JP4265475B2

JP4265475B2 - 予混合圧縮着火内燃機関の制御装置

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Publication number: JP4265475B2
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Inventors: 雄介伯耆
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Filing date: 2004-05-12
Publication date: 2009-05-20
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Description

本発明は、ピストンの冷却のためにピストンにエンジンオイルを噴射するオイルジェットと、オイルジェットからのエンジンオイルの噴射・非噴射を切替える切換手段とを備えた予混合圧縮着火内燃機関に関する。

ディ−ゼルエンジンなどの圧縮着火内燃機関においては、オイルジェットを用いてピストン裏面にエンジンオイル（以下、オイルと称する）を噴射してピストンの冷却を行うのが一般的である。ピストンの内部には、円環状にク−リングチャンネルが形成され、ク−リングチャンネルからピストン裏面に向けてオイル導入口およびオイル排出口が形成されている。オイルジェットによってピストン裏面に噴射されたオイルは、オイル導入孔からク−リングチャンネルの内部を通った後でオイル排出口から排出される。この過程ではオイルの温度はピストン表面の温度より低いためオイルはピストンから熱を奪ってピストンを冷却する。

さらに、オイルジェットからのオイルの噴射はオイルジェットに内蔵された圧力検知型の切替弁（調圧弁）で開閉されるのが一般的である。オイルジェットに供給される油圧が所定値以上となると切替弁が開き、所定値未満になると切替弁が閉じる。また、特許文献１に記載されるように冷間始動時や軽負荷時の燃焼不良に起因する白煙の発生などを抑止するため、上述した切替弁に電磁コイルを内蔵させ、油圧によらずエンジン冷却水の温度、機関の負荷に応じて切替弁の開閉を積極的に行い、オイルの噴射を停止させてピストンの温度を上昇させ、燃焼室内での燃料の蒸発を促進させることで白煙の発生を抑止できることも公知である。同様にオイルジェットからのオイルの噴射によりピストンを冷却するものが特許文献２〜６にて開示されている。

また、圧縮着火内燃機関において、圧縮行程上死点よりも早い時期に、燃焼室内に燃料を噴射し、吸気との十分な混合時間を与えて希薄予混合気を形成することで、燃焼室内の混合気中の燃料濃度分布を均一のものとし、スモ−クの発生およびＮＯｘの発生を抑制する予混合圧縮着火燃焼を行う予混合圧縮着火内燃機関が知られている。

実開昭５８−１４２３１２号公報特開昭６０−６０１５号公報実開昭５６−２００２６号公報実開昭６４−３６５２１号公報実開平２−１４９８０４号公報特開平１０−６８３１９号公報

予混合圧縮着火燃焼は、スモ−クおよびＮＯｘの発生を抑制することができるため様々な運転域での利用が望まれるが、機関高負荷時は筒内の温度が上昇することで予混合気が圧縮行程上死点よりも早い時期に着火して過早着火が生じる虞がある。過早着火が生じることにより燃焼室内の圧力が急激に上昇し内燃機関に大きな振動や騒音が生じる虞があるため、予混合圧縮着火燃焼を高負荷時に利用することが困難であった。また、低負荷時では、筒内の温度が低いと予混合気を形成するために圧縮上死点前に噴射された燃料がピストン冠部に付着したり、燃焼不良や失火が起こって未燃燃料が燃焼室内から排出されて白煙が生じる虞がある。これらの問題は、筒内の温度が高いときにのみオイルジェットからオイルを噴射し、ピストンの冷却を行うことで抑制することができる。すなわち、筒内の温度が高いときにはオイルジェットからオイルを噴射し、ピストンの温度を下げることで筒内の温度を低下させて過早着火が生じるのを抑制する。一方、筒内の温度が低い場合はオイルジェットからオイルを噴射せずピストンの冷却を行わないことで、ピストンの温度の低下を抑制することで筒内の温度の低下を抑制して白煙が発生することを抑制することができる。内燃機関の負荷が高いほど筒内の温度およびピストンの温度が高いと考えることもできるので、内燃機関の負荷が高いときにのみオイルジェットからオイルを噴射して、ピストンの冷却を行うことでも同様の効果を得ることができる。

しかし、機関の負荷や筒内の温度に応じてオイルジェットからのオイルの噴射によるピストンの冷却を行うかどうかを決めることでピストンの温度を制御するのでは、オイルの噴射を開始もしくは停止してからの経過時間によってはオイルの噴射によるピストンの温度制御が十分に行われず、過早着火および白煙の発生を抑制できない虞がある。なぜなら、オイルジェットからオイルを噴射せずにピストンの温度が上昇した状態から機関の負荷や筒内の温度の上昇によりオイルの噴射が開始されても、すぐにはピストンの温度が低下しないため、過早着火が生じてしまう虞があるからである。また、オイルジェットからのオイルの噴射が行われ、ピストンの温度が低下した状態から負荷の低下によりオイルの噴射が停止されても、すぐにはピストンの温度が上昇しないため白煙が発生してしまう虞があるからである。

以上の問題を踏まえて、本発明の目的は、オイルジェットからピストンにオイルを噴射することでピストンの温度を制御し、燃焼室内に予混合気を形成して予混合燃焼を行う予混合圧縮自着火内燃機関において、オイルジェットからオイルの噴射・非噴射が切り替わった後に生じる虞のある過早着火もしくは白煙の発生を抑制することのできる予混合圧縮着火内燃機関を提供することにある。

請求項１に記載の予混合圧縮着火内燃機関の制御装置は、ピストンにエンジンオイルを噴射するオイルジェットと、機関状態に基づいて前記オイルジェットからエンジンオイルを噴射するか否かを切り替える切替手段と、を備え、機関状態に基づいて前記切替手段によりオイルジェットからエンジンオイルを噴射するように切り替える予混合圧縮着火内燃機関の制御装置において、さらに筒内の温度を制御する筒内温度制御手段を備え、前記切替手段による切り替えが行われた後の所定時間の間は前記筒内温度制御手段により筒内の温度を制御することを特徴とする。

オイルジェットからのオイルの噴射・非噴射が切り替わった直後は、オイルジェットからのオイルの噴射が開始されてもすぐにはピストンの温度が低下しないことと、オイルの噴射が停止されてもすぐにはピストン温度が上昇しないことから実際のピストンの温度が高くなりすぎたり低くなりすぎたりして、過早着火や白煙の発生のような問題が生じてしまう虞がある。そこで、請求項１に記載の発明では、オイルジェットからのオイルの噴射・非噴射が切り替えられた後に所定時間の間は筒内の温度を制御するので筒内の温度が高くなりすぎたり低くなりすぎたりすることがなく過早着火や白煙の発生が抑制される。

また、前記切替手段は機関の負荷が高いときにオイルジェットからエンジンオイルの噴射が行われるように切り替える切替手段で、前記切替手段による切替が行われる前の運転状態の経過時間が切替前所定時間より長く、かつ前記切替手段による切替が行われた後の運転状態の経過時間が切替後所定時間より短いときは前記筒内温度制御手段により筒内の温度を制御する。

機関の負荷に基づいてオイルジェットからのオイルの噴射・非噴射を切り替えるようにしている予混合圧縮着火内燃機関では、機関の負荷が高いほど筒内の温度が高くなる傾向があることから機関の負荷でオイルの噴射・非噴射を切り替えるようにしている。しかし、筒内の温度を直接検出しているわけではないので、ピストンの温度がオイルの噴射によって十分に所定温度範囲に制御されていない場合がある。例えば、機関の負荷が高い運転状態の継続時間が短いときはオイルの噴射によるピストンの冷却が十分に行われないままオイルジェットからのオイルの噴射が行われない状態に切り替わるため、切り替え直後に白煙が発生する可能性が低くなる。このような場合にはオイルの噴射・非噴射の切り替え直後に筒内の温度を制御する必要性が低くなる。そこで、請求項１に記載の発明では、機関負荷に基づいてオイルジェットからのオイルの噴射・非噴射を切り替えるようにしている予混合圧縮着火内燃機関では、オイルの噴射・非噴射が切り替えられた後の状態の継続時間だけではなく、オイルの噴射・非噴射が切り替えられる前の状態の継続時間も考慮して筒内の温度を制御するので筒内の温度が高くなりすぎたり低くなりすぎたりすることがなく過早着火や白煙の発生が抑制される。

また、前記オイルジェットからエンジンオイルを噴射する状態の後に、エンジンオイルを噴射しない状態に切り替えられたとき、オイルジェットからエンジンオイルを噴射する状態の継続時間が第２の切替前所定時間より長く、かつオイルジェットからエンジンオイルを噴射しない状態の継続時間が第２の切替後所定時間より短いときに前記筒内温度制御手段により筒内の温度を上昇させる。

機関の負荷が高く、オイルジェットからのオイルを噴射する状態の継続時間が長いときはオイルの噴射によるピストンの冷却が十分に行われ、機関の負荷が高いにも関わらず筒内の温度が低くなっていると判断できる。その後にオイルを噴射しない状態に切り替わったとしてもすぐに筒内の温度が上昇するわけではないので、白煙が発生してしまう虞がある。そこで、請求項１に記載の発明では、オイルジェットからオイルを噴射する状態からオイルを噴射しない状態に切り替えられたとき、オイルを噴射する状態の継続時間が第２の切替前所定時間より長く、かつオイルを噴射しない状態の継続時間が第２の切替後所定時間より短いときに筒内温度制御手段により筒内の温度を上昇させるので白煙の発生が抑制される。

請求項２に記載の予混合圧縮着火内燃機関の制御装置は、さらにＥＧＲ通路と、機関運転状態に基づいて前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を制御するＥＧＲガス量制御手段と、を有し、前記筒内温度制御手段は前記ＥＧＲガス量制御手段により筒内に供給されるＥＧＲガス量を増量することで筒内の温度を低下させ、筒内に供給されるＥＧＲガス量を減量することで筒内の温度を上昇させることを特徴とする。

ＥＧＲガスと新気とでは比熱が異なるためにＥＧＲガスを圧縮したときの温度上昇は、新気を圧縮したときの温度上昇に比べて低くなる。そこで、請求項２に記載の発明では、筒内の温度を低下させる必要があるときはＥＧＲガス量を増量して機関の圧縮行程中の温度上昇を低く抑えることで筒内の温度を低下させるので過早着火が生じることが抑制される。また、筒内の温度を上昇させる必要があるときはＥＧＲガス量を減量して機関の圧縮行程中の温度上昇を高くすることで筒内の温度を上昇させるので白煙の発生が抑制される。

本発明の予混合圧縮自着火内燃機関では、オイルジェットからのオイルの噴射・非噴射の切り替え前後の状態の経過時間から筒内の温度が高くて過早着火が生じやすい状態であるか、または筒内の温度が低くて白煙発生が生じやすい状態であるかを判断して筒内の温度を制御して過早着火抑制および白煙発生抑制を行うことで、オイルジェットからのオイルの噴射が行われる状態と行われない状態との切替え時に生じる虞のある過早着火もしくは白煙発生を抑制することができる。

本発明における予混合圧縮着火内燃機関の一実施形態について以下に説明する。図１は本実施形態の予混合圧縮着火内燃機関の構成を示す概略構成図である。

本実施形態の内燃機関１は、多気筒内燃機関であるが、ここではそのうちの一気筒のみを断面図として示す。内燃機関１は、コモンレール３５に高圧で蓄えられた燃料をインジェクタ３によって燃焼室５に直接燃料を噴射する、いわゆる直噴タイプのディーゼル内燃機関である。内燃機関１は、吸気通路４を介して燃焼室５内に吸入した空気をピストン６によって圧縮し、圧縮行程上死点より早い時期にインジェクタ３から燃料を噴射する。圧縮行程上死点より早い時期に噴射を行うことで、吸入した空気と燃料が混合された予混合気を形成して圧縮上死点付近で自己着火させることによって駆動力を発生させている。燃焼室５の内部と吸気通路４との間は、吸気バルブ２によって開閉される。燃焼後の排気ガスは排気通路７に排気される。燃焼室５の内部と排気通路７との間は、排気バルブ８によって開閉される。

吸気通路４上には、燃焼室５内に吸入される吸入空気量を調整するスロットルバルブ９が配設されている。本実施形態のスロットルバルブ９は、メインバルブとサブバルブとからなるダブルバルブ機構を採用している（詳細は図示せず）。メインバルブは電子制御によってその開度が制御されており、その動きはスロットルポジションセンサ１０によって検出される。メインバルブの開度を決定するに際して、アクセルペダルの動きはアクセルポジションセンサ１１によって検出される。なお、サブバルブは、アクセルペダルが踏み込まれている状態では全開とされており、アクセルペダルが踏み込まれていないときは、冷間アイドル回転時には全開、温間アイドル時には半開とされる。なお、エンジン停止時はサブバルブは全閉とされる。

メインバルブの開閉は負圧を利用するアクチュエ−タ１２によって行われ、アクチュエ−タ１２への負圧の供給は負圧制御バルブ１３によって行われる。同様に、サブバルブの三段階の開閉も負圧を利用するアクチュエ−タ１４によって行われ、アクチュエ−タ１４への負圧の供給は負圧制御バルブ１５によって行われる。負圧制御バルブ１３,１５は図示されないバキュ−ムポンプに接続されている。また、メインバルブ側のアクチュエ−タ１２と負圧制御バルブ１３との間にはバキュ−ムダンパ１６が配設されている。

また、吸気通路４上にはスロットルバルブ９の上流に吸入空気の温度を検出する吸気温センサ１７やスロットルバルブ９の下流に吸気通路内圧力を検出する圧力センサ１８なども取り付けられている。一方、排気通路７上には、排気ガスを浄化する排気浄化触媒１９が取り付けられている。さらに、排気通路７から吸気通路４にかけて排気ガスを還流させるためのＥＧＲ（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）通路２０が配設されている。ＥＧＲ通路２０上には、排気ガス還流量（ＥＧＲガス量）を調整するＥＧＲ制御バルブ２１が取り付けられている。ＥＧＲ制御バルブ２１も負圧を利用して開閉され、ＥＧＲ制御バルブ２１への負圧の供給は負圧制御バルブ２２によって行われる。負圧制御バルブ２２も、図示されないバキュ−ムポンプに接続されている。

コモンレール３５には、燃料タンク２９に貯蔵された燃料がインジェクションポンプ３０によって送出される。インジェクションポンプ３０には燃料の温度を検出する燃温センサ３１が付随している。インジェクションポンプ３０は内燃機関１の出力に基づいて駆動されている。

センサ類やアクチュエ−タ類は内燃機関１を総合的に制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）３３に接続されている。これらのアクチュエ−タ類・センサ類は、検出結果をＥＣＵ３３に対して送出し、あるいは、ＥＣＵ３３からの信号に基づいて制御される。ＥＣＵ３３は、内部に演算を行うＣＰＵや演算結果などの各種情報を記憶するＲＡＭ、バッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、各制御プログラムを格納したＲＯＭ等を有している。ＥＣＵ３３は、吸気通路内圧力や空燃比などの各種情報に基づいて内燃機関１を制御する。

内燃機関１のクランクシャフト近傍には、クランクシャフトの回転基準位置を検出するクランクポジションセンサ２３が取り付けられていて、回転基準位置間のクランクシャフトの回転に要する時間から内燃機関の回転数を求めることができる。内燃機関１のシリンダブロックには、冷却水温度を検出する水温センサ２４も取り付けられている。クランクケース３４には、ピストン６の裏面に対してオイルを噴射するオイルジェット２５が配設されている。オイルジェット２５に付随して、オイルジェット２５へのオイル流路を開放・遮断する電磁弁（切替弁）２６が取り付けられている。さらに、ピストン６にはオイルジェット２５から噴射されたオイルを導入させる円環状のオイルギャラリ２８が形成されている。

オイルジェット２５から噴射されたオイルは、オイルジェット２５のジェットパイプのほぼ延長線上に形成されたオイル導入孔からオイルギャラリ２８の内部に導入され、オイル導入孔とは反対側に形成されたオイル排出口から排出される。オイルジェット２５からオイルが噴射されている間はオイルギャラリ２８にオイルが導入されて、オイルがピストン６の熱を奪うためピストン６の冷却が行われる。また、オイルジェット２５からオイルが噴射されていない間はオイルギャラリ２８の内部は空気が満たされることとなり、オイルギャラリ２８は断熱層として機能し、この結果ピストン６の温度が上昇する。

次に、第１の実施形態について説明する。本実施形態においては、図２に示されるように、内燃機関の回転数とその出力トルクとから、オイルジェット２５からオイルを噴射する状態（図２中の領域ａ：高負荷時）とオイルを噴射しない状態（同領域ｂ：軽負荷時）とに分けられている。出力トルクは、燃料噴射量などから推定できる。

図３に本実施形態における制御のフロ−チャ−トを示す。図３に示される制御は所定時間ごとに実行される。図中のＦはオイルの噴射を行っているか否かを示すフラグでＦ＝１のときにはオイルの噴射が行われていることを、Ｆ＝０の時にはオイルの噴射が行われていないことを意味している。Ｃは時間経過をカウントするためのカウンタで、Ｍはオイルの噴射が開始および停止したときのカウンタＣの値を記憶するメモリである。Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は所定継続時間を示し、各値の詳細は後述する。カウンタＣとメモリＭの値は図３のフローチャートの制御が終了しても保持され本フローチャートの次回の実行時に利用される。また、Ｃ，Ｆの初期値は０、Ｍの初期値は所定継続時間Ｔ１，Ｔ３より大きくなるように設定しておけばよいが、機関の状態で適宜初期値を変更しても良い。

まず、図２に示したマップを用いて内燃機関１の状態が高負荷であるか否かを判定する（ステップＳ３００）。ステップＳ３００において高負荷であると判定された場合は、フラグＦが１ではない、すなわちオイルジェットからオイルを噴射しているか否かを判定する（ステップＳ３１０）。ステップＳ３１０でオイルを噴射していないと判定されたら、低負荷から高負荷に機関状態が変化しているのでオイルの噴射を開始する（ステップＳ３１１）。その後、フラグＦを１とし、メモリＭにカウンタＣの値を記録し、カウンタＣをリセットして（Ｓ３１２）、ステップＳ３１３に進む。メモリＭにカウンタＣの値が記録されることでステップＳ３１１でオイルの噴射が開始される前のオイルを噴射していない状態の継続時間がメモリＭに記録されたことになる。また、カウンタＣをリセットすることで、オイルの噴射が開始されてからの継続時間をカウンタＣで測定していく。一方、ステップＳ３１０でオイルを噴射していると判定されたら、既にオイルの噴射は行われているため、そのままステップＳ３１３に進む。

ステップＳ３１３ではメモリＭに記録されているオイルの噴射を開始する前のオイルを噴射していなかった状態の継続時間が所定継続時間Ｔ１より長いか否かを判定する。この所定継続時間Ｔ１は、その後に高負荷時に移行した場合には、ピストン６の温度が高くオイルジェット２５からオイルの噴射を行ったとしても、すぐにはピストン６の温度が十分に低下させることができずに燃焼室５内の予混合気が過早着火してしまう問題が生じる虞がある時間であり、あらかじめ実験等で求めておく。ステップＳ３１３が肯定されるようであれば、オイルの噴射を開始してもピストン６の温度が高く過早着火が生じる虞があると判断して、ステップＳ３１４に進む。

これに対して、ステップＳ３１３が否定されるようであれば、オイルの噴射開始前にピストン６の温度上昇は顕著なものではなく、そのまま高負荷時に移行しても過早着火は生じない（あるいは許容範囲内）と判断できる。この場合、図３のフロ−チャ−トによって示される制御を終了する。

ステップＳ３１３が肯定されてピストン６の温度が上昇していると判断されたときは、オイルジェット２５からのオイルの噴射が開始されてからの継続時間をカウントしているカウンタＣが所定継続時間Ｔ２より短いか否かを判定する（ステップＳ３１４）。この所定継続時間Ｔ２は、オイルジェット２５からのオイルの噴射を開始しても過早着火が生じない（あるいは許容範囲内）と判断できる時間であり、あらかじめ実験等で求めておく。ステップＳ３１４が肯定されるような場合は、オイルの噴射を開始してからの時間が短いので高温になったピストン６の温度がまだ十分に低下しておらず、過早着火が生じる虞があると判断できる。この場合は筒内の温度を低下させるためにＥＧＲガス量を増やすようにＥＧＲ制御バルブ２１を制御する（ステップＳ３１５）。これはＥＧＲガスは新気に比べて圧縮による温度上昇が小さいため、ＥＧＲガス量を増量すると、ピストン６の温度が十分に低下していない状態でも圧縮行程中の予混合気の温度上昇が抑制され、過早着火を抑制することができるからである。ステップＳ３１５の後、図３のフロ−チャ−トによって示される制御を終了する。

これに対して、ステップＳ３１４が否定される場合、すなわち、オイルジェット２５からのオイルの噴射が開始されてからの継続時間が既に所定継続時間Ｔ２を超えているようであれば、ピストン６の温度は既に低下しておりオイルジェット２５からのオイルの噴射を停止しても過早着火が生じない（あるいは許容範囲内）と判断できる。この場合も、図３のフロ−チャ−トによって示される制御を終了する。

また、ステップＳ３００において機関が低負荷であると判定された場合は、フラグＦが１である、すなわちオイルの噴射が行われているかを判定する（ステップＳ３２０）。ステップＳ３２０でオイルを噴射していると判定されたら、高負荷から低負荷に機関状態が変化しているのでオイルの噴射を停止する（ステップＳ３２１）。その後、フラグＦを０とし、メモリＭにカウンタＣの値を記録し、カウンタＣをリセットして（ステップＳ３２２）、ステップＳ３２３に進む。メモリＭにカウンタＣの値が記録されることでステップＳ３２１でオイルの噴射が停止される前のオイルの噴射が行われていた状態の継続時間がメモリＭに記録されたことになる。また、カウンタＣをリセットすることで、オイルの噴射が停止されてからの継続時間をカウンタＣで測定していく。一方、ステップＳ３２０でオイルの噴射が行われていないと判定されたら、既にオイルの噴射は行われていないため、そのままステップＳ３２３に進む。

ステップＳ３２３ではメモリＭに記録されているオイルの噴射を停止する前のオイルの噴射を行っていた状態の継続時間が所定継続時間Ｔ３より長いか否かを判定する。この所定継続時間Ｔ３は、その後に低負荷に移行した場合には、ピストン６の温度が低くオイルジェット２５からオイルの噴射を停止させても白煙が発生する虞がある時間であり、あらかじめ実験等で求めておく。ステップＳ３２３が肯定される場合は、オイルの噴射を停止してもピストン６の温度が低く白煙が発生する虞があると判断して、ステップＳ３２４に進む。

これに対して、ステップＳ３２３が否定されるようであれば、オイルの噴射の前回実行によるピストン６の温度低下は顕著なものではなく、そのまま低負荷に移行しても白煙の発生しない（あるいは許容範囲内）と判断できる。この場合、図３のフロ−チャ−トによって示される制御を終了する。

ステップＳ３２３が肯定されてピストン６の温度が低下していると判断されたときは、オイルジェット２５からのオイルの噴射が開始されてからの継続時間をカウントしているカウンタＣが所定継続時間Ｔ４より短いか否かを判定する（ステップＳ３２４）。この所定継続時間Ｔ４は、オイルジェット２５からのオイルの噴射を停止しても白煙が発生しない（あるいは許容範囲内）と判断できる時間であり、あらかじめ実験等で求めておく。ステップＳ３２４が肯定されるような場合、すなわち、オイルジェット２５からのオイルの噴射が開始されてからの継続時間が既に所定継続時間Ｔ４より短いようであれば、オイルの噴射を停止してからの時間が短いので低温になったピストン６の温度がまだ十分に上昇しておらず、白煙が発生する虞があると判断できる。この場合は筒内の温度を上昇させるためにＥＧＲガス量を減らすようにＥＧＲ制御バルブ２１を制御する（ステップＳ３２５）。ピストン６の温度がまだ上昇していない状態でも、ＥＧＲガス量を減らすことで、新気量が増加し、圧縮行程中の予混合気の温度上昇が大きくなるため、失火および未燃燃料の発生を抑制できるため、白煙の発生を抑制することができる。ステップＳ３２５の後、図３のフロ−チャ−トによって示される制御を抜ける。

これに対して、ステップＳ３２４が否定される場合は、ピストン６の温度は既に上昇しておりオイルジェット２５からのオイルの噴射を停止しても白煙が発生しない（あるいは許容範囲内）と判断できる。この場合も、図３のフロ−チャ−トによって示される制御を終了する。

以上のように、オイルジェット２５からのオイルの噴射・非噴射の切り替え前後の状態の経過時間から筒内の温度が高くて過早着火が生じやすい状態、または筒内の温度が低くて白煙発生が生じやすい状態であるかを判定し、ＥＧＲガス量を制御することで筒内の温度を制御して過早着火および白煙の発生を抑制することができる。

次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態は、図４のように図１にあるＥＧＲ通路２０に加えて、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲク−ラ４２が設けられた冷却排気還流通路（冷却ＥＧＲ通路）４０が排気通路７から吸気通路４側に設けられている。冷却されたＥＧＲガス（冷却ＥＧＲガス量）が吸気通路４側に還流される量を制御する冷却ＥＧＲ制御バルブ４１が冷却ＥＧＲ通路４０上に設けられている。冷却ＥＧＲ制御バルブ４１はＥＧＲ制御バルブ２１と同様に図示しない負圧アクチュエ−タを介してＥＣＵ３３によってその動作が制御されている。ＥＧＲ通路２０によって還流されるＥＧＲガス量と、冷却ＥＧＲ通路４０によって還流される冷却ＥＧＲガス量との割合を制御することで過早着火および白煙の発生を抑制する。

図５に本実施形態における制御のフロ−チャ−トを示す。フラグＦと、メモリＭと、カウンタＣと所定継続時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４は図３と同じものである。さらに、ステップＳ５００からステップＳ５１４、およびステップＳ５００からステップＳ５２４に至るまでのステップは図３のステップＳ３００からステップＳ３１４、およびステップＳ３００からステップＳ３２４に至るまでのステップと同じである。従って、これらのステップの説明は省略する。

ステップＳ５１４が肯定される場合は、ピストン６の温度がまだ十分に低下しておらず、過早着火が生じる虞があると判断できる。この場合は筒内の温度を低下させるために冷却ＥＧＲ通路４０から還流される冷却ＥＧＲガス量の割合を、ＥＧＲ通路２０によって還流されるＥＧＲガス量に比べて多くする（ステップＳ５１５）。冷却ＥＧＲ通路４０を通って還流される冷却ＥＧＲガスは、ＥＧＲク−ラ４２によって冷却されているため、ＥＧＲ通路２０を通って還流されるＥＧＲガスよりも低温である。冷却ＥＧＲ通路４０によって還流される冷却ＥＧＲガス量を多くして、ＥＧＲ通路２０によって還流されるＥＧＲガス量を少なくすることで燃焼室内に供給されるＥＧＲガス全体の温度が低くなるため、ピストン６の温度が十分に低下していない状態でも過早着火を抑制することができる。ステップＳ５１５の後、図５のフロ−チャ−トによって示される制御を終了する。

また、ステップＳ５２４が肯定される場合は、ピストン６の温度がまだ十分に上昇しておらず、白煙が発生する虞があると判断できる。この場合は筒内の温度を上昇させるためＥＧＲ通路２０によって還流されるＥＧＲガス量の割合を、冷却ＥＧＲ通路４０から還流される冷却ＥＧＲガス量に比べて多くする（ステップＳ５２５）。ＥＧＲ通路２０によって還流されるＥＧＲガスは、冷却ＥＧＲ通路４０から還流される冷却ＥＧＲガスに比べて温度が高い。ＥＧＲ通路２０を通って還流されるＥＧＲガス量を多くし、冷却ＥＧＲ通路４０を通って還流される冷却ＥＧＲガス量を少なくすることで燃焼室内に供給されるＥＧＲガス全体の温度が高くなるため、ピストン６の温度がまだ上昇していない状態でも白煙の発生を抑制することができる。ステップＳ５２５の後、図５のフロ−チャ−トによって示される制御を終了する。

以上のように、オイルジェット２５からのオイルの噴射・非噴射の切り替え前後の状態の経過時間から筒内の温度が高くて過早着火が生じやすい状態、または筒内の温度が低くて白煙発生が生じやすい状態であるかを判定し、ＥＧＲガス量と冷却ＥＧＲガス量の割合を制御することで筒内の温度を制御して過早着火および白煙の発生を抑制することができる。また、ここではＥＧＲ通路２０と冷却ＥＧＲ通路４０が別々に設けられている構成の説明を行ったが、冷却ＥＧＲ通路４０のみが設けられ、かつＥＧＲク−ラ４２による冷却ＥＧＲガスの冷却効率を制御可能なものの場合は、図５のＳ５１５でＥＧＲク−ラ４２による冷却効率を高くして、Ｓ５２５でＥＧＲク−ラ４２による冷却効率を低くすることで同様な効果を得ることができる。

ここまで、過早着火もしくは白煙発生を抑制するためにＥＧＲガス量、ＥＧＲガス温度を制御するものについて述べてきたが、筒内の温度を制御することで過早着火もしくは白煙発生を抑制する手段はこれらのものに限られず、他の手段で行っても良い。例えば、過給圧を制御可能な過給機が設けられている構成では過給圧を減圧することで実圧縮比を減少させて筒内の温度上昇を抑制して過早着火を抑制し、過給圧を増圧することで実圧縮比を増大させて筒内の温度を上昇させて白煙の発生を抑制しても良い。また、吸・排気バルブの開閉タイミングを変更して実圧縮比を増減することで白煙の発生もしくは過早着火を抑制しても良い。筒内の温度を制御する手段を複数組み合わせて用いても良い。

また、第１実施形態および第２実施形態では機関の負荷に応じてオイルジェット２５からのオイルの噴射・非噴射を切り替えるもので説明を行ったが、筒内の温度を検出または推定してオイルジェットからのオイルの噴射・非噴射を切り替えるものでは、オイルの噴射・非噴射の切り替え前の状態でピストンの温度が高くなっているか、ピストンの温度が低くなっているかは検出できているため、オイルの噴射・非噴射の切り替え前の状態の経過時間は考慮しなくてもよい。このような場合は、オイルを噴射するように切り替わった後の時間が所定時間より短いときは筒内温度制御手段で筒内の温度を低下させるように制御して過早着火が生じるのを抑制し、オイルを噴射しないように切り替わった後の時間が所定時間より短いときは筒内温度制御手段で筒内の温度を上昇させるように制御して白煙の発生が生じるのを抑制すればよい。また、機関の負荷の判定方法も図２のものに限らず、燃料噴射量、アクセル踏み込み量などから機関の負荷を判定をしてもよい。

第１の実施形態の予混合圧縮自着火内燃機関の構成を示す概略構成図である。オイルジェットからのエンジンオイルの噴射・非噴射の切り替えに利用するマップである。第１の実施形態における制御のフロ−チャ−トである。第２の実施形態の予混合圧縮自着火内燃機関の構成を示す概略構成図である。第２の実施形態における制御のフロ−チャ−トである。

符号の説明

１内燃機関
５燃焼室
６ピストン
２０ＥＧＲ通路
２５オイルジェット
４０冷却ＥＧＲ通路

Claims

ピストンにエンジンオイルを噴射するオイルジェットと、機関状態に基づいて前記オイルジェットからエンジンオイルを噴射するか否かを切り替える切替手段と、を備え、
機関状態に基づいて前記切替手段によりオイルジェットからエンジンオイルを噴射するように切り替える予混合圧縮着火内燃機関の制御装置において、さらに筒内の温度を制御する筒内温度制御手段を備え、
前記切替手段による切り替えが行われた後の所定時間の間は前記筒内温度制御手段により筒内の温度を制御し、
前記切替手段は機関の負荷が高いときにオイルジェットからエンジンオイルを噴射するように切り替える切替手段で、前記切替手段による切替が行われる前の運転状態の経過時間が切替前所定時間より長く、かつ前記切替手段による切替が行われた後の運転状態の経過時間が切替後所定時間より短いときは前記筒内温度制御手段により筒内の温度を制御し、
前記オイルジェットからエンジンオイルを噴射する状態の後に、エンジンオイルを噴射しない状態に切り替えられたとき、オイルジェットからエンジンオイルを噴射する状態の継続時間が第２の切替前所定時間より長く、かつオイルジェットからエンジンオイルを噴射しない状態の継続時間が第２の切替後所定時間より短いときに前記筒内温度制御手段により筒内の温度を上昇させることを特徴とする予混合圧縮着火内燃機関の制御装置。
前記予混合圧縮着火内燃機関は、さらにＥＧＲ通路と、機関運転状態に基づいて前記ＥＧＲ通路を流れるＥＧＲガス量を制御するＥＧＲガス量制御手段と、を有し、前記筒内温度制御手段は前記ＥＧＲガス量制御手段により筒内に供給されるＥＧＲガス量を増量することで筒内の温度を低下させ、筒内に供給されるＥＧＲガス量を減量することで筒内の温度を上昇させることを特徴とする請求項１に記載の予混合圧縮着火内燃機関の制御装置。
前記予混合圧縮着火内燃機関は、さらに第１ＥＧＲ通路と、ＥＧＲクーラが設けられた第２ＥＧＲ通路と、機関運転状態に基づいて前記第１ＥＧＲ通路と前記第２ＥＧＲ通路とに流れるＥＧＲガス量の割合を制御するＥＧＲガス割合制御手段と、を有し、前記筒内温度制御手段は前記ＥＧＲガス割合制御手段により筒内に供給される第２ＥＧＲ通路を通るＥＧＲガス量の割合を増加させることで筒内の温度を低下させ、筒内に供給される第１ＥＧＲ通路を通るＥＧＲガス量の割合を増加させることで筒内の温度を上昇させることを特
徴とする請求項１に記載の予混合圧縮着火内燃機関の制御装置。