JP2000130238A - 多気筒内燃機関 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 煤及びＮＯｘの排出を同時に阻止しつつ、低
温燃焼が行われて気筒間発生トルクがばらついた時に、
気筒間発生トルクが更にばらつくのを回避する、又は、
気筒間発生トルクのばらつきを抑制する。 【解決手段】 煤の発生量がピークとなるＥＧＲガス量
よりも燃焼室５内に供給されるＥＧＲガス量が多く煤が
ほとんど発生しない低温燃焼と、煤の発生量がピークと
なるＥＧＲガス量よりも燃焼室５内に供給されるＥＧＲ
ガス量が少ない第２の燃焼とを選択的に切り換え、低温
燃焼が行われる時に、各気筒の燃料噴射量のばらつきを
補正するのを禁止して気筒間発生トルクが更にばらつく
のを回避する、或いは、発生トルクの小さい気筒の燃料
噴射量を減量補正して発生トルクを増加させるか、発生
トルクの大きい気筒の燃料噴射量を増量補正して発生ト
ルクを減少させて、気筒間発生トルクのばらつきを抑制
する。
温燃焼が行われて気筒間発生トルクがばらついた時に、
気筒間発生トルクが更にばらつくのを回避する、又は、
気筒間発生トルクのばらつきを抑制する。 【解決手段】 煤の発生量がピークとなるＥＧＲガス量
よりも燃焼室５内に供給されるＥＧＲガス量が多く煤が
ほとんど発生しない低温燃焼と、煤の発生量がピークと
なるＥＧＲガス量よりも燃焼室５内に供給されるＥＧＲ
ガス量が少ない第２の燃焼とを選択的に切り換え、低温
燃焼が行われる時に、各気筒の燃料噴射量のばらつきを
補正するのを禁止して気筒間発生トルクが更にばらつく
のを回避する、或いは、発生トルクの小さい気筒の燃料
噴射量を減量補正して発生トルクを増加させるか、発生
トルクの大きい気筒の燃料噴射量を増量補正して発生ト
ルクを減少させて、気筒間発生トルクのばらつきを抑制
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より内燃機関、例えばディーゼル機
関においてはＮＯｘの発生を抑制するために機関排気通
路と機関吸気通路とを排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと
称す）通路により連結し、このＥＧＲ通路を介して排気
ガス、即ちＥＧＲガスを機関吸気通路内に再循環させる
ようにしている。この場合、ＥＧＲガスは比較的比熱が
高く、従って多量の熱を吸収することができるので、Ｅ
ＧＲガス量を増大するほど、即ちＥＧＲ率（ＥＧＲガス
量／（ＥＧＲガス量＋吸入空気量））を増大するほど燃
焼室内における燃焼温度が低下する。燃焼温度が低下す
るとＮＯｘの発生量が低下し、従ってＥＧＲ率を増大す
ればするほどＮＯｘの発生量は低下することになる。
関においてはＮＯｘの発生を抑制するために機関排気通
路と機関吸気通路とを排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと
称す）通路により連結し、このＥＧＲ通路を介して排気
ガス、即ちＥＧＲガスを機関吸気通路内に再循環させる
ようにしている。この場合、ＥＧＲガスは比較的比熱が
高く、従って多量の熱を吸収することができるので、Ｅ
ＧＲガス量を増大するほど、即ちＥＧＲ率（ＥＧＲガス
量／（ＥＧＲガス量＋吸入空気量））を増大するほど燃
焼室内における燃焼温度が低下する。燃焼温度が低下す
るとＮＯｘの発生量が低下し、従ってＥＧＲ率を増大す
ればするほどＮＯｘの発生量は低下することになる。
【０００３】このように従来よりＥＧＲ率を増大すれば
ＮＯｘの発生量を低下しうることはわかっている。しか
しながらＥＧＲ率を増大させていくとＥＧＲ率が或る限
度を越えたときに煤の発生量、即ちスモークが急激に増
大し始める。この点に関し従来より、それ以上ＥＧＲ率
を増大すればスモークが限りなく増大していくものと考
えられており、従ってスモークが急激に増大し始めるＥ
ＧＲ率がＥＧＲ率の最大許容限界であると考えられてい
る。
ＮＯｘの発生量を低下しうることはわかっている。しか
しながらＥＧＲ率を増大させていくとＥＧＲ率が或る限
度を越えたときに煤の発生量、即ちスモークが急激に増
大し始める。この点に関し従来より、それ以上ＥＧＲ率
を増大すればスモークが限りなく増大していくものと考
えられており、従ってスモークが急激に増大し始めるＥ
ＧＲ率がＥＧＲ率の最大許容限界であると考えられてい
る。
【０００４】従って従来よりＥＧＲ率はこの最大許容限
界を越えない範囲内に定められている。このＥＧＲ率の
最大許容限界は機関の形式や燃料によってかなり異なる
がおおよそ３０パーセントから５０パーセントである。
従って従来のディーゼル機関ではＥＧＲ率は最大でも３
０パーセントから５０パーセント程度に抑えられてい
る。
界を越えない範囲内に定められている。このＥＧＲ率の
最大許容限界は機関の形式や燃料によってかなり異なる
がおおよそ３０パーセントから５０パーセントである。
従って従来のディーゼル機関ではＥＧＲ率は最大でも３
０パーセントから５０パーセント程度に抑えられてい
る。
【０００５】このように従来ではＥＧＲ率に対して最大
許容限界が存在すると考えられていたので従来よりＥＧ
Ｒ率はこの最大許容限界を越えない範囲内においてＮＯ
ｘおよびスモークの発生量ができるだけ少なくなるよう
に定められていた。しかしながらこのようにしてＥＧＲ
率をＮＯｘおよびスモークの発生量ができるだけ少なく
なるように定めてもＮＯｘおよびスモークの発生量の低
下には限度があり、実際には依然としてかなりの量のＮ
Ｏｘおよびスモークが発生してしまうのが現状である。
許容限界が存在すると考えられていたので従来よりＥＧ
Ｒ率はこの最大許容限界を越えない範囲内においてＮＯ
ｘおよびスモークの発生量ができるだけ少なくなるよう
に定められていた。しかしながらこのようにしてＥＧＲ
率をＮＯｘおよびスモークの発生量ができるだけ少なく
なるように定めてもＮＯｘおよびスモークの発生量の低
下には限度があり、実際には依然としてかなりの量のＮ
Ｏｘおよびスモークが発生してしまうのが現状である。
【０００６】ところがディーゼル機関の燃焼の研究の過
程においてＥＧＲ率を最大許容限界よりも大きくすれば
上述の如くスモークが急激に増大するがこのスモークの
発生量にはピークが存在し、このピークを越えてＥＧＲ
率を更に大きくすると今度はスモークが急激に減少しは
じめ、アイドリング運転時においてＥＧＲ率を７０パー
セント以上にすると、またＥＧＲガスを強力に冷却した
場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にするとス
モークがほとんど零になる。即ち煤がほとんど発生しな
いことが見い出されたのである。また、このときにはＮ
Ｏｘの発生量が極めて少量となることも判明している。
この後この知見に基づいて煤が発生しない理由について
検討が進められ、その結果これまでにない煤およびＮＯ
ｘの同時低減が可能な新たな燃焼システムが構築される
に至ったのである。この新たな燃焼システムについては
後に詳細に説明するが簡単に言うと炭化水素が煤に成長
するまでの途中の段階において炭化水素の成長を停止さ
せることを基本としている。
程においてＥＧＲ率を最大許容限界よりも大きくすれば
上述の如くスモークが急激に増大するがこのスモークの
発生量にはピークが存在し、このピークを越えてＥＧＲ
率を更に大きくすると今度はスモークが急激に減少しは
じめ、アイドリング運転時においてＥＧＲ率を７０パー
セント以上にすると、またＥＧＲガスを強力に冷却した
場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にするとス
モークがほとんど零になる。即ち煤がほとんど発生しな
いことが見い出されたのである。また、このときにはＮ
Ｏｘの発生量が極めて少量となることも判明している。
この後この知見に基づいて煤が発生しない理由について
検討が進められ、その結果これまでにない煤およびＮＯ
ｘの同時低減が可能な新たな燃焼システムが構築される
に至ったのである。この新たな燃焼システムについては
後に詳細に説明するが簡単に言うと炭化水素が煤に成長
するまでの途中の段階において炭化水素の成長を停止さ
せることを基本としている。
【０００７】即ち、実験研究を重ねた結果判明したこと
は燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以下のときには炭化水素の成長が煤に至
る前の途中の段階で停止し、燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以上になると炭化水素は一気に煤まで成
長してしまうということである。この場合、燃料および
その周囲のガス温度は燃料が燃焼した際の燃料周りのガ
スの吸熱作用が大きく影響しており、燃料燃焼時の発熱
量に応じて燃料周りのガスの吸熱量を調整することによ
って燃料およびその周囲のガス温度を制御することがで
きる。
は燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以下のときには炭化水素の成長が煤に至
る前の途中の段階で停止し、燃料およびその周囲のガス
温度が或る温度以上になると炭化水素は一気に煤まで成
長してしまうということである。この場合、燃料および
その周囲のガス温度は燃料が燃焼した際の燃料周りのガ
スの吸熱作用が大きく影響しており、燃料燃焼時の発熱
量に応じて燃料周りのガスの吸熱量を調整することによ
って燃料およびその周囲のガス温度を制御することがで
きる。
【０００８】従って、燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制すれば煤が発生しなくなり、燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭
化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制すること
は燃料周りのガスの吸熱量を調整することによって可能
となる。一方、煤に至る前に成長が途中で停止した炭化
水素は酸化触媒等を用いた後処理によって容易に浄化す
ることができる。これが新たな燃焼システムの基本的な
考え方である。
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制すれば煤が発生しなくなり、燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度を炭
化水素の成長が途中で停止する温度以下に抑制すること
は燃料周りのガスの吸熱量を調整することによって可能
となる。一方、煤に至る前に成長が途中で停止した炭化
水素は酸化触媒等を用いた後処理によって容易に浄化す
ることができる。これが新たな燃焼システムの基本的な
考え方である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うな新たな燃焼システムについてはまだ開示されていな
い。そのため、既に開示されている従来の燃焼システム
では、上述した新たな燃焼システムに基づく新たな効果
を奏することができない。
うな新たな燃焼システムについてはまだ開示されていな
い。そのため、既に開示されている従来の燃焼システム
では、上述した新たな燃焼システムに基づく新たな効果
を奏することができない。
【００１０】そこで、本発明は、内燃機関から煤（スモ
ーク）が排出されること及びＮＯｘが排出されることを
同時に阻止しつつ、第１の燃焼が行われる時であって各
気筒の発生トルクがばらついた時に、燃料噴射量が増量
又は減量補正されることにより各気筒の発生トルクが更
にばらついてしまうことを回避することができる内燃機
関を提供することを目的とする。
ーク）が排出されること及びＮＯｘが排出されることを
同時に阻止しつつ、第１の燃焼が行われる時であって各
気筒の発生トルクがばらついた時に、燃料噴射量が増量
又は減量補正されることにより各気筒の発生トルクが更
にばらついてしまうことを回避することができる内燃機
関を提供することを目的とする。
【００１１】更に、本発明は、内燃機関から煤（スモー
ク）が排出されること及びＮＯｘが排出されることを同
時に阻止しつつ、低温燃焼が行われる時に、発生トルク
が小さい側にばらついた気筒の発生トルクを増加させ
る、又は、発生トルクが大きい側にばらついた気筒の発
生トルクを減少させることにより、各気筒の発生トルク
のばらつきを抑制することができる内燃機関を提供する
ことを目的とする。
ク）が排出されること及びＮＯｘが排出されることを同
時に阻止しつつ、低温燃焼が行われる時に、発生トルク
が小さい側にばらついた気筒の発生トルクを増加させ
る、又は、発生トルクが大きい側にばらついた気筒の発
生トルクを減少させることにより、各気筒の発生トルク
のばらつきを抑制することができる内燃機関を提供する
ことを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、燃焼室内に供給される不活性ガスの量を増大し
ていくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、前
記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に増大して
いくと前記燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周
囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほとん
ど発生しなくなる多気筒内燃機関であって、煤の発生量
がピークとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供
給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない
第１の燃焼と、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの
量よりも前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量が少
ない第２の燃焼とを選択的に切り換える切換手段と、各
気筒の燃料噴射量のばらつきを補正するための燃料噴射
量補正手段とを具備し、前記第１の燃焼が行われる時
に、各気筒の燃料噴射量のばらつきを補正するのを禁止
するようにした多気筒内燃機関が提供される。
よれば、燃焼室内に供給される不活性ガスの量を増大し
ていくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、前
記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に増大して
いくと前記燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周
囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほとん
ど発生しなくなる多気筒内燃機関であって、煤の発生量
がピークとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供
給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない
第１の燃焼と、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの
量よりも前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量が少
ない第２の燃焼とを選択的に切り換える切換手段と、各
気筒の燃料噴射量のばらつきを補正するための燃料噴射
量補正手段とを具備し、前記第１の燃焼が行われる時
に、各気筒の燃料噴射量のばらつきを補正するのを禁止
するようにした多気筒内燃機関が提供される。
【００１３】請求項２に記載の発明によれば、前記燃料
噴射量補正手段は、各気筒の膨張行程を含む行程におけ
る機関角速度を検出し、検出された前記機関角速度に基
づいて各気筒の燃料噴射量のばらつきを補正する請求項
１に記載の多気筒内燃機関が提供される。
噴射量補正手段は、各気筒の膨張行程を含む行程におけ
る機関角速度を検出し、検出された前記機関角速度に基
づいて各気筒の燃料噴射量のばらつきを補正する請求項
１に記載の多気筒内燃機関が提供される。
【００１４】請求項１及び２に記載の多気筒内燃機関で
は、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃
焼室内に供給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど
発生しない第１の燃焼が行われる時に、各気筒の燃料噴
射量のばらつきを補正するのが禁止される。ところで、
煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室
内に供給される不活性ガスの量が少ない第２の燃焼は、
空気が十分に余っているリーンな雰囲気の下で行われ
る。そのため、第２の燃焼が行われる時、燃料噴射量が
増加側にばらつくと燃焼に寄与する燃料量が増加し、発
生トルクが増加する。一方、燃料噴射量が減少側にばら
つくと燃焼に寄与する燃料量が減少し、発生トルクが減
少する。そのため、第２の燃焼が行われる時に各気筒の
燃料噴射量のばらつきの補正が行われる場合、各気筒の
膨張行程を含む行程における機関角速度が大きい側にば
らついた時、つまり、発生トルクが大きい側にばらつい
た時、その発生トルクを小さい側に補正すべく燃料噴射
量が減量補正される。一方、各気筒の膨張行程を含む行
程における機関角速度が小さい側にばらついた時、つま
り、発生トルクが小さい側にばらついた時、その発生ト
ルクを大きい側に補正すべく燃料噴射量が増量補正され
る。ところが、第１の燃焼は空気が不足気味の雰囲気の
下で行われる。そのため、第１の燃焼が行われる時、燃
料噴射量が増加側にばらつくと、空気がより一層不足気
味になるため燃焼が悪化し、発生トルクが減少する。一
方、燃料噴射量が減少側にばらつくと、逆に燃焼が向上
し、発生トルクが増加する。即ち、第１の燃焼が行われ
る時と第２の燃焼が行われる時とでは、各気筒の膨張行
程を含む行程における機関角速度が小さい側又は大きい
側にばらついた時に、燃料噴射量を増量補正すべきであ
るか、あるいは、減量補正すべきであるかが全く逆にな
ってしまう。それゆえ、上述したように請求項１及び２
に記載の多気筒内燃機関では、第１の燃焼が行われる時
に、各気筒の燃料噴射量のばらつきを補正するのが禁止
される。その結果、第１の燃焼が行われる時であって各
気筒の膨張行程を含む行程における機関角速度が小さい
側にばらついた時、つまり、発生トルクが小さい側にば
らついた時に、燃料噴射量が増量補正されることにより
発生トルクが更にばらついてしまうこと、及び第１の燃
焼が行われる時であって発生トルクが大きい側にばらつ
いた時に、燃料噴射量が減量補正されることにより各気
筒の発生トルクが更にばらついてしまうことを回避する
ことができる。ここで、「膨張行程を含む行程」とは、
膨張行程のみのこと、又は膨張行程及びそれに隣接する
圧縮行程等のことを言う（以下同じ）。
は、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃
焼室内に供給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど
発生しない第１の燃焼が行われる時に、各気筒の燃料噴
射量のばらつきを補正するのが禁止される。ところで、
煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室
内に供給される不活性ガスの量が少ない第２の燃焼は、
空気が十分に余っているリーンな雰囲気の下で行われ
る。そのため、第２の燃焼が行われる時、燃料噴射量が
増加側にばらつくと燃焼に寄与する燃料量が増加し、発
生トルクが増加する。一方、燃料噴射量が減少側にばら
つくと燃焼に寄与する燃料量が減少し、発生トルクが減
少する。そのため、第２の燃焼が行われる時に各気筒の
燃料噴射量のばらつきの補正が行われる場合、各気筒の
膨張行程を含む行程における機関角速度が大きい側にば
らついた時、つまり、発生トルクが大きい側にばらつい
た時、その発生トルクを小さい側に補正すべく燃料噴射
量が減量補正される。一方、各気筒の膨張行程を含む行
程における機関角速度が小さい側にばらついた時、つま
り、発生トルクが小さい側にばらついた時、その発生ト
ルクを大きい側に補正すべく燃料噴射量が増量補正され
る。ところが、第１の燃焼は空気が不足気味の雰囲気の
下で行われる。そのため、第１の燃焼が行われる時、燃
料噴射量が増加側にばらつくと、空気がより一層不足気
味になるため燃焼が悪化し、発生トルクが減少する。一
方、燃料噴射量が減少側にばらつくと、逆に燃焼が向上
し、発生トルクが増加する。即ち、第１の燃焼が行われ
る時と第２の燃焼が行われる時とでは、各気筒の膨張行
程を含む行程における機関角速度が小さい側又は大きい
側にばらついた時に、燃料噴射量を増量補正すべきであ
るか、あるいは、減量補正すべきであるかが全く逆にな
ってしまう。それゆえ、上述したように請求項１及び２
に記載の多気筒内燃機関では、第１の燃焼が行われる時
に、各気筒の燃料噴射量のばらつきを補正するのが禁止
される。その結果、第１の燃焼が行われる時であって各
気筒の膨張行程を含む行程における機関角速度が小さい
側にばらついた時、つまり、発生トルクが小さい側にば
らついた時に、燃料噴射量が増量補正されることにより
発生トルクが更にばらついてしまうこと、及び第１の燃
焼が行われる時であって発生トルクが大きい側にばらつ
いた時に、燃料噴射量が減量補正されることにより各気
筒の発生トルクが更にばらついてしまうことを回避する
ことができる。ここで、「膨張行程を含む行程」とは、
膨張行程のみのこと、又は膨張行程及びそれに隣接する
圧縮行程等のことを言う（以下同じ）。
【００１５】請求項３に記載の発明によれば、燃焼室内
に供給される不活性ガスの量を増大していくと煤の発生
量が次第に増大してピークに達し、前記燃焼室内に供給
される不活性ガスの量を更に増大していくと前記燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の
生成温度よりも低くなって煤がほとんど発生しなくなる
多気筒内燃機関であって、煤の発生量がピークとなる不
活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される不活性ガ
スの量が多く煤がほとんど発生しない燃焼を実行可能で
あり、各気筒の膨張行程を含む行程における機関角速度
を検出し、検出された前記機関角速度に基づいて各気筒
の燃料噴射量のばらつきを補正する燃料噴射量補正手段
を具備し、前記煤がほとんど発生しない燃焼が行われる
時に、前記機関角速度の小さい気筒の燃料噴射量を減量
補正するようにした多気筒内燃機関が提供される。
に供給される不活性ガスの量を増大していくと煤の発生
量が次第に増大してピークに達し、前記燃焼室内に供給
される不活性ガスの量を更に増大していくと前記燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の
生成温度よりも低くなって煤がほとんど発生しなくなる
多気筒内燃機関であって、煤の発生量がピークとなる不
活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される不活性ガ
スの量が多く煤がほとんど発生しない燃焼を実行可能で
あり、各気筒の膨張行程を含む行程における機関角速度
を検出し、検出された前記機関角速度に基づいて各気筒
の燃料噴射量のばらつきを補正する燃料噴射量補正手段
を具備し、前記煤がほとんど発生しない燃焼が行われる
時に、前記機関角速度の小さい気筒の燃料噴射量を減量
補正するようにした多気筒内燃機関が提供される。
【００１６】請求項３に記載の多気筒内燃機関では、煤
の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼
室内に供給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発
生しない燃焼が行われる時に、機関角速度の小さい気筒
の燃料噴射量が減量補正される。ところで、前記煤がほ
とんど発生しない燃焼は空気が不足気味の雰囲気の下で
行われる。そのため、前記煤がほとんど発生しない燃焼
が行われる時、燃料噴射量が減量されると、空気不足が
やや解消されて燃焼が向上し、発生トルク、つまり、膨
張行程を含む行程における機関角速度が増加するという
現象が見られる。それゆえ、上述したように請求項３に
記載の多気筒内燃機関では、前記煤がほとんど発生しな
い燃焼が行われる時に、機関角速度の小さい気筒の燃料
噴射量が減量補正される。その結果、前記煤がほとんど
発生しない燃焼が行われる時に、発生トルクが小さい側
にばらついた気筒の発生トルクを増加させ、各気筒の発
生トルクのばらつきを抑制することができる。
の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼
室内に供給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発
生しない燃焼が行われる時に、機関角速度の小さい気筒
の燃料噴射量が減量補正される。ところで、前記煤がほ
とんど発生しない燃焼は空気が不足気味の雰囲気の下で
行われる。そのため、前記煤がほとんど発生しない燃焼
が行われる時、燃料噴射量が減量されると、空気不足が
やや解消されて燃焼が向上し、発生トルク、つまり、膨
張行程を含む行程における機関角速度が増加するという
現象が見られる。それゆえ、上述したように請求項３に
記載の多気筒内燃機関では、前記煤がほとんど発生しな
い燃焼が行われる時に、機関角速度の小さい気筒の燃料
噴射量が減量補正される。その結果、前記煤がほとんど
発生しない燃焼が行われる時に、発生トルクが小さい側
にばらついた気筒の発生トルクを増加させ、各気筒の発
生トルクのばらつきを抑制することができる。
【００１７】請求項４に記載の発明によれば、燃焼室内
に供給される不活性ガスの量を増大していくと煤の発生
量が次第に増大してピークに達し、前記燃焼室内に供給
される不活性ガスの量を更に増大していくと前記燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の
生成温度よりも低くなって煤がほとんど発生しなくなる
多気筒内燃機関であって、煤の発生量がピークとなる不
活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される不活性ガ
スの量が多く煤がほとんど発生しない燃焼を実行可能で
あり、各気筒の膨張行程を含む行程における機関角速度
を検出し、検出された前記機関角速度に基づいて各気筒
の燃料噴射量のばらつきを補正する燃料噴射量補正手段
を具備し、前記煤がほとんど発生しない燃焼が行われる
時に、前記機関角速度の大きい気筒の燃料噴射量を増量
補正するようにした多気筒内燃機関が提供される。
に供給される不活性ガスの量を増大していくと煤の発生
量が次第に増大してピークに達し、前記燃焼室内に供給
される不活性ガスの量を更に増大していくと前記燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の
生成温度よりも低くなって煤がほとんど発生しなくなる
多気筒内燃機関であって、煤の発生量がピークとなる不
活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される不活性ガ
スの量が多く煤がほとんど発生しない燃焼を実行可能で
あり、各気筒の膨張行程を含む行程における機関角速度
を検出し、検出された前記機関角速度に基づいて各気筒
の燃料噴射量のばらつきを補正する燃料噴射量補正手段
を具備し、前記煤がほとんど発生しない燃焼が行われる
時に、前記機関角速度の大きい気筒の燃料噴射量を増量
補正するようにした多気筒内燃機関が提供される。
【００１８】請求項４に記載の多気筒内燃機関では、煤
の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼
室内に供給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発
生しない燃焼が行われる時に、機関角速度の大きい気筒
の燃料噴射量が増量補正される。ところで、前記煤がほ
とんど発生しない燃焼は空気が不足気味の雰囲気の下で
行われる。そのため、前記煤がほとんど発生しない燃焼
が行われる時、燃料噴射量が増量されると、空気がより
一層不足気味になるため燃焼が悪化し、発生トルク、つ
まり、膨張行程を含む行程における機関角速度が減少す
るという現象が見られる。それゆえ、上述したように請
求項４に記載の多気筒内燃機関では、前記煤がほとんど
発生しない燃焼が行われる時に、機関角速度の大きい気
筒の燃料噴射量が増量補正される。その結果、前記煤が
ほとんど発生しない燃焼が行われる時に、発生トルクが
大きい側にばらついた気筒の発生トルクを減少させ、各
気筒の発生トルクのばらつきを抑制することができる。
の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼
室内に供給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発
生しない燃焼が行われる時に、機関角速度の大きい気筒
の燃料噴射量が増量補正される。ところで、前記煤がほ
とんど発生しない燃焼は空気が不足気味の雰囲気の下で
行われる。そのため、前記煤がほとんど発生しない燃焼
が行われる時、燃料噴射量が増量されると、空気がより
一層不足気味になるため燃焼が悪化し、発生トルク、つ
まり、膨張行程を含む行程における機関角速度が減少す
るという現象が見られる。それゆえ、上述したように請
求項４に記載の多気筒内燃機関では、前記煤がほとんど
発生しない燃焼が行われる時に、機関角速度の大きい気
筒の燃料噴射量が増量補正される。その結果、前記煤が
ほとんど発生しない燃焼が行われる時に、発生トルクが
大きい側にばらついた気筒の発生トルクを減少させ、各
気筒の発生トルクのばらつきを抑制することができる。
【００１９】請求項５に記載の発明によれば、前記機関
角速度が、各気筒の膨張行程を含む行程の一部に要する
時間を検出することにより得られる請求項２〜４のいず
れか一項に記載の多気筒内燃機関が提供される。
角速度が、各気筒の膨張行程を含む行程の一部に要する
時間を検出することにより得られる請求項２〜４のいず
れか一項に記載の多気筒内燃機関が提供される。
【００２０】請求項５に記載の多気筒内燃機関では、各
気筒の膨張行程を含む行程の一部に要する時間を検出す
ることにより機関角速度を得ることができる。つまり、
機関角速度は、例えば発生トルクがピークとなるタイミ
ングで検出される。
気筒の膨張行程を含む行程の一部に要する時間を検出す
ることにより機関角速度を得ることができる。つまり、
機関角速度は、例えば発生トルクがピークとなるタイミ
ングで検出される。
【００２１】請求項６に記載の発明によれば、前記機関
角速度が、各気筒の膨張行程を含む行程の全部に要する
時間を検出することにより得られる請求項２〜４のいず
れか一項に記載の多気筒内燃機関が提供される。
角速度が、各気筒の膨張行程を含む行程の全部に要する
時間を検出することにより得られる請求項２〜４のいず
れか一項に記載の多気筒内燃機関が提供される。
【００２２】請求項６に記載の多気筒内燃機関では、各
気筒の膨張行程を含む行程の全部に要する時間を検出す
ることにより機関角速度を得ることができる。
気筒の膨張行程を含む行程の全部に要する時間を検出す
ることにより機関角速度を得ることができる。
【００２３】請求項７に記載の発明によれば、前記燃焼
室から排出された未燃炭化水素を酸化するために機関排
気通路内に酸化機能を有する触媒を配置した請求項１、
３及び４のいずれか一項に記載の多気筒内燃機関が提供
される。
室から排出された未燃炭化水素を酸化するために機関排
気通路内に酸化機能を有する触媒を配置した請求項１、
３及び４のいずれか一項に記載の多気筒内燃機関が提供
される。
【００２４】請求項８に記載の発明によれば、前記触媒
が酸化触媒、三元触媒又はＮＯｘ吸収剤の少くとも一つ
からなる請求項７に記載の多気筒内燃機関が提供され
る。
が酸化触媒、三元触媒又はＮＯｘ吸収剤の少くとも一つ
からなる請求項７に記載の多気筒内燃機関が提供され
る。
【００２５】請求項７及び８に記載の多気筒内燃機関で
は、燃焼室から排出される未燃炭化水素が機関排気通路
内にて酸化されるため、未燃炭化水素が内燃機関から排
出されるのを阻止することができる。
は、燃焼室から排出される未燃炭化水素が機関排気通路
内にて酸化されるため、未燃炭化水素が内燃機関から排
出されるのを阻止することができる。
【００２６】請求項９に記載の発明によれば、前記燃焼
室から排出された排気ガスを機関吸気通路内に再循環さ
せる排気ガス再循環装置を具備し、前記不活性ガスが前
記機関吸気通路内に再循環された再循環排気ガスからな
る請求項１、３及び４のいずれか一項に記載の多気筒内
燃機関が提供される。
室から排出された排気ガスを機関吸気通路内に再循環さ
せる排気ガス再循環装置を具備し、前記不活性ガスが前
記機関吸気通路内に再循環された再循環排気ガスからな
る請求項１、３及び４のいずれか一項に記載の多気筒内
燃機関が提供される。
【００２７】請求項９に記載の多気筒内燃機関では、排
気ガス再循環装置によって機関吸気通路内に再循環され
る再循環排気ガスを不活性ガスとして利用することによ
り、外部から燃焼室内に不活性ガスを供給する手段を特
別に設ける必要性を回避することができる。
気ガス再循環装置によって機関吸気通路内に再循環され
る再循環排気ガスを不活性ガスとして利用することによ
り、外部から燃焼室内に不活性ガスを供給する手段を特
別に設ける必要性を回避することができる。
【００２８】請求項１０に記載の発明によれば、煤の発
生量がピークとなる再循環排気ガスの量よりも前記燃焼
室内に供給される再循環排気ガスの量が多く煤がほとん
ど発生しない第１の燃焼と、煤の発生量がピークとなる
再循環排気ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される再
循環排気ガスの量が少ない第２の燃焼とを選択的に切り
換える切換手段を具備し、前記第１の燃焼から前記第２
の燃焼に又は前記第２の燃焼から前記第１の燃焼に切り
換えられるときに排気ガス再循環率をステップ状に変化
させるようにした請求項９に記載の多気筒内燃機関が提
供される。
生量がピークとなる再循環排気ガスの量よりも前記燃焼
室内に供給される再循環排気ガスの量が多く煤がほとん
ど発生しない第１の燃焼と、煤の発生量がピークとなる
再循環排気ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される再
循環排気ガスの量が少ない第２の燃焼とを選択的に切り
換える切換手段を具備し、前記第１の燃焼から前記第２
の燃焼に又は前記第２の燃焼から前記第１の燃焼に切り
換えられるときに排気ガス再循環率をステップ状に変化
させるようにした請求項９に記載の多気筒内燃機関が提
供される。
【００２９】請求項１０に記載の多気筒内燃機関では、
第１の燃焼から第２の燃焼に又は第２の燃焼から第１の
燃焼に切り換えられるときに排気ガス再循環率をステッ
プ状に変化させることにより、排気ガス再循環率が、煤
の発生量がピークになる排気ガス再循環率に設定される
のを回避することができる。
第１の燃焼から第２の燃焼に又は第２の燃焼から第１の
燃焼に切り換えられるときに排気ガス再循環率をステッ
プ状に変化させることにより、排気ガス再循環率が、煤
の発生量がピークになる排気ガス再循環率に設定される
のを回避することができる。
【００３０】請求項１１に記載の発明によれば、前記第
１の燃焼が行われているときの排気ガス再循環率がほぼ
５５パーセント以上であり、前記第２の燃焼が行われて
いるときの排気ガス再循環率がほぼ５０パーセント以下
である請求項１０に記載の多気筒内燃機関が提供され
る。
１の燃焼が行われているときの排気ガス再循環率がほぼ
５５パーセント以上であり、前記第２の燃焼が行われて
いるときの排気ガス再循環率がほぼ５０パーセント以下
である請求項１０に記載の多気筒内燃機関が提供され
る。
【００３１】請求項１１に記載の多気筒内燃機関では、
第１の燃焼が行われているときの排気ガス再循環率をほ
ぼ５５パーセント以上にすると共に第２の燃焼が行われ
ているときの排気ガス再循環率をほぼ５０パーセント以
下にすることにより、排気ガス再循環率が、煤の発生量
がピークになる排気ガス再循環率に設定されるのを回避
することができる。
第１の燃焼が行われているときの排気ガス再循環率をほ
ぼ５５パーセント以上にすると共に第２の燃焼が行われ
ているときの排気ガス再循環率をほぼ５０パーセント以
下にすることにより、排気ガス再循環率が、煤の発生量
がピークになる排気ガス再循環率に設定されるのを回避
することができる。
【００３２】請求項１２に記載の発明によれば、機関の
運転領域を低負荷側の第１の運転領域と高負荷側の第２
の運転領域とに分割し、前記第１の運転領域では前記第
１の燃焼を行い、前記第２の運転領域では前記第２の燃
焼を行うようにした請求項１０に記載の多気筒内燃機関
が提供される。
運転領域を低負荷側の第１の運転領域と高負荷側の第２
の運転領域とに分割し、前記第１の運転領域では前記第
１の燃焼を行い、前記第２の運転領域では前記第２の燃
焼を行うようにした請求項１０に記載の多気筒内燃機関
が提供される。
【００３３】請求項１２に記載の多気筒内燃機関では、
第１の燃焼を実行し得る時、つまり、燃焼室内における
燃焼時の燃料及びその周囲のガス温度を煤の生成温度よ
りも低く維持し得る時が、燃焼による発熱量が比較的少
ない機関中低負荷運転時に限られるという理由から、低
負荷側の第１の運転領域で第１の燃焼を行うと共に高負
荷側の第２の運転領域で第２の燃焼を行う。それゆえ、
運転領域に応じて適切な燃焼を実行することができる。
第１の燃焼を実行し得る時、つまり、燃焼室内における
燃焼時の燃料及びその周囲のガス温度を煤の生成温度よ
りも低く維持し得る時が、燃焼による発熱量が比較的少
ない機関中低負荷運転時に限られるという理由から、低
負荷側の第１の運転領域で第１の燃焼を行うと共に高負
荷側の第２の運転領域で第２の燃焼を行う。それゆえ、
運転領域に応じて適切な燃焼を実行することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を用いて本発明の
実施形態について説明する。
実施形態について説明する。
【００３５】図１は本発明を４ストローク圧縮着火式４
気筒内燃機関に適用した第一の実施形態を示している。
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロッ
ク、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、
６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポー
ト、９は排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポ
ート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１
２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３およ
びインタークーラ１４を介して過給機、例えば排気ター
ボチャージャ１５のコンプレッサ１６の出口部に連結さ
れる。コンプレッサ１６の入口部は空気吸込管１７を介
してエアクリーナ１８に連結され、空気吸込管１７内に
はステップモータ１９により駆動されるスロットル弁２
０が配置される。また、スロットル弁２０上流の空気吸
込管１７内には吸入空気の質量流量を検出するための質
量流量検出器２１が配置される。
気筒内燃機関に適用した第一の実施形態を示している。
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロッ
ク、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、
６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポー
ト、９は排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポ
ート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１
２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３およ
びインタークーラ１４を介して過給機、例えば排気ター
ボチャージャ１５のコンプレッサ１６の出口部に連結さ
れる。コンプレッサ１６の入口部は空気吸込管１７を介
してエアクリーナ１８に連結され、空気吸込管１７内に
はステップモータ１９により駆動されるスロットル弁２
０が配置される。また、スロットル弁２０上流の空気吸
込管１７内には吸入空気の質量流量を検出するための質
量流量検出器２１が配置される。
【００３６】一方、排気ポート１０は排気マニホルド２
２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン２
３の入口部に連結され、排気タービン２３の出口部は排
気管２４を介して酸化機能を有する触媒２５を内蔵した
触媒コンバータ２６に連結される。排気マニホルド２２
内には空燃比センサ２７が配置される。
２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン２
３の入口部に連結され、排気タービン２３の出口部は排
気管２４を介して酸化機能を有する触媒２５を内蔵した
触媒コンバータ２６に連結される。排気マニホルド２２
内には空燃比センサ２７が配置される。
【００３７】触媒コンバータ２６の出口部に連結された
排気管２８とスロットル弁２０下流の空気吸込管１７と
は排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２９を介
して互いに連結され、ＥＧＲ通路２９内にはステップモ
ータ３０により駆動されるＥＧＲ制御弁３１が配置され
る。また、ＥＧＲ通路２９内にはＥＧＲ通路２９内を流
れるＥＧＲガスを冷却するためのインタークーラ３２が
配置される。図１に示される実施形態では機関冷却水が
インタークーラ３２内に導びかれ、機関冷却水によって
ＥＧＲガスが冷却される。
排気管２８とスロットル弁２０下流の空気吸込管１７と
は排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２９を介
して互いに連結され、ＥＧＲ通路２９内にはステップモ
ータ３０により駆動されるＥＧＲ制御弁３１が配置され
る。また、ＥＧＲ通路２９内にはＥＧＲ通路２９内を流
れるＥＧＲガスを冷却するためのインタークーラ３２が
配置される。図１に示される実施形態では機関冷却水が
インタークーラ３２内に導びかれ、機関冷却水によって
ＥＧＲガスが冷却される。
【００３８】一方、燃料噴射弁６は燃料供給管３３を介
して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール３４に連結さ
れる。このコモンレール３４内へは電気制御式の吐出量
可変な燃料ポンプ３５から燃料が供給され、コモンレー
ル３４内に供給された燃料は各燃料供給管３３を介して
燃料噴射弁６に供給される。コモンレール３４にはコモ
ンレール３４内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ
３６が取付けられ、燃料圧センサ３６の出力信号に基づ
いてコモンレール３４内の燃料圧が目標燃料圧となるよ
うに燃料ポンプ３５の吐出量が制御される。
して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール３４に連結さ
れる。このコモンレール３４内へは電気制御式の吐出量
可変な燃料ポンプ３５から燃料が供給され、コモンレー
ル３４内に供給された燃料は各燃料供給管３３を介して
燃料噴射弁６に供給される。コモンレール３４にはコモ
ンレール３４内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ
３６が取付けられ、燃料圧センサ３６の出力信号に基づ
いてコモンレール３４内の燃料圧が目標燃料圧となるよ
うに燃料ポンプ３５の吐出量が制御される。
【００３９】電子制御ユニット４０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備
する。質量流量検出器２１の出力信号は対応するＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力され、空燃比セ
ンサ２７および燃料圧センサ３６の出力信号も夫々対応
するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力され
る。アクセルペダル５０にはアクセルペダル５０の踏込
み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ５１が
接続され、負荷センサ５１の出力電圧は対応するＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、
入力ポート４５にはクランクシャフトが例えば３０°回
転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５２
が接続される。エンジン回転数はクランク角センサ５２
の出力値に基づいて算出される。更に、入力ポート４５
にはカムシャフトが３６０°回転する毎に出力パルスを
発生する加速度センサ６０がＡＤ変換器４７を介して接
続される。クランク角センサ５２及び加速度センサ６０
の出力信号に基づいて各気筒の膨張行程を含む行程にお
ける機関角速度が検出される。一方、出力ポート４６は
対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁６、スロット
ル弁制御用ステップモータ１９、ＥＧＲ制御弁制御用ス
テップモータ３０および燃料ポンプ３５に接続される。
ータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備
する。質量流量検出器２１の出力信号は対応するＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力され、空燃比セ
ンサ２７および燃料圧センサ３６の出力信号も夫々対応
するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力され
る。アクセルペダル５０にはアクセルペダル５０の踏込
み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ５１が
接続され、負荷センサ５１の出力電圧は対応するＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、
入力ポート４５にはクランクシャフトが例えば３０°回
転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５２
が接続される。エンジン回転数はクランク角センサ５２
の出力値に基づいて算出される。更に、入力ポート４５
にはカムシャフトが３６０°回転する毎に出力パルスを
発生する加速度センサ６０がＡＤ変換器４７を介して接
続される。クランク角センサ５２及び加速度センサ６０
の出力信号に基づいて各気筒の膨張行程を含む行程にお
ける機関角速度が検出される。一方、出力ポート４６は
対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁６、スロット
ル弁制御用ステップモータ１９、ＥＧＲ制御弁制御用ス
テップモータ３０および燃料ポンプ３５に接続される。
【００４０】図２は機関低負荷運転時にスロットル弁２
０の開度およびＥＧＲ率を変化させることにより空燃比
Ａ／Ｆ（図２の横軸）を変化させたときの出力トルクの
変化、およびスモーク、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの排出量の
変化を示す実験例を表している。図２からわかるように
この実験例では空燃比Ａ／Ｆが小さくなるほどＥＧＲ率
が大きくなり、理論空燃比（≒１４．６）以下のときに
はＥＧＲ率は６５パーセント以上となっている。
０の開度およびＥＧＲ率を変化させることにより空燃比
Ａ／Ｆ（図２の横軸）を変化させたときの出力トルクの
変化、およびスモーク、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの排出量の
変化を示す実験例を表している。図２からわかるように
この実験例では空燃比Ａ／Ｆが小さくなるほどＥＧＲ率
が大きくなり、理論空燃比（≒１４．６）以下のときに
はＥＧＲ率は６５パーセント以上となっている。
【００４１】図２に示されるようにＥＧＲ率を増大する
ことにより空燃比Ａ／Ｆを小さくしていくとＥＧＲ率が
４０パーセント付近となり空燃比Ａ／Ｆが３０程度にな
ったときにスモークの発生量が増大を開始する。次い
で、更にＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると
スモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次
いで更にＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると
今度はスモークが急激に低下し、ＥＧＲ率を６５パーセ
ント以上とし、空燃比Ａ／Ｆが１５．０付近になるとス
モークがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなく
なる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、またＮ
Ｏｘの発生量がかなり低くなる。一方、このときＨＣ，
ＣＯの発生量は増大し始める。
ことにより空燃比Ａ／Ｆを小さくしていくとＥＧＲ率が
４０パーセント付近となり空燃比Ａ／Ｆが３０程度にな
ったときにスモークの発生量が増大を開始する。次い
で、更にＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると
スモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次
いで更にＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると
今度はスモークが急激に低下し、ＥＧＲ率を６５パーセ
ント以上とし、空燃比Ａ／Ｆが１５．０付近になるとス
モークがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなく
なる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、またＮ
Ｏｘの発生量がかなり低くなる。一方、このときＨＣ，
ＣＯの発生量は増大し始める。
【００４２】図３（Ａ）は空燃比Ａ／Ｆが２１付近でス
モークの発生量が最も多いときの燃焼室５内の燃焼圧変
化を示しており、図３（Ｂ）は空燃比Ａ／Ｆが１８付近
でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室５内の燃焼
圧の変化を示している。図３（Ａ）と図３（Ｂ）とを比
較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零である
図３（Ｂ）に示す場合はスモークの発生量が多い図３
（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
モークの発生量が最も多いときの燃焼室５内の燃焼圧変
化を示しており、図３（Ｂ）は空燃比Ａ／Ｆが１８付近
でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室５内の燃焼
圧の変化を示している。図３（Ａ）と図３（Ｂ）とを比
較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零である
図３（Ｂ）に示す場合はスモークの発生量が多い図３
（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
【００４３】図２および図３に示される実験結果から次
のことが言える。即ち、まず第１に空燃比Ａ／Ｆが１
５．０以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図２
に示されるようにＮＯｘの発生量がかなり低下する。Ｎ
Ｏｘの発生量が低下したということは燃焼室５内の燃焼
温度が低下していることを意味しており、従って煤がほ
とんど発生しないときには燃焼室５内の燃焼温度が低く
なっていると言える。同じことが図３からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図３（Ｂ）に示す状態
では燃焼圧が低くなっており、従ってこのとき燃焼室５
内の燃焼温度は低くなっていることになる。
のことが言える。即ち、まず第１に空燃比Ａ／Ｆが１
５．０以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図２
に示されるようにＮＯｘの発生量がかなり低下する。Ｎ
Ｏｘの発生量が低下したということは燃焼室５内の燃焼
温度が低下していることを意味しており、従って煤がほ
とんど発生しないときには燃焼室５内の燃焼温度が低く
なっていると言える。同じことが図３からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図３（Ｂ）に示す状態
では燃焼圧が低くなっており、従ってこのとき燃焼室５
内の燃焼温度は低くなっていることになる。
【００４４】第２にスモークの発生量、即ち煤の発生量
がほぼ零になると図２に示されるようにＨＣおよびＣＯ
の排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成長
せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に
含まれる図４に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族
炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると熱
分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が
集合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際
の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような
形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図４に示
されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで成長す
ることになる。従って、上述したように煤の発生量がほ
ぼ零になると図２に示される如くＨＣおよびＣＯの排出
量が増大するがこのときのＨＣは煤の前駆体又はその前
の状態の炭化水素である。
がほぼ零になると図２に示されるようにＨＣおよびＣＯ
の排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成長
せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に
含まれる図４に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族
炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると熱
分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が
集合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際
の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような
形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図４に示
されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで成長す
ることになる。従って、上述したように煤の発生量がほ
ぼ零になると図２に示される如くＨＣおよびＣＯの排出
量が増大するがこのときのＨＣは煤の前駆体又はその前
の状態の炭化水素である。
【００４５】図２および図３に示される実験結果に基づ
くこれらの考察をまとめると燃焼室５内の燃焼温度が低
いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前
駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室５から排出さ
れることになる。このことについて更に詳細に実験研究
を重ねた結果、燃焼室５内における燃料およびその周囲
のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長過程
が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼
室５内における燃料およびその周囲の温度が或る温度以
上になると煤が生成されることが判明したのである。
くこれらの考察をまとめると燃焼室５内の燃焼温度が低
いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前
駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室５から排出さ
れることになる。このことについて更に詳細に実験研究
を重ねた結果、燃焼室５内における燃料およびその周囲
のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長過程
が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼
室５内における燃料およびその周囲の温度が或る温度以
上になると煤が生成されることが判明したのである。
【００４６】ところで煤の前駆体の状態で炭化水素の生
成過程が停止するときの燃料およびその周囲の温度、即
ち上述の或る温度は燃料の種類や空燃比の圧縮比等の種
々の要因によって変化するので何度であるかということ
は言えないがこの或る温度はＮＯｘの発生量と深い関係
を有しており、従ってこの或る温度はＮＯｘの発生量か
ら或る程度規定することができる。即ち、ＥＧＲ率が増
大するほど燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度は低
下し、ＮＯｘの発生量が低下する。このときＮＯｘの発
生量が１０p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤が
ほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はＮＯ
ｘの発生量が１０p.p.m 前後又はそれ以下になったとき
の温度にほぼ一致する。
成過程が停止するときの燃料およびその周囲の温度、即
ち上述の或る温度は燃料の種類や空燃比の圧縮比等の種
々の要因によって変化するので何度であるかということ
は言えないがこの或る温度はＮＯｘの発生量と深い関係
を有しており、従ってこの或る温度はＮＯｘの発生量か
ら或る程度規定することができる。即ち、ＥＧＲ率が増
大するほど燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度は低
下し、ＮＯｘの発生量が低下する。このときＮＯｘの発
生量が１０p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤が
ほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はＮＯ
ｘの発生量が１０p.p.m 前後又はそれ以下になったとき
の温度にほぼ一致する。
【００４７】一旦、煤が生成されるとこの煤は酸化機能
を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはで
きない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤の前駆体
又はその前の状態で燃焼室５から排出させるか、或いは
煤の形で燃焼室５から排出させるかについては極めて大
きな差がある。本発明において採用されている新たな燃
焼システムは燃焼室５内において煤を生成させることな
く炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態の形でもって
燃焼室５から排出させ、この炭化水素を酸化機能を有す
る触媒により酸化せしめることを核としている。
を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはで
きない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤の前駆体
又はその前の状態で燃焼室５から排出させるか、或いは
煤の形で燃焼室５から排出させるかについては極めて大
きな差がある。本発明において採用されている新たな燃
焼システムは燃焼室５内において煤を生成させることな
く炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態の形でもって
燃焼室５から排出させ、この炭化水素を酸化機能を有す
る触媒により酸化せしめることを核としている。
【００４８】さて、煤が生成される前の状態で炭化水素
の成長を停止させるには燃焼室５内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度より
も低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料およ
びその周囲のガス温度を抑制するには燃料が燃焼した際
の燃料周りのガスの吸熱作用が極めて大きく影響するこ
とが判明している。
の成長を停止させるには燃焼室５内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度より
も低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料およ
びその周囲のガス温度を抑制するには燃料が燃焼した際
の燃料周りのガスの吸熱作用が極めて大きく影響するこ
とが判明している。
【００４９】即ち、燃料周りに空気しか存在しないと蒸
発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃焼す
る。この場合、燃料から離れている空気の温度はさほど
上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高くな
る。即ち、このときには燃料から離れている空気は燃料
の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合には
燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃焼熱
を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。
発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃焼す
る。この場合、燃料から離れている空気の温度はさほど
上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高くな
る。即ち、このときには燃料から離れている空気は燃料
の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合には
燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃焼熱
を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。
【００５０】一方、多量の不活性ガスと少量の空気の混
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。
【００５１】この場合、燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそ
うするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量
が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不
活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。な
お、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用
が強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、ＣＯ2 やＥＧＲガスは比
較的比熱が大きいので不活性ガスとしてＥＧＲガスを用
いることは好ましいと言える。
を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそ
うするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量
が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不
活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。な
お、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用
が強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、ＣＯ2 やＥＧＲガスは比
較的比熱が大きいので不活性ガスとしてＥＧＲガスを用
いることは好ましいと言える。
【００５２】図５は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用
い、ＥＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率とス
モークとの関係を示している。即ち、図５において曲線
ＡはＥＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガス温をほぼ９
０℃に維持した場合を示しており、曲線Ｂは小型の冷却
装置でＥＧＲガスを冷却した場合を示しており、曲線Ｃ
はＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合を示してい
る。
い、ＥＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率とス
モークとの関係を示している。即ち、図５において曲線
ＡはＥＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガス温をほぼ９
０℃に維持した場合を示しており、曲線Ｂは小型の冷却
装置でＥＧＲガスを冷却した場合を示しており、曲線Ｃ
はＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合を示してい
る。
【００５３】図５の曲線Ａで示されるようにＥＧＲガス
を強力に冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよ
りも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この
場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。
を強力に冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよ
りも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この
場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。
【００５４】一方、図５の曲線Ｂで示されるようにＥＧ
Ｒガスを少し冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセン
トよりも少し高いところで煤の発生量がピークとなり、
この場合にはＥＧＲ率をほぼ６５パーセント以上にすれ
ば煤がほとんど発生しなくなる。
Ｒガスを少し冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセン
トよりも少し高いところで煤の発生量がピークとなり、
この場合にはＥＧＲ率をほぼ６５パーセント以上にすれ
ば煤がほとんど発生しなくなる。
【００５５】また、図５の曲線Ｃで示されるようにＥＧ
Ｒガスを強制的に冷却していない場合にはＥＧＲ率が５
５パーセントの付近で煤の発生量がピークとなり、この
場合にはＥＧＲ率をほぼ７０パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。
Ｒガスを強制的に冷却していない場合にはＥＧＲ率が５
５パーセントの付近で煤の発生量がピークとなり、この
場合にはＥＧＲ率をほぼ７０パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。
【００５６】なお、図５は機関負荷が比較的高いときの
スモークの発生量を示しており、機関負荷が小さくなる
と煤の発生量がピークとなるＥＧＲ率は若干低下し、煤
がほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の下限も若干低下す
る。このように煤がほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の
下限はＥＧＲガスの冷却度合や機関負荷に応じて変化す
る。
スモークの発生量を示しており、機関負荷が小さくなる
と煤の発生量がピークとなるＥＧＲ率は若干低下し、煤
がほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の下限も若干低下す
る。このように煤がほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の
下限はＥＧＲガスの冷却度合や機関負荷に応じて変化す
る。
【００５７】図６は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用い
た場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要
なＥＧＲガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガス
量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のＥＧＲガス
の割合を示している。なお、図６において縦軸は燃焼室
５内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Ｙは
過給が行われないときに燃焼室５内に吸入しうる全吸入
ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示してい
る。
た場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要
なＥＧＲガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガス
量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のＥＧＲガス
の割合を示している。なお、図６において縦軸は燃焼室
５内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Ｙは
過給が行われないときに燃焼室５内に吸入しうる全吸入
ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示してい
る。
【００５８】図６を参照すると空気の割合、即ち混合ガ
ス中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるの
に必要な空気量を示している。即ち、図６に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図６においてＥＧＲガスの割合、即ち混合
ガス中のＥＧＲガス量は噴射燃料が燃焼せしめられたと
きに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される温
度よりも低い温度にするのに必要最低限のＥＧＲガス量
を示している。このＥＧＲガス量はＥＧＲ率で表すとほ
ぼ５５パーセント以上であり、図６に示す実施形態では
７０パーセント以上である。即ち、燃焼室５内に吸入さ
れた全吸入ガス量を図６において実線Ｘとし、この全吸
入ガス量Ｘのうちの空気量とＥＧＲガス量との割合を図
６に示すような割合にすると燃料およびその周囲のガス
温度は煤が生成される温度よりも低い温度となり、斯く
して煤が全く発生しなくなる。また、このときのＮＯｘ
発生量は１０p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従って
ＮＯｘの発生量は極めて少量となる。
ス中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるの
に必要な空気量を示している。即ち、図６に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図６においてＥＧＲガスの割合、即ち混合
ガス中のＥＧＲガス量は噴射燃料が燃焼せしめられたと
きに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される温
度よりも低い温度にするのに必要最低限のＥＧＲガス量
を示している。このＥＧＲガス量はＥＧＲ率で表すとほ
ぼ５５パーセント以上であり、図６に示す実施形態では
７０パーセント以上である。即ち、燃焼室５内に吸入さ
れた全吸入ガス量を図６において実線Ｘとし、この全吸
入ガス量Ｘのうちの空気量とＥＧＲガス量との割合を図
６に示すような割合にすると燃料およびその周囲のガス
温度は煤が生成される温度よりも低い温度となり、斯く
して煤が全く発生しなくなる。また、このときのＮＯｘ
発生量は１０p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従って
ＮＯｘの発生量は極めて少量となる。
【００５９】燃料噴射量が増大すれば燃料が燃焼した際
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はＥＧＲガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図６に示されるようにＥＧＲガス量は噴射燃
料量が増大するにつれて増大せしめなければならない。
即ち、ＥＧＲガス量は要求負荷が高くなるにつれて増大
する必要がある。
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はＥＧＲガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図６に示されるようにＥＧＲガス量は噴射燃
料量が増大するにつれて増大せしめなければならない。
即ち、ＥＧＲガス量は要求負荷が高くなるにつれて増大
する必要がある。
【００６０】ところで過給が行われていない場合には燃
焼室５内に吸入される全吸入ガス量Ｘの上限はＹであ
り、従って図６において要求負荷がＬo よりも大きい領
域では要求負荷が大きくなるにつれてＥＧＲガス割合を
低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持することが
できない。云い換えると過給が行われていない場合に要
求負荷がＬo よりも大きい領域において空燃比を理論空
燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高くなるに
つれてＥＧＲ率が低下し、斯くして要求負荷がＬo より
も大きい領域では燃料およびその周囲のガス温度を煤が
生成される温度よりも低い温度に維持しえなくなる。
焼室５内に吸入される全吸入ガス量Ｘの上限はＹであ
り、従って図６において要求負荷がＬo よりも大きい領
域では要求負荷が大きくなるにつれてＥＧＲガス割合を
低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持することが
できない。云い換えると過給が行われていない場合に要
求負荷がＬo よりも大きい領域において空燃比を理論空
燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高くなるに
つれてＥＧＲ率が低下し、斯くして要求負荷がＬo より
も大きい領域では燃料およびその周囲のガス温度を煤が
生成される温度よりも低い温度に維持しえなくなる。
【００６１】ところが図１に示されるようにＥＧＲ通路
２９を介して過給機の入口側即ち排気ターボチャージャ
１５の空気吸込管１７内にＥＧＲガスを再循環させると
要求負荷がＬo よりも大きい領域においてＥＧＲ率を５
５パーセント以上、例えば７０パーセントに維持するこ
とができ、斯くして燃料およびその周囲のガス温度を煤
が生成される温度よりも低い温度に維持することができ
る。即ち、空気吸込管１７内におけるＥＧＲ率が例えば
７０パーセントになるようにＥＧＲガスを再循環させれ
ば排気ターボチャージャ１５のコンプレッサ１６により
昇圧された吸入ガスのＥＧＲ率も７０パーセントとな
り、斯くしてコンプレッサ１６により昇圧しうる限度ま
で燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度
よりも低い温度に維持することができる。従って、低温
燃焼を生じさせることのできる機関の運転領域を拡大す
ることができることになる。要求負荷がＬo よりも大き
い領域でＥＧＲ率を５５パーセント以上にする際にはＥ
ＧＲ制御弁３１が全開せしめられる、スロットル弁２０
が若干閉弁せしめられる。
２９を介して過給機の入口側即ち排気ターボチャージャ
１５の空気吸込管１７内にＥＧＲガスを再循環させると
要求負荷がＬo よりも大きい領域においてＥＧＲ率を５
５パーセント以上、例えば７０パーセントに維持するこ
とができ、斯くして燃料およびその周囲のガス温度を煤
が生成される温度よりも低い温度に維持することができ
る。即ち、空気吸込管１７内におけるＥＧＲ率が例えば
７０パーセントになるようにＥＧＲガスを再循環させれ
ば排気ターボチャージャ１５のコンプレッサ１６により
昇圧された吸入ガスのＥＧＲ率も７０パーセントとな
り、斯くしてコンプレッサ１６により昇圧しうる限度ま
で燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度
よりも低い温度に維持することができる。従って、低温
燃焼を生じさせることのできる機関の運転領域を拡大す
ることができることになる。要求負荷がＬo よりも大き
い領域でＥＧＲ率を５５パーセント以上にする際にはＥ
ＧＲ制御弁３１が全開せしめられる、スロットル弁２０
が若干閉弁せしめられる。
【００６２】前述したように図６は燃料を理論空燃比の
もとで燃焼させる場合を示しているが空気量を図６に示
される空気量よりも少くしても、即ち空燃比をリッチに
しても煤の発生を阻止しつつＮＯｘの発生量を１０p.p.
m 前後又はそれ以下にすることができ、また空気量を図
６に示される空気量よりも多くしても、即ち空燃比の平
均値を１７から１８のリーンにしても煤の発生を阻止し
つつＮＯｘの発生量を１０p.p.m 前後又はそれ以下にす
ることができる。
もとで燃焼させる場合を示しているが空気量を図６に示
される空気量よりも少くしても、即ち空燃比をリッチに
しても煤の発生を阻止しつつＮＯｘの発生量を１０p.p.
m 前後又はそれ以下にすることができ、また空気量を図
６に示される空気量よりも多くしても、即ち空燃比の平
均値を１７から１８のリーンにしても煤の発生を阻止し
つつＮＯｘの発生量を１０p.p.m 前後又はそれ以下にす
ることができる。
【００６３】即ち、空燃比がリッチにされると燃料が過
剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているために
過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が生成される
ことがない。また、このときＮＯｘも極めて少量しか発
生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき、或いは空
燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高くなれば少量
の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が低い温度に抑
制されているので煤は全く生成されない。更に、ＮＯｘ
も極めて少量しか発生しない。
剰となるが燃焼温度が低い温度に抑制されているために
過剰な燃料は煤まで成長せず、斯くして煤が生成される
ことがない。また、このときＮＯｘも極めて少量しか発
生しない。一方、平均空燃比がリーンのとき、或いは空
燃比が理論空燃比のときでも燃焼温度が高くなれば少量
の煤が生成されるが本発明では燃焼温度が低い温度に抑
制されているので煤は全く生成されない。更に、ＮＯｘ
も極めて少量しか発生しない。
【００６４】このように、低温燃焼が行われているとき
には空燃比にかかわらずに、即ち空燃比がリッチであろ
うと、理論空燃比であろうと、或いは平均空燃比がリー
ンであろうと煤が発生されず、ＮＯｘの発生量が極めて
少量となる。従って燃料消費率の向上を考えるとこのと
き平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。
には空燃比にかかわらずに、即ち空燃比がリッチであろ
うと、理論空燃比であろうと、或いは平均空燃比がリー
ンであろうと煤が発生されず、ＮＯｘの発生量が極めて
少量となる。従って燃料消費率の向上を考えるとこのと
き平均空燃比をリーンにすることが好ましいと言える。
【００６５】ところで燃焼室内における燃焼時の燃料お
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制しうるのは燃焼による発熱量が比較
的少ない機関中低負荷運転時に限られる。従って本発明
による実施形態では機関中低負荷運転時には燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で
停止する温度以下に抑制して第１の燃焼、即ち低温燃焼
を行うようにし、機関高負荷運転時には第２の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼を行うようにしてい
る。なお、ここで第１の燃焼、即ち低温燃焼とはこれま
での説明から明らかなように煤の発生量がピークとなる
不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤が
ほとんど発生しない燃焼のことを言い、第２の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量がピ
ークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量
が少い燃焼のことを言う。
よびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で停止
する温度以下に抑制しうるのは燃焼による発熱量が比較
的少ない機関中低負荷運転時に限られる。従って本発明
による実施形態では機関中低負荷運転時には燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を炭化水素の成長が途中で
停止する温度以下に抑制して第１の燃焼、即ち低温燃焼
を行うようにし、機関高負荷運転時には第２の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼を行うようにしてい
る。なお、ここで第１の燃焼、即ち低温燃焼とはこれま
での説明から明らかなように煤の発生量がピークとなる
不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量が多く煤が
ほとんど発生しない燃焼のことを言い、第２の燃焼、即
ち従来より普通に行われている燃焼とは煤の発生量がピ
ークとなる不活性ガス量よりも燃焼室内の不活性ガス量
が少い燃焼のことを言う。
【００６６】図７は第１の燃焼、即ち低温燃焼が行われ
る第１の運転領域Ｉと、第２の燃焼、即ち従来の燃焼方
法による燃焼が行われる第２の運転領域IIとを示してい
る。なお、図７において縦軸Ｌはアクセルペダル５０の
踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Ｎは機関回
転数を示している。また、図７においてＸ（Ｎ）は第１
の運転領域Ｉと第２の運転領域IIとの第１の境界を示し
ており、Ｙ（Ｎ）は第１の運転領域Ｉと第２の運転領域
IIとの第２の境界を示している。第１の運転領域Ｉから
第２の運転領域IIへの運転領域の変化判断は第１の境界
Ｘ（Ｎ）に基づいて行われ、第２の運転領域IIから第１
の運転領域Ｉへの運転領域の変化判断は第２の境界Ｙ
（Ｎ）に基づいて行われる。
る第１の運転領域Ｉと、第２の燃焼、即ち従来の燃焼方
法による燃焼が行われる第２の運転領域IIとを示してい
る。なお、図７において縦軸Ｌはアクセルペダル５０の
踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Ｎは機関回
転数を示している。また、図７においてＸ（Ｎ）は第１
の運転領域Ｉと第２の運転領域IIとの第１の境界を示し
ており、Ｙ（Ｎ）は第１の運転領域Ｉと第２の運転領域
IIとの第２の境界を示している。第１の運転領域Ｉから
第２の運転領域IIへの運転領域の変化判断は第１の境界
Ｘ（Ｎ）に基づいて行われ、第２の運転領域IIから第１
の運転領域Ｉへの運転領域の変化判断は第２の境界Ｙ
（Ｎ）に基づいて行われる。
【００６７】即ち、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉ
にあって低温燃焼が行われているときに要求負荷Ｌが機
関回転数Ｎの関数である第１の境界Ｘ（Ｎ）を越えると
運転領域が第２の運転領域IIに移ったと判断され、従来
の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Ｌが
機関回転数Ｎの関数である第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低
くなると運転領域が第１の運転領域Ｉに移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。
にあって低温燃焼が行われているときに要求負荷Ｌが機
関回転数Ｎの関数である第１の境界Ｘ（Ｎ）を越えると
運転領域が第２の運転領域IIに移ったと判断され、従来
の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Ｌが
機関回転数Ｎの関数である第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低
くなると運転領域が第１の運転領域Ｉに移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。
【００６８】このように第１の境界Ｘ（Ｎ）と第１の境
界Ｘ（Ｎ）よりも低負荷側の第２の境界Ｙ（Ｎ）との二
つの境界を設けたのは次の二つの理由による。第１の理
由は、第２の運転領域IIの高負荷側では比較的燃焼温度
が高く、このとき要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ（Ｎ）より
低くなったとしてもただちに低温燃焼を行えないからで
ある。即ち、要求負荷Ｌがかなり低くなったとき、即ち
第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったときでなければた
だちに低温燃焼が開始されないからである。第２の理由
は第１の運転領域Ｉと第２の運転領域II間の運転領域の
変化に対してヒステリシスを設けるためである。
界Ｘ（Ｎ）よりも低負荷側の第２の境界Ｙ（Ｎ）との二
つの境界を設けたのは次の二つの理由による。第１の理
由は、第２の運転領域IIの高負荷側では比較的燃焼温度
が高く、このとき要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ（Ｎ）より
低くなったとしてもただちに低温燃焼を行えないからで
ある。即ち、要求負荷Ｌがかなり低くなったとき、即ち
第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったときでなければた
だちに低温燃焼が開始されないからである。第２の理由
は第１の運転領域Ｉと第２の運転領域II間の運転領域の
変化に対してヒステリシスを設けるためである。
【００６９】ところで機関の運転領域が第１の運転領域
Ｉにあって低温燃焼が行われているときには煤はほとん
ど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又はそ
の前の状態の形でもって燃焼室５から排出される。この
とき燃焼室５から排出された未燃炭化水素は酸化機能を
有する触媒２５により良好に酸化せしめられる。
Ｉにあって低温燃焼が行われているときには煤はほとん
ど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又はそ
の前の状態の形でもって燃焼室５から排出される。この
とき燃焼室５から排出された未燃炭化水素は酸化機能を
有する触媒２５により良好に酸化せしめられる。
【００７０】触媒２５としては酸化触媒、三元触媒、又
はＮＯｘ吸収剤を用いることができる。ＮＯｘ吸収剤は
燃焼室５内における平均空燃比がリーンのときにＮＯｘ
を吸収し、燃焼室５内における平均空燃比がリッチにな
るとＮＯｘを放出する機能を有する。このＮＯｘ吸収剤
は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリ
ウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ
のようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａ
のようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹ
のような希土類から選ばれた少くとも一つと、白金Ｐｔ
のような貴金属とが担持されている。
はＮＯｘ吸収剤を用いることができる。ＮＯｘ吸収剤は
燃焼室５内における平均空燃比がリーンのときにＮＯｘ
を吸収し、燃焼室５内における平均空燃比がリッチにな
るとＮＯｘを放出する機能を有する。このＮＯｘ吸収剤
は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリ
ウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ
のようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａ
のようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹ
のような希土類から選ばれた少くとも一つと、白金Ｐｔ
のような貴金属とが担持されている。
【００７１】酸化触媒はもとより、三元触媒およびＮＯ
ｘ吸収剤も酸化機能を有しており、従って上述した如く
三元触媒およびＮＯｘ吸収剤を触媒２５として用いるこ
とができる。
ｘ吸収剤も酸化機能を有しており、従って上述した如く
三元触媒およびＮＯｘ吸収剤を触媒２５として用いるこ
とができる。
【００７２】図８は空燃比センサ２７の出力を示してい
る。図８に示されるように空燃比センサ２７の出力電流
Ｉは空燃比Ａ／Ｆに応じて変化する。従って空燃比セン
サ２７の出力電流Ｉから空燃比を知ることができる。
る。図８に示されるように空燃比センサ２７の出力電流
Ｉは空燃比Ａ／Ｆに応じて変化する。従って空燃比セン
サ２７の出力電流Ｉから空燃比を知ることができる。
【００７３】次に図９を参照しつつ第１の運転領域Ｉお
よび第２の運転領域IIにおける運転制御について概略的
に説明する。図９は要求負荷Ｌに対するスロットル弁２
０の開度、ＥＧＲ制御弁３１の開度、ＥＧＲ率、空燃
比、噴射時期および噴射量を示している。図９に示され
るように要求負荷Ｌの低い第１の運転領域Ｉではスロッ
トル弁２０の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全閉
近くから２／３開度程度まで徐々に増大せしめられ、Ｅ
ＧＲ制御弁３１の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて
全閉近くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、
図９に示される例では第１の運転領域ＩではＥＧＲ率が
ほぼ７０パーセントとされており、空燃比はわずかばか
りリーンなリーン空燃比とされている。
よび第２の運転領域IIにおける運転制御について概略的
に説明する。図９は要求負荷Ｌに対するスロットル弁２
０の開度、ＥＧＲ制御弁３１の開度、ＥＧＲ率、空燃
比、噴射時期および噴射量を示している。図９に示され
るように要求負荷Ｌの低い第１の運転領域Ｉではスロッ
トル弁２０の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全閉
近くから２／３開度程度まで徐々に増大せしめられ、Ｅ
ＧＲ制御弁３１の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて
全閉近くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、
図９に示される例では第１の運転領域ＩではＥＧＲ率が
ほぼ７０パーセントとされており、空燃比はわずかばか
りリーンなリーン空燃比とされている。
【００７４】言い換えると第１の運転領域ＩではＥＧＲ
率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比がわずかばかり
リーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁２０の
開度およびＥＧＲ制御弁３１の開度が制御される。ま
た、第１の運転領域Ｉでは圧縮上死点ＴＤＣ前に燃料噴
射が行われる。この場合、噴射開始時期θＳは要求負荷
Ｌが高くなるにつれて遅くなり、噴射完了時期θＥも噴
射開始時期θＳが遅くなるにつれて遅くなる。
率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比がわずかばかり
リーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁２０の
開度およびＥＧＲ制御弁３１の開度が制御される。ま
た、第１の運転領域Ｉでは圧縮上死点ＴＤＣ前に燃料噴
射が行われる。この場合、噴射開始時期θＳは要求負荷
Ｌが高くなるにつれて遅くなり、噴射完了時期θＥも噴
射開始時期θＳが遅くなるにつれて遅くなる。
【００７５】なお、アイドル運転時にはスロットル弁２
０は全閉近くまで閉弁され、このときＥＧＲ制御弁３１
も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁２０を
全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室５内の圧力が
低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が小さ
くなるとピストン４による圧縮仕事が小さくなるために
機関本体１の振動が小さくなる。即ち、アイドル運転時
には機関本体１の振動を抑制するためにスロットル弁２
０が全閉近くまで閉弁せしめられる。
０は全閉近くまで閉弁され、このときＥＧＲ制御弁３１
も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁２０を
全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室５内の圧力が
低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が小さ
くなるとピストン４による圧縮仕事が小さくなるために
機関本体１の振動が小さくなる。即ち、アイドル運転時
には機関本体１の振動を抑制するためにスロットル弁２
０が全閉近くまで閉弁せしめられる。
【００７６】一方、機関の運転領域が第１の運転領域Ｉ
から第２の運転領域IIに変わるとスロットル弁２０の開
度が２／３開度程度から全開方向へステップ状に増大せ
しめられる。このとき図９に示す例ではＥＧＲ率がほぼ
７０パーセントから４０パーセント以下までステップ状
に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされ
る。即ち、ＥＧＲ率が多量のスモークを発生するＥＧＲ
率範囲（図５）を飛び越えるので機関の運転領域が第１
の運転領域Ｉから第２の運転領域IIに変わるときに多量
のスモークが発生することがない。
から第２の運転領域IIに変わるとスロットル弁２０の開
度が２／３開度程度から全開方向へステップ状に増大せ
しめられる。このとき図９に示す例ではＥＧＲ率がほぼ
７０パーセントから４０パーセント以下までステップ状
に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされ
る。即ち、ＥＧＲ率が多量のスモークを発生するＥＧＲ
率範囲（図５）を飛び越えるので機関の運転領域が第１
の運転領域Ｉから第２の運転領域IIに変わるときに多量
のスモークが発生することがない。
【００７７】第２の運転領域IIでは従来から行われてい
る燃焼が行われる。この第２の運転領域IIではスロット
ル弁２０は一部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制
御弁３１の開度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小さく
される。また、この運転領域IIではＥＧＲ率は要求負荷
Ｌが高くなるほど低くなり、空燃比は要求負荷Ｌが高く
なるほど小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Ｌが高
くなってもリーン空燃比とされる。また、第２の運転領
域IIでは噴射開始時期θＳは圧縮上死点ＴＤＣ付近とさ
れる。
る燃焼が行われる。この第２の運転領域IIではスロット
ル弁２０は一部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制
御弁３１の開度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小さく
される。また、この運転領域IIではＥＧＲ率は要求負荷
Ｌが高くなるほど低くなり、空燃比は要求負荷Ｌが高く
なるほど小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Ｌが高
くなってもリーン空燃比とされる。また、第２の運転領
域IIでは噴射開始時期θＳは圧縮上死点ＴＤＣ付近とさ
れる。
【００７８】図１０（Ａ）は第１の運転領域Ｉにおける
目標空燃比Ａ／Ｆを示している。図１０（Ａ）におい
て、Ａ／Ｆ＝１５．５，Ａ／Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝１７，
Ａ／Ｆ＝１８で示される各曲線は夫々目標空燃比が１
５．５，１６，１７，１８であるときを示しており、各
曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図１０
（Ａ）に示されるように第１の運転領域Ｉでは空燃比が
リーンとなっており、更に第１の運転領域Ｉでは要求負
荷Ｌが低くなるほど目標空燃比Ａ／Ｆがリーンとされ
る。
目標空燃比Ａ／Ｆを示している。図１０（Ａ）におい
て、Ａ／Ｆ＝１５．５，Ａ／Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝１７，
Ａ／Ｆ＝１８で示される各曲線は夫々目標空燃比が１
５．５，１６，１７，１８であるときを示しており、各
曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図１０
（Ａ）に示されるように第１の運転領域Ｉでは空燃比が
リーンとなっており、更に第１の運転領域Ｉでは要求負
荷Ｌが低くなるほど目標空燃比Ａ／Ｆがリーンとされ
る。
【００７９】即ち、要求負荷Ｌが低くなるほど燃焼によ
る発熱量が少くなる。従って要求負荷Ｌが低くなるほど
ＥＧＲ率を低下させても低温燃焼を行うことができる。
ＥＧＲ率を低下させると空燃比は大きくなり、従って図
１０（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌが低くなるにつ
れて目標空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。目標空燃比Ａ／
Ｆが大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってできる
限り空燃比をリーンにするために本発明による実施形態
では要求負荷Ｌが低くなるにつれて目標空燃比Ａ／Ｆが
大きくされる。
る発熱量が少くなる。従って要求負荷Ｌが低くなるほど
ＥＧＲ率を低下させても低温燃焼を行うことができる。
ＥＧＲ率を低下させると空燃比は大きくなり、従って図
１０（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌが低くなるにつ
れて目標空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。目標空燃比Ａ／
Ｆが大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってできる
限り空燃比をリーンにするために本発明による実施形態
では要求負荷Ｌが低くなるにつれて目標空燃比Ａ／Ｆが
大きくされる。
【００８０】なお、図１０（Ａ）に示される目標空燃比
Ａ／Ｆは図１０（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよ
び機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４
２内に記憶されている。また、空燃比を図１０（Ａ）に
示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁２
０の目標開度ＳＴが図１１（Ａ）に示されるように要求
負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予
めＲＯＭ４２内に記憶されており、空燃比を図１０
（Ａ）に示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ
制御弁３１の目標開度ＳＥが図１１（Ｂ）に示されるよ
うに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップ
の形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
Ａ／Ｆは図１０（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよ
び機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４
２内に記憶されている。また、空燃比を図１０（Ａ）に
示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁２
０の目標開度ＳＴが図１１（Ａ）に示されるように要求
負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予
めＲＯＭ４２内に記憶されており、空燃比を図１０
（Ａ）に示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ
制御弁３１の目標開度ＳＥが図１１（Ｂ）に示されるよ
うに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップ
の形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００８１】図１２（Ａ）は第２の燃焼、即ち従来の燃
焼方法による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比Ａ
／Ｆを示している。なお、図１２（Ａ）においてＡ／Ｆ
＝２４，Ａ／Ｆ＝３５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で
示される各曲線は夫々目標空燃比２４，３５，４５，６
０を示している。図１２（Ａ）に示される目標空燃比Ａ
／Ｆは図１２（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよび
機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２
内に記憶されている。また、空燃比を図１２（Ａ）に示
す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁２０
の目標開度ＳＴが図１３（Ａ）に示されるように要求負
荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予め
ＲＯＭ４２内に記憶されており、空燃比を図１２（Ａ）
に示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ制御弁
３１の目標開度ＳＥが図１３（Ｂ）に示されるように要
求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で
予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
焼方法による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比Ａ
／Ｆを示している。なお、図１２（Ａ）においてＡ／Ｆ
＝２４，Ａ／Ｆ＝３５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で
示される各曲線は夫々目標空燃比２４，３５，４５，６
０を示している。図１２（Ａ）に示される目標空燃比Ａ
／Ｆは図１２（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよび
機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２
内に記憶されている。また、空燃比を図１２（Ａ）に示
す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁２０
の目標開度ＳＴが図１３（Ａ）に示されるように要求負
荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予め
ＲＯＭ４２内に記憶されており、空燃比を図１２（Ａ）
に示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ制御弁
３１の目標開度ＳＥが図１３（Ｂ）に示されるように要
求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で
予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００８２】また、第２の燃焼が行われているときには
燃料噴射量Ｑは要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに基づい
て算出される。この燃料噴射量Ｑは図１４に示されるよ
うに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップ
の形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
燃料噴射量Ｑは要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに基づい
て算出される。この燃料噴射量Ｑは図１４に示されるよ
うに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップ
の形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００８３】以下、本実施形態の運転制御について説明
する。本実施形態の運転制御を説明する前に空燃比と発
生トルクとの関係について説明する。図１５は空燃比と
発生トルク（機関角速度）との関係を示したグラフであ
る。図１５において、横軸は空燃比Ａ／Ｆを示してお
り、縦軸は発生トルクＴ（機関角速度）を示している。
図１５に示すように、第２の燃焼（従来の燃焼方法によ
る燃焼）は、空気が十分に余っている空燃比が比較的リ
ーンの領域で行われる。そのため、第２の燃焼が行われ
る時には、燃料噴射量が減量補正されると、つまり、燃
料噴射量の減量補正に伴って空燃比がＡ／Ｆ3 からＡ／
Ｆ4 に増加する（リーンになる）と、燃焼に寄与する燃
料量が減少することに伴って発生トルクがΔＴ2 だけ減
少する。一方、低温燃焼（第１の燃焼）は、空気が不足
気味であり空燃比が第２の燃焼の場合よりもリッチの領
域で行われる。そのため、低温燃焼が行われる時には、
燃料噴射量が増量補正されると、つまり、燃料噴射量の
増量補正に伴って空燃比がＡ／Ｆ1 からＡ／Ｆ2 に減少
する（リッチになる）と、空気がより一層不足気味にな
るため燃焼が悪化し、発生トルクがΔＴ1 だけ減少す
る。
する。本実施形態の運転制御を説明する前に空燃比と発
生トルクとの関係について説明する。図１５は空燃比と
発生トルク（機関角速度）との関係を示したグラフであ
る。図１５において、横軸は空燃比Ａ／Ｆを示してお
り、縦軸は発生トルクＴ（機関角速度）を示している。
図１５に示すように、第２の燃焼（従来の燃焼方法によ
る燃焼）は、空気が十分に余っている空燃比が比較的リ
ーンの領域で行われる。そのため、第２の燃焼が行われ
る時には、燃料噴射量が減量補正されると、つまり、燃
料噴射量の減量補正に伴って空燃比がＡ／Ｆ3 からＡ／
Ｆ4 に増加する（リーンになる）と、燃焼に寄与する燃
料量が減少することに伴って発生トルクがΔＴ2 だけ減
少する。一方、低温燃焼（第１の燃焼）は、空気が不足
気味であり空燃比が第２の燃焼の場合よりもリッチの領
域で行われる。そのため、低温燃焼が行われる時には、
燃料噴射量が増量補正されると、つまり、燃料噴射量の
増量補正に伴って空燃比がＡ／Ｆ1 からＡ／Ｆ2 に減少
する（リッチになる）と、空気がより一層不足気味にな
るため燃焼が悪化し、発生トルクがΔＴ1 だけ減少す
る。
【００８４】次に図１６〜図１８を参照しつつ本実施形
態の運転制御について説明する。図１６〜図１８を参照
すると、まず初めにステップ１００において、図１９に
示すＴＤＣ１８０°ＣＡ割り込みルーチンを実行するこ
とにより得られた１番気筒の膨張行程を含む行程に要し
た時間Ｔ1 、３番気筒の膨張行程を含む行程に要した時
間Ｔ2 、４番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ
3 及び２番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ4
が読み込まれる。
態の運転制御について説明する。図１６〜図１８を参照
すると、まず初めにステップ１００において、図１９に
示すＴＤＣ１８０°ＣＡ割り込みルーチンを実行するこ
とにより得られた１番気筒の膨張行程を含む行程に要し
た時間Ｔ1 、３番気筒の膨張行程を含む行程に要した時
間Ｔ2 、４番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ
3 及び２番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ4
が読み込まれる。
【００８５】図１９は本実施形態の内燃機関の気筒間燃
料噴射量ばらつきを検出するためのＴＤＣ１８０°ＣＡ
割り込みルーチンを示したフローチャートである。本ル
ーチンは、上死点１８０°クランクアングル（ＴＤＣ１
８０°ＣＡ）のタイミングで割り込み実行される。図１
９に示すように、本ルーチンが開始されると、まずステ
ップ１９００において、クランク角センサ５２及び加速
度センサ６０により、現在膨張行程を含む行程にある気
筒がどの気筒であるかを判別すると共に、気筒番号ｉを
更新する。本実施形態の内燃機関は、１番気筒、３番気
筒、４番気筒、２番気筒の順序で膨張行程になるため、
現在膨張行程を含む行程にある気筒が１番気筒であると
判別されたときには気筒番号ｉは１にされ（ｉ←１）、
現在膨張行程を含む行程にある気筒が３番気筒であると
判別されたときには気筒番号ｉは２にされ（ｉ←２）、
現在膨張行程を含む行程にある気筒が４番気筒であると
判別されたときには気筒番号ｉは３にされ（ｉ←３）、
現在膨張行程を含む行程にある気筒が２番気筒であると
判別されたときには気筒番号ｉは４にされる（ｉ←
４）。
料噴射量ばらつきを検出するためのＴＤＣ１８０°ＣＡ
割り込みルーチンを示したフローチャートである。本ル
ーチンは、上死点１８０°クランクアングル（ＴＤＣ１
８０°ＣＡ）のタイミングで割り込み実行される。図１
９に示すように、本ルーチンが開始されると、まずステ
ップ１９００において、クランク角センサ５２及び加速
度センサ６０により、現在膨張行程を含む行程にある気
筒がどの気筒であるかを判別すると共に、気筒番号ｉを
更新する。本実施形態の内燃機関は、１番気筒、３番気
筒、４番気筒、２番気筒の順序で膨張行程になるため、
現在膨張行程を含む行程にある気筒が１番気筒であると
判別されたときには気筒番号ｉは１にされ（ｉ←１）、
現在膨張行程を含む行程にある気筒が３番気筒であると
判別されたときには気筒番号ｉは２にされ（ｉ←２）、
現在膨張行程を含む行程にある気筒が４番気筒であると
判別されたときには気筒番号ｉは３にされ（ｉ←３）、
現在膨張行程を含む行程にある気筒が２番気筒であると
判別されたときには気筒番号ｉは４にされる（ｉ←
４）。
【００８６】次いでステップ１９０１では、クランク角
センサ５２の出力信号に基づいて算出された膨張行程を
含む行程に要した時間ＴＩＭＥＲが、ｉ番気筒の膨張行
程を含む行程に要した時間Ｔｉとされる（Ｔｉ←ＴＩＭ
ＥＲ）。次いで１９０２では、ＴＩＭＥＲがリセットさ
れ、次の気筒の膨張行程を含む行程に要した時間を計測
するための準備がなされる。
センサ５２の出力信号に基づいて算出された膨張行程を
含む行程に要した時間ＴＩＭＥＲが、ｉ番気筒の膨張行
程を含む行程に要した時間Ｔｉとされる（Ｔｉ←ＴＩＭ
ＥＲ）。次いで１９０２では、ＴＩＭＥＲがリセットさ
れ、次の気筒の膨張行程を含む行程に要した時間を計測
するための準備がなされる。
【００８７】つまり、本ルーチンを最初に実行した時
に、例えば１番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間
Ｔ1 が得られると、次いで本ルーチンを実行した時に３
番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ2 が得ら
れ、次いで本ルーチンを実行した時に４番気筒の膨張行
程を含む行程に要した時間Ｔ3 が得られ、次いで本ルー
チンを実行した時に２番気筒の膨張行程を含む行程に要
した時間Ｔ4 が得られる。
に、例えば１番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間
Ｔ1 が得られると、次いで本ルーチンを実行した時に３
番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ2 が得ら
れ、次いで本ルーチンを実行した時に４番気筒の膨張行
程を含む行程に要した時間Ｔ3 が得られ、次いで本ルー
チンを実行した時に２番気筒の膨張行程を含む行程に要
した時間Ｔ4 が得られる。
【００８８】尚、本実施形態では、各気筒の膨張行程を
含む行程の全部に要する時間Ｔｉを検出することによ
り、各気筒の膨張行程を含む行程における機関角速度を
得ているが、他の実施形態では、各気筒の膨張行程を含
む行程の一部に要する時間を検出することにより、各気
筒の膨張行程を含む行程における機関角速度を得てもよ
い。
含む行程の全部に要する時間Ｔｉを検出することによ
り、各気筒の膨張行程を含む行程における機関角速度を
得ているが、他の実施形態では、各気筒の膨張行程を含
む行程の一部に要する時間を検出することにより、各気
筒の膨張行程を含む行程における機関角速度を得てもよ
い。
【００８９】図１６〜図１８の説明に戻り、次いでステ
ップ１０１において、各気筒の膨張行程を含む行程に要
した時間の平均である平均時間Ｔａｖｅ（＝（Ｔ1 ＋Ｔ
2 ＋Ｔ3 ＋Ｔ4 ）／４）が算出される。次いでステップ
１０２では、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉである
ことを示すフラグＩがセットされているか否かが判別さ
れる。フラグＩがセットされているとき、即ち機関の運
転状態が第１の運転領域Ｉであるときにはステップ１０
３に進んで要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ１（Ｎ）よりも大
きくなったか否かが判別される。Ｌ≦Ｘ１（Ｎ）のとき
にはステップ１０７に進んで低温燃焼が行われる。
ップ１０１において、各気筒の膨張行程を含む行程に要
した時間の平均である平均時間Ｔａｖｅ（＝（Ｔ1 ＋Ｔ
2 ＋Ｔ3 ＋Ｔ4 ）／４）が算出される。次いでステップ
１０２では、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉである
ことを示すフラグＩがセットされているか否かが判別さ
れる。フラグＩがセットされているとき、即ち機関の運
転状態が第１の運転領域Ｉであるときにはステップ１０
３に進んで要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ１（Ｎ）よりも大
きくなったか否かが判別される。Ｌ≦Ｘ１（Ｎ）のとき
にはステップ１０７に進んで低温燃焼が行われる。
【００９０】ステップ１０３においてＬ＞Ｘ（Ｎ）にな
ったと判別されたときにはステップ１０４に進んでフラ
グＩがリセットされ、次いでステップ１１２に進んで第
２の燃焼が行われる。
ったと判別されたときにはステップ１０４に進んでフラ
グＩがリセットされ、次いでステップ１１２に進んで第
２の燃焼が行われる。
【００９１】一方、ステップ１０２においてフラグＩが
セットされていないと判断されたとき、即ち機関の運転
状態が第２の運転領域IIであるときにはステップ１０５
に進んで要求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くな
ったか否かが判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときにはステ
ップ１１２に進み、リーン空燃比のもとで第２の燃焼が
行われる。
セットされていないと判断されたとき、即ち機関の運転
状態が第２の運転領域IIであるときにはステップ１０５
に進んで要求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くな
ったか否かが判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときにはステ
ップ１１２に進み、リーン空燃比のもとで第２の燃焼が
行われる。
【００９２】一方、ステップ１０５においてＬ＜Ｙ
（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ１０６に
進んでフラグＩがセットされ、次いでステップ１０７に
進んで低温燃焼が行われる。
（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ１０６に
進んでフラグＩがセットされ、次いでステップ１０７に
進んで低温燃焼が行われる。
【００９３】ステップ１０７では図１１（Ａ）に示すマ
ップからスロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出され、
スロットル弁２０の開度がこの目標開度ＳＴとされる。
次いでステップ１０８では図１１（Ｂ）に示すマップか
らＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ
制御弁３１の開度がこの目標開度ＳＥとされる。次いで
ステップ１０９では質量流量検出器２１により検出され
た吸入空気の質量流量（以下、単に吸入空気量と称す）
Ｇａが取込まれ、次いでステップ１１０では図１０
（Ｂ）に示すマップから目標空燃比Ａ／Ｆが算出され
る。次いでステップ１１１では吸入空気量Ｇａと目標空
燃比Ａ／Ｆに基づいて空燃比を目標空燃比Ａ／Ｆとする
のに必要な燃料噴射量Ｑが算出され、このルーチンを終
了する。即ち、低温燃焼が行われる時には、各気筒の燃
料噴射量Ｑのばらつきを補正するのが禁止される。
ップからスロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出され、
スロットル弁２０の開度がこの目標開度ＳＴとされる。
次いでステップ１０８では図１１（Ｂ）に示すマップか
らＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ
制御弁３１の開度がこの目標開度ＳＥとされる。次いで
ステップ１０９では質量流量検出器２１により検出され
た吸入空気の質量流量（以下、単に吸入空気量と称す）
Ｇａが取込まれ、次いでステップ１１０では図１０
（Ｂ）に示すマップから目標空燃比Ａ／Ｆが算出され
る。次いでステップ１１１では吸入空気量Ｇａと目標空
燃比Ａ／Ｆに基づいて空燃比を目標空燃比Ａ／Ｆとする
のに必要な燃料噴射量Ｑが算出され、このルーチンを終
了する。即ち、低温燃焼が行われる時には、各気筒の燃
料噴射量Ｑのばらつきを補正するのが禁止される。
【００９４】このように低温燃焼が行われているときに
は要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化するとスロットル
弁２０の開度およびＥＧＲ制御弁３１の開度がただちに
要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目標開度ＳＴ，
ＳＥに一致せしめられる。従って例えば要求負荷Ｌが増
大せしめられるとただちに燃焼室５内の空気量が増大せ
しめられ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せ
しめられる。
は要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化するとスロットル
弁２０の開度およびＥＧＲ制御弁３１の開度がただちに
要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目標開度ＳＴ，
ＳＥに一致せしめられる。従って例えば要求負荷Ｌが増
大せしめられるとただちに燃焼室５内の空気量が増大せ
しめられ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せ
しめられる。
【００９５】一方、スロットル弁２０の開度又はＥＧＲ
制御弁３１の開度が変化して吸入空気量が変化するとこ
の吸入空気量Ｇａの変化が質量流量検出器２１により検
出され、この検出された吸入空気量Ｇａに基づいて燃料
噴射量Ｑが制御される。即ち、吸入空気量Ｇａが実際に
変化した後に燃料噴射量Ｑが変化せしめられることにな
る。
制御弁３１の開度が変化して吸入空気量が変化するとこ
の吸入空気量Ｇａの変化が質量流量検出器２１により検
出され、この検出された吸入空気量Ｇａに基づいて燃料
噴射量Ｑが制御される。即ち、吸入空気量Ｇａが実際に
変化した後に燃料噴射量Ｑが変化せしめられることにな
る。
【００９６】ステップ１１２では図１４に示されるマッ
プから目標燃料噴射量Ｑが算出され、燃料噴射量がこの
目標燃料噴射量Ｑとされる。次いでステップ１１３にお
いて、１番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間
Ｔ1 、３番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間
Ｔ2 、４番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ3
及び２番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ4 の
すべてが平均時間Ｔａｖｅと等しいか否かが判別され
る。ＹＥＳのときには、第２の燃焼時の燃料噴射量Ｑの
ばらつき補正は実行されず、そのままステップ１１５に
進む。一方、ＮＯのとき、つまり、１番気筒の膨張行程
を含む行程に要した時間Ｔ1 、３番気筒の膨張行程を含
む行程に要した時間Ｔ2 、４番気筒の膨張行程を含む行
程に要した時間Ｔ3及び２番気筒の膨張行程を含む行程
に要した時間Ｔ4 のすくなくとも一つが平均時間Ｔａｖ
ｅと異なるときには、ステップ１１４に進み、第２の燃
焼時の燃料噴射量Ｑのばらつき補正が実行される。
プから目標燃料噴射量Ｑが算出され、燃料噴射量がこの
目標燃料噴射量Ｑとされる。次いでステップ１１３にお
いて、１番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間
Ｔ1 、３番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間
Ｔ2 、４番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ3
及び２番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ4 の
すべてが平均時間Ｔａｖｅと等しいか否かが判別され
る。ＹＥＳのときには、第２の燃焼時の燃料噴射量Ｑの
ばらつき補正は実行されず、そのままステップ１１５に
進む。一方、ＮＯのとき、つまり、１番気筒の膨張行程
を含む行程に要した時間Ｔ1 、３番気筒の膨張行程を含
む行程に要した時間Ｔ2 、４番気筒の膨張行程を含む行
程に要した時間Ｔ3及び２番気筒の膨張行程を含む行程
に要した時間Ｔ4 のすくなくとも一つが平均時間Ｔａｖ
ｅと異なるときには、ステップ１１４に進み、第２の燃
焼時の燃料噴射量Ｑのばらつき補正が実行される。
【００９７】図２０は第２の燃焼時の燃料噴射量Ｑのば
らつき補正実行ルーチンを示したフローチャートであ
る。図２０に示すように、本ルーチンが開始されると、
まずステップ２０００において、各気筒の膨張行程を含
む行程に要した時間Ｔｉが平均時間Ｔａｖｅよりも長い
か否かが判別される。ＹＥＳのときには、この気筒の燃
料噴射量Ｑが少ない側にばらついているために発生トル
クが小さい側にばらつき、それゆえ、膨張行程を含む行
程に要する時間が長くなっていると判断され、ステップ
２００１に進む。ステップ２００１では、この気筒の発
生トルクを増加すべく燃料噴射量Ｑが増量補正される
（Ｑ←Ｑ＋ΔＱ１）。一方、ＮＯのときには、この気筒
の燃料噴射量Ｑが多い側にばらついているために発生ト
ルクが大きい側にばらつき、それゆえ、膨張行程を含む
行程に要する時間が短くなっていると判断され、ステッ
プ２００２に進む。ステップ２００２では、この気筒の
発生トルクを減少すべく燃料噴射量Ｑが減量補正される
（Ｑ←Ｑ−ΔＱ１）。尚、図示していないが、上述した
第２の燃焼時の燃料噴射量Ｑのばらつき補正実行ルーチ
ンは、１番気筒、３番気筒、４番気筒及び２番気筒のす
べての気筒について行われる。
らつき補正実行ルーチンを示したフローチャートであ
る。図２０に示すように、本ルーチンが開始されると、
まずステップ２０００において、各気筒の膨張行程を含
む行程に要した時間Ｔｉが平均時間Ｔａｖｅよりも長い
か否かが判別される。ＹＥＳのときには、この気筒の燃
料噴射量Ｑが少ない側にばらついているために発生トル
クが小さい側にばらつき、それゆえ、膨張行程を含む行
程に要する時間が長くなっていると判断され、ステップ
２００１に進む。ステップ２００１では、この気筒の発
生トルクを増加すべく燃料噴射量Ｑが増量補正される
（Ｑ←Ｑ＋ΔＱ１）。一方、ＮＯのときには、この気筒
の燃料噴射量Ｑが多い側にばらついているために発生ト
ルクが大きい側にばらつき、それゆえ、膨張行程を含む
行程に要する時間が短くなっていると判断され、ステッ
プ２００２に進む。ステップ２００２では、この気筒の
発生トルクを減少すべく燃料噴射量Ｑが減量補正される
（Ｑ←Ｑ−ΔＱ１）。尚、図示していないが、上述した
第２の燃焼時の燃料噴射量Ｑのばらつき補正実行ルーチ
ンは、１番気筒、３番気筒、４番気筒及び２番気筒のす
べての気筒について行われる。
【００９８】図１６〜図１８の説明に戻り、次いでステ
ップ１１５では図１３（Ａ）に示すマップからスロット
ル弁２０の目標開度ＳＴが算出される。次いでステップ
１１６では図１３（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁
３１の目標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁３１の開
度がこの目標開度ＳＥとされる。
ップ１１５では図１３（Ａ）に示すマップからスロット
ル弁２０の目標開度ＳＴが算出される。次いでステップ
１１６では図１３（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁
３１の目標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁３１の開
度がこの目標開度ＳＥとされる。
【００９９】次いでステップ１１７では質量流量検出器
２１により検出された吸入空気量Ｇａが取込まれる。次
いでステップ１１８では燃料噴射量Ｑと吸入空気量Ｇａ
から実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が算出される。次いでス
テップ１１９では図１２（Ｂ）に示すマップから目標空
燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステップ１２０では実
際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比Ａ／Ｆよりも大き
いか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）R ＞Ａ／Ｆのときに
はステップ１２１に進んでスロットル開度の補正値ΔＳ
Ｔが一定値αだけ減少せしめられ、次いでステップ１２
３へ進む。これに対して（Ａ／Ｆ）R ≦Ａ／Ｆのときに
はステップ１２２に進んで補正値ΔＳＴが一定値αだけ
増大せしめられ、次いでステップ１２３に進む。ステッ
プ１２３ではスロットル弁２０の目標開度ＳＴに補正値
ΔＳＴを加算することにより最終的な目標開度ＳＴが算
出され、スロットル弁２０の開度がこの最終的な目標開
度ＳＴとされる。即ち、実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目
標空燃比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が
制御される。
２１により検出された吸入空気量Ｇａが取込まれる。次
いでステップ１１８では燃料噴射量Ｑと吸入空気量Ｇａ
から実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が算出される。次いでス
テップ１１９では図１２（Ｂ）に示すマップから目標空
燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステップ１２０では実
際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比Ａ／Ｆよりも大き
いか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）R ＞Ａ／Ｆのときに
はステップ１２１に進んでスロットル開度の補正値ΔＳ
Ｔが一定値αだけ減少せしめられ、次いでステップ１２
３へ進む。これに対して（Ａ／Ｆ）R ≦Ａ／Ｆのときに
はステップ１２２に進んで補正値ΔＳＴが一定値αだけ
増大せしめられ、次いでステップ１２３に進む。ステッ
プ１２３ではスロットル弁２０の目標開度ＳＴに補正値
ΔＳＴを加算することにより最終的な目標開度ＳＴが算
出され、スロットル弁２０の開度がこの最終的な目標開
度ＳＴとされる。即ち、実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目
標空燃比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が
制御される。
【０１００】このように第２の燃焼が行われているとき
には要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目
標燃料噴射量Ｑに一致せしめられる。例えば要求負荷Ｌ
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。
には要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目
標燃料噴射量Ｑに一致せしめられる。例えば要求負荷Ｌ
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。
【０１０１】一方、燃料噴射量Ｑが増大せしめられて空
燃比が目標空燃比Ａ／Ｆからずれると空燃比が目標空燃
比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が制御さ
れる。即ち、燃料噴射量Ｑが変化した後に空燃比が変化
せしめられることになる。
燃比が目標空燃比Ａ／Ｆからずれると空燃比が目標空燃
比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が制御さ
れる。即ち、燃料噴射量Ｑが変化した後に空燃比が変化
せしめられることになる。
【０１０２】これまで述べた実施形態では低温燃焼が行
われているときに燃料噴射量Ｑはオープンループ制御さ
れ、第２の燃焼が行われているときに空燃比がスロット
ル弁２０の開度を変化させることによって制御される。
しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料噴射量
Ｑを空燃比センサ２７の出力信号に基づいてフィードバ
ック制御することもできるし、また第２の燃焼が行われ
ているときに空燃比をＥＧＲ制御弁３１の開度を変化さ
せることによって制御することもできる。
われているときに燃料噴射量Ｑはオープンループ制御さ
れ、第２の燃焼が行われているときに空燃比がスロット
ル弁２０の開度を変化させることによって制御される。
しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料噴射量
Ｑを空燃比センサ２７の出力信号に基づいてフィードバ
ック制御することもできるし、また第２の燃焼が行われ
ているときに空燃比をＥＧＲ制御弁３１の開度を変化さ
せることによって制御することもできる。
【０１０３】図１５を参照して説明したように、第２の
燃焼は空気が十分に余っているリーンな雰囲気の下で行
われるため、第２の燃焼が行われる時、燃料噴射量が増
加側にばらつくと燃焼に寄与する燃料量が増加し、発生
トルクが増加する。一方、燃料噴射量が減少側にばらつ
くと燃焼に寄与する燃料量が減少し、発生トルクが減少
する。そのため、上述したように図１８のステップ１１
４において、第２の燃焼が行われる時に各気筒の燃料噴
