(57)【要約】【課題】本発明は、予混合燃焼運転と拡散燃焼運転を切換可能な内燃機関の燃焼制御装置において、予混合燃焼運転以外の運転時に不具合を発生させることなく予混合燃焼運転時の良好な燃焼を促進することを課題とする。【解決手段】本発明は、予混合燃焼運転と拡散燃焼運転を切換可能な内燃機関の燃焼制御装置において、内燃機関の予混合燃焼運転時に噴射される燃料を加熱し、内燃機関が予混合燃焼運転から逸脱する時は噴射燃料の加熱を中止することにより、予混合燃焼運転時における燃料の燃焼性向上と予混合燃焼運転以外の運転時における過早着火等の不具合の発生防止を両立するようにした。【選択図】図４
2007205232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予混合燃焼運転と拡散燃焼運転を切換可能な内燃機関の燃焼制御装置において、
内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射手段と、
前記燃料噴射手段から噴射される燃料を加熱する加熱手段と、
前記内燃機関の予混合燃焼運転時は前記加熱手段を作動させ、前記内燃機関の拡散燃焼運転時は前記加熱手段の作動を停止させる加熱制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２】
請求項１において、前記加熱制御手段は、予混合燃焼運転から拡散燃焼運転への切換要求が発生した時点で前記加熱手段の作動を停止させることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項３】
請求項２において、前記内燃機関の拡散燃焼運転時は圧縮上死点近傍において前記燃料噴射手段から燃料噴射を行わせ、前記内燃機関の予混合燃焼運転時は圧縮上死点より前の所定の時期に前記燃料噴射手段から燃料噴射を行わせる噴射制御手段と、
前記内燃機関の予混合燃焼運転時に拡散燃焼運転への切換要求が発生すると、前記燃料噴射手段からの燃料噴射時期を前記所定の時期から圧縮上死点近傍へ連続的又は離散的に遅角させる第１移行処理を行う第１移行処理手段と、を更に備え、
前記加熱制御手段は、前記第１移行処理の実行開始時に前記加熱手段の作動を停止することを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項４】
請求項２において、前記加熱制御手段は、拡散燃焼運転から予混合燃焼運転への切換要求が発生した時点で前記加熱手段を作動させることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項５】
請求項４において、前記内燃機関の拡散燃焼運転時は圧縮上死点近傍において前記燃料噴射手段から燃料噴射を行わせ、前記内燃機関の予混合燃焼運転時は圧縮上死点より前の所定の時期に前記燃料噴射手段から燃料噴射を行わせる噴射制御手段と、
前記内燃機関の拡散燃焼運転時に予混合燃焼運転への切換要求が発生すると、前記燃料噴射手段からの燃料噴射時期を圧縮上死点近傍から前記所定の時期へ連続的又は離散的に進角させる第２移行処理を行う第２移行処理手段と、を更に備え、
前記加熱制御手段は、前記第２移行処理の実行開始時に前記加熱手段の作動を開始することを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一において、前記内燃機関の予混合燃焼運転時に該内燃機関の負荷増加速度が一定値以上になると、前記加熱手段の作動を中断することを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予混合燃焼運転と拡散燃焼運転を切り換え可能な内燃機関の燃焼制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮着火式内燃機関としては、機関負荷が所定負荷以下である時は予混合燃焼運転を行い、機関負荷が所定負荷を超えた時には拡散燃焼運転を行う内燃機関が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２８６８７６号公報
【特許文献２】特開２００４−１９７５９７号公報
【特許文献３】実開昭６４−４６４６３号公報
【特許文献４】特許第２９２９７４７号公報
【特許文献５】特開平５−２５６２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、予混合燃焼運転は機関負荷が比較的低い時に行われるため、予混合気形成用の燃料が気化及び霧化し難くなる場合がある。このような場合には、予混合気が均質になり難いため、該予混合気が好適に燃焼しない可能性がある。
【０００４】
これに対し、内燃機関の燃料噴射弁として、加熱された燃料を噴射可能な燃料噴射弁を用いる方法が考えられるが、内燃機関が予混合燃焼運転から拡散燃焼運転へ移行する時や拡散燃焼運転への移行後も燃料の加熱が継続されると、該燃料が過早着火する等の不具合を誘発する可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記した実情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、予混合燃焼運転と拡散燃焼運転を切り換え可能な内燃機関の燃焼制御装置において、予混合燃焼運転以外の運転時における不具合を誘発することなく予混合燃焼運転時における燃料の良好な燃焼を促すことができる技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。すなわち、本発明は、予混合燃焼運転と拡散燃焼運転を切換可能な内燃機関の燃焼制御装置において、内燃機関の予混合燃焼運転時に噴射される燃料を加熱し、内燃機関が予混合燃焼運転から逸脱する時は噴射燃料の加熱を中止することにより、予混合燃焼運転時における燃料の燃焼性向上と予混合燃焼運転以外の運転時における過早着火等の不具合の発生防止とを両立するようにした。
【０００７】
詳細には、本発明は、予混合燃焼運転と拡散燃焼運転を切換可能な内燃機関の燃焼制御装置において、内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記燃料噴射手段から噴射される燃料を加熱する加熱手段と、前記内燃機関の予混合燃焼運転時は前記加熱手段を作動させ、前記内燃機関の拡散燃焼運転時は前記加熱手段の作動を停止させる加熱制御手段と、を備えるようにした。
【０００８】
内燃機関の予混合燃焼運転時に燃料噴射装置から噴射される燃料が加熱されると、燃料噴射手段から噴射された燃料（以下、単に「噴射燃料」と称する）の気化及び霧化が促進される。その結果、内燃機関の気筒内に均質な予混合気が形成され、該予混合気が良好に
燃焼するようになる。
【０００９】
また、内燃機関の予混合燃焼運転時に該内燃機関の負荷が高まると、内燃機関の運転が予混合燃焼運転から拡散燃焼運転へ切り換えられる。内燃機関が拡散燃焼運転される時は、気筒内の圧力及び温度が高くなる。このため、内燃機関の拡散燃焼運転時に燃料の加熱が行われると、燃料の着火性が必要以上に高くなって過早着火を誘発する可能性がある。
【００１０】
上記したように過早着火が発生すると、燃料が気筒内のガスと十分に混合する前に着火及び燃焼するため、スモークの発生量が増加する等の不具合を発生する可能性がある。
【００１１】
これに対し、内燃機関の拡散燃焼運転時は燃料の加熱が停止されると、燃料噴射装置から噴射された燃料の着火性が必要以上に高くなることが抑制され、以て該燃料が過早着火し難くなる。
【００１２】
従って、本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置によれば、予混合燃焼運転以外の運転時における過早着火を誘発することなく予混合燃焼運転時の良好な燃焼を促すことが可能になる。
【００１３】
尚、内燃機関の運転が予混合燃焼運転から拡散燃焼運転へ切り換えられる場合には、加熱制御手段は、予混合燃焼運転から拡散燃焼運転への切換要求が発生した時点で直ちに加熱手段の作動を停止するようにしてもよい。
【００１４】
これは、予混合燃焼運転から拡散燃焼運転への切換期間中、又は予混合燃焼運転から拡散燃焼運転への切換完了後まで加熱手段の作動停止時期が持ち越されると、加熱手段の余熱などによって燃料の着火性が必要以上に高くなる可能性があるからである。
【００１５】
また、本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置は、内燃機関の拡散燃焼運転時は圧縮上死点近傍において燃料噴射手段から燃料噴射を行わせ、内燃機関の予混合燃焼運転時は圧縮上死点より前の所定の時期に燃料噴射手段から燃料噴射を行わせる噴射制御手段と、内燃機関の予混合燃焼運転時に拡散燃焼運転への切換要求が発生すると、燃料噴射手段からの燃料噴射時期を前記所定の時期から圧縮上死点近傍へ連続的又は離散的に遅角させる第１移行処理を行う第１移行処理手段と、を更に備えるようにしてもよい。
【００１６】
かかる構成によれば、内燃機関の運転が予混合燃焼運転から拡散燃焼運転へ切り換えられる際に、燃料噴射時期が徐々に変更されるため、燃料の急峻な燃焼やトルク変動等の発生が抑制されるようになる。
【００１７】
ところで、上記した第１移行処理の実行期間中に加熱手段が作動していると、燃料噴射時期の遅角効果と相俟って燃料の着火性が過剰に高くなる可能性がある。その結果、燃料噴射手段から噴射された燃料が気筒内のガスと十分に混合する前に着火（過早着火）して、スモークの発生量が増加するおそれがある。
【００１８】
