JP4479810B2 - 排気再循環式内燃機関の燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、排気再循環を実行するとともに、スモーク抑制のために吸入空気量に応じて設定されるスモーク限界燃料噴射量に基づいて、内燃機関に要求される燃料噴射量を制限する内燃機関の燃料噴射量制御装置に関する。

排気再循環式内燃機関において、加速時の燃料噴射量増加の際に排気再循環量が多い場合には着火不良を生じさせて、燃費やスモークの悪化を招くことがある。このような問題を解決するために加速時には排気再循環量を低減させる技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

又、スモークとＮＯｘとを共に十分に低減させる低温燃焼モードを実現するために、通常の排気再循環よりも大量に排気再循環している技術が知られている（例えば特許文献２参照）。
特許第２５９９９５３号公報（第４頁、第３図） 特開２０００−８８３５号公報（第８−９頁、図１４）

前記特許文献１に示す制御における燃料噴射量に対しては、一般的に排気におけるスモークを抑制するために、吸入空気量に応じたスモーク限界噴射量が設けられており、このスモーク限界噴射量より大きい燃料噴射量にて噴射がなされないように燃料噴射量が制御されている。

排気再循環制御により排気再循環量の割合（排気再循環率）が大きくなれば、燃焼室に供給される吸入空気量の割合が低下するので、自ずとスモーク限界噴射量は小さくされる。したがって加速時に急激に燃料噴射量を増量しようとしても排気再循環を実行している場合にはスモーク限界噴射量により制限されやすくなり、要求される加速性能が十分に得られなくなるおそれがある。特にアイドル時や減速時からの加速においては吸入空気量が少ないので加速性の低下が顕著である。これを解決するためには前記特許文献１のごとく、排気再循環量を低減させるようにすれば良いが、これでは排気再循環による利点であるＮＯｘ低減効果が減少してしまうことになる。

特に前記特許文献２のごとく通常の排気再循環よりも大量に排気再循環しているシステムでは、吸入空気量に比較して排気再循環量の割合が顕著に大きいので、加速時の急激な燃料増加要求に対応することが一層困難となり、十分な加速が困難となるおそれがある。

本発明は、排気再循環を実行している場合に、スモーク限界噴射量を吸入空気量以外の要因により増加し、この増加により排気再循環量を減少させなくても加速性の向上及びスモークの抑制を共に成立させることを目的とするものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の排気再循環式内燃機関の燃料噴射量制御装置は、排気再循環を実行するとともに、スモーク抑制のために吸入空気量に応じて設定されるスモーク限界燃料噴射量に基づいて、内燃機関に要求される燃料噴射量を制限する内燃機関の燃料噴射量制御装置であって、内燃機関運転状態に基づいて、吸入空気量と排気再循環量との両者により総合的に許容される排気再循環時スモーク限界燃料噴射量を算出し、この排気再循環時スモーク限界燃料噴射量を内燃機関運転状態に基づいて算出される補正係数により補正し、この補正係数により補正した排気再循環時スモーク限界燃料噴射量と前記スモーク限界燃料噴射量との内で大きい方の値に基づいて、内燃機関に要求される燃料噴射量を制限する燃料噴射量制限手段を備えたことを特徴とする。

スモーク限界噴射量は吸入空気中の酸素量を考慮することにより設定されている。しかし排気再循環される排気中にも残存酸素が存在する。したがって排気再循環の実行中であれば、スモーク限界噴射量よりも多く噴射してもスモークを防止できる燃料噴射量増加分が存在することになる。すなわち排気再循環された排気中の酸素により、吸入空気量によるスモーク限界噴射量よりも上に余裕があり、スモークを発生せずに、かつ排気再循環量を維持したままで、更に燃料噴射量を増加させることができる。

上記構成では、内燃機関運転状態に基づいて吸入空気量と排気再循環量との両者により総合的に許容される排気再循環時スモーク限界燃料噴射量を算出しておく。すなわち吸入空気量に基づくスモーク限界燃料噴射量分と、排気再循環量に基づくスモーク限界燃料噴射量分とを合計した値に相当する排気再循環時スモーク限界燃料噴射量を算出しておく。そして燃料噴射量を制限する際にはスモーク限界燃料噴射量と排気再循環時スモーク限界燃料噴射量との大きい方にて制限するようにする。
したがって燃料噴射量制限手段が、上述のごとく燃料噴射量を制限することにより、排気再循環時に、排気再循環量を減少させなくてもスモークを抑制した状態で加速性を向上できる。

請求項２に記載の排気再循環式内燃機関の燃料噴射量制御装置では、請求項１において、前記燃料噴射量制限手段は、内燃機関運転状態に応じて排気再循環時基本スモーク限界燃料噴射量を算出し、該排気再循環時基本スモーク限界燃料噴射量と排気再循環率とから前記排気再循環時スモーク限界燃料噴射量を求めることを特徴とする。

この排気再循環時スモーク限界燃料噴射量は内燃機関運転状態に応じて変化する。したがって燃料噴射量制限手段は、まず内燃機関運転状態に応じて排気再循環時基本スモーク限界燃料噴射量を算出することで内燃機関運転状態の変化に対応させる。更に燃料噴射量制限手段は、この排気再循環時基本スモーク限界燃料噴射量と排気再循環率とから、排気再循環率に対応させた前記排気再循環時スモーク限界燃料噴射量を求める。
このようにして求めた排気再循環時スモーク限界燃料噴射量とスモーク限界燃料噴射量との大きい方にて燃料噴射量を制限することにより、排気再循環量を減少させなくてもスモークを抑制した状態で加速性を向上できる。

請求項３に記載の排気再循環式内燃機関の燃料噴射量制御装置では、請求項１において、前記燃料噴射量制限手段は、内燃機関回転数に応じて排気再循環時基本スモーク限界燃料噴射量を算出し、該排気再循環時基本スモーク限界燃料噴射量、排気再循環率、大気圧及び温度因子に基づいて前記排気再循環時スモーク限界燃料噴射量を求めることを特徴とする。

内燃機関運転状態としては内燃機関回転数が挙げられる。そしてこの内燃機関回転数及び排気再循環率以外に、大気圧及び温度因子が内燃機関の燃焼室内に吸入される排気再循環量内の酸素量に影響する。したがって燃料噴射量制限手段は内燃機関回転数に応じて排気再循環時基本スモーク限界燃料噴射量を算出し、この排気再循環時基本スモーク限界燃料噴射量と共に、排気再循環率、大気圧及び温度因子に基づいて前記排気再循環時スモーク限界燃料噴射量を求めるようにしている。このことで、より好適な排気再循環時スモーク限界燃料噴射量を設定でき、排気再循環量を減少させなくても加速性の向上及びスモークの抑制を共に成立させることができる。

請求項４に記載の排気再循環式内燃機関の燃料噴射量制御装置では、請求項３において、前記温度因子は、吸入空気温度及び内燃機関冷却水温度の一方又は両方であることを特徴とする。

特に排気再循環量内の酸素量に影響する温度因子としては吸入空気温度及び内燃機関冷却水温度が挙げられる。この内の一方又は両方を前記排気再循環時スモーク限界燃料噴射量を求めるための温度因子とすることにより、より好適に排気再循環時スモーク限界燃料噴射量を設定でき、排気再循環量を減少させなくても加速性の向上及びスモークの抑制を共に成立させることができる。

［実施の形態１］
図１は、上述した発明が適用された排気再循環式ディーゼルエンジン及びその制御系の概略構成図である。ディーゼルエンジン２は複数気筒、具体的には４気筒あるいは６気筒からなり、各燃焼室４は吸気弁６にて開閉される吸気ポート８及び吸気マニホールド１０を介してサージタンク１２に連結されている。そしてサージタンク１２は、吸気経路１３を介して、インタークーラ１４及び過給機、ここでは排気ターボチャージャ１６のコンプレッサ１６ａの出口側に連結されている。コンプレッサ１６ａの入口側はエアクリーナ１８に連結されている。このコンプレッサ１６ａとエアクリーナ１８との間の吸気経路１３には、下流側から排気再循環（以下、「ＥＧＲ」と称する）経路２０のＥＧＲガス供給口２０ａが開口し、スロットル弁２２、吸入空気量センサ２４、及び吸気温センサ２６が配置されている。

各燃焼室４は排気弁２８にて開閉される排気ポート３０及び排気マニホールド３２を介して排気ターボチャージャ１６の排気タービン１６ｂの入口側に連結され、排気タービン１６ｂの出口側は排気経路３４を介して酸化機能を有する触媒３６ａを内蔵した触媒コンバータ３６に連結されている。触媒コンバータ３６の下流にはＥＧＲ経路２０のＥＧＲガス吸入口２０ｂが開口している。尚、ＥＧＲ経路２０の途中にはＥＧＲ経路２０のＥＧＲガス吸入口２０ｂ側から、ＥＧＲガスを冷却するためのインタークーラ３８及びＥＧＲ弁４０が配置されている。ＥＧＲ弁４０はＥＧＲ弁開度制御によりＥＧＲガス供給口２０ａから吸気経路１３へのＥＧＲガスの供給量の調節を行うものである。

各気筒に配置されて直接、各燃焼室４内に燃料を噴射する燃料噴射弁５０は、燃料供給管５０ａを介してコモンレール５２に連結されている。このコモンレール５２内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ５４から燃料が供給され、燃料ポンプ５４からコモンレール５２内に供給された高圧燃料は各燃料供給管５０ａを介して各燃料噴射弁５０に分配供給される。コモンレール５２にはコモンレール５２内の燃料圧力を検出するための燃料圧センサ５６が取り付けられている。

電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称する）６０はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたデジタルコンピュータと、各装置を駆動するための駆動回路とを主体として構成されている。そして前述した吸入空気量センサ２４から吸入空気量ＧＡ信号、吸気温センサ２６から吸入空気温度ＴＨＡ信号、及び燃料圧センサ５６から燃料圧力Ｐｆ信号を読み込んでいる。更にスロットル開度センサ２２ａからスロットル弁２２の開度ＴＡ信号、大気圧センサ６２から大気圧Ｐａｔｍ信号、及びアクセルペダル６４の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ６４ａからアクセル開度ＡＣＣＰ信号を読み込んでいる。更にディーゼルエンジン２の冷却水温度を検出する冷却水温センサ６６からは冷却水温度ＴＨＷ信号、クランク軸６８の回転数を検出するエンジン回転数センサ７０からはエンジン回転数ＮＥパルス信号を読み込んでいる。そしてクランク軸６８の回転位相あるいは吸気カムの回転位相を検出して気筒判別を行う気筒判別センサ７２からは気筒判別信号Ｇ２を読み込んでいる。又、ＥＧＲ経路２０のＥＧＲ弁４０よりも上流側に設けられたＥＧＲ圧力センサ７４からＥＧＲガス圧力Ｐｅｇｒ信号を読み込んでいる。

そしてこれらの信号から得られるエンジン運転状態に基づいて、ＥＣＵ６０は燃料噴射弁５０による燃料噴射時期や燃料噴射量制御を実行し、更にＥＧＲ弁４０の開度制御、及びモータ２２ｂによるスロットル開度制御を実行する。ここでは、例えば、ＥＧＲ率（燃焼室４内に吸入される気体におけるＥＧＲガスの重量％）がエンジン負荷とエンジン回転数ＮＥとに基づいて設定される目標ＥＧＲ率となるようにスロットル開度ＴＡとＥＧＲ開度（ＥＧＲ弁４０の開度）とが調節されるＥＧＲ制御が行われる。更にエンジン負荷とエンジン回転数ＮＥとに基づいて設定される目標吸入空気量（エンジン２の１回転当たりの目標値）となるようにＥＧＲ開度が調節される吸入空気量フィードバック制御（吸入空気量フィードバック手段に相当）が行われる。

次にＥＣＵ６０が実行する燃料噴射量制御処理について説明する。この燃料噴射量制御処理のフローチャートを図２に示す。本処理は一定のクランク角（４気筒エンジンならば１８０°ＣＡ、６気筒エンジンならば１２０°ＣＡ）毎に割り込み実行される処理である。ここで「ＣＡ」はクランク角を表す。尚、個々の処理に対応するフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。

本処理が開始されると、まず前述したセンサ類によりディーゼルエンジン２の運転状態が読み込まれる（Ｓ１００）。そしてステップＳ１００にて読み込んだエンジン運転状態に基づいて演算処理を実行して、基本要求噴射量Ｑを算出する（Ｓ１０２）。この基本要求噴射量Ｑの算出処理は、アイドル時においては、アイドル目標回転数が実現されるように噴射量が増減計算されることで、基本要求噴射量Ｑに反映されるよう計算される。又、アイドル時以外においては、アクセル開度センサ６４ａにて検出されるアクセル開度ＡＣＣＰに現れる運転者の指示に応じたトルクを出力するようにエンジン回転数ＮＥ等を考慮して計算される。

次に基本要求噴射量Ｑが最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎより大きいか否かが判定される（Ｓ１０４）。ここで最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎは、後述する最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理により求められるスモーク限界燃料噴射量であり、燃料噴射量がこの最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎを越えた場合には排気中にスモークが発生する燃焼状態となることを意味する。

ここでＱ≦ＱＡＦＭｆｉｎであれば（Ｓ１０４で「ＮＯ」）、最終燃料噴射量ＱＦＩＮＣにステップＳ１０２にて求められた基本要求噴射量Ｑの値が設定される（Ｓ１０６）。
一方、Ｑ＞ＱＡＦＭｆｉｎであれば（Ｓ１０４で「ＹＥＳ」）、最終燃料噴射量ＱＦＩＮＣには最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎの値が設定される（Ｓ１０８）。

前記ステップＳ１０６又はステップＳ１０８のいずれかにて、最終燃料噴射量ＱＦＩＮＣの値が設定されると、次に今回噴射がなされる気筒の燃料噴射弁５０に対する噴射期間Ｔｑが最終燃料噴射量ＱＦＩＮＣと燃料圧力Ｐｆとに基づいて算出される（Ｓ１１０）。

