JP2002188468A - 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

Info

Publication number
JP2002188468A
JP2002188468A JP2000381349A JP2000381349A JP2002188468A JP 2002188468 A JP2002188468 A JP 2002188468A JP 2000381349 A JP2000381349 A JP 2000381349A JP 2000381349 A JP2000381349 A JP 2000381349A JP 2002188468 A JP2002188468 A JP 2002188468A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
intake
valve
degree
compression ratio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000381349A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4461617B2 (ja
Inventor
Tomomi Watanabe
友巳 渡辺
Yasuyuki Terasawa
保幸 寺沢
Naoyuki Yamagata
直之 山形
Ichiji Kataoka
一司 片岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2000381349A priority Critical patent/JP4461617B2/ja
Publication of JP2002188468A publication Critical patent/JP2002188468A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4461617B2 publication Critical patent/JP4461617B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/12—Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/09—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
    • F02M26/10—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine having means to increase the pressure difference between the exhaust and intake system, e.g. venturis, variable geometry turbines, check valves using pressure pulsations or throttles in the air intake or exhaust system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】予混合の程度が高い圧縮着火燃焼形態を採って
いるときの早期着火を防止する。 【解決手段】吸気バルブ３３の開閉タイミング又はリフ
ト量を変更することによってエンジン１の実圧縮比を変
更させるバルブ調節手段３６を設けておき、燃料噴射弁
５によって早期噴射を行なうことによって予混合の程度
を高くし、この予混合化の程度が高いときはそれが低い
ときよりもエンジンの実圧縮比が低くなるように上記バ
ルブ調節手段３６を作動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジン
の燃焼制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にエンジンの燃焼形態は、予混合燃
焼と拡散燃焼に大別されるが、従来は火花点火式エンジ
ンでは前者の予混合燃焼が主であり、ディーゼルエンジ
ンでは後者の拡散燃焼が主となっている。これに対し
て、近年、ディーゼルエンジンにおいても、黒煙とＮＯ
ｘ（窒素酸化物）とを同時に低減すべく予混合圧縮着火
燃焼方式を採用する研究が進められている。
【０００３】例えば、特開平９−１５８８１０号公報に
は、気筒内に、吸気行程の初期に燃料の総供給量の５０
％を予備噴射し、圧縮行程上死点付近で残りの燃料を主
噴射することが記載されている。すなわち、予備噴射に
よって気筒内に形成される希薄混合気は余剰酸素を含む
から黒煙の発生が少なくなり、また、その混合気の一部
が着火することによって発生する燃焼ガスが内部ＥＧＲ
効果をもたらすために主噴射によるＮＯｘの生成が少な
くなることが述べられている。また、予混合圧縮着火燃
焼方式のみを採用すると、限られた負荷・回転領域でし
かエンジンを運転することができないが、燃料の予備噴
射及び主噴射の噴射量、噴射時期、又は噴射回数をコン
トロールすることによってエンジンの運転状態に応じた
制御が可能になることが述べられている。
【０００４】特開平１０−１４１１２４号公報には、気
筒内に、吸気行程の初期に燃料の総供給量の５％以下を
予備噴射し、圧縮行程の中期又は後期に２〜１５％量の
燃料をパイロット噴射した後、圧縮行程上死点付近で残
りの燃料を主噴射することにより、部分的な希薄予混合
圧縮着火燃焼を行なわせてＮＯｘの生成を抑制しつつ、
黒煙の排出量を低減させることが記載されている。ま
た、予混合圧縮着火燃焼方式のみを採用すると、限られ
た負荷・回転領域でしかエンジンを運転することができ
ないが、燃料の予備噴射量及びパイロット噴射量をコン
トロールすることによって全負荷領域でエンジンを運転
することができることが述べられている。
【０００５】また、特開平８−２１８９２０号公報に
は、ディーゼルエンジンの排気通路に排気ガス中のＮＯ
ｘを吸収するＮＯｘ吸収材を配置し、このＮＯｘ吸収材
からＮＯｘを放出させるときにエンジンの燃焼における
空気過剰率を低下させるとともに、拡散燃焼主体の燃焼
方式から予混合燃焼主体の燃焼方式に切り換えることが
記載されている。また、圧縮着火時期を遅延させること
により、予混合燃焼主体の燃焼方式にすること、圧縮着
火時期を遅延させるために筒内圧力を低減させることが
記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の予混合
圧縮着火燃焼方式は、黒煙及びＮＯｘの同時低減に有効
であるものの、圧縮行程において予混合気が圧縮される
ことに伴って気筒内温度が高くなると、圧縮行程上死点
付近に達する前に着火するおそれがある。すなわち、早
期着火を起こし、予混合燃焼による黒煙の低減効果が充
分に得られないおそれがあるとともに、その着火燃焼に
伴ってエンジンに負のトルクが発生し、燃料消費率が大
きくなるおそれがある。本発明はこのような問題を解決
することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、予混
合燃焼手段と圧縮比低減手段とを組み合わせ、あるいは
予混合燃焼手段と筒内酸素濃度低減手段とを組み合わせ
ることにより、上記早期着火の問題を解決した。
【０００８】請求項１に係る発明は、気筒内に燃料を噴
射する燃料噴射弁と、エンジンの運転状態に応じて、圧
縮着火前の燃料と空気との予混合化の程度が変わるよう
に上記燃料噴射弁の作動を制御する噴射制御手段とを備
えたディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、エン
ジンの実圧縮比を変更させる圧縮比変更手段と、上記予
混合化の程度が高いときはそれが低いときよりもエンジ
ンの実圧縮比が低くなるように上記圧縮比変更手段の作
動を制御する圧縮比制御手段とを備えていることを特徴
とする。
【０００９】上記予混合化の程度が高いときとは、換言
すれば気筒内に均一化の進んだ希薄混合気が形成された
状態で圧縮着火を生じさせる燃焼形態とするときであ
り、圧縮着火する部分には過濃混合気が形成されていて
もよい。これに対して、予混合化の程度が低いときと
は、燃料と空気との混合の均一性が低い状態で圧縮着火
