JP2003286880A - ディーゼルエンジンの燃焼制御装置 - Google Patents

ディーゼルエンジンの燃焼制御装置

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JP2003286880A
JP2003286880A JP2002092112A JP2002092112A JP2003286880A JP 2003286880 A JP2003286880 A JP 2003286880A JP 2002092112 A JP2002092112 A JP 2002092112A JP 2002092112 A JP2002092112 A JP 2002092112A JP 2003286880 A JP2003286880 A JP 2003286880A
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fuel injection
fuel
egr
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Ichiji Kataoka
一司 片岡
Yasuyuki Terasawa
保幸 寺沢
Hiroshi Hayashibara
寛 林原
Tomoaki Saito
智明 齊藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低負荷側の予混合燃焼領域（Ｈ）で燃料を早
期噴射するとともに、ＥＧＲ率を第１設定値以上として
予混合圧縮着火燃焼とする一方、高負荷側の拡散燃焼領
域（Ｄ）ではディーゼル燃焼とし、ＥＧＲ率は第２設定
値以下にするようにした直噴式ディーゼルエンジンの燃
焼制御装置において、運転領域（Ｈ）（Ｄ）間の移行の
際に過渡的な排気状態の悪化や騒音の発生を防止する。 【解決手段】 エンジン１が予混合燃焼領域（Ｈ）又は
拡散燃焼領域（Ｄ）の一方から他方に移行するとき、燃
料噴射時期を気筒２の膨張行程における所定のタイミン
グとして、予混合燃焼が主体の第３の燃焼状態とする。
吸気中への還流排気の割合（実ＥＧＲ率EGR）を推定
し、この推定結果に基づいて燃料噴射時期等を制御す
る。第３燃焼状態では、予混合圧縮着火燃焼やディーゼ
ル燃焼の状態よりも燃料噴射量を増量して、燃焼状態の
切り換えの際のトルクショックを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直噴式ディーゼル
エンジンの燃焼制御装置に関し、特に、エンジンの燃焼
状態を切換えるときの過渡的な燃料噴射制御等の技術分
野に属する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、直噴式ディーゼルエンジンで
は、気筒の圧縮上死点近傍で高温高圧の燃焼室に燃料を
噴射して、自着火により燃焼させるようにしている。こ
のとき、燃焼室に噴射された燃料は高密度の空気との衝
突によって微細な液滴に分裂（霧化）しながら進行し、
略円錐状の燃料噴霧を形成するとともに、その燃料液滴
の表面から気化しつつ燃料噴霧の主に先端側や外周側で
周囲の空気を巻き込んで混合気を形成し、この混合気の
濃度及び温度が着火に必要な状態になったところで燃焼
を開始する（予混合燃焼）。そして、そのようにして着
火、即ち燃焼を開始した部分が核となり、周囲の燃料蒸
気及び空気を巻き込みながら拡散燃焼すると考えられて
いる。
【０００３】そのような通常のディーゼルエンジンの燃
焼（以下、単にディーゼル燃焼ともいう）では、初期の
予混合燃焼に続いて大部分の燃料が拡散燃焼することに
なるが、この際、濃度の不均質な燃料噴霧（混合気）の
中において空気過剰率λが１に近い部分では急激な熱発
生に伴い窒素酸化物（ＮＯｘ）が生成され、また、燃料
の過濃な部分では酸素不足によって煤が生成されること
になる。この点について、ＮＯｘや煤を低減するために
排気の一部を吸気に還流させる（Exhaust Gasrecircula
tion：以下、単にＥＧＲという）ことや、燃料の噴射圧
力を高めることが従来から行われている。
【０００４】そのようにＥＧＲによって不活性な排気を
吸気系に還流させると、燃焼温度が低下してＮＯｘの生
成が抑えられる一方で、吸気中の酸素が減ることになる
から、多量のＥＧＲは煤の生成を助長する結果となる。
また、燃料噴射圧力を高めることは燃料噴霧の微粒化を
促進するとともに、その貫徹力を大きくして空気利用率
を向上するので、煤の生成は抑制されるが、ＮＯｘはむ
しろ生成し易い状況になる。つまり、ディーゼル燃焼に
おいてはＮＯｘの低減と煤の低減とがトレードオフの関
係にあり、両者を同時に低減することは難しいのが実状
である。
【０００５】これに対し、近年、燃料の噴射時期を大幅
に進角させて、予混合燃焼が主体の燃焼状態とすること
により、ＮＯｘと煤とを同時に且つ格段に低減できる新
しい燃焼の形態が提案されており、一般に予混合圧縮着
火燃焼と呼ばれるものが公知である。特開２０００−１
１０６６９号公報に記載のディーゼルエンジンでは、Ｅ
ＧＲによって多量の排気を還流させるとともに、気筒の
圧縮行程で燃料を噴射して空気と十分に混合し、この予
混合気を圧縮行程の終わりに自着火させて、燃焼させる
ようにしている。
【０００６】そのような予混合燃焼（予御合圧縮着火燃
焼）のときには、ＥＧＲによって吸気中に還流させる排
気の割合（ＥＧＲ率）を上述したディーゼル燃焼のとき
よりも一段、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排気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、
着火遅れ時間を延長して予混合気の着火タイミングを圧
縮上死点（ＴＤＣ）近傍に制御することができる。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
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のである。
【０００７】但し、ＥＧＲによって吸気中の排気の還流
割合が多くなるということは、その分、空気の量が少な
くなるということなので、予混合圧縮着火燃焼をエンジ
ンの高負荷側で実現することは困難であると考えられて
いる。このため、従来は、低負荷側の運転領域では前記
の如く予混合圧縮着火燃焼とし、この際、ＥＧＲ率は比
較的高い第１の設定値以上に制御する一方、高負荷側の
運転領域では燃料の噴射態様を切換えてディーゼル燃焼
となるようにＴＤＣ近傍で噴射させるようにしており、
この際、ＥＧＲ率は、煤の増大を回避すべく前記第１の
設定値よりも小さい第２の設定値以下に制御するように
している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記の如く
エンジンの燃焼形態を予混合圧縮着火燃焼とディーゼル
燃焼との間で切換えるようにした場合、その切換えの際
に過渡的に排気の状態が悪化したり、あるいは大きな騒
音を発生するという問題がある。すなわち、例えば、予
混合圧縮着火燃焼からディーゼル燃焼に切換えるときに
は、ＥＧＲによる排気の還流量を減少させてＥＧＲ率が
第１設定値以上の状態から第２設定値以下の状態へと変
更するのであるが、この排気還流量の調節にはある程度
の時間が必要なので、仮に燃料の噴射態様だけを直ちに
ディーゼル燃焼のためのＴＤＣ近傍での噴射に切換える
と、ＥＧＲ率の過大な状態で拡散燃焼が主体の燃焼が行
われることになり、煤の生成が著しく増大するのであ
る。
【０００９】また、反対にディーゼル燃焼から予混合圧
縮着火燃焼に切換えるときに、吸気中の還流排気の割合
が十分に高くない状態で燃料噴射態様だけを早期噴射に
切換えると、燃焼室に形成された予混合気が過早なタイ
ミングで一斉に着火してしまい、燃焼音が極めて大きく
なるとともに、ＮＯｘの生成量が急増しさらに煤の生成
量も増大することになる。
【００１０】本発明は、斯かる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、予混合燃焼割合が主
体の第１の燃焼状態（例えば予混合圧縮着火燃焼）と拡
散燃焼が主体の第２の燃焼状態（例えばディーゼル燃
焼）とのいずれかに切換えるようにしたディーゼルエン
ジンにおいて、その切換えの際の主に燃料噴射制御の手
順に工夫を凝らして、過渡的な排気状態の悪化や騒音の
発生を防止することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明では、ディーゼルエンジンの運転状態が、
相対的に排気の還流割合が高くて予混合燃焼割合の多い
第１の燃焼状態と、相対的に排気の還流割合が低くて拡
散燃焼割合の多い第２の燃焼状態と、の一方から他方に
移行するときに、燃料噴射時期を気筒の膨張行程の所定
のタイミングとすることで、予混合燃焼の割合が多い第
３の燃焼状態とするようにした。
【００１２】具体的に、請求項１の発明では、エンジン
の気筒内の燃焼室に臨む燃料噴射弁と、その燃焼室への
排気の還流量を調節する排気還流量調節手段と、エンジ
ンが第１の運転状態のときに前記燃料噴射弁により燃料
を少なくとも気筒の吸気行程ないし圧縮行程で噴射させ
て、予混合燃焼の割合が拡散燃焼の割合よりも多い第１
の燃焼状態とする一方、第２の運転状態のときには拡散
燃焼の割合が予混合燃焼の割合よりも多い第２の燃焼状
態となるよう、燃料を少なくとも圧縮上死点近傍で噴射
させる燃料噴射制御手段と、エンジンが前記第１運転状
態のときに排気の還流量に関するＥＧＲ値が第１の設定
値以上になる一方、第２運転状態のときには前記ＥＧＲ
値が前記第１の設定値よりも少ない第２の設定値以下に
なるように前記排気還流量調節手段を制御する排気還流
制御手段と、を備えたディーゼルエンジンの燃焼制御装
置を前提とする。そして、前記燃料噴射制御手段は、エ
ンジンの運転状態が前記第１及び第２運転状態の一方か
ら他方に移行するときに、前記燃料噴射弁により燃料を
気筒の膨張行程の所定時期に噴射させて、予混合燃焼の
割合が拡散燃焼の割合よりも多い第３の燃焼状態とする
構成とする。
