JP2003201898A

JP2003201898A - 圧縮着火式内燃機関

Info

Publication number: JP2003201898A
Application number: JP2001400939A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Uematsu; 豊上松; Hitoshi Yokoyama; 仁横山
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】低発熱率パイロット・メイン燃焼を実現する
場合において、ＮＯｘ吸蔵還元触媒と組み合わせて使用
することを可能にする。【解決手段】燃料噴射弁９から噴射される燃料の量と
タイミングとを制御すると共に、排気通路１３にリーン
な運転状態にて排ガス中のＮＯｘを吸蔵し、リッチな運
転状態で吸蔵したＮＯｘを放出させるＮＯｘ吸蔵還元触
媒３０を有する圧縮着火式内燃機関において、少なくと
もパイロット噴射が、その噴射された燃料による最大熱
発生率が６０ｋＪ／ｓ以下になるような量とタイミング
とで実行される低発熱率パイロット・メイン噴射モード
を有し、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３０に吸蔵されたＮＯｘを
放出すべく、運転状態がリッチになるように燃料の噴射
が制御される場合には、上記低発熱率パイロット・メイ
ン噴射モードを禁止するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は圧縮着火式内燃機関
に係り、特に、燃焼形態の改善により排ガスの清浄化を
図ると共に、ＮＯｘ吸蔵還元触媒との両立を可能とした
圧縮着火式内燃機関に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関、特にディーゼルエンジンに対
する環境対応の要請が近年益々高まっており、その排ガ
スの改善が急務となっている。このため、黒煙などの煤
を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰ
Ｆ）や、ＮＯｘを還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元触媒等種
々の後処理技術が目覚ましい発展を遂げているが、やは
り燃焼形態そのものを改善する方が抜本的対策に繋がり
望ましい。

【０００３】通常のディーゼル燃焼は、筒内圧力及び温
度が十分高まっている圧縮上死点付近（一般的には１０
°ＢＴＤＣ〜１０°ＡＴＤＣ程度）で単段（１回）の燃
料噴射を行い、その燃料を所定の着火遅れ期間を経た後
一部着火させ、その後燃料の拡散に応じて燃料の蒸発、
空気との混合及び燃焼を進行させ、火炎を順次乱流状態
で拡散させながら燃焼を行うという拡散燃焼の形態を採
る。

【０００４】一方、近年の排ガスに対するスモークやＮ
Ｏｘ低減要求の高まりに対しては、様々な改良がなされ
てきている。ＮＯｘの低減にはＥＧＲ（Ｅｘｔｈａｕｓ
ｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：排気再循環）
が有効であることが従来から知られており、広く実現さ
れている。しかし、ＥＧＲは排ガスを環流するため、ス
モークの悪化を回避できない。

【０００５】また、通常燃焼では急激な初期燃焼による
筒内圧力の急増が生じ、大きな燃焼騒音が発生する場合
がある。そこでこれを防止するため、通常のタイミング
で行われるメイン噴射（主噴射）の前に、少量のパイロ
ット噴射を実行するという２段噴射を行うことがある。
この場合、パイロット噴射による燃料が着火して火種が
作られた後、この火種を基にメイン噴射による燃料が燃
焼されるため、急激な初期燃焼及び筒内圧力の急増が抑
えられ、燃焼騒音が防止される。なおこのときの燃焼形
態は基本的に拡散燃焼と同様である。

【０００６】しかしこのような通常のパイロット・メイ
ン噴射では、パイロット噴射を行うことでスモークが悪
化してしまうという問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで近年、これら
の技術に対して新たな燃焼システムが提唱されている。
一つは、ＮＯｘとスモークとの同時低減を目的としたＭ
Ｋ（ＭｏｄｕｌａｔｅｄＫｉｎｅｔｉｃｓ）燃焼と称
するものである。これは低温予混合燃焼とも表現できる
もので、その概略は以下の通りである。即ち、ＮＯｘ低
減には燃焼温度の低下が有効であるため、これを比較的
大量のＥＧＲによって行う。するとスモークの増加が懸
念されるが、これは燃料の予混合化で対処する。予混合
化には、通常より早期に燃料噴射を行う早期噴射と、通
常より遅い時期に燃料噴射を行うリタード噴射との二つ
の方法があるが、早期噴射は着火時期制御の困難性等問
題を抱えていることから、リタード噴射を採用する。ま
とめていえば、大量ＥＧＲとリタード噴射との組み合せ
によりＮＯｘとスモークとの同時低減を図るのがＭＫ燃
焼である。なお参考文献としては「自動車技術会論文集
ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．１，１９９７−１，ｐ．４１」、
「同ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．２，１９９７−４，ｐ．２
９」等がある。

【０００８】しかしながら、ＭＫ燃焼では、圧縮上死点
以降で単段噴射を行い、比較的長期の予混合化期間を経
て緩やかに着火、燃焼させるため、燃費の悪化を招き易
く、また筒内温度が低いため燃焼が不安定であり、失火
や白煙を生じやすい。また大量のＥＧＲを実行すること
が前提となるため、スモークの低減効果も大きく期待で
きない。

【０００９】一方、特開２０００−３１０１５０に示さ
れるように、パイロット噴射を通常より早期のタイミン
グで行い、メイン噴射を、パイロット噴射無しでは失火
するようなタイミングで行うようにするものがある。こ
れはＮＯｘのさらなる低減を狙いとしている。

【００１０】しかし、これはＮＯｘ低減には有効である
ものの、パイロット噴射による連続的な燃焼がやはりメ
イン噴射の前に発生し、パイロット噴射による燃焼によ
りスモークが発生するため、スモークの悪化要因とな
る。

【００１１】従って、これらの技術では特にスモークの
改善が困難であり、今後の厳しい排ガス規制に対処する
には必ずしも十分でない。

【００１２】そこでこの解決策として、本発明者らは、
低発熱率パイロット・メイン燃焼（噴射）なる燃焼（噴
射）形態を新たに発明し、先に出願を行った（特願２０
０１−３１５２８９）。低発熱率パイロット噴射は、パ
イロット噴射による最大熱発生率が６０ｋＪ／ｓ以下に
抑えられるようにパイロット噴射の量とタイミングとを
制御することで、パイロット噴射によるスートの発生を
低減するものである。ところが、この新たな燃焼（噴
射）形態と上述したＮＯｘ吸蔵還元触媒とを組み合わせ
て更なる排ガス改善を図ろうとしたところ、排ガスが逆
に悪化してしまうケースがあることが試験により判明し
た。

