(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮着火内燃機関から排出される排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に導入するものであって、前記圧縮着火内燃機関の排気系と吸気系とを連通するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路におけるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁と、を有する排気再循環装置と、
前記ＥＧＲ弁の開度を変更することでＥＧＲガス量を変更するよう前記排気再循環装置に対して指令を出す指令手段と、
前記圧縮着火内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記圧縮着火内燃機関の運転状態が、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期に前記燃料噴射弁から燃料を噴射することで予混合気を形成させる予混合燃焼を行う予混合燃焼領域に属しているのか、もしくは、圧縮行程上死点近傍の時期に前記燃料噴射弁から燃料を噴射する通常燃焼を行う通常燃焼領域に属しているのかを機関回転数及び機関負荷に基づいて判定する判定手段と、を備え、
前記判定手段によって、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域および前記通常燃焼領域のうちいずれか一方から他方へと移行したと判定された場合、前記燃料噴射弁からの燃料噴射時期を他方の領域において行われる燃焼モードにおける目標燃料噴射時期に変更することで燃焼モードを切り替えるとともに、前記気筒内のＥＧＲガス量を他方の領域において行われる燃焼モードにおける目標ＥＧＲガス量に変更する圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、
前記判定手段によって、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域および前記通常燃焼領域のうちいずれか一方から他方へと移行したと判定された場合、前記気筒内のＥＧＲガス量を他方の領域において行われる燃焼モードにおける目標ＥＧＲガス量に変更するよう前記指令手段から前記排気再循環装置に対して指令が出された後、第一所定期間は、前記燃料噴射弁からの燃料噴射時期を前記一方の領域において行われる燃焼モードにおける目標燃料噴射時期に維持するとともに、第一所定期間経過後、前記燃料噴射弁からの燃料噴射時期を前記他方の領域において行われる燃焼モードにおける目標燃料噴射時期に向けてＥＧＲガス量の変化に応じて徐々に変更する圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、
前記判定手段によって、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域から前記通常燃焼領域へと移行したと判定された場合、前記第一所定期間及び前記燃料噴射弁からの燃料噴射時期の前記他方の領域において行われる燃焼モードにおける目標燃料噴射時期に向けての変更期間中は、燃料噴射量のなまし処理のなまし量を、その他の期間におけ
るなまし量よりも大きくすることを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項２】
前記判定手段によって、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域から前記通常燃焼領域へと移行したと判定された場合、前記第一所定期間及び前記燃料噴射弁からの燃料噴射時期の前記他方の領域において行われる燃焼モードにおける目標燃料噴射時期に向けての変更期間中は、ジャーク制御による燃料噴射量の補正量を、その他の期間における補正量に対して少なくすることを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予混合燃焼、通常燃焼などを、運転状態に応じて選択して行う圧縮着火内燃機関において、燃焼モードの切替を制御する圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮着火内燃機関（以下、単に「内燃機関」と称する）においては、ＮＯｘ及びスモークの抑制を目的として予混合燃焼を行う場合がある。予混合燃焼においては、圧縮行程上死点近傍の時期よりも早い時期に燃料噴射を実行することで予混合気を形成する。ところが、予混合気を形成して燃焼を行う場合、内燃機関の機関負荷または機関回転数が上昇するに従い、過早着火が生じる可能性が高くなる。そこで、内燃機関においては、その運転状態に応じて、予混合燃焼から通常燃焼へ、もしくは、通常燃焼から予混合燃焼へ燃焼モードを切り替える。尚、ここで、通常燃焼とは、圧縮行程上死点近傍の時期に燃料噴射を実行することで行われる拡散燃焼である。
【０００３】
また、内燃機関において予混合燃焼を行う場合と通常燃焼を行う場合とでは、吸気系に導入する排気、所謂ＥＧＲガスの気筒内への供給量が大きく異なる。即ち、予混合燃焼時においては、過早着火を抑制するために通常燃焼時に比べて多量のＥＧＲガスが必要とされる。
【０００４】
ここで、内燃機関での燃料噴射時期を切り替えることで燃焼モードを切り替えた場合、気筒内のＥＧＲガス量を増量または減量させる必要があるが、気筒内のＥＧＲガス量を切り替え後の燃焼モードに適した量に迅速に変更することは困難である。そのため、通常燃焼から予混合燃焼に燃焼モードを切り替えたときには気筒内のＥＧＲガス量が不足する場合がある。また、予混合燃焼から通常燃焼に燃焼モードを切り替えたときには気筒内のＥＧＲガス量が過多となる場合がある。
【０００５】
燃焼モードに対して気筒内のＥＧＲガス量が過多となると失火する虞がある。また、燃焼モードに対して気筒内のＥＧＲガス量が不足すると過早着火する虞がある。
【０００６】
そこで、内燃機関において、燃焼モードを予混合燃焼もしくは通常燃焼に切り替える場合において、吸気におけるＥＧＲガス率が予混合燃焼に適した値と通常燃焼に適した値との間の所定値になったときに燃料噴射態様を切り替える技術が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２８６８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、実際には、ＥＧＲガス量を変化させるための指令値に対してＥＧＲガス量は徐々に変化していくものであるため、特許文献１に記載された技術では、ＥＧＲガス量に対して適切な燃料噴射態様にはなっていない。
【０００８】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、予混合燃焼から通常燃焼へなど、内燃機関の運転状態に応じて燃焼モードを切り替えるときの失火や過早着火の発生を抑制することが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにあっては、圧縮着火内燃機関から排出される排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に導入するものであって、前記圧縮着火内燃機関の排気系と吸気系とを連通するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路におけるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁と、を有する排気再循環装置と、前記ＥＧＲ弁の開度を変更することでＥＧＲガス量を変更するよう前記排気再循環装置に対して指令を出す指令手段と、前記圧縮着火内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期に前記燃料噴射弁から燃料を噴射することで予混合気を形成させる予混合燃焼を行う予混合燃焼領域に属しているのか、もしくは、圧縮行程上死点近傍の時期に前記燃料噴射弁から燃料を噴射する通常燃焼を行う通常燃焼領域に属しているのかを判定する判定手段と、を備え、前記判定手段によって