(57)【要約】【課題】低水温時でも、未燃ＨＣ・ＣＯの増加を十分抑制することができる燃焼制御装置を提供する。【解決手段】燃焼制御装置は、インジェクタ制御部を有するＥＣＵを備えている。インジェクタ制御部は、エンジン水温が所定温度よりも低いときは、エンジン負荷及びエンジン水温に基づいて、１回目のメイン燃料噴射の前に実施するプレ燃料噴射の燃料噴射量を決定する。そして、インジェクタ制御部は、エンジン負荷が所定値より高いときは、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量し、エンジン負荷が所定値より低いときは、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量する。そして、インジェクタ制御部は、プレ燃料噴射、１回目のメイン燃料噴射及び２回目のメイン燃料噴射を順次実施するようにインジェクタを制御する。【選択図】図３
2012189001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置において、
前記エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
第１の燃料噴射を実施してから第２の燃料噴射を実施するように前記燃料噴射弁を制御する第１の噴射弁制御手段と、
前記エンジンの水温を検出する水温検出手段と、
前記水温検出手段により検出された前記エンジンの水温が所定温度よりも低いかどうかを判断する判断手段と、
前記判断手段により前記エンジンの水温が前記所定温度よりも低いと判断されたときに、前記第１の燃料噴射を実施する前に第３の燃料噴射を実施するように前記燃料噴射弁を制御する第２の噴射弁制御手段とを備えることを特徴とする燃焼制御装置。
【請求項２】
前記エンジンの負荷を検出する負荷検出手段を更に備え、
前記第２の噴射弁制御手段は、前記水温検出手段により検出された前記エンジンの水温及び前記負荷検出手段により検出された前記エンジンの負荷に応じて、前記第３の燃料噴射による燃料噴射量を決定する手段を有することを特徴とする請求項１記載の燃焼制御装置。
【請求項３】
前記第２の噴射弁制御手段は、前記エンジンの負荷を第１の所定値及び第２の所定値と比較判断する手段と、前記エンジンの負荷が前記第１の所定値よりも大きいと判断されたときは、前記第１の燃料噴射による燃料噴射量から前記第３の燃料噴射による燃料噴射量分を減量し、前記エンジンの負荷が前記第２の所定値よりも小さいと判断されたときは、前記第２の燃料噴射による燃料噴射量から前記第３の燃料噴射による燃料噴射量分を減量する手段とを有することを特徴とする請求項２記載の燃焼制御装置。
【請求項４】
前記第１の所定値と前記第２の所定値とは等しいことを特徴とする請求項３記載の燃焼制御装置。
【請求項５】
前記第２の噴射弁制御手段は、前記第２の燃料噴射による燃料噴射量から前記第３の燃料噴射による燃料噴射量分を減量する手段を有することを特徴とする請求項２記載の燃焼制御装置。
【請求項６】
前記水温検出手段により検出された前記エンジンの水温に応じて、前記燃焼室内に存在する空気と燃料との比率を制御する空燃比制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の燃焼制御装置。
【請求項７】
前記燃焼室の吸気部と排気部とを繋ぐ排気再循環通路と、
前記排気再循環通路に設けられ、前記排気再循環通路を通る排気再循環ガスを冷却する排気再循環クーラと、
前記排気再循環クーラをバイパスするように前記排気再循環通路に接続されたバイパス通路と、
前記水温検出手段により検出された前記エンジンの水温に応じて、前記排気再循環ガスの流路を前記排気再循環クーラ側または前記バイパス通路側に切り替える流路切り替え手段とを更に備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予混合圧縮着火（ＰＣＣＩ）燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の燃焼制御装置は、低温予混合燃焼を行う場合、冷間時において着火遅れ期間が長期化するときは、燃料の噴射時期を進角側に補正すると共に、噴射圧力を低下させることで燃料の噴射期間を長期化させる方向に補正することにより、燃料が燃焼室内に過度に拡散することを防止し、未燃ＨＣの増加を抑制するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８４６０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来技術のように燃料の噴射期間を長期化させても、早期に噴射された燃料については拡散する時間が長くなる。このため、燃料の過拡散を十分に防ぐことが困難となるため、未燃ＨＣ・ＣＯの増加を十分抑制することができない可能性がある。
【０００５】
本発明の目的は、低水温時でも、未燃ＨＣ・ＣＯの増加を十分抑制することができる燃焼制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置において、エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、第１の燃料噴射を実施してから第２の燃料噴射を実施するように燃料噴射弁を制御する第１の噴射弁制御手段と、エンジンの水温を検出する水温検出手段と、水温検出手段により検出されたエンジンの水温が所定温度よりも低いかどうかを判断する判断手段と、判断手段によりエンジンの水温が所定温度よりも低いと判断されたときに、第１の燃料噴射を実施する前に第３の燃料噴射を実施するように燃料噴射弁を制御する第２の噴射弁制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【０００７】
このように本発明の燃焼制御装置においては、エンジンの水温が所定温度よりも低いと判断されたときは、第１の燃料噴射を実施する前に第３の燃料噴射を実施し、その後で第１の燃料噴射及び第２の燃料噴射を順次実施することにより、第３の燃料噴射による予熱で着火時期が進角し、熱発生率波形（燃焼波形）が暖気状態時に近づくようになるため、燃焼が活発化する。これにより、低水温時においても、未燃ＨＣ・ＣＯの増加を十分抑制することができる。
【０００８】
好ましくは、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段を更に備え、第２の噴射弁制御手段は、水温検出手段により検出されたエンジンの水温及び負荷検出手段により検出されたエンジンの負荷に応じて、第３の燃料噴射による燃料噴射量を決定する手段を有する。
【０００９】
この場合、エンジンの水温が低くなるほど、第３の燃料噴射による燃料噴射量を多くすることで、低水温時においても適切な時期で着火を行うことができる。また、エンジンの負荷が高くなるほど、第３の燃料噴射による燃料噴射量を少なくすることで、高負荷時における過度な燃焼を抑制することができる。
【００１０】
このとき、好ましくは、第２の噴射弁制御手段は、エンジンの負荷を第１の所定値及び第２の所定値と比較判断する手段と、エンジンの負荷が第１の所定値よりも大きいと判断されたときは、第１の燃料噴射による燃料噴射量から第３の燃料噴射による燃料噴射量分を減量し、エンジンの負荷が第２の所定値よりも小さいと判断されたときは、第２の燃料噴射による燃料噴射量から第３の燃料噴射による燃料噴射量分を減量する手段とを有する。例えば、第１の所定値と第２の所定値とは等しい。
【００１１】
エンジンの負荷が第１の所定値よりも大きいと判断されたときは、第１の燃料噴射による燃料噴射量から第３の燃料噴射による燃料噴射量分を減量することにより、第１の燃料噴射による過度な燃焼が抑制されるため、燃焼騒音を低減することができる。一方、エンジンの負荷が第２の所定値よりも小さいと判断されたときは、第２の燃料噴射による燃料噴射量から第３の燃料噴射による燃料噴射量分を減量することにより、第１の燃料噴射による活発な燃焼が確保されるため、未燃ＨＣ・ＣＯを低減することができる。また、第２の燃料噴射は第１の燃料噴射に比べて予混合度合いが低いが、その第２の燃料噴射による燃料噴射量が減量されるので、ＮＯｘやスモークを低減することができる。
【００１２】
また、第２の噴射弁制御手段は、第２の燃料噴射による燃料噴射量から第３の燃料噴射による燃料噴射量分を減量する手段を有しても良い。
【００１３】
この場合には、第１の燃料噴射による活発な燃焼が確保されるため、未燃ＨＣ・ＣＯを低減することができる。また、第２の燃料噴射は第１の燃料噴射に比べて予混合度合いが低いが、その第２の燃料噴射による燃料噴射量が減量されるので、ＮＯｘやスモークを低減することができる。このような構成は、エンジンの負荷が比較的高いときでも燃焼騒音が許容できる場合に効果的である。
【００１４】
また、好ましくは、水温検出手段により検出されたエンジンの水温に応じて、燃焼室内に存在する空気と燃料との比率を制御する空燃比制御手段を更に備える。
【００１５】
この場合、エンジンの水温が低くなるほど、燃焼室内に存在する空気と燃料との比率（空燃比）をリーン状態となるように制御することで、着火遅れ時間が短縮される。これにより、燃焼波形を更に暖気状態時に近づけることができる。
