(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンを、常時は拡散燃焼させるよう、かつエンジン低負荷時は、拡散燃焼から予混合燃焼に切り替えるようにしたエンジン制御方法であって、
上記エンジンを上記拡散燃焼から上記予混合燃焼に切り替えるに際して、
上記エンジンの吸気中の酸素濃度を求めると共に、
その求められた酸素濃度が、予め設定されたＮＯｘ発生酸素濃度閾値を超えるときは、上記拡散燃焼から上記予混合燃焼の燃料噴射形態への切替を中止しておき、その後、求められた酸素濃度が上記ＮＯｘ発生酸素濃度閾値以下になったときに、上記予混合燃焼に切り替えるエンジン制御方法において、
上記エンジンがモータリング状態からアイドル状態に移行するときに、そのエンジンを上記予混合燃焼に切り替えることを特徴とするエンジン制御方法。
【請求項２】
上記ＮＯｘ発生酸素濃度閾値が、上記エンジンの回転数および燃料噴射量に応じて、各々設定された請求項１記載のエンジン制御方法。
【請求項３】
上記エンジンの排気の一部を吸気中に環流する排気環流を、少なくとも上記予混合燃焼時に行うと共に、その予混合燃焼時の予混合目標排気環流率を、上記拡散燃焼時の拡散目標排気環流率よりも高く設定し、
上記エンジンを上記拡散燃焼から上記予混合燃焼に切り替えるに際して、
上記予混合燃焼への切替前に、上記予混合目標排気環流率で排気環流を行って、上記エンジンの吸気中の酸素濃度を低下させる請求項１または２記載のエンジン制御方法。
【請求項４】
エンジンを、常時は拡散燃焼させるよう、かつエンジン低負荷時は、拡散燃焼から予混合燃焼に切り替えるようにしたエンジン制御システムであって、
上記エンジンの負荷を測定するための負荷測定手段と、
上記エンジンを、上記拡散燃焼と上記予混合燃焼とで切り替えて燃焼制御するための燃焼制御手段と、
上記エンジンの吸気中に含まれる酸素濃度を測定するための酸素濃度測定手段とを備え、
上記燃焼制御手段は、
上記負荷測定手段で測定されたエンジン負荷が所定の切替負荷以下で、かつ上記酸素濃度検出手段で検出された酸素濃度が所定のＮＯｘ発生酸素濃度閾値以下のときに、上記エンジンを予混合燃焼に切り替えるエンジン制御システムにおいて、
上記燃焼制御手段は、上記エンジンがモータリング状態からアイドル状態に移行するときに、そのエンジンを上記予混合燃焼に切り替えることを特徴とするエンジン制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを、運転領域に応じて拡散燃焼と予混合燃焼とで切り替えるエンジン制御方法およびエンジン制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンの排ガスを改善するために、燃料噴射時期を通常のディーゼル燃焼（以下、拡散燃焼という）よりも早期にして、燃料と空気の混合を十分に促進させる予混合燃焼（以下、ＰＣＩ燃焼）と呼ばれる新しい燃焼方式が提案されている。そのＰＣＩ燃焼では、排気環流（以下ＥＧＲという）を高いＥＧＲ率で行って低酸素雰囲気とし、それにより過早着火を抑えることで低ＮＯｘかつ低ＳＯＯＴ（煤）な燃焼を実現している。
【０００３】
一般に、ＰＣＩ燃焼を可能な運転領域は、低負荷の運転領域に限られる。そこで、従来、エンジンの運転領域により、拡散燃焼とＰＣＩ燃焼とを切り替える燃焼制御方法が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、運転領域によりＰＣＩ燃焼と拡散燃焼とを切り替えるようにしたディーゼルエンジンが提案されている。
【０００５】
その特許文献１のディーゼルエンジンでは、拡散燃焼からＰＣＩ燃焼への切替に際して、ＰＣＩ燃焼に最適な空気量となるように、空気量（酸素量）を強制的に変更する制御を行うようにしている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３２７６３８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、上述の燃焼制御方法では、エンジンの制御モードを拡散燃焼モードからＰＣＩ燃焼モードに切り替えたときに、排ガス性能や燃焼音が悪化してしまうという問題があった。
【０００８】
例えば、車両の減速時などエンジンがモータリング（燃料噴射量が０）状態のときに、ＰＣＩ燃焼を開始すると（ＰＣＩ燃焼モードで燃料を噴射すると）、インテークマニホールドなどにおける吸気中の酸素濃度が比較的高い状態から、燃料が過早着火してしまい、ＮＯｘが多く排出されたり、燃焼音が悪化してしまう。
【０００９】
また、空気量を強制的に変更させる制御を行ったとしても、制御の煩雑さが増すことから、実際には応答遅れなどが発生してしまい、結果的に、ＰＣＩ燃焼に最適な空気量とならないままに、燃料を噴射してしまい、ＮＯｘ等が増大してしまう虞があった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、拡散燃焼から予混合燃焼への移行時に、ＮＯｘの排出を抑制し、かつ低騒音を図ることができるエンジン制御方法およびエンジン制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、エンジンを、常時は拡散燃焼させるよう、かつエンジン低負荷時は、拡散燃焼から予混合燃焼に切り替えるようにしたエンジン制御方法であって、上記エンジンを上記拡散燃焼から上記予混合燃焼に切り替えるに際して、上記エンジンの吸気中の酸素濃度を求めると共に、その求められた酸素濃度が、予め設定されたＮＯｘ発生酸素濃度閾値を超えるときは、上記拡散燃焼から上記予混合燃焼の燃料噴射形態への切替を中止しておき、その後、求められた酸素濃度が上記ＮＯｘ発生酸素濃度閾値以下になったときに、上記予混合燃焼に切り替えるエンジン制御方法において、上記エンジンがモータリング状態からアイドル状態に移行するときに、そのエンジンを上記予混合燃焼に切り替えるものである。
【００１２】
好ましくは、上記ＮＯｘ発生酸素濃度閾値が、上記エンジンの回転数および燃料噴射量に応じて、各々設定されたものである。
【００１４】
好ましくは、上記エンジンの排気の一部を吸気中に環流する排気環流を、少なくとも上記予混合燃焼時に行うと共に、その予混合燃焼時の予混合目標排気環流率を、上記拡散燃焼時の拡散目標排気環流率よりも高く設定し、上記エンジンを上記拡散燃焼から上記予混合燃焼に切り替えるに際して、上記予混合燃焼への切替前に、上記予混合目標排気環流率で排気環流を行って、上記エンジンの吸気中の酸素濃度を低下させるものである。
【００１５】
上記目的を達成するために本発明は、エンジンを、常時は拡散燃焼させるよう、かつエンジン低負荷時は、拡散燃焼から予混合燃焼に切り替えるようにしたエンジン制御システムであって、上記エンジンの負荷を測定するための負荷測定手段と、上記エンジンを、上記拡散燃焼と上記予混合燃焼とで切り替えて燃焼制御するための燃焼制御手段と、上記エンジンの吸気中に含まれる酸素濃度を測定するための酸素濃度測定手段とを備え、上記燃焼制御手段は、上記負荷測定手段で測定されたエンジン負荷が所定の切替負荷以下で、かつ上記酸素濃度検出手段で検出された酸素濃度が所定のＮＯｘ発生酸素濃度閾値以下のときに、上記エンジンを予混合燃焼に切り替えるエンジン制御システムにおいて、上記燃焼制御手段は、上記エンジンがモータリング状態からアイドル状態に移行するときに、そのエンジンを上記予混合燃焼に切り替えるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、拡散燃焼から予混合燃焼への移行時に、エンジンのＮＯｘの排出を抑制し、かつ低騒音を図ることができるという優れた効果を発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１８】
