(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系を流れる排気を吸気系へ還流させる排気還流通路と、
前記排気還流通路内に燃料を噴射する排気還流用燃料噴射手段と、
前記排気還流用燃料噴射手段から噴射される燃料量であって前記排気還流通路内で気化する上限の燃料量を、前記排気還流路の排気流量および排気温度から決定されるエネルギ量であって気化潜熱に相当するエネルギ量に基づいて決定する決定手段と、
前記排気還流通路の途中に設けられ、前記排気還流用燃料噴射手段から噴射された燃料と排気還流通路を流れる排気を混合するための予混合領域と、
を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
燃料を所定の圧力で蓄える蓄圧室と、
前記蓄圧室で蓄圧された燃料を内燃機関の燃焼室へ向けて噴射する燃料噴射手段と、
前記内燃機関の排気系を流れる排気を吸気系へ還流させる排気還流通路と、
前記蓄圧室で蓄圧された燃料を前記排気還流通路内に噴射する排気還流用燃料噴射手段と、
前記排気還流用燃料噴射手段から噴射される燃料量であって前記排気還流通路内で気化する上限の燃料量を、前記排気還流路の排気流量および排気温度から決定されるエネルギ量であって気化潜熱に相当するエネルギ量に基づいて決定する決定手段と、
前記排気還流通路の途中に設けられ、前記排気還流用燃料噴射手段から噴射された燃料と排気還流通路を流れる排気とを混合するための予混合領域と、
を備えることを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に搭載される内燃機関に関し、特に排気ガスの再循環経路を備えた内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に搭載される内燃機関としては、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等が知られている。ディーゼルエンジンの場合は、排気中の窒素酸化物（ＮＯX）や炭化水素（ＨＣ）等を低減するとともに黒煙の排出を抑制し、排気エミッションを改善させることが要求される。
【０００３】
このような要求に対し、特開平９−１５８８１０号公報に記載されたディーゼルエンジンが知られている。このディーゼルエンジンは、吸気中に燃料を噴射する予備噴射装置と、燃焼室内に燃料を噴射する主噴射装置と、エンジンの運転状態に応じて予備噴射装置及び主噴射装置を制御するコントローラと、エンジンの運転状態に応じて吸気温度を可変制御する吸気温調整手段とを備えている。
【０００４】
前記コントローラは、吸入行程が開始された時点から吸入行程の中期までの間に予備噴射装置から燃料を噴射させる。この場合、予備噴射装置から噴射された燃料は、吸気と混じり合いながら燃焼室内へ供給される。続いて、燃焼室内に供給された燃料及び吸気は、圧縮行程時に吸気の温度が上昇するため、この吸気を熱源として燃料の気化が促進される。そして、気化された燃料と吸気は、互いに均質に混じり合い、希薄混合気を形成する。
【０００５】
続いて、前記コントローラは、圧縮上死点近傍で主噴射装置から燃料を噴射させる。このとき、燃焼室内の希薄混合気は、主噴射装置から噴射された燃料を核に着火及び燃焼する。その際、前記希薄混合気に余剰の酸素や窒素が含まれているため、黒煙やＮＯXの発生が抑制される。
【０００６】
一方、吸気温調整手段は、例えば、排気通路から吸気通路に至る還流通路と、この還流通路内の流量を制御する流量制御弁とから構成される排気還流装置（ＥＧＲ装置）で実現され、ディーゼルエンジンが低負荷運転領域にあるとき等のように燃料噴射量が少ないときに、排気還流量を増加させて吸気温度を上昇補正することにより、希薄燃焼を安定させるとともに、燃焼温度を抑制してＮＯXの生成量を低下させようとするものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したディーゼルエンジンでは、還流された排気と新気との混合ガス中に予備噴射装置からの燃料が供給されるが、還流された排気が新気により冷却されるため、このような混合ガス中に燃料を噴射しても燃料が十分に気化されない。このため、ディーゼルエンジンの燃焼室内には、液状の燃料が供給されることになり、黒煙やＨＣの増加を招く虞がある。