こうして一旦本処理を終了する。このことにより今回噴射がなされる気筒の燃料噴射弁５０において噴射期間Ｔｑに対応する開弁がなされて、最終燃料噴射量ＱＦＩＮＣに相当する燃料が気筒内に噴射される。この最終燃料噴射量ＱＦＩＮＣは最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎにて制限されているので、排気中のスモーク発生が抑制される。

最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理を図３のフローチャートに示す。本処理は前述した燃料噴射量制御処理（図２）と同じ周期にて、燃料噴射量制御処理（図２）の直前に割り込み実行される処理である。

本処理が開始されると、まず各センサからの検出やこの検出に基づいて算出されている各種データ（ＧＮ、ＮＥ、ＥＧＲ率、Ｐａｔｍ、ＴＨＡ、ＴＨＷ等）が、ＲＡＭ内の作業領域に読み込まれる（Ｓ２００）。次にこの内のエンジン１回転当たりの吸入空気量ＧＮとエンジン回転数ＮＥとに基づいて、スモーク限界燃料噴射量マップＭａｐＱＡＦＭからスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭが算出される（Ｓ２０２）。ここでスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭとは、燃焼室４内に吸入された気体中にて燃焼させても排気中にスモークを発生しない燃料量の上限値である。このスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭは、吸入空気量ＧＮ（＝ＧＡ／ＮＥ）とエンジン回転数ＮＥとをパラメータとして、予め実験にて図４に示すごとくＥＣＵ６０のＲＯＭ内にマップ化されているものである。図４においては値の傾向を一点鎖線の等高線にて示している。尚、図４は一例であり、エンジンの種類により異なる。

次にエンジン回転数ＮＥに基づいて、ＥＧＲスモーク限界基本補正値マップＭａｐＱＡＦＭｅｇｒｂｓからＥＧＲスモーク限界基本補正値ＱＡＦＭｅｇｒｂｓを算出する（Ｓ２０４）。このＥＧＲスモーク限界基本補正値マップＭａｐＱＡＦＭｅｇｒｂｓは、ＥＧＲ率＝１００％、大気圧Ｐａｔｍ＝１０１３ＨＰａ（１気圧）、吸入空気温度ＴＨＡ＝２０℃、冷却水温度ＴＨＷ＝８０℃において、ＥＧＲガス中の酸素によるスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭの増加分を実験により求めたものである。このマップは図５に示すごとくである。

次にＥＧＲ率に基づいて図６に示すＥＧＲ率補正係数マップＭａｐＥＧＲからＥＧＲ率補正係数Ｋｅｇｒが算出される（Ｓ２０６）。このＥＧＲ率補正係数マップＭａｐＥＧＲを実験にて求めて用いても良いが、マップでなくＥＧＲ率をそのまま用いても良い。尚、ＥＧＲ率は、エンジン負荷（ここでは燃料噴射量）とエンジン回転数ＮＥとから目標ＥＧＲ率を求めて、この値をＥＧＲ率として用いても良い。又、ＥＧＲガス圧力Ｐｅｇｒ、エンジン回転数ＮＥ及びＥＧＲ弁４０の弁開度制御量において、予め実験により求められているＥＧＲ率マップから求めても良い。更に、このようなマップからＥＧＲ率を求める以外に、別途、ＥＧＲ経路２０でのＥＧＲガス流量を測定するガス流量センサを設けてＥＧＲ量を求め、吸入空気量ＧＡとともに、ＥＧＲ率＝ＥＧＲ量／（ＥＧＲ量＋ＧＡ）との計算にて求めて用いても良い。

次に大気圧Ｐａｔｍに基づいて図７に示す大気圧補正係数マップＭａｐＰａから大気圧補正係数Ｋｐａが算出される（Ｓ２０８）。大気圧補正係数マップＭａｐＰａを実験にて求めて用いても良いが、マップでなく大気圧Ｐａｔｍと１気圧との比を計算して用いても良い。

次に吸入空気温度ＴＨＡに基づいて図８に示す吸入空気温度補正係数マップＭａｐＴＨＡから吸入空気温度補正係数Ｋｔｈａが算出される（Ｓ２１０）。吸入空気温度補正係数マップＭａｐＴＨＡを実験にて求めて用いても良いが、マップでなく吸入空気温度ＴＨＡと標準温度（ここでは２０℃）との吸気密度の比を用いても良い。

次に冷却水温度ＴＨＷに基づいて図９に示す冷却水温度補正係数マップＭａｐＴＨＷから冷却水温度補正係数Ｋｔｈｗが算出される（Ｓ２１２）。冷却水温度補正係数マップＭａｐＴＨＷを実験にて求めて用いても良いが、マップでなく冷却水温度ＴＨＷと標準温度（ここでは８０℃）との燃焼室４内の気体密度の比を用いても良い。

こうして各補正係数Ｋｅｇｒ，Ｋｐａ，Ｋｔｈａ，Ｋｔｈｗが算出されると、次式１のごとく、ＥＧＲスモーク限界補正値ＱＡＦＭｅｇｒが算出される（Ｓ２１４）。

[数１]
ＱＡＦＭｅｇｒ ←
ＱＡＦＭｅｇｒｂｓ×Ｋｅｇｒ×Ｋｐａ×Ｋｔｈａ×Ｋｔｈｗ … ［式１］
このＥＧＲスモーク限界補正値ＱＡＦＭｅｇｒは、現在のディーゼルエンジン２の運転状態においてＥＧＲガスの導入によりなされるスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭの増加分を示している。

したがって次式２のごとく、スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭに対してＥＧＲスモーク限界補正値ＱＡＦＭｅｇｒ分の増加補正を実行して、最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎを算出する（Ｓ２１６）。

[数２]
ＱＡＦＭｆｉｎ ← ＱＡＦＭ＋ＱＡＦＭｅｇｒ … ［式２］
こうして一旦、本処理を終了する。

このようにして制御周期毎に、ＥＧＲガスに応じた増加補正がなされた最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎが算出されて、前述した燃料噴射量制御処理（図２）のステップＳ１０４の判定及びステップＳ１０８の上限値設定処理に用いられる。

したがって図１０に示すごとく、ＥＧＲ実行領域においては従来では破線のごとくスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭの値を用いていたが、本実施の形態ではＥＧＲ実行領域においては、実線で示す最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎのごとく限界が高くなり、より多くの燃料が噴射できることになる。

上述した実施の形態１の内容と請求項との関係は、最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理（図３）がスモーク限界燃料噴射量増加手段としての処理に相当する。ＥＧＲスモーク限界基本補正値ＱＡＦＭｅｇｒｂｓが排気再循環量に関する基本補正量に相当し、ＥＧＲスモーク限界補正値ＱＡＦＭｅｇｒがスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭを増加補正する補正量に相当する。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭは、吸入空気中の酸素量に基づいて設定されている。しかしＥＧＲガス中にも残存酸素が存在する。したがって単に吸入空気量ＧＮを用いるのみでスモーク限界噴射量ＱＡＦＭを設定した場合にも、ＥＧＲの実行中であれば、スモーク限界噴射量ＱＡＦＭよりも多く噴射してもスモークを防止できる燃料噴射量増加分が存在することになる。すなわちＥＧＲガス中の酸素により、吸入空気量によるスモーク限界噴射量ＱＡＦＭよりも上に余裕があり、スモークを発生せずに、かつＥＧＲガス量を維持したままで、更に燃料噴射量を増加させることができる。

