JP3405224B2 - 自動変速機付き内燃機関 - Google Patents

自動変速機付き内燃機関

Info

Publication number
JP3405224B2
JP3405224B2 JP28832198A JP28832198A JP3405224B2 JP 3405224 B2 JP3405224 B2 JP 3405224B2 JP 28832198 A JP28832198 A JP 28832198A JP 28832198 A JP28832198 A JP 28832198A JP 3405224 B2 JP3405224 B2 JP 3405224B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion
amount
soot
engine
inert gas
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP28832198A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2000110601A (ja
Inventor
雅人 後藤
静夫 佐々木
康二 吉▲崎▼
丈和 伊藤
宏樹 村田
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota 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 Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP28832198A priority Critical patent/JP3405224B2/ja
Priority to US09/394,919 priority patent/US6216676B1/en
Priority to EP99119784A priority patent/EP0992668B1/en
Priority to DE69913907T priority patent/DE69913907T2/de
Publication of JP2000110601A publication Critical patent/JP2000110601A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3405224B2 publication Critical patent/JP3405224B2/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
    • 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
    • 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
    • F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream 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
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • F02M26/15—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system in relation to engine exhaust purifying apparatus
    • 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
    • F02M26/35—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with means for cleaning or treating the recirculated gases, e.g. catalysts, condensate traps, particle filters or heaters
    • 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
    • F02M26/45—Sensors specially adapted for EGR systems
    • F02M26/46—Sensors specially adapted for EGR systems for determining the characteristics of gases, e.g. composition

Landscapes

  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

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、第１の燃焼を行うことができる運転
領域が拡大することにより第１の燃焼と第２の燃焼との
切換時に煤が発生してしまう機会を低減することができ
る内燃機関を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、燃焼室内に供給される不活性ガスの量を増大し
ていくと煤の発生量が次第に増大してピークに達し、前
記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に増大して
いくと前記燃焼室内における燃焼時の燃料およびその周
囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤がほとん
ど発生しなくなる自動変速機付き内燃機関であって、煤
の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前記燃焼
室内に供給される不活性ガスの量が多く煤がほとんど発
生しない第１の燃焼と、煤の発生量がピークとなる不活
性ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される不活性ガス
の量が少ない第２の燃焼とを選択的に切り換える切換手
段を具備し、前記第１の燃焼が行われる時には、前記第
２の燃焼が行われる時に比べて変速点が高回転側かつ低
負荷側にシフトされるようにした自動変速機付き内燃機
関が提供される。
【００１２】請求項２に記載の発明によれば、燃焼室内
に供給される不活性ガスの量を増大していくと煤の発生
量が次第に増大してピークに達し、前記燃焼室内に供給
される不活性ガスの量を更に増大していくと前記燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の
生成温度よりも低くなって煤がほとんど発生しなくなる
自動変速機付き内燃機関であって、煤の発生量がピーク
となる不活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される
不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない第１の燃
焼と、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも
前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量が少ない第２
の燃焼とを選択的に切り換える切換手段を具備し、前記
第１の燃焼が行われる時には、前記第２の燃焼が行われ
る時に比べて変速点が高速側かつ低負荷側にシフトされ
るようにした自動変速機付き内燃機関が提供される。
【００１３】請求項３に記載の発明によれば、燃焼室内
に供給される不活性ガスの量を増大していくと煤の発生
量が次第に増大してピークに達し、前記燃焼室内に供給
される不活性ガスの量を更に増大していくと前記燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の
生成温度よりも低くなって煤がほとんど発生しなくなる
自動変速機付き内燃機関であって、煤の発生量がピーク
となる不活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される
不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない第１の燃
焼と、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも
前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量が少ない第２
の燃焼とを選択的に切り換える切換手段を具備し、前記
第１の燃焼が行われる時には、前記第２の燃焼が行われ
る時に比べて変速点が高回転側かつ小スロットル開度側
にシフトされるようにした自動変速機付き内燃機関が提
供される。
【００１４】請求項４に記載の発明によれば、燃焼室内
に供給される不活性ガスの量を増大していくと煤の発生
量が次第に増大してピークに達し、前記燃焼室内に供給
される不活性ガスの量を更に増大していくと前記燃焼室
内における燃焼時の燃料およびその周囲のガス温が煤の
生成温度よりも低くなって煤がほとんど発生しなくなる
自動変速機付き内燃機関であって、煤の発生量がピーク
となる不活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される
不活性ガスの量が多く煤がほとんど発生しない第１の燃
焼と、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも
前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量が少ない第２
の燃焼とを選択的に切り換える切換手段を具備し、前記
第１の燃焼が行われる時には、前記第２の燃焼が行われ
る時に比べて変速点が高速側かつ小スロットル開度側に
シフトされるようにした自動変速機付き内燃機関が提供
される。
【００１５】請求項５に記載の発明によれば、前記第１
の燃焼が行われる時に要求される機関回転数と機関負荷
との積である仕事量が、前記第２の燃焼が行われる時に
要求される仕事量と等しいとき、前記第１の燃焼が行わ
れる時には、前記第２の燃焼が行われる時に比べて機関
回転数が高くなりかつ機関負荷が低くなるように低速側
のギヤが選択される請求項１〜４のいずれか一項に記載
の自動変速機付き内燃機関が提供される。
【００１６】請求項１〜５に記載の自動変速機付き内燃
機関では、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よ
りも燃焼室内に供給される不活性ガスの量が多く煤がほ
とんど発生しない第１の燃焼が行われる時には、煤の発
生量がピークとなる不活性ガスの量よりも燃焼室内に供
給される不活性ガスの量が少ない第２の燃焼が行われる
時に比べて変速点が高回転又は高速側かつ低負荷又は小
スロットル開度側にシフトされ、第１の燃焼が行われる
時に要求される機関回転数と機関負荷との積である仕事
量が、第２の燃焼が行われる時に要求される仕事量と等
しいとき、第１の燃焼が行われる時には、第２の燃焼が
行われる時に比べて機関回転数が高くなりかつ機関負荷
が低くなるように低速側のギヤが選択される。ところ
で、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。ところが、仕
事量が同一である場合に、高速側のギヤが選択されると
機関回転数が低下し、機関負荷が増加してしまう。そこ
で、上述したように請求項１〜５に記載の自動変速機付
き内燃機関では、第１の燃焼が行われる時には、第２の
燃焼が行われる時に比べて変速点が高回転又は高速側か
つ低負荷又は小スロットル開度側にシフトされ、第１の
燃焼が行われる時に要求される機関回転数と機関負荷と
の積である仕事量が、第２の燃焼が行われる時に要求さ
れる仕事量と等しいとき、第１の燃焼が行われる時に
は、第２の燃焼が行われる時に比べて機関回転数が高く
なりかつ機関負荷が低くなるように低速側のギヤが選択
される。その結果、低速側のギヤを選択することが可能
になり、それゆえ、仕事量が同一である場合に、高回転
かつ低負荷の機関運転状態の下で第１の燃焼を行うこと
が可能になる。つまり、第１の燃焼を行うことができる
運転領域が拡大されるため、第１の燃焼と第２の燃焼と
の切換頻度が低減され、第１の燃焼と第２の燃焼との切
換時に煤が発生してしまう機会を低減することができ
る。
【００１７】請求項６に記載の発明によれば、前記変速
点がアップシフト点である請求項１〜４のいずれか一項
に記載の自動変速機付き内燃機関が提供される。
【００１８】請求項６に記載の自動変速機付き内燃機関
では、第１の燃焼が行われる時には、第２の燃焼が行わ
れる時に比べてアップシフト点が高回転又は高速側かつ
低負荷又は小スロットル開度側にシフトされるため、ギ
ヤが低速ギヤから高速ギヤに切り換えられて、燃焼が第
１の燃焼から第２の燃焼に切り換えられる機会を低減す
ることができる。
【００１９】請求項７に記載の発明によれば、前記変速
点がダウンシフト点である請求項１〜４のいずれか一項
に記載の自動変速機付き内燃機関が提供される。
【００２０】請求項７に記載の自動変速機付き内燃機関
では、第１の燃焼が行われる時には、第２の燃焼が行わ
れる時に比べてダウンシフト点が高回転又は高速側かつ
低負荷又は小スロットル開度側にシフトされるため、ギ
ヤが高速ギヤから低速ギヤに早期に切り換えられること
により、第１の燃焼を行うことが可能な運転領域を拡大
することができる。
【００２１】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〜
４のいずれか一項に記載の自動変速機付き内燃機関が提
供される。
【００２２】請求項９に記載の発明によれば、前記触媒
が酸化触媒、三元触媒又はＮＯｘ吸収剤の少くとも一つ
からなる請求項８に記載の自動変速機付き内燃機関が提
供される。
【００２３】請求項８及び９に記載の自動変速機付き内
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１０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１〜４のいずれか一項に記載の自動変速機付
き内燃機関が提供される。
【００２５】請求項１０に記載の自動変速機付き内燃機
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１１に記載の発明によれば、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１０に記
載の自動変速機付き内燃機関が提供される。
【００２７】請求項１１に記載の自動変速機付き内燃機
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１２に記載の発明によれば、前記第
１の燃焼が行われているときの排気ガス再循環率がほぼ
５５パーセント以上であり、前記第２の燃焼が行われて
いるときの排気ガス再循環率がほぼ５０パーセント以下
である請求項１０に記載の自動変速機付き内燃機関が提
供される。
【００２９】請求項１２に記載の自動変速機付き内燃機
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１３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１〜４のいずれか一項に記載
の自動変速機付き内燃機関が提供される。
【００３１】請求項１３に記載の自動変速機付き内燃機
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、添付図面を用いて本発明の
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
燃機関に適用した第一の実施形態を示している。図１を
参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３
はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電
気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９
は排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８
は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連
結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３およびイン
タークーラ１４を介して過給機、例えば排気ターボチャ
ージャ１５のコンプレッサ１６の出口部に連結される。
コンプレッサ１６の入口部は空気吸込管１７を介してエ
アクリーナ１８に連結され、空気吸込管１７内にはステ
ップモータ１９により駆動されるスロットル弁２０が配
置される。また、スロットル弁２０上流の空気吸込管１
７内には吸入空気の質量流量を検出するための質量流量
検出器２１が配置される。
【００３４】機関本体１の出力軸（図示せず）には自動
変速機６０が接続されている。自動変速機６０は、トル
クコンバータ６１と変速機６２とを備え、変速機６２の
出力軸はディファレンシャルギヤ（図示せず）を介して
車両の駆動輪に接続されている。
【００３５】変速機６２は遊星歯車列と摩擦要素（ブレ
ーキ、クラッチ等）とを備えた公知の型式のものであ
り、制御油圧の切換により摩擦要素の係合状態を切り換
えて、遊星歯車列の各要素の固定、接続を行うことによ
り変速操作を行う。トルクコンバータ６１には、機関出
力軸に直結されるポンプと、このポンプ吐出流体により
駆動されるタービンとを備えた公知の型式のものであ
り、タービン出力軸（以下「コンバータ出力軸」とい
う）は変速機６２の入力軸に直結されている。トルクコ
ンバータ４１は、機関出力軸から入力するトルクを増幅
してコンバータ出力軸に出力する公知のトルク増幅作用
を有する。自動変速機６０には、コンバータ出力軸の回
転数（即ち変速機６２の入力軸回転数）に応じた周波数
のパルス信号を出力するコンバータ出力軸回転数センサ
６３、変速機６２の出力軸の回転数に応じた周波数のパ
ルス信号を出力する変速機出力軸回転数センサ６４がそ
れぞれ設けられている。
【００３６】一方、排気ポート１０は排気マニホルド２
２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン２
３の入口部に連結され、排気タービン２３の出口部は排
気管２４を介して酸化機能を有する触媒２５を内蔵した
触媒コンバータ２６に連結される。排気マニホルド２２
内には空燃比センサ２７が配置される。
【００３７】触媒コンバータ２６の出口部に連結された
排気管２８とスロットル弁２０下流の空気吸込管１７と
は排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２９を介
して互いに連結され、ＥＧＲ通路２９内にはステップモ
ータ３０により駆動されるＥＧＲ制御弁３１が配置され
る。また、ＥＧＲ通路２９内にはＥＧＲ通路２９内を流
れるＥＧＲガスを冷却するためのインタークーラ３２が
配置される。図１に示される実施形態では機関冷却水が
インタークーラ３２内に導びかれ、機関冷却水によって
ＥＧＲガスが冷却される。
【００３８】一方、燃料噴射弁６は燃料供給管３３を介
して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール３４に連結さ
れる。このコモンレール３４内へは電気制御式の吐出量
可変な燃料ポンプ３５から燃料が供給され、コモンレー
ル３４内に供給された燃料は各燃料供給管３３を介して
燃料噴射弁６に供給される。コモンレール３４にはコモ
ンレール３４内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ
３６が取付けられ、燃料圧センサ３６の出力信号に基づ
いてコモンレール３４内の燃料圧が目標燃料圧となるよ
うに燃料ポンプ３５の吐出量が制御される。
【００３９】電子制御ユニット４０はデジタルコンピュ
ータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続さ
れたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ラン
ダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッ
サ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備
する。質量流量検出器２１の出力信号は対応するＡＤ変
換器４７を介して入力ポート４５に入力され、空燃比セ
ンサ２７および燃料圧センサ３６の出力信号も夫々対応
するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力され
る。コンバータ出力軸回転数センサ６３及び変速機出力
軸回転数センサ６４からのパルス信号もそれぞれ入力ポ
ート４５に入力される。アクセルペダル５０にはアクセ
ルペダル５０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生す
る負荷センサ５１が接続され、負荷センサ５１の出力電
圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に
入力される。また、入力ポート４５には、クランクシャ
フトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生する
クランク角センサ５２が接続されると共に、車速を示す
出力パルスを発生する車速センサ５３が接続される。機
関回転数はクランク角センサ５２の出力値に基づいて算
出される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路４
８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁制御用ステップ
モータ１９、ＥＧＲ制御弁制御用ステップモータ３０お
よび燃料ポンプ３５に接続される。
【００４０】図２は機関低負荷運転時にスロットル弁２
０の開度およびＥＧＲ率を変化させることにより空燃比
Ａ／Ｆ（図２の横軸）を変化させたときの出力トルクの
変化、およびスモーク、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの排出量の
変化を示す実験例を表している。図２からわかるように
この実験例では空燃比Ａ／Ｆが小さくなるほどＥＧＲ率
が大きくなり、理論空燃比（≒１４．６）以下のときに
はＥＧＲ率は６５パーセント以上となっている。
【００４１】図２に示されるようにＥＧＲ率を増大する
ことにより空燃比Ａ／Ｆを小さくしていくとＥＧＲ率が
４０パーセント付近となり空燃比Ａ／Ｆが３０程度にな
ったときにスモークの発生量が増大を開始する。次い
で、更にＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると
スモークの発生量が急激に増大してピークに達する。次
いで更にＥＧＲ率を高め、空燃比Ａ／Ｆを小さくすると
今度はスモークが急激に低下し、ＥＧＲ率を６５パーセ
ント以上とし、空燃比Ａ／Ｆが１５．０付近になるとス
モークがほぼ零となる。即ち、煤がほとんど発生しなく
なる。このとき機関の出力トルクは若干低下し、またＮ
Ｏｘの発生量がかなり低くなる。一方、このときＨＣ，
ＣＯの発生量は増大し始める。
【００４２】図３（Ａ）は空燃比Ａ／Ｆが２１付近でス
モークの発生量が最も多いときの燃焼室５内の燃焼圧変
化を示しており、図３（Ｂ）は空燃比Ａ／Ｆが１８付近
でスモークの発生量がほぼ零のときの燃焼室５内の燃焼
圧の変化を示している。図３（Ａ）と図３（Ｂ）とを比
較すればわかるようにスモークの発生量がほぼ零である
図３（Ｂ）に示す場合はスモークの発生量が多い図３
（Ａ）に示す場合に比べて燃焼圧が低いことがわかる。
【００４３】図２および図３に示される実験結果から次
のことが言える。即ち、まず第１に空燃比Ａ／Ｆが１
５．０以下でスモークの発生量がほぼ零のときには図２
に示されるようにＮＯｘの発生量がかなり低下する。Ｎ
Ｏｘの発生量が低下したということは燃焼室５内の燃焼
温度が低下していることを意味しており、従って煤がほ
とんど発生しないときには燃焼室５内の燃焼温度が低く
なっていると言える。同じことが図３からも言える。即
ち、煤がほとんど発生していない図３（Ｂ）に示す状態
では燃焼圧が低くなっており、従ってこのとき燃焼室５
内の燃焼温度は低くなっていることになる。
【００４４】第２にスモークの発生量、即ち煤の発生量
がほぼ零になると図２に示されるようにＨＣおよびＣＯ
の排出量が増大する。このことは炭化水素が煤まで成長
せずに排出されることを意味している。即ち、燃料中に
含まれる図４に示されるような直鎖状炭化水素や芳香族
炭化水素は酸素不足の状態で温度上昇せしめられると熱
分解して煤の前駆体が形成され、次いで主に炭素原子が
集合した固体からなる煤が生成される。この場合、実際
の煤の生成過程は複雑であり、煤の前駆体がどのような
形態をとるかは明確ではないがいずれにしても図４に示
されるような炭化水素は煤の前駆体を経て煤まで成長す
ることになる。従って、上述したように煤の発生量がほ
ぼ零になると図２に示される如くＨＣおよびＣＯの排出
量が増大するがこのときのＨＣは煤の前駆体又はその前
の状態の炭化水素である。
【００４５】図２および図３に示される実験結果に基づ
くこれらの考察をまとめると燃焼室５内の燃焼温度が低
いときには煤の発生量がほぼ零になり、このとき煤の前
駆体又はその前の状態の炭化水素が燃焼室５から排出さ
れることになる。このことについて更に詳細に実験研究
を重ねた結果、燃焼室５内における燃料およびその周囲
のガス温度が或る温度以下である場合には煤の成長過程
が途中で停止してしまい、即ち煤が全く発生せず、燃焼
室５内における燃料およびその周囲の温度が或る温度以
上になると煤が生成されることが判明したのである。
【００４６】ところで煤の前駆体の状態で炭化水素の生
成過程が停止するときの燃料およびその周囲の温度、即
ち上述の或る温度は燃料の種類や空燃比の圧縮比等の種
々の要因によって変化するので何度であるかということ
は言えないがこの或る温度はＮＯｘの発生量と深い関係
を有しており、従ってこの或る温度はＮＯｘの発生量か
ら或る程度規定することができる。即ち、ＥＧＲ率が増
大するほど燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度は低
下し、ＮＯｘの発生量が低下する。このときＮＯｘの発
生量が１０p.p.m 前後又はそれ以下になったときに煤が
ほとんど発生しなくなる。従って上述の或る温度はＮＯ
ｘの発生量が１０p.p.m 前後又はそれ以下になったとき
の温度にほぼ一致する。
【００４７】一旦、煤が生成されるとこの煤は酸化機能
を有する触媒を用いた後処理でもって浄化することはで
きない。これに対して煤の前駆体又はその前の状態の炭
化水素は酸化機能を有する触媒を用いた後処理でもって
容易に浄化することができる。このように酸化機能を有
する触媒による後処理を考えると炭化水素を煤の前駆体
又はその前の状態で燃焼室５から排出させるか、或いは
煤の形で燃焼室５から排出させるかについては極めて大
きな差がある。本発明において採用されている新たな燃
焼システムは燃焼室５内において煤を生成させることな
く炭化水素を煤の前駆体又はその前の状態の形でもって
燃焼室５から排出させ、この炭化水素を酸化機能を有す
る触媒により酸化せしめることを核としている。
【００４８】さて、煤が生成される前の状態で炭化水素
の成長を停止させるには燃焼室５内における燃焼時の燃
料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度より
も低い温度に抑制する必要がある。この場合、燃料およ
びその周囲のガス温度を抑制するには燃料が燃焼した際
の燃料周りのガスの吸熱作用が極めて大きく影響するこ
とが判明している。
【００４９】即ち、燃料周りに空気しか存在しないと蒸
発した燃料はただちに空気中の酸素と反応して燃焼す
る。この場合、燃料から離れている空気の温度はさほど
上昇せず、燃料周りの温度のみが局所的に極めて高くな
る。即ち、このときには燃料から離れている空気は燃料
の燃焼熱の吸熱作用をほとんど行わない。この場合には
燃焼温度が局所的に極めて高くなるために、この燃焼熱
を受けた未燃炭化水素は煤を生成することになる。
【００５０】一方、多量の不活性ガスと少量の空気の混
合ガス中に燃料が存在する場合には若干状況が異なる。
この場合には蒸発燃料は周囲に拡散して不活性ガス中に
混在する酸素と反応し、燃焼することになる。この場合
には燃焼熱は周りの不活性ガスに吸収されるために燃焼
温度はさほど上昇しなくなる。即ち、燃焼温度を低く抑
えることができることになる。即ち、燃焼温度を抑制す
るには不活性ガスの存在が重要な役割を果しており、不
活性ガスの吸熱作用によって燃焼温度を低く抑えること
ができることになる。
【００５１】この場合、燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に抑制するにはそ
うするのに十分な熱量を吸収しうるだけの不活性ガス量
が必要となる。従って燃料量が増大すれば必要となる不
活性ガス量はそれに伴なって増大することになる。な
お、この場合、不活性ガスの比熱が大きいほど吸熱作用
が強力となり、従って不活性ガスは比熱の大きなガスが
好ましいことになる。この点、ＣＯ2 やＥＧＲガスは比
較的比熱が大きいので不活性ガスとしてＥＧＲガスを用
いることは好ましいと言える。
【００５２】図５は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用
い、ＥＧＲガスの冷却度合を変えたときのＥＧＲ率とス
モークとの関係を示している。即ち、図５において曲線
ＡはＥＧＲガスを強力に冷却してＥＧＲガス温をほぼ９
０℃に維持した場合を示しており、曲線Ｂは小型の冷却
装置でＥＧＲガスを冷却した場合を示しており、曲線Ｃ
はＥＧＲガスを強制的に冷却していない場合を示してい
る。
【００５３】図５の曲線Ａで示されるようにＥＧＲガス
を強力に冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセントよ
りも少し低いところで煤の発生量がピークとなり、この
場合にはＥＧＲ率をほぼ５５パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。
【００５４】一方、図５の曲線Ｂで示されるようにＥＧ
Ｒガスを少し冷却した場合にはＥＧＲ率が５０パーセン
トよりも少し高いところで煤の発生量がピークとなり、
この場合にはＥＧＲ率をほぼ６５パーセント以上にすれ
ば煤がほとんど発生しなくなる。
【００５５】また、図５の曲線Ｃで示されるようにＥＧ
Ｒガスを強制的に冷却していない場合にはＥＧＲ率が５
５パーセントの付近で煤の発生量がピークとなり、この
場合にはＥＧＲ率をほぼ７０パーセント以上にすれば煤
がほとんど発生しなくなる。
【００５６】なお、図５は機関負荷が比較的高いときの
スモークの発生量を示しており、機関負荷が小さくなる
と煤の発生量がピークとなるＥＧＲ率は若干低下し、煤
がほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の下限も若干低下す
る。このように煤がほとんど発生しなくなるＥＧＲ率の
下限はＥＧＲガスの冷却度合や機関負荷に応じて変化す
る。
【００５７】図６は不活性ガスとしてＥＧＲガスを用い
た場合において燃焼時の燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度にするために必要
なＥＧＲガスと空気の混合ガス量、およびこの混合ガス
量中の空気の割合、およびこの混合ガス中のＥＧＲガス
の割合を示している。なお、図６において縦軸は燃焼室
５内に吸入される全吸入ガス量を示しており、鎖線Ｙは
過給が行われないときに燃焼室５内に吸入しうる全吸入
ガス量を示している。また、横軸は要求負荷を示してい
る。
【００５８】図６を参照すると空気の割合、即ち混合ガ
ス中の空気量は噴射された燃料を完全に燃焼せしめるの
に必要な空気量を示している。即ち、図６に示される場
合では空気量と噴射燃料量との比は理論空燃比となって
いる。一方、図６においてＥＧＲガスの割合、即ち混合
ガス中のＥＧＲガス量は噴射燃料が燃焼せしめられたと
きに燃料およびその周囲のガス温度を煤が形成される温
度よりも低い温度にするのに必要最低限のＥＧＲガス量
を示している。このＥＧＲガス量はＥＧＲ率で表すとほ
ぼ５５パーセント以上であり、図６に示す実施形態では
７０パーセント以上である。即ち、燃焼室５内に吸入さ
れた全吸入ガス量を図６において実線Ｘとし、この全吸
入ガス量Ｘのうちの空気量とＥＧＲガス量との割合を図
６に示すような割合にすると燃料およびその周囲のガス
温度は煤が生成される温度よりも低い温度となり、斯く
して煤が全く発生しなくなる。また、このときのＮＯｘ
発生量は１０p.p.m 前後、又はそれ以下であり、従って
ＮＯｘの発生量は極めて少量となる。
【００５９】燃料噴射量が増大すれば燃料が燃焼した際
の発熱量が増大するので燃料およびその周囲のガス温度
を煤が生成される温度よりも低い温度に維持するために
はＥＧＲガスによる熱の吸収量を増大しなければならな
い。従って図６に示されるようにＥＧＲガス量は噴射燃
料量が増大するにつれて増大せしめなければならない。
即ち、ＥＧＲガス量は要求負荷が高くなるにつれて増大
する必要がある。
【００６０】ところで過給が行われていない場合には燃
焼室５内に吸入される全吸入ガス量Ｘの上限はＹであ
り、従って図６において要求負荷がＬo よりも大きい領
域では要求負荷が大きくなるにつれてＥＧＲガス割合を
低下させない限り空燃比を理論空燃比に維持することが
できない。云い換えると過給が行われていない場合に要
求負荷がＬo よりも大きい領域において空燃比を理論空
燃比に維持しようとした場合には要求負荷が高くなるに
つれてＥＧＲ率が低下し、斯くして要求負荷がＬo より
も大きい領域では燃料およびその周囲のガス温度を煤が
生成される温度よりも低い温度に維持しえなくなる。
【００６１】ところが図１に示されるようにＥＧＲ通路
２９を介して過給機の入口側即ち排気ターボチャージャ
１５の空気吸込管１７内にＥＧＲガスを再循環させると
要求負荷がＬo よりも大きい領域においてＥＧＲ率を５
５パーセント以上、例えば７０パーセントに維持するこ
とができ、斯くして燃料およびその周囲のガス温度を煤
が生成される温度よりも低い温度に維持することができ
る。即ち、空気吸込管１７内におけるＥＧＲ率が例えば
７０パーセントになるようにＥＧＲガスを再循環させれ
ば排気ターボチャージャ１５のコンプレッサ１６により
昇圧された吸入ガスのＥＧＲ率も７０パーセントとな
り、斯くしてコンプレッサ１６により昇圧しうる限度ま
で燃料およびその周囲のガス温度を煤が生成される温度
よりも低い温度に維持することができる。従って、低温
燃焼を生じさせることのできる機関の運転領域を拡大す
ることができることになる。要求負荷がＬo よりも大き
い領域でＥＧＲ率を５５パーセント以上にする際にはＥ
ＧＲ制御弁３１が全開せしめられる、スロットル弁２０
が若干閉弁せしめられる。
【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Ｌはアクセルペダル５０の
踏込み量、即ち要求負荷を示しており、横軸Ｎは機関回
転数を示している。また、図７においてＸ（Ｎ）は第１
の運転領域Ｉと第２の運転領域IIとの第１の境界を示し
ており、Ｙ（Ｎ）は第１の運転領域Ｉと第２の運転領域
IIとの第２の境界を示している。第１の運転領域Ｉから
第２の運転領域IIへの運転領域の変化判断は第１の境界
Ｘ（Ｎ）に基づいて行われ、第２の運転領域IIから第１
の運転領域Ｉへの運転領域の変化判断は第２の境界Ｙ
（Ｎ）に基づいて行われる。
【００６７】即ち、機関の運転状態が第１の運転領域Ｉ
にあって低温燃焼が行われているときに要求負荷Ｌが機
関回転数Ｎの関数である第１の境界Ｘ（Ｎ）を越えると
運転領域が第２の運転領域IIに移ったと判断され、従来
の燃焼方法による燃焼が行われる。次いで要求負荷Ｌが
機関回転数Ｎの関数である第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低
くなると運転領域が第１の運転領域Ｉに移ったと判断さ
れ、再び低温燃焼が行われる。
【００６８】このように第１の境界Ｘ（Ｎ）と第１の境
界Ｘ（Ｎ）よりも低負荷側の第２の境界Ｙ（Ｎ）との二
つの境界を設けたのは次の二つの理由による。第１の理
由は、第２の運転領域IIの高負荷側では比較的燃焼温度
が高く、このとき要求負荷Ｌが第１の境界Ｘ（Ｎ）より
低くなったとしてもただちに低温燃焼を行えないからで
ある。即ち、要求負荷Ｌがかなり低くなったとき、即ち
第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったときでなければた
だちに低温燃焼が開始されないからである。第２の理由
は第１の運転領域Ｉと第２の運転領域II間の運転領域の
変化に対してヒステリシスを設けるためである。
【００６９】ところで機関の運転領域が第１の運転領域
Ｉにあって低温燃焼が行われているときには煤はほとん
ど発生せず、その代り未燃炭化水素が煤の前駆体又はそ
の前の状態の形でもって燃焼室５から排出される。この
とき燃焼室５から排出された未燃炭化水素は酸化機能を
有する触媒２５により良好に酸化せしめられる。
【００７０】触媒２５としては酸化触媒、三元触媒、又
はＮＯｘ吸収剤を用いることができる。ＮＯｘ吸収剤は
燃焼室５内における平均空燃比がリーンのときにＮＯｘ
を吸収し、燃焼室５内における平均空燃比がリッチにな
るとＮＯｘを放出する機能を有する。
【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２５として用いるこ
とができる。
【００７３】図８は空燃比センサ２７の出力を示してい
る。図８に示されるように空燃比センサ２７の出力電流
Ｉは空燃比Ａ／Ｆに応じて変化する。従って空燃比セン
サ２７の出力電流Ｉから空燃比を知ることができる。
【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。
【００７５】図９は要求負荷Ｌに対するスロットル弁２
０の開度、ＥＧＲ制御弁３１の開度、ＥＧＲ率、空燃
比、噴射時期および噴射量を示している。図９に示され
るように要求負荷Ｌの低い第１の運転領域Ｉではスロッ
トル弁２０の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて全閉
近くから２／３開度程度まで徐々に増大せしめられ、Ｅ
ＧＲ制御弁３１の開度は要求負荷Ｌが高くなるにつれて
全閉近くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、
図９に示される例では第１の運転領域ＩではＥＧＲ率が
ほぼ７０パーセントとされており、空燃比はわずかばか
りリーンなリーン空燃比とされている。
【００７６】言い換えると第１の運転領域ＩではＥＧＲ
率がほぼ７０パーセントとなり、空燃比がわずかばかり
リーンなリーン空燃比となるようにスロットル弁２０の
開度およびＥＧＲ制御弁３１の開度が制御される。ま
た、第１の運転領域Ｉでは圧縮上死点ＴＤＣ前に燃料噴
射が行われる。この場合、噴射開始時期θＳは要求負荷
Ｌが高くなるにつれて遅くなり、噴射完了時期θＥも噴
射開始時期θＳが遅くなるにつれて遅くなる。
【００７７】なお、アイドル運転時にはスロットル弁２
０は全閉近くまで閉弁され、このときＥＧＲ制御弁３１
も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁２０を
全閉近くまで閉弁すると圧縮始めの燃焼室５内の圧力が
低くなるために圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が小さ
くなるとピストン４による圧縮仕事が小さくなるために
機関本体１の振動が小さくなる。即ち、アイドル運転時
には機関本体１の振動を抑制するためにスロットル弁２
０が全閉近くまで閉弁せしめられる。
【００７８】一方、機関の運転領域が第１の運転領域Ｉ
から第２の運転領域IIに変わるとスロットル弁２０の開
度が２／３開度程度から全開方向へステップ状に増大せ
しめられる。このとき図９に示す例ではＥＧＲ率がほぼ
７０パーセントから４０パーセント以下までステップ状
に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされ
る。即ち、ＥＧＲ率が多量のスモークを発生するＥＧＲ
率範囲（図５）を飛び越えるので機関の運転領域が第１
の運転領域Ｉから第２の運転領域IIに変わるときに多量
のスモークが発生することがない。
【００７９】第２の運転領域IIでは従来から行われてい
る燃焼が行われる。この第２の運転領域IIではスロット
ル弁２０は一部を除いて全開状態に保持され、ＥＧＲ制
御弁３１の開度は要求負荷Ｌが高くなると次第に小さく
される。また、この運転領域IIではＥＧＲ率は要求負荷
Ｌが高くなるほど低くなり、空燃比は要求負荷Ｌが高く
なるほど小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Ｌが高
くなってもリーン空燃比とされる。また、第２の運転領
域IIでは噴射開始時期θＳは圧縮上死点ＴＤＣ付近とさ
れる。
【００８０】図１０（Ａ）は第１の運転領域Ｉにおける
目標空燃比Ａ／Ｆを示している。図１０（Ａ）におい
て、Ａ／Ｆ＝１５．５，Ａ／Ｆ＝１６，Ａ／Ｆ＝１７，
Ａ／Ｆ＝１８で示される各曲線は夫々目標空燃比が１
５．５，１６，１７，１８であるときを示しており、各
曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図１０
（Ａ）に示されるように第１の運転領域Ｉでは空燃比が
リーンとなっており、更に第１の運転領域Ｉでは要求負
荷Ｌが低くなるほど目標空燃比Ａ／Ｆがリーンとされ
る。
【００８１】即ち、要求負荷Ｌが低くなるほど燃焼によ
る発熱量が少くなる。従って要求負荷Ｌが低くなるほど
ＥＧＲ率を低下させても低温燃焼を行うことができる。
ＥＧＲ率を低下させると空燃比は大きくなり、従って図
１０（Ａ）に示されるように要求負荷Ｌが低くなるにつ
れて目標空燃比Ａ／Ｆが大きくされる。目標空燃比Ａ／
Ｆが大きくなるほど燃料消費率は向上し、従ってできる
限り空燃比をリーンにするために本発明による実施形態
では要求負荷Ｌが低くなるにつれて目標空燃比Ａ／Ｆが
大きくされる。
【００８２】なお、図１０（Ａ）に示される目標空燃比
Ａ／Ｆは図１０（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよ
び機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４
２内に記憶されている。また、空燃比を図１０（Ａ）に
示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁２
０の目標開度ＳＴが図１１（Ａ）に示されるように要求
負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予
めＲＯＭ４２内に記憶されており、空燃比を図１０
（Ａ）に示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ
制御弁３１の目標開度ＳＥが図１１（Ｂ）に示されるよ
うに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップ
の形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００８３】図１２（Ａ）は第２の燃焼、即ち従来の燃
焼方法による普通の燃焼が行われるときの目標空燃比Ａ
／Ｆを示している。なお、図１２（Ａ）においてＡ／Ｆ
＝２４，Ａ／Ｆ＝３５，Ａ／Ｆ＝４５，Ａ／Ｆ＝６０で
示される各曲線は夫々目標空燃比２４，３５，４５，６
０を示している。図１２（Ａ）に示される目標空燃比Ａ
／Ｆは図１２（Ｂ）に示されるように要求負荷Ｌおよび
機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予めＲＯＭ４２
内に記憶されている。また、空燃比を図１２（Ａ）に示
す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なスロットル弁２０
の目標開度ＳＴが図１３（Ａ）に示されるように要求負
荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で予め
ＲＯＭ４２内に記憶されており、空燃比を図１２（Ａ）
に示す目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要なＥＧＲ制御弁
３１の目標開度ＳＥが図１３（Ｂ）に示されるように要
求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップの形で
予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００８４】また、第２の燃焼が行われているときには
燃料噴射量Ｑは要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに基づい
て算出される。この燃料噴射量Ｑは図１４に示されるよ
うに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎの関数としてマップ
の形で予めＲＯＭ４２内に記憶されている。
【００８５】次に図１５及び図１６を参照しつつ本実施
形態の運転制御について説明する。図１５及び図１６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に進んで要求負荷
Ｌ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。Ｌ≦Ｘ（Ｎ）のときにはステップ１０５に進
んで低温燃焼が行われる。
【００８６】ステップ１０１においてＬ＞Ｘ（Ｎ）にな
ったと判別されたときにはステップ１０２に進んでフラ
グＩがリセットされ、次いでステップ１１１に進んで第
２の燃焼が行われる。
【００８７】ステップ１００においてフラグＩがセット
されていないと判断されたとき、即ち機関の運転状態が
第２の運転領域IIであるときにはステップ１０３に進ん
で要求負荷Ｌが第２の境界Ｙ（Ｎ）よりも低くなったか
否かが判別される。Ｌ≧Ｙ（Ｎ）のときにはステップ１
１１に進み、リーン空燃比のもとで第２の燃焼が行われ
る。
【００８８】一方、ステップ１０３においてＬ＜Ｙ
（Ｎ）になったと判別されたときにはステップ１０４に
進んでフラグＩがセットされ、次いでステップ１０５に
進んで低温燃焼が行われる。
【００８９】ステップ１０５では、自動変速機６０によ
る変速を行うために図１７（ａ）に示した低温燃焼用自
動変速線図が選択される。図１７（ａ）に示すように、
アップシフト線及びダウンシフト線はエンジン回転数Ｎ
及び負荷Ｌに基づいて設定されている。次いでステップ
１０６では図１１（Ａ）に示すマップからスロットル弁
２０の目標開度ＳＴが算出され、スロットル弁２０の開
度がこの目標開度ＳＴとされる。次いでステップ１０７
では図１１（Ｂ）に示すマップからＥＧＲ制御弁３１の
目標開度ＳＥが算出され、ＥＧＲ制御弁３１の開度がこ
の目標開度ＳＥとされる。次いでステップ１０８では質
量流量検出器２１により検出された吸入空気の質量流量
（以下、単に吸入空気量と称す）Ｇａが取込まれ、次い
でステップ１０９では図１０（Ｂ）に示すマップから目
標空燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステップ１１０で
は吸入空気量Ｇａと目標空燃比Ａ／Ｆに基づいて空燃比
を目標空燃比Ａ／Ｆとするのに必要な燃料噴射量Ｑが算
出される。
【００９０】このように低温燃焼が行われているときに
は要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化するとスロットル
弁２０の開度およびＥＧＲ制御弁３１の開度がただちに
要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目標開度ＳＴ，
ＳＥに一致せしめられる。従って例えば要求負荷Ｌが増
大せしめられるとただちに燃焼室５内の空気量が増大せ
しめられ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せ
しめられる。
【００９１】一方、スロットル弁２０の開度又はＥＧＲ
制御弁３１の開度が変化して吸入空気量が変化するとこ
の吸入空気量Ｇａの変化が質量流量検出器２１により検
出され、この検出された吸入空気量Ｇａに基づいて燃料
噴射量Ｑが制御される。即ち、吸入空気量Ｇａが実際に
変化した後に燃料噴射量Ｑが変化せしめられることにな
る。
【００９２】ステップ１１１では、自動変速機６０によ
る変速を行うために図１７（ｂ）に示した第２の燃焼用
自動変速線図が選択される。図１７（ｂ）に示すよう
に、アップシフト線及びダウンシフト線はエンジン回転
数Ｎ及び負荷Ｌに基づいて設定されている。次いでステ
ップ１１２では図１４に示されるマップから目標燃料噴
射量Ｑが算出され、燃料噴射量がこの目標燃料噴射量Ｑ
とされる。次いでステップ１１３では図１３（Ａ）に示
すマップからスロットル弁２０の目標開度ＳＴが算出さ
れる。次いでステップ１１４では図１３（Ｂ）に示すマ
ップからＥＧＲ制御弁３１の目標開度ＳＥが算出され、
ＥＧＲ制御弁３１の開度がこの目標開度ＳＥとされる。
【００９３】次いでステップ１１５では質量流量検出器
２１により検出された吸入空気量Ｇａが取込まれる。次
いでステップ１１６では燃料噴射量Ｑと吸入空気量Ｇａ
から実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が算出される。次いでス
テップ１１７では図１２（Ｂ）に示すマップから目標空
燃比Ａ／Ｆが算出される。次いでステップ１１８では実
際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目標空燃比Ａ／Ｆよりも大き
いか否かが判別される。（Ａ／Ｆ）R ＞Ａ／Ｆのときに
はステップ１１９に進んでスロットル開度の補正値ΔＳ
Ｔが一定値αだけ減少せしめられ、次いでステップ１２
１へ進む。これに対して（Ａ／Ｆ）R ≦Ａ／Ｆのときに
はステップ１２０に進んで補正値ΔＳＴが一定値αだけ
増大せしめられ、次いでステップ１２１に進む。ステッ
プ１２１ではスロットル弁２０の目標開度ＳＴに補正値
ΔＳＴを加算することにより最終的な目標開度ＳＴが算
出され、スロットル弁２０の開度がこの最終的な目標開
度ＳＴとされる。即ち、実際の空燃比（Ａ／Ｆ）R が目
標空燃比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が
制御される。
【００９４】このように第２の燃焼が行われているとき
には要求負荷Ｌ又は機関回転数Ｎが変化すると燃料噴射
量がただちに要求負荷Ｌおよび機関回転数Ｎに応じた目
標燃料噴射量Ｑに一致せしめられる。例えば要求負荷Ｌ
が増大せしめられるとただちに燃料噴射量が増大せしめ
られ、斯くして機関の発生トルクがただちに増大せしめ
られる。
【００９５】一方、燃料噴射量Ｑが増大せしめられて空
燃比が目標空燃比Ａ／Ｆからずれると空燃比が目標空燃
比Ａ／Ｆとなるようにスロットル弁２０の開度が制御さ
れる。即ち、燃料噴射量Ｑが変化した後に空燃比が変化
せしめられることになる。
【００９６】これまで述べた実施形態では低温燃焼が行
われているときに燃料噴射量Ｑはオープンループ制御さ
れ、第２の燃焼が行われているときに空燃比がスロット
ル弁２０の開度を変化させることによって制御される。
しかしながら低温燃焼が行われているときに燃料噴射量
Ｑを空燃比センサ２７の出力信号に基づいてフィードバ
ック制御することもできるし、また第２の燃焼が行われ
ているときに空燃比をＥＧＲ制御弁３１の開度を変化さ
せることによって制御することもできる。
【００９７】図１７（ａ）及び図１７（ｂ）を比較する
と明らかなように、低温燃焼が行われる時の変速点、つ
まり、アップシフト位置及びダウンシフト位置（図１７
（ａ））は、第２の燃焼が行われる時の変速点（図１７
（ｂ））に比べて高回転側かつ低負荷側にシフトされて
いる。そのため、低温燃焼が行われる時には、低速側の
ギヤが選択され易いように変速点が設定されている。
【００９８】ところで、図７に示したように低温燃焼を
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、即ち機関運転状態が第１の運転領域Ｉ内にあ
る時は、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。ところが、本実施形態が奏する効果
を示した図１８に示すように、仕事量が同一である場合
に、高速側のギヤが選択されると、機関回転数がＮ１に
低下すると共に機関負荷がＬ１に増加するために、機関
運転状態が第２の運転領域IIに移ってしまい、低温燃焼
を実行できなくなってしまう。一方、低速側のギヤが選
択されると、機関回転数がＮ２に維持されると共に機関
負荷がＬ２に維持されるために、機関運転状態が第１の
運転領域Ｉに維持され、低温燃焼を引き続き実行するこ
とができる。
【００９９】そこで、上述したように本実施形態では、
図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に示すように、低温燃焼
が行われる時には、ステップ１０５において、第２の燃
焼が行われる時に比べて変速点が高回転側かつ低負荷側
にシフトされる。それゆえ、図１８に示すように、低温
燃焼が行われる時に要求される機関回転数と機関負荷と
の積である仕事量が、第２の燃焼が行われる時に要求さ
れる仕事量と等しいとき、低温燃焼が行われる時には、
第２の燃焼が行われる時に比べて機関回転数が高くなり
かつ機関負荷が低くなるように低速側のギヤを選択可能
になる。それゆえ、仕事量が同一である場合に、高回転
かつ低負荷の機関運転状態の下で低温燃焼を行うことが
可能になる。つまり、低温燃焼を行うことができる運転
領域が実質的に拡大されることになるため、第１の燃焼
と第２の燃焼との切換頻度が低減され、第１の燃焼と第
２の燃焼との切換時に煤が発生してしまう機会を低減す
ることができる。
【０１００】尚、本実施形態では、低温燃焼が行われる
時に、第２の燃焼が行われる時に比べてアップシフト点
及びダウンシフト点の両方が高回転側かつ低負荷側にシ
フトされているが、他の実施形態では、アップシフト点
及びダウンシフト点のいずれか一方のみをシフトさせる
ことも可能である。
【０１０１】以下、本発明の自動変速機付き内燃機関の
第二の実施形態について説明する。本実施形態の構成は
図１に示した第一の実施形態の構成とほぼ同様である。
本実施形態の運転制御は、ステップ１０５及びステップ
１１１において選択される自動変速線図が図１９に示し
た自動変速線図である点を除き、図１５及び図１６に示
した第一の実施形態の運転制御とほぼ同様である。
【０１０２】本実施形態では、低温燃焼が行われる時に
自動変速機６０による変速を行うために図１９（ａ）に
示した低温燃焼用自動変速線図が選択される。図１９
（ａ）に示すように、アップシフト線及びダウンシフト
線は車速Ｓ及び負荷Ｌに基づいて設定されている。ま
た、第２の燃焼が行われる時に自動変速機６０による変
速を行うために図１９（ｂ）に示した第２の燃焼用自動
変速線図が選択される。図１７（ｂ）に示すように、ア
ップシフト線及びダウンシフト線は車速Ｓ及び負荷Ｌに
基づいて設定されている。
【０１０３】図１９（ａ）及び図１９（ｂ）を比較する
と明らかなように、低温燃焼が行われる時の変速点、つ
まり、アップシフト位置及びダウンシフト位置（図１９
（ａ））は、第２の燃焼が行われる時の変速点（図１９
（ｂ））に比べて高速側かつ低負荷側にシフトされてい
る。そのため、低温燃焼が行われる時には、低速側のギ
ヤが選択され易いように変速点が設定されている。
【０１０４】ところで、図７に示したように低温燃焼を
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、即ち機関運転状態が第１の運転領域Ｉ内にあ
る時は、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。ところが、本実施形態が奏する効果
を示した図１８に示すように、仕事量が同一である場合
に、高速側のギヤが選択されると、機関回転数がＮ１に
低下すると共に機関負荷がＬ１に増加するために、機関
運転状態が第２の運転領域IIに移ってしまい、低温燃焼
を実行できなくなってしまう。一方、低速側のギヤが選
択されると、機関回転数がＮ２に維持されると共に機関
負荷がＬ２に維持されるために、機関運転状態が第１の
運転領域Ｉに維持され、低温燃焼を引き続き実行するこ
とができる。
【０１０５】そこで、上述したように本実施形態では、
図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に示すように、低温燃焼
が行われる時には、ステップ１０５において、第２の燃
焼が行われる時に比べて変速点が高速側かつ低負荷側に
シフトされる。それゆえ、図１８に示すように、低温燃
焼が行われる時に要求される機関回転数と機関負荷との
積である仕事量が、第２の燃焼が行われる時に要求され
る仕事量と等しいとき、低温燃焼が行われる時には、第
２の燃焼が行われる時に比べて機関回転数が高くなりか
つ機関負荷が低くなるように低速側のギヤを選択可能に
なる。それゆえ、仕事量が同一である場合に、高回転か
つ低負荷の機関運転状態の下で低温燃焼を行うことが可
能になる。つまり、低温燃焼を行うことができる運転領
域が実質的に拡大されることになるため、第１の燃焼と
第２の燃焼との切換頻度が低減され、第１の燃焼と第２
の燃焼との切換時に煤が発生してしまう機会を低減する
ことができる。
【０１０６】尚、本実施形態では、低温燃焼が行われる
時に、第２の燃焼が行われる時に比べてアップシフト点
及びダウンシフト点の両方が高速側かつ低負荷側にシフ
トされているが、他の実施形態では、アップシフト点及
びダウンシフト点のいずれか一方のみをシフトさせるこ
とも可能である。
【０１０７】以下、本発明の自動変速機付き内燃機関の
第三の実施形態について説明する。本実施形態の構成は
図１に示した第一の実施形態の構成とほぼ同様である。
本実施形態の運転制御は、ステップ１０５及びステップ
１１１において選択される自動変速線図が図２０に示し
た自動変速線図である点を除き、図１５及び図１６に示
した第一の実施形態の運転制御とほぼ同様である。
【０１０８】本実施形態では、低温燃焼が行われる時に
自動変速機６０による変速を行うために図２０（ａ）に
示した低温燃焼用自動変速線図が選択される。図２０
（ａ）に示すように、アップシフト線及びダウンシフト
線はエンジン回転数Ｎ及びスロットル開度θに基づいて
設定されている。また、第２の燃焼が行われる時に自動
変速機６０による変速を行うために図２０（ｂ）に示し
た第２の燃焼用自動変速線図が選択される。図２０
（ｂ）に示すように、アップシフト線及びダウンシフト
線はエンジン回転数Ｎ及びスロットル開度θに基づいて
設定されている。
【０１０９】図２０（ａ）及び図２０（ｂ）を比較する
と明らかなように、低温燃焼が行われる時の変速点、つ
まり、アップシフト位置及びダウンシフト位置（図２０
（ａ））は、第２の燃焼が行われる時の変速点（図２０
（ｂ））に比べて高回転側かつ小スロットル開度側にシ
フトされている。そのため、低温燃焼が行われる時に
は、低速側のギヤが選択され易いように変速点が設定さ
れている。
【０１１０】ところで、図７に示したように低温燃焼を
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、即ち機関運転状態が第１の運転領域Ｉ内にあ
る時は、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。ところが、本実施形態が奏する効果
を示した図１８に示すように、仕事量が同一である場合
に、高速側のギヤが選択されると、機関回転数がＮ１に
低下すると共に機関負荷がＬ１に増加するために、機関
運転状態が第２の運転領域IIに移ってしまい、低温燃焼
を実行できなくなってしまう。一方、低速側のギヤが選
択されると、機関回転数がＮ２に維持されると共に機関
負荷がＬ２に維持されるために、機関運転状態が第１の
運転領域Ｉに維持され、低温燃焼を引き続き実行するこ
とができる。
【０１１１】そこで、上述したように本実施形態では、
図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に示すように、低温燃焼
が行われる時には、ステップ１０５において、第２の燃
焼が行われる時に比べて変速点が高回転側かつ小スロッ
トル開度側にシフトされる。それゆえ、図１８に示すよ
うに、低温燃焼が行われる時に要求される機関回転数と
機関負荷との積である仕事量が、第２の燃焼が行われる
時に要求される仕事量と等しいとき、低温燃焼が行われ
る時には、第２の燃焼が行われる時に比べて機関回転数
が高くなりかつ機関負荷が低くなるように低速側のギヤ
を選択可能になる。それゆえ、仕事量が同一である場合
に、高回転かつ低負荷の機関運転状態の下で低温燃焼を
行うことが可能になる。つまり、低温燃焼を行うことが
できる運転領域が実質的に拡大されることになるため、
第１の燃焼と第２の燃焼との切換頻度が低減され、第１
の燃焼と第２の燃焼との切換時に煤が発生してしまう機
会を低減することができる。
【０１１２】尚、本実施形態では、低温燃焼が行われる
時に、第２の燃焼が行われる時に比べてアップシフト点
及びダウンシフト点の両方が高回転側かつ小スロットル
開度側にシフトされているが、他の実施形態では、アッ
プシフト点及びダウンシフト点のいずれか一方のみをシ
フトさせることも可能である。
【０１１３】以下、本発明の自動変速機付き内燃機関の
第四の実施形態について説明する。本実施形態の構成は
図１に示した第一の実施形態の構成とほぼ同様である。
本実施形態の運転制御は、ステップ１０５及びステップ
１１１において選択される自動変速線図が図２１に示し
た自動変速線図である点を除き、図１５及び図１６に示
した第一の実施形態の運転制御とほぼ同様である。
【０１１４】本実施形態では、低温燃焼が行われる時に
自動変速機６０による変速を行うために図２１（ａ）に
示した低温燃焼用自動変速線図が選択される。図２１
（ａ）に示すように、アップシフト線及びダウンシフト
線は車速Ｓ及びスロットル開度θに基づいて設定されて
いる。また、第２の燃焼が行われる時に自動変速機６０
による変速を行うために図２１（ｂ）に示した第２の燃
焼用自動変速線図が選択される。図２１（ｂ）に示すよ
うに、アップシフト線及びダウンシフト線は車速Ｓ及び
スロットル開度θに基づいて設定されている。
【０１１５】図２１（ａ）及び図２１（ｂ）を比較する
と明らかなように、低温燃焼が行われる時の変速点、つ
まり、アップシフト位置及びダウンシフト位置（図２１
（ａ））は、第２の燃焼が行われる時の変速点（図２１
（ｂ））に比べて高速側かつ小スロットル開度側にシフ
トされている。そのため、低温燃焼が行われる時には、
低速側のギヤが選択され易いように変速点が設定されて
いる。
【０１１６】ところで、図７に示したように低温燃焼を
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、即ち機関運転状態が第１の運転領域Ｉ内にあ
る時は、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。ところが、本実施形態が奏する効果
を示した図１８に示すように、仕事量が同一である場合
に、高速側のギヤが選択されると、機関回転数がＮ１に
低下すると共に機関負荷がＬ１に増加するために、機関
運転状態が第２の運転領域IIに移ってしまい、低温燃焼
を実行できなくなってしまう。一方、低速側のギヤが選
択されると、機関回転数がＮ２に維持されると共に機関
負荷がＬ２に維持されるために、機関運転状態が第１の
運転領域Ｉに維持され、低温燃焼を引き続き実行するこ
とができる。
【０１１７】そこで、上述したように本実施形態では、
図２１（ａ）及び図２１（ｂ）に示すように、低温燃焼
が行われる時には、ステップ１０５において、第２の燃
焼が行われる時に比べて変速点が高速側かつ小スロット
ル開度側にシフトされる。それゆえ、図１８に示すよう
に、低温燃焼が行われる時に要求される機関回転数と機
関負荷との積である仕事量が、第２の燃焼が行われる時
に要求される仕事量と等しいとき、低温燃焼が行われる
時には、第２の燃焼が行われる時に比べて機関回転数が
高くなりかつ機関負荷が低くなるように低速側のギヤを
選択可能になる。それゆえ、仕事量が同一である場合
に、高回転かつ低負荷の機関運転状態の下で低温燃焼を
行うことが可能になる。つまり、低温燃焼を行うことが
できる運転領域が実質的に拡大されることになるため、
第１の燃焼と第２の燃焼との切換頻度が低減され、第１
の燃焼と第２の燃焼との切換時に煤が発生してしまう機
会を低減することができる。
【０１１８】尚、本実施形態では、低温燃焼が行われる
時に、第２の燃焼が行われる時に比べてアップシフト点
及びダウンシフト点の両方が高速側かつ小スロットル開
度側にシフトされているが、他の実施形態では、アップ
シフト点及びダウンシフト点のいずれか一方のみをシフ
トさせることも可能である。
【０１１９】
【発明の効果】請求項１〜５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、第１の燃焼を行
うことができる運転領域が拡大することにより第１の燃
焼と第２の燃焼との切換時に煤が発生してしまう機会を
低減することができる。
【０１２０】請求項６に記載の発明によれば、ギヤが低
速ギヤから高速ギヤに切り換えられて、燃焼が第１の燃
焼から第２の燃焼に切り換えられる機会を低減すること
ができる。
【０１２１】請求項７に記載の発明によれば、ギヤが高
速ギヤから低速ギヤに早期に切り換えられることによ
り、第１の燃焼を行うことが可能な運転領域を拡大する
ことができる。
【０１２２】請求項８及び９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。
【０１２３】請求項１０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。
【０１２４】請求項１１及び１２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。
【０１２５】請求項１３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】燃料分子を示す図である。
【図５】スモークの発生量とＥＧＲ率との関係を示す図
である。
【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】第１の運転領域Ｉにおける空燃比等を示す図
である。
【図１１】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
【図１２】第２の燃焼における空燃比等を示す図であ
る。
【図１３】スロットル弁等の目標開度のマップを示す図
である。
【図１４】燃料噴射量のマップを示す図である。
【図１５】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
【図１６】機関の運転を制御するためのフローチャート
である。
【図１７】第一の実施形態の自動変速線図である。
【図１８】本発明の奏する効果を示すグラフである。
【図１９】第二の実施形態の自動変速線図である。
【図２０】第三の実施形態の自動変速線図である。
【図２１】第四の実施形態の自動変速線図である。
【符号の説明】
５…燃焼室 ６…燃料噴射弁 ２９…ＥＧＲ通路 ３１…ＥＧＲ制御弁 ５１…負荷センサ ５２…クランク角センサ ５３…車速センサ ６０…自動変速機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３０１Ｆ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｇ ５７０ ５７０Ｄ ５７０Ｇ ５７０Ｊ Ｆ１６Ｈ 61/02 Ｆ１６Ｈ 61/02 // Ｆ１６Ｈ 59:74 59:74 (72)発明者 伊藤 丈和 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 村田 宏樹 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−4287（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−177654（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−86251（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−287527（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−287528（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 1/00 - 23/10 F02D 29/00 - 45/00 F02M 25/07

Claims (13)

    (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の量を
    増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達
    し、前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に増
    大していくと前記燃焼室内における燃焼時の燃料および
    その周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤が
    ほとんど発生しなくなる自動変速機付き内燃機関であっ
    て、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前
    記燃焼室内に供給される不活性ガスの量が多く煤がほと
    んど発生しない第１の燃焼と、煤の発生量がピークとな
    る不活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される不活
    性ガスの量が少ない第２の燃焼とを選択的に切り換える
    切換手段を具備し、前記第１の燃焼が行われる時には、
    前記第２の燃焼が行われる時に比べて変速点が高回転側
    かつ低負荷側にシフトされるようにした自動変速機付き
    内燃機関。
  2. 【請求項２】 燃焼室内に供給される不活性ガスの量を
    増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達
    し、前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に増
    大していくと前記燃焼室内における燃焼時の燃料および
    その周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤が
    ほとんど発生しなくなる自動変速機付き内燃機関であっ
    て、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前
    記燃焼室内に供給される不活性ガスの量が多く煤がほと
    んど発生しない第１の燃焼と、煤の発生量がピークとな
    る不活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される不活
    性ガスの量が少ない第２の燃焼とを選択的に切り換える
    切換手段を具備し、前記第１の燃焼が行われる時には、
    前記第２の燃焼が行われる時に比べて変速点が高速側か
    つ低負荷側にシフトされるようにした自動変速機付き内
    燃機関。
  3. 【請求項３】 燃焼室内に供給される不活性ガスの量を
    増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達
    し、前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に増
    大していくと前記燃焼室内における燃焼時の燃料および
    その周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤が
    ほとんど発生しなくなる自動変速機付き内燃機関であっ
    て、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前
    記燃焼室内に供給される不活性ガスの量が多く煤がほと
    んど発生しない第１の燃焼と、煤の発生量がピークとな
    る不活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される不活
    性ガスの量が少ない第２の燃焼とを選択的に切り換える
    切換手段を具備し、前記第１の燃焼が行われる時には、
    前記第２の燃焼が行われる時に比べて変速点が高回転側
    かつ小スロットル開度側にシフトされるようにした自動
    変速機付き内燃機関。
  4. 【請求項４】 燃焼室内に供給される不活性ガスの量を
    増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークに達
    し、前記燃焼室内に供給される不活性ガスの量を更に増
    大していくと前記燃焼室内における燃焼時の燃料および
    その周囲のガス温が煤の生成温度よりも低くなって煤が
    ほとんど発生しなくなる自動変速機付き内燃機関であっ
    て、煤の発生量がピークとなる不活性ガスの量よりも前
    記燃焼室内に供給される不活性ガスの量が多く煤がほと
    んど発生しない第１の燃焼と、煤の発生量がピークとな
    る不活性ガスの量よりも前記燃焼室内に供給される不活
    性ガスの量が少ない第２の燃焼とを選択的に切り換える
    切換手段を具備し、前記第１の燃焼が行われる時には、
    前記第２の燃焼が行われる時に比べて変速点が高速側か
    つ小スロットル開度側にシフトされるようにした自動変
    速機付き内燃機関。
  5. 【請求項５】 前記第１の燃焼が行われる時に要求され
    る機関回転数と機関負荷との積である仕事量が、前記第
    ２の燃焼が行われる時に要求される仕事量と等しいと
    き、前記第１の燃焼が行われる時には、前記第２の燃焼
    が行われる時に比べて機関回転数が高くなりかつ機関負
    荷が低くなるように低速側のギヤが選択される請求項１
    〜４のいずれか一項に記載の自動変速機付き内燃機関。
  6. 【請求項６】 前記変速点がアップシフト点である請求
    項１〜４のいずれか一項に記載の自動変速機付き内燃機
    関。
  7. 【請求項７】 前記変速点がダウンシフト点である請求
    項１〜４のいずれか一項に記載の自動変速機付き内燃機
    関。
  8. 【請求項８】 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１〜４のいずれか一項に記載の自動
    変速機付き内燃機関。
  9. 【請求項９】 前記触媒が酸化触媒、三元触媒又はＮＯ
    ｘ吸収剤の少くとも一つからなる請求項８に記載の自動
    変速機付き内燃機関。
  10. 【請求項１０】 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１〜４のいずれか一
    項に記載の自動変速機付き内燃機関。
  11. 【請求項１１】 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１０に記載の自動変速機付き内燃機関。
  12. 【請求項１２】 前記第１の燃焼が行われているときの
    排気ガス再循環率がほぼ５５パーセント以上であり、前
    記第２の燃焼が行われているときの排気ガス再循環率が
    ほぼ５０パーセント以下である請求項１０に記載の自動
    変速機付き内燃機関。
  13. 【請求項１３】 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１〜
    ４のいずれか一項に記載の自動変速機付き内燃機関。
JP28832198A 1998-10-07 1998-10-09 自動変速機付き内燃機関 Expired - Fee Related JP3405224B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28832198A JP3405224B2 (ja) 1998-10-09 1998-10-09 自動変速機付き内燃機関
US09/394,919 US6216676B1 (en) 1998-10-07 1999-09-13 Internal combustion engine system
EP99119784A EP0992668B1 (en) 1998-10-07 1999-10-06 Internal combustion engine system
DE69913907T DE69913907T2 (de) 1998-10-07 1999-10-06 System für Brennkraftmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28832198A JP3405224B2 (ja) 1998-10-09 1998-10-09 自動変速機付き内燃機関

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000110601A JP2000110601A (ja) 2000-04-18
JP3405224B2 true JP3405224B2 (ja) 2003-05-12

Family

ID=17728675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28832198A Expired - Fee Related JP3405224B2 (ja) 1998-10-07 1998-10-09 自動変速機付き内燃機関

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3405224B2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4494266B2 (ja) * 2005-03-28 2010-06-30 三菱ふそうトラック・バス株式会社 ハイブリッド車両の変速制御装置
JP5560426B2 (ja) * 2008-12-19 2014-07-30 Ｕｄトラックス株式会社 エンジンの排気浄化装置
FR2954407B1 (fr) * 2009-12-22 2018-11-23 Valeo Systemes De Controle Moteur Procede de commande d'un circuit egr d'un moteur de vehicule automobile, vanne pour la mise en oeuvre du procede et moteur avec la vanne.
DE102019214701A1 (de) * 2019-09-25 2021-03-25 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur Durchführung einer Lastpunktverschiebung einer Verbrennungskraftmaschine bei Aktivieren oder Deaktivieren eines elektrisch beheizten Bauteils (e-Kat)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000110601A (ja) 2000-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3552645B2 (ja) 内燃機関
JP3094974B2 (ja) 圧縮着火式内燃機関
JPH11107861A (ja) 内燃機関
KR100404354B1 (ko) 내연기관
JP3539238B2 (ja) 内燃機関
JP3405224B2 (ja) 自動変速機付き内燃機関
JP3409722B2 (ja) 排気ガス再循環量制御弁
EP0992669B1 (en) Internal combustion engine
JP3061038B2 (ja) 内燃機関
JP3424571B2 (ja) 内燃機関
JP3551794B2 (ja) 内燃機関
JP3405217B2 (ja) 内燃機関
JP3063744B2 (ja) 内燃機関
JP3409715B2 (ja) 内燃機関
JP3463576B2 (ja) 内燃機関
JP3344334B2 (ja) 内燃機関
JP3424565B2 (ja) 内燃機関
JP3331981B2 (ja) 内燃機関
JP3551768B2 (ja) 内燃機関
JP3409717B2 (ja) 内燃機関
JP3424554B2 (ja) 内燃機関
JP3331974B2 (ja) 内燃機関
JP3551785B2 (ja) 内燃機関
JP3344332B2 (ja) 内燃機関
JP3092597B2 (ja) 内燃機関

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090307

Year of fee payment: 6

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100307

Year of fee payment: 7

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110307

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees