(57)【要約】【課題】圧縮着火内燃機関の機関負荷が低負荷または中負荷である場合に、予混合燃焼を実施する圧縮着火内燃機関の燃焼制御方法において、フュエルカットにより減速した後に、燃料噴射を再開して加速する場合にも、燃焼騒音の増大などを抑制できる技術を提供する。【解決手段】圧縮着火内燃機関が、予混合燃焼の実施中にフュエルカットにより減速した後（Ｓ１０１）、燃料噴射が再開されることにより加速する場合（Ｓ１０２）、前記燃料噴射が再開された後の所定期間においては、ＥＧＲガス量によらずに着火時期を制御する（Ｓ１０３〜Ｓ１０５）。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮着火内燃機関の機関負荷が軽負荷または中負荷である場合は、燃焼形態を予混合燃焼とするとともに、該予混合燃焼における着火時期をＥＧＲガス量によって制御し、前記内燃機関の機関負荷が高負荷である場合は、燃焼形態を、圧縮上死点近傍で燃料噴射を行う拡散燃焼とする圧縮着火内燃機関の燃焼制御方法であって、
前記予混合燃焼の実施中において、前記内燃機関が、燃料噴射が停止されることにより減速した後、燃料噴射が再開されることにより加速する場合、前記燃料噴射が再開された後の所定期間においては、燃焼形態を、前記ＥＧＲガス量によらずに着火時期が制御されるＥＧＲガス不足時燃焼とすることを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃焼制御方法。
【請求項２】
前記燃料噴射が停止した期間の長さに基いて、前記燃料噴射の再開時に前記内燃機関の気筒に導入される吸気内に残留する残留ＥＧＲガス量を推定し、該推定された残留ＥＧＲガス量が所定のＥＧＲ下限値以上の場合は、前記燃料噴射の再開時から燃焼形態を前記予混合燃焼と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制御方法。
【請求項３】
前記ＥＧＲガス不足時燃焼は、前記拡散燃焼であることを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼制御方法。
【請求項４】
前記ＥＧＲガス不足時燃焼は、予混合させる燃料の燃料噴射時期を前記予混合燃焼における燃料噴射時期よりも進角させる低ＥＧＲ予混合燃焼であることを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼制御方法。
【請求項５】
圧縮着火内燃機関の機関負荷が軽負荷または中負荷である場合は、燃焼形態を予混合燃焼とするとともに、該予混合燃焼における着火時期をＥＧＲガス量によって制御し、前記内燃機関の機関負荷が高負荷である場合は、燃焼形態を、圧縮上死点近傍で燃料噴射を行う拡散燃焼とする圧縮着火内燃機関の燃焼制御方法であって、
前記予混合燃焼の実施中において、前記内燃機関が、燃料噴射が停止されることにより減速した後、燃料噴射が再開されることにより加速する場合、前記燃料噴射が再開された後の所定期間においては、前記内燃機関の実圧縮比または吸気温度を前記予混合燃焼の実施時における設定値よりも低下させることを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃焼制御方法。
【請求項６】
圧縮着火内燃機関の機関負荷が軽負荷または中負荷である場合は、燃焼形態を予混合燃焼とするとともに、該予混合燃焼における着火時期をＥＧＲガス量によって制御し、前記内燃機関の機関負荷が高負荷である場合は、燃焼形態を、圧縮上死点近傍で燃料噴射を行う拡散燃焼とする圧縮着火内燃機関の燃焼制御方法であって、
前記予混合燃焼および／または前記拡散燃焼の実施中においてＥＧＲガスの一部を所定箇所に貯蔵し、
前記予混合燃焼の実施中において、前記内燃機関が、燃料噴射が停止されることにより減速した後、燃料噴射が再開されることにより加速する場合、前記燃料噴射が再開された後の所定期間においては、前記貯蔵されたＥＧＲガスを前記気筒内に供給することを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃焼制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼制御方法を使用する圧縮着火内燃機関であって、
前記内燃機関の吸気通路と排気通路とを連通するＥＧＲ通路を有するとともに、前記ＥＧＲガスを該ＥＧＲ通路によって前記内燃機関の排気通路から吸気通路に循環させるＥＧＲ装置と、
前記ＥＧＲ通路に接続され、前記予混合燃焼および／または前記拡散燃焼の実施中にお
いて前記ＥＧＲガスの一部を貯蔵する貯蔵タンクと、
前記ＥＧＲ通路とは別に設けられ、前記貯蔵タンクと前記内燃機関の吸気ポートとを直接結合する貯蔵ＥＧＲガス通路と、を備え、
前記予混合燃焼の実施中において、前記内燃機関が、燃料噴射が停止されることにより減速した後、燃料噴射が再開されることにより加速する場合、前記燃料噴射が再開された後の所定期間においては、前記貯蔵タンクに貯蔵されたＥＧＲガスが、前記貯蔵ＥＧＲガス通路を通じて前記内燃機関の吸気ポートに供給されることを特徴とする圧縮着火内燃機関。
【請求項８】
圧縮着火内燃機関の機関負荷が軽負荷または中負荷である場合は、燃焼形態を予混合燃焼とするとともに、該予混合燃焼における着火時期をＥＧＲガス量によって制御し、前記内燃機関の機関負荷が高負荷である場合は、燃焼形態を、圧縮上死点近傍で燃料噴射を行う拡散燃焼とする圧縮着火内燃機関の燃焼制御方法であって、
前記燃料噴射の停止中は、前記内燃機関の気筒における吸排気弁を全閉状態とすることにより、前記気筒内に前記燃料噴射の停止時におけるＥＧＲガスを保持することを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃焼制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮着火内燃機関の燃焼制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧縮着火内燃機関（以下、単純に「内燃機関」という。）の燃焼制御において、燃料の噴射時期を大幅に進角させて、気筒内における燃焼状態を予混合燃焼が主体にすることにより、ＮＯｘや煤の発生を抑制する技術が採用されている。これを、一般に予混合圧縮着火燃焼と呼んでいる。
【０００３】
このような予混合圧縮着火燃焼（以下、単純に「予混合燃焼」という。）においては、吸気中におけるＥＧＲガスの割合（ＥＧＲ率）を通常のディーゼル燃焼（以下「拡散燃焼」という。）におけるより高くするのが好ましい。すなわち、空気に比べて熱容量の大きいＥＧＲガスを吸気中に多量に混在させ、予混合気中の燃料及び酸素の密度を低下させることで、予混合気の着火タイミングを遅らせ、いわゆる過早着火の発生を抑制することができる。しかも、その予混合気中では燃料及び酸素の周囲に不活性なＥＧＲガスが略均一に分散し、これが燃焼熱を吸収することになるので、ＮＯｘの生成が大幅に抑制される。
【０００４】
ここで、ＥＧＲガスの存在によって吸気中における新気の量は減少するので、内燃機関の機関負荷が高負荷である場合に、予混合圧縮着火燃焼を実施することは困難である。そこで、内燃機関の運転状態によって、予混合圧縮着火燃焼と、拡散燃焼とを切換える技術などが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