【００１３】前記の構成により、まず、エンジンが第１
運転状態のときには、燃料噴射制御手段による燃料噴射
弁の制御によって燃料が少なくとも気筒の吸気行程ない
し圧縮行程で噴射されるとともに、排気還流制御手段に
よる排気還流量調節手段の制御によって排気の還流割合
が所定以上に多い状態（ＥＧＲ値≧第１設定値）にな
る。このことで、気筒内の燃焼室に早期に噴射された燃
料が当該燃焼室において比較的広く分散し且つ空気及び
還流排気と十分に混合して、均質度合いの高い混合気を
形成し、これが圧縮行程の終盤に自着火して相対的に予
混合燃焼の割合が多い第１の燃焼状態になる。この燃焼
状態においてはＮＯｘや煤の生成は非常に少ない。
【００１４】一方、エンジンが第２運転状態のときには
燃料が少なくとも気筒の圧縮上死点近傍で噴射されて、
相対的に拡散燃焼の割合が多い第２の燃焼状態になる。
この際、吸気への排気の還流によってＮＯｘや煤がある
程度、低減されるとともに、排気の還流割合が所定以下
とされることで（ＥＧＲ値≦第２設定値）、空気の供給
量が確保されて十分な出力が得られるようになる。
【００１５】さらに、エンジンの運転状態が前記第１及
び第２運転状態の一方から他方に移行するときには、前
記燃料噴射制御手段による燃料噴射弁の制御によって、
燃料が気筒の膨張行程の所定時期に噴射される。すなわ
ち、気筒の膨張行程ではピストンの上死点からの下降に
伴い燃焼室の容積が増大して、その温度及び圧力が低下
するので、燃料の噴射時期が上死点から離れるほど燃料
の着火遅れ時間が長くなって、予混合燃焼の割合が多く
なる。従って、失火を招かない範囲において燃料を吸気
と十分に混合できるように燃料噴射時期を遅角側に設定
すれば、予混合燃焼が主体の燃焼（第３の燃焼状態）と
して、前記第１の燃焼と同様にＮＯｘや煤の生成を抑え
ることができる。また、過早着火によって過大な燃焼音
の発生する虞れもない。
【００１６】尚、前記第３の燃焼状態では圧縮上死点後
に燃焼が開始することになるので、サイクル効率が低下
して燃費が悪化するきらいがある。そこで、エンジンの
運転状態が第１及び第２運転状態の間で移行するとき
に、ＥＧＲ値が第１及び第２設定値の中間の値にある
間、いつでも第３燃焼状態にするのではなく、例えば、
特に煤の生成が盛んになる所定範囲にあるときにのみ、
第３燃焼状態にするようにしてもよい。
【００１７】請求項２の発明では、燃料噴射制御手段と
して、エンジンを第３燃焼状態にするときには燃料噴射
時期を第２燃焼状態のときよりも遅角側に制御するもの
とする。このことで、第３燃焼状態のときには燃料噴霧
の拡散燃焼の割合が第２燃焼状態のときよりも少なくな
るので、請求項１の発明の作用効果がより確実に得られ
る。
【００１８】請求項３の発明では、エンジンの実際のＥ
ＧＲ値を推定するＥＧＲ推定手段を備え、燃料噴射制御
手段は、少なくともエンジンを第３燃焼状態にするとき
には、前記ＥＧＲ推定手段によるＥＧＲ値の推定結果に
基づいて燃料噴射時期を制御するものとする。
【００１９】このことで、エンジンを第３燃焼状態にす
るときには、ＥＧＲ推定手段による推定結果に基づい
て、エンジンの気筒内燃焼室における実際の排気還流状
態の変化に対応するように、燃料噴射時期を正確に制御
することができる。よって、請求項１又は２の発明の作
用効果が十分に得られる。
【００２０】請求項４の発明では、請求項３の発明にお
ける燃料噴射制御手段として、エンジンを第３燃焼状態
にするときに、燃料噴射時期を吸気中の還流排気の割合
が多いほど進角側に制御するものとする。
【００２１】すなわち、気筒の膨張行程で燃料を噴射す
る第３の燃焼状態では還流排気の割合が多いときには失
火を招きやすいものであるが、還流排気の割合が多いほ
ど噴射時期を進角側に制御することで、失火を防止しな
がら、燃料噴射時期を最大限に遅角させることが可能に
なり、噴射時期制御の最適化が図られる。
【００２２】請求項５の発明では、エンジンの目標トル
クを設定する目標トルク設定手段を備え、燃料噴射制御
手段は、前記目標トルク設定手段による設定値に応じて
燃料噴射量を制御するものとする。このことで、エンジ
ンの目標トルクに対応するように燃料噴射量が制御され
ることで、エンジンの燃焼状態が変化してもトルクの変
動が抑制される。
【００２３】すなわち、上述したように、エンジンが第
３燃焼状態のときには第２燃焼状態のときよりもサイク
ル効率が低くなるが、エンジンの燃焼状態が第２及び第
３燃焼状態の一方から他方に切り換わる際に、第３燃焼
状態のときの燃料噴射量が第２燃焼状態よりも多くなる
ように前記燃料噴射制御手段により制御されることで、
トルクの変動が抑制される（請求項６の発明）。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。
【００２５】（全体構成）図１は本発明の実施形態に係
るディーゼルエンジンの燃焼制御装置Ａの一例を示し、
１は車両に搭載されたディーゼルエンジンである。この
エンジン１は複数の気筒２，２，…（１つのみ図示す
る）を有し、その各気筒２内に往復動可能にピストン３
が嵌挿されていて、このピストン３により各気筒２内に
燃焼室４が区画されている。また、燃焼室４の天井部に
はインジェクタ５（燃料噴射弁）が配設されていて、そ
の先端部の噴口から高圧の燃料を燃焼室４に直接、噴射
するようになっている。一方、各気筒２毎のインジェク
タ５の基端部は、それぞれ分岐管６ａ，６ａ，…（１つ
のみ図示する）により共通の燃料分配管６（コモンレー
ル）に接続されている。このコモンレール６は、燃料供
給管８により高圧供給ポンプ９に接続されていて、該高
圧供給ポンプ９から供給される燃料を前記インジェクタ
５，５，…に任意のタイミングで供給できるように高圧
の状態で蓄えるものであり、その内部の燃圧（コモンレ
ール圧力）を検出するための燃圧センサ７が配設されて
いる。
【００２６】前記高圧供給ポンプ９は、図示しない燃料
供給系に接続されるとともに、歯付ベルト等によりクラ
ンク軸１０に駆動連結されていて、燃料をコモンレール
６に圧送するとともに、その燃料の一部を電磁弁を介し
て燃料供給系に戻すことにより、コモンレール６への燃
料の供給量を調節するようになっている。この電磁弁の
開度が前記燃圧センサ７による検出値に応じてＥＣＵ４
０（後述）により制御されることによって、燃圧がエン
ジン１の運転状態に対応する所定値に制御される。
【００２７】また、エンジン１の上部には、図示しない
が、吸気弁及び排気弁をそれぞれ開閉させる動弁機構が
配設されている一方、エンジン１の下部には、クランク
軸１０の回転角度を検出するクランク角センサ１１と、
冷却水の温度を検出するエンジン水温センサ１３とが設
けられている。前記クランク角センサ１１は、詳細は図
示しないが、クランク軸端に設けた被検出用プレートと
その外周に相対向するように配置した電磁ピックアップ
とからなり、前記被検出用プレートの外周部全周に亘っ
て等間隔に形成された突起部が通過する度に、パルス信
号を出力するものである。
【００２８】エンジン１の一側（図の右側）の側面に
は、各気筒２の燃焼室４に対しエアクリーナ１５で濾過
した空気（新気）を供給するための吸気通路１６が接続
されている。この吸気通路１６の下流端部にはサージタ
ンク１７が設けられ、このサージタンク１７から分岐し
た各通路がそれぞれ吸気ポートにより各気筒２の燃焼室
４に連通しているとともに、サージタンク１７には吸気
の圧力状態を検出する吸気圧センサ１８が設けられてい
る。
【００２９】また、前記吸気通路１６には、上流側から
下流側に向かって順に、外部からエンジン１に吸入され
る空気の流量を検出するホットフィルム式エアフローセ
ンサ１９と、後述のタービン２７により駆動されて吸気
を圧縮するコンプレッサ２０と、このコンプレッサ２０
により圧縮した吸気を冷却するインタークーラ２１と、
バタフライバルブからなる吸気絞り弁２２とが設けられ
ている。この吸気絞り弁２２は、弁軸がステッピングモ
ータ２３により回動されて、全閉から全開までの間の任
意の状態とされるものであり、全閉状態でも吸気絞り弁
２２と吸気通路１６の周壁との間には空気が流入するだ
けの間隙が残るように構成されている。
【００３０】一方、エンジン１の反対側（図の左側）の
側面には、各気筒２の燃焼室４からそれぞれ燃焼ガス
（排気）を排出するように、排気通路２６が接続されて
いる。この排気通路２６の上流端部は各気筒２毎に分岐
して、それぞれ排気ポートにより燃焼室４に連通する排
気マニホルドであり、該排気マニホルドよりも下流の排
気通路２６には上流側から下流側に向かって順に、排気
中の酸素濃度を検出するリニアＯ2センサ２９と、排気
流を受けて回転されるタービン２７と、排気中の有害成
分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ、煤等）を浄化可能な触媒コン
バータ２８とが配設されている。
【００３１】前記タービン２７と吸気通路１６のコンプ
レッサ２０とからなるターボ過給機３０は、可動式のフ
ラップ３１，３１，…によりタービン２７への排気の通
路断面積を変化させるようにした可変ターボ（以下ＶＧ
Ｔという）であり、前記フラップ３１，３１，…は各
々、図示しないリンク機構を介してダイヤフラム３２に
駆動連結されていて、そのダイヤフラム３２に作用する
負圧の大きさが負圧制御用の電磁弁３３により調節され
ることで、該フラップ３１，３１，…の回動位置が調節
されるようになっている。尚、ターボ過給機は可変ター
ボでなくてもよい。
【００３２】前記排気通路２６には、タービン２７より
も排気上流側の部位に臨んで開口するように、排気の一
部を吸気側に還流させるための排気還流通路（以下ＥＧ
Ｒ通路という）３４の上流端が接続されている。このＥ
ＧＲ通路３４の下流端は吸気絞り弁２２及びサージタン
ク１７の間の吸気通路１６に接続されていて、排気通路
２６から取り出された排気の一部を吸気通路１６に還流
させるようになっている。また、ＥＧＲ通路３４の途中
には、その内部を流通する排気を冷却するためのＥＧＲ
クーラ３７（冷却手段）と、開度調節可能な排気還流量
調節弁（以下ＥＧＲ弁という）３５とが配置されてい