【００１６】
さらに、好ましくは、燃焼室の吸気部と排気部とを繋ぐ排気再循環通路と、排気再循環通路に設けられ、排気再循環通路を通る排気再循環ガスを冷却する排気再循環クーラと、排気再循環クーラをバイパスするように排気再循環通路に接続されたバイパス通路と、水温検出手段により検出されたエンジンの水温に応じて、排気再循環ガスの流路を排気再循環クーラ側またはバイパス通路側に切り替える流路切り替え手段とを更に備える。
【００１７】
この場合、エンジンの水温が設定温度よりも低いときは、排気再循環ガスの流路を排気再循環クーラ側からバイパス通路側に切り替えることで、高温状態の排気再循環ガスが燃焼室内に導入されるため、着火遅れ時間が短縮される。これにより、燃焼波形を更に暖気状態時に近づけることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、低水温時でも、未燃ＨＣ・ＣＯの増加を十分抑制することができる。これにより、優れた予混合圧縮着火燃焼を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係わる燃焼制御装置の一実施形態を備えたディーゼルエンジンを示す概略構成図である。
【図２】図１に示した燃焼制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示したインジェクタ制御部により実行されるインジェクタ制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【図４】高負荷時及び低負荷時におけるプレ燃料噴射、１回目のメイン燃料噴射及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を示す図である。
【図５】暖気状態である場合、低水温時においてプレ燃料噴射及びＥＧＲガスの減量を実施しない場合、低水温時においてプレ燃料噴射及びＥＧＲガスの減量を実施する場合の熱発生率波形の一例を示すグラフである。
【図６】低水温時においてプレ燃料噴射を実施する場合に、高負荷時及び低負荷時における筒内平均温度波形及び熱発生率波形の一例を示すグラフである。
【図７】高負荷時におけるプレ燃料噴射、１回目のメイン燃料噴射及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係わる燃焼制御装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係わる燃焼制御装置の一実施形態を備えたディーゼルエンジンを示す概略構成図である。同図において、本実施形態に係るディーゼルエンジン１は、予混合圧縮着火（ＰＣＣＩ）式の４気筒直列ディーゼルエンジンである。ディーゼルエンジン１はエンジン本体２を備え、このエンジン本体２には４つのシリンダ３が設けられている。
【００２２】
各シリンダ３には、燃焼室４内に燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）５がそれぞれ配設されている。インジェクタ５は複数の噴孔（図示せず）を有し、各噴孔から放射状に燃料を噴射する。各インジェクタ５はコモンレール６に接続されており、コモンレール６に貯留された高圧燃料が各インジェクタ５に常時供給されている。
【００２３】
エンジン本体２には、燃焼室４内に空気を吸入するための吸気通路７がインテークマニホールド（吸気部）８を介して接続されている。また、エンジン本体２には、燃焼後の排気ガスを排出するための排気通路９がエキゾーストマニホールド（排気部）１０を介して接続されている。
【００２４】
吸気通路７には、上流側から下流側に向けてエアクリーナー１１、ターボ過給機１２のコンプレッサ１３、インタークーラー１４及びスロットルバルブ１５が設けられている。スロットルバルブ１５は、吸気通路７の通路面積を絞り、下流側に負圧を発生させ、後述する排気再循環（ＥＧＲ）を可能とする。排気通路９には、ターボ過給機１２のタービン１６及び触媒付きＤＰＦ１７が設けられている。
【００２５】
また、ディーゼルエンジン１は、燃焼後の排気ガスの一部を燃焼室４内に還流する排気再循環（ＥＧＲ）装置１８を備えている。ＥＧＲ装置１８は、吸気通路７とエキゾーストマニホールド１０とを繋ぐＥＧＲ通路１９と、エキゾーストマニホールド１０から吸気通路７への排気再循環ガス（ＥＧＲガス）の還流量を調整するＥＧＲバルブ２０と、ＥＧＲ通路１９を通るＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２１と、このＥＧＲクーラ２１をバイパスするようにＥＧＲ通路１９に接続されたバイパス通路２２と、ＥＧＲガスの流路をＥＧＲクーラ２１側またはバイパス通路２２側に切り替える切替弁２３とを有している。