またここで、上記の予混合燃焼において着火タイミングを好適に制御するためには、吸気中におけるＥＧＲガスの量を精密に制御することが望まれる。しかし、例えば、内燃機関における燃料噴射を停止して減速した後に、燃料噴射を再開して加速する場合には、燃料噴射の停止中に、内燃機関の排気系から吸気系に循環しているＥＧＲガスそのものが内燃機関の排気系から車外へ流出し、減少してしまう。従って、この場合にＥＧＲ弁や吸気絞り弁の応答性を如何に向上させても、内燃機関の気筒に導入される吸気中のＥＧＲガスの量を制御することが困難となる場合があった。結果として、過早着火の発生による燃焼騒音の増大や、ＮＯｘなどのエミッションの悪化の原因となる場合があった。
【特許文献１】特開２０００−１３０２００号公報
【特許文献２】特開２００３−２８６８７６号公報
【特許文献３】特開２００３−２８６８８０号公報
【特許文献４】特開２００２−３２７６３８号公報
【特許文献５】特開平１１−３２４７６４号公報
【特許文献６】特開平１１−３４３８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的とするところは、圧縮着火内燃機関が低負荷または中負荷の運転状態にある場合に、燃焼形態を予混合燃焼とする圧縮着火内燃機関の燃焼制御方法において、燃料噴射を停止して減速した後に、燃料噴射を再開して加速する場合にも、燃焼騒音の増大などを抑制できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明は、圧縮着火内燃機関における予混合燃焼の実施中に、前記内燃機関が、燃料噴射が停止されることにより減速した後、燃料噴射が再開される
ことにより加速する場合、前記燃料噴射が再開された後の所定期間においては、ＥＧＲガス量によらずに着火時期を制御することを最大の特徴とする。
【０００８】
より詳しくは、圧縮着火内燃機関の機関負荷が軽負荷または中負荷である場合は、燃焼形態を予混合燃焼とするとともに、該予混合燃焼における着火時期をＥＧＲガス量によって制御し、前記内燃機関の機関負荷が高負荷である場合は、燃焼形態を、圧縮上死点近傍で燃料噴射を行う拡散燃焼とする圧縮着火内燃機関の燃焼制御方法であって、
前記予混合燃焼の実施中において、前記内燃機関が、燃料噴射が停止されることにより減速した後、燃料噴射が再開されることにより加速する場合、前記燃料噴射が再開された後の所定期間においては、燃焼形態を、前記ＥＧＲガス量によらずに着火時期が制御されるＥＧＲガス不足時燃焼とすることを特徴とする。
【０００９】
ここで、上述したように、内燃機関において予混合燃焼が実施されている場合には、過早着火の発生を抑制するために、いわゆる拡散燃焼が実施されている場合と比較して吸気中におけるＥＧＲガスの量を増加させることが望ましい。しかし、前記内燃機関における燃料噴射が停止されることにより減速した（以下、「フュエルカットされる」という。）後に、燃料噴射が再開されることにより加速する場合には、フュエルカット中に、内燃機関の排気系から吸気系に循環されているＥＧＲガスは、前記内燃機関の排気系から徐々に外部に流出してしまい、減少してしまっている場合がある。
【００１０】
このような状態において、予混合燃焼を再開した場合には、ＥＧＲ弁や吸気絞り弁を制御することにより、吸気中のＥＧＲガスの量を制御しようにも、ＥＧＲ装置中のＥＧＲガスが極端に少ないために、制御することが困難となる場合がある。
【００１１】
そこで、本発明においては、内燃機関がフュエルカット後に、燃料噴射を再開することによって加速する場合、前記燃料噴射の再開時より所定期間においては、燃焼形態を、前記ＥＧＲガス量によらずに着火時期の制御が行われるＥＧＲガス不足時燃焼とすることとした。
【００１２】
こうすれば、前記燃料噴射の再開時より所定期間においては、ＥＧＲガス量によらずに着火時期の制御が行われるので、内燃機関の排気系から吸気系に循環されるＥＧＲガスの量が少なくても、着火時期の制御が好適に行われる。結果として、フュエルカット後に内燃機関が加速する場合にも過早着火の発生を抑制でき、燃焼騒音の増大などを抑制することができる。
【００１３】
ここで、前記燃料噴射の再開時より所定期間とは、内燃機関の排気系から吸気系に循環されるＥＧＲガスの量が燃料噴射を再開することにより時間とともに増加して、予混合燃焼においても、吸気中のＥＧＲガスの量によって着火時期の制御が可能になる閾値としての期間であり、予め実験的に求められる。
【００１４】
また、本発明においては、前記燃料噴射が停止した期間の長さに基いて、前記燃料噴射の再開時に前記内燃機関の気筒に導入される吸気内に残留する残留ＥＧＲガス量を推定し、該推定された残留ＥＧＲガス量が所定のＥＧＲ下限値以上の場合は、前記燃料噴射の再開時から燃焼形態を前記予混合燃焼とするようにしてもよい。
【００１５】
ここで、内燃機関においてフュエルカットされている期間においては、前述のように内燃機関の排気系から吸気系に循環されるＥＧＲガスは、徐々に内燃機関の排気系から外部に流出するので、その量はフュエルカットが開始してからの時間に伴って減少する。またここで、ＥＧＲ下限値は、内燃機関の気筒に導入される吸気内のＥＧＲガスの量がそれ以上であれば、燃料噴射の再開時から予混合燃焼を実施してもＥＧＲガスの量によって着火
時期の制御が可能となる閾値としてのＥＧＲガスの量である。すなわち、本発明においては、燃料噴射を停止した期間の長さに基いて残留ＥＧＲガス量を推定し、推定された残留ＥＧＲガス量がＥＧＲ下限値以上かどうかにより、燃料噴射の再開時に予混合燃焼を実施するか、ＥＧＲガス不足時燃焼を実施するかを決定するようにした。
【００１６】
こうすれば、フュエルカットの後に加速する際に、予混合燃焼を実施するとＥＧＲガスの不足により過早着火が発生するおそれがある場合にのみ、ＥＧＲガス不足時燃焼を実施することができる。従って、もともと燃焼騒音が低く、良好なエミッションが得られる予混合燃焼の実施の機会を最大限に増加させることができる。
【００１７】
ここで、ＥＧＲガス不足時燃焼の内容としては、圧縮上死点近傍で燃料噴射が行われる拡散燃焼や、予混合させる燃料の燃料噴射時期を前記予混合燃焼における燃料噴射時期よりもさらに進角させる低ＥＧＲ予混合燃焼を例示することができる。
【００１８】
前記拡散燃焼においては、燃料を圧縮上死点付近で噴射するので、基本的には燃料噴射の直後において混合気に着火する。従って、燃料噴射時期によって着火制御を行うことができ、着火時期が吸気中におけるＥＧＲガスの量の影響を受けづらい。その結果、フュエルカットの後に加速する場合においても、過早着火によって燃焼騒音が増大することを抑制できる。
【００１９】
また、低ＥＧＲ予混合燃焼においては、上述のように、予混合させる燃料の燃料噴射時期を、予混合燃焼における燃焼噴射時期よりもさらに進角させている。そうすれば、予混合燃焼における混合気と比較して、気筒内に燃料をさらに均一にかつ希薄に分布させることができる。その結果、着火時期をより遅くすることができ、ＥＧＲガスの量にかかわらず、過早着火の発生を抑制することができる。結果として、燃焼騒音の増大を抑制でき、予混合燃焼の本来の良好なエミッションを得ることができる。なお、この場合も燃料噴射時期によって着火時期を制御し、ＥＧＲガスの量による着火時期の制御は行われない。
【００２０】
また、本発明においては、圧縮着火内燃機関の機関負荷が軽負荷または中負荷である場合は、燃焼形態を予混合燃焼とするとともに、該予混合燃焼における着火時期をＥＧＲガス量によって制御し、前記内燃機関の機関負荷が高負荷である場合は、燃焼形態を、圧縮上死点近傍で燃料噴射を行う拡散燃焼とする圧縮着火内燃機関の燃焼制御方法について、
前記予混合燃焼の実施中において、前記内燃機関が、燃料噴射が停止されることにより減速した後、燃料噴射が再開されることにより加速する場合、前記燃料噴射が再開された後の所定期間においては、前記内燃機関の実圧縮比または吸気温度を前記予混合燃焼の実施時における設定値よりも低下させるようにしてもよい。
【００２１】
前述のように、フュエルカットの実施後、燃料噴射を再開して予混合燃焼を実施する場合には、前述のようにＥＧＲガスの不足による過早着火が発生するおそれがある。一方、前記内燃機関に可変圧縮比機構が備えられている場合には、圧縮比を低下させることにより気筒内の混合気が燃焼しづらい状態とし、過早着火を抑制できることが知られている。また、前記内燃機関にインタークーラ、ＥＧＲクーラなどが備えられている場合には、それらの冷却能力を上昇させることによって前記内燃機関の吸気温度を低下させることにより気筒内の混合気を燃焼しづらい状態とし、過早着火を抑制できることが知られている。
【００２２】
そこで、本発明においては、フュエルカットの後、燃料噴射を再開した後の所定期間においては、前記内燃機関の実圧縮比または吸気温度を低下させることにより、予混合燃焼における過早着火の発生を抑制することとした。こうすれば、フュエルカットの後、燃料噴射を再開した後における燃焼騒音の増大を抑制できるとともに、予混合燃焼の実施により、エミッションの悪化を抑制することもできる。
【００２３】
また、本発明においては、圧縮着火内燃機関の機関負荷が軽負荷または中負荷である場合は、燃焼形態を予混合燃焼とするとともに、該予混合燃焼における着火時期をＥＧＲガス量によって制御し、前記内燃機関の機関負荷が高負荷である場合は、燃焼形態を、圧縮上死点近傍で燃料噴射を行う拡散燃焼とする圧縮着火内燃機関の燃焼制御方法について、
前記予混合燃焼および／または前記拡散燃焼の実施中においてＥＧＲガスの一部を所定箇所に貯蔵し、
前記予混合燃焼の実施中において、前記内燃機関が、燃料噴射が停止されることにより減速した後、燃料噴射が再開されることにより加速する場合、前記燃料噴射が再開された後の所定期間においては、前記貯蔵されたＥＧＲガスを前記気筒内に供給するようにしてもよい。
【００２４】
すなわち、フュエルカットを実施する前の定常運転中に、内燃機関の排気系から吸気系に循環されるＥＧＲガスの一部を所定箇所に貯蔵する。そして、フュエルカットの後、燃料噴射を再開した後の所定期間においては、上述の貯蔵されたＥＧＲガスを気筒内に供給する。こうすれば、フュエルカットの後、燃料噴射を再開した後の所定期間において、不足したＥＧＲガスを補充することができ、ＥＧＲガスの不足による過早着火の発生を抑制することができる。結果として、フュエルカットの後、燃料噴射を再開して加速する場合にも、燃焼騒音の増大を抑制でき、予混合燃焼及びＥＧＲガス導入の本来の効果である良好なエミッションを得ることができる。
【００２５】
ここで、ＥＧＲガスの一部を所定箇所に貯蔵する一の方法としては、ＥＧＲガスが、内燃機関の排気通路からＥＧＲ通路を通じて吸気通路に循環されている場合、内燃機関の吸気通路におけるＥＧＲ通路との接続箇所より上流側に吸気遮断弁を設けるとともに、排気通路におけるＥＧＲ通路との接続箇所より下流側に排気遮断弁を設け、フュエルカット中は、その各々を閉弁する方法を例示することができる。
【００２６】
そうすれば、フュエルカット中に、吸排気弁が稼動することにより、吸気遮断弁と排気遮断弁とで区切られた範囲内で、ＥＧＲガスが排気系から吸気系に循環され、排気系から外部に流出することを抑制できる。そして、フュエルカットの後、燃料噴射が再開される際に、排気遮断弁及び吸気遮断弁を開弁することにより、予混合燃焼における着火時期の制御に充分なＥＧＲガスを気筒に供給することができる。なお、この場合所定箇所とは、前記吸気遮断弁と前記排気遮断弁とで区切られた空間を意味する。
【００２７】
また、ＥＧＲガスの一部を所定箇所に貯蔵する別の方法としては、ＥＧＲガスが、内燃機関の排気通路からＥＧＲ通路を通じて吸気通路に循環されている場合、例えばＥＧＲ通路に接続された貯蔵タンクを備え、フュエルカットを実施する前の定常運転中に該貯蔵タンクにＥＧＲガスを貯蔵し、フュエルカットの後、燃料噴射を再開する際に該貯蔵タンクから気筒にＥＧＲガスを供給するようにしてもよい。この際、前記貯蔵タンクにＥＧＲガスを所定の高圧の状態で貯蔵しておき、貯蔵されたＥＧＲガスの圧力によって、貯蔵タンクからＥＧＲガスが噴出するようにしてもよい。また、燃料噴射を再開した後にＥＧＲ通路内を流通する新気または排気を貯蔵タンクに流入させ、貯蔵されたＥＧＲガスを貯蔵タンクから押し出すようにしてもよい。
【００２８】
そして、本発明においては、上記の圧縮着火内燃機関の燃焼制御方法を使用する圧縮着火内燃機関を、
前記内燃機関の吸気通路と排気通路とを連通するＥＧＲ通路を有するとともに、前記ＥＧＲガスを該ＥＧＲ通路によって前記内燃機関の排気通路から吸気通路に循環させるＥＧＲ装置と、
前記ＥＧＲ通路に接続され、前記予混合燃焼および／または前記拡散燃焼の実施中にお
いて前記ＥＧＲガスの一部を貯蔵する貯蔵タンクと、
前記ＥＧＲ通路とは別に設けられ、前記貯蔵タンクと前記内燃機関の吸気ポートとを直接結合する貯蔵ＥＧＲガス通路と、を備え、
前記予混合燃焼の実施中において、前記内燃機関が、燃料噴射が停止されることにより減速した後、燃料噴射が再開されることにより加速する場合、前記燃料噴射が再開された後の所定期間においては、前記貯蔵タンクに貯蔵されたＥＧＲガスが、前記貯蔵ＥＧＲガス通路を通じて前記内燃機関の吸気ポートに供給されるようにしてもよい。
【００２９】
すなわち、上述したように、ＥＧＲ通路に貯蔵タンクを備え、フュエルカットを実施する前の定常運転中に該貯蔵タンクにＥＧＲガスを貯蔵し、フュエルカットの後、燃料噴射を再開した後に該貯蔵タンクから吸気通路にＥＧＲガスを供給する場合において、貯蔵タンクと、前記内燃機関の吸気ポートとを直接結合する貯蔵ＥＧＲガス通路と、を備えるようにし、前記予混合燃焼の実施中において、前記内燃機関が、燃料噴射が停止されることにより減速した後、燃料噴射が再開されることにより加速する場合、前記燃料噴射が再開された後の所定期間においては、前記貯蔵タンクに貯蔵されたＥＧＲガスが、前記貯蔵ＥＧＲガス通路を通じて前記前記内燃機関の気筒または吸気ポートに供給する。
【００３０】
こうすれば、前記貯蔵タンクより、ＥＧＲガスをより迅速に気筒に供給することができるので、予混合燃焼の再開直後から着火時期を好適に制御することができ、過早着火による燃焼騒音の増大が抑制でき、良好なエミッションを得ることができる。
【００３１】
また、本発明においては、圧縮着火内燃機関の機関負荷が軽負荷または中負荷である場合は、燃焼形態を予混合燃焼とするとともに、該予混合燃焼における着火時期をＥＧＲガス量によって制御し、前記内燃機関の機関負荷が高負荷である場合は、燃焼形態を、圧縮上死点近傍で燃料噴射を行う拡散燃焼とする圧縮着火内燃機関の燃焼制御方法において、
前記燃料噴射の停止中は、前記内燃機関の気筒における吸排気弁を全閉状態とすることにより、前記気筒内に前記燃料噴射の停止時におけるＥＧＲガスを保持するようにしてもよい。
【００３２】
こうすれば、フュエルカット中において、ＥＧＲガスを気筒内に保持することができ、フュエルカット後に燃料噴射が再開された際に、予混合燃焼を実施しても、ＥＧＲガスの不足による過早着火の発生を抑制できる。結果として、燃焼騒音を抑制でき、良好なエミッションを得ることができる。なお、この際、気筒の吸排気弁を全閉にするタイミングは、フュエルカットを実施する前の最後の燃焼における排気行程の後が望ましい。これは、最後の燃焼後であって、その排気行程前のタイミングで、吸排気弁を全閉状態にしてしまうと、気筒内に保持されるガス中において排気の占める割合が過度に高くなり、予混合燃焼を再開させた際に失火を生じるおそれがあるからでかる。
【００３３】
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明にあっては、圧縮着火内燃機関が低負荷または中負荷の運転状態にある場合に、燃焼形態を予混合燃焼とする圧縮着火内燃機関の燃焼制御方法おいて、燃料噴射を停止して減速した後に、燃料噴射を再開して加速する場合にも、燃焼騒音の増大などを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
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例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００３６】
図１は、本実施例に係る内燃機関とその吸排気系及び制御系の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する多気筒ディーゼル機関である。
【００３７】
内燃機関１は、各気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。各燃料噴射弁３は、燃料を所定圧まで蓄圧する蓄圧室（コモンレール）４と接続されている。そして、コモンレール４は、燃料供給管５を介して燃料ポンプ６と連通している。
【００３８】
また、内燃機関１には、吸気枝管８が接続されており、この吸気枝管８の上流側は、さらに吸気管９と接続されている。この吸気管９には、吸気管９を通過して内燃機関１に流入する吸入空気量を制御する吸気絞り弁１０が備えられている。前記吸気絞り弁１０には、ステッパモータ等で構成されて該吸気絞り弁１０を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ１４が取り付けられている。
【００３９】
また、吸気管９のさらに上流側には、遠心過給機（ターボチャージャ）１５のコンプレッサハウジング１５ａと、該コンプレッサハウジング１５ａ内で圧縮されて高温となった吸気を冷却するためのインタークーラ１６とが取り付けられている。
【００４０】
一方、内燃機関１には、排気枝管１８が接続され、この排気枝管１８は、前記遠心過給機１５のタービンハウジング１５ｂと接続されている。また、該タービンハウジング１５ｂは、排気管１９と接続されている。この排気管１９には、下流にて図示しないマフラーに接続されている。
【００４１】
また、排気管１９の途中には、排気ガス中の粒子状物質（例えば、煤）やＮＯｘを浄化する排気浄化装置２０が配置されている。
【００４２】
また、内燃機関１には、該内燃機関１の排気系を流れる排気ガスの一部を吸気系へ循環させるＥＧＲ装置４０が設けられている。ＥＧＲ装置４０は、排気枝管１８から吸気枝管８の集合部に至るよう形成されたＥＧＲ通路２５と、電磁弁等からなり印加電圧の大きさに応じてＥＧＲ通路２５内を流れるＥＧＲガスの流量を調整するＥＧＲ弁２６と、ＥＧＲ弁２６より上流のＥＧＲ通路２５に設けられ該ＥＧＲ通路２５を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２７とを備えている。
【００４３】
このように構成されたＥＧＲ装置４０では、ＥＧＲ弁２６が開弁されると、排気枝管１８内を流れる排気ガスの一部が、前記ＥＧＲ通路２５を通り、ＥＧＲクーラ２７によって冷却され、吸気支管８の集合部へ流入する。吸気支管８へ流入したＥＧＲガスは、吸気枝管８の上流から流れてきた新気と混ざり合いつつ各気筒２の燃焼室へ分配される。
【００４４】
以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３５が併設されている。このＥＣＵ３５は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。
【００４５】
ＥＣＵ３５には、アクセルポジションセンサ３３などのセンサ類が電気配線を介して接続され出力信号がＥＣＵ３５に入力されるようになっている。アクセルポジションセンサ３３は、運転者が操作するアクセルぺダル３２の動きと連動するアクセル開度に対応した信号を出力する。一方、ＥＣＵ３５には、燃料噴射弁３の他、吸気絞り用アクチュエータ１４、ＥＧＲ弁２６等が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ３５によって制御されるようになっている。
【００４６】
また、ＥＣＵ３５には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられており、ＲＯＭには、内燃機関１の種々の制御を行うためのプログラムや、データを格納したマップが記憶されている。後述する、本発明における加速時燃焼切換えルーチンも、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されているプログラムの一つである。
【００４７】
ここで、上記内燃機関１においては、軽負荷または中負荷の運転状態において、燃料の噴射時期を大幅に進角させる予混合燃焼を実施している。また、高負荷の運転状態においては、圧縮上死点付近で燃料噴射を行ういわゆる拡散燃焼を実施している。これにより、軽負荷または中負荷の運転状態においては、気筒内に均質な燃料濃度分布を得ることができ、ＮＯｘや煤の発生を抑制することができる。また、高負荷の運転状態においては機関出力を確保することができる。
【００４８】
ここで、内燃機関１において予混合燃焼が実施されている場合、吸気中におけるＥＧＲガスの割合（ＥＧＲ率）は拡散燃焼におけるより高く設定されている。すなわち、空気に比べて熱容量の大きいＥＧＲガスを吸気中に多量に混在させ、予混合気中の燃料及び酸素の密度を低下させることで、予混合気の着火タイミングを遅らせ、いわゆる過早着火の発生を抑制している。しかも、その予混合気中では燃料及び酸素の周囲に不活性な排気が略均一に分散し、これが燃焼熱を吸収することになるので、ＮＯｘの生成が大幅に抑制される。（逆に、高負荷の運転状態においては、ＥＧＲガスの量が多いと、充分な出力を得ることが困難となるので、上述のように拡散燃焼に切換えている。）
【００４９】