【０００８】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、排気を吸気系に還流させる排気還流通路を備えた内燃機関において、黒煙やＨＣ等の排出量を低下させることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記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、本発明にかかる内燃機関は、内燃機関の排気系を流れる排気を吸気系へ還流させる排気還流通路と、前記排気還流通路内に燃料を噴射する排気還流用燃料噴射手段と、前記排気還流用燃料噴射手段から噴射される燃料量であって前記排気還流通路内で気化する上限の燃料量を、前記排気還流路の排気流量および排気温度から決定されるエネルギ量であって気化潜熱に相当するエネルギ量に基づいて決定する決定手段と、前記排気還流通路の途中に設けられ、前記排気還流用燃料噴射手段から噴射された燃料と排気還流通路を流れる排気を混合するための予混合領域と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
このように構成された内燃機関では、排気還流通路を流れる排気中に燃料が噴射されるため、燃料は、排気の熱を受けて気化し、次いで予混合領域にて排気と均質に混じり合う。このようにして形成された混合気は、吸気系を経て内燃機関の燃焼室へ供給される。つまり、燃焼室内では、十分に気化された燃料を含む混合気が燃焼されることになり、黒煙や炭化水素（ＨＣ）等の発生が抑制される。
【００１１】
また、本発明にかかる内燃機関は、燃料を所定の圧力で蓄える蓄圧室と、前記蓄圧室で蓄圧された燃料を内燃機関の燃焼室へ向けて噴射する燃料噴射手段と、前記内燃機関の排気系を流れる排気を吸気系へ還流させる排気還流通路と、前記蓄圧室で蓄圧された燃料を前記排気還流通路内に噴射する排気還流用燃料噴射手段と、前記排気還流用燃料噴射手段から噴射される燃料量であって前記排気還流通路内で気化する上限の燃料量を、前記排気還流路の排気流量および排気温度から決定されるエネルギ量であって気化潜熱に相当するエネルギ量に基づいて決定する決定手段と、前記排気還流通路の途中に設けられ、前記排気還流用燃料噴射手段から噴射された燃料と排気還流通路を流れる排気とを混合するための予混合領域と、を備えるようにしてもよい。
【００１２】
このように構成された内燃機関では、蓄圧室にて所定の圧力まで昇圧された燃料を排気還流路内に噴射するため、燃料の微粒化が促進される。微粒化された燃料は、排気還流通路内を流れる排気の熱を受けて気化し易い。このため、排気温度が低くなるような運転領域においても、十分に気化された燃料と排気とが均質に混合した良好な混合気を形成することが可能となる。つまり、内燃機関の運転状態に左右されることなく良好な混合気を形成することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる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。
【００１４】
図１は、本発明にかかる内燃機関の一実施態様を示す概略構成図である。内燃機関は、４つの気筒２を備えるディーゼルエンジン１であり、各気筒２の燃焼室に臨む燃料噴射弁３を気筒２毎に備える。
【００１５】
前記燃料噴射弁３は、本発明にかかる燃料噴射手段を実現するものであり、燃料分配管６を介してコモンレール７に接続される。また、コモンレール７は、第１燃料供給管８を介してサプライポンプ９に接続され、このサプライポンプ９は、第２燃料供給管１０を介してフィードポンプ１１に接続される。
【００１６】
前記フィードポンプ１１は、燃料タンク１２内に配置された図示しないストレーナにより燃料を吸引し、吸引した燃料をサプライポンプ９へ送る。サプライポンプ９は、フィードポンプ１１からの燃料を所定の圧力でコモンレール７へ送る。コモンレール７は、本発明にかかる蓄圧室を実現するものであり、サプライポンプ１１から圧送された燃料を所定の圧力で蓄圧する。前記コモンレール７に蓄圧された燃料は、燃料分配管６を介して燃料噴射弁３に印加され、燃料噴射弁３が開弁した際に各気筒２の燃焼室内に噴射される。
【００１７】
次に、ディーゼルエンジン１には、吸気枝管４と排気枝管５が接続される。そして、吸気枝管４には、吸気管１３が接続され、吸気管１３の途中には、吸気管１３内を流れる新気の流量に対応した電気信号を出力するエアフローメータ２２が取り付けられる。一方、排気枝管５には、排気管１４が接続され、この排気管１４は、下流にて図示しない排気浄化触媒を介してマフラーに接続される。排気管１４の途中には、この排気管１４内を流れる排気の温度に対応した電気信号を出力する排気温度センサ３５が取り付けられる。
【００１８】
前記吸気管１３と前記排気管１４は、排気還流通路１５を介して連通しており、排気管１４内を流れる排気の一部が吸気管１３へ還流されるようになっている。排気還流通路１５と吸気管１３との接続部分には、排気の還流量を調節する流量制御弁（ＥＧＲ弁）１６が設けられる。