【００２６】
上記の各インジェクタ５、スロットルバルブ１５、ＥＧＲバルブ２０及び切替弁２３は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２４によって制御される。ＥＣＵ２４には、図２にも示すように、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ２５と、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサ２６と、図示しないピストンのクランク軸の角度（クランク角）を検出するクランク角センサ２７と、エンジン水温を検出する水温センサ（水温検出手段）２８とが接続されている。
【００２７】
ここで、インジェクタ５、スロットルバルブ１５、ＥＧＲバルブ２０、切替弁２３、ＥＣＵ２４及びセンサ２５〜２８は、本実施形態の燃焼制御装置２９を構成している。このような燃焼制御装置２９は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程という１サイクルにおいて各インジェクタ５から燃料を複数回に分けて噴射する分割噴射の予混合圧縮着火燃焼を行うように制御する。
【００２８】
図２は、燃焼制御装置２９の構成を示すブロック図である。同図において、ＥＣＵ２４は、エンジン負荷算出部３０と、インジェクタ制御部３１と、ＥＧＲ制御部３２とを有している。
【００２９】
エンジン負荷算出部３０は、アクセル開度センサ２５により検出されたアクセル開度、エンジン回転センサ２６により検出されたエンジン回転数及びその他の条件に基づいて、エンジン負荷を算出する。
【００３０】
インジェクタ制御部３１は、エンジン負荷算出部３０により算出されたエンジン負荷及びエンジン回転数から、燃料噴射回数、燃料噴射量及び燃料噴射時期の基本値を決定する。さらに、インジェクタ制御部３１は、水温センサ２８により検出されたエンジン水温に基づいて補正を行い、燃料噴射回数、燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定し、各インジェクタ５を制御する。
【００３１】
図３は、インジェクタ制御部３１により実行されるインジェクタ制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。
【００３２】
同図において、まずエンジン負荷算出部３０により算出されたエンジン負荷に基づいて、図４に示すように、１回目のメイン燃料噴射（第１の燃料噴射）及びこの後に実施される２回目のメイン燃料噴射（第２の燃料噴射）の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する（手順Ｓ１０１）。このとき、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量は、例えば１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量よりも少なくする。また、２回目のメイン燃料噴射は、例えばクランク角が圧縮上死点（ＴＤＣ）直前となる時期に開始する。
【００３３】
続いて、水温センサ２８により検出されたエンジン水温が所定温度（例えば８０℃）よりも低いかどうかを判断する（手順Ｓ１０２）。
【００３４】
エンジン水温が所定温度よりも低くないと判断されたときは、手順Ｓ１０１で決定された燃料噴射量に従って１回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０８）。続いて、手順Ｓ１０１で決定された燃料噴射量に従って２回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０９）。
【００３５】
手順Ｓ１０２でエンジン水温が所定温度よりも低いと判断されたときは、エンジン負荷及びエンジン水温に基づいて、図４に示すように、１回目のメイン燃料噴射の前に実施されるプレ燃料噴射（第３の燃料噴射）の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する（手順Ｓ１０３）。
【００３６】
このとき、プレ燃料噴射の燃料噴射量は、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量よりも少なくする。また、エンジン水温が低くなるほど、プレ燃料噴射の燃料噴射量を多くし、エンジン負荷が高くなるほど、プレ燃料噴射の燃料噴射量を少なくする。