る。このＥＧＲ弁３５は例えば負圧応動式のものであ
り、前記ＶＧＴ３０のフラップ３１，３１，…と同様
に、ダイヤフラムへの負圧の大きさが電磁弁３６によっ
て調節されることにより、ＥＧＲ通路３４の断面積をリ
ニアに調節して、吸気通路１６に還流される排気の流量
を調節するものである。
【００３３】そして、前記各インジェクタ５、高圧供給
ポンプ９、吸気絞り弁２２、ＶＧＴ３０、ＥＧＲ弁３５
等は、いずれもコントロールユニット（Electronic Con
torol Unit：以下ＥＣＵという）４０からの制御信号を
受けて作動する。一方、このＥＣＵ４０には、前記燃圧
センサ７、クランク角センサ１１、エンジン水温センサ
１３、吸気圧センサ１８、エアフローセンサ１９、リニ
アＯ2センサ２９等からの出力信号がそれぞれ入力さ
れ、さらに、図示しないアクセルペダルの踏み操作量
（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ３９か
らの出力信号が入力される。
【００３４】（エンジンの燃焼制御の概要）前記ＥＣＵ
４０によるエンジン１の基本的な制御は、主にアクセル
開度に基づいて基本的な目標燃料噴射量を決定し、イン
ジェクタ５の作動制御によって燃料の噴射量や噴射時期
を制御するとともに、高圧供給ポンプ９の作動制御によ
り燃圧、即ち燃量の噴射圧力を制御するというものであ
る。また、吸気絞り弁２２やＥＧＲ弁３５の開度の制御
によって燃焼室４への排気の還流割合を制御し、さら
に、ＶＧＴ３０のフラップ３１，３１，…の作動制御
（ＶＧＴ制御）によって吸気の過給効率を向上させる。
【００３５】具体的には、例えば図２の制御マップ（燃
焼モードマップ）に示すように、エンジン１の温間の全
運転領域のうちの相対的に低負荷側には、予混合燃焼領
域（Ｈ）が設定されていて（第１の運転状態）、ここで
は、図３(a)〜(c)に模式的に示すように、インジェクタ
５により気筒２の圧縮行程中期から後期にかけて燃料を
噴射させ、予めできるだけ均質な混合気を形成した上で
自着火により燃焼させるようにしている。このような燃
焼形態は、従来より予混合圧縮着火燃焼と呼ばれてお
り、気筒の１サイクル当たりの燃料噴射量があまり多く
ないときにその燃料の噴射時期を適切に設定して、燃料
を適度に広く分散させ且つ空気と十分に混合した上で、
その大部分を略同じ着火遅れ時間の経過後に自着火させ
て、一斉に燃焼させるものである。つまり、予混合圧縮
着火燃焼は、予混合燃焼の割合が拡散燃焼の割合よりも
多い第１の燃焼状態である。
【００３６】尚、前記インジェクタ５による燃料の噴射
は、図３(a)に示すように１回で行うようにしてもよ
く、或いは同図(b)、(c)に示すように複数回に分けて行
うようにしてもよい。これは、気筒２の圧縮行程中期か
ら後期にかけて、即ち圧縮上死点近傍よりも気体の圧力
や密度状態が低い燃焼室４に燃料を噴射する場合に、燃
料噴霧の貫徹力が強くなり過ぎることを避けるためであ
り、従って、燃料噴射量が多いほど燃料噴射の回数（分
割回数）を増やすのが好ましい。
【００３７】前記予混合圧縮着火燃焼の際には、ＥＧＲ
通路３４のＥＧＲ弁３５を相対的に大きく開いて吸気通
路１６に多量の排気を還流させるようにする。こうする
ことで、新気、即ち外部から供給される新しい空気に不
活性で熱容量の大きい排気が多量に混合され、これに対
して燃料の液滴及び蒸気が混合されることになるから、
予混合気自体の熱容量が大きくなるとともに、その中の
燃料及び酸素の密度は比較的低くなる。このことで、着
火遅れ時間を延長して空気と排気と燃料とを十分に混合
した上で、圧縮上死点（ＴＤＣ）近傍の最適なタイミン
グで着火させて燃焼させることができる。
【００３８】具体的に、図４に示すグラフは、エンジン
１の低負荷域で圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）の所定のクラ
ンク角（例えばＢＴＤＣ３０°ＣＡ）に燃料を噴射して
予混合圧縮着火燃焼させたときに、熱発生のパターンが
ＥＧＲ率（吸気中の新気に対する還流排気の割合）に応
じてどのように変化するかを示した実験結果である。同
図に仮想線で示すように、ＥＧＲ率が低いときには燃料
はＴＤＣよりもかなり進角側で自着火してしまい、サイ
クル効率の低い過早な熱発生のパターンとなる。一方、
ＥＧＲ率が高くなるに連れて自着火のタイミングは徐々
に遅角側に移動し、図に実線で示すようにＥＧＲ率が略
５５％のときには、熱発生のピークが略ＴＤＣになって
サイクル効率の高い熱発生パターンとなるまた、前記図
４のグラフによれば、ＥＧＲ率が低いときには熱発生の
ピークがかなり高くなっていて、燃焼速度の高い激しい
燃焼であることが分かる。このときには燃焼に伴うＮＯ
ｘの生成が盛んになり、また、極めて大きな燃焼音が発
生する。一方、ＥＧＲ率が高くなるに連れて熱発生の立
ち上がりが徐々に緩やかになり、そのピークも低下す
る。これは、前記の如く混合気中に多量の排気が含まれ
る分だけ、燃料及び酸素の密度が低くなることと、その
排気によって燃焼熱が吸収されることとによると考えら
れる。そして、そのように熱発生の穏やかな低温燃焼の
状態では、ＮＯｘの生成が大幅に抑制される。
【００３９】具体的に、図５に示すグラフは、前記の実
験においてＥＧＲ率の変化に対する燃焼室４の空気過剰
率λ、排気中のＮＯｘ及び煤の濃度の変化を示し、同図
(a)によれば、この実験条件においてＥＧＲ率が０％の
ときには空気過剰率λがλ≒２．７と大きく、ＥＧＲ率
が大きくなるに従い空気過剰率λが徐々に小さくなっ
て、ＥＧＲ率が略５５〜６０％のときに略λ＝１になっ
ている。すなわち、排気の還流割合が多くなるに連れて
混合気の平均的な酸素過剰率λが１に近づくのである
が、たとえ燃料及び酸素の比率が略λ＝１であっても、
それらの周囲には多量の排気が存在していて、燃料や酸
素の密度自体はあまり高くはないのである。従って、図
(b)に示すように、排気中のＮＯｘの濃度はＥＧＲ率の
増大とともに一様に減少していて、ＥＧＲ率が４５％以
上ではＮＯｘは殆ど生成しなくなる。
【００４０】一方、煤の生成については、同図(c)に示
すように、ＥＧＲ率が０〜略３０％では殆ど煤が見られ
ず、ＥＧＲ率が略３０％を超えると煤の濃度が急激に増
大するが、ＥＧＲ率が略５０％を超えると再び減少し、
ＥＧＲ率が略５５％以上になると略零になる。これは、
まず、ＥＧＲ率が低いときには一般的なディーゼル燃焼
と同じく、予混合燃焼の割合よりも拡散燃焼の割合が多
い燃焼状態（第２の燃焼状態）になり、しかも、吸気中
には燃料に対して酸素が過剰に存在することから、激し
い燃焼の際にも煤は殆ど生成しないが、ＥＧＲ率が増大
して吸気中の酸素が少なくなると、拡散燃焼の状態が悪
化して煤の生成量が急増するということである。一方、
ＥＧＲ率が略５５％以上になると、上述したように、新
気と排気と燃料とが十分に混合された上で燃焼するよう
になり、このときには煤は殆ど生成しないと考えられ
る。
【００４１】以上、要するに、この実施形態では、エン
ジン１が低負荷側の予混合燃焼領域（Ｈ）にあるとき
に、燃料を比較的早期に噴射するとともに、ＥＧＲ弁３
５の開度を制御して、ＥＧＲ率を予め設定した所定値
（第１設定値：前記の実験例では略５５％くらいである
が、一般的には略５０〜略６０％くらいに設定するのが
好ましい）以上とすることで、ＮＯｘや煤の殆ど生成し
ない予混合燃焼が主体の低温燃焼を実現するものであ
る。
【００４２】これに対し、前記図２の制御マップに示す
ように、予混合燃焼領域（Ｈ）以外の高速ないし高負荷
側の運転領域（Ｄ）（第２の運転状態）では、混合気の
拡散燃焼の割合が予混合燃焼の割合よりも多い一般的な
ディーゼル燃焼を行うようにしている。すなわち、図３
(d)に示すように、インジェクタ５により主に気筒２の
ＴＤＣ近傍で燃料を噴射させて、初期の予混合燃焼に続
いて大部分の混合気を拡散燃焼させるようにする（以
下、この運転領域（Ｄ）を拡散燃焼領域というが、この
運転領域では気筒２の圧縮上死点近傍以外でも燃料を噴
射するようにしてもよい）。
【００４３】その際、ＥＧＲ弁３５の開度は、前記した
予混合燃焼領域（Ｈ）に比べれば小さくして、ＥＧＲ率
が予め設定した所定値（第２設定値）以下になるように
する。この値は、拡散燃焼が主体の一般的なディーゼル
燃焼において煤の増大を招かない範囲で、ＮＯｘの生成
をできるだけ抑制するように設定されていて、具体的に
は図６のグラフに一例を示すように、拡散燃焼領域
（Ｄ）におけるＥＧＲ率の上限は、例えば略３０〜略４
０％の範囲に設定するのが好ましい。また、エンジン１
の負荷が高くなるほど気筒２への新気の供給量を確保す
る必要があるので、高負荷側ほどＥＧＲ率は低くなり、
しかも、高速ないし高負荷側ではターボ過給機３０によ
る吸気の過給圧が高くなるので、排気の還流は実質的に
行われない。
【００４４】ところで、前記の如くエンジン１の燃焼状
態を切換えるようにした場合、その切換えの際に過渡的
に排気状態の悪化等の問題が生じる虞れがある。すなわ
ち、図７に模式的に示すように、予混合圧縮着火燃焼の
ときとディーゼル燃焼のときとでそれぞれＥＧＲ率の変
化に対する煤の濃度の変化を見ると、例えば、エンジン
１が予混合燃焼領域（Ｈ）から拡散燃焼領域（Ｄ）に移
行する場合には、インジェクタ５による燃料の噴射態様
を早期噴射（予混合圧縮着火燃焼）からＴＤＣ近傍での
噴射（ディーゼル燃焼）に切換えるとともに、ＥＧＲ弁
３５の開度を変更してＥＧＲ率が前記第１設定値以上の
状態から第２設定値以下の状態へと移行する。即ち、同
図(a)において実線で示す予混合圧縮着火燃焼（図には
予混合燃焼と略記する）の状態から破線で示すディーゼ
ル燃焼の状態へと移行するのであるが、この際、排気の
還流量の変化にはある程度の時間が必要になるから、仮
に燃料の噴射態様だけを直ちにＴＤＣ近傍での噴射に切
換えるとすると、ＥＧＲ率の過大な状態で拡散燃焼が主
体のディーゼル燃焼に切り換わることになり、図に太線
の矢印で示すように煤の生成が著しく増大してしまう。
【００４５】また、反対に、拡散燃焼領域（Ｄ）から予
混合燃焼領域（Ｈ）に移行するときには、同図(b)に矢
印で示すように、ディーゼル燃焼の状態（破線で示す）