【００１９】
前記ＥＧＲ弁１６は、開閉を繰り返す弁体と、この弁体を駆動するソレノイドとからなり、前記弁体の開弁時間と閉弁時間の比率に相当するデューティ比を有する駆動パルス信号が印加されたとき、ソレノイドが前記駆動パルス信号に従って弁体を駆動し、排気還流通路１５内の排気還流量を調節する。
【００２０】
続いて、排気還流通路１５の途中には、この排気還流通路１５より径大な予混合室１７が形成されるとともに、その噴孔が予混合室１７内に臨むようフューミゲーション用燃料噴射弁１８が取り付けられる。前記予混合室１７は、本発明にかかる予混合領域を実現するものであり、前記フューミゲーション用燃料噴射弁１８は、本発明にかかる排気還流用燃料噴射手段を実現するものである。
【００２１】
前記フューミゲーション用燃料噴射弁１８は、燃料分配管１９を介してコモンレール７と接続され、コモンレール７にて所定圧まで昇圧された燃料を予混合室１７に噴射することが可能となっている。
【００２２】
前記予混合室１７には、リターン通路２０が接続され、このリターン通路２０は、排気還流通路１５及び排気管１４の接続部位より下流にて排気管１４に接続される。そして、リターン通路２０と予混合室１７との接続部分には、予混合室１７内の圧力が所定値以上に達したときに開弁し、リターン通路２０を導通させるリリーフ弁２１が取り付けられる。
【００２３】
また、前記ディーゼルエンジン１には、図示しないクランク軸が所定角度回転する都度パルス信号を出力するクランクポジションセンサ２４、及びエンジン冷却水の温度に対応した電気信号を出力する冷却水温センサ３６が取り付けられる。
【００２４】
そして、クランクポジションセンサ２４、冷却水温センサ３６、エアフローメータ２２、排気温度センサ３５等の各種センサは、電気配線を介してエンジンコントロール用の電子制御ユニット：ＥＣＵ２３と接続される。さらに、ＥＣＵ２３には、大気の圧力に応じた電気信号を出力する大気圧センサ３７と、アクセルペダル３３の踏み込み量（アクセル開度）に応じた電気信号を出力するアクセルポジションセンサ３４とが電気配線を介して接続される。
【００２５】
また、前記ＥＣＵ２３には、燃料噴射弁３、ＥＧＲ弁１６、フューミゲーション用燃料噴射弁１８等が電気配線を介して接続される。そして、ＥＣＵ２３は、各センサの出力信号を電気配線を介して入力し、これらの出力信号に基づいてディーゼルエンジン１の運転状態を判定し、次いで、判定された運転状態に応じて燃料噴射弁３、ＥＧＲ弁１６、フューミゲーション用燃料噴射弁１８等を制御する。
【００２６】
具体的には、ＥＣＵ２３は、図２に示すように、双方向性バス２５により相互に接続された、ＣＰＵ２６、ＲＯＭ２７、ＲＡＭ２８、バックアップＲＡＭ２９、入力ポート３０、出力ポート３１を備えるとともに、入力ポート３０に接続されたアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）３２を備える。
【００２７】
前記入力ポート３０は、クランクポジションセンサ２４やアクセルポジションセンサ３４等と電気配線を介して接続され、前記各センサからの出力信号を双方向性バス２５を介してＣＰＵ２６やＲＡＭ２８へ送信する。
【００２８】
さらに、前記入力ポート３０は、エアフローメータ２２、排気温度センサ３５、冷却水温センサ３６、大気圧センサ３７等とＡ／Ｄ３２を介して接続され、前記各センサからの出力信号を双方向性バス２５を介してＣＰＵ２６やＲＡＭ２８へ送信する。
【００２９】
前記バックアップＲＡＭ２９は、ディーゼルエンジンの運転停止後も記憶内容を保持する不揮発性のメモリであり、各種の学習値等を記憶する。
前記ＲＡＭ２８は、各センサの出力信号値やＣＰＵ２６により算出される各種の計算結果等を記憶する。前記計算結果としては、クランクポジションセンサ２４の出力信号値から算出される機関回転数等を例示することができる。
【００３０】
続いて、前記ＲＯＭ２７は、ＣＰＵ２６が実行すべきアプリケーションプログラムや各種のマップ等を記憶する。前記アプリケーションプログラムとしては、各気筒２の燃焼室へ供給すべき燃料量を算出するための要求燃料量制御ルーチン、各気筒２の燃料噴射弁３の開弁時期を決定するための筒内噴射制御ルーチン、フューミゲーション用燃料噴射弁１８の開弁時期を機関回転数に同期して行うかあるいは非同期に行うかを決定するためのフューミゲーション制御ルーチン、フューミゲーション用燃料噴射弁１８の開弁時期を決定するためのフューミゲーションタイミング制御ルーチン等を例示することができる。
【００３１】
