JP6190238B2 - 燃焼制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、予混合圧縮着火（ＰＣＣＩ）燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置に関するものである。

予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。特許文献１に記載の燃焼制御装置は、エンジンの低負荷域において、圧縮行程の比較的早期に燃料噴射弁により第１噴射量の燃料噴射を行った後、圧縮行程終盤における予混合気の冷炎反応が開始する頃に燃料噴射弁により第２噴射量の燃料噴射を行うというものである。

特開２００４−１００６０３号公報

ところで、エンジンの高負荷域において単に２回の燃料噴射を行うだけでは、多くのスモーク及びＣＯが発生することがある。しかし、上記従来技術においては、そのようなスモーク及びＣＯの発生抑制については何ら考慮されていない。

本発明の目的は、エンジンの高負荷域においてスモーク及びＣＯを低減することができる燃焼制御装置を提供することである。

本発明は、予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置において、エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、第１の燃料噴射を実施してから第２の燃料噴射を実施するように、燃料噴射弁を制御する第１の噴射弁制御手段と、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、負荷検出手段により検出されたエンジンの負荷が基準負荷以上のときに、第２の燃料噴射が実施された後に第３の燃料噴射を実施するように、燃料噴射弁を制御する第２の噴射弁制御手段とを備え、第１の噴射弁制御手段は、第１の燃料噴射及び第２の燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する第１の決定手段を有し、第２の噴射弁制御手段は、第３の燃料噴射の燃料噴射量を決定する第２の決定手段と、第１の決定手段により決定された第１の燃料噴射及び第２の燃料噴射のうち何れか一方の燃料噴射量から、第２の決定手段により決定された第３の燃料噴射の燃料噴射量分を減量する減量手段とを有することを特徴とするものである。

このように本発明の燃焼制御装置においては、エンジンの負荷が基準負荷以上のときは、第１の燃料噴射及び第２の燃料噴射が順次実施された後に第３の燃料噴射を実施するように、燃料噴射弁を制御すると共に、第１の燃料噴射及び第２の燃料噴射のうち何れか一方の燃料噴射量から第３の燃料噴射の燃料噴射量分を減量することにより、第１の燃料噴射による混合気の燃焼が進行する前に、第２の燃料噴射により燃焼室内に供給された燃料を混合、拡散することができる。これにより、第２の燃料噴射を実施した直後に燃料噴射弁の近傍に存在するリッチな混合気の燃焼が抑制されるため、スモーク及びＣＯを低減することができる。また、第３の燃料噴射の燃料噴射量を少量とした場合には、ペネトレーションが弱いため、第３の燃料噴射により燃焼室内に供給された燃料の噴霧到達距離が短くなり、燃焼室内において空気が残存している燃焼室中央領域で第３の燃料噴射による混合気の燃焼が行われる。従って、スモーク及びＣＯを一層低減することができる。

好ましくは、減量手段は、第１の燃料噴射の燃料噴射量から第３の燃料噴射の燃料噴射量分を減量し、第１の噴射弁制御手段は、前記負荷検出手段により検出された前記エンジンの負荷が基準負荷以上のときに、第１の決定手段により決定された第２の燃料噴射の燃料噴射時期を進角する進角手段を有する。このようにエンジンの負荷が基準負荷以上のときは、第２の燃料噴射の燃料噴射時期を進角することにより、燃焼室内の温度が低い状態で第２の燃料噴射が行われることになる。このため、第２の燃料噴射による着火遅れが長くなり、第２の燃料噴射により燃焼室内に供給された燃料と空気との混合期間が長くなるため、スモーク及びＣＯを確実に低減することができる。また、第２の燃料噴射が終了するタイミングが早くなるため、第１の燃料噴射による混合気の燃焼が進行する前に、第２の燃料噴射により燃焼室内に供給された燃料が混合、拡散されるようになる。従って、第２の燃料噴射を実施した直後に燃料噴射弁の近傍に存在するリッチな混合気の燃焼が抑制されるため、スモーク及びＣＯを更に低減することができる。

また、減量手段は、第２の燃料噴射の燃料噴射量から第３の燃料噴射の燃料噴射量分を減量しても良い。この場合には、第２の燃料噴射の燃料噴射量が減少するため、第２の燃料噴射の噴射期間が短くなる。このため、第１の燃料噴射による混合気の燃焼が進行する前に、第２の燃料噴射が終了するため、第２の燃料噴射により燃焼室内に供給された燃料が混合、拡散されるようになる。従って、第２の燃料噴射を実施した直後に燃料噴射弁の近傍に存在するリッチな混合気の燃焼が抑制されるため、スモーク及びＣＯを確実に低減することができる。

また、好ましくは、第３の燃料噴射の燃料噴射量は、第１の燃料噴射及び第２の燃料噴射の燃料噴射量よりも少ない。この場合には、ペネトレーションが弱くなるため、第３の燃料噴射により燃焼室内に供給された燃料の噴霧到達距離が短くなり、燃焼室内において空気が残存している燃焼室中央領域で第３の燃料噴射による混合気の燃焼が行われる。従って、スモーク及びＣＯを確実に低減することができる。

本発明によれば、エンジンの高負荷域においてスモーク及びＣＯを低減することができる。これにより、優れた予混合圧縮着火燃焼を実現することが可能となる。

本発明に係る燃焼制御装置の一実施形態を備えたディーゼルエンジンを示す概略構成図である。 図１に示したＥＣＵにより実行される処理手順の詳細を示すフローチャートである。 図２に示した処理により設定される１回目のメイン燃料噴射、２回目のメイン燃料噴射、アフター燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期の一例を示す図である。 エンジン回転数とエンジン負荷との関係の一例を示す領域マップである。 アフター燃料噴射を実施しない場合の燃焼室内の燃焼イメージを示す図である。 アフター燃料噴射を実施した場合の燃焼室内の燃焼イメージを示す図である。 熱発生率波形の一例を比較して示すグラフである。 燃焼室内の温度（筒内ガス温度）の一例を比較して示すグラフである。 スモーク及びＣＯの排出量の一例を比較して示すグラフである。 本発明に係る燃焼制御装置の他の実施形態として、図２に示した処理手順の詳細の変形例を示すフローチャートである。 図１０に示した処理により設定される１回目のメイン燃料噴射、２回目のメイン燃料噴射、アフター燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期の一例を示す図である。 熱発生率波形の一例を比較して示すグラフである。 スモーク及びＣＯの排出量の一例を比較して示すグラフである。

以下、本発明に係る燃焼制御装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係る燃焼制御装置の一実施形態を備えたディーゼルエンジンを示す概略構成図である。同図において、本実施形態に係るディーゼルエンジン１は、４気筒直列ディーゼルエンジンである。ディーゼルエンジン１はエンジン本体２を備え、このエンジン本体２には４つのシリンダ３が設けられている。

各シリンダ３には、燃焼室４内に燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）５がそれぞれ配設されている。インジェクタ５は、噴射ノズル５ａから放射状に燃料を噴射する。各インジェクタ５はコモンレール６に接続されており、コモンレール６に貯留された高圧燃料が各インジェクタ５に常時供給されている。

エンジン本体２には、燃焼室４内に空気を吸入するための吸気通路７がインテークマニホールド８を介して接続されている。また、エンジン本体２には、燃焼後の排気ガスを排出するための排気通路９がエキゾーストマニホールド１０を介して接続されている。

吸気通路７には、上流側から下流側に向けてエアクリーナー１１、ターボ過給機１２のコンプレッサ１３、インタークーラー１４及びスロットルバルブ１５が設けられている。排気通路９には、上流側から下流側に向けてターボ過給機１２のタービン１６及び触媒付きＤＰＦ１７が設けられている。