させる、例えば拡散燃焼を主体とする燃焼形態をとると
きであるが、相対的に上記予混合化の程度が低いもので
あればよい。
【００１０】従って、本発明によれば、燃料噴射弁の制
御により燃料と空気との予混合化の程度を高めたとき
は、エンジンの実圧縮比が低くなるから、それだけ圧縮
行程における筒内温度の上昇が抑えられ、早期着火が避
けられる。一方、燃料と空気との予混合化の程度が低い
燃焼形態にしたときは、実圧縮比が高くなるから、圧縮
行程上死点付近で噴射する燃料を確実に着火させること
ができる。
【００１１】上記予混合化の程度が高い燃焼形態とする
ための燃料噴射制御は、圧縮行程上死点付近での圧縮着
火前に比較的均一な希薄混合気が形成されるように燃料
を気筒内に噴射する早期噴射（吸気行程で噴射又は圧縮
行程における例えば上死点前６０゜ＣＡまでに噴射）を
実行するものであればよい。例えば、圧縮行程上死点付
近で燃料を噴射する主噴射を行なう場合は、燃料の一部
を早期噴射し、残りを主噴射するという噴射制御を採用
することができる。圧縮行程上死点付近での燃料噴射量
（主噴射量）は零としてもよい。
【００１２】なお、ここでいう実圧縮比とは、圧縮行程
上死点での気筒内容積に対する、圧縮行程において実際
に圧縮される吸気量（標準状態での体積）と圧縮行程上
死点での気筒内容積との和の比をいう。
【００１３】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
ディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、上記圧縮
比変更手段は、吸気バルブの開閉タイミング又は開度量
を変えるバルブ調節手段であり、上記圧縮比制御手段
は、上記予混合化の程度が高いときはそれが低いときよ
りもエンジンの実圧縮比が低くなるように上記バルブ調
節手段により吸気バルブの開閉タイミング又は開度量を
変更することを特徴とする。
【００１４】すなわち、吸気バルブの閉時期を吸気通路
における吸気バルブ前の圧力と気筒内圧力とが略同じに
なるとき（気筒内に空気が実質的に吸入されなくなると
き）よりも早めると、例えば吸気行程下死点よりも早め
ると、吸入空気量が少なくなり、吸気バルブの閉時期を
上記圧力が略同じになるときよりも遅らせると、気筒内
に吸入された空気の一部が圧縮行程初期に吸気通路へ戻
されるために気筒内に残る空気量が少なくなり、また、
吸気バルブの開度量を小さくするとそれだけ吸入空気量
が少なくなり、実圧縮比が低くなる。これにより、圧縮
行程での筒内温度の上昇が抑えられ、好ましくない早期
着火が避けられる。
【００１５】請求項３に係る発明は、請求項２に記載の
ディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、上記噴射
制御手段は、吸気行程に燃料を噴射するように上記燃料
噴射弁を作動させることによって上記予混合化の程度が
高い燃焼形態を生ずるようにし、上記圧縮比制御手段
は、上記吸気行程に燃料が噴射されることによって上記
予混合化の程度が高くなるときは上記吸気バルブの閉時
期を吸気行程下死点に又は該下死点よりも進角側にする
ことを特徴とする。
【００１６】従って、吸気行程噴射によって生じた予混
合気が圧縮行程で吸気通路に吹き返されて燃焼すべき混
合気の空燃比にバラツキを生ずることを避けることがで
きる。
【００１７】請求項４に係る発明は、請求項３に記載の
ディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、上記圧縮
比制御手段は、上記予混合化の程度が高いときはエンジ
ン回転数が増大するほど上記吸気バルブの閉時期を遅角
し又は吸気バルブの開度量を大きくすることを特徴とす
る。
【００１８】すなわち、エンジン回転数が増大するほど
吸気バルブの閉時期を遅角させるようにすれば、吸気通
路の動的効果を利用して吸気の充填効率を高めることが
できエンジン出力の確保に有利になる。また、エンジン
回転数が増大するほど吸気バルブの開度量を大きくすれ
ば、それだけ吸入空気量が多くなるから、同じくエンジ
ン出力の確保に有利になる。
【００１９】請求項５に係る発明は、請求項３に記載の
ディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、上記圧縮
比制御手段は、上記予混合化の程度が高いときはエンジ
ン負荷が増大するほど上記吸気バルブの開度量を小さく
することを特徴とする。
【００２０】すなわち、エンジン負荷が高くなるとそれ
だけ燃料噴射量が多くなるため早期着火を招き易くなる
が、吸気バルブの開度量を小さくなるから、実圧縮比が
低くなり、早期着火が避けられる。また、吸気バルブの
閉時期を遅らせる場合のような吸気の吹き返しの問題も
ない。
【００２１】請求項６に係る発明は、請求項１に記載の
ディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、上記噴射
制御手段は、エンジン温度が所定温度以下のとき、エン
ジン負荷が所定負荷以下のとき、又はエンジン回転数が
所定回転数以下のときに、上記予混合化の程度が高くな
るように上記燃料噴射弁の作動を制御することを特徴と
する。
【００２２】エンジン温度が高いときは筒内温度が高く
なって早期着火を招き易くなり、エンジン負荷が高いと
きは燃料噴射量が多く早期着火を招き易くなり、エンジ
ン回転数が高いときは予混合のための時間が短くなる。
そこで、早期着火を招きにくいとき、あるいは予混合を
生じ易いときに、予混合化の程度が高い燃焼形態をとる
ようにしたものである。
【００２３】請求項７に係る発明は、請求項１に記載の
ディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、上記圧縮
比変更手段として、エンジンの吸気通路に該吸気通路の
開度を変える吸気絞り手段と、吸気バルブの開閉タイミ
ングを変えるバルブ調節手段とを備え、上記圧縮比制御
手段は、エンジン温度が所定温度よりも低いときには上
記吸気絞り手段により上記吸気通路の開度を変更するこ
とによって上記実圧縮比を変更し、エンジン温度が上記
所定温度以上のときは上記バルブ調節手段により上記吸
気バルブの開閉タイミングを変更することによって上記
実圧縮比を変更することを特徴とする。
【００２４】すなわち、吸気通路を絞る（開度を小さく
する）と、それによって気筒への空気の流入が妨げられ
るため、吸気行程下死点での気筒内圧力は負圧になり、
吸気通路を絞らない場合に比べて実圧縮比が低くなる。
しかし、吸気通路を絞っても、吸気行程ではその下死点
に至るまで空気が気筒内に流入するから、当該下死点で
の負圧度は吸気バルブの閉時期を早める場合や遅くする
場合のような大きなものにはならず、筒内温度はそれほ
ど低くならない。かえって、吸気通路の絞りによって吸
気速度が高くなってその運動エネルギーが高くなり、そ
のエネルギーが気筒内で熱に変わるため、筒内温度が高
くなる。
【００２５】従って、本発明によれば、エンジン温度が
低いときは吸気通路の絞りによって実圧縮比を下げるか
ら、エンジン温度を高める（暖機を促進する）ことがで
き、エンジン温度が高いときは吸気バルブの開閉タイミ
ングを変更することによって実圧縮比を下げるから、筒
内温度の上昇を抑えて早期着火を防止することができ
る。
【００２６】請求項８に係る発明は、気筒内に燃料を噴
射する燃料噴射弁と、エンジンの運転状態に応じて、圧
縮着火前の燃料と空気との予混合化の程度が変わるよう
に上記燃料噴射弁の作動を制御する噴射制御手段とを備
えたディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、上記
予混合化の程度が高いときはそれが低いときよりも上記
筒内の酸素濃度を低下させる酸素濃度変更手段を備えて
いることを特徴とする。
【００２７】本発明の場合は、筒内酸素濃度の低下によ
り、混合気が着火し難くなるため、予混合化の程度が高
い燃焼形態のときの早期着火・燃焼を防止することがで
きる。このような酸素濃度の低減は例えばＥＧＲ（排気
還流）によって行なうことができる。
【００２８】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、エンジン