また、ＲＯＭ２７に記憶されるマップとしては、各気筒２の燃焼室に供給すべき燃料量（要求燃料量：ＱＦＩＮ）を決定するための要求燃料量制御マップ、フューミゲーション用燃料噴射弁１８から噴射可能な燃料量（フューミゲーション可能噴射量：ＱＦＩＮＦＭ）を決定するためのフューミゲーション制御マップ、フューミゲーション用燃料噴射弁１８から噴射可能な燃料量の上限値、すなわち、黒煙が発生しない範囲内で噴射可能な燃料量の最大値（限界噴射量：ＱＡＦＭ）を決定するための限界噴射量制御マップ、ＥＧＲ弁１６の開度を決定するためのＥＧＲ弁開度制御マップ、燃料噴射弁３の基本的な開弁時期（基本筒内噴射タイミング：ＡＢＡＳＥ）を決定するための基本筒内噴射タイミング制御マップ、大気圧に応じた基本筒内噴射タイミングの補正量（大気圧補正進角量：ＡＰＩＭ）を決定するための大気圧補正進角量制御マップ、冷却水温度に応じた基本筒内噴射タイミングの補正量（冷却水温補正進角量：ＡＴＨＷ）を決定するためのエンジン冷却水温補正進角量制御マップ、フューミゲーション用の燃料噴射を機関回転数に同期して行う場合、すなわち機関回転数に同期した噴射タイミングでも所望の期間内にフューミゲーション噴射量（ＱＦＭ）の噴射を完了することができる場合にフューミゲーション用燃料噴射弁１８の開弁時期（基本フューミゲーションタイミング：ＡＢＳＦＭ１）を決定するための基本フューミゲーションタイミング制御マップ、フューミゲーション用の燃料噴射を機関回転数と非同期で行う場合、すなわち急加速要求の発生等により機関回転数に同期した噴射タイミングでは所望の期間内にフューミゲーション噴射量（ＱＦＭ）の噴射を完了することができない場合にフューミゲーション用燃料噴射弁１８の開弁時期（非同期フューミゲーションタイミング：ＡＢＳＦＭ２）を決定するための非同期フューミゲーションタイミング制御マップ等を例示することができる。
【００３２】
要求燃料量制御マップは、例えば、図３に示すように、機関回転数（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣＣＰ）と要求燃料量（ＱＦＩＮ）との関係を示すマップであり、機関回転数（ＮＥ）とアクセル開度（ＡＣＣＰ）が特定されると、要求燃料量：ＱＦＩＮが決定されるようになっている。
【００３３】
フューミゲーション制御マップは、例えば、図４に示すように、排気流量（ＧＥＸ）と排気温度（ＴＥＸ）とフューミゲーション可能噴射量（ＱＦＩＮＦＭ）との関係を示すマップであり、排気流量（ＧＥＸ）と排気温度（ＴＥＸ）が特定されると、フューミゲーション可能噴射量（ＱＦＩＮＦＭ）が決定されるようになっている。つまり、排気流量（ＧＥＸ）及び排気温度（ＴＥＸ）から排気の気化潜熱に相当するエネルギ量が決定されるため、このエネルギ量で気化可能な燃料量（フューミゲーション可能噴射量：ＱＦＩＮＦＭ）が決定されるわけである。尚、排気流量（ＧＥＸ）は、機関回転数（ＮＥ）と吸入空気量（ＧＮ）とに基づいて推定するようにしてもよく、予混合室１７に酸素センサを取り付けて予混合室１７内の酸素濃度から排気流量を算出、あるいは予混合室１７の近傍にエアフローメータを取り付けて直接検出するようにしてもよい。
【００３４】
限界噴射量制御マップは、例えば、図５に示すように、機関回転数（ＮＥ）と吸入空気量（ＧＮ）と限界噴射量（ＱＡＦＭ）との関係を示すマップであり、機関回転数（ＮＥ）と吸入空気量（ＧＮ）とが特定されると、限界噴射量（ＱＡＦＭ）が決定されるようになっている。
【００３５】
ここで、前記フューミゲーション制御マップにより決定されたフューミゲーション可能噴射量（ＱＦＩＮＦＭ）が前記限界噴射量制御マップにより決定された限界噴射量（ＱＡＦＭ）以下である場合は、前記フューミゲーション可能噴射量（ＱＦＩＮＦＭ）がフューミゲーション用燃料噴射弁１８から実際に噴射すべき燃料量（フューミゲーション噴射量：ＱＦＭ）として設定される。一方、前記フューミゲーション可能噴射量（ＱＦＩＮＦＭ）が前記限界噴射量（ＱＡＦＭ）より多い場合は、前記限界噴射量（ＱＡＦＭ）がフューミゲーション噴射量（ＱＦＭ）として設定される。
【００３６】
ＥＧＲ弁開度制御マップは、フューミゲーション噴射量（ＱＦＭ＝min（ＱＦＩＮＦＭ，ＱＡＦＭ））のみで要求燃料量（ＱＦＩＮ）を満たすことができる場合（ＱＦＭ≧ＱＦＩＮの場合）を想定したマップである。このＥＧＲ弁開度制御マップは、例えば、図６に示すように、機関回転数（ＮＥ）と要求燃料量（ＱＦＩＮ）とＥＧＲ弁開度との関係を示すマップであり、機関回転数（ＮＥ）と要求噴射量（ＱＦＩＮ）とが特定されると、ＥＧＲ弁開度が決定されるようになっている。尚、フューミゲーション噴射量（ＱＦＭ）が要求燃料量（ＱＦＩＮ）より少ない場合は、ＥＧＲ弁開度は全開となる。