また、ディーゼルエンジン１は、燃焼後の排気ガスの一部を燃焼室４内に還流する排気再循環（ＥＧＲ）ユニット１８を備えている。ＥＧＲユニット１８は、吸気通路７とエキゾーストマニホールド１０とを繋ぐＥＧＲ通路１９と、エキゾーストマニホールド１０から吸気通路７への排気再循環ガス（ＥＧＲガス）の還流量を調整するＥＧＲバルブ２０と、ＥＧＲ通路１９を通るＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２１と、このＥＧＲクーラ２１をバイパスするようにＥＧＲ通路１９に接続されたバイパス通路２２と、ＥＧＲガスの流路をＥＧＲクーラ２１側またはバイパス通路２２側に切り替える切替弁２３とを有している。

上記の各インジェクタ５、スロットルバルブ１５、ＥＧＲバルブ２０及び切替弁２３は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２４によって制御される。ＥＣＵ２４には、クランク角センサ２５及びアクセルセンサ２６が接続されている。

クランク角センサ２５は、図示しないピストンが連結されるクランク軸の回転角度（クランク角）を検出することで、エンジン本体２の回転数（エンジン回転数）を検出するセンサである。アクセルセンサ２６は、エンジン本体２の負荷（エンジン負荷）として、アクセルペダルの踏込み角（アクセル開度）を検出するセンサ（負荷検出手段）である。

ここで、インジェクタ５、スロットルバルブ１５、ＥＧＲユニット１８、ＥＣＵ２４、クランク角センサ２５及びアクセルセンサ２６は、本実施形態の燃焼制御装置２８を構成している。燃焼制御装置２８は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程という１サイクル毎に、燃焼室４内に空気を吸入すると共に各インジェクタ５から燃焼室４内に燃料を複数回に分けて噴射（分割噴射）して、予混合圧縮着火燃焼（ＰＣＣＩ）を行うように制御する。

図２は、ＥＣＵ２４により実行される処理手順の詳細を示すフローチャートである。本処理は、クランク角センサ２５及びアクセルセンサ２６の検出信号を入力し、所定のステップを行い、インジェクタ５を制御する処理である。なお、本処理は、１サイクル毎に実行される。

同図において、まずアフター燃料噴射フラグＦを０に初期設定する（手順Ｓ１０１）。続いて、クランク角センサ２５により検出されたエンジン回転数とアクセルセンサ２６により検出されたエンジン負荷とに基づいて、図３に示すように、１回目のメイン燃料噴射（第１の燃料噴射）及びこの後に実施される２回目のメイン燃料噴射（第２の燃料噴射）の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する（手順Ｓ１０２）。このとき、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量は、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量よりも少なくする。１回目のメイン燃料噴射の開始時期は、例えばピストン（図示せず）が圧縮上死点（ＴＤＣ）に達した直後である。

続いて、アクセルセンサ２６により検出されたエンジン負荷が基準負荷Ａ（図４参照）以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０３）。ここで、図４には、ＰＣＣＩにおいて、燃料を噴射する回数をエンジン回転数とエンジン負荷とにより規定した領域マップが示されている。基準負荷Ａは、エンジン回転数とエンジン負荷とによる領域マップの境界に応じて設定されている。例えば、エンジン回転数が所定値に達するまでは、基準負荷Ａは一定値となるように設定され、エンジン回転数が所定値を超えると、エンジン回転数が高くなるに従って基準負荷Ａが低くなるように設定されている。

エンジン負荷が基準負荷Ａ以上であると判断されたときは、図３に示すように、２回目のメイン燃料噴射の後に実施される補助的なアフター燃料噴射（第３の燃料噴射）の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する（手順Ｓ１０４）。このとき、アフター燃料噴射の燃料噴射量は、クランク角センサ２５により検出されたエンジン回転数とアクセルセンサ２６により検出されたエンジン負荷とに基づいて求めても良いし、予め決められた一定値としても良い。また、アフター燃料噴射の燃料噴射時期は、例えば予め決められた時期とする。

続いて、図３に示すように、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からアフター燃料噴射の燃料噴射量分を減量することで、上記手順１０２で決定された１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量を変更する（手順Ｓ１０５）。なお、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量を減量しても、アフター燃料噴射の燃料噴射量が１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量よりも少なくなるように、アフター燃料噴射の燃料噴射量を設定する。