次に、図２を用いて、内燃機関１においてフュエルカットすることにより減速した後に、燃料噴射を再開して加速する場合の、吸気中におけるＥＧＲガスの量の変化について説明する。図２（ａ）において横軸は時間を、縦軸はアクセル開度を示す。一方図２（ｂ）における横軸は図２（ａ）の横軸と対応した時間を、縦軸はＥＧＲガス量を示す。また、図２（ｂ）において要求ＥＧＲガス量の変化が実線で、実ＥＧＲガス量の変化が破線で示されている。
【００５０】
図２（ａ）に示すようにアクセル開度が変化する場合、すなわちアクセル開度が減少してＯＦＦされる場合には、それに伴って要求ＥＧＲガス量が減少している。ここで、要求ＥＧＲガス量は、予混合燃焼の実施中に着火時期を好適に制御するために要求されるＥＧＲガスの量であり、機関負荷及び機関回転数との関係において予め準備されたマップから読み出されることによって決定される。これに対し、実ＥＧＲガス量は気筒２に導入される吸気中のＥＧＲガスの量が要求ＥＧＲガス量になるように、吸気絞り弁１０及びＥＧＲ弁２６が制御されることにより実現されるＥＧＲガスの量である。図２（ｂ）におけるフュエルカット前においては、実ＥＧＲガス量は要求ＥＧＲガス量に略追従して減少している。
【００５１】
そして、フュエルカット期間においては、アクセルペダル３２がＯＦＦされており、燃料噴射が行われないために、要求ＥＧＲガス量もゼロになっている。このとき、気筒２の吸排気弁は稼動されているので、ＥＧＲ装置４０によって循環されていたＥＧＲガスは、引き続き循環を継続する。しかし、次々と導入される新気と混合され、その一部は排気枝管１８及び排気管１９を通じて車外に流出する。結果として、ＥＧＲ装置４０によって循環され続けるＥＧＲガスの量は時間とともに減少する。
【００５２】
そして、アクセルペダル３２がＯＮされることによりフュエルカット期間が終了した後は、アクセル開度の増加に伴って要求ＥＧＲガス量も増加している。ここにおいて、気筒２に導入される吸気中のＥＧＲガスの量を要求ＥＧＲガス量とするべく、吸気絞り弁１０及びＥＧＲ弁２６が制御されたとしても、ＥＧＲ装置４０によって循環されているＥＧＲ
ガス自体が殆どない状態である。また、燃料噴射開始後のＥＧＲガスが気筒２に供給されるまでには時間がかかる。
【００５３】
従って、この状態においては、実ＥＧＲガス量を要求ＥＧＲガス量に追従させることが困難となる。すると、図２（ｂ）におけるＥＧＲガス不足期間中は、実ＥＧＲガス量が要求ＥＧＲガス量と比較して少なくなってしまい、予混合燃焼において過早着火が発生し易くなる。結果として、燃焼騒音の増大や、エミッションの悪化が生じるおそれがある。
【００５４】
そこで、本実施例においては、ＥＧＲガス不足期間中は、低負荷または中負荷の運転状態であっても予混合燃焼を実施せず、いわゆる拡散燃焼を実施することとした。これは、拡散燃焼においては、燃料噴射の直後に燃焼が起きると考えられ、燃料噴射時期のみで充分着火時期の制御が可能だからである。すなわち、ＥＧＲガス不足期間中は拡散燃焼を実施するようにすれば、ＥＧＲガスが不足しても着火時期の制御に与える影響が少なく、過早着荷も発生しづらいと考えられるからである。
【００５５】
図３には、本実施例における加速時燃焼切換えルーチンについてのフローチャートを示す。本ルーチンは、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中に、所定期間毎にＥＣＵ３５によって繰り返し実行される。
【００５６】
本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において、内燃機関１がフュエルカット中かどうかについて判定される。具体的には、ＥＣＵ３５から燃料噴射弁３に送られる信号から判断してもよい。ここでフュエルカット中でないと判定された場合には、本ルーチンを一旦終了する。一方、フュエルカット中であると判定された場合には、次の段階で、内燃機関１が加速されることが予測されるので、Ｓ１０２に進む。
【００５７】
Ｓ１０２においては、加速の要求がされたかどうかが判定される。具体的にはアクセルペダル３２が踏まれることにより変化する、アクセルポジションセンンサ３３の出力信号を検出することにより判定してもよい。ここで、加速の要求がされていないと判定された場合には、未だフュエルカット中であると判断されるので、Ｓ１０２の処理の前に戻り、Ｓ１０２において加速の要求がされたかどうかが再度判定される。そして、Ｓ１０２において、加速の要求がされたと判定されるまでこれらの処理が繰り返される。
【００５８】
Ｓ１０２において、加速の要求がされたと判定された場合には、Ｓ１０３に進む。Ｓ１０３においては、圧縮上死点近傍で燃料噴射が行われる拡散燃焼が実施される。ここで、内燃機関１の定常運転中は、拡散燃焼は、高負荷の運転状態においてのみ実施される。従って、低負荷及び中負荷の運転状態においては拡散燃焼が実施されることは殆どない。しかし、Ｓ１０３においては、定常運転中に用いるマップとは別のマップであって、低負荷または中負荷の運転状態における運転状態と、拡散燃焼用の燃料噴射時期及び噴射量との関係が格納されたマップから、制御データが読み出され、低負荷または中負荷の運転状態における拡散燃焼が実施される。Ｓ１０３の処理が実行されるとＳ１０４に進む。
【００５９】
Ｓ１０４においては、ＥＧＲガス不足期間が終了したかどうかが判定される。ここで、ＥＧＲガス不足期間とは、フュエルカットの後の加速時において予混合燃焼が実施された場合に、燃料噴射の開始からこれ以上の時間が経過しないと、ＥＧＲガス不足によって過早着荷が発生するおそれがあると判断される閾値としての期間である。換言すると、燃料噴射が開始することにより、過早着火を抑制するのに充分な量の、新たに発生したＥＧＲガスが、気筒２に導入可能となるまでの期間である。このＥＧＲガス不足期間は予め実験的に求めた不変の値としてもよい。あるいは、排気ガスの温度や酸素濃度を検出し、排気ガスの温度が所定値を超える、または排気ガスの酸素濃度が所定値以下となることなどをもって、ＥＧＲガス不測期間が終了したと判断してもよい。
【００６０】
Ｓ１０４においてＥＧＲガス不足期間中であると判定された場合は、この時点で予混合燃焼に切換えると、ＥＧＲガスの不足により過早着火が発生するおそれがあると判断されるので、Ｓ１０４の処理の前に戻り、再度Ｓ１０４において、ＥＧＲガス不足期間中であるかどうかが判定される。そして、Ｓ１０４において、ＥＧＲガス不足期間が終了したと判定されるまで、これらの処理が繰り返される。
【００６１】
一方、Ｓ１０４において、ＥＧＲガス不足期間が終了したと判定された場合には、予混合燃焼に切換えても過早着火が発生しないと判断されるので、Ｓ１０５に進む。Ｓ１０５においては、内燃機関１の燃焼形態を予混合燃焼に切換える。そして、Ｓ１０５の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
【００６２】
以上、説明したように、本ルーチンにおいては、フュエルカット後に加速要求がされた場合には、まず、低負荷または中負荷の運転状態においても拡散燃焼を実施する。そして、ＥＧＲガス不足期間が終了した時点で、予混合燃料に切換える。このことにより、フュエルカット後に加速した際に、予混合燃焼においてＥＧＲガスが不足し、過早着火が発生することを抑制できる。結果として、加速した直後の燃焼騒音の増大を抑制することができる。
