(57)【要約】【課題】本発明は、予混合燃焼を行う圧縮着火内燃機関において該内燃機関の運転状態に応じて予混合燃焼と通常燃焼とを切り替える予混合圧縮着火内燃機関において、予混合燃焼を行うことによるエミッションの悪化を抑制する。【解決手段】予混合圧縮着火内燃機関において、予混合圧縮着火内燃機関の運転状態に応じて予混合燃焼と通常燃焼とを切り替えるとともに、内燃機関燃料の所定の燃料性状が許容燃料性状からずれるときには、本来予混合燃焼が行われる予混合圧縮着火内燃機関の運転状態であっても予混合燃焼を禁止して通常燃焼へ切り替えたり（Ｓ１０６）、予混合燃焼を行う運転領域を縮小する（Ｓ１０７）。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期に行われる内燃機関燃料の燃料噴射によって予混合気を形成して予混合燃焼を行う圧縮着火内燃機関において、
前記圧縮着火内燃機関の運転状態が、予混合燃焼が行われる予混合燃焼運転領域又は予混合気を形成せずに圧縮行程上死点近傍の時期に内燃機関燃料を噴射することによる通常燃焼が行われる通常燃焼運転領域の何れに属するかに基づいて、該圧縮着火内燃機関において行われる燃焼状態を予混合燃焼又は通常燃焼の何れに切り替える燃焼切替手段と、
内燃機関燃料の所定燃料性状を検出し又は推定する燃料性状検出手段と、
前記燃料性状検出手段によって検出され又は推定される前記所定燃料性状と予混合燃焼に適する許容燃料性状との差異が大きくなるに従い、前記予混合燃焼運転領域を縮小するとともに前記通常燃焼運転領域を拡大する燃焼運転領域制御手段と、
を備えることを特徴とする予混合圧縮着火内燃機関。
【請求項２】
前記内燃機関燃料はその一部にバイオマス燃料を含み、
前記燃料性状検出手段は、前記内燃機関燃料に含まれる前記バイオマス燃料の濃度を検出し又は推定し、
前記燃焼運転領域制御手段は、前記燃料性状検出手段によって検出され又は推定される前記バイオマス燃料の濃度が該バイオマス燃料における予混合燃焼に適する所定濃度を超えるとき、前記バイオマス燃料の濃度と前記所定濃度との濃度差が大きくなるに従い前記予混合燃焼運転領域を縮小するとともに前記通常燃焼運転領域を拡大する
ことを特徴とする請求項１に記載の予混合圧縮着火内燃機関。
【請求項３】
前記圧縮着火内燃機関において予混合燃焼が行われるときの前記内燃機関燃料の着火時期を検出する着火時期検出手段と、
前記着火時期検出手段によって検出される前記内燃機関燃料の着火時期と前記圧縮着火内燃機関の運転状態に基づいて決定される予混合燃焼時における標準燃料着火時期との着火時期誤差を算出する着火時期誤差算出手段と、を更に備え、
前記燃料性状検出手段によって検出され又は推定される所定燃料性状は、前記着火時期誤差算出手段によって算出される着火時期誤差であって、
前記燃焼運転領域制御手段は、前記着火時期誤差算出手段によって算出される着火時期誤差が大きくなるに従い、または前記着火時期誤差算出手段によって所定回数算出された該所定回数分の着火時期誤差のばらつきが大きくなるに従い、前記予混合燃焼運転領域を縮小するとともに前記通常燃焼運転領域を拡大する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の予混合圧縮着火内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予混合燃焼を行う予混合圧縮着火内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮着火内燃機関において、排出されるＮＯｘの抑制と白煙の抑制を目的として、予混合燃焼が行われる。この予混合燃焼は、一般に燃料を気筒内に圧縮行程上死点より早い時期に噴射することで、燃焼室内により均一な予混合気を形成させる。この均一な予混合気が燃焼すると、火炎温度が低く抑えられるためＮＯｘの生成が抑制される。さらに、この予混合気は燃料と空気が均一に混合しているため、十分な量の酸素の存在下で燃料が燃焼することになり、従って、酸素不足下での燃焼に起因する白煙の発生も抑制される。
【０００３】
ところが、予混合燃焼を行う圧縮着火内燃機関において、機関負荷や機関回転速度が上昇すると、気筒内に均一な予混合気を形成することが困難となり、予混合気が所定の着火時期より早い時期に着火するいわゆる過早着火が生じる可能性が高くなる。そして、過早着火が生じると、燃焼騒音が大きくなる等の問題が生じる。
【０００４】
そこで、予混合燃焼を行う圧縮着火内燃機関において、該内燃機関の運転状態に応じて予混合燃焼の実行を切り替える技術が公開されている。例えば、圧縮着火内燃機関の運転状態が高負荷運転状態である場合には、予混合燃焼を行う代わりに圧縮上死点近傍において燃料噴射を行って該燃料を燃焼させるいわゆる拡散燃焼（以下、「通常燃焼」ともいう）を行い、圧縮着火内燃機関の運転状態が低負荷運転状態である場合には、予混合燃焼を行う（例えば、特許文献１を参照。）。これにより、予混合燃焼によるＮＯｘの抑制と白煙の抑制を効果的に発揮し得るとともに、圧縮着火内燃機関の運転状態が予混合燃焼の効果を発揮するのが困難な状態であるときは、通常燃焼による高出力を発揮し得る。
【特許文献１】特開平１１−３２４７６４号公報
【特許文献２】特開２００３−８３１１９号公報
【特許文献３】特開２００１−３５５４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
圧縮着火内燃機関において、ＮＯｘの抑制と白煙の抑制を目的として予混合燃焼を行う場合、該内燃機関の運転状態が高負荷運転状態となって機関負荷および機関回転速度が上昇するに従い、過早着火が生じる可能性が高くなる。そこで、該内燃機関の運転状態に基づいて、予混合燃焼を行うか通常燃焼を行うかを決定する。
【０００６】
ここで、予混合気を形成する燃料が比較的着火性の高い燃料性状を有する場合、予混合気の着火時期が本来的に着火すべき時期よりも早い時期となる。従って、気筒内において均一な予混合気が形成される前に該予混合気の燃焼が行われ、その結果、予混合気の一部において燃料濃度の比較的高い部位が存在することになり、予混合燃焼を行っているにもかかわらず却ってＮＯｘや白煙の発生量が増大し、エミッションが悪化する虞がある。
【０００７】
本発明では、上記した問題に鑑み、該内燃機関の運転状態に応じて予混合燃焼と通常燃焼とを切り替える予混合圧縮着火内燃機関において、予混合燃焼を行うことによるエミッションの悪化を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記した課題を解決するために、予混合気を形成する内燃機関燃料の燃料性状のうち、予混合気の着火性に関する所定の燃料性状に着目した。内燃機関燃料の所定の燃料性状が異なることで、気筒内に形成される予混合気の着火性が変動する。その結果、予混合気の着火性が高くなることで、該予混合気の着火時期が早くなり、予混合燃焼によるＮＯｘや白煙の抑制を効果的に発揮することが困難となるからである。