【００３７】
また、プレ燃料噴射と１回目のメイン燃料噴射との間隔は、インジェクタ５の隣接する噴孔からの噴霧の重なりや隙間を防ぐために、ボア、ストローク、インジェクタ５の噴孔数、スワール比等から算出される適切なインターバルとする。これにより、局所リッチ及び局所リーンが回避され、未燃分の燃料の生成が抑えられる。
【００３８】
続いて、エンジン負荷が所定値よりも高いかどうかを判断する（手順Ｓ１０４）。エンジン負荷が所定値より高いと判断されたときは、図４（ａ）に示すように、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量する（手順Ｓ１０５）。従って、手順Ｓ１０１で設定された１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量が補正されることとなる。一方、エンジン負荷が所定値より高くないと判断されたときは、図４（ｂ）に示すように、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量する（手順Ｓ１０６）。従って、手順Ｓ１０１で設定された２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量が補正されることとなる。
【００３９】
手順Ｓ１０５，Ｓ１０６を実行した後、手順Ｓ１０３で設定された燃料噴射量に従ってプレ燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０７）。続いて、手順Ｓ１０１で設定された燃料噴射量または手順Ｓ１０５で補正された燃料噴射量に従って１回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０８）。続いて、手順Ｓ１０１で設定された燃料噴射量または手順Ｓ１０６で補正された燃料噴射量に従って２回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０９）。
【００４０】
図２に戻り、ＥＧＲ制御部３２は、エンジン水温に応じて、ＥＧＲバルブ２０及び切替弁２３を制御する。具体的には、ＥＧＲ制御部３２は、エンジン水温が低くなるほどＥＧＲガスの流量が減少するように、ＥＧＲバルブ２０を制御する。また、ＥＧＲ制御部３２は、エンジン水温が予め設定された基準温度以下であるかどうかを判断し、エンジン水温が基準温度よりも高いときは、ＥＧＲガスがＥＧＲクーラ２１を通るように切替弁２３を制御し、エンジン水温が基準温度以下であるときは、ＥＧＲガスがバイパス通路２２を通るように切替弁２３を制御する。
【００４１】
以上において、ＥＣＵ２４のインジェクタ制御部３１の上記手順Ｓ１０１，Ｓ１０８，Ｓ１０９は、第１の燃料噴射を実施してから第２の燃料噴射を実施するように燃料噴射弁５を制御する第１の噴射弁制御手段を構成する。同手順Ｓ１０２は、水温検出手段２８により検出されたエンジンの水温が所定温度よりも低いかどうかを判断する判断手段を構成する。同手順Ｓ１０３〜Ｓ１０７は、判断手段によりエンジンの水温が所定温度よりも低いと判断されたときに、第１の燃料噴射を実施する前に第３の燃料噴射を実施するように燃料噴射弁５を制御する第２の噴射弁制御手段を構成する。
【００４２】
また、アクセル開度センサ２５とエンジン回転センサ２６とＥＣＵ２４のエンジン負荷算出部３０とは、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段を構成する。ＥＣＵ２４のＥＧＲ制御部３２とＥＧＲバルブ２０とは、水温検出手段２８により検出されたエンジンの水温に応じて、燃焼室４内に存在する空気と燃料との比率を制御する空燃比制御手段を構成する。ＥＣＵ２４のＥＧＲ制御部３２と切替弁２３とは、水温検出手段２８により検出されたエンジンの水温に応じて、排気再循環ガスの流路を排気再循環クーラ２１側またはバイパス通路２２側に切り替える流路切り替え手段を構成する。
【００４３】
以上のように構成した本実施形態において、エンジン１が通常の暖気状態（例えば８０℃以上）にあるときは、プレ燃料噴射が実施されずに、１回目のメイン燃料噴射及び２回目のメイン燃料噴射が順に実施される。すると、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の終了後にそれぞれ所定期間を経て、燃料と空気との予混合気の着火が開始されるため、図５の破線Ｐで示すように、二山形状の熱発生率波形（燃焼波形）が得られる。
【００４４】
