(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、を有し、
前記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共に、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時点から、前記ＥＧＲ弁の開度が該目標ＥＧＲガス量に対応した目標開度に変更されるまでの応答遅れ時間であるバルブ応答遅れ時間が経過し、さらに、前記ＥＧＲ弁の開度が該目標開度となってから前記気筒内のＥＧＲガス量が変化し始めたと判断出来るまでのストローク数である所定ストローク数が経過した時点で、前記燃料噴射弁からの燃料噴射時期の変更を開始する燃料噴射時期変更手段をさらに備え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】
前記所定ストローク数を第一の所定ストローク数とし、
前記燃料噴射弁による燃料噴射時期の変更を開始した時点から、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ったと判断出来るストローク数である第二の所定ストローク数が経過したときに、前記燃料噴射弁からの燃料噴射時期が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となるように、前記燃料噴射時期変更手段によって燃料噴射時期を徐々に変更することを特徴とする請求項１記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項３】
前記圧縮着火内燃機関の吸気系における吸気の密度を検出する吸気密度検出手段と、
該吸気密度検出手段によって検出される吸気の密度が比較的高い場合は該吸気の密度が比較的低い場合に比べて前記所定ストローク数を少なくする所定ストローク数変更手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項４】
前記圧縮着火内燃機関の吸気系における吸気の密度を検出する吸気密度検出手段と、
該吸気密度検出手段によって検出される吸気の密度が比較的高い場合は該吸気の密度が比較的低い場合に比べて前記第二の所定ストローク数を少なくする第二の所定ストローク数変更手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項５】
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通常燃焼領域から前記予混合燃焼領域へ移行したと判定されたときにおいて、通常燃焼時に前記ＥＧＲ弁が全閉状態である場合は、通常燃焼時に前記ＥＧＲ弁が全閉状態でない場合に比べて、前記燃料噴射時期変更手段によって燃料噴射時期の変更を開始するまでの期間をより長くすることを特徴とする請求項１記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項６】
前記ＥＧＲ弁の開度を検出する開度センサと、
全閉状態にある前記ＥＧＲ弁を予混合燃焼時における目標開度である予混合燃焼開度にまで開弁するよう前記指令手段によって開弁指令が出されたときに、該開弁指令が出されてから前記ＥＧＲ弁が前記予混合燃焼開度にまで開弁するまでのバルブ応答遅れ時間である全閉時バルブ応答遅れ時間を、前記開度センサの検出値に基づいて検出する全閉時バルブ応答遅れ時間検出手段と、
前記全閉時バルブ応答遅れ時間検出手段によって検出された全閉時バルブ応答遅れ時間が所定時間以上のときは、予混合燃焼を禁止して燃焼モードを通常燃焼とし且つ前記ＥＧＲ弁を所定開度以上開弁した状態とすることで付着ＰＭ焼失制御を実行する付着ＰＭ焼失制御実行手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項５記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項７】
前記全閉時バルブ応答遅れ時間検出手段によって検出された全閉時バルブ応答遅れ時間に基づいて前記所定開度を決定する所定開度決定手段をさらに備えることを特徴とする請求項６記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項８】
前記全閉時バルブ応答遅れ時間検出手段によって検出された全閉時バルブ応答遅れ時間に基づいて前記付着ＰＭ焼失制御の実行時間を決定する付着ＰＭ焼失制御実行時間決定手段をさらに備えることを特徴とする請求項６または７記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項９】
前記排気再循環装置が、
ＥＧＲガスの流れに沿って前記ＥＧＲ弁より上流側の前記ＥＧＲ通路に設けられＥＧＲ
ガスを冷却するＥＧＲクーラと、
該ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路と、
ＥＧＲガスを前記ＥＧＲクーラを通して流すのかまたは前記バイパス通路を通して流すのかを切り替えるバイパス制御手段と、をさらに有し、
前記付着ＰＭ焼失制御を実行するときは、前記バイパス制御手段によって前記バイパス通路を通してＥＧＲガスを流すように制御することを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項１０】
前記所定時間を第一の所定時間とし、
前記付着ＰＭ焼失制御の実行を開始した後、前記ＥＧＲ弁を一旦全閉状態としてから開弁し、そのときの前記全閉時バルブ応答遅れ時間が前記第一の所定時間より短い第二の所定時間以下であるときは、予混合燃焼の禁止を解除する予混合燃焼禁止解除手段をさらに備えることを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項１１】
前記ＥＧＲ弁の開度を検出する開度センサと、
全閉状態にある前記ＥＧＲ弁を予混合燃焼時における目標開度である予混合燃焼開度にまで開弁するよう前記指令手段によって開弁指令が出されたときに、該開弁指令が出されてから前記ＥＧＲ弁が前記予混合燃焼開度にまで開弁するまでのバルブ応答遅れ時間である全閉時バルブ応答遅れ時間を、前記開度センサの検出値に基づいて検出する全閉時バルブ応答遅れ時間検出手段と、
前記全閉時バルブ応答遅れ時間検出手段によって検出された全閉時バルブ応答遅れ時間が所定時間以上のときは、予混合燃焼を禁止して燃焼モードを通常燃焼とする予混合燃焼禁止手段と、
前記全閉時バルブ応答遅れ時間検出手段によって検出された全閉時バルブ応答遅れ時間が前記所定時間以上のときは、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が高負荷または低回転のときに前記ＥＧＲ弁を全閉状態としてから開弁する制御を繰り返すＥＧＲ弁開閉制御を実行するＥＧＲ弁開閉制御実行手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項５記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項１２】
前記所定時間を第一の所定時間とし、
前記全閉時バルブ応答遅れ時間検出手段によって検出された前記全閉時バルブ応答遅れ時間が、前記第一の所定時間より長い第三の所定時間以上のときは、前記ＥＧＲ弁開閉制御の実行を禁止するＥＧＲ弁開閉制御実行禁止手段をさらに備えることを特徴とする請求項１１記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項１３】
前記ＥＧＲ弁開閉制御を実行する場合において、前記全閉時バルブ応答遅れ時間検出手段によって検出された前記全閉時バルブ応答遅れ時間が比較的長いときは、該全閉時バルブ応答遅れ時間が比較的短いときに比べて、前記ＥＧＲ弁が全閉状態となる頻度を低下させる全閉頻度変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項１１または１２記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項１４】
前記所定時間を第一の所定時間とし、
前記ＥＧＲ弁開閉制御の実行開始後、前記全閉時バルブ応答遅れ時間が前記第一の所定時間より短い第二の所定時間以下となったときは、予混合燃焼の禁止を解除する予混合燃焼禁止解除手段をさらに備えることを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項１５】
前記ＥＧＲ弁が全閉状態で固着しているか否かを判別する固着判定手段をさらに備え、
前記固着判定手段によって前記ＥＧＲ弁が全閉状態で固着していると判定されたときは、予混合燃焼を禁止すると共に、前記指令手段から前記排気再循環装置に対して前記ＥＧＲ弁を開弁方向に制御するよう開弁指令を継続的に出すことを特徴とする請求項５から１４のいずれかに記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項１６】
前記固着判定手段によって前記ＥＧＲ弁が全閉状態で固着していると判定されたときに前記指令手段から前記排気再循環装置に対して開弁指令を出す場合、該開弁指令を断続的に出すことを特徴とする請求項１５記載の圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム。
【請求項１７】
前記排気再循環装置が、
前記ＥＧＲ弁を駆動させるアクチュエータをさらに有しており、
該アクチュエータの温度を検出する温度検出手段と、
前記固着判定手段によって前記ＥＧＲ弁が全閉状態で固着していると判定されたときに前記アクチュエータの温度が所定温度以上であるときは、前記指令手段からの開弁指令を停止する指令停止手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１５または１６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、予混合燃焼と通常燃焼とのうちいずれか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直ち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時期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
【特許文献２】特開平８−３２６６０７号公報
【特許文献３】特開２００２−１６１７５０号公報
【特許文献４】特開２００４−１６２６６５号公報
【特許文献５】特開平７−２９３３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、予混合燃焼と通常燃焼とのうちいずれかを運転状態に応じて選択して行う内燃機関において、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を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、内燃機関の運転状態が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場合、排気再循環装置に対してＥＧＲガス量を変更するよう指令が出された時点から、ＥＧＲ弁の開度が目標開度となるまでのバルブ応答遅れ時間が経過し、さらに、所定ストローク数が経過した時点で、燃焼モードを変更すべく燃料噴射時期の変更を開始するものである。
【０００９】
より詳しくは、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は、
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、を有し、
前記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共に、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時点から、前記ＥＧＲ弁の開度が該目標ＥＧＲガス量に対応した目標開度に変更されるまでの応答遅れ時間であるバルブ応答遅れ時間が経過し、さらに、前記ＥＧＲ弁の開度が該目標開度となってから前記気筒内のＥＧＲガス量が変化し始めたと判断出来るストローク数である所定ストローク数が経過した時点で、前記燃料噴射弁からの燃料噴射時期の変更を開始する燃
料噴射時期変更手段をさらに備えている。
【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。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ＥＧＲガスが吸入空気と共に気筒内に流入する。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ＥＧＲガス量に対応した目標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（以下、切り替え後燃焼モードと称する）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ガス量を切り替え後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指令手段から排気再循環装置に対し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弁の開度が切り替え後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。このバルブ応答遅れ時間は実験等によって予め求めることが出来る。
【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、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、所定ストローク数が経過した時点で、燃料噴射弁からの燃料噴射時期の変更を開始する。
【００１６】
ここで、本発明に係る所定ストローク数とは、ＥＧＲ弁の開度が切り替え後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ってから気筒内のＥＧＲガス量が変化し始めたと判断出来るまでのストローク数である。
【００１７】
気筒内のＥＧＲガス量は、ＥＧＲ弁の開度が変更されることで吸気系に導入されるＥＧＲガス量が変化し、それに伴ってＥＧＲガスの含有量が変化した吸気が気筒内に流入し始めることで変化し始める。そして、吸気行程における気筒内への吸気の流入と排気行程における気筒内からの排気の流出が繰り返されることで、気筒内のガスが入れ替わっていく。つまり、ＥＧＲ弁の開度が目標開度となった後、吸気行程および排気行程が繰り返されることで、ＥＧＲ弁から気筒までのＥＧＲガスの経路の容積と同等の量のガスが入れ替わると気筒内のＥＧＲガス量が変化し始める。従って、ＥＧＲ弁の開度が目標開度となってから気筒内のＥＧＲガス量が変化し始めるまでの応答遅れはストローク数に依存する。そのため、所定ストローク数を実験等によって予め定めることが出来る。
【００１８】
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、上記のようなタイミングで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出来る。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出来る。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出来る。
【００１９】
本発明においては、前記所定ストローク数を第一の所定ストローク数とし、燃料噴射弁による燃料噴射時期の変更を開始した時点から第二の所定ストローク数が経過したときに、燃料噴射弁からの燃料噴射時期が切り替え後燃焼モードにおける目標燃料噴射時期となるように、燃料噴射時期変更手段によって燃料噴射弁による燃料噴射時期を徐々に変更しても良い。
【００２０】
ここで、第二の所定ストローク数とは、気筒内のＥＧＲガス量が実際に変化し始めてから切り替え後燃焼モードにおける目標ＥＧＲガス量近傍の量となったと判断出来るまでのストローク数である。
【００２１】
ＥＧＲ通路から吸気系に流入したＥＧＲガスは気筒内に到達する前に吸気系において拡散することになる。そのため、ＥＧＲ弁の開度が切り替え後燃焼モードにおける目標開度となり、ＥＧＲガスの含有量が変化した吸気が気筒内に到達してからも、気筒内のＥＧＲガス量は直ちに目標ＥＧＲガス量とはならず、目標ＥＧＲガス量に向けて徐々に変化する。つまり、上記のように、ＥＧＲ弁の開度が切り替え後燃焼モードにおける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は応答遅れがあるのと同様、気筒内のＥＧＲガス量が変化し始めてから、切り替え後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。
【００２２】
気筒内のＥＧＲガス量が変化し始めてから、吸気行程および排気行程の繰り返しにより気筒内のガスが入れ替わっていくことで、気筒内のＥＧＲガス量は徐々に切り替え後燃焼モードにおける目標ＥＧＲガス量に向かって変化していく。つまり、気筒内のＥＧＲガス量が変化し始めてから目標ＥＧＲガス量に達するまでの時間もストローク数に依存する。そのため、第二の所定ストローク数を実験等により予め定めることが出来る。
【００２３】
そして、燃料噴射弁による燃料噴射時期の変更を開始した時点から第二の所定ストローク数が経過した時点で、燃料噴射時期が切り替え後燃焼モードにおける目標燃料噴射時期となるように、燃料噴射時期を徐々に変更する。
【００２４】
このような制御によれば、燃料噴射弁からの燃料噴射時期が切り替え後燃焼モードにおける目標燃料噴射時期となる時期と、気筒内のＥＧＲガス量が切り替え後燃焼モードにおける目標ＥＧＲガス量近傍の量となる時期とを同期させることが出来る。そのため、内燃機関における燃焼モードを切り替えるときに、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より抑制することが出来る。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出来る。
【００２５】
本発明に係る燃焼切替制御システムは、内燃機関の吸気系における吸気の密度を検出する吸気密度検出手段と、該吸気密度検出手段によって検出される吸気の密度が比較的高い場合は該吸気の密度が比較的低い場合に比べて前記所定ストローク数を少なくする所定ストローク数変更手段と、をさらに備えても良い。
【００２６】
吸気系に流入するＥＧＲガス量が変化したときの該吸気における単位体積当たりのＥＧＲガス量（以下、ＥＧＲガス率と称する）の変化は、該吸気の密度が高いほど大きくなる。そのため、吸気系における吸気の密度が高いほど、ＥＧＲ弁の開度が目標開度となってからより早い時期にＥＧＲガス率が変化した吸気が気筒内に流入することになる。つまり、ＥＧＲ弁の開度が切り替え後燃焼モードに対応した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のストローク数は吸気系における吸気の密度が高いほど少なくなる。
【００２７】
そこで、上記のように、吸気の密度が比較的高い場合は吸気の密度が比較的低い場合に比べて所定ストローク数を少なくする。これにより、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より精度良く同期させることが出来る。
【００２８】
また、同様に、本発明に係る燃焼切替制御システムは、該吸気密度検出手段によって検出される吸気の密度が比較的高い場合は該吸気の密度が比較的低い場合に比べて第二の所定ストローク数を少なくする第二の所定ストローク数変更手段  をさらに備えても良い。
【００２９】
上記のように、吸気系に流入するＥＧＲガス量が変化したときの該吸気におけるＥＧＲガス率の変化は、該吸気の密度が高いほど大きくなる。そのため、吸気系に流入するＥＧＲガス量が減少した場合は、一回の吸気行程によって気筒内に流入するＥＧＲガス量は吸気の密度が高いほどより速やかに減少する。一方、吸気系に流入するＥＧＲガス量が増加した場合は、一回の吸気行程によって気筒内に流入するＥＧＲガス量は吸気の密度が高いほどより速やかに増加する。従って、気筒内のＥＧＲガス量が変化し始めてから、切り替え後燃焼モードにおける目標ＥＧＲガス量に達するまでのストローク数は吸気系における吸気の密度が高いほど少なくなる。
【００３０】
そこで、上記のように、吸気の密度が比較的高い場合は吸気の密度が比較的低い場合に比べて第二の所定ストローク数を少なくする。これにより、燃料噴射時期が切り替え後燃焼モードにおける目標噴射時期となる時期と、気筒内のＥＧＲガス量が切り替え後燃焼モードにおける目標ＥＧＲガス量近傍の量に達する時期とをより精度良く同期させることが出来る。
【００３１】
本発明においては、判定手段によって、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へ移行したと判定されたときにおいて、通常燃焼時にＥＧＲ弁が全閉状態である場合は、通常燃焼時にＥＧＲ弁が全閉状態でない場合に比べて、前記燃料噴射時期変更手段によって燃料噴射弁からの燃料噴射時期の変更を開始するまでの期間をより長くしても良い。
【００３２】
ここで、ＥＧＲ弁が全閉状態である場合とは、ＥＧＲ弁によってＥＧＲ通路が遮断されている場合のことである。内燃機関において通常燃焼が行われている場合、内燃機関の運転状態によってはＥＧＲ弁を全閉状態とすることでＥＧＲガスの吸気系への導入を停止する場合がある。つまり、通常燃焼時はＥＧＲ弁が開弁状態にある場合と全閉状態にある場合とがある。そして、燃焼モードを通常燃焼から予混合燃焼に切り替える場合、目標ＥＧＲガス量は増加する方向であるため、ＥＧＲ弁の開度をより大きくする。
【００３３】
ＥＧＲ弁を全閉状態とした場合、ＥＧＲ弁とＥＧＲ通路との間をより密閉するためにＥＧＲ弁に荷重をかけている（以下、このときの荷重を全閉荷重と称する）。また、ＥＧＲガスには可溶有機成分（ＳＯＦ）や煤から構成される粒子状物質（以下、ＰＭと称する）が含まれている。ＥＧＲ弁が全閉状態にある場合、ＥＧＲ弁とＥＧＲ通路との接触部位にこのＰＭが付着する場合がある（以下、ＥＧＲ弁とＥＧＲ通路との接触部位に付着しているＰＭを付着ＰＭと称する）。
【００３４】
このような全閉荷重および付着ＰＭのために、全閉状態にあるＥＧＲ弁を目標開度にまで開弁させるときのバルブ応答遅れ時間は、開弁状態にあるＥＧＲ弁をより開度の大きい目標開度にまで開弁させるときのバルブ応答遅れ時間よりも長くなる。
【００３５】
そこで、上記のように、燃焼モードを通常燃焼から予混合燃焼に切り替える場合において、通常燃焼時にＥＧＲ弁が全閉状態である場合は、通常燃焼時にＥＧＲ弁が全閉状態でない場合に比べて、燃料噴射弁からの燃料噴射時期の変更を開始するまでの期間をより長くする。これにより、内燃機関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、通常燃焼時のＥＧＲ弁の状態に関わらず、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より精度良く同期させることが出来る。
【００３６】
また、本発明に係る燃焼切替制御システムは、全閉状態にある前記ＥＧＲ弁を目標開度にまで開弁するよう指令手段によって開弁指令が出されたときのバルブ応答遅れ時間である全閉時バルブ応答遅れ時間を検出する全閉時バルブ応答遅れ時間検出手段と、全閉時バルブ応答遅れ時間検出手段によって検出された全閉時バルブ応答遅れ時間が所定時間以上のときは、予混合燃焼を禁止して燃焼モードを通常燃焼とし且つＥＧＲ弁を所定開度以上開弁した状態とすることで付着ＰＭ焼失制御を実行する付着ＰＭ焼失制御実行手段と、をさらに備えても良い。
【００３７】
付着ＰＭ量が多いほど全閉時バルブ応答遅れ時間は長くなる。そして、該付着ＰＭ量が過剰な量となるとＥＧＲ弁が閉弁状態で固着する虞がある。ここで、所定時間は、予め定められた時間であって、付着ＰＭ量が、ＥＧＲ弁が閉弁状態で固着する虞がある量の近傍に達していると判断出来る時間であっても良い。
【００３８】
また、内燃機関における燃焼モードを通常燃焼とした場合、該燃焼モードを予混合燃焼とした場合に比べて、排気に含まれるＰＭ量は少なくなる。従って、ＥＧＲガスに含まれるＰＭ量も少なくなる。
【００３９】
そこで、全閉時バルブ応答遅れ時間が所定時間以上となったときは、上記のような付着ＰＭ焼失制御を実行する。これにより内燃機関における燃焼モードを通常燃焼としつつＥＧＲ弁の開度を所定開度以上とすることで、通常燃焼時の排気がＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路を流れることになる。その結果、付着ＰＭの増加を抑制することが出来ると共に、ＥＧＲガスによって付着ＰＭを酸化・燃焼させることが出来る。これにより、該付着ＰＭをＥＧＲバルブおよびＥＧＲ通路から除去することが可能となる。
【００４０】
尚、付着ＰＭ焼失制御の実行時においては、内燃機関での燃焼モードが通常燃焼であるため、ＥＧＲ弁の開度が大きすぎるとＥＧＲガス量が過剰に多くなり、そのためにスモークの発生量が過剰に多くなる虞がある。また、付着ＰＭ焼失制御におけるＥＧＲ弁の開度が小さすぎると、ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量が過剰に少なくなるため付着ＰＭが酸化・燃焼し難くなる。そこで、付着ＰＭ焼失制御における所定開度を、ＥＧＲガス量が、スモークの発生を抑制しつつ付着ＰＭを酸化・燃焼させることが可能な量となる開度とする。
【００４１】
ここで、本発明に係る燃焼切替制御システムは、この所定開度を全閉時バルブ応答遅れ時間に基づいて決定する所定開度決定手段をさらに備えても良い。上記のように、付着ＰＭ量が多いほど全閉時バルブ応答遅れ時間が長くなる。つまり、全閉時バルブ応答遅れ時間が長いほど付着ＰＭ量が多いと判断出来る。そこで、全閉時バルブ応答遅れ時間が比較的長い場合、全閉時バルブ応答遅れ時間が比較的短い場合に比べて所定開度を大きくすることでＥＧＲガス量を増加させる。換言すれば、全閉時バルブ応答遅れ時間が比較的短い場合、該全閉時バルブ応答遅れ時間が比較的長い場合に比べて所定開度を小さくすることでＥＧＲガス量を減少させる。これにより、スモークの発生を抑制しつつ付着ＰＭを酸化・燃焼させることが出来る。
【００４２】
また、本発明に係る燃焼切替制御システムは、付着ＰＭ焼失制御の実行時間、即ち、内燃機関における燃焼モードを通常燃焼としつつＥＧＲ弁の開度を所定開度以上に制御する時間を、全閉時バルブ応答遅れ時間に基づいて決定する付着ＰＭ焼失制御実行時間決定手段をさらに備えても良い。
【００４３】
付着ＰＭ量が多いほど（即ち、付着ＰＭ量が多いほど）該付着ＰＭを酸化・燃焼させるために必要な時間は長くなる。一方、付着ＰＭ焼失制御の実行時間が過剰に長くなると排気エミッションの過剰な悪化や内燃機関の出力の過剰な低下を招く虞がある。そこで、全閉時バルブ応答遅れ時間が比較的長い場合、全閉時バルブ応答遅れ時間が比較的短い場合に比べて付着ＰＭ焼失制御の実行時間を長くする。換言すれば、全閉時バルブ応答遅れ時間が比較的短い場合、全閉時バルブ応答遅れ時間が比較的長い場合に比べて付着ＰＭ焼失制御の実行時間を短くする。これにより、排気エミッションの過剰な悪化や内燃機関の出力の過剰な低下を抑制しつつ付着ＰＭを酸化・燃焼させることが出来る。
【００４４】
本発明において、排気再循環装置が、ＥＧＲガスの流れに沿ってＥＧＲ弁より上流側の
ＥＧＲ通路に設けられＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラと、該ＥＧＲクーラをバイパスするバイパス通路と、ＥＧＲガスをＥＧＲクーラを通して流すのかまたはバイパス通路を通して流すのかを切り替えるバイパス制御手段と、をさらに有している場合、付着ＰＭ焼失制御を実行するときは、バイパス制御手段によってバイパス通路を通してＥＧＲガスを流すように制御しても良い。
【００４５】
ＥＧＲクーラを通してＥＧＲガスを流した場合、ＥＧＲ弁を通過するＥＧＲガスの温度が低下する。そのため、ＥＧＲ弁およびＥＧＲ通路に付着した付着ＰＭが酸化・燃焼し難くなる。そこで、上記のように、付着ＰＭ焼失制御を実行するときはＥＧＲクーラをバイパスさせてＥＧＲガスを流す。これにより、より温度の高いＥＧＲガスがＥＧＲ弁を通って流れることになる。従って、付着ＰＭをより効率的に酸化・燃焼させることが可能となる。
【００４６】
本発明において、付着ＰＭ焼失制御を実行した場合、付着ＰＭが酸化・燃焼することで減少することになる。そこで、本発明に係る燃焼切替制御システムは、前記所定時間を第一の所定時間として、付着ＰＭ焼失制御の実行を開始した後、ＥＧＲ弁を一旦全閉状態としてから開弁し、そのときの全閉時バルブ応答遅れ時間が、前記第一の所定時間より短い第二の所定時間以下であるときは、予混合燃焼の禁止を解除する予混合燃焼禁止解除手段をさらに備えても良い。
【００４７】
ここで、第二の所定時間は、全閉時バルブ応答遅れ時間が該第二の所定時間以下となっていれば、付着ＰＭ量は十分に低下したと判断出来る時間である。つまり、付着ＰＭ焼失制御の実行を開始した後、全閉時バルブ応答遅れ時間が該第二の所定時間以下となっていれば、ＥＧＲ弁の開度を通常通りに制御することが可能となったと判断出来る。そのため、このような場合は、予混合燃焼の禁止を解除し、内燃機関における燃焼モードの制御を通常の制御とする。
【００４８】
また、本発明に係る燃焼切替制御システムは、全閉時バルブ応答遅れ時間を検出する全閉時バルブ応答遅れ時間検出手段と、該全閉時バルブ応答遅れ時間検出手段によって検出された全閉時バルブ応答遅れ時間が所定時間以上のときは、予混合燃焼を禁止して燃焼モードを通常燃焼とする予混合燃焼禁止手段と、前記全閉時バルブ応答遅れ時間検出手段によって検出された全閉時バルブ応答遅れ時間が前記所定時間以上のときは、内燃機関の運転状態が高負荷または低回転のときにＥＧＲ弁を全閉状態としてから開弁する制御を繰り返すＥＧＲ弁開閉制御を実行するＥＧＲ弁開閉制御実行手段と、をさらに備えても良い。
【００４９】
上記のように、内燃機関における燃焼モードを通常燃焼とすることで通常燃焼時の排気がＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路を流れることになり、該ＥＧＲガスがＥＧＲ弁を通って流れることで付着ＰＭを酸化・燃焼させることが出来る。さらに、ＥＧＲ弁開閉制御を実行することで、ＥＧＲ弁に付着した付着ＰＭを剥がし落とすことが出来る。
【００５０】
ただし、ＥＧＲ弁を全閉状態としてから開弁する制御を繰り返し行った場合、気筒内に流入するＥＧＲガス量の変動が大きくなる。そのため、内燃機関の運転状態によっては該内燃機関の出力変動が過剰に大きくなる虞がある。そこで、ＥＧＲ弁開閉制御は、ＥＧＲガス量の変動が内燃機関の運転状態に対して与える影響が比較的小さい運転領域である高負荷または低回転のときに実行する。
【００５１】
これにより、内燃機関の運転状態の変動を抑制しつつＥＧＲ弁に付着した付着ＰＭを除去することが出来る。
【００５２】
本発明において、付着ＰＭ量がある程度以上多くなっている場合、ＥＧＲ弁開閉制御を実行すべくＥＧＲ弁を一旦全閉状態としたときに、該ＥＧＲ弁が全閉状態で固着し再度開弁させることが困難となる虞がある。
【００５３】
そこで、本発明に係る燃焼切替制御システムは、前記所定時間を第一の所定時間とし、全閉時バルブ応答遅れ時間が、第一の所定時間より長い第三の所定時間以上のときは、ＥＧＲ弁開閉制御の実行を禁止するＥＧＲ弁開閉制御実行禁止手段をさらに備えても良い。
【００５４】
ここで、第三の所定時間とは、付着ＰＭ量が、ＥＧＲ弁を一旦全閉状態とすると該ＥＧＲ弁を再度開弁させることが困難となる虞があるほどの量となっていると判断出来る全閉時バルブ応答遅れ時間の下限値以下の値である。
【００５５】
上記によれば、ＥＧＲ弁開閉制御を実行すべくＥＧＲ弁を一旦全閉状態としたときに、該ＥＧＲ弁が全閉状態で固着してしまうことを抑制することが出来る。
【００５６】
また、本発明に係る燃焼切替制御システムは、ＥＧＲ弁開閉制御を実行する場合において、全閉時バルブ応答遅れ時間が比較的長いときは、全閉時バルブ応答遅れ時間が比較的短いときに比べて、ＥＧＲ弁が全閉状態となる頻度を低下させる全閉頻度変更手段をさらに備えても良い。
【００５７】
付着ＰＭ量が多いほど、ＥＧＲ弁を一旦全閉状態としたときに該ＥＧＲ弁が全閉状態で固着する可能性が高くなる。そこで、上記のようにＥＧＲ弁開閉制御時においてＥＧＲ弁が全閉状態となる頻度を制御することで、ＥＧＲ弁が全閉状態で固着してしまうことを抑制することが出来る。
【００５８】
本発明に係る燃焼切替制御システムは、前記所定時間を第一の所定時間とし、ＥＧＲ弁開閉制御の実行開始後、全閉時バルブ応答遅れ時間が、前記第一の所定時間より短い第二の所定時間以下となったときは、予混合燃焼の禁止を解除する予混合燃焼禁止解除手段をさらに備えても良い。
【００５９】
ここで、第二の所定時間は、前記と同様、全閉時バルブ応答遅れ時間が該第二の所定時間以下となっていれば、付着ＰＭ量は十分に低下したと判断出来る時間である。つまり、ＥＧＲ弁開閉制御の実行開始後、全閉時バルブ応答遅れ時間が該第二の所定時間以下となっていれば、ＥＧＲ弁の開度を通常通りに制御することが可能となったと判断出来る。そのため、このような場合は、予混合燃焼の禁止を解除し、内燃機関における燃焼モードの制御を通常の制御とする。
【００６０】
本発明において、ＥＧＲ弁が全閉状態で固着しているか否かを判別する固着判定手段をさらに備えた場合、固着判定手段によってＥＧＲ弁が全閉状態で固着していると判定されたときは、予混合燃焼を禁止すると共に指令手段から排気再循環装置に対してＥＧＲ弁を開弁方向に制御するよう開弁指令を継続的に出しても良い。
【００６１】
ＥＧＲ弁が全閉状態で固着した場合、気筒内にＥＧＲガスを導入することが困難となる。そこで、このような場合、内燃機関における予混合燃焼の実行を禁止する。
【００６２】
また、ＥＧＲ弁が全閉状態で固着した場合であっても、ＥＧＲ通路内の圧力脈動や温度変化によって付着ＰＭの粘度や硬度が低下することで、ＥＧＲ弁を開弁することが可能となる場合がある。そこで、上記のように、ＥＧＲ弁が全閉状態で固着した場合であっても、指令手段から排気再循環装置に対して開弁指令を継続的に出す。これにより、ＥＧＲ弁を開弁することが可能となった場合、より速やかに該ＥＧＲ弁の開度の制御を実行することが出来、例えば、上述したような付着ＰＭ焼失制御を直ちに実行することが可能となる。
【００６３】
ＥＧＲ弁全閉状態で固着している状態で、指令手段から排気再循環装置に対してＥＧＲ弁を開弁方向に制御するよう開弁指令を継続的に出した場合、ＥＧＲ弁に過剰な負荷がかかる虞がある。そこで、このような状態で開弁指令を出す場合、該開弁指令を断続的に出
しても良い。これにより、ＥＧＲ弁にかかる負荷を低減することが出来る。
【００６４】
本発明に係る燃焼切替制御システムは、排気再循環装置が、ＥＧＲ弁を駆動させるアクチュエータをさらに有している場合、該アクチュエータの温度を検出する温度検出手段と、固着判定手段によってＥＧＲ弁が全閉状態で固着していると判定されたときにアクチュエータの温度が所定温度以上であるときは、指令手段からの開弁指令を停止する指令停止手段と、をさらに備えても良い。
【００６５】
上記構成の場合、ＥＧＲ弁全閉状態で固着している状態で、指令手段からＥＧＲ弁を開弁方向に制御するよう開弁指令を継続的に出した場合、ＥＧＲ弁を駆動させるアクチュエータに過剰な負荷がかかる虞がある。アクチュエータに継続的に負荷がかかった場合、該アクチュエータの温度が上昇する。ここで、所定温度は、アクチュエータに過剰な負荷がかかっていると判断出来る温度の下限値よりも低い温度であって、予め定められた温度である。
【００６６】
上記のように、アクチュエータの温度が所定温度以上であるときは指令手段からの開弁指令を停止することで、アクチュエータに過剰な負荷がかかることを抑制することが出来る。
【発明の効果】
【００６７】
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よれば、予混合燃焼と通常燃焼とのうちいずれかを運転状態に応じて選択して行う内燃機関において、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出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６８】
以下、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の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
＜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。
【００７８】
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共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。
【００７９】
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。
【００８０】
通常燃焼は、圧縮行程上死点近傍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。
【００８１】
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ガスが吸入空気と共に気筒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。
【００８２】
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。
【００８３】
上記のように、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、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ガス量を切り替え後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。
【００８４】
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。
【００８５】
＜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、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。
【００８６】
ここで、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に移行した場合を例に挙げて、図３に示すタイムチャートに基づき本実施例に係る燃焼切替制御について説明する。
【００８７】
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。内燃機関１の運転状態が移行することで、気筒２内のＥＧＲガス量を予混合燃焼ＥＧＲガス量Ｑｈから通常燃焼ＥＧＲガス量Ｑｄ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。
【００８８】
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Δｔｖとする。
【００８９】
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。
【００９０】
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、期間Ｍ１２ｄ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。
【００９１】
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Δｔｖが経過し、さらに、第一所定ストローク数Ｓｎ１が経過した時点で、燃料噴射弁１０からの燃料噴射時期の変更を開始する。
【００９２】
ここで、第一所定ストローク数Ｓｎ１とは、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ガス量が減少し始めたと判断出来るまでのストローク数である。吸気行程における気筒２内への吸気の流入と排気行程における気筒２内からの排気の流出が繰り返されることで、気筒２内のガスが入れ替わっていく。そして、ＥＧＲ弁１３の開度が通常燃焼開度Ｖｄとなった後、吸気行程および排気行程が繰り返されることで、ＥＧＲ弁１３から気筒２までの経路の容積、即ち、ＥＧＲガスの流れに沿ってＥＧＲ弁１３より下流側のＥＧＲ通路１２および該ＥＧＲ通路１２との接続部より下流側の吸気通路８、吸気ポート４の容積と同等の量のガスが入れ替わると気筒２内のＥＧＲガス量が減少し始める。そのため、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ガス量が実際に変化し始めるまでの応答遅れはストローク数に依存する。そのため、第一所定ストローク数Ｓｎ１を実験等によって予め求めることが出来る。
【００９３】
また、バルブ応答遅れ時間Δｔｖ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Δｔｖも実験等によって予め求めることが出来る。
【００９４】
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。
【００９５】
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（図３の（ｃ）の時点まで）には、期間Ｍ１２ｈが経過することになる。
【００９６】
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共に、該（ｂ）の時点から第二所定ストローク数Ｓｎ２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からの燃料噴射時期を徐々に変更する。
【００９７】
ここで、第二所定ストローク数Ｓｎ２とは、気筒２内のＥＧＲガス量が実際に減少し始めてから通常燃焼ＥＧＲガス量Ｑｄ近傍の量となったと判断出来るストローク数である。前記と同様、（ｂ）の時点から吸気行程および排気行程の繰り返しにより気筒２内のガスが入れ替わっていくこで、気筒２内のＥＧＲガス量が徐々に減少していく。つまり、気筒２内のＥＧＲガス量が減少し始めてから通常燃焼ＥＧＲガス量Ｑｄに達するまでの時間もストローク数に依存する。そのため、第二所定ストローク数Ｓｎ２を実験等によって予め求めることが出来る。
【００９８】
（ｂ）の時点から第二所定ストローク数Ｓｎ２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共に、気筒２内のＥＧＲガス量が通常燃焼ＥＧＲガス量Ｑｄとなる。
【００９９】
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出来る。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出来る。
【０１００】
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出来る。
【０１０１】
上記のように、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ガス量が実際に変化し始めるまでの応答遅れはストローク数に依存する。また、気筒２内のＥＧＲガス量が変化し始めてからから通常燃焼ＥＧＲガス量Ｑｄに達するまでの時間もストローク数に依存する。
【０１０２】
そして、内燃機関１の回転数が比較的高い場合、該回転数が比較的低い場合に比べて、第一所定ストローク数Ｓｎ１および第二所定ストローク数Ｓｎ２が経過する時間は短くなる。つまり、図３における期間Ｍ１２ｄおよび期間Ｍ１２ｈは短くなる。従って、ＥＣＵ２０からＥＧＲガス量変更指令が出されてから燃料噴射時期の変更を開始するまでの期間、および、燃料噴射時期の変更を開始してから該燃料噴射時期を通常燃焼噴射時期とするまでの期間を、単に予め定めた所定時間として燃料噴射時期を制御するよりも、上記のように第一所定ストローク数Ｓｎ１および第二所定ストローク数Ｓｎ２に基づいて燃料噴射時期を制御した方が、燃料噴射時期の変化と気筒２内のＥＧＲガス量の変化とをより精度良く同期させることが出来る。
【０１０３】
＜燃焼切替制御の制御ルーチン＞
以下、本実施例に係る、燃焼モードを予混合燃焼から通常燃焼へ切り替えるときの燃焼切替制御の制御ルーチンについて図４に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、規定間隔で繰り返されるルーチンである。
【０１０４】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ１０１において、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に移行したか否かを判別する。このＳ１０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１０５】
Ｓ１０２において、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁１３の開度を予混合燃焼開度Ｖｈから通常燃焼開度Ｖｄに変更すべくアクチュエータ１４に対してＥＧＲガス量変更指令を出す。
【０１０６】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０３に進み、ＥＧＲガス量変更指令を出してから、バルブ応答遅れ時間Δｔｖが経過し、さらに第一所定ストローク数Ｓｎ１が経過したか否かを判別する。バルブ応答遅れ時間ΔｔｖはＥＧＲ弁１３の構造等に基づいて予め定められている。また、第一所定ストローク数Ｓｎ１は、ＥＧＲガスの流れに沿ってＥＧＲ弁１３より下流側のＥＧＲ通路１２および該ＥＧＲ通路１２との接続部より下流側の吸気通路８および吸気ポート４の容積と気筒２の容積とに基づいて予め定められている。
【０１０７】
尚、予混合燃焼時の内燃機関１の運転状態に応じて予混合燃焼ＥＧＲガス量Ｑｈが変化する。また、通常燃焼時の内燃機関１の運転状態に応じて通常燃焼ＥＧＲガス量Ｑｄが変化する。これらの変化に伴い、ＥＧＲ弁１３の予混合燃焼開度Ｖｈや通常燃焼開度Ｖｄが必然的に変化する。そして、これらの変化に応じてバルブ応答遅れ時間Δｔｖおよび第一所定ストローク数Ｓｎ１も変化する。そのため、バルブ応答遅れ時間Δｔｖは予混合燃焼開度Ｖｈや通常燃焼開度Ｖｄに応じて定められていることが好ましい。また、第一所定ストローク数Ｓｎ１は予混合燃焼ＥＧＲガス量Ｑｈおよび通常燃焼ＥＧＲガス量Ｑｄに応じて定められていることが好ましい。Ｓ１０３において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０４に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０３を繰り返す。
【０１０８】
Ｓ１０４において、ＥＣＵ２０は、燃料噴射時期の予混合燃焼噴射時期Ｉｔｈから通常燃焼噴射時期Ｉｔｄへの変更を開始する。つまり、燃料噴射時期の遅角を開始する。
【０１０９】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０５に進み、燃料噴射時期の遅角を開始してから第二所定ストローク数Ｓｎ２が経過した時点で燃料噴射時期が通常燃焼噴射時期Ｉｔｄとなるように、燃料噴射時期を徐々に遅角させる。第二所定ストローク数Ｓｎ２は、第一所定ストローク数Ｓｎ１と同様、ＥＧＲガスの流れに沿ってＥＧＲ弁１３より下流側のＥＧＲ通路１２および該ＥＧＲ通路１２との接続部より下流側の吸気通路８および吸気ポート４の容積と気筒２の容積とに基づいて予め定められている。尚、第一所定ストローク数Ｓｎ１と同様、予混合燃焼ＥＧＲガス量Ｑｈおよび通常燃焼ＥＧＲガス量Ｑｄの変化に応じて第二所定ストローク数Ｓｎ２も変化する。そのため、第二所定ストローク数Ｓｎ１は予混合燃焼ＥＧＲガス量Ｑｈおよび通常燃焼ＥＧＲガス量Ｑｄに応じて定められていることが好ましい。
【０１１０】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０６に進み、燃料噴射時期の遅角を開始してから第二所定ストローク数Ｓｎ２が経過したか否かを判別する。このＳ１０６において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０７に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ１０５に戻る。
【０１１１】
Ｓ１０７において、ＥＣＵ２０は燃料噴射時期の変更を終了する。この時点で燃料噴射時期は通常燃焼噴射時期Ｉｔｄとなっている。即ち、燃焼モードの通常燃焼への切り替えが完了する。また、気筒２内のＥＧＲガス量は通常燃焼ＥＧＲガス量Ｑｄとなっている。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１１２】
尚、本実施例においては、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場合においても前記と同様に燃料噴射時期を制御する。これにより、燃料噴射時期の変更開始時期と気筒２内のＥＧＲガス量が実際に変化し始める時期とを同期させることが出来、また、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出来る。
【０１１３】
以上説明したように、本実施例によれば、内燃機関１における燃焼モードを通常燃焼および予混合燃焼のうちいずれか一方から他方に切り替えるときに、燃料噴射時期の変化と気筒２内のＥＧＲガス量の変化とをより精度良く同期させることが出来る。その結果、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出来る。
【実施例２】
【０１１４】
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成は実施例１と同様である。また
、本実施例においても、実施例１と同様の燃焼切替制御が行われる。
【０１１５】
本実施例においては、燃焼切替制御における第一所定ストローク数Ｓｎ１および第二所定ストローク数Ｓｎ２を吸気通路８における吸気の密度に応じて補正する。以下、本実施例に係る第一および第二所定ストローク数補正方法について説明する。
【０１１６】
＜第一所定ストローク数補正方法＞
本実施例において、ＥＧＲガスは吸気通路８を介して気筒２内に流入する。つまり、ＥＧＲガスは吸気に混入されて気筒２内に流入する。吸気通路８に流入するＥＧＲガス量が変化したときの該吸気におけるＥＧＲガス率の変化は、該吸気の密度が高いほど大きくなる。そのため、吸気通路８における吸気の密度が高いほど、ＥＧＲ弁１３の開度が切り替え後燃焼モードにおける目標開度となってからより早い時期にＥＧＲガス率が変化した吸気が気筒２内に流入することになる。つまり、ＥＧＲ弁１３の開度が切り替え後燃焼モードに対応した目標開度となってから気筒２内のＥＧＲガス量が実際に変化し始めるまでのストローク数は吸気通路８における吸気の密度が高いほど少なくなる。
【０１１７】
そこで、本実施例では、下記式（１）に基づいて第一所定ストローク数Ｓｎ１を算出する。
Ｓｎ１＝Ｓｎ１ｂａｓｅ×（Ｐｂａｓｅ／Ｐｉｎ）×（Ｔｉｎ／Ｔｂａｓｅ）・・・（１）
（Ｓｎ１ｂａｓｅは第一所定ストローク数基準値、Ｐｉｎは吸気通路８における吸気圧力、Ｔｉｎは吸気通路８における吸気温度、Ｐｂａｓｅは第一所定ストローク数基準値Ｓｎ１ｂａｓｅを設定したときの吸気通路８における吸気圧力、Ｔｂａｓｅは第一所定ストローク数基準値Ｓｎ１ｂａｓｅを設定したときの吸気通路８における吸気温度）
【０１１８】
吸気通路８における吸気圧力Ｐｉｎが高いほど吸気の密度は高くなる。また、吸気通路８における吸気温度Ｔｉｎが高いほど吸気の密度は低くなる。そのため、上記式（１）によれば、吸気の密度が高いほど第一所定ストローク数Ｓｎ１が少なくなり、吸気の密度が高いほど第一所定ストローク数Ｓｎ１が多くなる。
【０１１９】
第一所定ストローク数Ｓｎ１をこのように補正することで、燃焼切替制御の実行時に、燃料噴射時期の変更開始時期と、気筒２内のＥＧＲガス量が実際に変化し始める時期とをより精度良く同期させることが可能となる。
【０１２０】
＜第二所定ストローク数算出方法＞
上記のように、吸気通路８に流入するＥＧＲガス量が変化したときの吸気におけるＥＧＲガス率の変化は、該吸気の密度が高いほど大きくなる。そのため、吸気通路８に流入するＥＧＲガス量が減少した場合は、一回の吸気行程によって気筒２内に流入するＥＧＲガス量は吸気の密度が高いほどより速やかに減少する。一方、吸気通路８に流入するＥＧＲガス量が増加した場合は、一回の吸気行程によって気筒２内に流入するＥＧＲガス量は吸気の密度が高いほどより速やかに増加する。従って、気筒２内のＥＧＲガス量が変化し始めてから、切り替え後燃焼モードにおける目標ＥＧＲガス量に達するまでのストローク数は吸気通路８における吸気の密度が高いほど少なくなる。
【０１２１】
そこで、本実施例では、下記式（２）に基づいて第二所定ストローク数Ｓｎ２を算出する。
Ｓｎ２＝Ｓｎ２ｂａｓｅ×（Ｐｂａｓｅ´／Ｐｉｎ）×（Ｔｉｎ／Ｔｂａｓｅ´）・・・（２）
（Ｓｎ２ｂａｓｅは第二所定ストローク数基準値、Ｐｉｎは吸気通路８における吸気圧力、Ｔｉｎは吸気通路８における吸気温度、Ｐｂａｓｅ´は第二所定ストローク数基準値
Ｓｎ２ｂａｓｅを設定したときの吸気通路８における吸気圧力、Ｔｂａｓｅ´は第二所定ストローク数基準値Ｓｎ２ｂａｓｅを設定したときの吸気通路８における吸気温度）
【０１２２】
上記式（２）によれば、第一所定ストロークと同様、吸気の密度が高いほど第二所定ストローク数Ｓｎ２が少なくなり、吸気の密度が高いほど第二所定ストローク数Ｓｎ２が多くなる。
【０１２３】
第二所定ストローク数Ｓｎ２をこのように補正することで、燃焼切替制御の実行時に、燃料噴射時期が切り替え後燃焼モードにおける目標噴射時期となる時期と、気筒２内のＥＧＲガス量が切り替え後燃焼モードにおける目標ＥＧＲガス量近傍の量に達する時期とをより精度良く同期させることが出来る。
【０１２４】
本実施例によれば、燃焼切替制御における第一および第二所定ストローク数Ｓｎ１、Ｓｎ２を上記のように補正することで、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より抑制することが出来る。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より抑制することが出来る。
【実施例３】
【０１２５】
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は実施例１と同様である。また、本実施例においても、実施例１と同様の燃焼切替制御が行われる。
【０１２６】
＜ＥＧＲ弁全閉からの燃焼切替＞
内燃機関１における燃焼モードが通常燃焼である場合、内燃機関１の運転状態によっては、ＥＧＲ弁１３を全閉状態とすることでＥＧＲ通路１２を遮断し、それによって、ＥＧＲガスの吸気通路８への導入を停止する場合がある。このようなときに、内燃機関１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、ＥＧＲ弁１３は全閉状態から予混合燃焼開度にまで開弁されることになる。
【０１２７】
ＥＧＲ弁１３を全閉状態とした場合、ＥＧＲ弁１３とＥＧＲ通路１２との間をより密閉するためにアクチュエータ１４によってＥＧＲ弁１３に全閉荷重をかける。また、ＥＧＲ弁１３が全閉状態にある場合、ＥＧＲガス中に含まれるＰＭがＥＧＲ弁１３とＥＧＲ通路１２との接触部位に付着する場合がある。
【０１２８】
このような全閉荷重および付着ＰＭのために、全閉状態にあるＥＧＲ弁を予混合燃焼開度にまで開弁させるときのバルブ応答遅れ時間は、開弁状態にあるＥＧＲ弁をより開度の大きい予混合燃焼開度にまで開弁させるときのバルブ応答遅れ時間よりも長くなる。これにより、内燃機関１の燃焼モードを通常燃焼から予混合燃焼に切り替える場合において、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ガス量が実際に増加し始めるまでの期間がより長くなることになる。
【０１２９】
そこで、本実施例では、ＥＧＲ弁１３を全閉状態から開弁するときのバルブ応答遅れ時間である全閉時バルブ応答遅れ時間と、ＥＧＲ弁１３を開弁状態からより大きい開度に制御するときのバルブ応答遅れ時間である開弁時バルブ応答遅れ時間とを予め別々に定めておく。この場合、全閉時バルブ応答遅れ時間が開弁時バルブ応答遅れ時間よりも長い時間となる。
【０１３０】
そして、内燃機関１の燃焼モードを通常燃焼から予混合燃焼に切り替える場合において、通常燃焼時にＥＧＲ弁１３が全閉状態である場合は、全閉時バルブ応答遅れ時間を採用して燃焼切替制御を実行する。
【０１３１】
＜バルブ応答遅れ時間設定制御＞
ここで、本実施例において、内燃機関１の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の燃焼切替制御におけるバルブ応答遅れ時間を設定するときの制御ルーチンについて、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、規定間隔で繰り返されるルーチンである。
【０１３２】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ２０１において、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に移行したか否かを判別する。このＳ２０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１３３】
Ｓ２０２において、ＥＣＵ２０は、通常燃焼時にＥＧＲ弁１３が全閉状態であるか否かを判別する。このＳ２０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０３に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ２０４に進む。
【０１３４】
Ｓ２０３に進んだＥＣＵ２０は、バルブ応答遅れ時間Δｔｖとして全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃを採用する。
【０１３５】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０５に進み、燃焼切替制御の実行を開始する。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１３６】
一方、Ｓ２０４に進んだＥＣＵ２０は、バルブ応答遅れ時間Δｔｖとして開弁時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｏを採用する。次に、ＥＣＵ２０はＳ２０５に進む。
【０１３７】
尚、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃおよび開弁時バルブ応答遅れ時間ΔｔｖｏはＥＣＵ２０に予め別々に記憶されている。
【０１３８】
本実施例によれば、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の燃焼切替制御において、通常燃焼時にＥＧＲ弁が全閉状態である場合は、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、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃが経過し、さらに、第一所定ストローク数が経過した時点で、燃料噴射時期の進角が開始されることになる。また、通常燃焼時にＥＧＲ弁が開弁状態である場合は、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、開弁時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｏが経過し、さらに、第一所定ストローク数が経過した時点で、燃料噴射時期の進角が開始されることになる。
【０１３９】
この結果、燃焼モードを通常燃焼から予混合燃焼に切り替える場合において、通常燃焼時にＥＧＲ弁１３が全閉状態である場合は、通常燃焼時にＥＧＲ弁１３が開弁状態である場合に比べて、燃料噴射時期の進角を開始するまでの期間がより長くなる。これにより、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、通常燃焼時のＥＧＲ弁１３の状態に関わらず、燃料噴射時期の進角開始時期と、気筒２内のＥＧＲガス量が実際に変化し始める時期とをより精度良く同期させることが出来る。従って、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より抑制することが出来る。
【実施例４】
【０１４０】
＜内燃機関とその吸排気系の概略構成＞
図６は、本実施例に係る圧縮着火内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。本実施例では、ＥＧＲ通路１２に、ＥＧＲ弁１３の開度を検出する開度センサ１６が設けられている。また、アクチュエータ１４に、該アクチュエータ１４の温度を検出するアク
チュエータ温度センサ１５が設けられている。開度センサ１６およびアクチュエータ温度センサ１５はＥＣＵ２０と電気的に接続されており、これらの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。これら以外の構成は実施例１と同様であるため、同様の構成には同様の参照番号を付しその説明を省略する。
【０１４１】
＜燃焼切替制御＞
本実施例においても、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のうち一方から他方へ移行した場合、実施例１と同様の燃焼切替制御が行われる。
【０１４２】
本実施例では、ＥＧＲ通路１２に開度センサ１６が設けられている。該開度センサ１６によってバルブ応答遅れ時間Δｔｖを検出することが可能である。そこで、本実施例に係る燃焼切替制御では、開度センサ１６によって検出されたバルブ応答遅れ時間Δｔｖに基づいて燃料噴射時期の変更開始時期を制御する。
【０１４３】
これにより、燃料噴射時期の変更開始時期と、気筒２内のＥＧＲガス量が実際に変化し始める時期とをより精度良く同期させることが可能となる。
【０１４４】
＜付着ＰＭ焼失制御＞
上述したように、ＥＧＲ弁１３が全閉状態にあるときに、ＥＧＲガスに含まれるＰＭがＥＧＲ弁１３とＥＧＲ通路１２との接触部位に付着する場合があり、付着ＰＭ量が多いほど該ＥＧＲ弁１３を開弁させるときの全閉時バルブ応答遅れ時間は長くなる。そして、該付着ＰＭ量が過剰な量となるとＥＧＲ弁１３が閉弁状態で固着する虞がある。
【０１４５】
そこで、本実施例では、付着ＰＭを除去すべく付着ＰＭ焼失制御が行われる。以下、本実施例に係る付着ＰＭ焼失制御について説明する。
【０１４６】
本実施例では、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燃焼切替制御の実行時であって且つ通常燃焼時のＥＧＲ弁１３が全閉状態である場合のように、ＥＧＲ弁１３が全閉状態から開弁されるときに、開度センサ１３によって全閉時バルブ応答遅れ時間を検出する。
【０１４７】
そして、全閉時バルブ応答遅れ時間が第一所定時間以上のときは、予混合燃焼を禁止して燃焼モードを通常燃焼とすると共に付着ＰＭ焼失制御を実行する。この付着ＰＭ焼失制御は、内燃機関１における燃焼モードを通常燃焼とし且つＥＧＲ弁１３を所定開度以上開弁した状態とすることで行われる。
【０１４８】
ここで、第一所定時間とは、付着ＰＭ量が、ＥＧＲ弁１３が閉弁状態で固着する虞がある量の近傍に達していると判断出来る時間である。該第一所定時間は実験等によって予め定められている。
【０１４９】
内燃機関１における燃焼モードを通常燃焼とした場合、該燃焼モードを予混合燃焼とした場合に比べて排気に含まれるＰＭ量が少ないためＥＧＲガスに含まれるＰＭ量も少なくなる。そのため、付着ＰＭ焼失制御時には、内燃機関１における燃焼モードを通常燃焼とすることで付着ＰＭ量の増加を抑制する。
【０１５０】
さらに、付着ＰＭ焼失制御時には、ＥＧＲ弁１３が全閉状態とならないようその最低開度を所定開度に制限する。これにより、ＥＧＲ通路１２にＥＧＲガスを流通させ、該ＥＧＲガスによって付着ＰＭを酸化・燃焼させる。
【０１５１】
付着ＰＭ焼失制御時において、ＥＧＲ弁１３の開度が大きすぎるとＥＧＲガス量が過剰
に多くなるためスモークの発生量が過剰に多くなる。一方、付着ＰＭ焼失制御時において、ＥＧＲ弁１３の開度が小さすぎるとＥＧＲガス量が過剰に少なくなるため付着ＰＭが酸化・燃焼し難くなる。そのため、付着ＰＭ焼失制御における所定開度は、ＥＧＲ通路１２を流れるＥＧＲガスの量が、スモークの発生を抑制しつつ付着ＰＭを酸化・燃焼させることが可能な量となる開度である。
【０１５２】
＜付着ＰＭ焼失制御の制御ルーチン＞
ここで、本実施例に係る付着ＰＭ焼失制御の制御ルーチンについて図７に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、規定間隔で繰り返されるルーチンである。
【０１５３】
本ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ３０１において、ＥＧＲ弁１３が閉弁状態から開弁されるか否かを判別する。ここでは、ＥＧＲ弁１３が閉弁状態にあるときにＥＣＵ２０からアクチュエータ１４に対してＥＧＲ弁１３を開弁するよう開弁指令が出された否かを判別する。Ｓ３０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ３０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１５４】
Ｓ３０２において、ＥＣＵ２０は、開度センサ１３の検出値に基づいて全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃを検出する。
【０１５５】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０３に進み、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃが第一所定時間Δｔｖ１以上であるか否かを判別する。このＳ３０３において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ３０４に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１５６】
Ｓ３０４において、ＥＣＵ２０は、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃに基づいて、付着ＰＭ焼失制御における所定開度Ｖ０および付着ＰＭ焼失制御の実行時間である所定実行時間Δｔｅを算出する。
【０１５７】
本実施例においては、図８のような、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃと所定開度Ｖ０との関係を示すマップ、および、図９のような、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃと所定実行時間Δｔｅとの関係を示すマップが予めＥＣＵ２０に記憶されている。図８において、縦軸は所定開度Ｖ０を表し、横軸は全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃを表している。また、図９において、縦軸は所定実行時間Δｔｅを表し、横軸は全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃを表している。
【０１５８】
全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃが長いほど付着ＰＭ量が多いと判断出来る。そのため、図８に示すように、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃが長いほど所定開度Ｖ０を大きくする。また、図９に示すように、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃが長いほど所定実行時間Δｔｅを長くする。
【０１５９】
次に、ＥＣＵ２０はＳ３０５に進み、バイパス制御弁１９のよってＥＧＲクーラ１７側を遮断すると共にバイパス通路１８を開通させる。これによって、ＥＧＲガスがバイパス通路１８を通って流れることになる。
【０１６０】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０６に進み、内燃機関１での予混合燃焼を禁止する。つまり、内燃機関１での燃焼モードを通常燃焼とする。
【０１６１】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０７に進み、ＥＧＲ弁１３の最低開度を所定開度Ｖ０に制限する。つまり、付着ＰＭ焼失制御の実行中は、内燃機関１の運転状態に基づいてＥＧＲ１
３の基準開度を算出する。そして、該基準開度が所定開度Ｖ０より大きければＥＧＲ弁１３の開度を基準開度に制御し、該基準開度が所定開度Ｖ０以下であればＥＧＲ弁１３の開度を所定開度Ｖ０に制御する。
【０１６２】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０８に進み、付着ＰＭ焼失制御の実行を開始してから、即ち、内燃機関１における燃焼モードを通常燃焼とし且つＥＧＲ弁１３の開度を所定開度Ｖ０以上に制限してから、所定実行時間Δｔｅが経過したか否かを判別する。このＳ３０８において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ３０９に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ３０５に戻る。
【０１６３】
Ｓ３０９において、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁１３を一旦全閉状態とし、その後、開弁して、そのときの全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃを検出する。
【０１６４】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ３１０に進み、Ｓ３０９にて検出された全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃが第二所定時間Δｔｖ２以下であるか否かを判別する。ここで、第二所定時間Δｔｖ２は、第一所定時間Δｔｖ１より短い時間であって、付着ＰＭが十分に除去されたと判断出来る時間である。この第二所定時間Δｔｖ２は実験等によって予め定められている。Ｓ３１０において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ３１１に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ３１２に進む。
【０１６５】
全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃが第二所定時間Δｔｖ２以下となっていれば、ＥＧＲ弁１３の開度を通常通りに制御することが可能となったと判断出来る。そのため、Ｓ３１１に進んだＥＣＵ２０は、付着ＰＭ除去制御の実行を終了する。即ち、内燃機関１における予混合燃焼の禁止を解除し、ＥＧＲ弁１３の開度の制御を通常の制御とする。これにより、内燃機関１における燃焼モードおよびＥＧＲ弁１３の開度が通常通り内燃機関１の運転状態に応じて制御されることになる。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１６６】
一方、Ｓ３１２に進んだＥＣＵ２０は、付着ＰＭ除去制御の総実行時間Δｔｅａｌｌが上限値Δｔｅｍａｘ以上となったか否かを判別する。ここで、上限値Δｔｅｍａｘは、付着ＰＭ除去制御の総実行時間Δｔｅａｌｌが該上限値Δｔｅｍａｘとなっても付着ＰＭ量が減少していない場合、付着ＰＭの除去は困難であると判断出来る値である。この上限値Δｔｅｍａｘは実験等によって予め定められている。Ｓ３１２において、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は、Ｓ３０５に戻り、付着ＰＭ除去制御を再度実行する。一方、Ｓ３１２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ３１３に進む。
【０１６７】
Ｓ３１３において、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁１３の異常を運転者に通知する。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１６８】
以上説明した制御ルーチンによれば、付着ＰＭ量が、ＥＧＲ弁１３が閉弁状態で固着する虞がある量の近傍に達した場合、付着ＰＭ焼失制御が実行される。付着ＰＭ焼失制御では、内燃機関１における燃焼モードを通常燃焼としつつＥＧＲ弁１３の開度を所定開度Ｖ０以上とすることで、通常燃焼時の排気がＥＧＲガスとしてＥＧＲ通路１２を流れることになる。その結果、付着ＰＭの増加を抑制することが出来ると共に、ＥＧＲガスによって付着ＰＭを酸化・燃焼させることが出来る。これにより、付着ＰＭをＥＧＲ弁１３およびＥＧＲ通路１２から除去することが出来る。
【０１６９】
また、付着ＰＭ焼失制御実行時における所定開度Ｖ０は、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃが長いほど大きくされ、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃが短いほど小さくされる。つまり、付着ＰＭ量が多いほどＥＧＲ通路１２を流れるＥＧＲガスの量を増加させ、
付着ＰＭ量が少ないほどＥＧＲ通路１２を流れるＥＧＲガスの量を減少させる。これにより、スモークの発生を抑制しつつ付着ＰＭを焼失させることが出来る。
【０１７０】
また、付着ＰＭ焼失制御の所定実行時間Δｔｅは、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃが長いほど長くされ、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃが短いほど短くされる。これにより、排気エミッションの過剰な悪化や内燃機関１の出力の過剰な低下を抑制しつつ付着ＰＭを焼失させることが出来る。
【０１７１】
また、付着ＰＭ焼失制御の実行時は、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ１７をバイパスして流れることになる。これにより、ＥＧＲガスの冷却が抑制されるため、より温度の高いＥＧＲガスがＥＧＲ弁１３を通って流れることになる。従って、付着ＰＭをより効率的に焼失させることが可能となる。
【０１７２】
尚、上記制御ルーチンにおけるＳ３０１では、内燃機関１の運転状態の変化に応じてＥＧＲ弁１３が全閉状態から開弁するときに全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃを検出するとしたが、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃを検出するためにＥＧＲ弁１３を一旦全閉状態としてから開弁する制御を行っても良い。
【０１７３】
また、本実施例に係る付着ＰＭ焼失制御の実行時は、ＥＧＲ弁１３の開度が所定開度Ｖ０以上に制御される。そのため、燃焼モードが通常燃焼となっている内燃機関１の気筒２内にＥＧＲガスが常時流入することになる。この場合、スモークの発生量が増加し易くなる虞がある。
【０１７４】
そこで、本実施例では、付着ＰＭ焼失制御の実行時は、内燃機関１の負荷を所定負荷以下に制限しても良い。ここで、所定負荷は、通常燃焼の状態でＥＧＲガスが気筒２内に流入してもスモークの発生量が過剰な量となる可能性が低い負荷の上限値以下の値である。
【０１７５】
上記制御により、付着ＰＭ焼失制御の実行時におけるスモークの発生量を抑制することが出来る。
【０１７６】
また、上記の場合、付着ＰＭ焼失制御におけるＥＧＲ弁１３の所定開度Ｖ０に応じて所定負荷を設定しても良い。所定開度Ｖ０が大きいほど、気筒２内に流入するＥＧＲガスが増加するためスモークの発生量が増加し易くなる。換言すれば、所定開度Ｖ０が小さいほど、気筒２内に流入するＥＧＲガスが減少するためスモークの発生量が増加し難くなる。そこで、所定開度Ｖ０が小さいほど所定負荷を大きくする。
【０１７７】
これによって、付着ＰＭ焼失制御の実行時において、スモークの発生量を抑制しつつ内燃機関１の出力の低下を抑制することが出来る。
【０１７８】
また、付着ＰＭ焼失制御の実行時において、ＥＧＲ弁１３の開度および吸入空気量、燃料噴射量に基づいて空燃比を推定し、該空燃比が所定空燃比以上となるように所定負荷を設定しても良い。ここで、所定空燃比は、スモークの発生量が過剰な量となる可能性が低い空燃比の下限値以上の値である。
【０１７９】
このような制御によっても、付着ＰＭ焼失制御の実行時において、スモークの発生量を抑制しつつ内燃機関１の出力の低下を抑制することが出来る。
【０１８０】
また、本実施例においては、付着ＰＭ焼失制御の実行時は、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ１７をバイパスして流れるようにバイパス制御弁１９を制御する。この場合、ＥＧＲガスが比較的高温となるため吸気の単位体積あたりのＥＧＲガス量が比較的多くなる。そのた
め、内燃機関１の運転状態によっては、気筒２内の酸素が不足して、スモークの発生量が増加する虞がある。
【０１８１】
そこで、付着ＰＭ焼失制御の実行時であっても、高温のＥＧＲガスが気筒２内に流入するとスモークの発生量が過剰な量となる虞がある領域に内燃機関１の運転状態が属する場合は、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ１７を通って流れるようにバイパス制御弁１９を制御しても良い。これにより、付着ＰＭ焼失制御の実行時におけるスモークの発生量を抑制することが出来る。
【実施例５】
【０１８２】
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は実施例４と同様である。また、本実施例においても、実施例４と同様の燃焼切替制御が行われる。
【０１８３】
＜ＥＧＲ弁開閉制御＞
本実施例では、ＥＧＲ弁１３とＥＧＲ通路１２との接触部位に付着した付着ＰＭを除去すべくＥＧＲ弁開閉制御が行われる。以下、本実施例に係るＥＧＲ弁開閉制御について説明する。
【０１８４】
本実施例では、実施例４と同様、開度センサ１３によって全閉時バルブ応答遅れ時間を検出する。そして、全閉時バルブ応答遅れ時間が第一所定時間以上のときは、予混合燃焼を禁止して燃焼モードを通常燃焼とすると共に、ＥＧＲ弁開閉制御を実行する。このＥＧＲ弁開閉制御は、ＥＧＲ弁１３を全閉状態としてから開弁する制御を繰り返すことで行われる。
【０１８５】
内燃機関１における燃焼モードを通常燃焼とすることで、上述した付着ＰＭ焼失制御の実行時と同様、付着ＰＭ量の増加を抑制することが出来ると共に、ＥＧＲ弁１３およびＥＧＲ通路１２に付着した付着ＰＭを酸化・燃焼させることが出来る。さらに、ＥＧＲ弁１３を全閉状態としてから開弁する制御を繰り返すことで、ＥＧＲ弁１３に付着した付着ＰＭを剥がし落とすことが出来る。
【０１８６】
＜ＥＧＲ弁開閉制御の制御ルーチン＞
ここで、本実施例に係るＥＧＲ弁開閉制御の制御ルーチンについて図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、規定間隔で繰り返されるルーチンである。尚、本ルーチンにおけるＳ３０１からＳ３０３は、実施例４に係る付着ＰＭ焼失制御の制御ルーチンにおけるＳ３０１からＳ３０３と同様であるためその説明を省略する。
【０１８７】
本ルーチンでは、Ｓ３０３において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ４０４に進む。Ｓ４０４において、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁開閉制御を実行した場合にＥＧＲ弁１３が全閉状態となる単位時間あたりの回数、即ち、ＥＧＲ弁１３が全閉状態となる頻度である全閉頻度Ｆｃｌｏｓｅを、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃに基づいて算出する。
【０１８８】
本実施例においては、図１１のような、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃと全閉頻度Ｆｃｌｏｓｅとの関係を示すマップがＥＣＵ２０に予め記憶されている。図１１において、縦軸は全閉頻度Ｆｃｌｏｓｅを表し、横軸は全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃを表している。
【０１８９】
付着ＰＭ量が多いほど、ＥＧＲ弁１３の開閉を繰り返すべくＥＧＲ弁１３を一旦全閉状態としたときに該ＥＧＲ弁１３が全閉状態で固着する可能性が高くなる。そのため、図１１に示すように、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃが長いほど全閉頻度Ｆｃｌｏｓｅを
低下させる。
【０１９０】
次に、ＥＣＵ２０はＳ４０５に進み、バイパス制御弁１９のよってＥＧＲクーラ１７側を遮断すると共にバイパス通路１８を開通させる。これによって、ＥＧＲガスがバイパス通路１８を通って流れることになる。
【０１９１】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ４０６に進み、内燃機関１での予混合燃焼を禁止する。つまり、内燃機関１での燃焼モードを通常燃焼とする。
【０１９２】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ４０７に進み、ＥＧＲ弁開閉制御を実行する。
【０１９３】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ４０８に進み、再度、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃを検出する。
【０１９４】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ４０９に進み、Ｓ４０８にて検出された全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃが第二所定時間Δｔｖ２以下であるか否かを判別する。ここで、第二所定時間Δｔｖ２は、実施例４と同様、第一所定時間Δｔｖ１より短い時間であって、付着ＰＭが十分に除去されたと判断出来る時間である。Ｓ４０９において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ４１０に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ４１１に進む。
【０１９５】
全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃが第二所定時間Δｔｖ２以下となっていれば、ＥＧＲ弁１３の開度を通常通りに制御することが可能となったと判断出来る。そのため、Ｓ４１０に進んだＥＣＵ２０は、内燃機関１における予混合燃焼の禁止を解除すると共に、ＥＧＲ弁開閉制御を終了して該ＥＧＲ弁１３の開度の制御を通常の制御とする。これにより、内燃機関１における燃焼モードおよびＥＧＲ弁１３の開度が通常通り内燃機関１の運転状態に応じて制御されることになる。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１９６】
一方、Ｓ４１１に進んだＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁開閉制御の実行時間Δｔｄが上限値Δｔｄｍａｘ以上となったか否かを判別する。ここで、上限値Δｔｄｍａｘは、ＥＧＲ弁開閉制御の実行時間Δｔｄが該上限値Δｔｄｍａｘとなっても付着ＰＭが減少しない場合、該付着ＰＭの除去は困難であると判断出来る値である。この上限値Δｔｄｍａｘは実験等によって予め定められている。Ｓ４１１において、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は、Ｓ４０５に戻り、ＥＧＲ弁開閉制御を継続する。一方、Ｓ４１１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ４１２に進む。
【０１９７】
Ｓ４１２において、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁１３の異常を運転者に通知する。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１９８】
以上説明した制御ルーチンによれば、付着ＰＭ量が、ＥＧＲ弁１３が閉弁状態で固着する虞がある量の近傍に達した場合、ＥＧＲ弁開閉制御が実行される。これにより、付着ＰＭをＥＧＲ弁１３から剥がし落として除去することが出来る。
【０１９９】
また、ＥＧＲ弁開閉制御における全閉頻度Ｆｃｌｏｓｅは、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃが比較的長いときは全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃが比較的短いときに比べて低くなる。これにより、ＥＧＲ弁開閉制御の実行時にＥＧＲ弁１３が全閉状態で固着してしまうことを抑制することが出来る。
【０２００】
尚、本実施例においては、実施例４に係る付着ＰＭ焼失制御の実行時と同様、ＥＧＲ弁開閉制御の実行時であっても、高温のＥＧＲガスが気筒２内に流入するとスモークの発生
量が過剰な量となる虞がある領域に内燃機関１の運転状態が属する場合は、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ１７を通って流れるようにバイパス制御弁１９を制御しても良い。これにより、ＥＧＲ弁開閉制御の実行時におけるスモークの発生量を抑制することが出来る。
【０２０１】
また、内燃機関１の停止時にはＥＧＲ弁１３を全閉状態とする場合、内燃機関１が停止している間にＥＧＲ弁１３が全閉状態で固着し易くなる。そこで、内燃機関１が停止するときには、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃに関わらず、内燃機関１の停止直前もしくは停止後にＥＧＲ弁開閉制御を実行しても良い。
【０２０２】
これによれば、内燃機関１の停止直前もしくは停止後にＥＧＲ弁１３から付着ＰＭを剥がし落として除去することが出来る。そのため、内燃機関１が停止している間にＥＧＲ弁１３が全閉状態で固着してしまうことを抑制することが出来る。
【０２０３】
また、内燃機関１の停止中はＥＧＲ弁１３を開弁状態とするように制御しても良い。これによっても、内燃機関１が停止している間にＥＧＲ弁１３が全閉状態で固着してしまうことを抑制することが出来る。
【０２０４】
また、内燃機関１の始動時に、閉弁状態にあるＥＧＲ弁１３を開弁させるべくＥＣＵ２０からアクチュエータ１４に対して開弁指令を出しても良い。これにより、内燃機関１の始動時にＥＧＲ弁１３が全閉状態で固着しているか否かを確認することが出来る。
【０２０５】
そして、ＥＧＲ弁１３が全閉状態で固着していると判断された場合、気筒２内にＥＧＲガスを供給することが困難となるため、予混合燃焼を禁止して内燃機関１における燃焼モードを通常燃焼とする。
【実施例６】
【０２０６】
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は実施例４と同様である。また、本実施例においても、実施例４と同様の燃焼切替制御が行われる。
【０２０７】
＜付着ＰＭ焼失制御およびＥＧＲ弁開閉制御の選択＞
本実施例では、ＥＧＲ弁１３とＥＧＲ通路１２との接触部位に付着した付着ＰＭを除去すべく、付着ＰＭ焼失制御およびＥＧＲ弁開閉制御のうちいずれかを選択して実行する。
【０２０８】
ＥＧＲ弁１３を全閉状態としてから開弁する制御を繰り返した場合、気筒２内に流入するＥＧＲガス量の変動が大きくなる。そのため、内燃機関１の運転状態によっては該内燃機関１の出力変動が過剰に大きくなる虞がある。
【０２０９】
そこで、本実施例では、付着ＰＭを除去する場合において、ＥＧＲガス量の変動が内燃機関１の運転状態に対して与える影響が比較的小さい運転領域であるＥＧＲ弁開閉可能領域に該内燃機関１の運転状態が属する場合に、上述したＥＧＲ弁開閉制御を実行する。そして、内燃機関１の運転状態がＥＧＲ弁開閉可能領域以外に属する場合は、ＥＧＲ弁開閉制御を禁止し、上述した付着ＰＭ焼失制御を実行する。
【０２１０】
このような場合、ＥＧＲ弁開閉可能領域は図１２にＡで示すような領域となる。図１２において、縦軸は内燃機関１の負荷を表し、横軸は内燃機関１の回転数を表している。つまり、高負荷もしくは低回転の領域がＥＧＲ弁開閉可能領域となる。
【０２１１】
また、付着ＰＭ量がある程度以上多くなっている場合、ＥＧＲ弁開閉制御を実行すべくＥＧＲ弁１３を一旦全閉状態としたときに該ＥＧＲ弁１３が全閉状態で固着し再度開弁させることが困難となる虞がある。
【０２１２】
そこで、本実施例では、付着ＰＭを除去する場合において、全閉時バルブ応答遅れ時間が、第一所定時間より長い第三所定時間より短い場合はＥＧＲ弁開閉制御を実行する。そして、全閉時バルブ応答遅れ時間が第三所定時間以上の場合は、ＥＧＲ弁開閉制御を禁止し、上述した付着ＰＭ焼失制御を実行する。
【０２１３】
ここで、第三所定時間とは、付着ＰＭ量が、ＥＧＲ弁１３を一旦全閉状態としたときに該ＥＧＲ弁１３が全閉状態で固着する虞があるほどの量となっていると判断出来る全閉時バルブ応答遅れ時間の下限値である。
【０２１４】
＜付着ＰＭ除去制御の制御ルーチン＞
ここで、本実施例において付着ＰＭを除去すべく行われる付着ＰＭ除去制御の制御ルーチンについて図１３に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、規定間隔で繰り返されるルーチンである。尚、本ルーチンにおけるＳ３０１からＳ３０３は、実施例４に係る付着ＰＭ焼失制御の制御ルーチンにおけるＳ３０１からＳ３０３と同様であるためその説明を省略する。
【０２１５】
本ルーチンでは、Ｓ３０３において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ５０４に進む。Ｓ５０４において、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態が開閉可能領域に属しているか否かを判別する。このＳ５０４において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ５０５に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ５０７に進む。
【０２１６】
Ｓ５０５に進んだＥＣＵ２０は、Ｓ３０２において検出された全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃが第三所定時間Δｔｖ３より短いか否かを判別する。このＳ５０５において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ５０６に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ５０７に進む。
【０２１７】
Ｓ５０６に進んだＥＣＵ２０は、図１０に示すＥＧＲ弁開閉制御の制御ルーチンにおけるＳ４０４に移行する。つまり、この場合は、ＥＧＲ弁開閉制御が実行される。Ｓ４０４に移行した後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２１８】
一方、Ｓ５０７に進んだＥＣＵ２０は、図７に示す付着ＰＭ焼失制御の制御ルーチンにおけるＳ３０４に移行する。つまり、この場合は、付着ＰＭ焼失制御が実行される。Ｓ３０４に移行した後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２１９】
以上説明した制御ルーチンによれば、内燃機関１の運転状態がＥＧＲ弁開閉可能領域に属し、且つ、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃが第三所定時間Δｔｖ３より短い場合に、ＥＧＲ弁開閉制御が実行される。そして、内燃機関１の運転状態がＥＧＲ弁開閉可能領域に属していない場合、または、全閉時バルブ応答遅れ時間Δｔｖｃが第三所定時間Δｔｖ３以上の場合は、ＥＧＲ弁開閉制御が禁止され、付着ＰＭ焼失制御が実行される。
【０２２０】
これにより、内燃機関１の運転状態の変動を抑制しつつＥＧＲ弁に付着した付着ＰＭを除去することが出来る。また、ＥＧＲ弁１３が全閉状態で固着してしまうことを抑制することが出来る。
【実施例７】
【０２２１】
本実施例に係る内燃機関およびその吸排気系の概略構成は実施例４と同様である。また、本実施例においても、実施例４と同様の燃焼切替制御が行われる。
【０２２２】
＜ＥＧＲ弁固着時制御＞
本実施例においては、ＥＧＲ弁１３が全閉状態で固着した場合、ＥＧＲ弁固着時制御が実行される。以下、本実施例に係るＥＧＲ弁固着時制御について説明する。
【０２２３】
本実施例においては、ＥＧＲ弁１３が全閉状態にあるときに、ＥＣＵ２０からアクチュエータ１４に対して該ＥＧＲ弁１３を開弁方向に制御するよう開弁指令が出された場合に、ＥＧＲ弁１３が開弁されたか否かを開度センサ１３の検出値に基づいて判別する。そして、このときに否定判定された場合、該ＥＧＲ弁１３が全閉状態で固着したと判定し、ＥＧＲ弁固着時制御を実行する。
【０２２４】
ＥＧＲ弁１３が全閉状態で固着した場合、気筒２内にＥＧＲガスを導入することが困難となる。そこで、ＥＧＲ弁固着時制御においては、内燃機関１での予混合燃焼を禁止し燃焼モードを通常燃焼とする。さらに、ＥＣＵ２０からアクチュエータ１４に対して開弁指令を継続的に出す。
【０２２５】
ＥＧＲ弁１３が全閉状態で固着した場合であっても、ＥＧＲ通路１２内の圧力脈動や温度変化によって付着ＰＭの粘度や硬度が低下し、それによって、ＥＧＲ弁１３を開弁することが可能となる場合がある。そして、ＥＣＵ２０からアクチュエータ１４に対して開弁指令を継続的に出すことで、ＥＧＲ弁１３を開弁することが可能となった場合、より速やかに該ＥＧＲ弁１３の開度の制御を実行することが出来る。これにより、上述したような付着ＰＭ焼失制御を直ちに開始することが可能となる。
【０２２６】
＜ＥＧＲ弁固着時制御の制御ルーチン＞
ここで、本実施例に係るＥＧＲ弁固着時制御の制御ルーチンについて図１４に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、内燃機関１の運転中、規定間隔で繰り返されるルーチンである。
【０２２７】
本ルーチンでは、先ず、ＥＣＵ２０は、Ｓ６０１において、アクチュエータ１４に対して開弁指令を出したか否かを判別する。このＳ６０１において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ６０２に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２２８】
Ｓ６０２において、ＥＣＵ２０は、ＥＧＲ弁１３が全閉状態で固着したか否かを判別する。このＳ６０２において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ６０３に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２２９】
Ｓ６０３において、ＥＣＵ２０は、予混合燃焼を禁止し内燃機関１における燃焼モードを通常燃焼とする。
【０２３０】
次に、ＥＣＵ２０は、Ｓ６０４に進み、アクチュエータ温度センサ１５によって検出されるアクチュエータ１４の温度Ｔａが所定温度Ｔａ０より低いか否かを判別する。ここで、所定温度Ｔａ０は、アクチュエータ１４に過剰な負荷がかかっていると判断出来る温度の下限値である。この所定温度Ｔａ０は実験等によって予め定められている。Ｓ６０４において、肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ６０５に進み、否定判定された場合、ＥＣＵ２０はＳ６０６に進む。
【０２３１】
Ｓ６０５に進んだＥＣＵ２０は、アクチュエータ１４に対する開弁指令を継続する。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２３２】
Ｓ６０６に進んだＥＣＵ２０は、アクチュエータ１４に対する開弁指令を停止する。その後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０２３３】
以上説明した制御ルーチンによれば、ＥＧＲ弁１３が全閉状態で固着した場合、予混合燃焼が禁止される。そして、アクチュエータ１４の温度Ｔａが所定温度Ｔａ０より低い場合は、アクチュエータ１４に対する開弁指令が継続される。これにより、ＥＧＲ弁１３を開弁することが可能となった場合に、より速やかに該ＥＧＲ弁１３の開度の制御を実行することが出来る。
【０２３４】
一方、アクチュエータ１４の温度Ｔａが所定温度Ｔａ０以上である場合は、アクチュエータ１４に対する開弁指令が停止される。これにより、アクチュエータ１４に過剰な負荷がかかることを抑制することが出来る。
【０２３５】
尚、本実施例においては、ＥＧＲ弁１３が全閉状態で固着している場合、アクチュエータ１４に対して開弁指令を断続的に出すようにしても良い。これにより、ＥＧＲ弁１３にかかる負荷を低減することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０２３６】
【図１】本発明の実施例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。
【図２】内燃機関の運転状態と内燃機関における燃焼モードとの関係を示す図
【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、ＥＧＲ弁の開度および気筒内のＥＧＲガス量、燃料噴射時期の変化を示すタイムチャート。
【図４】本発明の実施例１に係る燃焼切替制御の制御ルーチンを示すフローチャート。
【図５】本発明の実施例３に係る、内燃機関の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の燃焼切替制御におけるバルブ応答遅れ時間を設定するときの制御ルーチンを示すフローチャート。
【図６】本発明の実施例４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。
【図７】本発明の実施例４に係る付着ＰＭ焼失制御の制御ルーチンを示すフローチャート。
【図８】付着ＰＭ焼失制御における全閉時バルブ応答遅れ時間と所定開度との関係を示すマップ。
【図９】付着ＰＭ焼失制御における全閉時バルブ応答遅れ時間と所定実行時間との関係を示すマップ。
【図１０】本発明の実施例５に係るＥＧＲ弁開閉制御の制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１１】ＥＧＲ弁開閉制御における全閉時バルブ応答遅れ時間と全閉頻度との関係を示すマップ
【図１２】ＥＧＲ弁開閉可能領域を示す図。
【図１３】本発明の実施例６に係る付着ＰＭ除去制御の制御ルーチンを示すフローチャート。
【図１４】本発明の実施例７に係るＥＧＲ弁固着時制御の制御ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
【０２３７】
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】
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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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