【０００９】
そこで、本発明は、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期に行われる内燃機関燃料の燃料噴射によって予混合気を形成して予混合燃焼を行う圧縮着火内燃機関において、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が、予混合燃焼が行われる予混合燃焼運転領域又は予混合気を形成せずに圧縮行程上死点近傍の時期に内燃機関燃料を噴射することによる通常燃焼が行われる通常燃焼運転領域の何れに属するかに基づいて、該圧縮着火内燃機関において行われる燃焼状態を予混合燃焼又は通常燃焼の何れに切り替える燃焼切替手段と、内燃機関燃料の所定燃料性状を検出し又は推定する燃料性状検出手段と、前記燃料性状検出手段によって検出され又は推定される前記所定燃料性状と予混合燃焼に適する許容燃料性状との差異が大きくなるに従い、前記予混合燃焼運転領域を縮小するとともに前記通常燃焼運転領域を拡大する燃焼運転領域制御手段と、を備える。
【００１０】
上述の予混合燃焼を行う圧縮着火内燃機関（以下、「予混合圧縮着火内燃機関」という）において、予混合燃焼と通常燃焼の切替は、予混合圧縮着火内燃機関の運転状態に基づいて行われる。例えば、予混合圧縮着火内燃機関の運転状態が予混合燃焼を行うために好適な運転領域であるである低、中負荷運転領域に属するとき予混合燃焼が行われ、均一な予混合気を形成することが困難となる高負荷運転領域であるときには通常燃焼が行われる。このとき、前記低、中負荷運転領域が予混合燃焼運転領域となり、前記高負荷運転領域となる。
【００１１】
ここで、予混合気を形成する内燃機関燃料の前記所定燃料性状とは、該予混合気の着火性に関して結びつきの強い燃料性状であり、例えば、内燃機関燃料の粘度やセタン価等が挙げられる。即ち、気筒内に形成される予混合気は、その予混合気の濃度や着火温度によって、その着火性が大きく決定される。従って、該所定燃料性状は、該内燃機関燃料の着火性を大きく決定し得る燃料性状をいう。
【００１２】
予混合圧縮着火内燃機関において、予混合燃焼が行われるとき、内燃機関燃料の所定燃料性状が高着火性の性状を示す場合、気筒内に形成された予混合気の着火時期が、予混合気が本来的に着火すべき時期（以下、「標準燃料着火時期」という）よりも早い時期となり、エミッションが悪化する虞がある。従って、予混合燃焼を行うに際しては、予混合気の着火時期が標準燃料着火時期に行われる必要がある。そして、該予混合気の着火が標準燃料着火時期に行われ得る該予混合気の所定燃料性状を、上述の許容燃料性状という。
【００１３】
よって、内燃機関燃料の所定燃料性が許容燃料性状であるときは、予混合気の着火時期は標準燃料着火時期において行われ得る。一方で、上述の予混合圧縮着火内燃機関においては、該内燃機関の運転状態に基づいて、予混合燃焼と通常燃焼との切替が行われるのは先述の通りであるが、該内燃機関の運転状態が予混合燃焼が行われる運転状態であるときであっても内燃機関燃料の所定燃料性が許容燃料性状からずれた燃料性状である場合に予混合燃焼が行われると、予混合気の着火時期が標準燃料着火時期から乖離して、予混合燃焼によるＮＯｘや白煙の抑制が効果的に発揮されず、却ってエミッションが悪化する虞がある。
【００１４】
そこで、該内燃機関の運転状態が予混合燃焼が行われる運転状態であるときであっても
内燃機関燃料の所定燃料性が許容燃料性状からずれた燃料性状である場合には、両者の差異が大きくなるに従い、燃焼運転領域制御手段によって予混合燃焼運転領域を縮小するとともに通常燃焼運転領域を拡大する。即ち、予混合燃焼運転領域であって、燃焼状態の安定性が低く、所定燃料性状の変動の影響を受けやすい通常燃焼運転領域との境界近傍の運転領域において、予混合燃焼の実施を禁止して通常燃焼を行う。そして、両者の差異が大きくなるに従い、予混合燃焼の実施が禁止される領域を拡大する。
【００１５】
これにより、所定燃料性状の変動に起因した予混合燃焼を行うことによるエミッションの悪化を抑制することが可能となる。尚、所定燃料性状と許容燃料性状との差異が比較的大きく、該内燃機関の何れの運転領域において予混合燃焼を行うことでエミッションが悪化する虞がある場合には、該内燃機関の運転領域全体を通常燃焼運転領域として、該内燃機関の運転状態にかかわらず予混合燃焼を禁止してもよい。
【００１６】
ここで、上述の予混合圧縮着火内燃機関において、内燃機関燃料の一部にいわゆるバイオマス燃料を含む場合、内燃機関燃料の所定燃料性状が、バイオマス燃料を含まない場合と比べて、高着火性の燃料性状を示す場合がある。そこで、上述の予混合圧縮着火内燃機関において、前記内燃機関燃料はその一部にバイオマス燃料を含み、前記燃料性状検出手段は、前記内燃機関燃料に含まれる前記バイオマス燃料の濃度を検出し又は推定し、前記燃焼運転領域制御手段は、前記燃料性状検出手段によって検出され又は推定される前記バイオマス燃料の濃度が該バイオマス燃料における予混合燃焼に適する所定濃度を超えるとき、前記バイオマス燃料の濃度と前記所定濃度との濃度差が大きくなるに従い前記予混合燃焼運転領域を縮小するとともに前記通常燃焼運転領域を拡大してもよい。
【００１７】
バイオマス燃料とは、再生可能な原料から生成される燃料であって、燃料資源の再利用の観点から圧縮着火内燃機関の燃料として好ましい燃料と言われる。例えば、パーム油、なたね油、廃食油等をメチルエステル化することで生成される脂肪酸メチルエステルや、植物から生成されるメタノールやエタノール等が挙げられる。しかし、これらのバイオマス燃料の燃料性状は、比較的粘度が高く、またセタン価が高い傾向が強い。従って、これらのバイオマス燃料を予混合燃焼に利用し、そのバイオマス燃料量が増大すると、気筒内に形成された予混合気の着火性が高くなり、該予混合気の着火時期が標準燃料着火時期より早い時期となる虞がある。
【００１８】
そこで、内燃機関燃料に含まれるバイオマス燃料の濃度を、予混合気を形成する燃料の所定燃料性状を判断するためのパラメータとして、該予混合気の着火時期が標準燃料着火時期となり得るか否かを、判断することが可能となる。つまり、内燃機関燃料におけるバイオマス燃料の占める割合が高くなるに従い、予混合気の着火時期が標準燃料着火時期より早い時期となる蓋然性が高くなることを鑑みて、内燃機関燃料に含まれるバイオマス燃料の濃度が基準となる所定濃度を超えるとき、所定濃度に対して超過する濃度差が大きくなるに従い、該濃度差に起因した予混合燃焼を行うことによるエミッションの悪化の虞がある。尚、ここでいう所定濃度とは、該バイオマス燃料の濃度が高くなることで、予混合気の着火時期が標準燃料着火時期より早くなると判断し得るバイオマス燃料の濃度である。そして、所定濃度は、予混合圧縮着火内燃機関において使用される内燃機関燃料に含まれるバイオマス燃料に応じて相異するため、該所定濃度は該バイオマス燃料に応じた値が設定される。
【００１９】
これにより、バイオマス燃料を含む内燃機関燃料を用いた予混合燃焼を行う予混合圧縮着火内燃機関において、予混合気を形成する内燃機関燃料の着火性に関する燃料性状であるバイオマス燃料濃度に起因して、該予混合気の着火時期が標準燃料着火時期より早くなるときは、予混合燃焼運転領域が縮小するとともに通常燃焼運転領域が拡大することになり、以て予混合燃焼を行うことによるエミッションの悪化を抑制することが可能となる。
【００２０】
ここで、上述までの予混合圧縮着火内燃機関において、燃焼運転領域制御手段による予混合燃焼運転領域と通常燃焼運転領域の制御を、以下のように行ってもよい。即ち、上述までの予混合圧縮着火内燃機関において、前記圧縮着火内燃機関において予混合燃焼が行われるときの前記内燃機関燃料の着火時期を検出する着火時期検出手段と、前記着火時期検出手段によって検出される前記内燃機関燃料の着火時期と前記圧縮着火内燃機関の運転状態に基づいて決定される予混合燃焼時における標準燃料着火時期との着火時期誤差を算出する着火時期誤差算出手段と、を更に備え、前記燃料性状検出手段によって検出され又は推定される所定燃料性状は、前記着火時期誤差算出手段によって算出される着火時期誤差であって、前記燃焼運転領域制御手段は、前記着火時期誤差算出手段によって算出される着火時期誤差が大きくなるに従い、または前記着火時期誤差算出手段によって所定回数算出された該所定回数分の着火時期誤差のばらつきが大きくなるに従い、前記予混合燃焼運転領域を縮小するとともに前記通常燃焼運転領域を拡大してもよい。
【００２１】
上述した通り、内燃機関燃料の所定燃料性状は、予混合気の着火性に関連性を有する燃料性状である。従って、予混合燃焼時に内燃機関燃料の所定燃料性状が許容燃料性状からずれたときは、予混合圧縮着火内燃機関における内燃機関燃料の着火時期は、該内燃機関の運転状態において予混合燃焼によるＮＯｘや白煙の抑制を効果的に行われる着火時期である標準燃料着火時期からずれた時期となり、標準燃料着火時期と着火時期検出手段によって検出される実際の着火時期との間に着火時期誤差が生じる。即ち、着火時期誤差が大きくなる程、内燃機関燃料の所定燃料性状と許容燃料性状とのずれが大きくなる。そこで、その着火時期誤差に基づいて、内燃機関燃料の所定燃料性状が許容燃料性状からどの程度ずれているかを判定し、燃焼運転領域制御手段による予混合燃焼運転領域と通常燃焼運転領域とを制御することが可能となる。ここで、標準燃料着火時期は、予混合圧縮着火内燃機関の運転状態に基づいて決定される。
【００２２】
また、着火時期誤差算出手段によって所定回数算出された着火時期誤差のばらつきに基づいて、予混合燃焼時における予混合燃焼の安定性を判定することが可能である。即ち、予混合燃焼時の着火時期誤差のばらつきの大きいに応じて、予混合燃焼の安定性が低いことを意味し、その結果、内燃機関燃料の所定燃料性状と許容燃料性状とのずれの程度を判定し得る。そして、そのずれに基づいて、燃焼運転領域制御手段によって予混合燃焼運転領域と通常燃焼運転領域とを制御することが可能となる。ここで、所定回数分の着火時期誤差のばらつきは、該所定回数分の着火時期誤差の平均、偏差、標準偏差に加えて、実験的若しくは経験的に求められる評価関数等によって算出される着火時期誤差のばらつきを示す数値である。また、所定回数については、着火時期誤差のばらつきの算出精度を向上するために可及的に多い方が好ましい。
【００２３】
以上より、予混合圧縮着火内燃機関において予混合燃焼が行われる際に、内燃機関燃料の着火性に関する燃料性状に起因した予混合気の着火時期の適否を判定することが可能となる。そして、その判定に基づいて予混合燃焼運転領域を縮小するとともに通常燃焼運転領域を拡大することで、予混合燃焼を行うことによるエミッションの悪化を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
該内燃機関の運転状態に応じて予混合燃焼と通常燃焼とを切り替える予混合圧縮着火内燃機関において、予混合燃焼を行うことによるエミッションの悪化を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
ここで、本発明に係る予混合燃焼を行う予混合圧縮着火内燃機関の実施の形態について
図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明が適用される予混合圧縮着火内燃機関（以下、単に「内燃機関」という）１およびその制御系統の概略構成を表すブロック図である。また、図２は、気筒２近傍の概略構成を表すブロック図である。
【００２７】
内燃機関１は、４つの気筒２を有する圧縮着火式の内燃機関である。また、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。燃料噴射弁３は、内燃機関燃料（以下、「燃料」という）を所定圧に蓄圧する蓄圧室４と接続されている。蓄圧室４は燃料タンク２７と接続され、図示されない燃料ポンプによって燃料タンク２７内の燃料が蓄圧室４へ圧送されている。また、内燃機関１には吸気枝管７が接続されており、吸気枝管７の各枝管は、シリンダヘッド３０に設けられた吸気ポートを介して燃焼室に接続される。同様に、内燃機関１には排気枝管１２が接続され、排気枝管１２の各枝管はシリンダヘッド３０に設けられた排気ポートを介して、燃焼室に接続される。ここで、シリンダヘッド３０には吸気弁５および排気弁６が設けられている。ここで、吸気弁５および排気弁６はいわゆる電磁駆動弁であって、吸気弁５は吸気側電源１７によって、排気弁６は排気側電源１８によって、それぞれに印加される電圧信号に基づいて各弁の開弁時期や閉弁時期等の開閉特性が制御される。
【００２８】
また、吸気枝管７は吸気管８に接続されている。更に、吸気管８における吸気枝管７の直上流に位置する部位には、吸気管８内を流れる吸気の流量を調節する吸気絞り弁１０が、更に吸気絞り弁１０の上流側には、吸気管８を流れる吸気量を検出するエアフローメータ９が設けられている。この吸気絞り弁１０には、ステップ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１１が取り付けられている。一方、内燃機関１には、ＥＧＲ装置２１が設けられている。ＥＧＲ装置２１は排気枝管１２を流れる排気の一部を吸気枝管７へ再循環させる。ＥＧＲ装置２１は、排気枝管１２（上流側）から吸気枝管７（下流側）へ延出しているＥＧＲ通路２２と、ＥＧＲ通路２２上に上流側から順に設けられた排気冷却用のＥＧＲクーラ２３と、ＥＧＲ弁２４と、から構成される。
【００２９】