【００６３】
なお、本実施例においては、図３におけるＳ１０３において、予混合燃焼の代わりに拡散燃焼を実施する例について説明したが、Ｓ１０３において、予混合燃焼の代わりに、予混合させる燃料の燃料噴射時期を予混合燃焼における燃料噴射時期よりもさらに進角させた低ＥＧＲ予混合燃焼を実施してもよい。この低ＥＧＲ予混合燃焼においては、通常の予混合燃焼よりもさらに予混合のための燃料噴射を進角させるために、気筒内に極めて希薄且つ均一な燃料分布を形成することができる。これにより、混合気の着火性を抑えることができ、例えＥＧＲガスが不足したとしても過早着火の発生を抑制できる。なお、この低ＥＧＲ予混合燃焼においては、予混合のための燃料の噴射時期によって気筒内の燃料分布が制御され、これにより着火時期が制御されている。
【００６４】
ここにおいて、上述の拡散燃焼および低ＥＧＲ予混合燃焼は、本発明におけるＥＧＲガス不足時燃焼の一例である。
【００６５】
次に、図４を用いて、内燃機関１においてフュエルカットすることにより減速した後に、燃料噴射を再開して加速する場合の、吸気中におけるＥＧＲガスの量の変化の別の例について説明する。この例は、図２で説明した場合と比較し、急減速及び急加速された場合の例である。
【００６６】
図４（ａ）及び（ｂ）における横軸及び縦軸については、図２（ａ）及び（ｂ）と同じである。図４（ａ）に示すのは、アクセル開度が略一定の値を示している時に突然アクセルペダル３２がＯＦＦされてフュエルカットされ、加速時には、また、突然アクセルペダル３２がＯＮされてある程度のアクセル開度まで急峻に変化した場合である。この場合、フュエルカットされるまでは、要求ＥＧＲガス量、実ＥＧＲガス量ともに略一定の値を示している。そして、フュエルカットされた後は、要求ＥＧＲガス量は略零になるが、実ＥＧＲガス量は徐々に減少し、燃料噴射が停止してからＥＧＲガス筒内残留期間が経過した時点で略零となる。この後に加速要求がされた場合には、図４（ｂ）に示すように、要求ＥＧＲガス量に対して実ＥＧＲガス量が追従することができず、ＥＧＲガス不足期間が生じてしまう。これについては、図２における説明と同じである。
【００６７】
ここで、図４（ｂ）におけるＥＧＲ下限値を、それ以上のＥＧＲガスが、気筒２に導入される吸気中に残留していれば、予混合燃焼を実施した場合にもＥＧＲガスの不足によっ
て過早着火が発生しない閾値と定義する。また、フュエルカットしてから、気筒２に導入される吸気中に残留するＥＧＲガスの量がＥＧＲ下限値になるまでの期間を燃焼形態切換不要期間と定義する。そうすると、フュエルカットしてから燃焼形態切換不要期間が経過するまでに、加速要求があった場合には、その後、すぐに予混合燃焼を開始してもＥＧＲガスの不足による過早着火は発生しづらいと考えられる。なお、今後の説明においては、フュエルカットしてから、気筒２に導入される吸気中に残留するＥＧＲガスを残留ＥＧＲガスを呼び、吸気中における残留ＥＧＲガスの量を残留ＥＧＲガス量と呼ぶ。
【００６８】
次に、フュエルカットされてからの時間によって残留ＥＧＲガス量を推定し、充分な残留ＥＧＲガスが気筒２に導入される吸気中に残留している場合には、加速要求後も、拡散燃焼を行わず、予混合燃焼を行う制御について説明する。
【００６９】
図５には、本実施例における加速時燃焼切換えルーチンの別の態様についてのフローチャートを示す。本ルーチンは、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中に、所定期間毎にＥＣＵ３５によって繰り返し実行される。
【００７０】
本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において、内燃機関１がフュエルカット中かどうかについて判定され、Ｓ１０２においては、加速の要求がされたかどうかが判定される。これらの処理については、図３における処理と同じであるので説明は省略する。Ｓ１０２において、加速の要求がされたと判定された場合には、Ｓ２０１に進む。
【００７１】
Ｓ２０１においては、残留ＥＧＲガス量が推定される。具体的には、フュエルカット期間と、フュエルカットされた際のＥＧＲガス量と、残留ＥＧＲガス量との関係を予め実験的に求めてマップ化しておく。そして、このマップから残留ＥＧＲガス量のデータを読み出すことにより推定される。Ｓ２０１の処理が終了するとＳ２０２に進む。
【００７２】
Ｓ２０２においては、Ｓ２０１において推定された残留ＥＧＲガス量がＥＧＲ下限値より少ないかどうかが判定される。ここでＥＧＲ下限値とは、前述のように、それ以上のＥＧＲガスが、吸気中に残留していれば、予混合燃焼を実施した場合にもＥＧＲガスの不足によって過早着火が発生しない閾値としてのＥＧＲガスの量である。従って、Ｓ２０２において、残留ＥＧＲガス量がＥＧＲ下限値よりも少ないと判定された場合には、この状態で予混合燃焼を実施するとＥＧＲガスの不足によって過早着火が発生するおそれがあると判断されるのでＳ１０３に進む。一方、Ｓ２０２において、残留ＥＧＲガス量がＥＧＲ下限値以上であると判定された場合には、この状態で予混合燃焼を実施しても、過早着火は発生しないと判断されるのでＳ１０５に進む。
【００７３】
Ｓ１０３からＳ１０５の処理については、図３において既に説明しているので、説明は省略する。
【００７４】
以上、説明したように、本ルーチンにおいては、Ｓ２０１において、フュエルカット期間に基いて、残留ＥＧＲガス量を推定している。そしてＳ２０２において、推定された残留ＥＧＲガス量とＥＧＲ下限値とを比較し、加速する際に、拡散燃焼を実施するか予混合燃焼を実施するかを決定している。
【００７５】
従って、本ルーチンによれば、フュエルカット後に加速する場合であって、且つ予混合燃焼を実施すると過早着火が発生する危険性が高いと判断される場合にのみ、拡散燃焼が実施され、それ以外の場合には、フュエルカット後に加速する場合であっても、予混合燃焼が実施される。従って、ＮＯｘや煤などの発生を抑制できる予混合燃焼の実施機会を最大限に増やすことができ、結果として、フュエルカット後の加速時における燃焼騒音の増大を抑制できるとともに、より確実に良好なエミッションを得ることが可能となる。
【００７６】
なお、本ルーチンにおけるＳ１０３においても、拡散燃焼でなく低ＥＧＲ予混合燃焼を実施してもかまわない。また、本ルーチンのＳ１０４におけるＥＧＲガス不足期間は、実験的に求められた不変の値としてもよいし、フュエルカット期間と、ＥＧＲガス不足期間との関係を予め実験的に求めてマップ化し、フュエルカット期間に対して最適な値を該マップから読み出して決定してもよい。あるいは、排気ガスの温度や酸素濃度を検出し、排気ガスの温度が所定値を超える、または排気ガスの酸素濃度が所定値以下となることなどをもって、ＥＧＲガス不測期間が終了したと判断してもよい。
【実施例２】
【００７７】
次に、本発明における実施例２について説明する。本実施例における内燃機関１のハード構成と、実施例１で説明したものとの差は、本実施例における内燃機関１は、吸排気バルブの開閉弁タイミングを変更可能とする可変動弁機構（ＶＶＴ（図示せず））を備えていること及び、インタークーラ１６及びＥＧＲクーラ２７における冷却能力が調整可能であり、吸気管９を通過する吸気及び、ＥＧＲ通路２５を通過するＥＧＲガスの温度を制御可能である点である。図６は、本実施例における加速時燃焼制御ルーチンである。本ルーチンは、ＥＣＵ３５のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中に、所定期間毎にＥＣＵ３５によって繰り返し実行される。