、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域および前記通常燃焼領域のうちいずれか一方から他方へと移行したと判定された場合、前記燃料噴射弁からの燃料噴射時期を他方の領域において行われる燃焼モードにおける目標燃料噴射時期に変更することで燃焼モードを切り替えるとともに、前記気筒内のＥＧＲガス量を他方の領域において行われる燃焼モードにおける目標ＥＧＲガス量に変更する圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、前記判定手段によって、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域および前記通常燃焼領域のうちいずれか一方から他方へと移行したと判定された場合、前記気筒内のＥＧＲガス量を他方の領域において行われる燃焼モードにおける目標ＥＧＲガス量に変更するよう前記指令手段から前記排気再循環装置に対して指令が出された後、第一所定期間は、前記一方の領域において行われる燃焼モードにおける燃料噴射パラメータを維持するとともに、第一所定期間経過時点から、変更されるＥＧＲガス量に応じて、前記他方の領域において行われる燃焼モードにおける燃料噴射パラメータに変更することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る内燃機関では、運転状態が予混合燃焼領域に属しているときには予混合燃焼が行われ、運転状態が通常燃焼領域に属しているときには通常燃焼が行われる。予混合燃焼は、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期に燃料噴射弁から燃料を噴射することで予混合気を形成させ、この予混合気が燃焼に供されることで行われる。一方、通常燃焼は、圧縮行程上死点近傍の時期に燃料噴射弁から燃料を噴射することで行われる拡散燃焼である。尚、それぞれの燃焼モードにおける目標燃料噴射時期が予め設定されている。
【００１１】
また、本発明は、ＥＧＲ通路とＥＧＲ弁とを有する排気再循環装置を備えている。この排気再循環装置によって排気の一部がＥＧＲガスとして吸気系に導入され、これにより吸気とともに気筒内にＥＧＲガスが流入する。それぞれの燃焼モードにおいては、異なった量の目標ＥＧＲガス量が設定されている。そして、ＥＧＲ弁の開度をそれぞれの目標ガス量に対応した開度に制御することで気筒内のＥＧＲガス量を制御する。尚、予混合燃焼における目標ＥＧＲガス量は通常燃焼における目標ＥＧＲガス量よりも多くなっている。即ち、予混合燃焼におけるＥＧＲ弁の目標開度は通常燃焼におけるＥＧＲ弁の目標開度よりも大きくなっている。
【００１２】
内燃機関の運転状態が予混合燃焼領域および通常燃焼領域のうちいずれか一方から他方へと移行した場合、燃焼モードを切り替えるべく燃料噴射時期を他方の領域で行われる燃焼モードにおける目標燃料噴射時期に変更すると共に、気筒内のＥＧＲガス量を他方の領域で行われる燃焼モードにおける目標ＥＧＲガス量に変更する必要がある。
【００１３】
気筒内のＥＧＲガス量は、ＥＧＲ弁の開度を変更することでＥＧＲガス量を変更するよう排気再循環装置に対し指令手段によって指令が出されることで変更される（以下、このときの指令をＥＧＲガス量変更指令と称する）。しかしながら、指令手段からＥＧＲガス量変更指令が出された後、実際にＥＧＲ弁の開度が他方の燃焼モードにおける目標ＥＧＲガス量に対応した目標開度となるまでには応答遅れがある。このときの応答遅れ時間をバ
ルブ応答遅れ時間と称する。
【００１４】
さらに、ＥＧＲガスはＥＧＲ通路および内燃機関の吸気系を通ってから気筒内に流入するため、ＥＧＲ弁の開度が目標開度となってから、ＥＧＲガス量の含有量が変化した吸気が気筒内に流入し始めるまでにはある程度時間がかかる。つまり、ＥＧＲ弁の開度が目標開度となってから気筒内のＥＧＲガス量が実際に変化し始めるまでにも応答遅れがある。
【００１５】
そこで、本発明では、判定手段によって、内燃機関の運転状態が予混合燃焼領域および通常燃焼領域のうちいずれか一方から他方へと移行したと判定された場合、気筒内のＥＧＲガス量を目標ＥＧＲガス量に変更するよう指令手段から排気再循環装置に対してＥＧＲガス量変更指令が出された時点から、バルブ応答遅れ時間が経過し、さらに、第一所定期間が経過した時点で、燃料噴射弁からの燃料噴射時期の変更を開始するなど、変更されるＥＧＲガス量に応じて、他方の領域において行われる燃焼モードにおける燃料噴射パラメータに変更する。
【００１６】
本発明によれば、内燃機関における燃焼モードを切り替えるときに、指令手段から排気再循環装置に対してＥＧＲガス量変更指令が出された時点から、バルブ応答遅れ時間が経過し、さらに、第一所定期間が経過した時点で、燃料噴射弁による燃料噴射時期の変更を開始することで、燃料噴射時期の変更開始時期と気筒内のＥＧＲガス量が実際に変化し始める時期とを同期させることができる。これにより、燃焼モードに対して気筒内のＥＧＲガス量が不足したり過多となったりすることを抑制することができる。以って、燃焼モードを切り替えるときの失火や過早着火の発生を抑制することができる。
【００１７】
また、本発明に係る圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにあっては、圧縮着火内燃機関から排出される排気の一部をＥＧＲガスとして吸気系に導入するものであって、前記圧縮着火内燃機関の排気系と吸気系とを連通するＥＧＲ通路と、該ＥＧＲ通路におけるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁と、を有する排気再循環装置と、前記ＥＧＲ弁の開度を変更することでＥＧＲガス量を変更するよう前記排気再循環装置に対して指令を出す指令手段と、前記圧縮着火内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期に前記燃料噴射弁から燃料を噴射することで予混合気を形成させる予混合燃焼を行う予混合燃焼領域に属しているのか、圧縮行程上死点近傍の時期に前記燃料噴射弁から燃料を噴射する通常燃焼を行う通常燃焼領域に属しているのか、もしくは、前記燃料噴射弁から燃料を噴射しない無噴射領域に属しているのかを判定する判定手段と、を備え、前記判定手段によって、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が前記無噴射領域から前記予混合燃焼領域へと移行したと判定された場合、前記燃料噴射弁からの燃料噴射時期を前記予混合燃焼領域において行われる燃焼モードにおける目標燃料噴射時期に変更することで燃焼モードを切り替えるとともに、前記気筒内のＥＧＲガス量を前記予混合燃焼領域において行われる燃焼モードにおける目標ＥＧＲガス量に変更する圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システムにおいて、前記判定手段によって、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が前記無噴射領域から前記予混合燃焼領域へと移行したと判定された場合、前記気筒内のＥＧＲガス量を前記予混合燃焼領域において行われる燃焼モードにおける目標ＥＧＲガス量に変更するよう前記指令手段から前記排気再循環装置に対して指令が出された後、第一所定期間は、前記通常燃焼領域において行われる燃焼モードにおける燃料噴射パラメータに制御するとともに、第一所定期間経過時点から、変更されるＥＧＲガス量に応じて、前記予混合燃焼領域において行われる燃焼モードにおける燃料噴射パラメータに変更することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、内燃機関における燃焼モードを無噴射から予混合燃焼へと切り替えるときに、指令手段から排気再循環装置に対してＥＧＲガス量変更指令が出された時点から、バルブ応答遅れ時間が経過し、さらに、第一所定期間が経過するまで、通常燃焼領域において行われる燃焼モードにおける燃料噴射パラメータに制御され、第一所定期間経過時点から、変更されるＥＧＲガス量に応じて、予混合燃焼領域において行われる燃焼モードにおける燃料噴射パラメータに制御されるので、無噴射から予混合燃焼へ燃焼モードを切り替えるときの失火や過早着火の発生を抑制することができる。