したがって最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理（図３）においては、ステップＳ２０４〜ステップＳ２１４までの計算で、ＥＧＲガス中における酸素量を考慮して、スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭを増加させるためのＥＧＲスモーク限界補正値ＱＡＦＭｅｇｒを算出している。そして最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎを、スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭの値よりもＥＧＲスモーク限界補正値ＱＡＦＭｅｇｒ分、増加補正して設定している（Ｓ２１６）。このことにより、加速要求があった場合にスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭによるよりも、より大きな燃料噴射量の増加を可能とすることができる。

例えば、図１１のタイミングチャートに実線で示すごとく時刻ｔ１にて加速操作を実行した場合を考える。スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭ（破線）にて時刻ｔ２で燃料噴射量が制限された場合と比較して、増加補正されている最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ（一点鎖線）で制限する場合には時刻ｔ３まで最終燃料噴射量ＱＦＩＮＣを上昇させることができる。このためハッチングで示すごとくの燃料噴射量がスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭ（破線）にて制限される場合よりも、スモークを発生させることなく余計に噴射可能となり、より高い加速性を得ることができる。アイドル時や減速時からの加速では吸入空気量が少ないので、特に顕著な効果が得られる。

このようにしてＥＧＲガス量を減少させなくてもスモークを抑制した状態で加速性を向上できる。
（ロ）．尚、ＥＧＲガス量は、エンジン回転数ＮＥに応じて変化するので、エンジン回転数ＮＥに応じてＥＧＲスモーク限界基本補正値ＱＡＦＭｅｇｒｂｓを算出することで、適切な増加補正の基準値を与えることができる。

更に、ＥＧＲ率、大気圧Ｐａｔｍ、温度因子としての吸入空気温度ＴＨＡ及び冷却水温度ＴＨＷが、燃焼室４内に吸入されるＥＧＲガス内の酸素量に影響する。したがってこれらＥＧＲ率、大気圧Ｐａｔｍ、吸入空気温度ＴＨＡ及び冷却水温度ＴＨＷのデータに基づいて補正係数Ｋｅｇｒ，Ｋｐａ，Ｋｔｈａ，Ｋｔｈｗを求めてＥＧＲスモーク限界基本補正値ＱＡＦＭｅｇｒｂｓを補正して、ＥＧＲスモーク限界補正値ＱＡＦＭｅｇｒを算出している。このことにより、より好適にスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭを増加補正でき、ＥＧＲガス量を減少させなくても加速性の向上及びスモークの抑制を共に成立させることができる。

［実施の形態２］
本実施の形態のディーゼルエンジン制御システムでは、ＥＧＲ制御に伴う燃焼モードとして通常燃焼モードと低温燃焼モードとの２種類の燃焼モードを実行する。そして特にＥＧＲ率が過剰である低温燃焼モードの実行時において、前記実施の形態１に示したごとくスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭを増加補正して、加速時の燃料噴射量の迅速な増加が制限されるのを防止するものである。

このため燃焼モード設定処理として図１２に示すごとくの処理を実行している。そして前記実施の形態１の最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理（図３）の代わりに図１６に示す最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理を実行し、燃料噴射量制御処理（図２）の代わりに図１７に示す燃料噴射量制御処理を実行している。尚、エンジンには排気成分から空燃比ＡＦを検出する空燃比センサが排気系に設けられてＥＣＵは空燃比ＡＦ信号を入力している。これ以外の構成については、前記実施の形態１に述べた構成と実質的に同じである。

燃焼モード設定処理（図１２）について説明する。本処理は、最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理（図１６）及び燃料噴射量制御処理（図１７）とは同じ周期でこれら図１６，１７の処理の直前に実行される処理である。

燃焼モード設定処理（図１２）が実行されると、まずエンジン要求負荷（ここではアクセル開度ＡＣＣＰ）に基づいて燃焼モードを判定するための第１境界判定値Ｘ及び第２境界判定値Ｙが算出される（Ｓ３００）。これらの境界判定値Ｘ，Ｙは図１３に示すごとく、エンジン回転数ＮＥとエンジン要求負荷（ＡＣＣＰ）との２次元空間に設定されている。この内、実線で示す第１境界判定値Ｘは低温燃焼モード時に通常燃焼モードに移行するか否かを判定するための境界判定値であり、破線で示す第２境界判定値Ｙは通常燃焼モード時に低温燃焼モードに移行するか否かを判定するための境界判定値である。これらの境界判定値Ｘ，Ｙは、それぞれエンジン回転数ＮＥをパラメータとするマップあるいは演算式としてＥＣＵのＲＯＭ内に設定されている。

次に低温燃焼モード実行フラグＦｔが「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ３０２）。ここでＦｔ＝「ＯＮ」であれば（Ｓ３０２で「ＹＥＳ」）、現在、低温燃焼モードであることから、次にエンジン負荷要求（ＡＣＣＰ）が第１境界判定値Ｘ以下か否かが判定される（Ｓ３０４）。

ＡＣＣＰ≦Ｘであれば（Ｓ３０４で「ＹＥＳ」）、次に低温燃焼を実行するための処理がなされる。すなわち、低温燃焼モード用スロットル開度マップから目標スロットル開度ＴＡｔを設定し（Ｓ３０６）、低温燃焼モード用ＥＧＲ弁開度マップから目標ＥＧＲ弁開度ＥＧＲｔを設定する（Ｓ３０８）。この低温燃焼モード用スロットル開度マップ及び低温燃焼モード用ＥＧＲ弁開度マップは、目標スロットル開度ＴＡｔ及び目標ＥＧＲ弁開度ＥＧＲｔがＥＧＲ率＝約７０％と極めて大きなＥＧＲ率を実現するように設定されている。このことにより燃焼室内の空燃比は図１４に示すごとく、わずかに理論空燃比よりもリーン側となる。

このようにＥＧＲ率を過剰に設定することにより、燃焼温度を低下させてスモークとＮＯｘとの両者の発生を抑制する低温燃焼モードを実現する。
尚、目標スロットル開度ＴＡｔの実現は、スロットル開度センサにて検出されたスロットル開度ＴＡに基づいてスロットル弁駆動用モータをフィードバック制御することにより実現される。そして目標ＥＧＲ弁開度ＥＧＲｔに対して、図１４に示した空燃比が実現されるようにフィードバック補正がなされることにより適切なＥＧＲ開度が実現される。

ＡＣＣＰ≦Ｘである限りは（Ｓ３０４で「ＹＥＳ」）、ステップＳ３０６，Ｓ３０８の処理が継続されることで、低温燃焼が継続するとともに低温燃焼モード実行フラグＦｔ＝「ＯＮ」の状態が維持される。

次に上述した低温燃焼モードが継続している時に、ＡＣＣＰ＞Ｘとなった場合には（Ｓ３０４で「ＮＯ」）、低温燃焼モード実行フラグＦｔに「ＯＦＦ」が設定される（Ｓ３１０）。したがって低温燃焼モードから通常燃焼モードに移行することになる。そして次に通常燃焼を実行するための処理がなされる。

すなわち通常燃焼モード用スロットル開度マップから目標スロットル開度ＴＡｔを設定し（Ｓ３１２）、通常燃焼モード用ＥＧＲ弁開度マップから目標ＥＧＲ弁開度ＥＧＲｔを設定する（Ｓ３１４）。この通常燃焼モード用スロットル開度マップ及び通常燃焼モード用ＥＧＲ弁開度マップは、目標スロットル開度ＴＡｔ及び目標ＥＧＲ弁開度ＥＧＲｔがＥＧＲ率＝４０％以下と比較的小さいＥＧＲ率を実現するように設定されている。このことにより燃焼室内の空燃比は図１５に示すごとく、理論空燃比よりも可成り大きくリーン側に移動する。

このようにＥＧＲ率を設定することにより、特に大量の燃料噴射量に対してもスモークの発生を抑制することができる。尚、目標スロットル開度ＴＡｔの実現については低温燃焼モードにて説明したごとくであり、目標ＥＧＲ弁開度ＥＧＲｔに対しては図１５に示した空燃比が実現されるようにフィードバック補正がなされることにより、適切なＥＧＲ開度が実現される。

次の制御周期では、Ｆｔ＝「ＯＦＦ」であることから（Ｓ３０２で「ＮＯ」）、エンジン負荷要求（ＡＣＣＰ）が第２境界判定値Ｙ以上か否かが判定される（Ｓ３１６）。
ここではＡＣＣＰ≧Ｙであるので（Ｓ３１６で「ＹＥＳ」）、上述したステップＳ３１２，Ｓ３１４により通常燃焼を実行するための処理が継続される。

以後、ＡＣＣＰ≧Ｙである限りは（Ｓ３１６で「ＹＥＳ」）、ステップＳ３１２，Ｓ３１４の処理が継続されることで、通常燃焼が継続するとともに低温燃焼モード実行フラグＦｔ＝「ＯＦＦ」の状態が維持される。

そして上述した通常燃焼モードが継続しているときに、ＡＣＣＰ＜Ｙとなった場合には（Ｓ３１６で「ＮＯ」）、低温燃焼モード実行フラグＦｔに「ＯＮ」が設定される（Ｓ３１８）。したがって通常燃焼モードから低温燃焼モードに移行することになる。そして前述した低温燃焼を実行するためのステップＳ３０６，Ｓ３０８が実行される。このようにして燃焼モードが設定され実行される。

最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理（図１６）について説明する。尚、本処理においてステップＳ５００，Ｓ５０２，Ｓ５０４〜Ｓ５１６については、前記実施の形態１の図３のステップＳ２００〜Ｓ２１６と同じ処理である。

前記図３の処理と異なるのは、スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭの算出（Ｓ５０２）の次に、Ｆｔ＝「ＯＮ」か否かを判定している（Ｓ５０３）。そしてＦｔ＝「ＯＮ」である時に（Ｓ５０３で「ＹＥＳ」）、前記図３におけるステップＳ２０４〜Ｓ２１６と同じ処理（Ｓ５０４〜Ｓ５１６）を実行する。このことでＥＧＲスモーク限界補正値ＱＡＦＭｅｇｒを用いてスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭを増量補正して、最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎを算出している。一方、Ｆｔ＝「ＯＦＦ」である時には（Ｓ５０３で「ＮＯ」）、最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎにスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭを設定している（Ｓ５１８）。

すなわちＦｔ＝「ＯＮ」である場合にはＥＧＲスモーク限界補正値ＱＡＦＭｅｇｒが最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎに反映されるが、Ｆｔ＝「ＯＦＦ」である場合にはＥＧＲスモーク限界補正値ＱＡＦＭｅｇｒは反映されない。したがって低温燃焼モード時では、大きな割合のＥＧＲガスが燃焼室内に導入されるので、ＥＧＲスモーク限界補正値ＱＡＦＭｅｇｒの値も自ずと大きなものになり、スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭに対して最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎは大きく増量補正されたものとなる。しかし通常燃焼モード時はＥＧＲガスの割合は比較的小さいので、最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎにはスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭをそのまま用いている。

燃料噴射量制御処理（図１７）について説明する。尚、本処理においてステップＳ４００，Ｓ４０４〜Ｓ４１０については、前記図２のステップＳ１００，Ｓ１０４〜Ｓ１１０と同じ処理である。

前記図２の処理と異なるのは、エンジン運転状態の読込処理（Ｓ４００）の次に、Ｆｔ＝「ＯＮ」か否かを判定する（Ｓ４０１）。ここでＦｔ＝「ＯＮ」である時には（Ｓ４０１で「ＹＥＳ」）、低温燃焼モード用の基本要求噴射量Ｑを算出し、Ｆｔ＝「ＯＦＦ」である時には（Ｓ４０１で「ＮＯ」）、通常燃焼モード用の基本要求噴射量Ｑを算出する（Ｓ４０２）。尚、低温燃焼モード用の基本要求噴射量Ｑはアクセル開度ＡＣＣＰに基づいて低温燃焼モード時のポンピング損失、加速性能等を考慮して設定され、通常燃焼モード用の基本要求噴射量Ｑはアクセル開度ＡＣＣＰに基づいて通常燃焼モード時のポンピング損失、加速性能等を考慮して設定される。

ステップＳ４０２又はステップＳ４０３にて基本要求噴射量Ｑが設定されると、前記図２のステップＳ１０４〜１１０にて説明したと同様に、現在設定されている最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎを上限として最終燃料噴射量ＱＦＩＮＣが設定される（Ｓ４０４〜Ｓ４０８）。そして最終燃料噴射量ＱＦＩＮＣに対応する噴射期間Ｔｑが算出されて（Ｓ４１０）、燃料が噴射される。

したがって図１８に示すごとく、ＥＧＲ実行領域でも特に低温燃焼領域においては従来では破線のごとくのスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭの値を用いていたが、本実施の形態では実線で示す最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎを用いているので限界がかなり高くなる。このため、より多くの燃料が噴射できることになる。

上述した実施の形態２の内容と請求項との関係は、最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理（図１６）がスモーク限界燃料噴射量増加手段としての処理に相当する。目標ＥＧＲ弁開度ＥＧＲｔに対して、図１４，１５に示した空燃比が実現されるようにＥＧＲ開度に対してなされるフィードバック補正制御が排気再循環量フィードバック手段に相当する。

以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１の（イ）、（ロ）の効果を生じる。
（ロ）．スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭの増加補正が行われるのは、低温燃焼モードであり、この低温燃焼モードでは非常に大量の排気再循環量がなされるため、吸入空気量が低下してスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭは小さくなる。

しかしＥＧＲガス中の残存酸素量を考慮したＥＧＲスモーク限界補正値ＱＡＦＭｅｇｒ分、スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭを増加補正して最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎを求めていることにより、ＥＧＲガス量に応じて最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎは大きく増加される。

したがって低温燃焼モードが実行されるディーゼルエンジンにおいて、ＥＧＲガス量を減少させなくてもスモークを抑制した状態での加速性を向上できることに関して特に顕著な効果を生じる。

［実施の形態３］
本実施の形態のディーゼルエンジン制御システムでは、前記実施の形態１又は前記実施の形態２において、最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎの算出手法が異なる。これ以外については、前記実施の形態１又は２と同じである。図１９に最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理の一部を示す。この処理は、前記実施の形態１に適用する場合には、前記図３におけるステップＳ２０４〜Ｓ２１６の処理の代わりに実行され、前記実施の形態２に適用する場合には、前記図１６におけるステップＳ５０４〜Ｓ５１６の処理の代わりに実行される。他の構成については前記実施の形態１又は２と同じである。

図１９の処理について説明する。まずエンジン回転数ＮＥに基づいて、基本ＥＧＲスモーク限界値マップＭａｐＱＡＦＭｍｉｎｂｓから基本ＥＧＲスモーク限界値ＱＡＦＭｍｉｎｂｓを算出する（Ｓ６０４）。この基本ＥＧＲスモーク限界値ＱＡＦＭｍｉｎｂｓはＥＧＲ率＝０％、大気圧Ｐａｔｍ＝１０１３ＨＰａ、吸入空気温度ＴＨＡ＝２０℃、冷却水温度ＴＨＷ＝８０℃においてエンジン１回転当たりの吸入空気量ＧＮ中の酸素によるスモーク限界燃料噴射量を実験により求めて図２０のごとくマップ化したものである。

次にＥＧＲ率に基づいて図２１に示すＥＧＲ率補正係数マップＭａｐｍｉｎＥＧＲからＥＧＲ率補正係数Ｋｍｉｎｅｇｒが算出される（Ｓ６０６）。このＥＧＲ率補正係数Ｋｍｉｎｅｇｒは、ＥＧＲガスが吸入空気に加わることにより、吸入空気とＥＧＲガスとのトータルの酸素量を求めるための補正係数である。ＥＧＲ率補正係数マップＭａｐｍｉｎＥＧＲは実験にて求められたものである。

次に大気圧Ｐａｔｍに基づいて前記実施の形態１の図７に示した大気圧補正係数マップＭａｐＰａから大気圧補正係数Ｋｐａが算出される（Ｓ６０８）。次に吸入空気温度ＴＨＡに基づいて前記実施の形態１の図８に示した吸入空気温度補正係数マップＭａｐＴＨＡから吸入空気温度補正係数Ｋｔｈａが算出される（Ｓ６１０）。次に冷却水温度ＴＨＷに基づいて前記実施の形態１の図９に示した冷却水温度補正係数マップＭａｐＴＨＷから冷却水温度補正係数Ｋｔｈｗが算出される（Ｓ６１２）。尚、ステップＳ６０８〜Ｓ６１２においてマップ以外にて補正係数を算出する手法は、実施の形態１のステップＳ２０８〜Ｓ２１２にて説明したごとくである。

こうして各補正係数Ｋｍｉｎｅｇｒ，Ｋｐａ，Ｋｔｈａ，Ｋｔｈｗが算出されると、次式３のごとくＥＧＲスモーク限界値ＱＡＦＭｍｉｎが算出される（Ｓ６１４）。

[数３]
ＱＡＦＭｍｉｎ ←
ＱＡＦＭｍｉｎｂｓ×Ｋｍｉｎｅｇｒ×Ｋｐａ×Ｋｔｈａ×Ｋｔｈｗ … ［式３］
このＥＧＲスモーク限界値ＱＡＦＭｍｉｎは、現在のディーゼルエンジン２の運転状態においてＥＧＲガスの導入によりなされるスモーク限界燃料噴射量の全体量に相当する。したがって次に次式４のごとく、スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭとＥＧＲスモーク限界値ＱＡＦＭｍｉｎとの内で大きい方を、最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎとして設定する（Ｓ６１６）。

[数４]
ＱＡＦＭｆｉｎ ← ＭＡＸ［ＱＡＦＭ，ＱＡＦＭｍｉｎ］ … ［式４］
ここでＭＡＸ［］は、［］内の数値の内で最大値を抽出する演算子を表している。

このようにして最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎが算出されることにより、前述した燃料噴射量制御処理（図２，１７）のステップＳ１０４，Ｓ４０４の判定及びステップＳ１０８，Ｓ４０８の上限値設定処理に用いられる。

したがって図２２（実施の形態１に適用した場合）に示すごとく、ＥＧＲ実行領域において、スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭ（破線）がＥＧＲスモーク限界値ＱＡＦＭｍｉｎ（一点鎖線）を下回った場合には、最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎにはＥＧＲスモーク限界値ＱＡＦＭｍｉｎが設定される。このことにより、ＥＧＲ実行領域においては、実線で示す最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎのごとく限界が高くなり、より多くの燃料が噴射できることになる。

上述した実施の形態３の内容と請求項との関係は、図１９の処理にて最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎを求める最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理（図３又は図１６）が燃料噴射量制限手段としての処理に相当する。基本ＥＧＲスモーク限界値マップＭａｐＱＡＦＭｍｉｎｂｓが排気再循環時基本スモーク限界燃料噴射量に相当し、ＥＧＲスモーク限界値ＱＡＦＭｍｉｎが排気再循環時スモーク限界燃料噴射量に相当する。

以上説明した本実施の形態３によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．本実施の形態では前記実施の形態１のごとくスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭを増加補正して最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎを求めるのではなく、吸入空気量と排気再循環量との両者により総合的に許容されるＥＧＲスモーク限界値ＱＡＦＭｍｉｎをエンジン運転状態に応じて算出しておく。具体的には、エンジン運転状態の１つとしてのエンジン回転数ＮＥから基本ＥＧＲスモーク限界値ＱＡＦＭｍｉｎｂｓを算出し、この基本ＥＧＲスモーク限界値ＱＡＦＭｍｉｎｂｓに対してＥＧＲ率から求めたＥＧＲ率補正係数Ｋｍｉｎｅｇｒにて補正している。

そして燃料噴射量を制限する際にはＥＧＲスモーク限界値ＱＡＦＭｍｉｎとスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭとの大きい方を最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎに設定して制限するようにしている。

このことによってもＥＧＲ制御中にはＥＧＲガス中の酸素量を考慮した最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎにて燃料噴射量を制限できるようになり、ＥＧＲガス量を減少させなくてもスモークを抑制した状態で加速性を向上できる。アイドル時や減速時からの加速では吸入空気量が少ないので、特に顕著な効果が得られる。

（ロ）．大気圧Ｐａｔｍ、温度因子としての吸入空気温度ＴＨＡ及び冷却水温度ＴＨＷが、燃焼室４内に吸入されるＥＧＲガス内の酸素量に影響する。したがってこれらＥＧＲ率、大気圧Ｐａｔｍ、吸入空気温度ＴＨＡ及び冷却水温度ＴＨＷのデータに基づいて補正係数Ｋｐａ，Ｋｔｈａ，Ｋｔｈｗを求めて更に補正を加えてＥＧＲスモーク限界値ＱＡＦＭｍｉｎを算出している。このことにより、より好適にＥＧＲ制御中の燃料噴射量を制限でき、ＥＧＲガス量を減少させなくても加速性の向上及びスモークの抑制を共に成立させることができる。

（ハ）．特に前記実施の形態２に対して図１９の処理を適用した場合には、低温燃焼時には、ＥＧＲスモーク限界値ＱＡＦＭｍｉｎはスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭよりも可成り大きい値となり、最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎは大きく増加される。したがって低温燃焼モードが実行されるディーゼルエンジンにおいて、ＥＧＲガス量を減少させなくてもスモークを抑制した状態での加速性の向上ができることに関して特に顕著な効果を生じる。

［実施の形態４］
本実施の形態のディーゼルエンジン制御システムでは、前記実施の形態１において、最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎの算出手法が異なる。すなわち、前記実施の形態１の最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理（図３）の代わりに図２３の処理を実行する。これ以外については前記実施の形態１と同じである。

最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理（図２３）について説明する。本処理が開始されると、まず各センサからの検出やこの検出に基づいて算出されている各種データ（ＧＮ、ＮＥ、ＥＧＲ率、Ｐａｔｍ、ＴＨＡ、ＴＨＷ等）が、ＲＡＭ内の作業領域に読み込まれる（Ｓ７００）。次にこの内のエンジン１回転当たりの吸入空気量ＧＮと前記実施の形態１にて述べたごとく算出されているＥＧＲ率とに基づいて、次式５に示すごとくＥＧＲガス量Ｇｅｇｒ（ｇ）を算出する（Ｓ７０２）。

[数５]
Ｇｅｇｒ ← ＧＮ×ＥＧＲ率／（１−ＥＧＲ率） … ［式５］
次に次式６により、ＥＧＲガス量Ｇｅｇｒを吸入空気量ＧＮ分に相当する値ＧＮｅｇｒに換算する（Ｓ７０４）。

[数６]
ＧＮｅｇｒ ← Ｇｅｇｒ×（λ−１） … ［式６］
ここで空燃比λは理論空燃比である場合をλ＝１とする空燃比値であり、酸素濃度の上昇に比例して大きくなる。この空燃比λはλセンサを排気系に配置して測定しても良いが前記図１の構成では次式７のごとく計算により算出している。

[数７]
λ ← ＧＡ／（Ｇｆ×１４．７） … ［式７］
ここでＧｆは燃料噴射量指令値より得られる燃焼室内に噴射された単位時間当たりの燃料量（ｇ）であり、吸入空気量ＧＡは単位時間当たりの吸入空気量（ｇ）である。

次に次式８により最終吸入空気量ＧＮｆｉｎを算出する（Ｓ７０６）。

[数８]
ＧＮｆｉｎ ← ＧＮ＋ＧＮｅｇｒ … ［式８］
そして、この最終吸入空気量ＧＮｆｉｎとエンジン回転数ＮＥとに基づいて、スモーク限界燃料噴射量マップＭａｐＱＡＦＭから最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎを算出する（Ｓ７０８）。このスモーク限界燃料噴射量マップＭａｐＱＡＦＭは前記実施の形態１の図４に示したマップと同じものを用いる。図４ではスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭを求めているが、ここでは図４のスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭの値を最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎとして求めることになる。

このようにして算出された最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎは前述した燃料噴射量制御処理（図２）のステップＳ１０４の判定及びステップＳ１０８の上限値設定処理に用いられる。このことによりＥＧＲ実行領域においては、スモーク限界が高くなり、より多くの燃料が噴射できることになる。

上述した実施の形態４の内容と請求項との関係は、最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理（図２３）のステップＳ７００〜Ｓ７０６が吸入空気量補正手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態４によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理（図２３）においては、ステップＳ７００〜Ｓ７０４までの計算で、ＥＧＲガス中における酸素量を考慮してＥＧＲガスを吸入空気量に換算している。そしてこの換算分の値ＧＮｅｇｒを、実際の吸入空気量ＧＮに加算している（Ｓ７０６）。このためステップＳ７０８において求められる最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎは、単に吸入空気量ＧＮを用いたスモーク限界燃料噴射量の値よりも増加した値を設定できることになる。このことにより、加速要求があった場合にも、吸入空気量ＧＮを用いたスモーク限界燃料噴射量によるよりも、より大きな燃料噴射量の増加を可能とする。

例えば、図２４のタイミングチャートに実線で示すごとく時刻ｔ１１にて加速操作を実行した場合を考える。吸入空気量ＧＮのみによるスモーク限界燃料噴射量（破線）にて時刻ｔ１２にて制限された場合と比較してＥＧＲガス内の酸素を考慮した最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ（一点鎖線）で制限する場合には時刻ｔ１３までの加速操作に十分に対応させて最終燃料噴射量ＱＦＩＮＣを上昇させることができる。このためハッチングで示すごとくの燃料噴射量が吸入空気量ＧＮのみに基づくスモーク限界燃料噴射量（破線）にて制限される場合よりも、スモークを発生させることなく余計に噴射可能となり、より高応答な加速性を得ることができる。アイドル時や減速時からの加速では吸入空気量が少ないので、特に顕著な効果が得られる。

このようにしてＥＧＲガス量を減少させなくてもスモークを抑制した状態で加速性を向上できる。
［実施の形態５］
本実施の形態のディーゼルエンジン制御システムでは、前記実施の形態２において、最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎの算出手法が異なる。すなわち、前記実施の形態２の最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理（図１６）の代わりに図２５に示す最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理を実行する。これ以外については前記実施の形態２と同じである。

最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理（図２５）について説明する。ここでステップＳ８００，Ｓ８０２〜Ｓ８０８は前記実施の形態４の最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理（図２３）の各処理（Ｓ７００〜Ｓ７０８）と同じである。

図２３と異なるのはステップＳ８００の次に低温燃焼モード実行フラグＦｔ＝「ＯＮ」か否かが判定される（Ｓ８０１）ことである。そしてＦｔ＝「ＯＦＦ」であった場合には、吸入空気量ＧＮとエンジン回転数ＮＥとに基づいて、前記図４と同じマップから最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎが設定される処理（Ｓ８１０）が実行される点である。

このことにより特にＥＧＲ率の高い低温燃焼時において吸入空気量ＧＮに対してＥＧＲガス中の酸素に基づく換算値ＧＮｅｇｒが加えられて最終吸入空気量ＧＮｆｉｎが算出され（Ｓ８０２〜Ｓ８０６）、この結果、最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎが増加されることになる（Ｓ８０８）。

上述した実施の形態５の内容と請求項との関係は、最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理（図２５）のステップＳ８００，Ｓ８０２〜Ｓ８０６が吸入空気量補正手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態５によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態４の（イ）の効果を生じるが、低温燃焼モード時に最終吸入空気量ＧＮｆｉｎが算出されるので、特に最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎの値が大きくなり、効果が顕著である。

［その他の実施の形態］
（ａ）．前記実施の形態２において、通常燃焼モード時においてもＥＧＲガス中の酸素量を考慮してスモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭを増加補正するようにしても良い。又、前記実施の形態５において、通常燃焼モード時においてもＥＧＲガス中の酸素量を考慮して最終吸入空気量ＧＮｆｉｎを求めても良い。

（ｂ）．前記実施の形態１，２，３では大気圧Ｐａｔｍ、吸入空気温度ＴＨＡ及び冷却水温度ＴＨＷに対応する補正係数Ｋｐａ，Ｋｔｈａ，Ｋｔｈｗを求めていた。この代わりに、大気圧Ｐａｔｍ、吸入空気温度ＴＨＡ及び冷却水温度ＴＨＷについて最もスモーク発生に厳しいレベルで作成したマップを用いることで、大気圧Ｐａｔｍ、吸入空気温度ＴＨＡ及び冷却水温度ＴＨＷに基づく補正は省略しても良い。この最もスモーク発生に厳しいレベルで作成したマップとは、スモーク限界燃料噴射量マップＭａｐＱＡＦＭ、ＥＧＲスモーク限界基本補正値マップＭａｐＱＡＦＭｅｇｒｂｓ、基本ＥＧＲスモーク限界値マップＭａｐＱＡＦＭｍｉｎｂｓ及びＥＧＲ率補正係数マップＭａｐｍｉｎＥＧＲである。

又、温度要因については、吸入空気温度ＴＨＡと冷却水温度ＴＨＷとの両方でなく、いずれか一方にて補正を実行するようにしても良い。
（ｃ）．各実施の形態において、ＥＧＲ率の代わりにＥＧＲ弁の開度（目標開度あるいは検出開度）を用いても良い。

実施の形態１としての排気再循環式ディーゼルエンジン及びその制御系の概略構成図。 上記制御系のＥＣＵが実行する燃料噴射量制御処理のフローチャート。 同じく最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理のフローチャート。 ＥＣＵが処理に用いるスモーク限界燃料噴射量マップＭａｐＱＡＦＭの構成説明図。 同じくＥＧＲスモーク限界基本補正値マップＭａｐＱＡＦＭｅｇｒｂｓの構成説明図。 同じくＥＧＲ率補正係数マップＭａｐＥＧＲの構成説明図。 同じく大気圧補正係数マップＭａｐＰａの構成説明図。 同じく吸入空気温度補正係数マップＭａｐＴＨＡの構成説明図。 同じく冷却水温度補正係数マップＭａｐＴＨＷの構成説明図。 実施の形態１における最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎの設定状態を示すグラフ。 実施の形態１における効果を説明するタイミングチャート。 実施の形態２のＥＣＵが実行する燃焼モード設定処理のフローチャート。 ＥＣＵが燃焼モードを判定する境界判定値Ｘ，Ｙの構成説明図。 低温燃焼モード時の空燃比制御マップの説明図。 通常燃焼モード時の空燃比制御マップの説明図。 実施の形態２のＥＣＵが実行する最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理のフローチャート。 同じく燃料噴射量制御処理のフローチャート。 実施の形態２における最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎの設定状態を示すグラフ。 実施の形態３のＥＣＵが実行する最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理の一部を示すフローチャート。 実施の形態３にて用いる基本ＥＧＲスモーク限界値マップＭａｐＱＡＦＭｍｉｎｂｓの構成説明図。 同じくＥＧＲ率補正係数マップＭａｐｍｉｎＥＧＲの構成説明図。 実施の形態３における最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎの設定状態を示すグラフ。 実施の形態４のＥＣＵが実行する最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理のフローチャート。 実施の形態４における効果を説明するタイミングチャート。 実施の形態５のＥＣＵが実行する最終スモーク限界燃料噴射量ＱＡＦＭｆｉｎ算出処理のフローチャート。

符号の説明

２…ディーゼルエンジン、４…燃焼室、６…吸気弁、８…吸気ポート、１０…吸気マニホールド、１２…サージタンク、１３…吸気経路、１４…インタークーラ、１６…排気ターボチャージャ、１６ａ…コンプレッサ、１６ｂ…排気タービン、１８…エアクリーナ、２０…ＥＧＲ経路、２０ａ…ＥＧＲガス供給口、２０ｂ…ＥＧＲガス吸入口、２２…スロットル弁、２２ａ…スロットル開度センサ、２２ｂ…モータ、２４…吸入空気量センサ、２６…吸気温センサ、２８…排気弁、３０…排気ポート、３２…排気マニホールド、３４…排気経路、３６…触媒コンバータ、３６ａ…触媒、３８…インタークーラ、４０…ＥＧＲ弁、５０…燃料噴射弁、５０ａ…燃料供給管、５２…コモンレール、５４…燃料ポンプ、５６…燃料圧センサ、６０…ＥＣＵ、６２…大気圧センサ、６４…アクセルペダル、６４ａ…アクセル開度センサ、６６…冷却水温センサ、６８…クランク軸、７０…エンジン回転数センサ、７２…気筒判別センサ、７４…ＥＧＲ圧力センサ。

Claims (4)

1. 排気再循環を実行するとともに、スモーク抑制のために吸入空気量に応じて設定されるスモーク限界燃料噴射量に基づいて、内燃機関に要求される燃料噴射量を制限する内燃機関の燃料噴射量制御装置であって、
   内燃機関運転状態に基づいて、吸入空気量と排気再循環量との両者により総合的に許容される排気再循環時スモーク限界燃料噴射量を算出し、この排気再循環時スモーク限界燃料噴射量を内燃機関運転状態に基づいて算出される補正係数により補正し、この補正係数により補正した排気再循環時スモーク限界燃料噴射量と前記スモーク限界燃料噴射量との内で大きい方の値に基づいて、内燃機関に要求される燃料噴射量を制限する燃料噴射量制限手段を備えたことを特徴とする排気再循環式内燃機関の燃料噴射量制御装置。
2. 請求項１において、前記燃料噴射量制限手段は、内燃機関運転状態に応じて排気再循環時基本スモーク限界燃料噴射量を算出し、該排気再循環時基本スモーク限界燃料噴射量と排気再循環率とから前記排気再循環時スモーク限界燃料噴射量を求めることを特徴とする排気再循環式内燃機関の燃料噴射量制御装置。
3. 請求項１において、前記燃料噴射量制限手段は、内燃機関回転数に応じて排気再循環時基本スモーク限界燃料噴射量を算出し、該排気再循環時基本スモーク限界燃料噴射量、排気再循環率、大気圧及び温度因子に基づいて前記排気再循環時スモーク限界燃料噴射量を求めることを特徴とする排気再循環式内燃機関の燃料噴射量制御装置。
4. 請求項３において、前記温度因子は、吸入空気温度及び内燃機関冷却水温度の一方又は両方であることを特徴とする排気再循環式内燃機関の燃料噴射量制御装置。

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