ここで、エアフローメータ９と吸気絞り弁１０との間に位置する吸気管８には、排気のエネルギーを駆動源として作動する過給機１６のコンプレッサ側が設けられ、排気枝管１２には過給機１６のタービン側が設けられている。過給機１６は、いわゆる可変容量型過給機であって、過給機１６のノズルベーンの開度を調整することで、最終的に到達する吸気枝管７内の過給圧を調整することが可能となる。更に、過給機１６より下流の吸気管８には、過給機１６によって加圧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１５が設けられている。また、過給機１６のタービン側は、排気管１３と接続され、この排気管１３は、下流にてマフラーに接続されている。そして、排気管１３の途中には、内燃機関１からの排気を浄化する排気浄化触媒１４が設けられている。
【００３０】
また、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（以下、「ＥＣＵ」という）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、ＣＰＵの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、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。
【００３１】
ここで、燃料噴射弁３は、ＥＣＵ２０からの制御信号によって開閉動作を行う。即ち、ＥＣＵ２０からの指令によって、燃料噴射弁３における燃料の噴射時期および噴射量が、内燃機関１の機関負荷や機関回転速度に応じて、弁毎に制御され、以て内燃機関１において予混合燃焼や、通常燃焼が行われる。また、ＥＣＵ２０は吸気側電源１７および排気側
電源１８とも電気的に接続され、これらの電源を介して吸気弁５および排気弁６に印加される指令電圧が制御され、以て吸気弁５および排気弁６の開弁時期や閉弁時期が制御される。更に、ＥＧＲ弁２４やアクチュエータ１１も、ＥＣＵ２０からの指令に従って制御される。
【００３２】
更に、アクセル開度センサ２６がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関１に要求される機関負荷等を算出する。また、クランクポジションセンサ２５がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０は内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関１の機関回転速度等を算出する。更に、燃料タンク２７には、燃料タンク２７内に貯留されている燃料の粘度を検出する粘度センサ２８や、該燃料にいわゆるバイオマス燃料が含まれているときの該バイオマス燃料の濃度を検出するバイオマス燃料濃度センサ２９が設けられており、粘度センサ２８およびバイオマス燃料濃度センサ２９もＥＣＵ２０と電気的に接続され、ＥＣＵ２０は検出された燃料の粘度やバイオマス燃料濃度に応じた信号を受け取る。
【００３３】
尚、本実施例において、内燃機関１に用いられる燃料に含有されるバイオマス燃料は、脂肪酸メチルエステルとする。ここで、バイオマス燃料濃度センサ２９は、燃料の誘電率を測定する。そして、その測定された誘電率と、脂肪酸メチルエステルが含有されないときの燃料の誘電率を基準誘電率として両者を比較することで、燃料における脂肪酸メチルエステルの濃度が検出される。
【００３４】
ここで、上述した内燃機関１において行われる予混合燃焼について、図３に基づいて説明する。図３は、内燃機関１のクランクアングルに対する気筒内温度の推移、および吸気弁５および排気弁６の開弁タイミング、燃料噴射弁３による燃料噴射タイミングを表すグラフである。該グラフの横軸は内燃機関１のクランクアングルであり、図中Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４で表される期間は、それぞれ内燃機関１の燃焼サイクルにおける排気行程、吸気行程、圧縮行程、膨張行程である。また、吸気弁５の開弁状態は黒色帯の期間Ｉ１によって表され、排気弁６の開弁状態は白色帯の期間Ｅ１によって表され、気筒内温度の推移は図中線Ｌ１で表され、燃料噴射タイミングは図中矩形状となっているＩＮＪ１およびＩＮＪ２で表される。
【００３５】
従って、排気弁６は膨張行程Ｓ４の後期から排気行程Ｓ１の中期に至る期間Ｅ１において開弁され、吸気弁５は吸気行程Ｓ２の中期から圧縮行程の初期に至る期間Ｉ１において開弁される。また、燃料噴射弁３からの燃料噴射については、期間Ｅ１の経過後であって排気行程上死点までの期間ＩＮＪ１において、第一の燃料噴射が行われる。更に、期間Ｉ１の経過後であって、圧縮行程上死点までの期間ＩＮＪ２において第２の燃料噴射が行われる。
【００３６】
ここで、期間Ｅ１における排気弁６の開弁状態と期間Ｉ１における吸気弁５の開弁状態との間に、吸気弁５および排気弁６の両弁が共に閉弁状態となっている期間Ｐ１が存在する。そこで、期間Ｐ１においては、期間Ｅ１において排気弁６が開弁することで排気枝管１２へ流出した燃焼ガス以外の燃焼ガスが、気筒２内に残留することになる。ここで、この残留燃焼ガスを、内部ＥＧＲガスという。
【００３７】
そして、内部ＥＧＲガスが気筒２内に確保された状態で、燃料噴射弁３から期間ＩＮＪ１において予混合燃料が噴射される。このとき、内燃機関１においては排気行程を迎えているが、吸気弁５および排気弁６は閉弁状態にあるため、内部ＥＧＲガスは圧縮されて、気筒内温度は上昇する。
【００３８】
このとき、残留燃焼ガスとその含有酸素によって、期間ＩＮＪ１で噴射された予混合燃
料が低温酸化反応に供される。そのため、低温酸化反応によって酸化熱が発生し、排気行程上死点近傍において気筒内温度が一時的に急峻に上昇する。それと同時に、低温酸化反応により予混合燃料が改質されてホルムアルデヒド等の中間生成物が生成される。その結果、予混合燃料の酸化反応が緩慢となり、以て予混合燃料の過早着火が抑制される。
【００３９】
その後、期間Ｉ１において吸気弁５が開弁されて、内燃機関１の機関出力に応じた量の吸気量が気筒２内へ導入される。このとき、ＥＧＲ装置２１によって吸気枝管７に再循環された排気も気筒２内へと導入される。この導入された排気を外部ＥＧＲガスという。尚、過給機１６によって、吸気管８および吸気枝管７内の圧力は過給圧に高められているため、期間Ｉ１における内部ＥＧＲガスおよび予混合燃料の吸気枝管７への吹き返しは抑制される。そして、気筒２内に期間ＩＮＪ２において燃料が噴射され、圧縮行程上死点を迎えることで、気筒２内の燃料が燃焼する。このとき、圧縮行程においても気筒２内の予混合気等が圧縮されることで、気筒２内の温度が上昇し、再び気筒２内の燃料は低温酸化反応を迎える。その後、更に気筒２内の温度は上昇し、気筒２内の燃料は高温酸化反応を迎えて予混合燃料が着火、燃焼し、内燃機関１の機関出力が発揮される。このときにおいても、低温酸化反応により予混合燃料が改質されてホルムアルデヒド等の中間生成物が生成されるため、予混合燃料の酸化反応が緩慢となり、予混合燃料の過早着火が抑制される。