そこで、本発明に係る加熱制御手段は、予混合燃焼運転から拡散燃焼運転への切換要求が発生した時、言い換えれば前記第１移行処理の実行が開始される時に前記加熱手段の作動を停止するようにしてもよい。
【００１９】
これによると、内燃機関が予混合燃焼運転から拡散燃焼運転へ移行する際に燃料の着火遅れ期間が長くなるため、燃料噴射時期が圧縮上死点近傍に近づいても燃料の過早着火が抑制されるようになる。このため、燃料噴射手段から噴射された燃料は、筒内のガスと十分に混合した後に着火及び燃焼するようになる。その結果、スモークの発生が抑制される
ようになる。
【００２０】
また、本発明にかかる内燃機関の燃焼制御装置は、内燃機関の拡散燃焼運転時は加熱手段の作動を停止させ、予混合燃焼運転への切換要求が発生した場合には該切換要求が発生した時点で加熱手段の作動を再開するようにしてもよい。
【００２１】
かかる構成によれば、拡散燃焼運転時の過早着火を抑制しつつ予混合燃焼運転時の良好な燃焼を促すことが可能となる。
【００２２】
尚、本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置は、内燃機関の拡散燃焼運転時は圧縮上死点近傍において燃料噴射手段から燃料噴射を行わせ、内燃機関の予混合燃焼運転時は圧縮上死点より前の所定の時期に前記燃料噴射手段から燃料噴射を行わせる噴射制御手段と、内燃機関の拡散燃焼運転時に予混合燃焼運転への切換要求が発生すると、燃料噴射手段からの燃料噴射時期を圧縮上死点近傍から前記所定の時期へ連続的又は離散的に進角させる第２移行処理を行う第２移行処理手段と、を更に備えるようにしてもよい。
【００２３】
この場合、加熱制御手段は、第２移行処理の実行開始時に加熱手段の作動を開始することが好ましい。これは、加熱手段が作動開始してから燃料を実際に加熱可能になるまでには時間を要するため、第２移行処理の実行終了時に加熱手段の作動が開始されると、内燃機関が予混合燃焼運転に移行した直後における燃料の加熱が不十分となり、予混合気が良好に燃焼しないおそれがあるからである。
【００２４】
これに対し、第２移行処理の実行開始時に加熱手段が作動し始めると、内燃機関が予混合燃焼運転に移行した直後においても燃料を好適に加熱することができる。よって、内燃機関が予混合燃焼運転へ移行した当初においても予混合気が良好に燃焼するようになる。
【００２５】
本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置は、内燃機関の予混合燃焼運転時に該内燃機関の負荷増加速度が一定値以上になると、加熱手段の作動を中断するようにしてもよい。
【００２６】
内燃機関が予混合燃焼運転されている時に該内燃機関の負荷が急激に増加すると、気筒内の圧力及び温度も急激に上昇する。その際、燃料噴射手段から噴射される燃料が加熱されていると、噴射燃料が急峻に燃焼して騒音や振動を発生するおそれがある。
【００２７】
これに対し、内燃機関の負荷の増加速度が一定値以上となる時に加熱手段の作動が停止されると、上記したような不具合の発生を抑制することができる。
【００２８】
尚、本発明に係る燃料噴射手段としては、内燃機関の予混合燃焼運転時に前記した所定の時期での燃料噴射を行う第１燃料噴射弁と、内燃機関の拡散燃焼運転時に圧縮上死点近傍での燃料噴射を行う第２燃料噴射弁とを具備する燃料噴射装置を例示することができる。この場合、加熱手段は、第１燃料噴射弁にのみ取り付けられればよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、予混合燃焼運転と拡散燃焼運転を切換可能な内燃機関の燃焼制御装置において、予混合燃焼運転以外の運転時における不具合を誘発することなく予混合燃焼運転時における燃料の良好な燃焼を促すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に本発明の具体的な実施例について説明する。
【実施例１】
【００３１】
先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図５に基づいて説明する。図１は、本実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【００３２】
図１に示す内燃機関１は、１気筒当たり２本の燃料噴射弁を備える圧縮着火式の内燃機関（ディーゼルエンジン）である。この内燃機関１は、気筒２の内部において往復運動を行うピストン３を有している。気筒２の内部には、該気筒２の壁面とピストン３とに囲まれた燃焼室４が形成されている。
【００３３】
内燃機関１は、燃焼室４内に直接燃料を噴射する主燃料噴射弁５と副燃料噴射弁６とを備えている。主燃料噴射弁５は本発明に係る第２燃料噴射弁の一実施態様であり、副燃料噴射弁６は本発明に係る第１燃料噴射弁の一実施態様である。
【００３４】
前記副燃料噴射弁６には、加熱装置７が取り付けられている。加熱装置７は、通電時に発熱するヒータを具備しており、該ヒータにより前記副燃料噴射弁６から噴射される燃料を加熱する。
【００３５】
このように構成された内燃機関１には、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ：Electronic
Control Unitという）８が併設されている。ＥＣＵ８は、アクセル開度センサ９やクラ
ンクポジションセンサ１０の出力信号に基づいて、上記した主燃料噴射弁５、副燃料噴射弁６、及び加熱装置７を制御する。
【００３６】
例えば、ＥＣＵ８は、機関回転速度及び機関負荷で特定される内燃機関１の運転状態に基づいて、予混合燃焼運転と通常燃焼運転との切り換えを行う。図２に、内燃機関１の運転状態と内燃機関１で行われる燃焼領域との関係を示す。尚、図２に示すグラフの横軸は内燃機関１の機関回転速度を表し、縦軸は内燃機関１の機関負荷を表している。
【００３７】
図２において、機関回転速度及び機関負荷が比較的低くなる領域Ｒ１は予混合燃焼運転領域を示しており、機関回転速度及び機関負荷が比較的高くなる領域Ｒ２は拡散燃焼運転領域を示している。
【００３８】
内燃機関１の運転状態が予混合燃焼運転領域Ｒ１にある時は、ＥＣＵ８は、図３（ａ）に示すように、圧縮上死点（ＴＤＣ）より前の所定の時期（例えば、圧縮上死点前１５０°ＣＡ〜６０°ＣＡ）に副燃料噴射弁６から燃料を噴射させて気筒２内に予混合気を形成し、次いで圧縮上死点の近傍で主燃料噴射弁５から少量の燃料を噴射させて該噴射燃料を火種として前記予混合気を燃焼させる。
【００３９】
尚、ＥＣＵ８は、上記したような主燃料噴射弁５による火種形成用の燃料噴射を行わずに、前記した予混合気を圧縮自着火させるようにしてもよい。
【００４０】
内燃機関１の運転状態が拡散燃焼運転領域Ｒ２にある時は、ＥＣＵ８は、図３（ｃ）に示すように、圧縮上死点近傍で主燃料噴射弁５から燃料を噴射させることにより、該噴射燃料を拡散燃焼させる。
【００４１】
また、内燃機関１が予混合燃焼運転されている時に機関回転速度および／または機関負荷が上昇すると、内燃機関１の運転状態が予混合燃焼運転領域Ｒ１から拡散燃焼運転領域Ｒ２へ移行する。
【００４２】
その際、燃料噴射形態が予混合燃焼運転用の形態（副燃料噴射弁６による予混合気形成用の燃料噴射）から拡散燃焼運転用の形態（主燃料噴射弁５による拡散燃焼用の燃料噴射）へ急激に切り換えられると、燃料の燃焼形態が急変するため、振動や騒音の増加、或い
は排気エミッションの悪化などを招く可能性がある。
【００４３】
そこで、ＥＣＵ８は、内燃機関１の運転を予混合燃焼運転から拡散燃焼運転に移行する際には、図３（ｂ）に示すように、副燃料噴射弁６の燃料噴射時期を前記所定の時期から圧縮上死点近傍へ徐々に遅角させ、次いで副燃料噴射弁６の燃料噴射時期が圧縮上死点近傍まで遅角された時点で該副燃料噴射弁６からの燃料噴射を終了するとともに主燃料噴射弁５からの拡散燃焼用の燃料噴射を開始するようにした（以下、この処理を「第１移行処理」と称する）。
【００４４】
また、内燃機関１の運転が拡散燃焼運転から予混合燃焼運転へ切り換えられる際には、ＥＣＵ８は、上記した第１移行処理と逆の処理を実行するようにしてもよい。すなわち、ＥＣＵ８は、先ず主燃料噴射弁５による拡散燃焼用の燃料噴射を終了するとともに副燃料噴射弁６から圧縮上死点近傍における燃料噴射を開始させ、次いで副燃料噴射弁６の燃料噴射時期を圧縮上死点近傍から前記所定の時期へ徐々に進角させるようにしてもよい（以下、この処理を「第２移行処理」と称する）。
【００４５】
ＥＣＵ８が予混合燃焼運転と拡散燃焼運転との切り換え時に上記した第１又は第２移行処理を実行すると、燃料の燃焼形態が急激に変化しなくなるため、振動や騒音の増加、或いは排気エミッションの悪化等が抑制される。
【００４６】
上記したようにＥＣＵ８が主燃料噴射弁５及び副燃料噴射弁６を制御することにより、本発明に係る噴射制御手段が実現される。
【００４７】
次に、加熱装置７の制御方法について述べる。内燃機関１が予混合燃焼運転されている時は、機関回転速度および／または機関負荷が比較的低いため、気筒２内の圧力が低くなり易い。気筒２内の圧力が低くなると、副燃料噴射弁６から噴射された燃料が十分に気化及び霧化されなくなる場合がある。
【００４８】
上記したような場合には、副燃料噴射弁６から噴射された燃料が気筒２内のガスと均質に混合し難くなるため、予混合気が均質にならない可能性がある。その結果、予混合気が完全燃焼し難くなり、排気エミッションの悪化や機関出力の低下等が発生する。
【００４９】
これに対し、ＥＣＵ８は、内燃機関１が予混合燃焼運転されている時は、加熱装置７に通電するようにした。この場合、副燃料噴射弁６は、加熱装置７によって予め加熱された燃料を噴射するようになる。加熱された噴射燃料は気筒２内で容易に気化及び霧化する。その結果、気筒２内に均質な予混合気が形成されるようになる。
【００５０】
ところで、内燃機関１の運転が予混合燃焼運転から拡散燃焼運転に移行する際（すなわち、第１移行処理の実行期間中）に、副燃料噴射弁６から噴射される燃料の加熱が継続されていると、燃料が過早着火する虞がある。
【００５１】
圧縮行程においてピストン３が圧縮上死点に近づいていくと、それに応じて気筒２内の圧力及び温度が高くなる。このため、第１移行処理により副燃料噴射弁６の燃料噴射時期が遅角されていくと、副燃料噴射弁６の噴射燃料は噴射直後に高圧且つ高温な雰囲気に曝されるようになる。
【００５２】
従って、副燃料噴射弁６の燃料噴射時期が圧縮上死点に近づくにつれ、該副燃料噴射弁６の噴射燃料の着火遅れ期間が短くなる。
【００５３】
このように副燃料噴射弁６から噴射された燃料の着火遅れ期間が短くなっている時に加
熱装置７が作動していると、噴射燃料が気筒２内のガスと混合する前の早い時期に着火及び燃焼し、スモークの発生量が増加する。
【００５４】
そこで、ＥＣＵ８は、内燃機関１が予混合燃焼運転されている時に拡散燃焼運転に移行する必要が生じると、加熱装置７に対する通電を停止する。
【００５５】
詳しくは、ＥＣＵ８は、前記した第１移行処理の実行開始に併せて、加熱装置７に対する通電を停止する。
【００５６】
これによると、第１移行処理実行期間において、副燃料噴射弁６の燃料噴射時期が圧縮上死点に近づく前に燃料の加熱を停止することができる。
【００５７】
副燃料噴射弁６の燃料噴射時期が圧縮上死点近傍に近づく前に燃料の加熱が停止されると、副燃料噴射弁６の燃料噴射時期が圧縮上死点近傍に近づくことに起因して噴射燃料の着火性が高くなっても、噴射燃料の着火遅れ期間が過剰に短くなることが防止される。  
【００５８】
従って、第１移行処理実行期間において副燃料噴射弁６から噴射された燃料の過早着火が抑制される。その結果、副燃料噴射弁６から噴射された燃料が気筒２内のガスと十分に混合した後に燃焼するようになるため、スモークの発生を抑制することができる。
【００５９】
以下、内燃機関１の運転が予混合燃焼運転から拡散燃焼運転へ移行する際の加熱装置７の制御方法について図４のフローチャートを参照して説明する。
【００６０】
図４は、内燃機関１の運転が予混合燃焼運転から拡散燃焼運転への移行する際の加熱制御ルーチンを示すフローチャートである。加熱制御ルーチンは、ＥＣＵ８を通じて内燃機関１の始動と同時にその実行が開始され、一定期間毎に繰り返し実行される。
【００６１】
図４の加熱制御ルーチンでは、ＥＣＵ８は、先ずＳ１０１において、クランクポジションセンサ１０の出力信号から演算される機関回転速度、及びアクセル開度センサ９の出力信号（機関負荷）を読み込む。
【００６２】
Ｓ１０２では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ１０１で読み込まれた機関回転速度及び機関負荷から定まる内燃機関１の運転状態が前述した図２の予混合燃焼運転領域Ｒ１に属しているか否かを判別する。すなわち、ＥＣＵ８は、Ｓ１０２において内燃機関１が予混合燃焼運転されているか否かを判別する。
【００６３】
Ｓ１０２で肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ１０３において、加熱装置７を作動させる。すなわち、ＥＣＵ８は、加熱装置７のヒータへ通電する。
【００６４】
Ｓ１０４では、ＥＣＵ８は、内燃機関１の機関回転速度及び機関負荷を再度読み込む。
【００６５】
Ｓ１０５では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ１０４で読み込まれた機関回転速度及び機関負荷で特定される内燃機関１の運転状態が、図５の矢印Ａで示すように予混合燃焼運転領域Ｒ１から拡散燃焼運転領域Ｒ２へ移行したか否かを判別する。すなわち、ＥＣＵ８は、内燃機関１の運転を予混合燃焼運転から拡散燃焼運転へ切り換える必要があるか否かを判別する。
【００６６】
Ｓ１０５で肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ１０６において、前述した第１移行処理の実行を開始するとともに、加熱装置７の作動を停止（加熱装置７のヒータに対する通電を停止）する。Ｓ１０６の処理を実行し終えた場合、Ｓ１０２及びＳ１０５で否定判
定された場合には、ＥＣＵ８は本ルーチンの実行を終了する。
【００６７】
以上のようにＥＣＵ８が図４の加熱制御ルーチンを実行することにより、本発明に係る加熱制御装置が実現される。従って、本実施例によれば、予混合燃焼運転と拡散燃焼運転を切換可能な内燃機関の燃焼制御装置において、予混合燃焼運転から拡散燃焼運転への移行時における不具合の発生を抑制しつつ予混合燃焼運転時における燃料の良好な燃焼を実現することが可能となる。
【実施例２】
【００６８】
次に、本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置の第２の実施例について図６〜図７に基づいて説明する。ここでは前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を割愛する。
【００６９】
前述した第１の実施例では内燃機関１の運転が予混合燃焼運転から拡散燃焼運転へ移行する場合の加熱制御について述べたが、本実施例では内燃機関１の運転が拡散燃焼運転から予混合燃焼運転へ移行する場合について説明する。
【００７０】
内燃機関１が拡散燃焼運転されている時は、副燃料噴射弁６から燃料噴射が行われない。更に、内燃機関１が拡散燃焼運転されている時は、機関回転速度及び機関負荷が比較的高い故に気筒２内の圧力及び温度が高まり易い。
【００７１】
よって、内燃機関１の拡散燃焼運転時に噴射燃料が加熱されると、加熱装置７の作動に要する電力が不要に消費されるとともに燃料の過早着火を招く可能性がある。
【００７２】
そこで、ＥＣＵ８は、内燃機関１が拡散燃焼運転されている間は加熱装置７に対する通電を停止し、消費電力の不要な増加や燃料の過早着火を抑制している。
【００７３】
ところで、内燃機関１の運転が拡散燃焼運転から予混合燃焼運転に移行した際に副燃料噴射弁６から噴射される燃料が加熱されていないと、予混合燃焼運転時に移行した直後に副燃料噴射弁６から噴射される燃料が気化及び霧化し難くなり、均質な予混合気を形成することが困難になることが予想される。
【００７４】
これに対し、前述した第２移行処理が終了した時点で加熱装置７を作動させる方法が考えられる。しかしながら、加熱装置７は、通電されてからヒータが適温に昇温するまでにある程度の時間を要するため、第２移行処理の実行終了時に加熱装置７に対する通電が開始されても内燃機関１の運転が予混合燃焼運転へ移行した当初の噴射燃料が好適に加熱されない場合がある。
【００７５】
そこで、ＥＣＵ８は、内燃機関１の運転が拡散燃焼運転から予混合燃焼運転へ移行する場合には、第２移行処理の実行開始と同時に加熱装置７の通電を開始するようにした。
【００７６】
これによると、第２移行処理の実行期間中に加熱装置７のヒータが適温まで昇温するようになるため、内燃機関１の運転が予混合燃焼運転へ移行した時点で副燃料噴射弁６から噴射される燃料は十分に加熱された状態となる。従って、内燃機関１が予混合燃焼運転を開始した当初から噴射燃料の気化及び霧化を促進させることができ、その結果、予混合気を均質にすることができる。
【００７７】
以下、内燃機関１の運転が拡散燃焼運転から予混合燃焼運転へ移行する際の加熱装置７の制御方法について図６のフローチャートを参照して説明する。
【００７８】
図６は、内燃機関１の運転が拡散燃焼運転から予混合燃焼運転へ移行する際の加熱制御ルーチンを示すフローチャートである。この加熱制御ルーチンは、ＥＣＵ８を通じて内燃機関１の始動と同時にその実行が開始され、一定期間毎に繰り返し実行される。
【００７９】
図６の加熱制御ルーチンでは、ＥＣＵ８は、先ずＳ２０１において、機関回転速度及び機関負荷を読み込む。
【００８０】
Ｓ２０２では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ２０１で読み込まれた機関回転速度及び機関負荷から特定される内燃機関１の運転状態が前述した図２の拡散燃焼運転領域Ｒ２に属しているか否かを判別する。
【００８１】
Ｓ２０２で肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ２０３において、加熱装置７の作動を停止する。すなわち、ＥＣＵ８は、内燃機関１が拡散燃焼運転されている間は加熱装置７のヒータに対する通電を停止する。
【００８２】
Ｓ２０４では、ＥＣＵ８は、内燃機関１の機関回転速度及び機関負荷を再度読み込む。
【００８３】
Ｓ２０５では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ２０４で読み込まれた機関回転速度及び機関負荷で特定される内燃機関１の運転状態が図７の矢印Ｂに示すように拡散燃焼運転領域Ｒ２から予混合燃焼運転領域Ｒ１へ移行したか否かを判別する。すなわち、ＥＣＵ８は、内燃機関１の運転を拡散燃焼運転から予混合燃焼運転へ切り換える必要があるか否かを判別する。
【００８４】
Ｓ２０５で肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ２０６において、前述した第２移行処理の実行を開始するとともに加熱装置７の作動を開始（加熱装置７のヒータに対する通電を開始）させる。
【００８５】
また、前記したＳ２０６の処理を実行し終えた場合、Ｓ２０２及びＳ２０５で否定判定された場合には、ＥＣＵ８は本ルーチンの実行を終了する。
