JP3331991B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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、燃焼状態を適切な燃焼状態にせしめ
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】

【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
生しなくなる内燃機関であって、空燃比を検出するため
の空燃比検出手段と、前記燃焼室内に供給される燃料量
を調節するための燃料噴射量調節手段と、前記燃焼室内
に供給される吸入空気量を調節するためのスロットル弁
と、前記燃焼室内に供給される不活性ガス量を調節する
ための不活性ガス制御弁と、燃焼不良を検出するための
燃焼不良検出手段とを具備し、前記媒がほとんど発生し
ない燃焼が行われるときに、検出された空燃比が目標空
燃比になるように燃料噴射量、吸入空気量及び不活性ガ
ス量の少なくともいずれか一つを補正し、次いで燃焼不
良が検出されたときに燃料噴射開始時期を補正するよう
にした内燃機関が提供される。

【００１２】請求項１に記載の内燃機関では、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に供給さ
れる不活性ガス量が多く煤がほとんど発生しない燃焼が
低温の下で行われるため、内燃機関から煤が排出される
こと及びＮＯｘが排出されることを同時に阻止すること
ができる。更に、前記煤がほとんど発生しない燃焼が行
われるときに、検出された空燃比が目標空燃比になるよ
うに燃料噴射量、吸入空気量及び不活性ガス量の少なく
ともいずれか一つが補正され、次いで燃焼不良が検出さ
れたときに燃料噴射開始時期が補正される。そのため、
燃焼状態を適切な燃焼状態にせしめることができる。詳
細には、検出された空燃比が目標空燃比になるように補
正が行われるため、実際の空燃比が目標空燃比からかけ
離れてしまうことを回避することができる。また、空燃
比のフィードバック制御を行うのではなく、検出された
空燃比が目標空燃比になるように補正が行われた後に燃
焼不良が生じているか否かに基づいた補正が行われる。
そのため、空燃比のフィードバック制御を行う場合に比
べ、迅速に燃焼状態を適切な燃焼状態にせしめることが
できる。

【００１３】請求項２に記載の発明によれば、前記煤が
ほとんど発生しない燃焼が行われるときであって予め定
められた燃焼条件時に、燃料噴射量、吸入空気量及び不
活性ガス量の少なくともいずれか一つを補正し、次いで
燃焼不良が検出されたときに燃料噴射開始時期を補正す
るようにした請求項１に記載の内燃機関が提供される。

【００１４】請求項２に記載の内燃機関では、予め定め
られた燃焼条件時に、検出された空燃比が目標空燃比に
なるように補正が行われると共に燃焼不良が生じている
か否かに基づいた補正が行われる。そのため、燃焼状態
を適切な燃焼状態にせしめることが必要とされる時にの
み、検出された空燃比が目標空燃比になるように補正を
行うと共に燃焼不良が生じているか否かに基づいた補正
を行うことができる。

【００１５】請求項３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ＮＯｘ吸収剤を配置し、前記予め定められた
燃焼条件時が、前記ＮＯｘ吸収剤に吸収されていると推
定されるＮＯｘ量が予め定められた値を越えたために機
関において燃焼すべき混合気の空燃比をリーンからリッ
チに一時的に切り換える時である請求項２に記載の内燃
機関が提供される。

【００１６】請求項３に記載の内燃機関では、燃焼室か
ら排出された未燃炭化水素を酸化するＮＯｘ吸収剤が機
関排気通路内に配置されるため、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。更に、前
記煤がほとんど発生しない燃焼が行われるときであっ
て、ＮＯｘ吸収剤に吸収されていると推定されるＮＯｘ
量が予め定められた値を越えたために機関において燃焼
すべき混合気の空燃比がリーンからリッチに一時的に切
り換えられる時、つまり、燃焼条件が非常に厳しい時
に、検出された空燃比が目標空燃比になるように補正が
行われると共に燃焼不良が生じているか否かに基づいた
補正が行われ、燃焼状態が適切な燃焼状態にせしめられ
る。そのため、燃焼条件が非常に厳しい時に燃焼状態が
悪化して失火が発生してしまうのを阻止することができ
る。

【００１７】請求項４に記載の発明によれば、前記空燃
比検出手段が機関排気通路内に配置された空燃比センサ
である請求項１に記載の内燃機関が提供される。

【００１８】請求項４に記載の内燃機関では、空燃比セ
ンサが機関排気通路内に配置されるため、空燃比センサ
の出力値に基づいて空燃比を検出することができる。

【００１９】請求項５に記載の発明によれば、燃焼不良
が生じているか否かは、燃焼室内に配置された燃焼圧セ
ンサにより検出された燃焼圧に基づいて判断される請求
項１に記載の内燃機関が提供される。

【００２０】請求項５に記載の内燃機関では、燃焼圧セ
ンサが燃焼室内に配置されるため、燃焼圧センサの出力
値に基づいて燃焼不良が生じているか否かを判断するこ
とができる。

【００２１】請求項６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に
記載の内燃機関が提供される。

【００２２】請求項７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吸収剤の少なくとも一
つからなる請求項６に記載の内燃機関が提供される。

【００２３】請求項６及び７に記載の内燃機関では、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。

【００２４】請求項８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に記載の内燃機関が提供される。

【００２５】請求項８に記載の内燃機関では、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。

【００２６】請求項９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８に記載の内燃機関が提供され
る。

【００２７】請求項９に記載の内燃機関では、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。

【００２８】請求項１０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８に記載の内燃機関が提供される。

【００２９】請求項１０に記載の内燃機関では、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。

【００３０】請求項１１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８に記載の内燃機関が提供さ
れる。

【００３１】請求項１１に記載の内燃機関では、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。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。

【００３３】図１は本発明を４ストローク圧縮着火式内
燃機関に適用した一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１２に連結さ
れ、サージタンク１２は吸気ダクト１３を介してエアク
リーナ１４に連結される。吸気ダクト１３内には電気モ
ータ１５により駆動されるスロットル弁１６が配置され
る。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１７および
排気管１８を介して酸化機能を有する触媒１９を内蔵し
た触媒コンバータ２０に連結され、排気マニホルド１７
内には空燃比センサ２１が配置される。

【００３４】排気マニホルド１７とサージタンク１２と
はＥＧＲ通路２２を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路
２２内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２３が配置される。
また、ＥＧＲ通路２２周りにはＥＧＲ通路２２内を流れ
るＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２４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冷却装置
２４内に導びかれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷
却される。

【００３５】一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管２５を
介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２６に連結
される。このコモンレール２６内へは電気制御式の吐出
量可変な燃料ポンプ２７から燃料が供給され、コモンレ
ール２６内に供給された燃料は各燃料供給管２５を介し
て燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２６にはコ
モンレール２６内の燃料圧を検出するための燃料圧セン
サ２８が取付けられ、燃料圧センサ２８の出力信号に基
づいてコモンレール２６内の燃料圧が目標燃料圧となる
ように燃料ポンプ２７の吐出量が制御される。

【００３６】電子制御ユニット３０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備
する。空燃比センサ２１の出力信号は対応するＡＤ変換
器３７を介して入力ポート３５に入力され、燃料圧セン
サ２８の出力信号も対応するＡＤ変換器３７を介して入
力ポート３５に入力される。機関本体１には機関冷却水
温を検出するための温度センサ２９が取付けられ、この
温度センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を
介して入力ポート３５に入力される。また、少なくとも
一つの吸気枝管１１内には吸入空気とＥＧＲガスとの混
合ガス温を検出するための温度センサ４３が取付けら
れ、この温度センサ４３の出力信号は対応するＡＤ変換
器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に、少
なくとも一つの吸気枝管１１内には酸素濃度センサ４４
が配置され、この酸素濃度センサ４４の出力信号は対応
するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力され
る。

【００３７】また、触媒１９下流の排気管４５内には触
媒１９を通過した排気ガスの温度を検出するための温度
センサ４６が配置され、この温度センサ４６の出力信号
は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入
力される。燃焼室５内には燃焼室５内の圧力を検出する
ための燃焼圧センサ４７が配置され、この燃焼圧センサ
４７の出力信号はピークホールド回路４８の入力端子Ｉ
に接続される。ピークホールド回路４８の出力端子Ｏは
対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力
される。また、クランクシャフト４９には機関の出力ト
ルクを検出するためのトルクセンサ５０が取付けられ、
このトルクセンサ５０の出力信号は対応するＡＤ変換器
３７を介して入力ポート３５に入力される。

【００３８】また、アクセルペダル４０にはアクセルペ
ダル４０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４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は
対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力
される。更に入力ポート３５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４２が接続される。機関回転数はクランク角セ
ンサ４２の出力値に基づいて算出される。一方、出力ポ
ート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁
６、電気モータ１５、ＥＧＲ制御弁２３、燃料ポンプ２
７およびピークホールド回路４８のリセット入力端子Ｒ
に接続される。

【００３９】図２は機関低負荷運転時にスロットル弁１
６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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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や圧縮比等の種
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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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
は強力となり、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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】図６は図１に示した内燃機関に過給機を設
けると共に不活性ガスとして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。

【００５７】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
の発生量は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。

【００５８】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。

【００５９】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Ｌ₀ 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Ｌ₀ 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Ｌ ₀ 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。

【００６０】ところがＥＧＲ通路２２を介して過給機
（図示せず）の入口側即ち排気ターボチャージャ（図示
せず）の空気吸込管内にＥＧＲガスを再循環させると要
求負荷がＬ₀ よりも大きい領域においてＥＧＲ率を５５
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のコンプレッサ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。

【００６１】なお、この場合、要求負荷がＬ₀ 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
ＥＧＲ制御弁２３が全開せしめられ、スロットル弁１６
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。

【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。

【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。

【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。

【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ＴＱは要求トルクを示して
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トルクＴＱ
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。次いで要求トル
クＴＱ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）よりも低トルク側の第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の高トルク側では比較的燃焼
温度が高く、このとき要求トルクＴＱ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、要求トルクＴＱ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１９により良好に酸化せしめられる。

【００７０】触媒１９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。

【００７１】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Ｎ
ａ、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。

【００７２】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１９として用いるこ
とができる。

【００７３】図８は空燃比センサ２１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２１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２１の出力電流Ｉから空燃比を知ることができる。

【００７４】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は要求トルクＴＱに対するスロットル
弁１６の開度、ＥＧＲ制御弁２３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
れるように要求トルクＴＱの低い第１の運転領域Ｉでは
スロットル弁１６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、ＥＧＲ制御弁２３の開度は要求トルクＴＱ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。

【００７５】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１６の
開度およびＥＧＲ制御弁２３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。

【００７６】なお、アイドリング運転時にはスロットル
弁１６は全閉近くまで閉弁され、このときＥＧＲ制御弁
２３も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁１
６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、アイドリン
グ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１６が全閉近くまで閉弁せしめられる。

【００７７】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１６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。

【００７８】第２の運転領域IIでは第２の燃焼、即ち従
来から行われている燃焼が行われる。この燃焼方法では
煤およびＮＯｘが若干発生するが低温燃焼に比べて熱効
率は高く、従って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に変わると図９に示されるように噴
射量がステップ状に低減せしめられる。この第２の運転
領域IIではスロットル弁１６は一部を除いて全開状態に
保持され、ＥＧＲ制御弁２３の開度は要求トルクＴＱ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率は要求トルクＴＱが高くなるほど低くな
り、空燃比は要求トルクＴＱが高くなるほど小さくな
る。ただし、空燃比は要求トルクＴＱ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。

【００７９】図１０（Ａ）は要求トルクＴＱと、アクセ
ルペダル４０の踏込み量Ｌと、機関回転数Ｎとの関係を
示している。なお、図１０（Ａ）において各曲線は等ト
ルク曲線を表しており、ＴＱ＝０で示される曲線はトル
クが零であることを示しており、残りの曲線はＴＱ＝
ａ，ＴＱ＝ｂ，ＴＱ＝ｃ，ＴＱ＝ｄの順に次第に要求ト
ルクが高くなる。図１０（Ａ）に示される要求トルクＴ
Ｑは図１０（Ｂ）に示されるようにアクセルペダル４０
の踏込み量Ｌと機関回転数Ｎの関数としてマップの形で
予めＲＯＭ３２内に記憶されている。本発明では図１０
（Ｂ）に示すマップからアクセルペダル４０の踏込み量
Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた要求トルクＴＱがまず初
めに算出され、この要求トルクＴＱに基づいて燃料噴射
量等が算出される。

【００８０】図１１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１１において、Ａ／Ｆ＝１
５．５，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Ａ／Ｆが１５．５，１
６，１７，１８であるときを示しており、各曲線間の目
標空燃比Ａ／Ｆは比例配分により定められる。図１１に
示されるように第１の運転領域Ｉでは目標空燃比Ａ／Ｆ
がリーンとなっており、更に第１の運転領域Ｉでは要求
トルクＴＱが低くなるほど目標空燃比Ａ／Ｆがリーンと
される。

【００８１】即ち、要求トルクＴＱが低くなるほど燃焼
による発熱量が少くなる。従って要求トルクＴＱ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１１に示されるように要求トルクＴＱが低くな
るにつれて空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。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
は要求トルクＴＱが低くなるにつれて空燃比Ａ／Ｆが大
きくされる。

【００８２】図１２（Ａ）第１の運転領域Ｉにおける噴
射量Ｑを示しており、図１２（Ｂ）は第１の運転領域Ｉ
における噴射開始時期θＳを示している。図１２（Ａ）
に示されるように第１の運転領域Ｉにおける噴射量Ｑは
要求トルクＴＱ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、図１２
（Ｂ）に示されるように第１の運転領域Ｉにおける噴射
開始時期θＳも要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関
数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されてい
る。

【００８３】また、空燃比を図１１に示す目標空燃比Ａ
／Ｆとするのに必要なスロットル弁１６の目標開度ＳＴ
が図１３（Ａ）に示されるように要求トルクＴＱおよび
機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２
内に記憶されており、空燃比を図１１に示す目標空燃比
とするのに必要なＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが図
１３（Ｂ）に示されるように要求トルクＴＱおよび機関
回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に
記憶されている。

【００８４】図１４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を示して
いる。なお、図１４においてＡ／Ｆ＝２４，Ａ／Ｆ＝３
５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で示される各曲線は夫
々目標空燃比２４，３５，４５，６０を示している。

【００８５】図１５（Ａ）は第２の運転領域IIにおける
噴射量Ｑを示しており、図１５（Ｂ）は第２の運転領域
IIにおける噴射開始時期θＳを示している。図１５
（Ａ）に示されるように第２の運転領域IIにおける噴射
量Ｑは要求トルクＴＱおよび機関回転数Ｎの関数として
マップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されており、図１
５（Ｂ）に示されるように第２の運転領域IIにおける噴
射開始時期θＳも要求トルクＴＱ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。

【００８６】また、空燃比を図１４に示す目標空燃比と
するのに必要なスロットル弁１６の目標開度ＳＴが図１
６（Ａ）に示されるように要求トルクＴＱおよび機関回
転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記
憶されており、空燃比を図１４に示す目標空燃比とする
のに必要なＥＧＲ制御弁２３の目標開度ＳＥが図１６
（Ｂ）に示されるように要求トルクＴＱおよび機関回転
数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶
されている。

【００８７】本実施形態では空燃比が目標空燃比Ａ／Ｆ
になるようにスロットル弁１６の開度が制御される。即
ち、第１の燃焼が行われているときには次式（１）に基
づいてスロットル弁１６の開度が算出され、第２の燃焼
が行われているときには次式（２）に基づいてスロット
ル弁１６の開度が算出される。 スロットル弁１６の開度＝目標開度ＳＴ＋補正値ΔＳＴ ＋学習値ＫＧＩｉｊ …（１） スロットル弁１６の開度＝目標開度ＳＴ＋補正値ΔＳＴ ＋学習値ＫＧIIｉｊ …（２）

【００８８】上式（１）における目標開度ＳＴは図１３
（Ａ）に示すマップから算出された開度であり、上式
（２）における目標開度ＳＴは図１６（Ａ）に示すマッ
プから算出された開度である。また、上式（１），
（２）において補正値ΔＳＴはスロットル弁１６の目標
開度ＳＴに対する補正値である。本実施形態では空燃比
センサ２１により検出された実際の空燃比（Ａ／Ｆ）_R
が第１の燃焼が行われているときに図１１に示される目
標空燃比Ａ／Ｆよりも一定値α以上大きければ、又は第
２の燃焼が行われているときに図１４に示される目標空
燃比Ａ／Ｆよりも一定値α以上大きければ補正量ΔＳＴ
が一定値、例えば１°だけ減少せしめられ、空燃比セン
サ２１により検出された実際の空燃比（Ａ／Ｆ）_R が第
１の燃焼が行われているときに図１１に示される目標空
燃比Ａ／Ｆよりも一定値α以上小さければ、又は第２の
燃焼が行われているときに図１４に示される目標空燃比
Ａ／Ｆよりも一定値α以上小さければ補正量ΔＳＴが一
定値、例えば１°だけ増大せしめられる。

【００８９】一方、本実施形態の変形例では吸気ダクト
１３内に配置された不図示の流量計により検出された吸
入空気量と図１２（Ａ）又は図１５（Ａ）のマップから
算出された噴射量Ｑとに基づいて実際の空燃比（Ａ／
Ｆ）_R が算出され、実際の空燃比（Ａ／Ｆ）_R が第１の
燃焼が行われているときに図１１に示される目標空燃比
Ａ／Ｆよりも一定値α以上大きければ、又は第２の燃焼
が行われているときに図１４に示される目標空燃比Ａ／
Ｆよりも一定値α以上大きければ補正量ΔＳＴが一定
値、例えば１°だけ減少せしめられ、実際の空燃比（Ａ
／Ｆ）_R が第１の燃焼が行われているときに図１１に示
される目標空燃比Ａ／Ｆよりも一定値α以上小さけれ
ば、又は第２の燃焼が行われているときに図１４に示さ
れる目標空燃比Ａ／Ｆよりも一定値α以上小さければ補
正量ΔＳＴが一定値、例えば１°だけ増大せしめられ
る。

【００９０】本実施形態の説明に戻り、上式（１）にお
いて学習値ＫＧＩｉｊは第１の燃焼が行われているとき
に補正量ΔＳＴが一定値、例えば３°よりも大きくなっ
たときに一定値、例えば０．２°だけ増大せしめられ、
補正量ΔＳＴが一定値、例えば−３°よりも小さくなっ
たときに一定値、例えば０．２°だけ減少せしめられ
る。

【００９１】一方、上式（２）において学習値ＫＧIIｉ
ｊは第２の燃焼が行われているときに補正量ΔＳＴが一
定値、例えば３°よりも大きくなったときに一定値、例
えば０．２°だけ増大せしめられ、補正量ΔＳＴが一定
値、例えば−３°よりも小さくなったときに一定値、例
えば０．２°だけ減少せしめられる。

【００９２】図１３（Ｃ）に示されるように第１の燃焼
が行われるときの機関の運転領域が破線で示す如く複数
の運転領域、図１３（Ｃ）に示す例では１５コの運転領
域に分割されており、各運転領域について夫々別個に学
習値ＫＧＩｉｊが定められている。また、図１６（Ｃ）
に示されるように第２の燃焼が行われるときの機関の運
転領域が破線で示す如く複数の運転領域、図１６（Ｃ）
に示す例では６コの運転領域に分割されており、各運転
領域について夫々別個に学習値ＫＧIIｉｊが定められて
いる。

【００９３】第１の燃焼時には第２の燃焼時に比べて空
燃比を精密に制御する必要があり、従って第１の燃焼時
における運転領域の分割の程度が第２の燃焼時における
運転領域の分割の程度よりも細かくされている。

【００９４】本実施形態では良好な低温燃焼が行われて
いるか否かが燃焼圧センサ４７により検出された燃焼室
５内の圧力に基づいて判断される。即ち、良好な低温燃
焼が行われているときには図１７に示されるように燃焼
圧が緩やかに変化する。具体的に云うと、燃焼圧はＰ₀
で示されるように上死点ＴＤＣにおいて一旦ピークとな
り、次いでＰ₁ で示されるように上死点ＴＤＣ後におい
て再びピークとなる。ピーク圧Ｐ₁ は燃焼圧により生
じ、良好な低温燃焼が行われているときにはピーク圧Ｐ
₁ がピーク圧Ｐ₀ に比べて若干高くなる。

【００９５】これに対して良好な低温燃焼が行われず、
燃焼不良が生じるとピーク圧Ｐ₁ がピーク圧Ｐ₀ よりも
低くなる。従って本実施形態では差圧ΔＰ（＝Ｐ₁ −Ｐ
₀ ）が負になったときには燃焼不良が生じていると判断
し、空燃比を大きくするようにしている。

【００９６】次に図１７および図１８を参照しつつ燃焼
不良の検出方法について説明する。図１８は燃焼不良の
検出ルーチンを示しており、このルーチンはクランク角
割込みによって実行される。図１８を参照すると、まず
初めにステップ２００において現在クランク角がＣＡ１
（図１７）であるか否かが判別される。クランク角がＣ
Ａ１のときにはステップ２０１に進んでピークホールド
回路４８の出力電圧が読込まれる。このときピークホー
ルド回路４８の出力電圧はピーク圧Ｐ₀ を表しており、
従ってステップ２０１ではピーク圧Ｐ₀ が読込まれるこ
とになる。次いでステップ２０２ではリセット信号がピ
ークホールド回路４８のリセット入力端子Ｒに入力さ
れ、それによってピークホールド回路４８がリセットさ
れる。

【００９７】次いでステップ２０３では現在クランク角
がＣＡ２（図１７）であるか否かが判別される。クラン
ク角がＣＡ２のときにはステップ２０４に進んでピーク
ホールド回路４８の出力電圧が読込まれる。このときピ
ークホールド回路４８の出力電圧はピーク圧Ｐ₁ を表し
ており、従ってステップ１０４ではピーク圧Ｐ₁ が読込
まれることになる。次いでステップ１０５ではリセット
信号がピークホールド回路４８のリセット入力端子Ｒに
入力され、それによってピークホールド回路４８がリセ
ットされる。次いでステップ２０６ではピーク圧Ｐ₀ と
ピーク圧Ｐ₁ との差圧ΔＰ（＝Ｐ₁ −Ｐ₀ ）が算出され
る。

【００９８】次いでステップ２０７では差圧ΔＰが負か
否かが判別される。ΔＰ＜０のときには燃焼不良が生じ
ていると判断され、このときにはステップ１０９に進ん
で燃焼不良フラグがセットされる。これに対しΔＰ≧０
のときには燃焼不良が生じていないと判断され、このと
きにはステップ２０８に進んで燃焼不良フラグがリセッ
トされる。

【００９９】尚、本実施形態では差圧ΔＰが負であると
きにのみ燃焼不良が生じていると判断しているが、他の
実施形態では、差圧ΔＰが予め定められた値Ｐ’よりも
大きいとき、つまり、ピーク圧Ｐ₁ が高くなり過ぎたと
きにも燃焼不良が生じていると判断することが可能であ
る。燃料噴射開始時期が早くなり過ぎたときにピーク圧
Ｐ₁ が高くなるため、ピーク圧Ｐ₁ が高くなり過ぎたと
きには、燃料噴射開始時期を遅角させることにより燃焼
状態を適切にすることができる。

【０１００】本実施形態の説明に戻り、次に図１９から
図２１を参照しつつ運転制御について説明する。図１９
から図２１を参照すると、まず初めにステップ１００に
おいて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１０１に進
んで要求トルクＴＱが第１の境界Ｘ（Ｎ）よりも大きく
なったか否かが判別される。ＴＱ≦Ｘ（Ｎ）のときには
ステップ１０３に進んで低温燃焼が行われる。

【０１０１】即ち、ステップ１０３では図１０（Ｂ）に
示すマップから要求トルクＴＱが算出される。次いでス
テップ１０４では図１３（Ａ）に示すマップからスロッ
トル弁１６の目標開度ＳＴが算出される。次いでステッ
プ１０５では図１３（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御
弁２３の目標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁２３の
開度がこの目標開度ＳＥとされる。次いでステップ１０
６では図１２（Ａ）に示すマップから噴射量Ｑが算出さ
れる。次いでステップ１０７では図１２（Ｂ）に示すマ
ップから噴射開始時期θＳが算出される。

【０１０２】次いでステップ３００では、ＮＯｘ吸収剤
１９に吸収されていると推定されるＮＯｘ量が予め定め
られた値を越えたために機関において燃焼すべき混合気
の空燃比がリーンからリッチに一時的に切り換えられる
時、いわゆる、リッチスパイク時であるか否かが判別さ
れる。ＹＥＳのときにはステップ１０８に進み、ＮＯの
ときにはそのままこのルーチンを終了する。

【０１０３】ステップ１０８では第２の燃焼から第１の
燃焼に切換えられてから一定時間が経過したか否かが判
別される。一定時間経過していないときにはステップ１
１９にジャンプし、一定時間経過したときにはステップ
１０９に進む。ステップ１０９では空燃比センサ２１の
出力信号に基づいて現在の実際の空燃比（Ａ／Ｆ）_Rが
算出される。

【０１０４】次いでステップ１１０では実際の空燃比
（Ａ／Ｆ）_R が図１１に示す目標空燃比Ａ／Ｆよりも一
定値α以上大きいか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）_R ＞
Ａ／Ｆ＋αのときにはステップ１１１に進んで補正値Δ
ＳＴに１°が加算され、次いでステップ１１４に進む。
これに対して（Ａ／Ｆ）_R ≦Ａ／Ｆ＋αのときにはステ
ップ１１２に進んで実際の空燃比（Ａ／Ｆ）_R が目標空
燃比Ａ／Ｆよりも一定値α以上小さいか否かが判別され
る。（Ａ／Ｆ）_R ＜Ａ／Ｆ−αのときにはステップ１１
３に進んで補正値ΔＳＴから１°が減算され、次いでス
テップ１１４に進む。ステップ１１４では現在図１３
（Ｃ）におけるいずれの運転領域ｉｊであるかが、即ち
いずれの学習領域ｉｊであるかが決定される。

【０１０５】次いでステップ１１５では補正値ΔＳＴが
３°よりも大きくなったか否かが判別される。ΔＳＴ＞
３°のときにはステップ１１６に進んで現在の学習領域
ｉｊの学習値ＫＧＩｉｊに０．２°が加算される。次い
でステップ１１９に進む。これに対してΔＳＴ≦３°の
ときにはステップ１１７に進んで補正値ΔＳＴが−３°
よりも小さいか否かが判別される。ΔＳＴ＜−３°のと
きにはステップ１１８に進んで現在の学習領域ｉｊの学
習値ＫＧＩｉｊから０．２°が減算される。次いでステ
ップ１１９に進む。ステップ１１９では次式に基づいて
最終的なスロットル弁２０の開度ＳＴが算出される。 ＳＴ←ＳＴ＋ΔＳＴ＋ＫＧＩｉｊ

【０１０６】尚、本実施形態では、検出された空燃比が
目標空燃比になるようにステップ１１９においてスロッ
トル開度のみ、つまり、吸入空気量のみが補正されてい
るが、他の実施形態では、検出された空燃比が目標空燃
比になるように、吸入空気量だけでなく、燃料噴射量、
吸入空気量及びＥＧＲガス量の少なくともいずれか一つ
を補正することも可能である。

【０１０７】本実施形態の説明に戻り、次いでステップ
７００では図２２に示す燃焼不良制御が行われる。図２
２を参照すると、燃焼不良制御ルーチンでは、まず初め
にステップ７０３において燃焼不良フラグがセットされ
ているか否かが判別される。燃焼不良フラグがセットさ
れているとき、即ち燃焼不良が生じているときにはステ
ップ７０８に進んで噴射開始時期の補正値ΔＱＳに一定
値ｈが加算される。次いでステップ７０７では図２２に
示される目標噴射開始時期θＳに補正値ΔＱＳを加算す
ることにより最終的な噴射開始時期ＱＳＯが算出され
る。燃焼不良が生じていると、つまり、差圧ΔＰ（＝Ｐ
₁ −Ｐ₂ ）が負であるときには、噴射開始時期が徐々に
早められることになる（図１７）。

【０１０８】上述したように本実施形態の変形例では、
差圧ΔＰ（＝Ｐ₁ −Ｐ₂ ）が負であるときに噴射開始時
期が徐々に早められると共に、差圧ΔＰ（＝Ｐ₁ −
Ｐ₂ ）が正であって大きすぎるときに噴射開始時期が徐
々に遅くされることも可能である。

【０１０９】本実施形態の説明に戻り、燃焼不良フラグ
がリセットされると、即ち燃焼不良が生じなくなるとス
テップ７０３からステップ７０４に進んで補正値ΔＱＳ
から一定値ｈが減算される。次いでステップ７０５では
補正値ΔＱＳが負になったか否かが判別され、ΔＱＳ＜
０のときにはステップ７０６においてΔＱＳが零にされ
た後にステップ７０７に進む。即ち、燃焼不良が生じな
くなると噴射開始時期は図２３に示される目標噴射開始
時期ＱＳまで徐々に遅くされる。

【０１１０】図１９から図２１の説明に戻り、ステップ
１０１においてＴＱ＞Ｘ（Ｎ）になったと判別されたと
きにはステップ１０２に進んでフラグＩがリセットさ
れ、次いでステップ１２２に進んで第２の燃焼が行われ
る。

【０１１１】即ち、ステップ１２２では図１０（Ｂ）に
示すマップから要求トルクＴＱが算出される。次いでス
テップ１２３では図１６（Ａ）に示すマップからスロッ
トル弁１６の目標開度ＳＴが算出される。次いでステッ
プ１２４では図１６（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御
弁２３の目標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁２３の
開度がこの目標開度ＳＥとされる。次いでステップ１２
５では図１５（Ａ）に示すマップから噴射量Ｑが算出さ
れる。次いでステップ１２６では図１５（Ｂ）に示すマ
ップから噴射開始時期θＳが算出される。

【０１１２】次いでステップ１２７では第１の燃焼から
第２の燃焼に切換えられてから一定時間が経過したか否
かが判別される。一定時間経過していないときにはステ
ップ１３８にジャンプし、一定時間経過したときにはス
テップ１２８に進む。ステップ１２８では空燃比センサ
２１の出力信号に基づいて現在の実際の空燃比（Ａ／
Ｆ）_R が算出される。

【０１１３】次いでステップ１２９では実際の空燃比
（Ａ／Ｆ）_R が図１４に示す目標空燃比Ａ／Ｆよりも一
定値α以上大きいか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）_R ＞
Ａ／Ｆ＋αのときにはステップ１３０に進んで補正値Δ
ＳＴに１°が加算され、次いでステップ１３３に進む。
これに対して（Ａ／Ｆ）_R ≦Ａ／Ｆ＋αのときにはステ
ップ１３１に進んで実際の空燃比（Ａ／Ｆ）_R が目標空
燃比Ａ／Ｆよりも一定値α以上小さいか否かが判別され
る。（Ａ／Ｆ）_R ＜Ａ／Ｆ−αのときにはステップ１３
２に進んで補正値ΔＳＴから１°が減算され、次いでス
テップ１３３に進む。ステップ１３３では現在図１６
（Ｃ）におけるいずれの運転領域ｉｊであるかが、即ち
いずれの学習領域ｉｊであるかが決定される。

【０１１４】次いでステップ１３４では補正値ΔＳＴが
３°よりも大きくなったか否かが判別される。ΔＳＴ＞
３°のときにはステップ１３５に進んで現在の学習領域
ｉｊの学習値ＫＧIIｉｊに０．２°が加算される。次い
でステップ１３８に進む。これに対してΔＳＴ≦３°の
ときにはステップ１３６に進んで補正値ΔＳＴが−３°
よりも小さいか否かが判別される。ΔＳＴ＜−３°のと
きにはステップ１３７に進んで現在の学習領域ｉｊの学
習値ＫＧIIｉｊから０．２°が減算される。次いでステ
ップ１３８に進む。ステップ１３８では次式に基づいて
最終的なスロットル弁１６の開度ＳＴが算出される。 ＳＴ←ＳＴ＋ΔＳＴ＋ＫＧIIｉｊ

【０１１５】フラグＩがリセットされると次の処理サイ
クルではステップ１００からステップ１２０に進んで要
求トルクＴＱ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。ＴＱ≧Ｙ（Ｎ）のときにはステップ
１２２に進み、リーン空燃比のもとで第２の燃焼が行わ
れる。一方、ステップ１２０においてＴＱ＜Ｙ（Ｎ）に
なったと判別されたときにはステップ１２１に進んでフ
ラグＩがセットされ、次いでステップ１０３に進んで低
温燃焼が行われる。

【０１１６】上述したように本実施形態の変形例では、
図２０のステップ１０９において流量計（図示せず）に
より検出された吸入空気量Ｇａと図１２（Ａ）に示すマ
ップから算出された噴射量Ｑに基づいて実際の空燃比
（Ａ／Ｆ）_R （＝Ｇａ／Ｑ）が算出され、図２１のステ
ップ１２８において流量計（図示せず）により検出され
た吸入空気量Ｇａと図１５（Ａ）に示すマップから算出
された噴射量Ｑに基づいて実際の空燃比（Ａ／Ｆ）
_R （＝Ｇａ／Ｑ）が算出される。

【０１１７】上述した実施形態によれば、ステップ１０
３からステップ１０７において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が行われる
ため、内燃機関から煤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することができる。

【０１１８】更に、低温燃焼が行われるときに、ステッ
プ１０８からステップ１１９等において検出された空燃
比が目標空燃比になるように燃料噴射量、吸入空気量及
び不活性ガス量の少なくともいずれか一つが補正され、
次いで燃焼不良が検出されたときにステップ７００にお
いて燃料噴射開始時期が補正される。そのため、燃焼状
態を適切な燃焼状態にせしめることができる。詳細に
は、検出された空燃比が目標空燃比になるように補正が
行われるため、実際の空燃比が目標空燃比からかけ離れ
てしまうことを回避することができる。また、空燃比の
フィードバック制御を行うのではなく、検出された空燃
比が目標空燃比になるように補正が行われた後に燃焼不
良が生じているか否かに基づいた補正が行われるため、
空燃比のフィードバック制御を行う場合に比べ、迅速に
燃焼状態を適切な燃焼状態にせしめることができる。

【０１１９】更に、予め定められた燃焼条件時、つま
り、ステップ３００においてリッチスパイク時であると
判別されたときに、ステップ１０８からステップ１１９
において検出された空燃比が目標空燃比になるように補
正が行われると共にステップ７００において燃焼不良が
生じているか否かに基づいた補正が行われる。そのた
め、燃焼状態を適切な燃焼状態にせしめることが必要と
される時、つまり、リッチスパイク時にのみ、検出され
た空燃比が目標空燃比になるように補正を行うと共に燃
焼不良が生じているか否かに基づいた補正を行い、その
他の時には運転制御ルーチンを短縮することができる。

【０１２０】更に、低温燃焼が行われるときであってリ
ッチスパイクが行われる時であるとステップ３００にお
いて判別されたとき、つまり、燃焼条件が非常に厳しい
時に、ステップ１０８からステップ１１９において検出
された空燃比が目標空燃比になるように補正が行われる
と共に、ステップ７００において燃焼不良が生じている
か否かに基づいた補正が行われ、燃焼状態が適切な燃焼
状態にせしめられる。そのため、燃焼条件が非常に厳し
い時に燃焼状態が悪化して失火が発生してしまうのを阻
止することができる。

【０１２１】

【発明の効果】請求項１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、燃焼状態を適切な燃
焼状態にせしめることができる。

【０１２２】請求項２に記載の発明によれば、燃焼状態
を適切な燃焼状態にせしめることが必要とされる時にの
み、検出された空燃比が目標空燃比になるように補正を
行うと共に燃焼不良が生じているか否かに基づいた補正
を行うことができる。

【０１２３】請求項３に記載の発明によれば、燃焼条件
が非常に厳しい時に燃焼状態が悪化して失火が発生して
しまうのを阻止することができる。

【０１２４】請求項４に記載の発明によれば、空燃比セ
ンサの出力値に基づいて空燃比を検出することができ
る。

【０１２５】請求項５に記載の発明によれば、燃焼圧セ
ンサの出力値に基づいて燃焼不良が生じているか否かを
判断することができる。

【０１２６】請求項６及び７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。

【０１２７】請求項８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。

【０１２８】請求項９及び１０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。

【０１２９】請求項１１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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【図３】燃焼圧を示す図である。

【図４】燃焼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。

【図６】噴射燃料量と混合ガス量との関係を示す図であ
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。

【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】要求トルクを示す図である。

【図１１】第１の運転領域Ｉにおける目標空燃比を示す
図である。

【図１２】噴射量等のマップを示す図である。

【図１３】スロットル弁の目標開度等のマップを示す図
である。

【図１４】第２の燃焼における目標空燃比を示す図であ
る。

【図１５】噴射量等のマップを示す図である。

【図１６】スロットル弁の目標開度等のマップを示す図
である。

【図１７】燃焼圧等を示す図である。

【図１８】燃焼不良検出ルーチンを示す図である。

【図１９】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。

【図２０】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。

【図２１】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。

【図２２】燃焼不良制御ルーチンを示すフローチャート
である。

【図２３】目標噴射開始時期等のマップを示す図であ
る。

【符号の説明】

５…燃焼室 ６…燃料噴射弁 １６…スロットル弁 １９…触媒 ２１…空燃比センサ ２３…ＥＧＲ制御弁 ２８…燃料圧センサ ４７…燃焼圧センサ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｆ０１Ｎ 3/24 Ｒ Ｓ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０Ｐ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｅ ３０１Ｊ 45/00 ３２４ 45/00 ３２４ ３６８ ３６８Ｓ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ ５７０ ５７０Ｊ (56)参考文献 特開 平７−4287（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−86251（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−177651（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−287527（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−287528（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−254152（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−296469（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−303309（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−96606（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−226332（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/04 - 45/00 F02M 25/07

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室内に供給される不活性ガス量を増
   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内燃機関であって、空燃比を検出
   するための空燃比検出手段と、前記燃焼室内に供給され
   る燃料量を調節するための燃料噴射量調節手段と、前記
   燃焼室内に供給される吸入空気量を調節するためのスロ
   ットル弁と、前記燃焼室内に供給される不活性ガス量を
   調節するための不活性ガス制御弁と、燃焼不良を検出す
   るための燃焼不良検出手段とを具備し、前記媒がほとん
   ど発生しない燃焼が行われるときに、検出された空燃比
   が目標空燃比になるように燃料噴射量、吸入空気量及び
   不活性ガス量の少なくともいずれか一つを補正し、次い
   で燃焼不良が検出されたときに燃料噴射開始時期を補正
   するようにした内燃機関。
2. 【請求項２】 前記媒がほとんど発生しない燃焼が行わ
   れるときであって予め定められた燃焼条件時に、燃料噴
   射量、吸入空気量及び不活性ガス量の少なくともいずれ
   か一つを補正し、次いで燃焼不良が検出されたときに燃
   料噴射開始時期を補正するようにした請求項１に記載の
   内燃機関。
3. 【請求項３】 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ＮＯｘ吸収剤を配置
   し、前記予め定められた燃焼条件時が、前記ＮＯｘ吸収
   剤に吸収されていると推定されるＮＯｘ量が予め定めら
   れた値を越えたために機関において燃焼すべき混合気の
   空燃比をリーンからリッチに一時的に切り換える時であ
   る請求項２に記載の内燃機関。
4. 【請求項４】 前記空燃比検出手段が機関排気通路内に
   配置された空燃比センサである請求項１に記載の内燃機
   関。
5. 【請求項５】 燃焼不良が生じているか否かは、燃焼室
   内に配置された燃焼圧センサにより検出された燃焼圧に
   基づいて判断される請求項１に記載の内燃機関。
6. 【請求項６】 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に記載の内燃機関。
7. 【請求項７】 前記触媒が酸化触媒、三元触媒又はＮＯ
   ｘ吸収剤の少なくとも一つからなる請求項６に記載の内
   燃機関。
8. 【請求項８】 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に記載の内燃機関。
9. 【請求項９】 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８に記載
   の内燃機関。
10. 【請求項１０】 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８に記載の内燃機
    関。
11. 【請求項１１】 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８に
    記載の内燃機関。