【００１３】具体的には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒は、燃料
が理論空燃比よりもリーンな空燃比で燃焼される運転状
態であるときに排ガス中のＮＯｘを吸蔵し、ＮＯｘの吸
蔵量が一定量に達したと思われる時期がきたら、運転状
態を一定期間だけリッチに切り換えて（リッチスパイ
ク）排ガス中の酸素濃度を低下させ、排ガス中のＨＣや
ＣＯを還元剤として吸蔵したＮＯｘを還元・放出するも
のであるが、上述した新しい燃焼形態で運転状態をリッ
チにすると、スモークの発生量が増加してしまう場合が
あることが分かった。

【００１４】そこで、以上の問題に鑑みて本発明は創案
され、その目的は、低発熱率パイロット・メイン燃焼
（噴射）形態を実現する場合において、ＮＯｘ吸蔵還元
触媒と組み合わせて使用することを可能にすることにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、筒内の燃焼室
に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた燃料噴射装置と、
燃料噴射弁から噴射される燃料の量とタイミングとをエ
ンジンの運転状態に基づき制御するエンジン制御装置
と、排気通路にリーンな運転状態にて排ガス中のＮＯｘ
を吸蔵し、リッチな運転状態で吸蔵したＮＯｘを放出さ
せるＮＯｘ吸蔵還元触媒を有する圧縮着火式内燃機関に
おいて、少なくともパイロット噴射が、その噴射された
燃料による最大熱発生率が６０ｋＪ／ｓ以下になるよう
な量とタイミングとで実行される低発熱率パイロット・
メイン噴射モードを有しており、上記ＮＯｘ吸蔵還元触
媒に吸蔵されたＮＯｘを放出すべく、運転状態をリッチ
な運転状態になるように燃料の噴射が制御される場合に
は、上記低発熱率パイロット・メイン噴射モードが禁止
されるものである。

【００１６】これによれば、ＮＯｘ吸蔵還元触媒にてＮ
Ｏｘを還元・放出すべくリッチ運転状態とするときには
低発熱率パイロット・メイン噴射モードを禁止するた
め、運転状態のリッチ化に伴うスモークの増加を抑制す
ることができる。従って、ＮＯｘ吸蔵還元触媒との両立
が可能となる。

【００１７】ここで、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵さ
れたＮＯｘを放出すべく、運転状態をリッチな運転状態
になるように燃料の噴射が制御される場合には、運転状
態をリッチな運転状態になるように燃料の噴射が制御さ
れる前に上記低発熱率パイロット・メイン噴射モードが
禁止され、上記リッチな運転状態が終了した後、上記低
発熱率パイロット・メイン噴射モードの禁止が解除され
ることが好ましい。

【００１８】また、上記リッチな運転状態の空燃比が略
理論空燃比であっても良い。

【００１９】また、上記燃料噴射制御モードの切り換え
時に、燃料噴射量の目標値の変化量に対して所定のなま
し制御が実行されるのが好ましい。

【００２０】更に、上記低発熱率パイロット・メイン噴
射モードにおいて、ＥＧＲ装置によるＥＧＲが実行され
るのが好ましい。

【００２１】また本発明は、筒内の燃焼室に燃料を噴射
する燃料噴射弁を備えた燃料噴射装置と、燃料噴射弁に
高圧燃料を常時供給するコモンレールと、燃料噴射弁か
ら実際に噴射される燃料の量とタイミングとがエンジン
運転状態に基づいて予め決定された目標燃料噴射量と目
標燃料噴射タイミングとになるように燃料噴射弁を制御
するエンジン制御手段と、排気通路にリーンな運転状態
にて排ガス中のＮＯｘを吸蔵し、リッチな運転状態で吸
蔵したＮＯｘを放出させるＮＯｘ吸蔵還元触媒を有する
コモンレール式ディーゼルエンジンにおいて、少なくと
もパイロット噴射が、その噴射された燃料による最大熱
発生率が６０ｋＪ／ｓ以下になるような量とタイミング
とで実行される低発熱率パイロット・メイン噴射モード
を有しており、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮ
Ｏｘを放出すべく、運転状態をリッチな運転状態になる
ように燃料の噴射が制御される場合には、上記低発熱率
パイロット・メイン噴射モードが禁止されるものであ
る。

【００２２】また本発明は、燃料噴射弁から筒内の燃焼
室に噴射される燃料の量とタイミングとをエンジン運転
状態に基づき制御すると共に、排気通路にリーンな運転
状態にて排ガス中のＮＯｘを吸蔵し、リッチな運転状態
で吸蔵したＮＯｘを放出させるＮＯｘ吸蔵還元触媒を有
する圧縮着火式内燃機関の制御方法において、少なくと
もパイロット噴射が、その噴射された燃料による最大熱
発生率が６０ｋＪ／ｓ以下になるような量とタイミング
とで実行される低発熱率パイロット・メイン噴射モード
を有しており、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮ
Ｏｘを放出すべく、運転状態をリッチな運転状態になる
ように燃料の噴射が制御される場合には、上記低発熱率
パイロット・メイン噴射モードを禁止するようにした方
法である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。

【００２４】図１に本実施形態に係る圧縮着火式内燃機
関を示す。ここでいう圧縮着火式内燃機関とは、筒内の
燃焼室に噴射された燃料を筒内の圧縮により自己着火さ
せる形式のエンジンをいい、代表的にはディーゼルエン
ジン、特に本実施形態ではコモンレール式燃料噴射装置
を備えたコモンレール式ディーゼルエンジンである。図
は便宜上単気筒で示すが、当然多気筒であってもよい。
このエンジンは車両に搭載されるものである。

【００２５】１がエンジン本体で、これはシリンダ
（筒）２、シリンダヘッド３、ピストン４、吸気ポート
５、排気ポート６、吸気弁７、排気弁８、及び燃料噴射
弁としてのインジェクタ９を備えた燃料噴射装置等から
構成される。シリンダ２内に燃焼室１０が形成され、燃
焼室１０内にインジェクタ９から燃料が噴射される。ピ
ストン４の頂部にキャビティ１１が形成され、キャビテ
ィ１１は燃焼室１０の一部をなす。キャビティ１１は底
部中央が隆起したリエントラント型燃焼室の形態をな
す。インジェクタ９から噴射される燃料は常にキャビテ
ィ１１内に到達する。これは燃料がシリンダ２側壁等に
付着すると未燃ＨＣ排出等の問題が生じるからである。

【００２６】吸気ポート５は吸気管１２に、排気ポート
６は排気管１３にそれぞれ接続される。またこのエンジ
ンにはターボチャージャ１４が設けられ、排気エネルギ
を利用して吸気を過給するようになっている。１５がタ
ービン、１６がコンプレッサである。コンプレッサ１６
の上流側に吸気量を検出するための吸気量センサ１７が
設けられ、コンプレッサ１６の下流側に吸気を冷却する
ためのインタクーラ１８が設けられる。ただし、本発明
はターボチャージャーのない自然吸気エンジンにも有効
であることは勿論である、排気管（排気通路）１３の下
流側には、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３０が設けられている。
このＮＯｘ吸蔵還元触媒３０は例えば、特許第２５８６
７３９号公報に開示されているものと同様のものであ
り、例えばアルミナを担体とし、この担体上にカリウム
Ｋ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓ等の
ようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａ等
のようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹ
等のような希土類から選ばれた少なくとも一つと、白金
Ｐｔのような貴金属とが担持されている。ディーゼルエ
ンジンでは通常、燃料は空燃比の高いリーン状態で燃焼
されるが、このリーン運転時に排ガス中のＮＯｘがＮＯ
ｘ吸蔵還元触媒３０に吸蔵される。そして、ＮＯｘの吸
蔵量が一定量に達したと思われる時期がきたら、運転状
態を一定期間だけリッチに切り換えて（リッチスパイ
ク）排ガス中の酸素濃度を低下させ、排ガス中のＨＣや
ＣＯを還元剤として吸蔵したＮＯｘを還元・放出するも
のである。リッチスパイクを行う時の空燃比は通常、理
論空燃比付近の約１４．６程度である。

【００２７】さらにこのエンジンはＥＧＲ装置１９も具
備している。ＥＧＲ装置１９は、吸気管１２と排気管１
３とを結ぶＥＧＲ管２０と、ＥＧＲ量を調節するための
ＥＧＲ弁２１と、ＥＧＲ弁２１の上流側にてＥＧＲガス
を冷却するＥＧＲクーラ２２とを備える。吸気管１２に
おいては、ＥＧＲ管２０との接続部の上流側にて吸気を
適宜絞るための吸気絞り弁２３が設けられる。

【００２８】インジェクタ９はコモンレール２４に接続
され、そのコモンレール２４に貯留された噴射圧力相当
の高圧燃料（２０〜２００ＭＰａ）がインジェクタ９に
常時供給されている。コモンレール２４には高圧ポンプ
２５により加圧圧送された燃料が随時供給される。

【００２９】このエンジンを電子制御するため電子制御
ユニット（エンジン制御装置、以下ＥＣＵという）２６
が設けられる。ＥＣＵ２６は各種センサ類から実際のエ
ンジン運転状態を検出し、このエンジン運転状態に基づ
きインジェクタ９、ＥＧＲ弁２１、吸気絞り弁２３、及
び高圧ポンプ２５からの燃料圧送量を調節する調量弁
（図示せず）等を制御する。前記センサ類としては前記
吸気量センサ１７の他、アクセル開度センサ、エンジン
回転センサ、コモンレール圧センサ（いずれも図示せ
ず）等が含まれ、実際の吸気量、アクセル開度、エンジ
ン回転速度（回転数）、エンジンのクランク角、コモン
レール圧等がＥＣＵ２６により検知されるようになって
いる。

【００３０】インジェクタ９は、ＥＣＵ２６によりＯＮ
／ＯＦＦされる電磁ソレノイドを有し、電磁ソレノイド
がＯＮのとき開状態となって燃料を噴射すると共に、電
磁ソレノイドがＯＦＦのとき閉状態となって燃料噴射を
停止する。ＥＣＵ２６は、主にエンジン回転速度とアク
セル開度とから目標燃料噴射量と目標燃料噴射タイミン
グ（時期）とを決定し、実際にそのタイミングが到来し
たと同時に、目標燃料噴射量に応じた時間だけ電磁ソレ
ノイドをＯＮする。目標燃料噴射量が多いほどＯＮ時間
は長期である。

【００３１】より詳しく述べると、ＥＣＵ２６は、比較
的少量のパイロット噴射と比較的多量のメイン噴射とに
よる２段噴射を実行する。具体的には、ＥＣＵ２６によ
り、エンジン運転状態に基づく目標燃料噴射タイミング
と目標燃料噴射量とを、予め定められたマップ等に従っ
てパイロット噴射及びメイン噴射各々について決定し、
それぞれの目標燃料噴射タイミングが到来したら、それ
ぞれの目標燃料噴射量に応じた時間だけインジェクタ９
をＯＮし、それぞれの目標燃料噴射タイミングと目標燃
料噴射量とに見合ったパイロット噴射とメイン噴射とを
実行する。

【００３２】またＥＣＵ２６は、エンジンの運転状態に
応じて目標コモンレール圧を決定し、実際のコモンレー
ル圧が目標コモンレール圧に近づくようコモンレール圧
をフィードバック制御する。

【００３３】インジェクタ９はシリンダ２と略同軸に位
置され、複数の噴孔から同時に放射状に燃料を噴射す
る。各燃料噴霧Ｌとシリンダ中心Ｃとのなす角は常に一
定である。

【００３４】次に、このエンジンにおける燃料噴射制御
の内容を説明する。

【００３５】このエンジンないしＥＣＵ２６は二つの燃
料噴射制御モードを備えている。一つは低発熱率パイロ
ット・メイン噴射モード（第一噴射モード）と称するも
のであり、もう一つは通常噴射モード（第二噴射モー
ド）と称するものである。

【００３６】通常噴射モードとは、通常のパイロット噴
射及びメイン噴射を実行するモードで、それら燃料噴射
タイミング及び燃料噴射量は後述する第一噴射モードの
条件を満たさない全ての噴射を含むものである。この燃
焼形態についてはパイロット噴射により作られた火種を
基にメイン噴射による燃料が着火して燃焼され、基本的
に拡散燃焼の形態を採る。このような２段噴射により急
激な初期燃焼及び筒内圧力の急増が防止され、燃焼騒音
が抑制される。

【００３７】次に、低発熱率パイロット・メイン噴射モ
ードについて説明する。

【００３８】このモードは、スートの発生を抑えるた
め、パイロット噴射による最大熱発生率が６０ｋＪ／ｓ
以下に抑えられるようにパイロット噴射の量とタイミン
グとを制御することを特徴とする。パイロット噴射によ
る最大熱発生率を抑えることで、パイロット噴射によっ
て気筒内に噴射された燃料がメイン噴射が行われるまで
の間、連続的な燃焼とならず、パイロット噴射によるス
ートの発生を抑制することでエンジンから排出されるス
ートの量を低減することができる。この燃焼（噴射）形
態を低発熱率パイロット・メイン燃焼（噴射）と称し、
この燃焼（噴射）形態が実現されるような燃料噴射制御
モードが低発熱率パイロット・メイン噴射モードであ
る。

【００３９】図２は、パイロット噴射タイミングの変化
に対するシリンダ内の熱発生状況を調べた実機試験結果
である。横軸がクランク角である。縦軸については、最
下段の（ａ）図がインジェクタ９の電磁ソレノイドに流
れるソレノイド電流、（ｂ）図が熱発生率（秒間当たり
の熱発生量；ｋＪ／ｓ）である。なお、（ｂ）図の熱発
生率は筒内圧力の実測値から求めた計算結果である。

【００４０】図は、メイン噴射のタイミング及び量と、
パイロット噴射の量とを一定とし、パイロット噴射のタ
イミングのみを変化させた四つの噴射形態〜を併記
している。、、、のパイロット噴射タイミング
はそれぞれ４８°ＢＴＤＣ（−４８°ＡＴＤＣ、以下同
様）、３８°ＢＴＤＣ、２８°ＢＴＤＣ、１８°ＢＴＤ
Ｃである。メイン噴射タイミングは５°ＡＴＤＣであ
る。なおこれらタイミングは全てインジェクタ９のＯＮ
開始時刻で規定している。

【００４１】一般的なパイロット噴射タイミングはなる
べくメイン噴射に近づけるように設定される。現在広く
使われているハードウェアの制約下では２５００ｒｐｍ
以下の中低速回転において１５〜２０°ＢＴＤＣ程度で
あるので、は一般的なパイロット噴射タイミングとい
える。これに対して、、、という順でパイロット
噴射タイミングが順次早期化ないし進角（アドバンス）
されている。

【００４２】一方、本実施形態のメイン噴射タイミング
は圧縮上死点ＴＤＣ以降に設定され、同一の運転条件に
おける一般的なメイン噴射タイミングに比較して遅角側
に設定される。即ちメインリタード噴射が実行されるの
である。これは筒内温度が低下した領域で、燃料の希薄
化、予混合化を促進してスモークの低減を図るためであ
る。

【００４３】（ｂ）図から理解されるように、、の
場合、パイロット噴射による熱発生率の顕著なピークが
見られ、、の場合このような顕著なピークは見られ
ない。そしてからへとパイロット噴射タイミングが
遅角化されるにつれ、熱発生率のピーク値（極大値）は
大きくなる傾向にある。、の場合、ピーク発生時期
でパイロット噴射による燃料（軽油）が連続的な着火或
いは燃焼を生じ、そのためスートが発生しているものと
予測される。従って、のパイロット噴射タイミング
はあまり好ましいものではない。

【００４４】逆に、、の場合のように、パイロット
噴射タイミングが早いほど、筒内圧力及び筒内温度が低
い状態で燃料が噴射されるので、着火可能な筒内圧力及
び筒内温度に達するまでに十分な予混合化が可能にな
り、熱発生率の顕著なピークは生じず、スートの発生も
ないと考えられる。

【００４５】この結果から、本発明者らは、パイロット
噴射による熱発生率に着目し、後述の試験を行ったとこ
ろ、パイロット噴射による熱発生率ピークと、メイン噴
射を合わせて実施した場合のスートの発生との間に強い
相関関係があることを新たに見出した。そこでパイロッ
ト噴射における燃料噴射量と燃料噴射タイミングとを後
述のように最適に定めることとした。

【００４６】ところで、図示されるように、、では
、に比較して熱発生率のピークが生じなかった分、
パイロット噴射燃料が上死点後に実行されるメイン噴射
燃料と共に燃焼する傾向が強くなり、メイン噴射燃料の
燃焼時に熱発生率のピーク値が高くなる傾向にある。メ
イン噴射後に生じる熱発生率のピーク値は、で最も高
く、以下、、となるにつれ低くなっていく。つま
りパイロット噴射が早期に行われる程着火おくれ期間が
長くなり、メイン噴射燃料と一緒に一気に燃焼する傾向
が強くなる。

【００４７】このように早期パイロット噴射では、通常
のパイロット噴射に比べ、上死点後に実行されるメイン
噴射後に高い熱発生率のピーク値が得られるので、燃焼
が比較的急激に行われ、出力の向上及び燃費低減が見込
まれる。

【００４８】前述したように、パイロット噴射タイミン
グは早期の方が良いということがいえるが、あまりに早
期だとピストンがかなり下方に位置するためインジェク
タから噴射された燃料がキャビティに入らなくなってし
まう。そうなるとシリンダ側壁等に噴射燃料が付着し、
オイル希釈化、未燃ＨＣ増大等の問題を生じてしまう。
従って、パイロット噴射タイミングの進角側の限界は、
インジェクタから噴射された燃料がぎりぎりキャビティ
に入るようなタイミングが好ましい。言い換えれば、図
１に示されるように、インジェクタ９から噴射された燃
料Ｌがキャビティ１１の入口端縁２７を通過するような
クランク角になった時である。このクランク角は通常約
５０°ＢＴＤＣ程度である。

【００４９】一方、パイロット噴射タイミングの遅角側
の限界と、パイロット噴射量とは、上記のような熱発生
率及びスートの相関関係を考慮して最適に定めるべきで
ある。即ち、パイロット噴射タイミングをあまりに遅角
させたり、パイロット噴射量をあまりに多く設定してし
まうと、顕著な熱発生率のピークが生じ、スートが発生
してしまう。

【００５０】そこでこれらを決定するために行った試験
の結果が図５及び図６である。

【００５１】図５は、パイロット噴射タイミングとパイ
ロット噴射による最大熱発生率との関係を調べたもの
で、横軸がパイロット噴射タイミング（°ＡＴＤＣ）、
縦軸が最大熱発生率（ｋＪ／ｓ；キロジュール毎秒）で
ある。また図６は、パイロット噴射による最大熱発生率
とスート（煤）との関係を調べたもので、横軸がスート
（ｇ／ｋＷｈ）、縦軸が最大熱発生率（ｋＪ／ｓ）であ
る。ここでいう最大熱発生率とは、図２の熱発生率の線
図において上死点前に生じている、パイロット噴射によ
る熱発生率のピーク値（最大値）のことである。

【００５２】試験は、気筒当たりの排気量約８００ｃｃ
の多気筒エンジンにおける２種類のパイロット噴射量
（Ａ；３ｍｍ³／ｓｔ、Ｂ；６ｍｍ³／ｓｔ）と、気筒当
たりの排気量約４００ｃｃの多気筒エンジンにおける１
種類のパイロット噴射量（Ｃ；１．２ｍｍ³ ／ｓｔ）と
に対して行った。Ａ〜Ｃそれぞれについて、パイロット
噴射タイミングを−１０〜−５０°ＡＴＤＣの範囲で変
化させてグラフ中の三本の線図Ａ，Ｂ，Ｃを得ている。
共通の試験条件としては、エンジンの出力トルクがＡ〜
Ｃ各条件で一定になるようにトータルの燃料噴射量が設
定され、総噴射量が中負荷程度に設定され、メイン噴射
タイミングが圧縮上死点以降に設定される。ここでメイ
ン噴射は、圧縮上死点以降であってパイロット噴射無し
でも緩やかに燃焼が進行する程度のタイミングで行わ
れ、且つ、メイン噴射が完了するまでに着火しない程度
のタイミングと量とで行われる。ちなみに、メイン噴射
を上死点前及び上死点付近で行ったのでは即座に着火が
始まり、スモーク及びＮＯｘを低減することはできな
い。

【００５３】なお、これらＡ，Ｂ，Ｃにそれぞれ対応す
るのが図２，図３，図４のグラフである。言い換えれ
ば、Ａ，Ｂ，Ｃの各条件における試験の結果に基づき図
２，図３，図４のグラフが作成され、さらに図５，図６
のグラフが作成される。

【００５４】図５から分かるように、パイロット噴射タ
イミングが早期化（アドバンス）されるほど最大熱発生
率が小さくなる傾向にある。また、パイロット噴射量が
少ないほど最大熱発生率が小さくなり、タイミングの遅
角化に対する最大熱発生率の上昇率（つまり線図の傾
き）も小さくなる傾向にある。

【００５５】次に、図６においては、線図が左側に向か
うにつれパイロット噴射タイミングが早期化され、最大
熱発生率が減少し、スートも減少する。そして最大熱発
生率が６０ｋＪ／ｓ以下であれば、Ａ，Ｂ，Ｃいずれの
条件においても良好なスートレベルを得られる。

【００５６】そこで、この結果から、パイロット噴射に
おける燃料噴射量と燃料噴射タイミングとは、燃焼室内
における最大熱発生率が６０ｋＪ／ｓ以下となるような
燃料噴射量と燃料噴射タイミングとに設定するものとす
る。このような燃料噴射量と燃料噴射タイミングとで行
われるパイロット噴射を低発熱率パイロット噴射と称
す。言い換えれば、最大熱発生率が６０ｋＪ／ｓとなる
パイロット噴射量及びタイミングが、噴射量の上限値及
びタイミングの遅角側限界値である。これにより、パイ
ロット噴射燃料単独での燃焼が防止され、結果的に上死
点以降に実施されるメイン噴射と合わせてスモークが抑
制できる。

【００５７】図５に戻って、最大熱発生率が６０ｋＪ／
ｓ以下となるのは、条件Ａ（３ｍｍ ³／ｓｔ）では約−
３９°ＡＴＤＣ（３９°ＢＴＤＣ）以前、条件Ｂ（６ｍ
ｍ³／ｓｔ）では約−４０°ＡＴＤＣ（４０°ＢＴＤ
Ｃ）以前、条件Ｃ（１．２ｍｍ³／ｓｔ）では約−２７
°ＡＴＤＣ（２７°ＢＴＤＣ）以前である。そこでこれ
らＡ，Ｂ，Ｃの条件では各々に対応するパイロット噴射
タイミングに設定するものとする。

【００５８】以上のような、最大熱発生率が６０ｋＪ／
ｓ以下となるようなパイロット噴射を伴う本実施形態の
燃焼（噴射）形態を低発熱率パイロット・メイン燃焼
（噴射）と称する。この燃焼形態をまとめていうと以下
のようになる。まず、上記のような最適量、最適タイミ
ングでパイロット噴射を行うと、この噴射燃料は燃焼室
内に十分拡散して希薄化、予混合化し、シリンダ内での
燃料が連続的に着火、燃焼することが抑制される。そし
てこの状態は圧縮上死点ＴＤＣを越えてメイン噴射の燃
焼時期まで持続される。上死点以降に設定されたメイン
噴射時期においてメイン噴射が実行されると、通常より
筒内圧力及び温度が低いため、通常より長期の着火遅れ
期間を経て、メイン噴射燃料がパイロット噴射による希
薄予混合気と一緒に着火、燃焼する。このとき既にメイ
ン噴射燃料の予混合化も十分進んでいるため、燃焼によ
るスートの発生は抑えられる。

【００５９】低発熱率パイロット・メイン燃焼（以下
「本燃焼方式」ともいう）によれば、リタードメイン噴
射に併せて低発熱率パイロット噴射を行うため、単段噴
射のリタード燃焼に比べメイン噴射後の予混合化期間を
短縮でき、例えば図２のに示されるようにメイン噴射
後の燃焼をシリンダ内が低温である状態で急激に行うこ
とができる。これにより燃費の悪化を防止できる。また
パイロット噴射燃料の予混合化によりメイン噴射燃料燃
焼時の筒内温度を高くすることができ、燃焼を安定化さ
せることができる。

【００６０】一方、本燃焼方式は上記のような最適量、
最適タイミングでパイロット噴射を行うため、メイン噴
射前におけるパイロット噴射燃料の燃焼は発生せず、特
開２０００−３１０１５０の技術に比較してスモークを
改善できる。

【００６１】このように、パイロット噴射を行い且つ圧
縮上死点以降にリタードメイン噴射を行う圧縮着火式内
燃機関において、パイロット噴射の量とタイミングとを
適正化することができ、パイロット噴射によるスモーク
を抑制することができる。

【００６２】なお、低発熱率パイロット・メイン噴射モ
ード（第一噴射モード）においてはＥＧＲ装置１９によ
るＥＧＲが実行され、ＮＯｘが抑制される。

【００６３】さて、以上のような利点を有した本燃焼方
式ではあるが、エンジンの運転状態が低負荷領域のとき
に、燃料の着火性の悪化により燃焼が不安定になるとい
う問題がある。

【００６４】そこで、本実施形態のエンジンは、低負荷
領域では燃料噴射制御モードを前記低発熱率パイロット
噴射とならないタイミングと量によりパイロット噴射を
行う通常噴射モード（第二噴射モード）に切り換えて燃
料噴射制御を実行する。以下これについて詳しく説明す
る。

【００６５】図７はＥＣＵ２６に予め記憶された燃料噴
射制御モードの切換えマップで、ＥＣＵ２６はこのマッ
プと、実際のエンジン回転数及び負荷とを比較して、第
一噴射モード又は第二噴射モードのいずれか一方を選択
して燃料噴射制御を実行する。このマップから分かるよ
うに、低負荷且つ低回転側の領域IIでは第二噴射モード
による燃料噴射制御を実行し、高負荷となる（低負荷を
越える）か又は高回転側となる領域I では第一噴射モー
ドによる燃料噴射制御を実行する。ここで、低負荷領域
において一律第二噴射モードとしてもよいが、低負荷で
あっても高回転側の領域では燃焼着火性悪化の問題が発
生しないので、低負荷であっても高回転側の領域では第
一噴射モードによる燃料噴射制御を実行し、本燃焼方式
による利益を得るようにしている。なお、全運転領域の
中で第一噴射モードを使用する領域I は第二噴射モード
を使用する領域IIより格段に広いので、広範な運転領域
で本燃焼方式による利益を得ることができる。

【００６６】このように、低回転側のみではあるが、低
負荷領域では燃料噴射制御モードを第二噴射モードに切
り換えるので、燃焼の不安定を抑制することができる。

【００６７】さて、以上のような利点を有した本実施形
態ではあるが、第一噴射モード（低発熱率パイロット・
メイン噴射モード）で運転時に、上記ＮＯｘ吸蔵還元触
媒３０にて排ガスを還元・放出するためにリッチスパイ
クを行うと、スモークの発生量が増加する場合もあるこ
とが試験で確認された。

【００６８】そこで、本実施形態のエンジンは、第一噴
射モードで運転しているときに、ＮＯｘ吸蔵還元触媒に
てＮＯｘを放出すべく運転状態をリッチな運転状態にな
るように燃料の噴射が制御される（リッチスパイクを行
う）時期が到来したら、第一噴射モード（低発熱率パイ
ロット・メイン噴射モード）を禁止して、第二噴射モー
ド（通常噴射モード）による燃料噴射制御を実行する。
以下これについて詳しく説明する。

【００６９】図８は、ＮＯｘ吸蔵還元触媒においてＮＯ
ｘを還元するためにリッチスパイクを行う周期を示す図
であり、横軸は時間を示しており、縦軸λは空気過剰率
であって実際の空燃比と理論空燃比との比率を示してい
る。従って、λが大きくなるほど空燃比はリーンとな
り、逆にλが小さくなるほどリッチとなる。また、λ＝
１．０のとき空燃比は理論空燃比（約１４．６）と等し
い。

【００７０】通常のリーン運転時にＮＯｘ吸蔵還元触媒
に吸蔵されるＮＯｘの量は、エンジン運転状態に基づい
て予め推定されたマップ等に従って算出され、ＮＯｘ吸
蔵量が一定量に達したならば、リッチスパイクを行って
ＮＯｘを還元・放出する。その周期は図に示すように、
２０〜１２０ｓｅｃ程度リーン運転する毎に、０．５〜
２ｓｅｃの期間だけ瞬間的にリッチとする。

【００７１】リッチスパイクを実行する方法としては、
燃料の噴射量を増加させる（インジェクタ９の電磁ソレ
ノイドをＯＮとする時間を長くする）燃料系制御と、吸
気を絞る、および／又はＥＧＲ量を増加させる吸気系制
御による二通りの方法があり、燃料噴射制御モード（第
一噴射モード、第二噴射モード）の切換タイミングは、
これらリッチスパイクの実行方法によって異なる。

【００７２】まず、図９は燃料系制御によりリッチスパ
イクを実行する場合を示しており、上段がリーン・リッ
チ切換タイミング、下段が燃料噴射制御モードの切換タ
イミングを示している。

【００７３】まず、時間Ｔ１においてリーンからリッチ
への切換信号が発生し、それと同時に燃料噴射制御モー
ドの第一噴射モードから第二噴射モードへの切換信号が
発生する。

【００７４】燃料系制御によるリッチスパイクを実行す
る場合、リーン・リッチ切換信号が発生してから実際に
インジェクタ９の電磁ソレノイドＯＮ時間を長期化する
までの間に０．１〜０．５ｓ程度の遅延時間ｔ１を設け
ている。従って、実際の運転状態は、Ｔ１から遅延時間
ｔ１が経過した時間Ｔ２においてリッチ状態へと切り換
わる。

【００７５】一方、燃料噴射制御モードは切換信号の発
生と同時に第二噴射モードへ切り換えられる。これによ
って、燃料噴射制御モードは、運転状態がリッチな運転
状態になるように燃料の噴射が制御される前に確実に第
二噴射モードへと切り換えられる。即ち、運転状態がリ
ッチな運転状態になるように燃料の噴射が制御される前
に第一噴射モードが禁止されるのである。

【００７６】次に、Ｔ２から一定期間が経過（リッチス
パイクが終了）した時間Ｔ３においてリッチからリーン
への切換信号が発生する。リッチからリーンへと切り換
える場合は上記のような遅延時間は設けておらず、切換
信号の発生と同時にインジェクタ９の電磁ソレノイドＯ
Ｎ時間が短期化されて直ちにリーンへと切り換わる。

【００７７】一方、燃料噴射制御モードは、時間Ｔ３か
ら遅延時間ｔ２＝０．１〜０．５ｓ程度経過した時間Ｔ
４にて切換信号が発生して第二噴射モードから第一噴射
モードへと切り換えられる（第一噴射モードの禁止が解
除される）。従って、燃料噴射制御モードは、リッチな
運転状態が終了して運転状態がリーンへと戻った後に確
実に第一噴射モードへ切り換えられる。

【００７８】次に、図１０は吸気系制御によりリッチス
パイクを実行する場合を示しており、図９と同様に、上
段がリーン・リッチ切換タイミング、下段が燃料噴射制
御モードの切換タイミングを示している。

【００７９】まず、時間Ｔ１においてリーンからリッチ
への切換信号が発生し、それと同時に燃料噴射制御モー
ドの第一噴射モードから第二噴射モードへの切換信号が
発生する。

【００８０】吸気系制御によるリッチスパイクを実行す
る場合、リーン・リッチ切換信号が発生すると同時に、
吸気絞り弁２３の絞り作動あるいはＥＧＲ弁２１の開放
作動が行われる。

【００８１】一方、燃料噴射制御モードもＴ１にて切換
信号の発生と同時に第二噴射モードへ切り換えられる。

【００８２】吸気系制御によるリーン・リッチ切換を実
行する場合、吸気絞り弁２３及び／又はＥＧＲ弁２１の
作動に時間を要すること、吸気絞り弁２３及び／又はＥ
ＧＲ弁２１から燃焼室１０までにある程度の距離がある
ことから切換動作を行ってから実際に空燃比が切り換わ
るまでに作動遅れ時間ｔ３＝２〜５ｓ程度かかるため、
燃料系制御で説明したような遅延時間ｔ１は設定してい
ない。即ち、切換信号の発生と同時に吸気絞り弁２３及
び／又はＥＧＲ弁２１の作動を行っても、燃料噴射制御
モードは運転状態がリッチな運転状態となる前に確実に
第二噴射モードへ切り換えられる（第一噴射モードが禁
止される）。

【００８３】次に、Ｔ２から一定期間が経過（リッチス
パイクが終了）した時間Ｔ３においてリッチからリーン
への切換信号が発生し、それと同時に吸気絞り弁２３及
び／又はＥＧＲ弁２１が作動される。

【００８４】一方、燃料噴射制御モードは、実際に運転
状態がリーンへと切り換わるまでの作動遅れ時間ｔ４＝
２〜５ｓを考慮して、Ｔ３から２〜５ｓが経過したＴ４
にて切換信号が発生して第二噴射モードから第一噴射モ
ードへと切り換えられる。従って、燃料噴射制御モード
は、リッチな運転状態が終了して運転状態がリーンへと
戻った後に確実に第一噴射モードへと切り換えられる
（第一噴射モードの禁止が解除される）。

【００８５】このように、第一噴射モードで運転時に、
ＮＯｘ吸蔵還元触媒３０において排ガスの還元・放出を
行うべくリッチスパイクを行うときには、第一噴射モー
ドを禁止し、燃料噴射制御モードを第二噴射モードへと
切り換えることによって、リッチ運転状態と第一噴射モ
ードとの組合せに伴うスモークの増加という問題を回避
することができる。従って、第一噴射モードとＮＯｘ吸
蔵還元触媒とを組み合わせて使用することが可能とな
る。

【００８６】ところで、燃料噴射制御モードの切換えに
は次のような問題がある。即ち、第一噴射モードと第二
噴射モードとでは、それぞれ異なる目標燃料噴射タイミ
ング及び目標燃料噴射量のマップが予め用意され、ＥＣ
Ｕ２６に記憶されている。そして、切換えが行われると
き、燃料噴射タイミング及び量が変化することがあり、
車両に搭載されたエンジンの場合だとその変化に基づく
切換えショック（トルク変動）が乗員に認識されてしま
う。

【００８７】そこで、この切換えショックを防止するた
め、以下に示す如きなまし制御を実行するのが好まし
い。

【００８８】図１１はなまし制御の内容を示し、上段に
燃料噴射制御モードを、下段にメイン噴射タイミングを
示す。下段に示されるように、モード切換点付近におけ
るメイン噴射タイミングの値（より具体的にはメイン噴
射の目標燃料噴射タイミングの値）は両モードでそれぞ
れ異なる。第二噴射モードの値をｔ１、第一噴射モード
の値をｔ２とする。

【００８９】まず、リッチスパイクが終了して燃料噴射
制御モードが第二噴射モードから第一噴射モードに切り
換わったとき（ａ１）、メイン噴射タイミングは即座に
第二噴射モードの値ｔ１から第一噴射モードの値ｔ２へ
と切り換えず、第二噴射モードの値ｔ１から徐々に第一
噴射モードの値ｔ２へと移行させる（ｂ１）。なお図示
例は移行に関してのランプ関数を設定した場合で、その
ランプ定数は切換えショックが出ない範囲の値に設定さ
れる。

【００９０】次に、リッチスパイクを行う時期に到達し
て燃料噴射制御モードが第一噴射モードから第二噴射モ
ードに切り換わったとき（ａ２）にも、メイン噴射タイ
ミングは即座に第一噴射モードの値ｔ２から第二噴射モ
ードの値ｔ１へと切り換えず、第一噴射モードの値ｔ２
から徐々に第二噴射モードの値ｔ１へと移行させる（ｂ
２）。このときの移行も前記同様にランプ関数に従って
行われる。

【００９１】このようななまし制御を実行することによ
り、メイン噴射タイミングの急変が防止され、燃料噴射
制御モードの切換え時における切換えショックを防止で
きる。

【００９２】なお、図示例はメイン噴射タイミングにつ
いてのものであったが、このようななまし制御はメイン
噴射量、パイロット噴射タイミング及びパイロット噴射
量についても必要に応じて行うのが好ましい。

【００９３】また、本実施形態のエンジンでは、ターボ
チャージャ１４のタービン１５に設けられた可変ベーン
をエンジン運転状態に応じて制御すると共に、吸気絞り
弁２３をエンジン運転状態に応じて制御し、吸気量を制
御可能としてある。そして可変ベーン開度、吸気絞り弁
開度、吸気量については、エンジン運転状態に応じた目
標値をそれぞれ各燃料噴射制御モード別にマップ形式で
ＥＣＵ２６に予め記憶させておき、実際のエンジン運転
状態とマップとを比較して各目標値を決定するようにし
ている。

【００９４】この場合において、燃料噴射制御モードの
切換え時に、各モード間で可変ベーン開度、吸気絞り弁
開度又は吸気量の目標値が変化するようなときは、これ
らについても上述のなまし制御を実行するのが好まし
い。

【００９５】以上、燃料噴射制御モードの切換に際し、
上記のようななまし制御を実行することで、モード切換
に伴うドライバビリティへの影響を抑えることが可能と
なり、切換えショック等の発生を抑えることができる。
そして乗員に切換えの事実を認識されるのも防止でき、
商品性能上も切換えを行うことが可能になって、エンジ
ンの全運転領域に亘って排ガスを改善することができ
る。上記各切換制御は適宜組み合わせることが可能であ
る。

【００９６】更に、このようななまし制御は、燃料噴射
制御モードの切換についてのみでなく、上述したリーン
・リッチ切換時にも実行することが好ましい。即ち、リ
ッチスパイクを実行するときに、空燃比を瞬時に切り換
えるのではなく、所定時間をかけて除々に変更するよう
に制御することで、リッチスパイク時のショックがある
場合にはこれを防止できる。

【００９７】なお、本実施形態では本発明にいう第二噴
射モードの一例として通常噴射モードを挙げたが、これ
に限らず、要は、第一噴射モードの条件を満たさない条
件に基づいてパイロット噴射及びメイン噴射を実行する
全ての噴射モードを第二噴射モードとすることができ
る。

【００９８】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、低発熱率
パイロット・メイン燃焼方式により排ガス中のスモーク
を防止でき、かつＮＯｘ吸蔵還元触媒と組み合わせて使
用できるという、優れた効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る圧縮着火式内燃機関を
示す構成図である。

【図２】パイロット噴射タイミングと熱発生率との関係
を示したグラフである。

【図３】パイロット噴射タイミングと熱発生率との関係
を示したグラフである。

【図４】パイロット噴射タイミングと熱発生率との関係
を示したグラフである。

【図５】パイロット噴射タイミングと最大熱発生率との
関係を示したグラフである。

【図６】スートと最大熱発生率との関係を示したグラフ
である。

【図７】燃料噴射制御モードの切換マップである。

【図８】リッチスパイクを行う周期を示すグラフであ
る。

【図９】燃料系制御によりリッチスパイクを実行する場
合における、リーン・リッチおよび燃料噴射制御モード
の切換タイミングを示す図である。

【図１０】吸気系制御によりリッチスパイクを実行する
場合における、リーン・リッチおよび燃料噴射制御モー
ドの切換タイミングを示す図である。

【図１１】なまし制御の内容を示すタイムチャートであ
る。

【符号の説明】

１エンジン本体２シリンダ４ピストン９インジェクタ１０燃焼室１１キャビティ１９ＥＧＲ装置２４コモンレール２６電子制御ユニット（制御手段）３０ＮＯｘ吸蔵還元触媒

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/02 ３８０Ｆ０２Ｄ 41/02 ３８０Ｅ 41/04 ３８０ 41/04 ３８０Ｚ 41/14 ３１０ 41/14 ３１０Ｆ３１０Ｌ 41/40 41/40 Ｃ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｈ３０１Ｊ３０１Ｎ３０１ＷＦ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｆ０２Ｍ 25/07 ５７０Ｄ５７０ＪＦターム(参考） 3G062 AA01 AA05 BA04 BA05 BA06 CA06 DA01 DA02 EA10 ED01 ED04 ED08 ED10 FA02 FA03 FA23 GA01 GA04 GA06 GA15 3G084 AA01 BA05 BA08 BA09 BA13 BA15 BA19 BA20 CA03 CA04 DA10 EA04 EA11 EB08 EB25 EC01 EC03 FA07 FA10 FA33 FA38 3G091 AA02 AA10 AA11 AA18 AB03 AB06 AB09 BA01 BA14 CB02 CB03 CB07 DA05 DB01 DB10 DC03 DC07 EA01 EA02 EA03 EA05 EA08 EA09 FA08 FB09 FB10 FB11 FB12 GB02W GB03W GB04W GB04X GB05W GB06W GB10X HB05 HB06 3G092 AA02 AA06 AA17 AA18 AB03 BA01 BA03 BA04 BA07 BB01 BB06 BB13 DC08 DC15 DE01S DE03S DF01 DF02 DF06 EA05 EA06 EA11 EA14 EA15 EA22 EB01 EC09 FA03 FA05 FA11 FA17 FA18 FA21 GA05 GA17 HA01X HA15X HB01X HB02X HE01Z HE03Z 3G301 HA02 HA04 HA11 HA13 JA03 JA24 JA25 KA06 KA08 KA23 KA24 LA01 LB11 LB12 MA01 MA11 MA18 MA23 NA01 NA08 NC02 ND03 NE13 NE14 PA01A PA16Z PB03A PB05Z PD15Z PE01Z PE03Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒内の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射
弁を備えた燃料噴射装置と、該燃料噴射弁から噴射され
る燃料の量とタイミングとをエンジンの運転状態に基づ
き制御するエンジン制御装置と、排気通路にリーンな運
転状態にて排ガス中のＮＯｘを吸蔵し、リッチな運転状
態で吸蔵したＮＯｘを放出させるＮＯｘ吸蔵還元触媒を
有する圧縮着火式内燃機関において、少なくともパイロット噴射が、その噴射された燃料によ
る最大熱発生率が６０ｋＪ／ｓ以下になるような量とタ
イミングとで実行される低発熱率パイロット・メイン噴
射モードを有しており、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出すべ
く、運転状態をリッチな運転状態になるように燃料の噴
射が制御される場合には、上記低発熱率パイロット・メ
イン噴射モードが禁止されることを特徴とする圧縮着火
式内燃機関。
【請求項２】上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮ
Ｏｘを放出すべく、運転状態をリッチな運転状態になる
ように燃料の噴射が制御される場合には、運転状態をリ
ッチな運転状態になるように燃料の噴射が制御される前
に上記低発熱率パイロット・メイン噴射モードが禁止さ
れ、上記リッチな運転状態が終了した後、上記低発熱率
パイロット・メイン噴射モードの禁止が解除される請求
項１記載の圧縮着火式内燃機関。
【請求項３】上記リッチな運転状態の空燃比が略理論
空燃比である請求項１又は２記載の圧縮着火式内燃機
関。
【請求項４】上記燃料噴射制御モードの切り換え時
に、燃料噴射量の目標値の変化量に対して所定のなまし
制御が実行される請求項１乃至３いずれかに記載の圧縮
着火式内燃機関。
【請求項５】上記低発熱率パイロット・メイン噴射モ
ードにおいて、ＥＧＲ装置によるＥＧＲが実行される請
求項１乃至４いずれかに記載の圧縮着火式内燃機関。
【請求項６】筒内の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射
弁を備えた燃料噴射装置と、該燃料噴射弁に高圧燃料を
常時供給するコモンレールと、燃料噴射弁から実際に噴
射される燃料の量とタイミングとがエンジン運転状態に
基づいて予め決定された目標燃料噴射量と目標燃料噴射
タイミングとになるように燃料噴射弁を制御するエンジ
ン制御手段と、排気通路にリーンな運転状態にて排ガス
中のＮＯｘを吸蔵し、リッチな運転状態で吸蔵したＮＯ
ｘを放出させるＮＯｘ吸蔵還元触媒を有するコモンレー
ル式ディーゼルエンジンにおいて、少なくともパイロット噴射が、その噴射された燃料によ
る最大熱発生率が６０ｋＪ／ｓ以下になるような量とタ
イミングとで実行される低発熱率パイロット・メイン噴
射モードを有しており、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出すべ
く、運転状態をリッチな運転状態になるように燃料の噴
射が制御される場合には、上記低発熱率パイロット・メ
イン噴射モードが禁止されることを特徴とするコモンレ
ール式ディーゼルエンジン。
【請求項７】燃料噴射弁から筒内の燃焼室に噴射され
る燃料の量とタイミングとをエンジン運転状態に基づき
制御すると共に、排気通路にリーンな運転状態にて排ガ
ス中のＮＯｘを吸蔵し、リッチな運転状態で吸蔵したＮ
Ｏｘを放出させるＮＯｘ吸蔵還元触媒を有する圧縮着火
式内燃機関の制御方法において、少なくともパイロット噴射が、その噴射された燃料によ
る最大熱発生率が６０ｋＪ／ｓ以下になるような量とタ
イミングとで実行される低発熱率パイロット・メイン噴
射モードを有しており、上記ＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵されたＮＯｘを放出すべ
く、運転状態をリッチな運転状態になるように燃料の噴
射が制御される場合には、上記低発熱率パイロット・メ
イン噴射モードを禁止することを特徴とする圧縮着火式
内燃機関の制御方法。