【００４０】
上述のように吸気弁５および排気弁６の開閉特性が制御され、燃料噴射弁３からの燃料噴射が制御されることで予混合燃焼が行われる内燃機関１においては、内燃機関１における燃焼状態は、内燃機関１の運転状態に基づいて予混合燃焼と通常燃焼とに選択的に切り替えられる。内燃機関１の運転状態において、機関負荷や機関回転速度が増大すると、気筒２内において均一な予混合気の形成が困難となるため、そのような状態において予混合燃焼を行うと、予混合気の着火時期が標準燃料着火時期より早くなる。そこで、内燃機関１の運転状態を図４に示すように二つの領域Ｒ１、Ｒ２に区分する。図４には、内燃機関１の運転状態と内燃機関１における燃焼状態との関係が示され、図４に示すグラフの横軸は内燃機関１の機関回転速度で、縦軸は内燃機関１の機関負荷を表す。そして、内燃機関１の運転状態が、図中Ｒ１の領域で表される低負荷運転領域（以下、「予混合燃焼運転領域」という）であれば予混合燃焼を行うことでＮＯｘや白煙の抑制を促し、図中Ｒ２の領域で表される高負荷運転領域（以下、「通常燃焼運転領域」という）であれば通常燃焼を行うことで高出力の発揮を図る。
【００４１】
ここで、内燃機関１において予混合燃焼が行われるときの、吸気弁５および排気弁６の開閉弁時期の制御を図５に基づいて、燃料噴射弁３による燃料噴射の制御を図６に基づいて説明する。
【００４２】
図５に示す（ａ）および（ｂ）の２図は、排気弁６の閉弁時期又は吸気弁５の開弁時期を制御するための制御マップであってＥＣＵ２０のＲＯＭに格納されている制御マップを、図式化したものである。各図において、横軸は内燃機関１の機関回転速度を、縦軸は期間ＩＮＪ１およびＩＮＪ２において噴射される総燃料噴射量を表す。尚、該総燃料噴射量は、アクセル開度センサ２６の開度等から算出する。ここで、各制御マップにおいては、機関回転速度と総燃料噴射量とをパラメータとして必要な制御数値が取得されるが、該制御数値を等高線状に表すとともに、その制御数値の変動傾向を各図の点線の矢印によって表している。
【００４３】
ここで、図５（ａ）は、期間Ｅ１における排気弁６の閉弁時期が制御数値として取得される制御マップを図式化したものである。本制御マップにおいては、機関回転速度および総燃料噴射量が増加するに従い、排気弁６の閉弁時期は、遅角側に移行する。また、図６（ｂ）は、期間Ｉ１における吸気弁５の開弁時期が制御数値として取得される制御マップを図式化したものである。本制御マップにおいては、機関回転速度および総燃料噴射量が
増加するに従い、吸気弁５の開弁時期は、進角側に移行する。即ち、内燃機関１の機関回転速度および総燃料噴射量が増加するに従い、生成された燃焼ガスの排出と内燃機関１の機関出力に応じた量の吸気を気筒２内に確保すべく、吸気弁５および排気弁６が共に閉弁状態にある期間Ｐ１が短くなる。
【００４４】
次に、図６に示す（ａ）から（ｃ）までの３図は、燃料噴射弁３による燃料噴射を制御するための制御マップであってＥＣＵ２０のＲＯＭに格納されている制御マップを、図式化したものである。各図において、横軸は内燃機関１の機関回転速度を、縦軸は期間ＩＮＪ１およびＩＮＪ２において噴射される総燃料噴射量を表す。尚、該総燃料噴射量は、アクセル開度センサ２６の開度等から算出する。ここで、各制御マップにおいては、機関回転速度と総燃料噴射量とをパラメータとして必要な制御数値が取得され、各制御マップの表現は図５における表現と同様である。
【００４５】
図６（ａ）は、期間ＩＮＪ１における燃料噴射弁３からの燃料噴射量が制御数値として取得される制御マップを図式化したものである。本制御マップにおいては、機関回転速度が減少するに従い且つ総燃料噴射量が増量するに従い、期間ＩＮＪ１における燃料噴射量は増量される。即ち、内燃機関１の運転状態が予混合燃焼が行われる低負荷運転状態にあるときであって内燃機関１の機関負荷が増加し総燃料噴射量が増量するときは、期間ＩＮＪ１における燃料噴射量を増量することで、予混合燃焼によるＮＯｘの抑制および白煙の抑制をより効果的に実現し得る。ただし、機関回転速度が上昇すると、気筒内において均一な予混合気を形成する実質的な時間が短くなるため、期間ＩＮＪ１における燃料噴射量を減少する。また、期間ＩＮＪ２における燃料噴射量は、総燃料噴射量から期間ＩＮＪ１における燃料噴射量を差し引いた量である。
【００４６】
また、図６（ｂ）は、期間ＩＮＪ１における燃料噴射弁３からの燃料噴射開始時期が制御数値として取得される制御マップを図式化したものである。本制御マップにおいては、機関回転速度および総燃料噴射量が増加するに従い、燃料噴射開始時期は、進角側に移行する。また、図６（ｃ）は、期間ＩＮＪ２における燃料噴射弁３からの燃料噴射開始時期が制御数値として取得される制御マップを図式化したものである。本制御マップにおいては、機関回転速度および総燃料噴射量が増加するに従い、燃料噴射開始時期は、進角側に移行する。即ち、燃料噴射に要する実質的な時間が増加するに従い、燃料噴射開始時期を進角側に移行することで、所定の時期までに燃料噴射を完了させ、更には燃料の着火時期までに気筒２内により均一な予混合気を形成するための時間を確保することが可能となる。
【００４７】
このように吸気弁５および排気弁６の開閉弁時期、燃料噴射弁３による燃料噴射が制御されることで、内燃機関１において予混合燃焼が良好な状態で行われ、気筒２内に形成される予混合気の着火時期が標準燃料着火時期となり得る。しかし、気筒２内に形成される予混合気の着火時期は、燃料の着火性に関する所定の性状（以下、「所定燃料性状」という）にも影響される。所定燃料性状とは、例えば、燃料のセタン価や粘度等が挙げられる。燃料のセタン価が高くなるに従い、一般的に予混合気の着火性が高まる。また粘度が高くなるに従い、一般的に燃料の蒸発性が低下し予混合気の拡散性が低下するため、予混合気の濃度が不均一になりやすく、その結果、高濃度の部分において予混合気が着火しやすくなる。そして、燃料の所定燃料性状が、高着火性の燃料性状を示す場合等、予混合気を形成する燃料の性状として好適である燃料性状（以下、「許容燃料性状」という）からずれる場合、予混合気が標準燃料着火時期より早い時期に着火し、予混合気の不均一等を理由に、予混合燃焼を行っているにもかかわらず却ってＮＯｘや白煙の発生量が増大する虞がある。
【００４８】
そこで、燃料の所定燃料性状に基づいて、予混合燃焼の実行を制御する必要がある。以
下に、燃料の所定燃料性状に基づく予混合燃焼の実行の制御（以下、「燃焼運転領域制御」という）について、図７に基づいて説明する。尚、図７に示す燃焼運転領域制御は、一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。
【００４９】
Ｓ１０１では、内燃機関１において、予混合燃焼が行われているか否かが判定される。予混合燃焼が行われていると判定されるとＳ１０２へ進み、予混合燃焼が行われていない、即ち通常燃焼が行われていると判定されると本制御を終了する。
【００５０】
Ｓ１０２では、内燃機関１において予混合燃焼が行われているときであって、気筒２内に形成される予混合気を形成する燃料の実際の着火時期を検出する。尚、ここで言う予混合気を形成する燃料の実際の着火時期とは、先述した高温酸化反応による予混合気の着火である。従って、予混合気の実際の着火時期においては、気筒２内において高温酸化反応によるエネルギーが発生するため、クランクポジションセンサ２５によって検出される内燃機関１のクランクシャフトの回転が急峻に変動する。これにより、予混合気を形成する燃料の実際の着火時期を検出し得る。また、この他にも、気筒２内の圧力変動や内燃機関１における振動、音等に基づいて、予混合気の実際の着火時期を検出することが可能である。Ｓ１０２の処理が終了すると、Ｓ１０３へ進む。
【００５１】
Ｓ１０３では、内燃機関１が現在置かれる運転状態において、予混合気を形成する燃料が本来的に着火すべき時期である先述の標準燃料着火時期を算出する。標準燃料着火時期は、予混合燃焼によるＮＯｘや白煙の抑制が効果的に発揮されるべく決定される。そこで、気筒２内に均一な予混合気が形成された時期に燃料の着火が生じるのが好ましい。本実施例においては、図８に示す標準燃料着火時期を算出するための制御マップにアクセスすることで、標準燃料着火時期が算出される。
【００５２】
図８は、上述のように標準燃料着火時期を算出するためのマップであってＥＣＵ２０のＲＯＭに格納されているマップを、図式化したものである。図８において、横軸は内燃機関１の機関回転速度を、縦軸は期間ＩＮＪ１およびＩＮＪ２において噴射される総燃料噴射量を表す。尚、該総燃料噴射量は、アクセル開度センサ２６の開度等から算出する。ここで、マップにおいては、機関回転速度と総燃料噴射量とをパラメータとして標準燃料着火時期が取得される。ここで、機関回転速度および総燃料噴射量が増加するに従い、標準燃料着火時期は、遅角側に移行する。これにより、気筒２内において、燃料が着火するまでにより均一な予混合気が形成するための時間が確保され、以て予混合燃焼の効果が発揮されることとなる。Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ１０４へ進む。
【００５３】
Ｓ１０４では、Ｓ１０２で検出された実際の燃料着火時期とＳ１０３で算出された標準燃料着火時期との差から着火時期誤差Ｅｆを算出する。また、以前に本制御が行われることで算出されたＮ回分の着火時期誤差Ｅｆと今回の着火時期誤差Ｅｆから、着火時期誤差Ｅｆのばらつきを表す標準偏差σｆを算出する。ここで、標準偏差σｆの算出において使用する着火時期誤差Ｅｆの数Ｎ＋１は、該ばらつきをより正確に反映する回数を予め実験等で確認して設定された数である。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。
【００５４】
ここで、内燃機関１において使用される燃料の所定燃料性状が、許容燃料性状からずれる場合には、予混合気を形成する燃料の着火時期と標準燃料着火時期との誤差が拡大する。そして、所定燃料性状と許容燃料性状とのずれが比較的大きくなると、内燃機関の運転領域の何れにおいて予混合燃焼を行っても、却ってエミッションが悪化する虞がある。そこで、Ｓ１０５では、燃料の所定燃料性状を表す着火時期誤差Ｅｆおよび着火時期誤差の標準偏差σｆが、予混合燃焼によるＮＯｘ低減等の効果が得られる所定範囲内に属する値か否かが判定される。
【００５５】
例えば、着火時期誤差Ｅｆの値が基準となる着火時期誤差値を超えることをもって、内燃機関１において使用される燃料の所定燃料性状と許容燃料性状とのずれが比較的大きいと判定し得る。また、着火時期誤差の標準偏差σｆの値が基準となる標準偏差値を超えることをもって、内燃機関１において使用される燃料の所定燃料性状と許容燃料性状とのずれが比較的大きいと判定し得る。着火時期誤差の標準偏差σｆを用いた判定は、着火時期誤差Ｅｆの算出にあたり生じる測定誤差等を吸収するため、より正確な判定が可能となる。尚、Ｓ１０２からＳ１０５の処理を行うにあたって、より正確にＳ１０５での判定を行うために、内燃機関１の運転状態の変動が少ない状態、例えばアイドル運転状態において本制御が行われるのがより好ましい。Ｓ１０５において、燃料の所定燃料性状が、所定範囲内に属していないと判定されるとＳ１０６へ進み、燃料の所定燃料性状が、所定範囲内に属していると判定されるとＳ１０７へ進む。
【００５６】
Ｓ１０６では、内燃機関１における予混合燃焼を全運転領域において禁止する。即ち、予混合燃焼によるエミッションの悪化をより確実に回避するために、現在内燃機関１において行われている予混合燃焼の実行は禁止され、内燃機関１における燃焼状態が予混合燃焼から通常燃焼へ切り替えられる。Ｓ１０６の処理後、本制御を終了する。
【００５７】
Ｓ１０７では、燃料の所定燃料性状を表す着火時期誤差Ｅｆおよび着火時期誤差の標準偏差σｆに応じて、予混合燃焼運転領域Ｒ１と通常燃焼運転領域Ｒ２を制御する。該運転領域の制御について、図９に基づいて説明する。図９は、図４と同様に、内燃機関１の運転状態と内燃機関１における燃焼状態との関係が示されている。ここで、現時点における予混合燃焼運転領域Ｒ１と通常燃焼運転領域Ｒ２との境界は線Ｌ０である。
【００５８】
そして、着火時期誤差Ｅｆおよび着火時期誤差の標準偏差σｆが大きくなるに従い、予混合燃焼運転領域Ｒ１と通常燃焼運転領域Ｒ２との境界線を線Ｌ０から線Ｌ１の方に次第に移行し、予混合燃焼運転領域Ｒ１を縮小するとともに通常燃焼運転領域Ｒ２を拡大する。これにより、予混合燃焼の燃焼状態が不安定となりやすい予混合燃焼運転領域Ｒ１と通常燃焼運転領域Ｒ２との境界近傍の運転領域においては、予混合燃焼を禁止して通常燃焼へと切り替える。その結果、予混合燃焼から通常燃焼へと切り替えられた運転領域においては、予混合燃焼によるエミッションの悪化を抑制することが可能となる。尚、以前の予混合燃焼領域Ｒ１において通常燃焼領域へと変更されなかった運転領域においては、以前通り予混合燃焼が行われ、ＮＯｘ低減等の効果を享受し得る。
【００５９】
また、着火時期誤差Ｅｆおよび着火時期誤差の標準偏差σｆが小さくなるに従い、予混合燃焼運転領域Ｒ１と通常燃焼運転領域Ｒ２との境界線を線Ｌ０から線Ｌ２の方に次第に移行し、予混合燃焼運転領域Ｒ１を拡大するとともに通常燃焼運転領域Ｒ２を縮小する。即ち、予混合燃焼の燃焼状態が安定しているため、予混合燃焼運転領域Ｒ１を拡大することで、予混合燃焼によるＮＯｘ低減等の効果をより広い運転領域において享受することが可能となる。
【００６０】
本制御によると、内燃機関１の運転状態が本来は予混合燃焼を行う運転状態であっても、予混合気を形成する燃料の所定燃料性状が許容燃料性状からずれるときは、予混合燃焼が行われる運転領域が縮小される。これにより、内燃機関１において、該燃料の燃料性状に起因して生じる、予混合気を形成する燃料の着火時期の目標燃料着火時期からの乖離が抑制され、以て予混合燃焼時のエミッションの悪化が抑制される。更には、予混合燃焼を行うに際してより適正な運転領域に予混合燃焼が行われることになるため、燃費の悪化、燃焼騒音の悪化、トルク変動、燃焼状態の悪化による失火等を抑制することが可能となる。
【００６１】
本制御においては、予混合気を形成する燃料の所定燃料性状と許容燃料性状とのずれを
、内燃機関１における燃料の着火時期に基づいて、間接的に判定したが、それに代えて該燃料の所定燃料性状と許容燃料性状とのずれを直接的に判定してもよい。例えば、粘度センサ２８からの信号に基づいて、燃料の粘度が基準となる粘度を超える場合、予混合気の拡散が効果的に起こらず予混合気の過濃な部位にいて標準燃料着火時期より早い時期に燃料の着火が生じる虞がある。そこで、このような場合にも、予混合気を形成する燃料に好適な燃料粘度と粘度センサ２８によって検出される燃料粘度との差に基づいて、内燃機関１における予混合燃焼の実行を禁止したり、燃焼運転領域を制御したりしてもよい。
【００６２】
更には、燃料タンク２７に供給された燃料がセタン価の高い燃料であることが、内燃機関１を備える車両等の運転者等からＥＣＵ２０に知らされた場合には、そのような場合においても予混合気を形成する燃料の着火時期が標準燃料着火時期より早い時期となる虞があるため、予混合気を形成する燃料に好適なセタン価と該知らされたセタン価との差に基づいて、内燃機関１における予混合燃焼の実行を禁止したり、燃焼運転領域を制御したりしてもよい。
【００６３】
尚、このように燃料の所定燃料性状を直接的に検出する場合は、該検出時において内燃機関１における燃料の燃焼状態が予混合燃焼である必然性はない。従って、内燃機関１の燃焼状態が通常燃焼であるときに所定燃料性状が許容燃料性状からずれていると判定される場合には、そのずれに基づいて、内燃機関１の燃焼運転領域を制御したり、内燃機関１における燃焼状態の予混合燃焼への切替を禁止したりしてもよい。
【００６４】
ここで、図７に示す燃焼運転領域制御においては、予混合気を形成する燃料の所定燃料性状が許容燃料性状からずれるときは、内燃機関１の燃焼運転領域が制御されたり、予混合燃焼の実行が禁止されたりするが、予混合気を形成する燃料の実際の着火時期が標準燃料着火時期となるべく、吸排気弁の開閉弁時期および燃料噴射弁３による燃料噴射を制御してもよい。即ち、先述した気筒２内における低温酸化反応によるホルムアルデヒド等の中間生成物の生成量を増大させて、予混合気の着火時期を遅らせるべく、吸排気弁の開閉弁時期および燃料噴射弁３による燃料噴射を制御する。例えば、内燃機関１における着火時期誤差Ｅｆが増大すると、期間ＩＮＪ１における燃料噴射時期を進角側に移行させることで、気筒２内に予混合気をより拡散させた状態において低温酸化反応に供することができ、以て中間生成物の発生量を増大させて着火時期誤差Ｅｆを減少することが可能となる。これとともに、期間ＩＮＪ２における燃料噴射時期を遅角側に移行することで、期間ＩＮＪ２において噴射された燃料の着火時期を遅らせて更に着火時期誤差Ｅｆを減少することが可能となる。
【００６５】
また、本実施例においては、予混合燃焼は期間ＩＮＪ１およびＩＮＪ２において燃料を噴射することで実現するが、予混合燃焼のための燃料噴射時期はこれらの期間だけには限られず、圧縮行程上死点近傍より早い時期であればよい。ただし、燃料噴射弁３から噴射された燃料が気筒２の内壁面に付着するのを回避するために、吸気行程後期から圧縮行程初期に係る期間を除く期間において燃料噴射を行うのが好ましい。
【実施例２】
【００６６】
次に、図１に示す内燃機関１において、燃料の所定燃料性状に基づく予混合燃焼の実行を制御する燃焼運転領域制御の第２の実施例について、図１０に基づいて説明する。本実施例においては、燃料タンク２７に供給される燃料にいわゆるバイオマス燃料である脂肪酸メチルエステルが混合されている。尚、図１０に示す燃焼運転領域制御は、内燃機関１における燃焼状態が通常燃焼であるときに、一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。
【００６７】
Ｓ２０１では、バイオマス燃料センサ２９によって、燃料タンク２７に貯留されている
燃料中のバイオマス燃料である脂肪酸メチルエステルの濃度Ｃｂｉｏを検出する。Ｓ２０１の処理が終了すると、Ｓ２０２へ進む。
【００６８】
Ｓ２０２では、Ｓ２０１で検出されたバイオマス燃料濃度Ｃｂｉｏに基づいて、燃料噴射弁３からの燃料噴射量を補正する。バイオマス燃料である脂肪酸メチルエステルは、通常の圧縮着火内燃機関の燃料である軽油と比べて、その分子中に酸素原子を多く有する。従って、バイオマス燃料を含む燃料を使用する圧縮着火内燃機関においては、いわゆる理論空燃比が、バイオマス燃料を含まない燃料を使用する圧縮着火内燃機関の場合と比べて、実質的にリッチ側にずれることになる。そこで、燃料中のバイオマス燃料濃度Ｃｂｉｏの変動に応じて燃料噴射量を制御することで、内燃機関１において要求される機関出力をより正確に発揮させ得る。Ｓ２０２の処理が終了すると、Ｓ２０３へ進む。
【００６９】
Ｓ２０３では、燃料の所定燃料性状を表すＳ２０１で検出されたバイオマス燃料濃度Ｃｂｉｏに応じて、予混合燃焼運転領域Ｒ１と通常燃焼運転領域Ｒ２を制御する。該燃焼運転領域の制御については、先述したＳ１０７における処理と同様である。即ち、バイオマス燃料である脂肪酸メチルエステルは、一般に圧縮着火内燃機関に使用される軽油と比べて、蒸発性が低く且つセタン価が高い。従って、内燃機関１の燃焼状態が予混合燃焼であるときは、燃料中の脂肪酸メチルエステル濃度が高くなるに従い、予混合気を形成する燃料の着火時期が標準燃料着火時期よりも早い時期となり、エミッションが悪化する虞がある。換言すると、燃料中の脂肪酸メチルエステル濃度が高くなるに従い、該燃料の所定燃料性状が先述の許容燃料性状からずれた状態となり、その結果予混合燃焼の着火時期が不安定となり、エミッションが悪化する虞がある。
【００７０】
そこで、脂肪酸メチルエステルを含む燃料のバイオマス燃料濃度Ｃｂｉｏが大きくなるに従い、予混合燃焼運転領域Ｒ１と通常燃焼運転領域Ｒ２との境界線を線Ｌ０から線Ｌ１の方に次第に移行し、予混合燃焼運転領域Ｒ１を縮小するとともに通常燃焼運転領域Ｒ２を拡大する。これにより、予混合燃焼の燃焼状態が不安定となりやすい予混合燃焼運転領域Ｒ１と通常燃焼運転領域Ｒ２との境界近傍の運転領域においては、予混合燃焼を禁止して通常燃焼へと切り替える。その結果、予混合燃焼から通常燃焼へと切り替えられた運転領域においては、予混合燃焼によるエミッションの悪化を抑制することが可能となる。尚、以前の予混合燃焼領域Ｒ１において通常燃焼領域へと変更されなかった運転領域においては、以前通り予混合燃焼が行われ、ＮＯｘ低減等の効果を享受し得る。
【００７１】
また、バイオマス燃料濃度Ｃｂｉｏが小さくなるに従い、予混合燃焼運転領域Ｒ１と通常燃焼運転領域Ｒ２との境界線を線Ｌ０から線Ｌ２の方に移行し、予混合燃焼運転領域Ｒ１を拡大するとともに通常燃焼運転領域Ｒ２を縮小する。即ち、予混合燃焼の燃焼状態が安定しているため、予混合燃焼運転領域Ｒ１を拡大することで、予混合燃焼によるＮＯｘ低減等の効果をより広い運転領域において享受することが可能となる。Ｓ２０３の処理が終了すると、Ｓ２０４へ進む。
【００７２】
Ｓ２０４では、通常燃焼を行っている内燃機関１において、通常燃焼から予混合燃焼への切替が要求されている否か、即ち内燃機関１の運転状態が実際に予混合燃焼を行う運転状態となっているか否かが判断される。従って、内燃機関１の運転状態が通常燃焼運転領域Ｒ２から予混合燃焼運転領域Ｒ１へと移行したことで、通常燃焼から予混合燃焼への切替が要求されていると判断される。通常燃焼から予混合燃焼への切替が要求されていると判断されると、Ｓ２０５へ進む。一方で、通常燃焼から予混合燃焼への切替が要求されていないと判断されると、Ｓ２０７の処理が行われる。
【００７３】
Ｓ２０５では、Ｓ２０１で検出されたバイオマス燃料濃度Ｃｂｉｏが所定の濃度Ｃ０より大きいか否かが判定される。ここで、所定の濃度Ｃ０とは、該濃度以上のバイオマス燃
料が燃料に含まれるとき、内燃機関１の何れの運転領域において予混合燃焼を行ってもエミッションの悪化を抑制することが困難となるバイオマス燃料の濃度である。そこで、Ｓ２０５において、Ｓ２０１で検出されたバイオマス燃料濃度Ｃｂｉｏが所定の濃度Ｃ０より大きいと判定されると、Ｓ２０７へ進む。一方で、Ｓ２０１で検出されたバイオマス燃料濃度Ｃｂｉｏが所定の濃度Ｃ０以下であると判定されるとＳ２０６へ進む。
【００７４】
Ｓ２０６では、内燃機関１の燃焼状態を通常燃焼から予混合燃焼へ切り替える。即ち、予混合燃焼への切替要求に従い、内燃機関１の燃焼状態を切り替える。また、Ｓ２０７では、内燃機関１の燃焼状態を通常燃焼に維持する。即ち、予混合燃焼への切替要求が無い場合には内燃機関１の燃焼状態を通常燃焼に維持するとともに、予混合燃焼への切替要求が有る場合にも、内燃機関１の燃焼状態を予混合燃焼から通常燃焼へ切り替えずに、通常燃焼に維持する。Ｓ２０６またはＳ２０７の処理後、本制御を終了する。
【００７５】
本制御によると、内燃機関１の運転状態が本来は予混合燃焼を行う運転状態であっても、燃料中のバイオマス燃料である脂肪酸メチルエステルの濃度に応じて、予混合燃焼が行われる運転領域が縮小される。これにより、内燃機関１において、該燃料のバイオマス燃料濃度に起因して生じる、予混合気を形成する燃料の着火時期の目標燃料着火時期からの乖離が抑制され、以て予混合燃焼時のエミッションの悪化が抑制される。更には、予混合燃焼を行うに際してより適正な運転領域に予混合燃焼が行われることになるため、燃費の悪化、燃焼騒音の悪化、トルク変動、燃焼状態の悪化による失火等を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の形態に係る予混合燃焼を行う圧縮着火内燃機関の概略構成を表すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る予混合圧縮着火内燃機関において、気筒近傍の概略構成を表すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る予混合圧縮着火内燃機関において、クランクアングルに対する気筒内温度の推移、および吸排気弁の開弁タイミング、燃料噴射タイミングを表す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る予混合圧縮着火内燃機関において、内燃機関の運転状態と内燃機関における燃焼状態との関係を表す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る予混合圧縮着火内燃機関において、予混合燃焼が行われるときの吸気弁および排気弁の開閉弁時期の制御における制御マップを図式化した図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る予混合圧縮着火内燃機関において、予混合燃焼が行われるときの燃料噴射弁の燃料噴射制御における制御マップを図式化した図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る予混合圧縮着火内燃機関において、燃料の所定燃料性状に基づく予混合燃焼の実行の可否の制御に関するフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態に係る予混合圧縮着火内燃機関において、標準燃料着火時期を算出するための制御マップを図式化したものである。
【図９】本発明の実施の形態に係る予混合圧縮着火内燃機関において、内燃機関の運転状態と内燃機関における燃焼状態との関係を表す図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る予混合圧縮着火内燃機関において、燃料の所定燃料性状に基づく予混合燃焼の実行の可否の制御に関する第２のフローチャートである。
【符号の説明】
【００７７】
１・・・・内燃機関
２・・・・気筒
３・・・・燃料噴射弁
５・・・・吸気弁
６・・・・排気弁
７・・・・吸気枝管
８・・・・吸気管
１２・・・・排気枝管
１３・・・・排気管
１６・・・・過給機
１７・・・・吸気側電源
１８・・・・排気側電源
２０・・・・ＥＣＵ
２５・・・・クランクポジションセンサ
２６・・・・アクセル開度センサ
２７・・・・燃料タンク
２８・・・・粘度センサ
２９・・・・バイオマス燃料濃度センサ
【図１】
2005171818.tif 000003
【図２】
2005171818.tif 000004
【図３】
2005171818.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005171818.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005171818.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005171818.tif 000011
【図１０】
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