の運転状態に応じて予混合化の程度が変わるように燃料
噴射弁の作動を制御するようにしたディーゼルエンジン
の燃焼制御装置において、予混合化の程度が高い燃焼形
態のときはそれが低い燃焼形態のときよりもエンジンの
実圧縮比が低くなるようにしたから、圧縮行程における
筒内温度の上昇が抑えられて早期着火が避けられ、黒煙
の発生を抑えることができるとともに、エンジンに負の
トルクが発生することが防止され、さらに予混合化の程
度が高い燃焼形態で運転する領域をエンジン高温側に、
エンジン高回転側に、エンジン高負荷側に拡大すること
ができる。
【００２９】請求項２に係る発明によれば、請求項１に
記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、吸
気バルブの開閉タイミング又は開度量を変更することに
よってエンジンの実圧縮比を変更するようにしたから、
吸入空気量を減らすことによって実圧縮比を低下させ、
圧縮行程における筒内温度の上昇を抑え、早期着火を防
止することができる。
【００３０】請求項３に係る発明によれば、請求項２に
記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、吸
気行程に燃料を噴射することによって予混合化の程度が
高い燃焼形態を生ずるようにし、この予混合化の程度が
高い燃焼形態のときは吸気バルブの閉時期を吸気行程下
死点に又は該下死点よりも進角側にしたから、予混合気
が圧縮行程初期に吸気通路に吹き返されて燃焼すべき混
合気の空燃比にバラツキを生ずることを避けることがで
きる。
【００３１】請求項４に係る発明によれば、請求項３に
記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、予
混合化の程度が高い燃焼形態のときはエンジン回転数が
増大するほど吸気バルブの閉時期を遅角し又は吸気バル
ブの開度量を大きくするようにしたから、吸気通路の動
的効果を利用して吸気の充填効率を高め、あるいは吸気
バルブの開度量の増大によって吸入空気量を多くするこ
とができ、エンジン出力の確保に有利になる。
【００３２】請求項５に係る発明によれば、請求項３に
記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、予
混合化の程度が高い燃焼形態のときはエンジン負荷が増
大するほど吸気バルブの開度量を小さくするようにした
から、吸気の吹き返しの問題を避けながら、実圧縮比を
下げて早期着火を防止することができる。
【００３３】請求項６に係る発明によれば、請求項１に
記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、エ
ンジン温度が所定温度以下のとき、エンジン負荷が所定
負荷以下のとき、又はエンジン回転数が所定回転数以下
のときに、予混合化の程度が高い燃焼形態になるように
したから、筒内温度の上昇を抑え、あるいは予混合時間
を確保して所期の予混合化の程度が高い燃焼形態をとる
ことができる。
【００３４】請求項７に係る発明によれば、請求項１に
記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、エ
ンジン温度が所定温度よりも低いときには吸気絞り手段
により吸気通路の開度を変更することによって実圧縮比
を変更し、エンジン温度が上記所定温度以上のときはバ
ルブ調節手段により吸気バルブの開閉タイミングを変更
することによって実圧縮比を変更するようにしたから、
エンジン温度が低いときは、エンジン温度を高める（暖
機を促進する）ことができ、エンジン温度が高いときは
筒内温度の上昇を抑えて早期着火を防止することができ
る。
【００３５】請求項８に係る発明によれば、エンジンの
運転状態に応じて、圧縮着火前の燃料と空気との予混合
化の程度が変わるように上記燃料噴射弁の作動を制御す
るようにしたディーゼルエンジンの燃焼制御装置におい
て、予混合化の程度が高いときはそれが低いときよりも
筒内の酸素濃度を低下させるようにしたから、早期着火
・燃焼を防止し、請求項１に係る発明と同様の効果が得
られる。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【００３７】図１は本発明の実施形態に係るディーゼル
エンジンの燃料制御装置の全体構成を示し、１は車両に
搭載された多気筒ディーゼルエンジンのエンジン本体で
ある。このエンジン本体１は複数の気筒２（１つのみ図
示する）を有し、その各気筒２内にピストン３が往復動
可能に嵌挿されていて、この気筒２とピストン３によっ
て各気筒２内に燃焼室４が形成される。また、気筒２の
頂部略中央には、インジェクタ（燃料噴射弁）５が先端
部の噴孔を気筒２内に臨ませて配設され、各気筒毎に所
定の噴射タイミングで噴孔が開閉作動されて、気筒２内
に燃料を直接噴射するようになっている。
【００３８】上記各インジェクタ５は高圧の燃料を蓄え
る共通のコモンレール（蓄圧室）６に接続されていて、
そのコモンレール６にはクランク軸７により駆動される
高圧供給ポンプ８が接続されている。この高圧供給ポン
プ８は、圧力センサ６ａによって検出されるコモンレー
ル６内の燃圧が所定値以上に保持されるように作動す
る。また、クランク軸７の回転角度を検出するクランク
角センサ９が設けられており、このクランク角センサ９
は、クランク軸７の端部に設けた被検出用プレート（図
示省略）と、その外周に相対向するように配置され電磁
ピックアップとからなり、その電磁ピックアップが被検
出用プレートの外周部全周に所定角度おきに形成された
突起部の通過に対応してパルス信号を出力するようにな
っている。
【００３９】１０はエンジン本体１の気筒２内にエアク
リーナ（図示省略）で濾過した吸気（空気）を供給する
吸気通路であり、この吸気通路１０の下流端部には、図
示しないがサージタンクが設けられ、このサージタンク
から分岐した各通路が吸気ポートにより各気筒２に接続
されている。また、吸気ポートは比較的強いスワールを
生ずるようにされている。例えばヘリカルポートとさ
れ、又は吸気が気筒壁面に沿って流入するように吸気ポ
ートが気筒に対して偏心して設けられ（タンジェンシャ
ルポート）、あるいはシュラウド弁が設けられる。ま
た、サージタンクには各気筒２に供給される過給圧力を
検出する吸気圧センサ１０ａが設けられている。
【００４０】上記吸気通路１０には上流側から下流側に
向かって順に、エンジン本体１に吸入される吸気流量を
検出するホットフィルム式エアフローセンサ１１と、後
述のタービン２１により駆動されて吸気を圧縮するブロ
ワ１２と、このブロワ１２により圧縮した吸気を冷却す
るインタークーラ１３と、吸気通路１０の断面積を絞る
吸気絞り弁（吸入空気量調節手段）１４とがそれぞれ設
けられている。この吸気絞り弁１４は、全閉状態でも吸
気が流通可能なように切り欠きが設けられたバタフライ
バルブからなり、後述のＥＧＲ弁２４と同様、ダイヤフ
ラム１５に作用する負圧の大きさが負圧制御用の電磁弁
１６により調節されることで、弁の開度が制御されるよ
うになっている。また、上記吸気絞り弁１４にはその開
度を検出するセンサ（図示省略）が設けられている。
【００４１】２０は各気筒２から排気ガスを排出する排
気通路で、排気マニホールドを介して各気筒２に接続さ
れている。この排気通路２０には、上流側から下流側に
向かって順に、排気ガス中の酸素濃度を検出するリニア
Ｏ2 センサ１７と、排気流により回転されるタービン２
１と、排気ガス中のＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘを浄化可能な
触媒２２とが配設されている。
【００４２】上記排気通路２０のタービン２１よりも上
流側の部位からは、排気ガスの一部を吸気側に還流させ
る排気還流通路（以下ＥＧＲ通路という）２３が分岐
し、このＥＧＲ通路２３の下流端は吸気絞り弁１４より
も下流側の吸気通路１０に接続されている。ＥＧＲ通路
２３の途中には還流排気ガスを冷却するクーラー２３ａ
が設けられている。ＥＧＲ通路２３のクーラー２３ａよ
りも下流端寄りには、開度調節可能な排気還流量調節弁
（吸入空気量調節手段：以下ＥＧＲ弁という）２４が配
置されていて、排気通路２０の排気ガスの一部をＥＧＲ
弁２４により流量調節しながら吸気通路１０に還流させ
るようになっている。