【００８６】
以上のようにＥＣＵ８が図６の加熱制御ルーチンを実行することにより、内燃機関１の運転を拡散燃焼運転から予混合燃焼運転へ移行する際の不具合の発生を抑制しつつ予混合燃焼運転時における燃料の良好な燃焼を実現することができる。
【実施例３】
【００８７】
次に、本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置の第３の実施例について図８〜図９に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を割愛する。
【００８８】
前述した第１の実施例では内燃機関１の運転状態が予混合燃焼運転領域Ｒ１に属している限り加熱装置７を作動させる例について述べたが、本実施例では内燃機関１の運転状態が予混合燃焼運転領域Ｒ１に属していても加熱装置７の作動を停止する例にについて述べる。
【００８９】
内燃機関１の運転状態が予混合燃焼運転領域Ｒ１に属している場合であっても、加速運転時のように機関負荷が急激に増加すると、気筒２内の圧力及び温度が上昇して燃料の霧化及び気化が促進される。
【００９０】
そのような場合に、副燃料噴射弁６の噴射燃料が加熱されていると、噴射燃料の着火性が過剰に高くなるため、比較的多量の燃料が急峻に燃焼する可能性がある。比較的多量の燃料が急峻に燃焼すると、気筒２内の圧力が急激に上昇して騒音や振動などを誘発するお
それがある。
【００９１】
そこで、ＥＣＵ８は、内燃機関１の予混合燃焼運転時にアクセル開度センサ９の出力信号（アクセル開度）をモニタし、アクセル開度の増加速度（単位時間当たりの増加量）が所定値より大きくなると、加熱装置７の作動を停止するようにした。
【００９２】
これによると、副燃料噴射弁６から噴射される燃料が比較的低温になるため、該噴射燃料の着火性が過剰に高くなることが抑制される。よって、アクセル開度が急激に増加する場合に、比較的多量の燃料が急峻に燃焼し難くなり、騒音や振動の発生が抑制される。
【００９３】
内燃機関１が加速運転されると該内燃機関１の運転状態が予混合燃焼運転領域Ｒ１から拡散燃焼運転領域Ｒ２へ移行する可能性が高いが、内燃機関１の運転状態が加速運転後も予混合燃焼運転領域Ｒ１に留まる場合や、加速運転後に予混合燃焼運転領域Ｒ１へ戻る場合もある。それらの場合には、ＥＣＵ８は、加熱装置７の作動を再開する。
【００９４】
以下、内燃機関１が予混合燃焼運転されている時の加熱装置７の制御方法について図８のフローチャートを参照して説明する。
【００９５】
図８は、内燃機関１が予混合燃焼運転されている時の加熱制御ルーチンを示すフローチャートである。この加熱制御ルーチンは、ＥＣＵ８を通じて内燃機関の始動と同時にその実行が開始され、一定期間毎に繰り返し実行される。
【００９６】
図８に示す加熱制御ルーチンでは、ＥＣＵ８は、先ずＳ３０１において、機関回転数及び機関負荷を読み込む。
【００９７】
Ｓ３０２では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ３０１で読み込まれた機関回転速度及び機関負荷で特定される内燃機関１の運転状態が前述した図２に示した予混合燃焼運転領域Ｒ１に属しているか否かを判別する。
【００９８】
Ｓ３０２で肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、Ｓ３０３において、加熱装置７を作動させる。
【００９９】
Ｓ３０４では、ＥＣＵ８は、アクセル開度センサ９の出力信号に基づいてアクセル開度の増加速度△Ａｃｃｐを演算する。
【０１００】
Ｓ３０５では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ３０４で算出されたアクセル開度の増加速度△Ａｃｃｐが所定値αより大きくなったか否かを判別する。すなわち、ＥＣＵ８は、機関回転速度及び機関負荷で特定される内燃機関１の運転状態が図９のＣ矢印に示すように予混合燃焼運転領域Ｒ１における拡散燃焼運転領域Ｒ２との境界へ接近しているか否かを判別する。
【０１０１】
前記した所定値αは、加熱装置７が作動している状況下で燃料が急峻に燃焼しない範囲の上限値であり、予め実験的に求められている。
【０１０２】
前記Ｓ３０５において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は、加熱装置７の作動を停止させる必要がないとみなして本ルーチンの実行を一旦終了する。この場合、加熱装置７が作動状態に維持されつつ内燃機関１の予混合燃焼運転が継続される。
【０１０３】
一方、前記Ｓ３０５において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、加熱装置７の作動を停止させる必要があるとみなしてＳ３０６へ進む。Ｓ３０６では、ＥＣＵ８は、加熱装置