から予混合圧縮着火燃焼の状態（実線で示す）へと移行
するのであるが、このときに燃料の噴射態様だけを直ち
にＴＤＣ近傍での噴射から早期噴射へと切換えるとする
と、吸気中の還流排気の割合が不十分な状態で予混合圧
縮着火燃焼に切り換わることになるから、予混合気の過
早着火による急激な燃焼によって（図４参照）極めて大
きな燃焼音が発生するとともに、ＮＯｘの生成量が急増
し、また、煤の生成量も増大してしまう。
【００４６】このような問題に対し、この実施形態の燃
焼制御装置Ａでは、本発明の特徴部分として、エンジン
１の運転状態が予混合燃焼領域（Ｈ）と拡散燃焼領域
（Ｄ）との間で移行するときに、前記の如き過渡的な排
気状態の悪化や騒音の発生を防止すべく、エンジン１
を、予混合圧縮着火燃焼及びディーゼル燃焼のいずれと
も異なる第３の燃焼状態とするようにした。
【００４７】具体的には、エンジン１が予混合燃焼領域
（Ｈ）及び拡散燃焼領域（Ｄ）の一方から他方に移行す
るときには、上述の如くＥＧＲ弁３５の開度の制御によ
って排気の還流量が変更され、これによりＥＧＲ率が変
化して過渡的に第１設定値よりも小さく且つ第２設定値
よりも大きい値になる。このとき、予混合圧縮着火燃焼
及びディーゼル燃焼のいずれによっても煤の濃度が高く
なる所定の範囲（例えば図７(a)においてＥＧＲ率EGRが
EGR1〜EGR2の範囲）では、各気筒２のインジェクタ５に
よる燃料の噴射時期が、気筒２の膨張行程において失火
を招かない範囲で、できるだけ遅角側に制御される。
【００４８】すなわち、エンジン１の気筒２の膨張行程
では、ピストン３の下降移動に伴い燃焼室４容積が増大
してその温度及び圧力が低下するため、燃料噴射時期が
遅角するほど着火遅れ時間が長くなる。このため、燃料
噴射時期を遅角しすぎると、着火に至らずに燃料が排出
されてしまうので（失火）、そうならない範囲でできる
だけ遅角させるようにすれば、長い着火遅れ期間の間に
燃料噴霧の大部分を吸気（空気及び還流排気）と十分に
混合させてから燃焼させることができる。
【００４９】そのような第３燃焼状態における熱発生率
の特性を、一般的なディーゼル燃焼と対比して図８のグ
ラフに示す。まず、熱発生率のグラフの全体的な形状を
見ると、図に破線で示す一般的なディーゼル燃焼のとき
には、初期の急激な燃焼（予混合燃焼）の区間とそれに
続く緩やかな燃焼（拡散燃焼）の区間とが区別されるの
に対し、図に実線で示す第３の燃焼状態ではそのような
区別がない。また、第３燃焼状態では、熱発生の開始直
後のグラフの立ち上がりが緩やかであり、緩慢な燃焼で
あることが分かる。つまり、第３燃焼状態では、燃料が
全体として緩やかな予混合燃焼になっていて、予混合圧
縮着火燃焼と同様に排気中のＮＯｘや煤の濃度が極めて
低くなると考えられる。
【００５０】つまり、エンジン１の燃焼状態を切換える
途中で、気筒２内の燃焼室４における排気の還流割合が
予混合圧縮着火燃焼のためには少な過ぎ、一方、ディー
ゼル燃焼とするには多過ぎるときに、エンジン１を前記
第３の燃焼状態とすることで、ＮＯｘや煤の生成を十分
に低減することができる。また、このときには予混合気
の過早着火によって過大な燃焼音が発生する虞れもな
い。
【００５１】尚、前記図７(a)に示すＥＧＲ率EGRの２つ
の所定値EGR1，EGR2は、前記の如く、予混合圧縮着火燃
焼及びディーゼル燃焼の両方で煤の濃度が高くなる範囲
を区切るものであり、それぞれ、エンジン１が予混合燃
焼領域（Ｈ）から拡散燃焼領域（Ｄ）に移行するとき
に、予混合圧縮着火燃焼の状態から第３燃焼状態に、ま
た、第３燃焼状態からディーゼル燃焼状態に切換える基
準となるものであるから、以下、切換ＥＧＲ率と呼ぶこ
とにする。同様に、図７(b)に示すＥＧＲ率EGRの２つの
所定値EGR3，EGR4は、それぞれ、エンジン１が拡散燃焼
領域（Ｄ）から予混合燃焼領域（Ｈ）に移行するときに
対応する切換ＥＧＲ率の値である。また、互いに対応す
る切換ＥＧＲ率の値（EGR1とEGR3、EGR2とEGR4）が少し
だけ異なっているのは、ハンチングを防止するためであ
るが、それぞれ、EGR1＝EGR3、EGR2＝EGR4とすることも
可能である。
【００５２】（燃料噴射制御）以下に、前記ＥＣＵ４０
によるインジェクタ５の具体的な制御手順を、図９及び
図１０のフローチャート図に基づいて説明する。まず、
図９に示すフローのスタート後のステップＳＡ１におい
て、少なくとも、燃圧センサ７からの信号、クランク角
センサ１１からの信号、吸気圧センサ１８からの信号、
エアフローセンサ１９からの信号、リニアＯ2センサ２
９からの信号、アクセル開度センサ３９からの信号等を
入力し（データ入力）、また、ＥＣＵ４０のメモリに記
憶されている各種フラグの値を読み込む。続いて、ステ
ップＳＡ２において、クランク角信号から求めたエンジ
ン回転速度neとアクセル開度Accとに基づいて、エンジ
ン１の目標トルクTrqを目標トルクマップから読み込ん
で、設定する。この目標トルクマップは、アクセル開度
Accとエンジン回転速度neとに対応する最適な値を予め
実験的に求めて設定して、ＥＣＵ４０のメモリに電子的
に格納したものであり、図１１(a)に一例を示すよう
に、アクセル開度Accが大きいほど、またエンジン回転
速度neが高いほど、目標トルクTrqが大きくなってい
る。
【００５３】続いて、ステップＳＡ３において、燃焼モ
ードマップ（図２参照）を参照してエンジン１の燃焼モ
ードを判定する。すなわち、目標トルクTrqとエンジン
回転速度neとに基づいてエンジン１が予混合燃焼領域
（Ｈ）にあるかどうか判定し、この判定がＮＯで拡散燃
焼領域（Ｄ）ならば後述のステップＳＡ８に進む一方、
判定がＹＥＳならばステップＳＡ４に進んで、今度は前
回の制御サイクルにおいてエンジン１が拡散燃焼領域
（Ｄ）にあったかどうか判定する。この判定は、例え
ば、前回の制御サイクルのステップＳＡ３における判定
結果に応じて運転領域を表すフラグの値を更新し、これ
をＥＣＵ４０のメモリに記憶するようにしておいて、そ
のフラグの値に基づいて判定するようにすればよい。そ
して、判定がＹＥＳであれば、拡散燃焼領域（Ｄ）から
予混合燃焼領域（Ｈ）への移行時であるから、ステップ
ＳＡ５に進んで移行フラグＦHをオンにして（ＦH←１）
ステップＳＡ６に進み、ここで、切換ＥＧＲ率EGR*1，E
GR*2の値をそれぞれ所定値EGR3，EGR4として、後述する
図１０のステップＳＢ７に進む。
【００５４】また、前記ステップＳＡ４の判定がＮＯで
あればステップＳＡ７に進んで、前記移行フラグＦHが
オンかどうか判定し（ＦH＝１？）、判定がＹＥＳなら
ば前記ステップＳＡ６に進む一方、判定がＮＯであれ
ば、図１０に示すフローのステップＳＢ１〜ＳＢ６に進
んで、予混合圧縮着火燃焼状態になるようにインジェク
タ５により燃料を早期噴射させる。すなわち、まず、ス
テップＳＢ１において、目標トルクTrqとエンジン回転
速度neとに基づいて、図１１(b)に示すような噴射量マ
ップの予混合燃焼領域（Ｈ）から基本噴射量ＱHbを読み
込み、また、同様に同図(c)に示すような噴射時期マッ
プから基本噴射時期ITHb（インジェクタ５の針弁が開く
クランク角位置）を読み込む。前記噴射量マップや噴射
時期マップは、目標トルクTrqとエンジン回転速度neと
に対応する最適な値を予め実験的に求めて設定して、Ｅ
ＣＵ４０のメモリに電子的に格納したものであり、前記
噴射量マップにおける基本噴射量ＱHbの値は、予混合燃
焼領域（Ｈ）においてアクセル開度Accが大きいほど、
またエンジン回転速度neが高いほど大きくなっている。
【００５５】また、前記噴射時期マップにおいて基本噴
射時期ITHbの値は、予混合燃焼領域（Ｈ）においてアク
セル開度Accが大きいほど、またエンジン回転速度neが
高いほど進角側になっていて、燃料噴霧の殆どが空気と
十分に混合されてから燃焼するよう、気筒２の圧縮行程
における所定のクランク角範囲（例えばＢＴＤＣ９０°
〜３０°ＣＡ）において燃料噴射量や燃圧に対応付けて
設定されている。
【００５６】続いて、ステップＳＢ２において噴射時期
の補正係数c1を補正テーブルから読み込む。この補正テ
ーブルは、燃焼室４への排気の還流状態に基づいてイン
ジェクタ５にによる燃料噴射時期を補正するために、Ｅ
ＧＲ率に対応する最適な補正係数c1の値を予め実験的に
求めて設定し、ＥＣＵ４０のメモリに電子的に格納した
ものであり、例えば、ＥＧＲ率が高いほど噴射時期が遅
角するように設定されている。そして、ステップＳＢ３
において燃料噴射量や噴射時期の補正演算を行う。これ
は、例えば前記基本噴射時期ＱHbをエンジン水温や吸気
圧等に応じて補正して目標噴射量ＱHtを求めるととも
に、前記基本噴射時期ITHbに前記補正係数c1を乗じて目
標噴射時期ITHtを求める。
【００５７】続いて、ステップＳＢ４において目標噴射
量ＱHt及び目標噴射時期ITHtをそれぞれ設定し、続くス
テップＳＢ５において移行フラグＦHをクリアし（ＦH←
０）、続くステップＳＢ６において、エンジン１の各気
筒２毎に気筒２の圧縮行程の前記設定した燃料噴射時期
ITHtになれば、インジェクタ５による燃料の噴射作動を
実行し、しかる後にリターンする。
【００５８】つまり、アクセル開度Acc及びエンジン回
転速度neに基づいてエンジン１が予混合燃焼領域（Ｈ）
にあると判定され、且つ拡散燃焼領域（Ｄ）からの移行
時でなければ、このときには、各気筒２毎のインジェク
タ５により圧縮行程の所定クランク角範囲で早期に燃料
を噴射させ、吸気と十分に混合した上で着火させて燃焼
させるようにしている（予混合圧縮着火燃焼）。
【００５９】一方、前記図９のフローのステップＳＡ３
において、エンジン１が拡散燃焼領域（Ｄ）にあると判
定されて進んだステップＳＡ８では、前回の制御サイク
ルにおいてエンジン１が予混合燃焼領域（Ｈ）にあった
かどうか判定し、判定がＹＥＳであれば、ステップＳＡ
９に進んで移行フラグＦDをオンにしてから（ＦD←１）
ステップＳＡ１０に進む。そして、前記ステップＳＡ６
と同様に切換ＥＧＲ率EGR*1，EGR*2の値をそれぞれ所定
値EGR1，EGR2として、後述する図１０のステップＳＢ７