【００３７】
基本筒内噴射タイミング制御マップは、フューミゲーション噴射量（ＱＦＭ）が要求燃料量（ＱＦＩＮ）より少ない場合（ＱＦＩＮ＞ＱＦＭの場合）、すなわちフューミゲーション用燃料噴射弁１８から噴射される燃料のみで要求燃料量（ＱＦＩＮ）を満たすことができない場合を想定したマップである。この基本筒内噴射タイミング制御マップは、例えば、図７に示すように、機関回転数（ＮＥ）と燃料噴射弁３から噴射すべき燃料量（ＱＦＩＮ−ＱＦＭ）と燃料噴射弁３の開弁時期（ＡＢＡＳＥ）との関係を示すマップであり、機関回転数（ＮＥ）と燃料噴射弁３から噴射すべき燃料量（ＱＦＩＮ−ＱＦＭ）とが特定されると、燃料噴射弁３の開弁時期（ＡＢＡＳＥ）が決定されるようになっている。
【００３８】
大気圧補正進角量制御マップは、例えば、図８に示すように、大気圧と大気圧補正進角量（ＡＰＩＭ）との関係を示すマップであり、大気圧が特定されると、大気圧補正進角量（ＡＰＩＭ）が決定されるようになっている。
【００３９】
冷却水温補正進角量制御マップは、例えば、図９に示すように、冷却水温度と冷却水温補正進角量（ＡＴＨＷ）との関係を示すマップであり、冷却水温度が特定されると冷却水温補正進角量が決定されるようになっている。
【００４０】
基本フューミゲーションタイミング制御マップは、例えば、図１０に示すように、機関回転数（ＮＥ）と基本フューミゲーションタイミング（ＡＢＳＦＭ１）との関係を示すマップであり、機関回転数（ＮＥ）が特定されると、基本フューミゲーションタイミング（ＡＢＳＦＭ１）が決定されるようになっている。
【００４１】
非同期フューミゲーションタイミング制御マップは、例えば、図１１に示すように、機関回転数（ＮＥ）と非同期フューミゲーションタイミング（ＡＢＳＦＭ２）との関係を示すマップであり、機関回転数（ＮＥ）が特定されると、非同期フューミゲーションタイミングが決定されるようになっている。
【００４２】
ここで、図２に戻り、ＣＰＵ２６は、ＲＯＭ２７に記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し、各センサの出力信号と各マップとから燃料噴射弁３、ＥＧＲ弁１６、フューミゲーション用燃料噴射弁１８等の制御値を算出する。そして、ＣＰＵ２６は、算出された制御値に従って燃料噴射弁３、ＥＧＲ弁１６、フューミゲーション用燃料噴射弁１８等を制御する。
【００４３】
続いて、出力ポート３１は、ＣＰＵ２６により算出された各種制御値を燃料噴射弁３、フューミゲーション用燃料噴射弁１８、ＥＧＲ弁１６へ送信する。
以下、本実施の形態の作用及び効果について説明する。
【００４４】
ＣＰＵ２６は、ディーゼルエンジン１が運転状態にあるときに、所定時間毎に図１２に示すような要求燃料量制御ルーチンを実行する。
要求燃料量制御ルーチンにおいて、ＣＰＵ２６は、先ず、Ｓ１２０１にてクランクポジションセンサ２４の出力信号より機関回転数（ＮＥ）を算出し、算出した機関回転数（ＮＥ）をＲＡＭ２８の所定領域に記憶させる。
【００４５】
続いてＣＰＵ２６は、Ｓ１２０２へ進み、アクセルポジションセンサ３４の出力信号値（アクセル開度：ＡＣＣＰ）を入力する。
そして、ＣＰＵ２６は、Ｓ１２０３へ進み、ＲＯＭ２７の要求燃料量制御マップにアクセスし、前記Ｓ１２０１で算出された機関回転数（ＮＥ）及び前記Ｓ１２０２で入力されたアクセル開度（ＡＣＣＰ）により特定される要求噴射量（ＱＦＩＮ）を算出し、Ｓ１２０４へ進む。
【００４６】
Ｓ１２０４では、ＣＰＵ２６は、ＲＡＭ２８にアクセスし、エアフローメータ２２の出力信号値（吸入空気量：ＧＮ）を読み出し、次いでＳ１２０５において前記Ｓ１２０１にて算出された機関回転数ＮＥと前記Ｓ１２０４で読み出された吸入空気量ＧＮとからディーゼルエンジン１の排気流量（ＧＥＸ）を算出する。
【００４７】
続いて、ＣＰＵ２６は、Ｓ１２０６において、ＲＡＭ２８へアクセスし、排気温度センサ３５の出力信号値（排気温度：ＴＥＸ）を読み出し、Ｓ１２０７へ進む。
【００４８】
Ｓ１２０７では、ＣＰＵ２６は、ＲＯＭ２７のフューミゲーション制御マップへアクセスし、前記Ｓ１２０５で算出された排気流量（ＧＥＸ）と前記Ｓ１２０６で読み出された排気温度（ＴＥＸ）とにより決定されるフューミゲーション可能噴射量（ＱＦＩＮＦＭ）を算出する。
【００４９】
次に、ＣＰＵ２６は、Ｓ１２０８へ進み、ＲＯＭ２７に記憶された限界噴射量制御マップにアクセスし、前記Ｓ１２０１で算出された機関回転数（ＮＥ）と前記Ｓ１２０４で読み出された吸入空気量（ＧＮ）とにより決定される限界噴射量（ＱＡＦＭ）を算出する。
【００５０】