一方、エンジン１が低水温状態にあるときに、プレ燃料噴射を実施せずに、１回目のメイン燃料噴射及び２回目のメイン燃料噴射を順に実施した場合には、燃料と空気との予混合気の着火時期が暖気状態時に比べて遅れるため、燃焼波形としては、図５の１点鎖線Ｑで示すようになる。
【００４５】
これに対し本実施形態のように、エンジン１が低水温状態にあるときに、プレ燃料噴射を実施してから１回目のメイン燃料噴射及び２回目のメイン燃料噴射を順に実施すると共に、ＥＧＲガスの流量を減少させるようにすると、図５の実線Ｒで示すように、燃焼波形が暖気状態時にほぼ一致するようになる。その理由は、以下の通りである。
【００４６】
即ち、プレ燃料噴射を実施すると、そのプレ燃料噴射の予熱によって着火時期が進角する。また、ＥＧＲガスの流量を減少させることにより、空気と燃料との比率（空燃比）がリーン状態となり、良好な燃焼性が確保されるため、着火遅れ期間が短縮される。以上により、着火時期が適切な時期となるため、燃焼波形が暖気状態時にほぼ一致する。
【００４７】
このとき、エンジン１が低負荷状態にあるときは、上述したように２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量するため、プレ燃料噴射の燃料噴射量と１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量との合計量が増加する。一方、エンジン１が高負荷状態にあるときは、上述したように１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量するため、プレ燃料噴射の燃料噴射量と１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量との合計量は変わらない。
【００４８】
この制御の違いによる作用を、図６により説明する。同量の燃料を低負荷状態の制御パターン（破線Ｘ）で噴射した場合には、高負荷状態の制御パターン（実線Ｙ）で噴射した場合と比較して、筒内平均温度が高くなり、その結果として熱発生率が高くなる。従って、燃料を低負荷状態の制御パターンで噴射することで、未燃ＨＣ・ＣＯを低減することができる。
【００４９】
以上のように本実施形態にあっては、エンジン水温が所定温度よりも低いときは、１回目のメイン燃料噴射の前にプレ燃料噴射を実施し、その後に１回目のメイン燃料噴射及び２回目のメイン燃料噴射を順次実施するので、プレ燃料噴射による予熱で着火時期が進角し、燃焼波形が暖気状態時に近づくようになる。このとき、プレ燃料噴射ではエンジン水温に応じた燃料噴射量を設定するので、プレ燃料噴射及び１回目のメイン燃料噴射による燃焼が活発化される。これにより、未燃ＨＣ・ＣＯを低減することができる。
【００５０】
また、エンジン水温が低い状態においてエンジン負荷が所定値以下であるときは、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量するので、１回目のメイン燃料噴射による燃焼が活発化される。これにより、未燃ＨＣ・ＣＯを低減することができる。また、予混合度合いが低い２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量が減少すると共に、予混合度合いが高いプレ燃料噴射及び１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量の合計が増加するため、ＮＯｘやスモークを低減することができる。
【００５１】
さらに、エンジン水温が低い状態においてエンジン負荷が所定値よりも高いときは、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量するので、１回目のメイン燃料噴射による過度な燃焼の活発化が抑えられる。従って、燃焼騒音の増大を抑制することができる。
【００５２】
また、エンジン水温が低くなるほど、ＥＧＲガスの流量を減少させて空燃比をリーン状態とするので、燃焼が活発化する。さらに、エンジン水温が基準温度以下であるときは、切替弁２３をＥＧＲクーラ２１側からバイパス通路２２側に切り替えるので、ＥＧＲガスがバイパス通路２２を通るようになり、ＥＧＲクーラ２１で冷やされない高温状態のＥＧＲガスが燃焼室４内に再循環され、燃焼が安定化する。以上により、着火遅れが少なくなり、燃焼波形が暖気状態時に更に近づくようになる。その結果、未燃ＨＣ・ＣＯの増加を一層抑制することができる。
【００５３】
以上のように本実施形態によれば、低水温時においても、暖気後と同様な予混合圧縮着火燃焼を実現し、ＨＣやＣＯ、燃焼騒音及びエミッションの増大を十分抑制することができる。
【００５４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、エンジン負荷が所定値よりも高いときは、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量するようにした（図４（ａ）参照）が、エンジン負荷が所定値よりも高い場合でも、燃焼騒音の増加を許容できるのであれば、図７に示すように、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量しても良い。この場合には、予混合度合いが低い２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量が減少するので、スモークの低減に寄与することができる。
【００５５】
また、上記実施形態では、プレ燃料噴射の燃料噴射量分をメイン燃料噴射の燃料噴射量から減量するにあたり、エンジン負荷と１つの所定値との比較結果に基づいて、１回目または２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量のどちら側からプレ燃料噴射の燃料噴射量分を減量するかを決定したが、エンジン負荷との比較に用いる所定値は、１つに限定されるものではない。例えば、第１の所定値と、この第１の所定値よりも小さい第２の所定値とを定め、エンジン負荷が第１の所定値よりも大きな高負荷時には、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量から減量し、エンジン負荷が第２の所定値よりも小さな低負荷時には、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量から減量し、エンジン負荷が第１の所定値以下で第２の所定値以上の中負荷時には、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量の両方から減量しても良い。つまり、少なくとも、高負荷側に１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量から減量する領域が設定され、低負荷側に２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量から減量する領域が設定されていれば良い。なお、中負荷時において、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量の両方から減量する場合には、一律で同量を減量しても良く、或いは各メイン燃料噴射の燃料噴射量から減らす量を徐変させても良い。
【００５６】
さらに、上記実施形態では、切替弁２３により排気再循環ガスの流路を排気再循環クーラ２１側またはバイパス通路２２側に切り替えているが、単なる切り替えに限定されず、例えば排気再循環ガスの流量の徐変領域を設けても良い。
【００５７】
また、上記実施形態では、エンジン水温に応じて、ＥＧＲバルブ２０によりＥＧＲガスの流量を調整することで、燃焼室４内の空燃比を制御するようにしたが、特にその手法には限られず、エンジン水温に応じて、スロットルバルブ１５により空気の吸入量を調整することで、燃焼室４内の空燃比を制御しても良い。また、エンジン水温に応じてＥＧＲバルブ２０及びスロットルバルブ１５の両方を制御しても良い。
【００５８】
さらに、上記実施形態では、１サイクル毎に２回のメイン燃料噴射を実施しているが、１サイクル毎にメイン燃料噴射を３回以上実施しても良い。
【符号の説明】
【００５９】
１…ディーゼルエンジン、４…燃焼室、５…インジェクタ（燃料噴射弁）、８…インテークマニホールド（吸気部）、１０…エキゾーストマニホールド（排気部）、１５…スロットルバルブ（空燃比制御手段）、１９…ＥＧＲ通路（排気再循環通路）、２０…ＥＧＲバルブ（空燃比制御手段）、２１…ＥＧＲクーラ（排気再循環クーラ）、２２…バイパス通路、２３…切替弁（流路切り替え手段）、２４…ＥＣＵ（制御手段）、２５…アクセル開度センサ（負荷検出手段）、２６…エンジン回転センサ（負荷検出手段）、２８…水温センサ（水温検出手段）、２９…燃焼制御装置、３０…エンジン負荷算出部（負荷検出手段）、３１…インジェクタ制御部（第１の噴射弁制御手段、判断手段、第２の噴射弁制御手段）、３２…ＥＧＲ制御部（空燃比制御手段、流路切り替え手段）。
【図１】
2012189001.tif 000003
【図２】
2012189001.tif 000004
【図３】
2012189001.tif 000005
【図４】
2012189001.tif 000006
【図５】
2012189001.tif 000007
【図６】
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【図７】
2012189001.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成24年5月29日(2012.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置において、エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、第１の燃料噴射を実施してから第２の燃料噴射を実施するように燃料噴射弁を制御する第１の噴射弁制御手段と、エンジンの水温を検出する水温検出手段と、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、水温検出手段により検出されたエンジンの水温が所定温度よりも低いかどうかを判断する判断手段と、判断手段によりエンジンの水温が所定温度よりも低いと判断されたときに、第１の燃料噴射を実施する前に第３の燃料噴射を実施するように燃料噴射弁を制御する第２の噴射弁制御手段とを備え、第２の噴射弁制御手段は、水温検出手段により検出されたエンジンの水温及び負荷検出手段により検出されたエンジンの負荷に応じて、第３の燃料噴射による燃料噴射量を決定する手段と、エンジンの負荷を第１の所定値及び第２の所定値と比較判断する手段と、エンジンの負荷が第１の所定値よりも大きいと判断されたときは、第１の燃料噴射による燃料噴射量から第３の燃料噴射による燃料噴射量分を減量し、エンジンの負荷が第２の所定値よりも小さいと判断されたときは、第２の燃料噴射による燃料噴射量から第３の燃料噴射による燃料噴射量分を減量する手段とを有することを特徴とするものである。例えば、第１の所定値と第２の所定値とは等しい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置において、
前記エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
第１の燃料噴射を実施してから第２の燃料噴射を実施するように前記燃料噴射弁を制御する第１の噴射弁制御手段と、
前記エンジンの水温を検出する水温検出手段と、
前記エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、
前記水温検出手段により検出された前記エンジンの水温が所定温度よりも低いかどうかを判断する判断手段と、
前記判断手段により前記エンジンの水温が前記所定温度よりも低いと判断されたときに、前記第１の燃料噴射を実施する前に第３の燃料噴射を実施するように前記燃料噴射弁を制御する第２の噴射弁制御手段とを備え、
前記第２の噴射弁制御手段は、前記水温検出手段により検出された前記エンジンの水温及び前記負荷検出手段により検出された前記エンジンの負荷に応じて、前記第３の燃料噴射による燃料噴射量を決定する手段と、前記エンジンの負荷を第１の所定値及び第２の所定値と比較判断する手段と、前記エンジンの負荷が前記第１の所定値よりも大きいと判断されたときは、前記第１の燃料噴射による燃料噴射量から前記第３の燃料噴射による燃料噴射量分を減量し、前記エンジンの負荷が前記第２の所定値よりも小さいと判断されたときは、前記第２の燃料噴射による燃料噴射量から前記第３の燃料噴射による燃料噴射量分を減量する手段とを有することを特徴とする燃焼制御装置。
【請求項２】
前記第１の所定値と前記第２の所定値とは等しいことを特徴とする請求項１記載の燃焼制御装置。
【請求項３】
前記水温検出手段により検出された前記エンジンの水温に応じて、前記燃焼室内に存在する空気と燃料との比率を制御する空燃比制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２記載の燃焼制御装置。
【請求項４】
前記燃焼室の吸気部と排気部とを繋ぐ排気再循環通路と、
前記排気再循環通路に設けられ、前記排気再循環通路を通る排気再循環ガスを冷却する排気再循環クーラと、
前記排気再循環クーラをバイパスするように前記排気再循環通路に接続されたバイパス通路と、
前記水温検出手段により検出された前記エンジンの水温に応じて、前記排気再循環ガスの流路を前記排気再循環クーラ側または前記バイパス通路側に切り替える流路切り替え手段とを更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の燃焼制御装置。