に進む。一方、前記ステップＳＡ８において判定がＮＯ
であればステップＳＡ１１に進み、移行フラグＦDがオ
ンかどうか判定する（ＦD＝１？）。この判定がＹＥＳ
ならば前記ステップＳＡ１０に進む一方、判定がＮＯで
あれば図１０のフローのステップＳＢ１０〜ＳＢ１４に
進んで、ディーゼル燃焼状態になるようにインジェクタ
５により燃料をＴＤＣ近傍で噴射させる。
【００６０】すなわち、まずステップＳＢ１０では、目
標トルクTrqとエンジン回転速度neとに基づいて噴射量
マップ（図１１(b)参照）の拡散燃焼領域（Ｄ）から基
本噴射量ＱDbを読み込み、同様に噴射時期マップ（同図
(c)参照）における拡散燃焼領域（Ｄ）から基本噴射時
期ITDbを読み込む。前記噴射量マップにおける基本噴射
量ＱDbの値は、拡散燃焼領域（Ｄ）においてアクセル開
度Accが大きいほど、またエンジン回転速度neが高いほ
ど大きくなるように設定されている。また、前記噴射時
期マップの拡散燃焼領域（Ｄ）における基本噴射時期IT
Dbの値は、燃料噴射の終了時期（インジェクタ５の針弁
が閉じるクランク角位置）が圧縮上死点後の所定の時期
になって、燃料噴霧が良好に拡散燃焼するように燃料噴
射量や燃圧（コモンレール圧）に対応付けて設定されて
いる。
【００６１】続いて、ステップＳＢ１１において噴射量
及び噴射時期の各補正係数c2,c3を補正テーブルから読
み込む。この補正テーブルは、燃焼室４への排気の還流
状態に基づいて燃料噴射量及び噴射時期をそれぞれ補正
するために、ＥＧＲ率に対応する補正係数c2,c3の最適
値を予め実験的に求めて設定し、ＥＣＵ４０のメモリに
電子的に格納したものであり、例えば、ＥＧＲ率が相対
的に高いときに噴射量を減量するとともに、ＥＧＲ率が
高いときほど噴射時期を遅角するように設定すればよ
い。続いて、ステップＳＢ１２において燃料噴射量や噴
射時期の補正演算を行う。これは、前記基本噴射時期Ｑ
Dbに前記補正係数c2を乗じて目標噴射量ＱDtを求めると
ともに、前記基本噴射時期ITDbに前記補正係数c3を乗じ
て目標噴射時期ITDtを求める。
【００６２】そして、ステップＳＢ１３において目標噴
射量ＱDt及び目標噴射時期ITDtをそれぞれ設定し、続く
ステップＳＢ１４において移行フラグＦDをクリアして
（ＦD←０）、前記ステップＳＢ６に進んでエンジン１
の各気筒２毎に気筒２の圧縮行程の前記設定した燃料噴
射時期ITDtになれば、インジェクタ５による燃料の噴射
作動を実行して、しかる後にリターンする。
【００６３】つまり、アクセル開度Acc及びエンジン回
転速度neに基づいてエンジン１が拡散燃焼領域（Ｄ）に
あると判定され、且つ予混合燃焼領域（Ｈ）からの移行
時でなければ、一般的なディーゼル燃焼となるようにＴ
ＤＣ近傍でインジェクタ５により燃料を噴射させるよう
にしている。尚、拡散燃焼領域（Ｄ）における燃料の噴
射形態としては、噴射時期ITDtにおいてインジェクタ５
を開弁させて燃料噴射量ＱDtに対応する分量の燃料を一
括して噴射させるようにしてもよいし、その噴射時期IT
Dtよりも進角側から燃料を複数回に分割して噴射させる
ようにしてもよい。また、それらに加えて、気筒２の膨
張行程で少量の燃料を追加で噴射するようにしてもよ
い。
【００６４】これに対し、エンジン１が予混合燃焼領域
（Ｈ）及び拡散燃焼領域（Ｄ）の間で移行するときに
は、エンジン１を、過渡的に前記予混合圧縮着火燃焼で
もディーゼル燃焼でもない第３の燃焼状態にする。すな
わち、前記図９のフローのステップＳＡ６又はステップ
ＳＡ１０のいずれかに続いて、図１０のフローのステッ
プＳＢ７において、まず、エンジン１の実際のＥＧＲ率
（実ＥＧＲ率EGR）を推定する。この推定方法として
は、例えば、エアフローセンサ１９からの信号に基づい
て求められる吸入空気量と、リニアＯ2センサ２９から
の信号に基づいて求められる酸素濃度と、目標燃料噴射
量ＱHt，ＱDtとに基づいて所定の計算により推定するよ
うにすればよい。
【００６５】続いて、ステップＳＢ８において、前記実
ＥＧＲ率EGRが切換ＥＧＲ率EGR*1よりも大きいかどうか
判定し、EGR＞EGR*1でＹＥＳであれば前記ステップＳＢ
１〜ＳＢ５に進んで予混合圧縮着火燃焼とする一方、EG
R≦EGR*1でＮＯであればステップＳＢ９に進み、今度は
実ＥＧＲ率EGRが切換ＥＧＲ率EGR*2以上かどうか判定す
る。そして、EGR≧EGR*2でＹＥＳであれば前記ステップ
ＳＢ１０〜ＳＢ１４に進んでディーゼル燃焼とする一
方、EGR＜EGR*2でＮＯであればステップＳＢ１５〜ＳＢ
１８に進んで、第３燃焼状態になるようにインジェクタ
５により燃料を気筒２の膨張行程で噴射させる。
【００６６】すなわち、まずステップＳＢ１５では、目
標トルクTrqとエンジン回転速度neとに基づいて、図１
２(a)に示すような移行時の噴射量マップから基本噴射
量ＱKbを読み込み、また、同様に同図(b)に示すような
移行時の噴射時期マップから基本噴射時期ITkbを読み込
む。前記移行時の噴射量マップや噴射時期マップは、エ
ンジン１を第３の燃焼状態とする場合の基本的な燃料噴
射量及び噴射時期をそれぞれ目標トルクTrqとエンジン
回転速度neとに対応付けて実験的に設定して、ＥＣＵ４
０のメモリに電子的に格納したものである。
【００６７】尚、前記移行時の噴射量マップにおける基
本噴射量ＱKbの値は、エンジン１を予混合圧縮着火燃焼
の状態やディーゼル燃焼状態とするときの噴射量マップ
（図１１(b)参照）と同様に、アクセル開度Accが大きい
ほど、またエンジン回転速度neが高いほど大きくなって
いるが、第３燃焼状態では予混合圧縮着火燃焼やディー
ゼル燃焼に比べてサイクル効率が低いので、目標トルク
Trqに対応する出力が得られるように噴射量ＱKbの値
は、対応する噴射量ＱHb，ＱDbの値よりも大きくなって
いる。このことで、エンジン１の燃焼状態が切り換わっ
てもトルクの変動が抑えられ、運転フィーリングが損な
われることがない。
【００６８】また、前記移行時の噴射時期マップにおけ
る基本噴射時期ITkbの値は、インジェクタ５から燃焼室
４に噴射された燃料噴霧の大部分が吸気と予混合化され
てから燃焼するように、また、失火を招くことのないよ
うに、ピストン５の下降移動に伴う燃焼室４の温度及び
圧力の低下を考慮して、設定されている（例えばＡＴＤ
Ｃ５°ＣＡ近傍）。
【００６９】続いて、ステップＳＢ１６において噴射量
及び噴射時期の各補正係数c4,c5を補正テーブルから読
み込む。この補正テーブルは、燃焼室４への排気の還流
状態に基づいて燃料噴射量及び噴射時期をそれぞれ補正
するために、ＥＧＲ率に対応する補正係数c4,c5の最適
値を予め実験的に求めて設定し、ＥＣＵ４０のメモリに
電子的に格納したものであって、例えば、図１２(c)に
一例を示すように、燃料噴射量の補正係数c4は、ＥＧＲ
率が相対的に低いときには概ね１であり、ＥＧＲ率が相
対的に高いときには、ＥＧＲ率が高いほど大きな値とな
って燃料噴射量を増量するように設定されている。ま
た、燃料噴射時期の補正係数c5は、ＥＧＲ率が相対的に
低いときには概ね１であり、ＥＧＲ率が相対的に高いと
きには、高いほど燃料噴射時期を進角させるような値に
設定されている。
【００７０】続いて、ステップＳＢ１７において燃料噴
射量や噴射時期の補正演算を行う。これは、前記基本噴
射時期ＱKbに前記補正係数c4を乗じて目標噴射量ＱKtを
求めるとともに、前記基本噴射時期ITkbに前記補正係数
c5を乗じて目標噴射時期ITktを求める。そして、ステッ
プＳＢ１８において目標噴射量ＱKt及び目標噴射時期IT
ktをそれぞれ設定し、前記ステップＳＢ６に進んで、エ
ンジン１の各気筒２毎に気筒２の膨張行程の前記設定し
た燃料噴射時期ITktになれば、インジェクタ５による燃
料の噴射作動を実行して、しかる後にリターンする。
【００７１】つまり、エンジン１が予混合燃焼領域
（Ｈ）と拡散燃焼領域（Ｄ）との一方から他方に移行す
るときには、実ＥＧＲ率EGRを切換ＥＧＲ率EGR*1，EGR*
2と比較して、ＥＧＲ率EGRの高いときには（EGR＞EGR*
1）予混合圧縮着火燃焼とする一方、ＥＧＲ率EGRの低い
ときには（EGR＜EGR*2）ディーゼル燃焼とし、また、そ
れらの中間の所定範囲では（EGR*2≦EGR≦EGR*1）、イ
ンジェクタ５により燃料を気筒２の膨張行程の所定時期
に噴射させて、予混合燃焼が主体の第３の燃焼状態とす
るようにしている。
【００７２】前記図９に示す制御フローのステップＳＡ
３により、アクセル開度Accとエンジン回転速度neとに
基づいてエンジン１の目標トルクTrqを設定する目標ト
ルク設定部４０ａ（目標トルク設定手段）が構成されて
いる。
【００７３】また、前記制御フローのステップＳＡ４〜
ＳＡ１１と、図１０に示す制御フローのステップＳＢ１
〜ＳＢ６，ＳＢ８〜ＳＢ１８とにより、エンジン１が予
混合燃焼領域（Ｈ）にあるときに予混合圧縮着火燃焼と
なるように、インジェクタ５により燃料を気筒２の圧縮
行程で早期噴射させる一方、拡散燃焼領域（Ｄ）では一
般的なディーゼル燃焼となるよう、燃料を少なくともＴ
ＤＣ近傍で噴射させる噴射制御部４０ｂ（燃料噴射制御
手段）が構成されている。
【００７４】そして、前記噴射制御部４０ｂは、前記目
標トルク設定部４０ａにより設定された目標トルクTrq
に応じて燃料噴射量Ｑを制御することで、エンジン１が
予混合圧縮着火燃焼やディーゼル燃焼の状態と第３の燃
焼状態との一方から他方に切り換わる際に、第３燃焼状
態のときの燃料噴射量が相対的に多くなるように制御す
るものである。
【００７５】さらに、前記図１０の制御フローのステッ
プＳＢ７により、エンジン１の実際のＥＧＲ率を推定す
るＥＧＲ推定部４０ｃ（ＥＧＲ推定手段）が構成されて
いて、前記噴射制御部４０ｂは、エンジン１が前記予混
合燃焼領域（Ｈ）又は拡散燃焼領域（Ｄ）の一方から他
方に移行するときに、前記ＥＧＲ推定部４０ｃによる実
ＥＧＲ値の推定結果に基づいて、燃焼室４への実際の排
気還流状態が所定の状態にある間（EGR*2≦EGR≦EGR*
1）、エンジン１を予混合燃焼が主体の第３燃焼状態に
するように構成されている。
【００７６】（ＥＧＲ制御）次に、前記ＥＣＵ４０によ