【００４３】上記ＥＧＲ弁２４は、負圧応動式のもので
あって、その弁箱の負圧室に負圧通路２７が接続されて
いる。この負圧通路２７は、負圧制御用の電磁弁２８を
介してバキュームポンプ（負圧源）２９に接続されてお
り、電磁弁２８が後述のＥＣＵ３５からの制御信号（電
流）によって負圧通路２７を連通・遮断することによっ
て、負圧室のＥＧＲ弁駆動負圧が調節され、それによっ
て、ＥＧＲ通路２３の開度がリニアに調節されるように
なっている。
【００４４】上記ターボ過給機２５は、ＶＧＴ（バリア
ブルジオメトリーターボ）であって、これにはダイヤフ
ラム３０が取り付けられていて、負圧制御用の電磁弁３
１によりダイヤフラム３０に作用する負圧が調節される
ことで、排気ガス流路の断面積が調節されるようになっ
ている。
【００４５】また、上記ディーゼルエンジンは吸気バル
ブの開閉タイミング又は開度量を変えるバルブ調節手段
（可変バルブタイミング手段（ＶＶＴ）又は可変バルブ
リフト手段（ＶＶＬ））３６を備えている。すなわち、
図２に示すように、上記エンジン燃焼室４の吸気口を開
閉する吸気バルブ３３には、エンジンの運転状態に応じ
て該エンジンの実圧縮比が変化するようにバルブの開閉
タイミング又は開度量を変えるためのソレノイド式のバ
ルブ調節手段３６が設けられている。燃焼室４の排気口
を開閉する排気バルブ３４にはこのバルブを一定のタイ
ミングで開閉させる動弁機構（図示省略）が設けられて
いる。
【００４６】上記各インジェクタ５、高圧供給ポンプ
８、吸気絞り弁１４、ＥＧＲ弁２４、ターボ過給機２
５、バルブ調節手段３６等はコントロールユニット（En
gine Contorol Unit：以下ＥＣＵという）３５からの制
御信号によって作動するように構成されている。一方、
このＥＣＵ３５には、エンジン運転状態を検出するため
のクランク角センサ９からの出力信号と、エアフローセ
ンサ１１からの出力信号と、車両の運転者による図示し
ないアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出す
るアクセル開度センサ３２からの出力信号と、エンジン
水温を検出するセンサ１８からの出力信号とが入力さ
れ、さらに上記圧力センサ６ａからの出力信号と、圧力
センサ１０ａからの出力信号と、Ｏ2センサ１７からの
出力信号と、ＥＧＲ弁２４のリフトセンサ２６からの出
力信号等も入力されている。
【００４７】そして、燃料噴射制御手段３９によりイン
ジェクタ５による燃料噴射量（燃料供給量）及び燃料噴
射時期がエンジンの運転状態に応じて制御されるととも
に、圧縮比制御手段３８によりバルブ調節手段３６又は
吸気絞り弁１４によるエンジンの実圧縮比がエンジンの
運転状態に応じて制御され、また、高圧供給ポンプ８の
作動によるコモンレール圧力、即ち燃量噴射圧の制御が
行なわれ、これに加えて、ＥＧＲ弁２４の作動による排
気還流量（吸入空気量）の制御と、ターボ過給機２５の
作動制御（ＶＧＴ制御）とが行なわれるようになってい
る。
【００４８】（燃料噴射制御）この実施形態における燃
料噴射制御の特徴とするところは、エンジンの運転状態
に応じて、燃料を空気との予混合化の程度が高い状態で
燃焼させる燃焼形態と予混合化の程度が低い状態で燃焼
させる燃焼形態とに切り換わるように上記インジェクタ
５の作動を制御する、というものである。
【００４９】すなわち、上記ＥＣＵ３５には、アクセル
開度（エンジン負荷）とエンジン回転数の変化に対して
目標トルクの最適値を実験的に決定して記録した目標ト
ルクマップ、並びにこの目標トルク、吸入空気量及び回
転数の変化に応じて実験的に決定した最適な燃料噴射量
Ｑｂを記録した燃料噴射量マップが、メモリ上に電子的
に格納して備えられている。通常は、アクセル開度とエ
ンジン回転数とに基づいて目標トルクを求め、この目標
トルクとエンジン回転数とエアフローセンサ１１の出力
信号による吸入空気量とに基づいて燃料噴射量Ｑｂを求
め、燃料噴射量Ｑと圧力センサ６ａにより検出されたコ
モンレール圧力とに基づいて、各インジェクタ５の励磁
時間（開弁時間）が決定されるようになっている。尚、
前記のようにして求めた燃料噴射量をエンジン水温や大
気圧等に応じて補正した上で、この補正後の燃料噴射量
を燃料噴射量Ｑｂとしてもよい。
【００５０】上記のような基本的な燃料噴射制御によっ
て、エンジン１の目標トルク（エンジン１への要求出
力）に対応する分量の燃料が供給され、エンジン１は燃
焼室４における平均的空燃比がかなりリーン（Ａ/Ｆ≧
１８，酸素濃度４％以上）な状態で運転される。上記ア
クセル開度センサ３２及びクランク角センサ９がエンジ
ン１への要求出力を検出する要求出力検出手段を構成し
ている。
【００５１】上記ＥＣＵ３５のメモリには、上記燃料噴
射量マップと同様に目標トルク（又はアクセル開度）と
エンジン回転数とに応じてエンジンの燃焼形態（換言す
れば燃料の噴射形態）を設定したマップが電子的に格納
されており、エンジン１の目標トルクとエンジン回転数
とに基づいて当該マップからエンジンの運転状態に応じ
た燃焼形態が選択される。
【００５２】すなわち、図３（ａ）は、予混合化の程度
が高い状態で燃料を燃焼させる燃焼形態をとるときの噴
射形態を示し、吸気行程の初期に燃料を噴射する早期噴
射と、圧縮行程上死点付近で燃料を噴射する通常噴射と
が行なわれる。この予混合化の程度が高い燃焼形態は、
エンジン温度が所定値以下、エンジン回転数が所定値以
下、又は目標トルク（エンジン負荷）が所定値以下のと
きにとられる。具体的には、図４に一例を示すように、
予混合化の程度が高い燃焼形態をとるべき運転領域がエ
ンジン回転数と目標トルクとの関係で定められていて、
エンジン温度が低くなるほど当該運転領域がエンジン回
転数が高い側に、また目標トルクが高い側に拡大され
る。
【００５３】なお、図３（ａ）では早期噴射時期を吸気
行程初期に設定しているが、例えば圧縮行程上死点前６
０゜ＣＡまでに噴射するようにすれば、予混合化が図れ
る。また、早期噴射量はこの実施形態では総噴射量Ｑｂ
の例えば５０％程度としているが、数％であってもよ
く、あるいは１００％としてもよい。
【００５４】図３（ｂ）は、上記高予混合化の運転領域
以外の領域で実行される予混合化の程度が低い燃焼形態
をとるときの噴射形態を示し、早期噴射は行なわず、圧
縮行程上死点付近で燃料の全量を噴射する通常噴射が行
なわれる。
【００５５】上記早期噴射では燃料を複数回に分割して
噴射する所謂多段噴射が採用されている。図３の例では
３分割噴射であるが、２分割噴射であっても、さらに分
割回数を多くしてもよい。もちろん、本発明は、燃料を
一括して早期噴射する一括噴射を排除するものではな
い。早期噴射を多段噴射にすると、各回に噴射される燃
料の量が少なくなるため、燃料が空気と混合し易くな
り、希薄混合気の均一化、黒煙及びＮＯｘの生成抑制に
有利になる。また、吸気ポートのスワール生成手段によ
って気筒内に比較的強いスワールが生成されるため混合
の均一化がより進み易くなる。
【００５６】但し、混合の均一化が進み過ぎると、圧縮
による自己着火を特徴とするディーゼルエンジンでは全
混合気が一時に燃焼してエンジン破損を引き起こす懸念
があり、特に早期噴射量を多くした場合にその懸念が強
い。これに対して、エンジン温度が低いときはそのよう
な懸念は少ない。従って、エンジン温度が低いほど早期
噴射の分割噴射回数を多くし又は前の噴射から次の噴射
までの噴射休止間隔を長くして混合の均一化を図り、黒
煙及びＮＯｘの低減させることになる。
【００５７】図５は燃料噴射制御の流れを示す。この制
御は気筒毎にクランク角信号に同期して実行される。
【００５８】スタート後のステップＡ１において、クラ
ンク角信号、エアフローセンサ出力、アクセル開度など
必要なデータを読み込む。続くステップＡ２において、
アクセル開度とエンジン回転数とに基づいて目標トルク
を求め、この目標トルクとエンジン回転数と吸入空気量
とに基づいて、燃料噴射量マップから燃料噴射量Ｑｂを
読み込む。
【００５９】続くステップＡ３では、エンジン温度に応
じて予混合化の程度の高い燃焼形態をとる運転領域（以
下、この領域を予混合ゾーンと呼ぶ。）を設定する。エ
ンジン温度は、吸気圧センサ１０ａによって検出される
過給圧に基づいて推定する。すなわち、この実施形態で
は吸気圧センサ１０ａがエンジン温度検出手段を構成し