射量のばらつきの補正が行われる場合、各気筒の膨張行
程を含む行程における機関角速度が大きい側にばらつい
た時、つまり、発生トルクが大きい側にばらついた時、
その発生トルクを小さい側に補正すべく燃料噴射量が減
量補正される。一方、各気筒の膨張行程を含む行程にお
ける機関角速度が小さい側にばらついた時、つまり、発
生トルクが小さい側にばらついた時、その発生トルクを
大きい側に補正すべく燃料噴射量が増量補正される。
燃焼は空気が十分に余っているリーンな雰囲気の下で行
われるため、第２の燃焼が行われる時、燃料噴射量が増
加側にばらつくと燃焼に寄与する燃料量が増加し、発生
トルクが増加する。一方、燃料噴射量が減少側にばらつ
くと燃焼に寄与する燃料量が減少し、発生トルクが減少
する。そのため、上述したように図１８のステップ１１
４において、第２の燃焼が行われる時に各気筒の燃料噴
射量のばらつきの補正が行われる場合、各気筒の膨張行
程を含む行程における機関角速度が大きい側にばらつい
た時、つまり、発生トルクが大きい側にばらついた時、
その発生トルクを小さい側に補正すべく燃料噴射量が減
量補正される。一方、各気筒の膨張行程を含む行程にお
ける機関角速度が小さい側にばらついた時、つまり、発
生トルクが小さい側にばらついた時、その発生トルクを
大きい側に補正すべく燃料噴射量が増量補正される。
【０１０４】それに対し、図１５を参照して説明したよ
うに、低温燃焼は空気が不足気味の雰囲気の下で行われ
るため、低温燃焼が行われる時、燃料噴射量が増加側に
ばらつくと、空気がより一層不足気味になるため燃焼が
悪化し、発生トルクが減少する。一方、燃料噴射量が減
少側にばらつくと、逆に燃焼が向上し、発生トルクが増
加する。即ち、低温燃焼が行われる時と第２の燃焼が行
われる時とでは、各気筒の膨張行程を含む行程における
機関角速度が小さい側又は大きい側にばらついた時に、
燃料噴射量を増量補正すべきであるか、あるいは、減量
補正すべきであるかが全く逆になってしまう。それゆ
え、本実施形態では、上述したように低温燃焼が行われ
る時に、各気筒の燃料噴射量のばらつきを補正するのが
禁止される。その結果、低温燃焼が行われる時であって
各気筒の膨張行程を含む行程における機関角速度が小さ
い側にばらついた時、つまり、発生トルクが小さい側に
ばらついた時に、燃料噴射量が増量補正されることによ
り発生トルクが更にばらついてしまうこと、及び第１の
燃焼が行われる時であって発生トルクが大きい側にばら
ついた時に、燃料噴射量が減量補正されることにより発
生トルクが更にばらついてしまうことを回避することが
できる。
うに、低温燃焼は空気が不足気味の雰囲気の下で行われ
るため、低温燃焼が行われる時、燃料噴射量が増加側に
ばらつくと、空気がより一層不足気味になるため燃焼が
悪化し、発生トルクが減少する。一方、燃料噴射量が減
少側にばらつくと、逆に燃焼が向上し、発生トルクが増
加する。即ち、低温燃焼が行われる時と第２の燃焼が行
われる時とでは、各気筒の膨張行程を含む行程における
機関角速度が小さい側又は大きい側にばらついた時に、
燃料噴射量を増量補正すべきであるか、あるいは、減量
補正すべきであるかが全く逆になってしまう。それゆ
え、本実施形態では、上述したように低温燃焼が行われ
る時に、各気筒の燃料噴射量のばらつきを補正するのが
禁止される。その結果、低温燃焼が行われる時であって
各気筒の膨張行程を含む行程における機関角速度が小さ
い側にばらついた時、つまり、発生トルクが小さい側に
ばらついた時に、燃料噴射量が増量補正されることによ
り発生トルクが更にばらついてしまうこと、及び第１の
燃焼が行われる時であって発生トルクが大きい側にばら
ついた時に、燃料噴射量が減量補正されることにより発
生トルクが更にばらついてしまうことを回避することが
できる。
【０１０５】以下、本発明の多気筒内燃機関の第二の実
施形態について説明する。本実施形態の構成は図１に示
した第一の実施形態の構成とほぼ同様である。図２１〜
図２３を参照しつつ本実施形態の運転制御について説明
する。図２１〜図２３を参照すると、まず初めにステッ
プ１００において、図１９に示すＴＤＣ１８０°ＣＡ割
り込みルーチンを実行することにより得られた１番気筒
の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ1 、３番気筒の膨
張行程を含む行程に要した時間Ｔ2 、４番気筒の膨張行
程を含む行程に要した時間Ｔ3 及び２番気筒の膨張行程
を含む行程に要した時間Ｔ4 が読み込まれる。
施形態について説明する。本実施形態の構成は図１に示
した第一の実施形態の構成とほぼ同様である。図２１〜
図２３を参照しつつ本実施形態の運転制御について説明
する。図２１〜図２３を参照すると、まず初めにステッ
プ１００において、図１９に示すＴＤＣ１８０°ＣＡ割
り込みルーチンを実行することにより得られた１番気筒
の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ1 、３番気筒の膨
張行程を含む行程に要した時間Ｔ2 、４番気筒の膨張行
程を含む行程に要した時間Ｔ3 及び２番気筒の膨張行程
を含む行程に要した時間Ｔ4 が読み込まれる。
【０１０６】尚、第一の実施形態と同様に、本実施形態
では各気筒の膨張行程を含む行程の全部に要する時間Ｔ
ｉを検出することにより、各気筒の膨張行程を含む行程
における機関角速度を得ているが、他の実施形態では、
各気筒の膨張行程を含む行程の一部に要する時間を検出
することにより、各気筒の膨張行程を含む行程における
機関角速度を得てもよい。
では各気筒の膨張行程を含む行程の全部に要する時間Ｔ
ｉを検出することにより、各気筒の膨張行程を含む行程
における機関角速度を得ているが、他の実施形態では、
各気筒の膨張行程を含む行程の一部に要する時間を検出
することにより、各気筒の膨張行程を含む行程における
機関角速度を得てもよい。
【０１０７】図２１〜図２３の説明に戻り、次いでステ
ップ１０１において、各気筒の膨張行程を含む行程に要
した時間の平均である平均時間Ｔａｖｅ（＝（Ｔ1 ＋Ｔ
2 ＋Ｔ3 ＋Ｔ4 ）／４）が算出される。次いでステップ
１０２では、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉである
ことを示すフラグＩがセットされているか否かが判別さ
れる。フラグＩがセットされているとき、即ち機関の運
転状態が第１の運転領域Ｉであるときにはステップ１０
３に進んで要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ１（Ｎ）よりも大
きくなったか否かが判別される。Ｌ≦Ｘ１（Ｎ）のとき
にはステップ１０７に進んで低温燃焼が行われる。
ップ１０１において、各気筒の膨張行程を含む行程に要
した時間の平均である平均時間Ｔａｖｅ（＝（Ｔ1 ＋Ｔ
2 ＋Ｔ3 ＋Ｔ4 ）／４）が算出される。次いでステップ
１０２では、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉである
ことを示すフラグＩがセットされているか否かが判別さ
れる。フラグＩがセットされているとき、即ち機関の運
転状態が第１の運転領域Ｉであるときにはステップ１０
３に進んで要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ１（Ｎ）よりも大
きくなったか否かが判別される。Ｌ≦Ｘ１（Ｎ）のとき
にはステップ１０７に進んで低温燃焼が行われる。
【０１０８】ステップ１０３においてＬ＞Ｘ（Ｎ）にな
ったと判別されたときにはステップ１０４に進んでフラ
グＩがリセットされ、次いでステップ１１２に進んで第
２の燃焼が行われる。
ったと判別されたときにはステップ１０４に進んでフラ
グＩがリセットされ、次いでステップ１１２に進んで第
２の燃焼が行われる。
【０１０９】一方、ステップ１０２においてフラグＩが
セットされていないと判断されたとき、即ち機関の運転
状態が第２の運転領域IIであるときにはステップ１０５
に進んで要求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くな
ったか否かが判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときにはステ
ップ１１２に進み、リーン空燃比のもとで第２の燃焼が
行われる。
セットされていないと判断されたとき、即ち機関の運転
状態が第２の運転領域IIであるときにはステップ１０５
に進んで要求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くな
ったか否かが判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときにはステ
ップ１１２に進み、リーン空燃比のもとで第２の燃焼が
行われる。
【０１１０】一方、ステップ１０５においてＬ＜Ｙ
（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ１０６に
進んでフラグＩがセットされ、次いでステップ１０７に
進んで低温燃焼が行われる。
（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ１０６に
進んでフラグＩがセットされ、次いでステップ１０７に
進んで低温燃焼が行われる。
【０１１１】ステップ１０７では図１１（Ａ）に示すマ
ップからスロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出され、
スロットル弁２０の開度がこの目標開度ＳＴとされる。
次いでステップ１０８では図１１（Ｂ）に示すマップか
らＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ
制御弁３１の開度がこの目標開度ＳＥとされる。次いで
ステップ１０９では質量流量検出器２１により検出され
た吸入空気の質量流量（以下、単に吸入空気量と称す）
Ｇａが取込まれ、次いでステップ１１０では図１０
（Ｂ）に示すマップから目標空燃比Ａ／Ｆが算出され
る。次いでステップ１１１では吸入空気量Ｇａと目標空
燃比Ａ／Ｆに基づいて空燃比を目標空燃比Ａ／Ｆとする
のに必要な燃料噴射量Ｑが算出される。
ップからスロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出され、
スロットル弁２０の開度がこの目標開度ＳＴとされる。
次いでステップ１０８では図１１（Ｂ）に示すマップか
らＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ
制御弁３１の開度がこの目標開度ＳＥとされる。次いで
ステップ１０９では質量流量検出器２１により検出され
た吸入空気の質量流量（以下、単に吸入空気量と称す）
Ｇａが取込まれ、次いでステップ１１０では図１０
（Ｂ）に示すマップから目標空燃比Ａ／Ｆが算出され
る。次いでステップ１１１では吸入空気量Ｇａと目標空
燃比Ａ／Ｆに基づいて空燃比を目標空燃比Ａ／Ｆとする
のに必要な燃料噴射量Ｑが算出される。
【０１１２】次いでステップ２２００では、１番気筒の
膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ 1 、３番気筒の膨張
行程を含む行程に要した時間Ｔ2 、４番気筒の膨張行程
を含む行程に要した時間Ｔ3 及び２番気筒の膨張行程を
含む行程に要した時間Ｔ4 のすべてが平均時間Ｔａｖｅ
と等しいか否かが判別される。ＹＥＳのときには、低温
燃焼時の燃料噴射量Ｑのばらつき補正は実行されず、そ
のまま本ルーチンを終了する。一方、ＮＯのとき、つま
り、１番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ1 、
３番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ2 、４番
気筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ3 及び２番気
筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ 4 のすくなくと
も一つが平均時間Ｔａｖｅと異なるときには、ステップ
２２０１に進み、低温燃焼時の燃料噴射量Ｑのばらつき
補正が実行される。
膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ 1 、３番気筒の膨張
行程を含む行程に要した時間Ｔ2 、４番気筒の膨張行程
を含む行程に要した時間Ｔ3 及び２番気筒の膨張行程を
含む行程に要した時間Ｔ4 のすべてが平均時間Ｔａｖｅ
と等しいか否かが判別される。ＹＥＳのときには、低温
燃焼時の燃料噴射量Ｑのばらつき補正は実行されず、そ
のまま本ルーチンを終了する。一方、ＮＯのとき、つま
り、１番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ1 、
３番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ2 、４番
気筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ3 及び２番気
筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ 4 のすくなくと
も一つが平均時間Ｔａｖｅと異なるときには、ステップ
２２０１に進み、低温燃焼時の燃料噴射量Ｑのばらつき
補正が実行される。
【０１１３】図２４は低温燃焼時の燃料噴射量Ｑのばら
つき補正実行ルーチンを示したフローチャートである。
図２４に示すように、本ルーチンが開始されると、まず
ステップ２０００において、各気筒の膨張行程を含む行
程に要した時間Ｔｉが平均時間Ｔａｖｅよりも長いか否
かが判別される。ＹＥＳのときには、この気筒の燃料噴
射量Ｑが多い側にばらついているために発生トルクが小
さい側にばらつき、それゆえ、膨張行程を含む行程に要
する時間が長くなっていると判断され、ステップ２４０
１に進む。ステップ２４０１では、この気筒の発生トル
クを増加すべく燃料噴射量Ｑが減量補正される（Ｑ←Ｑ
−ΔＱ２）。一方、ＮＯのときには、この気筒の燃料噴
射量Ｑが少ない側にばらついているために発生トルクが
大きい側にばらつき、それゆえ、膨張行程を含む行程に
要する時間が短くなっていると判断され、ステップ２４
０２に進む。ステップ２４０２では、この気筒の発生ト
ルクを減少すべく燃料噴射量Ｑが増量補正される（Ｑ←
Ｑ＋ΔＱ２）。尚、図示していないが、上述した低温燃
焼時の燃料噴射量Ｑのばらつき補正実行ルーチンは、１
番気筒、３番気筒、４番気筒及び２番気筒のすべての気
筒について行われる。
つき補正実行ルーチンを示したフローチャートである。
図２４に示すように、本ルーチンが開始されると、まず
ステップ２０００において、各気筒の膨張行程を含む行
程に要した時間Ｔｉが平均時間Ｔａｖｅよりも長いか否
かが判別される。ＹＥＳのときには、この気筒の燃料噴
射量Ｑが多い側にばらついているために発生トルクが小
さい側にばらつき、それゆえ、膨張行程を含む行程に要
する時間が長くなっていると判断され、ステップ２４０
１に進む。ステップ２４０１では、この気筒の発生トル
クを増加すべく燃料噴射量Ｑが減量補正される（Ｑ←Ｑ
−ΔＱ２）。一方、ＮＯのときには、この気筒の燃料噴
射量Ｑが少ない側にばらついているために発生トルクが
大きい側にばらつき、それゆえ、膨張行程を含む行程に
要する時間が短くなっていると判断され、ステップ２４
０２に進む。ステップ２４０２では、この気筒の発生ト
ルクを減少すべく燃料噴射量Ｑが増量補正される（Ｑ←
Ｑ＋ΔＱ２）。尚、図示していないが、上述した低温燃
焼時の燃料噴射量Ｑのばらつき補正実行ルーチンは、１
番気筒、３番気筒、４番気筒及び２番気筒のすべての気
筒について行われる。
【０１１４】このように低温燃焼が行われているときに
は要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化するとスロットル
弁２０の開度およびＥＧＲ制御弁３１の開度がただちに
要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目標開度ＳＴ，
ＳＥに一致せしめられる。従って例えば要求負荷Ｌが増
大せしめられるとただちに燃焼室５内の空気量が増大せ
しめられ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せ
しめられる。
は要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化するとスロットル
弁２０の開度およびＥＧＲ制御弁３１の開度がただちに
要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目標開度ＳＴ，
ＳＥに一致せしめられる。従って例えば要求負荷Ｌが増
大せしめられるとただちに燃焼室５内の空気量が増大せ
しめられ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せ
しめられる。
【０１１５】一方、スロットル弁２０の開度又はＥＧＲ
制御弁３１の開度が変化して吸入空気量が変化するとこ
の吸入空気量Ｇａの変化が質量流量検出器２１により検
出され、この検出された吸入空気量Ｇａに基づいて燃料
噴射量Ｑが制御される。即ち、吸入空気量Ｇａが実際に
変化した後に燃料噴射量Ｑが変化せしめられることにな
る。
制御弁３１の開度が変化して吸入空気量が変化するとこ
の吸入空気量Ｇａの変化が質量流量検出器２１により検
出され、この検出された吸入空気量Ｇａに基づいて燃料
噴射量Ｑが制御される。即ち、吸入空気量Ｇａが実際に
変化した後に燃料噴射量Ｑが変化せしめられることにな
る。
【０１１６】ステップ１１２では図１４に示されるマッ
プから目標燃料噴射量Ｑが算出され、燃料噴射量がこの
目標燃料噴射量Ｑとされる。次いでステップ１１３にお
いて、１番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間
Ｔ1 、３番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間
Ｔ2 、４番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ3
及び２番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ4 の
すべてが平均時間Ｔａｖｅと等しいか否かが判別され
る。ＹＥＳのときには、第２の燃焼時の燃料噴射量Ｑの
ばらつき補正は実行されず、そのままステップ１１５に
進む。一方、ＮＯのとき、つまり、１番気筒の膨張行程
を含む行程に要した時間Ｔ1 、３番気筒の膨張行程を含
む行程に要した時間Ｔ2 、４番気筒の膨張行程を含む行
程に要した時間Ｔ3及び２番気筒の膨張行程を含む行程
に要した時間Ｔ4 のすくなくとも一つが平均時間Ｔａｖ
ｅと異なるときには、ステップ１１４に進み、図２０に
示した第２の燃焼時の燃料噴射量Ｑのばらつき補正実行
ルーチンにより第２の燃焼時の燃料噴射量Ｑのばらつき
補正が実行される。
プから目標燃料噴射量Ｑが算出され、燃料噴射量がこの
目標燃料噴射量Ｑとされる。次いでステップ１１３にお
いて、１番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間
Ｔ1 、３番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間
Ｔ2 、４番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ3
及び２番気筒の膨張行程を含む行程に要した時間Ｔ4 の
すべてが平均時間Ｔａｖｅと等しいか否かが判別され
る。ＹＥＳのときには、第２の燃焼時の燃料噴射量Ｑの
ばらつき補正は実行されず、そのままステップ１１５に
進む。一方、ＮＯのとき、つまり、１番気筒の膨張行程
を含む行程に要した時間Ｔ1 、３番気筒の膨張行程を含
む行程に要した時間Ｔ2 、４番気筒の膨張行程を含む行
程に要した時間Ｔ3及び２番気筒の膨張行程を含む行程
に要した時間Ｔ4 のすくなくとも一つが平均時間Ｔａｖ
ｅと異なるときには、ステップ１１４に進み、図２０に
示した第２の燃焼時の燃料噴射量Ｑのばらつき補正実行
ルーチンにより第２の燃焼時の燃料噴射量Ｑのばらつき
補正が実行される。
【０１１７】次いでステップ１１５では図１３（Ａ）に
示すマップからスロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出
される。次いでステップ１１６では図１３（Ｂ）に示す
マップからＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが算出さ
れ、ＥＧＲ制御弁３１の開度がこの目標開度ＳＥとされ
る。
示すマップからスロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出
される。次いでステップ１１６では図１３（Ｂ）に示す
マップからＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが算出さ
れ、ＥＧＲ制御弁３１の開度がこの目標開度ＳＥとされ
る。
【０１１８】次いでステップ１１７では質量流量検出器
２１により検出された吸入空気量Ｇａが取込まれる。次
いでステップ１１８では燃料噴射量Ｑと吸入空気量Ｇａ
から実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が算出される。次いでス
テップ１１９では図１２（Ｂ）に示すマップから目標空
燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステップ１２０では実
際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比Ａ／Ｆよりも大き
いか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）R ＞Ａ／Ｆのときに
はステップ１２１に進んでスロットル開度の補正値ΔＳ
Ｔが一定値αだけ減少せしめられ、次いでステップ１２
３へ進む。これに対して（Ａ／Ｆ）R ≦Ａ／Ｆのときに
はステップ１２２に進んで補正値ΔＳＴが一定値αだけ
増大せしめられ、次いでステップ１２３に進む。ステッ
プ１２３ではスロットル弁２０の目標開度ＳＴに補正値
ΔＳＴを加算することにより最終的な目標開度ＳＴが算
出され、スロットル弁２０の開度がこの最終的な目標開
度ＳＴとされる。即ち、実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目
標空燃比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が
制御される。
２１により検出された吸入空気量Ｇａが取込まれる。次
いでステップ１１８では燃料噴射量Ｑと吸入空気量Ｇａ
から実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が算出される。次いでス
テップ１１９では図１２（Ｂ）に示すマップから目標空
燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステップ１２０では実
際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比Ａ／Ｆよりも大き
いか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）R ＞Ａ／Ｆのときに
はステップ１２１に進んでスロットル開度の補正値ΔＳ
Ｔが一定値αだけ減少せしめられ、次いでステップ１２
３へ進む。これに対して（Ａ／Ｆ）R ≦Ａ／Ｆのときに
はステップ１２２に進んで補正値ΔＳＴが一定値αだけ
増大せしめられ、次いでステップ１２３に進む。ステッ
プ１２３ではスロットル弁２０の目標開度ＳＴに補正値
ΔＳＴを加算することにより最終的な目標開度ＳＴが算
出され、スロットル弁２０の開度がこの最終的な目標開
度ＳＴとされる。即ち、実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目
標空燃比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が
制御される。
【０１１９】このように第２の燃焼が行われているとき
には要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目
標燃料噴射量Ｑに一致せしめられる。例えば要求負荷Ｌ
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。
には要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目
標燃料噴射量Ｑに一致せしめられる。例えば要求負荷Ｌ
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。
【０１２０】一方、燃料噴射量Ｑが増大せしめられて空
燃比が目標空燃比Ａ／Ｆからずれると空燃比が目標空燃
比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が制御さ
れる。即ち、燃料噴射量Ｑが変化した後に空燃比が変化
せしめられることになる。
燃比が目標空燃比Ａ／Ｆからずれると空燃比が目標空燃
比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が制御さ
れる。即ち、燃料噴射量Ｑが変化した後に空燃比が変化
せしめられることになる。
【０１２１】これまで述べた実施形態では低温燃焼が行
われているときに燃料噴射量Ｑはオープンループ制御さ
れ、第２の燃焼が行われているときに空燃比がスロット
ル弁２０の開度を変化させることによって制御される。
しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料噴射量
Ｑを空燃比センサ２７の出力信号に基づいてフィードバ
ック制御することもできるし、また第２の燃焼が行われ
ているときに空燃比をＥＧＲ制御弁３１の開度を変化さ
せることによって制御することもできる。
われているときに燃料噴射量Ｑはオープンループ制御さ
れ、第２の燃焼が行われているときに空燃比がスロット
ル弁２０の開度を変化させることによって制御される。
しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料噴射量
Ｑを空燃比センサ２７の出力信号に基づいてフィードバ
ック制御することもできるし、また第２の燃焼が行われ
ているときに空燃比をＥＧＲ制御弁３１の開度を変化さ
せることによって制御することもできる。
【０１２２】図１５を参照して説明したように、低温燃
焼は空気が不足気味の雰囲気の下で行われるため、低温
燃焼が行われる時、燃料噴射量が減量されると、空気不
足がやや解消されて燃焼が向上し、発生トルク、つま
り、膨張行程を含む行程における機関角速度が増加する
という現象が見られる。それゆえ、本実施形態では、上
述したようにステップ２４０１において、低温燃焼が行
われる時に、機関角速度の小さい気筒の燃料噴射量が減
量補正される。その結果、低温燃焼が行われる時に、発
生トルクが小さい側にばらついた気筒の発生トルクを増
加させ、発生トルクのばらつきを抑制することができ
る。
焼は空気が不足気味の雰囲気の下で行われるため、低温
燃焼が行われる時、燃料噴射量が減量されると、空気不
足がやや解消されて燃焼が向上し、発生トルク、つま
り、膨張行程を含む行程における機関角速度が増加する
という現象が見られる。それゆえ、本実施形態では、上
述したようにステップ２４０１において、低温燃焼が行
われる時に、機関角速度の小さい気筒の燃料噴射量が減
量補正される。その結果、低温燃焼が行われる時に、発
生トルクが小さい側にばらついた気筒の発生トルクを増
加させ、発生トルクのばらつきを抑制することができ
る。
【０１２３】また、図１５を参照して説明したように、
低温燃焼は空気が不足気味の雰囲気の下で行われるた
め、低温燃焼が行われる時、燃料噴射量が増量される
と、空気がより一層不足気味になるため燃焼が悪化し、
発生トルク、つまり、膨張行程を含む行程における機関
角速度が減少するという現象が見られる。それゆえ、本
実施形態では、上述したようにステップ２４０２におい
て、低温燃焼が行われる時に、機関角速度の大きい気筒
の燃料噴射量が増量補正される。その結果、低温燃焼が
行われる時に、発生トルクが大きい側にばらついた気筒
の発生トルクを減少させ、発生トルクのばらつきを抑制
することができる。
低温燃焼は空気が不足気味の雰囲気の下で行われるた
め、低温燃焼が行われる時、燃料噴射量が増量される
と、空気がより一層不足気味になるため燃焼が悪化し、
発生トルク、つまり、膨張行程を含む行程における機関
角速度が減少するという現象が見られる。それゆえ、本
実施形態では、上述したようにステップ２４０２におい
て、低温燃焼が行われる時に、機関角速度の大きい気筒
の燃料噴射量が増量補正される。その結果、低温燃焼が
行われる時に、発生トルクが大きい側にばらついた気筒
の発生トルクを減少させ、発生トルクのばらつきを抑制
することができる。
【０１２４】
【発明の効果】請求項１及び２に記載の発明によれば、
内燃機関から煤（スモーク）が排出されること及びＮＯ
ｘが排出されることを同時に阻止しつつ、第１の燃焼が
行われる時であって各気筒の発生トルクがばらついた時
に、燃料噴射量が増量又は減量補正されることにより各
気筒の発生トルクが更にばらついてしまうことを回避す
ることができる。
内燃機関から煤（スモーク）が排出されること及びＮＯ
ｘが排出されることを同時に阻止しつつ、第１の燃焼が
行われる時であって各気筒の発生トルクがばらついた時
に、燃料噴射量が増量又は減量補正されることにより各
気筒の発生トルクが更にばらついてしまうことを回避す
ることができる。
【０１２５】請求項３に記載の発明によれば、内燃機関
から煤（スモーク）が排出されること及びＮＯｘが排出
されることを同時に阻止しつつ、低温燃焼が行われる時
に、発生トルクが小さい側にばらついた気筒の発生トル
クを増加させることにより、各気筒の発生トルクのばら
つきを抑制することができる。
から煤（スモーク）が排出されること及びＮＯｘが排出
されることを同時に阻止しつつ、低温燃焼が行われる時
に、発生トルクが小さい側にばらついた気筒の発生トル
クを増加させることにより、各気筒の発生トルクのばら
つきを抑制することができる。
【０１２６】請求項４に記載の発明によれば、内燃機関
から煤（スモーク）が排出されること及びＮＯｘが排出
されることを同時に阻止しつつ、低温燃焼が行われる時
に、発生トルクが大きい側にばらついた気筒の発生トル
クを減少させることにより、各気筒の発生トルクのばら
つきを抑制することができる。
から煤（スモーク）が排出されること及びＮＯｘが排出
されることを同時に阻止しつつ、低温燃焼が行われる時
に、発生トルクが大きい側にばらついた気筒の発生トル
クを減少させることにより、各気筒の発生トルクのばら
つきを抑制することができる。
【０１２７】請求項５及び６に記載の発明によれば、必
要に応じて各気筒の膨張行程を含む行程の一部又は全部
に要する時間を検出することにより機関角速度を得るこ
とができる
要に応じて各気筒の膨張行程を含む行程の一部又は全部
に要する時間を検出することにより機関角速度を得るこ
とができる
【０１２８】請求項７及び８に記載の発明によれば、未
燃炭化水素が内燃機関から排出されるのを阻止すること
ができる。
燃炭化水素が内燃機関から排出されるのを阻止すること
ができる。
【０１２９】請求項９に記載の発明によれば、外部から
燃焼室内に不活性ガスを供給する手段を特別に設ける必
要性を回避することができる。
燃焼室内に不活性ガスを供給する手段を特別に設ける必
要性を回避することができる。
【０１３０】請求項１０及び１１に記載の発明によれ
ば、排気ガス再循環率が、煤の発生量がピークになる排
気ガス再循環率に設定されるのを回避することができ
る。
ば、排気ガス再循環率が、煤の発生量がピークになる排
気ガス再循環率に設定されるのを回避することができ
る。
【０１３１】請求項１２に記載の発明によれば、運転領
域に応じて適切な燃焼を実行することができる。
域に応じて適切な燃焼を実行することができる。
【図１】圧縮着火式内燃機関の全体図である。
【図２】スモークおよびＮＯｘの発生量等を示す図であ
る。
る。
【図３】燃焼圧を示す図である。
【図４】燃料分子を示す図である。
【図５】スモークの発生量とＥＧＲ率との関係を示す図
である。
である。
【図６】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図であ
る。
る。
【図７】第１の運転領域Ｉおよび第２の運転領域IIを示
す図である。
す図である。
【図８】空燃比センサの出力を示す図である。
【図９】スロットル弁の開度等を示す図である。
【図１０】第１の運転領域Ｉにおける空燃比等を示す図
である。
である。
【図１１】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
である。
【図１２】第２の燃焼における空燃比等を示す図であ
る。
る。
【図１３】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
である。
【図１４】燃料噴射量のマップを示す図である。
【図１５】空燃比と発生トルクとの関係を示したグラフ
である。
である。
【図１６】第一の実施形態の機関の運転を制御するため
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図１７】第一の実施形態の機関の運転を制御するため
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図１８】第一の実施形態の機関の運転を制御するため
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図１９】ＴＤＣ１８０°ＣＡ割り込みルーチンを示し
たフローチャートである。
たフローチャートである。
【図２０】第２の燃焼時の燃料噴射量のばらつき補正実
行ルーチンを示したフローチャートである。
行ルーチンを示したフローチャートである。
【図２１】第二の実施形態の機関の運転を制御するため
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図２２】第二の実施形態の機関の運転を制御するため
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図２３】第二の実施形態の機関の運転を制御するため
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図２４】低温燃焼時の燃料噴射量のばらつき補正実行
ルーチンを示したフローチャートである。
ルーチンを示したフローチャートである。
５…燃焼室 ６…燃料噴射弁 ２９…ＥＧＲ通路 ３１…ＥＧＲ制御弁 ５２…クランク角センサ ６０…加速度センサ
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０２Ｄ 41/04 ３８０ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３８０Ｂ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｈ ３０１Ｎ 45/00 ３０１ 45/00 ３０１Ｆ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｊ (72)発明者 吉▲崎▼ 康二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 後藤 雅人 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 伊藤 丈和 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G062 AA01 AA05 BA04 CA07 CA08 EA11 ED08 FA13 GA00 GA01 GA04 GA06 GA17 3G084 AA01 BA05 BA09 BA13 BA20 DA10 DA23 FA00 FA07 FA10 FA29 FA33
Claims (12)
- 【請求項１】 燃焼室内に供給される不活性ガスの量を
増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達
し、前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に増
大していくと前記燃焼室内における燃焼時の燃料および
その周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤が
ほとんど発生しなくなる多気筒内燃機関であって、煤の
発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼室
内に供給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生
しない第１の燃焼と、煤の発生量がピークとなる不活性
ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される不活性ガスの
量が少ない第２の燃焼とを選択的に切り換える切換手段
と、各気筒の燃料噴射量のばらつきを補正するための燃
料噴射量補正手段とを具備し、前記第１の燃焼が行われ
る時に、各気筒の燃料噴射量のばらつきを補正するのを
禁止するようにした多気筒内燃機関。 - 【請求項２】 前記燃料噴射量補正手段は、各気筒の膨
張行程を含む行程における機関角速度を検出し、検出さ
れた前記機関角速度に基づいて各気筒の燃料噴射量のば
らつきを補正する請求項１に記載の多気筒内燃機関。 - 【請求項３】 燃焼室内に供給される不活性ガスの量を
増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達
し、前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に増
大していくと前記燃焼室内における燃焼時の燃料および
その周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤が
ほとんど発生しなくなる多気筒内燃機関であって、煤の
発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼室
内に供給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生
しない燃焼を実行可能であり、各気筒の膨張行程を含む
行程における機関角速度を検出し、検出された前記機関
角速度に基づいて各気筒の燃料噴射量のばらつきを補正
する燃料噴射量補正手段を具備し、前記煤がほとんど発
生しない燃焼が行われる時に、前記機関角速度の小さい
気筒の燃料噴射量を減量補正するようにした多気筒内燃
機関。 - 【請求項４】 燃焼室内に供給される不活性ガスの量を
増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達
し、前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に増
大していくと前記燃焼室内における燃焼時の燃料および
その周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤が
ほとんど発生しなくなる多気筒内燃機関であって、煤の
発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼室
内に供給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生
しない燃焼を実行可能であり、各気筒の膨張行程を含む
行程における機関角速度を検出し、検出された前記機関
角速度に基づいて各気筒の燃料噴射量のばらつきを補正
する燃料噴射量補正手段を具備し、前記煤がほとんど発
生しない燃焼が行われる時に、前記機関角速度の大きい
気筒の燃料噴射量を増量補正するようにした多気筒内燃
機関。 - 【請求項５】 前記機関角速度が、各気筒の膨張行程を
含む行程の一部に要する時間を検出することにより得ら
れる請求項２〜４のいずれか一項に記載の多気筒内燃機
関。 - 【請求項６】 前記機関角速度が、各気筒の膨張行程を
含む行程の全部に要する時間を検出することにより得ら
れる請求項２〜４のいずれか一項に記載の多気筒内燃機
関。 - 【請求項７】 前記燃焼室から排出された未燃炭化水素
を酸化するために機関排気通路内に酸化機能を有する触
媒を配置した請求項１、３及び４のいずれか一項に記載
の多気筒内燃機関。 - 【請求項８】 前記触媒が酸化触媒、三元触媒又はＮＯ
ｘ吸収剤の少くとも一つからなる請求項７に記載の多気
筒内燃機関。 - 【請求項９】 前記燃焼室から排出された排気ガスを機
関吸気通路内に再循環させる排気ガス再循環装置を具備
し、前記不活性ガスが前記機関吸気通路内に再循環され
た再循環排気ガスからなる請求項１、３及び４のいずれ
か一項に記載の多気筒内燃機関。 - 【請求項１０】 煤の発生量がピークとなる再循環排気
ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される再循環排気ガ
スの量が多く煤がほとんど発生しない第１の燃焼と、煤
の発生量がピークとなる再循環排気ガスの量よりも前記
燃焼室内に供給される再循環排気ガスの量が少ない第２
の燃焼とを選択的に切り換える切換手段を具備し、前記
第１の燃焼から前記第２の燃焼に又は前記第２の燃焼か
ら前記第１の燃焼に切り換えられるときに排気ガス再循
環率をステップ状に変化させるようにした請求項９に記
載の多気筒内燃機関。 - 【請求項１１】 前記第１の燃焼が行われているときの
排気ガス再循環率がほぼ５５パーセント以上であり、前
記第２の燃焼が行われているときの排気ガス再循環率が
ほぼ５０パーセント以下である請求項１０に記載の多気
筒内燃機関。 - 【請求項１２】 機関の運転領域を低負荷側の第１の運
転領域と高負荷側の第２の運転領域とに分割し、前記第
１の運転領域では前記第１の燃焼を行い、前記第２の運
転領域では前記第２の燃焼を行うようにした請求項１０
に記載の多気筒内燃機関。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29836398A JP3331986B2 (ja) | 1998-10-20 | 1998-10-20 | 多気筒内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29836398A JP3331986B2 (ja) | 1998-10-20 | 1998-10-20 | 多気筒内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000130238A true JP2000130238A (ja) | 2000-05-09 |
| JP3331986B2 JP3331986B2 (ja) | 2002-10-07 |
Family
ID=17858729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29836398A Expired - Fee Related JP3331986B2 (ja) | 1998-10-20 | 1998-10-20 | 多気筒内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3331986B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7461634B2 (en) | 2004-03-01 | 2008-12-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection amount correction method for pressure boosting fuel injection apparatus |
| CN106807186A (zh) * | 2015-11-30 | 2017-06-09 | 中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司 | 海工装备的主机烟气处理系统 |
-
1998
- 1998-10-20 JP JP29836398A patent/JP3331986B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7461634B2 (en) | 2004-03-01 | 2008-12-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel injection amount correction method for pressure boosting fuel injection apparatus |
| CN106807186A (zh) * | 2015-11-30 | 2017-06-09 | 中国国际海运集装箱(集团)股份有限公司 | 海工装备的主机烟气处理系统 |
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| JP3331986B2 (ja) | 2002-10-07 |
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