るＥＧＲ制御の具体的な手順について、図１３のフロー
チャート図に基づいて説明すると、まず、スタート後の
ステップＳＣ１において、少なくとも、燃圧センサ７か
らの信号、クランク角センサ１１からの信号、吸気圧セ
ンサ１８からの信号、エアフローセンサ１９からの信
号、リニアＯ2センサ２９からの信号、アクセル開度セ
ンサ３９からの信号等を入力し（データ入力）、また、
ＥＣＵ４０のメモリに記憶されている各種フラグの値を
読み込む。続いて、ステップＳＣ２において、図９に示
す燃料噴射制御フローのステップＳＡ３と同様にしてエ
ンジン１の燃焼モードを判定し、拡散燃焼領域（Ｄ）で
ＮＯならばステップＳＣ５に進む一方、予混合燃焼領域
（Ｈ）でＹＥＳならばステップＳＣ３に進む。
【００７７】このステップＳＣ３では、ＥＣＵ４０のメ
モリに電子的に格納されているＥＧＲマップからエンジ
ン１の予混合圧縮着火燃焼状態に対応するＥＧＲ弁３５
の開度の目標値EGRHbを読み込んで設定し、続いて、ス
テップＳＣ４において、ＥＣＵ４０からＥＧＲ弁３５の
ダイヤフラムの電磁弁３７に制御信号を出力して（ＥＧ
Ｒ弁の作動）、しかる後にリターンする。
【００７８】一方、前記ステップＳＣ２においてエンジ
ン１が拡散燃焼領域（Ｄ）にあると判定して進んだステ
ップＳＣ５では、前記ＥＧＲマップからエンジン１の拡
散燃焼状態に対応するＥＧＲ弁３５の開度の目標値EGRD
bを読み込み、前記ステップＳＣ５に進んで、ＥＧＲ弁
３５を作動させて、しかる後にリターンする。
【００７９】前記ＥＧＲマップは、目標トルクTrqとエ
ンジン回転速度neとに対応する最適な値を予め実験的に
求めて設定したものであり、図１４(a)に一例を示すよ
うに、ＥＧＲ弁３５の開度の目標値EGRH，EGRDを、予混
合燃焼領域（Ｈ）と拡散燃焼領域（Ｄ）とにおいてそれ
ぞれアクセル開度Accが大きいほど、またエンジン回転
速度neが高いほど小さくなるように設定したものであ
る。より詳しくは、低速低負荷側の所定の運転状態（同
図に点Ｘで示す）から高速高負荷側の所定の運転状態
（同図に点Ｙで示す）まで運転状態が変化するときに、
ＥＧＲ弁３５の開度が同図(b)の如く変化するように、
目標値EGRH，EGRDがそれぞれ設定されている。すなわ
ち、運転状態の変化の軌跡を表す直線Ｘ−Ｙに沿って見
たときに、ＥＧＲ弁３５の開度は予混合燃焼領域（Ｈ）
で高速高負荷側に向かって徐々に小さくなり、拡散燃焼
領域（Ｄ）との境界を超えて一段、小さくなった後に、
再び高速高負荷側に向かって徐々に小さくなっている。
その際、エンジン１の運転状態の変化に対するＥＧＲ弁
３５の開度の変化は、予混合燃焼領域（Ｈ）では極めて
小さく、一方、拡散燃焼領域（Ｄ）では比較的大きくな
るように設定されている。
【００８０】つまり、エンジン１が予混合燃焼領域
（Ｈ）にあるときには、ＥＧＲ弁３５を相対的に大きく
開いて、ＥＧＲ通路３４により多量の排気を吸気通路１
６に還流させ、これによりＥＧＲ率EGRを第１設定値以
上として良好な予混合圧縮着火燃焼を実現する。一方、
エンジン１が拡散燃焼領域（Ｄ）にあるときには、エン
ジン１を一般的なディーゼル燃焼の状態にし、このとき
にはＥＧＲ弁３５の開度を相対的に小さくして、ＥＧＲ
率EGRを第２設定値以下の適度な状態とすることで、煤
の増大を招くことなく、ＮＯｘを低減するようにしてい
る。
【００８１】前記図１３に示す制御フローによって、全
体として、エンジン１が予混合燃焼領域（Ｈ）にあると
きに、ＥＧＲ値が第１設定値以上になるようにＥＧＲ弁
３５の開度を制御する一方、拡散燃焼領域（Ｄ）にある
ときにはＥＧＲ値が前記第１設定値よりも少ない第２設
定値以下になるように、ＥＧＲ弁３５の開度を制御する
ＥＧＲ制御部４０ｄ（排気還流制御手段）が構成されて
いる。
【００８２】（作用効果）次に、この実施形態に係るデ
ィーゼルエンジン１の燃焼制御装置Ａの作用効果を説明
すると、まず、エンジン１が予混合燃焼領域（Ｈ）にあ
って且つ拡散燃焼領域（Ｄ）からの移行時でないときに
は、ＥＧＲ弁３５が相対的に大きく開かれ、タービン２
７上流の排気通路２６から取り出された排気がＥＧＲ通
路３４によって吸気通路１６に還流される。そして、そ
のように還流する多量の排気が外部から供給される新気
と共に気筒２内の燃焼室４へ供給されて、燃焼室４への
排気の還流割合が高い状態（実ＥＧＲ率EGRが第１設定
値以上の状態）になる。
【００８３】この状態の燃焼室４に対し、インジェクタ
５により燃料が気筒２の圧縮行程の所定クランク角範囲
（ＢＴＤＣ９０°〜３０°ＣＡ）で噴射開始されると、
燃料は燃焼室４において比較的広く分散し且つ吸気（新
気及び還流排気）と十分に混合して、均質度合いの高い
混合気を形成する。この混合気中では、特に燃料蒸気や
酸素の密度が高い部分で比較的低温度の酸化反応（いわ
ゆる冷炎）が進行するが、混合気中には空気（窒素、酸
素等）と比べて熱容量の大きい排気（二酸化炭素等）が
多量に混在していて、その分、燃料及び酸素の密度が全
体的に低くなっており、しかも、反応熱は熱容量の大き
い二酸化炭素等に吸収されることになるので、高温の酸
化反応への移行（いわゆる着火）は抑制されて、着火遅
れ時間が長くなる。
【００８４】そして、気筒２の圧縮上死点近傍に至り、
燃焼室４の気体の温度がさらに上昇し且つ燃料及び酸素
の密度が十分に高くなると、混合気は一斉に着火して燃
焼する。この際、混合気中の燃料蒸気と空気及び還流排
気とは既に十分に均一に分散しており、比較的燃料密度
の高い部分では冷炎反応が進行しているから、混合気中
には燃料の過濃な部分が殆ど存在せず、従って、燃焼に
伴う煤の生成は殆ど見られない。
【００８５】また、前記の如く混合気中の燃料蒸気の分
布が均一化されていることから、混合気全体が一斉に燃
焼してもその内部で局所的に急激な熱発生の起こること
がなく、しかも、燃料と酸素との反応によって発生する
熱（燃焼熱）はそれらの周囲に分散する排気（二酸化炭
素等）によって吸収されることになるので、混合気全体
としても燃焼温度の上昇が抑えられて、ＮＯｘが大幅に
低減される。
【００８６】一方、エンジン１が拡散燃焼領域（Ｄ）に
あり、且つ予混合燃焼領域（Ｈ）からの移行時でなけれ
ば、インジェクタ５により燃料が少なくともＴＤＣ近傍
で燃焼室４に噴射され、初期の予混合燃焼に続いて良好
に拡散燃焼する（一般的なディーゼル燃焼）。この際、
ＥＧＲ弁３５の開度は相対的に小さくされ、適度な分量
の排気の還流によってＮＯｘや煤が低減されるととも
に、排気の還流割合が所定以下とされることで（実ＥＧ
Ｒ率≦第２設定値）、新しい空気の供給量が確保され
て、十分な出力が得られるようになる。
【００８７】さらに、エンジン１の運転状態が予混合燃
焼領域（Ｈ）と拡散燃焼領域（Ｄ）との間で移行すると
きには、エンジン１は、前記予混合圧縮着火燃焼及びデ
ィーゼル燃焼のいずれとも異なる第３の燃焼状態にな
る。すなわち、まず、エンジン１が予混合燃焼領域
（Ｈ）から拡散燃焼領域（Ｄ）へ移行するときには、Ｅ
ＣＵ４０のＥＧＲ制御部４０ｄによってＥＧＲ弁３５の
開度が変更され、燃焼室４への排気の還流量が減少す
る。そして、図１５(a)に模式的に示すように、実ＥＧ
Ｒ率EGRが切換ＥＧＲ率EGR*1（EGR1）以下になると、Ｅ
ＣＵ４０の噴射制御部４０ｂによって燃料噴射量が増大
されるとともに（同図(b)参照）、燃料噴射時期が気筒
２の膨張行程まで大幅に遅角される（同図(c)参照）。
【００８８】このことで、エンジン１は、気筒２の膨張
行程において燃焼室４に噴射された燃料噴霧の大部分が
予混合化された状態で燃焼する第３の燃焼状態になり、
同図(a)に矢印で示すように、燃焼室４への排気の還流
割合が予混合圧縮着火燃焼及び拡散燃焼のいずれにも適
さない中間的な状態の間、ＮＯｘや煤が殆ど生成しない
燃焼状態になる。また、エンジン１が予混合圧縮着火燃
焼の状態から第３燃焼状態に切り換わるときには、燃料
噴射量が増量されるので（ＱKt＞ＱHt）、第３燃焼状態
の方がサイクル効率が低くても、エンジン１の出力トル
クは殆ど変動しない。さらに、第３燃焼状態のときに
は、同図の右から左へ、時間の経過とともに実ＥＧＲ率
EGRが低下するに従い、図(b)の如く燃料噴射量が漸減
し、また、図(c)の如く燃料噴射時期が徐々に遅角側に
移行する。すなわち、気筒２の膨張行程で燃料を噴射す
る第３の燃焼状態では、ＥＧＲ率EGRが高いほど燃焼が
緩慢になってサイクル効率が低下するとともに、失火す
る虞れも強くなるが、ＥＧＲ率EGRの高いときほど燃料
噴射量を多くし、また、噴射時期を進角側に制御するこ
とで、失火が防止できるとともに、目標トルクTrqに見
合う出力が得られるのである。
【００８９】続いて、実ＥＧＲ率EGRが切換ＥＧＲ率EGR
*2（EGR2）よりも低くなると、今度は噴射制御部４０ｂ
によって燃料噴射量が減少されるとともに（同図(b)参
照）、燃料噴射時期は気筒２のＴＤＣ近傍に制御される
ようになり（同図(c)参照）、エンジン１は、拡散燃焼
が主体のディーゼル燃焼の状態になる。つまり、第３燃
焼状態からディーゼル燃焼状態へ切り換わることによっ
てサイクル効率が向上する分、燃料噴射量が少なくされ
るので（ＱKt＞ＱDt）、このときにもエンジン１の出力
トルクは殆ど変動しない。
【００９０】前記と反対に、エンジン１が拡散燃焼領域
（Ｄ）から予混合燃焼領域（Ｈ）に移行するときには、
図示しないが、エンジン１の実ＥＧＲ率EGRが切換ＥＧ
Ｒ率EGR*2（EGR4：図７(b)参照）以上になると燃料噴射
量が減量されるとともに、燃料噴射時期が気筒２のＴＤ
Ｃ近傍から遅角側に変更され、ディーゼル燃焼状態から
第３燃焼状態に切り換わってＮＯｘや煤の殆ど生成しな
い燃焼状態になり、さらに時間が経過して実ＥＧＲ率EG
Rが切換ＥＧＲ率EGR*1（EGR3）を超えると、燃料噴射量
が減量されるとともに、燃料噴射時期が気筒２の圧縮行
程まで大幅に進角されて、エンジン１は予混合圧縮着火
燃焼の状態になる。
【００９１】したがって、この実施形態に係るディーゼ
ルエンジンの燃焼性御装置Ａによると、エンジン１が予
混合燃焼領域（Ｈ）及び拡散燃焼領域（Ｄ）の一方から
他方に移行する際、燃焼室４への排気の還流割合が過渡
的に予混合圧縮着火燃焼及び拡散燃焼のいずれにも適さ
ない状態（実ＥＧＲ率が第１設定値よりも小さく且つ第
２設定値よりも大きい状態）になったとき、インジェク
タ５により燃料を気筒２の膨張行程の所定時期に噴射さ
せて、予混合燃焼が主体の第３の燃焼状態にすること
で、過渡的に煤の濃度が高くなったり、或いは早期噴射
した燃料の過早着火によって過大な燃焼音が発生したり
することを防止できる。
【００９２】その際、排気通路２６に配設したリニアＯ
2センサ２９等からの信号に基づいて実ＥＧＲ率EGRを推
定し、この推定結果に基づいて、実ＥＧＲ率EGRが高い
ときほど燃料噴射時期を進角側に制御するようにしてい
るので、燃焼室４において実際に還流排気の割合が変化
するのに対応して燃料噴射時期等を最適に制御できると
ともに、失火を防止しながら、燃料噴射時期を最大限に
遅角させて、燃料噴霧の十分な予混合化を実現できる。
【００９３】しかも、エンジン１を前記第３の燃焼状態
とする期間は、予混合圧縮着火燃焼及びディーゼル燃焼
のいずれであっても煤の濃度がある程度以上、高くなる
とき（EGR*2≦EGR≦EGR*1）限定していて、比較的燃費
の悪い第３の燃焼状態とする期間を最小限に留めること
ができる。
【００９４】また、この実施形態のエンジン１では、前
記の如く運転領域（Ｈ）、（Ｄ）間を移行する際に、予
混合圧縮着火燃焼やディーゼル燃焼の状態と第３燃焼状
態との間で切り換わるときに、それら各燃焼状態毎にサ
イクル効率が異なることの影響を相殺するように燃料噴
射量が制御されるので、エンジン１の出力トルクは殆ど
変動せず、不快なショックの発生をも防止できる。
【００９５】（他の実施形態）尚、本発明の構成は、前
記の実施形態に限定されることはなく、その他の種々の
構成をも包含するものである。すなわち、例えば、前記
実施形態においては、エンジン１が運転領域（Ｈ）、
（Ｄ）間で移行するときに、第３の燃焼状態とするよう
にしているが、これに限らず、例えばエンジン１が予混
合燃焼領域（Ｈ）にあって、触媒コンバータ２８の昇温
促進やＮＯｘ吸収材への還元成分の供給のために、一時
的に予混合圧縮着火燃焼の状態からディーゼル燃焼の状
態へ切換えるときにも、エンジン１を一時的に第３の燃
焼状態とするようにしてもよい。
【００９６】また、前記実施形態において、エンジン１
に気筒２内の燃焼室４における流動を強化する手段（例
えば、吸気通路１６の一部を塞いでスワールやタンブル
を強化するシャッター弁や吸気弁のリフト量を変更する
可変動弁機構等）を備え、これを第３燃焼状態のときに
作動させて気筒２内の流動を強化するようにしてもよ
い。こうすれば、第３燃焼状態の時の燃焼速度を全体に
向上して、サイクル効率の低下を抑制することができる
ので、切換え時に第３燃焼状態とすることに起因する燃
費の悪化をある程度、軽減できる。
【００９７】さらに、前記実施形態では、エンジン１を
予混合圧縮着火燃焼の状態にするときに、インジェクタ
５による燃料の噴射を気筒２の圧縮行程の所定クランク
角範囲で開始させるようにしているが、これに限らず、
燃料の噴射は気筒２の吸気行程から開始するようにして
もよい。
【００９８】
【発明の効果】以上、説明したように、請求項１の発明
に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置によると、エ
ンジンをその運転状態に応じて、相対的に予混合燃焼割
合の多い第１燃焼状態と拡散燃焼割合の多い第２燃焼状
態とに切換えるようにしたものにおいて、前記第１及び
第２燃焼状態のうちの一方から他方に移行するときに、
燃料噴射時期を気筒の膨張行程の所定のタイミングとし
て、相対的に予混合燃焼の割合が多い第３の燃焼状態と
するようにしたので、過渡的に過大な燃焼音の発生する
ことや排気状態が悪化することを抑制できる。
【００９９】請求項２の発明によると、第３燃焼状態の
ときの燃料噴射時期を第２燃焼状態のときよりも遅角側
に制御することで、予混合燃焼の割合を多くして、請求
項１の発明の効果をより確実に得ることができる。
【０１００】請求項３の発明によると、第３燃焼状態の
ときに、燃料噴射時期を実際の排気還流状態の変化に対
応するように正確に制御することができ、請求項１又は
２の発明の効果を十分に得ることができる。
【０１０１】請求項４の発明によると、第３燃焼状態の
ときに、排気の還流割合が高いほど燃料噴射時期を進角
させることで、失火を防止しながら、燃料噴射時期を最
大限に遅角させることができる。
【０１０２】請求項５及び請求項６の発明によると、エ
ンジンの目標トルクに対応するように燃料噴射量を制御
することで、エンジンの燃焼状態が切り換わるときにも
トルクの変動を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るエンジンの燃焼制御装
置の全体構成図である。
【図２】エンジンの燃焼モードを切換える制御マップの
一例を示す図である。
【図３】インジェクタによる噴射作動の様子を模式的に
示す説明図である。
【図４】ＥＧＲ率の変化に対する熱発生率の変化を示す
グラフ図である。
【図５】ＥＧＲ率の変化に対して、（ａ）空気過剰率、
（ｂ）ＮＯｘ濃度及び（ｃ）煤の濃度の変化を互いに対
応付けて示すグラフ図である。
【図６】ディーゼル燃焼のときのＥＧＲ率の変化に対す
る排気中のＮＯｘ及び煤の濃度の変化をそれぞれ示すグ
ラフ図である。
【図７】予混合圧縮着火燃焼とディーゼル燃焼との間で
切り換わるときの実ＥＧＲ率の変化と、これに対応する
煤の濃度の変化とを対応付けて示すグラフ図である。
【図８】第３燃焼状態における熱発生率の特性を一般的
なディーゼル燃焼と対比して示すグラフ図である。
【図９】燃料噴射制御の前半の手順を示すフローチャー
ト図である。
【図１０】燃料噴射制御の後半の手順を示すフローチャ
ート図である。
【図１１】エンジンの目標トルクマップ（ａ）、噴射量
マップ（ｂ）及び噴射時期マップ（ｃ）の一例を示す説
明図である。
【図１２】エンジンが第３燃焼状態のときの噴射量マッ
プ（ａ）、噴射時期マップ（ｂ）及び補正テーブル
（ｃ）の一例を示す説明図である。
【図１３】ＥＧＲ制御の手順を示すフローチャート図で
ある。
【図１４】ＥＧＲマップ（ａ）、及びそのマップ上での
ＥＧＲ弁開度の変化特性（ｂ）の一例を示す説明図であ
る。
【図１５】エンジンが予混合圧縮着火燃焼から第３燃焼
状態を経てディーゼル燃焼に切り換わるときの実ＥＧＲ
率の変化に対して、煤の濃度（ａ）、燃料噴射量（ｂ）
及び燃料噴射時期（ｃ）の変化を対応付けて示す説明図
である。
【符号の説明】
Ａ ディーゼルエンジンの燃焼制御装置 １ ディーゼルエンジン ２ 気筒 ４ 燃焼室 ５ インジェクタ（燃料噴射弁） １６ 吸気通路 ２６ 排気通路 ３４ ＥＧＲ通路 ３５ ＥＧＲ弁（排気還流量調節手段） ４０ コントロールユニット（ＥＣＵ） ４０ａ 目標トルク設定部（目標トルク設定手段） ４０ｂ 噴射制御部（燃料噴射制御手段） ４０ｃ ＥＧＲ推定部（ＥＧＲ推定手段） ４０ｄ ＥＧＲ制御部（排気還流制御手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ａ ５７０ ５７０Ｄ ５７０Ｊ (72)発明者 林原 寛 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 齊藤 智明 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA05 BA04 BA05 CA06 DA09 EA10 FA05 FA06 FA13 GA01 GA02 GA04 GA06 GA14 GA17 3G092 AA02 AA17 AA18 AB03 BB06 BB11 DC09 EA04 EC01 EC10 FA14 FA15 GA05 GA06 HA01Z HA05Z HB02X HB03Z HD05Z HD07X HE01Z HE03Z HE06X 3G301 HA02 HA06 HA11 HA13 JA21 KA06 LB11 MA11 MA19 MA26 NC02 ND03 NE12 PB03A PB05A PB08Z PD15A PE01Z PF03Z

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 エンジンの気筒内の燃焼室に臨む燃料噴
    射弁と、 前記燃焼室への排気の還流量を調節する排気還流量調節
    手段と、 エンジンが第１の運転状態のときに前記燃料噴射弁によ
    り燃料を少なくとも気筒の吸気行程ないし圧縮行程で噴
    射させて、予混合燃焼の割合が拡散燃焼の割合よりも多
    い第１の燃焼状態とする一方、第２の運転状態のときに
    は拡散燃焼の割合が予混合燃焼の割合よりも多い第２の
    燃焼状態となるよう、燃料を少なくとも圧縮上死点近傍
    で噴射させる燃料噴射制御手段と、 エンジンが前記第１運転状態のときに排気の還流量に関
    するＥＧＲ値が第１の設定値以上になる一方、第２運転
    状態のときには前記ＥＧＲ値が前記第１の設定値よりも
    少ない第２の設定値以下になるように、前記排気還流量
    調節手段を制御する排気還流制御手段とを備えたディー
    ゼルエンジンの燃焼制御装置において、 前記燃料噴射制御手段は、エンジンの運転状態が前記第
    １及び第２運転状態の一方から他方に移行するときに、
    前記燃料噴射弁により燃料を気筒の膨張行程の所定時期
    に噴射させて、予混合燃焼の割合が拡散燃焼の割合より
    も多い第３の燃焼状態とするものであることを特徴とす
    るディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 燃料噴射制御手段は、エンジンを第３燃焼状態にすると
    きには、燃料噴射時期を第２燃焼状態のときよりも遅角
    側に制御するように構成されていることを特徴とするデ
    ィーゼルエンジンの燃焼制御装置。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２のいずれかにおいて、 エンジンの実際のＥＧＲ値を推定するＥＧＲ推定手段を
    備え、 燃料噴射制御手段は、少なくともエンジンを第３燃焼状
    態にするときには、前記ＥＧＲ推定手段によるＥＧＲ値
    の推定結果に基づいて燃料噴射時期を制御するように構
    成されていることを特徴とするディーゼルエンジンの燃
    焼制御装置。
  4. 【請求項４】 請求項３において、 燃料噴射制御手段は、エンジンを第３燃焼状態にすると
    きに、燃料噴射時期を吸気中の還流排気の割合が多いほ
    ど進角側に制御するように構成されていることを特徴と
    するディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
  5. 【請求項５】 請求項１において、 エンジンの目標トルクを設定する目標トルク設定手段を
    備え、 燃料噴射制御手段は、前記目標トルク設定手段による設
    定値に応じて燃料噴射量を制御するように構成されてい
    ることを特徴とするディーゼルエンジンの燃焼制御装
    置。
  6. 【請求項６】 請求項５において、 燃料噴射制御手段は、エンジンの燃焼状態が第２及び第
    ３燃焼状態の一方から他方に切り換わる際に、第３燃焼
    状態のときの燃料噴射量を第２燃焼状態よりも多くなる
    ように制御するものであることを特徴とするディーゼル
    エンジンの燃焼制御装置。
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006046303A (ja) * 2004-08-09 2006-02-16 Toyota Motor Corp 圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム
WO2006038600A1 (ja) 2004-10-06 2006-04-13 Isuzu Motors Limited ディーゼルエンジンの制御装置
JP2006194194A (ja) * 2005-01-14 2006-07-27 Toyota Motor Corp 圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム
EP1726810A1 (en) * 2005-05-13 2006-11-29 Hitachi, Ltd. Control apparatus of engine
WO2007029782A1 (ja) * 2005-09-09 2007-03-15 Honda Motor Co., Ltd. ２サイクルエンジン
JP2007132210A (ja) * 2005-11-08 2007-05-31 Toyota Motor Corp 圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム
JP2008045504A (ja) * 2006-08-18 2008-02-28 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
US7337766B2 (en) 2004-03-24 2008-03-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Gas-mixture-ignition-time estimation apparatus for internal combustion engine, and control apparatus for internal combustion engine
JP2009150379A (ja) * 2007-11-30 2009-07-09 Hitachi Ltd エンジンの制御装置および制御方法
US20110320108A1 (en) * 2010-06-29 2011-12-29 Mazda Motor Corporation Method of controlling automobile-mount diesel engine and the automobile-mount diesel engine
JP2012041896A (ja) * 2010-08-20 2012-03-01 Mazda Motor Corp 圧縮自着火エンジンの制御装置
US8903633B2 (en) 2006-08-18 2014-12-02 Honda Motor Co., Ltd. Control system for internal combustion engine
CN107608262A (zh) * 2017-09-05 2018-01-19 无锡吉兴汽车声学部件科技有限公司 一种实验室汽车尾气浓度智能控制系统
JP2019124140A (ja) * 2018-01-12 2019-07-25 日本碍子株式会社 車両用エンジンにおける燃焼制御方法および車両用エンジンシステム

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7337766B2 (en) 2004-03-24 2008-03-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Gas-mixture-ignition-time estimation apparatus for internal combustion engine, and control apparatus for internal combustion engine
JP2006046303A (ja) * 2004-08-09 2006-02-16 Toyota Motor Corp 圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム
WO2006038600A1 (ja) 2004-10-06 2006-04-13 Isuzu Motors Limited ディーゼルエンジンの制御装置
US7827957B2 (en) 2004-10-06 2010-11-09 Isuzu Motors Limited Diesel engine control device
JP2006194194A (ja) * 2005-01-14 2006-07-27 Toyota Motor Corp 圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム
JP4506474B2 (ja) * 2005-01-14 2010-07-21 トヨタ自動車株式会社 圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム
EP1726810A1 (en) * 2005-05-13 2006-11-29 Hitachi, Ltd. Control apparatus of engine
US7270118B2 (en) 2005-05-13 2007-09-18 Hitachi, Ltd. Control apparatus of engine
US7685989B2 (en) 2005-06-16 2010-03-30 Honda Motor Co., Ltd Two-cycle engine
WO2007029782A1 (ja) * 2005-09-09 2007-03-15 Honda Motor Co., Ltd. ２サイクルエンジン
JP2007132210A (ja) * 2005-11-08 2007-05-31 Toyota Motor Corp 圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム
JP4591318B2 (ja) * 2005-11-08 2010-12-01 トヨタ自動車株式会社 圧縮着火内燃機関の燃焼切替制御システム
JP2008045504A (ja) * 2006-08-18 2008-02-28 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
US8903633B2 (en) 2006-08-18 2014-12-02 Honda Motor Co., Ltd. Control system for internal combustion engine
JP2009150379A (ja) * 2007-11-30 2009-07-09 Hitachi Ltd エンジンの制御装置および制御方法
JP4719784B2 (ja) * 2007-11-30 2011-07-06 日立オートモティブシステムズ株式会社 エンジンの制御装置および制御方法
US20110320108A1 (en) * 2010-06-29 2011-12-29 Mazda Motor Corporation Method of controlling automobile-mount diesel engine and the automobile-mount diesel engine
US8670918B2 (en) * 2010-06-29 2014-03-11 Mazda Motor Corporation Method of controlling automobile-mount diesel engine and the automobile-mount diesel engine
JP2012041896A (ja) * 2010-08-20 2012-03-01 Mazda Motor Corp 圧縮自着火エンジンの制御装置
CN107608262A (zh) * 2017-09-05 2018-01-19 无锡吉兴汽车声学部件科技有限公司 一种实验室汽车尾气浓度智能控制系统
CN107608262B (zh) * 2017-09-05 2020-10-09 无锡吉兴汽车声学部件科技有限公司 一种实验室汽车尾气浓度智能控制系统
JP2019124140A (ja) * 2018-01-12 2019-07-25 日本碍子株式会社 車両用エンジンにおける燃焼制御方法および車両用エンジンシステム

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