ている。もちろん、吸気通路に吸入空気の温度を検出す
る温度センサを設けて、上記過給圧に基づくエンジン温
度の推定値を補正し、さらにはエアフローセンサ１１に
よって検出される吸入空気量やエンジン水温を加味して
当該推定値を補正するようにすることができる。
【００６０】続くステップＡ４では、目標トルクとエン
ジン回転数とに基づいてエンジンの運転状態がステップ
Ａ３で設定された予混合ゾーンに存するか否かを判定す
る。予混合ゾーンであれば、ステップＡ５に進んで上記
燃料噴射量Ｑｂを分割して早期噴射量ＱL と通常噴射量
ＱT とを設定するとともに、早期噴射時期ＩL 及び通常
噴射時期ＩT を設定し、さらにステップＡ６に進んで時
期ＩL での噴射量ＱLの早期噴射及び時期ＩT での噴射
量ＱT の通常噴射を実行する。この実施形態では早期噴
射に多段噴射を採用しているから、早期噴射は、噴射量
ＱL を等分割して各段の噴射量を設定するとともに、噴
射休止間隔を設定し、時期ＩL を起点として多段噴射を
実行する。
【００６１】エンジンの運転状態が予混合ゾーンになけ
れば、通常噴射のみを行なうべきステップＡ７に進み、
通常噴射量ＱT 及び通常噴射時期ＩT を設定し、ステッ
プＡ６に進んで通常噴射を実行する。この場合、ＱT ＝
Ｑｂである。
【００６２】なお、予混合ゾーン及び他のゾーンでの通
常噴射にも多段噴射を採用するようにしてよい。その場
合、噴射休止間隔は例えば５０〜１０００μ秒とするこ
とが好ましい。
【００６３】（圧縮比変更制御）エンジンの実圧縮比の
変更は、圧縮比制御手段３８により、エンジン温度とエ
ンジンの運転ゾーンとに基づいて、バルブ調節手段３６
及び吸気絞り弁１４を択一的に利用して行なわれる。す
なわち、上記ＥＣＵ３５のメモリには、エンジン温度閾
値ＴAoが記憶されていて、エンジン温度ＴA が閾値ＴAo
よりも高いときにバルブ調節手段３６を用いた実圧縮比
の変更制御が実行され、エンジン温度ＴAが閾値ＴAo以
下であるときは吸気絞り弁１４を用いた実圧縮比の変更
制御が実行される。
【００６４】−バルブ調節手段３６による実圧縮比変更
制御− 上記ＥＣＵ３５のメモリには、吸気バルブ３３の開閉タ
イミングに関して、上記予混合ゾーンか否か並びにエン
ジン運転状態に応じた最適なタイミングが予め設定され
て記憶されており、これに基づいて吸気バルブ３３の開
閉タイミングが制御される。
【００６５】図６（ａ）はエンジンの運転状態が非予混
合ゾーンにあるとき（拡散燃焼を主体とする低予混合燃
焼時）の吸気バルブ３３及び排気バルブ３４の開閉タイ
ミングを示す。吸気バルブ３３の開時期は、空気が実質
的に吸入されない無効角を考慮して排気行程上死点より
も少し進角させた時点とされ、閉弁時期は吸気通路の動
的効果による空気の充填効率を高めるために吸気行程下
死点よりも少し遅角させた時期とされる。その遅角度
は、エンジン回転数が高くなるほど大きくなされる。
【００６６】図６（ｂ）はエンジン運転状態が予混合ゾ
ーンにあるとき（高予混合燃焼時）の吸気バルブ３３及
び排気バルブ３４の開閉タイミングを示す。吸気バルブ
３３の開弁時期は、実線で示すようにその閉弁時期が吸
気行程下死点よりも進角される（早閉じ）。これによ
り、気筒に吸入される空気量が少なくなり、エンジンの
実圧縮比が低下する。従って、圧縮行程での気筒内温度
の上昇が低予混合燃焼時よりも抑えられるため、早期着
火が防がれ、黒煙及びＮＯｘの発生量を少なくすること
ができる。
【００６７】また、吸気バルブ３３の閉弁時期は、図６
（ｂ）に１点鎖線で示すようにエンジン回転数が高くな
るほど遅角される。これにより、吸気通路の動的効果の
利用度が高まり、気筒への空気の充填効率が高まって、
エンジン出力の向上に有利になる。また、吸気バルブ３
３のバルブリフト量（バルブ開度量）は、図６（ｂ）に
２点鎖線で示すようにエンジン負荷が高くなるほど小さ
くされる。従って、燃料噴射量が多くなっても、実圧縮
比の低下が大きくなるから、早期着火を防ぐ上で有利に
なる。
【００６８】なお、高予混合化燃焼形態にするための早
期噴射の時期を圧縮行程にする場合は、上記早閉じでは
なく、破断線で示すように当該閉弁時期を低予混合燃焼
時よりも遅角させるようにしてもよい（遅閉じ）。吸気
行程噴射の場合は遅閉じによって希薄混合気が吸気通路
１０に吹き返される懸念があるが、圧縮行程噴射であれ
ば、その懸念がない。但し、吸気バルブ３３が閉じた後
に燃料を噴射する必要がある。
【００６９】また、上記高予混合燃焼時の吸気バルブ３
３の開時期は低予混合燃焼時の場合よりも少し進角され
る。これにより、前回燃焼時の排気ガスが気筒内に残り
（内部ＥＧＲ）、気筒の酸素濃度が低下するため、早期
着火防止に有利になるとともに、ＮＯｘの低減にも有利
になる。
【００７０】図７はバルブ調節手段３６によって実圧縮
比を変更する制御の流れを示す。この制御は気筒毎にク
ランク角信号に同期して実行される。
【００７１】スタート後のステップＢ１において、クラ
ンク角信号、エアフローセンサ出力、アクセル開度など
必要なデータを読み込む。続くステップＢ２において、
エンジン温度ＴA が閾値ＴAoよりも高いか否かを判別す
る。エンジン温度ＴA が閾値ＴAoよりも高いときはステ
ップＢ３に進み、目標トルクとエンジン回転数とに基づ
いてエンジンの運転状態が予混合ゾーンに存するか否か
を判定する。予混合ゾーンであればステップＢ４に進
み、吸気バルブ３３に対して高予混合燃焼時のバルブタ
イミング（図６（ｂ））が設定されて、バルブ調節手段
３６が駆動される（ステップＢ５）。
【００７２】ステップＢ２でエンジン温度ＴA が閾値Ｔ
Ao以下と判別されたとき、並びにステップＢ３で予混合
ゾーンでないと判別されたときは、ステップＢ６に進ん
で低予混合燃焼時のバルブタイミング（図６（ａ））が
設定される。
【００７３】−吸気絞り弁１４による実圧縮比変更制御
− 上記ＥＣＵ３５のメモリには、吸気絞り弁１４の開度に
関して、上記予混合ゾーンか否か並びにエンジン運転状
態に応じた最適開度が予め設定されて記憶されており、
これに基づいて吸気絞り弁１４の開度が制御される。
【００７４】すなわち、吸気絞り弁１４は、ＥＧＲ通路
２３から吸気通路１０に排気ガスを流入させるに必要な
負圧が該吸気通路１０に生ずるようにエンジン運転状態
に応じて開度Ｔvbが設定されてＥＣＵ３５のメモリに記
憶されている。実圧縮比を低下させるときは、この吸気
絞り弁１４の開度Ｔvbを設定開度Ｔvbよりもエンジンの
運転状態に応じた量αだけ小さくすることにより、気筒
の吸入空気量を少なくするものである。このαはエンジ
ン温度が高くなるほど、またエンジン負荷が高くなるほ
ど大きくなるように設定されてＥＣＵ３５のメモリに記
憶されている。
【００７５】図８は吸気絞り弁１４によって実圧縮比を
変更する制御の流れを示す。この制御は気筒毎にクラン
ク角信号に同期して実行される。
【００７６】スタート後のステップＣ１において、クラ
ンク角信号、エアフローセンサ出力、アクセル開度など
必要なデータを読み込む。続くステップＣ２において、
吸気絞り弁１４の開度Ｔvbをエンジン運転状態に応じて
設定する。続くステップＣ３において、エンジン温度Ｔ
A が閾値ＴAo以下か否かを判別する。エンジン温度ＴA
が閾値ＴAo以下であれば、ステップＣ４に進んで、目標
トルクとエンジン回転数とに基づいてエンジンの運転状
態が予混合ゾーンに存するか否かを判定する。予混合ゾ
ーンであればステップＣ５に進み、エンジン温度及びエ
ンジン負荷に応じた減算量αを設定し、設定開度Ｔvbか
らαを減算することによって新たな開度Ｔvbを設定し、
その開度Ｔvbになるように吸気絞り弁１４を駆動する
（ステップＣ６）。
【００７７】ステップＣ３でエンジン温度ＴA が閾値Ｔ
Aoよりも高いと判別されたとき、並びにステップＣ４で
予混合ゾーンでないと判別されたときは、ステップＣ６
に進んで、先にステップＣ２で設定した開度Ｔvbになる
ように吸気絞り弁１４を駆動する。
【００７８】従って、予混合化の程度が高い燃焼形態を
とる場合、エンジン温度が高いときは吸気バルブ３３の
早閉じで実圧縮比が低下し、エンジン温度が低いときは
吸気絞り弁１４による吸気通路１０の絞りによって実圧
縮比が低下することになる。これにより、エンジン温度
が低いときは実圧縮比を低下させても気筒内温度が大き