本実施形態のエンジン制御システムは、例えば、トラックなどの車両に搭載される車両用ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）などに適用される。
【００１９】
図１に基づき本実施形態のエンジン制御システムを説明する。
【００２０】
図１に示すように、エンジン２には、複数のシリンダ２１が形成され、各シリンダ２１に、燃料を噴射するためのインジェクタ２２が設けられる。それらシリンダ２１には、インテークマニホールド３１を介して吸気通路３が接続され、エキゾーストマニホールド４１を介して排気通路４が接続される。
【００２１】
エンジン２には、各シリンダ２１に吸気を過給して供給するための過給器５が設けられる。その過給器５は、排気通路４に配置され排気により回転駆動されるタービン５１と、吸気通路３に配置され吸入空気を圧縮するためのコンプレッサ５２と、タービン５１をコンプレッサ５２に連結する回転軸５３とを備える。
【００２２】
吸気通路３のインテークマニホールド３１には、コンプレッサ５２のブースト圧を検出するためのブースト圧センサ１１と、吸気温度を検出するための吸気温センサ１２が設けられる。そのインテークマニホールド３１よりも上流側の吸気通路３には、エンジン２側（下流側）から順に、エアクーラ３２と、過給器５のコンプレッサ５２と、吸入空気量（新気量）を検出するためのＭＡＦセンサ１３とが設けられる。
【００２３】
排気通路４には、エンジン２側（上流側）から順に、排気温度を検出するための排気温センサ１４と、過給器５のタービン５１が設けられる。
【００２４】
また、エンジン２には、排気の一部を吸気中に環流するためのＥＧＲ装置６が設けられる。そのＥＧＲ装置６は、排気通路４と吸気通路３を連通するためのＥＧＲ通路６１と、そのＥＧＲ通路６１に配置されＥＧＲ通路６１の排気流量を調整するためのＥＧＲバルブ６２と、ＥＧＲ通路６１の排気を冷却するためのＥＧＲクーラ６３とを備える。排気通路３には、よりＥＧＲ率を高くするためのスロットルバルブ６４が設けられる。
【００２５】
以上のエンジン２は、その運転状態に応じて燃焼形態（例えば、拡散燃焼とＰＣＩ燃焼）が、本実施形態のエンジン制御システム１により切り替えられるようになっている。
【００２６】
具体的には、本実施形態のエンジン制御システム１は、基本的に、エンジン２を、常時は拡散燃焼させるよう、かつエンジン低負荷時は、拡散燃焼からＰＣＩ燃焼に切り替えるようにしたものであって、上記エンジン２の負荷を測定するための負荷測定手段と、上記エンジン２を上記拡散燃焼と上記ＰＣＩ燃焼とで切り替えて燃焼制御するための燃焼制御手段と、上記エンジン２の吸気中に含まれる酸素濃度（以下、吸気Ｏ2濃度という）を測定するための酸素濃度測定手段とを備える。
【００２７】
本実施形態の燃焼制御手段は、エンジン２を制御するためのエンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵという）１５で構成され、詳しくは後述するが、上記負荷測定手段で測定されたエンジン負荷が所定の切替負荷以下で、かつ上記酸素濃度検出手段で検出された吸気Ｏ2濃度が所定のＮＯｘ発生酸素濃度閾値（以下、Ｏ2濃度閾値という）以下のときに、上記エンジン２をＰＣＩ燃焼に切り替える。
【００２８】
本実施形態の酸素濃度測定手段は、ＥＣＵ１５と、ブースト圧センサ１１、吸気温センサ１２、およびＭＡＦセンサ１３とで構成される。なお、酸素濃度測定手段は、インテークマニホールド３１に取り付けたＯ2濃度センサでもよい。
【００２９】
ＥＣＵ１５に、ブースト圧センサ１１と、吸気温センサ１２と、ＭＡＦセンサ１３とが接続され、ＥＣＵ１５は、それら各センサ１１〜１３から入力された検出値を基に、シリンダ２１に吸入される吸気中に含まれるＯ2濃度（吸気Ｏ2濃度）を算出、推定する。
【００３０】
また、Ｏ2濃度閾値は、上記エンジン２の回転数および燃料噴射量に応じて、各々設定される。
【００３１】
例えば、図５に示すようなエンジン回転数Ｎｅおよび燃料噴射量Ｑｆｉｎと、Ｏ2濃度閾値との関係を示すＯ2濃度閾値マップが、予め実験などにより求められる。そのＯ2濃度閾値マップを格納するための記憶手段（図示せず）が、ＥＣＵ１５に設けられる。
【００３２】
図１に戻り、本実施形態の負荷測定手段は、ＥＣＵ１５と、エンジン回転数センサ１６およびアクセル開度センサ１７とで構成される。
【００３３】
ＥＣＵ１５に、エンジン回転数センサ１６、アクセル開度センサ１７が接続され、ＥＣＵ１５は、それらセンサ１６、１７から入力された検出値を基に、エンジン２の負荷を算出、推定する。
【００３４】
また、ＥＣＵ１５に、冷却水温センサ１８および排気温センサ１４が接続されて、それらの検出値が入力される。
【００３５】
以上のセンサ類１１〜１４、１６〜１８の入力を基に、ＥＣＵ１５は、インジェクタ２２などの燃料系アクチュエータを、拡散燃焼およびＰＣＩ燃焼などの実行すべき燃焼形態に応じた制御モード（拡散燃焼モード、ＰＣＩ燃焼モード）で制御する。
【００３６】
具体的には、ＥＣＵ１５は、インジェクタ２２に制御信号を出力すべく接続され、そのインジェクタ２２の燃料噴射量および燃料噴射時期を、エンジン負荷や燃焼形態（拡散燃焼、ＰＣＩ燃焼）などを基に決定する。
【００３７】
また、ＥＣＵ１５は、ＥＧＲ装置６のＥＧＲバルブ６２などの空気系アクチュエータに接続され、それら空気系アクチュエータをエンジン２の負荷、燃焼形態などを基に開閉制御する。
【００３８】
本実施形態のＥＣＵ１５は、ＥＧＲ装置６によるＥＧＲを、少なくとも上記ＰＣＩ燃焼時に行うと共に、そのＰＣＩ燃焼時の予混合目標ＥＧＲ率を、上記拡散燃焼時の拡散目標ＥＧＲ率よりも高く設定する。ここで、拡散燃焼時にＥＧＲを行わない場合、その拡散目標ＥＧＲ率を０％とする。
【００３９】
次に、図２から図８に基づき、本実施形態のエンジン制御方法を説明する。
【００４０】
まず、本実施形態のエンジン制御方法の概略を説明する。
【００４１】
本実施形態のエンジン制御方法は、基本的には、エンジン２を、常時は拡散燃焼させ、エンジン低負荷時は拡散燃焼からＰＣＩ燃焼に切り替えるが、その切替の際に、吸気Ｏ2濃度をモニターし、その濃度がある閾値（Ｏ2濃度閾値）以下でない場合には、例えＰＣＩ燃焼が可能な運転領域であってもＰＣＩ燃焼モードでの燃料噴射を行わずに従来の拡散燃焼モードでの燃料噴射を行う。
【００４２】
つまり、本実施形態では、ＥＣＵ１５にて上記エンジン２を上記拡散燃焼から上記ＰＣＩ燃焼に切り替えるに際して、酸素濃度検出手段にて上記エンジン２の吸気Ｏ2濃度を求めると共に、ＥＣＵ１５により、その求められた吸気Ｏ2濃度が、予め設定されたＯ2濃度閾値を超えるときは、上記拡散燃焼から上記ＰＣＩ燃焼への切替を中止しておき、その後、求められた吸気Ｏ2濃度が上記Ｏ2濃度閾値以下になったときに、燃料噴射形態を上記ＰＣＩ燃焼に切り替える。
【００４３】
図２に基づき、本実施形態のエンジン制御方法の詳細を説明する。
【００４４】
図２は、上段から順に、燃料噴射量Ｑｆｉｎ、エンジン回転数Ｎｅ、吸気Ｏ2濃度Ｏ2ｉｎ、燃焼モードＰＣＩｆｌａｇ（ＰＣＩｆｌａｇ＝１のときＰＣＩ燃焼モード、ＰＣＩｆｌａｇ＝０のとき拡散燃焼モード）、ＮＯｘ排出量を示し、横軸は時間ｔを示す。
【００４５】
本実施形態のエンジン制御方法は、車両の減速状態（ｔ０〜ｔ１）から燃料噴射（ｔ１〜）を開始してアイドリングを始める際に実行される。つまり、ＥＣＵ１５は、上記エンジン２がモータリング状態からアイドル状態に移行するときに、そのエンジン２を予混合燃焼モードに切り替える。
【００４６】
時刻ｔ０〜ｔ１では、車両が減速中であり、燃焼噴射量Ｑｆｉｎが０となる（図２の１段参照、Ｑｆｉｎ＝０）。この減速時のように、モータリング（つまり、燃焼噴射量が０でエンジン２が回転する状態）が長く続くと、ＥＧＲガス中のＯ2濃度が高くなり、インテークマニホールド３１内の吸気Ｏ2濃度Ｏ2ｉｎが大気レベル（約２１％）Ｏ2ａｉｒに戻ることになる（図２の３段参照）。
【００４７】
以上の時刻ｔ０〜ｔ１では、吸気Ｏ2濃度Ｏ2ｉｎが予め設定されたＯ2濃度閾値Ｏ2ｔを超えているので、ＥＣＵ１５は、燃料噴射形態の拡散燃焼モードからＰＣＩ燃焼モードへの切替を一時的に中止しておく。
【００４８】
時刻ｔ１では、ＥＣＵ１５は、エンジン２をアイドリング状態にすべく、燃料噴射を開始する（Ｑｆｉｎ＞０）。
【００４９】
また、ＥＣＵ１５は、時刻ｔ１で、排気環流を、予混合目標ＥＧＲ率で行って、エンジン２の吸気Ｏ2濃度Ｏ2ｉｎを低下させる（図２の３段参照）。具体的には、ＥＣＵ１５は、ＥＧＲバルブ６２を開放側に制御する。このように、本実施形態のＥＣＵ１５は、エンジン２をモータリング状態からアイドル状態に移行させるときには、エンジン２の拡散燃焼モード時であっても（つまり、ＰＣＩ燃焼モード切替前であっても）、予混合目標ＥＧＲ率でＥＧＲを行う。
【００５０】
時刻ｔ１以降、ＥＧＲにより吸気Ｏ2濃度Ｏ2ｉｎが低下し、時刻ｔ２で、吸気Ｏ2濃度はＯ2濃度閾値Ｏ2ｔ以下となる。そこで、ＥＣＵ１５は、時刻ｔ２に、エンジン２を拡散燃焼モードからＰＣＩ燃焼モードに切り替える。具体的には、ＥＣＵ１５は、インジェクタ２２の燃焼噴射時期や燃料噴射量などの制御を切り替える。
【００５１】
このように、本実施形態では、インテークマニホールド３１内の吸気中のＯ2濃度Ｏ2ｉｎが、吸気Ｏ2濃度閾値Ｏ2ｔより低くならないと、ＰＣＩ燃焼モードに入らないようにしている。その結果、ＰＣＩ燃焼の過早着火に起因するＮＯｘの発生が減少し、燃焼騒音も低下する。
【００５２】
ここで、図２の最下段のＮＯｘ排出量のグラフにおいて、時刻ｔ０以前において、エンジン２を拡散燃焼モードからＰＣＩ燃焼モードに切り替えた例を、一点鎖線で示す。この例では、時刻ｔ１においてＰＣＩ燃焼モードでの燃料噴射が開始されると、吸気Ｏ2濃度が高いことから過早着火が起こり、過大なＮＯｘの発生が起こってしまう。
【００５３】
これに対して、本実施形態では、過早着火が防止され、ＮＯｘの排出量が抑制される（図２の最下段参照）。
【００５４】
次に、図３のフローチャートに基づき、本実施形態のエンジン制御方法の一例を説明する。
【００５５】
図３に示すように、ＥＣＵ１５は、ステップＳ１で、エンジン回転数センサ１６で検出されたエンジン回転数と自身が算出した燃料噴射量とが、エンジン２をＰＣＩ燃焼で運転可能な範囲内であるか否かを判断する。つまり、エンジン負荷が低負荷であるか否かを判断する。具体的には、負荷測定手段で測定されたエンジン負荷が所定の切替負荷以下か否かを判断する。
【００５６】
ステップＳ１で、エンジン回転数と燃料噴射量とが、ＰＣＩ燃焼可能な範囲であると判断された場合、ＥＣＵ１５は、ステップＳ２で、冷却水温センサ１８の冷却水温、吸気温センサ１２の吸気温、および排気温センサ１４の排気温が、設定範囲内か否かを判断する。
【００５７】
ステップＳ２で、冷却水温、吸気温、および排気温が設定範囲内ならば、ＥＣＵ１５は、ステップＳ３で、車両が急加速状態か否かを判断する。例えば、ＥＣＵ１５は、エンジン回転数センサ１６およびアクセル開度センサ１７の検出値から急加速状態か否かを判断する。
【００５８】
ステップＳ３で、急加速状態でない判断された場合、ステップＳ４では、ＥＣＵ１５は、ブースト圧センサ１１、吸気温センサ１２、およびＭＡＦセンサ１３の入力値から算出した吸気Ｏ2濃度が、所定のＯ2濃度閾値を超えるか否かを判断する。
【００５９】
具体的には、ＥＣＵ１５は、算出した燃料噴射量と、エンジン回転数センサ１６のエンジン回転数とを基に、ＥＣＵ１５内に格納されたＯ2濃度閾値マップ（図５参照）からＯ2濃度閾値を読み取る。ＥＣＵ１５は、その読み取ったＯ2濃度閾値と、算出・推定した吸気Ｏ2濃度とを比較する。
【００６０】
ステップＳ４で吸気Ｏ2濃度が所定のＯ2濃度閾値以下であると判断された場合、ＥＣＵ１５は、ＰＣＩ燃焼モードにて燃料を噴射させる。
【００６１】
他方、ＥＣＵ１５は、ステップＳ１でエンジン回転数と燃料噴射量とがＰＣＩ燃焼可能な範囲内でないと判断した場合、ステップＳ２で冷却水温、吸気温および排気温が設定範囲内でないと判断した場合、ステップＳ３で車両が急加速状態であると判断した場合、およびステップＳ４で吸気Ｏ2濃度が所定の吸気Ｏ2濃度閾値を超えると判断した場合は、エンジン２を拡散燃焼モードにて燃料を噴射させる。
【００６２】
このように、本実施形態のＥＣＵ１５は、ＰＣＩ燃焼か従来燃焼かの燃焼モードを、ステップＳ１〜Ｓ３で、エンジン２回転、燃料噴射量、冷却水温、吸気温、排気温および加速状態などを基に判定し、それに加えて、ステップＳ４で吸気Ｏ2濃度を基に判定する。
【００６３】
次に、図４に基づき、吸気Ｏ2濃度の算出、推定について詳述する。
【００６４】
図４に示すように、まず、ＥＣＵ１５は、体積効率と、ブースト圧センサ１１で検出されたブースト圧と、吸気温センサ１２で検出されたインテークマニホールド３１内の吸気温とから、シリンダ２１内に吸入される気体（新気とＥＧＲガスとの合計）の総モル数Ｎを計算する。ＥＣＵ１５は、ＭＡＦセンサ１３で検出された吸気量（新気量）から新気モル数Ｎａｉｒを計算する。ＥＣＵ１５は、ＭＡＦセンサ１３で検出された吸気量と燃料噴射量Ｑｆｉｎとから、排ガス（ＥＧＲガス）中のＯ2濃度（以下、排ガスＯ2濃度という）［Ｏ2］ｅｘｈを計算する。
【００６５】
次に、ＥＣＵ１５は、ＥＧＲ系の経路遅れを考慮して、排ガスＯ2濃度［Ｏ2］ｅｘｈを補正する。ＥＣＵ１５は、その補正された排ガスＯ2濃度［Ｏ2］ｅｘｈと、総モル数Ｎと新気モル数Ｎａｉｒとから、吸気Ｏ2濃度［Ｏ2］ｉｎを求める。
【００６６】
以上のように、ＥＣＵ１５は、ＭＡＦセンサ１３の出力や燃料噴射量などから、インテークマニホールド３１内の吸気Ｏ2濃度を推定して、モニターする。
【００６７】
次に、図６から図８に基づき、Ｏ2濃度閾値（ＮＯｘ発生酸素濃度閾値）について詳述する。図６から図８は、ＰＣＩ燃焼における吸気Ｏ2濃度とＮＯｘ排出量との関係を示したものである。図６から図８ではエンジン回転数は１５００ｒｐｍであり、燃料噴射量は、図６では１０ｍｍ3／ｓｔ、図７では２０ｍｍ3／ｓｔ、図８では２５ｍｍ3／ｓｔである。
【００６８】
図６から図８において、ラインＬ２０は、ＮＯｘ排出量が２０ｐｐｍとなるインテークマニホールド３１内Ｏ2濃度（以下、２０ｐｐｍ濃度という）を示す。また、図７において、ラインＰ１は、２０ｐｐｍ濃度から＋１％、ラインＰ２は＋％２増加させたＯ2濃度を示す。
【００６９】
図７に示されるように、ＰＣＩ燃焼では、インテークマニホールド３１内のＯ2濃度を＋１％増加させるとＮＯｘ排出量は約３０ｐｐｍに上昇し、Ｏ2濃度を＋２％増加させるとＮＯｘ排出量は約５０ｐｐｍに上昇する。このことからＰＣＩ燃焼において、Ｏ2濃度が２０ｐｐｍの＋２％以内であれば、拡散燃焼のＮＯｘ排出量よりも低ＮＯｘ化を実現できる。
【００７０】
以上から本実施形態のＯ2濃度閾値は、エンジン２をＰＣＩ燃焼させたときに、ＮＯｘ排出量が２０ｐｐｍとなるＯ2濃度を、およそ１．２倍した値に設定される。
【００７１】
このように、本実施形態では、吸気中のＯ2濃度をモニターしながら燃焼モードを制御することによって、ＮＯｘ排出を少なくすることができ、かつ低騒音な燃焼を実現できる。
【００７２】
また、従来は、例えば、エンジンの運転状態をＰＣＩ燃焼領域と認識した場合に、ＰＣＩ燃焼が可能なように、吸入空気量及びＥＧＲ量のマップなどに基づき、吸入空気量を強制的に変更させるような制御を行ったとき、吸入空気量を変化させることで、それに関連して制御されている燃料噴射量やＥＧＲ量などが変化してしまい、運転状態が予混合燃焼をすべき状態から外れてしまう可能性があったが、本実施形態では、確実にＰＣＩ燃焼を行うことができる。
【００７３】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。
【００７４】
例えば、上述の実施形態では、ブースト圧センサ１１、吸気温センサ１２、およびＭＡＦセンサ１３と、ＥＣＵ１５とで酸素濃度検出手段を構成したが、これに限定されず、インテークマニホールド３１などの吸気通路３に酸素濃度検出手段をなすＯ2センサを取り付けて、エンジン２の吸気中に含まれる酸素濃度を測定するようにしてもよい。この場合、ＥＣＵ１５の制御を単純にすることができる。
【００７５】
また、上述の実施形態では、ＥＣＵ１５に、Ｏ2濃度閾値を直接記憶したが、これに限定されない。例えば、ＥＣＵ１５内に、ＰＣＩ燃焼時における、目標吸気Ｏ2濃度とエンジン回転数および燃料噴射量との関係が示された目標吸気Ｏ2濃度マップを予め格納し、上記エンジン２を上記拡散燃焼から上記予混合燃焼に切り替えるに際して、上記目標吸気Ｏ2濃度マップから、エンジン回転数センサ１６およびＥＣＵ１５が算出した燃料噴射量を基に、目標吸気Ｏ2濃度を読み取り、その目標吸気Ｏ2濃度からＯ2濃度閾値を求めるようにしてもよい。
【００７６】
具体的には、図９に示すように、目標吸気Ｏ2濃度に所定の係数（図例では、２％）を加算してＯ2濃度閾値を算出することや、図１０に示すように、目標吸気Ｏ2濃度に所定の係数（図例では、１．２）を積算してＯ2濃度閾値を算出することが考えられる。
【００７７】
また、本実施形態では、エンジン２をモータリング状態からアイドル状態に移行させるときには、ＰＣＩ燃焼モード切替前に予混合目標ＥＧＲ率でＥＧＲを行ったが、これに限定されず、ＰＣＩ燃焼モード切替前は拡散目標ＥＧＲ率でＥＧＲを行い、ＰＣＩ燃焼モード切替後に、予混合目標ＥＧＲ率でＥＧＲを行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１は、本発明に係る一実施形態によるエンジン制御システムを示す。
【図２】図２は、本実施形態のエンジン制御方法のフロー図である。
【図３】図３は、本実施形態のエンジン制御方法のフローチャートを示す。
【図４】図４は、本実施形態のエンジン制御方法による吸気Ｏ2濃度の計算フロー図である。
【図５】図５は、本実施形態のエンジン制御方法によるＯ2濃度閾値の計算ロジック図である。
【図６】図６は、Ｏ2濃度とＮＯｘ排出量との関係を説明する図である。
【図７】図７は、Ｏ2濃度とＮＯｘ排出量との関係を説明する図である。
【図８】図８は、Ｏ2濃度とＮＯｘ排出量との関係を説明する図である。
【図９】図９は、他の実施形態のエンジン制御方法によるＯ2濃度閾値の計算ロジック図である。
【図１０】図１０は、他の実施形態のエンジン制御方法によるＯ2濃度閾値の計算ロジック図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  エンジン制御システム
２  エンジン
１１  ブースト圧センサ
１２  吸気温センサ
１３  ＭＡＦセンサ
１４  排気温センサ
１５  ＥＣＵ（燃焼制御手段）
１６  エンジン回転数センサ
１７  アクセル開度センサ
１８  冷却水温センサ
【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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