そして、ＣＰＵ２６は、Ｓ１２０９において、前記Ｓ１２０７で算出されたフューミゲーション可能噴射量（ＱＦＩＮＦＭ）が限界噴射量（ＱＡＦＭ）以下であるか否かを判別する。
【００５１】
前記Ｓ１２０９においてフューミゲーション可能噴射量（ＱＦＩＮＦＭ）が限界噴射量（ＱＡＦＭ）以下であると判定した場合、ＣＰＵ２６は、Ｓ１２１０へ進み、フューミゲーション可能噴射量（ＱＦＩＮＦＭ）をフューミゲーション噴射量（ＱＦＭ）として設定する。
【００５２】
一方、前記Ｓ１２０９においてフューミゲーション可能噴射量（ＱＦＩＮＦＭ）が限界噴射量（ＱＡＦＭ）より多いと判定した場合、ＣＰＵ２６は、Ｓ１２１１へ進み、限界噴射量（ＱＡＦＭ）をフューミゲーション噴射量（ＱＦＭ）として設定する。
【００５３】
前記Ｓ１２１０または前記Ｓ１２１１の処理を実行し終えたＣＰＵ２６は、Ｓ１２１２へ進み、前記Ｓ１２０３で算出された要求燃料量（ＱＦＩＮ）が前記Ｓ１２１０または前記Ｓ１２１１で設定されたフューミゲーション噴射量（ＱＦＭ）より多いか否かを判別する。
【００５４】
前記Ｓ１２１２において要求燃料量（ＱＦＩＮ）がフューミゲーション噴射量（ＱＦＭ）より多いと判定した場合、ＣＰＵ２６は、フューミゲーション用燃料噴射弁１８からの燃料噴射だけでは要求噴射量（ＱＦＩＮ）を満たすことができないとみなし、Ｓ１２１３へ進む。
【００５５】
前記Ｓ１２１３では、ＣＰＵ２６は、ＥＧＲ弁１６の開度を全開（デューティ比１００％）に設定し、次いでＳ１２１４にて要求噴射量（ＱＦＩＮ）からフューミゲーション噴射量（ＱＦＭ）を減算して、燃料噴射弁３による噴射燃料量（筒内噴射量＝ＱＦＩＮ−ＱＦＭ）を算出する。
【００５６】
そして、ＣＰＵ２６は、Ｓ１２１５へ進み、筒内噴射制御とフューミゲーション制御とを並行して実行する。
ここで、筒内噴射制御は、例えば、ＣＰＵ２６が図１３に示すような筒内噴射制御ルーチンを実行することにより実現される。この筒内噴射制御ルーチンにおいて、ＣＰＵ２６は、Ｓ１３０１にてＲＯＭ２７に記憶された基本筒内噴射タイミング制御マップへアクセスし、機関回転数（ＮＥ）と筒内噴射量（ＱＦＩＮ−ＱＦＭ）とにより決定される基本筒内噴射タイミング（ＡＢＡＳＥ）を算出する。
【００５７】
続いて、ＣＰＵ２６は、Ｓ１３０２へ進み、ＲＡＭ２８にアクセスし、大気圧センサ３７の出力信号値（大気圧）を読み出し、次いでＳ１３０３においてＲＯＭ２７に記憶された大気圧補正進角量制御マップにアクセスし、前記大気圧により決定される大気圧補正進角量（ＡＰＩＭ）を算出する。
【００５８】
さらに、ＣＰＵ２６は、Ｓ１３０４においてＲＡＭ２８にアクセスし、冷却水温センサ３６の出力信号値（冷却水温）を読み出し、Ｓ１３０５においてＲＯＭ２７に記憶された冷却水温補正進角量制御マップにアクセスし、前記冷却水温度により決定される冷却水温補正進角量（ＡＴＨＷ）を算出する。
【００５９】
そして、ＣＰＵ２６は、Ｓ１３０６において、前記Ｓ１３０１で算出された基本筒内噴射タイミング（ＡＢＡＳＥ）と、前記Ｓ１３０３で算出された大気圧補正進角量（ＡＰＩＭ）と、前記Ｓ１３０５で算出された冷却水温補正進角量（ＡＴＨＷ）とを加算して、燃料噴射弁３の噴射タイミング（筒内噴射タイミング：ＡＴＲＧ＝ＡＢＡＳＥ＋ＡＰＩＭ＋ＡＴＨＷ）を算出する。
【００６０】
続いて、ＣＰＵ２６は、Ｓ１３０７において、前記Ｓ１３０６で算出された筒内噴射タイミング（ＡＴＲＧ）とクランクポジションセンサ２４の出力信号値とを監視し、両者が一致したときに燃料噴射弁３へ駆動電流を印加して筒内噴射を実行する。
【００６１】
一方、前記フューミゲーション制御は、例えば、ＣＰＵ２６が図１４に示すようなフューミゲーション制御ルーチンを実行することにより実現される。このフューミゲーション制御ルーチンでは、ＣＰＵ２６は、先ずＳ１４０１にて、ＲＡＭ２８の所定領域に記憶された前回の要求燃料量（ＱＦＩＮ）を読み出す。
【００６２】
そして、ＣＰＵ２６は、Ｓ１４０２において、ＲＡＭ２８に記憶された今回の要求噴射量（ＱＦＩＮ）も読み出す。
続いて、ＣＰＵ２６は、Ｓ１４０３へ進み、今回の要求燃料量（ＱＦＩＮ）から前回の要求燃料量（ＱＦＩＮ）を減算し、これにより得られた値が所定値より大きいか否かを判別する。
【００６３】
前記Ｓ１４０３において今回の要求燃料量（ＱＦＩＮ）から前回の要求燃料量（ＱＦＩＮ）を減算して得られた値が前記所定値より大きいと判定した場合、ＣＰＵ２６は、急加速要求等の発生により機関回転数と同期した噴射タイミングでは所望の期間内にフューミゲーション噴射量（ＱＦＭ）の噴射を完了することができないとみなし、Ｓ１４０４にてＲＡＭ２８の非同期噴射フラグ記憶領域に“１”を設定する。
【００６４】
一方、前記Ｓ１４０３において今回の要求燃料量（ＱＦＩＮ）から前回の要求燃料量（ＱＦＩＮ）を減算して得られた値が前記所定値以下であると判定した場合は、ＣＰＵ２６は、機関回転数と同期した噴射タイミングでも所望の期間内にフューミゲーション噴射量（ＱＦＭ）の噴射を完了することができるとみなし、Ｓ１４０５においてＲＡＭ２８の非同期噴射フラグ記憶領域に“０”を設定する。
【００６５】
前記Ｓ１４０４または前記Ｓ１４０５の処理を実行し終えたＣＰＵ２６は、Ｓ１４０６へ進み、フューミゲーションタイミング制御を実行する。このフューミゲーションタイミング制御は、ＣＰＵ２６が図１５に示すようなフューミゲーションタイミング制御ルーチンを実行することにより実現される。
【００６６】
前記フューミゲーションタイミング制御ルーチンでは、ＣＰＵ２６は、先ずＳ１５０１において、ＲＡＭ２８に記憶された機関回転数（ＮＥ）を読み出し、次いでＲＯＭ２７に記憶された基本フューミゲーションタイミング制御マップにアクセスし、前記機関回転数（ＮＥ）により決定される基本フューミゲーションタイミング（ＡＢＳＦＭ１）を算出する。
【００６７】
続いて、ＣＰＵ２６は、Ｓ１５０２へ進み、ＲＡＭ２８の非同期噴射フラグ記憶領域へアクセスし、“１”が記憶されているか否かを判別する。
前記Ｓ１５０２において前記非同期噴射フラグ記憶領域に“０”が記憶されていると判定した場合は、ＣＰＵ２６は、Ｓ１５０４へ進み、クランクポジションセンサ２４の出力信号値を監視し、前記クランクポジションセンサ２４の出力信号値と前記Ｓ１５０１で算出された基本フューミゲーションタイミング（ＡＢＳＦＭ１）とが一致した際に、フューミゲーション用燃料噴射弁１８に駆動電流を印加するとともに、前記要求燃料量制御ルーチンのＳ１２１３で設定されたＥＧＲ弁１６の開度（全開）に従い、ＥＧＲ弁１６を制御する。
【００６８】
この場合、フューミゲーション用燃料噴射弁１８は、コモンレール７により蓄圧された高圧の燃料を噴射するため、フューミゲーション用燃料噴射弁１８から噴射された燃料は、微粒化されて予混合室１７内に拡散される。
【００６９】
一方、ＥＧＲ弁１６の開弁により吸気管１３内で発生する吸気管負圧が排気還流通路１５及び予混合室１７を介して排気管１４に印加されるので、排気管１４内を流れる高温の排気の一部が排気還流通路１５に吸い込まれ、予混合室１７に到達する。
【００７０】
この結果、予混合室１７内に拡散された燃料は、予混合室１７内に吸い込まれた排気の気化潜熱を受けて気化しつつ排気と混じり合い、混合気を形成する。この混合気は、排気還流通路１５を経て吸気管１３に流れ込み、次いで吸気枝管４を介してディーゼルエンジン１の各気筒２へ供給され、各気筒２の燃料噴射弁３から噴射される燃料とともに燃焼される。
【００７１】
このようにフューミゲーション用燃料噴射弁１８から噴射された燃料は、排気の熱を受けて十分に気化され、排気中の残留酸素等と混合するため、ディーゼルエンジン１内で燃焼された際に黒煙を発生することがない。
【００７２】
さらに、排気還流通路１５により排気管１４から吸気管１３へ還流される排気は、予混合室１７において燃料に熱を奪われて温度が低下するので、各気筒２における燃焼温度を低下させることができ、ＮＯXの発生も抑制することができる。
【００７３】
また、前記Ｓ１５０２において前記非同期噴射フラグ記憶領域に“１”が記憶されていると判定した場合は、ＣＰＵ２６は、Ｓ１５０３へ進み、ＲＡＭ２８に記憶された機関回転数（ＮＥ）を読み出し、次いでＲＯＭ２７に記憶された非同期フューミゲーションタイミング制御マップにアクセスし、前記機関回転数（ＮＥ）により決定される非同期フューミゲーションタイミング（ＡＢＳＦＭ２）を算出する。
【００７４】
続いて、Ｓ１５０４において、ＣＰＵ２６は、クランクポジションセンサ２４の出力信号値を監視し、前記クランクポジションセンサ２４の出力信号値と前記Ｓ１５０３で算出された非同期フューミゲーションタイミング（ＡＢＳＦＭ２）とが一致した際に、フューミゲーション用燃料噴射弁１８に駆動電流を印加するとともに、前記要求燃料量制御ルーチンのＳ１２１３で設定されたＥＧＲ弁１６の開度（全開）に従い、ＥＧＲ弁１６を制御する。
【００７５】
この場合、フューミゲーション用燃料噴射弁１８は、機関回転数と非同期で燃料を噴射することにより、所望の期間内に多量のフューミゲーション噴射量（ＱＦＭ）を噴射しきることが可能となる。
【００７６】
ここで、図１２の要求燃料量制御ルーチンに戻り、Ｓ１２１２において要求燃料量（ＱＦＩＮ）がフューミゲーション噴射量（ＱＦＭ）以下であると判定した場合は、ＣＰＵ２６は、フューミゲーション用燃料噴射弁１８からの燃料噴射だけで要求噴射量（ＱＦＩＮ）を満たすことができる（すなわち、燃料噴射弁３から燃料を噴射する必要がない）とみなし、Ｓ１２１６へ進む。
【００７７】
前記Ｓ１２１６では、ＣＰＵ２６は、ＲＯＭ２７に記憶されたＥＧＲ弁開度制御マップへアクセスし、Ｓ１２０１にて算出された機関回転数（ＮＥ）とＳ１２０３にて算出された要求燃料量（ＱＦＩＮ）とにより特定されるＥＧＲ弁開度を算出する。
【００７８】
続いて、ＣＰＵ２６は、Ｓ１２１７へ進み、フューミゲーション制御を実行する。このフューミゲーション制御は、前述したように、ＣＰＵ２６が図１４のフューミゲーション制御ルーチン及び図１５のフューミゲーションタイミング制御ルーチンを実行することにより実現される。
【００７９】
以上述べた実施の形態によれば、予混合室において、高温の排気中に燃料を噴射するため、噴射燃料は、排気の気化潜熱を受けて十分に気化し、排気と均一に混合することができる。この結果、ディーゼルエンジンの燃焼室では、十分に気化された燃料が供給されて燃焼されるので、黒煙やＨＣの排出量が低減される。
【００８０】
さらに、本実施の形態では、コモンレールにて昇圧された燃料を予混合室に噴射するため、燃料の微粒化が促進され、微粒化された燃料が排気の気化潜熱を受けて気化し易い。
【００８１】
この結果、気化潜熱が少ない排気、すなわち温度が低い排気でもあっても燃料を気化し易く、良好な混合気を形成することができる。従って、本実施の形態によれば、排気温度が低くなるような運転領域であっても良好な混合気を形成することができるため、ディーゼルエンジンの運転状態に依存することなく、黒煙やＨＣの排出量を低減させることが可能となる。
【００８２】
また、予混合室に供給された排気は、フューミゲーション用燃料噴射弁から噴射された燃料に熱エネルギを奪われて温度が低下するため、ディーゼルエンジンの燃焼室には低温の排気が供給されることになり、燃焼室内の燃焼温度を低下させ、ＮＯXの発生量を低下させることも可能となる。
【００８３】
【発明の効果】
本発明にかかる内燃機関では、排気還流通路を流れる排気中に燃料を噴射し、予混合領域にて排気と混合させるため、燃料は、排気の熱を受けて十分に気化するとともに排気と混じり合って良好な混合気を形成することになる。この結果、内燃機関の燃焼室には、気化状態の燃料を含む混合気が供給され、この混合気が燃焼されるので、黒煙や炭化水素（ＨＣ）等の発生が抑制される。
【００８４】
さらに、蓄圧室で蓄圧された燃料を排気還流通路内に噴射する構成を採用した場合、噴射された燃料の微粒化が促進されるため、燃料が排気の熱を受けて気化し易く、良好な混合気を形成し易い。すなわち、排気温度が低くなるような運転領域においても十分に気化された燃料を含む混合気を形成することができ、内燃機関の運転状態に左右されることなく黒煙や炭化水素（ＨＣ）の発生量を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる内燃機関の一実施態様を示す図
【図２】  ＥＣＵの内部構成を示すブロック図
【図３】  要求燃料量制御マップの具体例を示す図
【図４】  フューミゲーション制御マップの具体例を示す図
【図５】  限界噴射量制御マップの具体例を示す図
【図６】  ＥＧＲ弁開度制御マップの具体例を示す図
【図７】  基本筒内噴射タイミング制御マップの具体例を示す図
【図８】  大気圧補正進角量制御マップの具体例を示す図
【図９】  冷却水温補正進角量制御マップの具体例を示す図
【図１０】  基本フューミゲーションタイミング制御マップの具体例を示す図
【図１１】  非同期フューミゲーションタイミング制御マップの具体例を示す
図
【図１２】  要求燃料量制御ルーチンを示すフローチャート図
【図１３】  筒内噴射制御ルーチンを示すフローチャート図
【図１４】  フューミゲーション制御ルーチンを示すフローチャート図
【図１５】  フューミゲーションタイミング制御ルーチンを示すフローチャー
ト図
【符号の説明】
１・・・ディーゼルエンジン（内燃機関）
２・・・気筒
３・・・燃料噴射弁
７・・・コモンレール
１３・・吸気管
１４・・排気管
１５・・排気還流通路
１６・・ＥＧＲ弁
１７・・予混合室（予混合領域）
１８・・フューミゲーション用燃料噴射弁（排気還流用燃料噴射手段）
２３・・ＥＣＵ
２４・・クランクポジションセンサ
３５・・排気温度センサ
３６・・冷却水温センサ
３７・・大気圧センサ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003758354.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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