【００１９】
また、前記指令手段からの指令値に基づきＥＧＲガス量をフィードバック制御可能なＥＧＲ制御手段を備え、前記第一所定期間中には、前記ＥＧＲ制御手段はフィードバック制御を行わないようにするとともに、前記指令手段からの指令値は切り替え後の燃焼モードにおける値とすることが好適である。これにより、燃焼モードの変更に比して応答性の悪いＥＧＲガス量の変更を少しでも早くすることができる。
【００２０】
また、過給機のタービンへの排気流量を変更することで過給圧を変更するよう指令を出す過給圧指令手段と、当該過給圧指令手段からの指令値に基づき過給圧をフィードバック制御可能な過給圧制御手段と、を備え、前記第一所定期間中には、前記過給圧制御手段はフィードバック制御を行わないようにするとともに、前記指令手段からの指令値は切り替え後の燃焼モードにおける値とすることが好適である。これにより、過給圧の変更を少しでも早くすることができる。
【００２１】
また、前記第一所定期間経過時点から前記気筒内のＥＧＲガス量が前記目標ＥＧＲガス量近傍の量となるまでの期間である第二所定期間には、燃料噴射パラメータの変更は所定の変化率で行い、前記第二所定期間の燃料噴射パラメータの変更中にＥＧＲガス量が所定値に達した場合には、強制的に切替後の燃料噴射パラメータに変更することが好適である。
【００２２】
燃料噴射パラメータの変更が所定の変化率で行われている場合には、ＥＧＲガス量が途中で所定値に達してしまい（例えば、予混合燃焼から通常燃焼へ移行する場合にはＥＧＲガス量が十分に減少したとき）、ＥＧＲガス量に対して適切な燃料噴射パラメータにならないという状況が生じる場合があるが、これを回避することができる。
【００２３】
また、前記判定手段によって、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域から前記通常燃焼領域へと移行したと判定された場合、前記第一所定期間経過時点にてパイロット噴射を開始するとともに、前記通常燃焼領域において行われる燃焼モードにおけるパイロット噴射量に所定の変化率で増加させることが好適である。これにより、燃料噴射パラメータの変更期間中からパイロット噴射を行うため、通常燃焼時のパイロット噴射へのつながりがよく、かつ、パイロット噴射量は切り替え後の値より小さい値とされているため、噴射量変動を抑制しやすく燃焼への影響も小さくすることができる。
【００２４】
また、その際、前記第一所定期間経過時点からメイン噴射量の補正を開始することが好適である。これにより、パイロット噴射を行うことに起因して、実際のパイロット噴射とメイン噴射の合計の噴射量が指令値とずれることを抑制することができる。
【００２５】
また、前記判定手段によって、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が前記無噴射領域あるいは前記通常燃焼領域から前記予混合燃焼領域へと移行したと判定された場合、前記第一所定期間経過時点からパイロット噴射量を所定の変化率で減少させることが好適である。これにより、燃料噴射パラメータの変更期間になるといきなりパイロット噴射を止めるということがないため、無噴射あるいは通常燃焼中のパイロット噴射からのつながりがよく、かつ、パイロット噴射量は予混合燃焼時の値より小さい値とされているため、噴射量変動を抑制しやすく燃焼への影響も小さくすることができる。
【００２６】
また、その際、前記第一所定期間経過時点から前記気筒内のＥＧＲガス量が前記目標Ｅ
ＧＲガス量近傍の量となるまでの期間である第二所定期間が経過するまでメイン噴射量の補正を行うことが好適である。これにより、パイロット噴射を行うことに起因して、実際のパイロット噴射とメイン噴射の合計の噴射量が指令値とずれることを抑制することができる。
【００２７】
また、前記指令手段からの指令値に基づきＥＧＲガス量をフィードバック制御可能なＥＧＲ制御手段を備え、当該ＥＧＲ制御手段は、前記燃焼モード切替中における燃料噴射パラメータ変更中にはフィードバック制御を行うとともにフィードバック制御量を変更可能であることが好適である。
【００２８】
燃焼モード切替中における燃料噴射パラメータ変更中、すなわちＥＧＲガス量変化中は、ＥＧＲガス量が目標通りに変化するように制御する必要がある。しかしながら、ＥＧＲガス量変更を少しでも早くする必要もあるため、両者を満足するようにフィードバック制御を行うとともにフィードバック制御量を変更可能であることが好ましい。
【００２９】
また、過給機のタービンへの排気流量を変更することで過給圧を変更するよう指令を出す過給圧指令手段と、当該過給圧指令手段からの指令値に基づき過給圧をフィードバック制御可能な過給圧制御手段と、を備え、当該過給圧制御手段は、前記燃焼モード切替中における燃料噴射パラメータ変更中にはフィードバック制御を行うとともにフィードバック制御量を変更可能であることが好適である。
【００３０】
燃焼モード切替中における燃料噴射パラメータ変更中、すなわちＥＧＲガス量変化中は、過給圧が目標通りに変化するように制御する必要がある。しかしながら、過給圧変更を少しでも早くする必要もあるため、両者を満足するようにフィードバック制御を行うとともにフィードバック制御量を変更可能であることが好ましい。
【００３１】
また、前記ＥＧＲ通路は過給機のタービン上流に配置されており、前記燃焼モード切替中における燃料噴射パラメータ変更中に、ＥＧＲ弁が所定開度以下となる場合には、少なくとも１回、過給機に備えられた可変ノズルの開度を開くことが好適である。これにより、ＥＧＲ弁の開度が小さくなることに起因して背圧が高くなってしまうことを抑制することができる。
【００３２】
また、前記判定手段によって、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域から前記通常燃焼領域へと移行したと判定された場合、前記燃焼モード切替中におけるメイン燃料噴射量は、その他の期間における噴射量に対して、なまし処理のなまし量を大きくすることが好適である。これにより、予混合燃焼時のメイン燃料噴射時期でありながらＥＧＲガス量を減量開始している期間中に噴射量が大幅に増加することに起因して、ＥＧＲ制御精度が悪化することを抑制することができる。
【００３３】
また、前記判定手段によって、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が前記予混合燃焼領域から前記通常燃焼領域へと移行したと判定された場合、前記燃焼モード切替中には、ジャーク制御によるメイン燃料噴射量の補正量は、その他の期間における補正量に対して少なくすることが好適である。これにより、予混合燃焼時のメイン燃料噴射時期でありながらＥＧＲガス量を減量開始している期間中に、車両前後の振動対策の噴射量が大幅に変化することに起因してＥＧＲ制御精度が悪化することを抑制することができる。
【００３４】
また、吸気温度に応じて燃料噴射パラメータを補正することが好適である。これにより、吸気温度が想定よりも高いことに起因して過早着火し易くなることを抑制することができる。
【００３５】
また、前記判定手段によって、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が前記無噴射領域から前記予混合燃焼領域へと移行したと判定された場合、前記気筒内のＥＧＲガス量の目標値と実際の値の偏差が所定値以上の場合には、前記燃焼モード切替中の燃料噴射パラメータ変更中における噴射量を、前記偏差が前記所定値を下回る場合に比してなまし処理のなまし量を大きくすることが好適である。これにより、予混合燃焼時のメイン燃料噴射時期でありながらＥＧＲガス量を減量開始している期間中に噴射量が大幅に増加することに起因して、ＥＧＲ制御精度が悪化することを抑制することができる。
【発明の効果】
【００３６】
以上説明したように、本発明によれば、内燃機関の運転状態に応じて燃焼モードを切り替えるときの失火や過早着火の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を以下の実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００３８】
図１は、本実施例に係る圧縮着火内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関１は車両駆動用の圧縮着火内燃機関である。内燃機関１の気筒２内にはピストン３が摺動自在に設けられている。気筒２内上部の燃焼室１１には、吸気ポート４と排気ポート５とが接続されている。
吸気ポート４および排気ポート５の燃焼室１１への開口部は、それぞれ吸気弁６および排気弁７によって開閉される。吸気ポート４および排気ポート５は、それぞれ吸気通路８および排気通路９に接続されている。また、気筒２には燃焼室１１に燃料を直接噴射する燃料噴射弁１０が設けられている。
また、内燃機関１は、排気通路９を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路８に導入する排気再循環装置２５（以下、ＥＧＲ装置２５と称する）を備えている。ＥＧＲ装置２５は、吸気通路８と排気通路９とを連通するＥＧＲ通路１２を有している。ＥＧＲ通路１２には、ＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲ弁１３および該ＥＧＲ弁１３を駆動させるアクチュエータ１４が設けられている。
ＥＧＲ通路１２におけるＥＧＲガスの流れに沿ってＥＧＲ弁１３より上流側にはＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ１７が設けられている。さらに、ＥＧＲ通路１２には、該ＥＧＲクーラ１７をバイパスするバイパス通路１８が設けられている。ＥＧＲ通路１２におけるバイパス通路１８との接続部には、ＥＧＲガスを、ＥＧＲクーラ１７を通して流すのかまたはバイパス通路１８を通して流すのかを切り替えるバイパス制御弁１９が設けられている。
また、吸気通路８におけるＥＧＲ通路１２との接続部より下流側には、該吸気通路８内の吸気の温度を検出する吸気温度センサ２１および吸気の圧力検出する吸気圧センサ２２が設けられている。
【００３９】
以上述べたように構成された内燃機関１には、この内燃機関１を制御するためのＥＣＵ２０が併設されている。ＥＣＵ２０には、吸気温度センサ２１、吸気圧センサ２２、さらに、内燃機関１のクランク角を検出するクランクポジションセンサ２３、該内燃機関１を搭載した車両のアクセル開度を検出するアクセル開度センサ２４が電気配線を介して接続されている。これらの出力値がＥＣＵ２０に入力される。
【００４０】
ＥＣＵ２０はクランクポジションセンサ２３の検出値に基づいて内燃機関１の回転数を推定する。また、ＥＣＵ２０はアクセル開度センサ２４の検出値に基づいて内燃機関１の負荷を推定する。
また、ＥＣＵ２０には、燃料噴射弁１０およびアクチュエータ１４、バイパス制御弁１９
が電気的に接続されている。ＥＣＵ２０によってこれらが制御される。
＜燃焼モード＞
本実施例に係る内燃機関１においては、予混合燃焼と通常燃焼とのうちいずれかが運転状態に応じて選択して行われる。図２は、内燃機関１の運転状態と該内燃機関１における燃焼モードとの関係を示す図である。図２において、横軸は内燃機関１の単位時間当たりの回転数を表し、縦軸は内燃機関１の負荷を表している。図２において、Ｒ１で示される低負荷低回転側の領域が予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域である。また、図２において、Ｒ２で示される高負荷高回転側の領域が通常燃焼が行われる通常燃焼領域である。
【００４１】
上記のように、内燃機関１の運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１にある場合は、ＮＯｘやスモークの発生を抑制すべく予混合燃焼が行われる。ところが、内燃機関１の負荷が高くなることで燃料噴射量が増加したり、内燃機関１の回転数が高くなることで１燃焼サイクルにかかる時間が短くなったりすると、予混合燃焼を行うべく予混合気を形成した場合に過早着火が生じ易くなる。そこで、内燃機関１の運転状態が通常燃焼領域Ｒ２にある場合は、過早着火を抑制するとともにより高出力を得るべく、いわゆる拡散燃焼である通常燃焼が行われる。
【００４２】
従って、内燃機関１の運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１から通常燃焼領域Ｒ２に移行した場合、内燃機関１における燃焼モードが予混合燃焼から通常燃焼に切り替えられる。また、内燃機関１の運転状態が通常燃焼領域Ｒ２から予混合燃焼領域Ｒ１に移行した場合、内燃機関１における燃焼モードが通常燃焼から予混合燃焼に切り替えられる。
【００４３】
通常燃焼は、圧縮行程上死点近傍（例えば圧縮上死点前２ＣＡ）の時期に燃料噴射弁１０から燃料を噴射することで行われる。また、予混合燃焼は、圧縮行程上死点近傍の時期よりも早い時期（例えば圧縮上死点前４０ＣＡ）に燃料噴射弁１０から燃料を噴射することで燃焼室１１内に予混合気を形成させ、該予混合気が燃焼に供されることで行われる。このように、それぞれの燃焼モードにおいては目標燃料噴射時期が定められており、燃料噴射時期を変更することで燃焼モードが切り替えられる。以下、通常燃焼時の目標燃焼噴射時期（圧縮行程上死点近傍の時期）を通常燃焼噴射時期と称し、予混合燃焼時の目標燃料噴射時期（圧縮行程上死点近傍の時期よりも前の時期）を予混合燃焼噴射時期と称する。
【００４４】
また、本実施例では、排気通路９を流れる排気の一部がＥＧＲガスとしてＥＧＲ装置２５によって吸気通路８に導入される。このＥＧＲガスが吸入空気とともに気筒２内に流入する。内燃機関１において予混合燃焼が行われる場合、過早着火を抑制するために通常燃焼時よりもより多くのＥＧＲガスを気筒２内に供給する必要がある。そこで、それぞれ燃焼モードに応じて異なる目標ＥＧＲガス量が定められており、予混合燃焼時の目標ＥＧＲガス量は通常燃焼時の目標ＥＧＲガス量よりも多くなっている。以下、通常燃焼時の目標ＥＧＲガス量を通常燃焼ＥＧＲガス量と称し、予混合燃焼時の目標ＥＧＲガス量を予混合燃焼ＥＧＲガス量と称する。
【００４５】
ＥＧＲガス量はＥＧＲ弁１３の開度を変更することで変更される。ＥＧＲガス量を変更する場合、ＥＣＵ２０よりアクチュエータ１４に対してＥＧＲガス量変更指令が出される。そして、アクチュエータ１４によってＥＧＲ弁１３を駆動させて該ＥＧＲ弁１３の開度を変更する。このとき、ＥＧＲ弁１３の開度を、それぞれの燃焼モードにおける目標ＥＧＲガス量に対応した目標開度に変更する。以下、通常燃焼ＥＧＲガス量に対応したＥＧＲ弁１３の目標開度を通常燃焼開度と称し、予混合燃焼ＥＧＲガス量に対応したＥＧＲ弁１３の目標開度を予混合燃焼開度と称する。
【００４６】
上記のように、内燃機関１の運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１および通常燃焼領域Ｒ２の
うちいずれか一方から他方へと移行した場合、燃焼モードを切り替えるべく燃料噴射時期を切り替え後の燃焼モードにおける目標燃料噴射時期に変更するとともに、気筒内のＥＧＲガス量を切り替え後の燃焼モードにおける目標ＥＧＲガス量に変更する必要がある。
【００４７】
しかしながら、燃料噴射時期を直ちに変更することは可能であるが、ＥＣＵ２０からアクチュエータ１４に対してＥＧＲガス量変更指令が出された後、気筒２内のＥＧＲガス量が実際に変化し始めるまでには応答遅れがある。また、気筒２内のＥＧＲガス量が変化し始めてから、切り替え後の燃焼モードにおける目標ＥＧＲガス量に達するまでにもある程度時間がかかる。
【００４８】
＜燃焼切替制御＞
これらに起因して、内燃機関１での燃焼モードに対して気筒２内のＥＧＲガス量が過多もしくは不足した場合、失火や過早着火が発生する虞がある。そこで、本実施例においては、内燃機関１運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１および通常燃焼領域Ｒ２のうちいずれか一方から他方へと移行した場合、失火や過早着火の発生を抑制すべく、以下に説明する燃焼切替制御が行われる。
【００４９】
（予混合燃焼領域Ｒ１→通常燃焼領域Ｒ２）
先ず、内燃機関１の運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１から通常燃焼領域Ｒ２に移行した場合の燃焼切替制御を、図３に示すタイムチャートに基づいて説明する。
【００５０】
図３における（ａ）の時期が、内燃機関１の運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１から通常燃焼領域Ｒ２に移行した時期を示している。
【００５１】
内燃機関１の運転状態が移行することで、気筒２内に到達する吸気中の新規の空気量（吸入空気量）の割合であるＧＮ（ＧＮの値が小さいほど吸入空気量が少なくＥＧＲガス量が多く、ＧＮの値が大きいほど吸入空気量が多くてＥＧＲガス量が少ないことを意味する。）の目標値を、（ａ）の時期に、予混合燃焼時の値から通常燃焼時の値に変更する。
【００５２】
それに伴い、気筒２内のＥＧＲガス量を予混合燃焼時のＥＧＲガス量から通常燃焼時のＥＧＲガス量に変更すべく（ａ）の時期にＥＣＵ２０からアクチュエータ１４に対してＥＧＲガス量変更指令が出される。つまり、ＥＧＲ弁１３の開度を予混合燃焼開度Ｖｈから通常燃焼開度Ｖｄに変更するようＥＣＵ２０からアクチュエータ１４に対して指令が出される。なお、かかる場合には、少しでも早く通常燃焼時のＥＧＲガス量に変更するために、通常燃焼時のＥＧＲガス量に制御するための（言い換えればＧＮの値を通常燃焼時の値に制御するための）フィードバック制御は行わないようにする。
【００５３】
このとき、（ａ）の時期にＥＣＵ２０からＥＧＲガス量変更指令が出された後、ＥＧＲ弁１３の開度が実際に通常燃焼開度Ｖｄとなるまでには応答遅れがある。このときの応答遅れ時間をバルブ応答遅れ時間Δｔｖ１とする。
【００５４】
さらに、ＥＧＲガスはＥＧＲ通路１２および吸気通路８を通ってから気筒２内に流入するため、ＥＧＲ弁１３の開度が通常燃焼開度ＶｄとなってからＥＧＲガス量の含有量が減少した吸気が気筒２内に流入し始めるまでにはある程度時間がかかる。つまり、ＥＧＲ弁１３の開度が通常燃焼開度Ｖｄとなってから気筒２内のＥＧＲガス量が実際に減少し始めるまでにも応答遅れがある。
【００５５】
これらのために、（ａ）の時点でＥＣＵ２０からアクチュエータ１４に対してＥＧＲガス量変更指令が出された後、それ相当の時間が経過してから（図３の（ｂ）の時点から）気筒２内のＥＧＲガス量が低下し始める。したがって、実際のＧＮの値が（ｂ）の時点か
ら増加し始める。
【００５６】
そこで、本実施例では、ＥＣＵ２０からアクチュエータ１４に対してＥＧＲガス量変更指令が出されてから、バルブ応答遅れ時間Δｔｖ１が経過し、さらに、第一所定期間（Ｔ１２ｄ）が経過した時点で、燃料噴射弁１０からのメイン燃料噴射時期の変更を開始する。なお、第一所定期間Ｔ１２ｄは、例えば、メイン燃料の噴射数で約６噴射程度とする（４気筒の場合、４噴射で１サイクル）。また、バルブ応答遅れ時間Δｔｖ１は、ＥＧＲ弁１３の構造等に依存している。このバルブ応答遅れ時間Δｔｖ１も実験等によって予め求めておく。
【００５７】
なお、過給機を備えている場合には、第一所定期間中の過給圧の目標値を通常燃焼時の値とする。つまり、通常燃焼時用に作成されたマップの値を読み込み、これを目標値とする。ただし、過給圧を目標値にするためのフィードバック制御は行わないようにする。
【００５８】
さらに、ＥＧＲ通路１２から吸気通路８に流入したＥＧＲガスは気筒２内に到達する前に該吸気通路８および吸気ポート４において拡散する。そのため、ＥＧＲ弁１３の開度が通常燃焼開度Ｖｄとなった後、（ｂ）の時点でＥＧＲガス量の含有量が減少した吸気が気筒２内に到達し該気筒２内のＥＧＲガス量が減少し始めても、気筒２内のＥＧＲガス量は直ちに通常燃焼ＥＧＲガス量Ｑｄとはならず、通常燃焼ＥＧＲガス量Ｑｄに向けて徐々に変化する。
【００５９】
このために、（ｂ）の時点で気筒２内のＥＧＲガス量が減少し始めてから気筒２内のＥＧＲガス量が通常燃焼ＥＧＲガス量Ｑｄ近傍の量となるまで、つまり実際のＧＮの値が目標の通常燃焼時の値となるまで（図３の（ｃ）の時点まで）には、それ相当の時間が経過することになる。
【００６０】
そこで、本実施例では、（ｂ）の時点で燃料噴射時期の変更を開始するとともに、該（ｂ）の時点から第二所定期間Ｔ１２ｈが経過したときに燃料噴射時期が通常燃焼噴射時期Ｉｔｄとなるように、燃料噴射弁１０からのメイン燃料噴射時期を徐々に変更する。なお、第二所定期間Ｔ１２ｈは、例えば、メイン燃料の噴射数で約６噴射程度とする。
【００６１】
これにより、（ｂ）の時点から第二所定期間Ｔ１２ｈが経過した（ｃ）の時点で、燃料噴射時期が通常燃焼噴射時期Ｉｔｄとなって燃焼モードの通常燃焼への切り替えが完了するとともに、気筒２内のＥＧＲガス量が通常燃焼時のＥＧＲガス量、言い換えれば実際のＧＮの値が通常燃焼時の目標の値となる。
【００６２】
予混合燃焼から通常燃焼への燃焼切替時において、上記のように燃焼噴射時期の変更開始時期を制御することで、燃料噴射時期の変更開始時期と気筒２内のＥＧＲガス量が実際に減少し始める時期とを同期させることができる。また、上記のように燃料噴射時期を徐々に変更させることで、燃料噴射時期が通常燃焼噴射時期Ｉｔｄとなる時期と、気筒２内のＥＧＲガス量が通常燃焼ＥＧＲガス量Ｑｄ近傍の量となる時期とを同期させることができる。
【００６３】
これらにより、内燃機関１における燃焼モードを予混合燃焼から通常燃焼に切り替えるときに、燃焼モードに対して気筒２内のＥＧＲガス量が不足したり過多となったりすることを抑制することができる。
【００６４】
ただし、第二所定期間Ｔ１２ｈ中においてメイン燃料噴射時期などを変更していく際、アクセルが急激に踏まれることなどによってＥＧＲガスが急激に減少し限界ＧＮに到達した場合には、その処理を中断して、通常燃焼へ強制移行するようにする。なお、この限界
ＧＮは機関回転数、機関負荷の２次元マップにより算出することができ、このＧＮに達すると過早着火してしまう値である。
【００６５】
また、図３に示すように、第一所定期間中にはパイロット噴射は実行しないようにするが、第一所定期間Ｔ１２ｄ終了時に最小噴射量を設定し、第二所定期間Ｔ１２ｈ中に、この初期噴射量を基点として通常燃焼時のパイロット噴射量に徐変させる。このようにパイロット噴射を制御することで、噴射量変動を抑制し易くすることができ、燃焼への影響も小さくすることができる。また、パイロット噴射時期も通常燃焼時の時期に設定すべく、通常燃焼用のマップから読み取る。
【００６６】
また、パイロット噴射を行うと、筒内圧により、実際のパイロット噴射とメイン噴射の合計の噴射量が指令値とずれ易くなる。そのため、パイロット噴射開始時からメイン噴射量の補正を行う必要がある。このメイン噴射補正量は、筒内圧が低いときに噴射量補正が必要なことと、噴射形態が変化することを加味した補正量とする。
【００６７】
また、第二所定期間Ｔ１２ｈ中、基本的には、迅速に通常燃焼に近づけるべくＥＧＲガスを早く減少させる、つまりＧＮの値を早く増加させる必要がある。しかし、目標ＧＮに抑える必要があるので、この期間中にはフィードバック制御を行わないようにすることはできない。そこで、この第二所定期間Ｔ１２ｈ中においては、ＧＮのフィードバック制御のゲインを変更させ、これらを両立させるようにする。具体的には、第一所定期間Ｔ１２ｄ終了時のゲイン係数を２とし、第二所定期間Ｔ１２ｈ終了時にゲイン係数が１となるようにゲイン係数を徐変させるようにする。なお、ゲイン係数は、通常フィードバック制御のゲインに掛け算する値で、値が大きいほどフィードバック量が大きくなる。
【００６８】
また、過給機を備えている場合には、第二所定期間Ｔ１２ｈ中の過給圧の目標値は通常燃焼時の値とする。つまり、通常燃焼時用に作成されたマップの値を読み込み、これを目標値とする。
【００６９】
第二所定期間Ｔ１２ｈ中、基本的には、迅速に通常燃焼に近づけるべく過給圧を早く増加させる必要がある。しかし、目標過給圧に抑える必要があるので、この期間中にはフィードバック制御を行わないようにすることはできない。そこで、この第二所定期間Ｔ１２ｈ中においては、過給圧のフィードバック制御のゲインを変更させ、これらを両立させるようにする。具体的には、第一所定期間Ｔ１２ｄ終了時のゲイン係数を２とし、第二所定期間Ｔ１２ｈ終了時にゲイン係数が１となるようにゲイン係数を徐変させるようにする。なお、ゲイン係数は、通常フィードバック制御のゲインに掛け算する値で、値が大きいほどフィードバック量が大きくなる。
【００７０】
過給機がタービンへの排気流量を調節する可変ノズル機構を備えている場合には、予混合燃焼のような大量ＥＧＲガスを伴う燃焼では、ＥＧＲに対する可変ノズル開度の影響が極めて大きい。例えば、可変ノズル開度を小さくして大量ＥＧＲガスをもたらせている場合から、ＥＧＲ弁１３の開度を全閉にする場合には、背圧が急激に上昇する。したがって、この第二所定期間Ｔ１２ｈ中にＥＧＲ弁１３が全閉となる場合、少なくとも１回、可変ノズルを全開にする。これにより大幅な背圧上昇を抑制するとともに、適切なＥＧＲガスを保つことができる。
【００７１】
ここで、噴射時期などを実際のＥＧＲガス量に応じて変化させることは必須であるが、実際のＥＧＲガス量を制御するためには、前回噴射量に基づくＣＯ２供給量の管理が必須となる。噴射量が前回値より著しく変更する場合には、みかけのＧＮは制御できても、実質ＥＧＲは制御しきれない。予混合燃焼では大量のＥＧＲガスを必要としているので、噴射量が急激に増減する場合には、特にこの問題が顕著になる。
【００７２】
そこで、かかる問題に鑑み、上述した第一所定期間Ｔ１２ｄ、第二所定期間Ｔ１２ｈ中の各処理において、なましを変更する。最も容易な対策は噴射量なましである。これは、アクセルを踏んでも噴射量の増量を減らす、もしくはアクセルを戻しても噴射減量を減らす、ということを示す。噴射量の増減が少ないと、前回の噴射に基づくＥＧＲ状態から大きくＥＧＲ状態が変わらないため、予混合燃焼を維持しつつ走行の変化に対応させることができる。
【００７３】
具体的に、なましを変更する際にはなまし係数を用いて処理する。例えば、機関回転数とアクセル開度のマップで定義される噴射毎に加算可能な噴射量を減少させる。この減少量は、機関回転数あるいはアクセル開度が小さくなるにつれて増やすなど、機関回転数とアクセル開度に応じて変更させることが好適である。
【００７４】
また、ドラビリ性能のためにジャーク制御を用いるのは、必須である。しかし、上記同様に第一所定期間Ｔ１２ｄあるいは第二所定期間Ｔ１２ｈ中は、噴射量を大きく増加させてはならない。ジャーク制御は、噴射量増量と減量の相互の制御で振動抑制を図るものである。従って、上述した第一所定期間Ｔ１２ｄあるいは第二所定期間Ｔ１２ｈの処理中はジャーク制御量にジャーク係数を用いて、噴射量変動を抑制する。
【００７５】
ブースト温度（インレットマニホールド内の温度）が想定よりも高い場合、噴射時期を遷移させることにより、過早着火しやすい状態となってしまう。そこで、ブースト温度に応じた処理を加える必要がある。具体的には、噴射時期を早めに通常燃焼に変更する。上述した第二所定期間Ｔ１２ｈ中でのもともと設定すべき噴射時期よりもリタードさせることが好適である。
【００７６】
（通常燃焼領域Ｒ２→予混合燃焼領域Ｒ１）
次に、内燃機関１の運転状態が通常燃焼領域Ｒ２から予混合燃焼領域Ｒ１に移行した場合の燃焼切替制御について、図４に示すタイムチャートに基づいて説明する。
【００７７】
図４における（ａ）の時期が、内燃機関１の運転状態が通常燃焼領域Ｒ２から予混合燃焼領域Ｒ１に移行した時期を示している。
【００７８】
内燃機関１の運転状態が移行することで、気筒２内のＧＮの目標値を、（ａ）の時期に、通常燃焼時の値から予混合燃焼時の値に変更する。
【００７９】
それに伴い、気筒２内のＥＧＲガス量を通常燃焼時のＥＧＲガス量から予混合燃焼時のＥＧＲガス量に変更すべく（ａ）の時期にＥＣＵ２０からアクチュエータ１４に対してＥＧＲガス量変更指令が出される。つまり、ＥＧＲ弁１３の開度を通常燃焼開度Ｖｄから予混合燃焼開度Ｖｈに変更するようＥＣＵ２０からアクチュエータ１４に対して指令が出される。なお、かかる場合には、少しでも早く予混合燃焼時のＥＧＲガス量に変更するために、予混合燃焼時のＥＧＲガス量に制御するための（言い換えればＧＮの値を予混合燃焼時の値に制御するための）フィードバック制御は行わないようにする。
【００８０】
このとき、（ａ）の時期にＥＣＵ２０からＥＧＲガス量変更指令が出された後、ＥＧＲ弁１３の開度が実際に予混合燃焼開度Ｖｈとなるまでには応答遅れがある。このときの応答遅れ時間をバルブ応答遅れ時間Δｔｖ２とする。
【００８１】
さらに、ＥＧＲガスはＥＧＲ通路１２および吸気通路８を通ってから気筒２内に流入するため、ＥＧＲ弁１３の開度が予混合燃焼開度ＶｈとなってからＥＧＲガス量の含有量が増加した吸気が気筒２内に流入し始めるまでにはある程度時間がかかる。つまり、ＥＧＲ
弁１３の開度が予混合燃焼開度Ｖｈとなってから気筒２内のＥＧＲガス量が実際に増加し始めるまでにも応答遅れがある。
【００８２】
これらのために、（ａ）の時点でＥＣＵ２０からアクチュエータ１４に対してＥＧＲガス量変更指令が出された後、それ相当の時間が経過してから（図４の（ｂ）の時点から）気筒２内のＥＧＲガス量が増加し始める。したがって、実際のＧＮの値が（ｂ）の時点から減少し始める。
【００８３】
そこで、本実施例では、ＥＣＵ２０からアクチュエータ１４に対してＥＧＲガス量変更指令が出されてから、バルブ応答遅れ時間Δｔｖ２が経過し、さらに、第一所定期間Ｔ２１ｄが経過した時点で、燃料噴射弁１０からのメイン燃料噴射時期の変更を開始する。なお、第一所定期間Ｔ２１ｄは、例えば、メイン燃料の噴射数で約６噴射程度とする（４気筒の場合、４噴射で１サイクル）。また、バルブ応答遅れ時間Δｔｖ２は、ＥＧＲ弁１３の構造等に依存している。このバルブ応答遅れ時間Δｔｖ２も実験等によって予め求めておく。
【００８４】
なお、過給機を備えている場合には、第一所定期間中の過給圧の目標値を予混合燃焼時の値とする。つまり、予混合燃焼時用に作成されたマップの値を読み込み、これを目標値とする。ただし、過給圧を目標値にするためのフィードバック制御は行わないようにする。
【００８５】
さらに、ＥＧＲ通路１２から吸気通路８に流入したＥＧＲガスは気筒２内に到達する前に該吸気通路８および吸気ポート４において拡散する。そのため、ＥＧＲ弁１３の開度が予混合燃焼開度Ｖｈとなった後、（ｂ）の時点でＥＧＲガス量の含有量が増加した吸気が気筒２内に到達し該気筒２内のＥＧＲガス量が増加し始めても、気筒２内のＥＧＲガス量は直ちに予混合燃焼ＥＧＲガス量Ｑｈとはならず、予混合燃焼ＥＧＲガス量Ｑｈに向けて徐々に変化する。
【００８６】
このために、（ｂ）の時点で気筒２内のＥＧＲガス量が増加し始めてから気筒２内のＥＧＲガス量が予混合燃焼ＥＧＲガス量Ｑｈ近傍の量となるまで、つまり実際のＧＮの値が目標の予混合燃焼時の値となるまで（図４の（ｃ）の時点まで）には、それ相当の時間が経過することになる。
【００８７】
そこで、本実施例では、（ｂ）の時点で燃料噴射時期の変更を開始するとともに、該（ｂ）の時点から第二所定期間Ｔ２１ｈが経過したときに燃料噴射時期が予混合燃焼噴射時期Ｉｔｈとなるように、燃料噴射弁１０からのメイン燃料噴射時期を徐々に変更する。なお、第二所定期間Ｔ２１ｈは、例えば、メイン燃料の噴射数で約６噴射程度とする。
【００８８】
これにより、（ｂ）の時点から第二所定期間Ｔ２１ｈが経過した（ｃ）の時点で、燃料噴射時期が予混合燃焼噴射時期Ｉｔｈとなって燃焼モードの予混合燃焼への切り替えが完了するとともに、気筒２内のＥＧＲガス量が予混合燃焼時のＥＧＲガス量、言い換えれば実際のＧＮの値が予混合燃焼時の目標の値となる。
【００８９】
このように、通常燃焼から予混合燃焼への燃焼切替時において、上記のように燃焼噴射時期の変更開始時期を制御することで、燃料噴射時期の変更開始時期と気筒２内のＥＧＲガス量が実際に増加し始める時期とを同期させることができる。また、上記のように燃料噴射時期を徐々に変更させることで、燃料噴射時期が予混合燃焼噴射時期Ｉｔｈとなる時期と、気筒２内のＥＧＲガス量が予混合燃焼ＥＧＲガス量Ｑｈ近傍の量となる時期とを同期させることができる。
【００９０】
これらにより、内燃機関１における燃焼モードを通常燃焼から予混合燃焼に切り替えるときに、燃焼モードに対して気筒２内のＥＧＲガス量が不足したり過多となったりすることを抑制することができる。
【００９１】
ただし、第二所定期間Ｔ２１ｈ中においてメイン燃料噴射時期などを変更していく際、規定ＧＮに到達した場合には、その処理を中断して、予混合燃焼へ強制移行するようにする。なお、この規定ＧＮは機関回転数、機関負荷の２次元マップにより算出することができ、このＧＮに達すると過早着火してしまう値である。
【００９２】
また、図４に示すように、第一所定期間Ｔ２１ｄ中のパイロット噴射は、通常燃焼時のパイロット噴射を実行するようにするが、第二所定期間Ｔ２１ｈ中に、パイロット噴射量を徐変させる。その際、第二所定期間Ｔ２１ｈ終了時に最小噴射量となるようにする。このようにパイロット噴射を制御することで、噴射量変動を抑制し易くすることができ、燃焼への影響も小さくすることができる。また、パイロット噴射時期も通常燃焼時の時期に設定すべく、通常燃焼用のマップから読み取る。
【００９３】
また、パイロット噴射を行うと、筒内圧により、実際のパイロット噴射とメイン噴射の合計の噴射量が指令値とずれ易くなる。そのため、パイロット噴射実行期間中はメイン噴射量の補正を行う必要がある。このメイン噴射補正量は、筒内圧が低いときに噴射量補正が必要なことと、噴射形態が変化することを加味した補正量とする。
【００９４】
また、第二所定期間Ｔ２１ｈ中、基本的には、迅速に予混合燃焼に近づけるべくＥＧＲガスを早く増加させる、つまりＧＮの値を早く減少させる必要がある。しかし、目標ＧＮに抑える必要があるので、この期間中にはフィードバック制御を行わないようにすることはできない。そこで、この第二所定期間Ｔ２１ｈ中においては、ＧＮのフィードバック制御のゲインを変更させ、これらを両立させるようにする。具体的には、第一所定期間Ｔ２１ｄ終了時のゲイン係数を２とし、第二所定期間Ｔ２１ｈ終了時にゲイン係数が１となるようにゲイン係数を徐変させるようにする。なお、ゲイン係数は、通常フィードバック制御のゲインに掛け算する値で、値が大きいほどフィードバック量が大きくなる。
【００９５】
また、過給機を備えている場合には、第二所定期間Ｔ２１ｈ中の過給圧の目標値は予混合燃焼時の値とする。つまり、予混合燃焼時用に作成されたマップの値を読み込み、これを目標値とする。
【００９６】
第二所定期間Ｔ２１ｈ中、基本的には、迅速に予混合燃焼に近づけるべく過給圧を早く減少させる必要がある。しかし、目標過給圧に抑える必要があるので、この期間中にはフィードバック制御を行わないようにすることはできない。そこで、この第二所定期間Ｔ２１ｈ中においては、過給圧のフィードバック制御のゲインを変更させ、これらを両立させるようにする。具体的には、第一所定期間Ｔ２１ｄ終了時のゲイン係数を２とし、第二所定期間Ｔ２１ｈ終了時にゲイン係数が１となるようにゲイン係数を徐変させるようにする。なお、ゲイン係数は、通常フィードバック制御のゲインに掛け算する値で、値が大きいほどフィードバック量が大きくなる。
【００９７】
過給機がタービンへの排気流量を調節する可変ノズル機構を備えている場合には、予混合燃焼のような大量ＥＧＲガスを伴う燃焼では、ＥＧＲに対する可変ノズル開度の影響が極めて大きい。例えば、可変ノズル開度を小さくして大量ＥＧＲガスをもたらせている場合から、ＥＧＲ弁１３の開度を全閉にする場合には、背圧が急激に上昇する。したがって、この第二所定期間Ｔ２１ｈ中にＥＧＲ弁１３が全閉となる場合、少なくとも１回、可変ノズルを全開にする。これにより大幅な背圧上昇を抑制するとともに、適切なＥＧＲガスを保つことができる。
【００９８】
ここで、噴射時期などを実際のＥＧＲガス量に応じて変化させることは必須であるが、実際のＥＧＲガス量を制御するためには、前回噴射量に基づくＣＯ２供給量の管理が必須となる。そこで、上述した第一所定期間Ｔ２１ｄ、第二所定期間Ｔ２１ｈ中の各処理において、なましを変更する。最も容易な対策は噴射量なましである。具体的に、なましを変更する際にはなまし係数を用いて処理する。例えば、機関回転数とアクセル開度のマップで定義される噴射毎に加算可能な噴射量を減少させる。この減少量は、機関回転数あるいはアクセル開度が小さくなるにつれて増やすなど、機関回転数とアクセル開度に応じて変更させることが好適である。ただし、通常燃焼領域Ｒ２から予混合燃焼領域Ｒ１に移行する場合は、多くの場合アクセルをオフにする状態、つまり無噴射となる場合が多いので、予混合燃焼領域Ｒ１から通常燃焼領域Ｒ２に移行する場合よりも、加算可能な噴射量の減少幅を小さくすることができる。
【００９９】
また、ドラビリ性能のためにジャーク制御を用いるのは、必須である。しかし、上記同様に第一所定期間Ｔ２１ｄあるいは第二所定期間Ｔ２１ｈ中は、噴射量を大きく減少させてはならない。ジャーク制御は、噴射量増量と減量の相互の制御で振動抑制を図るものである。従って、上述した第一所定期間Ｔ２１ｄあるいは第二所定期間Ｔ２１ｈの処理中はジャーク制御量にジャーク係数を用いて、噴射量変動を抑制する。
【０１００】
ブースト温度（インレットマニホールド内の温度）が想定よりも高い場合、噴射時期を遷移させることにより、過早着火しやすい状態となってしまう。そこで、ブースト温度に応じた処理を加える必要がある。上述した第二所定期間Ｔ２１ｈ中でのもともと設定すべき噴射時期よりもリタードさせることが好適である。
【０１０１】
（無噴射領域Ｒ４→予混合燃焼領域Ｒ１）
次に、内燃機関１の運転状態が燃料噴射弁１０からの燃料噴射が無い領域（無噴射領域Ｒ４）から予混合燃焼領域Ｒ１に移行した場合の燃焼切替制御について、図５に示すタイムチャートに基づいて説明する。
【０１０２】
図５における（ａ）の時期が、内燃機関１の運転状態が無噴射領域Ｒ４から予混合燃焼領域Ｒ１に移行した時期を示している。
【０１０３】
内燃機関１の運転状態が移行することで、気筒２内のＧＮの目標値を、（ａ）の時期に予混合燃焼時の値に設定する。
【０１０４】
それに伴い、気筒２内のＥＧＲガス量を予混合燃焼時のＥＧＲガス量にすべく（ａ）の時期にＥＣＵ２０からアクチュエータ１４に対してＥＧＲガス量変更指令が出される。つまり、ＥＧＲ弁１３の開度を予混合燃焼開度ＶｈにするようＥＣＵ２０からアクチュエータ１４に対して指令が出される。なお、かかる場合には、少しでも早く予混合燃焼時のＥＧＲガス量に変更するために、予混合燃焼時のＥＧＲガス量に制御するための（言い換えればＧＮの値を予混合燃焼時の値に制御するための）フィードバック制御は行わないようにする。
【０１０５】
燃料噴射が開始された後燃焼排気が気筒２内から排出され、さらにＥＧＲガスがＥＧＲ通路１２および吸気通路８を通ってから気筒２内に流入するため、ＥＧＲ弁１３の開度が予混合燃焼開度ＶｈとなってからＥＧＲガス量の含有量が増加した吸気が気筒２内に流入し始めるまでにはある程度時間がかかる。つまり、ＥＧＲ弁１３の開度が予混合燃焼開度Ｖｈとなってから気筒２内のＥＧＲガス量が実際に増加し始めるまでにも応答遅れがある。
【０１０６】
このために、（ａ）の時点でＥＣＵ２０からアクチュエータ１４に対してＥＧＲガス量変更指令が出された後、それ相当の時間が経過してから（図５の（ｂ）の時点から）気筒２内のＥＧＲガス量が増加し始める。したがって、実際のＧＮの値が（ｂ）の時点から減少し始める。
【０１０７】
そこで、本実施例では、ＥＣＵ２０からアクチュエータ１４に対してＥＧＲガス量変更指令が出されてから、第一所定期間Ｔ４１ｄが経過した時点で、燃料噴射弁１０からのメイン燃料噴射時期の変更を開始する。なお、第一所定期間Ｔ４１ｄは、例えば、メイン燃料の噴射数で約２４噴射程度とする（４気筒の場合、４噴射で１サイクル）。また、第一所定期間Ｔ４１ｄ中のメイン燃料噴射時期は通常燃焼時の燃料噴射時期とする。
【０１０８】
なお、過給機を備えている場合には、第一所定期間Ｔ４１ｄ中の過給圧の目標値を予混合燃焼時の値とする。つまり、予混合燃焼時用に作成されたマップの値を読み込み、これを目標値とする。ただし、過給圧を目標値にするためのフィードバック制御は行わないようにする。
【０１０９】
また、第一所定期間Ｔ４１ｄ中のパイロット噴射は、通常燃焼時のパイロット噴射を実行する。また、パイロット噴射を行うのに伴い、メイン噴射量の補正を通常燃焼時のマップに基づいて行う。
【０１１０】
さらに、ＥＧＲ通路１２から吸気通路８に流入したＥＧＲガスは気筒２内に到達する前に該吸気通路８および吸気ポート４において拡散する。そのため、ＥＧＲ弁１３の開度が予混合燃焼開度Ｖｈとなった後、（ｂ）の時点でＥＧＲガス量の含有量が増加した吸気が気筒２内に到達し該気筒２内のＥＧＲガス量が増加し始めても、気筒２内のＥＧＲガス量は直ちに予混合燃焼ＥＧＲガス量Ｑｈとはならず、予混合燃焼ＥＧＲガス量Ｑｈに向けて徐々に変化する。
【０１１１】
このために、（ｂ）の時点で気筒２内のＥＧＲガス量が増加し始めてから気筒２内のＥＧＲガス量が予混合燃焼ＥＧＲガス量Ｑｈ近傍の量となるまで、つまり実際のＧＮの値が目標の予混合燃焼時の値となるまで（図５の（ｃ）の時点まで）には、それ相当の時間が経過することになる。
【０１１２】
そこで、本実施例では、（ｂ）の時点で燃料噴射時期の変更を開始するとともに、該（ｂ）の時点から第二所定期間Ｔ４１ｈが経過したときに燃料噴射時期が予混合燃焼噴射時期Ｉｔｈとなるように、燃料噴射弁１０からのメイン燃料噴射時期を徐々に変更する。なお、第二所定期間Ｔ４１ｈは、例えば、メイン燃料の噴射数で約５０噴射程度とする。
【０１１３】
これにより、（ｂ）の時点から第二所定期間Ｔ４１ｈが経過した（ｃ）の時点で、燃料噴射時期が予混合燃焼噴射時期Ｉｔｈとなって燃焼モードの予混合燃焼への切り替えが完了するとともに、気筒２内のＥＧＲガス量が予混合燃焼時のＥＧＲガス量、言い換えれば実際のＧＮの値が予混合燃焼時の目標の値となる。
【０１１４】
このように、無噴射から予混合燃焼への燃焼切替時において、上記のように燃焼噴射時期の変更開始時期を制御することで、燃料噴射時期の変更開始時期と気筒２内のＥＧＲガス量が実際に増加し始める時期とを同期させることができる。また、上記のように燃料噴射時期を徐々に変更させることで、燃料噴射時期が予混合燃焼噴射時期Ｉｔｈとなる時期と、気筒２内のＥＧＲガス量が予混合燃焼ＥＧＲガス量Ｑｈ近傍の量となる時期とを同期させることができる。
【０１１５】
これらにより、内燃機関１における燃焼モードを予混合燃焼に切り替えるときに、燃焼
モードに対して気筒２内のＥＧＲガス量が不足したり過多となったりすることを抑制することができる。
【０１１６】
ただし、第二所定期間Ｔ４１ｈ中においてメイン燃料噴射時期などを変更していく際、規定ＧＮに到達した場合には、その処理を中断して、予混合燃焼へ強制移行するようにする。なお、この規定ＧＮは機関回転数、機関負荷の２次元マップにより算出することができ、このＧＮに達すると排気の悪化につながってしまう値である。
【０１１７】
また、図５に示すように、第一所定期間Ｔ４１ｄ中のパイロット噴射は、通常燃焼時のパイロット噴射を実行するようにするが、第二所定期間Ｔ４１ｈ中に、パイロット噴射量を徐変させる。その際、第二所定期間Ｔ４１ｈ終了時に最小噴射量となるようにする。このようにパイロット噴射を制御することで、噴射量変動を抑制し易くすることができ、燃焼への影響も小さくすることができる。また、パイロット噴射時期も通常燃焼時の時期に設定すべく、通常燃焼用のマップから読み取る。
【０１１８】
また、パイロット噴射を行うと、筒内圧により、実際のパイロット噴射とメイン噴射の合計の噴射量が指令値とずれ易くなる。そのため、パイロット噴射実行期間中はメイン噴射量の補正を行う必要がある。このメイン噴射補正量は、筒内圧が低いときに噴射量補正が必要なことと、噴射形態が変化することを加味した補正量とする。
【０１１９】
また、第二所定期間Ｔ４１ｈ中、基本的には、迅速に予混合燃焼に近づけるべくＥＧＲガスを早く増加させる、つまりＧＮの値を早く減少させる必要がある。しかし、目標ＧＮに抑える必要があるので、この期間中にはフィードバック制御を行わないようにすることはできない。そこで、この第二所定期間Ｔ４１ｈ中においては、ＧＮのフィードバック制御のゲインを変更させ、これらを両立させるようにする。具体的には、第一所定期間Ｔ４１ｄ終了時のゲイン係数を２とし、第二所定期間Ｔ４１ｈ終了時にゲイン係数が１となるようにゲイン係数を徐変させるようにする。なお、ゲイン係数は、通常フィードバック制御のゲインに掛け算する値で、値が大きいほどフィードバック量が大きくなる。
【０１２０】
また、過給機を備えている場合には、第二所定期間Ｔ４１ｈ中の過給圧の目標値は予混合燃焼時の値とする。つまり、予混合燃焼時用に作成されたマップの値を読み込み、これを目標値とする。
【０１２１】
第二所定期間Ｔ４１ｈ中、基本的には、迅速に予混合燃焼に近づけるべく過給圧を早く減少させる必要がある。しかし、目標過給圧に抑える必要があるので、この期間中にはフィードバック制御を行わないようにすることはできない。そこで、この第二所定期間Ｔ４１ｈ中においては、過給圧のフィードバック制御のゲインを変更させ、これらを両立させるようにする。具体的には、第一所定期間Ｔ４１ｄ終了時のゲイン係数を２とし、第二所定期間Ｔ４１ｈ終了時にゲイン係数が１となるようにゲイン係数を徐変させるようにする。なお、ゲイン係数は、通常フィードバック制御のゲインに掛け算する値で、値が大きいほどフィードバック量が大きくなる。
【０１２２】
過給機がタービンへの排気流量を調節する可変ノズル機構を備えている場合には、予混合燃焼のような大量ＥＧＲガスを伴う燃焼では、ＥＧＲに対する可変ノズル開度の影響が極めて大きい。例えば、可変ノズル開度を小さくして大量ＥＧＲガスをもたらせている場合から、ＥＧＲ弁１３の開度を全閉にする場合には、背圧が急激に上昇する。したがって、この第二所定期間Ｔ４１ｈ中にＥＧＲ弁１３が全閉となる場合、少なくとも１回、可変ノズルを全開にする。これにより大幅な背圧上昇を抑制するとともに、適切なＥＧＲガスを保つことができる。
【０１２３】
無噴射からの復帰時には、一般的に噴射量増量を大きくする。それゆえ、走行性能を維持するためになまし処理は基本的には行わないようにし、ＧＮの目標値と実際のＧＮの差が大きい場合のみ第二所定期間Ｔ４１ｈ中になまし処理を行う。具体的には、噴射毎に加算可能な噴射量を所定量（例えば、１．０ｍｍ３／ｓｔ）程度にする。
【０１２４】
また、ドラビリ性能のためにジャーク制御を用いるのは、必須である。しかし、上記同様に第一所定期間Ｔ４１ｄあるいは第二所定期間Ｔ４１ｈ中は、噴射量を大きく減少させてはならない。ジャーク制御は、噴射量増量と減量の相互の制御で振動抑制を図るものである。従って、上述した第一所定期間Ｔ４１ｄあるいは第二所定期間Ｔ４１ｈの処理中はジャーク制御量にジャーク係数を用いて、噴射量変動を抑制する。
【０１２５】
ブースト温度（インレットマニホールド内の温度）が想定よりも高い場合、噴射時期を遷移させることにより、過早着火しやすい状態となってしまう。そこで、ブースト温度に応じた処理を加える必要がある。上述した第二所定期間Ｔ４１ｈ中でのもともと設定すべき噴射時期よりもリタードさせることが好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】実施例１に係る圧縮着火内燃機関およびその吸排気系の概略構成図である。
【図２】実施例１に係る内燃機関の運転状態と燃焼領域を示す図である。
【図３】内燃機関の運転状態が予混合燃焼領域から通常燃焼領域に移行した場合の、メイン燃料噴射時期などの変化を示すタイムチャートである。
【図４】内燃機関の運転状態が通常燃焼領域から予混合燃焼領域に移行した場合の、メイン燃料噴射時期などの変化を示すタイムチャートである。
【図５】内燃機関の運転状態が無噴射領域から予混合燃焼領域に移行した場合の、メイン燃料噴射時期などの変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【０１２７】
１  圧縮着火内燃機関
２  気筒
８  吸気通路
９  排気通路
１０  燃料噴射弁
１２  ＥＧＲ通路
１３  ＥＧＲ弁
１４  アクチュエータ
１５  アクチュエータ温度センサ
１６  開度センサ
１７  ＥＧＲクーラ
１８  バイパス通路
１９  バイパス制御弁
２０  ＥＣＵ
２１  吸気温度センサ
２２  吸気圧センサ
２３  クランクポジションセンサ
２４  アクセル開度センサ
２５  排気再循環装置（ＥＧＲ装置）
【図１】
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【図２】
0004821248.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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