く低下することが避けられ、エンジンの暖機に有利にな
る。
【００７９】すなわち、図９の太線は吸気バルブ早閉じ
時のＰＶ線図、細線は吸気絞り弁使用時のＰＶ線図であ
る。同図の太線（吸気バルブ早閉じ時）において、ａ→
ｂ→ｃが吸気行程、ｃ→ｂ→ｄが圧縮行程、ｄ→ｅ→ｆ
が仕事工程（膨張行程）、ｆ→ａが排気行程である。同
図の細線（吸気絞り弁使用時）において、ａ→ｃ’が吸
気行程、ｃ’→ｄ’が圧縮行程、ｄ’→ｅ’→ｆが仕事
工程（膨張行程）、ｆ→ａが排気行程である。
【００８０】吸気バルブ早閉じ時は、吸気バルブ３３が
吸気行程下死点前に閉となることにより、吸気行程のｂ
点で気筒への空気の流入が途絶え、その後はピストンの
下降に伴って気筒内圧力がｂ→ｃと低下する。これに対
して、吸気絞り弁使用時は、吸気通路１０の開度が小さ
くなることによって吸気行程に入ると気筒内圧力が大き
く低下し、その後は空気の流入に伴って気筒内圧力が漸
次上昇し、吸気行程下死点ｃ’では気筒内圧力が吸気バ
ルブ早閉じ時よりも高くなる。この吸気行程下死点での
圧力差が圧縮行程で気筒内圧力が上昇するときもそのま
ま反映されて残る。この圧力差により、吸気絞り弁使用
時には吸気バルブ早閉じ時よりもエンジン温度が高くな
り、エンジンの暖機に有利になるものである。
【００８１】また、吸気絞り弁使用時には、吸気通路の
絞りによって空気の気筒への流入速度が高くなってその
運動エネルギーが高くなり、そのエネルギーが気筒内で
熱に変わるため、筒内温度が高くなる。このことも、上
記エンジンの暖機に有利に働く。
【００８２】（ＥＧＲ制御）次にＥＧＲ量の制御による
高予混合燃焼形態採用時の早期着火防止について説明す
る。
【００８３】高予混合燃焼形態採用時の混合気の着火性
には気筒内の酸素濃度が影響する。すなわち、その酸素
濃度が高くなるほど着火性が高くなり、早期着火・燃焼
を引き起こす。そこで、高予混合燃焼形態のときは燃焼
に不活性なＥＧＲ量を増大させることにより、気筒内の
空気量、換言すれば酸素濃度を低下させて、早期着火を
防止するようにしたものである。このような早期着火防
止のためのＥＧＲ制御は上述の圧縮比低減制御と併用し
てもよいが、圧縮比を低減させずに単独で行なうことが
できる。
【００８４】以下、図１０に示す制御フローに従って具
体的に説明する。なお、この制御は所定時間毎に実行さ
れる。
【００８５】スタート後のステップＤ１において、クラ
ンク角信号、アクセル開度信号、エアフローセンサ出
力、Ｏ2 センサ出力など必要なデータを読み込む。続く
ステップＤ２においてエンジンの運転状態に応じた目標
ＥＧＲ率に対応する目標新気量（目標吸入空気量）Airr
efを、予め設定して電子的に格納された新気量マップか
ら読み込んで設定する。目標ＥＧＲ率は、図１１に示す
ように、エンジン回転数と燃料噴射量とに対応させて、
エンジン回転数が高くなるほど、また燃料噴射量が多く
なるほど小さくなるように設定されている。一方、新気
量マップは図１２に示すように、エンジン回転数が高く
なるほど、また燃料噴射量が多くなるほど目標新気量Ai
rrefが多くなるように設定されている。
【００８６】続くステップＤ３においてエンジンの運転
状態が予混合ゾーンに存するか否かを判別する。予混合
ゾーンにあればステップＤ４に進んで、目標新気量Airr
efから所定値βを減算して、予混合ゾーンになければス
テップＤ２で設定した目標新気量Airrefを変更すること
なく、それぞれステップＤ５に進む。
【００８７】ステップＤ５ではエアフローセンサ１１の
出力信号より求めた実新気量（実Air ）を上記目標新気
量Airrefから減算することによって制御偏差ΔAir を求
める。続くステップＤ６において制御偏差ΔAir に基づ
いてＥＧＲフィードバック制御量EGRf/b をＰＩＤ動作
により求め、続くステップＤ７において当該ＥＧＲフィ
ードバック制御量EGRf/b によりＥＧＲ弁２４を駆動す
る。
【００８８】従って、このようなＥＧＲ制御であれば、
高予混合燃焼形態のときは目標新気量Airrefが所定値β
だけ少なくなる（ＥＧＲ量が所定値βに対応する量だけ
増大する）から、その分気筒内の酸素濃度が低下し、早
期着火を生じ難くなる。よって、黒煙及びＮＯｘの発生
量が少なくなる。また、ＥＧＲガスはクーラー２３ａに
よって冷却されて吸気系に供給されるから、ＥＧＲによ
る筒内温度の上昇は抑えられる。
【００８９】なお、上記所定値βは予混合の程度が高く
なるほど大きくするようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るディーゼルエンジンの
燃焼制御装置の全体構成図。
【図２】同エンジンの燃料噴射制御系及び圧縮比変更系
の構成図。
【図３】同実施形態の燃料噴射形態の説明図。
【図４】同実施形態の予混合ゾーンの説明図。
【図５】同実施形態の燃料噴射制御のフロー図。
【図６】同実施形態のバルブタイミングの説明図。
【図７】同実施形態のバルブ調節による圧縮比変更制御
のフロー図。
【図８】同実施形態の吸気絞りによる圧縮比変更制御の
フロー図。
【図９】同実施形態の吸気バルブ早閉じ時及び吸気絞り
時のＰＶ線図。
【図１０】本発明の気筒内酸素濃度低減制御（ＥＧＲ制
御）のフロー図。
【図１１】同ＥＧＲ制御における目標新気量を燃料噴射
量及びエンジン回転数に対応づけて示すグラフ図。
【図１２】同ＥＧＲ制御における目標酸素濃度を燃料噴
射量及びエンジン回転数に対応づけて示すグラフ図。
【符号の説明】
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） １０ 吸気通路（吸気系） １１ エアフローセンサ（吸入空気量検出手段） ２０ 排気通路（排気系） ２３ ＥＧＲ通路（排気還流通路） ２４ ＥＧＲ弁（排気還流量調節手段） ３３ 吸気バルブ ３５ ＥＣＵ（コントロールユニット） ３６ バルブ調節手段（圧縮比変更手段） ３７ 運転状態検出手段 ３８ 圧縮比制御手段 ３９ 燃料噴射制御手段
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） Ｆ０２Ｄ 41/04 ３６０ Ｆ０２Ｄ 41/04 ３６０Ａ ３７０ ３７０ 41/38 41/38 Ｂ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｚ ３０１Ｗ ３０１Ｋ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｄ ５７０Ｊ (72)発明者 山形 直之 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 片岡 一司 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 BA05 BA09 CA07 EA04 EA08 EB15 ED08 FA05 GA01 GA04 GA05 GA06 GA08 GA15 GA17 GA21 3G065 AA01 AA03 AA04 CA00 CA12 DA02 DA15 GA00 GA04 GA05 GA09 GA14 GA41 GA46 HA21 HA22 JA04 JA09 JA11 KA03 3G084 AA01 BA05 BA08 BA15 BA20 BA21 BA22 BA23 EA11 EB08 EC02 EC03 FA02 FA08 FA10 FA12 FA20 FA29 FA32 FA33 FA38 3G092 AA02 AA10 AA11 AA17 AA18 BB06 BB08 DA01 DA03 DB02 DC01 DC06 DC09 DE01S DE06S EA04 EA08 EC09 FA18 HA01Z HA04Z HA11Z HA13X HA16Z HB02X HB03X HB03Z HD05X HD05Z HD07X HD07Z HE01Z HE03Z HE06Z HE08Z HF08Z 3G301 HA02 HA11 HA13 HA17 HA19 JA24 LA01 LA05 LA07 LB11 LB13 MA00 MA19 MA26 MA27 NA08 NC02 NE12 PA04Z PA10Z PA16Z PA17Z PB08Z PD04A PD04Z PE01Z PE03Z PE06Z PE08Z PF03Z