７の作動を停止させるべく該加熱装置７のヒータに対する通電を停止する。
【０１０４】
尚、前記したＳ３０５では、ＥＣＵ８は、アクセル開度の増加速度のみならず、機関回転速度や燃料噴射量の増加速度等を考慮して、加熱装置７の作動を停止させる必要があるか否かを判別するようにしてもよい。
【０１０５】
具体的には、機関回転速度が所定速度以上である時にアクセル開度の増加速度が所定値αより大きく、且つ燃料噴射量が所定量を超えたことを条件に、加熱装置７の作動を停止させる必要があると判定するようにしてもよい。
【０１０６】
次に、ＥＣＵ８は、Ｓ３０７において、機関回転速度及び機関負荷を再度読み込む。
【０１０７】
Ｓ３０８では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ３０７で読み込まれた機関回転速度及び機関負荷で特定される内燃機関１の運転状態が前述した図２に示した拡散燃焼運転領域Ｒ２に移行したか否かを判別する。
【０１０８】
前記Ｓ３０８で肯定判定された場合には、ＥＣＵ８は、加熱装置７の作動停止状態を維持しつつ前述した第１移行処理の実行を開始する。
【０１０９】
この場合、前述した第１の実施例で述べたように第１移行処理の実行期間中における燃料の過早着火を抑制することが可能となる。
【０１１０】
一方、Ｓ３０８で否定判定された場合には、ＥＣＵ８は、Ｓ３１０へ進む。Ｓ３１０では、ＥＣＵ８は、アクセル開度の増加速度△Ａｃｃｐを再度演算する。
【０１１１】
Ｓ３１１では、ＥＣＵ８は、前記Ｓ３１０で算出されたアクセル開度の増加速度△Ａｃｃｐが前記所定値α以下に低下しているか否かを判別する。
【０１１２】
前記Ｓ３１１において否定判定された場合は、ＥＣＵ８は、前述したＳ３０７以降の処理を再度実行する。一方、前記Ｓ３１１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ８は、加熱装置７の作動を再開すべく該加熱装置７のヒータに対する通電を再開する。
【０１１３】
以上のように、ＥＣＵ８が図８の加熱制御ルーチンを実行すると、内燃機関１の予混合燃焼運転時において加熱装置７の作動に起因した振動や騒音の発生を抑制することが可能となる。
【０１１４】
尚、本発明に係る内燃機関の燃焼制御装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。例えば、前述した第１〜第３の実施例では１気筒当たり２本の燃料噴射弁を備える内燃機関を例に挙げたが、１気筒当たり１本の燃料噴射弁を備え、該１本の燃料噴射弁が予混合気形成用の燃料と拡散燃焼用の燃料とを吹き分ける内燃機関であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１に係る内燃機関の運転状態が属する燃焼領域を示す図である。
【図３】実施例１に係る内燃機関の燃料噴射タイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】実施例１における加熱制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】実施例１において内燃機関の運転状態が予混合燃焼運転領域から拡散燃焼運転領域へ移行する様子を示す図である。
【図６】実施例２における加熱制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】実施例２において内燃機関の運転状態が通常燃焼運転領域から予混合燃焼運転領域へ移行する様子を示す図である。
【図８】実施例３における加熱制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】実施例３において内燃機関の予混合燃焼運転中にアクセル開度が急激に増大した場合の運転状態の変移を示す図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１     圧縮着火内燃機関
２     気筒
３     ピストン
４     燃焼室
５     主燃料噴射弁
６     副燃料噴射弁
７     加熱装置
８     ＥＣＵ
９     アクセル開度センサ
１０   クランクポジションセンサ
【図１】
2007205232.tif 000003
【図２】
2007205232.tif 000004
【図３】
2007205232.tif 000005
【図４】
2007205232.tif 000006
【図５】
2007205232.tif 000007
【図６】
2007205232.tif 000008
【図７】
2007205232.tif 000009
【図８】
2007205232.tif 000010
【図９】
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