【００７８】
本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において、内燃機関１がフュエルカット中かどうかについて判定され、Ｓ１０２においては、加速の要求がされたかどうかが判定される。これらの処理については、図３において既に説明した処理と同じである。Ｓ１０２において、加速の要求がされたと判定された場合には、Ｓ３０１に進む。
【００７９】
Ｓ３０１においては、内燃機関１の実圧縮比が低下される。具体的には、可変動弁機構によって吸気弁の閉弁時期を遅らせることにより圧縮比が低下される。これは、吸気弁から気筒２内に一旦導入した吸気が、吸気弁の閉弁時期を遅らせることにより再度吸気ポート側に排出され、実質的な導入吸気量が減少するという原理による。
【００８０】
このようにして、内燃機関１の実圧縮比が低下されることにより、気筒内における混合気の着火性が抑えられ、結果として予混合燃焼における過早着火の発生を抑制することができる。Ｓ３０１の処理が終了するとＳ１０４に進むが、Ｓ１０４の処理の内容については、図３の説明における内容と同じであるので、ここでは説明を省略する。
【００８１】
Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ３０２に進み、圧縮比を変更前の値まで復帰させた上で本ルーチンを終了する。
【００８２】
以上、説明したように本実施例においては、フュエルカット後に加速が要求された場合にも、燃焼形態は予混合燃焼とする。そして、燃料噴射の再開後のＥＧＲガス不足期間については、内燃機関１の実圧縮比を低下させることにより、ＥＧＲガスの量が不足したとしても過早着火が発生しづらいようにしている。これによれば、低負荷または中負荷の運転状態においては、燃焼形態を常に予混合燃焼とすることができ、常にＮＯｘや煤の発生を抑制できる。また、それと同時に、過早着火の発生も抑制することができる。結果として、フュエルカット後に加速をする際にも、常に良好なエミッションを得ることができるとともに、燃焼騒音の増大を抑制できる。
【００８３】
なお、本実施例のＳ３０１においては、ＶＶＴによって吸気弁の閉弁時期を遅らせることにより内燃機関１の圧縮比を低下させた。しかし、圧縮比を低減する方法はこれに限られない。例えば、同じくＶＶＴによって、吸気弁の閉弁時期を所定値より進角することによって圧縮比を低下させてもよい。また、内燃機関１のシリンダブロックとクランクケー
スとの相対位置を変更する変位機構などを備えるようにし、該変位機構の作動によって圧縮比を低下させてもよい。
【００８４】
また、本実施例のＳ３０１においては、内燃機関１の圧縮比を低下させることにより、気筒２内の混合気の着火性を抑えることによって過早着火の発生を抑制した。しかし、気筒２内の混合気の着火性を抑える方法はこれに限られない。例えば、Ｓ３０１において、インタークーラ１６や、ＥＧＲクーラ２７の冷却能力を増加し、気筒２に導入される吸気の温度を低下させることにより、気筒２内の混合気の着火性を抑えてもよい。具体的には、インタークーラ１６や、ＥＧＲクーラ２７における冷却水の流量を調整することによってもよい。
【実施例３】
【００８５】
次に、図７を用いて本発明における実施例３について説明する。図７は本実施例における内燃機関１のＥＧＲ装置４０付近のみを抜き出した図である。本実施例における内燃機関１のハード構成と、実施例１で説明したものとの差は、本実施例における内燃機関１が、ＥＧＲ装置４０のＥＧＲ通路２５に接続された貯蔵タンク２３を備える点である。本実施例においては、フュエルカットされる前の時点で、ＥＧＲガスを貯蔵タンク２３に貯蔵しておき、フュエルカットが終了して加速する際に、貯蔵タンク２３に貯蔵されたＥＧＲガスを気筒２に供給する。なお、本実施例においては、フュエルカットが終了して加速する際の燃焼形態は予混合燃焼であることを前提としている。
【００８６】
図７において、ＥＧＲ通路２５には、分岐通路２８の一端が接続されている。分岐通路２８の他端は貯蔵タンク２３に接続されており、分岐通路２８は、ＥＧＲ通路２５と貯蔵タンク２３とを連通させる。また、分岐通路２８の途中には切換え弁３６が備えられており、この切換え弁３６により、ＥＧＲ通路２５を流通するＥＧＲガスを、ＥＧＲ通路２５の下流側に導くのか、貯蔵タンク２３に導くのかを切換えることができる。また、ＥＧＲ通路２５における分岐通路２８との接続部の下流側において、合流通路２９の一端がＥＧＲ通路２５と接続されている。そして、合流通路２９の他端は貯蔵タンク２３と接続されている。また、合流通路２９の途中には、遮断弁３７が設けられている。この遮断弁３７によって、貯蔵タンク２３内に貯蔵されたＥＧＲガスをＥＧＲ通路２５に導入するかどうかを切換える。
【００８７】
本実施例においては、フュエルカット前の定常燃焼時において、高機関回転数、高機関負荷の運転状態となったときには、切換え弁３６を開弁し、遮断弁３７は閉弁した状態にする。そのことにより、貯蔵タンク２３内部にはＥＧＲガスが高圧の状態で貯蔵される。貯蔵タンク２３内部にＥＧＲガスが高圧の状態で貯蔵されると、切換え弁３６、遮断弁３７を両方とも閉弁し、高圧のＥＧＲガスを貯蔵タンク２３内に保持する。そして、フュエルカット後に加速の要求があった場合には、遮断弁３７を開弁する。そうすると、貯蔵タンクに貯蔵されていた高圧のＥＧＲガスがＥＧＲ通路２５に噴出し、気筒２に供給される。
【００８８】
また、遮断弁３７を開弁してから所定期間後に切換え弁３６を開弁し、ＥＧＲ通路２５を流通するガスを分岐通路２８側に導入するようにしてもよい。これにより、燃料噴射の再開後の気筒２からの排気が、分岐通路２８から貯蔵タンク２３に導入され、貯蔵タンク２３の中のＥＧＲガスを押し出すことができる。その結果、より効率良く、貯蔵タンク２３内のＥＧＲガスを気筒２に供給することができる。
【００８９】
図８には、本実施例における内燃機関１の別の態様について示す。この態様においては、合流通路３９はＥＧＲガス通路２５と接続されているのではなく、その途中で分岐し、４つの吸気ポートに直接接続されている。こうすることにより、貯蔵タンク２３から排出
されたＥＧＲガスは、遮断弁３７の開弁後直ちに気筒２に供給されることができ、フュエルカット後に燃料噴射を再開した直後から、燃焼騒音の増大やエミッションの悪化を抑制することができる。なお、この場合の合流通路３９の長さは短い方が望ましいことは言うまでもない。少なくとも、この場合の合流通路３９の長さは、図７におけるように合流通路２９をＥＧＲガス通路２５に接続した場合において、貯蔵タンク２３に貯蔵されたＥＧＲガスが気筒２に供給されるまでに通過する経路の経路長よりは短く設定するとよい。
【００９０】
なお、本実施例においては、フュエルカット前の定常燃焼時において、高機関回転数、高機関負荷の運転状態となったときには、切換え弁３６を開弁し、ＥＧＲガスを貯蔵タンク２３に導入するようにした。しかし、フュエルカット後に加速の要求があった場合に、特に予混合燃焼の実施時と同じ状態のＥＧＲガスを気筒２に供給したいという場合には、低負荷または中負荷の運転状態において、予混合燃焼が実施されている時に切換え弁３６を開弁し、ＥＧＲガスを貯蔵タンク２３に導入するようにしてもよい。
【実施例４】
【００９１】
次に、図９を用いて本発明における実施例４について説明する。図９は、本実施例に係る内燃機関１の気筒２付近を取り出した断面図である。本実施例における内燃機関１のハード構成と、実施例１で説明したものとの差は、本実施例における内燃機関１は、吸気枝管８の集合部分の、ＥＧＲ通路２５との接続部よりも上流側に、吸気遮断弁４５を備えており、排気枝管１８の集合部分の、ＥＧＲ通路２５との接続部よりも下流側に排気遮断弁４６を備えることである。本実施例においては、フュエルカットされた時点で、吸気遮断弁４５及び排気遮断弁４６を全閉状態とし、ＥＧＲ弁２６は全開状態とすることによって、フュエルカット中はＥＧＲガスを吸気遮断弁４５と排気遮断弁４６で区切られた空間内に閉じ込めて保持し、燃料噴射の再開時には、保持されたＥＧＲガスが気筒２に導入される。なお、本実施例においては、フュエルカットが終了して加速する際の燃焼形態は予混合燃焼であることを前提としている。
【００９２】
図９において、本実施例における吸気枝管８には、前述のように吸気遮断弁４５が備えられ、排気枝管１８には、前述のように排気遮断弁４６が備えられている。
【００９３】
本実施例においては、フュエルカットによる減速要求が内燃機関１に出された時点で吸気遮断弁４５及び排気遮断弁４６が全閉状態にされる。その結果、フュエルカット前に、既にＥＧＲ装置４０によって循環されていたＥＧＲガスが、フュエルカット中は、そのまま車外に流出せずに循環を続ける。そして、フュエルカット後に加速する場合には、そのＥＧＲガスをそのまま気筒２に供給することが可能である。結果として、フュエルカット後に加速した直後から、充分な量のＥＧＲガスを気筒２に供給することができ、過早着火による燃焼騒音の増大やエミッションの悪化を抑制することができる。
【００９４】
なお、本実施例における吸気遮断弁４５は、吸気絞り弁１０によって代替可能である。また、排気管１９において、図示しない排気絞り弁が備えられている場合には、該排気絞り弁を、本実施例における排気遮断弁４６として使用してもよい。
【００９５】
次に、本実施例における別の態様について説明する。すなわち本実施例においては、フュエルカットによる減速要求が内燃機関１に出された時点で、吸排気弁を全閉状態とし、気筒２の中にＥＧＲガスを閉じ込めるようにしてもよい。こうすれば、フュエルカット後に燃料噴射が再開された際に、既に気筒２内にＥＧＲガスが存在しているため、予混合燃焼を実施してもＥＧＲガスの不足による過早着火の発生を抑制できる。従って、貯蔵タンク２３や、吸気遮断弁４５、排気遮断弁４６などの特別な装置を必要とせず、フュエルカット後の燃料噴射再開時より、燃焼騒音の増大や、エミッションの悪化を抑制することができる。
【００９６】
なお、この場合においては、吸排気弁を全閉状態にするタイミングは、フュエルカットに入る前の最後の燃焼についての排気行程の後にするのが望ましい。それは、燃焼後の排気が気筒２内に保持された場合には、保持されたガス中における新気量が少な過ぎるために、燃料噴射の再開後の最初の燃焼において失火が発生するおそれがあるからである。
【００９７】
以上、説明したように、本実施例においては、フュエルカットによる減速要求が内燃機関１に出された時点で、吸気遮断弁４５及び、排気遮断弁４６によって区切られた空間または気筒２内にＥＧＲガスを保持することにより、フュエルカット後の燃料噴射再開時には、気筒２に充分なＥＧＲガスを供給することができる。従って、フュエルカット後の加速時の最初から、ＥＧＲガス量の不足による過早着火の発生を抑制できる。結果として、燃焼騒音の増大や、エミッションの悪化を抑制することができる。
【００９８】
なお、上記の実施例１から４においては、フュエルカットの後、アクセルペダル３２がＯＮされることにより燃料噴射が再開され、加速動作が行われる場合を想定して説明してきた。しかし、本発明は、減速動作によるフュエルカットの継続中に、機関回転数が過度に低下することを抑制するために燃料噴射を自動復帰させる場合にも適用することが可能である。こうすれば、フュエルカット中に燃料噴射が自動復帰する際にも、燃焼騒音や、エミッションの悪化を抑制することができる。
【００９９】
ここで、フュエルカット中に燃料噴射が自動復帰する場合は、加速動作時と比較して燃料噴射量が少ないため、過早着火の発生による燃焼騒音の増大は顕著でないことが予想される。従って、本発明を、フュエルカットの継続中における燃料噴射の自動復帰に適用する場合は、実施例１で説明したＥＧＲガス不足時燃焼としては、拡散燃焼でなく低ＥＧＲ予混合燃焼を実施することが望ましい。そうすれば、フュエルカット中に燃料噴射が自動復帰する場合にエミッションの悪化をより効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明に係る圧縮着火内燃機関及び吸排気系、制御系の概略構成を示した図である。
【図２】内燃機関においてフュエルカットすることにより減速した後に、燃料噴射を再開して加速する場合の、吸気中におけるＥＧＲガスの量の変化について示した図である。
【図３】本発明の実施例１における加速時燃焼切換えルーチンを示すフローチャートである。
【図４】内燃機関においてフュエルカットすることにより減速した後に、燃料噴射を再開して加速する場合の、吸気中におけるＥＧＲガスの量の変化の別の例について示した図である。
【図５】本発明の実施例１における加速時燃焼切換えルーチンの別の態様を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施例２における加速時燃焼制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例３における内燃機関のＥＧＲ装置付近を示した図である。
【図８】本発明の実施例３における内燃機関のＥＧＲ装置付近の別の態様を示す図である。
【図９】本発明の実施例４における内燃機関の気筒付近を取り出した断面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１・・・内燃機関
２・・・気筒
３・・・燃料噴射弁
４・・・コモンレール
５・・・燃料供給管
６・・・燃料ポンプ
８・・・吸気枝管
９・・・吸気管
１０・・・吸気絞り弁
１４・・・吸気絞り用アクチュエータ
１５・・・遠心過給機
１５ａ・・・コンプレッサハウジング
１５ｂ・・・タービンハウジング
１６・・・インタークーラ
１８・・・排気枝管
１９・・・排気管
２０・・・排気浄化装置
２３・・・貯蔵タンク
２５・・・ＥＧＲ通路
２６・・・ＥＧＲ弁
２７・・・ＥＧＲクーラ
２８・・・分岐通路
２９、３９・・・合流通路
３２・・・アクセルペダル
３３・・・アクセルポジションセンサ
３５・・・ＥＣＵ
３６・・・切換え弁
３７・・・遮断弁
４０・・・ＥＧＲ装置
４５・・・吸気遮断弁
４６・・・排気遮断弁
【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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