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
    エンジンの運転状態に応じて、圧縮着火前の燃料と空気
    との予混合化の程度が変わるように上記燃料噴射弁の作
    動を制御する噴射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、 エンジンの実圧縮比を変更させる圧縮比変更手段と、 上記予混合化の程度が高いときはそれが低いときよりも
    エンジンの実圧縮比が低くなるように上記圧縮比変更手
    段の作動を制御する圧縮比制御手段とを備えていること
    を特徴とするディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のディーゼルエンジンの
    燃焼制御装置において、 上記圧縮比変更手段は、吸気バルブの開閉タイミング又
    は開度量を変えるバルブ調節手段であり、 上記圧縮比制御手段は、上記予混合化の程度が高いとき
    はそれが低いときよりもエンジンの実圧縮比が低くなる
    ように上記バルブ調節手段により吸気バルブの開閉タイ
    ミング又は開度量を変更す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２に記載のディーゼルエンジンの
    燃焼制御装置において、 上記噴射制御手段は、吸気行程に燃料を噴射するように
    上記燃料噴射弁を作動させることによって上記予混合化
    の程度が高い燃焼形態を生ずるようにし、 上記圧縮比制御手段は、上記吸気行程に燃料が噴射され
    ることによって上記予混合化の程度が高くなるときは上
    記吸気バルブの閉時期を吸気行程下死点に又は該下死点
    よりも進角側にす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に記載のディーゼルエンジンの
    燃焼制御装置において、 上記圧縮比制御手段は、上記予混合化の程度が高いとき
    はエンジン回転数が増大するほど上記吸気バルブの閉時
    期を遅角し又は吸気バルブの開度量を大きくすることを
    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３に記載のディーゼルエンジンの
    燃焼制御装置において、 上記圧縮比制御手段は、上記予混合化の程度が高いとき
    はエンジン負荷が増大するほど上記吸気バルブの開度量
    を小さくす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１に記載のディーゼルエンジンの
    燃焼制御装置において、 上記噴射制御手段は、エンジン温度が所定温度以下のと
    き、エンジン負荷が所定負荷以下のとき、又はエンジン
    回転数が所定回転数以下のときに、上記予混合化の程度
    が高くなるように上記燃料噴射弁の作動を制御すること
    を特徴とするディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載のディーゼルエンジンの
    燃焼制御装置において、 上記圧縮比変更手段として、エンジンの吸気通路に該吸
    気通路の開度を変える吸気絞り手段と、吸気バルブの開
    閉タイミングを変えるバルブ調節手段とを備え、 上記圧縮比制御手段は、エンジン温度が所定温度よりも
    低いときには上記吸気絞り手段により上記吸気通路の開
    度を変更することによって上記実圧縮比を変更し、エン
    ジン温度が上記所定温度以上のときは上記バルブ調節手
    段により上記吸気バルブの開閉タイミングを変更するこ
    とによって上記実圧縮比を変更す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。
  8. 【請求項８】 気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
    エンジンの運転状態に応じて、圧縮着火前の燃料と空気
    との予混合化の程度が変わるように上記燃料噴射弁の作
    動を制御する噴射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、 上記予混合化の程度が高いときはそれが低いときよりも
    上記筒内の酸素濃度を低下させる酸素濃度変更手段を備
    え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。
JP2000381349A 2000-12-15 2000-12-15 ディーゼルエンジンの燃焼制御装置 Expired - Fee Related JP4461617B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000381349A JP4461617B2 (ja) 2000-12-15 2000-12-15 ディーゼルエンジンの燃焼制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000381349A JP4461617B2 (ja) 2000-12-15 2000-12-15 ディーゼルエンジンの燃焼制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002188468A true JP2002188468A (ja) 2002-07-05
JP4461617B2 JP4461617B2 (ja) 2010-05-12

Family

ID=18849362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000381349A Expired - Fee Related JP4461617B2 (ja) 2000-12-15 2000-12-15 ディーゼルエンジンの燃焼制御装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4461617B2 (ja)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006090884A1 (ja) * 2005-02-24 2006-08-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 内燃機関
WO2008012992A1 (fr) * 2006-07-25 2008-01-31 Yanmar Co., Ltd. Procédé de commande de synchronisation de soupapes de moteur diesel
JP2008504481A (ja) * 2004-06-23 2008-02-14 インターナショナル エンジン インテレクチュアル プロパティー カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー Ｈｃｃｉ燃焼の範囲を拡張するために燃料供給マップを選択的に使用することによりディーゼルエンジンに燃料供給する方式
EP1749999A3 (en) * 2005-08-05 2008-03-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel injection control system and method of compression ignition internal combustion engine
JP2008291792A (ja) * 2007-05-25 2008-12-04 Toyota Motor Corp 燃料噴射制御装置
JP2009097365A (ja) * 2007-10-15 2009-05-07 Toyota Industries Corp 予混合圧縮着火機関
JP2010236466A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Mazda Motor Corp 直噴エンジン
JP2012246777A (ja) * 2011-05-25 2012-12-13 Mazda Motor Corp 過給機付き火花点火式エンジン
JP2017520723A (ja) * 2014-06-27 2017-07-27 ヤン、ゾンリー 内燃機関における可変圧縮比及び可変空燃比の実現方法
JP6252661B1 (ja) * 2016-11-29 2017-12-27 マツダ株式会社 予混合圧縮着火式エンジン
WO2020105354A1 (ja) * 2018-11-20 2020-05-28 ヤンマー株式会社 副室式ディーゼル機関
CN113433259A (zh) * 2021-05-20 2021-09-24 东南大学 一种收集并测试稳定燃烧中间产物的方法及装置

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008504481A (ja) * 2004-06-23 2008-02-14 インターナショナル エンジン インテレクチュアル プロパティー カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー Ｈｃｃｉ燃焼の範囲を拡張するために燃料供給マップを選択的に使用することによりディーゼルエンジンに燃料供給する方式
WO2006090884A1 (ja) * 2005-02-24 2006-08-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 内燃機関
US7681550B2 (en) 2005-02-24 2010-03-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Internal combustion engine
CN100564828C (zh) * 2005-02-24 2009-12-02 丰田自动车株式会社 内燃机
EP1749999A3 (en) * 2005-08-05 2008-03-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel injection control system and method of compression ignition internal combustion engine
JP2008025551A (ja) * 2006-07-25 2008-02-07 Yanmar Co Ltd ディーゼルエンジンのバルブタイミング制御方法
WO2008012992A1 (fr) * 2006-07-25 2008-01-31 Yanmar Co., Ltd. Procédé de commande de synchronisation de soupapes de moteur diesel
US8042516B2 (en) 2006-07-25 2011-10-25 Yanmar Co., Ltd. Method of controlling valve timing of diesel engine
JP2008291792A (ja) * 2007-05-25 2008-12-04 Toyota Motor Corp 燃料噴射制御装置
JP2009097365A (ja) * 2007-10-15 2009-05-07 Toyota Industries Corp 予混合圧縮着火機関
JP2010236466A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Mazda Motor Corp 直噴エンジン
JP2012246777A (ja) * 2011-05-25 2012-12-13 Mazda Motor Corp 過給機付き火花点火式エンジン
JP2017520723A (ja) * 2014-06-27 2017-07-27 ヤン、ゾンリー 内燃機関における可変圧縮比及び可変空燃比の実現方法
JP6252661B1 (ja) * 2016-11-29 2017-12-27 マツダ株式会社 予混合圧縮着火式エンジン
WO2020105354A1 (ja) * 2018-11-20 2020-05-28 ヤンマー株式会社 副室式ディーゼル機関
CN113433259A (zh) * 2021-05-20 2021-09-24 东南大学 一种收集并测试稳定燃烧中间产物的方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP4461617B2 (ja) 2010-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5540729B2 (ja) 過給機付エンジンの制御方法および制御装置
JP4472932B2 (ja) エンジンの燃焼制御装置
US6684630B2 (en) Direct-injection spark-ignition engine with a turbo charging device
JP2002188474A (ja) ターボ過給機付きディーゼルエンジンの制御装置
JP7167831B2 (ja) 圧縮着火式エンジンの制御装置
EP2179158A1 (en) Control apparatus and control method for internal combustion engine
JP4568991B2 (ja) エンジンの排気浄化装置および燃料噴射時期の設定方法
JP4461617B2 (ja) ディーゼルエンジンの燃焼制御装置
JP2002180881A (ja) ディーゼルエンジンの燃焼制御装置
JP4114199B2 (ja) エンジンの燃焼制御装置
JP2012002105A (ja) 内燃機関
JP4506001B2 (ja) ディーゼルエンジンの燃料噴射装置
JP2009047014A (ja) ディーゼルエンジンの制御装置。
JP4253984B2 (ja) ディーゼルエンジンの制御装置
JP2004156519A (ja) エンジンの燃焼制御装置
JPH10141124A (ja) ディーゼルエンジン
JPH11315739A (ja) ディ―ゼルエンジンの燃焼制御装置
JP2003148222A (ja) 圧縮着火式内燃機関
JP4403641B2 (ja) ディーゼルエンジンの燃料噴射装置
JP3835238B2 (ja) ディーゼル機関の制御装置
JP2011241716A (ja) 火花点火式エンジンの制御装置
JP2002168142A (ja) ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置
EP1176300A2 (en) System, method and computer program for controlling fuel injection in a diesel engine
JP2002155791A (ja) ディーゼルエンジンの制御装置
JP2004190539A (ja) ２サイクル運転可能な頭上弁式多気筒エンジン

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071116

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090626

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090630

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090820

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100126

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100208

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130226

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140226

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees