JP2006214340A - 圧縮着火内燃機関の燃焼制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮着火内燃機関の運転状態に応じて予混合燃焼と通常燃焼とを切り替えて行う圧縮着火内燃機関において、燃料噴射が中断された後に再び燃料噴射が開始されて予混合燃焼を行う場合に、過早着火が生じるのを抑制する。
【解決手段】上記圧縮着火内燃機関において、燃料噴射弁からの燃料噴射が中断されている場合に圧縮着火内燃機関が加速状態に移行するとき（Ｓ１０３）、所定期間、噴射時期は、該圧縮着火内燃機関の運転状態が通常燃焼を行う領域に属している場合の噴射時期に即して決定され、且つＥＧＲガス量は、圧縮着火内燃機関の運転状態が予混合燃焼を行う領域に属している場合のＥＧＲガス量に即して決定される（Ｓ１０４）。
【選択図】 図４

Description

本発明は、いわゆる予混合燃焼と拡散燃焼である通常燃焼とを行う圧縮着火内燃機関において、燃焼を制御する圧縮着火内燃機関の燃焼制御システムに関する。

圧縮着火内燃機関において、ＮＯｘの抑制とスモークの抑制を目的として予混合燃焼を行う場合、該圧縮着火内燃機関の運転状態が高負荷運転状態となって機関負荷および機関回転速度が上昇するに従い、過早着火が生じる可能性が高くなる。そこで、該圧縮着火内燃機関の運転状態に基づいて、低・中負荷時は予混合燃焼を行い、高負荷時は通常燃焼を行う技術が公開されている（例えば、特許文献１を参照。）。この技術においては、予混合燃焼から通常燃焼への切替は、一サイクル中に予混合燃焼と通常燃焼の双方を行う多段噴射を経由して行われる。これにより、燃焼切替の円滑化を図ろうとするものである。

また、圧縮着火内燃機関で予混合燃焼を行う場合と通常燃焼を行う場合とにおいて、再循環排気（いわゆるＥＧＲガスであって、既燃焼ガスを含む。）の気筒内への供給量が大きく異なる。即ち、予混合燃焼においては、過早着火を抑制するために通常燃焼時と比べて多量のＥＧＲガスが必要とされる。そこで、圧縮着火内燃機関において予混合燃焼と通常燃焼とを切り替える場合において、ＥＧＲガス量が燃焼の切替に適した量となったときに予混合燃焼と通常燃焼との切替を行う技術が公開されている（例えば、特許文献２を参照。）。
特開平１１−３２４７６４号公報 特開２００３−２８６８７６号公報 特開平１１−３２４７６２号公報 特開２００２−３２７６３８号公報 特開２００３−２８６８８０号公報 特開２０００−６４９１１号公報

運転状態に応じて予混合燃焼と通常燃焼とを切り替えて行う圧縮着火内燃機関において、予混合燃焼時と通常燃焼時とでは、気筒内に供給すべきＥＧＲガス量に大きな差がある。即ち、予混合燃焼時はその特性上、過早着火が生じやすいため、それを回避すべく通常燃焼時より多量のＥＧＲガスを必要とする。そのため、圧縮着火内燃機関において、燃焼を予混合燃焼から通常燃焼へ切り替える場合、気筒内に供給されるＥＧＲガス量もそれぞれの燃焼に応じた量に切り替える必要がある。

ここで、圧縮着火内燃機関の減速時には、燃料噴射が中断され燃料消費が抑制される場合がある。このとき、圧縮着火内燃機関の機関負荷は小さいため、通常は予混合燃焼が行われる燃焼領域に圧縮着火内燃機関の運転状態は属しているが、燃料噴射が中断されているためＥＧＲガスが発生しない。そのような状態で、圧縮着火内燃機関が再度加速すると、ＥＧＲガスが不足した状態で予混合燃焼が行われることになり、過早着火が生じる虞がある。

本発明では、上記した問題に鑑み、圧縮着火内燃機関の運転状態に応じて予混合燃焼と通常燃焼とを切り替えて行う圧縮着火内燃機関において、燃料噴射が中断された後に再び燃料噴射が開始されて予混合燃焼を行う場合に、過早着火が生じるのを抑制することを目的とする。

本発明では、上記した課題を解決するために、第一に、圧縮着火内燃機関で予混合燃焼と通常燃焼とを制御して行う燃焼制御システムにおいて、燃料噴射が中断されていた状態からの加速時、即ち燃料噴射の再開時に、予混合燃焼に基づく燃焼制御を直ちに行うのではなく、気筒内に供給されるＥＧＲガス量が過早着火を抑制するのに十分な量となるまでは暫定的な燃焼制御をすることとした。これにより、過早着火の抑制が図られる。

詳細には、本発明は、圧縮着火内燃機関の燃料を気筒内に噴射する燃料噴射弁と、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼に応じた燃焼領域のいずれに属しているかを判定する燃焼領域判定手段と、前記圧縮着火内燃機関で行われる燃焼に応じた量のＥＧＲガスを前記気筒内に再循環させるＥＧＲ装置と、を備え、前記燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域に応じて、前記燃料噴射弁の燃料噴射条件を制御することで、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期の燃料噴射によって予混合気を形成することで行われる予混合燃焼と圧縮行程上死点近傍の時期の燃料噴射によって行われる通常燃焼とを制御する圧縮着火内燃機関の燃焼制御システムであって、前記圧縮着火内燃機関の減速時に前記燃料噴射弁からの燃料噴射を中断する燃料噴射カット手段を更に備え、前記燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域が予混合燃焼を行う領域であって且つ前記燃料噴射カット手段によって前記燃料噴射弁からの燃料噴射が中断されている場合に、前記圧縮着火内燃機関が加速状態に移行するとき、所定期間、前記燃料噴射弁からの噴射時期は、該圧縮着火内燃機関の運転状態が通常燃焼を行う領域に属している場合の噴射時期に即して決定され、且つ前記ＥＧＲ装置によって前記気筒内に再循環されるＥＧＲガス量は、該圧縮着火内燃機関の運転状態が予混合燃焼を行う領域に属している場合のＥＧＲガス量に即して決定される圧縮着火内燃機関の燃焼制御システムである。

上述の圧縮着火内燃機関においては、圧縮着火内燃機関の機関回転速度や機関負荷等によって決定される運転状態がどの燃焼領域に属するか、即ち燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域が、予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域と通常燃焼が行われる通常燃焼領域との何れであるかによって、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼が決定される。この予混合燃焼領域および通常燃焼領域は、予混合燃焼時の過早着火の生じやすさ等に基づいて実験等で決定されており、予混合燃焼領域は通常燃焼領域よりも低負荷側の燃焼領域である。

ここで、圧縮着火内燃機関において予混合燃焼を行う場合は、燃料噴射を圧縮行程上死点近傍の時期、即ち通常燃焼時の燃料噴射時期より早い時期に行うことで、吸気と燃料がより混合された予混合気を形成する。これによって、ＮＯｘやスモークの抑制を図る。尚、本発明における予混合燃焼においては、予混合燃料を一回の燃料噴射で噴射する場合に限られず、気筒の内壁面に燃料が付着するのを回避する等の理由で複数回の燃料噴射によって予混合燃料を噴射する場合も含まれる。また、通常燃焼時は、圧縮行程上死点近傍の時期に燃料を噴射していわゆる拡散燃焼が行われる。

圧縮着火内燃機関で予混合燃焼が行われているときに圧縮着火内燃機関の運転状態が変動し燃焼領域判定手段によって判定された燃焼領域が予混合燃焼領域から通常燃焼領域へ移行することで、予混合燃焼から通常燃焼への切替が行われる。この燃焼の切替時には、予混合燃焼時の燃料噴射と通常燃焼時の燃料噴射とは異なる態様の燃料噴射が行われることで、燃焼切替を円滑に行うことが好ましい。

ここで、予混合燃焼と通常燃焼が行われているときとでは、それぞれの燃焼に応じた適量のＥＧＲガスが、ＥＧＲ装置によって気筒内に再循環させられている。このＥＧＲガス量は、それぞれの燃焼状態において燃焼騒音が増大したりエミッションが悪化したりする
のを回避すべく、予混合燃焼や通常燃焼の燃焼特性が考慮された上で決定される。

また、この圧縮着火内燃機関においては、その減速時に燃料噴射弁からの燃料噴射が必要とされないときには、燃料噴射カット手段によって燃料噴射が一時的に中断される。これによって、圧縮着火内燃機関の減速を早期に行うとともに不必要な燃料消費を抑制し得る。この燃料噴射カット手段によって燃料噴射が中断されている場合は、圧縮着火内燃機関は減速状態にあるため、その運転状態は予混合燃焼領域に属している。従って、燃料噴射カット手段によって燃料噴射が中断されている状態から燃料噴射が再開されると、即ち圧縮着火内燃機関が減速状態から加速状態に移行すると、先ず予混合燃焼が開始されることになる。

しかし、予混合燃焼が開始される直前まで燃料噴射カット手段によって燃料噴射が中断されていたため、ＥＧＲガス（排気）は生成されていない状態から予混合燃焼を開始することになる。その結果、ＥＧＲガスの少ない状態で予混合燃焼を行うことになるため、過早着火が発生する蓋然性は極めて高い。

そこで、本発明に係る圧縮着火内燃機関の燃焼制御システムは、圧縮着火内燃機関が減速状態から加速状態に移行するとき、所定期間においては、直ちに予混合燃焼を開始するのではなく暫定的な燃焼制御を行う。具体的には、上述したように、該燃焼制御システムによって、燃料噴射時期は通常燃焼時の燃料噴射時期に即して決定され、且つＥＧＲガス量は予混合燃焼時のＥＧＲガス量に即して決定される。即ち、過早着火が懸念される減速状態から加速状態への移行時は、ＥＧＲガス量を早期に予混合燃焼に応じた量とする一方で過早着火抑制のために燃料噴射時期は通常燃焼に即した時期とする。このようにすることで該移行時における過早着火の抑制を図る。従って、上記所定期間は、該移行時にＥＧＲ装置によって過早着火を抑制し得る量のＥＧＲガスを供給できるようになるまでの期間である。

上記の圧縮着火内燃機関の燃焼制御システムで、前記所定期間において、前記燃料噴射弁からの噴射時期は、前記ＥＧＲ装置によって前記気筒内に再循環されるＥＧＲガス量の増加に従って、進角側に補正されるようにしてもよい。上述したように、該所定期間においては、ＥＧＲガス量は予混合燃焼に応じるべく増量されていき、その状態で通常燃焼に応じた時期に燃料噴射が行われる。従って、気筒内に供給されるＥＧＲガス量が増加するに従い、噴射された燃料が圧縮自着火せずに失火する蓋然性が高くなる。そこで、ＥＧＲガス量の増加に従って通常燃焼における燃料噴射時期を進角側に補正することで、失火を回避し得る。

第二に、本発明では、上記した課題を解決するために、圧縮着火内燃機関で予混合燃焼と通常燃焼とを制御して行う燃焼制御システムにおいて、燃料噴射が中断されていた状態から燃料噴射が再開されアイドル運転状態に移行するときの燃料噴射量に着目した。そのとき、燃料噴射量を増量することでＥＧＲガスの発生量を増量することが可能となり、過早着火の抑制が図られるからである。

詳細には、本発明は、圧縮着火内燃機関の燃料を気筒内に噴射する燃料噴射弁と、前記圧縮着火内燃機関の運転状態が、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼に応じた燃焼領域のいずれに属しているかを判定する燃焼領域判定手段と、前記圧縮着火内燃機関で行われる燃焼に応じた量のＥＧＲガスを前記気筒内に再循環させるＥＧＲ装置と、を備え、前記燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域に応じて、前記燃料噴射弁の燃料噴射条件を制御することで、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期の燃料噴射によって予混合気を形成することで行われる予混合燃焼と圧縮行程上死点近傍の時期の燃料噴射によって行われる通常燃焼とを制御する圧縮着火内燃機関の燃焼制御システムであって、前記圧縮着火
内燃機関の減速時に前記燃料噴射弁からの燃料噴射を中断する燃料噴射カット手段と、前記燃料カット手段によって燃料噴射が中断されている状態から燃料噴射が開始されアイドル運転状態に移行するとき、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を通常のアイドル運転時の燃料噴射量より増量する燃料噴射量増量手段と、を更に備える圧縮着火内燃機関の燃焼制御システムである。

燃料カット手段によって燃料噴射が中断されている状態から燃料噴射が開始されアイドル運転状態に移行するときは、圧縮着火内燃機関の機関負荷は小さいため、その運転状態は予混合燃焼領域に属している。しかし、該移行時に直ちに予混合燃焼を行うと気筒内に供給されるＥＧＲガス量が極めて少ない状態で予混合燃焼を行うことになり、以て過早着火が発生する蓋然性が高くなる。そこで、該移行直後のアイドル運転時には通常のアイドル運転時よりも燃料噴射量を増量し、アイドル回転数を高めてＥＧＲガスの発生量を増加させ、過早着火の抑制を図る。ここで、通常のアイドル運転時とは、その直前に燃料噴射カット手段による燃料噴射の中断を伴わずにアイドル運転が行われているときを意味する。

上記の圧縮着火内燃機関の燃焼制御システムにおいて、前記圧縮着火内燃機関に接続されるクラッチにおいて該クラッチの接続状態を検出するクラッチ状態検出手段を更に備える場合、前記燃料噴射量増量手段は、前記クラッチ状態検出手段がクラッチの切断を検出したときに、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を通常のアイドル運転時の燃料噴射量より増量してもよい。

即ち、クラッチ状態検出手段がクラッチの切断を検出した状態を圧縮着火内燃機関に対して加速要求が出されたとみなすことで、燃料噴射カット手段による燃料噴射の中断が終わりアイドル運転状態に移行すると判断される。その結果、燃料噴射量を上述のように増量することで、アイドル回転数を高めてＥＧＲガスの発生量を増加させ、過早着火の抑制を図る。

圧縮着火内燃機関の運転状態に応じて予混合燃焼と通常燃焼とを切り替えて行う圧縮着火内燃機関において、燃料噴射が中断された後に再び燃料噴射が開始されて予混合燃焼を行う場合に、過早着火が生じるのを抑制することが可能となる。

ここで発明に係る圧縮着火内燃機関の燃焼制御システムの実施の形態について図面に基づいて説明する。

図１は、本発明が適用される圧縮着火内燃機関（以下、単に「内燃機関」という。）１およびその制御系統の概略構成を表すブロック図である。内燃機関１は、４つの気筒２を有する圧縮着火式内燃機関である。また、気筒２の燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３を備えている。燃料噴射弁３は、所定圧に加圧された燃料を貯留する蓄圧室４と接続されている。内燃機関１には吸気枝管７が接続されており、吸気枝管７の各枝管は、吸気ポートを介して燃焼室に接続される。同様に、内燃機関１には排気枝管１２が接続され、排気枝管１２の各枝管は排気ポートを介して燃焼室に接続される。ここで、吸気ポートおよび排気ポートには、各々吸気弁および排気弁が設けられている。

また、吸気枝管７は吸気管８に接続されている。更に、吸気管８における吸気枝管７の直上流に位置する部位には、吸気管８内を流れる吸気の流量を調節する吸気絞り弁１０が、更に吸気絞り弁１０の上流側には、吸気管８を流れる吸気量を検出するエアフローメー
タ９が設けられている。この吸気絞り弁１０には、ステップモータ等で構成されて該吸気絞り弁１０を開閉駆動する吸気絞り用アクチュエータ１１が取り付けられている。

エアフローメータ９と吸気絞り弁１０との間に位置する吸気管８には、排気のエネルギーを駆動源として作動する過給機１６のコンプレッサ側が設けられ、排気枝管１２には過給機１６のタービン側が設けられている。ここで、過給機１６は、図２に示すように、低圧側過給機１６ｂと高圧側過給機１６ａが直列に構成される二段過給機である。先ず、排気によって低圧側過給機１６ｂによって一段階目の過給圧に加圧された後に下流の吸気管に設けられた吸気冷却用のインタークーラ１６ｃによって冷却され、更に高圧側過給機１６ａによって目的の過給圧へと加圧される。ここで、過給機１６における高圧側過給機１６ａおよび低圧側過給機１６ｂは、いわゆる可変容量型遠心過給機であって、それぞれの過給機の可変ノズルの開度が調整されることで、最終的に到達する過給圧を細かく調整することが可能となる。

また、過給機１６内部には、ＥＧＲ装置２１が設けられている。ＥＧＲ装置２１は、高圧側過給機１６ａのタービン側から排出された排気の一部を、そのコンプレッサ側へ再循環させる。ＥＧＲ装置２１は、タービン側（上流側）からコンプレッサ側（下流側）へ延出しているＥＧＲ通路２２と、ＥＧＲ通路２２上に、排気の流れに沿って上流側から順に設けられたＥＧＲガス冷却用のＥＧＲクーラ２３と、ＥＧＲガスの流量調整用のＥＧＲ弁２４と、から構成される。

また、過給機１６の高圧側過給機１６ａのタービンに排気が流入するのを回避するための排気バイパス通路１７が、高圧側過給機１６ａの上流側の排気枝管１２の部位から、高圧側過給機１６ａのタービン側と低圧側過給機１６ｂのタービン側の間の排気通路の部位であってＥＧＲ装置２１の排気導入部より下流側の部位へと繋がっている。そして、後者の部位には排気バイパス通路１７における排気の流量を調整する排気流量調整弁１８が設けられている。従って、排気流量調整弁１８が閉弁しているときは、排気は、高圧側過給機１６ａ、低圧側過給機１６ｂのタービン側に順次流れ込むことで、内燃機関１において比較的高い過給圧を発生させる。このとき、排気の一部はＥＧＲ装置２１によって、高圧側過給機１６ａのコンプレッサ側に再循環される。一方で、排気流量調整弁１８の開度が大きくなるに従い、高圧側過給機１６ａのタービンに流れ込む排気量は減少し、低圧側過給機１６ｂのタービン側に作用する排気エネルギーが大きくなっていく。その結果、排気流量調整弁１８が閉弁されて二段過給される場合と比べて最終的な過給圧が低下する。排気流量調整弁１８による排気流量の調整は、内燃機関１での燃焼に応じて行われ、その制御については後述する。

図１に戻って、過給機１６より下流の吸気管８には、過給機１６における高圧側過給機１６ａによって加圧されて高温となった吸入空気を冷却するためのインタークーラ１５が設けられている。また、過給機１６のタービン側は、排気管１３と接続され、この排気管１３は、下流にてマフラーに接続されている。そして、排気管１３の途中には、内燃機関１からの排気を浄化する排気浄化触媒１４が設けられている。

また、内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、ＣＰＵの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。

ここで、燃料噴射弁３は、ＥＣＵ２０からの制御信号によって開閉動作を行う。即ち、ＥＣＵ２０からの指令によって、燃料噴射弁３からの燃料噴射時期および燃料噴射量が、内燃機関１の機関負荷や機関回転速度等の運転状態に応じて、噴射弁毎に制御され、以て
内燃機関１において予混合燃焼や、通常燃焼が行われる。内燃機関１で行われる燃焼制御につては、後述する。また、ＥＧＲ弁２４、アクチュエータ１１、高圧側過給機１６ａおよび低圧側過給機１６ｂの可変ノズルの開度、排気流量調整弁１８の開度等も、ＥＣＵ２０からの指令に従って制御される。

更に、アクセル開度センサ２６がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関１に要求される機関負荷等を算出する。また、クランクポジションセンサ２５がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０は内燃機関１の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関１の機関回転速度や、該機関回転速度とギア比等から内燃機関１が搭載されている車両の車両速度等を算出する。更に、内燃機関１に接続されたクラッチの接続状態を検出するクラッチスイッチ２７がＥＣＵ２０と電気的に接続されており、ＥＣＵ２０は該クラッチが接続されているか、または内燃機関１を搭載する車両のシフト変更に伴って該クラッチが切断されているかを検出することが可能である。

ここで、上記の内燃機関１においては、機関回転速度および機関負荷で表される内燃機関１の運転状態に基づいて、予混合燃焼と通常燃焼とが行われる。図３に、内燃機関１の運転状態の属する燃焼領域と内燃機関１で行われる燃焼との関係を示す。尚、図３に示すグラフの横軸は内燃機関１の機関回転速度で、縦軸は内燃機関１の機関負荷を表す。ここで、内燃機関１の運転状態は機関回転速度と機関負荷とで表され、低負荷側の予混合燃焼領域Ｒ１、高負荷側の通常燃焼領域Ｒ２の何れかの燃焼領域に属する。

内燃機関１の機関負荷が大きくなり燃焼室に供給される燃料量が増大すると、又は機関回転速度が高くなり燃焼室内に予混合気を形成する実質的な時間が短くなると、燃焼室に形成される予混合気が均一とならず、過早着火が生じやすくなる。そこで、内燃機関１の運転状態が、過早着火を回避し得る予混合燃焼領域Ｒ１に属するときは予混合燃焼を行うことで、エミッションの改善や燃焼騒音の低減を図る。また、内燃機関１が、過早着火の回避が困難となる通常燃焼領域Ｒ２に属するときは予混合燃焼ではなく、いわゆる拡散燃焼である通常燃焼を行うことで、高機関出力の発揮を図る。

上述したように、内燃機関１の運転状態が属する燃焼領域に応じて、予混合燃焼又は通常燃焼が行われるが、予混合燃焼時には、燃料噴射時期が圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期において燃料噴射弁３から燃料が噴射されることで、気筒２内に予混合気が形成される。そして、予混合燃焼時の過早着火を抑制するために、内燃機関１の運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１に属すると、ＥＣＵ２０によってＥＧＲ弁２４の開度が、内燃機関１の運転状態が通常燃焼領域Ｒ２に属する場合よりも開き側に制御され、より多くのＥＧＲガスが吸気枝管７を経て気筒２内に供給される。即ち、予混合燃焼と通常燃焼が行われるときとでは、ＥＧＲ弁２４の開度は、それぞれの燃焼に適した開度に制御される。

また、内燃機関１において予混合燃焼が行われるときは、気筒２内に吸気を導入すべく比較的高い過給圧が要求される。そこで、予混合燃焼時には、排気流量調整弁１８を閉弁状態として内燃機関１における過給圧を上昇させる。一方で、通常燃焼時は、排気枝管１２内の背圧の過度の上昇に伴い燃焼状態が悪化するのを回避するために、排気流量調整弁１８の開度を機関負荷の上昇に従って大きくする。

このように構成される内燃機関１において、減速運転が行われるとき、エンジンブレーキをより効率的に利かせるとともに不必要な燃料消費を抑制するために、燃料噴射弁３からの燃料噴射が中断される。その結果、それと同時に排気の発生が中断され、気筒２内へのＥＧＲガスの供給も停止する。このような状態から内燃機関１が加速し、再び燃料噴射が行われようとすると、内燃機関１の運転状態は予混合燃焼領域Ｒ１に属しているため予
混合燃焼が行われようとする。しかし、その直前まで燃料噴射が中断されていたため、直ちには気筒２内に過早着火抑制のために十分量のＥＧＲガスを供給することが困難であり、そのまま予混合燃焼を行うと過早着火が生じる蓋然性が極めて高い。

そこで、燃料噴射が中断されていた直後の予混合燃焼開始時において過早着火をより確実に抑制するために、図４に示す予混合燃焼制御が行われる。以下に、該予混合燃焼制御について説明する。尚、本実施例における予混合燃焼制御は、ＥＣＵ２０によって一定のサイクルで繰り返し実行されるルーチンである。

Ｓ１０１では、内燃機関１において機関減速が要求されているか否かが判定される。具体的には、アクセル開度センサ２６からの信号が、開度が零の信号である場合、内燃機関１に対して機関減速が要求されていると判定される。内燃機関１において機関減速が要求されていると判定されるとＳ１０２へ進み、内燃機関１において機関減速が要求されていないと判定されると本制御を終了する。

Ｓ１０２では、Ｓ１０１における機関減速要求に応じて、燃料噴射弁３からの燃料噴射が中断（カット）される。当然、このときは、燃料噴射が中断されることで、排気の生成も中断し、ＥＧＲ装置によって再循環されるＥＧＲガスもなくなる。Ｓ１０２の処理が終了すると、Ｓ１０３へ進む。

Ｓ１０３では、内燃機関１において機関加速が要求されているか否かが判定される。具体的には、アクセル開度センサ２６からの信号が、開度が零の信号でなくなった場合、内燃機関１に対して機関加速が要求されていると判定される。内燃機関１において機関加速が要求されていると判定されるとＳ１０４へ進み、内燃機関１において機関加速が要求されていないと判定されると再びＳ１０２以降の処理が行われ、燃料噴射の中断が継続される。

Ｓ１０４では、Ｓ１０３で機関加速が要求されていると判定されたことを以て、燃料噴射弁３からの燃料噴射が開始されるが、直ちに予混合燃焼が行われるのではなく暫定的な燃焼制御が行われる。具体的には、先ず、ＥＧＲ装置２１によって再循環されるＥＧＲガス量は、内燃機関１の運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１に属している場合のＥＧＲガス量に即して決定される。即ち、ＥＧＲガス量は、内燃機関１において予混合燃焼が行われるときに気筒２内に供給されるべき量となるようにＥＧＲ弁２４の開度が調整される。更に、燃料噴射弁３からの噴射時期は、内燃機関１の運転状態が通常燃焼領域Ｒ２に属している場合の噴射時期に即して決定される。即ち、噴射時期は、内燃機関１において通常燃焼が行われる時期である圧縮行程上死点近傍の時期とされる。

結果的には、ＥＧＲガス量が予混合燃焼に適した量に増えるまで、燃料噴射時期を予混合燃焼時の噴射時期とせずに通常燃焼時の噴射時期とする。これによって、燃料噴射再開の直後において、過早着火が発生するのを抑制する。また、このとき、通常燃焼を行う噴射時期でＥＧＲガス量を増量しているため、失火状態を迎える蓋然性が高くなる。そこで、Ｓ１０４の処理においては、ＥＧＲガス量の増量に従って通常燃焼を行う噴射時期を進角側に徐々に移行させる。これによって、内燃機関１において進化状態を迎えるのを抑制する。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。

Ｓ１０５では、Ｓ１０４の処理が開始されてから所定時間Ｔ１が経過したか否かが判定される。ここで、所定時間Ｔ１とは、Ｓ１０４のＥＧＲガスに関する処理によって、気筒２内に供給されるＥＧＲガス量が、噴射時期を予混合燃焼に応じた時期とするのに適した量、即ち過早着火を抑制し得るＥＧＲガス量となるまでの時間である。従って、Ｓ１０５では、Ｓ１０２の処理に起因するＥＧＲガスの不足が解消され、予混合燃焼を行っても過
早着火が生じないか否かが判定される。所定時間Ｔ１が経過したと判定されるとＳ１０６へ進み、所定時間Ｔ１が経過していないと判定されると、再びＳ１０４以降の処理が行われる。

Ｓ１０６では、噴射時期を予混合燃焼に応じた時期、即ち圧縮行程上死点より早い時期とすることで、暫定的な燃焼から予混合燃焼へ完全に移行する。Ｓ１０６の処理後、本制御を終了する。

ここで、図５に本制御が行われたときの気筒２内に供給されるＥＧＲガス量の時間推移を示す。時間ｔ１の時点が、Ｓ１０３で内燃機関１に対して機関加速が要求されていると判定され、Ｓ１０４でＥＧＲガス量の増量が開始されたときである。また、時間ｔ２の時点が、Ｓ１０５で所定時間Ｔ１が経過したと判定されたときである。このように、本来なら内燃機関１の運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１に属しているため、時間ｔ１から時間ｔ２の間では予混合燃焼に応じた燃料噴射が行われるはずであるが、本制御によると過早着火を回避するために燃料噴射時期は通常燃焼に即した時期となる。そして、気筒２内へのＥＧＲガス量が十分に多くなると、予混合燃焼に即した時期で燃料噴射が行われ、以て燃料噴射の中断に起因するＥＧＲガス不足による過早着火の発生を抑制することが可能となる。

予混合燃焼制御の第二の実施例について、図６に基づいて説明する。図６には、予混合燃焼制御に関するフローチャートを示す。図６に示す予混合燃焼制御において、図４に示す予混合燃焼制御の処理と同一の処理については、同一の参照番号を付することで、その詳細な説明を省略する。また、この予混合燃焼制御は、ＥＣＵ２０によって行われる制御である。

本制御においては、Ｓ１０２の処理後、Ｓ２０１へ進む。Ｓ２０１では、クラッチスイッチ２７からの信号に基づいて、内燃機関１のクラッチが切断されてシフト変更されるか否かが判定される。即ち、Ｓ１０２で行われている燃料噴射の中断を終了し、燃料噴射を再開してアイドル運転を実行するか否かが、クランチの接続状態を介して判定される。内燃機関１のクラッチが切断されたと判定された場合、即ち燃料噴射の中断を終了し燃料噴射を再開してアイドル運転を実行すると判定された場合、Ｓ２０２へ進む。一方で、内燃機関１のクラッチが切断されていない判定された場合、即ち燃料噴射の中断を継続すると判定された場合、Ｓ１０２以降の処理を再度行う。

Ｓ２０２では、Ｓ２０１でアイドル運転を実行すると判定されたことを以て、燃料噴射弁３からの燃料噴射が開始される。このとき、内燃機関１の運転状態は予混合燃焼領域Ｒ１に属しているため、予混合燃焼に応じた時期で燃料噴射が行われる。しかし、この直前まで燃料噴射が中断されていたため、通常のアイドル運転を行うだけでは、直ちに気筒２内に予混合燃焼に応じた量のＥＧＲガスを供給することは困難である。そこで、Ｓ２０２で行われるアイドル運転においては、予混合燃焼における燃料噴射量を通常のアイドル運転時の燃料噴射量より増量して、アイドル回転数を上昇させてより多くのＥＧＲガスを発生させる。これにより、速やかに気筒２内に予混合燃焼に応じた量のＥＧＲガスを供給することが可能となる。Ｓ２０２の処理が終了すると、Ｓ２０３へ進む。

Ｓ２０３では、Ｓ２０２の処理が開始されてから所定時間Ｔ２が経過したか否かが判定される。ここで、所定時間Ｔ２とは、Ｓ２０２の燃料噴射量の増量処理によって、気筒２内に供給されるＥＧＲガス量が、噴射時期を予混合燃焼に応じた時期とするのに適した量、即ち過早着火を抑制し得るＥＧＲガス量となるまでの時間である。従って、Ｓ２０３では、Ｓ１０２の処理に起因するＥＧＲガスの不足が解消され予混合燃焼を行っても過早着
火が生じないか否かが判定される。所定時間Ｔ２が経過したと判定されるとＳ２０４へ進み、所定時間Ｔ２が経過していないと判定されると、再びＳ２０２以降の処理が行われる。

Ｓ２０４では、アイドル運転時の燃料噴射量を、Ｓ２０２の処理で増量した状態から通常のアイドル運転時の燃料噴射量に減量することで、暫定的な予混合燃焼を伴うアイドル運転から通常の予混合燃焼を伴うアイドル運転へ移行する。Ｓ２０４の処理後、本制御を終了する。

ここで、図７（ａ）に本制御が行われたときの気筒２内に供給されるＥＧＲガス量の時間推移を、図７（ｂ）に本制御が行われたときの燃料噴射量の時間推移を示す。時間ｔ３の時点が、Ｓ２０１でクラッチが切断されたと判定され、Ｓ２０２で燃料噴射量の増量によるＥＧＲガス量の増量が開始されたときである。また、時間ｔ４の時点が、Ｓ２０３で所定時間Ｔ２が経過したと判定されたときである。このように、本来なら内燃機関１の運転状態が予混合燃焼領域Ｒ１に属していることで、時間ｔ３から時間ｔ４の間では通常の予混合燃焼を伴うアイドル運転が行われるはずであるが、本制御によると過早着火を回避するために燃料噴射量が一時的に増量された予混合燃焼を伴うアイドル運転が行われる。そして、気筒２内へのＥＧＲガス量が十分に多くなると燃料噴射量を通常の量に減量する。これにより、燃料噴射が中断された状態からアイドル運転が行われるときに、ＥＧＲガス不足による過早着火の発生を抑制することが可能となる。

本発明の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼制御システムが適用される圧縮着火内燃機関の概略構成を表す図である。 本発明の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼制御システムに用いられる二段過給機の概略構成を表す図である。 本発明の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼制御システムにおいて、圧縮着火内燃機関の運転状態が属する燃焼領域を示す図である。 本発明の第一の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼制御システムにおいて、燃料噴射が中断されている状態から燃料噴射を再開し予混合燃焼を行う時に実行される予混合燃焼制御に関するフローチャートである。 本発明の第一の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼制御システムにおいて、図４に示す予混合燃焼制御が行われたときのＥＧＲガス量の時間推移を示す図である。 本発明の第二の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼制御システムにおいて、燃料噴射が中断されている状態から燃料噴射を再開し予混合燃焼を行う時に実行される予混合燃焼制御に関するフローチャートである。 本発明の第二の実施例に係る圧縮着火内燃機関の燃焼制御システムにおいて、図６に示す予混合燃焼制御が行われたときのＥＧＲガス量の時間推移および燃料噴射量の時間推移を示す図である。

符号の説明

１・・・・圧縮着火内燃機関（内燃機関）
３・・・・燃料噴射弁
７・・・・吸気枝管
８・・・・吸気管
１２・・・・排気枝管
１６・・・・過給機
２０・・・・ＥＣＵ
２１・・・・ＥＧＲ装置
２２・・・・ＥＧＲ通路
２４・・・・ＥＧＲ弁
２５・・・・クランクポジションセンサ
２６・・・・アクセル開度センサ
２７・・・・クラッチスイッチ
Ｒ１・・・・予混合燃焼領域
Ｒ２・・・・通常燃焼領域

Claims (4)

1. 圧縮着火内燃機関の燃料を気筒内に噴射する燃料噴射弁と、
   前記圧縮着火内燃機関の運転状態が、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼に応じた燃焼領域のいずれに属しているかを判定する燃焼領域判定手段と、
   前記圧縮着火内燃機関で行われる燃焼に応じた量のＥＧＲガスを前記気筒内に再循環させるＥＧＲ装置と、を備え、
   前記燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域に応じて、前記燃料噴射弁の燃料噴射条件を制御することで、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期の燃料噴射によって予混合気を形成することで行われる予混合燃焼と圧縮行程上死点近傍の時期の燃料噴射によって行われる通常燃焼とを制御する圧縮着火内燃機関の燃焼制御システムであって、
   前記圧縮着火内燃機関の減速時に前記燃料噴射弁からの燃料噴射を中断する燃料噴射カット手段を更に備え、
   前記燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域が予混合燃焼を行う領域であって且つ前記燃料噴射カット手段によって前記燃料噴射弁からの燃料噴射が中断されている場合に、前記圧縮着火内燃機関が加速状態に移行するとき、所定期間、前記燃料噴射弁からの噴射時期は、該圧縮着火内燃機関の運転状態が通常燃焼を行う領域に属している場合の噴射時期に即して決定され、且つ前記ＥＧＲ装置によって前記気筒内に再循環されるＥＧＲガス量は、該圧縮着火内燃機関の運転状態が予混合燃焼を行う領域に属している場合のＥＧＲガス量に即して決定されることを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃焼制御システム。
2. 前記所定期間において、前記燃料噴射弁からの噴射時期は、前記ＥＧＲ装置によって前記気筒内に再循環されるＥＧＲガス量の増加に従って、進角側に補正されることを特徴とする請求項１に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼制御システム。
3. 圧縮着火内燃機関の燃料を気筒内に噴射する燃料噴射弁と、
   前記圧縮着火内燃機関の運転状態が、該圧縮着火内燃機関で行われる燃焼に応じた燃焼領域のいずれに属しているかを判定する燃焼領域判定手段と、
   前記圧縮着火内燃機関で行われる燃焼に応じた量のＥＧＲガスを前記気筒内に再循環させるＥＧＲ装置と、を備え、
   前記燃焼領域判定手段によって判定される燃焼領域に応じて、前記燃料噴射弁の燃料噴射条件を制御することで、圧縮行程上死点近傍の時期より早い時期の燃料噴射によって予混合気を形成することで行われる予混合燃焼と圧縮行程上死点近傍の時期の燃料噴射によって行われる通常燃焼とを制御する圧縮着火内燃機関の燃焼制御システムであって、
   前記圧縮着火内燃機関の減速時に前記燃料噴射弁からの燃料噴射を中断する燃料噴射カット手段と、
   前記燃料カット手段によって燃料噴射が中断されている状態から燃料噴射が開始されアイドル運転状態に移行するとき、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を通常のアイドル運転時の燃料噴射量より増量する燃料噴射量増量手段と、を更に備えることを特徴とする圧縮着火内燃機関の燃焼制御システム。
4. 前記圧縮着火内燃機関に接続されるクラッチにおいて該クラッチの接続状態を検出するクラッチ状態検出手段を更に備え、
   前記燃料噴射量増量手段は、前記クラッチ状態検出手段がクラッチの切断を検出したときに、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を通常のアイドル運転時の燃料噴射量より増量することを特徴とする請求項３に記載の圧縮着火内燃機関の燃焼制御システム。

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