続いて、図３に示すように、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を、１回目のメイン燃料噴射の開始から２回目のメイン燃料噴射の開始までの噴射インターバルの制約内で進角する（手順Ｓ１０６）。このとき、手順Ｓ１０５で１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量を減量することで１回目のメイン燃料噴射の噴射期間が短縮する分だけ、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を進角する。そして、アフター燃料噴射フラグＦを１にセットする（手順Ｓ１０７）。

手順Ｓ１０７が実行された後、または手順Ｓ１０３でエンジン負荷が基準負荷Ａよりも高くないと判断されたときは、１回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０８）。

ここで、手順Ｓ１０４〜Ｓ１０７が実行されたときは、手順Ｓ１０５で変更された燃料噴射量及び手順Ｓ１０２で決定された燃料噴射時期に従って、１回目のメイン燃料噴射を実施する。手順Ｓ１０３でエンジン負荷が基準負荷Ａよりも高くないと判断されたときは、手順Ｓ１０２で決定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って、１回目のメイン燃料噴射を実施する。

続いて、２回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御する（手順Ｓ１０９）。ここで、手順Ｓ１０４〜Ｓ１０７が実行されたときは、手順Ｓ１０２で決定された燃料噴射量及び手順Ｓ１０６で進角された燃料噴射時期に従って、２回目のメイン燃料噴射を実施する。手順Ｓ１０３でエンジン負荷が基準負荷Ａよりも高くないと判断されたときは、手順Ｓ１０２で決定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って、２回目のメイン燃料噴射を実施する。

続いて、アフター燃料噴射フラグＦが１であるかどうかを判断する（手順Ｓ１１０）。アフター燃料噴射フラグＦが１でなく０であると判断されたときは、アフター燃料噴射を実施すること無く、本処理を終了する。アフター燃料噴射フラグＦが１であると判断されたときは、手順Ｓ１０４で決定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従ってアフター燃料噴射を実施するように、インジェクタ５を制御し（手順Ｓ１１１）、本処理を終了する。

以上の処理により、エンジン負荷が基準負荷Ａ以上のときは、１回目のメイン燃料噴射及び２回目のメイン燃料噴射を順次実施した後に、アフター燃料噴射を実施し、エンジン負荷が基準負荷Ａよりも低いときは、１回目のメイン燃料噴射及び２回目のメイン燃料噴射を順次実施した後に、アフター燃料噴射は実施しないこととなる。

以上において、ＥＣＵ２４は、第１の燃料噴射を実施してから第２の燃料噴射を実施するように、燃料噴射弁５を制御する第１の噴射弁制御手段と、負荷検出手段２６により検出されたエンジン１の負荷が基準負荷Ａ以上のときに、第２の燃料噴射が実施された後に第３の燃料噴射を実施するように、燃料噴射弁５を制御する第２の噴射弁制御手段とを構成する。

このとき、図２に示す手順Ｓ１０２，Ｓ１０３，Ｓ１０６，Ｓ１０８，Ｓ１０９は、上記第１の噴射弁制御手段として機能する。より具体的には、同手順Ｓ１０２は、第１の燃料噴射及び第２の燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する第１の決定手段として機能する。同手順Ｓ１０３，Ｓ１０６は、負荷検出手段２６により検出されたエンジン１の負荷が基準負荷Ａ以上のときに、第１の決定手段により決定された第２の燃料噴射の燃料噴射時期を進角する進角手段として機能する。

また、図２に示す手順Ｓ１０３〜Ｓ１０５，Ｓ１０７，Ｓ１１０，Ｓ１１１は、上記第２の噴射弁制御手段として機能する。より具体的には、同手順Ｓ１０４は、第３の燃料噴射の燃料噴射量を決定する第２の決定手段として機能する。同手順Ｓ１０５は、第１の決定手段により決定された第１の燃料噴射の燃料噴射量から、第２の決定手段により決定された第３の燃料噴射の燃料噴射量分を減量する減量手段として機能する。

ところで、エンジン負荷の増加に伴って１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量が増加すると、１回目のメイン燃料噴射の噴射期間が長くなることから、噴射インターバルの制約上２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を遅角させる必要がある。このため、１回目のメイン燃料噴射により燃焼室４内に供給された燃料と空気との混合気の燃焼が大幅に進行してから、２回目のメイン燃料噴射が実施されることになる。従って、図５に示すように、１回目のメイン燃料噴射による燃焼の進行によって燃焼室４内が火炎に包まれた状態で、２回目のメイン燃料噴射が実施されたときに、２回目のメイン燃料噴射により燃焼室４内に供給された燃料の噴霧が混合、拡散する前に、１回目のメイン燃料噴射による燃焼の影響を受け、２回目のメイン燃料噴射を実施した直後にインジェクタ５の噴射ノズル５ａの近傍に存在するリッチな混合気まで火炎が進行して燃焼するようになる。その結果、リッチな混合気の燃焼に起因するスモーク及びＣＯが発生しやすくなる。

これに対し本実施形態では、エンジン負荷が基準負荷Ａ以上のときは、１回目のメイン燃料噴射及び２回目のメイン燃料噴射に続いて、アフター燃料噴射を実施する。このとき、１回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からアフター燃料噴射の燃料噴射量分を減量すると共に、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を進角する。

これにより、燃焼室４内の温度が低い状態で２回目のメイン燃料噴射が実施されることになるため、２回目のメイン燃料噴射による着火遅れが長くなり、２回目のメイン燃料噴射により燃焼室４内に供給された燃料と空気とが混合、拡散する期間が長くなる。また、２回目のメイン燃料噴射が終了するタイミングが早くなるので、図６に示すように、１回目のメイン燃料噴射による燃焼の進行によって燃焼室４内が火炎に包まれる前に、２回目のメイン燃料噴射により燃焼室４内に供給された燃料の噴霧が混合し、燃焼室４の外側に拡散してから燃焼されるようになる。従って、２回目のメイン燃料噴射を実施した直後にインジェクタ５の噴射ノズル５ａの近傍に存在するリッチな混合気の燃焼が抑制され、燃料の噴霧が燃焼室４の外側へ拡散した状態で燃焼されるようになる。以上により、エンジン１の高負荷域におけるスモーク及びＣＯの発生を抑制することができる。

また、アフター燃料噴射の燃料噴射量は少量であるため、ペネトレーション（貫徹力）が弱く、アフター燃料噴射により燃焼室４内に供給された燃料の噴霧の到達距離が短くなる。従って、図６に示すように、燃焼室４内において空気が残存している中央領域Ｃで混合、拡散し燃焼が行われることになる。これにより、エンジン１の高負荷域におけるスモーク及びＣＯの発生を一層抑制することができる。

図７は、熱発生率波形の一例を比較して示したものである。図７において、破線Ｐは、アフター燃料噴射を実施しない場合の熱発生率波形を示し、実線Ｑは、上記のようにアフター燃料噴射を実施すると共に、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を進角した場合の熱発生率波形を示している。

図８は、燃焼室４内の温度（筒内ガス温度）の一例を比較して示したものである。図８において、破線Ｐは、アフター燃料噴射を実施しない場合の筒内ガス温度を示し、実線Ｑは、上記のようにアフター燃料噴射を実施すると共に、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を進角した場合の筒内ガス温度を示している。２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を進角した場合には、その進角に伴って２回目のメイン燃料噴射の開始時の筒内ガス温度が低下している。

図９は、スモーク及びＣＯの排出量の一例を比較して示したものである。図９（ａ）から分かるように、上記のようにアフター燃料噴射を実施すると共に、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を進角した場合には、アフター燃料噴射を実施しない場合に比べてスモークの排出量が減少している。図９（ｂ）から分かるように、上記のようにアフター燃料噴射を実施すると共に、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を進角した場合には、アフター燃料噴射を実施しない場合に比べてＣＯの排出量が減少している。

図１０は、本発明に係る燃焼制御装置の他の実施形態として、ＥＣＵ２４により実行される処理手順の詳細の変形例を示すフローチャートである。図中、図２に示すフローチャートと同様の手順には同じ符号を付し、その説明を省略する。

図１０において、図２に示すフローチャートと同様に手順Ｓ１０１〜Ｓ１０３を実行し、手順Ｓ１０３でエンジン負荷が基準負荷以上であると判断されると、図２に示すフローチャートと同様にアフター燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する（手順Ｓ１０４）。

続いて、図１１に示すように、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からアフター燃料噴射の燃料噴射量分を減量することで、上記手順１０２で決定された２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量を変更する（手順Ｓ１２０）。このとき、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量を減量しても、アフター燃料噴射の燃料噴射量が１回目及び２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量よりも少なくなるように、アフター燃料噴射の燃料噴射量を設定する。なお、本処理では、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射の進角は行わない。

そして、アフター燃料噴射フラグＦを１にセットする（手順Ｓ１０７）。その後、図２に示すフローチャートと同様に、手順Ｓ１０８〜Ｓ１１０を順次実行する。

以上において、図１０に示す手順Ｓ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１２０，Ｓ１０７，Ｓ１１０，Ｓ１１１は、上述した第２の噴射弁制御手段として機能する。より具体的には、同手順Ｓ１２０は、第１の決定手段により決定された第２の燃料噴射の燃料噴射量から、第２の決定手段により決定された第３の燃料噴射の燃料噴射量分を減量する減量手段として機能する。

ところで、エンジン負荷の増加に伴って２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量が増加すると、２回目のメイン燃料噴射の噴射期間が長くなるため、１回目のメイン燃料噴射により燃焼室４内に供給された燃料と空気との混合気の燃焼が進行してから、２回目のメイン燃料噴射が終了する。このため、２回目のメイン燃料噴射の後半では、２回目のメイン燃料噴射により供給された燃料の噴霧が混合、拡散する前に、２回目のメイン燃料噴射を実施した直後にインジェクタ５の噴射ノズル５ａの近傍に存在するリッチな混合気が、１回目のメイン燃料噴射による燃焼の進行によって火炎に包まれた状態で燃焼する。その結果、スモーク及びＣＯが発生しやすくなる。

これに対し本実施形態では、エンジン負荷が基準負荷以上のときは、１回目のメイン燃料噴射及び２回目のメイン燃料噴射に続いて、アフター燃料噴射を実施する。このとき、２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からアフター燃料噴射の燃料噴射量分を減量する。

このように２回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量が減少するため、２回目のメイン燃料噴射の噴射期間が短くなる。このため、１回目のメイン燃料噴射により燃焼室４内に供給された燃料と空気との混合気の燃焼が進行する前に、２回目のメイン燃料噴射が終了するため、１回目のメイン燃料噴射による燃焼の進行によって燃焼室４内が火炎に包まれる前に、２回目のメイン燃料噴射により供給された燃料の噴霧が混合、拡散される。従って、２回目のメイン燃料噴射を実施した直後にインジェクタ５の噴射ノズル５ａの近傍に存在するリッチな混合気の燃焼が抑制されるようになる。これにより、エンジン１の高負荷域におけるスモーク及びＣＯの発生を抑制することができる。

また、上記実施形態と同様に、アフター燃料噴射の燃料噴射量は少量であるため、ペネトレーション（貫徹力）が弱く、アフター燃料噴射により燃焼室４内に供給された燃料の噴霧の到達距離が短くなる。従って、燃焼室４内において空気が残存している中央領域で混合、拡散し燃焼が行われるため、エンジン１の高負荷域におけるスモーク及びＣＯの発生を一層抑制することができる。

図１２は、熱発生率波形の一例を比較して示したものである。図１２において、破線Ｐは、アフター燃料噴射を実施しない場合の熱発生率波形を示し、実線Ｑは、上記のようにアフター燃料噴射を実施した場合の熱発生率波形を示している。

図１３は、スモーク及びＣＯの排出量の一例を比較して示したものである。図１３（ａ）から分かるように、上記のようにアフター燃料噴射を実施した場合には、アフター燃料噴射を実施しない場合に比べてスモークの排出量が減少している。図１３（ｂ）から分かるように、上記のようにアフター燃料噴射を実施した場合には、アフター燃料噴射を実施しない場合に比べてＣＯの排出量が減少している。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、エンジン負荷が基準負荷以上のときは、１回目及び２回目のメイン燃料噴射に続いてアフター燃料噴射を実施し、エンジン負荷が基準負荷よりも低いときは、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の後にアフター燃料噴射を実施しないようにしたが、特にその形態には限られない。例えば、エンジン負荷が高基準負荷以上のときは、１回目及び２回目のメイン燃料噴射に続いてアフター燃料噴射を実施し、エンジン負荷が低基準負荷以上であり且つ高基準負荷よりも低いときは、１回目及び２回目のメイン燃料噴射の後にアフター燃料噴射を実施しないようにし、エンジン負荷が低基準負荷よりも低いときは、未燃分を燃やすために、１回目及び２回目のメイン燃料噴射に続いてアフター燃料噴射を実施しても良い。

また、上記実施形態では、１サイクル毎に２回のメイン燃料噴射を実施しているが、１サイクル毎にメイン燃料噴射を３回以上実施しても良い。なお、メイン燃料噴射を３回以上実施する場合には、最後のメイン燃料噴射が第２の燃料噴射に相当し、その一つ前のメイン燃料噴射が第１の燃料噴射に相当する。

１…ディーゼルエンジン、４…燃焼室、５…インジェクタ（燃料噴射弁）、２４…ＥＣＵ（第１の噴射弁制御手段、第２の噴射弁制御手段、第１の決定手段、第２の決定手段、減量手段）、２６…アクセルセンサ（負荷検出手段）、２８…燃焼制御装置。

Claims (2)

1. 予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置において、
   前記エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
   １回目のメイン燃料噴射である第１の燃料噴射を実施してから２回目のメイン燃料噴射である第２の燃料噴射を実施するように、前記燃料噴射弁を制御する第１の噴射弁制御手段と、
   前記エンジンの回転数を検出するセンサと、
   前記エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、
   前記負荷検出手段により検出された前記エンジンの負荷が基準負荷以上のときに、前記第２の燃料噴射が実施された後にアフター燃料噴射である第３の燃料噴射を実施するように、前記燃料噴射弁を制御する第２の噴射弁制御手段とを備え、
   前記第１の噴射弁制御手段は、前記エンジンの回転数と前記エンジンの負荷とに基づいて、前記第１の燃料噴射及び前記第２の燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する第１の決定手段と、前記エンジンの負荷が前記基準負荷以上のときに、前記第２の燃料噴射の燃料噴射時期を前記第１の決定手段により決定された前記第２の燃料噴射の燃料噴射時期から進角した燃料噴射時期に変更する進角手段とを有し、
   前記第２の噴射弁制御手段は、前記第３の燃料噴射の燃料噴射量を決定する第２の決定手段と、前記第１の燃料噴射の燃料噴射量を前記第１の決定手段により決定された前記第１の燃料噴射の燃料噴射量から前記第２の決定手段により決定された前記第３の燃料噴射の燃料噴射量分だけ減量した燃料噴射量に変更する減量手段とを有し、
   前記第１の噴射弁制御手段は、前記エンジンの負荷が前記基準負荷以上のときは、前記減量手段により変更された燃料噴射量及び前記第１の決定手段により決定された燃料噴射時期に従って前記第１の燃料噴射を実施し、その後前記第１の決定手段により決定された燃料噴射量及び前記進角手段により変更された燃料噴射時期に従って前記第２の燃料噴射を実施するように、前記燃料噴射弁を制御することを特徴とする燃焼制御装置。
2. 前記第３の燃料噴射の燃料噴射量は、前記第１の燃料噴射及び前記第２の燃料噴射の燃料噴射量よりも少ないことを特徴とする請求項１記載の燃焼制御装置。

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