る機関状態と気筒内圧変化率の関係を示すグラ
フ。
【図１２】当該実施の形態２に係る内燃機関の概略構成図。
【図１３】同実施の形態２に係るＥＣＵ周りの概念図。
【図１４】同実施の形態２に係る予混合燃料噴射弁と吸気噴射管との構成図。
【図１５】同実施の形態２に係る予混合燃料噴射弁と吸気噴射管との構成図。
【図１６】同実施の形態２に係る第１制御のフローチャート。
【図１７】同実施の形態２に係る機関状態と目標流量調整弁開度の関係を示す
グラフ。
【図１８】同実施の形態２に係る機関状態と目標流量調整弁開度の関係を示す
グラフ。
【図１９】同実施の形態２に係る第２制御のフローチャート。
【図２０】同実施の形態２に係る機関状態と気筒内圧の関係を示すグラフ。
【図２１】同実施の形態２に係る第３制御のフローチャート。
【図２２】同実施の形態２に係る機関状態と気筒内圧変化率の関係を示すグラ
フ。
【図２３】同実施の形態２に係るスロットル弁開度のの補正値を算出する表。
【図２４】当該　実施の形態３に係る内燃機関の概略構成図。
【図２５】同実施の形態３に係るＥＣＵ周りの概念図。
【図２６】同実施の形態３に係る予混合燃料噴射弁と吸気噴射管との構成図。
【図２７】同実施の形態３に係る第１制御のフローチャート。
【図２８】同実施の形態３に係る機関状態と機関状態に応じた領域の関係を示
すグラフ。
【図２９】同実施の形態３に係る機関状態と目標流量調整弁開度の関係を示す
グラフ。
【図３０】同実施の形態３に係る機関状態と目標流量調整弁開度の関係を示す
グラフ。
【図３１】同実施の形態３に係る第２制御のフローチャート。
【図３２】同実施の形態３に係る機関状態と気筒内圧の関係を示すグラフ。
【図３３】同実施の形態３に係る第３制御のフローチャート。
【図３４】同実施の形態３に係る機関状態と気筒内圧変化率の関係を示すグラ
フ。
【図３５】当該実施の形態４に係る吸気行程初期の気筒内の燃料分布を表す図
。
【図３６】同実施の形態４に係る吸気行程中期の気筒内の燃料分布を表す図。
【図３７】同実施の形態４に係る内燃機関の断面概略構成図。
【図３８】同実施の形態４に係る機関状態と噴射タイミングの関係を示すグラ
フ。
【図３９】同実施の形態４に係る各負荷状態における噴射時期を示すグラフ。
【符号の説明】
１　エンジン
１０　燃料供給系
１１　サプライポンプ
１２ａ　コモンレール
１２ｂ　コモンレール
１３　主燃料噴射弁
１７　予混合燃料噴射弁
２０　ピストン
２２　シリンダヘッド
２３　吸気バルブ
２４　燃焼室
３０　吸気系
３１　インタークーラ
３２　スロットル弁
３３　吸気ポート
３４　吸気噴射管
３４　流量調整弁
３５　吸気支管
３６　流量調整弁
４０　排気系
４０ａ　排気集合管
４０ｂ　排気通路
４０ｃ　排気通路
４２　触媒ケーシング
５０　ターボチャージャ
５１　シャフト
５２　タービンホイール
５３　コンプレッサ
６０　ＥＧＲ通路
６１　ＥＧＲ弁
６２　ＥＧＲクーラ
７０ａ　レール圧センサ
７０ｂ　レール圧センサ
７１　水温センサ
７２　エアフローメータ
７３　酸素濃度センサ
７４　気筒内圧センサ
７５　過給圧センサ
７６　アクセル開度センサ
７７　クランク角センサ
７８　吸気温度センサ
７９　吸気圧センサ
８０　電子制御装置（ＥＣＵ）
８１　　中央演算処理装置（ＣＰＵ）
８２　　読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）
８３　　ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
８４　バックアップＲＡＭ
８５　タイマカウンタ
８６　入力ポート
８７　出力ポート
８８　双方向性バス
１０１　エンジン
１１０　燃料供給系
１１１　サプライポンプ
１１２ａ　コモンレール
１１２ｂ　コモンレール
１１３　主燃料噴射弁
１１７　予混合燃料噴射弁
１３０　吸気系
１３１　インタークーラ
１３２　スロットル弁
１３３　吸気ポート
１３４　排気噴射管
１４０　排気系
１４０ａ　排気集合管
１４０ｂ　排気通路
１４０ｃ　排気通路
１４２　触媒ケーシング
１４３　クーラ
１４４ａ　排気支管
１４４ｂ　排気支管
１４５ａ　第１流量調整弁
１４５ｂ　第２流量調整弁
１４５ｃ　第３流量調整弁
１４６　排気支管
１５０　ターボチャージャ
１５１　シャフト
１５２　タービンホイール
１５３　コンプレッサ
１６０　ＥＧＲ通路
１６１　ＥＧＲ弁
１６２　ＥＧＲクーラ
１７０ａ　レール圧センサ
１７０ｂ　レール圧センサ
１７１　水温センサ
１７２　エアフローメータ
１７３　酸素濃度センサ
１７４　気筒内圧センサ
１７５　排気圧センサ
１７６　アクセル開度センサ
１７７　クランク角センサ
１７８　吸気温度センサ
１７９　排気温度センサ
１８０　電子制御装置（ＥＣＵ）
１８１　　中央演算処理装置（ＣＰＵ）
１８２　　読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）
１８３　　ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
１８４　バックアップＲＡＭ
１８５　タイマカウンタ
１８６　入力ポート
１８７　出力ポート
１８８　双方向性バス
１９０　吸気圧センサ
２０１　エンジン
２１０　燃料供給系
２１１　サプライポンプ
２１２ａ　コモンレール
２１２ｂ　コモンレール
２１３　主燃料噴射弁
２１７　予混合燃料噴射弁
２２０　各燃焼室
２３０　吸気系
２３１　インタークーラ
２３２　スロットル弁
２３３　吸気ポート
２３４　吸排気噴射管
２３５　吸気支管
２４０　排気系
２４０ａ　排気集合管
２４０ｂ　排気通路
２４０ｃ　排気通路
２４２　触媒ケーシング
２４３　クーラ
２４４ａ　排気支管
２４４ｂ　排気支管
２４５ａ　第１流量調整弁
２４５ｂ　第２流量調整弁
２４５ｃ　第３流量調整弁
２４５ｄ　第４流量調整弁
２４６　排気支管
２５０　ターボチャージャ
２５１　シャフト
２５２　タービンホイール
２５３　コンプレッサ
２６０　ＥＧＲ通路
２６１　ＥＧＲ弁
２６２　ＥＧＲクーラ
２７０ａ　レール圧センサ
２７０ｂ　レール圧センサ
２７１　水温センサ
２７２　エアフローメータ
２７３　酸素濃度センサ
２７４　気筒内圧センサ
２７５　排気圧センサ
２７６　アクセル開度センサ
２７７　クランク角センサ
２７８　吸気温度センサ
２７９　排気温度センサ
２８５　タイマカウンタ
２８６　入力ポート
２８７　出力ポート
２８８　双方向性バス
２９０　吸気圧センサ
２８８　排気圧センサ
Ｐ１　機関燃料通路
Ｐ１１　機関燃料通路
Ｐ１２　予混合燃料通路
Ｐ２　予混合燃料通路
Ｐ２１　機関燃料通路
Ｐ２２　予混合燃料通路
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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